KR20140111796A - 유황과 디시클로펜타디엔(ｄｃｐｄ)계 개질재가 중합된 개질유황바인더를 함유하는 콘크리트 블록 제조방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것으로, 굵은 골재, 잔골재, 개질유황바인더, 필러로 이루어지는 혼합물을 믹싱하는 믹싱단계; 상기 혼합물을 몰드내에서 압축하여 블록모양으로 성형하는 압축성형단계;를 포함하는 것으로,
본 발명에 따라 제조된 개질유황바인더 콘크리트 블록은 휨강도가 높고 흡수율 이 낮으며, 작업시 초속경화가 일어나기 때문에 작업성이 용이하며, 환경적 문제가 없다는 현저한 효과가 있다.

Description

개질유황바인더(ＳＰＢ) 콘크리트 블록 제조방법{SPB CONCRETE BLOCK PRODUCT METHOD}

본 발명은 보도용 개질유황바인더(SPB) 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개질유황바인더를 이용하여 제조되어, 일반 시멘트 콘크리트와 비교하여 보다 높은 휨강도와 낮은 흡수율을 가지는 개질유황바인더(SPB) 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 기존의 시멘트는 가격은 저렴하나 시멘트를 만드는데 CO₂가 대량 발생하여 지구의 온난화를 가속화하며 사용 후 건축폐기물을 재활용할 방법이 없어 버리게 되면 시멘트의 강알칼리성이 토양이나 지하수를 오염시켜 환경에 악영향을 미치기 때문에 친환경적이지 못하며 시멘트 속 중금속은 인체에 유해하기도 하다. 또한 산성비와 해수와 같은 화학적 환경에서 부식이 쉽게 된다는 단점이 있다.

일예로서, 특허등록번호 10-1107290호에는 차선블록, 멈춤블록은 전체두께 중 80~90% 두께의 하부층과, 10~20% 두께의 표면층을 가지도록 하되, 상기 표면층은 골재 70%에 물 30%의 전체중량 중, 골재가 0.1~0.5mm 입자크기의 규사 28%와, 1~1.4mm 입자크기의 규사 9%와, 실리카흄 11%와, 모래 18%와, 포틀랜트시멘트 33%와, 혼화제 1%를 혼합하고, 상기 하부층은 골재 75%에 물 25%의 전체중량 중, 골재가 6~8mm 입자크기의 화산석 15%와, 8mm 입자크기의 자갈 10%와, 13mm 입자크기의 자갈 25%와, 모래 24%와, 고로시멘트 25%와, 혼화제 1%를 혼합하여서 제조됨을 특징으로 하는 고강도를 갖는 주차장용 블록이 공개되어 있다.

또한, 공개번호 10-2010-0092561호에는 자갈, 모래, 시멘트로 구성된 재료를 일정비율로 물과 배합하는 배합단계; 상기 배합된 재료를 블록금형에 투입하는 투입단계; 상기 블록금형에서 블록을 이형하는 이형단계; 상기 이형된 블록을 양생실로 옮겨서 건조하는 건조단계; 및 상기 건조된 블록을 토양, 물이 혼합되고, 씨앗이 담겨진 혼합물에 담그고 꺼내서 상기 건조된 블록에 토양, 물, 씨앗이 함유되도록 하는 함침단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식생 호안 블록의 제조방법이 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 생산 시 CO₂를 대량으로 발생하며 소각되거나 매립되어 환경오염의 원인이 되는 시멘트가 주원료로 사용되며, 또한 적정한 필러들이 사용되지 않으므로 화학적 환경에서 부식이 되기 쉽고, 내구성, 내수성이 낮다는 단점이 있었다.

한편, 석유정제시 부산물로써 발생하는 유황은 다양한 산업분야에 활용되고 있으나, 대량 수요처의 확보 및 활용성 증대 측면의 한계에 도달해 있는 상황이다. 따라서 대량의 부생 유황을 소비하기 위해 개질을 통하여 고부가가치 유황 폴리머 바인더(Sulfur Polymer Binder; SPB)를 제조하고, 이를 이용한 SPB콘크리트는 기존의 포틀랜드 시멘트로 만들어진 구조물이나 건축자재보다 내구성, 내부식성, 내화학성, 내수성, 동결수축 등에서 우수한 특징을 가지고 있다.

