KR100533288B1 - 재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법에 관한 것으로, 천연골재(모래, 석분)를 사용하지 않고, 폐콘크리트 등의 재생골재를 전량 사용하여 휨강도 및 흡수율을 만족할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록은, 하측에서부터 상측으로 적층 형성되는 뒷채움부(1a)와 앞채움부(1b)로 이루어진다. 상기 뒷채움부는 시멘트 100중량부에 대하여 폐콘크리트로 이루어진 재생골재 400~600중량부, 물 20~25중량부가 혼합되고, 여기에, 휨강도의 유지를 위해 폴리프로필렌 섬유 0.2~0.6중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록 제조방법은, 뒷채움부 원료(시멘트, 재생골재, 폴리프로필렌 섬유, 물) 및 앞채움부 원료(시멘트, 모래, 안료, 물)를 각각 준비하는 단계와, 상기 준비된 원료를 각각 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 원료 중 뒷채움부 원료를 성형틀에 주입하여 성형한 후, 그 상부에 앞채움부 원료를 주입하여 뒷채움부와 일체로 앞채움부를 성형하는 단계와, 성형된 제품을 양생하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법{INTERLOCKING BLOCK MADE OF RECYCLED-AGGREGATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐콘크리트 등의 폐자재를 원료로 하여 인터로킹블록을 제조함과 아울러, 모래를 첨가하지 않아도 휨강도를 만족할 수 있도록 한 재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인터로킹블록은 보도, 차도, 광장, 주차장 등의 포장에 사용되는 것으로, 모양, 치수에 따라 기본 블록과 이형 블록으로 나뉘어지고, 용도와 치수에 따라 보도용 블록과 차도용 블록으로 구분될 수 있다.

종래 기술에 따른 인터로킹블록은, 뒷채움부와 앞채움부가 하측에서부터 상측으로 적층된 층상구조로 이루어진다. 대개 뒷채움부는 시멘트, 모래, 석분(여기서 석분은 석산의 골재생산과정에서 부산되는 대략 9㎜이하의 입도를 갖는 천연골재를 말함) 등의 천연골재를 원료로 하며, 앞채움부는 시멘트와 모래를 원료로 하면서 색상을 표현하기 위하여 안료가 첨가된다.

상기 인터로킹블록은 그 기능상 여러가지 조건을 만족하여야 하며, 예컨대, 휨강도가 5.0 ㎫(=N/㎟)(50kgf/㎠) 이상이어야 하며, 흡수율이 인터로킹블록 개개일 경우 10%이하이고, 평균 7%이하를 만족하여야 한다.

상기 인터로킹블록은 이러한 조건을 고려하여 원료들이 일정한 비율로 혼합, 제품 성형, 양생 등의 공정을 거쳐 제조될 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 천연골재를 이용한 인터로킹블록은 다음과 같은 문제점이 있다.

인터로킹블록의 조성물로 사용되는 천연골재(모래, 석분 등)는 구입, 조달 및 가공이 어렵기 때문에 생산성이 떨어지는 단점이 있다. 구체적으로 설명하면, 석분은 가공작업이 필요하고, 모래의 경우 바다에서 채취하여야 하기 때문에 채취에 따른 어려움이 많으며, 점차 모래, 석분이 고갈됨에 따라 수급의 어려움이 있어 대체 원료의 필요성이 대두되고 있다. 또한, 이들 천연골재는 가격이 고가이기 때문에 원가의 상승요인으로 작용하는 단점이 있다.

이와 같이 천연골재를 원료로 이루어진 인터로킹블록의 단점을 해결하기 위하여 폐콘크리트를 이용한 콘크리트 포장 및 보도블록 제조방법이 국내특허출원 제1997-4293호로 제안된 바 있다.

