KR100784231B1 - 습식혼합방식의 황토레미콘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습식혼합방식을 이용한 황토레미콘 제조방법에 관한 것으로서, 황토레미콘은 옹벽블럭이나 개·관수로관 및 호안블럭, 바다목장용 인공해림초등과 같이 콘크리트의 강도가 그다지 높지 않아도 되는 토목용 구조 재료 등에 다양하게 쓰여질 수 있고, 이에 사용되는 황토레미콘의 정확한 배합을 위하여 마사토와 쇄석(부순 굵은골재 25m이하)을 일정비율로 혼합한 혼합토에 소량의 시멘트와 황토분말 및 기능성 첨가재인 제올라이트(비석)와 혼화제를 첨가해서 혼합용장비를 이용하여 혼합하고, 혼합된 혼합토의 수분함량에 따라 물의 량을 조절하되, 경화제를 물에 희석한 경화제 수용액을 살수기로 살수하면서 혼합물를 믹서기에 투입하고, 혼합물과 경화제 수용액이 투입된 믹서기를 회전하면서 함수율이 높은 습식혼합방식의 믹싱공정으로 진행되면서 습식혼합방식의 황토레미콘 재료가 완성된다.

이러한 본 발명은 습식혼합방식을 이용한 황토레미콘은 토목용 구조재료로 이용할 경우에 종래의 레미콘의 특성상 거쳐야 했던 여러 제작공정들이 단순화할 수 있고, 일반적은 흙을 이용함으로써 종래의 콘크리트의 반환경적인 요소도 어느 정도 해소할 수 있다.

토목용 구조 재료, 모토, 제올라이트, 혼화제, 경화제, 혼합모토

Description

습식혼합방식의 황토레미콘의 제조방법 { The loess-concrete which uses a wet mixture method manufacturing method }

도 1은 본 발명에 따른 습식혼합방식의 황토레미콘 재료의 생산 공정도.

도 2는 본 발명에 일실시 예에 따른 토목용 구조 재료의 생산 공정도.

본 발명은 습식혼합방식을 이용한 황토레미콘 제조방법에 관한 것으로서, 이는 정확한 배합을 위하여 주재료인 마사토와 쇄석의 혼합한 혼합토에 소량의 시멘트분말과 제올라이트(비석)와 혼화제를 첨가해서 혼합용장비를 이용하여 혼합하고, 혼합토의 수분함량에 따라 물의 량을 조절하되, 경화제를 물에 희석한 경화제 수용액을 살수기로 살수하면서 혼합토를 믹서기에 투입하고, 혼합토와 경화제 수용액이 투입된 믹서기를 회전하면서 함수율이 높은 습식혼합방식의 믹싱공정으로 진행되면서 습식혼합방식의 황토레미콘을 생산함으로써, 후행하여 실시되는 각종 토목용 구조재료의 제작공정을 간소화할 수 있고, 이를 적용하여 고강도를 요구하지 않는 각종 토목용 구조 재료 등을 제작할 수 있고, 소량의 시멘트 사용과 황토 및 제오라 이트등의 각종 기능성 광물을 첨가함으로써 이들 토목용 구조재료와 접촉하게 되는 수중 미생물이나 어종 등에 보다 친환경적인 여건을 제공할 수 있고, 시멘트의 소량 사용에 따라 이들 각종 구조물로부터 침출되는 시멘트의 독성을 최소화 하여 독성의 중화를 통하여 토양환경오염을 최소화 하고자 한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 시멘트가 물과 반응하여 굳어지는 수화반응(水和反應)을 이용하여 골재(骨材)를 시멘트풀(시멘트를 물로 개어 풀처럼 만든 것)로 둘러싸서 다진 것으로서, 로마시대에 화산회(火山灰)와 석회석을 써서 만는 것이 시초라고 하나, 일반적으로는 19세기 초에 포틀랜드 시멘트(Portland cement)가 발명된 후 1867년 프랑스에서 철망으로 보강된 콘크리트가 만들어진 것이 최초이다. 그 후 독일을 중심으로 철근콘크리트의 개발이 계속되어 근년에는 댐이나 도로포장·교량 등의 토목공사나 건축용 재료로써 광범위하게 적용되고 있으며, 각종 토목용 구조물로서는 개·관수로관이나 호안블럭, 옹벽용 블럭, 소파블럭,수중에 투여되는 어초블록 등에 다양하게 적용되고 있다.

