KR20020003343A

KR20020003343A - 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법

Info

Publication number: KR20020003343A
Application number: KR1020010079697A
Authority: KR
Inventors: 정승교; 이승진
Original assignee: 정승교; 이승진
Priority date: 2001-12-15
Filing date: 2001-12-15
Publication date: 2002-01-12
Also published as: KR100474107B1

Abstract

본 발명은 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법에 관한 것으로, 규산나트륨과 규산칼륨을 각각 30중량%와, 물 15중량%. 및 콜로이드 실리카 졸 25중량%로 상온에서 혼합하여 30분동안 교반시켜 혼합물 생성하고, 상기 혼합물에 분쇄, 선별, 세척 등의 단계를 거친 적정크기의 폐콘크리트를 약4-6분정도 침전시킨 다음 이를 끄집어내어 혼합물을 경화시켜 재생골재를 생산하므로, 골재로서의 품질을 향상시키고 그 중에서도 강도를 크게 향상시킨 다용도로 사용될 수 있도록 할 뿐만 아니라 이로 인하여 재생골재의 재 활용도를 증대시킬 수 있고 폐콘크리트의 폐기를 억제하여 환경오염을 최소화하는 효과가 있다.

Description

폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING RECLAMATION AGGREGATE USING WASTE CONCRETE}

본 발명은 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 강도를 향상시켜 고품질의 재생골재를 생산할 수 있도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법에 관한 것이다.

최근 국내에서는 매년 약2000만톤 이상의 건설폐기물이 발생되고 이중에서 폐콘크리트 덩이가 약500만톤 이상이며 아스팔트 폐콘크리트가 약250만톤 이상을 차지하고 있는 실정으로 향후 점점 늘어나는 추세이다.

특히 토목 건축물 등의 노후화 및 기능저하에 의하여 폐콘크리트의 발생이 기하급수적으로 증가되므로 이에 대한 대책이 시급하다.

그러나 이러한 폐콘크리트의 발생에도 불구하고 폐콘크리트 중에서 극히 일부만이 재생되어 도로공사의 노반조성재나 충진조성재 등으로 재활용되고 있을 뿐 대부분은 그대로 매립하여 처분하였고 심지어 무단으로 투기되어 심각한 환경오염을 가져 왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 건설폐기물 중 일부를 건설폐기물 중간처리업자가 폐콘크리트를 재생하여 재생골재를 생산하는 것을 장려하고 있으나 재생골재의 경우 골재로의 품질이 떨어져 재 활용도가 매우 낮은 것이 현실이다.

따라서 재 활용도를 증대하기 위하여 골재에서 요구되는 품질 수준의 재생골재 개발이 지속적으로 요구되고 있다.

특히 환경친화적 성격을 갖는 건설폐기물의 효율적인 재활용을 도모하기 위하여 각종 건축 및 토목공사 등의 건설현장에서 발생되는 폐콘크리트 덩이 및 아스팔트 폐콘크리트 덩이를 수집한 후 파쇄하고 이를 선별하여 세척한 다음 소정의 공정을 거쳐 재생골재를 생산하는 경우도 있으나 재생골재의 강도가 비교적 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 주 목적은 골재로서의 품질을 향상시키고 그 중에서도 강도를 크게 향상시킨 다용도로 사용될 수 있도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 골재로서의 품질을 향상시켜 재생골재의 재 활용도를 증대시킬 수 있도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐콘크리트의 폐기를 억제하여 환경오염을 최소화하도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법은 규산나트륨(SODIUM SILICATE)과 규산칼륨(POTASSIUM SILICATE)을 각각 30중량%와, 물 15중량%. 및 콜로이드 실리카 졸(COLLOID SILICA SOL) 25중량%로 상온에서 혼합하여 30분동안 교반시켜 혼합물 생성하고, 상기 혼합물에 분쇄, 선별, 세척 등의 단계를 거친 적정크기의 폐콘크리트를 약4-6분정도 침전시킨 다음 이를 끄집어내어 혼합물을 경화시켜 재생골재를 얻는다.

