KR101842977B1

KR101842977B1 - 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법

Info

Publication number: KR101842977B1
Application number: KR1020160031390A
Authority: KR
Inventors: 성낙국
Original assignee: 주식회사 포레스텍
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2018-03-28
Also published as: KR20170107715A

Abstract

본 발명은 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법(Porous Concrete Block, PCB) 제조방법으로서, 더욱 상세하게는 구 형태의 PCB는 공극율 21% 이상으로 투수성과 투기성이 우수하고 오수에 의해 오염된 하천의 수질 정화 뿐만 아니라, 식생으로 인한 생태계의 보존과 복원을 할 수 있으며, 집중호우시 쇄골현상으로 인한 토사유실과 법면 붕괴를 막을 수 있고, 압축강도가 높아 사용 수명이 길며, 하천에 설치시 사용수명 후에도 수질정화가 지속되어 산업폐기물 생성이 되지 않는 경제성이 보장될 뿐만 아니라 비점오염지역의 납, 카드뮴, 아연 등의 중금속 오염물질의 흡착 및 제거로 정화작업이 가능하고 수중의 어패류의 서식공간을 제공하여 수중의 CO₂를 제거하고 산소발생으로 적조현상을 방지하는 등 수중생태계 복원이 가능한 특징이 있다.

Description

집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법{Manufacturing method of environmentally friendly Porous Concrete Cobble}

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

그러나 종래의 호안블록은 사각형의 형상으로 지면에 밀착시키면서 서로 연결하는 단순 결합방식으로 이루어지고, 한정된 용적 공간을 가지는 한계가 있었다.

또한, 종래의 호안블럭은 경사면으로 형성되는 호안과 법면에 무너지지 않게 쌓기 위하여 블럭을 서로 연결하면서 고정하기 위해 암수의 고정구와 고정홈을 형성하여 블럭에 형성된 고정구와 고정홈이 서로 결합되록하였다.

