KR102496536B1 - 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법 - Google Patents

복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102496536B1
KR102496536B1 KR1020200160274A KR20200160274A KR102496536B1 KR 102496536 B1 KR102496536 B1 KR 102496536B1 KR 1020200160274 A KR1020200160274 A KR 1020200160274A KR 20200160274 A KR20200160274 A KR 20200160274A KR 102496536 B1 KR102496536 B1 KR 102496536B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
synthetic resin
waste synthetic
aggregate
composite waste
concrete
Prior art date
Application number
KR1020200160274A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220072543A (ko
Inventor
조영근
이준
김호규
김경민
김영욱
Original Assignee
(재)한국건설생활환경시험연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (재)한국건설생활환경시험연구원 filed Critical (재)한국건설생활환경시험연구원
Priority to KR1020200160274A priority Critical patent/KR102496536B1/ko
Publication of KR20220072543A publication Critical patent/KR20220072543A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102496536B1 publication Critical patent/KR102496536B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/10—Making granules by moulding the material, i.e. treating it in the molten state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/022—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by an organic binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/146—Silica fume
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/18—Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/20—Waste materials; Refuse organic from macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
    • B29B2017/0424—Specific disintegrating techniques; devices therefor
    • B29B2017/0468—Crushing, i.e. disintegrating into small particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은, PET, PE, PP, PS, PVC, 복합재질의 필름류 중 어느 두 가지 이상의 복합 폐합성수지를 50mm이하로 파쇄하고, 파쇄된 복합 폐합성수지를 용융 압출장치에 투입하여 180~310℃의 온도조건에서 용융하여 17.5~175RPM의 조건으로 압출하고, 직경 10~50mm 형태로 제조되는 복합 폐합성수지; 및 상기 복합 폐합성수지 100중량부에 대하여 220 내지 350중량부로 혼합되고, 슬래그 미분말, 석탄회 미분말, 실리카 퓸 미분말 및 석회석 미분말 중 어느 한 가지 이상으로 구성되는 성능향상용 미분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법 {Aggregates for concrete using composite waste resin and the method of manufacture of concrete equipped with them}
본 발명은 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발생량이 증가하고 있는 PET, PE, PP, PS, PVC 및 복합재질의 필름류 포장재를 재활용하여 콘크리트에 포함되는 골재를 생산하므로 환경오염에 원인이 되는 폐합성수지를 대량으로 재활용할 수 있고, 복합 폐합성수지를 이용하여 제조되는 골재의 표면형상을 개선하여 시멘트와 골재가 분리되는 것을 방지할 수 있는 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인조 건축 자재를 이용하는 방법 중에서 팽창점토나 기타 원료를 사용하는 기술은 환경법 등에 저촉되어 사용하지 못하거나, 이들 재료의 채취를 위해 특별한 장소를 탐사하여 상기한 재료를 채취함에 따라, 채취가 용이하지 않은 단점이 있었다.
또한, 2018년 중국 정부의 폐기물 수입 중단 등으로 인하여 폐합성수지를 포함한 국내 생활계 폐기물의 유효활용 처리가 사회적 이슈로 부각되었다.
이와 같은 폐합성수지는 생활폐기물 및 사업장 일반폐기물에서 발생하는 재활용이 가능한 자원 중 종이 다음으로 많이 발생하고 있으며 이중 90% 정도가 PET, PE, PP, PS, PVC 및 복합재질의 필름류 포장재 이다.
이와 같은 폐합성수지는 2017년 기준을 국내 연간발생량은 41만 8655톤이 발생하였으나 2018년 중국 정부의 폐기물 수입중단과 유효 재활용 기술의 미비 등으로 인하여 60% 미만의 재활용 수준을 유지하고 있어 선진국 대비 매우 저조한 실정이다.
