KR20230075181A - Manufacturing equipment for alkali activated concrete - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 콘크리트 제조 장치에 관한 것으로, 특히 알칼리 활성 콘크리트를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a concrete manufacturing apparatus, and more particularly to an apparatus for producing alkali activated concrete.
최근 환경에 대한 인식의 전환 및 관심 증가로 인해 환경 오염 물질의 배출에 대한 규제가 확대 및 강화되고 있으며, 이에 따라 각종 산업 분야에서 산업부산물의 처리가 매우 중요한 사안이 되고 있다.Recently, due to a change in awareness and increased interest in the environment, regulations on the emission of environmental pollutants have been expanded and strengthened, and accordingly, the treatment of industrial by-products has become a very important issue in various industrial fields.
현재 시멘트를 대체할 수 있는 친환경 건설재료로 알칼리 활성 콘크리트가 주목 받고 있으며, 시멘트 대신 산업 부산물인 고로 슬래그 미분말 또는 플라이 애시를 바인더로 사용한다. Currently, alkali-activated concrete is attracting attention as an eco-friendly construction material that can replace cement, and instead of cement, industrial by-products such as blast furnace slag powder or fly ash are used as binders.
이러한 바인더는 경화를 위해서 알칼리 활성화제(분말형 또는 액상형)를 필요로 한다. These binders require an alkali activator (powdered or liquid) for curing.
기존 콘크리트 배치 플랜트에서는 분말형 알칼리 활성화제를 사용하기 위해서, 고로 슬래그 미분말에 프리믹스(pre-mix) 형태로 투입되어야 하므로, 고로 슬래그 미분말의 생산 공정을 변경해야 한다. 그리고, 액상형 알칼리 활성화제를 사용하기 위해서는 현재 콘크리트 배합수로 사용되는 물탱크에 알칼리 활성화제를 용해시켜 사용해야 하므로, 순수 배합수를 필요로 하는 레디믹스트 콘크리트 생산과 병행이 불가하여 별도의 장치를 마련해야 한다.In the existing concrete batching plant, in order to use the powdered alkali activator, it must be added to the blast furnace slag fine powder in the form of a pre-mix, so the production process of the blast furnace slag fine powder must be changed. In addition, in order to use the liquid type alkali activator, since the alkali activator must be dissolved in the water tank currently used as the concrete mixing water, it cannot be used in parallel with the production of ready-mixed concrete, which requires pure mixing water, so a separate device must be prepared. do.
이처럼, 알칼리 활성 콘크리트는 친환경이나, 알칼리 활성 콘크리트 생산을 위해서 새로운 생산 공정 설비의 추가 또는 기존 생산 설비를 변경해야 하는 것이 필요하다.As such, alkali-activated concrete is environment-friendly, but it is necessary to add new production process equipment or change existing production equipment to produce alkali-activated concrete.
한편, 기존 콘크리트 배치 플랜트에서 레미콘 생산 및 운반 작업이 완료된 후, 레미콘 트럭 및 배치 플랜트 등에 부착된 잔여 콘크리트 세척으로 인해 세척 배수(회수수)가 발생하게 되며, 이러한 회수수는 강알칼리를 나타냄에 따라, 회수수를 자연 상태로 방류 및 폐기할 경우 수질 및 토양 오염을 유발하게 된다. On the other hand, after the production and transportation of ready-mixed concrete is completed in the existing concrete batching plant, washing drainage (recovery water) is generated due to the washing of the remaining concrete attached to the ready-mixed concrete truck and batching plant, etc. As this recovered water represents strong alkali, Discharge and disposal of recovered water in a natural state causes water and soil pollution.
환경 오염 및 폐기물 처리 비용 저감을 위해 콘크리트 배치 플랜트에서 레미콘 회수수를 콘크리트 배합수로 재활용 되고 있으나, 콘크리트 품질 변동 발생의 우려가 있다.In order to reduce environmental pollution and waste disposal costs, ready-mixed concrete recovery water is being recycled as concrete mixing water in concrete batching plants, but there is a concern that concrete quality may fluctuate.
