KR102372108B1

KR102372108B1 - 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법, 및 이를 이용해 제조된 단면 보수용 모르타르

Info

Publication number: KR102372108B1
Application number: KR1020210190756A
Authority: KR
Inventors: 한세종; 한재명
Original assignee: 주식회사 한길
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-03-11

Abstract

본 발명은 하나 이상의 플라스틱 소재가 혼합되어 구성된 플라스틱 폐기물을 분쇄하는 분쇄 과정, 분쇄된 플라스틱 폐기물에 무기 첨가제를 일정 비율로 배합하는 혼합 과정, 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제를 스크류 사출기에 투입하여 압출 및 교반이 이루어지고, 교반 시 가열을 수행하여 0.75~0.85 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 혼합 골재를 형성하는 열가공 사출 과정, 사출된 혼합 골재를 절단하여 세장(細長) 칩 형태의 재생 골재를 형성하는 재생 골재 형성 과정, 재생 골재 9~11wt%에 천연 골재 38~40wt%, 시멘트 47wt%, 첨가제 4wt%에 물을 배합하는 재생 골재 배합 과정으로 이루어지는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법, 및 이를 이용해 제조된 단면 보수용 모르타르 {Manufacturing Method of Mortar for Sectional Repair by Recycled Aggregate Using Plastic Waste, and Sectional Repair Mortar Manufactured by the Same}

본 발명은 플라스틱 폐기물을 단면 보수용 모르타르용 골재로 활용하는 재활용 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 플라스틱 소재가 혼합되어 구성된 플라스틱 폐기물을 분쇄하는 분쇄 과정, 분쇄된 플라스틱 폐기물에 무기 첨가제를 일정 비율로 배합하는 혼합 과정, 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제를 스크류 사출기에 투입하여 압출 및 교반이 이루어지고, 교반 시 가열을 수행하여 0.75~0.85 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 혼합 골재를 형성하는 열가공 사출 과정, 사출된 혼합 골재를 절단하여 세장(細長) 칩 형태의 재생 골재를 형성하는 재생 골재 형성 과정, 재생 골재 9~11wt%에 천연 골재 38~40wt%, 시멘트 47wt%, 첨가제 4wt%에 물을 배합하는 재생 골재 배합 과정으로 이루어지는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법에 관한 것이다.

시멘트와 골재를 물로 반죽한 모르타르는 강도·내구성·내화성·내수성을 가지고, 무기질 교착재로서의 성질이 매우 우수하여 시공이 간단하며, 비교적 낮은 가격의 재료이므로 건축 및 건설공사 전반에 걸쳐 광범위하게 사용될 뿐만 아니라,건설 구조체 내부의 빈 구멍이나 균열부와 같은 단면을 보수하기 위한 용도로도 사용된다.

모르타르의 골재는 암석이나 자갈, 또는 모래 등의 천연 재료를 시멘트 등의 결합재와 교반하여 형성하게 되는데, 이러한 천연 골재는 부피 대비 중량이 매우 높아 단면 보수용도로 사용 시 작업성이 저하되는 문제를 가지고 있었다.

또한, 천연 자원으로 이루어진 모르타르의 골재 특성상 채취량이 한정되어 있고, 골재 채취 과정에서 환경 파괴가 발생하게 되므로, 천연 골재를 비닐이나 플라스틱 폐기물을 재활용한 재생 골재로 대체하려는 시도가 이루어지고 있다.

이와 같이 천연 골재를 폐비닐로부터 제조된 재생 골재로 대체하게 되면, 천연 골재 채취시 발생하는 환경 파괴나 폐비닐재료의 폐기에 따른 환경 오염 발생을 방지할 수 있으며, 천연 골재 대비 밀도가 매우 낮은 재생 골재를 적용하여 모르타르를 형성함으로써, 모르타르의 무게 감소에 따른 작업성 향상을 이룰 수 있도록 한다.

