2.1 표면형상 및 내부구조

수도권 인근에 위치한 남동발전 영흥발전본부에서 건식처리 방식으로 생산하여 판매하고 있는 2 mm 이하, 2~5 mm, 5~10 mm, 10~20 mm 크기의 BAA를 사용하였으며, Fig. 1에 종류별로 나타내었다. Fig. 2에 LWA와 BAA의 표면형상과 BAA의 미세구조를 나타내었다. BAA의 표면형상은 상대적으로 매끄러운 LWA의 표면과는 다르게 매끄러운 정도부터 울퉁불퉁한 정도까지 다소 불규칙적으로 거친 표면을 보였으며 내부 및 외부에 공극이 다량 분포하는 구조로 되어 있었다. 특히 내부의 공극은 독립적으로 형성되어 있지만, 표면에 가깝게 형성되어 있는 공극은 표면부의 공극과 연결되어 있는 형상을 나타내었다. 표면 공극에 흡착된 수분은 콘크리트 비빔 시 배합 수 증가와 점성 감소 등의 영향을 가져와 재료분리를 발시킬 수 있다. 따라서 BAA를 콘크리트용 골재로 사용 시 단위수량 보정, 최소 단위결합재량의 제한 등을 통한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

2.2 화학적 조성

BAA를 파쇄하여 미분으로 시료를 제작하고 X선 형광(x- ray fluorescence, XRF) 및 X선 회절(x-ray diffraction, XRD)에 의한 화학적 조성과 광물조성을 확인하였다. Table 1에 BAA의 화학적 조성 및 비교를 위해 FA, NA, LWA의 화학적 조성을 함께 나타내었다. 콘크리트용 골재로 사용되는 쇄석용 산림골재 석산의 암종은 화강암의 비율이 가장 높기 때문에 NA의 화학적 조성은 화강암을 대상으로 하였다(Hong 2004; Kim 2015)^(13,27). 또한, LWA는 국내에서 생산된 바텀애시 및 준설토 기반의 골재를 대상으로 하였다(Kim 2016; Lee et al. 2019)^(27,29). NA는 SiO₂ 성분이 73 %를 상회하여 비교 대상 골재들 중 가장 높은 비율을 차지하고 있었으며, LWA는 준설토와 BA를 혼합하여 생산한 골재이기 때문에 NA와 BAA의 사이 비율의 SiO₂, Al₂O₃ 및 기타 화학성분 조성을 나타내었다. BAA의 화학적 조성비를 확인한 결과 SiO₂와 Al₂O₃가 전체 성분의 60 % 이상이며, Fe₂O₃가 약 15 %, CaO가 약 10 % 정도를 차지하고 있었다. 석탄회는 화력발전 과정에서 석탄을 연소하고 남은 물질로, 가벼울수록 순도가 높아 SiO₂의 함량이 높은 것으로 알려져 있다. 또한, BA에 존재하는 산화철 성분의 양은 원탄에 포함된 산화철 성분의 양에 의해 결정되며, 석탄 연소과정에서 회성분이 약 20 % 정도 발생하므로 석탄회에는 원탄에 비해 철성분이 농축되어 있다고 볼 수 있다(KCI 2016)⁽²³⁾. 따라서 FA에 비해 상대적으로 무겁기 때문에 순도가 낮다고 볼 수 있는 BAA의 SiO₂ 성분이 적고 Fe₂O₃ 성분이 많았다. 그리고 BAA에 황산화물이 다량으로 존재하면 C3A(3CaO･Al₂O₃)와 반응하여 황산염 침식을 발생시킬 수 있기 때문에 SO₃ 함유율을 0.8 % 이하로 제한하고 있으며(KS F 2527), 이에 만족하는 결과를 나타내었다.

