KR20110023418A - 재활용 폐콘크리트미분을 활용한 가소성 주입 충진재 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 콘크리트구조물을 해체시킬 때에 발생하는 폐콘크리트를 분쇄하여 골재와 분리시켜 회수되는 재활용 폐콘크리트미분을 이용하는 저가형 가소성 주입충진재를 제공하려는 것이다.

본 발명에 따른 저가형 가소성 주입충진재는, 폐콘크리트에서 얻어진 재활용 폐콘크리트미분을 시멘트 및 물과 적정한 비율로 혼합시키거나 또는 시멘트 및 물과 함께 혼화제를 선택적으로 첨가하여 혼합시켜서 된 것으로서, 재활용 폐콘크리트미분의 제조방법에 의해 제조되는 재활용 폐콘크리트미분은 모르타르를 생성시킬 때에 첨가하여 생성시켜 주므로, 제조원가를 절감할 수 있고, 가소성·유동성이 우수하며, 장거리 수송이 가능한 그라우트재(모르타르)를 제공할 수 있다.

폐콘크리트미분. 모르타르. 슬러지. 유동성. 폐콘크리트미분형성공정.

Description

재활용 폐콘크리트미분을 활용한 가소성 주입 충진재{A Plastic Grouting Meterial using Recycling Concrete Fines}

본 발명은 콘크리트구조물을 해체시킬 때에 골재와 분리하여 회수되는(얻어지는) 폐콘크리트미분을 상하수도관 매설공사와 같은 각종 공사에서 투입되는 몰탈을 형성할 때에 첨가하여 사용하는 가소성 주입충진재에 관한 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 콘크리트구조물을 해체시킬 때에 발생하는 폐콘크리트에서 골재를 분리 회수할 때에 발생하는 미분과 잔골재를 분리시켜 재활용 폐콘크리트미분으로 획득하고, 이와 같이 얻어진 재활용 폐콘크리트미분을 시멘트 및 물과 적정한 비율로 혼합시켜 저가형 가소성 주입충진재를 제조하되 상기와 같이 저가형 가소성 주입충진재에 혼화제를 선택적으로 첨가 혼합시켜서 된 재활용 폐콘크리트미분을 활용한 가소성 주입 충진재를 제공하려는 것이다.

현재 폐콘크리트에서 나오는 미분을 가지고 활용하는 시공현장은 거의 드물다. 미분은 시멘트 가루와 석분으로 이루어져 있는데, 일반적인 상수도 이중관 시공의 경우, 상수도 시방서에서는 외관과 내관의 사이에 일반적으로 모르타르배합을 1:1∼1:3까지 규정하고 있다.

하지만 콘크리트 배합 같은 경우에는 장거리 압송 시 굵은 골재에 의하여 압송하는데 어려움이 있어서 대부분은 모르타르로 압송을 하고 있으며, 배합비율 같은 경우에는 시멘트(1) : 물(0.3∼0.8) : 잔골재(1∼3)를 기준으로 하고 있으며, 보통 모르타르의 배합강도를 기준으로 하고 있다. (상수도 시방서 , 1990)

현재 시방서에서는 충진을 하는 경우, 모르타르 1:3 배합 및 주입압력은 0.3MPa 이하를 표준으로 하는 것 이외에는 특별한 규정이 없다. 그리고 강도 측면에서도 외관은 강관으로 되어 있기 때문에, 내관을 보호 및 지지하는 관은 외관이 역할을 한다. 충진재 경우에도 지지하는 역할을 하나, 내관이 흔들리는 것을 방지하기 위해 고정시키는 것이 요망된다.

하지만 현재 시공에서는 1:3 배합 모르타르로 충진을 하는 경우, 굳기 전의 점착력은 낮으며, 표준 주입압력으로 주입을 하는 경우 실제로 장거리 압송(보통 50∼150m)으로 충진재 주입관에서 많은 압력손실이 되기 때문에, 주입 토출구에서는 압력분사가 아닌, 레미콘에서 모르타르가 배출되는 압력 수준으로 나온다.

현재의 이중관 충진 방법(300)에 대하여 첨부된 도면 도 10을 참조하여 설명한다.

상수도관의 외관(320)을 지중에 매입 또는 압입 굴착에 의해 설치하고, 외관(320)의 내부에는 내관(310)을 유입시켜 설치하며, 내관(310)의 상측에서 외관(320)과의 사이에는 충진주입관(360)을 설치하여 유압펌프(350)로 부터 공급되는 모르타르를 충진 시킬 수 있도록 한다.

상기와 같이 상수도관을 대체로 50∼150m 추진한다.

상수도관(200)의 양쪽 끝단을 막고 한쪽 끝단 상부에 구멍을 뚫어서 충진재 주입관(360 ;직경 100mm)을 다른 한쪽까지 넣은 다음, 한쪽에서 충진을 시작하여 첫번째 주입(210)을 실시하고, 한쪽이 어느 정도 차면, 충진재 주입관을 조금씩 빼내어 주입하면서 두번째주입(220)을 실시하며, 다른 한쪽까지 충진하고 충진재주입관(360)을 인출한 후에 주입구멍을 막으면 충진이 완료된다.

하지만 이러한 압력으로 나오는 경우에 모르타르는 어느 정도 충진이 되지만, 충진 공간의 윗부분은 채워지지가 않는 문제가 노출된다.

왜냐하면 한쪽을 충진 할 때, 처음에는 거의 관의 상면까지 충진이 되다가 계속 주입하면 모르타르의 상부 쪽이 허물어져서, 상부는 차지 않고 약 2/3만 차고 나머지 1/3의 빈공간을 남긴 채 충진이 완료가 되는 게 현재 실정이다.

이러한 충진이 완전하게 이루어지기 위해서는 모르타르보다 좀 더 높은 점착력 발휘를 위한 재료적인 변화와 시공방법 개선을 통한 시공상의 변화가 필요하다.

재료적인 측면에서 보면, 모래 대신 점착력이 강한 미분의 성질을 이용하여, 시멘트+미분+물을 배합함으로써, 점착력을 높여 완전 충진이 가능하도록 한다. 실제 상수도 이중관을 시공하는 경우 보통 50∼150m정도 추진이 되기 때문에 상당량의 충진재가 필요하다.

따라서, 시공시 경제적인 절감을 하면서, 동시에 가소성을 발휘하여 기존의 모르타르처럼 어느 정도 충진할 때 상부가 허물어지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 어느 정도 형태를 유지하여 외관의 상부(상부 쪽)까지 완전히 충진시킬 수 있는 가소성 있는 주입충진재의 개발이 절실히 요망되고 있다.