이러한 종래의 사각형 형태의 호안블록 개선하기 위하여 일본국 특허공개공보 특개평10-8435호인 다공성블록 및 그 구축물이 제안되었으며, 파쇄한 쇄석과 콘크리트를 혼합하여 구형상을 단위체로 하는 다공성의 옥석을 제안하였다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0521251호인 콘크리트 자갈의 다공성 구형체 제조방법을 통해 다공성 구형체의 연결방법을 제안하기도 하였다. 그러나 이러한 종래의 식생블럭을 제조하는 방법은 내구성이 저하되고, 생산성이 낮으며, 제조공정이 복잡하여 제조하는 기계의 설치비가 많이 소요되는 등의 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법을 단순화하여 기계설비에 소요되는 비용을 절감하여 생산성을 향상시키고, 이를 통해 생산된 다공성 집합성형체의 조립을 용이하게 하여 제품의 운반비용과 설치하는 시공비용을 절감하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 풍부한 기공으로 다공성의 공극을 형성시켜 투수성과 투기성이 우수함에 따라 오수로 인하여 오염된 하천의 수질정화 및 중금속 제거뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존과 복원을 가능케 하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 공극구조에 의한 필터기능과 내부에 살고 있는 미생물의 작용에 의해 수질정화의 효과를 상승시키고, 다양한 식생물에 적합한 생물공간이 되며, 생태계와의 조화공생을 꾀하는 호안공을 구축하고자 한다. 특히 구형체 다공성 자갈블럭 제조시 혼합된 제오라이트, 슝기트, 엑티바 등에 흡착된 오염물질은 하천의 자생적 미생물들에 의해 분해되며, 이는 식물의 자양분이 되어 어류들에게 좋은 먹이를 제공하게 되도록 하여 수중 오염원이 사라지게 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 집중호우시 쇄골현상으로 인한 토사유실과 법면 붕괴를 막을 수 있고, 산사태 예방뿐 아니라 빗물을 흡수하거나 배수하는 기능이 있어 고갈되기 쉬운 지하수 증가에 도움을 줄 수 있도록 한다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법은 분쇄한 쇄석을 여과체에 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 단계와; 상기 선별된 쇄석, 물, 시멘트, 규사, 활성탄 및 제오라이트를 포함하는 배합물을 마련하는 단계와; 함몰된 복수개의 반구 형상이 가로 및 세로로 배열되고 배열된 반구 형상 사이마다 상하 수직으로 관통하는 복수개의 관통공이 형성된 금형형틀과, 상기 금형형틀의 상측에 결합되는 외형틀과, 금형형틀과 금형형틀 사이에 배치되는 연결부재와, 상기 금형형틀의 관통공에 삽입되는 진동봉이 형성된 진동받침대를 마련하는 단계와; 상기 금형형틀, 연결부재, 외형틀을 순차적으로 적층하여 결합하는 단계와; 상기 배합물을 상기 결합된 금형형틀과 외형틀의 내부 공간에 투입하는 단계와; 상기 외형틀의 상부에서 내형틀을 하강시키면서 상기 배합물을 압착하고 상기 진동받침대를 진동시켜 복수개의 반구 형상인 구형체와 복수개의 관통공이 형성된 집합성형체를 성형하는 단계와; 상기 내형틀과 상기 외형틀을 상기 금형형틀로부터 분리시키고, 상기 진동받침대를 하강 분리시킨 다음에 상기 성형된 집합성형체를 양생하는 단계와; 상기 집합성형체 양생단계 후, 금형형틀을 탈형하는 단계;를 포함하되, 상기 배합물은 쇄석 55~57중량부, 재활용 골재 25~27중량부, 시멘트 0.1~0.3중량부, 규사 9~11중량부, 물 2~3중량부, 활성탄 0.004~0.006중량부, 제오라이트 0.0001~0.0002중량부, 송진 4~6중량부, 슝기트 0.0001~0.0002중량부와, 엑티바 0.0001~0.0002중량부와, 블랙스톤 0.0001~0.0002중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법은 분쇄한 쇄석을 여과체에 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 S1단계와; 상기 선별된 쇄석, 물, 시멘트, 규사, 활성탄 및 제오라이트를 포함하는 배합물을 마련하는 S2단계와; 함몰된 복수개의 반구 형상이 가로 및 세로로 배열되고 배열된 반구 형상 사이마다 상하 수직으로 관통하는 복수개의 관통공이 형성된 금형형틀과, 상기 금형형틀의 상측에 결합되는 외형틀과, 금형형틀과 금형형틀 사이에 배치되는 연결부재와, 상기 금형형틀의 관통공에 삽입되는 진동봉이 형성된 진동받침대를 마련하는 S3단계와; 적어도 상기 금형형틀의 길이보다 길게 형성되는 천연 장섬유를 마련하는 S4단계와; 상기 금형형틀, 연결부재 및 외형틀을 순차적으로 적층하여 결합하고 상기 금형형틀의 관통공에 상기 진동봉을 삽입하되, 상기 금형형틀, 연결부재 및 외형틀 중 적어도 어느 하나의 표면에 다수의 상기 천연 장섬유를 적층하는 S5단계와; 상기 배합물을 상기 결합된 금형형틀과 외형틀의 내부 공간에 투입하여 상기 투입된 배합물 내부에 상기 다수의 천연 장섬유가 인서트되도록 하는 S6단계와; 상기 외형틀의 상부에서 내형틀을 하강시키면서 상기 배합물을 압착하고 상기 진동받침대를 진동시켜 복수개의 반구 형상인 구형체와 복수개의 관통공이 형성된 집합성형체를 성형하는 S7단계와; 상기 내형틀과 상기 외형틀을 상기 금형형틀로부터 분리시키고, 상기 진동받침대를 하강 분리시킨 다음에 상기 성형된 집합성형체를 양생하는 S8단계와; 상기 집합성형체 양생단계 후, 금형형틀을 탈형하는 S9단계와; 상기 탈형된 집합성형체에서 상기 천연 장섬유를 제거하는 S10단계;를 포함하며, 상기 배합물은 쇄석 55~57중량부, 재활용 골재 25~27중량부, 시멘트 0.1~0.3중량부, 규사 9~11중량부, 물 2~3중량부, 활성탄 0.004~0.006중량부, 제오라이트 0.0001~0.0002중량부, 송진 4~6중량부, 슝기트 0.0001~0.0002중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법에 있어서, S10단계는 상기 S8단계에서 성형된 집합성형체가 완전히 양생되기 전에 상기 금형형틀을 탈형한 다음, 상기 집합성형체에서 상기 천연 장섬유를 뽑아서 이루어지되, 상기 천연 장섬유의 표면에는 박리제를 도포하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법에 있어서, S10단계는 상기 집합성형체를 가열하여 상기 천연 장섬유를 태워서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법에 있어서, 배합물에는 천연 단섬유를 더 포함하며, 상기 S10단계에서는 상기 천연 장섬유 및 천연 단섬유를 동시에 태워서 제거하고, 상기 천연 장섬유 및 천연 단섬유를 태워서 발생한 재를 제거하기 위하여 상기 집합성형체를 계면활성제가 첨가된 물 속에 침지시킨 다음 꺼내어 건조시키는 S11단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법을 단순화하여 기계설비에 소요되는 비용을 절감하여 생산성을 향상시키고, 이를 통해 생산된 다공성 집합성형체의 조립을 용이하게 하여 제품의 운반비용과 설치하는 시공비용을 절감하는 효과가 있다.