규산나트륨과 규산칼륨은 각각 45중량% 이상이면 조성물의 겔화가 우려되므로 사용이 곤란하다.

콜로이드 실리카 졸은 다분산 형태의 미립자로 48중량% 이상이면 안전성이 떨어져 사용이 곤란하다.

본 발명의 혼합물은 폐콘크리트 표면에 잔존하는 가용성의 Ca⁺²,Mg⁺²,Al⁺³의 화합물, 즉 CaO,Ca(OH)₂,CaCO₃,MgO,Mg(OH)₂,MgCO₃,Al(OH)₃등과 SiO₄ ^-2이온과 반응하여 CaO·SiO₂, MgO·SiO_2,Al₂O₃·SiO₂로 통칭되는 실리카 화합물을 생성한다.

따라서 생성된 불용성 실리카 화합물의 세공 안으로 초미립자 콜로이드 실리카가 세공을 메우는 반응이 지속적으로 일어나 최종적으로 재생골재를 무공화하게 되므로 강도를 크게 향상시키게 된다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다,

본 발명의 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법는 규산나트륨과 규산칼륨 각각 30중량%와, 콜로이드 실리카 졸 25중량%, 및 물 15중량%를 혼입하여 상온에서 30분에서 45분 정도 교반하여 화합물을 얻는다.

상기 화합물에 파쇄, 선별, 세척 단계를 거친 폐콘크리트를 상온에서 4-6분정도 침전시킨 다음 끄집어내어 표면에 도포된 화합물을 경화시켜 재생골재를 생산한다.

이러한 본 발명은 실시 예에 따른 재생골재의 변화를 살펴보면,

조립율(%)에서

무처리물은 7.01 이고 쇄석은 6.48 이며 표면처리물은 6.59,

비중에서

무처리물은 2.32 이고 쇄석은 2.66 이며 표면처리물은 2.35,

흡수율(%)에서

무처리물은 6.52 이고 쇄석은 1.32 이며 표면처리물은 3.11,

마모율(%)에서

무처리물은 39.2 이고 쇄석은 25.4 이며 표면처리물은 32.1,

안전성(%)에서

무처리물은 4.5 이고 쇄석은 3.9 이며 표면처리물은 4.1,

단위용적중량(%)에서

무처리물은 1371 이고 쇄석은 1597 이며 표면처리물은 1391이다.

여기서 재생골재의 피복은 화합물이 충분히 도포된 상태에서 24시간이상 건조하여 실시하였다.

단위용적중량은 쇄석콘크리트의 경우 2.26∼2.35t/㎥, 2.19∼2.35t/㎥로 나타나 골재의 비중차이와 같이 쇄석으로 제조된 콘크리트의 단위용적 중량이 가장 크게 나타났다. 쇄석콘크리트의 단위용적중량은 배합전체의 평균이 2.30t/㎥, 무피복재생골재와 피복재생골재는 각각 2.2t/㎥, 2.28t/㎥로 나타났다.

물결합재비 증가에 따른 콘크리트 단위용적중량은 쇄석콘크리트의 경우, 평균 2.30t/㎥ 정도로서 큰 변화가 없었으나, 무피복재생골재는 2.30∼2.17t/㎥ 피복재생골재 콘크리는 2.31∼2.26t/㎥로 쇄석콘크리트에 비하여 물결합재비에 따른 단위용적중량의 변화가 크게 나타났다. 또한 재생골재 혼입율 증대에 따른 단위용적중량의 변화는 무피복재생골재 콘크리트의 경우, 2.26t/㎥와 2.23t/㎥로 다소 감소되었으나, 피복재생골재콘크리트는 큰 차이없이 2.27t/㎥로 나타났다. 일반적으로 보통콘크리트는 2.3t/㎥, 경량골재콘크리트는 사용재료의 조합에 따라 0.5∼2.0t/㎥ 범위의 단위용 적중량을 지닌다. 본 연구에서 재생골재콘크리트는 골재의 조합 및 배합에 따라 1.95∼2.30t/㎥범위의 단위용중량을 보이므로서 보통 콘크리는보다는 다소 경량이지만, 적절한 배합과 관리를 통하여 보통콘크리트에 근접하는 강도의 획득이 가능할 것으로 판단된다.