곧, 국내의 정유공장에서 부산물로 발생되는 유황이 근래 중동지역 국가에서 원유정제를 직접 실시하고 환경문제를 해결하기 위한 원유의 탈황시설이 증설되어 세계적으로 유황의 공급과잉이 시작되었다. 이로 인하여 국내에서도 약 20만톤 이상의 잉여 유황이 발생되고 있으며, 이 때문에 유황의 콘크리트 사용이 재차 주목받게 되었다. SPB콘크리트는 유황시멘트와 광물성 골재에 열을 가하여 혼합함으로써 제조하는 열가소성재료이다. SPB콘크리트는 온도가 저하되면 급속히 경화되면서 강도가 발현된다. 포틀랜드 시멘트 콘크리트 및 아스팔트 콘크리트와 같은 다른 콘크리트 재료와 마찬가지로 SPB콘크리트는 골재, 유황시멘트 및 사용된 재료의 배합에 따라 물성의 변화가 크게 나타난다. 산이나 염기성의 용액에 높은 저항성을 가지는 SPB콘크리트는 다른 건설재료들이 급속도로 물성 및 부식 성능이 저하하는 경우에 사용될 수 있다. SPB콘크리트는 일반적으로 알칼리 및 산화제에 대해서는 저항성이 약하지만 산 및 염기 환경에서는 우수한 성능을 나타낸다. SPB콘크리트는 상대적으로 새로운 재료로써 일반 포틀랜트 시멘트 콘크리트와 외관상 비슷하지만 제조방법이나 취급방법, 그리고 사용 및 시험방법 등에 있어서 많은 차이점을 가지며, 특히 개질유황바인더와 광물성 골재에 열을 가하여 혼합함으로써 제조하는 열가소성재료이다. 그리고 유황의 개질을 통하여 고강도 및 우수한 피로강도를 발현하고, 우수한 내산성 및 내염기성을 가지며 급속한 응결 및 강도를 발현함으로써 산업용 바닥재료로 사용되기에 적합하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기존 콘크리트 블록을 제조할 때 사용되는 시멘트를 대체하여, 골재 및 filler, 그리고 개질유황바인더를 사용하여 제조하는 보차도용 SPB블록의 제조법에 관한 것으로, 기존 시멘트로 제조한 콘크리트블록과 비교해 보았을때, 흡수율이 낮고 휨강도가 우수하며, 작업시 초속경화가 일어나기 때문에 작업성이 용이하며, 시멘트를 원료로 쓰지 않기 때문에 친환경적인 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것으로, 굵은 골재, 잔골재, 개질유황바인더, 필러로 이루어지는 혼합물을 믹싱하는 믹싱단계; 상기 혼합물을 몰드내에서 압축하여 블록모양으로 성형하는 압축성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 제조된 개질유황바인더 콘크리트 블록은 휨강도가 높고 흡수율 이 낮으며, 작업시 초속경화가 일어나기 때문에 작업성이 용이하며, 환경적 문제가 없다는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 보도용 SPB블록의 제조공정 도식화 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 I형 보도용 SPB블록의 사진