현재 다양한 재질로 구성되어 있는 폐합성수지의 재활용 방법은 물질 재활용, 에너지 재활용 등이 있으며, 이중 에너지 재활용의 대표적인 방법은 고형연료제품(SRF, Solid Refuse Fuel)으로 활용이 있으나 최근 국내 신재생에너지 정책이 폐기물에너지(SRF 이용해 전기 생산)를 지양하는 방향으로 전개되어 재활용 수요처의 불확실성이 증가하고 있고, 미세먼지, 유해가스 방출 등의 환경문제로 수도권 및 대도시권에서의 사용이 제한되는 등 환경관리 기준의 대폭적인 강화로 관련 시설의 건설과 운영이 중단된 상태이다.
한편 폐합성수지의 물질재활용 방법은 재질선별, 이물질 제거 등의 공정을 통하여 기와 수로관 등의 재생플라스틱 제품 제조를 위한 원료로 활용되고 있으나 이물질이 많고 다양한 종류의 폐합성수지가 혼합 배출되는 생활폐기물의 발생 특성 분리, 선별 공정의 비용이 증가되어 재활용률이 상대적으로 저조한 실정이다.
그리고 폐합성수지로부터 모노모화 또는 코크스로의 화학연료화, 가스화, 유하 등의 화학적 재활용 방법이 있으나 이는 복합 물질이 아닌 단독 물질에 대한 재활용 기술이 대부분이어서 이 또한 재활용량이 많지 않은 실정이다.
이와 같은 폐합성수지에 대한 재활용 방법에 대한 재활용 효율과 경제성 분석 결과 국가환경정보센터에서는 물질 재활용, 화학적 재활용, 고형연료화 와 같은 열적 재활용 순으로 경제성이 우수한 것으로 보고되고 있다.
따라서 발생량이 매년 증가추세에 있는 다양한 소재 형태로 발생되고 있는 폐합성수지의 재활용률 제고를 위해서는 실질적으로 대량 활용이 가능하고 경제성이 우수한 물질 재활용 기술개발이 절실한 실정이다.
또한 기존의 폐합성수지를 콘크리트용 골재로 활용하기 위한 연구는 비교적 품질이 양호한 PET 중심으로 연구가 수행되었으며, 일부 연구에서는 PP, PE, PVC 등 단일재질을 활용한 연구가 주를 이루고 있는 실정이어서 분리 선별이 용이하지 않는 다양한 재질의 복합 폐합성수지를 콘크리트용 골재로 활용한 연구는 매우 부족한 실정이다.
그리고 복합 폐합성수지를 용융하여 콘크리트용 골재로 제조할 경우 원 소재의 매우 낮은 밀도로 인하여 제조된 골재도 밀도가 0.9~1.0g/cm3 정도를 나타나 콘크리트 혼합 시 재료 분리 현상이 발생하고, 콘크리트의 워커빌리티, 강도 및 내구성을 크게 저하시켜 대량 활용이 불가능한 실정이다.
