섬유 강화 재활용 벽돌 골재 시멘트질 재료의 내한성 조사

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 15311(2022) 이 기사 인용

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건설폐기물로 인한 환경오염 문제를 해결하기 위해 대표적인 폐기물 중 하나인 붉은벽돌을 재활용 콘크리트의 원료로 선정하였다. 본 연구에서는 추운 지역의 재활용 벽돌 골재 콘크리트의 열화법칙 메커니즘을 연구하고 분석하기 위해 일부 천연골재를 처리된 적벽돌 골재로 대체한 재활용 콘크리트를 제시하였다. 동결-해동 횟수(0, 50, 100), 강섬유 혼화재(0, 1, 2%), 벽돌 골재 대체율( 각각 0, 25, 50, 75, 100%). 다양한 동결-융해 주기 하에서 재활용 콘크리트의 열화 질량 손실률과 상대 동적 탄성 계수를 조사하기 위해 급속 동결-융해 시험 방법이 선택되었습니다. 디지털 현미경과 SEM을 사용하여 다양한 동결-해동 시간에 따른 표본의 내부 미세 구조 변화를 관찰했습니다. 또한 시편의 미세한 손상 형태와 손상 메커니즘을 분석하였다. 마지막으로 재생콘크리트의 기계적 열화를 분석하기 위해 동결손상된 시험체의 휨강도를 시험하였고, 강섬유 투입량과 순환골재 대체율에 대응하는 수치모델을 제시하였다. 회색 상관 분석은 다양한 동결-해동 주기 하에서 해당 실험 지수에 대한 각 실험 변수의 영향을 정량화하는 데 사용되었습니다. 결과는 동결-해동 주기 후에 시편의 질량이 감소하는 것으로 나타났으며, 벽돌 대체율이 50%와 75%인 시편에서 가장 높은 질량 손실이 발견되었습니다. 또한 강섬유 도핑량이 1%일 때 시편의 상대동적계수와 최대 굽힘강도가 가장 좋은 것으로 나타났다. 수치 모델은 실험 데이터와 일치했으며 동결-해동 주기 후 시편의 질량 손실률, 상대 동적 계수 및 굴곡 강도를 효과적으로 예측했습니다. 회색 상관분석 결과, 강섬유 함량은 굴곡강도, 상대동적계수에 대한 벽돌 대체율과 최대 상관관계를 가지며, 질량 손실은 동결-해동 주기를 제어하는 ​​것으로 나타났습니다.

중국에서는 도시화가 점차 가속화되면서 폐콘크리트와 붉은 벽돌을 중심으로 매년 많은 건설폐기물이 발생하고 있다. 현재 중국의 연간 건설 폐기물은 1억 톤이 넘으며 이는 전체 도시 폐기물의 30~40%를 차지합니다1. 건설폐기물의 존재는 많은 토지자원을 점유할 뿐만 아니라 심각한 환경오염을 초래하고 있다. 따라서 콘크리트 재활용에 많은 관심이 집중되고 있습니다. 그러나 순환골재는 순환콘크리트의 천연골재에 비해 물성이 떨어지므로 순환콘크리트의 기계적 성질과 내구성, 특히 동결융해 저항성이 일반 콘크리트에 비해 약하다. 이러한 모든 관찰은 추운 지역의 재활용 콘크리트 홍보를 심각하게 방해했습니다.

재활용 콘크리트의 동결융해 저항성을 향상시키기 위해 국내외 학자들이 광범위한 연구를 진행해 왔으며, 일부 학자들은 재활용 골재 대체율과 동결융해 주기 횟수를 시험변수로 사용하기도 했다2,3. 급속 동결 및 완속 동결 방법과 같은 실험적 방법으로 근본적인 연구가 수행되었으며, 이를 통해 다양한 대체율 및 동결-해동 주기 횟수에 따라 재활용 골재 콘크리트에 대한 계산 모델이 도출되었습니다4,5. 이는 재활용 콘크리트의 동결융해 피해 패턴과 최적 교체율을 분석하는데 사용됩니다. Xiao et al.6은 다양한 대체율을 갖는 재활용 콘크리트를 공식화하고 모델의 도움으로 재활용 골재의 최적 혼합을 결정함으로써 다양한 골재 대체율을 갖는 동결-해동 주기 및 황산염 환경의 결합 효과 하에서 재활용 콘크리트의 물리적, 기계적 특성을 연구했습니다. 분석. Su et al.7은 염동주기 횟수에 따른 재활용 굵은골재 콘크리트의 결합거동을 분석하여 RAC의 결합슬립에 대한 예측모델을 확립하였다. 강화 분포에 따른 결합 응력에 대한 염동 주기의 영향도 조사되었습니다. Hao 등8은 광물 혼화재와 폴리프로필렌 섬유를 첨가하여 Class II 및 III 재활용 콘크리트를 강화하고 최적의 내한성 카테고리를 선택했습니다. 그 결과, 동결-융해 피해 정도에 대한 실험 결과를 비선형적으로 피팅하여 누적 피해 지수 모델 D = aebN이 얻어졌으며, 모델 피팅 방정식은 높은 정확도를 나타냈습니다.