본 발명은, 폐콘크리트에서 얻어지는 미분을 모래와 대체하여 일반 콘크리트와 비교하고, 강도발현 및 경제성과 현장에서의 적용성을 검토하여, 시멘트 + 미분+물의 배합을 이용한 상수도 외관과 내관 사이의 공간, 또는 폐관의 주입충진재로 개발하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 가소성 재생그라우트는 주입시에 겔화하여 가소성을 발현하므로, 콘크리트 균열부로 잘 유출되지 않으므로 효율적인 한정주입이 가능하고, 물에 대한 재료 분리 저항성이 커서 용수, 지하수 등에 의해서도 잘 유출되지 않는 특성이 있어, 공동에 확실한 충진이 가능한 재활용 폐콘크리트미분을 활용한 가소성 주입 충진재를 제공(개발)하려는 것이다.

본 발명은, 상기와 같이 폐콘크리트에서 얻어진 재활용 폐콘크리트미분을 시멘트 및 물과 적정한 비율로 혼합시키거나 또는 시멘트 및 물과 함께 혼화제를 선택적으로 첨가하여 혼합시켜 저가형 가소성 주입충진재를 제조하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 폐건축물을 해체할 때에 발생하는 폐콘크리트의 잔골재를 활용하기 위하여 선별 처리할 때에 처리량의 40여％가 슬러지 상태의 미분(시멘트+석분)으로 발생하여 폐기되는바, 이와 같이 폐콘크리트를 처리할 때에 발생하는 미분(시멘트+석분)을 재활용(재사용)할 수 있고, 잔골재를 처리하는 과정에서 발생하는 슬러지 상태의 미분(시멘트+석분)을 활용할 수 있도록 된 저가형 가소성 주입충진재를 제공하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 재활용 폐콘크리트미분의 제조방법에 의해 제조되는 재활용 폐콘크리트미분은 모르타르를 생성시킬 때에 첨가하여 생성시켜 줌으로써, 제조원가를 절감할 수 있고, 가소성·유동성이 우수하며, 장거리 수송이 가능한 그라우트재(모르타르) 즉, 저가형 가소성 주입충진재를 제공하려는데 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적은,

시멘트와 물을 혼합한 모르타르에 있어서;

상기 모트타르에는 폐콘크리트를 이용한 재활용 폐콘크리트미분 회수공정(1)에 의해 얻어진 재활용 폐콘크리트미분(150)를 첨가하여 혼합한 것과;

상기 모트타르에는 저가형 가소성 주입충진재와 함께 혼화제(벤토나이트, 가소화제)를 선택적으로 첨가한 것;을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재에 의해 달성된다.

본 발명은, 폐콘크리트에서 얻어진 재활용 폐콘크리트미분을 시멘트 및 물과 적정한 비율로 혼합시키거나 또는 시멘트 및 물과 함께 혼화제를 선택적으로 첨가하여 혼합시켜서 된 것으로서, 재활용 폐콘크리트미분은 모르타르를 생성시킬 때에 첨가하여 생성시켜 주므로, 제조원가를 절감할 수 있고, 가소성·유동성이 우수하며, 장거리 수송이 가능한 그라우트재(모르타르)를 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부된 도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

첨부된 도면 도 1 내지 도 2b는 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분(150)을 제조하는 구체적인 실현 예를 보인 것으로서, 도 1은 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분(150)을 제조하는 재활용 폐콘크리트미분 성형공정(1)이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분(150)에서 가소화제의 발현 상태 여부를 보여주는 예시도(사진)이다.

먼저, 도 1에 예시된 재활용 폐콘크리트미분 성형공정(1)를 참조하여 본 발명에 따른 저가형 가소성 주입충진재에 첨가되는 재활용 폐콘크리트미분(150)을 제조 공정을 설명한다.

상기 재활용 폐콘크리트미분 성형공정(1)은 다음과 같이 실시한다.

폐콘크리트를 분쇄장치(Jaw Crusher)에 의해 1차 분쇄하고, 1차 분쇄된 폐콘크리트 분쇄물을 다른 분쇄장치(Impactor Crusher)에 의해 2차 분쇄하며, 2차분쇄된 분쇄물을 미분이 포함된 잔골재와 별도의 굵은골재로 선별하는 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10);

상기 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)을 실시할 때에 발생하는 미분을 차기공정으로 이송시키는 미분이 포함된 잔골재를 탈수 및 이송공정(20);

상기 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)을 실시할 때에 발생하는 미분이 함유된 잔골재를 회전선별기에 투입하여 선별되지 못한 굵은골재를 재차 선별하여 배출시키는 미분 및 잔골재 선별공정(30);

상기 미분 및 잔골재 선별공정(30)에 의해 굵은골재가 배출제거된 미분이 함유된 잔골재에서 섬유를 비롯하여 스티로폼과 목재 및 플라스틱을 제거하는 이물질 제거공정(40);

이물질이 제거된 미분이 함유된 잔골재를 싸이클론에 투입하여 세척하면서 일정한 크기를 기준으로 그 이하의 미분(입자알갱이)과 그 이상의 잔골재로 선별 분리하는 미분 및 잔골재 분리공정(50);

상기 미분 및 잔골재 분리공정(50)에 의해 선별 분리된 잔골재에서 수분을 탈수시켜 잔골재(70)를 얻는 잔골재 탈수 및 획득공정(60);

상기 미분 및 잔골재 분리공정(50)에 의해 선별 분리된 미분이 함유된 입자알갱이에 응집제를 투입하여 침전농축조에 투입하고 침전 농축시켜 수분이 함유된 재활용 폐콘크리트미분(150)을 얻는 폐콘크리트미분 성형공정(100);을 포함하여 이루어진다.

상기에서 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)은; 폐콘크리트를 1차 분쇄하고, 1차 분쇄된 폐콘크리트 분쇄물을 2차 분쇄하며, 2차분쇄된 분쇄물을 미분이 포함된 잔골재와 별도의 굵은골재로 선별하는 공정이다.

폐콘크리트를 1차 분쇄하는 분쇄장치는 통상의 과정은 죠크러시(Jaw Crusher)에 의해 분쇄하고, 자선기 및 스크린에 일정한 크기의 골재를 선별한 후에 임펙트크러셔(Impactor Crusher)와 같은 분쇄장치를 이용하여 2차 분쇄하며, 체를 이용하여 체가름을 한 후에 대체 5 ∼ 25mm 굴기의 굵은골재(11)를 얻는다.

상기 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)을 실시할 때에 발생하는 미분을 차기 공정으로 이송시키는 미분이 포함된 잔골재를 탈수 및 이송공정(20)은, 상기와 같이 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)을 실시할 때에 2차분쇄장치인 임펙트크러셔(Impactor Crusher)에 의해 분쇄되어 체가름에 의해 선별되는 미분을 포함하는 5mm이하의 잔골재를 탈수스크린으로 이동시키면서 탈수하면서 미분 및 잔골재 선별공정(30)인 회전선별기로 이동시킨다.