그리고 복합 폐합성수지를 이용하여 제조된 골재는 기존의 암석을 이용한 골재에 비하여 표면이 매우 매끄럽기 때문에 시멘트 페이스트와의 계면 부착력이 저하되어 전체 콘크리트의 성능을 저하시키는 문제점을 내포하고 있어 이에 대한 성능개선 제조기술 개발이 필요한 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 폐합성수지로부터 제조한 재생유와 일반 흙을 이용한 인공골재 제조방법이 개발되었으며, 종래기술에 따른 인공골재 제조방법은, 일반 흙을 공급하는 원토공급기를 거친 일반 흙이 선별기를 거치면서 돌 및 불순물이 제거되고, 원료투입구를 거치면서 1차롤밀 및 2차롤밀을 거친 후, 혼합기에서 일반 흙과 재생유의 혼합비율을 99.5중량%: 0.5중량% 또는 99.8중량%: 0.2중량% 의 비율로 혼합된 후, 진공 성형기에서 2mm ~ 30mm의 크기로 성형되고, 일정한 크기로 성형된 중간재는 로터리키른(Rotary kiln)내로 투입시켜 1000 ~ 1200℃의 온도로 17분 ~ 25분 가열하여 소성되면서 100 ~ 300% 팽창되고, 이어 냉각기를 통과시켜 고열로 연화되는 것을 방지한 상태에서 냉각되면서 성형된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0632708호(2006년 10월 12일 공고, 발명의 명칭 : 폐합성수지로부터 제조한 재생유와 일반 흙을 이용한 인공골재 및 제조방법)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 인공골재는, 폐합성수지로부터 재생유를 생산한 후에 일반 흙과 혼합하여 인공골재를 제조하기 때문에 인공골재 제조가 복잡하여 인공골재 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절감하기 어렵고, 폐합성수지로부터 제조되는 재생유와 일반 흙을 혼합하여 인공골재를 생산하기 때문에 인공골재의 표면이 필요 이상으로 매끄럽게 제조되므로 인공골재와 시멘트를 혼합하여 콘크리트 모르타르를 생산할 때에 인공골재와 다른 재료들 특히 시멘트와 쉽게 혼합되지 않고 분리되면서 콘크리트 모르타르의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 발생량이 증가하고 있는 PET, PE, PP, PS, PVC 및 복합재질의 필름류 포장재를 재활용하여 콘크리트에 포함되는 골재를 생산하므로 환경오염에 원인이 되는 폐합성수지를 대량으로 재활용할 수 있고, 복합 폐합성수지를 이용하여 제조되는 골재의 표면형상을 개선하여 시멘트와 골재가 분리되는 것을 방지할 수 있는 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, PET, PE, PP, PS, PVC, 복합재질의 필름류 중 어느 두 가지 이상의 복합 폐합성수지를 50mm이하로 파쇄하고, 파쇄된 복합 폐합성수지를 용융 압출장치에 투입하여 180~310℃의 온도조건에서 용융하여 17.5~175RPM의 조건으로 압출하고, 직경 10~50mm 형태로 제조되는 복합 폐합성수지; 및 상기 복합 폐합성수지 100중량부에 대하여 220 내지 350중량부로 혼합되고, 슬래그 미분말, 석탄회 미분말, 실리카 퓸 미분말 및 석회석 미분말 중 어느 한 가지 이상으로 구성되는 성능향상용 미분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 복합 폐합성수지와 상기 성능향상용 미분말의 혼합물은, 팬 타입 믹서, 강제식 믹서, 트윈샤프트식 믹서 중 어느 한 가지의 믹서를 이용하여 15~65RPM의 속도로 60~120초 동안 혼합하여 균질하게 제조하고, 혼합된 상기 복합 폐합성수지와 상기 성능향상용 미분말의 혼합물을 용융 압출장치에서 180~310℃의 온도로 용융하고, 스크루식 교송이송장치에서 1~3분간 혼합하고, 원 모양, 십자 모양 또는 별 모양으로 토출구가 형성되는 노즐부를 통해 상기 복합 폐합성수지와 상기 성능향상용 미분말의 혼합물을 압출 성형한 후에 압출된 폐합성수지를 골재의 크기별로 절단하여 골재를 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 골재는, 밀도 1.5~1.8g/cm3로 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 골재는, 콘크리트 1m3 당 최대 400kg까지 적용 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 시멘트 100중량부에 대하여 혼합수 30 내지 40 중량부, 일반 잔골재 30내지 85중량부, 일반 굵은 골재 70내지 125중량부, 복합 폐합성수지 잔골재 20내지 50중량부, 고밀도형 복합 폐합성수지 굵은 골재 20내지 50중량부, 혼화제 0.5내지 1.5중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법은, 