그러나 이러한 일반적인 콘크리트 레미콘을 이용한 각종 토목용 구조물 등은 그 강도유지를 위하여 다량의 시멘트와 모래 및 자갈등을 첨가하여 제작됨으로써, 이들을 시공한 후에는 이들로부터 발생되는 시멘트의 독성(라돈등 유해중금속)을 배출하게되고, 이러한 유해 성분들은 인류건강에 해를 끼치는 등 각종 환경 오염을 일으키게 되고, 환경을 고려하지 않은 난개발과 무분별한 토목공사시행으로 발생하는 콘크리트 잔해물은 자연환경 파괴가 일어나게 하는 주원인이다.

또한 다량의 시멘트를 사용한 콘크리트로 제작된 각종 건축 또는 토목구조물 의 폐기물은 재활용에 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 이들 폐기물을 매립하게 되는 경우 지하환경오염을 일으키게 되는 것이었다.

상기와 같은 시멘트 콘크리트 제품이 갖는 제반문제점 해결하기 위한 하나의 대안으로서, 제한적인 특정분야이긴 하나 폐기되는 포장재료가 토양으로의 환원이 가능한 건식혼합방식의 도로 포장방법에 제시되어 있으며, 이는 일정한 양의 수분을 함유한 포장대상 도로의 원지반 모토(황토 및 일반 흙종류)를 절취하여, 이에 시멘트분말과 고화제 등을 투입한 후, 혼합 교반하고 이를 대상 도로에 포설, 다짐하는 방식의 건식혼합방식의 도로 포장방법이 제시되어 있지만, 이 또한 기존의 레미콘의 반환경적 문제는 어느 정도 해결할 수 있으나 각기 재료들을 믹싱하는 과정과 믹싱된 건식혼합물을 노반상에 포설하는 과정에서 많은 문제점을 노출하고 있으며, 이러한 방식에 의하여 시공된 도로포장은 그 강도발현이 어렵고, 시공후 시간이 지남에 따라 원지반의 수분 흡수와 동절기의 동결 융해과정에서 쉬 파손되고 수명이 단축되는 등의 많은 문제점을 드러내고 있는 것이었다.

본 발명은 상기에 지적한 바와 같은 종래 기술이 갖는 각종 문제점을 동시에 극복하기 위한 대안으로 습식혼합방식의 황토레미콘의 제조방법을 제안하고자 하며, 이는 마사토와 쇄석(부순 굵은 골재)을 주재료로 하고, 이러한 재료에 소량의 시멘트와 황토분말 및 제올라이트 등의 기능성 재료들을 추가 투입, 혼합한 후, 경화제 수용액을 살수하면서 믹서기에 투입. 믹싱하여 함수율이 높은 습식혼합방식의 황토레미콘을 제조하고, 이를 이용하여 각종 토목 구조물을 성형하고 습윤 양생을 통하여 고화 처리함으로써 콘크리트 제품에 못지 않은 상당한 강도를 유지하는 여러 용도의 토목 구조물을 생산할 수 있고, 이는 종래 시멘트 콘크리트 구조물에 대체하여 적용함으로서 기존의 일반레미콘 문제점이였던 시멘트에서 배출되었던 독성(라돈은 유해중금속)등의 성분들은 인류건강에 해를 끼치는 각종 환경 오염을 어느 정도 해소화 시킬 수 있으며, 환경을 고려하지 않은 난개발과 무분별한 토목시공으로 발생하는 자연환경 파괴현상을 조금이나마 줄어보는데 그 목적이 있다.

