KR100511523B1 - 석분토를 이용하는 채움재의 제조장치 - Google Patents

석분토를 이용하는 채움재의 제조장치 Download PDF

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Abstract

석분토를 이용하는 채움재의 제조장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 시멘트가 투입되는 시멘트 투입부와; 석분토가 투입되는 석분토 투입부와; 물을 펌핑하는 물펌프와; 석분토 투입부, 시멘트 투입부 및 물펌프를 통하여 석분토, 시멘트 및 물을 각각 유입 받아 혼합하는 믹서와; 석분토, 시멘트 및 물이 혼합되어 마련되는 채움재를 상기 믹서로부터 유입 받아 토출하는 토출펌프가 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 쓰레기로 분류되어 매립 또는 하천에 방류하던 석분토를 이용하여 하중 및 강도 등의 물리적인 특성과 품질이 우수한 채움재를 용이하게 제조할 수 있으므로 친환경적이고, 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

Description

석분토를 이용하는 채움재의 제조장치{Manufacturing apparatus for backfilling material using stone dust in cake-state}
본 발명은 터널 등의 공동부를 뒤채움하는 데 사용하는 채움재의 제조장치에 관한 것으로 특히, 석분토을 이용하는 채움재의 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 터널을 포함하는 지하구조물에는 콘크리트라이닝과 지반 사이에 시공과정 또는 유지관리 과정에서 공동(空洞)부가 존재 또는 발생되며 이 배면공동으로 인해 터널 구조물에 국부적인 응력집중이 발생하여 터널 라이닝에 크랙, 누수, 변형 등 터널변상을 야기한다. 또한, 폐갱도/천연동굴 등 지하에 인위적/자연적으로 발생된 공동에 의해 지표침하 등 지상구조물에 심각한 피해를 일으킨다. 이러한 변상에 대한 대책공법으로서 터널 및 지하구조물에 존재하는 공동부를 뒤채움하므로써, 구조물에 미치는 지반하중을 구조물 전체에 균등하게 분포시키며 구조물과 지반과의 일체화 및 터널의 아칭효과를 극대화하여 터널의 변상을 최소화 또는 변상을 미연에 방지할 수 있다.
이러한 채움재의 종류로는 모르타르이나 시멘트밀크에 공기를 넣어 유동성을 양호하게 한 에어모르타르/에어밀크로 주로 산악터널에 이용되는 것과, 양수량이 많은 고분자계약액의 일종인 발포우레탄으로 긴급복구용에 이용되는 것, 겔타입 조절이 가능하여 순결성이 요구되는 경우에 이용되는 물유리계와, 고분자계 시멘트의 일종으로 가소성주입제로 수중에 한정되는 폴리머 시멘트계로 분류 할 수 있다.
그런데, 이러한 공동부 채움재들은 수화물 생성기능과, 조성물의 일체화를 가능케 하는 포졸란반응의 촉진기능/응집작용배가의 역할이나, 시멘트입자와의 분산성능과 고분율의 석분토 등의 수함율을 저감시키고 흐름성의 양호기능이나, 작업성 기능, 동결융해에 대한 저항성을 향상시키는 기능, 조성물들의 기공층의 증가로 비중을 낮추는 기능들이 없이 공동부채움재를 조성함으로써, 바람직한 하중이나 강도를 기대할 수 없었다.
한편, 석산에서 암괴를 자갈 및 골재로 생산하는 파분쇄과정에서 발생된 골재중에서 부순모래(잔골재: 0.074mm∼4.7mm)가 발생되고, 부순모래의 선별과정에서 세척수에 침전되는 0.074mm 이하의 케익상(Cake State) 석분토가 발생된다. 이렇게 발생되는 케익상 석분토는 사용가치가 없어 현재까지는 폐기물(쓰레기)로 분류하여 매립처리됨으로써 매립지 확보 및 매립처리에 의한 비용 등이 부과되는 경제적인 문제점이 있고, 케익상 석분토의 처리비용을 줄이기 위하여 그대로 하천에 방류함으로써 하천오염을 일으키는 문제점도 있다. 반면에 이러한 케익상 석분토와 부순모래를 시멘트 등과 혼합하여 채움재로 사용하면, 하중 및 강도 등의 물리적인 특성과 품질이 종래의 다른 채움재를 사용하는 경우보다 우수한 것으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 석분토를 이용하는 채움재를 용이하게 제조할 수 있는 채움재의 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 채움재의 제조장치는: 시멘트가 투입되는 시멘트 투입부와; 호퍼와, 상기 호퍼를 통하여 투입된 석분토를 운반하는 스크류 피더가 포함되어 이루어지는 석분토 투입부와; 물을 펌핑하는 물펌프와; 상기 석분토 투입부, 시멘트 투입부 및 물펌프를 통하여 상기 석분토, 시멘트 및 물을 각각 유입 받아 혼합하는 믹서와; 상기 스크류 피더와 상기 믹서의 몸체를 연결하도록 설치되는 유입배관과; 소정 직경의 구멍이 형성된 판형으로, 상기 유입배관의 유출구 내측에 설치되는 압출판과; 상기 석분토, 시멘트 및 물이 혼합되어 마련되는 채움재를 상기 믹서로부터 유입 받아 토출하는 토출펌프와; 상기 토출펌프의 토출구측에 설치되는 토출배관과; 상기 토출배관을 통하여 토출되는 상기 채움재에 기포가 포함되도록 상기 토출배관 내로 기포를 유입시키는 기포발생기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 석분토를 이용하는 채움재의 제조장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2a는 도 1에 따른 채움재의 제조장치에서 믹서의 축 및 임펠러를 나타낸 개략도이며, 도 2b는 도 1에 따른 채움재의 제조장치에서 석분토 투입부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 채움재의 제조장치는, 시멘트 투입부(100), 석분토 투입부(200), 물펌프(300), 믹서(400), 채움재 토출펌프(500), 기포발생기(600) 및 배관들을 포함하여 이루어진다.
