1. 서    론

최근 들어 감성융합 기술의 세계시장은 연평균 27 %씩 급성장 하고 있으며 건설분야에서도 감성 활용기술의 필요성이 증대되고 있다. 기존에는 버려지던 산업부산물을 단순히 재활용하는 차원에서 향후에는 재활용에 새로운 가치를 더해 감성을 부여하는 가치상향형의 고감성 업싸이클링(upcycling) 건설기술에 대한 요구가 증대되고 있다.

한편 보오크사이트(Bauxite)로 부터 수산화알루미늄 추출공정에서 발생되는 레드머드 슬러지는 Fe₂O₃가 약 20 % 함유되어 있으며 자연스런 천연 황토색으로 건설산업분야에 활용 가능성이 높다. 국내의 경우 산업부산물 레드머드는 함수율 50 %의 슬러지 형태로 연간 약 30만톤이 발생하고 있다.

또한 레드머드를 건설자재로서 재활용하고자 하는 국내의 대표적인 연구로서 레드머드를 알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트로 재활용 하고자 하는 논문을 발표하였다(Pan et al. 2002; Pan et al. 2003). 알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트는 알칼리자극제, 고로슬래그와 레드머드로 구성되어 있는 클링커 프리 시멘트이다(Pacheco et al. 2014). 그러나 알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트는 레드머드 대체율이 증가할수록 압축강도는 감소하고 직경 10~1,000 nm의 모세관 공극이 증가하는 문제점이 있다. 또한 나트륨계 자극제로 사용되는 레드머드로 인하여 Na₂SO₄의 물질로서 백화발생이 증가하는 것으로 보고하였다(Kang and Kwon 2017).

산업부산물 레드머드는 보오크사이트 원광석으로부터 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 및 산화알루미늄(Al₂O₃) 성분을 가성소다 용액으로 추출하고 다시 고형물질로 석출되는 베이어프로세스 공정으로 인하여 함수율 50 %의 슬러지 상태로 배출되고 있다. 현재 레드머드는 함수율 10 % 내외의 분말형태로 제조하여 재활용하고 있다. 그러나 분말형태의 제조는 가열 및 분쇄 공정이 필요하고 이로 인하여 제조원가가 상승하여 재활용이 제한적이다. 연간 30만톤이 발생되고 있는 레드머드를 건설산업에 적극적으로 재활용하기 위하여 취급이 간편하고 제조원가를 절감시킬 수 있는 레드머드 액상화 기술개발이 요구된다(Kang and Kang 2018).

한편 최근 지방 자치단체를 중심으로 문화탐방로, 자전거도로 및 주차장(광장) 등을 건설하면서 친환경적이고 정서적인 안정감을 주는 흙포장재의 보급이 확대되고 있다. 국내 흙포장 시장규모는 2014년부터 2016년까지의 조달청 나라장터 계약금액을 근거로 평균하여 산출한 결과 평균 약 2,500억 원으로 분석된다. 천연 흙포장의 경우 천연 황토 또는 마사토에 시멘트 또는 고화재와 같은 결합재를 혼합하여 다짐하는 방법으로 시공되어지고 있다. 그러나 다양한 적용 환경으로 원지반에서의 현장 발생토가 다르기 때문에 콘크리트와 비교하여 상당히 고가이지만 내구성이 현저히 저하되어 표면 파괴, 포장면에서 마사토의 날림 등과 같은 현상으로 흙포장 자체에 대한 부정적인 이미지를 심어주고 있는 실정이다(Lee 2012).

