KR20000058313A - 폐전주를 처리하여 재생골재를 생산하는 방법 및 상기재생골재를 이용한 콘크리트 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐전주를 재활용하는 방법에 관한 것으로, 송배전용 콘크리트 전신주를 수거하고 파쇄 등 처리하여 재생 골재를 생산하고 생산한 재생골재를 사용하여 전신주용 근가(전신주를 지지하기 위한 구조물) 등 재생 콘크리트 제품을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 생산한 제품에 관한 것이다.

본 발명은 공사현장에서 수집된 폐콘크리트전주 또는 폐근가를 종류별, 규격별로 야적하고; 상기 야적된 폐전주와 폐근가는 브레이커를 이용하여 폐전주를 1차 파쇄하여 폐골재와 폐전주 내부에 있는 철근류를 분리하고; 그리고, 상기 폐골재를 다시 2차 파쇄과정을 거쳐 잔골재와 굵은골재로 분리 생산하여 재생골재를 생산하고 상기 재생골재를 사용하는 재생콘크리트 제품을 생산한다.

Description

폐전주를 처리하여 재생골재를 생산하는 방법 및 상기 재생골재를 이용한 콘크리트 제품{Producing Method for the recycled aggregate using waste electric poles and recycled concrete product using by said aggregate}

본 발명은 폐전주를 재활용하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 송배전용 콘크리트 전신주를 수거하고 파쇄 등 처리하여 재생 골재를 생산하고 생산한 재생골재를 사용하여 전신주용 근가(전신주를 지지하기 위한 구조물) 등 재생 콘크리트 제품을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 생산한 제품에 관한 것이다.

현재 폐콘크리트전주는 전기공사업체에서 자체 파쇄하여 쇄석은 현장매립하고 고철은 한전에 입고시키도록 되어있으나 대다수 업체는 고철은 고물상에서 구입하고 폐전주는 무단방치하고 있는 실정이며, 건축물 폐기업자 등이 처리하여 일반폐기물과 동일하게 다루어 가용자원의 손실을 초래하는 등의 문제점을 발생시켰다. 따라서 현재의 폐콘크리트전주 처리방법을 개선하기 위하여 재생골재를 생산하고 이를 이용한 콘크리트제품의 개발이 매우 절실할 실정이다. 즉, 폐전주를 재활용하여 재생골재를 생산하고 이를 콘크리트제품생산에 사용하게 된다면 폐콘크리트 전주를 처리하여 고순도, 고품질의 재생골재 생산가능하며, 천연골재의 자원고갈에 대항하여 폐전주를 폐기처분하지 않아 환경보호에 공헌할 수 있으며 폐전주를 가공하여 재생골재를 생산하여 다양한 콘크리트 제품에 사용이 가능할 것이다.

최근 건설경기 부진으로 재생골재 소비량이 급감하여 각 사업장 재생골재 누적량이 증가하고 있는 실정이며, 1998년 12월 환경관련법의 개정으로 정부의 환경정책을 대폭 강화하였지만 건설폐기물을 적절하게 재활용할 방법은 충분히 개발되지 못한 상태이다. 이에 발명자는 폐기물인 폐콘크리트전주를 재활용하여 재생골재를 생산하고 이를 콘크리트 제품을 생산에 적용하기 위한 제조공정 및 재생골재로 생산한 제품인 전주용 근가(anchor block)를 개발하였다.

본 발명의 목적은 폐전주와 폐근가를 재생처리하여 재생골재를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐전주와 폐근가를 처리하여 생산한 재생골재를 사용하여 콘크리트 제품을 제조하는 방법과 그 방법에 의해 생산된 재생 콘크리트 제품을 제공하는 것이다.

제1도는 폐전주를 처리하여 재생근가를 생산하는 공정도이다.

제2도는 재생근가 도면이다.

제3도는 폐전주를 야적한 장면을 담은 사진이다.

제1도는 폐전주를 재활용하는 과정을 보인 공정도이다.

각각의 한국전력공사의 공사현장에서 수집된 폐콘크리트전주와 폐근가를 야적장에 입고하여 종류별, 규격별로 야적한다. 야적된 폐전주와 폐근가는 브레이커 등을 이용하여 폐전주를 1차 파쇄하여 폐골재와 폐전주 내부에 있는 철근류를 분리한다.

