KR20100137999A - 암반파쇄용 조성물, 암반파쇄약제 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암반, 콘크리트 구조물, 벽돌 구조물 등의 구조체의 발파파쇄에 제공되는 전기충격을 이용한 암반파쇄용 조성물, 암반파쇄약제 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 암반파쇄약제를 암반, 콘크리트 구조물, 벽돌 구조물 등과 같은 파쇄 대상에 적용하는 경우, 종래의 방법에 비하여 파쇄력이 월등히 우수하고, 파쇄 과정에서의 소음 발생이 최소화되며, 파쇄 잔존물로 인한 환경 오염의 염려가 적으며, 경제성에 있어서 우수한 효과를 나타낸다.

암반파쇄, 산화제, 환원제, 알루미늄, 산화동, 테르밋 반응

Description

암반파쇄용 조성물, 암반파쇄약제 및 이의 제조 방법{A COMPOSITION FOR A ROCK FRACTURE, ROCK FRACTURE AGENTS AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 암반, 콘크리트 구조물, 벽돌 구조물 등의 구조체의 발파파쇄에 제공되는 전기충격을 이용한 암반파쇄용 조성물, 암반파쇄약제 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화·환원 반응에 의해 고온 열량을 발생하는 테르밋 반응을 일으키는 알루미늄(Al) 및 산화동(CuO)과 그 발생 열량을 받아 순간적으로 가스를 발생시키는 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene)을 포함하는 암반파쇄용 조성물, 상기 조성물을 결합제에 의하여 일정 크기의 알맹이 상태로 성형된 암반파쇄약제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 터널 공사 등과 같은 토목 공사나 암반 지대에서 수행하는 건축 공사의 경우, 암반 등에 발파 파쇄물을 설치하고, 이 발파 파쇄물을 발파시켜 암반 등을 필요한 만큼 제거하는 발파 공법이 널리 사용되고 있다.

이런 종류의 발파 파쇄에는 화약류 단속법의 적용을 받는 화약류 또는 콘크리트 파쇄기(미진동 파쇄기)가 주로 이용되었다. 그러나, 이 콘크리트 발파 파쇄기는 사용 단계 마다 적용에 제약이 있어, 효율적인 이용이 곤란한 결점이 있다.

이를 대체할 수 있는 발파 파쇄를 행하는 발파 파쇄약제로서 산화칼륨, 규산칼륨 등을 주성분으로 한 것이 제안되고 있다. 그러나, 상기 발파 파쇄를 행하는 발파 파쇄약제는 반응 완결까지의 시간이 화약류에 비하여 지연되고, 한정된 공사 기간의 용도로는 사용할 수가 없다는 단점이 있다.

한편, 예를 들면, 미국특허 제3,649,390호, 미국특허 제3,720,552호, 미국특허 제3,726,727호, 미국특허 제3,745,077호 등에는 용접제 조성물로서 테르밋 용접제를 개시하고 있는데, 이 조성물은 반응시 온도가 3,000℃ 이상의 고온까지 가열되며, 이 열을 이용하여 부재를 용접 결합시킬 수 있다.

또한, 이와 같은 테르밋 용접제 조성물을 특정 함량비로 하는 암반파쇄약제의 제조 방법이 대한민국 특허등록 제10-0889226호에 개시되어 있으나, 이러한 방법에 있어서도 파쇄력, 파쇄 과정에서의 소음, 파쇄 잔존물로 인한 환경 오염 및 경제성에 있어서 여전히 해결하여야 할 문제점을 갖고 있어, 실질적인 적용의 어려움이 여전히 존재하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 산화제와 환원제 및 기체 발생제를 특정 함량으로 포함하고 있는 암반파쇄용 조성물, 이를 포함하는 암반파쇄약제 및 그 제조 방법을 제공하므로써, 파쇄력, 파쇄 과정에서의 소음, 파쇄 잔존물로 인한 환경 오염 및 경제성에 있어서 종래의 기술이 갖고 있던 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은 알루미늄(Al) 5-12중량%, 산화동(CuO) 38~45중량% 및 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene) 50~57중량%를 포함하는 암반파쇄용 조성물을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 알루미늄은 환원제로서 작용하는 성분이며, 그 함량이 5중량% 미만인 경우에는 착화 등의 어려움이 있으며, 12중량%를 초과하는 경우에는 연소 속도가 빨라져 착화가 안정적으로 발생하지 않으며, 소음이 매우 커지는 문제점이 있다.

상기 산화동은 산화제로서 작용하는 성분이며, 그 함량이 38중량% 미만인 경우에는 파쇄력이 약하고, 안정된 착화가 어려우며, 45중량%를 초과하는 경우에는 연소 속도가 지나치게 빨라져 완전 연소가 되지 않는 문제점이 있다.

상기 폴리옥시메틸렌은 가스체를 발생시키는 물질로서 2차적 연소나 유독 가스를 발생시키지 않으므로, 본 발명의 가스체의 발생원으로 바람직하다.

