서언
골재에 의한 콘크리트의 기능성 향상에 관한 강좌의 연속으로, 이번 강좌에서는 석회암 골재에 의한 고탄성 콘크리트의 제조에 대하여 소개 하도록 한다. 

탄성계수의 의미
고탄성 콘크리트에 접근하기 위하여는 먼저 탄성계수를 이해할 필요가 있다. 즉 콘크리트는 그림 1과 같이 압축응력이 작용하면 길이가 줄어드는 변형이 생기는데, 이와 같은 응력과 변형 간을 그래프로 표시하면 그림 2와 같다. 그런데 이와 같은 응력과 변형 간에는 강도 크기에 따라 기울기가 달라질 수 있는데, 그 기울기를 탄성계수라고 하고 다음 식 (1)과 같이 표현될 수 있다.

그러나 이와 같은 기울기는 어느 점을 기준으로 기울기를 계산할 것인가에 따라 그림 3과 같이 4개의 탄성계수를 생각할 수 있다. 그중 일반적으로 구조해석에 이용하는 것은 정 탄성계수라고 하는데 이때는 할선 탄성계수가 되고, 동 탄성계수는 공명진동법에 의한 측정값으로 이때는 초기탄성계수가 된다.

그런데, 구조체의 구조해석에서 탄성계수의 의미는, 기둥인 경우로 예를 들면, 기둥 가장자리로 철근이 배근 되어 있지만, 80MPa 정도 고강도 콘크리트 기둥이 힘을 받아 줄어드는 것으로 가정하면 콘크리트의 탄성계수는 40 GPa 전후이고, 철근의 경우가 400 GPa 정도라고 하면 탄성계수 비 n= Es/Ec= 10으로 즉, 힘을 받아 동일 길이가 줄어든다면 철근이 10배로 더 큰 힘을 받게 된다. 그런데 만약 기존의 것보다 콘크리트의 탄성계수를 크게 하면 철근으로 가는 힘을 콘크리트로 보낼 수 있게 되어 더 큰 고강도 콘크리트를 이용한 것처럼 유리한 구조물이 되는 것이다.
따라서 두바이의 160층인 부르즈 칼리파(Burj khalfa), 서울 잠실의 123층 롯데월드타워인 경우 공히 양질의 석회석에 의한 고탄성 콘크리트로 80 MPa 강도이지만 100 MPa 이상 고강도 콘크리트 효과를 발휘하였던 활용사례가 있다.

실험연구 개요
석회암 골재의 고탄성 특성을 확인하기 위한 실험계획은 표 1과 같다. 여기서 화강암 골재란 충북지역의 일반적인 것이고, 순환석회암 골재란 제천의 모 시멘트 회사에서 고순도 석회암은 시멘트생산에 이용하고 돌로마이트 등 불순물이 포함되어 버려진 석회암 폐석을 골재화 한 것이며, 실리카질 순환석회암 골재란 석회암 원료 분쇄과정에서 늦게까지 분쇄되지 않고 볼밀에 남아있는 것을 배출·폐기한 석회암 골재이다. 현무암 골재는 제주도산이었는데 각 골재의 물리적 성질은 표 2와 같다.

연구 결과 및 분석
실험연구결과 슬럼프 플로, 공기량, 응결시간, 압축강도 및 자기수축은 골재 종류 간에 약간의 차이는 있지만 특기할 만한 사항은 없었다. 단, 탄성계수의 경우는 그림 4와 같이 실리카질 순환석회암 골재 및 순환석회암 골재를 이용할 경우 화강암 및 현무암 보다 약 20% 정도 큰 탄성계수 값을 나타냄을 알 수 있었다.
따라서 초고층 건축물에 사용하는 고강도 콘크리트의 경우 탄성계수가 매우 중요한데, 고순도 석회암을 이용하는 경우는 두말할 필요 없이 좋을 수 있지만, 가격 적으로 고가이므로 실험결과를 고려하면 버려지는 저품위 석회암도 유사한 품질을 발휘하고 있어 더 효율적일 수 있는 것이다.