KR100247735B1

KR100247735B1 - 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100247735B1
Application number: KR1019970046707A
Authority: KR
Inventors: 김영진
Original assignee: 하진규; 한국건설기술연구원
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990025176A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 요지

본 발명은 폐합성수지재를 용융하여 소정강도를 가지는 골재크기로 제조하여 인공자갈, 모래등의 건설골재나 옹벽, 제방등의 뒷채움재등으로 사용할 수 있는 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 폐합성수지재를 150~250℃의 온도에서 녹인후 소정시간동안 냉각시켜 제조된 인공경량골재편으로 이루어진 폐합성수지재를 이용한 건설골재와, 폐합성수지재를 150~250℃의 온도로 용융하는 단계; 상기 폐합성수지재를 압축, 인발하여 인공경량골재편을 형성하는 단계; 및 상기 인공경량골재편을 냉각하는 단계를 포함하는 폐합성수지재를 이용한 건설골재의 제조방법을 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

폐합성수지재를 녹여 고강도의 인공경량골재로 제조하므로써 인공자갈, 모래 및 기타 건설골재나 옹벽, 제방등의 뒷채움재로 활용한 것임.

Description

폐 합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법

본 발명은 폐비닐이나 폐플라스틱과 같은 폐합성수지재를 녹여서 소정 강도를 가지는 인공경량 골재를 제조하여 인공자갈, 모래 및 기타 건설골재로 재활용하거나 옹벽이나 축대등의 뒷채움재로 이용할 수 있는 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 국내 농촌 비닐하우스로부터 거둬들인 폐비닐을 비롯하여 각종 플라스틱 병등 폐플라스틱류의 발생량은 1996년말 현재 연간 230만톤에 달하고 있으며, 이러한 폐비닐이나 폐플라스틱을 땅속에 매립할 경우 반영구적인 기간동안 썩지 않으며, 소각할 경우 심각한 환경오염을 일으키기 때문에 상기 폐비닐이나 폐플라스틱등을 포함하는 폐합성수지재의 처리가 사회문제로 대두되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 폐비닐이나 폐플라스틱과 같은 폐합성수지재를 소정온도에서 가열하여 녹인후 냉각하는 공정을 거쳐 인공경량골재로 제조하여 인공가갈, 모래 및 기타 건설골재로 사용하거나 교대, 축대, 옹벽의 뒷채움재로 사용할 수 있는 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명에 의한 폐 플라스틱 골재의 제조공정을 나타낸 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 화로 2 : 용해조

3 : 배출관 3a : 노즐

4 : 냉각조

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폐비닐과 폐플라스틱류를 포함하는 폐합성수지재를 150~250℃의 온도에서 겔상태로 용융시킨 후, 흙, 슬래그 분말, 슬럿지, 화력발전소 발생 석탄재, 폐콘크리트 가루, 폐타이어 조각편중 어느 하나를 혼합시켜 소정크기로 인발하여 인공경량골재편을 제조하되, 상기 인공경량골재편의 부착강도 및 내부마찰각을 증가시키기 위하여 그의 표면에 흠집을 형성시켜 제조된 폐합성수지재를 이용한 건설골재를 제공한다.

또한, 본 발명은 폐비닐과 폐플라스틱류를 포함하는 폐합성수지재를 겔상태로 용융시킬 수 있는 소정 온도의 열원을 제공하는 수단; 상기 열원제공수단의 상부에 장착되며, 폐합성수지재가 투입되는 용해조; 상기 용해조의 하측면 소정위치에 소정길이로 돌출되게 장착되며, 상기 겔상태의 폐합성수지재를 소정크기의 덩어리 형태로 인발하기 위한 인발수단; 상기 인발수단의 배출단부에 장착되며, 상기 폐합성수지 덩어리의 표면에 흠집이 형성되도록 그 내면에 흠집부가 형성된 노즐; 및 상기 노즐을 통해 배출되는 겔상태의 폐합성수지재를 소정온도로 냉각하는 수단을 포함하는 폐합성수지재를 이용한 건설골재 제조장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 폐비닐과 폐플라스틱류를 포함하는 폐합성수지재를 150~250℃의 온도로 가열하여 겔상태로 용융하는 제1단계; 겔상태의 폐합성수지재에 흙, 슬래그 분말, 슬럿지, 화력발전소 발생 석탄재, 폐콘크리트 가루, 폐타이어 조각편중 어느 하나를 소정 비율로 투입하여 혼합하는 제2단계; 상기 용융된 합성수지재 혼합물을 압축, 인발하는 제3단계; 상기 단계수행후 그 내면에 흠집부가 형성된 소정형상의 노즐에 인발중인 합성수지재 혼합물을 통과시킴으로서 표면에 흠집이 형성된 인공경량 골재편을 제조하는 제4단계; 및 상기 인공경량골재편을 냉각조에 투입하여 소정시간동안 냉각하는 제5단계를 포함하는 폐합성수지재를 이용한 건설골재의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법은 폐비닐이나 폐플라스틱을 녹인후 소정의 기계적 성질을 부여하여 건설골재로 재활용할 수 있도록 구현한 것으로, 먼저 폐합성수지재를 이용한 건설골재의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이 폐비닐이나 폐플라스틱류와 같은 폐합성수지재를 용해조(2)에 투입한 후, 화덕(1)에서 통상 150~250℃로 가열하여 겔(gel)상태로 녹이는 공정을 수행한다. 그리고, 상기 용해조(2)에서 용해된 겔형태의 합성수지재는 용해조의 일측에 소정길이로 돌출되게 장착된 배출관(3)을 통하여 소정크기의 덩어리로 배출된다. 이때, 상기 배출관(3)의 출구측에는 원형, 삼각형, 사각형 또는 육각형상과 같이 요구되는 형상에 따라 제조된 노즐(3a)이 장착되어 있다. 또한, 상기 노즐(3a)을 통하여 배출되는 폐합성수지재는 골재 또는 뒷채움재로서 사용하기 적합한 크기로 배출된다.

