KR20220079243A - 왕겨 세골재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

왕겨를 불완전연소 및 분쇄하여 유기물 및 무기질 성분을 함유하고 비표면적이 증가되도록 한 왕겨재를, 결합재인 시멘트의 치환재로 활용하여 블록을 제조함으로써, 시멘트의 경화시 포졸란 반응의 활성화와 미세공극충진효과를 극대화시킬 수 있도록 하고, 이러한 블록에 배양토를 충전시키고 그 상부에 충분한 배양토를 포설하여 실내에서 파종 및 생육시킨 후 사면 현장에 적용시킴으로써, 식물의 뿌리 가 현장의 원지반과 결합이 쉽게 이루어지도록 하여 현장 적용성이 우수하도록 한 왕겨 세골재의 제조방법을 제공하는 것으로서, 보다 상세하게는, 결합재, 세골재, 물을 포함하는 왕겨 세골재의 제조방법에 있어서, 상기 결합재는 시멘트, 소성 왕겨 및 플라이애쉬를 포함하는데, 상기 소성 왕겨는 상기 결합재 100중량% 당 10 내지 30중량%로 포함되고, 상기 플라이애쉬는 상기 결합재 100중량% 당 5 내지 30중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

왕겨 세골재의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING SMALL RICE HUSK AGGREGATE}

본 발명은 왕겨 세골재의 제조방법에 관한 것이다.

산업발전으로 건설공사가 급진전됨에 따라 험준한 지형에서도 건설장비를 이용한 시공이 이루어져 대규모의 절토사면이 출연하게 되었으며, 이러한 사면은 암반으로 이루어진 경우가 많아 식물생육에 적합한 표토가 거의 없고, 자연 환경이 악화되면 녹화되기 전에 사면의 침식과 붕괴가 선행되어 자연파괴가 발생하는 문제점을 가지고 있다.

이러한 사면을 보호하기 위하여, 60∼70년대에는 주로 낙성방호공법이 많이 사용되었지만 생태적으로 문제점이 발생되어 80년대 초부터는 법면보호에서 나아가 사람들이 자연에 가까워진 모습을 느낄 수 있게 하기 위한 경관조성 개념이 도입된 친환경적인 사면보호공법이 대두되고 있다.

상기 사면보호공법으로 토사의 유출을 방지하면서 초목을 생육하여 자연친화적인 환경상태로 유지하기 위해 블록을 설치하는 방법이 제안되었는 바, 현재 사용되고 있는 일반적인 사면보호용 블록은 주로 시멘트와 쇄석 등을 활용한 제품으로 환경친화성이 없고, 사면블록의 현장설치시 블록을 고정시키기 위한 방안으로 고정핀을 사용하거나 블록과 블록의 인터러킹에 의존하기 때문에 집중호우에 의한 미끄러짐과 겨울철 동결융해작용에 의한 지반의 이완으로 블록이 탈락되는 문제점을 가 지고 있으며, 식물의 발아를 현장의 블록에 직접 적용함으로써 대기에 노출된 블록의 높은 온도로 발아율이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

또한 이러한 블록은 일반적으로 시멘트를 이용하여 제조하는 데, 시멘트에 함유되어 있는 산화칼슘(CaO)이 물과 수화반응하여 수산화칼슘(Ca(OH) 2)을 생성하기 때문에 블록을 통해 식물의 뿌리에 공급되는 수분은 알칼리성을 띄게되며, 보통의 경우 pH가 12∼13 정도의 강알칼리성을 나타내어 식물이 잘 자리지 못하거나 생장에 장애를 일으키는 문제점이 있었다.