복합 폐합성수지에 성능 향상용 미분말을 혼합하여 골재를 제조하므로 골재의 밀도를 증가시키고, 재료분리 현상을 감소시킬 수 있으며, 콘크리트 1m3에 400kg까지 적용 가능하므로 대량의 복합 폐합성수지를 재활용할 수 있어 대량으로 배출되는 복합 폐합성수지를 효과적으로 처리할 수 있고, 환경오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재용 제조장치가 도시된 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재용 제조장치의 압출노즐이 도시된 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재용 제조장치에 의해 제조되는 골재가 도시된 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재를 포함하는 콘크리트의 재료분리 실험이 도시된 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재를 포함하는 콘크리트의 물성평가 시험이 도시된 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재용 제조장치가 도시된 사진이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재용 제조장치의 압출노즐이 도시된 사진이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재용 제조장치에 의해 제조되는 골재가 도시된 사진이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재를 포함하는 콘크리트의 재료분리 실험이 도시된 사진이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지 골재를 포함하는 콘크리트의 물성평가 시험이 도시된 사진이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재는, PET, PE, PP, PS, PVC, 복합재질의 필름류 중 어느 두 가지 이상의 복합 폐합성수지를 50mm이하로 파쇄하고, 파쇄된 복합 폐합성수지를 용융 압출장치에 투입하여 180~310℃의 온도조건에서 용융하여 17.5~175RPM의 조건으로 압출하고, 직경 10~50mm 형태로 제조되는 복합 폐합성수지와, 복합 폐합성수지 100중량부에 대하여 220 내지 350중량부로 혼합되고, 슬래그 미분말, 석탄회 미분말, 실리카 퓸 미분말 및 석회석 미분말 중 어느 한 가지 이상으로 구성되는 성능향상용 미분말을 포함한다.
본 실시예의 복합 폐합성수지와 성능향상용 미분말의 혼합물은, 팬 타입 믹서, 강제식 믹서, 트윈샤프트식 믹서 중 어느 한 가지의 믹서를 이용하여 15~65RPM의 속도로 60~120초 동안 혼합하여 균질하게 제조한다.
이후에, 혼합된 복합 폐합성수지와 성능향상용 미분말의 혼합물을 용융 압출장치에서 180~310℃의 온도로 용융하고, 스크루식 교송이송장치에서 1~3분간 혼합한다.
상기한 바와 같이 혼합된 혼합물은, 원 모양, 십자 모양 또는 별 모양으로 토출구가 형성되는 노즐부를 통해 복합 폐합성수지와 성능향상용 미분말의 혼합물을 압출 성형한 후에 압출된 폐합성수지를 골재의 크기별로 절단하여 골재를 제조한다.
골재를 원형 이외에 십자형상 또는 별형상으로 제조하는 경우에는 골재와 시멘트 페이스트 사이의 마찰저항력이 커지므로 콘크리트 제작 시에 골재 계면과 시멘트 페이스트의 부착성이 향상되어 재료분리 저항성이 개선될 뿐 아니라 시멘트 페이스트와 접착할 수 있는 비표면적으로 증가로 콘크리트의 강도가 향상되는 효과가 나타나게 된다.
상기한 바와 같이 제조되는 본 실시예의 골재는, 밀도 1.5~1.8g/cm3로 제조되므로 콘크리트 적용 시에 재료분리 현상을 방지하고, 콘크리트의 강도를 높일 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 골재는, 콘크리트 1m3 당 최대 400kg까지 적용 가능하게 되므로 복합 폐합성수지를 사용하여 제조되는 골재를 대량으로 사용할 수 있어 복합 폐합성수지의 재활용을 효과적으로 이룰 수 있게 되고, 복합 폐합성수지를 대량으로 사용하게 되므로 환경오염을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재를 구비하는 콘크리트 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재를 구비하는 콘크리트 제조방법은, 시멘트 100중량부에 대하여 혼합수 30 내지 40 중량부, 일반 잔골재 30내지 85중량부, 일반 굵은 골재 70내지 125중량부, 복합 폐합성수지 잔골재 20내지 50중량부, 고밀도형 복합 폐합성수지 굵은 골재 20내지 50중량부, 혼화제 0.5내지 1.5중량부를 혼합하여 이루어지게 된다.