압축강도는 쇄석을 사용하여 제조한 콘크리트는 356∼677kg/㎠ 범위의 압축강도를 보였으며, 무피복재생골재 283㎠510kg/㎠, 피복재생골재 콘크리트의 경우는356∼615kg/㎠의 강도범위를 나타내었다. 각 골재의 종류별 평균 압축강도는 쇄석, 무피복, 피복재생골재 콘크리트 각각 502kg/㎠, 408kg/㎠, 493kg/㎠으로 나타나 피복재생골재 콘크리트가 쇄석콘크리트에 근접하는 높은 수준의 압축강도를 보이여 쇄석콘크리트를 기준으로 무피복재생골재는 81%, 피복재생골재콘크리트는 98% 수준의 강도를 발현하였다. 일반적으로 천연모래와 재생굵은골재를 사용하여 제조된 콘크리트는 보통콘크리트에 비하여 15∼30% 적은 압축강도를 보이는 것으로 알려져 있으나 본 실험에서는 무피복재생골재의 경우 약 19%, 피복재생골재 콘크리트는 보통 콘크리트와 전체적인 배합에서 거의 유사한 수준의 압축강도를 보였다.또한 재생골재를 혼입하지 않은 배합을 기준으로 재생골재 혼입율이 30, 60%로 증가됨에 따라 평균 압축강도가 무피복재생골재 콘크리트의 경우, 411kg/㎠, 405kg/㎠로 약간 저하되었으며, 피복재생골재를 사용한 경우도 501kg/㎠, 486kg/㎠로서 피복유무에 상관없이 재생골재 혼입율 증가에 따라 압축강도가 저하되었다. 그러나 물결합재비 40%에서 재생골재 혼입율 30%의 경우에는 피복재생골재를 사용한 콘크리트가 쇄석콘크리트에 비하여 오히려 약간 높은 강도를 보였으며, 무피복골재의 경우도 강도 감속폭이 4% 미만으로 나타나 재생굵은골재의 혼입율 30%는 동일한 물시멘트비에서 보통콘크리트와 거의 유사하거나 특별한 조건에서는 오히려 높은 수준의 강도발현이 가능한 것으로 나타났다.

인장강도는 쇄석콘크리트의 인장강도 경우 26∼40kg/㎠의 범위를 보이며 평균 34kg/㎠로 나타났다. 무피복재생골재 경우는 19.6∼36.1kg/㎠, 평균 29kg/㎠로서 쇄석에 비하여 약간 저하된 수준을 보였다. 그러나 피복재생골재 콘크리트는 24∼36kg/㎠, 평균 3.3kg/㎠으로 쇄석콘크리트의 인장강도 수준에 거의 근접하고 무피복재생골재 사용시에 비하여 다소 높게 나타나 압축강도의 유사한 추이를 보였다. 물결합재비 증가에 따른 인장강도의 변화는 쇄석을 사용한 콘크리트의 경우, 평균 압축강도가 39, 33, 29kg/㎠로 감소되었으며 무피복 및 피복재생골재 콘크리트의 경우도 각각 34, 30, 23kg/㎠ 및 37, 33, 29kg/㎠로 감소되었다. 또한 재생골재혼입율이 증대됨에 따라 무피복재생골재 콘크리트의 인장강도는 약각 감소된 반면 피복재생골재의 경우는 쇄석콘크리트와 비교하여 거의 차이가 없다. 이러한 현상은 압축강도와 마찬가지로 골재와 모르터의 부착력이 인장강도에 영향을 미친다는 점에서 모르터와 피복재생골재 표면의 마찰력 증대로 인한 골재와 모르터 부착개선이 주원인으로 판단된다. 일반적으로 재생굵은골재를 사용한 콘크리트의 경우, 보통콘크리트에 비하여 약 10%의 낮은 인장강도 수준을 보이는 것으로 알려져 있으나, 본 실험의 결과에 의하면 재생골재 혼입율에 따라 다소의 차이의 있으나 무피복재생골재 콘크리트의 경우는 전체적으로 평균 14%, 피복재생골재의 경우는 약 3% 정도 인장강도가 낮아지는 것으로 나타났다.

따라서, 피복재생골재의 경우, 피복처리 이전에는 흡수율이 6.52%였으나 피복처리 이후에는 3.11%로서 약 50%의 흡수율 저하효과를 얻었으며, 마모율도 피복재생골재가 무피복재생골재에 비하여 낮게 나타나 재생골재의 피복처리를 통한 골재의 품질개선이 가능하였다.

단위용적중량은 쇄석콘크리트의 경우, 2.26∼2.35t/㎥의 범위를 보였으며, 무피복재생골재 및 피복재생골재 콘크리트의 경우, 2.11∼2.35t/㎥로 나타나 골재의 비중 차이를 반영하며 전체적으로 재생골재콘크리트가 쇄석콘크리트에 비하여 3∼10% 경량화되는 것으로 나타났다.

골재의 종류별로 쇄석 - 피복재생골재 - 무피복재생골재 콘크리트 순으로 압축강도가 높게 나타났으며, 피복재생골재와 쇄석콘크리트는 동일한 배합에서 거의 유사한 수준의 압축강도를 발현하고 무피복재생골재 콘크리트는 약 10∼20% 저하된 수준을 보여 재생골재의 흡수율 저하와 피복·보강처리가 재생골재콘크리트의 압축강도 발현에 유효하였다. 또한 재생골재 혼입율 증가에 따라 쇄석콘크리트를 기준으로 무피복재생골재는 평균 19%, 피복재생골재 콘크리트는 3%의 강도 저하를 보였다.

재생골재콘크리트의 인장강도 측정 결과, 무피복재생골재 콘크리트의 경우, 쇄석콘크리트에 비하여 평균 11% 감소되었으나, 피복재생골재를 사용한 콘크리트는 평균 33kg/㎠으로 쇄석콘크리트와 거의 동일한 강도수준을 보였다. 재생골재 혼입율 증대에 따른 인장강도 역시 무피복재생골재 14%, 피복재생골재는 3%의 강도감소를 보였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 콘크리트 구조물 표면처리제는 규산나트륨과 규산칼륨을 각각 30중량%와, 물 15중량%. 및 콜로이드 실리카 졸 25중량%로 상온에서 혼합하여 30분동안 교반시켜 혼합물 생성하고, 상기 혼합물에 분쇄, 선별, 세척 등의 단계를 거친 적정크기의 폐콘크리트를 약4-6분정도 침전시킨 다음이를 끄집어내어 혼합물을 경화시켜 재생골재를 생산하므로, 골재로서의 품질을 향상시키고 그 중에서도 강도를 크게 향상시킨 다용도로 사용될 수 있도록 할 뿐만 아니라 이로 인하여 재생골재의 재 활용도를 증대시킬 수 있고 폐콘크리트의 폐기를 억제하여 환경오염을 최소화하는 효과가 있다.

Claims

규산나트륨과 규산칼륨을 각각 30중량%와, 물 15중량%. 및 콜로이드 실리카 졸 25중량%로 상온에서 혼합하여 30분동안 교반시켜 혼합물 생성하고, 상기 혼합물에 분쇄, 선별, 세척 등의 단계를 거친 적정크기의 폐콘크리트 약4-6분 정도 침전시킨 다음 이를 끄집어내어 혼합물을 경화시켜 형성하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재 제조방법.