KR101104940B1 - 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법 - Google Patents

재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법에 관련되며, 이때 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법은 혼련단계(S1), 건식조성물을 조성하는 단계(S2), 성형하는 단계(S3), 분무코팅하는 단계(S4), 증기양생하는 단계(S5)를 거쳐 제조되는바, 이에 따른 단계별 상세한 설명은 후술하는 내용을 참조한다.
이에 따라, 본 발명은 혼련공정에 의해 폐콘크리트 골재내부로 석고가 긴밀하게 침투되어 압축강도가 향상됨에 따라 옹벽블록을 포함하는 콘크리트 제품을 제조 및 시공함에 있어서 강도 저하로 인한 파손이 방지되고, 특히 흡수율이 저하되어 동결융해 후 압축강도의 편차가 감소되어 구조적 안전성이 확보되면서 백화현상이 예방되는 효과가 있다.
시멘트, 폐콘크리트 재생골재, 모래, 시멘트, 발수재, 방수재, 감수재

Description

재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법{Concrete block manufacture method to use refreshing aggregate}
본 발명은 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐콘크리트를 분쇄한 재생골재를 사용하여 친환경적이면서 압축강도 및 동결융해 저항성 증대되고, 흡수율 감소 및 백화현상이 방지되는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 옹벽블록 제조방법은 결합제(시멘트) 및 골재(모래 및 석분), 감수제, 물을 혼합하고, 블록성형기에 투입후 진동 및 압축 성형후 상압 증기 양생을 통하여 제조된다.
그러나 상기한 종래의 옹벽블록은 대부분이 압축강도가 180~240kg/㎠이면서 흡수율이 5~12%로 생산됨에 따라 시공시 낮은 강도로 인해 쉽게 파손됨과 아울러 사용중에 동결융해 및 백화현상에 의한 구조적 위험성과 조경성이 저하되는 등의 많은 문제가 발생되었다.
뿐만 아니라, 근자에 들어 친환경 성능을 고려하다보니, 골재를 폐콘크리트를 분쇄한 재생골재로 대체하기 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있지만, 재생 골재는 천연골재에 비해 압축강도가 낮고, 흡수율이 높으며, 제조후 옹벽블록 표면으로 불순물이 유출되므로 콘크리트 제품생산에 부적합한 실정이다.
이에, 종래에 특허등록번호 제0324249호에서 기층용 투수콘크리트 포장되는 투수콘크리트층의 표면을 1.5㎜이하의 잔입자를 사용하여 표면상태가 깨끗하고 공극의 막힘이 적어 투수성이 계속 지속됨은 물론 재료의 취급이 편리하고 시공이 간편하도록 한 밀립도 투수콘크리트 박층 포장방법에 관한 기술이 선등록된바 있다.