하지만 재생 골재는 천연 골재 대비 시멘트와의 부착력이 낮아 모르타르의 강도가 크게 낮아지는 단점이 있으며, 재생 골재의 적용에 따른 모르타르 강도 저하를 방지하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-1347496호(2013.12.26.등록)에서는 폐비닐 골재를 다양한 형태의 다격 모양으로 인발 성형함으로써, 시멘트 부착력을 높여 모르타르의 강도를 향상시키는 폐비닐 골재를 이용한 콘크리트의 제조 방법을 제안하고 있다.

그러나 플라스틱 폐기물 등으로 이루어지는 재생 골재는 비중이 0.9~1.3 범위 내에서 형성되기 때문에, 약 2.3의 비중을 가지는 시멘트나 콘크리트에 비해 매우 낮은 비중을 가지고 있어, 모르타르 배합 시 재생 골재의 분리가 발생하기 쉬우며, 재생 골재의 분리 발생은 모르타르의 저조한 물성 특성으로 발현되어, 제조된 단면 보수용 모르타르의 강도 저하의 원인이 되는 문제를 가지고 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1347496호 (2013.12.26.등록)

본 발명의 실시 예에서는 모르타르의 천연 골재를 재생 골재로 대체 시 발생하는 모르타르 강도 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 재생 골재와 시멘트간 비중 차이에 의해 모르타르 배합 시 재생 골재의 분리 발생을 방지함으로써, 제조된 모르타르의 물성 특성 저하 방지를 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 모르타르의 강도 저하 발생을 억제하면서 재생 골재 대체 적용에 따른 모르타르 경량화를 이루는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 모르타르의 경량화를 통해, 모르타르를 이용한 단면 보수 작업을 보다 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 복합 필름, 비닐 중 적어도 어느 하나 이상의 소재가 혼합되어 구성된 플라스틱 폐기물을 5mm 이하의 크기로 분쇄하는 분쇄 과정, 분쇄된 플라스틱 폐기물에 무기 첨가제를 일정 비율로 배합하는 혼합 과정, 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제를 스크류 사출기에 투입하여 압출 및 교반이 이루어지고, 교반 시 150~210℃ 범위의 온도 내에서 가열을 수행하며, 사출기 출구측 가열 온도가 입구측 가열 온도보다 높게 형성하여, 0.75~0.85 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 혼합 골재를 형성하는 열가공 사출 과정, 사출된 혼합 골재를 5mm 이하의 크기로 절단하여 세장(細長) 칩 형태의 재생 골재를 형성하는 재생 골재 형성 과정, 재생 골재 9~11wt%에 천연 골재 38~40wt%, 시멘트 47wt%, 첨가제 4wt%에 물을 배합하는 재생 골재 배합 과정으로 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 무기 첨가제는 시멘트 또는 폐석고 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 혼합 과정에서는 플라스틱 폐기물 75~85wt%와 무기 첨가제 15~25wt%의 비율로 배합된다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 폐석고는 평균 크기 100㎛의 이수 석고(CaSO₄·2H₂O)로 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 75~85wt%의 플라스틱 폐기물에는 분쇄된 플라스틱 신재 15~25wt%가 포함

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 첨가제는 칼슘 설포 알루미네이트(CSA) 팽창제 0.8wt%, 석고 1.3wt%, 라텍스 1.9wt%로 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따르면 재생 골재 배합 과정에서 물시멘트비 18%의 모르타르를 형성한다.