상기 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)을 실시할 때에 발생하는 미분이 함유된 잔골재를 회전선별기에 투입하여 선별되지 못한 굵은골재를 재차 선별하여 배출시키는 미분 및 잔골재 선별공정(30)은 통상의 회전선별기(Trommel)에 투입하고 세척수를 공급하면서 실시하며, 소정의 크기 이상(oversize)의 골재를 선별하여 외부로 배출시킨다.

상기 미분 및 잔골재 선별공정(30)에 의해 굵은골재가 배출제거된 미분이 함유된 잔골재에서 섬유를 비롯하여 스티로폼과 목재 및 플라스틱을 제거하는 이물질 제거공정(40)은; 섬유사를 제거하고, 스티로폼을 비롯하여 목재 및 플라스틱류 등의 미세부유물을 통상의 부유물제거기(구체적으로 도시하지 아니함)를 통해 제거한다.

이물질이 제거된 미분이 함유된 잔골재를 싸이클론에 투입하여 세척하면서 일정한 크기를 기준으로 그 이하의 미분(입자알갱이)과 그 이상의 잔골재로 선별 분리하는 미분 및 잔골재 분리공정(50)은; 부유물 등이 제거된 모래입자와 세척수는 샌드펌프(구체적으로 도시하지 아니함)에 의해 싸이클론(Cyclone)으로 이송되고, 싸이클론(Cyclone)에 의해 입자간 항력과 원심력의 차이에 의해 미분을 분리하 며, 재차 세척된 특정한 크기 이상 바람직하게는 65μ를 기준으로 그 이상의 모래를 선별한다.

상기 미분 및 잔골재 분리공정(50)에 의해 선별 분리된 잔골재에서 수분을 탈수시켜 잔골재(70)를 얻는 잔골재 탈수 및 획득공정(60)은; 싸이클론(Cyclone)에 의해 분리된 65μ 이상의 모래는 탈수스크린으로 이동시키면서 탈수시켜 잔골재 바람직하게는 0.074mm ∼ 5mm의 잔골재를 획득한다.

폐콘크리트미분 성형공정(100)은 상기 미분 및 잔골재 분리공정(50)에 의해 선별 분리된 미분이 함유된 입자알갱이에 응집제를 투입하여 침전농축조에 투입하고 침전 농축시켜 수분이 함유된 재활용 폐콘크리트미분(150)을 얻는 공정이다.

본 발명에 따른 최종목적물인 재활용 폐콘크리트미분(150)을 얻는 폐콘크리트미분 성형공정(100)은 다음과 같은 공정으로 이루어진다.

상기 미분 및 잔골재 분리공정(50)에 의해 선별 분리된 미분이 함유된 입자알갱이를 저장조에 저장하고 응집제로서 폴리머(Polymer)를 투입하여 혼합하는 응집제투입공정(110);

응집제가 혼합된 미분을 침전 및 농축조(Decanter)에 일정시간 방치하여 미분(오니)를 침강시키고, 스크레이퍼(구체적으로 도시하지 아니함)를 작동시켜 일정한 농도로 농축시키며, 이때에 발생하는 상등수는 물탱크로 보내져 세척수로 재사용하도록 하는 침전/농축공정(120);

침전 및 농축된 슬러지는 슬러지 사일로(구체적으로 도시하지 아니함)로 보내져 미분슬러지(수분이 함유된)를 얻어 저장하는 미분슬러지저장공정(130);

저장된 미분슬러지를 필터 프레스하여 탈수하고 일정한 크기의 케이크 상태로 성형하고 탈수된 물은 혼합탱크로 보내져 최종목적물의 미세분말(시멘트+석분) 즉, 재활용 폐콘크리트 미분(150)을 얻는 탈수 및 성형공정(140);을 포함하여 이루어진다.

이하, 상기 재활용 폐콘크리트미분 성형공정(1)에 의해 최종목적물의 미세분말(시멘트+석분) 즉, 재활용 폐콘크리트 미분(150)을 얻는 작동관계를 설명한다.

먼저, 폐콘크리트를 분쇄장치(Jaw Crusher)에 의해 1차 분쇄하고, 1차 분쇄된 폐콘크리트 분쇄물을 다른 분쇄장치(Impactor Crusher)에 의해 2차 분쇄하며, 2차분쇄된 분쇄물을 미분이 포함된 잔골재와 별도의 굵은골재로 선별하는 폐콘크리트 분쇄 및 선별공정(10)의 작동관계는 설명은 생략한다.

재생골재가 자동진동 공급장치(구체적으로 도시하지 아니함)에 의해 회전선별기(Trommel)로 들어가면서 세척수가 분사되어 1차선별 및 희석되며, 회전선별기(Trommel)에서는 설정된 크기 이상( oversize)가 제거되어 외부로 배출된다.

이때 체를 통과한 물과 섞인 재생잔골재는 샌드유닛트(구체적으로 도시하지 아니함)로 유입되는 과정에서 미세부유물(스치로폴, 목재, 프라스틱류 등)은 부유물제거기(구체적으로 도시하지 아니함)를 통해 비중으로 선별되어 탈수스크린을 통해 탈수된 후 제거되며, 동시에 재생잔골재와 탈수스크린에서 탈수된 물은 샌드유닛트로 보내진다.

샌드유닛트로 유입된 모래입자와 세척수는 샌드펌프에 의해 사이클론으로 보내지면 입자간 항력과 원심력의 차이로 미분을 분리하면서 2차 세척된 65μ이상의 모래는 탈수 스크린에서 탈수되어 함수비가 12∼13％의 상태로 벨트콘베이어(구체적으로 도시하지 아니함)에 의해서 운반 야적된다.

이때 모래는 탈수스크린 상에서 별도 장착된 세척수 분사장치에 의하여 제3의 세척과정을 거치면서 ∠5의 사선 탈수스크린이 2개의 진동기에 의해 ∠45의 직선운동을 일으키는 탈수 스크린에 의거 탈수된 후 양질의 모래로 배출된다.

약품공급장치(Dosafloc)는 분말고분자 응집제(Polymer)를 액상화하여 설비에 투입하는 장치로 준비용 탱크와 사용탱크로 구성되어 있으며, 미리 준비된 응집제를 혼합조로 보내어 샌드유닛트에서 이송된 오수와 혼합하여 급속침강을 유도한다.

