KR101877404B1 - 폐아스콘을 활용한 점토블럭 및 이의 제조방법 - Google Patents

폐아스콘을 활용한 점토블럭 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립에 의해 보도, 차도, 광장, 주차장 등의 포장에 사용하는 점토블럭에 관한 것으로서,
더욱 상세하게는, 건설폐기물로 취급되는 폐아스콘을 일정비율로 점토블럭 제조시 첨가하여 소성함으로써 폐아스콘에 포함되어 있던 유해물질이 소성과정에서 제거되어 안전하고, 또한 폐아스콘에 포함되어 있는 기름성분이 자체발화함에 따라 소성에 필요한 에너지를 10 % 이상 절감함과 동시에 독특한 색상을 발현함에 따라, 친환경적이면서 경제적이고 심미감이 뛰어난 폐아스콘을 활용한 점토블럭 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐아스콘을 활용한 점토블럭 및 이의 제조방법{CLAY BLOCK USING THE WASTED ASPHALT CONCRETE AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 조립에 의해 보도, 차도, 광장, 주차장 등의 포장에 사용하는 점토블럭에 관한 것으로서,
더욱 상세하게는, 건설폐기물로 취급되는 폐아스콘을 일정비율로 점토블럭 제조시 첨가하여 소성함으로써 폐아스콘에 포함되어 있던 유해물질이 소성과정에서 제거되어 안전하고, 또한 폐아스콘에 포함되어 있는 기름성분이 자체발화함에 따라 소성에 필요한 에너지를 10 % 이상 절감함과 동시에 독특한 색상을 발현함에 따라, 친환경적이면서 경제적이고 심미감이 뛰어난 폐아스콘을 활용한 점토블럭 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
건설폐기물은 공작물(건축 및 토목구조물)의 신축 및 해체공사시 발생되는 토사, 폐기콘크리트, 폐아스콘, 건설오니, 폐지, 폐기섬유, 폐금속류, 폐기플라스틱, 폐기목재, 폐유리 및 폐도기류, 폐기유 등의 부산물을 총칭하는 것으로서 건설공사 전반에 걸쳐 배출되는 폐기물 전체를 포함한다.
본 발명은 건설폐기물 중 폐아스콘을 활용한 기술로서, 본 발명과 관련하여 대한민국 등록실용신안 20-0231133(등록일자 2001.05.03) '폐아스콘을 이용한 블록'; 대한민국 등록특허 10-0788051(등록일자 2007.12.14) '폐아스콘 재생골재를 사용한 아스콘 도로포장방법 및블록제조방법';에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기 개시된 등록실용신안과 등록특허에는 폐아스콘을 활용하여 블록을 제조하는 기술을 개시하고 있기는 하나, 1,100 ℃ 이상에서 고온소성되어 만들어지는 점토블럭 제조에 일정량을 첨가하고자 하는 본 발명과는 상이한 기술을 개시하고 있다.
벽돌과 블록은 내화성이 크고 방음 및 방화성이 뛰어나며, 구조나 시공법이 간단하면서 저렴한 공사비용 등 구조적으로 비슷한 장점을 가지고 있다. 그러나 벽돌은 주로 저층 건축물의 외장재나 치장재 등 쌓아올리는 용도로 많이 쓰이고, 블록이나 바닥재, 바닥벽돌 등은 인도나 차도에 깔아 포장하는 용도로 쓰인다.
점토블록은 점토나 고령토, 황토 등의 천연원료를 1,100 ~ 1,200 ℃의 고열로 구워낸 건축용 및 보차도용 자재이다. 주로 바닥 포장용도로 많이 쓰이기 때문에 바닥재나 바닥벽돌이라 하고, 소성과정을 거쳐 만들어졌기 때문에 화장벽돌이라고 부르기도 한다.
본 발명에서는 폐아스콘을 활용하여 점토벽돌을 제조함으로써, 폐아스콘에 포함되어 있는 유해성분을 소성과정에서 태워 없애버리고, 또한 폐아스콘에 포함되어 있는 기름성분이 자체발화함에 따라 소성에 필요한 에너지를 그만큼 줄일 수 있어 친환경적이면서 경제적인 점토블럭을 제공하고자 하는 것인 바, 상기 개시된 기술로부터 본원발명의 효과를 도출하기는 어렵다.