본 발명의 실시 예에 따르면 단면 보수용 모르타르 제조에 사용되는 천연 골재를 재생 골재로 대체 시 발생하는 모르타르 강도 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 분쇄된 플라스틱 폐기물에 무기 첨가제를 혼합 및 열가공 사출하여 재생 골재를 형성함으로써, 재생 골재와 시멘트간 비중 차이에 의해 모르타르 배합 시 재생 골재의 분리 발생을 방지하여, 배합된 모르타르의 물성 특성 저하 발생을 방지하는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제를 혼합하여 재생 골재를 형성함으로써, 모르타르의 강도 저하 발생을 억제하면서 재생 골재 대체 적용에 따른 모르타르 경량화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 모르타르의 경량화를 통해, 모르타르를 통한 단면 보수 시공성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 플라스틱 폐기물의 재활용에 따라 천연 골재 채취량을 줄임으로써, 채취 과정에서 발생하는 환경 파괴를 방지할 수 있도록 하며, 폐기되어 버려지는 플라스틱 폐기물의 매립량 감소에 따른 환경 오염 발생을 경감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열가공 사출 과정에서 사출기의 영역별로 형성된 가열 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 2는 플라스틱 폐기물로 이루어진 재생 골재 및 플라스틱 폐기물에 신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재에 배합되는 무기 첨가제의 혼합 비율에 따른 모르타르 인장 강도 변화를 나타내는 도면이다.
도 3은 플라스틱 폐기물로 이루어진 재생 골재 및 플라스틱 폐기물에 신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재에 배합되는 무기 첨가제의 혼합 비율에 따른 모르타르 탄성률 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 플라스틱 폐기물로 이루어진 재생 골재 및 플라스틱 폐기물에 신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재에 배합되는 무기 첨가제의 혼합 비율에 따른 모르타르 연신율 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 플라스틱 폐기물로 이루어진 재생 골재 및 플라스틱 폐기물에 신재 저밀도 폴리에틸렌이

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다.

그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르는 플라스틱 폐기물 분쇄 과정, 무기 첨가제와의 혼합 과정, 사출기를 통해 혼합 골재를 형성하는 열가공 사출 과정, 혼합 골재를 절단하는 재생 골재 형성 과정, 생산된 재생 골재에 천연 골재와 시멘트 및 첨가제를 배합하는 재생 골재 배합 과정을 통해 제조된다.

분쇄 과정에서는 분쇄기를 통해 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 서로 다른 종류의 필름을 적층하여 형성한 복합 필름(multilayer film), 비닐(vinyl) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 플라스틱 폐기물 혼합물을 5mm 이하의 크기로 분쇄한다.

혼합 과정에서는 분쇄 과정에서 분쇄된 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제를 계량하여 일정 비율로 배합하며, 분쇄된 플라스틱 폐기물에 배합되는 무기 첨가제로는 시멘트 또는 폐석고 중 어느 하나를 사용하거나, 시멘트 및 폐석고를 혼합하여 사용하고, 혼합되는 폐석고는 평균 크기 100㎛의 이수 석고(CaSO₄·2H₂O)를 적용한다.

폐석고는 상대적으로 높은 단가를 가지고 있어 플라스틱 폐기물을 이용한 모르타르용 재생 골재 제조 시 단가를 상승시키는 요소로 작용하게 되므로, 무기 첨가제로서 폐석고를 단독으로 사용하는 것보다 시멘트와 혼합하여 사용하거나, 시멘트를 단독으로 사용함으로써 제조 단가를 낮추는 것이 바람직하다.

열가공 사출 과정에서는 90~110rpm의 속도로 회전하는 스크류 및 가열 장치로 구성된 사출기를 통해, 사출기에 투입된 분쇄 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제 배합물을 스크류로 압출 이송하면서 가열을 수행하게 되며, 가열 온도는 사출기 출구측 가열 온도가 입구측 가열 온도보다 높게 형성된다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 분쇄 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제의 배합물이 투입되는 사출기 입구로부터, 가열 및 교반이 완료된 분쇄 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제 배합물의 압출이 이루어지는 금형이 장착된 사출기 출구까지 8개의 영역으로 구분된다.

사출기의 가열 작동시 1~7영역까지는 분쇄 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제 배합물의 가열 온도가 150~210℃까지 점진적으로 증가하게 되며, 사출기의 헤드를 거쳐 금형에서 최종 압출되면서 혼합 골재가 형성될 때 200℃로 온도 하강이 이루어진다.