상기한 종래 기술은 폐콘크리트를 분쇄하여 5~13㎜와 5mm 이하로 분류하여 5~13mm를 40% 사용하고, 5mm이하를 60% 사용하여 뒷채움으로 하며, 5mm의 모래는 앞채움으로 사용하는데, 뒷채움에 5mm이하 분쇄 폐콘크리트를 30%이상 혼합하면 강도가 취약할 수 있으므로 5mm이하 분쇄 폐콘크리트의 사용량에 대한 50%의 양만큼모래를 혼합하고 있다.

종래 기술에 의해 제조된 블록은 시멘트와 폐콘크리트를 분쇄한 재생골재를 혼합할 경우 블록의 휨강도가 KS규격(휨강도 5㎫ 이상)에 만족하지 못하기 때문에 그 상세한 설명에서 뒷받침하듯이 블록의 강도 유지를 위해 모래를 혼합하고 있다.

따라서, 종래 기술은 천연골재의 대체원료로 폐콘크리트를 분쇄한 재생골재를 사용한다는 점에서 천연골재의 구입에 따른 어려움, 비용 등을 해결할 수 있으며, 천연골재 채취로 인한 환경파괴를 막을 수 있는 장점은 있다. 하지만, 블록의 휨강도를 유지하기 위하여 모래를 혼합하기 때문에 천연골재를 원료로 하는 인터로킹블록의 문제점에서 설명한 바와 같이 모래의 채취를 위한 작업, 비용문제 및 수급의 어려움 등의 단점을 그대로 갖고 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐자재를 원료로 이용하여 환경파괴를 막을 수 있고, 폐자재의 재활용을 극대화할 수 있으며, 아울러, 모래, 석분 등의 천연골재를 사용하지 않아도 휨강도 및 흡수율 등의 KS 규격을 만족할 수 있도록 한 재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록은, 시멘트, 재생골재, 물 및 폴리프로필렌 섬유가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 인터로킹블록은 하측에서부터 상측으로 적층되는 층상구조의 뒷채움부와 앞채움부로 구분되며, 상기 뒷채움부는 시멘트, 재생골재, 물 및 폴리프로필렌 섬유가 혼합되어 이루어지고, 상기 앞채움부는 시멘트, 모래, 안료 및 물이 혼합되어 이루어질 수 있다.

상기 뒷채움부는 상기 시멘트 100중량부에 대하여 재생골재 400~600중량부, 물 20~25중량부, 폴리프로필렌 섬유 0.2~0.4중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록 제조방법은, (S10) 뒷채움부 원료로 시멘트, 재생골재, 물 및 폴리프로필렌 섬유를 준비하고, 앞채움부로 원료로 시멘트, 모래, 안료, 물을 준비하는 원료준비단계와; (S20) 상기 (S10) 원료준비단계에서 준비된 뒷채움부 원료와 앞채움부 원료를 각각 혼합하는 원료혼합단계와; (S30) 상기 (S20) 원료혼합단계에서 혼합된 원료 중 뒷채움부 원료를 성형틀에 주입하여 성형한 후, 성형된 뒷채움부의 상부에 앞채움부 원료를 주입하여 성형하는 제품성형단계와; (S40) 상기 (S30) 제품성형단계에서 성형된 제품을 양생하는 양생단계와; 그리고, (S50) 상기 (S40) 단계에서 양생된 제품을 포장하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 (S20) 원료혼합단계에서는 상기 시멘트의 100중량부에 대하여 재생골재를 400~600중량부, 물 20~25중량부, 폴리프로필렌 0.2~0.6중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록(1)은, 그 형상이 뒷채움부(1a)와 앞채움부(1b)가 하측에서부터 상측으로 적층된 층상구조로 이루어지는 것은 종래와 동일하며, 사용목적 등에 따라 자유롭게 변형될 수 있다.