본 발명의 조성물에 포함되는 성분인 상기 알루미늄과 산화동은 산화, 환원반응에 의하여 고온 열량을 발생시키는 테르밋 반응을 수행하게 되며, 그 발생 열량으로부터 고분자분말인 상기 폴리옥시메틸렌이 순간적인 가스를 방출하게 된다.

상기 환원제인 알루미늄과 산화제인 산화동은 상기 설명된 함량 범위에서 가장 안정적인 착화가 발생하고, 파쇄력이 높으며, 소음을 최소화 할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명은 상기 암반파쇄용 조성물 및 아크릴계 결합제를 포함하여 이루어지는 암반파쇄약제를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 아크릴계 결합제는 그 종류에 있어서 특별히 제한되지는 않으며, 공지의 어떠한 종류라도 무방하다.

상기 암반파쇄용 조성물과 아크릴계 결합제를 포함하는 암반파쇄약제는 입경이 0.2~1.0mm인 것이 바람직하며, 상기 입경 범위를 벗어나는 경우에는 전체적인 반응이 지연되어, 본 발명의 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 암반파쇄약제는 예를 들어 망치나 라이터와 같은 것으로부터는 반응하지 않지만, 고전압에 의한 전기충격에 의하여서만 착화될 수 있다.

또한, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 암반파쇄약제의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다:

(1) 알루미늄 5-12중량%, 산화동 38~45중량% 및 폴리옥시메틸렌 50~57중량%를 혼합 및 건조하는 단계; 및

(2) 상기 단계 (1)의 결과물에 아크릴계 결합제를 첨가하여 성형하는 단계.

상기 단계 (1)의 혼합은 알루미늄, 산화동 및 폴리옥시메틸렌을 유기 용제에 용해시켜 수행되는 것이 바람직하며, 상기 유기 용제는 공지의 것이면 어떠한 것이라도 사용 가능하다. 또한, 상기 유기 용제에는 불소고무, 니트로셀룰로오스, 염화비닐 등을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결 수단에 의한 암반파쇄용 조성물, 이를 포함하는 암반파쇄약제 및 그 제조 방법에 따르면, 예를 들어 암반, 콘크리트 구조물, 벽돌 구조물 등과 같은 파쇄 대상에 적용하는 경우, 종래의 방법에 비하여 파쇄력이 월등히 우수하고, 파쇄 과정에서의 소음 발생이 최소화되며, 파쇄 잔존물로 인한 환경 오염의 염려가 적으며, 경제성에 있어서 우수한 효과를 나타낸다.

이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시예는 바람직한 구체예이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

알루미늄 10g, 산화동 40g 및 폴리옥시메틸렌 50g을 메탄올에 용해시켜 혼합하고, 이를 건조시켜 암반파쇄용 조성물을 제조하였다.

얻어진 암반파쇄용 조성물에 폴리메타크릴레이트를 첨가하여 평균입자 크기가 0.5mm가 되도록 성형하여 암반파쇄약제를 제조하였다.

얻어진 암반파쇄약제를 사용하여 착화 시험을 수행하였으며, 반응 시간, 완전 연소 여부, 소음의 정도 및 잔존물의 농도를 측정하였다.

비교예

알루미늄 35g 및 산화동 20g을 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 암반파쇄약제를 제조하였고, 실시예와 동일한 착화 시험을 수행하였다.

착화 시험

착화 시험의 수행 결과, 실시예에서는 착화 및 파쇄력이 안정적으로 발생하였으나, 비교예의 경우에는 착화가 불안정하고, 완전히 연소되지도 않았다. 또한, 소음의 발생에 있어서 실시예의 경우에는 약 60db로 측정되었으나, 비교예의 경우 85db 이상의 소음이 측정되었다. 잔존물의 경우에 있어서, 실시예의 경우에는 완전 연소의 결과 잔존물을 거의 남기지 않았으나, 비교예의 경우 다량의 잔존물이 존재함을 확인할 수 있었다.

Claims (5)

1. 알루미늄 5-12중량%, 산화동 38~45중량% 및 폴리옥시메틸렌 50~57중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 암반파쇄용 조성물.
2. 제1항의 암반파쇄용 조성물 및 아크릴계 결합제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 암반파쇄약제.
3. 제2항에 있어서, 입경이 0.2~1.0mm인 것을 특징으로 하는 암반파쇄약제.
4. 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암반파쇄약제의 제조 방법:

   (1) 알루미늄 5-12중량%, 산화동 38~45중량% 및 폴리옥시메틸렌 50~57중량%를 혼합 및 건조하는 단계; 및

   (2) 상기 단계 (1)의 결과물에 아크릴계 결합제를 첨가하여 성형하는 단계.
5. 제4항에 있어서, 상기 단계 (1)의 혼합은 알루미늄, 산화동 및 폴리옥시메틸렌을 유기 용제에 용해시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 암반파쇄약제의 제조 방법.