이와 같은 고가의 낮은 내구성을 지닌 천연 흙포장재를 대체할 수 있는 방법으로 산업부산물인 레드머드를 콘크리트에 착색재로서 재활용함으로서 내구성이 향상된 천연 흙포장 질감을 표현할 수 있을 것으로 판단된다. 분말 레드머드를 콘크리트 착색재로 사용할 경우 기존 콘크리트 제조 플랜트에 혼입하여 사용하게 되며 이로 인한 플랜트 변색으로 인하여 사용 기피 현상이 나타나고 있다. 그러나 액상화 레드머드의 사용은 제조 플랜트에서 생산된 일반 콘크리트를 운반트럭으로 이동하여 현장에서 혼입하여 사용할 수 있는 장점이 있다(Kim et al. 2018).

따라서 본 논문은 산업부산물인 레드머드를 액상화 시켜 흙콘크리트에 적용하기 위한 기초 연구로서 콘크리트의 착색재로서 액상화 레드머드의 배합상 첨가방식을 달리하여 강도 및 역학적 특성을 검토하였다.

2. 실험계획 및 방법

2.1 실험계획

본 논문의 실험계획을 Table 1에 나타내었다. 착색재로서 액상화 레드머드의 첨가방식에 따른 습식 콘크리트의 강도 및 백화특성을 검토하기 위하여 W/C 45 %, 단위 시멘트량 300 kg/cm³의 콘크리트에 액상화 레드머드의 첨가율을 내할 및 외할로 각각 0, 20, 40 % 첨가한 후 재령 91일까지의 압축강도, 인장강도 및 탄성계수를 측정하였다.

Table 1 Experimental plan

Cement type	Addition rate of liquefied red mud		W/C (%)	Cement content (kg/m3)	Test items
	Method	Ratio (%)
Slag cement	Internal Replacement	0	45	300	- Compressive strength - Splitting tensile strength - Elastic coefficient (7, 28, 56, 91days)
		20
		40
	External addition	0
		20
		40

2.2 콘크리트 배합 및 비빔방법

본 논문의 콘크리트 배합을 Table 2에 나타내었다. 액상화 레드머드는 내할첨가 및 외할첨가 동일하게 시멘트량에 대하여 20 %에서 60 kg/m³, 40 %에서 120 kg/m³ 첨가하였다. 내할첨가의 시멘트량은 액상화 레드머드 20 %에서 240 kg/m³, 40 %에서 180 kg/m³으로 감소하였다. 외할첨가의 시멘트량은 액상화 레드머드 첨가량에 상관없이 300 kg/m³ 동일하였다.

Table 2 Experimental plan

	W/B (%)	S/A (o/wt)	Water content (kg/m3)	Unit weight (kg/m3)
				C	RS	S	G
Plain	45.0	0.50	135	300	0	961	995
IN20	45.0	0.50	135	240	60	935	968
IN40	45.0	0.50	135	180	120	908	940
EX20	45.0	0.50	135	300	60	961	995
EX40	45.0	0.50	135	300	120	961	995

콘크리트의 비빔은 60 ℓ 용량의 트윈샤프트 믹서를 사용하였으며 시멘트 및 골재를 일괄투입하여 건비빔을 30초간 실시하고 물을 첨가하여 2분 30초간 비빔을 실시하였다. 혼합된 콘크리트에 액상화 레드머드를 혼입하여 균질하게 섞이도록 1분 30초간 재 혼합하였다. 총 비빔시간은 4분 30초가 소요되었다.

2.3 사용재료

2.3.1 고로슬래그 시멘트

본 논문에서 사용한 고로슬래그 시멘트의 물리 화학적 특성을 Table 3에 나타내었다. 고로슬래그 시멘트는 국내 H사에서 시판하고 있는 비표면적 3959, 밀도 3.06 g/cm³의 1종 고로슬래그 시멘트를 사용하였다.

Table 3 Properties of slag cement

Specific surface area (cm2/g)	Density (g/cm3)	Ig. loss	Chemical composition (%)
			SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3
3,959	3.06	1.49	27.2	9.4	2.2	52.0	3.6	2.1

2.3.2 골재

본 논문에서 사용한 골재의 물성을 Table 4에 나타내었다. 잔골재의 경우 밀도 2.56 g/cm³, 최대치수 5 mm, 흡수율 1.01 %의 부순 모래를 사용하였으며, 굵은골재의 경우 밀도 2.67 g/cm³, 최대치수 20 mm, 흡수율 1.39 %의 부순 굵은골재를 사용하였다.