대한민국 등록실용신안 20-0231133(등록일자 2001.05.03) 대한민국 등록특허 10-0788051(등록일자 2007.12.14)
본 발명은 종래 점토블럭 제조에 사용되지 않던 폐아스콘을 재활용하고자 하는 것으로서,
점토블럭의 제조특성상 소성과정을 거침에 따라, 폐아스콘에 포함되어 있던 유해물질이 소성과정 중에 제거되고, 또한 폐아스콘에 포함되어 있던 기름성분이 자체발화함에 따라 소성에 필요한 에너지를 절감하고, 그 과정에서 부분고열발화 및 유해물질의 소결시에 생겨나는 자국으로 인해 다채로운 색감을 구현해냄으로써,
폐아스콘 재활용에 따른 안전성, 에너지 절감, 자원재활용에 따른 경제성, 고강도 특성 향상 및 심미감이 뛰어난 점토블럭 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은,
점토(a1) 40 ~ 60 wt%와 고령토(a2) 40 ~ 60 wt%의 혼합(a1+a2)으로 조성된 100 wt%의 점토혼합물(A) 60 ~ 70 wt%와 폐아스콘(B) 30 ~ 40 wt%를 혼합(A+B)하여 조성된 100 wt%의 제1혼합물;
상기 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합하여 조성된 100 wt%의 제2혼합물;
상기 제2혼합물을 압축성형, 소성하여 제조된 폐아스콘을 활용한 점토블럭을 제공한다.
그리고 상기 폐아스콘을 활용한 점토블럭의 제조공정으로서,
폐아스콘을 분쇄하여 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 ~ 65 wt%와, 입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 35 ~ 50 wt%를 혼합하여 100wt%의 폐아스콘 골재를 준비하는 단계(S10)와,
점토 40 ~ 60 wt%와 고령토 40 ~ 60 wt%를 혼합하여 점토혼합물을 조성하는 단계(S20)와,
상기 점토혼합물 60 ~ 70 wt%와 상기 폐아스콘 골재 30 ~ 40 wt%를 혼합하여 100 wt%의 제1혼합물을 조성하는 단계(S30)와,
상기 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합하여 100wt%의 제2혼합물을 조성하는 단계(S40)와,
상기 제2혼합물을 15 ~ 30 MPa로 압축하여 블록형상으로 성형물을 제조하는 단계(S50)와,
상기 성형물을 40 ~ 160 ℃에서 20 ~ 40 시간 동안 건조하여 수분함량을 3 ~ 5 %로 조절하는 단계(S60)와, 상기 수분함량이 조절된 성형물을 800 ~ 1,300 ℃에서 15 ~ 30 시간 동안 소성하는 과정에서 상기 폐아스콘에 포함되어 있는 유해물질을 태워 제거하는 무해화단계(S70)를 거쳐 이루어지는 폐아스콘을 활용한 점토블럭 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폐아스콘을 활용한 점토블럭 및 이의 제조방법은 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 건설폐기물인 폐아스콘을 재활용함으로써 자원재활용에 따른 경제성 및 환경개선효과에 따른 친환경효과를 갖는다.
둘째. 폐아스콘에 포함되어 있는 유해물질이 소성과정에서 모두 제거됨으로써 유해물질의 방출가능성이 없어 안전한 자재로 활용가능하다는 장점이 있다.
셋째. 폐아스콘에 포함되어 있던 기름 성분이 소성과정 중에 자체발화함으로써 소성에 필요한 에너지를 낮출 수 있어 10 % 이상의 에너지 절감효과를 갖는다.
넷째. 폐아스콘을 활용하여 점토블럭을 제조함으로써 고강도 특성을 갖는 점토벽돌을 제공할 수 있다.
다섯째. 소성과정에서 폐아스콘에 포함되어 있던 기름성분의 부분고열발화 및 유해물질의 소결시에 생겨나는 자국으로 인해 다채로운 색감을 구현해냄으로써 심미감이 뛰어난 점토블럭을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 폐아스콘을 사용하지 않고 제조된 점토블럭을 나타낸 사진.
도 2는 본 발명에 따라 폐아스콘을 사용하여 제조된 점토블럭으로서, 다채로운 색감이 표현됨을 확인할 수 있는 사진.
도 3은 본 발명에 따라 폐아스콘을 사용하여 제조된 점토블럭으로서, 다채로운 색감이 표현됨을 확인할 수 있는 다른 사진.
