KR20180103408A - 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법에 관한 것으로, (a) 콘크리트용 원재료에 포함된 불순물이 원심력에 의해 제거될 수 있도록 상기 콘크리트용 원재료를 용기에 투입한 후 상기 용기를 회전시켜 콘크리트 구조체를 형성하는 단계와, (b) 상기 콘크리트 구조체를 상기 용기로부터 탈형하는 단계 및 (c) 상기 콘크리트 구조체를 분쇄하는 단계를 포함하여 고강도 콘크리트를 생산할 수 있는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법을 제공한다.

Description

고강도 콘크리트용 재료의 제조방법{Method for preparing material for high strength concrete}
본 발명은 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심력에 의해 불순물이 제거되고 치밀하게 다져진 콘크리트 구조체를 분쇄하여 고강도 콘크리트의 제조에 사용될 수 있도록 한 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트의 강도는 콘크리트 내에 포함된 기포, 슬러지와 같은 불순물의 함량에 영향을 받는다. 즉, 콘크리트의 재료로 사용되는 시멘트, 자갈, 모래 등에 포함된 불순물이 많으면 콘크리트의 순도가 낮아져 강도가 저하되고, 반대로 불순물이 적으면 콘크리트의 순도가 높아져 강도가 향상된다.
따라서 종래에는 콘크리트의 강도를 높이기 위해 자갈의 표면을 물로 씻거나 시멘트와 모래에 포함된 불순물을 별도의 공정을 통해 제거하는 등 재료의 세척 과정이 필수적으로 수반되었다.
그러나 상술한 방식으로 콘크리트의 재료를 세척하면 인건비와 설비비가 추가로 소요될 뿐 아니라 불순물의 제거 효율도 높지 않아 요구되는 품질의 콘크리트를 제공하는 데 한계가 있었다.
이에, 원심력을 이용한 콘크리트 타설기가 개발되어 사용되고 있다. 원심력을 이용한 콘크리트 타설기는 거푸집 내에 콘크리트를 충진하고 거푸집을 고속으로 회전시켜 원심력에 의해 불순물을 제거하는 장치이다.
그런데 상술한 바와 같은 콘크리트 타설기는 중공 구조를 가지는 전주, 말뚝, 흄관 등의 제품 자체를 생산하기 위한 용도로만 사용되기 때문에 콘크리트의 양생 후 탈형시 다음 타설되는 제품의 품질을 높이기 위해 거푸집 내부를 청소해야 하고, 이로 인해 인건비가 상승하는 단점이 있다.
한편, 콘크리트의 주요 재료인 시멘트는 소량의 수분에 의해서도 수화반응을 일으켜 빠르게 굳어버리기 때문에 운송시 적재 공간을 완전히 밀폐시켜야 한다. 그러나 시멘트의 운송에 통상적으로 사용되는 철도의 화물칸을 완전히 밀폐시키기는 어렵고, 밀폐시킨다 하더라도 많은 비용이 소요된다.
따라서 현재 제조되는 콘크리트의 대부분은 불순물이 완전히 제거되지 않은 원재료를 사용함으로써 재료 사이의 접착력이 낮아 높은 강도를 구현할 수 없고, 원재료의 방수 효과도 낮아 운송비용이 과도하게 상승함으로써 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원재료에 포함된 기포, 슬러지 등의 불순물을 제거하고, 재료 사이의 접착력을 높여 콘크리트의 강도를 향상시킬 수 있는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 방수력을 향상시켜 운반에 소요되는 비용을 최소화할 수 있는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 (a) 콘크리트용 원재료에 포함된 불순물이 원심력에 의해 제거될 수 있도록 상기 콘크리트용 원재료를 용기에 투입한 후 상기 용기를 회전시켜 콘크리트 구조체를 형성하는 단계와; (b) 상기 콘크리트 구조체를 상기 용기로부터 탈형하는 단계; 및 (c) 상기 콘크리트 구조체를 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 단계;를 포함하는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법을 제공한다.
