토목건축공사에 사용되는 기계의 총칭. 토목기계라고도 하며, 그 종류는 매우 다양하다.
- 건설기계는 생력화(省力化)․능률화, 공사의 대형화, 건설산업의 활발화 등을 배경으로 발달
- 건설기계는 공사현장이 항상 이동하기 마련이므로 이동하기에 알맞은 것이라야 하며, 거친 현장에서 난폭하게 사용되는 일이 많을 뿐 아니라 기상조건이 나쁜 곳이나 정지(整地)되지 않은 곳에서 사용되는 경우가 많으므로 고장이 적고 내구성이 우수해야 한다는 것 등이 요구된다.
1. 건설기계의 발달
- 19세기의 산업혁명과 더불어 동력이 발명된 이래 기계공업의 발전에 따라 크게 발달
- 동력으로서는 산업혁명 이전의 인력․우마력(牛馬力)․풍력(風力)․수력에 대신하여 1870년경부터 영국의 J.와트가 발명한 증기기관이 실용화됨에 따라 증기동력을 이용하는 항타기(抗打機)셔블(삽)
트랙터․로드롤러 등이 차례로 발명되어 종전의 건설공사 시공법에 일대 변혁을 가져왔다.
- 19세기 말엽부터 전동기(모터)가 실제로 공사에 이용
- 20세기 초엽에는 가솔린기관, 이어서 디젤기관이 실용화되어 현재까지 대형 건설기계의 동력원으로 널리 이용
- 운전조작이라는 면에서는 수동에서 압축공기․유압(油壓)․전기 등의 방식으로 진보되어 조작의 단순화안전화자동화가 이루어졌다.
- 건설기계의 주행기구(走行機構)는 각 기계마다 철륜(鐵輪)에서 무한궤도, 나아가서는 고무타이어가 달린 바퀴로 발전하여, 건설기계용 대형 타이어가 제작됨에 따라 이것을 장착한 토목기계가 작업능률을 현저하게 향상시켰다.
2. 건설기계의 분류 - 용도에 따라 분류
▶ 굴착운반용 기계
① 불도저 ② 스크레이퍼
▶ 굴착기계
① 셔블 및 백호(shovel and backhoe) ② 클램셸 및 드래그라인(clam shell and drag line)
③ 버킷휠 엑스카베이터 ④ 도랑굴착기 ⑤ 드래그스크레이퍼 등
▶ 적재기계
① 무한궤도식 : 일반적으로 트랙터셔블․도저셔블․크롤러 로더 등으로 불리며,
불도저를 모체(母體)로 하여 도저 대신에 버킷(bucket)을 장치한 적재기계
② 타이어식 : 일반적으로 셔블로더․트랙터셔블․휠로더․페이로더 등으로 불리며,
앞부분에 버킷을 장치한 기계이다.
③ 반무한궤도식 : 앞바퀴는 무한궤도식이고, 뒷바퀴는 타이어식으로 하여 견인력을 보강한 적재기계
④ 궤조식(軌條式) : 광산 또는 탄광의 갱내에서 광석이나 석탄을 적재하는 데 사용하는 기계
궤도 위를 달리면서 작업한다.
▶ 운반기계
① 덤프트럭 ② 벨트컨베이어 ③ 덤프트레일러
▶ 운반 및 하역용 기계
① 트럭크레인 ② 휠크레인 ③ 무한궤도식 크레인 ④ 케이블크레인 ⑤ 데릭크레인 ⑥ 지브크레인
⑦ 타워크레인 ⑧ 엘리베이터 ⑨ 윈치 ⑩ 호이스트 등
▶ 기초공사용 기계
① 디젤 파일해머 ② 진동 파일드라이버 ③ 이동식 파일해머 ④ 보링 기계 ⑤ 리버스 서큘레이션 드릴
⑥ 페이퍼드레인 기계 ⑦ 샌드드레인 기계 ⑧ 그로팅 기계 등
▶ 노반용 기계
① 모터 그레이더 : 자갈길의 보수 유지, 노상(路床)․노반(路盤)의 구성, 정지(整地), 도랑파기, 사면절삭(斜面切削), 제설(除雪) 등의 작업에 사용하는 기계, 작업장치에 따라 블레이드 작업과 쇠스랑 작업으로 구분.
크기는 블레이드의 길이로 표시한다.
② 스태빌라이저 : 노반은 표층에서 오는 하중을 분산시켜 안전하게 노상으로 전달하는 부분이기 때문에 균일성 있고 충분한 지지력과 내구성(耐久性)이 있는 자료를 얻기 위하여 노반 안전처리를 하는데에 사용되는 기계
③ 애그리게이트 스프레더 : 스태빌라이저(플랜트식)에서 생산된 노반 안전처리 자료 또는 쇄석재 등의 노반자료를 부설(敷設)하는 기계. 균일한 두께와 넓이로 노반 조성작업을 한다. 견인식과 자동식이 있다.