도 1과 결부하여 도 2a를 참조하면, 믹서(400)는 시멘트, 석분토 및 물이 유입되는 몸체(410)와, 자신의 회전으로 유입된 시멘트와 석분토와 물을 혼합하는 임펠러(Impeller)(430)가 설치된 축(420)과, 축(430)을 회전시키는 모터(440)로 이루어진다.
시멘트는 일반적으로 정량의 규격봉투에 담겨져서 출하되고 현장으로 전달되므로, 시멘트 투입부(100)는 별도의 계량장치 등이 필요 없고 시멘트를 믹서(400) 내부로 유입시키기가 용이하면 된다. 하지만 석분토는 상술한 바와 같이, 부순모래의 선별과정에서 세척수에 침전되는 점성이 있는 0.074mm 이하의 케익상으로 존재한다. 따라서, 석분토 투입부(200)에는 믹서(400) 내부에서 석분토와 시멘트와 물이 잘 혼합되도록 하기 위한 별도의 장치와 계량장치가 필요하다.
다시 도 1을 참조하면, 시멘트 투입부(100)는 임펠러(430)가 설치된 믹서(400) 내부와 통하도록 믹서(400)의 몸체(410) 직상부에 설치되는 깔대기 모양의 호퍼(Hopper)이면 족하다.
도 1과 도 2b를 결부하여 참조하면, 석분토 투입부(200)는, 호퍼(210)와, 호퍼(210)를 통하여 투입된 석분토를 믹서(400)쪽으로 운반하는 컨베이어를 포함한다. 이 때, 점성이 있는 석분토가 믹서에서 잘 혼합되도록 하기 위하여, 컨베이어를 스크류 피더(Screw Feeder)(220)로 구성하고, 소정 직경의 구멍이 있는 압출판(壓出板)(231)이 유출구측의 내측에 설치되어 있는 석분토 유입배관(230)을 이용하여 스크류 피더(220)와 믹서(400)의 몸체(410)를 연결하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 석분토는 스크류 피더(220)의 회전력과 석분토 유입배관(230)의 압출판(231)에 의하여 소정 직경의 연속되는 막대모양 일명, 가래떡 모양으로 압출(壓出)되어 믹서(400) 내부로 유입되게 되고, 믹서(400) 내부에 설치된 임펠러(430)에 의하여 잘게 분리가 일어난다.
한편, 시멘트와는 달리 석분토를 미리 필요한 양만큼만 분리하여 투입하기는 곤란하다. 따라서, 스크류 피더(220)를 통하여 운반되는 석분토의 양을 측정하기 위하여 스크류 피더(220) 하부에는 로드셀(Load Cell)(240)이 설치된다.
채움재를 마련하는 데 필요한 물은 물펌프(300)에 의하여 펌핑되고 배관을 통하여 믹서(400) 내부로 유입된다. 배관에는 믹서(400) 내부로 유입되는 물의 양을 측정하기 위하여 수량계(310)가 설치된다.
한편, 로드셀(240) 및 수량계(310)에 의하여 측정된 결과에 따라 석분토를 운반하는 스크류 피더(220) 및 물펌프(300)를 자동으로 제어하거나, 반자동 또는 수동으로 제어하여도 좋다.
이와 같이, 믹서(400) 내부로 유입된 석분토, 시멘트 및 물은 임펠러(430)에 의하여 고루 혼합됨으로써 채움재가 마련된다.
다시 도 1을 참조하면, 토출펌프(500)의 유입구측은 믹서(400)와 배관으로 연결되고, 토출구측은 토출배관(510)이 설치되어, 상술한 바에 의하여 마련되는 채움재를 유입 받아 토출하게 된다.
기포발생기(600)는 토출배관(510)과 연결되도록 설치되어, 토출배관(510)을 통하여 토출되는 채움재에 기포가 포함되도록 토출배관(510) 내로 기포를 유입시킨다. 이것은 기포로 채움재에 존재하는 공극을 메우고, 채움재의 체적을 팽창시키기 위함이다.
토출배관(510)의 일단에는 마련된 채움재를 터널 등의 공동부에 주입하기 위한 별도의 주입기(700)가 설치된다.
이하에서, 본 발명에 따른 채움재의 제조장치의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 채움재를 이루는 물과, 시멘트와, 석분토의 양을 결정한다. 그리고, 시멘트는 수동으로, 물과 석분토는 물펌프와 스크류 피더를 이용하여 미리 결정된 양만큼씩 믹서 내부로 유입시킨다. 물과 석분토가 미리 결정된 양만큼씩 유입되면 수량계와 로드셀을 보고서 수동으로 유입을 중지시키거나 또는 프로그램에 의하여 유입이 자동으로 중지된다. 물과 시멘트와 석분토가 유입되는 동안 믹서의 임펠러는 회전하게 되고, 유입이 중지된 후 일정시간이 흐른 뒤에 임펠러의 회전은 중지되어 채움재가 마련된다. 믹서의 임펠러의 회전이 중지되면 토출펌프와 토출배관을 통하여 채움재가 토출되고 토출배관의 일단에 설치된 주입기를 통하여 터널 등의 공동부에 채움재가 주입되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 채움재의 제조장치에 의하면, 쓰레기로 분류되어 매립 또는 하천에 방류하던 석분토를 이용하여 하중 및 강도 등의 물리적인 특성과 품질이 우수한 채움재를 용이하게 제조할 수 있으므로 친환경적이고, 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 석분토를 이용하는 채움재의 제조장치를 설명하기 위한 개략도;
도 2a는 도 1에 따른 채움재의 제조장치에서 믹서의 축 및 임펠러를 나타낸 개략도; 및
도 2b는 도 1에 따른 채움재의 제조장치에서 석분토 투입부를 설명하기 위한 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
100 : 시멘트 투입부 200 : 석분토 투입부
210 : 호퍼 220 : 스크류 피더
230 : 석분토 유입배관 231 : 압출판
240 : 로드셀 300 : 물펌프
310 : 수량계 400 : 믹서
410 : 믹서 몸체 420 : 축
430 : 임펠러 440 : 모터
500 : 토출펌프 510 : 토출배관
600 : 기포발생기 700 : 주입기

