재활용 골재는 건설 폐기물을 줄이고 환경 친화적인 해결방안이지만 순환골재 콘크리트는 구조면에서 여러 한계를 가지고 있다. 순환골재는 생산되는 과정에서 3차~4차 파쇄과정을 거친다. 이 과정을 통해 골재 주위에 남아있는 불순물(모르타르) 등이 제거되지만 남아있는 모르타르는 높은 흡수율을 야기하게 되며 파쇄과정을 거치면서 발생된 미세한 균열은 콘크리트의 구조적인 성능에 부정적인 영향을 미치게 된다. 이러한 순환골재의 특성은 강관 내부에 순환 골재 콘크리트를 채워 합성시키면서 안정적으로 거동하게 되어 두 물질의 상호 작용 효과를 기대할 수 있고 실험으로 검증하여 순환골재 콘크리트를 강관내부에 채운 기둥구조부재로써의 사용적합성을 판단하고자 한다. 우선적으로 강관충전용 순환골재 콘크리트 배합비를 계획하고 배합시험을 진행하여 강도발현과 시공성을 확인하고, 레미콘 사에서 사용하는 레미콘배합을 사용하여 배합시험을 진행했다. 구조용으로 사용하기 위하여 50MPa, 60MPa의 압축강도가 발현되도록 계획하였으며 강관충전용으로 사용되기 위하여 슬럼프 테스트는 플로우 테스트로 계획하였다. 순환골재 콘크리트를 채운 RCFT(Recycled aggregate Conrete Filled Tube)는 설계기준 및 평가기준이 명확하게 규정되어 있지 않고 있기에 일반골재 콘크리트충전 강관기둥과 동일한 기준으로 평가하고자 한다. 본 연구에서는 추출해 낸 배합비의 순환골재 콘크리트를 강관 내부에 채운 RCFT 기둥을 골재의 종류, 콘크리트 강도, 판폭두께비를 변수로 하여 구조실험을 수행하였고, 국내외 규준식과 부재의 압축거동, 강관 내부 콘크리트의 구속효과를 분석하여 아래의 결론을 도출하였다.
(1) 설계기준 압축강도 50MPa의 배합은 46.09MPa로 약 7.82%, 분체량 600kg/에 해당하는 설계기준 압축강도 60MPa의 배합은 53.76MPa로 약 10.4% 낮은 강도가 발현되었다. 이는 순환골재가 생산되는 과정에서 파쇄과정을 거치면서 골재에 남아있는 미세 균열과 낮은 밀도로 인해 감소된 압축강도를 나타낸 것으로 사료된다.

(2) 콘크리트 공시체 압축강도실험으로 얻은 응력-변형률 관계를 통해 콘크리트의 탄성계수를 확인한 결과 순환골재 콘크리트의 탄성계수의 경우 동일한 설계기준 압축강도 대비 일반골재 콘크리트의 탄성계수보다 23% 작게 나타난 것을 확인하였다. 이는 순환골재가 가지고 있는 낮은 밀도 및 골재에 남아있는 모르타르의 영향으로 사료된다.

(3) 순환골재 콘크리트 실험체의 경우 KBC2016보다 AISC 360-10에 더 만족하는 결과를 나타내는 것으로 확인하였고 조밀단면의 콘크리트 계수에 대해 AISC360-10 이 더 보수적인 계수를 사용하는 것으로 확인하였다. Xiao(2012)의 제안식과 비교하였을 경우 실험값과의 오차비율은 KBC2016의 예상식과 실험값과의 오차비율과 유사한 결과를 나타냈으며 일반골재 콘크리트 실험체의 경우 압축내력을 크게 보는 것으로 확인하였다.
(4) 순환골재 콘크리트를 충전한 RCFT 기둥 실험체가 일반골재 콘크리트를 충전한 CFT 기둥 실험체보다 같은 설계기준 압축강도 대비 4 ∼ 15% 작은 강성을 가지는 것을 확인했다. 이는 순환골재 콘크리트가 일반골재 콘크리트보다 작은 탄성계수를 가지기 때문에 강관내부에 채웠을 때도 강성에 차이가 생기는 것으로 판단된다. 일반골재 콘크리트와 순환골재 콘크리트의 탄성계수 차이(23%)에 비해 강관내부에 채운 실험체들의 강성차이(4~15%)가 작은 이유는 강관의 콘크리트 구속효과의 영향으로 강성이 감소하는 것을 방지하는 것으로 사료된다.