응집제에 섞인 오수는 침전 및 농축조(Decanter)로 보내어 미분(오니)를 침강시키고, 스크레이퍼를 회전시켜 일정한 농도로 농축하며, 상등수는 물탱크로 보내어져 다시 세척수로 재사용하게 된다.

그러나 농축된 슬러지는 슬러지 사일로로 보내어져 저장된다. 저장된 슬러지는 케이크 상태로 탈수하여 탈수된 물은 혼합탱크로 보내고 슬러지 상태의 미세분말(시멘트+석분)이 생산된다.

이와 같은 방법으로 재생골재 생산 시 발생하는 미세분말은 처리량의 약 40％정도이고 주로 매립 처리된다. 이에 따른 환경문제, 매립장 부족문제 등을 해결하고 미세분말을 고부가가치의 주입충진재로 활용할 수 있게 된다.

상기와 같이 재활용 폐콘크리트미분 성형공정(1)에 의해 얻어지는 재활용 폐콘크리트 미분(150:시멘트+석분)의 사용상태를 설명한다.

시멘트와 물을 혼합한 모르타르에 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분 (150)를 첨가하여 혼합하여 본 발명에 따른 저가형 가소성 주입충진재를 형성(제조)한다.

상기와 같이 형성(제조)되는 저가형 가소성 주입충진재에는 혼화제로서 벤토나이트와 가소화제 중에서 어느 하나를 선택하여 첨가하거나, 또는 상기 벤토나이트와 가소화제를 동시에 첨가하여 형성할 수 있다.

상기와 같이 시멘트 + 물 + 재활용 폐콘크리트 미분(150:시멘트+석분) + 벤토나이트 + 가소화제 를 혼합하여 제조되는 저가형 가소성 주입충진재는 상수도관고 같은 시설물을 시공 설치할 때에 사용된다.

상수도의 외관과 내관의 충진재에 대한 시방 규정(상수도 시방서, 1990)에 의하면, 다음의 표에 확인되는 바와 같이 콘크리트 또는 모르타르를 주입하는 것을 원칙으로 하고 있다.

하지만, 콘크리트의 경우 장거리 압송을 할 때에는 골재의 입자 크기로 인해 시공상 주입을 하기가 어려운 문제로 대두 되며,. 그로 인해 일반적인 시공 현장에서는 주로 모르타르를 충진재로 사용을 하고 있는 실정이다.

또한 모르타르 또는 콘크리트를 충진할 때는 외관에 본관을 삽입하여 균등한 간격을 유지하도록 조립한 뒤에 모르타르 또는 콘크리트로 완전히 충진하여 일체화하는 것을 규정으로 하며, 주입압력의 경우에도 시방서의 규정에서는 0.3MPa로 규정하고 있다.

본 발명은 저가형 가소성 주입충진재를 상기와 같은 종래의 모프타르와 콘크리트를 대신하여 사용하려는 것이다.

본 발명은 저가형 가소성 주입충진재는 시멘트 + 잔골재 + 재활용 폐콘크리트 미분(150) + 물 + 혼화제를 주재로 하여 형성하며, 시멘트 : 잔골재 : 재활용 폐콘크리트 미분(150)는 1 : 3 : 3 ∼ 5 의 배합비율에 물과 혼화제를 첨가하여 혼합하는 것이 가장 바람직하다.

다음은 본 발명에 따른 저가형 가소성 주입충진재를 이용하여 상수관을 설치하는 구체적인 실시 예에 대하여 설명한다.

본 발명은 저가형 가소성 주입충진재를 상수도관 시설공사에 사용하기 위해서는 도 3에 에시된 바와 같이 상수도관을 지중에 매입 설치하게 된다.

추진 작업구역 내의 바닥 및 반력벽 콘크리트 양생 후 본 관로 계획 구배로 기계레일 설치와 유압장비를 조립 및 거치시키고, 첫 번째 파이프(Pipe)에 선단 보강작업을 한다.

기계레일 위에 선단슈 보강을 한 파이프(Pipe)를 거치시키고 레벨을 다시 확인한 후 거치된 첫 번째 파이프(Pipe)를 유압잭(7000KN)으로 추진하며, 유압잭과 강관과의 사이에 밀대를 반복하여 끼워 넣는다.

선추진 후굴착으로 관내 토사를 밖으로 배출 후 사토시키고, 강관용접 완료 후 추진, 토사배출, 강관용접을 반복하여 도달구로 강관을 관통 완료시킨다.

마지막으로 속관을 추진관 내에 부설하고 모르타르 그라우팅 작업을 한다.

즉, 상수도관의 외관(320)을 지중에 매입 설치하고, 외관(320)의 내부에 설치되는 추진레일용 바퀴가 구비된 레일받침(340)으로 내관(310)의 밑면을 받쳐 주면서 유입시키되, 모르타르를 충진시킬 때에 내관(310)이 상측으로 부상하는 것을 방지하기 위하여 외관(320)의 내부 상측에 부력방지대(341)을 설치하여 내관(310)의 상측을 억류 지지시킨다.

이와 같이 상수도관의 외관(320)과 내관(310)과의 사이에 형성되는 공극부(330)에 본 발명에 따른 저가형 가소성 주입충진재를 충진시키는 것이다.

상기와 같이 외관(320)과 내관(310)과의 사이는 공극부(330)에 충진되는 저가형 가소성 주입충진재에는 혼화제로서 벤토나이트와 가소화제를 첨가시키는 것이 바람직하다.

상기 벤토나이트를 토목 기초 공사에 이용하는 주목적 중의 하나는 굴착 및 시추시 벽면의 붕괴 방지를 위한 것이다.

벤토나이트가 물에 분산된 현탁액은 높은 점도를 나타내는데, 물이나 기름과는 다르게 유동 속도가 변하면 점도도 같이 변하여 낮은 유동속도에서는 높은 점도를 나타내고, 반면에 높은 유동속도에서는 낮은 점도를 나타내는 성질이 있으며, 이러한 현상을 요변성(搖變性, Thixotropy)라고 한다.

이러한 현상은 유동이 없는 안정된 상태에서는 겔(gel)상태가 되고, 급격한 이동이 일어날 때는 액상의 졸(sol) 상태로 변하게 되는 것이며, 몬모릴로나이트의 현탁액은 이러한 현상의 상태 변화가 특히 예민한 특성이 있다.

이러한 성질 때문에 시추 및 굴착시에 벤토나이트의 현탁액을 주입하게 된다.

안정액에 들어가는 재료에 있어서는 말할 것도 없이 벤토나이트가 주재료가 된다.

