KR20110111330A

KR20110111330A - 폐콘크리트에서 얻어지는 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재 제조 및 방법

Info

Publication number: KR20110111330A
Application number: KR20100030657A
Authority: KR
Inventors: 강희권; 이관형; 최재용
Original assignee: 대형환경 주식회사
Priority date: 2010-04-03
Filing date: 2010-04-03
Publication date: 2011-10-11

Abstract

본 발명은 폐콘크리트를 골재로 생산할 때 발생되는 미분말을 사용한 경량골재 제조 방법에 관한 것으로, 폐콘크리트 미분말에 대한 기존의 재활용방안은 부적합하고 아직 실효성이 입증되지 않은 상태이므로 현재 전량 매립처분되고 있다. 본 발명은 폐콘크리트 미분말을 이용하여 적정의 강도, 비중 및 흡수율을 가지는 경량골재 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기위하여 본 발명은 점토는 39.5~48.5%, 건식 공정에서 발생된 폐콘크리트 미분말 30~40%, 발포제는 1~3%, 융제는 2.5%, 물 15%, 감수제 1.0~2.0%로 혼합한 후, 소성온도는 1100℃∼1200℃에서 10분∼ 20분 소성시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 공정에서 발생된 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재 및 그 제조방법을 제공하며, 건설부산물 중 폐콘크리트 미분말을 이용하여 경량골재를 제조함으로써 비구조용 콘크리트용 경량골재로서 활용하여 환경친화적이고 경제적인 폐기물 재활용 효율을 향상시키는 효과를 가진다.

Description

폐콘크리트에서 얻어지는 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재 제조 및 방법{Method and artificial lightweight aggregate using waste concrete powders obtained waste concrete}

본 발명은 폐콘크리트에서 얻어지는 폐콘크리트 미분말을 이용하는 경량골재 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업부산물 중 폐콘크리트 미분말은 재활용된 예가 없어 대부분이 토사와 혼합하여 매립하고 있어 높은 재활용율을 위해 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

1960년대 중반부터 시작된 산업화 이후 건설된 콘크리트 구조물 등은 최근의 도시재개발과 재건축사업으로 해체되는 건축물이 급격하게 증가하고 있다. 또한 최근 들어 건축물은 그 양과 규모면에서 고층화, 대형화 되고 있는 추세이며 그에 따라 골재는 연간 2억 6000천 만 톤(2000년 기준)이라는 매우 막대한 량을 사용하고 있지만, 골재 채취는 매년 줄어들고 있는 것으로 나타났다. 이러한 이유는 자연 환경 보전과 천연 자원을 고갈로 인하여 골재 채취를 줄이고 있기 때문이다. 이러한 상황에 해체된 건축물의 폐콘크리트는 2007년도 약 66,000(ton/일)이 발생하여 연간 약 2,000만 톤이 발생하고 있으며, 그 양은 매년 급격히 증대하고 있다. 이와 같이 발생되는 막대한 양의 폐콘크리트 활용에 대한 필요성이 부각되고 있지만, 현재까지는 폐콘크리트에 대해서 적절한 재활용 방안을 찾지 못하여 단순히 노반재로만 이용되거나 최종매립지에 매립되고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 폐콘크리트를 재활용한 순환골재에 대한 연구는 매우 시급한 실정이다. 폐콘크리트를 재활용한 순환골재에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 연구에 비해 사용량은 매우 적었으며, 또한 고품질의 순환골재를 얻기 위하여 발생되는 부산물인 저품질 잔골재 및 미립분에 대한 사용 예는 매우 적다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건설폐기물을 처리 방법 중 건식 공정에서 발생되어 함수율이 10%미만인 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 경량골재를 제조하는 재료 중 50%이상을 차지하는 점토에 대하여 폐콘크리트를 파쇄할 때 발생하는 폐콘크리트 미분말로 대체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 점토, 폐콘크리트 미분말, 발포제, 융제, 감수제 및 물로 구성되어 소성가공하는 경량골재를 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 점토는 일반적으로 점토벽돌의 원료로 사용되는 점토로 입도는 1-300㎛를 사용하며, 발포제는 진공오일과 카본, Fe₂O₃을 복합하여 사용하였으며, 융제로는 SiO₂의 함유량이 70%이상이며, Al₂O₃의 함유량이 10%인 장석을 사용하는 것으로 하였다. 감수제는 재료 혼합에 사용되는 물의 양을 최소화시키면서 혼합이 되는 것으로 나프탈렌계, 멜라민계 등 고분자계인 고성능 감수제를 사용한다.