본발명은 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것으로, 굵은 골재, 잔골재, 개질유황바인더, 필러로 이루어지는 혼합물을 믹싱하는 믹싱단계; 상기 혼합물을 몰드내에서 압축하여 블록모양으로 성형하는 압축성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합물은 굵은 골재 30 ~ 40 중량부에 대하여, 잔골재 30 ~ 40중량부, 개질유황바인더 17 ~ 30중량부, 필러 15 중량부 이하(0은 제외)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필러는 플라이애쉬, 실리카흄, 고로슬래그 미분말중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 굵은 골재는 입자크기가 8~50mm인 자갈 또는 모래이며, 잔골재는 입자크기가 8mm 미만인 모래인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압축성형단계에서 압력은 5~25MPa이며, 성형몰드의 온도는 100~140℃이며, 압축성형시간은 1~5분간 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개질유황바인더는 90~95중량부의 유황에 대하여, 5~10중량부의 DCPD계 또는 올리고머계 개질제가 중합된 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 보도용 SPB블록의 제조공정 도식화 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 I형 보도용 SPB블록의 사진이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 골재 및 filler, 그리고 개질유황바인더를 120℃이상의 온도에서 용융혼합하여 제조한다. 크기 및 필요에 따라 가압, 진동, 가열한 후 상온에서 초속경화되는 보차도용 SPB블록의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 다양한 조건의 보차도용 SPB블록의 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 강도가 우수하며 초속경으로 제조되는 보차도용 SPB블록의 제조방법은 골재와 필러를 100~140℃로 각각 1~2시간 예열 시키는 예열공정; 교반장비를 이용하여 골재와 개질유황바인더, 그리고 Filler를 100~140℃에서 1~2시간 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합된 원료물질을 블록성형기를 이용하여 5~25MPa의 압력으로 압축성형하여 SPB블록을 제조하는 압축성형공정; 제조된 SPB블록을 탈형하여 24시간 상온에서 양생시키는 양생공정;으로 진행한다.

예열공정에 사용되는 골재는 8mm~50mm의 굵은골재와 8mm미만의 모래와 같은 잔골재로 이루어지며, 개질유황바인더는 유황에 DCPD계 또는 올리고머형 개질제를 사용하여 제조된 개질유황바인더를 사용한다.

Filler로는 fly ash, 고로슬래그 미분말, 실리카흄 등이 있으며, 이들을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 입자의 크기는 1~150㎛정도가 바람직하다.

그리고 압축성형공정에서 몰드 크기에 따라 제조하고자하는 크기 및 형태의 SPB블록을 제조할 수 있으며, SPB블록성형시 몰드의 온도를 100~140℃로 유지시킴으로써 표면의 결함을 방지할 수 있다. 또한 성형시 몰드에 진동을 가해줌으로써 혼합된 첨가물이 고루 분포되게 할 수 있다.

또한, 골재와 필러를 100~140℃로 각각 1~2시간 예열 시키는 예열공정에서, 예열온도가 100℃ 미만일 경우, 다음단계인 혼합단계에서 골재와 혼합되는 SPB 가 잘 녹지 않고, 140℃를 초과할 경우에는 과열되어 타거나 성분이 변질될 우려가 있으므로, 100 ~ 140℃정도로 조정한다. 그리고 예열시간이 1시간 미만일 경우에는 예열이 충분치 않아서 다음단계인 혼합단계에서 골재와 혼합되는 SPB 가 잘 녹지 않고, 2시간을 초과하면 SPB의 성분이 변질될 우려가 있고 에너지소비가 과다해지는 단점이 있다.

한편, 교반장비를 이용하여 골재와 개질유황바인더, 그리고 Filler를 100~140℃에서 1~2시간 혼합하는 혼합공정에서는 혼합온도가 100℃ 미만일 경우, 다음단계인 압축성형단계에서 골재와 혼합되는 SPB 가 잘 녹지 않고, 140℃를 초과할 경우에는 성분이 변질될 우려가 있으므로, 100 ~ 140℃정도로 조정한다. 그리고 혼합시간이 1시간 미만일 경우에는 예열이 충분치 않아서 압축성형단계에서 골재와 혼합되는 SPB 가 잘 녹지 않고, 2시간을 초과하면 SPB의 성분이 변질될 우려가 있고 에너지소비가 과다해지는 단점이 있다.

또한, 상기 압축성형단계에서 압력은 5~25MPa이며, 성형몰드의 온도는 100~140℃이며, 압축성형시간은 1~5분간 유지한다.

압력이 5MPa이하이면 제품의 조직이 치밀하지 않고, 25MPa를 초과하면 제품의 물성들이 변하는등 단점이 발생한다.

성형몰드의 온도가 100℃ 미만일 경우, SPB 가 잘 녹지 않고, 140℃를 초과할 경우에는 과열되어 타거나 성분이 변질될 우려가 있으므로, 100 ~ 140℃정도로 조정한다.

압축성형시간이 1분 미만이면 성형이 불완전하여 제품에 크랙등의 결함이 발생하며, 5분을 초과하면, 작업시간이 길어지며 에너지 소비가 늘어나는 단점이 있다.