벤토나이트는 전술한 바와 같이 점토광물인 몬모릴로나이트를 주성분으로 하고 있으며, 이들 광물입자들은 표면이 부전하를 띠고 있으며, 이는 굴착지반 중의 양전하와 결합하여 벽면에서 응집을 일으켜서 얇은 막을 형성하여 결국 차수와 지반붕괴 방지 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 벤토나이트 현탁액은 콘크리트 중의 Ca++이온을 흡착하기도 하고, 혹은 수중에 염분이 포함되어 있는 경우에는 Na+이온을 흡착하여 응집반응을 일으켜서 안정액으로서의 성질이 저하된다.

상기 벤토나이트의 품질은 산지, 생산회사, 입도 등에 따라 아주 다를 수 있기 때문에 제품의 선택에 신중을 기하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 저가형 가소성 주입충진재를 이용한 설비공사(건축 또는 토목)에 적용하여 상기 및 기타 목적과 특징은 다음의 구체적인 실시 예에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

터널의 복공 공극에 벤토나이트의 성질과 가소화제를 이용하여 충진을 하는 시험을 다음과 같이 실시하였다.

기존 우리나라에서의 충진재의 개념과는 달리 벤토나이트와 가소화제를 혼합하여 순간 재료의 성질이 겔화 되고 가소성이 증가되어 터널의 공극속에 물과 분리가 되면서, 공극속에 충진을 하는 것이다.

상기에서 NO.3 가 표준배합이며,

주재와 물 시멘트 벤토나이트의 순으로 투입하였다.

[주입액 송출량]

주입액 송출량은 시공개소에 따라 다르나, Q=50∼160 정도를 기준으로 최대주입압력 미만으로 시공하였다.

[주입관의 지름]

주입관지름은 압송거리에 의해 선정하고 압송거리와 주입관 지름의 관계를 제시하였으며 표 2e와 같다.

[재료 배합에 따른 시험결과 평가]

시멘트+벤토나이트+물+가소화제의 배합으로 혼합상황을 확인하기 위하여 주입시에 서브호스로부터 주입재를 채집하여 FLOW각도시험을 하는데, FLOW각도 시험은 155mm×15mm×10mm의 상자에 채취한 재료를 충진하여 임의의 각도로 놓아 흘러 나가는 상황으로 FLOW각도를 확인하는 시험을 실시하였으며, 시험결과평가(기준)는 표 2f과 같았다.

상기에서 확인되는 바와 같이 주입재의 FLOW각도를 15 ∼ 30˚ 로 유지시켜 주는 것이 가장 바람직하였다.

다음은 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분(150)를 이용하여 터널 공동부에 주입되는 저가형 가소성 주입충진재를 개발하기 위한 실험을 다음과 같이 실시하였다.

[실시 예 1-1] 시멘트(1.0) + 벤토나이트(1.0) + 물

- 목적 : 시멘트와 벤토나이트, 가소화제의 배합에 따른 흐름과 수조에 물을 넣었을 때, 수조에 알카리성의 형태를 알아보았다.

- 조건 : 의 배합량을 로 환산하여 배합을 산정하고, 물의 양에 따른 가소화제 발현 및 충진의 상태를 보기 위해 수중 불 분리성 시험기를 이용하여 충진을 실시 하였다.

- 결과

- 위 실시 예1-1(실험결과)을 보면 FLOW각도에서 현격하게 높은 것을 알 수가 있다. (일반적인 기준 FLOW각도 15∼30˚ 를 적정 기준으로 함) 물이 투명해질 때의 도 4(배합량에 따른 평균 PH값)에서 확인되는 바와 같이 PH의 측정에서도 배합에 따른 특별한 차이를 보이지 않았다.

- 무게의 차이를 볼 때에는 배합에 물의 함량이 높을수록 무게의 차이는 더 높은 것으로 나타났다.

- 위의 실시 예1-1에 의해 배합에 따른 물의 함유량을 높이면 FLOW값이 낮아진다는 것을 확인하였다

[실시 예 1-2] 시멘트(1.0) + 벤토나이트(1.0) + 물 + 가소화제

- 목적 : 시멘트, 벤토나이트, 물, 가소화제의 배합에 따른 물 양의 변화에 따른 가소화제의 적정 배합을 찾는다.

- 조건 : 전과 동일하게 0.25 기준으로 하고 벤토나이트와 가소화제가 순간적으로 가소성을 발휘하기 때문에 시간에 따른 FLOW각도를 측정을 함

- 결과

재료 배합량 및 시간에 따른 FLOW값의 변화(벤토나이트)는 도 5에 예시된 바와 같다.

- 가소화제는 벤토나이트와 배합되는 즉시 경화촉진을 하는 성질을 가지고 있기 때문에 콘크리트 믹서 통에서 시료를 아크릴통에 넣고 각도를 재는 시간을 포함하여 3분을 기준으로 한 각도를 잰 결과로서 실제 초기상태일 때의 FLOW각도를 보면 그래프 4번째 실험 결과가 이상적인 FLOW각도 값을 가질 수 있음을 확인하였다.

[실시 예 2] 수중 물 분리성 시험

- 목적 : 실제로 시멘트, 벤토나이트, 물, 가소화제가 배합이 되어 수중에서 재료를 투입하였을 때, 재료가 물과 융합이 되지 않고 그 형태를 유지하는 것과 그 재료를 반으로 절단했을 때 재료의 공극발생 유무를 알아보는데 목적이 있다.

- 조건 : 배합의 조건은 위의 실시 예2에서 적정한 FLOW각도를 유지하는 배합을 사용하였고, 수조에 물을 채운다음 콘크리트 믹서에서 배합된 재료를 펌프로 압송하여 1.5쇼트방식으로 수조의 밑단 구멍으로 재료가 투입된다.

- 결과

- 수중 불 분리성 시험기기로 물과 재료의 분리성을 확인한 결과 수중에서 재료를 주입한 형태로 유지되었으며, 재료를 절단하였을 때에도 재료 안에 공극이 발생하지 않고 완전히 충진이 일어나는 것을 확인할 수 있었다.

[실시 예 1-3] 시멘트(1.0) + 벤토나이트(0.7) + 미분(0.3) + 물 + 가소화제

- 목적 : 벤토나이트와 가소화제는 재료비가 매우 고가이기 때문에, 폐콘크리트에서 나오는 미분을 이용하여 경제성 절감을 하기위해 시멘트, 벤토나이트, 미분, 물, 가소화제에 따른 FLOW각도의 변화를 살펴보았다.

- 조건 : 배합조건은 0.25 기준으로 배합을 하였고 시멘트, 벤토나이트, 미분을 1:0.7:0.3 배합량으로 하였다.

- 결과

도 6은 상기 실시 예1-3에서 재료배합량 및 시간에 따른 FLOW값의 변화(벤토나이트+미분:실험 1-3)를 그래프로 표시한 것이다.