따라서, 본 발명은 기존 콘크리트 배치 플랜트에 있는 회수수를 알칼리 활성화제로 활용하여 폐기물 처리로 인한 수질 및 토양 오염을 방지하고, 강알칼리성인 회수수를 용이하게 알칼리 활성 콘크리트를 생산하는 활성 콘크리트 제조 장치를 제공하는 것이다. Therefore, the present invention provides an active concrete manufacturing device that prevents water quality and soil contamination due to waste treatment by utilizing recovered water in an existing concrete batching plant as an alkali activator and easily produces alkali-activated concrete from strongly alkaline recovered water. is to do
본 발명의 일 실시예에 따른 활성 콘크리트 제조 장치는 콘크리트 믹서, 콘크리트 믹서와 연결되어 있는 바인더 공급부, 잔골재 공급부, 회수수 탱크 및 혼화제 주입장치를 포함하고, 회수수 탱크는 상기 회수수탱크 내의 회수수의 pH를 측정하기 위한 pH 측정기, 활성화제 공급부를 포함한다.An activated concrete manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a concrete mixer, a binder supply unit connected to the concrete mixer, a fine aggregate supply unit, a recovery water tank, and an admixture injection device, and the recovery tank includes the recovery water in the recovery tank. It includes a pH meter for measuring the pH of, and an activator supply unit.
상기 pH 측정기와 연결되어, 측정된 pH값에 따라 활성화제 공급부로부터 회수수 탱크에 공급되는 제1 알칼리 활성화제의 공급량을 제어하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a control device connected to the pH meter and controlling a supply amount of the first alkaline activator supplied from the activator supply unit to the recovery water tank according to the measured pH value.
상기 회수수 탱크 내에 설치되어 회수수를 교반하는 교반장치를 더 포함할 수 있다. An agitator installed in the recovered water tank to agitate the recovered water may be further included.
상기 제1 알칼리 활성화제는 수산화칼륨일 수 있다.The first alkaline activator may be potassium hydroxide.
상기 회수수는 레미콘 트럭 및 배치 플랜트 등에 부착된 잔여 콘크리트 세척으로 인한 세척수일 수 있다.The recovery water may be washing water due to washing residual concrete attached to ready-mixed concrete trucks and batch plants.
상기 콘크리트 믹서와 연결되어 굵은 골재를 공급하는 굵은 골재 공급부, 콘크리트 믹서와 연결되어 순수 물을 공급하는 물탱크를 더 포함할 수 있다.It may further include a coarse aggregate supply unit connected to the concrete mixer to supply coarse aggregate, and a water tank connected to the concrete mixer to supply pure water.
상기 혼화제 주입장치는 액상형 규산나트륨(물유리)을 공급할 수 있다.The admixture injection device may supply liquid sodium silicate (water glass).
상기 바인더는 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애시일 수 있다.The binder may be blast furnace slag powder or fly ash.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 알칼리 활성 콘크리트 생산을 위해서 새로운 생산 공정 설비를 추가하거나 기존 생산 설비의 변경 없이, 회수수를 콘크리트 배합수로 활용할 수 있어, 콘크리트 생산비 및 설비 시공비 절감 효과와 환경 오염 및 폐기물 처리 비용을 저감시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the recovered water can be used as concrete mixing water without adding new production process equipment or changing existing production equipment for the production of alkali-activated concrete, thereby reducing concrete production cost and facility construction cost and environmental pollution. and waste disposal costs can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성 콘크리트 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 회수수 탱크를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 1 is a schematic configuration diagram of an activated concrete manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the recovery water tank of FIG. 1 .
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발 명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타 내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the drawings, the thickness is shown enlarged to clearly express the various layers and regions. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated. When a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" or "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" the other part, but also the case where there is another part in between.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성 콘크리트 제조 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 회수수 탱크를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 1 is a schematic configuration diagram of an activated concrete manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the recovery water tank of FIG. 1 .
