KR20080015690A

KR20080015690A - 고 품질 레이디 믹스드 콘크리트의 제조 방법 및 그 제조장치

Info

Publication number: KR20080015690A
Application number: KR1020060077345A
Authority: KR
Inventors: 이시영
Original assignee: 이시영
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2008-02-20

Abstract

이 발명은 효율적인 레이디 믹스드 콘크리트(레미콘이라고 부름)의 제조 방법 및 그 방법을 시행하는 장치에 관한, 고 품질 레이디 믹스드 콘크리트의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 발명이다.

레미콘의 제조 공정은 원자재의 저장, 이송, 계량, 비빔, 출하의 단순한 공정이나, 단시간에 대량 생산을 하고, 제품의 용도가 장기간에 걸쳐서 무거운 하중을 지지해야 하는 특성상, 특별하게 주의를 기울어야 할 점들이 있다.

주요 원자재들인 골재인 자갈과 모래와, 물과 시멘트의 상호 간의 투입 비율 및 그것들의 총 합계 중량은 기본적이면서도 가중 중요한 요소 중의 하나이다.

물과 시멘트의 투입 비율은 레미콘의 생명인 강도의 발현에 직접적인 영향을 발휘하고, 골재의 중량은 출하용량에 직접 관련된다.

현재 가장 많이 쓰이는 레미콘의 제조 방식은, 물과 시멘트의 비율과 모래와 자갈의 비율을 근간으로 하여 각 원재료의 배합을 결정하는 설계 방식과는 다르게, 각 원재료를 독립적으로 계량하여 생산을 한다.

표제의 발명은, 설계하는 방식의 공정인, 물과 시멘트의 비율과 모래와 자갈의 비율을 근간으로 하여 각 원재료의 배합을 결정하는 설계 방식(정율 배합법이라 부르기로 함)으로 제조하여, 원재료의 투입비율의 오차를 기존 생산 방식의 반으로 줄이고, 오차 범위가 줄어든 만큼의 보정량을 줄일 수 있어, 결과적으로 품질의 균일성은 제고시키면서도 원자재의 투입을 줄여서, 생산 원가의 절감이 되게 하는 효과 를 갖는다.

레미콘, 골재, 시멘트, 정율법,

Description

고 품질 레이디 믹스드 콘크리트의 제조 방법 및 그 제조 장치{Ready Mixed Concrete Production Methode and Production Sysyem}

도 1은 제조 시스템의 구성도이다.

독립적인 계량 방식으로 생산을 하면서 물과 시멘트의 비율은 설계된 물시멘트의 비(W/C)를 초과하지 않고, 단위 용적당의 레미콘 생산에 투입되는 모래와 자갈과 물과 시멘트의 중량의 합은 최소한 표준 배합에 적용된 중량의 합을 넘어야 한다.

물시멘트비는 레미콘의 강도에 관계되고, 중량의 합은 용량에 관계되기 때문이다.

일반적으로 골재의 계량장치의 허용 오차는 3%이내이고, 물과 시멘트의 경우에는 1%이내의 오차를 허용한다.

각 원재료의 오차가 독립적으로 발생하므로 원재료들 간의 배합 비율의 오차율은 원재료의 오차 비율의 2배로 늘어나게 된다.

이상적인 상태를 상정해서 설계한 배합을 표준배합이라고 하고, 실제 투입될 원자재의 특성 및 제조 설비의 정밀도등을 감안해서 수정, 보완한 배합을 현장 배합이라고 하면, 실제 생산에 반영되는 현장 배합은, 전항에서 설명한 두 배의 오차를 보완하기 위해서 표준배합보다 많은 양의 원자재의 증량이 필요해 진다.

생산된 제품들 간의 편차가 커지면서도(품질이 균일하지 않으면서도) 원재료의 과투입이 요구된다.

전 항의 불합리성을 불식시키고자 본 발명은 제조 공정을 설계 방식을 적용시켜 모든 수치의 출처를 명확히 하고, 레미콘 특성의 기본 근간인 골재의 비율 및 물 시멘트의 비율의 편차를 최소화시켜 품질의 균일화를 도모하고, 원자재의 투입량도 최대로 줄이고자 한다.