Table 4 Properties of aggregate

Type	Physical properties
Fine aggregate	Maximum size : 5 mm, Density : 2.56 g/cm3, Absorption ratio : 1.01 %
Coarse aggregate	Maximum size : 25 mm, Density : 2.67 g/cm3, Absorption ratio : 1.39 %

2.3.3 액상화 레드머드

레드머드(Red mud)는 보오크사이트(Bauxite) 원광석으로부터 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 및 산화알루미늄(Al₂O₃)을 제조하는 공정에서 발생되는 산업부산물이다. 국내의 경우 레드머드는 Bayer Process를 통하여 Al₂O₃ 1톤을 생산하면 함수율 40~60 %의 슬러지상태로 대략 2톤이 발생되며, 발생량은 국내 발생량의 대부분을 차지하고 있는 K사에서만 연간 약 30 만톤이 슬러지 상태로 발생되고 있다.

Table 5는 국내 레드머드 발생량이 가장 많은 K사에서발생되는 레드머드 슬러지의 물리 화학적 특성을 나타내었다. 또한 Rigaku사의 SmartLab X-선 회절 분석기를 사용한 XRD 분석결과를 Fig. 1에 나타내었다. 레드머드 슬러지의 화학조성은 Rigaku사의 ZSX Primus IV X-선 형광분석기로 분석하였다. 대부분 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃가 약 80 %를 차지하고 있으며, 그중 레드머드가 붉은색으로 나타나게 하는 Fe₂O₃는 22.8 %를 차지하고 있다. 물리적 특성의 경우 밀도는 2.0 g/cm³, 평균입경은 4.31 µm이다. 레드머드의 건설자원으로 활용하는데 장애요소 중 하나인 함수율은 50.2 %로 나타났다.

Table 5 Properties of redmud sludge

Type	Chemical composition (wt.%)								Density (g/cm2)	Average grain diameter (µm)	Moisture content ratio (%)	Viscosity (cP)
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	Na2O	K2O
Redmud sludge	38.8	16.1	22.8	3.4	0.2	0.0	10.0	0.4	2.0	4.31	50.2	20,000

레드머드 슬러지를 분산시켜 액상화 레드머드로 제조하기 위하여 국내 K사의 호모믹서를 사용하여 혼합 분산하였다. 혼합수와 레드머드 슬러지를 3분간 분산시킨 후 분산제, 증점제 및 소포제를 차례로 첨가하여 2분간 추가 분산시켰다. 본 논문에서 레드머드 슬러지를 분산시키기 위한 장비로서 호모믹서는 회전하는 rotor와 고정되어있는 stator 사이의 세밀한 간극으로 강력한 전단에너지를 만들어내는 분산장비이다. 호모믹서는 회전자의 고속 회전으로 인해 약 20~30 m/s의 높은 전단력이 발생되고 주위의 진공에 의해 레드머드 슬러지가 아래에서 회전자 사이로 빨려 들어가며 입자가 분산되어 입경이 작아지게 된다. 본 논문에 사용한 액상화 레드머드의 입도분포를 Fig. 2에 나타내었다.

본 논문에 사용한 슬러리화된 최종 액상화 레드머드의 고형분은 51.6 %, 단위용적질량은 1,570 kg/cm³, 평균입경은 3.15 µm, 점도는 7,850 cP를 나타내고 있다. Fig. 3의 (a)는 액상화 레드머드의 원재료인 레드머드 슬러지이며 (b)는 본 논문에서 사용한 액상화 레드머드이며 (c)는 이를 콘크리트 혼합하는 모습을 나타내었다.