BAA의 XRD와 비교를 위한 NA, LWA의 XRD 패턴 Fig. 3에 나타내었다. BAA의 주요 구성광물은 석영(Quartz(SiO₂)), 회장석(Anorthite(CaO･Al₂O₃･2SiO₂)), 멀라이트(Mullite(3Al₂O₃･ 2SiO₂) 및 자철석(Magnetite(Fe₃O₄))으로 Table 1에 나타낸 화학조성에 대응하는 광물로 구성되어 있었다. 자철석의 경우 산소 중에서 가열하면 220 °C에서 Fe₂O₃로 변화하기 시작하며 575 °C는 되어야 적철석(Hematite(Fe₂O₃)으로 변하여 자성이 사라지는 것으로 알려져 있다(Davide et al. 2012)⁽⁵⁾. BAA는 화력발전 과정에서 석탄을 연소과정에서 발생되는 부산물이기 때문에 자철석이 가열에 의해 Fe₂O₃ 성분으로 변화한 것으로 사료된다. 또한, LWA의 경우 제조 시 1,200 °C의 고온에서 소성하기 때문에 BAA에 비해 자철석이 적고 적철석이 많은 것으로 나타났다.

2.3 입도분포 및 조립률

KS F 2502(KATS 2019)⁽²²⁾에 따라 바텀애시 잔골재(bottom ash fine aggregate, BAFA)와 바텀애시 굵은골재(bottom ash coarse aggregate, BACA)를 각각 체가름 시험하여 입도분포와 조립률을 계산하고, KS F 2527(KATS 2018)⁽²¹⁾의 표준입도에 적합한 혼합비를 검토하였다. Fig. 4에 BAFA의 입도분포를, Table 2에 조립률을 나타내었으며, 범례의 (10:0), (8:2), (7:3), (6:4), (4:6), (2:8) 및 (0:10)은 2 mm 이하 골재와 2~5 mm 골재의 혼합비(질량비)를 나타낸 것이다. 모든 혼합비에서 KS F 2527(KATS 2018)⁽²¹⁾의 표준입도 범위를 벗어났으며, 가장 근접한 혼합비율은 (6:4)이고 이때의 조립률은 2.93인 것으로 나타났다. 또한, 2 mm 이하의 BAFA 혼입비율이 높을수록 작은 입자가 많이 포함되어 조립률이 작은 경향을 보였고, 2~5 mm의 혼입비율이 높아질수록 큰 입자가 많이 포함되어 조립률이 커지는 경향을 나타내었다. KCS 14 20 10(MOLIT 2018a)⁽³³⁾에 의하면 표준입도 범위 내의 잔골재를 사용하도록 하고 있으며, 범위를 벗어난 골재를 사용하는 경우에는 두 종류 이상의 잔골재를 혼합하여 입도를 조정해서 사용하도록 하고 있다. 따라서 기타 골재와 BAFA를 적절하게 혼합함으로써 표준입도와 적합한 조립률을 맞춰서 사용하는 방안이 강구되어야 할 것으로 사료된다.

Fig. 5에 BACA의 입도분포를, Table 3에 조립률을 나타내었으며, 범례의 (10:0), (8:2), (6:4), (4:6), (3:7), (2:8) 및 (0:10)은 5~10 mm 골재와 10~20 mm 골재의 혼합비(질량비)를 나타낸 것이다. 굵은골재의 경우 KS F 2527(KATS 2018)⁽²¹⁾의 표준입도 범위를 만족하는 혼합비율이 (3:7)과 (2:8)인 것으로 나타났다. 굵은골재도 작은 입자가 많이 포함될수록 조립률이 작고, 큰 입자가 많이 혼합될수록 조립률이 커지는 경향을 나타내었다. KS F 2527(KATS 2018)⁽²¹⁾의 표준입도 범위를 만족하는 혼합비율 (3:7), (2:8)에 대한 조립률은 각각 6.44, 6.58로 산출되었다.