또한 풍부한 기공으로 다공성의 공극을 형성시켜 투수성과 투기성이 우수함에 따라 오수로 인하여 오염된 하천의 수질정화 및 중금속 제거뿐만 아니라 식생으로 인한 생태계의 보존과 복원을 가능케 하는 효과가 있고, 공극구조에 의한 필터기능과 내부에 살고 있는 미생물의 작용에 의해 수질정화의 효과를 상승시키고, 다양한 식생물에 적합한 생물공간이 되며, 생태계와의 조화공생을 꾀하는 호안공을 구축할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명을 어초로 이용할 경우에는 암초 부착생물, 암초성 생물 등이 부착하여 식물연쇄를 동반하는 등 어류자원이 확보되고, 어장의 확대를 꾀할 수 있는 효과가 있고, 옹벽으로 사용할 경우에는 배수성에 의하여 토사의 유실을 방지하고, 수질오염을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 공정을 나타낸 계략도.
도 3은 본 발명의 성형틀 결합단계에서 금형형틀, 외형틀 및 진동받침대를 나타낸 분리 사시도.
도 4는 본 발명을 통해 제조한 집합성형체의 사시도.
도 5는 본 발명을 통해 제조한 집합성형체의 평면도.
도 6은 도 5의 연결부재의 다른 실시예에 따른 집합성형체의 평면도.
도 7은 도 5의 연결부재의 또 다른 실시예에 따른 집합성형체의 평면도.
도 8은 도 5의 선 A-A'에 따른 집합성형체의 측단면도.
도 9는 도 8의 다른 실시예를 나타낸 측단면도.
도 10은 본 발명을 통해 제조한 집합성형체를 연결하여 시공한 평면도.
도 11은 도 6의 연결부재의 다른 실시예에 따른 집합성형체를 연결하여 시공한 평면도.
도 12는 도 7과 대응되는 것으로서, 본 발명의 성형틀 결합단계에서 금형형틀, 외형틀 및 진동받침대를 나타낸 분리 사시도.
도 13은 도 12의 성형틀에 따라 성형된 집합성형체의 측단면도.

본 발명인 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

먼저 본 발명인 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법은 분쇄한 쇄석을 여과체에 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 쇄석 선별단계; 상기 쇄석 선별단계에서 선별된 쇄석을 물, 시멘트, 혼화제, 규사, 활성탄, 제오라이트 및 슝기트 등과 함께 각각 계량한 다음에 배합기에 공급하여 배합하는 배합단계; 상기 배합단계를 통과한 배합물을 1차 호퍼에 투입한 다음에 1회 제조공정의 분량만큼 계량한 배합물을 컨베이어로 이송하여 성형틀이 장착된 2차 호퍼에 투입하는 배합물 이송 및 호퍼 투입단계; 함몰된 복수개의 반구 형상이 가로 및 세로로 배열되고 배열된 네 개의 반구 형상 사이마다 상하 수직으로 관통하는 복수개의 관통공이 형성된 금형형틀에 집합성형체의 운반 및 연결을 위한 연결부재를 올려놓은 다음에 상기 금형형틀의 상면에 박리제를 도포하고, 상기 금형형틀의 상부에는 외형틀을 결합시키고, 상기 금형형틀의 하부에서는 진동봉이 형성된 진동받침대를 상기 금형형틀의 관통공에 상기 진동봉이 삽입되도록 상승 결합시켜 금형형틀, 외형틀 및 진동받침대를 결합하는 성형틀 결합단계; 상기 2차 호퍼에 저장된 배합물을 상기 결합된 금형형틀과 외형틀의 내부 공간에 투입하고 투입된 배합물의 상면이 고르도록 수평작업을 한 다음에, 상기 외형틀의 상부에서 내형틀을 하강시키면서 상기 내형틀의 스톱퍼가 투입된 배합물의 상면에 맞닿을 때까지 압착하고 상기 진동받침대를 진동시켜 소정의 강도와 공극을 가진 복수개의 반구 형상인 구형체와 복수개의 관통공이 형성된 집합성형체를 성형하는 배합물 투입 및 성형틀 진동단계; 상기 내형틀과 상기 외형틀을 상기 금형형틀로부터 분리시키고, 상기 진동받침대를 하강 분리시킨 다음에 상기 성형된 집합성형체를 양생하는 집합성형체 양생단계; 및 상기 집합성형체 양생단계 후, 상기 집합성형체로부터 금형형틀을 탈형하는 탈형단계;가 포함되어 이루어진다.

상기 쇄석 선별단계에서 선별된 쇄석의 입도 크기는 13~25㎜인 것이 바람직하다.

상기 배합단계에서 배합물은 쇄석 55~57중량부, 재활용 골재 25~27중량부, 시멘트 0.1~0.3중량부, 규사 9~11중량부, 물 2~3중량부, 활성탄 0.004~0.006중량부, 제오라이트 0.0001~0.0002중량부, 송진 4~6중량부, 슝기트 0.0001~0.0002중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 배합물의 조성을 살펴보면, 등록특허 제10-1045317호에서 시멘트 함량이 13~14중량%인 것에 비해 현저히 적은 양을 사용하되, 성형성과 결합력을 확보하기 위해 송진 4~6중량부를 사용한다는 점에서 가장 큰 차이가 있다.

일반적으로 시멘트는 강 알칼리성으로 독성 물질인 크롬, 6가크롬, 구리, 납, 비소, 카드뮴, 수은 등이 함유되어 있다. 따라서 등록특허와 같이 시멘트 함량이 상대적으로 과량인 경우에는 물 속에서 독성 성분들이 용출되어 오히려 수질 오염에 심각한 문제를 야기할 수 있는 반면, 본 발명과 같이 시멘트 함량은 최대로 낮추고 시멘트 대신 송진을 사용함으로써 시멘트로 인한 수질 오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.