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 활성 콘크리트 생산장치는 재료를 혼합하는 콘크리트 믹서(100), 콘크리트 믹서(100)와 연결되어 있는 바인더 공급부(10), 잔골재 공급부(20), 회수수탱크(200), 혼화제 주입장치(60)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the active concrete production apparatus in one embodiment of the present invention includes a
회수수 탱크(200)에서 제조된 배합수를 콘크리트 배합수로 사용할 수 있으며, 콘크리트 배합수: 바인더: 잔골재의 비율은 0.5 내지 0.6 : 1 : 3.0 내지 3.5의 중량비로 배합할 수 있다. Mixing water prepared in the recovered
이때, 제조하고자 하는 활성 콘크리트의 성능에 따라서, 굵은 골재를 공급하는 굵은 골재 공급부(30) 및 순수 배합수를 공급하는 물탱크(50)가 더 연결될 수 있다. At this time, according to the performance of the activated concrete to be manufactured, the coarse
바인더 공급부(10)에 저장된 바인더는 산업부산물인 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애시일 수 있다. 구체적으로 고로 슬래그 미분말일 수 있다. 바인더로 시멘트 대신 산업부산물을 사용함으로써, 일반 포틀랜드 시멘트 제조시 방출되는 이산화탄소를 감축하여 제조 과정에서 환경 오염을 방지할 수 있는 친환경적인 콘크리트를 제조할 수 있다.The binder stored in the
바인더 공급부(10), 잔골재 공급부(20) 및 회수수탱크(200)에 저장된 재료들은 레미콘 혼합 비율에 따라서, 콘크리트 믹서(100)에 자동으로 공급될 수 있으며, 콘크리트 믹서(100)는 공급된 재료들을 혼합하여 알칼리 활성 콘크리트를 생산한다. The materials stored in the
도 2를 참조하면, 회수수 탱크(200)는 레미콘 생산 및 운반 작업이 완료된 후, 레미콘 트럭 및 배치 플랜트 등에 부착된 잔여 콘크리트 세척으로 인한 세척수로, 슬러리를 침전시킨 후 상부에 뜨는 회수수를 모아둔 탱크로, 회수수는 상수와 슬러지 고형분을 포함한다. Referring to FIG. 2, the
회수수 탱크(200)는 회수수가 유입되는 주입구(11)와 배합수가 배출되는 배출구(12)가 형성될 수 있으며, 회수수 내의 슬러지 고형분이 고착되는 것을 방지하고, 약품이 혼합되는 것을 용이하게 하기 위해서 교반장치(22)가 설치될 수 있다.The
교반장치(22)는 교반장치(22)의 형태는 패들(paddle)형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 형성될 수 있다. The stirring
회수수탱크(200)에는 pH 측정기(24), pH 측정기(24)와 연결되어 측정 데이터를 전달하는 통신장치(26), 회수수탱크(200) 내에 제1 활성화제를 투입하기 위한 활성화제 탱크(28)가 연결될 수 있다. The recovered
제1 활성화제는 알칼리 물질로, 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 일 수 있으며, 구체적으로 수산화칼륨일 수 있다.The first activator is an alkali substance, and may be potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH), and may be specifically potassium hydroxide.
분말형으로 사용하는 알칼리 활성화제(CaO, CSA, Na2CO3)를 이용하려면 설비의 변경 또는 추가가 필요한데, 본 발명에서는 수용액의 알칼리 활성화제를 제조함으로써, 설비의 증설 또는 변경 없이 용이하게 알칼리 물질을 주입할 수 있다. In order to use alkali activators (CaO, CSA, Na 2 CO 3 ) used in powder form, it is necessary to change or add equipment. material can be injected.