④ 노면 재생기 : 아스팔트로 포장된 노면의 수리에 사용되는 기계. 포장재료를 기계에 장입하고 수리할 곳의 위를 주행하면 재료의 부설과 다지기가 동시에 이루어진다.
▶ 전압용 기계
① 로드롤러 ② 타이어롤러 ③ 진동 롤러 ④ 양족식(羊足式) 롤러 ⑤ 콤팩터 ⑥ 탬퍼 ⑦ 래머 등
▶ 골재생산기계
① 조크러셔 ② 롤크러셔 ③ 피더 ④ 콘크러셔 ⑤ 해머크러셔 ⑥ 선별기(選別機) ⑦ 선조기(旋造機:washer) 등
▶ 콘크리트기계
① 콘크리트 플랜트 ② 콘크리트 믹서 ③ 콘크리트 진동기 ④ 콘크리트 펌프 ⑤ 콘크리트 운반기
⑥ 크리트 펌프 ⑦ 콘크리트 피니셔 ⑧ 콘크리트 스프레이어 ⑨ 콘크리트 커터 등
▶ 아스팔트포장기계
① 아스팔트 플랜트 ② 아스팔트 피니셔 ③ 아스팔트 디스트리뷰터 ④ 아스팔트 스프레이어 등
▶ 기타 기계
- 터널 공사용인 터널 굴진기
- 지하철 공사용의 쉴드 굴진기
- 암석을 천공하는 착암기로서 드릴점보․크롤러드릴․웨이곤드릴․로크드릴 등
- 도로 유지관리용 기계로서 포장도로 청소기, 터널 청소기
- 포장도로의 중앙선․경계선․추월금지선 등을 표지하는 라인 마커
- 제설기계 및 건설공사의 여러 가지 목적에 사용되는 공기압축기․양수기 등
- 작업선(作業船)으로서 드래그석션 준설선․펌프준설선․버킷 준설선․디퍼 준설선․그래브 준설선, 기타 작업선 등
3. 건설기계 사용에 따른 장단점
▶ 장점
① 인력으로 할 수 없는 작업을 가능하게 한다.
해저(海底)나 하상(河床)으로부터 매축용(埋築用)으로 다량의 모래를 채취하기 위하여 펌프 준설선을 사용하는 일 등이다.
② 공사단가를 절감시킬 수 있다.
큰 댐공사나 임해공업지대(臨海工業地帶)의 대규모 매축공사 등을 싼 단가로 가능하게 한다.
③ 공사기간을 단축시킬 수 있다.
④ 완성된 것의 질이 균일하고, 좋은 것이 된다.
콘크리트를 예로 들면, 인력으로 배합하는 것에 비해 배합이 균일해지고, 따라서 그만큼 질이 향상되어 안전도가 높은 것을 만들 수 있다.
⑤ 건설공사는 작업조건이 가혹한 것이 많기 마련인데, 이 가혹한 데서 오는 위험으로부터 작업자를 보호해준다.
특히 최근에는 원격조작이 가능한 불도저 등에 의해 안전한 곳에서 기계를 조종할 수 있게 되었다.
▶ 단점
① 기계가 진보됨에 따라 고도의 기계지식을 지닌 사람이 아니면 사용할 수 없다.
② 능력이 큰 기계일수록 한 번 고장이 나면 공사 전체에까지 그 영향을 끼친다.
③ 소음진동 등의 공해를 일으키기 쉽다.
★불도저 (bulldozer)
- 땅을 고르게 하는 기계, 건설공사에서 가장 많이 사용되는 기계
- 트랙터 앞에 배토장치(排土裝置:dozer)를 갖춘 것.
배토장치에 따라 |
불도저․앵글도저․틸트도저 |
구동장치(驅動裝置)에 따라 |
타이어도저․휠도저․무한궤도식 도저 |
▶ 트랙터 앞쪽에 안으로 약간 굽은 강철판이 달려 있는 모양으로 때로는 앞쪽에 있는 강철판만을 뜻하기도 한다.
▶ 바퀴의 모양에 따라 무한궤도식과 타이어식이 있다.
▶ 댐, 도로, 철도, 공항건설 같은 크고 작은 규모의 건설현장에서 흙을 파거나 고르게 하는 데 이용하는 건설장비
▶ 불도저의 작업거리는 80 m 이내가 효과적이다.
▶ 특수한 것으로는 유독성 물질 처리, 선창(船艙) 내의 작업, 제철소의 광재(鑛滓) 처리 등을 위한 휴대용 무선송신조종 불도저, 해저정지를 할 수 있는 수중 불도저 등이 있다.