추가적으로, 상기 배합물에 엑티바 0.0001~0.0002중량부와, 블랙스톤 0.0001~0.0002중량부를 더 포함할 수 있다.

상기 엑티바는 알루미노-실리케이트계 무기물 분말인 것을 예시할 수 있다.

상기 블랙스톤은 탄소가 25~40중량%, 회분 60~75중량%이며, 탄소 60개가 공같은 원형을 이루는 탄소 화합물로서, 자연계에서 얻어진 원석이다. 그리고 상기 회분에는 SiO₂ 57.2중량%, C 30.0중량%, Al₂O₃ 4.0중량%, FeO 1.5중량%, MgO 1.5중량%, S 1.2중량%, 물 1.7중량%를 함유하는 것으로서, 독성이 없고 생태적으로 안전하다.

상기 성형틀 결합단계에서 상기 연결부재는 철근으로 형성되어 사각형의 연결몸체와 상기 연결몸체에 연결된 네 개의 연결고리가 포함되게 이루어지고, 상기 연결고리는 도 5와 같이 상기 연결몸체의 네 변에 외측 방향으로 돌출되어 형성된 것과, 도 6와 같이 상기 연결몸체의 네 귀퉁이에 외측 방향으로 돌출되게 형성된 것 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 성형틀 결합단계에서 상기 외형틀을 상기 금형형틀의 상부에서 하강시켜 결합하는 것과, 상기 금형형틀의 하부에서 상승시켜 결합하는 것과, 두 개 이상의 조각으로 분리된 외형틀을 상기 금형형틀의 상부에서 서로 결합하는 것 중 어느 하나의 방법으로 상기 외형틀을 상기 금형형틀과 결합할 수 있다.

상기 집합성형체 양생단계에서 상기 성형된 집합성형체를 전기로에서 습식으로 건조 양생하는 것과 자연건조로 양생하는 것 중 어느 하나 이상의 방법으로 양생할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 집합성형체 양생단계에서 상기 전기로의 승온속도는 20℃/h이고, 최고온도는 65℃인 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하기로 한다. 하기 설명은 일실시예일 뿐이고 본 발명은 이것에 국한되지 않는다.

종래의 구 형상으로 이루어진 콘크리트 자갈의 다공성 구형체는 각 구형체를 서로 연결해야 하는 시공방법의 특성상 시공비용과 시공시간이 많이 소요되었기 때문에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 복수개의 구형체를 모아서 하나의 집합성형 단위체인 집합성형체(100)를 구성하였다.

본 발명의 집합성형체(100)는 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이 복수개의 반구 형상인 구형체(120)가 가로 및 세로로 서로 밀착하여 배열되고, 배열된 구형체(120)의 하부에 면접촉되어 상기 배열된 구형체와 일체로 형성된 몸체(140)가 이루어지고, 몸체(140)의 측부는 배열된 구형체(120)의 외각선을 따라서 곡면으로 이루어지되 하측 방향으로 테이퍼되게 형성되며, 배열된 네 개의 구형체(120) 사이마다 상하 수직으로 관통하는 각각의 관통공(142)이 복수개로 형성된다.

또한 철근으로 형성되고 사각형 연결몸체(162)와 네 개의 연결고리(166)가 포함되게 구성된 연결부재(160)는 집합성형체(100)의 운반과 집합성형체(100)의 연결시 이용되는 것으로, 집합성형체(100)의 내부에는 구형체(120)와 몸체(140)의 중간 높이에 연결몸체(162)가 수평하게 삽입되고, 집합성형체(100)의 외측부에는 연결몸체(162)에 연결된 연결고리(166)가 돌출되어 형성된다.

본 발명인 집합성형체의 제조방법은 쇄석 선별단계, 선별된 쇄석을 포함한 조성물질의 배합단계, 배합물 이송 및 호퍼 투입단계, 집합성형체를 성형하기 위한 성형틀 결합단계, 집합성형체를 성형하는 배합물 투입/성형틀 진동단계, 집합성형체 양생단계 및 탈형단계가 포함되어 이루어진다.

도 1은 본 발명의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 공정을 나타낸 계략도이다.

먼저 분쇄한 쇄석을 여과체에 통과시켜 소정의 크기로 쇄석을 선별한다.

본 발명에 사용되는 조골재는 보통의 콘크리트 작업에 사용되는 골재에 비해 다공성을 가진 구형체(120)가 포함된 집합성형체(100)로서 배합되는 골재 및 시멘트의 정량과, 조골재의 입도 및 입자 형태의 선별이 중요하다.

그러므로 여과체에 의해 선별되는 쇄석은 입도의 크기가 13~25㎜인 것이 바람직하다.

상기 활성탄은 냄새 제거 및 정화 기능의 효과가 있고, 상기 제오라이트는 납, 카드뮴, 아연 등의 중금속 제거, 악취 제거 및 냄새 제거의 효과가 있다.