이하, 본 발명에 따른 기술 구성에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
상기한 바와 같이,
본 발명에 따른 폐아스콘을 활용한 점토블럭은,
점토(a1) 40 ~ 60 wt%와 고령토(a2) 40 ~ 60 wt%의 혼합(a1+a2)으로 조성된 100 wt%의 점토혼합물(A) 60 ~ 70 wt%와 폐아스콘(B) 30 ~ 40 wt%를 혼합(A+B)하여 조성된 100 wt%의 제1혼합물;
상기 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합하여 조성된 100 wt%의 제2혼합물;
상기 제2혼합물을 압축성형, 소성하여 제조된 것이다.
상기 제1혼합물을 구성하는 점토혼합물의 사용량이 60 wt% 미만인 경우에는 폐아스콘에 포함된 골재의 비중이 높아 제품의 소결이 제대로 되지않고, 소성후 표면에 미세한 크렉이 발생하는 문제가 있고, 70 wt%를 초과하게 되는 경우에는 폐아스콘이 포함하고 있는 기름성분의 비중이 낮아 에너지절감이 거의 되지못하며, 다채로운 색상의 구현도 힘들다는 문제가 있으므로, 상기 점토혼합물의 사용량은 제1혼합물의 전체 중량에 대해 60 ~ 70 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 폐아스콘은 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 ~ 65 wt%와,
입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 35 ~ 50 wt%의 혼합으로 조성된 것을 사용한다. 상기 폐아스콘의 입도는 성형과 소성시 재료의 소결에 영향을 미치는 것으로서, 상기 입도 범위 내에서 혼합하여 조성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폐아스콘의 사용량이 30 wt% 미만인 경우에는 폐아스콘이 포함하고 있는 기름성분의 비중이 낮아 에너지절감이 거의 되지못하며, 다채로운 색상의 구현도 힘들다는 문제가 발생하며, 40 wt%를 초과하게 되는 경우에는 폐아스콘에 포함된 골재의 비중이 높아 제품의 소결이 제대로 되지않고, 소성후 표면에 미세한 크렉이 발생하는 문제가 있기 때문에, 상기 폐아스콘의 사용량은 제1혼합물의 전체 중량에 대해 30 ~ 40 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 제1혼합물의 배합예는 다음의 표 1과 같다.
성 분 배합예 1 배합예 2 배합예 3 배합예 4 배합예 5
점토혼합물 60 wt% 62 wt% 65 wt% 68 wt% 70 wt%
폐아스콘 40 wt% 38 wt% 35 wt% 32 wt% 30 wt%
합 계 100 wt% 100 wt% 100 wt% 100 wt% 100 wt%
상기 제1배합물을 이용하여 압축강도가 증가하여 균일이 없고 동결, 융해에 대한 높은 저항성을 보이며, 수분흡수율이 낮은 점토벽돌을 제공하기 위하여, 점토혼합물, 폐아스콘 외에 폐유리분말, 볏짚 재 또는 사탕수수 껍질 재 중 선택되는 첨가제를 더 포함하여 조성할 수 있다.
이때 상기 첨가제는 입도 2.5 ~ 13 mm, 밀도 2.50 g/㎤, 단위중량 1,544 ~ 1,612 kg/㎥인 폐유리분말을 점토혼합물과 폐아스콘의 전체 중량에 대해 0.1 ~ 10 wt% 더 첨가하거나,
볏짚 재 또는 사탕수수 껍질 재를 점토혼합물과 폐아스콘의 전체 중량에 대해 5 ~ 15 wt% 더 첨가하거나,
또는 볏짚 재와 사탕수수 껍질 재를 1:1 중량비율로 혼합 조성한 재 혼합물 5 ~ 15 wt% 더 첨가한다.
상기 폐유리분말은 점토벽돌에 첨가하여 각기 다른 입자크기의 원재료들의 결집을 향상시켜 소성 후 강도를 높이는 효과를 제공하는 것으로서, 그 첨가량이 0.1 wt% 미만인 경우에는 소성 후 강도 향상을 기대하기 어렵고, 10 wt%를 초과하게 되는 경우에는 소성시 제품이 부풀어오르는 현상과 분말이 뭉쳐진 부분에서 탄자국이 보이는 문제가 있어, 0.1 ~ 10 wt%의 범위 내로 사용량을 한정하는 것이 바람직하다.