2.4 실험방법

액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도 시험은 KS F 2405 ｢콘크리트 압축강도 시험방법｣에 준하여 측정하였다.

액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 탄성계수는 KS F 2438 ｢콘크리트 원주 공시체의 정탄성계수 및 포아송비 시험방법｣에 준하여 측정하였다. 압축강도 실험 시에 탄성계수를 측정하기 위하여 두 개의 원형 치구를 공시체 중앙 100 mm 구간에 설치하였다. 원형 치구 사이에 실린더 공시체 원주방향으로 120° 간격으로 3개의 LVDT를 설치하였으며, 하중재하 시에 변위를 Fig. 4와 같이 측정하였다. 하중재하는 2000 kN 용량의 만능시험기(UTM)를 사용하여 변위제어 방식으로 하중을 재하 하였으며, 0.025 mm/s의 변위제어속도를 사용하였다. 압축강도 실험에서 측정한 하중과 변위를 이용하여 압축강도-변형률 곡선을 측정하였다. 압축응력-변형률 곡선에서 변형률이 0.00005인 점과 최대 하중의 40 %에 해당하는 점의 선분의 기울기를 이용하여 탄성계수를 산정하였다. Fig. 4는 탄성계수를 구하기 위한 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 응력-변형 곡선을 측정하는 모습이다.

액상화 레드머드 혼입 콘크리트의 인장강도 시험은 KS F 2423 ｢콘크리트의 쪼갬 인장강도 시험방법｣에 준하여 측정하였다.

압축강도, 정탄성계수 및 쪼갬 인장강도는 측정 재령 7일, 28일, 56일, 91일에서 3개의 시험체 측정 후 평균값으로 하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 압축강도

액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도 측정결과를 Fig. 6에 나타내었다. 액상화 레드머드를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트 압축강도는 재령 7일에 24.3 MPa, 재령 28일에 34.7 MPa, 재령 56일에 38.0 MPa, 재령 91일에 41.0 MPa을 나타내었다. 반면 시멘트량이 감소하는 내할 첨가의 흙콘크리트 압축강도는 IN20에서 21.5~35.9 MPa, IN40에서 12.9~18.4 MPa로 나타났으며, 시멘트량을 고정시킨 외할 첨가의 흙콘크리트 압축강도는 EX20에서 26.9~39.1 MPa, EX40에서 20.5~34.4 MPa를 나타내었다. 플레인과 비교하여 액상화 레드머드를 내할 또는 외할 첨가한 흙콘크리트는 강도가 감소하고 첨가량이 클수록 강도의 감소폭은 증가하는 것으로 나타났다. 이는 액상화 레드머드는 고형분이 51.6 %로써 48.4 %는 물이 포함되어 있다. 따라서 첨가량이 많아질수록 혼합수량도 함께 증가하여 실제적인 물시멘트비가 증가되었기 때문으로 사료된다.

본 논문에서의 액상화 레드머드 첨가 흙콘크리트의 압축강도는 액상화 레드머드를 40 % 내할 첨가한 IN40을 제외한 모든 배합에서 한국흙콘크리트공업협동조합의 단체표준규격인 흙콘크리트(SPS-KSCICO-001:2013)에서 규정하고 있는 보도용 일반형 12 MPa 이상, 자전거도로용 일반형 15 MPa 이상, 주차장용 일반형 18 MPa이상을 모두 만족하는 것으로 나타났다. IN40의 경우에도 재령 28일에 17.5 MPa로서 자전거도로용 일반형 기준은 만족하는 것으로 나타났다.