즉, 분말을 이용할 경우 고로 슬래그 미분말의 프리믹스(pre-mix) 형태로 투입되어야 함에 따라, 고로 슬래그 미분말의 생산 공정에 변경이 필요하다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는 회수수 탱크(200)에 수용액의 알칼리 활성화제를 제작하기 위해 제1 활성화제를 공급하여 배합수를 제조함으로써, 설비의 변경 또는 추가가 필요하지 않고 물탱크의 물도 오염시키지 않아 순수 배합수를 콘크리트 믹서에 안정적으로 공급할 수 있다. That is, when the powder is used, it is necessary to change the production process of the blast furnace slag powder as it must be input in the form of a pre-mix of the blast furnace slag powder. However, in one embodiment of the present invention, mixing water is prepared by supplying the first activator to the
pH측정기(24)는 회수수와 접촉하여 회수수의 pH를 측정하는 것으로, 실시간으로 측정하며 측정된 데이터는 통신장치(26)를 통해서, 제어장치(30)로 전달되어 저장될 수 있다. The
통신장치(26)는 유선 또는 무선 통신할 수 있도록 통신 수단을 포함할 수 있으며, 원거리 무선 통신 또는 근거리 무선 통신 모두 사용될 수 있다. 따라서, 작업자가 일일이 회수수탱크에 가지 않더라도, 실시간 pH 측정값을 제어 장치로 전달하여 모니터링할 수 있어, 신속하게 회수수탱크(200)에 활성화제를 적정용량으로 투입할 수 있다.The
제어 장치(30)는 작업자가 실시간으로 확인 가능한 모니터를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대용 장치일 수 있으며, 측정된 pH값과 설정된 기준값과 비교하여 필요로 하는 활성화제의 양을 계산하여 회수수탱크(200)에 활성화제를 적정량으로 투입하거나, 투입을 중단시킬 수 있다. 이때 기준값은 12 내지 14일 수 있다.The
제어 장치(30)는 pH값이 기준값 보다 낮을 경우, 제1 알칼리 활성화제를 투입하고, pH값이 기준값보다 높을 경우, 회수수를 투입하여 pH 값을 기준값과 같도록 한다. 회수수탱크(200) 내의 pH값이 기준값과 같을 경우 알칼리 활성화 콘크리트에 배합수로 콘크리트 믹서(100)로 공급될 수 있다.The
제어 장치(30)는 회수수 탱크 내의 회수수 용량 및 측정된 pH값에 따라 추가로 공급될 제1 알칼리 활성화제의 투입 용량을 자동으로 계산할 수 있다. The
또한, 별도의 모니터링이 필요없이 설정된 기준값과 비교만으로 제1 알칼리 활성화제를 주입할 경우, 제어 장치(30)는 pH 측정기(24)에 포함되어, 설정된 기준값에 따라서 회수수 탱크(200)에 제1 알칼리 활성화제를 적정용량으로 주입할 수 있다. In addition, when the first alkali activator is injected only by comparison with the set reference value without the need for separate monitoring, the
pH값은 활성화제가 투입되고 일정시간 교반 후, 회수수에 활성화제가 안정적으로 혼합된 뒤에 측정될 수 있다. The pH value can be measured after the activator is added, stirred for a certain period of time, and then stably mixed with the recovered water.
예를 들어, 회수수 탱크의 지름이 5m이고, 높이가 5m인 경우 탱크의 용량은 대략 98,125L일 수 있으며, 회수수가 60% 채워질 경우 회수수양은 58,875L이다. 회수수 비중을 1이라 하고, 1L의 5M 수산화칼륨 수용액 제작시 280.55g의 수산화 칼륨이 필요하다. 수산화칼륨 자체 부피를 제외하고, 오차 범위를 ±5%로 하면, 회수수 58,875L에 공급되는 수산화 칼륨은 16,517kg이 공급될 수 있다.For example, when the diameter of the recovered water tank is 5 m and the height is 5 m, the tank's capacity may be approximately 98,125 L, and when the recovered water tank is filled 60%, the recovered water amount is 58,875 L. Assuming that the specific gravity of the recovered water is 1, 280.55 g of potassium hydroxide is required when producing 1 L of a 5M potassium hydroxide aqueous solution. Excluding the volume of potassium hydroxide itself, if the error range is ± 5%, 16,517 kg of potassium hydroxide supplied to 58,875 L of recovered water can be supplied.
