Weathering Properties of Shale Aggregate in Daegu-Kyeongbuk region and Freezing-Thawing Characteristics of Concrete in response to Usage of Shale Aggregate

Sedimentary rocks from construction waste are discarded through open storage and landfilling, which causes an increase in construction cost and inefficient of execution of works. Some sandstone are selected and utilized as aggregates, but shale is buried as industrial waste. Therefore, in this research, we evaluated weathering properties of shale aggregate that is widely distributed throughout Daegu-Kyeongbuk region and freeze-thaw characteristics of concrete according to the replacement ratio of shale aggregate, in an effort to stabilize aggregate supply-demand in Daegu-Kyeongbuk region and develop alternative aggregates. We used red shale and black shale in the experiment, which were exported from a construction site in Deagu. We verified the usage of shale as a concrete aggregate by comparing andesite, which is broadly used as a thick aggregate for concrete, to hornfels, which is a metamorphic sedimentary rock. As a result of the experiment, we observed no degradation phenomenon for andesite and hornfels. However, a part of country rock containing black shale was found to be exfoliated. Red shale started having cracks in the direction of stratification after 1.5 months of direct exposure, and it broke into smaller pieces after approximately 4 months. After 300 cycles of freeze-thaw process on the concrete manufactured according to the replacement ratio of shale aggregate, the modulus of elasticity was 97% for plain and 95% for hornfels. In the case of RS_100, it was 57% after 210 cycles, and for BS_100, it was 54% after 240 cycles. Therefore, we established that, as the number of repetition increases, the freeze-thaw resistance decreases dramatically.

대경권 셰일 골재의 풍화특성 및 셰일 골재 사용량에 따른 콘크리트의 동결융해 특성

건설공사 현장에서 발생하는 버럭 중 퇴적암은 대부분 야적, 매립 등으로 폐기하고 있어 공사비의 증대 및 시공 비효율화의 원인이 되고 있다. 이 중 일부 사암의 경우 선별하여 골재로 활용하기도 하지만, 셰일은 대부분 산업폐기물로 매립하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 대경권의 골재수급 안정화 및 콘크리트용 대체골재 자원 개발의 일환으로 대경권에 널리 분포하고 있는 셰일 골재의 풍화특성을 평가하였으며, 셰일 골재의 치환율 변화에 따른 콘크리트의 동결융해 특성을 평가하였다. 실험에 사용된 셰일은 대구시 터파기 공사현장에서 반출되는 레드셰일과 블랙셰일을 선정하였으며, 콘크리트용 굵은 골재로 널리 사용되는 안산암과 변성퇴적암의 일종인 혼펠스와 비교함으로써 셰일의 콘크리트용 골재 활용성을 검토하였다. 실험결과, 안산암과 혼펠스의 경우 시간 경과에 따른 열화현상이 발견되지 않았으나, 블랙셰일은 모암의 일부가 박리되는 현상이 발견되었다. 레드셰일은 직접 폭로 1.5개월 경과 후 층리의 방향에 따라 균열이 발생하기 시작하였으며, 약 4개월 경과 후 잘게 부수어지는 현상이 나타났다. 셰일 골재 치환율에 따른 제조한 콘크리트의 300 cycle 동결융해 반복 후 상대동탄성계수는 Plain에서 97%, Hornfels는 95%로 나타났으며, RS_100의 경우 반복횟수 210 Cycle에서 57%, BS_100의 경우 반복횟수 240 Cycle에서 상대동탄성계수가 54%로 나타나 셰일 골재를 사용한 콘크리트의 동결융해 저항성이 반복횟수 증가에 따라 급격히 감소하는 것으로 나타났다.