일반적으로 건설폐재인 폐콘크리트를 재생한 기존의 재생골재는 원콘크리트의 강도가 보통강도이고 노후된 콘크리트가 많아서, 재생골재의 입형이 불량하고 미립분이 많아 시공성이 저하되어, 지금까지 매립용 및 성토재로 주로 사용되었고, 구조물에 사용하기 위해서는 입도, 입형의 조정 및 강도저하를 막기 위하여 단독으로 사용하기보다는 천연산 보통골재와 혼합하여 사용하였다. 또한 기존 재생골재는 미립분으로 인하여 소정의 워커빌리티 및 컨시스턴시를 얻기 위하여 단위수량을 증가시켜기 때문에 강도가 저하되어 저강도용으로 사용하거나 AE감수제 또는 고성능감수제 등을 다량 사용하여 보통강도용으로 사용하는데 이 경우에는 경제적으로 불리하였다.

폐콘크리트전주는 원심력 방식으로 제조하여 압축강도는 500㎏/㎠으로 일반적으로 고강도콘크리트라고 불리는 것보다도 강도가 높다. 고강도콘크리트는 파쇄 전 콘크리트 속의 굵은골재와 모르터가 파쇄된 후에도 그대로 부착되어 있어 쇄석과 똑같은 상태인 것으로 보고되어 있어 재활용하기 좋은 여건을 갖고 있다.

폐골재는 다시 2차 파쇄과정을 거쳐 잔골재(석분 5mm이하)와 굵은골재(5∼25mm이하)를 분리 생산한다. 폐전주를 재활용하여 생산한 잔골재(석분)와 굵은골재의 입도시험결과는 표1, 표2와 같다.

잔골재의 입도시험결과

체크기	잔골재	체통과율(%)
	잔류량(%)	누가잔류량(%)	잔골재	조정잔골재	KS상한	KS하한
fan	2.7	-	-	-	-	-
0.15	4.8	97.3	2.7	5.1	2	10
0.3	9.9	92.6	7.4	14.1	10	30
0.6	18.7	82.7	17.3	32.7	25	60
1.2	25.1	64.0	36.0	68.0	50	85
2.5	28.6	38.9	61.1	80.5	80	100
5	10.3	10.3	89.7	94.8	95	100
10	0	0	100.0	100.0	100	100
조립률			3.86	2.10	-	-

골재입자의 간극을 시멘트페이스트로 충전한 것이 콘크리트이다. 시멘트량이 적게드는 경제적인 콘크리트를 만드는 데 필요한 이상적인 골재입도, 즉 최밀입도(最密粒度)는 Fuller와 Thompson이 제안한 연속입도설 또는 Feret 등이 제안한 불연속입도설로 설명된다. 그러나 건축용 묽은 비빔콘크리트의 시공상 최밀입도가 최적이라고는 할 수 없다. 또한 최적입도는 골재형상, 표면조골도, 배합 등에 의해서 변화한다. 결국 최적입도는 콘크리트의 시공성, 경제성, 경화 후의 성질 등 종합적인 판단에 의해서 결정할 수 있다. 적당한 입도의 범위는 경험적으로 알려지고 있으며, 표준입도는 건축공사 표준시방서와 KS F 2526에 규정된 품질을 갖춘 것을 사용하도록 되어있다. 〈표1〉에 나타난 바와 같이 재생잔골재의 조립률은 3.86이며, 입도분포는 KS F 2502 (골재의 체가름 시험방법)의 표4 잔골재의 입도 기준을 벗어나는 것으로 나타났다. 따라서 양호한 입도분포로 골재를 생산하기 위해서는 재생잔골재의 입도를 조정할 필요가 있다. 즉, 생산된 재생잔골재를 1.2mm체로 체가름한 후에 재생잔골재와 1.2mm체를 통과한 체가름 골재를 중량비 1:1로 혼합하여 조정 잔골재를 생산할 수 있으며 이 조정 재생잔골재는 KS규준에 적합한 것으로 나타났다. 따라서 표준입도곡선을 갖는 잔골재로 생산하여 사용하는 것이 합리적이므로 재생잔골재 생산을 위한 설비시설은 5mm체와 1.2mm체로 체가름할 수 있는 시설이 구비해야 보다 고품질의 잔골재를 생산할 수 있다.

굵은골재의 입도시험결과

체크기	굵은 골재	체통과율(%)
	잔류량(%)	누가잔류량(%)	굵은 골재	KS상한	KS하한
fan	0.7	-	-	-	-
5	33.4	99.3	0.7	0	10
10	29.8	65.9	34.1	-	-
15	16.1	36.1	63.9	25	60
20	20.0	20.0	80.0	-	-
25	0	0	100.0	95	100

반면에, 재생굵은골재는 입도시험결과 KS규격에 적합한 것으로 판단되어 입도를 조정할 필요가 없는 것으로 분석되었다.