한편, 산업의 발전과 더불어 경제의 발전은 사회 전반에 걸쳐 자원의 대량 소비와 함께 폐기물량의 급격한 증가를 가져오고 있으며, 특히 최근 신도시 개발이 활발히 진행되면서 대도시의 재개발 재건축이 활발히 이루어져 폐콘크리트 등의 건설산업폐기물의 양이 심각한 수준에 이를 것으로 판단된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 왕겨를 불완전연소 및 분쇄하여 유기물 및 무기질 성분을 함유하고 비표면적이 증가되도록 한 왕겨재를, 결합재인 시멘트의 치환재로 활용하여 블록을 제조함으로써, 시멘트의 경화시 포졸란 반응의 활성화와 미세공극충진효과를 극대화시킬 수 있도록 하고, 이러한 블록에 배양토를 충전시키고 그 상부에 충분한 배양토를 포설하여 실내에서 파종 및 생육시킨 후 사면 현장에 적용시킴으로써, 식물의 뿌리 가 현장의 원지반과 결합이 쉽게 이루어지도록 하여 현장 적용성이 우수하도록 한 왕겨 세골재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 결합재, 세골재, 물을 포함하는 왕겨 세골재의 제조방법에 있어서, 상기 결합재는 시멘트, 소성 왕겨 및 플라이애쉬를 포함하는데, 상기 소성 왕겨는 상기 결합재 100중량% 당 10 내지 30중량%로 포함되고, 상기 플라이애쉬는 상기 결합재 100중량% 당 5 내지 30중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 왕겨재를 이용한 환경친화형 블록의 제조방법은 농업부산물인 왕겨를 불완전연소 및 분쇄하여 시멘트의 치환재로서 일부 투입하여 블록을 제조함으로써, 블록의 물리적 특성을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만아니라, 블록을 사면에 적용시켜 파종하는 것이 아닌 실내에서 식물을 발아시킨 후 식물의 뿌리가 블록을 통과하는 시점에서 사면에 적용시킴으로써, 식물의 성장 특성이 매우 우수한 것은 물론, 사면 현장 적용시 주변 환경 및 여건에 관계없이 원지반과의 고착이 신속하고 원활히 이루어지고, 식생블록이 완전히 정착할 수 있게되어 장기적인 사면보호 및 환경친화형 경관조성이 가능하게 되는 등의 유용한 효과를 제공한다

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 왕겨 세골재의 제조방법의 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 탄성 도막 침투방수제 시공방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 왕겨 세골재의 제조방법의 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 왕겨 세골재의 제조방법으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 왕겨 불완전연소(S1), 분쇄(S2), 혼합(S3), 성형(S4), 양생(S5), 배양토 충전(S6), 배양토 포설(S7), 파종(S8), 상토 포설(S9) 및 발아, 생육단계(S10)로 된다.

먼저 왕겨를 300∼1000℃에서 불완전연소(S1)시켜 유기물인 탄소와 규소, 칼슘, 알루미늄 등의 무기질 성분을 함유할 수 있도록 하고, 연소(S1) 후 불완전연소된 왕겨재를 미립으로 분쇄(S2)하여 입도가 작으면서 비표면적은 증가되도록 한다.

상기 왕겨는 벼 도정시 부산물로 생산되는 것으로, 연간 약 90여만톤에 이르지만 단순히 농업의 부산물로 여겨질 정도이나, 왕겨는 외피가 규소로 치밀하게 피복되어 있으므로, 이를 적정한 소각온도에서 태운 왕겨재는 주성분이 이산화규소로서 콘크리트의 혼화재로 사용되고 있는 실리카흄과 유사하기 때문에, 시멘트의 부분적 치환재로서 활용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 왕겨재가 준비(S2)되면, 시멘트 100.0중량부를 기준으로, 시멘트 100.0중량부에 재생골재 600.0∼700. 0중량부, 왕겨재 5.0∼10.0중량부에 물 30.0∼40.0중량부 및 고성능감수제 0.5∼2.0중량부를 혼합(S3)한다.

재생골재는 구조물 해체시 발생되는 폐콘크리트를 분쇄기로 분쇄하여서 되며, 잔골재를 사용할 시 식생을 위한 공극 형성이 어려우므로 잔골재의 용적을 굵은골재가 대체하도록 하는 것이 바람직하여 골재의 크기는 약 5∼20mm가 되도록 하며, 재생골재의 배합비가 600.0중량부 미만이면 시멘트가 과량이되어 공극형성이 어렵고 700.0중량부를 초과하면 시멘트가 소량이 되어 결합력이 저하되므로 600.0∼700.0중량부로 한다.

상기 왕겨재는 콘크리트블록 내에 시멘트 대체효과를 갖을 뿐 아니라 버려지고 있는 폐자원을 활용하는 측면에서 환경오염을 방지할 수 있는 것이며, 본 발명에 의한 블록을 사면에 적용할 시에는 표면유실방지 효과 또한 제공할 수 있는 것으로, 그 배합비가 5.0중량부 미만이면 소량이 되어 그 효과가 미미하고 10.0중량부를 초과하면 다량의 왕겨재로 인해 에트린자이트 및 C-S-H 수화물과의 수화반응이 이루어지지 않으므로 그 배합비를 5.0∼10.0중량부로 한다.

또한 물의 배합비가 30.0중량부 미만이면 소량이되어 모르타르의 생성이 어려우며 40.0중량부를 초과하면 과량이 되어 점성을 잃고 흘러내려 유실될 가능성이 있을 뿐아니라 다짐 또한 곤란하여 작업성이 좋지못하므로 30.0∼40.0 중량부로 한다.

