KR20170032990A

KR20170032990A - 레미콘 회수수 슬러지 분말, 그 제조방법 및 표층용 아스콘 조성물

Info

Publication number: KR20170032990A
Application number: KR1020150130732A
Authority: KR
Inventors: 류득현; 김정식; 이범우
Original assignee: 유진기업 주식회사
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-24
Also published as: KR101723204B1

Abstract

본 발명은 「레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하고 건조하여 분말화한 것으로서, 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지며, SiO₂ 10~40wt%, Al₂O₃ 3~15wt%, Fe₂O₃ 2~3wt%, CaO 25~50wt%, MgO 1~3wt% 및 SO₃1~5wt%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레미콘 회수수 슬러지 분말」과 「(a) 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하는 단계; (b) 분리된 슬러지를 건조하는 단계; 및 (c) 건조된 슬러지를 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지도록 분말화하는 단계;를 포함하여 이루어지는 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법」 및 「입도 25㎜ 이하 입도의 골재, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 및 아스팔트를 포함하여 구성되되, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말은 상기 골재 100중량부 대비 1~8 중량부 혼입되고, 상기 아스팔트는 상기 골재 100중량부 대비 3~10중량부 혼입된 것을 특징으로 하는 표층용 아스콘 조성물」을 제공한다.

Description

레미콘 회수수 슬러지 분말, 그 제조방법 및 표층용 아스콘 조성물{sludge powder of recycled water of ready mixed concrete, a manufacturing method thereof and asphalt concrete composite for surface layer}

본 발명은 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하고 건조하여 분말화한 것으로 아스콘 조성물에 채움재로 활용할 수 있는 레미콘 회수수 슬러지 분말과 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법 및 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 표층용 아스콘 조성물에 관한 것이다.

아스콘 조성물로 포장된 도로의 표면에는 침식작용, 배수불량 등으로 인한 포트홀(Pot hole)이 종종 발생한다. 이러한 포트홀은 교통사고를 유발할 위험이 높기 때문에 그 발생을 미연에 방지하는 것이 가장 중요하며, 발생 시 즉각적인 보수가 필요하다. 이에 서울시에서는 아스콘 조성물 포장 도로의 포트홀 저감을 위해 박리방지재를 혼합하도록 관련 규정에 명시하고 있다. 또한 국토교통부 및 다른 지방자치단체의 경우도 도로 포장에 사용되는 아스콘 조성물에 소석회, 시멘트, 액상박리방지제 등을 반드시 투입하도록 하는 규정을 도입하려 하고 있다.

소석회는 양전하를 띠고 있어 음전하를 띠고 있는 골재와 바인더 사이에서 결합력을 상승시켜주는 매커니즘을 통해 아스콘 조성물 포장 도로의 박리를 방지하여 준다. 그런데 콘크리트 역시 양전하를 띠고 있으므로 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하여 건조하고 분말화할 경우 종래 아스콘 조성물 포장 도로의 박리방지재로 활용되었던 소석회를 대체할 수 있는 여지가 있다. 또한 박리방지를 위하여 시멘트를 투입하는 것도 하나의 대안으로 규정되고 있는데, 레미콘 회수수 내에는 시멘트 슬러지도 다량 함유되어 있는 바, 박리방지 효과를 기대할 수 있는 부분이다. 그러나 레미콘 회수수를 아직까지 아스콘 조성물 포장 도로의 박리방지재로 활용하고 있는 선행기술을 찾아 볼 수 없으며, 탄산칼슘이나 콘크리트 첨가제로서 활용하는 기술 정도가 선보이고 있는 실정이다.

공개특허 제2015-0059370호 "레미콘 회수수를 이용한 액상탄산화 및 그에 따른 탄산칼슘 제조방법", 2015. 06. 01. 등록특허 제1470307호 "콘크리트용 화학 혼화제 및 레미콘 회수수를 사용한 무독성 콘크리트의 제조방법", 2014. 12. 02.