뒷채움부(1a)는, 시멘트, 재생골재 및 물이 혼합되어 이루어질 수 있으며, 예컨대, 시멘트 100중량부에 대하여 재생골재 400~600중량부, 물 20~25중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다. 이처럼, 시멘트와 재생골재만 혼합되어도 인터로킹블록을 제조할 수 있지만 휨강도가 KS 규격(휨강도 : 5㎫ 이상)을 만족하지 못할 수 있으므로 휨강도를 만족하기 위하여 폴리프로필렌 섬유(Poly Propylene Fiber)가 더 첨가할 수 있다.

여기서 재생골재로 폐콘크리트를 분쇄한 것으로만 설명하였지만, 재생골재는 폐콘크리트를 분쇄한 것에 한정되지 않고 인터로킹블록의 원료로 사용될 수 있는 모든 폐자재가 사용 가능하다.

폴리프로필렌 섬유는 콘크리트 재생골재의 균열을 억제해주고, 충격, 파손, 마모, 부식 등의 콘크리트 성능 저해 요인들에 대한 저항능력 및 휨강도를 증대시켜준다.

폴리프로필렌 섬유는 시멘트 100중량부에 대해 0.2~0.6중량부가 혼합될 수 있으며, 바람직하게 0.4중량부를 혼합할 수 있다. 폴리프로필렌 섬유의 혼합정도는 도 2를 통해 그 이유를 알 수 있다. 도 2에서 보이는 바와 같이, 폴리프로필렌 섬유를 0.2중량부 이하로 혼합하면 종래와 동일한 휨강도를 보이며, 한편 0.6중량부 이상 혼합하면 폴리프로필렌 섬유의 뭉침현상이 발생되어 휨강도가 종래보다 낮아져 휨강도 규격을 만족하지 못하기 때문이다. 또한, 0.2중량부 혼합되는 경우 폴리프로필렌 섬유를 혼합하지 않은 제품에 비해 휨강도가 17%증가되고, 0.4중량부가 혼합되면 휨강도가 종래 제품에 비해 29% 증가되어 종래보다 큰 차이가 나타남과 아울러, 폴리프로필렌 섬유의 혼합비를 달리하여도 0.4중량부를 혼합할 때 얻어진 휨강도 이상의 증가를 보이지 않기 때문이다.

콘크리트용 재생골재는 흡수율에 따라 흡수율이 0~5%인 1종 재생골재와 흡수율이 5~10%인 2종 재생골재로 구분되며, 본 발명에서는 1종과 2종 구분없이 모든 재생골재를 사용할 수 있다. 아울러, 본 발명에서 사용되는 재생골재는 그 입도가 대략 9mm이하인 것이 바람직하다.

앞채움부(1b)는 시멘트, 모래, 안료, 물 등이 혼합되어 이루어질 수 있으며, 그 혼합비율은 예컨대, 시멘트 100중량부에 대하여 모래 350~450중량부, 안료 3~15중량부 및 물 20~25중량부를 혼합하여 이루어질 수 있다. 뒷채움부(1a)의 경우 인터로킹블록의 전체 강도 유지를 위한 부분으로 모래를 혼합하지 않고 재생골재만을 사용하며 폴리프로필렌 섬유를 혼합하여 강도를 유지할 수 있다. 그러나, 앞채움부(1b)의 원료로 사용되는 모래는 안료에 의해 블록의 색상을 선명하게 표현하기 위하여 혼합되는 것이기 때문에 종래와 동일하게 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록의 흡수율, 휨강도 등을 종래와 비교한 데이터를 설명하기로 한다.

하기 표는 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록 원료의 종류 및 폴리프로필렌 섬유의 혼합량에 따른 흡수율과 휨강도를 비교하기 위한 표이다.