액상화 레드머드를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트와 액상화 레드머드 첨가한 흙콘크리트의 상대 압축강도비를 Fig. 7에 나타내었다. 플레인 콘크리트와 비교하여 단위 시멘트량이 감소하는 액상화 레드머드 내할 첨가 흙콘크리트의 상대 압축강도 비는 IN20에서 83~88 %, IN40에서 44~53 %로 감소하는 경향을 보이고 첨가율이 증가할수록 압축강도는 크게 저하하는 것으로 나타났다. 반면 시멘트량을 고정시킨 액상화 레드머드 외할 첨가 흙콘크리트의 상대 압축강도 비는 EX20에서 93~110 %, EX40에서 83~88 %로 내할첨가와 비교하여 상대적으로 압축강도 저감폭은 작고 첨가량이 증가할수록 압축강도 저감폭은 작아지는 것으로 나타났다.

이와 같은 액상화 레드머드 첨가량에 따른 시멘트량의 변화는 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 시험체의 TG 분석결과에서 Ca(OH)₂ 양의 변화를 비교해 봄으로서 좀 더 명확하게 알 수 있다. Ca(OH₂)는 400~500 °C의 구간에서 분해되기 때문에 이 구간에서의 중량감소율을 Ca(OH)₂ 양으로 추정해볼 수 있다. 그 결과 Plain 0.76 %와 비교하여 시멘트량이 감소하는 내할첨가의 경우 IN20에서는 0.54 %, IN40에서는 0.45 %를 나타내고 있어 시멘트량의 감소가 압축강도 저감의 원인인 것으로 사료된다. 반면 시멘트량을 고정시킨 외할첨가의 경우 EX20에서는 0.62 %, EX40에서는 0.61 %로서 Plain과 비교하여 감소하였지만 내할첨가와 비교하여 감소폭은 줄어들었다. 이는 외할첨가인 EX20, EX40의 경우 시멘트량을 고정시키고 액상화 레드머드를 부가적으로 첨가하여 전체 용적은 증가하였기 때문에 단위용적으로 환산하면 시멘트량은 다소 감소한 결과로 사료된다.

3.2 인장강도

액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 쪼갬 인장강도 측정결과를 Fig. 8에 나타내었다. 액상화 레드머드를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트 쪼갬 인장강도는 재령 7일 2.31 MPa, 재령 28일 3.06 MPa, 재령 56일 3.21 MPa, 재령 91일 3.44 MPa을 나타내었다. 반면 시멘트량이 감소하는 내할 첨가 흙콘크리트의 쪼갬 인장강도는 IN20에서 2.29~3.51 MPa, IN40에서 1.71~2.31 MPa로 나타났으며, 시멘트량을 고정시킨 외할 첨가 흙콘크리트의 쪼갬 인장강도는 EX20에서 2.58~3.93 MPa, EX40에서 2.04~3.06 MPa를 나타내었다.

액상화 레드머드를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트와 비교한 액상화 레드머드 첨가 흙콘크리트의 상대 쪼갬 인장강도비를 Fig. 9에 나타내었다. 플레인 콘크리트와 비교하여 단위 시멘트량이 감소하는 액상화 레드머드 내할 첨가 흙콘크리트의 상대 쪼갬 인장강도 비는 IN20에서 99~105 %, IN40에서 60.2~74.1 %로 나타났다. 흙콘크리트의 쪼갬 인장강도는 내할첨가 20 %에서 동등 이상을 보이고 내할첨가 40 %에서는 30 % 이상 감소하였다. 단위 시멘트량을 고정시킨 외할첨가 흙콘크리트의 상대 쪼갬 인장강도 비는 EX20에서 100~114 %, EX40에서 75.6~88.9 %로 나타나 흙콘크리트의 쪼갬 인장강도는 내할첨가와 유사하게 외할첨가 20 %에서는 동등 이상의 쪼갬 인장강도를 보이고 있으나 외할첨가 40 %에서는 쪼갬 인장강도는 약 20 % 감소하는 것으로 나타났다.

일반적으로 콘크리트의 쪼갬 인장강도는 아래와 같이 압축강도와의 관계로서 다음 식 (1) 및 식 (2)와 같이 제안되고 있다(Park 2012).