본 발명은 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하고 건조하여 분말화한 것으로 아스콘 조성물에 채움재로 활용할 수 있는 레미콘 회수수 슬러지 분말과 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법 및 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 표층용 아스콘 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하고 건조하여 분말화한 것으로서, 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.3㎜ 호칭의 체는 95wt% 이상 통과하고, 0.15㎜ 호칭의 체는 90wt% 이상 통과하며, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지며, SiO₂ 10~40wt%, Al₂O₃ 3~15wt%, Fe₂O₃ 2~3wt%, CaO 25~50wt%, MgO 1~3wt% 및 SO₃1~5wt%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레미콘 회수수 슬러지 분말」을 제공한다.

또한, 본 발명은 「(a) 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하는 단계; (b) 분리된 슬러지를 건조하는 단계; 및 (c) 건조된 슬러지를 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.3㎜ 호칭의 체는 95wt% 이상 통과하고, 0.15㎜ 호칭의 체는 90wt% 이상 통과하며, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지도록 분말화하는 단계;를 포함하여 이루어지는 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법」을 제공한다.

또한, 본 발명은 「입도 25㎜ 이하 입도의 골재, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 및 아스팔트를 포함하여 구성되되, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말은 상기 골재 100중량부 대비 1~8 중량부 혼입되고, 상기 아스팔트는 상기 골재 100중량부 대비 3~10중량부 혼입된 것을 특징으로 하는 표층용 아스콘 조성물」을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1. 종래 박리방지재를 사용하는 경우와 비교할 때 아스콘 조성물 포장 도로의 박리저항성은 동등한 수준으로 유지하면서 균열저항성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.

2. 레미콘 회수수의 생산적인 활용처를 제시함으로써 폐기물 재활용을 통한 환경보호가 가능하게 된다.

[도 1]은 종래 아스콘 조성물의 박리방지재로 사용되는 소석회 제조 공정의 모식도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 실시예와 비교예들의 간접인장강도 및 인장강도비를 측정한 데이터를 나타낸 표이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

1. 레미콘 회수수 슬러지 분말

본 발명에 따른 레미콘 회수수 슬러지 분말은, 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하고 건조하여 분말화한 것으로서, 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.3㎜ 호칭의 체는 95wt% 이상 통과하고, 0.15㎜ 호칭의 체는 90wt% 이상 통과하며, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지며, SiO₂ 10~40wt%, Al₂O₃ 3~15wt%, Fe₂O₃ 2~3wt%, CaO 25~50wt%, MgO 1~3wt% 및 SO₃1~5wt%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

일반적으로 아스콘 조성물의 채움재로는 석회석분, 포틀랜드 시멘트, 소석회, 회수더스트 등이 사용되며, 입도는 KS F 3501(아스팔트 포장용 채움재)의 규정을 만족하여야 한다. 따라서 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 역시 아스콘 조성물의 채움재로 활용되기 위해서는 이와 같은 규격을 만족하여야 하는데, 구체적으로 이물질이 제거된 상태에서 아래의 [표 1]에 나타난 입도 기준을 만족하여야 한다.

체의 호칭크기(㎜)	체 통과 질량 백분율(%)
0.6	100
0.3	95 이상
0.15	90 이상
0.08	70 이상

본 발명에 따른 레미콘 회수수 슬러지 분말은 [표 1]의 기준을 만족하고 있다. 따라서 아스콘 조성물의 채움재로 활용될 수 있다.

2. 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법

본 발명에 따른 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법은 (a) 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하는 단계; (b) 분리된 슬러지를 건조하는 단계; 및 (c) 건조된 슬러지를 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.3㎜ 호칭의 체는 95wt% 이상 통과하고, 0.15㎜ 호칭의 체는 90wt% 이상 통과하며, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지도록 분말화하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 (a)단계는 레미콘 공장 내 침전되어 있는 회수수 슬러지를 직접 백호(back hoe) 등을 이용하여 퍼내어 채취하거나 레미콘 회수수를 침전지로 모아 슬러지를 채취하는 방식 등으로 수행될 수 있다. 또한 상기 (b)단계 및 상기 (c)단계는 [도 1]에 도시된 바와 같은 소석회 제조 공정의 건조 분쇄 과정을 그대로 적용하여 회수수 슬러지 단독으로 또는 생석회와 혼합하여 제조되는 방식으로 수행될 수 있다. 한편 상기 (c)단계의 분말화는 KS F 3501(아스팔트 포장용 채움재) 규격에 적합한 제품이 되도록 수행되어야 한다.