2.4 밀도 및 흡수율

KS F 2529(KATS 2017a)⁽¹⁷⁾ 및 KS F 2533(KATS 2017b)⁽¹⁸⁾에 따라 골재의 밀도 및 흡수율을 측정하였다. 우선 KS에 따라서 1일간 수중 침지한 표면 건조 상태 골재의 밀도, 흡수율을 측정하였다. 그리고 골재에 공극이 많기 때문에 1일간의 수중 침지로는 내부 포화상태가 되지 않을 것을 고려하여 절건 상태의 골재를 수조에 침수 후 7일까지의 흡수율 변화를 측정하였다. Table 4에 1일간 수중 침지한 BAA, NA 및 LWA의 표면건조 밀도, 절건밀도 및 흡수율을 나타내었다. BAA의 표면건조밀도, 절건밀도 및 흡수율은 잔골재의 경우 각각 2.08 kg/L, 2.03 kg/L 및 2.7 %이며, 굵은골재의 경우 각각 1.84 kg/L, 1.73 kg/L 및 6.1 %로 측정되어 잔골재보다 굵은골재의 밀도가 낮고 흡수율이 높은 특성을 보였다. 또한, LWA도 BAA와 마찬가지로 입자가 크면 밀도가 작고 흡수율이 높은 것으로 측정되었다. BAFA의 절건밀도는 천연 잔골재(natural fine aggregate, NFA)에 비해 0.52 kg/L(20 %) 낮고 인공경량 잔골재(artificial lightweight fine aggregate, LWFA)에 비해 0.53 kg/L(35 %) 높게 측정되었으며, BACA의 절건밀도는 천연 굵은골재(natural coarse aggregate, NCA)에 비해 0.86 kg/L(33 %) 낮고 인공경량 굵은골재(artificial lightweight coarse aggregate, LWCA)에 비해 0.33 kg/L(24 %) 높게 나타났다. 골재 종류에 관계없이 밀도는 NA, BAA, LWA 순으로 크고 흡수율은 밀도와 반대로 NA, BAA, LWA 순으로 작은 것으로 평가되었다.

Fig. 6에 골재의 침수 기간에 따른 흡수율 변화를 나타내었다. BAFA의 초기 흡수율은 침수 30분 및 1시간에 각각 2.0 % 및 2.2 %였으며, 침수 1일에 2.7 %까지 증가하였다. 이후 흡수율이 꾸준히 증가하여 침수 7일에서 4.9 %로 측정되었다. BACA의 흡수율은 침수 30분, 1시간 및 1일에 각각 4.3 %, 4.6 % 및 6.1 %였으며, 침수 7일에 8.8 %까지 증가하였다. BAA의 침수 7일이 포화상태라고 가정할 경우 침수 30분에 포화 흡수량의 40 % 이상, 침수 1일에 55 % 이상을 흡수하였으며 잔골재에 비해 굵은골재의 흡수율이 높고 흡수 속도 또한 빠른 것으로 확인되었다. 또한 BAA는 LWA에 비해 흡수 속도가 느리고 약 1/2 정도의 흡수율을 가지며, NA의 약 4.3배 이상의 흡수 특성을 나타내었다.

2.5 단위용적질량 및 실적률

KS F 2505(KATS 2017c)⁽¹⁹⁾에 따라 골재의 단위용적질량과 실적률을 측정하여 Table 5에 나타내었다. BAFA의 단위용적질량, 실적률은 각각 1.19 kg/L, 58.8 %이며, BACA의 단위용적질량 및 실적률은 각각 0.84 kg/L, 48.7 %이다. BAFA가 BACA에 비해 단위용적질량과 실적률이 높은 것으로 나타났고, KCS 14 20 20(MOLIT 2018b)⁽³⁴⁾에서 규정하고 있는 최대 단위용적질량 1,200 kg/m³ 이하를 만족하였다. 또한 BAA는 NA에 비해 낮은 단위용적질량과 실적률을 나타냈고, LWA에 비해 높은 단위용적질량과 낮은 실적률을 가지는 것으로 평가되었다. 이러한 결과를 나타낸 것은 BAA가 NA에 비해 밀도가 낮고 흡수율이 높으며, LWA에 비해 밀도가 높고 흡수율이 낮은데 비해 입형이 모나고 표면이 거칠기 때문인 것으로 생각해 볼 수 있다. 특히 BACA는 실적률이 낮기 때문에 콘크리트용 골재로 사용 시 재료분리와 유동성을 고려하여 배합설계를 할 필요가 있을 것으로 판단된다.