이 경우, 상기 (c) 단계는 상기 콘크리트 구조체의 양생 전에 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 (c) 단계는 상기 콘크리트 구조체에 물을 뿌리면서 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 콘크리트 구조체의 분쇄물을 양생하고, 상기 분쇄물을 입도별로 선별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 콘크리트용 원재료는 탄재를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 콘크리트 원재료로 콘크리트 구조체를 제조한 후 콘크리트 구조체를 분쇄하되, 콘크리트 구조체의 제조시 원심력을 이용하여 콘크리트 원재료에 포함된 불순물을 제거함으로써 고강도의 콘크리트용 재료를 제공할 수 있다.
또한, 원심력을 이용한 콘크리트 구조체의 제조 과정에서 콘크리트 원재료에 시멘트가 코팅되고, 이러한 시멘트 코팅층이 콘크리트 구조체의 분쇄시 분쇄물에 그대로 유지됨으로써 시멘트와의 접착력을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 고강도 콘크리트용 재료의 표면에 코팅된 시멘트가 이미 수화된 상태이므로 방수 효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 재료 운송시 적재 공간을 밀폐시키거나 수분을 차단하는 등의 추가적인 조치가 불필요하다.
아울러, 고강도 콘크리트용 재료의 입도 크기를 조절할 수 있기 때문에 다양한 콘크리트 제품의 생산이 가능한 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법의 공정도,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 고강도 콘크리트용 재료와 통상의 콘크리트용 재료를 비교 도시한 사진.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법의 공정도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법은 콘크리트 구조체의 제조 단계(S110)와, 콘크리트 구조체의 탈형 단계(S120) 및 콘크리트 구조체의 분쇄 단계(S130)를 포함하는 바 이하 각 공정에 대해 보다 상세하게 설명한다.
콘크리트 구조체의 제조 단계(S110)는 콘크리트용 원재료에 포함된 불순물을 제거하기 위한 공정이다.
우선, 콘크리트용 원재료는 콘크리트의 제조에 통상적으로 사용되는 시멘트, 자갈, 모래, 물을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 모래 대신 탄재를 사용하는 것도 가능하다. 탄재는 화력발전시 화석연료의 연소 과정에서 발생하는 부산물로 통상 토양에 매립하여 폐기된다. 따라서 모래 대신 탄재를 사용하면 재활용을 통해 자원낭비를 최소화하고 토양오염을 방지할 수 있다.
이러한 콘크리트 원재료에 포함된 불순물은 원심력을 이용한 콘크리트 타설기에 의해 제거된다. 콘크리트 타설기로는 공지된 다양한 콘크리트 타설기를 이용할 수 있으나 본 출원인이 선출원하여 등록된 특허 제10-1350765호에 따른 콘크리트 타설기를 이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 특허 제10-1350765호에 따른 콘크리트 타설기는 구동부와, 구동부에 결합되는 회전축과, 회전축의 상단에 결합되는 회전체와, 회전체에 설치되는 다수의 암과, 암에 결합되는 거푸집을 포함하여 구성된다. 따라서 거푸집에 철망과 콘크리트 원재료를 투입한 후 구동부를 작동시키면 회전체가 고속으로 회전하면서 원심력이 발생되고, 이러한 원심력에 의해 콘크리트용 원재료가 비중에 따라 거푸집의 내벽 방향으로 이동하여 치밀하게 다져짐으로써 중공 구조의 콘크리트 구조체가 형성된다.
이 경우, 콘크리트용 원재료에 포함된 기포, 슬러지 등의 불순물은 시멘트의 화학 작용에 의해 굳지 않고, 비중이 낮기 때문에 회전체의 회전시 원심 분리되어 콘크리트 구조체의 중공부를 통해 점액 형태로 배출된다. 콘크리트용 원재료에 포함된 불순물이 제거되면 콘크리트 구조체의 순도가 높아져 강도가 향상된다. 또한, 입도가 작은 시멘트는 입도가 큰 자갈 사이로 침투되어 원심력에 의해 치밀하게 다져짐으로써 자갈의 표면에 코팅된 형태를 나타낸다.