(5) 순환골재 실험체가 일반골재 실험체보다 더 낮은 압축변형률에서 구속효과가 시작되는 것을 축방향 변형률 대비 원주방향 변형률을 비교하여 확인하였다. 이는 순환골재에 남아있는 모르타트의 균열이 점진적으로 증가하며 균열증가속도가 증가하여 일반골재 콘크리트보다 내부 강관 면에 먼저 닿기 때문이라고 추정된다. 또한 실험값을 사용하여 다음 식 ( ) ) 을 통해 강관 내부의 콘크리트 강도 증가 비율을 확인한 결과 RCFT 기둥에서 내부 콘크리트의 강도가 2% ~ 6% 미세하게 증가하였으며 CFT기둥에서는 강관 내부 콘크리트의 강도가 20% 증가하여 구속효과를 정량적으로 평가하였을 때 순환골재 콘크리트보다 일반골재 콘크리트가 유리한 것으로 확인하였다.

Recycled aggregate is a environmentally friendly solution to reduce construction waste, but recycled aggregate concrete has many limitations in terms of structure. The recycled aggregate is subjected to the third to fourth crushing process during the production process. This process removes impurities (maltar) that remain around the aggregate, but the remaining mortar causes a high absorption rate and the fine cracks produced during the crushing process negatively affect the structural performance of the concrete. The properties of such recycled aggregate are synthesized by filling and synthesizing the circular aggregate concrete inside the steel tube so that it can be expected to interact with the two materials, and the properties of the recycled aggregate concrete as a column structure component filled inside the steel tube are verified by experiment. First of all, we planned and tested the mixing ratio of recycled aggregate concrete filled in steel tubes to check the strength development and construction, and then conducted the mixing test using the ready-mixed concrete mixture used by ready-mixed concrete Company. 50MPa, 60MPa compression strength was planned to be expressed and the slump test was planned as flow test to be used for steel tube charging. RCFT (Recycled Aggregate Concrete Filled Tube) filled with Recycled Aggregate Concrete is not clearly defined as the design and evaluation criteria, so it is intended to be evaluated based on the same criteria as regular aggregate concrete filled steel tube columns. Therefore, in this study, RCFT columns filled with the recycled aggregate concrete with the extracted mixing ratio were used as structural parameters, and the compressive behavior of the members and the internal concrete of the steel tube The following conclusions were drawn by analyzing confinement effects.

1. The compressive strength of the recycled aggregate concrete was 7.82% at 46.09 MPa with a design strength of 50 MPa, which corresponds to a powder weight of 500 kg/ and the design strength of 60 MPa corresponding to the powder amount of 600 kg/was 53.76 MPa, and the strength was about 10.4% lower. It is considered that the compressive strength decreased due to the microcracks and low density in the aggregate as the recycled aggregate was crushed during the production process.

2. As a result of the stress - strain relationship obtained from the concrete specimen compressive strength test, it was confirmed that the elastic modulus of the concrete was 23% smaller than that of the normal aggregate concrete. This is considered to be due to the low density of the recycled aggregate and the influence of the mortar remaining on the aggregate.


3. It was confirmed that AISC 360-10 is more satisfactory for recycled aggregate concrete specimens than KBC2016, and AISC360-10 uses more conservative coefficients for the concrete coefficient of dense section. Compared with the proposed formula of Xiao (2012), the error ratio with the experimental value is similar to the error ratio between the predicted equation and the experimental value of KBC2016, and it is confirmed that the compressive strength of normal aggregate concrete specimen is large.

4. It was confirmed that the CFT column specimens filled with normal aggregate concrete have a stiffness 4 ~ 15% greater than the RCFT column specimens filled with the recycled aggregate concrete, compared to the same reference compressive strength. It is considered that the recycled aggregate concrete has a smaller elastic modulus than that of normal aggregate concrete, so that there is a difference in stiffness even when filled in the steel tube. The difference in stiffness (4 ~ 15%) between the specimens filled in the steel tube compared to the difference in elastic modulus (23%) between the normal aggregate concrete and the recycled aggregate concrete is small because the stiffness of the steel tube . For this reason, it is considered appropriate to use the recycled aggregate concrete for the structural purpose by filling it in the steel tube.

5. The recycled aggregate specimens were confirmed to have a compressive strain lower than that of normal aggregate specimens with a higher compressive strain. It is presumed that the mortar cracks in the recycled aggregate gradually increase and the rate of crack growth increases, so that it first touches the internal steel tube surface rather than the general aggregate concrete. The strength of concrete in RCFT column was increased by 2% ~ 6% and the strength of inner concrete in CFT column was increased by 20% by using the following equation ( ) ). And the aggregate concrete was more advantageous than the recycled aggregate concrete when the restraint effect was quantitatively evaluated.