2.6 공극률 및 공극분포

골재의 공극률과 공극구조는 밀도와 흡수율 및 흡수속도 등에 중요한 영향을 미친다. 따라서 수은압입법을 통해 골재의 내부 공극률과 공극분포를 측정해 Fig. 7과 Table 6에 나타내었다. 공극크기의 분류는 기존 문헌(Breugel 1997)⁽²⁾을 참고로 메소 공극(meso pores), 매크로 공극(macro pores) 및 모세관 공극(capillary pores)으로 구분하였다. BAA, NA 및 LWA의 평균 공극률은 각각 28.2 %, 3.0 % 및 41.2 % 이며 NA가 가장 작고, LWA가 가장 큰 것으로 측정되었다. 일반적으로 골재의 공극률이 증가할수록 밀도는 작아지고 흡수율은 커지는 것으로 알려져 있으며 밀도, 흡수율 시험 결과와 유사한 경향을 보였다. 평가 대상으로 한 골재의 공극은 대부분이 강도와 침투 저항성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는(Mehta and Monteiro 2006)⁽³²⁾ 매크로 공극이었으며 LWA(40 % 수준), BAA(25 % 수준), NA(2.5 % 수준) 순으로 많은 것으로 나타났다. BAA는 표면에 공극이 많아서(Fig. 2) 모세관 공극보다 큰 범위의 공극에 많은 부분을 차지(전체 공극의 57 % 수준)하고 있으며, LWA의 경우 표면에 공극이 적기 때문에 상대적으로 적은 결과(전체 공극의 약 11 %)를 나타냈다. 특히 모세관 공극 범위에서 큰 공극의 분포 비율은 BAA보다 LWA가 높은 것으로 측정되었다. 일반적으로 큰 공극의 물은 작은 공극의 물보다 장력을 적게 받으므로 쉽게 이동하고 빠져나가는 것으로 알려져 있다. 따라서 큰 공극이 많은 LWA가 BAA에 비해 초기 흡수 속도가 빠르게 측정된 것(Fig. 6)과 연관성이 있다고 판단된다. 또한 BAA는 LWA에 비해 약 33 %의 모세관 공극을 가지고 있는 것으로 평가되었으며, 이러한 결과는 흡수속도가 어느 정도 안정된 침수기간 7일에서 BAA의 흡수율이 LWA의 1/2 미만 수준으로 측정된 것과 연관성이 있다고 사료된다(Fig. 6). 그리고 BAA와 LWA 모두 잔골재보다 굵은골재의 모세관 공극이 많은 것으로 측정되었으며 BACA가 BAFA보다 4.2 %, LWFA가 LWCA보다 7.5 % 많았고 그에 따라 흡수율도 높았다(Fig. 6).

2.7 파쇄 값, 파쇄하중 및 구속 압축강도

KS F 2541(KATS 2017d)⁽²⁰⁾, BS 812-110(CEN 1990a)⁽⁶⁾ 및 111 (CEN 1990b)⁽⁷⁾에 따라 골재 파쇄 값(aggregate crushing value, ACV)과 10 % 파쇄하중(ten percent fines value, TFV)을 측정하여 Table 7에 나타내었다. ACV와 TFV는 음의 상관관계를 가지는 것으로 측정되었으며, LWA를 제외하고 골재의 치수가 큰 경우 ACV가 작고 TFV는 큰 경향을 나타내었다. 또한 BAFA의 ACV는 47.9 %로 가장 크고, TFV는 38.6 kN으로 가장 낮게 측정되었다. 그리고 LWFA의 ACV는 22.4 %로 가장 작고, TFV는 165.6 kN으로 가장 높게 측정되었다. 전반적으로 ACV는 BAA가 크고 NA가 작으며, TFV는 NA가 높고 BAA가 낮은 경향을 나타내었다. 일반적으로 골재 치수가 큰 경우 ACV가 커지나, 서로 다른 크기의 골재에서 얻은 값 사이의 관계는 골재 종류에 따라서 다른 것으로 알려져 있다(KS F 2541). 따라서 골재 크기와 종류에 따른 관계의 상대적인 비교는 어려울 것으로 사료된다.