본 실시예에서는 상기 골재화된 합성수지재의 부착강도 및 내부마찰각을 증대시키기 위하여, 상기 노즐(3a)의 내주면을 따라 길게 가는 음각홈이나 양각홈을 형성하거나 빗살홈을 형성한 구조로 되어 있어 상기 노즐(3a)을 통해 배출된 폐합성수지재 골재의 표면에 홈이나 돌기 또는 빗살과 같은 흠집이 생기도록 한다.

상기 배출되는 겔 형상의 덩어리 합성수지재는 물이 담겨져 있는 냉각조(4)내로 투입되며, 소정시간동안 응고시켜 인공경량골재를 제조한다.

본 실시예의 제조방법에서는 합성수지재만을 용해시킨 공정의 한 예를 보여주고 있으나, 이에 국한하는 것은 아니고, 인공경량골재의 강도를 증진시키기 위하여 흙이나 제철소 발생 폐기물인 슬래그 분말, 슬럿지, 화력발전소에서 처리후 잔재하는 석탄재(fly ash), 폐콘크리트 가루, 폐타이어 조각편등을 상기 폐합성수지재를 녹일 때 소정 비율로 혼합하여 제조할 수 있으며, 상기와 같이 제조된 인공경량골재 표면에 돌기, 홈 및 빗금등이 형성된 구조를 가짐으로써 부착강도 및 내부 마찰각을 증대시킬 수 있도록 한 것이다.

일예로, 흙을 40% 혼합한 폐플라스틱 골재를 10℃의 물에서 냉각하였을 경우 골재의 내부마찰각은 41°임이 실험을 통하여 알수 있었으며, 상기 폐합성수지재를 냉각하는 온도의 차이로 인한 강도는 큰 차이가 없다. 또한, 본 실시예에서의 폐합성수지재를 이용한 인공경량골재를 콘크리트와 혼합하는 비율은 통상의 일반자갈이나 모래에 시멘트를 섞는 비율과 동일하다. 즉, 콘크리트를 혼합할 때 자갈이나 모래의 배합비율과 동일하게 모래 또는 자갈대신에 인공경량 골재를 포함한다. 이와 같이 인공경량 골재로 대신하여 시멘트 배합비율인 물(1) : 모래(2) : 자갈(4) 비율로 혼합하되, 상기 자갈대신 또는 모래대신에 인공경량 골재편을 혼합하였을 때의 강도는 최하 280㎏f/㎠이상으로 일반 콘크리트가 가지는 강도 210㎏f/㎠보다 월등히 크며, 통상 혼합비율에 따라 280~400㎏f/㎠의 강도를 얻을 수 있다.

한편, 흙 또는 산업폐기물과 폐합성수지재의 혼합비율은 필요에 따라 중량비로 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 60%까지 혼합이 가능하다.

상기와 같은 공정을 거쳐 제조되는 인공경량골재의 기계적 성질은 단위체적 중량이 0.16g/㎤으로서 흙의 단위체적중량인 1.8~2.1g/㎤의 1/10이하이다. 또한 상기의 인공경량골재의 열전도율은 0.0003cal/㎝.sec.℃로서 자갈의 열전도율 0.004cal/㎝.sec.℃이나 진흙의 열전도율 0.007cal/㎝.sec.℃보다 월등히 낮은 성질을 가진 것으로, 단열효과가 매우 큰 것임을 의미한다.

상기와 같은 기계적 성질을 가지는 인공경량골재는 사용용도에 따라 소정크기로 제조할 수 있는 바, 겔화상태의 인공경량골재를 소정의 압축기계에 투입하고 인발하여 직경이 2mm이하인 인공모래나, 직경이 2mm이상인 자갈 또는 장경이 2~5㎝, 단경이 2~3㎝인 돌멩이 등으로 제조할 수 있다.

상기와 같이 제조된 인공경량골재의 사용용도를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도로의 동상방지층에 포설할 경우, 단열효과가 높아 동상방지층의 두께를 훨씬 줄일 수 있다.