기존의 폐콘크리트의 순환골재로 제조하는 방식인 습식 공정에 의해 발생되는 폐콘크리트 미분말은 슬러지 상태로서 함수율이 20%이상으로 슬러지 응집을 위하여 응집제를 사용하며, 건조 공정과 재활용을 위한 분쇄 공정 등이 필요하기 때문에 재활용을 위한 전처리 비용이 많이 들지만, 본 발명에 사용되는 폐콘크리트 미분말은 순환골재 생산 방식 중 건식 공정에 의해 생산되기 때문에 함수율이 일정하여 건식 공정과 분쇄 공정이 필요없어 재활용이 습식에 비해 매우 수월한 것이다.

또한, 본 발명의 폐콘크리트 미분말의 함수율은 0.1~10%, 입도는 1~600㎛인 것을 특징으로 한다. 함수율이 0.1% 미만일 경우에는 콘크리트 조성물을 만들기 위해 재료들과 혼합할 경우 혼합에 사용되는 물의 양이 많이 첨부되어 그로 인한 혼합시의 물량 조절이 어려운 문제점이 있으며, 10% 초과할 경우에는 운반, 저장, 재료 혼합 시의 계량 등의 공정에 투입하는 부가적인 비용이 발생되어 폐콘크리트 미분말을 함수율은 0.1~10%범위인 것이 바람직하다.

또한, 입도가 1㎛ 미만인 경우에는 공기 중에 부유하고 있는 미분말을 형태이기 때문에 집진시에 집진기의 효율을 저하시키는 문제점이 있으며, 600㎛ 초과인 경우에는 폐콘크리트 미분말이 굵은 입자들로 인공경량 골재 제조시 높은 비중의 갖게 되기 때문에 폐콘크리트 미분말의 입도는 1~600㎛ 범위인 것을 사용하지만, 최적의 경량골재의 제조하기 위해서는 6~300㎛ 범위의 것을 사용하였다.

또한, 본 발명의 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재에 사용되는 점토에 대하여 폐콘크리트 미분말을 30%미만으로 할 경우에는 재활용율이 떨어지며, 그로 인한 경제성이 떨어져 경량골재에 대한 시장 확보가 매우 어려우며, 40% 초과할 경우에는 소성할 때 발포 현상이 목표로 하는 겉보기 밀도(g/㎤)가 1.5%이상이 되어 겉보기 밀도 조절이 매우 어렵다. 그로 인하여 폐콘크리트 미분말을 30, 32, 34, 38, 40% 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재의 제조에 대한 것으로 소성 온도는 성형된 골재로 100~120℃/36~48h 동안 건조한 후 1300℃까지 올라가는 소성로를 이용하여 1100~1200℃에서 약 20분간 소성하였다.

본 발명은 기존의 점토를 대체하여 폐콘크리트 미분말을 사용함으로써 기존 제품의 성능과 비교하여 동등 이상의 성능이 나타나는 경량골재의 재료로 사용하여 경제성 확보와 자연환경 보전에 이바지 하는 효과가 있다.

도1은 실시 예에서 얻어진 경량골재에 대한 도면이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시 예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의한 통상적인 변화가 가능하다.

기존의 점토에 대하여 폐콘크리트 미분말의 대체율 30, 32, 34, 36, 38, 40%일 때의 성형 상태와 압축강도 등을 시험하기 위하여 하기와 같은 방법으로 경량골재를 제작하였다.

점토는 KS 규정에 적합한 점토벽돌 원료인 것을 사용하였으며, 폐콘크리트 미분말은 충남 논산에 있는 건설폐기물 처리업체인 D사에서 발생되는 것으로 순환골재 생산 공정에서 발생되는 모든 미분말에 대하여 입도별 6~300㎛의 범위인 것을 사용하는 것으로 화학적 조성은 아래 표 1과 같다.