다시, 도 1을 참조하면, 콘크리트 믹서(100)에는 알칼리 활성 모르타르의 강도 향상을 위해서 추가로 알칼리 활성화제가 주입될 수 있다. 제2 알칼리 활성화제는 혼화제 주입장치(60)를 통해서 공급되며, 제2 알칼리 활성화제는 액상형 규산나트륨(물유리)일 수 있다. 제2 알칼리 활성화제에서, 제1 알칼리 활성화제 및 제2 알칼리 물질 수용액의 질량비는 8:1 내지 10:1일 수 있다. Again, referring to FIG. 1 , an alkali activator may be additionally injected into the
알칼리 활성 콘크리트 제조시 발생하는 급격한 유동 성능 저하 문제를 해결하기 위해서, 혼화제 주입장치(60)를 통해 첨가물을 투입하여 유동 성능을 조절할 수 있으며, 첨가물은 글루콘산염, 타타르산염 및 수크로스로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가물일 수 있다.In order to solve the problem of rapid flow performance degradation that occurs during the manufacture of alkali-activated concrete, the flow performance can be adjusted by introducing additives through the
첨가물의 농도는 바인더 중량 대비 0.055% 내지 0.065%일 수 있다. 본 발명의 첨가물의 농도에서 알칼리 활성 모르타르는 5시간 정도의 유동성이 발휘되는데, 이를 통해 제조된 알칼리 활성 콘크리트의 최적의 워커빌러티를 유지할 수 있게 된다.The concentration of the additive may be 0.055% to 0.065% based on the weight of the binder. At the concentration of the additives of the present invention, the alkali-activated mortar exhibits fluidity for about 5 hours, and through this, it is possible to maintain the optimal workability of the alkali-activated concrete prepared.
이상 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings.
Claims (8)
상기 콘크리트 믹서와 연결되어 있는 바인더 공급부, 잔골재 공급부, 회수수 탱크 및 혼화제 주입장치
를 포함하고,
상기 회수수 탱크는 상기 회수수탱크 내의 회수수의 pH를 측정하기 위한 pH 측정기, 활성화제 공급부를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.concrete mixer,
A binder supply unit connected to the concrete mixer, a fine aggregate supply unit, a recovered water tank, and an admixture injection device
including,
The recovery tank is alkali-activated concrete manufacturing apparatus including a pH meter and an activator supply unit for measuring the pH of the recovery water in the recovery tank.
상기 pH 측정기와 연결되어, 측정된 pH값에 따라 상기 활성화제 공급부로부터 상기 회수수 탱크에 공급되는 제1 알칼리 활성화제의 공급량을 제어하는 제어 장치
를 더 포함하는 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 1,
A control device connected to the pH meter and controlling the supply amount of the first alkali activator supplied from the activator supply unit to the recovery water tank according to the measured pH value.
Alkali-activated concrete manufacturing apparatus further comprising a.
상기 회수수 탱크 내에 설치되어 상기 회수수를 교반하는 교반장치
를 더 포함하는 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 1,
An agitator installed in the recovered water tank to agitate the recovered water
Alkali-activated concrete manufacturing apparatus further comprising a.
상기 제1 알칼리 활성화제는 수산화칼륨인 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 2,
The first alkali activator is potassium hydroxide alkali activated concrete manufacturing apparatus.
상기 회수수는 레미콘 트럭 및 배치 플랜트 등에 부착된 잔여 콘크리트 세척으로 인한 세척수인 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 1,
The recovered water is an alkali-activated concrete manufacturing apparatus that is washing water due to washing of residual concrete attached to ready-mixed concrete trucks and batch plants.
상기 콘크리트 믹서와 연결되어 굵은 골재를 공급하는 굵은 골재 공급부,
상기 콘크리트 믹서와 연결되어 순수 물을 공급하는 물탱크
를 더 포함하는 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 1,
A coarse aggregate supply unit connected to the concrete mixer to supply coarse aggregate,
A water tank connected to the concrete mixer to supply pure water
Alkali-activated concrete manufacturing apparatus further comprising a.
상기 혼화제 주입장치는 액상형 규산나트륨(물유리)을 공급하는 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 1,
The admixture injection device is an alkali-activated concrete manufacturing device for supplying liquid sodium silicate (water glass).
상기 바인더는 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애시인 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치.In paragraph 1,
The binder is an alkali-activated concrete manufacturing apparatus of blast furnace slag powder or fly ash.
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