폐콘크리트를 이용한 재생골재 생산장치의 진공탱크유공관 구조

폐콘크리트를 이용한 재생골재 생산장치의 진공탱크 유공관 구조{The vacuum pipe structure in vacuum tank for production apparatus of reproduction aggregate using waste concrete}

본 고안은 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연골재 또는 석분을 대체할 수 있도록 재생골재의 표면에 잔류하는 미세먼지를 제거하고, 골재 내부의 공기를 흡입한 후 다시 포수시켜 콘크리트 믹싱시 발생하는 수분의 흡수율을 낮추도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관 구조에 관한 것이다.

현실적으로 국토의 보전과 환경보전에 대한 인식의 변환으로 건설현장에 사용되는 골재의 주공급원이었던 석산(石山)의 환경오염으로 인한 쇄석(碎石)금지와 바닷모래의 고갈로 골재의 채취는 더욱 어려워지고 있다.

결국, 천연골재를 대체할 수 있는 재료를 찾아야 하고 건설 폐기물로부터 얻어지는 재생골재는 그 대안이 되고 있다.

공지의 예로, 콘크리트 믹싱시 사용되는 재생골재는 천연골재와 다른 특성을 지닌다.

즉, 재생골재의 표면에 부착되어 있는 미세먼지 또는 이물질외에 재생골재가 흡수할 수 있는 수분 흡수율에 따라 모르타르 양의 대소에 커다란 영향을 미치고 있으며, 단위용적질량의 감소, 타설된 콘크리트의 강도저하, 프리웨팅으로 인한 배합수의 관리, 건조수축의 증대, 동결융해 저항성 감소로 인한 내구성의 저하, 골재의 밀도 또는 입형, 입도분포등 종합적인 영향을 미친다.

이러한 통상의 재생골재에 대한 물리적 성질을 도표로 나타내면 다음과 같다.

입도별 재생골재의 물리적 성질

위의 도표에서 알 수 있듯이, 재생골재의 흡수율은 5∼8mm의 입도에서는 8.7%의 흡수율을 보이고 있고, 8∼16mm의 입도를 갖는 재생골재에서는 7% 내외의 흡수율을 보이고 있으며, 16∼32mm의 입도에서는 3.7%의 흡수율을 보이고 있고, 아울러 0∼5mm재생골재에서는 11%의 높은 흡수율을 보이고 있다.

이러한 재생골재의 경우, 크기에 따라 잔골재와 굵은골재로의 구분되는데, 이 때 상기 잔골재와 굵은골재의 구분은 약 5mm 정도의 재생골재를 기준으로 하여 상기 5mm 이하의 재생골재를 잔골재라 하고, 상기 5mm 이상의 재생골재를 굵은골재라 하며, 특히 위의 도표에서 볼 때 재생골재를 입도별로 구분하여 입경이 작을수록 절건비중은 작아지고, 반대로 흡수율은 높게 나타나는 것을 알 수 있다.

한편, 위와같은 높은 흡수율을 낮추기 위하여 재생골재의 표면에 부착되어 있는 모르타르 및 미세먼지를 다단의 공정을 통하여 제거하게 되면 흡수율은 현저히 감소하고, 아래의 도표에서와 같이 재생 잔골재에는 모르타르분이 많이 포함되어 있어 흡수율이 크다는 것을 알 수 있어 후속처리에 따라 재생골재의 흡수율을 낮출 수 있음을 짐작할 수 있다.

부착시멘트양과 흡수율의 관계

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 재생골재에 부착되어 있는 미세먼지 및 이물질(이하에서는 "미분"이라 한다.)을 효과적으로 제거하고, 동시에 흡수율을 낮춘 재생골재를 생산할 수 있는 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관 구조를 제공하는데 있다.

하나의 바람직한 실시 양태에 있어서 본 고안에 따른 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관 구조는, 전술한 문제를 모두 해소하고, 효과적으로 미분이 제거시키며, 흡수율이 낮아진 폐콘크리트를 이용한 재생골재를 제공한다.