상기 볏짚 재 또는 사탕수수 껍질 재는 주로 결정질 실리카입자로 구성되어 있어 벽돌의 압축강도를 향상시키고, 수분흡수율을 낮추기 위해 사용하는 것으로서, 그 사용량이 5 wt% 미만인 경우에는 이와 같은 점토벽돌의 특성 향상을 기대하기 어렵고, 15 wt%를 초과하게 되는 경우에는 점토벽돌의 특성 향상이 미미하여 무의미하므로, 상기 볏짚 재 또는 사탕수수 껍질 재는 5 ~ 15 wt%의 범위 내로 사용량을 한정하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 볏짚 재와 사탕수수 껍질 재를 동 중량비율로 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 즉 볏짚 재와 사탕수수 껍질 재를 1:1 중량비율로 혼합하여 조성된 혼합물을 점토혼합물과 폐아스콘의 전체 중량에 대해 5 ~ 15 wt%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 볏짚 함량이 증가하면 압축강도가 증가하며, 상기 볏짚을 첨가한 경우의 소성온도의 시간은 1,000 ℃에서 4 시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1혼합물은 물과 배합하여 제2혼합물을 조성한다.
이때 상기 제1혼합물의 사용량이 85 wt% 미만인 경우에는 성형을 하기에는 수월한 측면이 있으나 소성 후 강도가 약해지고, 사이즈의 편차가 많이 발생을 하는 문제점이 있으며, 90 wt%를 초과하게 되는 경우에는 성형이 힘들기 때문에 상기 제1혼합물의 사용량은 제2혼합물의 전체 중량에 대해 85 ~ 90 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 물(water)의 사용량이 10 wt% 미만인 경우에는 성형이 힘들고, 15 wt%를 초과하게 되는 경우에는 소성 후 강도 약화 및 사이즈 편차의 문제가 있으므로, 상기 물(water)의 사용량은 제2혼합물의 전체 중량에 대해 10 ~ 15 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 제2혼합물의 배합예는 다음의 표 2와 같다.
성 분 배합예 6 배합예 7 배합예 8 배합예 9 배합예 10
제1혼합물 85 wt% 86 wt% 87 wt% 88 wt% 90 wt%
물(water) 15 wt% 14 wt% 13 wt% 12 wt% 10 wt%
합 계 100 wt% 100 wt% 100 wt% 100 wt% 100 wt%
다음으로, 본 발명에 따른 폐아스콘을 활용한 점토블럭의 제조공정에 대해 살펴보도록 한다.
상기 폐아스콘을 활용한 점토블럭의 제조는,
폐아스콘을 분쇄하여 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 ~ 65 wt%와, 입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 35 ~ 50 wt%를 혼합하여 100wt%의 폐아스콘 골재를 준비하는 단계(S10)와,
점토 40 ~ 60 wt%와 고령토 40 ~ 60 wt%를 혼합하여 점토혼합물을 조성하는 단계(S20)와,
상기 점토혼합물 60 ~ 70 wt%와 상기 폐아스콘 골재 30 ~ 40 wt%를 혼합하여 100 wt%의 제1혼합물을 조성하는 단계(S30)와,
상기 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합하여 100wt%의 제2혼합물을 조성하는 단계(S40)와,
상기 제2혼합물을 15 ~ 30 MPa로 압축하여 블록형상으로 성형물을 제조하는 단계(S50)와,
상기 성형물을 40 ~ 160 ℃에서 20 ~ 40 시간 동안 건조하여 수분함량을 3 ~ 5 %로 조절하는 단계(S60)와,
상기 수분함량이 조절된 성형물을 800 ~ 1,300 ℃에서 15 ~ 30 시간 동안 소성하는 과정에서 상기 폐아스콘에 포함되어 있는 유해물질을 태워 제거하는 무해화단계(S70)를 포함하여 이루어진다.
상기 점토블럭의 제조에 따른 각 단계별 기술 구성에 대해 살펴보도록 한다.
[ 폐아스콘 골재 준비단계(S10) ]
본 단계는 폐아스콘을 분쇄하여 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 35 ~ 50 wt%와, 입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 ~ 65 wt%를 혼합하여 폐아스콘 골재를 조성하는 단계이다.
더욱 구체적으로는, 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 wt%와 입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 wt%를 혼합한 골재를 사용한다.
입도가 큰 폐아스콘 골재 위주로 사용하게 되는 경우에는 점토혼합물과 폐아스콘 간의 결집력이 약해 오히려 강도가 떨어질 수 있고, 또한 입도가 작은 폐아스콘 골재 위주로 사용하게 되는 경우에는 성형성은 좋으나 강도향상 효과를 기대하기 어렵기 때문에, 상기 폐아스콘 골재는 상기 제시된 범위의 입도로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
[ 점토혼합물 조성 단계(S20) ]
본 단계는 점토 40 ~ 60 wt%와 고령토 40 ~ 60 wt%를 혼합하여 점토혼합물을 조성하는 단계이다.
상기 점토는 해성이토와 일반점토의 혼합으로 조성된 것으로서, 그 사용량이 40 wt% 미만인 경우에는 점토벽돌의 압축강도가 떨어질 수 있고, 60 wt%를 초과하게 되는 경우에는 점토벽돌의 경량성이 떨어지므로, 상기 점토의 사용량은 점토혼합물의 전체 중량에 대해 40 ~ 60 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 고령토는 점토와 함께 사용하여 점토벽돌의 결합력을 증가시켜 강도를 증대시켜 주는 것으로서, 사용량이 40 wt% 미만인 경우에는 점토벽돌의 내구성이 떨어지고, 60 wt%를 초과하게 되는 경우에는 점토벽돌의 경량성이 떨어지는 문제가 있으므로, 상기 고령토의 사용량은 점토혼합물의 전체 중량에 대해 40 ~ 60 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 제1혼합물 조성 단계(S30) ]
상기 제1혼합물은 점토혼합물 60 ~ 70 wt%와 폐아스콘 30 ~ 40 wt%의 혼합으로 조성된다. 제1혼합물에 대한 구체적인 배합예는 상기 표 1에 제시된 바와 같다.
상기 폐아스콘은 점토혼합물과 혼합을 이룸으로써, 폐아스콘 내에 포함되어 있는 기름성분이 소성과정에서 자체발화함에 따라 소성에 필요한 에너지를 절감하는 효과를 제공하며,
또한 소성과정에서 폐아스콘에 포함되어 있던 기름성분의 부분고열발화 및 유해물질의 소결시에 생겨나는 자국으로 인해 다채로운 색감이 점토벽돌에 구현되어 디자인적인 요소가 강하게 발현됨에 따라 높은 심미감을 부여한다.
[ 제2혼합물 조성 단계(S40) ]
상기 제2혼합물은 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합으로 조성된다. 제2혼합물에 대한 구체적인 배합예는 상기 표 2에 제시된 바와 같다.
[ 블록형상의 성형물 제조 단계(S50) ]
본 단계는 전 단계(S30)에서 조성된 제2혼합물을 15 ~ 30 MPa로 압축하여 블록형상으로 성형물을 제조하는 단계이다.
이때 압력이 15 MPa 미만인 경우에는 성형물의 강도 저하가 발생되는 문제가 있고, 30 MPa를 초과하게 되는 경우에는 성형물의 변형문제가 발생될 수 있으므로, 상기 압축은 15 ~ 30 MPa의 압력범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.
[ 수분함량 조절 단계(S60) ]
본 단계는 상기 성형물에 포함되어 있는 수분함량을 일정 수준 이하로 낮추기 위해 건조하는 과정으로서,
상기 성형물을 40 ~ 160 ℃에서 20 ~ 40 시간 동안 건조하여 수분함량을 3 ~ 5 %로 조절한다. 이때 수분함량이 5 %를 초과하게 되는 경우에는 소성 과정 중에 점토벽돌에 크랙이 발생할 우려가 있기 때문에 상기 수치범위 내에서 수분함량을 조절하는 것이 바람직하다.
상기 건조온도가 40 ℃ 미만인 경우에는 건조에 소요되는 시간이 많이 늘어나게 되고, 160 ℃를 초과하여 건조하게 되는 경우에는 벽돌에 크랙이 발생할 수 있으므로, 상기 건조온도는 40 ~ 160 ℃ 범위 내로 유지하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 건조시간이 20 시간 미만인 경우에는 충분한 건조가 이루어지지 않은 상태에서 소성이 이루어지게 되어 점토벽돌의 내구성이 떨어지는 문제가 발생하게 되고, 40 시간을 초과하게 되는 경우에는 충분한 건조가 이루어진 상태이므로 무의미하기 때문에, 상기 건조시간은 20 ~ 40 시간의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 무해화 단계(S70) ]
본 단계는 전 단계(S50)를 통해 성형된 블록 성형체를 소성시키는 단계로서, 폐아스콘의 사용에 따른 3가지 특징을 갖는다.
첫째는 폐아스콘에 포함되어 있는 기름성분에 의한 자체발화에 의해 소성에 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 것이다. 실질적으로 소성에 필요한 온도를 30 ~ 40 ℃를 낮추는 효과를 가지며, 이로 인해 소성에 필요한 에너지를 10 % 이상 절감 효과를 갖는다.
둘째는 폐아스콘에 포함되어 있는 유해물질이 고온의 소성과정에서 타서 없어짐으로써 폐아스콘의 재활용에 따른 환경오염문제를 해소할 수 있다.
셋째는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 소성과정에서 폐아스콘에 포함되어 있던 기름성분의 부분고열발화 및 유해물질의 소결시에 생겨나는 자국으로 인해 점토벽돌 표면에 다채로운 색감을 구현해냄으로써 심미감이 뛰어나 디자인 점토벽돌로 사용가능하다. 이는 도 1에 도시된 폐아스콘을 사용하지 않고 제조된 종래 점토벽돌의 색감과 비교하여 볼 때 그 차이가 확연함을 알 수 있다.
상기 무해화단계(S40)는 블록 성형체를 1,100 ~ 2,000 ℃에서 3 ~ 4 시간 동안 소성하여 이루어진다.
상기 소성 온도가 1,000℃ 미만인 경우에는 소성시간이 길어지고 소성이 제대로 이루어지지 않아 점토벽돌의 품질이 떨어질 수 있으며, 2,000℃를 초과하게 되는 경우에는 소성에 필요한 온도 이상으로 과다하게 가열하게 되므로 에너지 낭비에 따른 비경제적인 문제점이 있으므로, 상기 소성온도는 1,100 ~ 2,000 ℃의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
다만, 상기 1,100 ~ 2,000 ℃는 폐아스콘 내에 포함되어 있던 기름에 의한 자체 발화로 인해 30 ~ 40 ℃를 상승시킴으로써, 상기 온도를 상승시키는데 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.
그리고 상기 소성시간이 3 시간 미만인 경우에는 충분한 소성이 이루어지지 않고, 4 시간을 초과하게 되는 경우에는 이미 충분한 소성이 이루어진 상태이므로 무의미하여, 상기 소성시간은 3 ~ 4 시간의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 폐아스콘을 활용한 점토블럭에 대한 구체적인 제조예에 대해 살펴보도록 한다.
본 발명에 따른 폐아스콘을 활용한 점토블럭은 다음의 순서에 따라 제조한다.
1. 폐아스콘을 분쇄하여 수득한 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 55 ㎏과, 입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 45 ㎏을 혼합하여 100 ㎏의 폐아스콘 골재를 준비한다.
2. 점토 50 ㎏과 고령토 50 ㎏을 혼합하여 100 ㎏의 점토혼합물을 조성한다.
3. 상기 점토혼합물 65 ㎏과 앞서 준비된 폐아스콘 골재 35 ㎏을 혼합하여 100 ㎏의 제1혼합물을 조성한다.
4. 상기 제1혼합물 85 ㎏과 물(water) 15 ㎏를 혼합하여 100 ㎏의 제2혼합물을 조성한다.
5. 상기 제2혼합물을 금형에 주입한 후 20 MPa로 가압하여 블록형상으로 성형물을 제조한다.
6. 상기 가압성형물을 80 ℃에서 30 시간 동안 건조하여 수분함량이 3 ~ 5 %가 되도록 수분을 조절한다.
7. 수분이 조절된 가압성형물은 900 ~ 1,100 ℃에서 4 시간 동안 소성한다. 이때 폐아스콘에 포함되어 있던 유해물질을 고온의 온도로 태워 없앤다. 즉 폐아스콘에 포함되어 있던 유해물질이 제거됨에 따라 무해화처리된다.
[시험예 1]
상기 실시예 1에 따라 제조된 점토벽돌의 압축강도에 대해 살펴보도록 한다.
1. 검사 및 시험방법
가. 검사방법
1) 검사물의 크기 및 구성방법, 시료 채취 등은 KS A 3151(랜덤 샘플링 방법)에 따른다.
2) 완제품의 색상 및 겉모양 등은 육안으로 검사하여야 한다.
3) 공공기관은 시료를 채취하여 공인 시험기관에 의뢰하거나 제조업체의 공인 시험기관 시험성적서로 가름할 수 있다.
나. 시험방법
1) 시료
a) 겉모양, 치수, 흡수율 측정에는 규정된 치수의 벽돌을 사용한다.
b) 압축강도, 휨강도 시험에는 규정된 치수의 벽돌을 사용하되 크기는(미장벽돌:190×90mm,　바닥벽돌:230×114mm)의 면을 시험한다.
c) 규정이외의 규격은 주문자 협정에 따른 치수의 벽돌을 사용한다.
d) 시험에 사용하는 시료는 5개로 한다.
2) 겉모양
벽돌에는 지정된 시료를 4.6m의 거리에서 육안 관찰로 크랙 등 사용상 해로움 등을 검사한다.
3) 치수 및 치수 허용차
치수 및 치수 허용차의 측정은 KS B ISO 6906에서 규정하는 정밀도 0.02 mm의 버니어캘리퍼스를 이용하여 바닥벽돌 측정 부위의 중심부를 측정한다.
이때, 벽돌의 윗면이 울퉁불퉁할 경우는 높은 부위를 측정한다.
4) 압축강도시험
a) 조작
시료는 미리 110±5℃의 공기 중탕에서 건조하고, 24시간 후에 꺼내어 실온까지 방랭한다. 벽돌의 길이, 나비의 면을 가압면으로 하고, 가압 면적 A(㎟)를 구한다. 가압면에는 필요에 따라 종이조각 또는 고무판 등을 끼워 균일하게 가압한다. 가압 속도는 매초 0.49 ~ 0.98 MPa로 하여, 시료가 파괴되었을 때의 최대 하중 W(N)을 측정한다.
b) 계산
압축강도는 다음 식에 따라 계산하고 소수점이하 첫째 자리로 끝맺음한다.
C = W/A
여기에서 C : 압축 강도 (MPa)
A : 가압 면적 (㎟)
W : 최대 하중 (N)
c) 보고
벽돌의 압축강도는 시료 5개 계산값의 소수점이하 첫째자리로 끝맺음한다.
5) 흡수율 시험
a) 조작 : 조작은 다음과 같이 한다.
ㄱ) 시료를 110±5 ℃의 공기 중탕 속에서 24 시간 건조하여 실온까지 방랭한 후 무게 m1 (g)을 잰다.
ㄴ) 이 시료를 즉시 20 ± 5 ℃의 물속에 24 시간 정치한다. 이때 시료 상부와 수면 사이의 거리는 50 ~ 60 mm로 한다.
ㄷ) 이것을 물 속에서 꺼내어 젖은 헝겊으로 표면의 수분을 닦고 즉시 무게를 달아 이것을 수분을 포함한 무게 m2 (g)로 한다.
b) 계산
흡수율은 다음 식에 따라 계산하고 소수점 이하 첫째자리에서 끝맺음한다.
a = {(m2-m1)/m1} × 100
여기에서 a : 흡수율 (%)
m1 : 건조무게 (g)
m2 : 수분을 포함한 무게 (g)
c) 보고
벽돌의 흡수율은 시료 5개 계산값의 평균값을 소수점 이하 첫째 자리에서 끝맺음하여 보고한다.
6) 휨강도 시험
a) 시료는 24 시간 물속에 담군 후 꺼낸 즉시 시험한다. 시료를 아래의 표 3에서와 같이 놓고 지점간 거리를 140 mm로 취하여 지점간 중앙에 하중을 가하며 이때 가압속도는 파괴하중의 약 50 %까지는 빠른 속도로 작용시킨 다음 최대 휨 압축응력의 증가가 매분 9.8 MPa가 초과하지 않을 정도로 하중을 가하여 시험기에 나타난 최대 하중 P를 측정하여 다음 식에 따라 휨강도를 계산한다.
휨강도 측정방법
Figure 112017122602117-pat00001
b) 계산
휨강도는 다음 식에 따라 계산하고 소수점이하 첫째 자리로 끝맺음한다.
휨강도[(MPa(=N/㎟)]=3pl/2bd2
여기에서 P : 시험기가 나타낸 최대 파괴 하중(N)
l : 지점간 거리(mm)
b : 지점간에 직각 방향의 평균 나비(mm)
d : 블록의 평균 두께(mm)
c) 보고
바닥벽돌의 휨강도는 시료 5개 평균값 및 개개값을 소수점이하 첫째 자리로 끝맺음한다.