또한, 콘크리트의 제조시 자갈등의 자연골재 대신에 상기의 인공경량골재를 사용하므로써 가벼우면서도 단열효과가 우수한 콘크리트를 제조할 수 있다.

아울러, 몰타르 제조시에도 자연모래나 콩자갈 대신에 인공모래나 콩자갈로 형성된 인공경량골재를 사용할 경우 방수효과가 우수하고 단열효과도 탁월하다.

한편, 아스팔트 포장에 상기의 인공경량골재를 혼합하여 사용할 경우에 열전도율이 낮아져 여름철에는 팽창량이 줄어들고 겨울철에는 수축량이 줄어 들어 균열이 적게 발생한다.

상수도관이나 지역난방관의 복토재로 사용할 경우 겨울철 동파방지 및 열손실을 줄일 수 있고 배수가 용이하다.

연약지반에 축조되는 제방의 경량 뒷채움재로 사용할 경우에는 침하량을 경감할 수 있으며, 이때의 연약지반 공법인 샌드 드레인공법이나, 페이퍼드레인공법의 대채재로 사용할 경우 연약지반의 물을 신속히 배수하여 연약지반의 침하를 조기에 안정화시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 폐비닐이나 폐플라스틱류의 합성수지재를 녹인후 산업폐자재의 분말을 혼합하여 고강도, 부착강도 및 내부마찰각이 큰 인공경량골재로 제조하므로써 교대, 옹벽, 축대나 제방의 뒷채움재로 활용이 가능하고, 또한 흙과 섞어 투수 촉진재로 사용하므로써 뒷채움재의 내부마찰각이 커져서 토압의 감소 및 배수효과를 크게 하며, 장마철이나 봄철 융해기에 구조물의 붕괴를 신뢰성있게 방지하여 안정성을 증대시킬 뿐만 아니라, 동상방지층으로서 활용하여 콘크리트두께층을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

Claims

폐비닐과 폐플라스틱류를 포함하는 폐합성수지재를 150~250℃의 온도에서 겔상태로 용용시킨 후, 흙, 슬래그 분말, 슬럿지, 화력발전소 발생 석탄재, 폐콘크리트 가루, 폐타이어 조각편중 어느 하나를 혼합시켜 소정크기로 인발하여 인공경량골재편을 제조하되, 상기 인공경량골재편의 부착강도 및 내부마찰각을 증가시키기 위하여 그의 표면에 흠집을 형성시켜 제조된 폐 합성수지재를 이용한 건설골재.
제1항에 있어서, 상기 인공경량 골재편은 원형, 삼각형, 사각형, 육각형중 어느 하나의 형상을 가지는 폐합성수지재를 이용한 건설골재.
폐비닐과 폐플라스틱류를 포함하는 폐합성수지재를 겔상태로 용융시킬 수 있는 소정 온도의 열원을 제공하는 수단; 상기 열원제공수단의 상부에 장착되며, 폐합성수지재가 투입되는 용해조; 상기 용해조의 하측면 소정위치에 소정길이로 돌출되게 장착하며, 상기 겔상태의 폐합성수지재를 소정크기의 덩어리 형태로 인발하기 위한 인발수단; 상기 인발수단의 배출단부에 장착되며, 상기 폐합성수지 덩어리의 표면에 흠집이 형성되도록 그 내면에 흠집부가 형성된 노즐; 및 상기 노즐을 통해 배출되는 겔상태의 폐합성수지재를 소정온도로 냉각하는 수단을 포함하는 폐합성수지재를 이용한 건설골재 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 노즐의 내주면에 형성된 흠집부는 음각홈으로 이루어진 폐합성수지재를 이용한 건설골재 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 노즐의 내주면에 형성된 흠집부는 빗금으로 이루어진 폐합성수지재를 이용한 건설골재 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 노즐의 내주면에 형성된 흠집부는 다수의 양각돌기로 이루어진 폐합성수지재를 이용한 건설골재 제조장치.
폐비닐과 폐플라스틱류를 포함하는 폐합성수지재를 150~250℃의 온도로 가열하여 겔상태로 용융하는 제1단계; 겔상태의 폐합성수지재에 흙, 슬래그 분말, 슬럿지, 화력발전소 발생 석탄재, 폐콘크리트 가루, 폐타이어 조각편중 어느 하나를 소정 비율로 투입하여 혼합하는 제2단계; 상기 용융된 합성수지재 혼합물을 압축, 인발하는 제3단계; 상기 단계수행후 그 내면에 흠집부가 형성된 소정형상의 노즐에 인발중인 합성수지재 혼합물을 통과시킴으로서 표면에 흠집이 형성된 인공경량 골재편을 제조하는 제4단계; 및 상기 인공경량골재편을 냉각조에 투입하여 소정시간동안 냉각하는 제5단계를 포함하는 폐합성수지재를 이용한 건설골재의 제조방법.