ACI-318(1995)

δ_SP=0.56×δ^0.5  (1)

Noguchi(1995)

${\delta }_{SP}=4\times {\left(\frac{\delta }{60}\right)}^{\frac{2}{3}}$  (2)

여기서

δ_SP=쪼갬인장강도(MPa)

δ=압축강도(MPa)

본 논문에서 적용한 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도와 쪼갬 인장강도의 관계는 Fig. 10에 나타낸 바와 같이 기존의 ACI-318(1995)과 Noguchi(1995) 제안식과는 다소 상이하였다. 따라서 본 논문에서는 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도와 쪼갬 인장강도와의 관계를 Noguchi (1995) 제안식을 변형하여 식 (3)과 같이 제안한다.

${\delta }_{SP}=4.7\times {\left(\frac{\delta }{60}\right)}^{\frac{2}{3}}$  (3)

여기서

δ_SP=쪼갬인장강도(MPa)

δ=압축강도(MPa)

3.3 탄성계수

액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 응력-변형 관계곡선을 Fig. 11에 나타내었으며 탄성계수 측정결과를 Fig. 12에 나타내었다. 액상화 레드머드를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트의 탄성계수는 재령 7일에 19.7 GPa, 재령 28일에 20.2 GPa, 재령 56일에 22.4 GPa, 재령 91일에 23.7 GPa를 나타내었다. 반면 시멘트량이 감소하는 내할 첨가의 흙콘크리트 탄성계수는 IN20에서 27.3~36.4 GPa, IN40에서 15.3~30.3 GPa로 나타났으며, 시멘트량을 고정시킨 외할 첨가의 흙콘크리트 탄성계수는 EX20에서 31.3~45.3 GPa, EX40에서 24.5~39.0 GPa를 나타내었다.

액상화 레드머드를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트와 비교한 액상화 레드머드 첨가 흙콘크리트의 상대 탄성계수비를 Fig. 13에 나타내었다. 플레인 콘크리트와 비교하여 단위 시멘트량이 감소하는 내할 첨가 흙콘크리트의 상대 탄성계수 비는 IN20에서 138~153 %, IN40에서 77.6~127 %로서 흙콘크리트의 탄성계수는 내할첨가 20 %에서 약 40 % 증가하였으며 내할첨가 40 %에서 동등 이상인 것으로 나타났다. 단위 시멘트량을 고정시킨 외할 첨가 흙콘크리트의 상대 탄성계수 비는 EX20에서 159~192 %, EX40에서 124~166 %으로 나타나 흙콘크리트의 탄성계수는 외할첨가 20 %에서 약 75 % 증가하였으며 외할첨가 40 %에서 약 45 % 증가하는 것으로 나타났다.

탄성계수는 콘크리트 부재의 휨강성과 축강성 등에 영향을 미치며, 이에 따라 부재의 처짐 또는 변형에 영향을 미칠 수 있다.

현재 설계코드에서의 콘크리트 압축강도를 이용한 탄성계수 산정식은 다음과 같은 형태를 나타낸다. 현재 설계코드에서의 콘크리트 압축강도를 이용한 탄성계수 산정식은 다음 식 (4)와 같은 형태를 나타낸다(Yang and Kim 2016).

$Ec=A{\left(f_{ck}\right)}^B$  (4)

여기서

f_ck=콘크리트 압축강도(MPa)

A = 계수

B = 지수

콘크리트구조기준(KCI, 2012)의 콘크리트의 압축강도를 이용한 탄성계수 산정식은 다음 식 (5)와 같다.

$Ec=8,500\sqrt[3]{f_{ck}}$  (5)

ACI 318-11(ACI, 2011)과 AASHTO LRFD 설계기준(AASHTO, 2014)에서는 콘크리트의 압축강도를 이용한 탄성계수 예측식을 다음 식 (6)과 같이 제시하고 있다.

