KR101040568B1 - 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록 및 그 제조방법은 실제 환경에서 사용 시에 미세먼지 등에 의해 공극이 막히게 되어 투수성이 저하되는 문제가 없고, 투수성을 시공 후 오랜 기간 유지할 수 있다.

Description

재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록 및 그 제조방법{Water Permeable Block Using Recycled Aggregates and fabrication method thereof}

본 발명은 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 투수 블록은 우수 등이 블록을 통과하여 지중으로 공급되게 하는 것으로서, 투수콘크리트를 블록화한 제품이다. 홍수 예방 등의 목적으로 최근 각광받고 있다.

기존의 투수성 콘크리트블록은 표층부에 투수성을 높이기 위해 굵은 입자의 백운석을 사용하므로 시공 초기에는 투수성이 우수하나 시공 후 2개월 이상 지나면 제품의 표층부의 표면 공극에 미세먼지나 오염으로 투수성을 상실하는 문제점이 있다.

실시예는 새로운 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법을 제공한다.

실시예는 적정한 휨강도와 투수성을 갖는 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법을 제공한다.

실시예는 시공 후 2개월 이후에도 초기 투수성이 유지되는 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록을 제공한다.

실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법은, 입도5~10mm인 굵은골재, 입도5~10mm인 재활용 순환골재, 시멘트 및 플라이애쉬를 포함하는 혼합 원재료를 물과 혼합하여 1차 진동가압으로 기층부를 성형하는 기층부 성형단계 및 입도 0.5~1mm인 규사 83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량%와 물을 혼합하여 2차 진동가압으로 표층부를 성형하는 표층부 성형단계를 포함한다.

여기서, 상기 혼합 원재료는, 입도5~10mm인 굵은골재 37~42 중량%, 입도5~10mm인 재활용 순환골재 37~42 중량%, 시멘트 12~18 중량% 및 플라이애쉬 4~6 중량%를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 표층부 성형단계는 혼화제가 더 혼합되고, 상기 혼화제는 아크릴산, 메타크릴산, 디메틸아미노에스테르 공중합물의 마그네슘과 폴리에틸렌이미드의 복합체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 혼화제는 물에 희석되고, 상기 혼화제 대비 상기 물의 비율은 900~1100 중량%일 수 있다.

실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은, 입도5~10mm인 굵은 골재 37~42 중량%, 입도5~10mm인 재활용 순환골재 37~42 중량%, 시멘트 12~18 중량% 및 플라이애쉬 4~6 중량%을 포함하는 혼합 원재료 및 물을 포함하는 기층부 및 상기 기층부 상에 배치되고, 입도 0.5~1mm인 규사 83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량% 및 물을 포함할 수 있다.

실시예의 제조방법에 의한 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 종래발명에 비해 실제 환경에서 사용 시에 미세먼지 등에 의해 공극이 막히게 되어 투수성이 저하되는 문제가 없고, 투수성을 시공 후 오랜 기간 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 적정한 휨강도를 가지면서 투수성이 우수한 장점도 있다.

또한, 본 발명은 재활용 순환골재를 사용하여 친환경적이고, 재료비가 저렴한 장점 또한 있다.

도 1은 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 3은 실시예에 따른 시멘트와 혼화제 사이의 결합원리를 설명하는 참고도이다.
도 4는 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록이 다공질구조를 형성하는 메커니즘을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

또한, 실시 예에서 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록을 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 1은 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 사시도이다.

본 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 기층부(2)와, 기층부(2) 외면의 표층부(4)를 포함한다.

기층부(2)는 재활용 순환골재를 포함하는 혼합 원재료를 물과 혼합하여 형성된다.

상기 혼합 원재료는 바람직하게는 입도5~10mm인 굵은 골재 37~42 중량%, 입도5~10mm인 재활용 순환골재 37~42 중량%, 시멘트 12~18 중량% 및 플라이애쉬 4~6 중량%을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 표층부(4) 보다 투수성이 우수한 모든 재료가 자유롭게 사용될 수 있다.

표층부(4)는 입도 0.5~1mm인 규사 83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 표층부(4)는 혼화제를 더 포함할 수도 있다.

기층부(2) 및 표층부(4)의 제조방법에는 제한이 없으나, 바람직하게는 진동 성형방법을 사용할 수 있다.

재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 종래발명에 비해 실제 환경에서 사용 시에 미세먼지 등에 의해 공극이 막히게 되어 투수성이 저하되는 문제가 없고, 투수성을 시공 후 오랜 기간 유지할 수 있다. 또한, 투수블록의 투수성을 시공 후 오랜 기간 동안 유지할 수 있으므로, 시공 후 청소 등의 관리비용이 절감되는 효과를 가지고, 재활용 순환골재를 사용하여 친환경적이고, 재료비가 절감되는 효과를 가진다.도 2는 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법이 도시된 순서도이고, 도 3은 실시예에 따른 시멘트와 혼화제 사이의 결합원리를 설명하는 참고도이며, 도 4는 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록이 다공질구조를 형성하는 메커니즘을 나타낸 순서도이다.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법은 기층부 성형단계(S1)와, 표층부 성형단계(S2)를 포함할 수 있다.