또한 개·관수로관이나 호안블록, 옹벽용 블록, 소파블록, 수중에 투여되는 어초블록 등의 토목구조물에 다양하게 두루 적용할 수 있어 시공성의 향상과 공사 후 환경 친화적인 면까지 얻을 수 있는 새로운 재료를 제공함에 주안점을 두는데 그 목적이 있다.

본 발명은 습식혼합방식을 이용한 황토레미콘 제조방법에 관한 것으로서, 황토레미콘은 옹벽블럭이나 개·관수로관 및 호안블럭, 바다목장용 인공해림초와 같이 콘크리트의 강도가 그다지 높지 않아도 되는 토목용 구조 재료 등에 다양하게 쓰여질 수 있고, 이에 사용되는 황토레미콘의 정확한 배합을 위하여 마사토와 쇄석을 일정비율로 혼합한 혼합토에 시멘트와 황토분말 및 제올라이트(비석)와 혼화제를 첨가해서 혼합용 장비를 이용하여 혼합하고, 혼합된 혼합토의 수분함량에 따라 물의 량을 조절하되, 경화제를 물에 희석한 경화제 수용액을 살수기로 살수하면서 모토를 믹서기에 투입하고, 혼합토와 경화제 수용액이 투입된 믹서기를 회전하면서 함수율이 높은 습식혼합방식의 믹싱공정으로 진행되면서 습식혼합방식의 황토레미콘 재료가 완성된다.

본 발명에 적용되는 습식혼합(wet mixing)방식의 재료의 제조방법에 대해 도 1를 참조하여 자세히 살펴보면 정확한 배합을 위하여 각각의 중량배합비는 마사토 14.5~25.65%와 쇄석(굵은 부순 골재) 49~54.5%를 혼합하여 기본적인 혼합토를 구성하고 이러한 혼합토에 소량의 황토분말 3.35~10.2%과 15.5~22.5%의 시멘트를 혼합장비를 이용하여, 추가 혼합한다.

또한 이렇게 혼합된 구성물들은 별도로 구비한 믹서기에 투입하고 마지막으로 기능성 광물인 제올라이트를 0.75~3.5%를 추가하고 상기의 구성물들이 잘 혼합될 수 있도록 혼화제를 0.15~0.225%를 추가하여 마지막 혼합과정을 거치며, 이렇게 혼합된 구성물들에 수분함량에 따라 물의 량을 조절하면서 물150ℓ~400ℓ(단, 흙의수분함량에 따라 물의 량을 조절할 수 있으나 경화제에 대비하여 20배를 초과하여서는 안됨)에 대하여 경화제 0.075~0.1%를 희석한 경화제 수용액을 살수기로 살수하면서 믹서기를 최소한 5분이상 회전하여 함수율이 높은 습식혼합방식의 믹싱공정으로 진행되어 슬럼프치가 4~12㎝가 되는 습식혼합방식의 재료 생산단계가 실시되어 차후 몰드를 이용한 성형공정시 다짐 및 타설공정이 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.

통상레미콘의 혼합은 재료의 균질성을 기하기 위하여 강제식 믹서일 경우 1 분이상으로 표준으로 규정하나 본 발명의 경우 황토분말 및 여러 구성물들에 의해 5분 이상의 믹싱타임이 필요하며 이러한 믹싱타임을 통해 압축강도 및 휨강도의 폭이 크게 증가한다.

아래의 그래프 1는 믹싱타임에 따른 압축강도 및 휨강도의 폭을 나타낸 그래프이다.

그래프 1

본 발명의 실시예1로써 정확한 배합비에 따라 각각의 재료들의 중량을 맞추어 제작됨을 구체화 한 것으로써

마사토 513Kg와 쇄석(굵은 부순 골재) 1090Kg를 혼합하여 기본적인 혼합토를 구성하고 이러한 혼합토에 소량의 황토분말 68Kg과 310Kg의 시멘트를 혼합장비를 이용하여, 추가 혼합한다.

또한 이렇게 혼합된 구성물들은 별도로 구비한 믹서기에 투입하고 마지막으로 기능성 광물인 제올라이트를 14Kg을 추가하고 상기의 구성물들이 잘 혼합될 수 있도록 혼화제를 3Kg를 추가하여 마지막 혼합과정을 거치며, 이렇게 혼합된 구성물들에 수분함량에 따라 물의 량을 조절하면서 물300~400ℓ(단, 흙의수분함량에 따라물의 량을 조절할 수 있으나 경화제에 대비하여 20배를 초과하여서는 안됨)에 대하여 경화제 2Kg를 희석한 경화제 수용액을 살수기로 살수하면서 믹서기를 최소한 5분이상 회전하여 함수율이 높은 습식혼합방식의 믹싱공정으로 진행되어 슬럼프치가 4-12㎝가 되는 습식혼합방식의 재료 생산단계가 실시된다.

아래의 표1는 전체중량을 2000Kg으로 하였을 때 각각의 재료에 해당하는 중량을 나타낸 표이며 표 2는 상기와 같은 구성으로 이루어진 시료 1의 강도테스트 결과이며 한국건자재시험연구원에 직접 의뢰한 것이다.

[표 1]

구 분	시료 1
	중량(Kg)	배합비(%)
시멘트	310	15.5
황토분말	68	3.35
마사토	513	25.65
부순 굵은골재 (25m/m)	1090	54.5
제올라이트	14	0.75
혼화제	3	0.15
경화제	2	0.1
계	2000	100

[표 2]

시 험 항 목	시 험 결 과		시 험 방 법
	기존 레미콘	실시예1에 따른 시료
압축강도 (MPa)	23.1	27	KS F 2405-'01

본 발명의 실시예2로써 정확한 배합비에 따라 각각의 재료들의 중량을 맞추어 제작된 다른 실시예를 구체화 한 것으로써

마사토 290Kg와 쇄석(굵은 부순 골재) 980Kg를 혼합하여 기본적인 혼합토를 구성하고 이러한 혼합토에 소량의 황토분말 204Kg과 450Kg의 시멘트를 혼합장비를 이용하여, 추가 혼합한다.

또한 이렇게 혼합된 구성물들은 별도로 구비한 믹서기에 투입하고 마지막으로 기능성 광물인 제올라이트를 70Kg을 추가하고 상기의 구성물들이 잘 혼합될 수 있도록 혼화제를 4.5Kg를 추가하여 마지막 혼합과정을 거치며, 이렇게 혼합된 구성물들에 수분함량에 따라 물의 량을 조절하면서 물150ℓ~300ℓ(단, 흙의수분함량에 따라 물의 량을 조절할 수 있으나 경화제에 대비하여 20배를 초과하여서는 안됨)에 대하여 경화제 1.5Kg를 희석한 경화제 수용액을 살수기로 살수하면서 믹서기를 최소한 5분이상 회전하여 함수율이 높은 습식혼합방식의 믹싱공정으로 진행되어 슬럼프치가 4-12㎝가 되는 습식혼합방식의 재료 생산단계가 실시된다.

아래의 표3 는 전체중량을 2000Kg으로 하였을 때 각각의 재료에 해당하는 중량을 나타낸 표이며 표 4는 상기와 같은 구성으로 이루어진 시료 2의 강도테스트 결과이며 한국건자재시험연구원에 직접 의뢰한 것이다.

[표 3]

구 분	시료 2
	중량(Kg)	배합비(%)
시멘트	450	22.5
황토분말	204	10.2
마사토	290	14.5
부순 굵은골재 (25m/m)	980	54.5
제올라이트	70	3.5
혼화제	4.5	0.225
경화제	1.5	0.075
계	2000	100

[표 4]

시 험 항 목	시 험 결 과		시 험 방 법
	기존 레미콘	실시예1에 따른 시료
압축강도 (MPa)	23.1	27.5	KS F 2405-'01

이러한 구성으로 이루어진 본 발명을 이용하여 토목구조물들의 제조방법에 대해 살펴보되, 토목용 구조재료 방법의 한 종류인 수중 투여물에 이용할 경우에는 일정형상의 몰딩(구조틀) 이용하여 그 틀에 상기 언급한 습식혼합방식을 이용한 재료를 부어 그대로 굳혀서 이용함으로써 일반 레미콘과는 달리 압축공정등의 차후 공정이 따로 필요가 없는 특징을 가지고 있으며, 종래의 일반 레미콘으로 제작할 경우 물과 접촉할 경우 백화(석회성분이 수분과 만나 생기는 현상)현상으로 콘크리트의 균열로 내구성이 떨어지는 반면에 본 발명으로 제작할 경우 황토 및 기능성 광물질에 의해 내구성은 물론 수중의 미생물이나 수생식물, 어류등에 유익한 물질을 배출함으로써 수질정화기능 등의 여러 기능도 같이 동반되어 나타난다.

또한 이를 대중성 있고 친환경적이며 사용이 편하도록 일반화시켰으며 사용 시 폐기물이 남거나 불규칙 시간으로 인한 강도 저하 등의 난제로 경제적 손실과 공해 방지 등의 효과 등이 있으며 차후 장시간 사용 후 폐기할 때도 재활용이 용이하다.

본 발명은 상기에 지적한 바와 같은 종래기술이 갖는 각종 문제점을 동시에 극복하기 위한 대안으로 습식혼합방식의 황토레미콘의 제조방법을 제안하고자 하며, 이는 마사토와 쇄석(부순 굵은 골재)을 주재료로 하고, 이러한 재료에 소량의 시멘트와 황토분말 및 제올라이트등의 기능성 재료들을 추가 투입, 혼합한 후, 경화제 수용액을 살수하면서 믹서기에 투입. 믹싱하여 함수율이 높은 습식혼합방식의 황토레미콘을 제조하고, 이를 이용하여 각종 토목 구조물을 성형하고 습윤 양생을 통하여 고화 처리함으로써 콘크리트 제품에 못지 않은 상당한 강도를 유지하는 여러 용도의 토목 구조물을 생산할 수 있고, 이는 종래 시멘트 콘크리트 구조물에 대체하여 적용함으로서 기존의 일반레미콘 문제점이였던 시멘트에서 배출되었던 독성(라돈등 유해중금속)등은 성분들은 인류건강에 해를 끼치는 각종 환경 오염을 어느 정도 해소화 시킬 수 있으며, 환경을 고려하지 않은 난개발과 무분별한 건축으로 발생하는 자연환경 파괴현상을 줄일 수 있다.

또한 개·관수로관이나 호안블럭, 옹벽용 블럭, 소파블럭, 수중에 투여되는 어초블록 등의 토목구조물에 다양하게 두루 적용할 수 있어 시공성의 향상과 공사 후 환경 친화적인 면까지 얻을 수 있는 새로운 재료를 제공함에 주안점을 둘 수 있다.

Claims (4)

1. 마사토 14.5~25.65중량%와 쇄석 49~54.5중량%를 혼합한 기본적인 구성에 소량의 황토분말 3.35~10.2중량%와 시멘트 15.5~22.5중량%를 추가혼합하고, 제오라이트를 0.75~3.5중량%를 추가투입하고 이러한 구성들이 잘 혼합될 수 있도록 혼화제를 0.15~0.225중량%를 추가하고 혼합된 구성물들에 물의 량을 조절하면서 일정량의 물에 대하여 경화제 0.075~0.1중량%를 희석한 경화제 수용액을 살수하면서 상기 혼합물들을 믹서기에 투입하고, 투입이 완료된 후 믹서기를 5분이상 회전하여 충분한 믹싱이 이루어지게 하여 최종혼합된 혼합물들은 슬럼프치가 4~12cm가 되도록 습식혼합방식으로 믹싱됨을 특징으로 하는 습식혼합방식의 황토레미콘의 제조방법.
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