기존 재생골재의 절건비중은 원 콘크리트에 사용된 골재의 비중보다 작고 재생 굵은골재는 콘크리트의 비중에, 재생 잔골재는 모르터의 비중에 가깝다. 대체적으로 재생골재의 절건비중은 굵은골재가 2.12∼2.43(평균 2.30), 잔골재는 1.97∼2.14(평균 2.06)로서, 모르터 부착량이 많은 관계로 천연골재에 비해10∼20% 낮고 KS에 규정된 잔골재 및 굵은골재의 절건비중의 하한치를 밑돌고 있다.

폐전주 재생골재는 원 콘크리트가 고강도이므로 골재에 모르터가 많이 부착하지 않고 골재에 부착되어 있는 모르터의 비중이 커서, 절건비중은 굵은골재가 2.42∼2.60(평균 2.51), 잔골재는 2.25∼2.43(평균 2.34)정도로서 천연 골재의 비중에 근접한 수치를 보이고 있는데 이 값은 강모래, 강자갈보다는 다소 작으나 KS에 규정된 잔·굵은골재의 절건비중의 하한치를 상회하고 있으므로 여타의 콘크리트를 제조하는데 어려움이 없으리라 보인다.

기존 재생골재의 흡수율은 천연골재에 비해 비교적 크게 나타나는데 굵은골재가 3.6∼8.0%(평균 5.5%), 잔골재가 8.7∼12.1%(평균 10.5%)로서 천연골재보다 3∼5배 높아서 사용할 때 사전에 충분한 살수를 통하여 표면건조 내부포수상태로 사용해야 한다.

폐전주 재생골재의 흡수율은 굵은골재가 3.0∼5.6%(평균 4.3%), 잔골재가 6.8∼10.6%(평균 8.7%)로 천연골재에 비해 비교적 크게 나타나지만 기존 재생골재에 비하여 낮으므로 기존 재생골재를 이용하는 것보다 유리하며, 근가를 생산할 때에는 진동 가압 성형으로 물시멘트비가 18.3%정도이므로 문제가 없다.

기존 재생골재의 실적율은 굵은골재가 53.3∼58.2%(평균 56.6%), 잔골재가 58.0∼66.8%(평균 61.9%)로 강모래, 강자갈보다 10% 정도가 작은 편이다. 이러한 재생골재의 실적율은 원콘크리트의 강도와 제조플랜트에 의해서 차이가 나타나는데, 폐전주 재생골재는 원콘크리트의 강도가 매우 높고 죠크러셔, 콘크러셔, 함마크러셔의 3단계로 파쇄함으로써 폐전주 재생골재의 실적율은 굵은골재가 56.0∼61.4%(평균 59.2%), 잔골재가 60.9∼68.7%(평균 64.8%)로서 강모래, 강자갈보다 7% 정도가 작은 편이나 기존 재생골재보다는 3% 정도 높은 값을 보여준다. 골재의 실적율은 콘크리트의 단위수량 및 최적 잔골재율과 거의 직선관계를 나타내고 있으며, 실적율이 1% 낮은 골재를 사용할 경우 동일 수준의 워커빌리티를 얻기 위한 배합설계는 단위수량은 2∼4%, 잔골재율은 0.8% 정도 높여야 하며, 이러한 실적율의 감소현상 때문에 재생골재 콘크리트는 강모래·강자갈 콘크리트와 동일 수준의 시공성을 유지하기 위하여 단위수량을 25kg, 잔골재율은 4.7kg 정도 높여야 하는 것이 문제점으로 제기되며 그 해결책으로 고성능 감수제와 플라이애쉬 등의 혼화재료를 사용한다는 사실을 감안할 때, 폐전주 재생골재는 기존 재생골재에 비하여 우수하다고 할 수 있다.

기존 재생골재는 유리, 타일, 목편과 같은 불순물을 함유하여 되어, 미립분 및 불순물의 함량을 줄이기 위하여 재생골재 생산플랜트에는 이물질 제거설비 및 세정시설의 설치를 필요로 한다. (예: 비중을 이용한 부유물, 목편의 제거, 자석을 이용한 철물의 제거 등) 이러한 이물질 및 유해물질이 혼입되어 있지 않은 것으로서 이용목적에 부합되게 적절히 조정되어 사용된다. 그러나 폐전주 재생골재는 이러한 불순물이 거의 함유되어 있지 않으므로 이러한 시설이 필요하지 않기 때문에 매우 경제적이 재활용 자원이다.

