KR100527266B1 - 콘크리이트블록제조방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 블록, 특히 전적으로 그러한 것은 아니지만 반사 표층부를 구비한 복합재 블록을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 블록은 그 후의 블록이 1993년에 발행된 BS 6717, 제 1 편에 상설된 압축 강도 조건에 부합하도록 압축 성형력을 가하고 블록을 성형하기 위한 혼합물의 물/시멘트 비 0.35 이하인 건식 성형 기술에 의해 제조된다.

Description

콘크리트 블록 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORMING A CONCRETE BLOCK}

본 발명은 콘크리트 블록, 특히 전적으로 그러한 것은 아니지만, 기층부와 반사 표층부를 갖는 복합재 블록 제조용 방법 및 장치에 관한 것이다.

"블록" 이라는 용어는 명세서와 특허 청구 범위에 걸쳐, 콘크리트 또는 그와 유사한 물질에 의해 전부 또는 부분적으로 구조된 연석, 차도 분리대 또는 도로 포장 재료(paver) 등을 포함하는 것으로 사용된다.

한 가지 형태의 복합재 블록은 영국 특허 공개 제2159556A호에 개시되어 있다. 그 블록은 기층부와 반사 표층부를 포함하며, 거푸집에 기층 혼합물과 표층 혼합물을 넣고 그 기층 혼합물과 표층 혼합물을 가압하여 과잉의 물을 제거하여 성형된다.

연석 형태의 다른 콘크리트 블록은 영국 특허 제2200936호에 개시되어 있다. 반사 재료를 포함하는 이 연석은 반사 재료를 유동적인 콘크리트와 임의로 혼합하거나, 또는 연석이 부분적으로 경화될 때 그 반사 재료를 콘크리트에 프레스하여 성형된다.

전술한 공지 형태의 콘크리트 블록 모두는 습식 성형 기술에 의해 제조되는 데, 블록을 경화시키는 데에는 3일 정도의 상당한 시간이 걸릴 수 있다.

도 1은 혼합 조립체의 사시도이고,

도 2는 거푸집 조립체의 사시도이며,

도 3a는 복합재 블록의 등축도이며,

도 3b는 도 3a의 블록의 측면도이며,

도 3c는 도 3a와 도 3b의 블록의 평면도이며,

도 4는 본 발명에 따라 제조된 블록을 일괄 처리하기 위해 사용되는 장치의 일부를 보여주는 사시도이다.

본 발명의 목적은 건식 성형 기술을 사용하는 블록 제조 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 출원인이 아는 바로는, 건식 성형법은 지금까지 연석을 제조하는 데 사용된 바 없었는 데, 그 이유는 그 건식 성형법에 의하면 블록의 강도 및 내구성이 떨어지며, 런던 소재의 영국 표준국(British Standards Institution)이 1990년도에 발간한 영국 표준 규격(British Standard) BS 7263, 제1 편에 상설(詳設)된 바와 같이 연석에 대한 필요 조건을 만족시키기 위해 습식 성형법이 규정되었다고 일반적으로 생각되고 있기 때문이다. 그러나, 본 발명은 압축 성형 공정(compacting step)과 함께 건식 성형법을 사용하는 데, 이에 따라 결과적인 블록은 1993년판, BS 6717, 제1 편의 조건을 만족시킬 수 있다.

본 발명에 따라서, 물/시멘트 비율이 0.35 이하인 기층 혼합물을 준비하는 단계, 그 기층 혼합물을 거푸집에 붓는 단계, 및 압축 성형력을 가해서 혼합물을 가압하는 단계를 포함하는 콘크리트 블록 제조 방법이 제공된다.

압축 성형력을 가하기 전에 표층 혼합물을 거푸집에 붓는 것이 바람직한 데, 이에 따라 기층 혼합물과 표층 혼합물 모두가 가압된다.

압축 성형력을 가하기 전에 기층 혼합물을 가입하여 기층 혼합물과 거푸집에 의해 리세스를 생성하고, 그 리세스에 표층 혼합물을 붓는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 표층 혼합물이 반사 재료를 포함한다. 선택적으로는, 표층 혼합물에는 압축 성형 전에 그 표면에 반사 재료가 제공된다.

바람직하게는, 압축 성형 전에 기층 혼합물과 표층 혼합물 사이에 결합제를 제공한다.

거푸집의 충전과 그 후의 압축 성형을 향상시키기 위해서, 압축 성형력을 가하기 전에 기층 혼합물을 진동시키는 것이 좋다.

기층 혼합물의 준비 단계는 블록의 결합 특성을 증진시키기 위해서 직경이 9mm 이하인 화강암 부스러기 및 직경이 5mm 이하인 모래 입자를 시멘트와 혼합하는 단계를 포함하는 것이 좋다.