3. 표층용 아스콘 조성물

본 발명에 따른 표층용 아스콘 조성물은 입도 25㎜ 이하 입도의 골재, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 및 아스팔트를 포함하여 구성되되, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말은 상기 골재 100중량부 대비 1~8 중량부 혼입되고, 상기 아스팔트는 상기 골재 100중량부 대비 3~10중량부 혼입된 것을 특징으로 한다.

상기 표층용 아스콘 조성물은 위의 배합비로 조성하되 골재를 가열한 뒤, 레미콘 회수수 슬러지 분말을 투입하고 건비빔을 실시한 다음, 아스팔트를 투입하여 혼합 배출하는 방식으로 만들어질 수 있으며, 채움재로서 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말을 사용한다는 데 그 특징이 있다.

표층용 아스콘 조성물에 관한 품질 기준을 살펴보면 변형강도(㎫)는 4.25 이상, 마샬안정도(N)는 7500 이상, 흐름값은 20~40, 공극률(%)는 3~6, 포화도(%)는 65~80, 골재간극률(%)은 단체표준 SPS-KAI0002-F2349-5687에 따르며, BVF(%)는 60 이하, 인장강도비(TSR) 0.8 이상이다.

본 발명에 따른 표층용 아스콘 조성물의 물성 검증을 위해 아래와 같이 시험을 진행하였다.

공시체는 표층용 아스팔트 혼합물의 배합설계 입도 기준 중 대표 규격인 WC-2 입도를 사용하였으며, 중차량 통행구간을 가정하여 양면 75호 마샬 다짐을 실시하였다. 단, 인장강도비(TSR) 시험용 공시체의 경우 아스팔트 혼합물의 수분 저항성 시험방법(KS F 2398)에 따라 기준 공극률(7±0.5%)를 맞추기 위해 다짐 횟수를 달리하여 제작하였으며, 기준에서 규정하는 전처리 작업 수행 후 시험을 진행하였다. [표 2]는 WC-2입도를 나타낸 것이다.

구분	WC-2밀입도 체 호칭크기(㎜)
구분	25	20	13	10	5	2.5	0.6	0.3	0.15	0.08
통과질량 백분율	-	100	95~ 100	84~ 92	55~ 70	35~ 50	18~ 30	10~ 21	6~ 16	4~ 8

배합비는 골재 100중량부 대비 레미콘 회수수 슬러지 분말 1중량부, 골재 100중량부 대비 아스팔트 5.5중량부로 하였으며, 혼합온도는 155℃, 다짐온도는 150℃를 유지하였다. 각 시험은 공시체 3개 1조로 실시하여 평균값을 도출하였다.

본 발명에 따른 표층용 아스콘 조성물은 입도 25㎜ 이하 입도의 골재, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말 및 아스팔트를 포함하여 구성되되, 상기 레미콘 회수수 슬러지 분말은 상기 골재 100중량부 대비 1~8중량부 혼입되고, 상기 아스팔트는 상기 골재 100중량부 대비 3~10중량부 혼입된 것을 특징으로 하는 바 공시체의 골재는 입도 25㎜ 이하의 것을 사용하였다.

이와 같이 제조된 표층용 아스콘 조성물의 물성을 측정한 결과 표층용 아스콘 조성물의 품질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 구체적인 품질 측정 결과는 아래의 [표 3]에 나타나 있다.

항목	품질기준	본 발명
안정도(N)	7,500 이상	70,760
흐름값(1/100㎝)	20~40	27
공극률(%)	3~6	4.0
인장강도비(TSR)	0.8이상	0.89

아스콘 품질기준 시험 항목에서 수분저항성 여부를 판별하는 항목은 인장강도비(TSR) 시험인데, 소석회 분말을 박리방지재로 사용한 비교예와 본 발명의 실시예에서 인장강도비를 KS F 2398에 따라 측정한 결과가 아래의 [표 4] 및 [표 5]에 각각 나타나 있다. 소석회 분말을 박리방지재로 사용한 비교예의 경우도 실시예와 동일하게 배합비는 골재 100중량부 대비 소석회 분말 1중량부, 골재 100중량부 대비 아스팔트 5.5중량부로 하였으며, 혼합온도는 155℃, 다짐온도는 150℃를 유지하였다. [표 5]를 살펴보면 본 발명에 따른 실시예가 아스콘 조성물에 관한 인장강도비 기준을 만족하고 있음을 확인할 수 있다.