화학성분(wt/%)	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	K₂O	강열감량(%)
점토	57.86	19.08	7.07	0.20	1.04	2.22	2.54	11.03
폐콘크리트 미분말(%)	61.67	9.88	2.41	9.20	0.97	0.72	2.64	12.19

일반적으로 경량골재의 배합비는 점토는 39.5~48.5%, 폐콘크리트 미분말 30~40%, 발포제는 1~3%, 융제는 2.5%로 하여 혼합하여 약 2분간 건비빔한 후, 물 15%와 감수제는 1.0~2.0%로 하여 약 3분간 팬 믹서기를 이용하여 습비빔을 실시하였다. 그런 다음, 습비빔이 끝난 후에 원통형의 성형기에 투입한 후 약 20분간 성형 한 후 하기의 방법으로 양생을 하였다.

<양생 방법>

본 발명에서의 양생 방법은 일반적으로 사용되는 건조기에 성형된 골재로 100~120℃/36~48h 동안 건조한 후 1300℃까지 올라가는 소성로를 이용하여 1100~1200℃에서 약 20분간 소성하였다.

<비교예>

비교예로서 폐콘크리트 미분말의 대체율 28%와 42%에 대하여 실시하였으며, 실시 예 1과 동일한 방법으로 시험체를 제작하였다.

<시험예>

경량골재 제조에 사용되는 중량비

본 시험은 폐콘크리트를 파쇄, 분쇄 및 마쇄 등 다양한 공정에서 발생되는 분말들을 집진한 폐콘크리트 미분말을 경량골재의 원료로 사용하는 것으로 28, 42%(비교예), 30~40%로 대체율 2%씩 증가시키는 것과(실시 예)로 제작한 후 겉보기 밀도 및 흡수율, 입형을 검토하는 것으로 배합표는 표2와 같다. 또한 그 결과를 표3에 나타내었다.

그 결과를 표 2에 나타내었다.

No	Clay	Waste Concrete Powder	Bloating agent	Fluxing agent	Water	Super	Total
A(비교예)	50.5	28.0	3.0	2.5	15.0	1.0	100.0
B	48.5	30.0	3.0	2.5	15.0	1.0	100.0
C	46.3	32.0	3.0	2.5	15.0	1.2	100.0
D	45.1	34.0	2.0	2.5	15.0	1.4	100.0
E	42.9	36.0	2.0	2.5	15.0	1.6	100.0
F	41.7	38.0	1.0	2.5	15.0	1.8	100.0
G	39.5	40.0	1.0	2.5	15.0	2.0	100.0
H(비교예)	37.5	42.0	1.0	2.5	15.0	2.0	100.0

No	겉보기 밀도(g/㎤)	흡수율(%)	입형판정
A	1.20	40	모남
B	1.05	50	구형율 81
C	0.95	70	구형율 82
D	0.85	80	구형율 85
E	0.75	90	구형율 83
F	0.65	100	구형율 88
G	0.55	110	구형율 84
H	0.45	120	미세균열 발생

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 대체율이 증가함에 따라 겉보기 밀도는 떨어지고 있으며, 흡수율은 높아지는 있다. 입형 판정으로 보면 미세균열이 발생할 경우 경량골재를 사용한 콘크리트 제품의 강도 저하가 나타나기 때문에 미세균열이 발생하지 않는 것을 사용하는 것이 일반화 되어 있다. 또한 경량골재의 기준으로 흡수율이 약 50~120%, 겉보기 밀도(g/㎤) 1.2 미만, 구형율은 약 80%정도의 겉이 사용되고 있다.

이상을 종합하여 보면, 경량골재로 폐콘크리트 미분말을 대체할 경우 제조는 가능하지만, 목표로 하는 겉보기 밀도 1.2미만, 흡수율 50~120%정도를 갖는 것으로 폐콘크리트 미분말을 대체할 경우 가능한 것으로 나타나고 있음을 알 수 있었다.

Claims

점토, 폐콘크리트 미분말, 발포제, 융제 및 물과 감수제로 구성되는 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재에 있어서
상기 폐콘크리트 미분말의 입도는 1~600㎛, 함수율은 1-10%이며,
상기 경량골재의 성형방법은 건식 방법과 습식 방법 그리고 원형을 형태를 유지하기 위한 성형 방법을 특징으로 하는 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재
제1항에 있어서,
상기 경량골재의 배합비는 점토는 39.5~48.5%, 폐콘크리트 미분말 30~40%, 발포제는 1~3%, 융제는 2.5%로 하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재
제 1항에 있어서
상기 폐콘크리트 미분발의 대체율은 30%, 32%, 34%, 36%, 38, 40% 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 미분말을 이용한 경량골재