Figure 112020127154028-pat00001
성능향상용 미분말은 복합 폐합성수지 100중량부에 대한 첨가비율이며, 골재 제조를 위한 혼합, 용융, 압출 조건은 상기한 조제방법에 기재되어 있는 방법으로 비교예와 실시예에 동일하게 적용하여 제조되었으며, 골재 물성평가 항목인 밀도와 흡수율은 KS F 2527 "콘크리트용 골재"에서 규정하고 있는 시험방법에 준하여 평가를 실시하였고, 형상 평가를 본 발명의 복합 폐합성수지 골재 제조 장치에서 최종 생산되는 골재의 형상을 육안관찰로 평가를 실시하였다.
비교예와 실시예에 의해 제조된 복합 폐합성수지 골재의 물성평가를 고찰하여 보면 비교예1 및 비교예2의 경우는 복합 폐합성수지 골재의 성능개선을 위해 투입되는 슬래그 미분말이 본 발명의 조성비 이하로 투입된 경우로서 밀도가 0.96~1.14g/cm3을 나타내 매우 낮은 것으로 나타났다.
이러한 골재는 콘크리트 제조에 적용하는 경우에 재료분리의 문제를 야기될 수 있고, 비교예1 및 비교예2의 경우는 슬래그 미분말의 투입량 부족으로 인하여 매우 높은 흡수율 특성을 나타냈고 현재 KS에서 규정하고 있는 흡수율 기준치인 3.0% 이하를 충족시키지 못하는 것으로 나타났다.
이와 같이 매우 높은 흡수율은 콘크리트의 강도, 동결융해저항성과 같은 성능 저하를 야기될 수 있는 요인이다.
그리고 성능개선을 위한 슬래그 미분말이 과도하게 투입된 비교예 3의 경우는 밀도와 흡수율은 양호한 성능을 발현하였으나, 과도한 미분말의 혼입으로 인하여 골재 제조를 위한 성능향상용 미분말이 포함되는 복합 폐합성수지의 융용이 원활하게 이루어지지 않아 골재로서의 형상 구현 즉 성형성이 매우 저하되는 결과를 나타냈다.
하지만 본 발명의 실시예1 및 실시예2의 경우는 적정한 조성비 구현을 통해 1.5g/cm3 이상의 밀도 특성을 확보하고 흡수율 또한 매우 저감되는 특성을 확보할 수 있으며, 골재로서의 성형성 또한 양호한 것으로 나타났다.
Figure 112020127154028-pat00002
본 발명에 의해 제조된 고밀도 복합 폐합성수지 골재 실시예1 및 실시예2를 사용한 콘크리트의 물성평가 결과 압축강도는 30MPa를 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 공기량 측정치도 설계 목표치 4.5±1.5%를 충족시키는 것으로 나타났다.
또한 콘크리트의 작업성 척도인 슬럼프 플로도 충분히 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 슬럼프 플로 시에 재료분리 현상도 관찰되지 않았다.
하지만 비교예1 및 비교예2의 경우는 복합 폐합성수지 골재의 낮은 밀도로 인하여 콘크리트 타설시 골재가 다른 재료와의 상대적인 밀도 차이에 의하여 공시체 상부로 부상되는 것으로 관찰되었으며, 이로 인해 시험체 상부에서 파괴가 유도되어 18.7MPa와 22.3MPa의 압축강도를 발현하여 설계기준강도인 30MPa를 충족시키지 못하는 것으로 나타났다.
또한 비교예의 골재의 경우는 과도한 흡수율을 갖는 것으로 나타났으며, 이는 골재 내부에 기공이 다수 존재함을 의미한다.