그리고 상기 슝기트는 탄소를 함유하는 암석으로 유일한 천연 나노구조 복합물로서 유기 및 무기화합물로부터 물을 정화시키는 흡착력이 매우 우수하며, 살균 성질을 가지고 있어 물에서 오염물질을 완전히 제거하고 원자력 방사능 물질인 세슘을 제거하는 효과도 있다. 또한, 엑티바는 환경오염원인 광폐수를 정제할 수 있으며, 물을 활성화시키는 촉매제 역할도 하고, 중금속 등을 흡착시키며, 특히 원전 핵폐기물의 중금속, 냄새 오염물질을 흡착 정화하는 효과가 있다.

상기 배합단계를 통과한 배합물을 1차 호퍼(300)에 투입한 다음에 1회의 제조공정으로 집합성형체(100) 한 개를 제조할 수 있는 분량만큼 계량한 배합물을 컨베이어로 이송하여 성형틀(500)이 장착된 2차 호퍼(400)에 투입한다.

이때 집합성형체(100)의 크기는 일실시예로서 가로 1,000㎜, 세로 1,000㎜, 높이 250㎜이고, 부피는 0.5~0.65루베(㎥)가 되는 것이 바람직하며, 공극률은 21%이상, 압축강도 21MPa이상, 투수계수 1.5cm/sec이하이다.

도 3은 성형틀(500)인 금형형틀(520), 외형틀(540), 진동받침대(560) 및 내형틀(580)과, 집합성형체(100)의 내부에 형성되는 연결부재(160)를 나타낸 분리 사시도이고, 성형틀 결합단계에서는 금형형틀(520), 외형틀(540) 및 진동받침대(560)가 연결부재(160)와 함께 결합한다.

금형형틀(520)에는 집합성형체(100)의 구형체(120)가 성형되도록 반구 형상이 가로 및 세로로 서로 밀착하여 배열 형성되어 있고, 배열된 네 개의 반구 형상 사이마다 상하 수직으로 관통하는 복수개의 관통공(522)이 각각 형성되어 있다.

금형형틀(520) 위에는 집합성형체(100)의 운반 및 연결을 위한 연결부재(160)를 금형형틀(520)에 올려놓는다.

도 4에는 연결부재(160)의 연결고리(166)가 집합성형체(100)의 구형체(120)와 몸체(140)의 중간 높이에 외측 방향으로 돌출되어 형성된 것이 도시되어 있고, 도 5 내지 도 7에는 연결부재(160)의 연결몸체(162)가 집합성형체(100) 내부에 삽입되어 적용된 것이 도시되어 있으며, 도 6 내지 도 7에는 도 5의 연결부재(160)의 다른 실시예가 도시되어 있다.

철근으로 형성된 연결부재(160)는 제조된 집합성형체(100)를 운반하고, 시공시에는 서로 이웃한 집합성형체(100)와 연결샤클(700) 등의 부재를 이용하여 연결하는 기능을 가진 것으로, 철근을 구부려서 사각형의 연결몸체(162)가 이루어지게 하고, 도 4, 도 5와 같이 수평한 구조의 연결고리(166)로 구성할 수도 있고, 도 12와 같이 고리 모양의 기역자형 연결고리(166)를 연결몸체(162)의 네 변에 부착하되 상기 연결고리가 상측 방향으로 돌출되게 형성시킬 수도 있다. 상기 연결고리가 상측으로 돌출된 구조로 이루어지면 연결샤클로 결합시 빠르고 쉽게 연결하여 시공시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

연결몸체(162)를 사각형으로 형성하여 집합성형체(100)의 내부에 삽입하는 이유는 집합성형체(100)의 운반시 연결몸체(162)에 걸리는 집합성형체(100)의 하중을 고르게 분산시켜 안전하게 운반할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 6을 참조하면 연결부재(160)의 연결고리(166)는 다른 실시예로 연결몸체(162)의 네 귀퉁이에 외측 방향으로 돌출되게 형성시킬 수 있는데, 이때도 연결몸체(162)는 도 4와 같이 상측 방향으로 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 연결부재(160)의 연결몸체(162)에는 다른 실시예로 사각형의 연결몸체(162) 내측으로 연결몸체(162)의 두 변과 평행하게 가로지르도록 두 개 이상의 철근을 연결하여 보강하는 보강재(164)를 형성시켜 강성을 높일 수 있다.

금형형틀(520) 위에 연결부재(160)를 올려놓은 뒤에는 성형이 완료된 후 집합성형체(100)가 금형형틀(520)로부터 쉽게 탈형될 수 있도록 하기 위하여 금형형틀(520)의 상면에 자동분사장치(미도시)를 이용하여 박리제를 도포한다.

상기 금형형틀(520)이 준비된 다음에 금형형틀(520)의 상부에는 외형틀(540)을 결합시키고, 금형형틀(520)의 하부에서는 진동봉(562)이 형성된 진동받침대(560)를 금형형틀의 관통공(522)에 진동봉(562)이 삽입되도록 상승시켜 금형형틀(520), 외형틀(540) 및 진동받침대(560)를 결합한다.

도 8 내지 도 9에는 집합성형체(100)의 측단면도를 나타낸 것으로, 집합성형체(100) 몸체(140)의 측면은 하측 방향으로 테이퍼(taper)되게 형성된다. 시공하는 조건에 따라 집합성형체(100) 몸체(140)의 상부 면적에 비해 하부 면적을 좁게 제조하거나, 또는 상부 면적에 비해 하부 면적을 넓게 제조할 수 있고, 이와 같이 집합성형체(100) 몸체(140)의 상·하부 면적을 다르게 하여 제조할 때에는 각 형상에 맞도록 외형틀(540)을 금형형틀(520)의 상부에서 하강시켜 결합하거나, 하부에서 상승시켜 결합할 수 있고, 또한 두 개 이상의 조각으로 분리된 외형틀(540)을 금형형틀(520)에 상부에서 서로 결합하여 금형형틀(520)과 외형틀(540)을 결합할 수도 있다.

상기 2차 호퍼(400)에 저장된 배합물을 결합된 금형형틀(520)과 외형틀(540)의 내부 공간에 투입한다.

투입된 배합물의 상면을 고르게 하기 위하여 긁는 도구 등을 이용하여 평탄하게 하는 수평작업을 한다.

수평 작업을 마친 다음 상기 배합물이 골고루 섞이면서 완성된 제품의 정해진 강도, 공극률 및 투수계수에 알맞도록 하기 위하여 내형틀(580)을 하강시키면서 내형틀의 스톱퍼(582)가 투입된 배합물의 상면에 맞닿도록 압착하면서 진동받침대(560)를 진동시키고, 이에 따라 진동받침대(560)와 내형틀(580)이 진동된다. 진동하는 시간은 약 3~5초가 바람직하다.

내형틀의 스톱퍼(582)는 내형틀(580)의 하부면 네 군데 귀퉁이에 각각 돌출되게 형성시켜, 내형틀(580)이 하강할 때 내형틀의 스톱퍼(582)가 배합물의 상면에 닿는 것을 육안으로 확인한다.

상기 성형틀 진동단계를 마치면 복수개의 반구 형상인 구형체(120)와, 복수개의 관통공(142)이 형성된 몸체(140) 및 몸체(140) 내부에 삽입된 연결부재(160)로 이루어진 집합성형체(100)가 성형된다.

상기 진동단계 후에는 내형틀(580)과 외형틀(540)을 금형형틀(520)로부터 분리시키고, 진동받침대(560)를 하강시켜 분리한다.

금형형틀(520)에서 성형된 집합성형체(100)는 구형체(120)가 아래쪽으로 향해진 채로 성형이 되고, 집합성형체(100)의 제조가 끝난 뒤 집합성형체(100)를 운반하고 시공할 때에는 뒤집어서 구형체(120)가 위쪽으로 향하도록 한다. 또한 필요에 따라 성형틀(500)의 결합방향과 위치를 변경하여 구형체(120)가 위쪽으로 향하도록 성형하여 집합성형체(100)를 제조할 수도 있다.

집합성형체(100)의 성형이 완료되면, 정해진 크기, 무게 등의 규격 등을 확인한 후 집합성형체(100)를 금형형틀(520)에 얹은 채로 함께 전기로(600)로 이송시켜 습식으로 건조 양생하거나, 자연건조 양생을 하며, 습식건조와 자연건조를 병행하여 양생할 수도 있다.

습식건조시에는 4시간 동안 건조하여 양생하고, 자연건조시에는 1일 동안 건조하여 양생하는 것이 바람직하며, 습식건조시 전기로(600)의 승온속도는 20℃/h이고, 최고온도는 65℃인 것이 바람직하다.

양생이 끝나면 금형형틀(520)을 탈형하여 구형체를 가진 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭(PCC)(100)를 얻을 수 있게 된다.

도 10은 본 발명을 통해 제조한 집합성형체(100)를 연결하여 시공한 평면도이고, 도 11은 도 6의 연결부재(160)의 다른 실시예에 따른 집합성형체(100)를 연결하여 시공한 평면도이다.

집합성형체(100)는 연결부재(160)의 연결고리(166)에 연결샤클(700)을 이용하여 서로 연결하고, 연결부재(160)의 연결고리(166)에 호안의 법면과 바닥면에 매설한 앵커(800)를 걸어서 고정시킨다.

본 발명에 의해 제조된 집합성형체(100)는 공극율 25% 이상, 압축강도 23㎫ 이상, 투수계수 1.5㎝ 이상의 품질 특징을 가지며, 또한 수질정화 기능으로 TOC 에 의한 제거율은 60∼70일 이후 약 60∼80% 정도이고, 인(T-P)에 대해서도 설치 시공 후 70일 이후에 약 70%의 제거율을 나타내고, 공극률의 영향도 거의 없으며, 모든 질소(TN)의 제거에 대해서 제거율은 90% 사이로 나타났으며, 탄소(C)에 대한 70일 후의 제거율은 80%, 70일 후의 용존산소 제거율은 90%로 측정되었다.

이하에서는 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하되, 상술한 실시예에서 설명한 내용과 동일 내지 유사한 내용에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는 도 12 및 도 13a, 13b를 참조하면, 분쇄한 쇄석을 여과체에 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 S1단계와, 상기 선별된 쇄석, 물, 시멘트, 규사, 활성탄 및 제오라이트를 포함하는 배합물을 마련하는 S2단계와, 함몰된 복수개의 반구 형상이 가로 및 세로로 배열되고 배열된 반구 형상 사이마다 상하 수직으로 관통하는 복수개의 관통공(142)이 형성된 금형형틀(520)과, 상기 금형형틀(520)의 상측에 결합되는 외형틀(540)과, 금형형틀(520)과 금형형틀(520) 사이에 배치되는 연결부재(160)와, 상기 금형형틀(520)의 관통공(142)에 삽입되는 진동봉(562)이 형성된 진동받침대(560)를 마련하는 S3단계와, 적어도 상기 금형형틀(520)의 길이보다 길게 형성되는 천연 장섬유(180)를 마련하는 S4단계와, 상기 금형형틀(520), 연결부재(160) 및 외형틀(540)을 순차적으로 적층하여 결합하고 상기 금형형틀(520)의 관통공(142)에 상기 진동봉(562)을 삽입하되, 상기 금형형틀(520), 연결부재(160) 및 외형틀(540) 중 적어도 어느 하나의 표면에 다수의 상기 천연 장섬유(180)를 적층하는 S5단계와, 상기 배합물을 상기 결합된 금형형틀(520)과 외형틀(540)의 내부 공간에 투입하여 상기 투입된 배합물 내부에 상기 다수의 천연 장섬유(180)가 인서트되도록 하는 S6단계와, 상기 외형틀(540)의 상부에서 내형틀(580)을 하강시키면서 상기 배합물을 압착하고 상기 진동받침대(560)를 진동시켜 복수개의 반구 형상인 구형체(120)와 복수개의 관통공(142)이 형성된 집합성형체(100)를 성형하는 S7단계와, 상기 내형틀(580)과 상기 외형틀(540)을 상기 금형형틀(520)로부터 분리시키고, 상기 진동받침대(560)를 하강 분리시킨 다음에 상기 성형된 집합성형체(100)를 양생하는 S8단계와, 상기 집합성형체(100) 양생 후, 금형형틀(520)을 탈형하는 S9단계와, 상기 탈형된 집합성형체(100)에서 상기 천연 장섬유(180)를 제거하는 S10단계를 포함할 수 있다.

상기 S2단계의 배합물은 상술한 바와 같이 쇄석 55~57중량부, 재활용 골재 25~27중량부, 시멘트 0.1~0.3중량부, 규사 9~11중량부, 물 2~3중량부, 활성탄 0.004~0.006중량부, 제오라이트 0.0001~0.0002중량부, 송진 4~6중량부, 슝기트 0.0001~0.0002중량부를 포함하여 이루어지는 것을 예시할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 가장 큰 특징은 도 12에 도시된 바와 같이 천연 장섬유(180)를 집합성형체(100) 내에 삽입한 다음 S10단계에서 제거함으로써, 횡방향으로 관통되는 유로(path)(190)를 형성함으로써 공극률을 현저히 높일 뿐만 아니라 물이 통과할 수 있는 구조를 형성함으로써 정화 기능을 높일 수 있다.

상기 S10단계는 크게 2가지 방법으로 이루어질 수 있다.

첫 번째는 성형된 집합성형체(100)가 완전히 양생되기 전에 상기 금형형틀(520)을 탈형한 다음, 상기 집합성형체(100)에서 상기 천연 장섬유(180)를 뽑아서 제거하는 방법으로서, 천연 장섬유(180)를 손쉽게 제거하기 위해서 천연 장섬유(180)의 표면에 박리제를 도포할 수도 있다. 다만, 천연 장섬유 대신 합성 섬유나 금속 와이어 등을 사용하는 것도 가능하다.

두 번째는 도 13과 같이 집합성형체(100)를 가열하여 상기 천연 장섬유(180)를 태워서 제거하는 것인데, 이때 합성 섬유를 사용하게 되면 태우고 난 다음 검댕이 발생하여 기공을 막기 때문에 천연 장섬유(180)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 천연 장섬유(180)는 면, 마와 같은 식물성 섬유와, 견, 모와 같은 동물성 섬유를 예시할 수 있으나, 상기 동물성 섬유에는 소량의 황이 함유되어 있어 태울 때 환경오염 물질인 이산화황이 발생하므로 식물성 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 천연 장섬유(180)는 성형된 집합성형체(100)의 직경보다 길게 형성되며, 한가닥의 실부터 실을 꼬아 만든 다발까지 다양한 직경으로 이루어진 것을 사용할 수 있는데, 상기 천연 장섬유의 직경에 대응하는 유로(190)가 형성된다.

한편, 배합물에는 천연 단섬유(181)를 더 포함할 수 있는데, 상기 천연 단섬유도 천연 장섬유와 마찬가지로 태워져 제거됨으로써 유로(190)를 형성하는 역할을 한다. 상기 천연 단섬유는 천연 장섬유를 수 cm 길이로 커팅하여 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

상기 두 번째 방법을 사용하는 경우, 상기 천연 장섬유를 태워서 발생한 재를 제거하기 위하여 상기 집합성형체를 계면활성제가 첨가된 물 속에 침지시킨 다음 꺼내어 건조시키는 S11단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 S10단계에서 천연 장섬유 및 천연 단섬유를 태울 때, 집합성형체에 직접 화염이 닿도록 직화 방식을 이용할 수도 있고, 집합성형체(100)를 전기로(600) 등에 넣고 가열하는 간접가열 방식을 이용할 수도 있다.

상기 S5단계에서 상기 천연 장섬유는 상기 배합물 100중량부를 기준으로 1중량부를 사용하고, 상기 배합물에 3cm 길이의 천연 단섬유 1중량부를 함유하는 경우, S10단계에서 천연 장섬유 및 천연 단섬유를 태워서 제거하는 경우 제조된 집합성형체(100)는 공극율 29% 이상, 압축강도 25㎫ 이상, 투수계수 1.9㎝ 이상의 우수한 품질을 가진다.

한편, 다른 실시예로서, S10단계에서 천연 장섬유 및 천연 단섬유를 태울 때에는 400~700℃의 고온으로 가열하기 때문에 상기 배합물은 쇄석 55~57중량부, 재활용 골재 25~27중량부, 규사 9~11중량부, 물 10~20중량부, 활성탄 0.004~0.006중량부, 제오라이트 0.0001~0.0002중량부, 점토 5~7중량부, 슝기트 0.0001~0.0002중량부와, 천연 단섬유 1중량부로 이루어질 수 있는데, 이는 시멘트에 의한 독성 성분이 대부분 분해되기 시멘트를 전혀 사용하지 않을 수 있으며, 송진 함량을 줄이는 대신 점토를 첨가하여 도자기를 굽는 것과 같은 특성을 이용하여 배합물을 경화시킬 수 있다. 그리고 이 경우에는 집합성형체를 양생하는 S8단계를 생략하거나 또는 양생 시간을 단축할 수도 있다.

본 발명은 비록 한정된 실시예를 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 집합성형체 120 : 구형체
140 : 몸체 142 : 관통공
160 : 연결부재 162 : 연결몸체
164 : 보강재 166 : 연결고리
180 : 천연 장섬유 181 : 천연 단섬유
190 : 유로
200 : 배합기 300 : 1차 호퍼
400 : 2차 호퍼 500 : 성형틀
520 : 금형형틀 522 : 관통공
540 : 외형틀 560 : 진동받침대
562 : 진동봉 580 : 내형틀
582 : 스톱퍼 600 : 전기로

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
분쇄한 쇄석을 여과체에 통과시켜 소정의 크기로 선별하는 제1단계와;
상기 선별된 쇄석, 물, 점토, 규사, 활성탄 및 제오라이트를 포함하는 배합물을 마련하는 제2단계와;
함몰된 복수개의 반구 형상이 가로 및 세로로 배열되고 배열된 반구 형상 사이마다 상하 수직으로 관통하는 복수개의 관통공이 형성된 금형형틀과, 상기 금형형틀의 상측에 결합되는 외형틀과, 금형형틀과 금형형틀 사이에 배치되는 연결부재와, 상기 금형형틀의 관통공에 삽입되는 진동봉이 형성된 진동받침대를 마련하는 제3단계와;
적어도 상기 금형형틀의 길이보다 길게 형성되는 식물성 섬유 또는 동물성 섬유인 천연 장섬유를 마련하는 제4단계와;
상기 금형형틀, 연결부재 및 외형틀을 순차적으로 적층하여 결합하고 상기 금형형틀의 관통공에 상기 진동봉을 삽입하되, 상기 금형형틀, 연결부재 및 외형틀 중 적어도 어느 하나의 표면에 다수의 상기 천연 장섬유를 적층하는 제5단계와;
상기 배합물을 상기 결합된 금형형틀과 외형틀의 내부 공간에 투입하여 상기 투입된 배합물 내부에 상기 다수의 천연 장섬유가 인서트되도록 하는 제6단계와;
상기 외형틀의 상부에서 내형틀을 하강시키면서 상기 배합물을 압착하고 상기 진동받침대를 진동시켜 복수개의 반구 형상인 구형체와 복수개의 관통공이 형성된 집합성형체를 성형하는 제7단계와;
상기 내형틀과 상기 외형틀을 상기 금형형틀로부터 분리시키고, 상기 진동받침대를 하강 분리시킨 후, 금형형틀을 탈형하는 제8단계와;
상기 탈형된 집합성형체에서 상기 천연 장섬유를 제거하는 제9단계;를 포함하며,
상기 배합물은 쇄석 55~57중량부, 재활용 골재 25~27중량부, 규사 9~11중량부, 물 10~20중량부, 활성탄 0.004~0.006중량부, 제오라이트 0.0001~0.0002중량부, 점토 5~7중량부, 슝기트 0.0001~0.0002중량부를 포함하되,
상기 제9단계는, 상기 집합성형체를 400~700℃의 온도로 가열하여 상기 천연 장섬유를 태워서 제거하여 천연 장섬유 제거와 동시에 집합성형체를 구워서 경화시킴으로써 상기 배합물에서 시멘트 사용 배제 및 제조 단계에서 양생 공정을 배제한 것을 특징으로 하는 집합성형체형 친환경 다공성 자갈 블럭 제조방법.