골재의 파쇄 저항성을 알아보기 위해 측정하는 ACV와 TFV는 일반적으로 밀도 및 흡수율(공극률)과 관련성이 높다고 생각되나, 기존 문헌(KCI 2016)⁽²³⁾에 의하면 단위용적질량, 실적률의 영향도 있는 것으로 알려져 있다. 문헌에 의하면 강자갈의 경우 절건밀도와 흡수율이 각각 2.5~2.6 kg/L, 1~3 %이며 쇄석은 2.5~2.7 kg/L, 0.5~2 %로 유사하다. 그러나 강자갈의 ACV와 TFV는 각각 11~20 %, 200~350 kN 정도이며, 쇄석은 17~23 %, 180~240 kN 정도로 쇄석에 비해 강자갈의 파쇄 저항성이 높다. 이것은 강자갈의 단위용적질량과 실적률이 각각 1.65 kg/L, 63.5 % 정도이며, 쇄석은 1.45~1.55 kg/L, 50~60 % 정도로 강자갈의 단위용적질량과 실적률이 높은 것과 연관성이 있다. 다시 말해서 골재의 실적률이 낮다는 것은 입형이 좋지 않다는 것을 의미하며, 골재의 각지고 모난 부분은 작은 하중에도 쉽게 파괴될 수 있다. 따라서 밀도, 흡수율과 ACV, TFV가 무조건적으로 양적 또는 음적 관계에 있다고는 볼 수 없을 것으로 생각되며 단위용적질량 및 실적률을 포함한 물리적 특성과의 관계를 고려해야 할 것으로 판단된다.

BS EN 1097-11(CEN 2013)⁽⁸⁾에 따라 응력-변형률과 변형률이 10 %에 도달했을 때의 골재 구속 압축강도(confined compressive strength at 10 % deformation, CS(10))를 측정하여 Fig. 8에 나타내었다. BAFA, NFA 및 LWFA의 CS(10)가 각각 7.40 MPa, 10.85 MPa 및 8.66 MPa이며 BACA, NCA 및 LWCA는 각각 0.73 MPa, 7.04 MPa 및 3.75 MPa로 NA가 가장 높고 BAA가 가장 낮은 것으로 측정되었고, 굵은골재에 비해 잔골재가 높게 측정되었다. 전반적인 경향은 있다고 생각되나 ACV, TFV와 마찬가지로 골재 자체의 파쇄 저항성과 더불어 실적률이 복합적으로 영향을 주었기 때문에 단순한 관계 검토와 상대적인 비교 자체는 어려울 것으로 사료된다. 동일한 종류의 골재에서 실적률이 CS(10)에 미치는 영향을 확인하기 위해 골재의 실적률에 차이를 두어 CS(10)을 측정한 결과를 Table 8에 나타내었다. 전반적으로 CS(10)은 NA, LWA, BAA 순으로 높은 경향을 보였으나, 동일한 종류의 골재에서 실적률이 높아짐에 따라 CS(10)값이 높아지며 그 차이는 현저한 것으로 평가되었다. 따라서 골재의 압축강도를 평가하기 위해서 실적률을 포함한 물리적 특성과의 상관관계 검토가 필요할 것으로 판단된다.

ACV가 30 % 이상인 경우 골재 사이의 공극을 파쇄분이 충전하여 정확한 골재의 강도를 측정할 수 없기 때문에, 파쇄 값이 30 % 이상인 골재의 강도는 10 % 파쇄 하중으로 나타내도록 하고 있다(KATS 2017d, CEN 1990a)^(6,20). 또한, 골재 강도와 ACV의 관계가 명확하지는 않지만 선형의 관계에 있다고 알려져 있으나(Neville 1981)⁽³⁵⁾, Table 8에서 같은 골재라도 실적률 차이에 따라 CS(10)가 크게 달라지는 것을 확인하였다. 따라서 동일한 실적률을 가지는 골재의 CS(10)과 TFV 및 ACV의 관계를 검토하여 Fig. 9에 나타내었다. CS(10)와 TFV는 상관계수가 0.93이고 0.007 수준에서 유의하며, CS(10)와 ACV는 상관계수가 -0.93이고 0.008 수준에서 유의한 것으로 분석되었다. 또한 TFV와 ACV는 상관계수가 -0.97이고 0.001 수준에서 유의한 것으로 분석되어 동일한 실적률을 가지는 골재의 경우 CS(10), TFV 및 ACV는 높은 상관관계를 가지는 것으로 평가되었다.