따라서 비교예1 및 비교예2의 골재를 활용한 콘크리트의 경우 공기량이 크게 발생되어 설계 목표치인 4.5±1.5%를 충족시키지 못하는 경우도 확인되었다.
또한 비교예1 및 비교예2의 경우는 성능향상을 위한 미분말의 미적용 또는 과소한 적용으로 인하여 골재로서의 충분한 밀도 확보가 곤란하여 도 4에 나타낸 것과 같이 재료분리 현상이 관찰되었다.
이로써, 발생량이 증가하고 있는 PET, PE, PP, PS, PVC 및 복합재질의 필름류 포장재를 재활용하여 콘크리트에 포함되는 골재를 생산하므로 환경오염에 원인이 되는 폐합성수지를 대량으로 재활용할 수 있고, 복합 폐합성수지를 이용하여 제조되는 골재의 표면형상을 개선하여 시멘트와 골재가 분리되는 것을 방지할 수 있는 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 골재 및 이를 구비하는 제조방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. PET, PE, PP, PS, PVC, 복합재질의 필름류 중 어느 두 가지 이상의 복합 폐합성수지를 50mm이하로 파쇄하고, 파쇄된 복합 폐합성수지를 용융 압출장치에 투입하여 용융하여 압출하고, 제조되는 복합 폐합성수지; 및 슬래그 미분말, 석탄회 미분말, 실리카 퓸 미분말 및 석회석 미분말 중 어느 한 가지 이상으로 구성되어 상기 복합 폐합성수지에 혼합되는 성능향상용 미분말을 포함하는 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재에 있어서,
    상기 복합 폐합성수지는, 180~310℃의 온도조건에서 용융하고, 17.5~175RPM의 조건으로 압출하며, 직경 10~50mm 형태로 제조되고,
    상기 미분말은, 상기 복합 폐합성수지 100중량부에 대하여 220 내지 350중량부로 혼합되고,
    상기 복합 폐합성수지와 상기 성능향상용 미분말의 혼합물은, 팬 타입 믹서, 강제식 믹서, 트윈샤프트식 믹서 중 어느 한 가지의 믹서를 이용하여 15~65RPM의 속도로 60~120초 동안 혼합하여 균질하게 제조하고,
    혼합된 상기 복합 폐합성수지와 상기 성능향상용 미분말의 혼합물을 용융 압출장치에서 180~310℃의 온도로 용융하고, 스크루식 교송이송장치에서 1~3분간 혼합하고,
    노즐부를 통해 상기 복합 폐합성수지와 상기 성능향상용 미분말의 혼합물을 압출 성형한 후에 압출된 폐합성수지를 골재의 크기별로 절단하여 복합 폐합성수지 굵은골재 및 복합 폐합성수지 잔골재를 제조하고,
    시멘트 577kg/m3와, 물 179kg/m3와, 일반 굵은골재 556~585kg/m3와, 일반 잔골재 362~388kg/m3와, 복합 폐합성수지 굵은골재 200kg/m3와, 복합 폐합성수지 잔골재 200kg/m3와, 혼화제 6.9kg/m3를 배합하여 제조되는 콘크리트는 압축강도는 30MPa이상을 확보할 수 있고, 공기량 측정치도 설계 목표치 4.5±1.5%를 충족시키는 것을 특징으로 하는 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 골재는, 밀도 1.5~1.8g/cm3로 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 골재는, 콘크리트 1m3 당 최대 400kg까지 적용 가능한 것을 특징으로 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재.