사출기에서 교반 및 가열된 후, 금형을 통해 압출된 혼합 골재는 0.75~0.85 g/㎤ 범위의 밀도를 형성하게 되며, 이와 같은 밀도 수치는 모르타르를 형성 시 시멘트와 혼합되는 일반적인 천연 골재가 이루는 2.4g/㎤의 밀도 대비 31~35% 수준, 또는 경량 골재가 이루는 1.8g/㎤의 밀도 대비 42~47% 수준으로, 50% 이상의 경량화를 이룰 수 있도록 한다.

혼합 과정에서 분쇄된 플라스틱 폐기물 75~85wt%에 무기 첨가제 15~25wt%을 배합함으로써, 무기 첨가제 배합 비율을 약 20%로 형성하며, 무기 첨가제는 플라스틱 폐기물의 혼합시 형성되는 낮은 비중에 따른 저조한 물성 특성을 보완하여 재생 골재의 물성치 저하를 방지하거나, 단면 보수용 모르타르에서 요구하는 골재의 물성치에 근접시키는 역할을 한다.

재생 골재의 대체 비율에 따른 단면 보수용 모르타르의 물성치 변화는 아래의 표 1과 같으며, 표에서는 천연 골재에 대한 재생 골재의 대체 비율에 따른 슬럼프(slump) 높이 측정 값 변화와, 건조 28일차에 측정한 압축 강도와 휨 강도 변화를 나타낸다.

재생 골재 대체 비율 (%)	슬럼프(mm)	압축 강도(MPa)	휨 강도(MPa)
0	182	35.8	8.1
5	181	35.1	8.0
10	184	35.0	7.5
15	186	34.9	7.3
20	189	33.8	6.9

하나 또는 복수의 재질이 혼합되어 구성된 플라스틱 폐기물은 비중이 0.9~1.3 범위 내에서 형성되며, 약 2.3의 비중을 가지는 시멘트나 콘크리트에 비해 매우 낮은 비중을 가지고 있어, 배합 시 플라스틱 폐기물의 분리가 쉽게 발생하게 된다.

플라스틱 폐기물의 낮은 비중에 따른 모르타르의 골재 분리 발생은 표 1에서 슬럼프 높이 변화로 나타나며, 무기 첨가제 혼합량이 증가하여 재생 골재 대체 비율이 높아질수록 모르타르의 슬럼프 높이 또한 증가하는 경향을 보임을 확인할 수 있다.

분쇄된 플라스틱 폐기물로 이루어진 재생 골재를 통해 단면 보수용 모르타르 형성 시, 플라스틱 폐기물과 시멘트간 밀도 차이로 인한 재생 골재 분리 방지 및 콘크리트 비중 저하가 발생한 부분을 최소화 하기 위하여, 혼합 과정에서는 분쇄된 플라스틱 폐기물 75~85wt%에 시멘트 또는 폐석고로 이루어진 무기 첨가제를 15~25wt% 혼합함으로써, 모르타르 형성 시 재생 골재와 시멘트간 비중 차이를 감소시켜 재생 골재 분리 발생을 억제한다.

도 2 내지 도 7의 그래프에서는 플라스틱 폐기물에 혼합된 무기 첨가제의 혼합 비율에 따른 인장 응력(tensile strength), 탄성률(elastic modulus), 연신율(elongation at break), 굽힘 강도(flexual strength), 굴곡 탄성률(flexual modulus), 그리고 충격 강도(impact strength)의 변화를 각각 나타낸다.

각 막대 그래프의 검은 색으로 채워진 좌측 항목은 플라스틱 폐기물(복합 필름 폐기물)과 무기 첨가제(폐석고)를 혼합하였을 때의 측정치이고, 각 막대 그래프의 우측 항목은

무기 첨가제(폐석고)에 플라스틱 폐기물(복합 필름 폐기물)을 혼합하고, 플라스틱 폐기물 일부를 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene,LDPE)으로 이루어진 플라스틱 신재로 대체하였을 때의 측정치를 나타낸 결과이다.