그러나, 상기한 기술은 골재 대신에 쇄석골재, 분쇄폐콘크리트, 재생골재, 슬래그 중의 하나 또는 둘 이상을 골재로 사용하고, 골재상에 단입도의 밀립한 규사분말, 폐 석고분말, 돌가루, 유리가루, 폐타이어가루 중 적어도 한가지 이상을 혼합한 것을 미립골재로 사용하고 있지만, 이때 골재상에 추가로 첨가되는 미립골재는 골재사이사이에 공간을 채우는 미립골재로서의 역활을 수행할 뿐, 압축강도가 낮고, 흡수율이 높으며, 제조후 옹벽블록 표면으로 불순물이 유출되는 분쇄폐콘크리트를 골재로 사용함에 따른 문제점을 해소하지 못하는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 보다 상세하게는 압축강도 향상과 낮은 흡수율과 동결융해 저항성 강화 및 백화현상이 방지되는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은,
입자크기가 1~10mm의 폐콘크리트 재생골재 25~50중량%와, 모래 25~50중량%와, 시멘트 15~25중량%와, 석고 1~5중량%를 믹서기에 투입하고 1~4분간 혼합하여 건식혼합물을 조성하는 혼련단계(S1); 상기 건식혼합물 100 중량부 기준으로 4~15℃의 물 8~12 중량부에 발수제 0.1~3 중량부, 방수제 0.1~3 중량부, 감수제 0.1~3 중량부 중 하나 혹은 둘이상을 혼합한 용액을 믹서기 내부로 분사하면서 2~8분간 혼합하여 건식조성물을 조성하는 단계(S2); 상기 건식조성물을 블록성형기에 투입하고, 1000~12000rpm의 진동과 100~200kg/㎤의 압력으로 3~10초간 성형하는 단계(S3); 상기 성형된 블록 표면에 물:발수제 혹은 방수제를 10:1의 비율로 혼합한 용액을 분무코팅하는 단계(S4); 상기 코팅된 옹벽블록을 양생실에 투입하고 증기양생하는 단계(S5);를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 폐콘크리트 재생골재는 물:수용성페놀수지 비가 10:1로 혼합된 수조에서 5~15초간 함침 후 건조하여 준비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼련단계(S1)는 재생골재, 모래, 시멘트, 석고 순으로 믹서기에 투입하여 혼련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 석고는 무수석고(CaSO4), 이수석고(CaSO4 2H2O), 반수석고(CaSO4 1/2H2O) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증기양생은 양생실에 투입하여 2시간 정치시키는단계와, 상온에서 60~70℃까지 100~160분 가열하는 승온단계와, 60~70℃에서 400~540분 가열하는 등온단계와, 60~70℃에서 상온까지 100~160분 감온하는 감온단계로 이루어지는 것 을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 폐콘크리트 재생골재 전처리공정에 의해 재생골재 내부로 수용성페놀수지가 함침되어 건조되고, 혼련공정에 의해 폐콘크리트 재생골재 및 모래 표면에 미분말의 시멘트 및 석고가 긴밀하게 고착되어, 압축강도가 향상됨에 따라 옹벽블록을 포함하는 콘크리트 제품을 제조 및 시공함에 있어서 강도 저하로 인한 파손이 방지되고, 특히 흡수율이 저하되어 동결융해 후 압축강도의 편차가 감소되어 구조적 안전성이 확보되면서 백화현상이 예방되는 효과가 있다.
또한, 재생골재를 사용함으로서 원가절감과 환경 친화적인 것이 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법을 순차적으로 나타내는 블록도이고, 도 2a 내지 2b는 본 발명의 공시체와 비교예의 공시체의 발수성능 시험상태를 나타내는 사진이다.
본 발명은 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법에 관련되며, 이때 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법은 혼련단계(S1), 건식조성물을 조성하는 단계(S2), 성형하는 단계(S3), 분무코팅하는 단계(S4), 증기양생하 는 단계(S5)를 거쳐 제조되는바, 이에 따른 단계별 상세한 설명은 후술하는 내용을 참조한다.
1. 혼련단계
본 발명에 따른 혼련단계(S1)는 입자크기가 1~10mm의 폐콘크리트 재생골재 25~50중량%와, 모래 25~50중량%와, 시멘트 15~25중량%와, 석고 1~5중량%를 믹서기에 투입하고 1~4분간 혼합하여 건식혼합물을 조성한다.
이때, 믹서기에 투입되는 순서는 입자크기가 큰 순서대로 재생골재, 모래, 시멘트, 석고 순으로 투입하여 혼련되므로 입자크기가 비교적 작은 미세분말상태의 시멘트와 석고가 믹서기 드럼 내면에 고착되는 현상이 방지된다.
그리고, 믹서기를 통하여 혼합되는 중에 재생골재 및 모래, 시멘트, 석고가 서로 마찰되면서 입자크기가 작은 시멘트, 석고가 입자크기가 큰 재생골재, 모래 표면에 고착되어 코팅면을 이루게 된다.