Claims (6)

  1. 시멘트가 투입되는 시멘트 투입부와;
    호퍼와, 상기 호퍼를 통하여 투입된 석분토를 운반하는 스크류 피더가 포함되어 이루어지는 석분토 투입부와;
    물을 펌핑하는 물펌프와;
    상기 석분토 투입부, 시멘트 투입부 및 물펌프를 통하여 상기 석분토, 시멘트 및 물을 각각 유입 받아 혼합하는 믹서와;
    상기 스크류 피더와 상기 믹서의 몸체를 연결하도록 설치되는 유입배관과;
    소정 직경의 구멍이 형성된 판형으로, 상기 유입배관의 유출구 내측에 설치되는 압출판과;
    상기 석분토, 시멘트 및 물이 혼합되어 마련되는 채움재를 상기 믹서로부터 유입 받아 토출하는 토출펌프와;
    상기 토출펌프의 토출구측에 설치되는 토출배관과;
    상기 토출배관을 통하여 토출되는 상기 채움재에 기포가 포함되도록 상기 토출배관 내로 기포를 유입시키는 기포발생기가 구비되는 채움재의 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 시멘트 투입부는 상기 믹서의 내부와 통하도록 상기 믹서의 직상부에 설치되는 호퍼인 것을 특징으로 하는 채움재의 제조장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 컨베이어 하부에는 상기 컨베이어에 의하여 운반되는 상기 석분토의 양이 측정되도록 로드셀이 더 설치되고;
    상기 물펌프와 상기 믹서를 연결하는 배관에는 유량을 측정하는 수량계가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 채움재의 제조장치.
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