★스크레이퍼
- 마르고 평탄한 땅을 파내고, 흙을 운반할 때 사용한다. 스크레이퍼 아래에 붙어 있는 날로 흙을 파고, 파낸 흙은 뒤에 붙은 수레에 곧바로 싣는다. 스크레이퍼에는 트랙터로 끌어 움직이는 것도 있고, 자체에 동력을 설치해 스스로 움직이는 것도 있다.
- 굴삭,적재,운반,사토(捨土),정지(整地) 작업 등이 가능한 기계
견인식 (towed type) |
트랙터의 견인력에 의해 작업이 이루어지고, 동력장치가 없어 값이 싸고 고장이 적으며, 험한 도로, 연약한 지반, 급구배(急勾配) 등의 작업장에 적합 |
자주식 (motorized type) |
자체동력으로 작업이 가능하며, 500 m 이상의 작업 거리에서 많이 사용 |
▶ 스크레이퍼의 크기(capacity)는 적재함의 적재용량(m3)으로 표시한다.
★그레이더
- 밑에 붙어 있는 긴 수평날을 한쪽으로 약간 움직여 기울이거나 수직으로 세워서 땅을 고르는 데 사용
- 자갈길의 보수 유지, 노상(路床)․노반(路盤)의 구성, 정지(整地), 도랑파기, 사면절삭(斜面切削), 제설(除雪) 등의 작업에 사용하는 기계
작업장치에 따라 블레이드 작업과 쇠스랑 작업으로 구분
▶ 크기는 블레이드의 길이로 표시한다.
★로더
- 트랙터 앞쪽에 버킷이 있어서 흙을 파거나 짐을 트럭이나 화차에 실을 수 있다. 로더는 운전하기 쉬우며, 작업종류에 따라 버킷을 떼어내고 다른 작업을 할 수 있는 다양한 흙작업 기구로 갈아끼울 수 있다.
★굴삭기 (excavator)
- 움직일 수 있는 차체에 두레박 모양의 삽인 버킷이 장착되어 있어 흙을 팔 때 사용
- 버킷의 아래쪽 끝부분은 톱니 모양처럼 되어 있어 흙을 팔 때 효율적이다. 굴삭기와 동력삽의 버킷은 위아래로 움직이면서 회전도 할 수 있는 붐(boom)이라는 긴 팔에 붙어 있다. 드래그라인의 버킷은 붐 위쪽으로 연결되어 있는 케이블에 달려 있다. 굴삭기와 드래그라인은 기계가 서 있는 지면 바로 아래의 흙까지도 파낼 수 있으며, 동력삽은 지면보다 높은 곳에 있는 흙을 판다.
★엘리베이터
- 높은 건물을 지을 때는 엘리베이터를 이용해 노동자와 벽돌을 비롯한 여러 건축재료를 나른다. 엘리베이터는 건물 한쪽에 오르내릴 수 있는 기중운반대를 설치한 철탑 모양이다.
★콘크리트믹서, 컨베이어벨트
- 이동식 콘크리트믹서는 시멘트공장에서 배합한 콘크리트를 섞으면서 건설현장으로 운반한다. 컨베이어벨트는 건물 안이나 거친 땅 위에 설치되며 건축자재를 운반한다.
★로더
① 로드 롤러 : 3륜식(三輪式)의 머캐덤롤러와 2축식(二軸式) 및 3축식 탠덤롤러로 분류된다. 머캐덤롤러는 쇄석기층(碎石基層)부터 아스팔트 포장의 표층전압까지의 일관 작업을 할 수 있고, 탠덤롤러는 점성토(粘性土), 아스팔트 포장의 표층전압작업 등에 적합
크기는 자체중량(t)으로 표시한다.
② 타이어롤러 : 자주식(自走式)과 견인식으로 대별되며, 노상․노반부터 아스팔트 포장의 표층까지의 전압에 광범하게 사용
③ 진동 롤러
④ 양족식(羊足式) 롤러
⑤ 콤팩터
⑥ 탬퍼
⑦ 래머 등
★기중기
- 크레인과 데릭 같은 기중기들을 이용해 높은 구조물 위로 강철 들보와 같이 무거운 물건들을 들어올린다. 크레인과 데릭에는 드래그라인과 같이 꼭대기에 도르래가 붙어 있는 붐이 있다. 또 도르래로 작동하는 케이블 끝에는 기중고리가 달려 있어 이 고리에 짐을 매달아 들어올린다. 크레인은 차량에 설치해 이동할 수 있어, 고정식인 데릭보다 건설현장에서 더 많이 사용된다.
운반기계 특히 크레인의 선택요령에 있어서는, 지형이나 이용이 가능한 면적, 지반의 강도, 기상(氣象) 등 작업장소의 검토와, 취급하는 물자의 중량․형태․규격과 작업반과의 관련성 등을 검토해야 한다.
▶ 트럭크레인
트럭 위에 크레인 장치를 한 것으로 기동성이 좋다.
기계식 트럭크레인과 유압식 크레인으로 구분할 수 있다.
▶ 크롤러 기중기