그리고, 재생골재는 폐콘크리트를 분쇄한 것 중 세척된 1~10mm 입자크기의 것을 물:수용성페놀수지 비가 10:1로 혼합된 수조에서 5~15초간 함침 후 건조시켜 사용하므로, 후술하는 성형단계(S3)에서 강력한 진동 및 압착에 의한 폐콘크리트 재생골재의 파손이 방지되고, 또 성형체의 강도저하를 예방하면서 재생골재 표면에 있는 불순물을 제거하여 혼련단계(S1)에서 재생골재의 표면에 미분말의 시멘트 및 석고의 고착율을 향상되는 이점이 있다.
여기서 수용성페놀수지는 레졸&변성레졸계의 일액형 수용성페놀수지로서 물과 혼합된 혼합물은 폐콘크리트 재생골재에 침투하여 완전히 건조되어져야 한다.
그리고, 폐콘크리트 재생골재를 사용시 문제로 나타나는 높은 흡수율과 자체강도 저하 현상 및 불순물의 유출 등의 문제점은 상기한 수용성페놀수지 및 함께 첨가되는 석고와 후술하는 된비빔 콘크리트용 발수재 또는 방수재의 혼합물 등에 의해 흡수율이 감소되고, 압축강도가 향상되며, 모세관 및 열린공극이 차단됨으로써 불순물의 석출이 방지된다.
또, 석고는 분말도가 3000~5000kg/㎤인 무수석고(CaSO4), 이수석고(CaSO4 2H2O), 반수석고(CaSO4 1/2H2O) 중 어느 하나를 사용하고, 수화반응의 반응성을 향상시켜 수화생성물이 증가된다. 일예로서, 무수석고에 의해 수화반응시 에트린자이트(ettingite)광물이 생성되고, 이 에트린자이트광물이 수화반응을 증가시키면서 경화체를 치밀하게 하는 수화생성물의 양을 증가시켜 모세관 및 열린공극이 충전되므로 재생골재의 사용에 따른 강도저하 현상이 방지된다.
여기서, 에트린자이트 광물은 침상의 결정으로 팽창의 특성이 있으며, 이어서 전이된 모노설페이트 수화물은 수축의 특성이 있어 콘크리트 균열의 영향이 되기도 하여 석고의 사용량을 제어할 필요가 있는바, 최적의 석고의 사용량을 확인하기 위하여 시험한 결과 아래 [표 1]과 같이 석고 첨가량은 2중량%로 투입하는 것이 바람직하다.
[표 1]
Figure 112009035321120-pat00001
한편, 석고의 첨가만으로는 흡수율의 제어에 한계가 있어, 후술하는 건식조성물을 조성하는 단계(S2)에서 된비빔 콘크리트용 발수재 및 방수재의 혼합물이 추가로 첨가함으로써, 경화체의 모세공 및 열린공극을 차단하여 모세공 및 열린공극을 통한 수분의 이동을 제어하도록 하여, 흡수율 저하로 인한 동결융해저항성 강화 및 백화현상을 예방하게 된다.
2. 건식조성물을 조성하는 단계
본 발명에 따른 건식조성물을 조성하는 단계(S2)는 건식혼합물 100 중량부 기준으로 4~15℃의 물 8~12 중량부에 발수제 0.1~3 중량부, 방수제 0.1~3 중량부, 감수제(콘크리트 강도를 향상시키는 통상의 첨가제) 0.1~3 중량부 중 하나 혹은 둘이상을 혼합한 용액을 믹서기 내부로 분사하면서 2~8분간 혼합한다.