기층부 성형단계(S1)는 혼합 원재료를 물과 혼합하여 1차 진동가압으로 기층부를 성형할 수 있다.

상기 혼합 원재료는 입도5~10mm인 굵은 골재 37~42 중량%, 입도5~10mm인 재활용 순환골재 37~42 중량%, 시멘트 12~18 중량% 및 플라이애쉬 4~6 중량%를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 플라이애쉬는 화력발전소에서 발생되는 재활용자원이고, 다공성 구형입자인 분말로 2,400 ∼4,000㎠/g, 주성분 SiO₂(55∼65%), Al₂O₃(27%∼33%) 로 구성되어, 시멘트의 수화작용에서 발생하는 수산화칼륨(Ca(OH)₂) 및 규산염(SiO2)과 포졸란 반응하여 안정적인 시멘트성 접착물질(Cemetious bonds)을 형성한다. 이러한 시멘트성 접합물질(Cemncious bonds)을 형성하고 부순굵은골재 사이의 결합력과, 재활용순환골재사이의 결합력과 부순굵은골재와 재활용순환골재 사이의 결합력을 높여주므로 휨강도와 내구성을 향상시키고, 외부를 침출되는 수산화칼슘의 양을 감소시켜 동결융해 저항성을 증대시킬 뿐만 아니라 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 백화현상을 최소화 할 수 있다.

상기 재활용 순환골재는 건설폐기물을 파쇄 및 선별하여 생산하는 것, 동슬라그, 파쇄 유리, 파쇄 플라스틱 및, 파쇄 도자기, 파쇄 기와 중 선택된 어느 하나 또는 그 이상이 포함되어 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

표층부 성형단계(S2)는 기층부 성형단계(S1) 이후에 입도 0.5~1mm인 규사 83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량%를 물과 혼합하여 2차 진동가압으로 표층부(4)를 성형한다. 그리고, 표층부 성형단계(S2)에서 사용되는 시멘트는 제한이 없으나, 바람직하게는 백시멘트일 수도 있다.

표 1은 기층부(2)는 동일하게 하고, 표층부(4)에 입도가 0.5~1mm의 규사와 백시멘트의 혼합량에 따라 투수성과 휨강도의 상관관계를 실험한 예이다.

표층부의 규사는 입자가 0.5~1mm로써 백시멘트의 혼합량이 많을수록 미세한 시멘트 입자가 규사의 공극을 메우는 역할을 하므로 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 투수력에 많은 영향을 미침을 알 수 있다.

상기 <표 1>을 참조하면, <실험1>에서 표층부의 시멘트량이 13 중량% 이하인 경우에는 투수력은 높으나 휨강도가 약해지고 <실험3, 4>에서 표층부의 시멘트량이 17 중량% 이상인 경우에는 휨강도는 높아지나 투수력은 급격하게 떨어지므로, 표층부의 시멘트량은 15~17 중량% 이내가 적정하다고 할 수 있다.

따라서, 실시예의 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 상기와 같은 적정 시멘트량을 사용하여서 휨강도를 유지하면서 적정 투수력을 가지게 된다.

또한, 실시예의 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 종래보다 고른 입도 0.5~1mm인 규사를 사용함으로써, 표층부(4)의 공극이 작아서 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록 사용에 따라 미세먼지 등에 의해 공극이 막혀서 투수력이 급격하게 떨어지는 문제점을 해결하였다. 이는 후술한다.

또한, 표층부 성형단계(S2)는 혼화제가 더 혼합되고, 상기 혼화제는 아크릴산, 메타크릴산, 디메틸아미노에스테르 공중합물의 마그네슘과 폴리에틸렌이미드의 복합체를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 혼화제는 물에 희석되어 혼화제 혼합물을 형성할 수 있고, 상기 혼화제 대비 상기 물의 비율은 900~1100 중량%일 수 있다. 다시 설명하면, 혼화제를 물에 희석하여 더 첨가할 수 있다.

여기서, 상기 혼화제 혼합물은 상기 표층부 성형단계에서 사용되는 상기 시멘트 대비 2~5 중량% 일수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 혼화제는 아크릴산(Acrylic acid), 메타크릴산(Methcrylic acid), 디메틸아미노에스테르(Dimethy amino ester), 공중합물(共重合物)의 마그네슘염과 풀리에틸렌이미드(Polyethylene imide)와의 복합체로 완성되는 것으로, 이 혼화제는 쇠사슬 형태의 매우 긴 분자장의 유기고분자가 나선 형태의 분자구조를 형성한 것으로 강한 전하작용을 가지고 있다.