또 다른 양태로, 전술한 방법을 행하기 위한 장치가 제공되는 데, 그 장치는 기층 혼합물과 표층 혼합물을 혼합시키기 위한 혼합 수단; 거푸집과, 기층 혼합물과 표층 혼합물을 받아들여 거푸집으로 이송하는 급송기(給送器)를 포함하는 거푸집 조립체; 그리고 거푸집 내에 유지된 혼합물에 압축 성형력을 가하기 위한 램 장치를 구비한다.

거푸집 조립체는 거푸집의 충전과 그 후의 압축 성형을 향상시키기 위해서 거푸집을 진동시키는 진동 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

램 장치는 진동 압축 성형력을 가하게 되어 있는 것이 바람직하다.

급송기는 기층 혼합물과 표층 혼합물을 각각 유지하는 두 개의 부분을 구비하는 것이 좋은데, 상기 급송기는 상기 두 부분이 기층 혼합물과 표층 혼합물을 거푸집 내에 별도로 분배하기 위해 거푸집 위에서 번갈아 변위되도록 배치된다.

또 다른 양태로, 전술한 방법에 따라 성형된 콘크리트 블록이 제공된다.

본 발명을 단지 비제한적인 예로서 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

혼합 조립체(1)는 그 혼합 조립체(1)에 성분 재료를 공급하도록 배치되어 있는 공급 조립체(2)와 함께 도 1에 도시되어 있다.

공급 조립체(2)는 성분 재료를 주 컨베이어(8) 상에 분배하도록 배치된 복수 개의 호퍼(3, 4, 5, 6, 7)를 구비하는 데, 상기 주 컨베이어(8)는 그 성분 재료를 버킷(9)으로 운반한다. 상기 버킷(9) 자체는 성분 재료를 혼합 조립체(1)의 투입 호퍼(12)에 투입하기 위해서 상단부(11)에서 그 버킷이 뒤집어지게 하는 트랙(10)을 따라 이동하도록 배치되어 있다. 호퍼 내의 재료는 기층 혼합물을 위한 제1 혼합 장치(13) 또는 표층 혼합물을 위한 제2 혼합 장치(14) 내로 운반된다.

한 가지 생산 형태로, 호퍼(2, 3, 5)는 화강암 부스러기, 굵은 모래 및 가는 모래를 각각 수용한다. 호퍼(6)는 규사(silica sand)를 수용하고, 호퍼(7)는 유리 구슬(glass beads)을 수용할 수 있다. 그 후, 기층 혼합물을 위한 성분 재료는 예정량의 화강암 부스러기와 모래를 호퍼(3 ~ 5)로부터 분배하고, 컨베이어(8)와 버킷(9)을 매개로 해서 그 부스러기와 모래를 기층 혼합물을 위한 혼합 장치(13) 내로 운반함으로써 얻어질 수 있다. 표층 혼합물을 위한 성분 재료는 예정량의 재료를 호퍼(5 ~ 7)로부터 분배하고, 표층 혼합물을 위한 혼합 장치(14) 내로 그 재료를 운반함으로써 유사하게 얻어질 수 있다.

기층 혼합물은 다음의 성분을 함유하는 것이 바람직하다.

원료의 명칭 양

보통의 포틀랜드 시멘트 모래와 혼합재 중량의 20%

0.1 내지 3mm의 가는 모래 8%

0.4 내지 0.5mm의 모래 60%

5 내지 9mm의 화강암 부스러기 32%

부가제 시멘트 중량의 2 내지 3%

물/시멘트 비율 30kgs(0.28 내지 0.35)

표층 혼합물은 블록 상에 8mm 이상인 층을 생성시키기 위해서 사용되는 반사 요소를 포함해서, 다음의 성분를 포함하는 것이 바람직하다.

원료의 명칭 양

규사 50%

0.1 내지 3mm의 가는 모래 10%

백색 돌부스러기 10%

백색 시멘트 30%

흰 색소(이산화 타이타늄) 시멘트 중량의 5 내지 7%

노란 색소 시멘트 중량의 7 내지 9%

빨간 색소 시멘트 중량의 5 내지 7%

250 내지 800㎛ 유리 구슬 총 혼합물의 20 내지 35%

부가제 또는 결합제 시멘트 중량의 5%

물/시멘트 비율 30kgs(0.28 내지 0.35)

호퍼(3, 4, 5, 6, 7)에 의해 제공되지 않는 시멘트, 물 및 기타의 성분 재료는 자동으로 또는 수작업으로 혼합 조립체에 직접 부가될 수 있다.