구 분	휨강도(㎫)				흡수율(%)
	재령3일	재령5일	재령7일	재령14일
실시예 1	5.5	5.9	5.9	6.2	5.6
실시예 2	5.2	5.6	5.7	5.7	6.0

본 발명에 따른 실시예 1은 시멘트 280㎏, 1종 재생골재 1550㎏, 폴리프로필렌 섬유 1.2㎏ 혼합한 것이고, 실시예 2는 시멘트 280㎏, 2종 재생골재 1550㎏, 폴리프로필렌 섬유 1.2㎏ 혼합한 것이며, 본 발명의 실시예 1,2에서 보인 흡수율과 휨강도는 KS에서 규정하는 시험방법을 토대로 하여 얻어진 결과의 평균치를 나타낸 것이다.

상기 표에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록은 KS 규격을 만족하고 있다.

지금까지는 본 발명에 따른 인터로킹블록(1)을 뒷채움부(1a)와 앞채움부(1b)가 적층된 구조로만 설명하였지만, 이는 층상구조의 인터로킹블록에 한정되지 않고 단층구조의 것에도 적용 가능할 것이다. 예컨대, 상기한 단층구조의 인터로킹블록은 시멘트, 폐콘크리트를 분쇄한 재생골재, 물, 폴리프로필렌 섬유를 원료로 하고, 필요에 따라 안료, 모래 등이 더 혼합될 수 있다.

또한, 인터로킹블록의 원료로 모래, 석분 등의 천연골재를 사용하지 않고, 재생골재만을 사용한 것으로 설명하였지만, 본 발명에 따른 인터로킹블록은 인터로킹블록의 강도 유지를 위하여 폴리프로필렌 섬유를 첨가한 것을 요지로 하고 있는 바, 재생골재만 사용하는 것에 한정되지 않고, 재생골재와 모래, 석분 등의 천연골재를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이때, 천연골재의 사용에 따라 폴리프로필렌 섬유의 첨가량을 조절할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록의 제조방법은 다음과 같다.

(S10) 본 발명에 따른 인터로킹블록은 그 제조작업이 뒷채움부와 앞채움부로 구분되므로 뒷채움부와 앞채움부의 원료를 각각 준비할 수 있다. 뒷채움부 원료로 시멘트, 폐콘크리트를 분쇄하여 이 분쇄물 중 입도가 대략 9mm이하로 선별된 재생골재, 폴리프로필렌 섬유 및 물을 준비하며, 앞채움부 원료로 시멘트, 모래, 안료, 물 등을 준비한다.

(S20) 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록은 뒷채움부와 앞채움부가 일체로 형성된 것으로 먼저 뒷채움부를 성형하고, 뒷채움부의 상부에 앞채움부를 성형함으로써 인터로킹블록을 완성할 수 있다.

제조의 순서에 따라 뒷채움부를 성형하기 위하여 준비된 뒷채움부 원료 및 앞채움부 원료를 각각 정해진 비율로 혼합기에 투입하여 혼합한다. 예컨대, 원료혼합비율이 시멘트 100중량부에 대하여 입도가 9㎜이하인 재생골재 400~600중량부, 폴리프로필렌 섬유 0.2~0.6중량부이므로 이 혼합비를 만족하는 용량으로 시멘트 280㎏, 재생골재 1550㎏, 폴리프로필렌 섬유 1.2㎏으로 뒷채움부 원료를 혼합기에 투입하여 교반기를 통해 골고루 교반할 수 있다. 그리고, 시멘트 100중량부에 대하여 모래 350~450, 안료 3~15중량부의 혼합비를 만족하는 용량으로 시멘트 50㎏, 모래 210㎏, 안료 5㎏로 앞채움부 원료를 혼합기에 투입하여 교반기로 골고루 교반할 수 있다.