- 그래프 1번과 2번 같은 경우에는 이전의 시멘트+벤토나이트+물+가소화제를 배합하였을 경우와 같이 많은 가소성과 수중에서의 물 분리성이 일어나지 않았으나, 그래프 3번과 4번의 실험결과 경우에는 가소성이 어느 정도 발현은 하나 재료가 하나의 완전한 겔(gel)화가 일어나지 않고 약간의 재료분리로 수면에 약간의 물이 떠있는 것을 알 수가 있었다.

그리고 FLOW각도의 경우미분이 들어가지 않은 상태의 배합보다 순간경화가 잘 일어나지 않고 적정 배합량에 따라 FLOW각도가 2∼12˚ 의 각도차이를 보였다.

[실시 예 1-4] 시멘트(1.0) + 벤토나이트(0.5) + 미분(0.5) + 물 + 가소화제

- 목적 : 위 실험의 벤토나이트 양을 25％줄이고 미분을 25％증가시켜 FLOW각도의 변화 및 가소성과 물과 분리의 관계를 알아보았다.

- 조건 : 배합량은 0.25를 기준으로 하고, 가소화제는 전과 동일하게 주입을 하였다.

- 결과

상기 실험 1-4에서 재료배합량 및 시간에 따른 FLOW값의 변화(벤토나이트+미분:실험 1-4)는 도 7과 같았다.

- 실험을 한 결과 FLOW각도는 그래프 1번, 2번, 3번, 4번이 적정한 각도를 보였으며, 1번, 2번의 경우에는 약간의 재료분리가 있기는 하나, 가소성이 어느 정도 발현이 되었다. 각도의 차이에서는 실험1의 결과보다는 더 낮은 각도의 차이를 확인할 수 있었다.

[실시 예 1-5] 시멘트(1.0) + 벤토나이트(0.3) + 미분(0.7) + 물 + 가소화제

- 목적 : 실시 예1-2에서 배합되었던 벤토나이트 양을 25％줄이고 미분을 25％증가시켜 FLOW각도의 변화 및 가소성과 물과 분리의 관계를 알아보았다.

- 조건 : 배합량은 0.25를 기준으로 하고, 가소화제는 전과 동일하게 주입을 하였다.

- 결과

상기 실시 예 1-5에서 재료배합량 및 시간에 따른 FLOW값의 변화(벤토나이트+미분:실시 예 1-5)를 도 8에 도시하였다.

- 2번, 3번, 4번, 5번 그래프는 적정 FLOW각도를 만족시켰으며, 각도의 차이는 2∼6˚ 의 각도 차이를 보였다.

재료분리는 배합에 따른 물의 양이 많아질수록 재료분리가 더 일어나 순간적인 겔(gel) 상태도 적게 발현됨을 확인할 수 있었다.

[실시예 1-6] 시멘트(1.0) + 미분(1.0) + 물

- 목적 : 폐콘크리트에서 나온 미분을 이용하여 벤토나이트의 고비용을 절감하고 시멘트, 미분, 물의 관계를 알아본다.

- 조건 : 배합조건은 0.25기준으로 배합을 하였고 시멘트와 미분은 1:1배합량으로 한다.

- 결과

상기 실시예 1-6에서 재료배합 및 시간에 따른 FLOW값의 변화(미분)를 도 8에 도시하였다.

- 위의 자료를 볼 때 적정한 FLOW각도는 그래프 4번과 5번 6번의 실험결과가 적정한 각도를 보여주고 있으며, 시멘트+미분+물의 실험은 시간에 따른 각도의 변화가 거의 3∼8˚ 도 이상 차이가 나타나지 않았고, 시간에 따른 순간경화도 일어나지 않았음을 확인하였다.

다음은 상하수 내외공간부에 충진되는 저가형 가소성 주입충진재를 개발하기 위한 실험을 다음과 같이 실시(실시 예)하였다.

[실시 예 4] 미분의 성질( 미분의 비중시험 및 흡수율 시험(KS F 2504))에 대한 실험 (실시 예)

비중시험 결과

- 3회 실험으로 평균치를 구함

플라스크의 표준 중량은 500g을 넣어야 하나, 250g으로 대체 하였음.

- 미분을 평균값으로 구하여 보면

미분의 비중 = (2.22×3)/3 = 2.22

- 미분의 비중시험을 해 본 결과 비중값은 거의 모래와 비슷한 것을 알 수가 있으며, 보통 시멘트 보다는 낮은 것을 알 수가 있다.

[실시 예 4-2] 흡수율 시험결과

- 미분은 잔골재인 모래에 비해 2∼3배 높은 흡수율을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

[실시 예 4-3] 미분의 단위용적 중량 실험 (KS F 2505)

시험결과

① 통의 부피

비례식에 의하여

물의 단위중량 : = (다-나-가) : x

999.2kg : 1㎥ = (4.0194 - 0.1045 - 0.8406)kg : x

3.0743kg·㎥ = 999.2x kg

∴x(통의 부피)= 0.003076761㎥

② 미분의 단위용적 중량

공식에 의하여

미분의 단위용적중량 : 1090kg/㎥

[실험 5] 미분배합에 대한 실험

＜ 미분 배합의 산정 ＞

＜ 미분의 처리 방법 ＞

미분은 미립자를 가진 입자로 수처리 장치를 거친 후 압착하여 물기를 제거한 후에 덩어리 형태로 나오게 되는데, 이러한 미분의 형태는 함수량이 많으며, 시간에 따라 함수량이 달라지기 때문에 일정한 함수율을 갖는 미분을 가지고 하여야 한다. 따라서 덩어리 상태의 미분을 가열을 시켜 건조상태의 미분을 가지고 실험을 하였다. 그리하여 가열할 수 있는 Rotary Kiln을 이용하고, 미분을 가열하여 5mm이하의 가는 채로 분류를 한 것을 표본으로 산정하였다.

공식의 산정

- 공식은 현장계량 용적 배합을 기준으로 산정

- 현장계량 용적 배합식

시멘트, 미분을 1 : n 으로 배합할때,

WC: 시멘트의 단위용적중량

GC: 시멘트의 비중

WS: 미분의 단위용적중량

GS: 미분의 비중

W/C: 물,시멘트비

C: 함수비

(미분은 시멘트와 석분으로 이루어져 있으나, 모래와 비중 및 단위용적중량이 흡사하므로 잔골재로 가정하여 산정)

- 미분을 1:3(부피비)으로 배합을 하고 물을 55％(=0.55)라고 할 때,

- 1㎥일 때를 0.0025㎥로 환산하여 계산하였을 때

배합의 적용

재료의 배합에 있어서 시멘트+벤토나이트+물+가소화제, 시멘트+벤토나이트+미분+물+가소화제, 시멘트+미분+물 세가지의 형태로 분류를 하였다. 첫 번째 배합인 경우 실제로 벤토나이트와 가소화제의 영향에 따른 FLOW각도, 수중 불 분리성, PH의 변화를 관찰하였으며, 두 번째 배합의 경우에는 FLOW각도, 재료분리, 가소성 유무의 변화를 알아보고, 세 번째 배합에서는 물의 양에 따른 FLOW각도, 점착력의 정도, 배합에 따른 강도의 변화에 대한 결과를 알아보기 위해 실험을 하였다.