	소석회 분말			평균	인장강도비
처리 전	0.68	0.7	0.75	0.71	0.90
처리 후	0.66	0.64	0.63	0.64	0.90

	레미콘 회수수 슬러지 분말			평균	인장강도비
처리 전	0.75	0.65	0.76	0.72	0.89
처리 후	0.61	0.63	0.68	0.64	0.89

또한 [도 2]에는 본 발명에 따른 표층용 아스콘 조성물의 실시예와 다른 비교예들의 수침전 간접인장강도 등이 나타나 있다. [도 2]의 데이터 확보를 위해 사용된 공시체들의 배합조건은 다음과 같다. 우선 일반 아스콘 공시체의 경우 골재 100중량부 대비 일반 석분 채움재 분말 1중량부, 골재 100중량부 대비 아스팔트 5.5중량부의 비율로 배합하였으며, 혼합온도는 155℃, 다짐온도는 150℃를 유지하였다. 또한 소석회 분말을 사용한 공시체의 경우 배합비는 골재 100중량부 대비 소석회 분말 1중량부, 골재 100중량부 대비 아스팔트 5.5중량부로 하였으며, 혼합온도는 155℃, 다짐온도는 150℃를 유지하였다. 또한 레미콘 회수수 슬러지 분말을 사용한 공시체의 경우 골재 100중량부 대비 소석회 분말 1중량부, 골재 100중량부 대비 아스팔트 5.5중량부로 하였으며, 혼합온도는 155℃, 다짐온도는 150℃를 유지하였다. 마지막으로 액상박리방지재를 사용한 공시체의 경우 골재 100중량부 대비 일반 석분 채움재 분말 1중량부, 골재 100중량부 대비 아스팔트 5.5중량부의 비율로 배합하되, 아스팔트 100중량부 대비 0.5중량부의 액상박리방지제를 미리 혼합하였으며, 혼합온도는 155℃, 다짐온도는 150℃를 유지하였다.

간접인장강도는 균열에 대한 저항성을 나타내는 지표가 되는 자료인데, [도 2]를 살펴보면 본 발명에 따른 실시예가 상대적으로 높은 수치를 보여주고 있다. 따라서 본 발명에 따른 표층용 아스콘 조성물은 종래 박리방지재를 사용한 표층용 아스콘 조성물과 비교할 때 동등한 수준의 박리저항성을 가지면서도 상대적으로 높은 수준의 균열저항성을 발휘한다는 사실을 알 수 있다.

없음

Claims

레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하고 건조하여 분말화한 것으로서,
0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.3㎜ 호칭의 체는 95wt% 이상 통과하고, 0.15㎜ 호칭의 체는 90wt% 이상 통과하며, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지며,
SiO₂ 10~40wt%, Al₂O₃ 3~15wt%, Fe₂O₃ 2~3wt%, CaO 25~50wt%, MgO 1~3wt% 및 SO₃1~5wt%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레미콘 회수수 슬러지 분말.
(a) 레미콘 회수수 내의 슬러지를 분리하는 단계;
(b) 분리된 슬러지를 건조하는 단계; 및
(c) 건조된 슬러지를 0.6㎜ 호칭의 체는 100wt% 통과하고, 0.3㎜ 호칭의 체는 95wt% 이상 통과하고, 0.15㎜ 호칭의 체는 90wt% 이상 통과하며, 0.08㎜ 호칭의 체는 70wt% 이상 통과하는 입도를 가지도록 분말화하는 단계;를 포함하여 이루어지는 레미콘 회수수 슬러지 분말 제조방법.
입도 25㎜ 이하 입도의 골재, 제1항의 레미콘 회수수 슬러지 분말 및 아스팔트를 포함하여 구성되되,
제1항의 레미콘 회수수 슬러지 분말은 상기 골재 100중량부 대비 1~8중량부 혼입되고, 상기 아스팔트는 상기 골재 100중량부 대비 3~10중량부 혼입된 것을 특징으로 하는 표층용 아스콘 조성물.