본 고안의 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관 구조에 있어서는 선별된 중입도의 재생골재와 물을 진공탱크에 혼합시켜 혼합 재생골재의 크랙 내부를 진공시킴과 동시에 물(수분)을 투수시킬 수 있도록 하는 유공관을 제공한다.

따라서, 본 고안의 목적은 KS규격에서 규정하는 재생골재의 품질을 만족시킨다.

본 고안의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 고안의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 고안의 범주를 제한하는 것이 아니다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 중입도의 재생골재와 물을 혼합시켜 수용하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크를 통해 투입된 물과 재생골재를 진공시키면서 재생골재 내부로 수분을 투수시키는 진공탱크를 포함하는 재생골재 생산장치에 있어서;

상기 진공탱크 내에 설치되며, 흡입력을 통해 상기 재생골재 사이의 물과 상기 재생골재 표면의 크랙 사이에 혼입된 이물질이 흡입되는 유공관과;

상기 탱크 내부에 진공이 이루어질 수 있도록 흡입력을 유발시켜 상기 유공관으로 이물질이 흡입되도록 하는 진공수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 유공관은 흡입력을 통해 이물질이 관 내부로 흡입될 수 있도록 관 외주면에 1mm 이하의 유공홀이 다수 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진공수단은 2개 이상으로 마련되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 진공수단은 진공탱크의 내부를 진공시키도록 흡입력을 발생시키는 진공펌프와; 상기 진공펌프의 흡입력을 진공탱크로 공급하는 흡입덕트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

도 1은 본 고안에 따른 폐콘크리트를 이용한 재생골재 생산장치를 나타낸 것이고, 도 2는 본 고안에 적용된 혼합탱크의 설치상태도이고, 도 3은 본 고안에 따른 유압개폐수단의 설치상태도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 폐콘크리트를 이용한 재생골재 생산장치의 진공탱크 유공관 구조는 중입도의 재생골재와 물을 혼합시켜 수용하는 혼합탱크(10)와, 상기 혼합탱크(10)를 통해 투입된 물과 재생골재를 진공시키면서 재생골재 내부로 수분을 투수시키는 진공탱크(20)를 포함하는 재생골재 생산장치에 있어서; 상기 진공탱크(20) 내에 설치되며, 흡입력을 통해 상기 재생골재 사이의 물과 상기 재생골재 표면의 크랙 사이에 혼입된 이물질이 흡입되는 유공관(22d)과; 상기 진공탱크(20) 내부에 진공이 이루어질 수 있도록 흡입력을 유발시켜 상기 유공관(22d)으로 이물질이 흡입되도록 하는 진공수단(22);을 포함하여 구성되어 있다.

이 때, 상기 유공관(22d)은 흡입력을 통해 이물질이 관(22d) 내부로 흡입될 수 있도록 관(22d) 외주면에 1mm 이하의 유공홀(22e)이 다수 형성되어 있다.

본 고안에 따른 재생골재 생산장치에 적용되는 중입도 재생골재는, 본 출원인이 실용신안등록출원한 실용신안등록번호 제363712호에 의해서 생산된 재생골재(이하 "1차 재생골재"라 함) 중 중입도, 바람직하게는 19mm 이하의 1차 재생골재가 적용되는데, 이 때 상기 1차 재생골재를 이용해 제조되는 제품의 용도에 따라 8mm 이하의 1차 재생골재만을 사용하거나, 또는 19mm 이하의 1차 재생골재만을 사용하여 콘크리트 2차 제품을 제조하기 때문에, 용도에 따른 1차 재생골재의 사용범위는 사용목적에 따라 8mm 이하의 재생골재 내지는 19mm 이하의 재생골재를 골라 사용하며, 상기 8mm 이하의 재생골재 범위는 19mm 이하의 재생골재 범위에 속하므로, 이에 대한 재생골재 사용범위는 크게 19mm 이하로 한다.