도 4을 참조하여 설명하면, 상기 혼화제는 각 분자가 강한 정(正)의 전하를 가지고 있기 때문에 부(負)의 표면전하를 가지는 미립자인 시멘트와 혼합하면 이것들의 입자군(粒子群)과 순식간에 반응하여 시멘트 입자들을 결합해서 단위구조를 형성하는 단립(?粒) 입자를 형성하게 된다. 그리고, 단립은 더욱 더 서로를 연결, 가교하는 것에 의해 미소(微小) 간격이 무수히 형성되어 해선(海線)모양의 다공질구조체를 구성하여 표층부에 무수히 많은 모세관을 형성하게 된다. 다공질구조체는 모세관을 형성하여 물의 유동하는 통로가 되고, 그 자체의 물리적 강도가 뛰어나 안정성과 내구성을 발휘한다.

표층부(4)의 모세관은 물의 유동을 높여주므로 투수력을 향상시키고, 미세한 먼지는 통과되지 않도록 한다.

표 2를 참조하면, <실험1,2>는 입도 5~10mm의 순환골재 37~42 중량%, 입도 5~10mm의 굵은골재 37~42 중량%, 시멘트 12~18 중량%, 플라이애쉬 4~6 중량%로 혼합하여 기층부(2)를 형성하고, 입도 0.5~1mm의 규사83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량%와 혼화제를 물에 희석하여 시멘트 대비 2~5 중량%를 혼합하여 표층부(4)를 형성하는 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 투수성을 측정한 결과이다.

<실험 3,4>는 <실험1,2>와 동일한 제품을 시공 후 2개월 경과하여 미세먼지 등으로 오염된 상태에서 투수성을 측정한 결과이다.

<비교 1,2>는 <실험1,2>와 기층부(2)의 구성이 동일하고, 입도 0.5~1mm의 규사 83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량%를 혼합하여 표층부(4)를 형성한 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 투수성을 측정한 결과이다.

<비교 3,4>는 상기 <비교 1,2>와 동일한 제품을 시공 후 2개월 경과하여 미세먼지 등으로 오염된 상태에서 투수성을 측정한 결과이다.

<대상 1,2>는 <실험 1,2> 및 <비교 1,2>와 동일한 기층부(2)의 구성을 가지고, 입도 0.5~5mm 규사 80 중량%, 시멘트 20 중량%를 혼합한 표층부(4)를 가지는 종래기술의 콘크리트 투수블록의 투수성을 측정한 결과이다.

<대상 3,4>는 <대상 1,2>와 동일한 제품을 시공 후 2개월 경과하여 미세먼지 등으로 오염된 상태에서 투수성을 측정한 결과이다.

표 2에서 보는 바와 같이 <실험1,2>(실시예), <비교 1,2>(다른 실시예) 및 <대상 1,2>(종래발명)을 비교하면 시공 후 초기 투수성은 종래발명이 미세하게 우수함을 알 수 있다.

그러나, <실험3,4>(실시예), <비교3,4>(다른 실시예) 및 <대상 3,4>(종래발명)을 비교하면 시공 후 2개월 후 미세먼지 등에 오염된 경우 <대상 3,4>는 투수성이 현저하게 감소하는 데 반해, <실험3,4> 및 <비교3,4>는 투수성이 초기 투수성에 비해 약간만 감소한 것을 알 수 있다. 또한, 혼화제를 첨가한 <실험3,4>경우 가장 우수한 투과성을 나타냄을 알 수 있다.

이와 같이 실시예의 제조방법에 의한 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록은 종래발명에 비해 실제 환경에서 사용 시에 미세먼지 등에 의해 공극이 막히게 되어 투수성이 저하되는 문제가 없고, 투수성을 시공 후 오랜 기간 유지할 수 있다.

또한, 투수블록의 투수성을 시공 후 오랜 기간 동안 유지할 수 있으므로, 시공 후 청소 등의 관리비용이 절감되는 효과를 가지고, 재활용 순환골재를 사용하여 친환경적이고, 재료비가 절감되는 효과를 가진다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

2: 기층부 4: 표층부

Claims (6)

1. 입도5~10mm인 굵은골재 37∼42 중량%와, 입도5~10mm인 재활용 순환골재 37∼42 중량%와, 시멘트 12∼18 중량% 및 플라이애쉬 4∼6 중량%를 포함하는 혼합 원재료를 물과 혼합하여 1차 진동가압으로 기층부를 성형하는 기층부 성형단계; 및
   입도 0.5~1mm인 규사 83~85 중량%, 시멘트 15~17 중량%와, 물의 비율이 전체 혼화제 혼합물 대비 900∼1100 중량%가 되도록 희석된 혼화제 혼합물을 혼합하여 2차 진동가압으로 표층부를 성형하는 표층부 성형단계; 를 포함하는 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 혼화제는 아크릴산, 메타크릴산, 디메틸아미노에스테르 공중합물의 마그네슘과 폴리에틸렌이미드의 복합체를 포함하는 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록의 제조방법.
4. 삭제
5. 제1항 및 제3항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 재활용 순환골재를 이용한 규사투수블록.
6. 삭제

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