2.8 물리적 특성 비교 및 상관관계 검토

BAA, NA 및 LWA의 물리적 특성을 정리하여 Table 9에 나타내었다. BAA는 NA에 비해 절건밀도가 낮고 LWA보다 높았으며 흡수율과 공극률은 절건밀도와 반대되는 결과 나타내었다. 따라서 BAA는 LWA에 비해 부재 경량화 측면에서는 이점이 없는 것으로 사료된다. 실적률은 입자모양이 둥근 LWA가 가장 높고 입자모양이 거친 BAA가 가장 낮았으며, 이러한 결과에 따라 LWA에 비해 BAA의 절건밀도가 높음에도 단위용적질량이 낮게 측정

되었다. ACV와 TFV 및 CS(10)측정 결과를 바탕으로 보았을 때 골재의 파쇄 저항성은 NA가 가장 높고 LWA, BAA순으로 높은 것으로 측정되었다. 이러한 결과는 BAA가 LWA에 비해 절건밀도가 높고 흡수율이 낮은 것과는 다른 경향을 나타내었는데, 실적률이 골재의 파쇄 저항성에 크게 영향이 미친다는 것으로 생각해볼 수 있다. 더불어 2.3에서 BAFA는 모든 혼합비율에 대해 표준입도분포를 만족하지 않는 것을 고려하여 NA 또는 LWA와 일부 혼합하여 사용하는 방안도 검토되어야 할 것으로 사료된다.

골재는 콘크리트 용적의 60 % 이상을 차지하기 때문에 역학적 특성에 중요한 영향을 주게 된다. 골재의 파쇄 저항성을 평가하기 위하여 ACV와 TFV를 측정하고 있으나, 기타 물리적 특성 시험에 비해 측정이 까다롭다. 또한 2.7에서 골재의 ACV와 TFV는 밀도, 흡수율뿐만 아니라 단위용적중량 및 실적률과도 연관성이 높을 수 있다는 것을 확인하였다. 그러나 측정 결과가 많지 않기 때문에 골재의 물리적 특성과 ACV 및 TFV를 다루고 있는 기존 문헌을 정리하여 Table 10에 나타내었다. 조사한 문헌에서 다루고 있는 골재는 천연골재 및 클링커, 시멘트, 석회, 석탄회, 준설토 등을 기반으로 제조한 경량골재이다. 2.7에서 언급한 것과 같이 경량골재는 강도가 낮아 BS 812-110에서 제시하고 있는 400 kN의 하중을 견디기 어려우며, ACV가 30 %보다 높게 측정되면 적합하지 않은 것으로 알려져 있기 때문에(Nunes 1997; Rehman et al. 2020)^(36,39) ACV보다는 TFV를 측정한 문헌이 상대적으로 많았다.

골재의 파쇄 저항성과 연관성이 높다고 생각되는 물리적 특성에 대해 상관관계를 검토했으며, pearson 상관분석 결과를 Table 11에 나타내었다. ACV는 절건밀도와의 상관관계가 r(상관계수)=-0.790, p(유의확률)=0.000으로 가장 높은 부(-)적 상관관계를 나타냈고, 실적률과의 상관관계가 r=0.026, p=0.927으로 가장 낮은 정(+)적 상관관계를 보였다. TFV는 실적률과의 상관관계가 r=0.930, p=0.000으로 가장 높은 양적 상관관계를 나타냈고, 절건밀도와의 상관관계가 r=0.415, p=0.023으로 가장 낮은 양적 상관관계를 가졌다. 또한 ACV와 TFV 간의 상관관계가 r=-0.674, p=0.016으로 상대적으로 상관관계가 높지 않았으며 앞서 언급한 것과 같이 경량골재의 파쇄 저항성을 평가하는 방법에서 ACV는 TFV에 비해 적합하지 않다고 판단된다.

일반적으로 다공성과 고형물의 강도 사이에는 반비례 관계를 가진다. 골재의 공극률(1-실적률)은 외부에 존재하는 공극이라고도 볼 수 있기 때문에 골재의 강도와 연관성이 높다. 또한, Table 11에 나타낸 것과 같이 TFV와 실적률은 높은 상관관계를 보였기 때문에 기존 문헌(Mehta and Monteiro 2006)⁽³²⁾에서 강도와 공극에 대한 관계식(1)을 바탕으로 모델링하였다(Fig. 10).