＜ 미분의 FLOW 각도 실험 및 강도실험 ＞

[실시 예 5-1] : 시멘트+미분+물 (1:9 배합)

- 목적 : 벤토나이트, 가소화제를 이용한 배합실험은 경제적인 측면에서 재료비가 고가이기 때문에 특수한 시공을 제외하고는 경제성이 떨어진다. 그리하여 폐콘크리트의 미분을 이용하여 재료비를 절감하면서 동시에 강도가 어느 정도 나오는 것을 측정하였다.

- 조건 : 현장계량 용적배합을 기준으로 0.25 ㎥ 배합을 하였다.

- 결과

- FLOW각도의 경우에는 재료의 배합에 따라 달라지는 것을 알 수가 있었으며, 강도의 경우 압축강도가 토질 지반반력의 상한치에서 점성토 지지력의 0.5배 정도 되는 것을 알 수가 있다.

[실시 예 5-2] 시멘트+미분+물 (1:7 배합)

- 목적 : 미분재료의 변화에 따른 강도의 변화와 FLOW각도의 관계를 알아본다.

- 조건 : 시멘트와 미분의 비를 1:7로 하고, 0.25로 배합을 산정함

- 결과

- FLOW각도의 경우에는 재료의 배합에 따라 달라지는 것을 알 수가 있었으며, 강도의 경우 압축강도가 토질 지반반력의 상한치에서 점성토 지지력(2)과 비슷함을 알 수가 있다.

[실시 예 5-3] 시멘트+미분+물 (1:5 배합)

- 목적 : 미분재료의 변화에 따른 강도의 변화와 FLOW각도의 관계를 알아본다.

- 조건 : 시멘트와 미분의 비를 1:5로 하고, 0.25로 배합을 산정함.

- 결과

- FLOW각도의 경우에는 재료의 배합에 따라 달라지는 것을 알 수가 있었으며, 강도의 경우 압축강도가 토질 지반반력의 상한치에서 모래의 지지력(4)과 비슷함을 알 수가 있다.

[실시 예 5-4] 시멘트+미분+물 (1:3배합)

- 목적 : 미분재료의 변화에 따른 강도의 변화와 FLOW각도의 관계를 알아본다.

- 조건 : 시멘트와 미분의 비를 1:3으로 하고, 0.25로 배합을 산정함.

- 결과

- FLOW각도의 경우에는 재료의 배합에 따라 달라지는 것을 알 수가 있었으며, 강도의 경우 압축강도가 토질 지반반력의 상한치에서 자갈의 지지력(7)보다 큰 것을 알 수가 있었다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분(150)가 활용한 저가형 가소성 주입충진재를 건축 및 토목 공사에 활용하였을 때에 효과(기술적 및 경제적 효과)를 기대할 수 있었다.

＜ 기술적 효과 ＞

시멘트+벤토나이트+물+가소화제

시멘트, 벤토나이트, 물, 가소화제를 사용한 배합실험을 보면, 벤토나이트는 가소화제와 결합하여 순간 경화가 일어나 재료가 겔(gel)화되는 현상을 가지고 있으며, 적정 FLOW각도를 가진 배합조건을 가지고 수중 불 분리성 시험을 한 결과 수중에서 재료를 주입한 형태로 유지가 되었음을 알 수 있었다.

그리고 수중에 주입한 재료를 절단을 해본 결과 재료 속의 공극은 발생하지 않았으며, PH와의 관계에서도 특별한 변화는 일으키지 않았으므로 터널 공동부 충진재로 적합하나 다만 벤토나이트가 고가이므로 이에 대한 대체 소재의 개발이 필요성이 요구된다.

시멘트+벤토나이트+미분+물+가소화제

시멘트, 벤토나이트, 미분, 물, 가소화제 배합에 따른 FLOW각도, 재료분리에 대해 알아보았다. 실험을 토대로 볼 때, 도 2a 및 도 2b에 의해 확인되는 바와 같이, 벤토나이트는 가소화제와 결합하여 순간 겔(gel)화가 되어 가소성을 발현하고, 벤토나이트의 양이 적어지면 적어질수록 가소성은 적게 발현을 하며, FLOW각도의 차이에서도 벤토나이트 양이 적어질수록 시간에 따른 순간경화는 적어지는 것을 알 수가 있다.

또한 불 분리성에서도 벤토나이트가 적어질수록 재료분리가 일어나, 수중에서 재료의 형태 유지가 더 작아지는 것을 알 수가 있었다.

실제로 충진재의 압축강도를 2MPa으로 규정하고 있는데, 이정도의 강도는 토질 지반반력의 상한치 점성토 지지력(2 N/㎟)과 비슷한 강도이다. 그리고 시공현장에서 충진재인 모르타르(일반 1:3배합에 W/C=50％)은 FLOW각도가 10∼15˚ 밖에 나오지 않으며 유동성은 어느 정도 있으나 굳기 전의 점성은 떨어진다.

그리하여 실제로 터널의 복공배면에 충진을 하는 경우 FLOW각도가 15∼30˚ 이기 때문에 어느 정도 유동성이 있으며, 터널의 공극에 물이 차 있다 하더라도 수중 물 분리성이 있기 때문에 물과 재료가 분리가 되어 물을 공극에서 빼면서 그 사이에 재료가 들어갈 수 있다.

따라서 벤토나이트와 가소화제가 고가이기는 하나 벤토나이트를 일부 미분으로 대체하면 경제성이 확보된 터널 충진재로서의 적용성은 충분한 것으로 나타났다.

시멘트+미분+물

시멘트, 미분, 물을 이용한 배합실험을 보면, 미분의 재료의 성질시험을 한 결과, 물의 흡수량이 많아서 FLOW각도 40˚ 를 기준으로 W/C가 일반적인 모르타르나 콘크리트의 45∼55％정도이고, 시멘트, 미분의 1:3배합에서는 135％, 1:9배합에서는 400％까지 나왔다.