한편, 본 발명은 상술한 방식으로 제조된 콘크리트 구조체를 후술하는 바와 같이 일정한 크기로 분쇄하여 고강도 콘크리트용 재료로서 사용하기 때문에 콘크리트 제품의 생산을 위한 거푸집 대신 통상의 용기를 사용하는 것도 가능하고, 용기는 원통형, 직육면체 등 어떤 형태를 가지더라도 무방하다.
콘크리트 구조체의 탈형 단계(S120)는 불순물이 제거된 콘크리트 구조체를 용기로부터 인출하는 공정이다.
콘크리트 구조체의 인출 방법은 특별히 제한되지 않으나, 인출의 편의를 위해 용기의 상단 폭을 하단 폭보다 넓게 구성하고, 용기의 하부에서 유압으로 콘크리트 구조체를 가압하는 방식을 적용하는 것이 바람직하다.
한편, 콘크리트 구조체는 양생 전 분쇄가 이루어질 수 있도록 불순물의 제거 후 용기에서 바로 탈형한다. 콘크리트 구조체의 경우 양생 후 강도가 급격히 증가하나 양생 전에는 초기 발현 강도가 약하기 때문에 탈형이 용이하게 이루어질 수 있다.
이 경우, 본 발명에서 콘크리트 구조체는 제품으로 사용되는 것이 아니므로 탈형 후 용기의 내부를 청소할 필요는 없다.
콘크리트 구조체의 분쇄 단계(S130)는 불순물이 제거된 콘크리트 구조체를 고강도 콘크리트의 생산에 사용 가능한 크기로 분쇄하는 공정이다.
콘크리트 구조체는 콘크리트 구조체가 완전히 양생되기 전에 분쇄한다. 왜냐하면, 콘크리트 구조체가 완전히 양생된 후에는 앞서 설명한 바와 같이 강도가 급격히 상승하여 분쇄가 용이하지 않고, 분쇄 과정에서 재료가 변형되거나 균열이 발생하기 때문이다.
콘크리트 구조체의 분쇄는 프레스기에 의해 이루어진다. 구체적으로, 입도가 큰 콘크리트용 재료를 제조하고자 할 경우에는 프레스기로 1회만 압착하고, 입도가 작은 콘크리트용 재료를 제조하고자 할 경우에는 프레스기로 2회 이상 압착하여 분쇄한다.
콘크리트 구조체를 분쇄할 때에는 물을 뿌리면서 분쇄하는 것이 바람직하다. 즉, 물을 뿌리지 않고 콘크리트 구조체를 분쇄하면 분쇄 과정에서 마찰열이 발생하여 재료가 변형되거나 균열이 발생할 수 있다. 반면, 본 발명과 같이 물을 뿌리면서 콘크리트 구조체를 분쇄하면 마찰열이 물에 의해 냉각되어 재료의 변형과 균열을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 콘크리트 구조체의 분쇄 후 분쇄물을 양생(S140)하고, 입도별로 선별(S150)하는 공정을 더 포함할 수 있다.
분쇄물의 양생은 원재료의 종류, 함량 등을 고려하여 일정 시간 동안 이루어질 수 있으며, 분쇄물의 선별은 고강도 콘크리트의 생산에 필요한 입도 크기에 따라 분쇄물을 분류하는 방식으로 이루어진다.
분쇄물을 입도 크기에 따라 분류하면 고강도 콘크리트의 생산시 필요한 입도의 재료를 선택하여 제공할 수 있고, 이로 인해 다양한 콘크리트 제품을 제조할 수 있는 이점이 있다.