7) 검사
검사는 겉모양, 치수 및 치수 허용차, 압축 강도, 휨강도, 흡수율에 대하여 시험하고, 시료는 합리적인 샘플링 방식에 따라 채취하여 3.에 대하여 4.에 따라 시험하여 합격여부를 결정한다.
상기 시험결과는 다음의 표 4와 같다.

구 분

시 험 항 목
단 위
품질기준
시험방법





점토블럭
흡 수 율
%
9.0 이하




SPS-KCBIC 0002-1569:2009

압축강도
MPa
30.0 이상

휨강도
최소(값)

MPa
4.0 이상

평균(값)
5.0 이상
본 발명에 따른 폐아스콘을 활용한 점토블럭은 폐아스콘에 포함되어 있는 기름성분에 의해 자체발화를 함으로써 소성에 필요한 에너지를 10 % 이상 절감할 수 있고, 또한 폐아스콘 내에 포함되어 있던 유해물질이 소성과정 중에 제거됨으로써 안전한 재활용이 가능하며, 다채로운 색상이 발현되어 높은 심미감을 부여할 수 있어 산업상 이용가능성이 크다.

Claims (7)

  1. 점토(a1) 40 ~ 60 wt%와 고령토(a2) 40 ~ 60 wt%의 혼합(a1+a2)으로 조성된 100 wt%의 점토혼합물(A) 60 ~ 70 wt%와 건설폐기물(B) 30 ~ 40 wt%를 혼합(A+B)하여 조성된 100 wt%의 제1혼합물;
    상기 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합하여 조성된 100 wt%의 제2혼합물;
    상기 제2혼합물을 압축성형, 소성하여 제조된 것에 있어서,

    상기 건설폐기물(B)은 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 ~ 65 wt%와,
    입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 35 ~ 50 wt%의 혼합으로 조성된 100 wt%의 폐아스콘임을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 점토블럭.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1혼합물은,
    점토혼합물과 폐아스콘의 전체 중량에 대해 볏짚 재 5 ~ 15 wt%를 더 첨가하여 조성되는 것임을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 점토블럭.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1혼합물은,
    점토혼합물과 폐아스콘의 전체 중량에 대해 사탕수수 껍질 재 5 ~ 15 wt%를 더 첨가하여 조성되는 것임을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 점토블럭.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제1혼합물은,
    점토혼합물과 폐아스콘의 전체 중량에 대해 볏짚 재와 사탕수수 껍질 재를 1:1 중량비율로 혼합 조성한 재 혼합물 5 ~ 15 wt%를 더 첨가하여 조성되는 것임을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 점토블럭.
  7. 점토 40 ~ 60 wt%와 고령토 40 ~ 60 wt%를 혼합하여 점토혼합물을 조성하는 단계와,
    상기 점토혼합물 60 ~ 70 wt%와 건설폐기물 골재 30 ~ 40 wt%를 혼합하여 100 wt%의 제1혼합물을 조성하는 단계와,
    상기 제1혼합물 85 ~ 90 wt%와 물(water) 10 ~ 15 wt%를 혼합하여 100wt%의 제2혼합물을 조성하는 단계와,
    상기 제2혼합물을 15 ~ 30 MPa로 압축하여 블록형상으로 성형물을 제조하는 단계와,
    상기 성형물을 40 ~ 160 ℃에서 20 ~ 40 시간 동안 건조하여 수분함량을 3 ~ 5 %로 조절하는 단계와,
    상기 수분함량이 조절된 성형물을 800 ~ 1,300 ℃에서 15 ~ 30 시간 동안 소성하는 과정에서 상기 건설폐기물 골재에 포함되어 있는 유해물질을 태워 제거하는 무해화단계를 거쳐 이루어지는 것에 있어서,

    상기 건설폐기물 골재는 입도 0.08 mm ~ 3 mm 미만인 폐아스콘 골재 50 ~ 65 wt%와,
    입도 3 mm ~ 7 mm 미만인 폐아스콘 골재 35 ~ 50 wt%를 혼합하여 조성된 100 wt%의 폐아스콘임을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 점토블럭 제조방법.
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