(S30) 상기 (S20) 단계에서 혼합된 뒷채움부 원료를 일정 형상으로 성형한다. 제품성형단계에서는 뒷채움부 원료를 성형을 위한 성형틀에 주입하여 진동가압함으로써 뒷채움부를 성형한다. 진동 및 가압은 130~140㎏/㎠의 압력으로 대략 3~7초동안 이루어질 수 있으며, 바람직하게 135㎏/㎠의 압력으로 5초간 이루어질 수 있다. 그리고, 뒷채움부의 상부에 앞채움부를 성형하기 위하여 상기 (S20) 단계에서 혼합된 앞채움부 원료를 뒷채움부가 성형된 성형틀의 뒷채움부 상부에 주입하여 진동 가압함으로써 뒷채움부의 상측에 앞채움부를 일체로 성형한다. 앞채움부의 진동가압조건은 뒷채움부의 진동가압조건과 동일할 수 있다. 제품의 성형이 완료되면 제품을 성형틀에서 분리하여 제품만 보관한다.

(S40) 상기 (S30) 단계에서 성형된 인터로킹블록을 충격 등이 없도록 양생한다. 인터로킹블록의 양생은 양생실 내부 온도를 대략 30~40℃로 유지하고, 시멘트 자체 수화열에 의해 대략 10~14시간동안 진행될 수 있다.

(S50) 상기 (S40) 단계를 거쳐 양생된 제품을 완성한다.

따라서, 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록에 따르면, 시멘트, 재생골재에 폴리프로필렌 섬유를 혼합함으로써 모래, 석분 등의 천연골재를 사용하지 않아도 휨강도를 만족할 수 있으므로 종래와 같이 강도 유지를 목적으로 모래 등의 천연골재를 혼합하지 않아도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록 및 그 제조방법에 의하면, 뒷채움부의 원료로 모래, 석분 등의 천연골재를 사용하지 않아도 KS규격의 휨강도 등을 만족할 수 있기 때문에 모래 등의 천연골재의 채취 작업에 따른 비용, 시간 등 원가상승요인을 제거할 수 있으므로 제품의 생산성을 높일 수 있고, 제조원가의 절감이 가능하다.

부가적으로, 재생골재를 사용하기 때문에 천연골재의 무분별한 채취로 인한 환경파괴를 방지할 수 있고, 폐콘크리트 등의 폐자재의 재활용에 의한 부족한 골재난을 해소할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록의 외관 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록에 첨가되는 폴리프로필렌 섬유의 첨가율에 따른 휨강도를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 인터로킹블록의 제조공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 인터로킹블록, 1a : 뒷채움부

1b : 앞채움부

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 시멘트, 재생골재, 물 및 폴리프로필렌 섬유가 혼합되어 이루어진 뒷채움부와; 그리고, 상기 뒷채움부 위에 층상구조로 형성되며 시멘트, 모래, 안료 및 물이 혼합되어 이루어지는 앞채움부로 구성된 인터로킹블록에 있어서,

   상기 뒷채움부는 상기 시멘트 100중량부에 대하여 재생골재 400~600중량부, 물 20~25중량부 및 폴리프로필렌 섬유 0.2~0.4중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 인터로킹블록.
5. 삭제
6. (S10) 뒷채움부 원료로 시멘트, 재생골재, 물 및 폴리프로필렌 섬유를 준비하고, 앞채움부의 원료로 시멘트, 모래, 안료, 물을 준비하는 원료준비단계와; (S20) 상기 (S10) 원료준비단계에서 준비된 뒷채움부 원료와 앞채움부 원료를 각각 혼합하는 원료혼합단계와; (S30) 상기 (S20) 원료혼합단계에서 혼합된 원료 중 뒷채움부 원료를 성형틀에 주입하여 성형한 후, 성형된 뒷채움부의 상부에 앞채움부 원료를 주입하여 성형하는 제품성형단계와; (S40) 상기 (S30) 제품성형단계에서 성형된 제품을 양생하는 양생단계와; (S50) 상기 (S40) 양생단계에서 양생된 제품을 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 인터로킹블록 제조방법에 있어서,

   상기 (S20) 원료혼합단계에서는 상기 시멘트의 100중량부에 대하여 재생골재를 400~600중량부, 물 20~25중량부, 폴리프로필렌 섬유 0.2~0.6중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 인터로킹블록 제조방법.