이러한 1차 재생골재는 종래의 기술에서 설명한 바와같이, 골재의 표면에 부착된 모르타르 등 이물질 등에 의해서 흡수율이 매우 높아지는 문제점으로 인하여 콘크리트 믹싱용으로 사용하기에는 부적합하다는 것은 전술한 바와같다.

이러한 1차 재생골재의 함수상태를 아래의 도표와 대비하여 설명하면 다음과 같다.

골재의 함수상태

먼저, 골재에 포함되어 있는 물의 양을 함수량이라 하고, 노건조상태에서 표면건조상태에 이르기까지 흡수되는 물의 양을 흡수량이라 한다.

또한, 유효흡수량은 기건조상태에 있는 골재가 표면건조상태에 이르기까지 흡수하는 수량을 말한다.

여기에서, 흡수량은 골재를 24시간 동안 침수시켜서 얻은 값이고, 유효흡수량은 기건조상태의 골재를 15∼30분간 물을 흡수시켜 골재 내부의 포수상태를 측정한 값을 나타낸다.

그리고, 콘크리트 믹싱시 골재의 적부를 판단하는 유력한 자료로 흡수량이 활용되고 있으며, 표 1과 표 2는 그 판단기준 값이다.

표 1. 골재분류의 구분

표 2. 골재 표면수량의 근사치

따라서, 1차 재생골재의 표면에 부착된 이물질을 불리기 위하여 물과 혼합시키는 혼합탱크(10)가 구비된다.

상기 혼합탱크(10)는 통상의 호퍼와 같은 역할을 수행하고, 투입되는 물과 1차 재생골재(이하 "혼합골재"라 한다)를 처리가 가능한 일정한 양으로 수용한다.

이때, 혼합탱크(10)로 투입되는 혼합골재는 계량호퍼(미도시)에 의하여 정확히 계량되며 계량된 혼합골재를 혼합탱크(10)에 투입한다.

이와같이 각 재료의 공급계량, 배출의 일련의 조작은 전기적 또는 기계적으로 관련 작동하여 계량의 정확을 기할 수 있다.

한편, 후술하는 제어부(50)와 유압개폐수단(60)의 송, 수신에 의하여 투입되는 혼합골재의 투입시간을 체크한 후 시간대별 혼합골재의 투입량을 계산하여 용량을 추정할 수도 있다.

상기 유압개폐수단(60)은 사람이 직접 호퍼의 개폐레버(예를 들면, 버터플라이 밸브) 등을 이용하여 혼합골재 취출을 조정하는 수동식이 적용될 수 있고, 안전과 편리성을 고려하여 원격조정제어실(미도시)에 설치된 제어부(50)를 통해 원격 조종을 할 수도 있다.

여기에서, 상기 제어부(50)와 유압개폐수단(60)의 구성과 역할에 대해서 설명한다.

본 고안에 적용되는 제어부(50)는 작업자의 스위치 조작에 의한 제어명령을 RF신호 또는 유선신호의 형태로 송출 하는 송신기(미도시)와 상기 송신기의 신호를 수신하여 디지탈 신호로 변환시켜 상기 유압개폐수단(60)의 개폐를 제어하는 수신기(미도시)로 구성되어, 전술한 혼합골재의 투입 또는 취출량을 설정하고, 이를 근거로 한 타이머(미도시)의 작동에 의하여 혼합골재의 투입 또는 취출을 조정할 수 있다.

또한, 상기 수신기는 송신기 1대당 10대 이상으로 설치할 수 있어, 후술하는 진공탱크(20), 진동스크린(30) 등을 멀티제어할 수 있다.

상기 제어부(50)에 의해 제어를 받아 개폐의 작동을 수행하는 유압개폐수단(60)은 슬라이딩 작동되어 상기 혼합탱크(10)를 개방, 밀폐시키는 작동도어(62)와, 상기 작동도어(62)를 작동시키도록 일측에 결합되는 작동실린더(64)와, 상기 작동실린더(64)를 작동시키기 위하여 유압력을 발생시키는 유압모터(66)를 포함한다.

상기 작동도어(62)는 미설명된 상기 혼합탱크(10)의 하부에 설치된 가이드프레임(12) 사이에서 전후로 슬라이딩 작동되는 것을 특징으로 한다. 그러나, 이러한 작동은 작동도어(62) 뿐만 아니라 버터플라이밸브(미도시) 등 밸브류가 적용될 수 있고, 상술한 원격제어에 한정되지 않고 수동 핸들러(미도시)에 의해서도 개폐가 가능하도록 구성하는 것도 본 고안의 권리범위에서 벗어나는 것은 아니다.

상술한 작동을 수행하기 위하여 상기 작동도어(62)의 일측으로는 유압에 의해 작동하는 작동실린더(64)가 설치된다.

또한, 상기 작동실린더(64)에 유압작동력을 공급하기 위한 유압모터(66)는 7.5마력(5.5㎾) 이상의 유압력을 발생시키는 것을 특징으로 하고, 다양한 피팅류(스트레이너, 루브리게이터, 레귤레이터, 필터류, 압력게이지)가 장착되어 있다.

다시, 도 4를 참조하여 본 고안에 적용된 진공탱크와 진공탱크의 내부를 진공시키는 진공수단에 대해서 설명한다. 도 4는 본 고안에 적용된 진공탱크의 설치상태도이다.

도 4를 참조하면, 상기 진공탱크(20)는 상기 혼합탱크(10)를 통해 투입된 혼합골재의 내부(공극)로 수분을 투수시키는 역할을 수행하는 것을 목적으로 하며, 진공시 일정기압의 내구성을 갖도록 스테인레스 재질의 밀폐형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 진공탱크(20)의 내부를 진공시키기 위해서는 적어도 2개 이상으로 마련된 진공수단(22)에 의해 내부의 공기를 흡입하여야 하고, 상기 진공수단(22)은 적어도 하나 이상의 진공펌프(22a)와, 상기 진공펌프(22a)에 의해 발생된 흡입력을 유도하는 흡입덕트(22b)와, 그 외의 피팅류(압력게이지)(22c)로 구성된다.

또한, 상기 흡입덕트(22b)는 진공탱크(20)의 상단에 설치되는데, 이는 투입된 혼합골재의 높이 이상에서 설치되어야 진공도를 높일 수 있기 때문이다.

이러한, 진공탱크(20)의 하부에도 전술한 유압개폐수단(60)이 설치되어 진공탱크(20)를 개방하거나 밀폐시키는 역할을 수행한다.

따라서, 전술한 유압개폐수단(60)에 의해서 상기 혼합탱크(10)와 진공탱크(20)의 하부를 막게되면, 자연스럽게 상기 진공탱크(20)는 밀폐된다.

여기에서, 상기 진공수단(22)이 본 고안에 적용된 다양한 실시예에 대하여 설명한다.

전술한 바와같이, 진공수단(22)은 상기 진공탱크(20)의 상단에 설치되어 있고, 혼합골재가 채워진 진공탱크(20) 내부의 공기를 흡입하여 진공시키며, 이와 동시에 본 고안에서는 투입된 혼합골재 사이로 유공관(22d)이 설치된다.

본 고안에 적용되는 유공관(22d)은 진공탱크(20) 내부의 진공압력에 견디어야 하므로 견고한 내구성이 필요하다. 따라서, 스테인레스 재질의 금속이 적용됨이 바람직하고, 혼합골재의 표면에 형성되어 있는 크랙 사이의 공극에 채워져 있는 공기를 흡입하기 위하여 1mm 이하의 유공홀(22e)이 다수개로 뚫여 있는 것을 그 특징으로 한다.

이러한 유공관(22d)은 적어도 하나 이상으로 상기 진공탱크(20)의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 흡입덕트(22b)와 연결되어 흡입된 혼합골재의 공극 속에 채워져 있는 공기 및 표면의 이물질을 흡입한다.

이렇게 강력한 흡입에 의해서 내부의 공기 및 이물질이 제거된 혼합골재는 다시 상기 진동스크린(30)으로 취출된다.

본 고안에 적용되는 진동스크린(30)은 강력한 진동을 발생하는 진동유발장치(미도시)를 통해 스크린(32)이 떨리면서 혼합골재를 선별하는 역할을 수행한다.

따라서, 본 고안에서 목적으로 하는 19mm 이하의 중입도 재생골재에 적합하도록 적어도 두개 이상의 스크린(32)을 설치할 경우 보다 정교한 선별작업을 수행할 수 있다.

상기와 같이 19mm 이하의 중입도 재생골재로 선별되어 취출된 재생골재는 다시 컨베어(40)로 이송되어져 KS규격에서 규정하는 재생골재의 품질을 만족시키는 시킨다.

이하, 진공탱크에 적용된 유공관의 진공과정을 보다 상세하게 설명한다.

상기 진공과정에서는 진공탱크(20)를 진공시키는 과정으로 1차 재생골재의 내부 공극에 존재하고 있는 공기를 흡입함과 동시에 물을 투수시키는 과정을 수행한다.

이러한 과정은 본 고안에 적용된 적어도 하나 이상의 진공수단(22)에 의하여 상기 진공탱크(20)의 내부를 진공시킨다.

또한, 혼합골재 사이에 설치된 적어도 하나 이상의 유공관(22d)에 형성된 유공홀(22e)을 통하여 단지 진공탱크(20)의 내부 뿐만 아니라, 혼합골재 사이의 공기 및 혼합골재 내부 공극에 존재하는 공기를 강력한 흡입력 흡입하여 진공시킨다.

이때, 공극은 잠시 진공상태로 존재하게 되나 물과 혼합된 상태이기 때문에 물이 공극으로 침투하게 된다.

따라서, 이러한 진공과정을 통하여 KS규정에 적용되는 재생골재의 품질을 만족시키는 흡수율을 갖는 재생골재가 만들어진다.

즉, 전기 설명으로부터 명확해지듯이, 이 고안은 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관(22d) 구조를 제공하여 폐콘크리트를 재활용하여 다시 콘크리트에 적용될 수 있는 골재로 재생산한다. 이로 인해 천연자원의 고갈을 방지하고, 환경오염을 예방한다.

본 고안은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 고안의 범위는 실용신안등록청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 실용신안등록청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 고안의 범위 내의 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산장치에 적용되는 진공탱크의 유공관 구조에 의하면, 폐콘크리트로 부터 얻어진 재생골재에 부착되어 있는 미세먼지 및 이물질을 효과적으로 제거하고, 동시에 흡수율을 낮춘 재생골재를 제공하여 콘크리트 2차 제품(블럭, 벽돌, 흄관, PC, 암거 등)의 제조시 사용되는 석분이나 천연골재를 대체할 수 있다. 이로 인해 천연자원의 고갈을 방지하고, 환경오염을 예방하는 작용효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 폐콘크리트를 이용한 재생골재 생산장치를 나타낸 것이다.

도 2는 본 고안에 적용된 혼합탱크의 설치상태도이다.

도 3은 본 고안에 따른 유압개폐수단의 설치상태도이다.

도 4는 본 고안에 적용된 진공탱크의 설치상태도 및 상세도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10. 혼합탱크 20. 진공탱크

22. 진공수단 22a. 진공펌프

22b. 흡입덕트 22c. 압력게이지

22d. 유공관 22e. 유공홀