KR100334140B1

KR100334140B1 - 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그 시멘트를 이용한 보차도용콘크리트 인터로킹블록 및 투수콘크리트 인터로킹블록의제조방법

Info

Publication number: KR100334140B1
Application number: KR1020010001047A
Authority: KR
Inventors: 박승범
Original assignee: 박승범
Priority date: 2001-01-08
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2002-04-25
Also published as: KR20010074041A

Abstract

본 발명은 보도, 자전거 전용도로, 주차장, 산책로 등에 사용되고 있는 보차도용 콘크리트 인터로킹블록을 제조하는데 있어 국내에서 연간 8만톤 이상이 배출되어 그중에서 약 50％ 이상이 재활용되지 못하고 처분되고 있어 국가의 막대한 경제적손실 및 환경오염문제를 야기시키고 있는 폐유리를 파쇄하여 골재로서 이용하고자 하는 것으로 폐유리 파쇄골재를 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 제조에 이용함으로써 표면조도가 양호하면서 겨울철 표면의 눈을 쉽게 녹일 수 있는 제품의 제조가 가능하며 폐유리 파쇄골재의 사용에 따른 알칼리골재반응을 억제하기 위하여 고로슬래그시멘트를 사용하고 폴리머 분산제로 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) Latex 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Latex를 사용하고 보강용섬유로서 매쉬형 폴리프로필렌단섬유(Mesh type polypropylene chopped fiber)와 내알카리성 유리단섬유(Alkali resistence glass fiber)를 사용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조에 관한 것이다.

본 발명의 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 제조방법은 폐유리를 파쇄한 골재로 최대치수 4.75mm, 입도범위 4.75~2.5mm의 것을 사용하고 고로슬래그시멘트와 폴리머분산제(SBR Latex 또는 EVA Latex)를 사용하며 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조방법은 폐유리를 파쇄한 골재로 최대치수 10mm, 입도범위 10~4.75mm의 것을 사용하고 최대치수 10mm의 단입도 골재와 고로슬래그시멘트, 폴로머분산제(SBR Latex 또는 EVA Latex)를 사용하여 제조하는 것이다. 또한 상기보차도용 콘크리트 인터록킹블록 및 보차도용 투수콘크리트 인터록킹블록의 제조시 휨인성 및 균열저항성을 증대시키기 위하여 보강용 섬유로서 매쉬형 폴리프로필렌단섬유와 내알카리성 유리단섬유를 사용하여 제조한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조하는데 있어 폐유리를 파쇄하여 골재로 이용하고 성능향상 및 개선을 위하여 고로슬래그시멘트와 폴리머분산제(SBR Latex 또는 EVA Latex) 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유 또는 내알카리성 유리단섬유)를 사용함으로써 성능이 우수하고 미관이 화려한 보차도용 인터로킹블록을 제조함으로써 폐유리의 재활용 촉진을 통한 국가의 에너지절약과 외화절감뿐만 아니라 폐유리의 불법처분에 의한 환경피해의 예방 및 천연골재 자원의 절약에 크게 기여할 수 있는 것이다.

Description

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그 시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록 및 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조방법{Manufacturing Methods of Concrete Interlocking Block and Permeable Concrete Interlocking Block for Roadway and Sidewalk Using Crushed Aggregates from Waste Glasses and Blast Furnace Cement.}

본 발명은 폐유리 파쇄골재를 이용하여 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조하기 위한 것으로써 폐유리 파쇄골재의 혼입률, 최대치수, 입도범위 등을 최적으로 결정하여 제품의 역학적성능과 내구성능이 우수하고 미관이 좋은 고성능, 고인성의 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조하는 방법에 관한 것이다.

생활폐기물로 배출되는 폐유리의 약 50％ 정도만이 재활용되고 있으며 건설용 대체재료로서의 재활용은 거의 없는 실정이다. 또한 건설폐기물로 발생되는 폐유리는 혼합폐기물로 발생되어 분리 수거만 가능하면 재활용이 가능하지만 이의 재활용은 거의 이루어지지 못하고 있다.

종래의 폐유리를 이용한 보도블록의 제조방법에 있어서는 폐유리 분말과 시멘트를 일정한 비율로 혼합하여 제조하는 방법이 제안되어 있지만 이것은 폐유리 파쇄분말의 혼입에 따라 발생하는 알칼리골재반응을 고려하지 않은 것으로 알칼리 골재반응의 진행에 의한 제품의 균열에 겔의 석출, 팽창 변형등의 성능저하를 초래할 수 있다.

또한 텔레비젼 브라운관 제조시 발생하는 연마세척오니를 건조시켜 파쇄한 폐유리 골재를 사용하여 보도블럭을 제조하는 경우에도 역시 알카리골재반응에 의한 성능저하의 우려가 있으며 폐유리의 재활용 측면에서도 대상으로 하는 폐유리가 국한되어 있고 그 유효이용량이 많지 않다는 단점이 있다.

따라서 본 발명에서는 생활폐기물로 배출되는 폐유리를 파쇄하여 골재로 사용함으로써 대량의 폐유리 재활용이 가능하고 고로슬래그시멘트를 사용하고 폴리머분산제(SBR Latex 또는 EVA Latex)를 혼입함으로써 폐유리 파쇄골재의 혼입에 의한 알카리 골재반응을 억제할뿐아니라 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유 또는 내알카리성 유리단섬유)를 혼입하여 성능을 개선시킨 우수한 품질의 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조가 가능하다.

본 발명은 이와 같이 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조할 때 폐유리를 파쇄하여 골재로 사용하는 경우의 발생하는 문제점을 해결함과 동시에 우수한 역학적성질과 내구성능 등의 품질성능을 갖춘 제품을 제조하기 위하여 고로슬래그시멘트와 폴리머분산제 (SBR Latex 또는 EVA Latex) 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유 또는 내알카리성 유리단섬유)를 사용하는 것으로서 대량의 폐유리 재활용이 가능하게 함과 동시에 고강도, 고인성, 고내구성 등의 성능이 우수한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조가 가능하도록 한 것에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명의 보차도용 콘크리트 인터록킹블록을 제조하는 흐름도

도2는 본 발명의 보차도용 투수콘크리트 인터록킹블록을 제조하는 흐름도

도3은 일반 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 단면도

도4는 본 발명의 보차도용 콘크리트 인터록킹블록의 단면도

도5는 본 발명의 보차도용 투수콘크리트 인터록킹블록의 단면도

도6은 보강용섬유의 혼입에 의한 균열저항 모식도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 보통포틀랜드시멘트

2 : 잔골재

3 : 고로슬래그시멘트

4 : 폐유리 파쇄골재

5 : 단입도쇄석

6 : 보강용섬유(Mesh type polypropylene chopped fiber 또는 Alkali resistence glass fiber)

7 : 연속공극

본 발명의 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조 목적을 달성하기 위하여 사용된 재료는 다음과 같다.

폐유리는 생활폐기물 형태로 배출되어 여러 가지 종류의 유리제품이 혼재되어 있는 것으로서 이를 파쇄한 골재의 최대치수 4.75mm, 입도범위 4.75~2.36mm의 것은 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 제조에 사용하고 최대치수 10mm, 입도범위 10~4.75mm의 것은 보차도용 인터로킹블록의 제조에 사용하였으며, 각각 폐유리 파쇄골재의 혼입률은 골재배합비 70％에서는 성형이 불가능한 것으로 나타났기 때문에 적당한 수준인 골재배합비 10~50％의 범위에서 혼입하여 제조하였다.

보차도용 콘크리트 인터로킹블록용 골재로서는 잔골재만을 사용하고 투수성 인터로킹블록용 골재로서는 최대치수 10mm, 입도범위 10~4.75mm의 단입도쇄석을 사용하였다.

고로슬래그시멘트는 폐유리 파쇄골재를 혼입함에 따라 발생하는 알카리골재반응을 억제하기 위하여 사용하였으며, 고로슬래그분말 30％와 50％가 혼입되어 있는 것을 사용하였다.

폴리머분산제는 폐유리를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록의 역학적성능과 내구성능 등을 향상시키기 위하여 비중 1.02, pH 7.82, 고형분함량 44.6％인 SBT(Styrene-Butadiene Rubber) Latex 또는 비중 1.062, pH 5.0, 고형분함량 44.0％ EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Latex를 고로슬래그시멘트의 중량비로 5~10％ 혼입하였으며, 혼화제로는 유동화제로써 나프탈렌 설폰산염 고축합물인 Might 150을 고로슬래그 시멘트 중량비로 1％ 첨가하였고, 보강용 섬유로서는 섬유길이 20~40mm의 매쉬형 폴리프로필렌단섬유(Mesh type polypropylene chopped fiber)와 섬유길이 15~40mm의 내알카리성 유리단섬유(Alkali resistence glass fiber)를 부피비로 0.1％~0.3％ 혼입하였다.

[표1]

폐유리의 종류별 조성

다음의 표 2와 3은 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그 시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 실시예이다.

[표2]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 실시예

다음의 표 3은 표 2의 실시예에 대한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 품질특성을 평가한 것이다.

[표3]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 품질특성

* 내동해성은 4℃에서-18℃로 떨어뜨린 후 다시 4℃로 상승시키는 것을 1사이클로 하여 상대동탄성계수가 60％이하로 감소할 때의 사이클수로서 보통은 40~60사이클이며 우수는 60사이클이상이다.

** 내화학성은 1％의 황산(H₂SO₄)용액에 180일 침지시킨 후의 중량감소율로서 보통은 15％이하이며 우수는 9％이하이다.

표 3에서 보는 바와 같이 모든 실시예의 휨강도는 63~73kgf/cm²의 범위로 나타나 보도용 블럭의 기준 50kgf/cm²와 차도용 블럭의 기준 60kgf/cm²을 모두 만족하고, 또한 흡수율도 2.1~4.4％의 범위로 나타나 규격 7％ 이내를 모두 만족하는 것으로 나타났으며, 내동해성과 내화학성도 매우 우수하였다.

다음의 표 4과 5는 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그 시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 제조시 휨인성을 개선시키기 위해서 20~40mm의 매쉬형 폴리프로필렌단섬유와 15~40mm의 내알카리성 유리단섬유를 혼입한 경우에 대한 실시예이다.

[표4]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 실시예

다음의 표 5는 표 4의 실시예에 대한 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 품질특성을 평가한 것이다.

[표5]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 품질특성

* 내동해성 우수는 80사이클이상

** 내화학성 우수는 7％이하

표 5에서 보는 바와 같이 보강용섬유로서 매쉬형 폴리프로필렌단섬유와 내알카리성 유리단섬유를 사용함으로써 섬유를 사용하지 않는 경우에(실시예 102, 105, 108) 비하여 휨강도가 47~57％ 증가하여 휨변형에 대한 저항성 및 균열저항성이 크게 향상되는 것으로 나타났으며, 매쉬형 폴리프로필렌단섬유를 사용하는 경우보다 내알카리성 유리단섬유를 사용하는 경우가 다소 높은 값을 보였다.

다음의 표 6과 7은 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 실시예를 나타낸 것으로 폐유리 파쇄골재는 입도 10~4.75mm의 것을 사용하여 골재에 대한 중량비로 혼입하였다.

[표6]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록 실시예

다음의 표 7은 표 6의 실시예에 대한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 품질특성을 평가한 것이다.

[표7]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 품질특성

표 7에서 보는 바와 같이 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 휨강도가 47~57kgf/cm², 투수계수가 21~29×10¹cm/sec로 나타나 각각의 규격 40kgf/cm², 10×10¹cm/sec을 모두 만족하는 것으로 나타나 품질성능이 우수한 것을 확인하였다.

다음의 표 8과 9는 폐유리 파쇄골조와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 실시예이다.

[표8]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 실시예

다음의 표 9는 표 8의 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 실시예 대하여 품질특성을 평가한 것이다.

[표9]

폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트 및 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 품질특성

표 9에서 보는 바와 같이 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그시멘트를 이용한 보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조시 보강용섬유로서 매쉬형 폴리프로필렌단섬유와 내알카리성 유리단섬유를 사용함으로써 섬유를 사용하지 않는 경우에(실시예 302, 305, 308) 비하여 휨강도가 32~44％ 증가하여 휨변형에 대한 저항성 및 균열저항성이 크게 향상되는 것으로 나타났으며 매쉬형 폴리프로필렌단섬유를 사용하는 경우보다 내알카리성 유리단섬유를 사용하는 경우가 다소 높은 값을 보였고 모든 실시예가 휨강도 및 투수계수에 대한 규격을 모두 만족하였다.

상술한 바와 같이 본 발명은 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조하는 데 있어 폐유리를 파쇄하여 골재로서 혼입하고 고로슬래그시멘트와 폴리머분산제(SBR Latex 또는 EVA Latex)를 사용함으로써 알칼리골재반응에 의한 성능저하를 예방함과 동시에 보강용섬유(매쉬형 폴리프로필렌단섬유, 내알카리성 유리단섬유)를 사용함으로써 압축강도, 휨강도, 동결융해저항성, 내화학성 등의 역학적성능과 내구성능이 우수할 뿐만 아니라 표면조도가 뛰어나고 미관이 좋은 보차도용 콘크리트 인터로킹블록과 투수콘크리트 인터로킹블록을 제조 공급할 수 있어 폐유리의 재활용의 극대화를 통한 자원의 유효이용으로 국가의 에너지절약과 환경피해의 예방, 천연골재자원의 보존 및 쾌적한 도시환경의 조성에 크게 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

보차도용 콘크리트 인터로킹블록의 제조시 폐유리 파쇄골재로서 최대치수 4.75mm, 입도범위 4.75~2.5mm의 것을 골재중량비로 10~50％ 혼입하고 고로슬래그분말이 30~50％ 혼입된 고로슬래그시멘트를 사용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 제조방법
보차도용 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조시 폐유리 파쇄골재로서 최대치수 10mm, 입도범위 10~4.75mm의 것을 골재중량비로 10~50％ 혼입하고 고로슬래그분말이 30~50％ 혼입된 고로슬래그시멘트를 사용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 제조방법
제 1항과 제 2항에 있어서,

상기 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그 시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록 및 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조에 있어 폴리머 분산제로서 SBR (Styrene-Butadiene Rubber) Latex 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Latex를 시멘트의 중량비로 5~10％ 혼입하는 것을 특징으로 하는 제조방법
제 1항과 제 2항에 있어서,

상기 폐유리 파쇄골재와 고로슬래그 시멘트를 이용한 보차도용 콘크리트 인터로킹블록 및 투수콘크리트 인터로킹블록의 제조에 있어 보강용섬유로서 섬유길이 20~40mm의 매쉬형 폴리프로필렌단섬유(Mesh type polypropylene chopped fiber)와 섬유길이 15~40mm의 내알카리성 유리단섬유(Alkali resistence glass fiber)를 혼입하는 것을 특징으로 하는 제조방법