  5. 삭제
KR1020200160274A 2020-11-25 2020-11-25 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법 KR102496536B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200160274A KR102496536B1 (ko) 2020-11-25 2020-11-25 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200160274A KR102496536B1 (ko) 2020-11-25 2020-11-25 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220072543A KR20220072543A (ko) 2022-06-02
KR102496536B1 true KR102496536B1 (ko) 2023-02-06

Family

ID=81985410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200160274A KR102496536B1 (ko) 2020-11-25 2020-11-25 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102496536B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240070998A (ko) * 2022-11-15 2024-05-22 이태수 콘크리트 제조용 모래 대용품의 제조방법
KR102658534B1 (ko) * 2023-08-25 2024-04-18 주식회사 뉴보텍 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수재 조성물 및 이의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100247735B1 (ko) 1997-09-11 2000-03-15 하진규 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법
KR102120445B1 (ko) 2019-12-06 2020-06-10 한국건설기술연구원 산업부산물 및 재생 플라스틱을 이용한 인공골재의 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3224220A4 (en) * 2014-11-24 2018-08-15 Enviroplaz International Holdings Limited Extruded plastic aggregate for concrete

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100247735B1 (ko) 1997-09-11 2000-03-15 하진규 폐합성수지재를 이용한 건설골재 및 그의 제조방법
KR102120445B1 (ko) 2019-12-06 2020-06-10 한국건설기술연구원 산업부산물 및 재생 플라스틱을 이용한 인공골재의 제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
조병완외 3인., 대한토목학회논문집., 제25권 제2A호, pp. 295-300 (2005. 3. 공지) 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220072543A (ko) 2022-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6669773B2 (en) Fly ash/mixed plastic aggregate and products made therefrom
KR102496536B1 (ko) 복합 폐합성수지를 이용하는 콘크리트용 골재 및 이를 구비하는 콘크리트 제조방법
CN102030942B (zh) 一种耐寒冷、抗高温复合材料及制备方法
US8568645B2 (en) Method of making structural members using waste and recycled plastics
CN104893084B (zh) 一种碳纤维增强聚乙烯防水卷材及制备方法
KR102020594B1 (ko) 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트의 시공방법
EP0899072A1 (en) Method for producing plastic forms from waste synthetic resin
CN104260259B (zh) 一种汽车内饰件边角料模压制品的制备方法
KR100818756B1 (ko) 폐플라스틱류의 재활용 처리 시스템 및 재활용 처리 방법
CN104403333A (zh) 改性沥青胶结颗粒及其制备方法和应用
CN105482305B (zh) 一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和***
KR102372108B1 (ko) 플라스틱 폐기물을 이용한 단면 보수용 모르타르의 제조 방법, 및 이를 이용해 제조된 단면 보수용 모르타르
CN112805307A (zh) 用于生产塑料复合材料的新型组合物及其方法
KR102264721B1 (ko) 유기성슬러지와 석재슬러지를 복합적으로 이용한 경량골재 제조방법
KR102272182B1 (ko) 재활용 필름 포장재를 이용한 인공골재 제조방법
Swan et al. Properties of synthetic lightweight aggregates for use in pavement systems
JP3326165B2 (ja) 廃棄物を主原料とする骨材用粒状物の製法
Nili et al. A review on the use of various kinds of debris and demolitions in concrete and mortar mixes
KR101462082B1 (ko) 섬유강화 아스팔트/시멘트 콘크리트용 폐카페트 재생 섬유, 그 제조 방법, 및 그를 이용한 섬유강화 아스팔트/시멘트 콘크리트 조성물
Ponmalar et al. Waste recycled plastic granules substitute for aggregate in concrete–Review
Arnandha et al. Study of Utilizations of Recycled LDPE Plastic and Stone Ash Waste from Remaining Split Stone Fragments for Block Paving Application
KR20020024279A (ko) Ｇ.ｒ.ｃ. 조성물 및 이의 제조방법
CN110252779A (zh) 一种利用矿化垃圾进行木塑板材一体化生产的工艺
KR102642141B1 (ko) 폐플라스틱과 폐석분을 재활용한 친환경 복합 인공 석재 제조용 조성물
KR102642134B1 (ko) 폐플라스틱과 폐석분을 재활용한 친환경 복합 인공 석재의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant