KR100963672B1 - 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성을 위한 콘크리트 자갈(Porous Concrete Cobble, PCC)을 구(球) 형태로 제조하는 방법에 관한 것으로, 분쇄된 쇄석을 여과체를 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 선별단계; 상기 선별된 쇄석을 계량하여 물, 시멘트, 혼화제, 규사와 함께 배합기에 공급하는 배합단계; 상기 배합단계를 통과한 배합물을 1차 호퍼에 투입하여 계량한 후 컨베이어로 이송하는 이송단계; 상기 컨베이어에 의해 이송된 배합물을 성형기가 장착된 2차 호퍼에 투입하는 투입단계; 상기 배합물을 구형상으로 성형하기 위한 하형틀(200)상에서 양방향의 엇갈린 교차축(X)(Y)에 의한 관통봉이 서로 교차하게 하고 상형틀이 하강한 후 상기 2차 호퍼에 의해 투입된 배합물을 투입하여 투입된 배합물이 잘 섞이도록 진동시키는 1차 진동단계; 상기 1차 진동단계 후 높이방향으로 상부(Z)에 위치한 관통봉이 하강한 후 재진동시키는 2차 진동단계 및 구형상의 성형물의 강도와 최종적 성형을 위하여 진동하는 3차 진동단계; 상기 관통봉 및 상형틀이 원위치로 복원된 후 구형체의 성형물이 있는 하형틀(200)을 인출하여 별도의 전기로에서 양생하는 양생단계;로 된 것이다.

본 발명은 다공성 콘크리트 자갈의 구형체 내구성이 개선되었으며, 제조단계를 단순화하여 기계설비에 소요되는 비용을 절감하였고 더불어 생산성을 향상시켰다.

또한, 다공성의 공극이 형성되어 투수성 및 투기성을 향상시켜 오수로 인하여 오염된 하천의 수질정화뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존 및 복원을 가능케 하고, 공극구조에 의한 필터기능 및 내부에 살고 있는 미생물의 작용에 의한 수질정화의 효과가 있으며, 다양한 식생물에 적합한 생물공간이 되는 것 외에 생태계와의 조화공생을 꾀하는 호안공을 구축할 수 있다.

다공성, 쇄석, 규사, 호퍼, 양생, 하형틀

Description

콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법{A spherical shape-body manufacturing method of Porous Concrete Cobble}

본 발명은 콘크리트 자갈(Concrete Cobble, 이하 PCC로 칭한다)을 재료로 한 다공성 구형체의 제조방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 다공성 콘크리트가 지닌 가장 우수한 특성인 표면 및 공극 특성을 최대한 발휘할 수 있도록 구(球) 형태로 제조하여 외기에 대한 접촉면적을 극대화할 수 있도록 하며, 각각의 구형 단위체 안에서는 용적변화가 풍부한 자연환경에 가까운 연속공간이 형성되며, 공극을 지니고 있어 투수성과 투기성이 우수하여 오수로 인하여 오염된 하천의 수질 정화뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존과 복원을 할 수 있는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법이다.

일반적으로 식생 호안블록이란 호안이나 법면에 시공되어 토사가 유실되는 것을 방지하는 목적으로 사용되는 것으로, 블록의 사이에 다양한 식물과 수생식물이 자랄 수 있는 공간을 형성하며 이에 터잡아 생장할 수 있도록 삶의 터전을 넓혀 주어 각종 미생물과 식물에 의해서 토양의 자정능력을 높여주기 위하여 호안과 법면에 많이 사용되고 있다.

상기와 같은 식생 호안블록은 경사면으로 형성되는 호안과 법면에 무너지지 않게 쌓기 위하여 블록을 서로 연결하면서 고정하기 위해 블록에 암수의 고정구와 고정홈을 형성하여 블록에 형성된 고정구와 고정홈이 서로 결합시키면서 다수개의 블록이 서로 연결되도록 하였다.

그러나, 종래의 호안블록을 쌓는 방법은 사각형의 형상으로 지면에 밀착시키면서 서로 연결하는 단순 결합방식이며, 한정된 용적공간을 가지는 한계가 있었다.

이러한 종래의 사각형 형태의 호안블록을 개선하기 위하여 일본국 특개평 10-8435호 공보(다공성블록 및 그 구축물)가 제안되었으며, 파쇄한 쇄석과 콘크리트를 혼합하여 구형상을 단위체로 하는 다공성의 옥석을 제안하였다.

또한, 본 출원인이 국내에 특허 출원하여 등록받은 (대한민국 등록특허 10- 05212561호) 다공성의 콘크리트 자갈 집합체 및 그 제조방법을 통해 구 형상의 다공성 콘크리트 자갈 집합체의 연결방법을 제한하기도 하였다.

그러나, 이러한 종래의 PCC를 제조하는 방법은 내구성이 저하되고, 생산성이 낮으며, 제조공정이 복잡하여 제조하는 기계의 설치비가 많이 소요되는 등의 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출 된 것으로서, 다공성 콘크리트 자갈(PCC)의 내구성을 개선하고 제조단계를 단순화하여 기계설비에 소요되는 비용을 절감하며, 생산성을 향상시키고자 한다.

또한, 풍부한 기공을 형성하여 다공성의 공극이 형성되며 투수성 및 투기성이 우수하여 오수로 인하여 오염된 하천의 수질정화뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존 및 복원을 가능케 하고자 한다.

나아가 공극구조에 의한 필터기능 및 내부에 살고 있는 미생물의 작용에 의한 수질정화의 효과를 상승시키며, 다양한 식생물에 적합한 생물공간이 되는 것 외에 생태계와의 조화공생을 꾀하는 호안공을 구축할 수 있도록 하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 분쇄된 쇄석을 여과체 (Filter Sieve)를 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 선별단계; 상기 선별된 쇄석을 계량하여 물, 시멘트, 혼화제, 규사와 함께 배합기에 공급하는 배합단계; 상기 배합단계를 통과한 배합물을 1차 호퍼(Hopper)에 투입하여 계량한 후 컨베이어(Con- veyer)로 이송하는 이송단계; 상기 컨베이어에 의해 이송된 배합물을 성형기가 장착된 2차 호퍼에 투입하는 투입단계; 상기 배합물을 구형상으로 성형하기 위한 하형틀(200)상에서 양방향의 엇갈린 교차축(X)(Y)에 위치한 관통봉이 서로 교차하게 하고 상형틀이 하강한 후 상기 2차 호퍼에 의해 투입된 배합물을 투입하여 투입된 배합물이 잘 섞이도록 진동시키는 1차 진동단계; 상기 1차 진동단계 후 높이방향으로 상부(Z)에 위치한 관통봉이 하강한 후 재진동시키는 2차 진동단계 및 구형상의 성형물을 최종적으로 압착하기 위하여 진동하는 3차 진동단계; 상기 관통봉 및 상형틀을 분리한 후 성형물이 채워진 하형틀(200)을 인출하여 별도 전기로에서 습식건조하는 양생단계;로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명의 제조방법에 의하면, 종래의 다공성 콘크리트 자갈(Porous Concrete Cobble, PCC)의 제조방법에 비하여 PCC의 내구성이 개선되었으며, 제조단계를 단순화하여 기계설비에 소요되는 비용을 절감하였고 더불어 생산성을 향상시켰다.

또한, 구형상의 성형물은 단위체로 외기에 대한 접촉면적을 최대한 할 수 있으며, 관통공을 통해 각각의 단위 구형을 다양한 형태의 입체구조물로 결합함으로써, 용적변화가 풍부한 연속공간을 형성할 수 있으며, 풍부한 다공성의 공극이 형성되어 투수성 및 투기성이 우수하며 오수로 인하여 오염된 하천의 수질정화뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존 및 복원을 가능케 하는 구축물로 시공할 수 있는 것이다.

나아가 공극구조에 의한 필터기능 및 내부에 살고 있는 미생물의 작용에 의한 수질정화의 효과가 있으며, 다양한 식생물에 적합한 생물공간이 되는 것 외에 생태계와의 조화공생을 꾀하는 호안공을 구축할 수 있다.

더불어, 본원발명은 어초로 이용할 경우 암초 부착생물, 암초성 생물 등이 부착하여 식물연쇄를 동반하는 등의 어류자원의 확보, 어장의 확대를 꾀할 수 있으며, 옹벽으로 사용할 경우 배수성에 의하여 토사의 유실방지나 수질오염 방지효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 콘크리트 자갈의 다공성을 갖는 구형체 제조방법을 도시한 공정도이며, 도 2는 본 발명에 의한 다공성 콘크리트 자갈의 구형체 제조방법의 공정을 도시한 계통도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 콘크리트 자갈 다공성을 갖는 구형체의 제조방법은 분쇄된 쇄석을 여과체를 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 선별단계(300)로 시작된다.

특히 본 발명에 사용되는 조골재는 보통의 콘크리트 작업에 사용되는 골재에 비해 본 발명의 구(球) 형상을 유지하기 위해 배합되는 골재 및 시멘트의 정량과 조골재의 입도나 입자 형태의 선별이 중요하다.

따라서, 상기 선별단계(300)에서 여과체에 의해 선별되는 쇄석은 입도가 13 내지 20mm 크기인 것이 바람직하다.

상기 선별단계(300) 후 상기 선별된 쇄석 78~80중량부, 시멘트 13~14중량부, 규사 4~5중량부, 혼화제 0.4~0.5중량부, 물 2~3중량부로 계량하여 배합기에 공급하여 믹싱하는 배합단계(310)를 거친다.

상기 배합기를 통해 골고루 섞인 배합물은 1차 호퍼(Hopper)에 투입하여 1개의 구형 단위체에 해당하는 부피로 계량한 후 컨베이어(Conveyer)로 이송하는 이송단계(320)를 거치게 된다.

상기 1개의 구형 단위체에 해당되는 부피는 0.32 내지 0.33 루베가 바람직하다.

상기 컨베이어에 의해 이송된 배합물은 성형기가 장착된 2차 호퍼(Hopper)에 투입하는 투입단계(330)를 거친다.

도 3은 본 발명에 의한 다공성 콘크리트 자갈을 성형하기 위한 하형틀을 도시한 사시도로서, 도 3을 참조하면, 상기 배합물을 구형상으로 성형하기 위한 하형틀(200)상에서 수평방향으로 서로 엇갈리게 구성한 양방향의 축(X)(Y)에 의한 관통봉이 서로 교차하여 인입하고 상형틀이 하강한 후 상기 2차 호퍼에 의해 투입된 배합물을 성형틀에 투입하여 투입된 배합물이 잘 섞이도록 진동시키는 1차 진동단계(340)를 수행한다.

상기와 같은 1차 진동단계(340)는 성형틀에 투입된 배합물이 채워지지 않은 빈 공 간이 없도록 골고루 채워질 수 있게 하기 위하여 행해지는 작업이다.

상기 1차 진동단계(340) 후 높이방향으로 상부(Z)에 위치한 중앙의 수직 관 통봉이 하강한 후 재진동시키는 2차 진동단계(350)를 거치며, 상기 2차 진동단계(350)를 통하여 원하는 구형상으로 성형 되고, 상기 구형상의 성형물을 최종적으로 압착하여 구 형상이 부서지지 않고 구 형상을 그대로 유지토록 하기 위하여 재진동 시키는 3차 진동단계(360)를 거치게 된다.

상기와 같은 양방향의 축(X)(Y)에 위치한 관통봉이 서로 교차한 성형틀 내에 배합물을 투입하고 또한 높이방향으로 상부에 위치한 관통봉이 하강하여 성형 된 구형상의 성형체의 내부에 3차원 방향(X, Y, Z)의 관통공(110, 120, 130)을 형성함으로써 각기 1개의 단위체를 연결수단을 통해 상하좌우로 연결함으로써 연속된 다공성 콘크리트 자갈의 집합체를 형성할 수 있다.

상기 3차 진동단계(360)를 통과한 구형의 성형체에서 관통봉 및 상형틀을 제거한 후 하형틀(200) 상에서 인출하여 전기로에서 양생하는 양생단계(370)를 통과한다.

특히 상기한 3차 진동단계(360)를 거친 후에는, 각 관통봉은 원위치로 복원이 되고 상형틀을 상부로 상승되며 성형체가 있는 하형틀(200)은 외부로 이송이 되며 다음으로 양생단계 거치게 된다.

즉, 양생단계(370)에서의 전기로 온도는 승온속도 20℃/h, 최고온도 65℃가 적정하며, 4시간 동안의 습식건조 후 다시 1일 자연 건조하여 하형틀(200)에서 탈형하면 구 형상의 다공성 콘크리트 자갈에 의한 다공성의 완성된 구형체 제품을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 여름이나 건조한 시기에는 자연 건조시 급격한 건조를 피하는 것이 내구성의 향상을 위하여 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 다공성의 콘크리트 자갈 구형체 제조시 주골재로 사용되는 쇄석의 입도, 배합 시 투입되는 물의 양이 내구성을 좌우하므로 정량을 사용해야 한다.

도 4는 본 발명 제조방법에 의한 콘크리트 자갈의 다공성 성형체를 도시한 사시도이다.

참고로 본 발명 공극률은 25.3%로서 풍부한 다공성의 공극이 형성되어 투수성 및 투기성이 우수하여 오수로 인하여 오염된 하천의 수질정화뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존 및 복원을 가능케 하는 등의 우수한 효과가 있는 발명이다.

본 발명은 육상이나 하천 수중생물들의 식생공간을 형성하고 또한 어초로 사용하여 어류자원을 확보하며 토사의 유실방지나 수질오염을 방지하기 위한 옹벽으로 사용하는 등 생태계의 보존 및 복원을 가능케 하는 곳에 두루 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 다공성 콘크리트 자갈 구형체의 제조방법을 도시한 공정도

도 2는 본 발명에 의한 다공성 콘크리트 자갈 구형체의 제조방법의 공정을 도시한 계략도

도 3은 본 발명에 의한 다공성 콘크리트 자갈의 구형체를 성형하기 위한 하형틀을 도시한 사시도

도 4는 본 발명에 의한 다공성 콘크리트 자갈의 구형체를 도시한 사시도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 다공성 콘크리트 자갈의 구형체 110, 120, 130 : 관통공

200 : 하형틀 300 : 선별단계

310 : 배합단계 320 : 이송단계

330 : 투입단계 340 : 1차 진동단계

350 : 2차 진동단계 360 : 3차 진동단계

370 : 양생단계 380 : 완제품

X : 가로축 관통봉 Y : 세로축 관통봉

Z : 상부 관통봉

Claims (6)

1. 분쇄한 쇄석을 여과체를 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 선별단계(300);

   상기 선별된 쇄석을 계량하여 물, 시멘트, 혼화제, 규사와 함께 배합기에 공급하는 배합단계(310);

   상기 배합단계(310)를 통과한 배합물을 1차 호퍼(Hopper)에 투입하여 계량한 후 컨베이어로 이송하는 이송단계(320);

   상기 컨베이어에 의해 이송된 배합물을 성형틀이 장착된 2차 호퍼에 투입하는 투입단계(330);

   상기 배합물을 구형상으로 성형하기 위하여 하형틀(200)상에서 양방향의 엇갈린 교차축(X)(Y)에 의한 관통봉이 서로 교차하게 하고 상형틀이 하강한 후 상기 2차 호퍼에 의해 투입된 배합물을 성형틀에 투입하여 투입된 배합물이 잘 섞이도록 진동시키는 1차 진동단계(340);

   상기 1차 진동단계 후 높이방향으로 상부(Z)에 위치한 수직방향의 중앙 관통봉이 하강한 후 다시 진동시키는 2차 진동단계(350) 및 구형상 성형물의 강도와 최종적 성형을 위하여 진동하는 3차 진동단계(360);

   상기 관통봉 및 상형틀이 원위치로 복원된 후 구형체의 성형물이 있는 하형틀(200)을 인출하여 별도의 전기로에서 습식으로 건조하는 양생단계(370);로 되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체의 제조방법
2. 제 1항에 있어서,

   상기 선별단계(300)에서 여과체에 의해 선별되는 쇄석은 입도 13~20mm 크기임을 특징으로 하는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기 선별단계(300)를 통과한 쇄석 78~80 중량부, 시멘트 13~14 중량부, 규사 4~5 중량부, 혼화제 0.4~0.5 중량부, 물 2~3 중량부로 계량하여 배합기로 공급하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법
4. 제 1항에 있어서,

   상기 이송단계(320)에서 컨베이어로 이송되기 전 계량하는 배합물의 부피는 0.32~0.33 루베임을 특징으로 하는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법
5. 제 1항에 있어서,

   상기 양생단계(370)에서 4시간 동안의 습식건조 후 1일 자연건조하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법
6. 제 1항에 있어서,

   상기 양생단계(370)에서 전기로는 승온속도 20℃/h, 최고온도 65℃임을 특징으로 하는 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법

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