철근류는 규격별로 절단하여 정리한다. 폐콘크리트전주의 내부에 있는 철근류는 주로 PC봉강으로서 철근가공장에서 재가공하여 근가 내부의 보강용 배근을 위해 가공하여 재사용한다.

이와 같이 생산가공된 재생골재와 철근을 원재료로 하여 근가 생산제조시설을 이용하여 건식방법과 진동가압방식에 의하여 근가를 생산한다.

〈실시예〉

보통포틀랜드시멘트, 5mm와 12mm체를 통과하여 입도조정한 재생잔골재(석분), 25mm이하의 재생굵은골재를 사용하며 배합비는 시멘트 : 잔골재 : 굵은골재를 중량배합으로 배치당 300 : 400 : 900, 물시멘트비는 18.3%로 하여 진동가압성형을 하였다. 가압성형후에는 65℃이하로 증기양생을 약 6시간동안 한 후 대기양생을 하였다.

KS F 4023(철근 콘크리트 근가)의 A방법에 의해 시험체를 강도시험한 결과는 표3과 같다.

재생근가의 강도 시험결과

항 목 시료명	휨강도 시험결과 (kg)	KS 기준 (kg)
	초균열하중(kg)	파괴하중(kg)	초균열하중(kg)	파괴하중(kg)
호칭 0.7	1	2000	3800	1500	3000
	2	1700	4000
	3	1700	4000
	평균	1800	3933	-	-
호칭 1.2	1	1550	3100	1500	3000
	2	1500	3250
	3	1600	3100
	평균	1550	3150	-	-

길이가 700mm인 근가 0.7의 경우에는 초균열하중이 KS기준보다 300kg이 상회하여 20% 정도 강도가 상회하였고 파괴하중도 933kg을 초과하여 31% 정도 휨강도가 큰 것으로 나타났다. 또한 길이 1200mm인 근가 1.2의 경우에는 초균열하중이 3%, 파괴하중이 5%가 상회하는 것으로 나타나 근가의 품질기준인 휨강도에는 문제가 없는 것으로 나타나 폐콘크리트전주와 폐근가를 재활용한 재생골재를 사용한 근가제품은 한국산업규격의 품질기준에 적합한 것으로 판명되었다. 제작한 근가의 설계도의 예는 제2도에 있다.

본 발명으로 폐기처리되고 있는 폐콘크리트 전주를 재활용하여 자원의 낭비를 막고, 폐콘크리트 전주 입고할 때 재생근가를 수령함으로서 별도의 물류비가 발생하지 않게 되고, 폐전주 입고에서 근가 재활용까지 완벽한 리사이클 구축으로 환경오염을 방지하고, 재생골재 사용으로 천연골재의 자원고갈을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 공사현장에서 수집된 폐콘크리트전주 또는 폐근가를 종류별, 규격별로 야적하고;

   상기 야적된 폐전주와 폐근가는 브레이커를 이용하여 폐전주를 1차 파쇄하여 폐골재와 폐전주 내부에 있는 철근류를 분리하고; 그리고,

   상기 폐골재를 다시 2차 파쇄과정을 거쳐 잔골재와 굵은골재로 분리 생산하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐전주를 재활용한 재생골재 생산방법.
2. 제1항의 방법으로 생산한 폐전주를 재활용한 재생 굵은골재.
3. 제1항에서, 상기 잔골재는 1.2mm체로 체가름한 재생잔골재와 1.2mm체를 통과한 체가름 골재를 중량비 1:1로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐전주를 재활용한 조정 재생잔골재 생산방법.
4. 제3항의 방법으로 생산한 폐전주를 재활용한 재생 잔골재.
5. 콘크리트에서, 제2항의 재생 굵은골재와 제4항의 조정재생잔골재를 혼합하여 생산하는 것을 특징으로 한 폐전주를 재활용한 재생 콘크리트 제품.
6. 중량비로, 시멘트 300;

   제4항의 재생 잔골재 400;

   제2항의 굵은골재 900; 그리고,

   물시멘트비 18.3%;

   로 배합하여 제조한 것을 특징으로 하는 폐전주를 재활용한 재생근가.