그리고 FLOW각도의 경우에도 재료의 점성을 가지며, 재료의 분리가 일어나지 않는㎥≒ FLOW각도는 (40±5)˚ 가 발생하였다. 강도적인 측면에서도 FLOW각도를 고려한 강도는 시멘트 양이 많을수록 강도는 더 높은 것으로 나타났으며, 1:9배합을 제외한 1:3배합, 1:5배합, 1:7배합에 따른 압축강도는 일반 토질 지반반력의 상한치 점토지지력보다 높게 나왔다.

또한 1:3배합에서는 압축강도가 모르타르(일반적으로 20MPa)의 1/2∼1/3정도로 나타났으므로 상하수도 내외관, 폐관등의 충진주입재로 적합한 것으로 판정되었다.

＜ 경제적 효과 ＞

모르타르 충진비용에 따른 효과

일반적으로 상수도 이중관의 충진재는 모르타르를 1:3배합으로 충진한다. 그래서 레미콘차량을 이용하여 모르타르를 주입시킨다. 이때 1당 모르타르의 가격은 70,000원에 이른다. 그리하여 외경 2800mm, 내경 2200mm 사이에 길이 100m 구간을 충진하면,

재료적인 총액 : 236㎥×70,000원= 16,520,000원

위의 식을 보면 모르타르의 재료적인 비용은 총 16,520,000원이라는 비용이 든다.

미분 배합에 따른 충진비용

미분의 배합인 경우 가소성을 가지고 유동성도 가지고 있는 각도 43˚ 를 기준으로 W/C를 산정하여 단가의 차익을 비교한 것을 표4a에 나타내었다.

위의 표를 보면 1:7배합인 경우 압축강도가 2.45MPa이며, 이와 같은 강도는 시멘트+벤토나이트+물+가소화제를 배합했을 때 충진재 강도 2MPa과 비슷하며, 이때 100m를 시공하였을 때 가격은 약 12,000,000원 정도 차익(이익)이 발생하게 된다.

미분을 사용한 배합의 경우 기존의 모르타르보다는 강도가 작아서 구조물의 지지대 역할을 하기에는 부족하나 충진재로서의 강도는 충분히 가지고 있다.

실질적으로 미분의 경우 폐콘크리트에서 임팩트 크러샤로 파쇄한 고운 입자이며 현재 미분을 사용하지 않기 때문에 폐콘크리트 폐기물 처리업체에서 또 다른 폐기물 업체로 폐기물 비용을 주고 폐기처분을 하게 된다.

이러한 폐기물 처리 비용까지 감안하여 미분을 재사용할 수 있다면 충분한 경제성을 가지고 있다.

본 연구에서는 벤토나이트와 가소화제를 이용한 충진재를 토대로 폐콘크리트의 미분을 사용하였을 때 가소성, 재료분리의 관계, FLOW각도 등 미분을 이용한 재료적인 특성과 경제적인 이익을 분석하였다.

＜ 성과활용 및 기대효과 ＞

- 시멘트+벤토나이트+물+가소화제, 시멘트+벤토나이트+미분+물+가소화제를 배합하면 적정 FLOW각도 15∼30˚ 에서 적정한 유동성을 갖으면서 재료가 겔(gel)화 되어 수중 불 분리성이 된다.

그리하여 물이 차 있는 공극에 충진이 가능하고, 가소성이 확보된다.

하지만 벤토나이트와 가소화제가 고가이기 때문에 미분으로 일정비율 대체하여 터널복공, 지하구조물 교각하부 등 공동부의 주입충진재로 활용한다.

- 시멘트+미분+물을 배합하면 적정 FLOW각도 35∼45˚ 에서 재료분리가 일어나지 않으며, 적정한 가소성을 발휘하였다.

또한 미분은 미세입자이므로 높은 점착력을 갖으며, 압축강도는 시멘트 함유율이 높을수록 높고, 1:3배합, 1:5배합, 1:7배합의 경우 충진재 허용강도(2MPa)보다 높게 나왔다.

경제적인 측면으로 보면, 1:7배합의 경우 허용강도기준을 만족한 가장 경제적인 배합으로 나타났다.

특수한 경우(터널에서의 충진)를 제외하고, 폐콘크리트의 미분을 이용하여 상하수도 내외관, 폐관충진재를 사용하면, 폐기물 재료를 재활용할 수 있고, 경제적인 측면에서도 비용절감 효과가 높일 수 있게 된다.

본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대하여서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에게 있어 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분 성형공정도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 재활용 폐콘크리트미분 성형공정에 의해 제조되는 재활용 폐콘크리트미분을 이용하여 제조되는 저가형 가소성 주입충진재에서 가소화제의 발현 상태 여부를 보여주는 예시도.

도 3a 및 도 3b는 종래의 모르타르를 충진하는 상태를 보여 주는 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 재활용 폐콘크리트미분 성형공정 10: 폐콘크리트 분쇄 및 선별 공정

20: 미분이 함유된 잔골재 탈수 및 이송공정

30: 미분 및 잔골재 선별공정 40: 이물질제거공정

50: 미분 및 잔골재 분리공정 60: 잔골재 탈수 및 획득공정

70: 잔골재 100: 폐콘크리트미분형성공정

110: 응집제투입공정 120: 침강 및 농축공정

130: 미분슬러지저장공정 140: 탈수 및 성형공정

150: 재활용 폐콘크리트미분

Claims (6)

1. 시멘트와 잔골재 및 물을 혼합한 모르타르에 있어서;

   상기 모트타르에는 폐콘크리트를 이용한 재활용 폐콘크리트미분 회수공정에 의해 얻어진 재활용 폐콘크리트미분을 첨가하여 혼합한 것;을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재.
2. 청구항 1에 있어서, 시멘트와 재활용 폐콘크리트미분과 잔골재의 혼합 용적비율은;

   시멘트와 잔골재 및 재활용 폐콘크리트미분의 혼합 용적비율을 1 : 3 : 3 ∼ 5 인 것;을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재.
3. 청구항 1에 있어서, 시멘트와 재활용 폐콘크리트미분과 잔골재에는 혼화제를 더 첨가 혼합한 것;을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재.
4. 청구항 3에 있어서, 시멘트와 재활용 폐콘크리트미분과 잔골재에 첨가되는 혼화제는;

   벤토나이트 또는 가소화제 중에서 어느 하나인 것;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재.
5. 청구항 3에 있어서, 시멘트와 재활용 폐콘크리트미분과 잔골재에 첨가되는 혼화제는;

   벤토나이트와 가소화제를 동시에 첨가 혼합한 것;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재.
6. 청구항 3 에 있어서, 시멘트와 재활용 폐콘크리트미분과 잔골재에 첨가되는 혼화제는; 전체 혼합 용적 비의 2％ 이하인 것;을 특징으로 하는 저가형 가소성 주입충진재.

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