공급 조립체와 혼합 조립체는 기층 혼합물과 표층 혼합물을 번갈아 생성하도록 작동되는 것이 바람직하다. 기층 혼합물 또는 표층 혼합물의 혼합이 완료될 때, 그 결과 생성된 혼합물은 버킷 컨베이어(15) 내로 하역되는 데, 이 버킷 컨베이어(15)는 도 2에 도시된 거푸집 조립체(20)와 혼합 장치의 배출부(도시 생략) 사이에서 이동하게 되어 있다. 버킷 컨베이어 대신에 벨트 컨베이어가 사용되거나, 혼합 조립체가 거푸집 조립체에 혼합물을 직접 배출하도록 배치될 수 있다.

거푸집 조립체(20)는 급송 기구(21), 램 장치(22) 및 거푸집(23)을 구비한다. 급송 기구(21)는 램 장치(22)의 유압식 작동 램 헤드(26)의 어느 한쪽에 배치되고 번갈아 거푸집(23) 위에 놓이는 2개의 급송 호퍼(24,25)를 구비한다. 또한, 급송 기구는 각각의 호퍼(24, 25) 아래에 배치된 트레이부(27, 28)(tray portion)를 구비한다. 상기 트레이부는 관절형 아암(30, 31)에 의해 거푸집 조립체(20)의 프레임(29)에 상호 연결되는 데, 상기 관절형 아암(30, 31)은 트레이부(27, 28)가 거푸집 상의 하역 위치부터 각 호퍼(24, 25) 하부의 측방으로 변위된 위치까지 활주할 수 있게 한다.

작동시, 버킷 컨베이어(15)는 혼합 조립체(1)부터 거푸집 조립체(20)까지 이동되고, 버킷 컨베이어에 의해 운반된 혼합물에 따라 급송 호퍼(24, 25) 중 어느 하나 위에 배치된다. 각각의 호퍼 내로 혼합물을 하역시키기 위해서 버킷 컨베이어의 바닥에서 셔터 기구(26)가 작동된다. 그 후, 혼합물은 관련 트레이부(27,28)에 분배되고, 그 후에 상기 트레이부(27, 28)는 거푸집 위로 활주하여 혼합물을 거푸집에 하역시킨다.

또한, 거푸집 조립체에는 진동 장치(도시 안됨)가 설치되는 데, 따라서 상기 진동 장치는 거푸집의 충전을 용이하게 하고 압축 성형을 향상시키기도록 거푸집에 진동 운동을 부여하도록 작동된다. 그 후, 램 헤드를 거푸집에 하강시켜, 거푸집의 상부와 기층 혼합물과의 사이에 대략 15mm의 공동이 남겨지도록 기층 혼합물을 추가로 압축 성형한다. 충전 공정, 진동 및 초기 압축 성형 공정이 완료되는데 약 10초가 걸린다. 그 후, 램 헤드를 상승시키고, 트레이부(28)에 이전에 하역되었던 표층 혼합물은 반사 재료와 함께 기층 혼합물의 상부에 배치된다. 필요하다면, 표층 혼합물의 부가 전에 부가제와 추가의 결합제를 공동에 제공할 수 있다. 램 헤드를 다시 하강시키고 진동 압축 성형력을 가하여 기층 혼합물 및 표층 혼합물을 압축한다. 램 헤드의 유압은 120바아(122.kgf/cm²) 정도로 블록 혼합물 상에 가해진 최대 압축력과 함께 3,600rpm 이하의 간단한 조화 진동(調和振動)을 제공하도록 작동 가능한 것이 바람직하다. 표층 혼합물로 거푸집을 충전시키는 데에는 대략 4초가 걸리고, 그 후의 압축 성형은 대략 4 내지 6초간 지속된다. 그러므로, 거푸집 조립체는 분당 대략 5번의 작업 사이클을 실행할 수 있다.

그 결과 생성된 블록은 압축 성형된 기층 요소(32)의 두께(T)가 예컨대 80mm 정도이고, 표층 요소(33)의 두께(t)가 예컨대 10mm 이상인 도 3의 도시된 형태로 거푸집에서 분리된다. 특정의 구조와 블록 크기는 원하는 바에 따라 변할 수 있지만, 블록의 길이(L)는 200mm 정도이고, 폭(W)은 100mm정도이다.

블록은 컨베이어를 통해 랙(rack)으로 운반되는 도 4에 도시한 바와 같은 펠릿(37) 위로 거푸집에서 직접 분리될 수 있으며, 상기 랙은 포크리프트(forklift)에 의해 분리되어 경화 챔버 내에 배치된다. 경화에는 8 내지 12시간이 걸릴 수 있는 데, 그 후에 블록은 취급 및 포장을 위해 충분히 고화될 것이다. 4개의 대향 측면으로부터 블록들을 함께 클램핑시키는 고정 장치(38) 아래로 펠릿이 지나감으로써 포장이 용이해질 수 있는 데, 상기 블록은 도면 부호 39로 도시된 지점에서처럼 묶고 포장하기 위해 조밀하게 위치된다.

이해할 수 있는 바와 같이, 전술한 작동 방법은 자동화 공정과 관련하여 설명되었다. 그러나, 제조 공정 중 어떤 공정이라도 그 대신에 수동으로 실행될 수 있다. 또한, 거푸집 및 램은 단일 작업 사이클로서 하나의 블록 또는 복수 개의 블록을 형성하도록 구성될 수 있다. 블록의 형상과 구조는 본 발명의 장치가 여러가지 상이한 목적을 위한 블록을 생산할 수 있도록, 사용자가 정할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따라 제조된 반사 블록은 차도의 방향 화살표, 분리선, 이중 노란선 또는 백선, 도로 험프(road hump), 넘버링(numbering) 또는 워딩(wording), 연석 또는 도로 포장 재료로 사용될 수도 있고, 백색, 황색 또는 적색과 같은 필요한 색으로 제조될 수 있다. 필요하다면, 블록은 또한 반사 재료없이 제조될 수 있다.

그러나, 가장 중요한 장점은 블록이 압축 성형법과 조합된 건식 성형 기술을 사용해서 제조된다는 데에 있는 데, 그 이유는 이것이 습식 성형과 관련된 것과 비교해서 경화 시간을 훨씬 짧게 하는 동시에, 1993년에 발간된 BS 6717, 제1 편에 상설된 압축 강도 조건과 부합하므로, 생산율과 생산 효율을 향상시키기 때문이다.

마지막으로, 본 발명의 개념은 어떤 양태로든 많은 다른 구조에도 내재될 수 있으며, 따라서 전술한 설명의 일반적인 사상이 첨부된 도면의 특정 사상으로 제한되지는 않는다. 다양한 변경, 변형 또는 부가물이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 구조 및 장치에 합체될 수도 있다.

Claims (10)

1. 콘크리트 블록을 제조하는 방법으로서,

   물/시멘트 비율이 0.35 이하인 기층 혼합물의 준비 단계와;

   이 기층 혼합물을 거푸집 내에 붓는 단계와;

   진동 압축 성형력을 가하여 상기 혼합물을 가압하는 단계;

   를 포함하되,

   상기 압축 성형력을 가하기 전, 상기 기층 혼합물과 거푸집에 의해 형성되어 그 안으로 표층 혼합물이 부어지는 리세스를 생성하도록 상기 기층 혼합물을 가압하며;

   상기 압축 성형력을 가하기 전, 상기 거푸집에 표층 혼합물을 주입하고 상기 기층 혼합물과 표층 혼합물 모두를 가압하는 콘크리트 블록 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축 성형 전에 기층 혼합물과 표층 혼합물 사이에 결합제를 제공하는 것인 콘크리트 블록 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표층 혼합물이 반사 재료를 포함하는 것인 콘크리트 블록 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표층 혼합물에는 압축 성형 전에 그 표면에 반사 재료가 제공되는 것인 콘크리트 블록 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 거푸집의 충전과 그 후의 압축 성형을 향상시키기 위해서, 압축 성형력을 가하기 전에 상기 기층 혼합물은 진동을 받는 것인 콘크리트 블록 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기층 혼합물의 준비 단계는 블록의 결합성을 향상시키기 위해서 직경이 9 mm이하인 화강암 부스러기와 직경이 5mm이하인 모래 입자와 시멘트를 혼합하는 단계를 포함하는 것인 콘크리트 블록 제조 방법.
7. 제1항에 기재된 방법을 실행하는 장치에 있어서,

   기층 혼합물 및 표층 혼합물을 형성하기 위한 혼합 장치와;

   거푸집과, 기층 혼합물 및 표층 혼합물을 받아들여 그 기층 혼합물 및 표층 혼합물을 상기 거푸집으로 이송하는 급송기를 포함하는 거푸집 조립체와;

   상기 거푸집 내에 유지된 혼합물에 압축 성형력을 가하는 램 장치;

   를 포함하는 콘크리트 블록 제조 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 거푸집 조립체는 거푸집의 충전과 그 후의 압축 성형을 향상시키기 위해서 거푸집을 진동시키기 위한 진동 장치를 구비하는 것인 콘크리트 블록 제조 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 램 장치는 진동 압축 성형력을 가하도록 되어 있는 것인 콘크리트 블록 제조 장치.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 급송기는 기층 혼합물과 표층 혼합물을 각각 유지하는 두 부분을 구비하며, 상기 급송기는 거푸집의 대향 측면 상에 배치된 두 부분이 기층 혼합물과 표층 혼합물을 별도로 분배하기 위해 거푸집 위에서 번갈아 변위되도록 배치되어 있는 것인 콘크리트 블록 제조 장치.