이 발명은 효율적인 레이디 믹스드 콘크리트(레미콘이라고 부름)의 제조 방법 및 그 방법을 시행하는 장치에 관한, 정율 배합에 의한 레이디 믹스드 콘크리트의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 발명이다.

주요 원자재들인 골재인 자갈과 모래와, 물과 시멘트의 상호간의 투입 비율 및 그 것들의 총 합계 중량은 기본적이면서도 가중 중요한 요소 중의 일부분들이다.

이상적인 상태를 상정해서 설계한 배합을 표준배합이라고 하고, 실제 투입될 원자재의 특성 및 제조 설비의 정밀도등을 감안해서 수정, 보완한 배합을 보정 배합이라고 하면, 실제 생산에 반영되는 보정 배합은, 전항에서 설명한 두 배의 오차를 보완하기 위해서 표준배합보다 많은 양의 원자재의 증량이 필요해 진다.

표제의 발명은, 설계하는 방식의 공정인, 물과 시멘트의 비율과 모래와 자갈의 비율을 근간으로 하여 각 원재료의 배합을 결정하는 설계 방식(정율 배합법이라 부르기로 함)으로 제조하여, 원재료의 투입비율의 오차를 기존 생산 방식의 반으로 줄이고, 오차 범위가 줄어든 만큼의 보정량을 줄일 수 있어, 결과적으로 품질의 균일성은 제고시키면서도 원자재의 투입을 줄여서, 생산 원가의 절감이 되게 하는 효과를 갖는다.

아래 항에서 골재의 최대 크기가 25 밀리 메타이고 강도의 최소치는 240단위이고 반죽의 정도는 15등급인 레미콘의 배합을 결정하는 과정과 그 효과를 비교하고 설명한다.

혼화제등의 첨가재의 배합 및 투입 과정과 원자재의 상태에 따른 보정 과정 등은 생략하였음.

아래 표에 의거하여 공정 및 방법을 상술하면,

P R O C E S S	자 갈 ( G )	모 래 ( S )	물 ( W )	시 멘 트 ( C )
1. 표 준 배 합 ( Ms )	Gs = 945	Ss = Gs / 1.147	Ws = 178	Cs = Ws / 0.494
2. 현 장 배 합 ( Mf ) 입 도 보 정 ( Mp ) 3 % 분 개 설 정	Gf = Gs x 1.01 = 949	Sf = Gf / 1.147 x 1.01 = 836	Wf = Ws = 178	Cf = Wf / 0.494 x 1.01 =364
	Gp = Gf - 0.03 x Sf = 924	Sp = Sf + 0.03 x Sf = 861	-	-
	Gp = Gf - 0.03 x Sf = 924	Sp = Sf + 0.03 x Sf = 861	-	-	G1 : 924 G2 :	S1 : 861 S2 :	W1 : 178 W2 :	C1 : 364 C2 : C3 :
	3. 계 량 110 %	1 0 2 6 kg	9 4 7 kg	-	G1 : 924 G2 :	S1 : 861 S2 :	W1 : 178 W2 :	C1 : 364 C2 : C3 :	4 0 0 kg
	4. 수분 보정 및 7 % 물계량 ( Mm ) 100 %	-	Sm = Sp + Sp x 0.075 = 926 kg	Wm = Wf - Sp x 0.075 = 113 kg	-
5. 드라이 계량배출( Md ) 90 % 잔 량	Gd = Gp x 0.9 = 832 Gp - Gd = 92 kg	Sd = Sm x 0.9 = 833 Sm - Sd = 93 kg	-	Cd = Cf x 0.9 = 328 Cf - Cd = 36 kg
6. 물 계량 배출 잔 량	-	-	Wd = Wm x 0.9 = 102 Wf - Sd x 0.07 - Wd = 18 kg	-
7. 스럼프 조정 및 최종 배출 ( Mc ) a. 양호한 경우 총 투입량 Mt = 2 3 2 7 kg b. 된 경우 (물 10kg 추가) 총투입량 Mt = 2 3 5 7 kg c. 진 경우 (모래 50kg 추가) 총투입량 Mt = 2 3 5 9 kg	Gc = Gp - Gd = 92 kg Gt = Gd + Gc = 924 kg Gc = 92 kg Gt = 924 kg Gc = 92 kg Gt = 924 kg	Sc = Sm -Sd = 93kg St = Sd +Sc = 926 kg Sc = 93 kg St = 926 kg Sc = 93 +50 = 143 kg St = 926 +50 = 976 kg	Wc = Wm - Wd = 11 kg Wt = Wd + Wc = 113 kg Wc = 11 + 10 = 21 kg Wt = 113 + 10 = 123 kg Wc = - 11 kg Wt = Wd = 102 kg	Cc = Cf - Cd = 36kg Ct = Cd +Cc = 364 kg Cc=36+10/0.494 = 56 kg Ct = Cd +Cc = 384 kg Cc=36 - 11 + 50x0.07/0.494 = 29 kg Ct = Cd +Cc = 357 kg
8. 기 록 순 투입량 ( Mr ) 투 입 비 율 생 산 량 ( M3 )	Gr = Gt + 0.03 x St =952 kg	Sr = St - (0.03 +0.07 ) x St = 833 kg	Wr = Wt + 0.07 x St = 178 kg	Cr = Ct = 364 kg
	S/A = Sr/(Sr+Gr) x 1.008 = 0.470		W/ C = Wr / Cr = 0.489
					Mr / Ms = ( Gr + Sr + Wr + Cr ) / 2307 kg = 1.00 M3

제 1 단계 ; 표 준 배 합 결 정

1) 상수 및 연산에 의한 기준치 결정

사용될 원자재의 특성과 제품의 특성을 고려한 시험실 자료에 의한 배합표 산정.(* 표는 구체적인 수자의 표시의 예를 나타내는 것임.)

* 자갈의 표준 배합 (Gs) : 945 kg

모래의 표준 배합 (Ss) : Gs / 1.147 ( Ss / Ss + Gs 의 중량비 ) = 824kg

골재에 대한 모래의 중량비는 0.466임.

* 물의 표준 배합 (Ws) : 178 kg

시멘트의 표준 배합(Cs) : 178kg x 0.494 ( W / C 비 ) = 360kg

제 2 단계 : 현 장 배 합

자갈과 모래의 계량시 오차 한도내의 미계량 상태에서도 골재의 총 중량이 기본 배합의 모래와 자갈의 합에 미달되는 경우를 방지하기 위하여 자갈과 모래의 현장 배합치는 예상되는 계량 오차인 1%를 보상하여 기본 배합의 1.01배를 현장 배합으로 한다.

자갈의 현장 배합(Gf) : 945kg x 1.01 = 949kg

모래의 현장 배합(Sf) : Gf /1.147 x 1.01

물과 시멘트 역시 계량시 오차 한도내의 미계량 상태에서 물 시멘트의 비율이 기본 배합의 물 시멘트의 비율을 너지 않도록 시멘트의 예상 계량오차의 한계인 1%를 보상하여 기본 배합의 1.01배를 현장 배합으로 한다.

시멘트의 현장 배합( Cf ) : 178kg / 0.489 x 1.01 = 364 kg

입도 보정

시험실 데이터에 의한 잔골재율을 감안하여 자갈과 모래의 배합치를 보정함.

자갈 입도 보정 배합치 Gp = Gf - 0.03 x Sf = 924kg

모래 입도 보정 배합치 Sp = Sf + 0.03 x Sf = 861kg

* 잔골재 율 : 3%

분개 설정

각 원재료들을 2종 이상 혼합하여 쓸 경우에 각각의 계량기 별로 분개 설정.

여기에서는 설명을 생략함.

제 3 단계 : 계 량

투입될 원재료가 추가 투입될 경우를 예상하여 전 단계에서 결정된 숫자보다 많은 양을 계량하여 놓는 단계임. (단 물은 모래의 함수비의 측정후 계량)

기본 데이터를 컴퓨터에 입력시켜 놓은 상태에서는 생산될 제품의 코드를 정하는 순간 이 계량 단계(3-1, 2 단계)까지는 자동으로 연산되어 진행이 됨.

* 110% 계량

제 4 단계 : 수분 측정 및 보정

계량이 끝난 모래의 수분을 측정하여 모래와 물의 배합치를 보정함.

모래의 수분 보정 배합치 Sm = Sp +Sp x 0.075 = 861kg +65kg = 926kg

물의 수분 보정 배합치 Wm = Wf -Sp x 0.075 = 113kg

제 5 단계 : 드라이 계량 배출

믹사에 투입하는 단계로써 골고루 섞이게 할 목적으로 액체는 빼고 투입한다.

섞이는 상태에 따라 증감을 시킬 수 있도록 일정량을 남겨 놓고 배출한다.

* 90% 계량 배출시에 계량 오차를 감안하면,

Gd =Gp x 0.9 x(0.97에서1.03) = 924kg x 0.9 x(0.97에서1.03) = 807에서857kg

Sd =Sm x 0.9 x(0.97에서1.03) = 926kg x 0.9 x(0.97에서1.03) = 808에서858kg

Cd =Cf x 0.9 x(0.99에서1.01) = 364kg x 0.9 x(0.99에서1.01) = 324에서331kg

제 6 단계 : 물 계량 배출

물을 계량하여 투입한다.

모래의 계량이 완료되면(3-3단계 완료 즉시) 계량된 모래에 포함된 수분의 양을 측정하여 물의 현장 배합치에서 감수한 양을 계량하고 90%를 투입한다.

* 90% 계량 배출시에 계량 오차를 감안하면,

Wd =(Wf x 0.9 - Sd x 0.07) x (0.99에서1.01) = (160kg -57kg) x (0.99에서1.01) = 102kg에서 104kg

3-3 단계의 수분 측정 결과에 따라 최종 보정 배합치가 연산되어 결정되고 시간차를 두고 3-4와 3-5의 단계가 진행된다.

제 7 단계 : 스럼프 조정 투입

1) 상태가 양호한 경우

물을 투입한 후의 제품의 상태를 탐지하여 상태가 양호하면 3-4단계에서 투입하고

남은 잔량을 전량 투입한다.

전 단계에서의 계량 오차를 털어 버리고 잔량 계량시의 오차만 총 투입량에 영향을

주므로 오차율이 많이 줄어든다.

최종 투입량의 설정치는 Gc = Gp - Gd 이므로 67kg에서 117kg이 되고,

Sc = Sm - Sd 이므로 68kg에서 118kg이 되고,

Wc =Wf-Sd에 포함된 수분(808kg x 0.07 = 57kg)-Wd

=178kg -57kg-(102kg에서 104kg) 이므로 17kg에서 19kg이 되고,

Cc = Cf - Cd 이므로 33kg에서 40kg 으로 설정된다.

조정 투입치는 최종 투입량의 설정치의 범위의 계량 오차의 범위 안이다.

Ga =Gc x(0.97에서 1.03)=(67kg에서 117kg)x(0.97에서 1.03)에서

Gd = 807kg일 때 Ga =113kg에서 121kg까지 변하여

Gd = 857kg일 때 Ga =65kg에서 69kg까지 변하여

자갈의 총 투입량은 Gd + Ga = 920kg에서 928kg사이에서 변한다.

Sa =Sc x(0.97에서 1.03)=(68kg에서 118kg)x(0.97에서 1.03)에서

Sd = 808kg일 때 Sa =114kg에서 122kg까지 변하여

Sd = 858kg일 때 Sa =66kg에서 70kg까지 변하여

모래의 총 투입량은 Sd + Sa = 922kg에서 930kg사이에서 변한다.

물의 1단계 투입량인 Wd = 102kg에서 104kg이고 모래Sd에서 투입된 수분의 양은 57kg이므로 잔량은 17kg에서 19kg이나,

모래의 잔량인 Sa =66kg에서 122kg에 함유된 수분이 5kg에서 9kg에 달하여 실제로 추가로 투입해야 할 물의 잔량은 11kg에서 12kg이다.

물의 총 투입량은 Wd + Wa = 113kg에서 115kg사이에서 변한다.

순수한 물의 총량인 Wt = Wd + Wa + 65kg = 178kg에서 180kg이다.

시멘트의 잔량인 Cc = Cf - Cd = 364kg - (324kg에서 331kg) = 40kg에서 33kg이고,

계량오차를 감안해도 배출량은 40kg에서 33kg이다.

Cd = 324kg일때 Cc = 40kg이고 Cd = 331kg일 때 Cd = 33kg이 되어 시멘트의 총 투입량은 364kg이다.

생산에 투입된 총량은 드라이 배출 계량치에 최종 투입치를 더한 값이다.

순전한 자갈의 투입 총 중량인

Gt =Gd +Ga +0.03 x (Sd + Sa) = (920kg에서 928kg) +(922kg에서 930kg) x 0.03 =

(920kg에서 928kg) + 28kg = 948kg에서 956kg이다.

순전한 모래의 투입 총 중량인

St= Sd +Sa - 0.03 x (Sd + Sa) -0.07 x(Sd + Sa)

= (922kg에서 930kg)- (922kg에서 930kg) x 0.1 = 830kg에서837kg이다.

S/A비 = 830/(830+956) < S/A < 837/837+948

= 830/1786 < 0.466 < 837/1785 = 0.465 < 0.466 <0.469

= 100% < S/(S+G) <101%

즉, 1% 미달한 상태에서 1%의 편차 범위 내에 분포한다.

자갈과 모래의 합인 골재의 총 중량은 GT +ST에서

(945+822)kg<(830 +948)kg<(837+956)kg = 1767kg<1778kg<1793kg

= AT<101% < 101%

어느 경우에도 기본 배합치를 초과했으므로 Gf = Gs x 1.01은 현장 배합치로 적당하다.

물과 시멘트의 투입 비인

W/C 는 178/364 < 180/364 < 0.494 = 0.489 < 0.495 <0.494

= 99% < W/C < 100%

1%의 편차 범위 내에 분포한다.

물과 시멘트의 총 중량은 WT +CT에서

(178 +364)kg <(178+360)kg <(180+364)kg = 532kg<538kg<544kg

= 99%<(WT +CT)<101%

2) 스럼프가 된 경우(물 10kg의 추가가 필요한 경우)

물의 추가에 따른 시멘트의 추가 투입이 필요하다.

최종 투입량 Gf = Gp - Gd = 920kg - 828kg = 92kg

Sf = Sm - Sd = 884kg - 796kg = 88kg

Wf = Wm - Wd + 10kg = 12kg + 10kg = 22kg

Cf = Cs - Cd + 10/0.494 kg = 36kg + 20kg = 56kg

3) 스럼프가 진 경우(모래 50kg을 추가할 경우)

모래와 물의의 변동에 따른 자갈과 시멘트의 증감은 무시함.

최종 투입량 Gf = Gp - Gd -50kg = 92kg -50kg = 42kg

Sf = Sm - Sd + 50kg = 88 + 50kg = 138kg

Wf = Wd- Wd = 0kg

Cf = Cs - Cd = 36kg

3-7 비교 분석

1) 배합표

a. 재래식 방식의 표준 배합 G : 945kg S : 824kg W : 178kg C : 360kg

b. 정율법 “ G : 945kg S : G/1.147 W : 178kg C : W/0.494

c. 재래식 방식의 현장 배합 G : 974kg S : 849kg W : 182kg C : 369kg

d. 정율법 “ G : 949kg S : G/1.147 W : 180kg C : W/0.494

레미콘 생산에 정율법을 적용하면 단위 용적당 골재에서 47kg(2.5%), 시멘트에서

5kg(1%)의 절약을 할 수 있다.(약2.5%의 매출 증대의 효과도 있음.)

2) W/C 비율

a. 재래식 방식의 현장 배합 : 계량 상태에 따라 0.472(96%)에서 0.493(100%)까지 편차의 범위가 4%이다.

b. 정율법 “ : 계량 상태에 따라 0.492(100%)에서 0.499(101%)까지 편차의 범위가 1%이다.

레미콘 생산에 정율법을 적용하면 물 시멘트 비의 변동을 1%이내에서 관리할 수

있다.(종래의 방식에서는 4%이내)

3) S/A 비율

레미콘 생산에 정율법을 적용하면 골재에 대한 모래의 비율의 변동을 1%이내에서

관리할 수 있다.(종래의 방식에서는 4%이내)

4) 투입 중량

a. 재래식 방식의 현장 배합 : 계량 상태에 따라 2310kg(100%)에서 2370kg(103%)까지 편차의 범위가 3%이다.

b. 정율법 “ : 계량 상태에 따라 2310kg(100%)에서 2327kg(101%)

까지 편차의 범위가 1%이다.

레미콘 생산에 정율법을 적용하면 투입된 총 중량의 변동을 1%이내에서

관리할 수 있다.(종래의 방식에서는 3%이내)

제 8 단계 : 생산 결과를 기록한다.

Claims

레이디 믹스드 콘크리트(이하에서는 레미콘)의 제조 공정 중 ;

1) 표준 배합 설정단계에서의 배합량의 설정은 각 원자재의 비율에 의해

설정하고,

2) 현장 배합 설정단계에서의 투입량의 설정은, 골재와 시멘트의 투입량은

예상되는 계량 오차율만큼을 상향 설정하며,

3) 투입량 계량단계에서의 계량은 투입량 설정량의 일정량 이상을 계량하고,

4) 수분 보정 및 물의 투입량의 설정 및 계량단계에서의 물의 투입량의

설정 및 계량은 골재의 수분 함유량 측정의 결과에 따라 시행하며,

수분 함유량의 측정은 골재의 계량이 완료된 후 계량된 전체에 대해

실시하며,

5) 드라이 계량 배출단계에서의 계량 배출은 설정된 투입량의 일정한 비율을

1 차로 믹사에 투입을 하여 비비고,

6) 물의 계량 배출단계에서의 계량 배출은, 전 단계에서 적용된 비율의

계량치 에서 계량된, 골재에 함유된 수분의 측정값을 뺀 값을 믹사에

투입을 하고,

7) 스럼프 조정 및 최종 배출은 직전단계인 물의 계량 배출단계에서 제조

중인 레미콘의 반죽 상태가 적정하면 ;

투입 설정량에서 1차로 투입되고 남은 잔량을 전량 투입하고,

반죽 상태가 되면 ;

적정량의 물을 추가 투입하되, 투입량 설정단계에서 적용된 원자재의

비율에 따라, 시멘트의 추가 투입량이 추가된 물의 투입량에 따라

자동으로 계량 투입되고,

반죽 상태가 질면 ;

적정량의 모래를 추가 투입하되, 투입량 설정단계에서 적용된 원자재의

비율에 따라, 추가된 모래의 투입량에 따라 자갈과 물이 자동으로 가감

투입되고,

8) 기록단계에서 이상의 공정 중에 실제로 투입된 순수한 원자재의 투입량과

투입된 순수한 모래와 자갈의 비율 및 투입된 순수한 물과 시멘트의 비율

과 생산된 용적이 기록이 되는,

고 품질 레이디 믹스드 콘크리트의 제조 방법.
수분 함유량의 측정은 골재의 계량이 완료된 후 계량된 전체에 대해

측정을 하기 위하여 계량된 골재의 용적을 측정할 수 있는 측정 장치가

설치된 고 품질 레이디 믹스드 콘크리트의 제조 장치.