이때, 물의 온도가 4℃이하로 떨어지면 시멘트의 경화가 지연 또는 중단되고, 20℃이상으로 상승하면 경화 속도가 빨라져 후술하는 성형하는 단계(S4)를 진행함에 따른 작업시간이 부족하여 성형불량률이 증가되므로, 바람직하게는 물의 온 도를 10~15℃로 유지 또는 관리되어져야 한다
여기서, 물과 혼합되는 발수재는 수용성 실리콘 유제로서, 침투력 및 발수성이 우수하며, 수분의 침투 저항성이 높고, 통기성이 있으며, 내부 수분은 증기 형태로 배출되고, 백화현상 및 미생물의 번식을 예방하고, 또 고온의 증기 양생에서도 수분과 같이 배출되지 않고, 경화체 내부에 그대로 남아있으며, 열린공극 및 모세관을 차단하여, 경화체 내부의 수분 이동을 차단해 줌 으로써 동결융해 저항성을 향상시키고 표면에 발생하는 백화를 예방 할 수 있을 뿐 아니라, 물성(흡수율.압축강도)을 향상시키게 된다.
또한, 방수재는 SB Latex로서, 물과 자유스럽게 혼합되어, 콘크리트 내부에서 굳어져 열린공극 및 모세관을 차단하는 역할을 하여 흡수율 저하와 백화를 예방하며, 압축강도를 증가시키게 된다.
상기한 혼합액을 2~8분간 고르게 분사하면서 혼합함에 따라 혼련단계(S1)에서 재생골재와 모래 표면에 코팅된 시멘트와 석고가 벗겨지지 않은 상태로 혼합된다.
3. 성형하는 단계
본 발명에 따른 성형하는 단계(S3)는 건식조성물을 블록성형기에 투입하고, 1000~12000rpm의 진동과 100~200kg/㎤의 압력으로 3~10초간 성형한다. 건식조성물은 진동에 의해 입자가 조밀하게 배치되고, 성형 압력에 의해 상호 밀착되어 일체형 블록을 형성하게 된다.
4. 분무코팅하는 단계
본 발명에 따른 분무코팅하는 단계(S4)는 성형된 블록 표면에 물:발수제 혹은 방수제를 10:1의 비율로 혼합한 용액을 분무코팅한다. 상기한 성형하는 단계(S3)에서 탈형된 블록에 물과 발수재 또는 물과 방수재로 혼합된 용액 중 하나를 분무상으로 성형체의 표면을 코팅하여, 빗물 등의 수분이 블록 내부로 침투되는 현상을 방지하고, 또 탈형된 블록을 후술하는 양생실로 운반하거나 양생실로 투입대기되는 중에 수분의 급격한 증발을 차단하여 이후 블록의 안정적인 양생을 도모한다.
5. 증기양생하는 단계
본 발명에 따른 증기양생하는 단계(S5)는 코팅된 옹벽블록을 양생실에 투입하고 증기양생한다. 증기양생은 양생실에 투입하여 2시간 정치시키는단계와, 상온에서 60~70℃까지 100~160분 가열하는 승온단계와, 60~70℃에서 400~540분 가열하는 등온단계와, 60~70℃에서 상온까지 100~160분 감온하는 감온단계로 이루어진다.
여기서, 정치단계는 성형된 블록의 탈수현상을 억제하면서 자연경화시켜 이후 단계인 승온단계에서 온도상승으로 인한 크랙발생을 방지하고, 이때 정치단계는 탈수현상을 방지하기 위해 양생실 내부에서 이루어진다. 그리고 승온단계는 급격한 온도상승으로 인한 블록의 크랙방생을 방지하기 위해 온도를 서서히 올려주고, 등온단계는 정상적인 양생이 이루어지는 단계이며, 감온단계는 급격한 온도 저하로 인해 블록이 수축되면서 크랙이 발생되는 문제점을 방지하기 위해 서서히 상온까지 감온하게 된다.