도 3과 도 5 및 도 6의 그래프에서 나타난 바와 같이 신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재가 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제 만으로 구성된 재생 골재에 비해 탄성률과 굽힘 강도 및 굴곡 탄성률이 낮게 형성되지만, 도 1의 그래프에서 나타난 바와 같이 비슷한 수준의 인장 강도가 형성되고, 도 4 및 도 7의 그래프에서 나타난 바와 같이 신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재가 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제 만으로 구성된 재생 골재에 비해 연신율과 충격 강도가 높게 형성된다.

신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재 및 플라스틱 폐기물과 무기 첨가제 만으로 구성된 재생 골재와 비슷한 인장 강도를 형성하지만, 신재 저밀도 폴리에틸렌이 부가된 재생 골재의 연신율과 충격 강도가 훨씬 높게 형성되어, 보수를 위해 사용된 단면 보수용 모르타르에 외력 작용 시 파손 발생 가능성이 낮아지게 되므로, 무기 첨가제와 혼합되는 플라스틱 폐기물에는 분쇄된 플라스틱 신재를 일부 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

따라서 플라스틱 신재 부가에 따른 자원 순환성 저하와 충격 강도 등의 물성 향상 효과를 고려하여, 재생 골재에 배합된 75~85wt%의 분쇄된 플라스틱 폐기물에는 15~25wt%의 플라스틱 신재를 포함하도록 구성하게 된다.

도 2 내지 도 7의 그래프에서는 혼합 과정에서 분쇄된 플라스틱 폐기물에 배합되는 무기 첨가제(폐석고)의 혼합 비율을 0%, 10%, 20%, 30%로 각각 형성하였을 때 측정된 결과를 비교하여 나타내고 있으며, 10~30% 범위에서의 무기 첨가제 혼합 비율 변화는 재생 골재의 강도 변화에 크게 영향을 미치지 않고, 혼합 비율 증가에 따라 조금씩 강도가 낮아지고 있음을 확인할 수 있다.

재생 골재내 무기 첨가제 혼합 비율이 25wt%를 초과하여 30wt%를 이루어도 무방하나, 무기 첨가제 혼합 비율이 25wt%를 초과하는 경우, 사출기를 통해 교반된 혼합 골재를 금형을 통해 압출할 때 혼합 골재의 토출 압력이 증가하여 사출기에 걸리는 부하가 크게 증가하면서 생산성이 저하되며, 25wt%의 무기 첨가제 혼합 시 동일 비율의 무기 첨가제 배합된 경우로서 플라스틱 신재를 일부 포함하는 재생 골재에 비해 물성 저하가 낮게 발생하므로, 25wt%가 무기 첨가제의 임계점 상한으로 결정 된다.

그리고 재생 골재내 무기 첨가제 혼합 비율이 15wt% 미만인 경우, 전술한 바와 같이 시멘트나 콘크리트에 비해 매우 낮은 비중을 가지는 플라스틱 폐기물의 특성상 모르타르 배합 시 비중차에 의한 골재 분리가 발생할 수 있으므로, 15wt%가 비중차에 의한 골재 분리 발생을 방지하기 위한 무기 첨가제의 임계점 하한으로 결정 된다.

재생 골재 형성 과정에서는 사출기의 금형에서 교반 및 압출되는 과정에서 부피가 증가한 혼합 골재를 5mm 이하의 크기로 절단하여 세장(細長) 칩 형태로 가공함으로써, 플라스틱 폐기물을 이용한 모르타르용 재생 골재 제조가 완료된다.

플라스틱 폐기물을 이용한 모르타르용 재생 골재는 단면 손상이 발생한 시설의 보수용 모르타르로 사용할 수 있으며, 재생 골재 배합 과정에서는 시멘트와 골재를 혼합하고, 첨가제와 물을 첨가하여 단면 보수용 모르타르를 배합하게 된다.

단면 보수용 모르타르의 배합 비율을 보다 상세하게 살펴보면, 아래의 표 2와 같이 제조된 재생 골재 9~11wt%에 천연 골재 38~40wt%, 시멘트 47wt%, 첨가제 4wt%에 물을 배합하여 물시멘트비 18%의 모르타르를 형성하며, 첨가제는 칼슘 설포 알루미네이트(CSA) 팽창제 0.8wt%, 석고 1.3wt%, 라텍스 1.9wt%로 이루어진다.