여기서, $S$는 공극률 $p$(%)를 가지는 재료의 강도, $S_{0}$는 공극이 없는 재료의 고유 강도, $k$는 상수 값을 의미한다.

Fig. 10에서 $y$축은 TFV를 실린더 면적으로 나눈 강도 값이며 $x$축은 골재의 공극률이다. 실험결과들의 회귀분석 결과 $y=830e^{-0.117x}$로 제시될 수 있었으며 공극이 없는 재료 고유의 강도 $S_{0}$는 830, 상수 값 $k$는 0.117로 평가되었다. BAA는 공극률이 palm oil clinker를 제외한 다른 골재에 비해 높았으며, 공극률이 높은 만큼 낮은 강도를 보였다. 조사한 문헌에 의하면 골재의 공극률은 강도와 연관성이 높으며 공극률이 증가함에 따라 강도는 감소하는 경향을 나타내었다.

실제 콘크리트 배합에서 사용하는 골재는 혼합골재이며, TFV는 크기에 따라 분급하여 시험함으로써 실적률이 낮아지고, 실적률은 TFV에 큰 영향을 주는 것으로 확인되었다. 또한 기존 문헌(Powers 1958)⁽³⁸⁾에 의하면 식(2)와 같이 압축강도는 gel-space ratio 또는 고형물의 비율과 관련이 있다고 알려져 있다. 그리고 CS(10)는 Fig. 11에 나타낸 것과 같이 구속 실린더와 골재 간의 외부 공극과 골재 내부의 공극이 존재하는 상태로 측정한다. 따라서 CS(10) 실험결과와 실린더에서 골재의 고형분이 차지하는 비율의 회귀분석으로부터 Table 12, Fig. 12에 나타낸 것과 같이 모델링하였다.

여기서, $f_{c}$는 구속 압축강도로서 CS(10)을 의미하며, $a$는 공극이 없는 물질 고유의 강도, $x$는 고형물/공극비 또는 고형분률의 양을 의미한다.

회귀분석 결과 $R^{2}$=0.971(수정된 $R^{2}$=0.969)로 높은 설명력을 보여주는 것으로 나타났으며, durbin-watson=1.866으로 2에 근접하여 잔차들 간의 상관관계가 없어 독립성이 있는 것으로 분석되었다. 또한, 분산분석 결과 $F$값은 466.6이며, $F$ 검정의 유의확률이 유의수준 0.000으로 회귀모형이 적합한 것으로 나타났다. 식(2)의 $a$ 값은 실험결과들의 회귀분석으로부터 골재의 종류에 관계없이 약 38.1로 제시될 수 있었다(유의확률이 유의수준 0.000). 그리고 표준화 계수의 Beta 값은 0.985로 독립변수의 영향력이 높은 것으로 분석되었다.

Table 12 및 Fig. 12에서 회귀분석이 적합하다는 것을 확인한 결과를 바탕으로 골재 종류별 공극이 없는 물질 고유의 강도($a$)를 Fig. 13에 나타내었다. BAA, NA, LWA의 물질 고유 강도는 각각 37.90 MPa, 39.66 MPa, 36.71 MPa로 나타났으며, NA, BAA, LWA 순으로 높은 것으로 평가되었다.

Table 13에 Fig. 13결과를 바탕으로 골재 종류별 고유의 강도와 각 골재 내부의 공극을 고려한 골재의 강도를 나타내었다. BAA, LWA, 자갈, 화강암(쇄석)의 CS(10)은 각각 22.87 MPa, 17.66 MPa, 33.62 MPa 및 36.37 MPa로 평가되었으며, 화강암, 자갈, BAA, LWA 순으로 높은 것으로 나타났다. 상대적으로 값이 낮은 것으로 평가되었는데, CS(10)은 변형률이 10 % 발생했을 때의 구속압축강도이므로 골재의 강도가 약하다고 단정 짓기보다는 골재간의 상대 비교만 가능하고, 향후 대상 골재를 사용한 콘크리트의 물리적 특성과 추가적인 비교 검토가 필요할 것으로 판단된다.