그리고 제조된 SPB블록을 탈형하여 24시간 상온에서 양생시키는 양생공정에서, 상기 양생시간이 24시간 미만이면 블록의 양생이 충분하지 않아 크랙등의 결함이 생기며, 양생시간이 24시간을 초과하면, 작업시간이 길어지는 단점이 있다.

본발명의 개질유황바인더 콘크리트 블록 내의 혼합물의 함량은 굵은 골재 30 ~ 40 중량부에 대하여, 잔골재 30 ~ 40중량부, 개질유황바인더 17 ~ 30중량부, 필러 15 중량부 이하(0은 제외)이다.

굵은 골재가 30중량부 미만이 되면 강도가 떨어지고, 40중량부를 초과하면, 강도는 강해지나 결합력이 상대적으로 나빠진다. 잔골재는 SPB와 필러에 의해 접착되며, 또한 접착된 잔골재들은 굵은 골재와 굵은 골재 사이의 빈공간을 채우는 것으로, 30중량부 미만이 되면 결합력이 떨어지며 40중량부를 초과하면 강도가 상대적으로 나빠진다. SPB가 17중량부 미만이면, 결합력이 떨어지며, SPB가 30중량부를 초과하면, 강도가 상대적으로 저하된다. 그리고 필러가 너무 적을 경우 결합력이 떨어지나, 필러가 15중량부를 초과하면, 강도가 상대적으로 저하된다. 그러므로 필러는 15 중량부 이하(0은 제외)로 혼합한다.

상기 방법에 따라 제조된 보도용 SPB블록은 기존의 시멘트 콘크리트와 비교하여 시멘트를 대신하여 개질유황바인더가 결합재로 사용되어 친환경적이며, 그리고 휨강도가 우수하고, 초속경화되어 작업성이 좋아진다.

실시예

19mm 쇄석 35 중량부, 5mm 모래 35 중량부, 100~140℃온도로 2시간 예열하고, 개질유황바인더 22.5중량부, 필러인 플라이애쉬 7.5중량부를 첨가하여 140℃온도로 2시간 혼합한다.

이 때 재료로 사용된 개질유황바인더는 유황95 중량부에 대하여 5 중량부의 DPCD가 개질제로 사용된 것을 사용하였다. 이 후, 혼합된 원료물질을 120℃로 가열된 200*100*60크기의 몰드에 넣었다.

그 후에 14MPa 의 압력으로 압축진동 성형하여 SPB블록을 제조하고, 4분후에 성형된 SPB블록을 탈형하여 24시간 상온에서 양생한다. 본 실시예에 의해 제조된 보도용 SPB블록은 압축강도 47.2MPa, 휨강도 9.1MPa, 흡수율 0.02%의 물성을 나타내었다.

따라서 본 발명에 따라 제조된 개질유황바인더 콘크리트 블록은 휨강도가 높고 흡수율 이 낮으며, 작업시 초속경화가 일어나기 때문에 작업성이 용이하며, 환경적 문제가 없다는 현저한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 굵은 골재, 잔골재, 개질유황바인더, 필러로 이루어지는 혼합물을 믹싱하는 믹싱단계; 상기 혼합물을 몰드내에서 압축하는 압축성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 굵은 골재 30 ~ 40 중량부에 대하여, 잔골재 30 ~ 40중량부, 개질유황바인더 17 ~ 30중량부, 필러 15중량부 이하(0은 제외)인 것을 특징으로 하는 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법
3. 제1항에 있어서, 상기 필러는 플라이애쉬, 실리카흄, 고로슬래그 미분말중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 굵은 골재는 입자크기가 8~50mm인 자갈 또는 모래이며, 잔골재는 입자크기가 8mm 미만인 모래인 것을 특징으로 하는 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 압축성형단계에서 압력은 5~25MPa이며, 성형몰드의 온도는 100~140℃, 압축성형시간은 1~5분간 유지하는 것을 특징으로 하는 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 개질유황바인더는 90~95중량부의 유황에 대하여, 5~10중량부의 DCPD계 또는 올리고머계 개질제가 중합된 것을 특징으로 하는 개질유황바인더 콘크리트 블록 제조방법.

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