재생 골재 대체 비율 (%)	시멘트	천연 골재	재생 골재	CSA	석고	라텍스
0	500 (47wt%)	520	0	8 (0.8wt%)	14 (1.3wt%)	20 (1.9wt%)
5		494	26
10		468	52
15		442	78
20		416 (39wt%)	104 (10wt%)

단면 보수용 모르타르에 재생 골재를 적용함으로써, 자원 순환성 및 재활용율을 향상시킬 수 있는 이점을 얻을 수 있으나, 순환 재료인 플라스틱 폐기물의 특성상 천연 골재에 비해 물성이 떨어지는 편이며, 재생 골재가 배합된 모르타르를 통해 제조된 단면 보수용 모르타르는 천연 골재만을 배합하여 제조된 단면 보수용 모르타르에 비해 강도 저하가 발생하게 된다.

이와 같은 단면 보수용 모르타르의 강도 저하는 모르타르내 재생 골재의 혼합 비율이 증가할수록 커지게 되므로, 자원 순환성을 확보하면서 동시에 단면 보수용 모르타르에서 요구하는 강도를 확보하기 위해 재생 골재 9~10wt%와 천연 골재 38~40wt%를 혼합함으로써, 재생 골재가 천연 골재를 대체하는 비율이 약 20%를 이루도록 하였다.

배합이 완료된 단면 보수용 모르타르를 사용하여 단면 손상이 발생한 부위의 보수를 수행하는 경우, 천연 골재와 시멘트로 구성된 기존의 모르타르와 유사한 수준의 강도를 확보하는 동시에, 모르타르의 경량화를 이룸으로써, 우수한 작업성을 확보할 수 있도록 하고, 플라스틱 폐기물의 재활용에 따른 천연 골재 채취량을 줄일 수 있도록 하며, 플라스틱 폐기물의 매립에 의한 환경 오염 발생을 경감할 수 있도록 한다.

상기 내용을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 복합 필름, 비닐 중 적어도 어느 하나 이상의 소재가 혼합되어 구성된 플라스틱 폐기물을 5mm 이하의 크기로 분쇄하는 분쇄 과정;
분쇄된 플라스틱 폐기물에 무기 첨가제를 일정 비율로 배합하는 혼합 과정;
플라스틱 폐기물과 무기 첨가제를 스크류 사출기에 투입하여 압출 및 교반이 이루어지고, 교반 시 150~210℃ 범위의 온도 내에서 가열을 수행하며, 사출기 출구측 가열 온도가 입구측 가열 온도보다 높게 형성하여, 0.75~0.85 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 혼합 골재를 형성하는 열가공 사출 과정;
사출된 혼합 골재를 5mm 이하의 크기로 절단하여 세장(細長) 칩 형태의 재생 골재를 형성하는 재생 골재 형성 과정; 및
재생 골재 9~11wt%에 천연 골재 38~40wt%, 시멘트 47wt%, 첨가제 4wt%에 물을 배합하는 재생 골재 배합 과정;
으로 이루어지고,
상기 첨가제는 칼슘 설포 알루미네이트(CSA) 팽창제 0.8wt%, 석고 1.3wt%, 라텍스 1.9wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합 과정에서는 플라스틱 폐기물 75~85wt%와 무기 첨가제 15~25wt%의 비율로 배합되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 무기 첨가제는 시멘트 또는 폐석고 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 75~85wt%의 플라스틱 폐기물에는 분쇄된 플라스틱 신재 15~25wt%가 포함되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 폐석고는 평균 크기 100㎛의 이수 석고(CaSO₄·2H₂O)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법.
제1항에 있어서,
재생 골재 배합 과정에서 물시멘트비 18%의 모르타르를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법.
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제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 하나의 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 플라스틱 폐기물을 이용한 모르타르용 골재로 제조한 단면 보수용 모르타르.