상기 고성능감수제는 단위수량(單位水量)을 감소시켜 블록의 강도저하를 방지하기 위한 것은 물론 유동성 확보를 위한것으로, 주로 음이온 계면활성제인 나프탈렌 설폰산염을 주성분으로 하는 것을 사용하며, 그 배합비는 0.5중량부 미만이면 효과가 미미하고 2.0중량부를 초과하여도 그 효과가 증가되지 않으므로 0.5∼2.0로 한다.

즉, 배합에 있어서 블록의 다공성을 위하여 공극의 형성이 주 관건이 되는 바, 사용골재의 입도, 물과 시멘트의 비, 단위 시멘트량 등의 배합인자들이 상호 연관되어 있으므로 굵은 골재의 치수에 따라 최적배합을 도출하여야 하는 것이다.

배합이 끝나면, 혼합된 혼합물을 일정형상으로 성형(S4)한 후 이를 양생(S5)하며, 양생시 중성화처리를 하도록 한다.

상기 중성화처리를 하는 이유는 식물의 생육에 적정한 pH는 식물의 종류에 따라 다르지만 일반적으로 5∼8(최대 9.5)의 범위가 적절한 것으로, 식생을 하기 위해서는 용출되는 알칼리 농도를 감소시키는 것이 중요한 바, 블록의 경우 수화반응시 발생되는 수산화칼슘[Ca(OH) 2 ]의 수소 이온에 의해 다가 염기를 형성하기 때문에 일반적으로 pH가 10∼13정도의 높은 값을 나타내고 이를 특별한 처리없이 식생에 적용하는 경우 식물의 생육을 저해하기 때문이며, 중성화처리제로 이인산암모늄[(NH 4) 2 HPO 4, pH 8.14]를 사용하는 것이 바람직하다.

이렇게 제조된 본 발명의 왕겨재를 이용한 환경친화형 블록은, 산업폐기물인 왕겨와 재생골재를 이용함으로써 제조 비용이 감소됨은 물론 물성이 우수한 블록을 얻을 수 있는 것이다.

또한 양생된 콘크리트 블록을 식생을 위한 식생블록으로 이용할 시에는 다음의 추가공정을 더 거치도록 한다.

콘크리트 블록의 내부에 배양토를 충전(S6)하도록 하며, 그 방법으로는 진동기 위에 블록을 올려 놓은 상태로 진동을 주어 충전하는 것이 바람직하나 이를 반듯이 제한하는 것은 아니다.

이 때 상기 배양토는 식물이 빠른 시간내에 발아와 성장을 하기 위한 적절한 수분, 온도 및 비료성분의 확보가 필수적이며, 식생블록의 공극 내에 보수성 재료와 비료 등의 영양분을 충전하여 콘크리트 내부를 통과하는 뿌리가 원지반에 고착할 동안 식물의 뿌리에 수분과 영양을 제공하여 줄 수 있어야 하는 바, 각종의 토 양입자, 무기질의 인공토양, 흡수성 고분자 등의 혼합물을 사용한다.

블록 내에 배양토가 충전(S6)되면, 블록의 상부에 배양토를 포설(S7)하되, 그 포설량은 높이가 약 1cm 내외가 되도록 하여 식물의 씨앗을 파종할 수 있도록 하며, 그 상부에 배양토를 포설한 후에는 살수하여 충분한 수분을 공급하도록 한다.

물을 살수한 후, 배양토가 포설된 블록에 식물의 씨앗을 파종(S8)하고, 파종된 블록에 상토를 포설(S9)하며, 상토가 포설된 블록을 바로 현장 사면에 적용시키지 않고, 이을 실내에서 발아시켜 식물의 뿌리가 블록을 통과하도록 생육(S10)하여 식생블록을 제조한다.

상기와 같은 방법으로 제조된 블록을 사면 현장에 적용시켜 식물의 뿌리로 인해 원지반과의 고착이 신속하고 원활히 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

Claims (5)

1. 결합재, 세골재, 물을 포함하는 왕겨 세골재의 제조방법에 있어서,
   상기 결합재는 시멘트, 소성 왕겨 및 플라이애쉬를 포함하는데, 상기 소성 왕겨는 상기 결합재 100중량% 당 10 내지 30중량%로 포함되고, 상기 플라이애쉬는 상기 결합재 100중량% 당 5 내지 30중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 왕겨 세골재의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소성 왕겨와 상기 플라이애쉬가 포함되는 총 중량%는
   상기 결합재 100중량% 당 15 내지 35중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 왕겨 세골재의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 소성 왕겨는 400 ~ 750℃에서 소성된 것을 특징으로 하는 왕겨 세골재의 제조방법
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 소성 왕겨의 표면적은 30.000 ~ 60.000㎠/g인 것을 특징으로 하는 왕겨 세골재의 제조방법
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 잔골재와 상기 결합재의 비는 0.3 내지 4인 것을 특징으로 하는 왕겨 세골재의 제조방법
   

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