[실시 예]
입자크기가 1~10mm의 폐콘크리트 재생골재를 물:수용성페놀수지 비가 10:1로 혼합된 수조에서 5~15초간 함침되어 건조하여 무수 건조상태로 준비하고,
상기 전처리된 재생골재(1~10mm골재) 390㎏, 모래 390㎏, 시멘트(고로슬래그시멘트) 200㎏, 무수석고(분말도가 3000kg/㎠이상) 20㎏을 순서대로 믹서기에 투입하여 2분간 혼련하고, 이어서 물(상수도) 50ℓ, 발수재(수용성실리콘유제) 2.5ℓ, 방수재(SB Latex) 2.5ℓ, 감수제(나프탈렌계) 1ℓ를 혼합한 혼합액을 믹서기 내부로 분사하면서 4분간 혼합하여 건식조성물을 조성한다.
이어서, 상기 건식조성물을 성형기에 투입하여 1000~12,000rpm의 진동과 100~200㎏/㎠압력으로 5sec간 성형하여 탈형하고, 탈형된 블록 표면에 물과 발수제 혹은 물과 방수제를 10:1의 비율로 혼합한 용액을 분무코팅한 다음, 증기양생단계를 거치되, 증기양생사이클은 성형체를 양생실에 투입하여 정치;2hr, 65℃까지 승온; 2hr, 65℃에서 등온; 8hr, 상온까지 감온; 2hr을 실시하면 블록생산이 완료된다.
상기한 방법으로 제조된 블록의 종래 블록(비교예)과 비교하기 위하여 블록 성형체의 직각 방향으로 정사각형인 50× 50× 50mm의 공시체를 3개 절단하여 시험한 결과는 아래 [표 2]에 나타난 바와 같다.
[표 2]
Figure 112009035321120-pat00002
상기한 바와 같이 본 발명의 블록은 비교 예에 비하여, 흡수율이 현저하게 낮아졌으며(도 2a 내지 2b 참조), 양생후강도가 상승하였고, 동결융해후 압축강도 또한 편차가 적음이 확연하게 나타나고 있으며, 백화현상 또한 예방된다.
도 1은 본 발명에 따른 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법을 순차적으로 나타내는 블록도.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 공시체와 비교예의 공시체의 발수성능 시험상태를 나타내는 사진.

Claims (5)

  1. 입자크기가 1~10mm의 폐콘크리트 재생골재 25~50중량%와, 모래 25~50중량%와, 시멘트 15~25중량%와, 석고 1~5중량%를 믹서기에 투입하고 1~4분간 혼합하여 건식혼합물을 조성하는 혼련단계(S1); 상기 건식혼합물 100 중량부 기준으로 4~15℃의 물 8~12 중량부에 발수제 0.1~3 중량부, 방수제 0.1~3 중량부, 감수제 0.1~3 중량부 중 하나 혹은 둘이상을 혼합한 용액을 믹서기 내부로 분사하면서 2~8분간 혼합하여 건식조성물을 조성하는 단계(S2); 상기 건식조성물을 블록성형기에 투입하고, 1000~12000rpm의 진동과 100~200kg/㎤의 압력으로 3~10초간 성형하는 단계(S3); 상기 성형된 블록 표면에 물:발수제 혹은 방수제를 10:1의 비율로 혼합한 용액을 분무코팅하는 단계(S4); 상기 코팅된 옹벽블록을 양생실에 투입하고 증기양생하는 단계(S5);를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폐콘크리트 재생골재는 물:수용성페놀수지 비가 10:1로 혼합된 수조에서 5~15초간 함침 후 건조하여 준비되는 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼련단계(S1)는 재생골재, 모래, 시멘트, 석고 순으로 믹서기에 투입하여 혼련되는 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 석고는 무수석고(CaSO4), 이수석고(CaSO4 2H2O), 반수석고(CaSO4 1/2H2O) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증기양생은 양생실에 투입하여 2시간 정치시키는단계와, 상온에서 60~70℃까지 100~160분 가열하는 승온단계와, 60~70℃에서 400~540분 가열하는 등온단계와, 60~70℃에서 상온까지 100~160분 감온하는 감온단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생골재를 이용한 된비빔 콘크리트 블록 제조방법.
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