이상의 공정을 거쳐 제조되는 고강도 콘크리트용 재료는 앞서 설명한 콘크리트 구조체의 제조 단계에서 원심력을 이용하여 불순물이 제거되고, 표면에 시멘트가 수화되어 코팅된 상태이므로 소정의 크기로 분쇄되더라도 콘크리트 구조체의 높은 순도와 시멘트 코팅층을 그대로 유지할 수 있다.
따라서 이러한 고강도 콘크리트용 재료와 시멘트를 혼합하면 고강도 콘크리트용 재료에 기 형성된 시멘트 코팅층으로 인해 시멘트와의 접착력이 향상되고, 수화열을 감소시켜 고품질의 콘크리트를 제조할 수 있다. 또한, 재료의 표면에 형성된 시멘트 코팅층은 이미 수화된 상태이므로 외부의 수분을 차단하는 방수 효과를 얻을 수 있으며, 그 결과 운송시 재료의 적재 공간을 밀폐하거나 수분을 차단하는 등의 별도 조치가 불필요하다.
한편, 콘크리트 구조체의 분쇄시에는 미세한 분말이 필연적으로 발생하는데, 이러한 미세 분말 역시 우수한 접착력을 나타내기 때문에 폐기하지 않고 몰탈 재료로 사용할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법에 대해 설명하였다.
도 2에는 본 발명에 따라 제조된 고강도 콘크리트용 재료와, 콘크리트 구조체의 분쇄시 발생한 미세 분말 및 일반 콘크리트용 재료를 각각 나타내었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 고강도 콘크리트용 재료(a)는 표면에 시멘트가 코팅되어 일반 콘크리트용 재료(c)에 비해 진한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 한편, 콘크리트 구조체의 분쇄시 발생하는 미세 분말(b)은 선별 공정을 통해 분류되고, 앞서 설명한 바와 같이 몰탈 재료로 사용할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 고강도 콘크리트용 재료의 성능을 평가하기 위해 고강도 콘크리트용 재료를 이용하여 콘크리트를 타설하고, 콘크리트의 압축강도를 측정한 결과 600kgf/cm2 이상의 압축강도를 얻을 수 있었다.
즉, 본 발명은 원심력을 이용하여 콘크리트 구조체를 제조함으로써 콘크리트의 강도, 접착력, 방수력 등의 물리적 특성을 향상시키고, 이러한 콘크리트 구조체를 분쇄, 양생하여 콘크리트가 가지고 있는 물리적 특성을 그대로 유지할 수 있는 고강도 콘크리트용 재료를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명에 따라 제조된 고강도 콘크리트용 재료는 원심력에 의해 불순물이 제거되어 강도가 높고, 표면에 시멘트가 코팅되어 접착력과 방수 효과가 우수할 뿐 아니라 입도 크기의 조절이 용이하여 다양한 콘크리트 제품의 생산이 가능하다. 또한, 저렴하고 강도가 높은 자갈을 원재료로 사용함으로써 고강도 콘크리트의 제조시 시멘트의 함량을 낮출 수 있으며, 이를 통해 생산성을 극대화할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S110 : 콘크리트 구조체의 제조 단계
S120 : 콘크리트 구조체의 탈형 단계
S130 : 콘크리트 구조체의 분쇄 단계
S140 : 분쇄물의 양생 단계
S150 : 분쇄물의 선별 단계

Claims (5)

  1. (a) 콘크리트용 원재료에 포함된 불순물이 원심력에 의해 제거될 수 있도록 상기 콘크리트용 원재료를 용기에 투입한 후 상기 용기를 회전시켜 콘크리트 구조체를 형성하는 단계와;
    (b) 상기 콘크리트 구조체를 상기 용기로부터 탈형하는 단계; 및
    (c) 상기 콘크리트 구조체를 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 단계;
    를 포함하는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 콘크리트 구조체의 양생 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 콘크리트 구조체에 물을 뿌리면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘크리트 구조체의 분쇄물을 양생하고, 상기 분쇄물을 입도별로 선별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트용 원재료는 탄재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트용 재료의 제조방법.
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