$Ec=4,700\sqrt{f_{ck}}$  (6)

본 논문에서 적용한 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도와 탄성계수의 관계는 Fig. 14에 나타낸 바와 같이 기존의 보통 콘크리트에 대한 ACI 318-11(ACI, 2011)과 콘크리트구조기준(KCI, 2012)' 제안식과는 다소 상이하였다. 따라서 본 논문에서는 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도와 탄성계수와의 관계를 식 (7)과 같이 제안한다.

$Ec=5,100\sqrt{f_{ck}}$  (7)

여기서

Ec = 탄성계수(MPa)

f_ck = 압축강도(MPa)

4. 결    론

산업부산물인 레드머드를 액상화 시켜 흙콘크리트에 적용하기 위한 기초 연구로서 콘크리트에 착색재로서 액상화 레드머드의 배합상 첨가방식을 달리하여 강도 및 역학적 특성을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 플레인 콘크리트와 비교하여 단위 시멘트량이 감소하는 액상화 레드머드 내할 첨가 흙콘크리트의 상대 압축강도 비는 IN20에서 83~88 %, IN40에서 44~53 %로 감소하는 경향을 보이며 첨가율이 증가할수록 압축강도는 크게 저하하는 것으로 나타났다. 반면 시멘트량을 고정시킨 액상화 레드머드 외할 첨가 흙콘크리트의 상대 압축강도 비는 EX20에서 93~110 %, EX40에서 83~88 %로 내할첨가와 비교하여 상대적으로 압축강도 저감폭은 작게 나타났으며 첨가량이 증가할수록 압축강도 저감폭은 작았다.

2) 플레인 콘크리트와 비교하여 단위 시멘트량이 감소하는 액상화 레드머드 내할 첨가 흙콘크리트의 상대 쪼갬 인장강도 비는 IN20에서 99~105 %, IN40에서 60.2~ 74.1 %로 나타나 흙콘크리트의 쪼갬 인장강도는 내할첨가 20 %에서 동등 이상을 보이고 내할첨가 40 %에서는 30 % 이상 감소하였다. 단위 시멘트량을 고정시킨 외할첨가 흙콘크리트의 상대 쪼갬 인장강도 비는 EX20에서 100~114 %, EX40에서 75.6~88.9 %로 나타나 내할첨가와 유사하게 외할첨가 20 %에서는 동등 이상의 쪼갬 인장강도를 보이고 외할첨가 40 %에서는 쪼갬 인장강도는 약 20 % 감소하는 것으로 나타났다.

3) 본 논문에서는 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도와 쪼갬 인장강도와의 관계를 Noguchi(1995) 제안식을 변형하여 식 (8)과 같이 제안한다.

${\delta }_{SP}=4.7\times {\left(\frac{\delta }{60}\right)}^{\frac{2}{3}}$  (8)

여기서

δ_SP=쪼갬인장강도(MPa)

δ=압축강도(MPa)

4) 플레인 콘크리트와 비교하여 단위 시멘트량이 감소하는 내할 첨가 흙콘크리트의 상대 탄성계수 비는 IN20에서 138~153 %, IN40에서 77.6~127 %로 나타나 흙콘크리트의 탄성계수는 내할첨가 20 %에서 약 40 % 증가하였으며 내할첨가 40 %에서 동등 이상인 것으로 나타났다. 단위 시멘트량을 고정시킨 외할 첨가 흙콘크리트의 상대 탄성계수 비는 EX20에서 159~192 %, EX40에서 124~166 %로 나타나 흙콘크리트의 탄성계수는 외할첨가 20 %에서 약 75 % 증가하였으며 외할첨가 40 %에서 약 45 % 증가하는 것으로 나타났다.

5) 본 논문에서는 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 압축강도와 탄성계수와의 관계를 식 (9)와 같이 제안한다.

$Ec=5,100\sqrt{f_{ck}}$  (9)

여기서,

Ec = 탄성계수 (MPa)

f_ck= 압축강도 (MPa)