KR100244170B1 - 점토와 경량세골재 및 폴리머가 함유된 경량 콘크리트와 이를이용한 제품 - Google Patents

점토와 경량세골재 및 폴리머가 함유된 경량 콘크리트와 이를이용한 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 점토와 시멘트를 주자재로 하고, 여기에 퍼라이트, 라이톤 및 폴리스티렌폼 중에서 선택되는 1종이상의 경량세골재를 배합하고, 이들 상호간의 안정화 및 접착력 향상을 위해 토양안정제와 아크릴계 폴리머를 배합하여 이루어진 점토 경량 콘크리트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 점토 경량 콘크리트는 경량성이 한층 향상되고 높은 강도와 우수한 단열성 및 방음성을 갖는다.

Description

점토와 경량세골재 및 폴리머가 함유된 경량 콘크리트와 이를 이용한 제품
본 발명은 점토와 경량세골재가 함유된 경량콘크리트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점토와 시멘트 및 경량세골재를 배합하고, 이들 상호간의 안정화 및 접착력 향상을 위해 토양안정제와 폴리머를 함께 첨가하여 이루어진, 높은 강도와 단열성 및 방음성을 갖는 경량 콘크리트에 관한 것이다.
본 발명은 또한 건축물의 내, 외부벽, 블록 및 판넬등에의 상기 경량콘크리트의 이용에 관한 것이다.
점토는 가장 이상적인 천연소재의 불연제이고, 산화과정에서 발생하는 에너지는 인체에 유익한 작용을 하는 것으로 알려져 있으며, 고대로부터 기초적인 건축원자재로서 사용되어 왔다.
그러나, 현대에 이르러서는 점토의 높은 수축율과 팽창율로 인해 건축재로 사용될 경우 치수안정성을 보장할 수 없고, 그 자체로는 강도가 약하며, 다른 건축자재들 예를들면 시멘트나 다른 골재등과 혼화성이 열악한 문제점 및 현대적 감각에 맞지 않는 문제점으로 인해 건축재로서 거의 사용되지 않고 있다.
본 발명자는 건축재로서 사용되지 않던 점토를 주골재로 이용한 경량콘크리트를 개발하여 특허등록(대한민국 특허 제73968호) 받은 바 있다. 이 특허에는 점토와 모래, 마사토 및 시멘트를 안정화시키기 위하여 토양안정제를 배합하고, 또한 단백질 기포제를 사용하여 콘크리트내에 안정한 기포를 형성시키므로써 경량콘크리트의 장점을 유지하면서 탄성, 결로 등의 물성을 향상시키고, 동시에 다양한 색상을 부여할 수 있는 점토 경량 콘크리트의 제조기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허에 개시된 기존의 점토 경량 콘크리트는 강도, 단열성 및 방음성등의 향상이 요구되고 또한 실제로 제조하기에는 고도의 숙련된 기술이 요구되어 자동공장화 생산은 가능하나, 현장타설시에는 한정된 범위내에서만 품질관리가 가능한 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 점토 경량 콘크리트의 단점을 해소하여 배합비율조정 및 품질관리가 보다 용이하고, 동시에 세골재와 콘크리트와의 접착력 상승으로 인한 강도의 향상 및 높은 단열성, 방음성 등의 장점을 갖는 개량된 점토 경량 콘크리트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 경량콘크리트를 이용하여 제조되는 인터락블럭, 온도판넬, 벽판넬 등의 관련제품을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 점토 경량콘크리트의 제조과정과 이를 이용한 관련제품의 제조과정에 대한 개요도이다.
도 2a 내지 2f는 본 발명의 점토 경량콘크리트를 적용한 인터락 블록의 일예를 도시한 것으로서,
도 2a는 인터락 블록의 상층의 측면도(A), 평면도(B) 및 절개도(C)를 나타낸 것이고,
도 2b는 인터락 블록의 중간층의 측면도(A), 평면도(B) 및 절개도(C)를 나타낸 것이고,
도 2c는 인터락 블록의 하층의 측면도(A) 및 절개도(B)를 나타낸 것이고,
도 2d는 인터락 블록의 중간층의 사시도를 나타낸 것이고,
도 2e는 인터락 블록의 상층의 사시도를 나타낸 것이고,
도 2f는 외장마감 조각면이 부착된 인터락블록의 정면도와 측단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 점토 경량콘크리트를 적용한 온돌판넬의 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 점토 경량콘크리트를 적용한 벽판넬의 일예를 도시한 것으로서,
도 4a는 본 발명의 벽판넬이 적용된 벽의 일부 절단사시도이고,
도 4b는 본 발명의 패널이 적용된 벽의 측단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 원자재, 12 배합기,
13 PGM 또는 거푸짚, 14 인터락 블록,
15 온돌판넬,
21 수직앵카(Anchor)용 구멍(Hole),
22 점토 경량 인터락 블록(Clay Lightweight Inter-lock Block),
23 상층빔용 그루브(Bond Beam Groove),
24 앵카 기초 연결 가이드용 블록 아웃(Anchor guide block-out),
25 수평 바(Horizontal Bar)용 그루브(Groove),
26 외장마감조각면(Exterior texture),
31 온돌상판, 32 기초판,
33 경량단열모르타르, 34 알루미늄 열반사판,
35 바닥구조콘크리트, 36 접착용 모르타르,
37 내압비닐계파이프, 38 온수용 동파이프,
41 접착모르타르, 42 기존 벽 구조물,
43 온수 공급 파이프, 44 기초 단열 판넬,
45 연결 쇠(Anchor), 46 본 발명의 벽 판넬,
47 치장 연결 플레이트(Joint plate).
본 발명에 따른 경량콘크리트는 주거환경에 유익한 자재인 점토를 주골재로 하고, 높은 단열성, 방음성과 경량성의 장점을 갖는 퍼라이트(perlite), 라이톤(lighton) 및 폴리스티렌폼(EPS : expanded polystyrene)중에서 선택되는 1종이상의 경량세골재를 포함하며, 상기 점토와 경량세골재 및 시멘트의 접착력을 강화시키기 위해 토양안정제와 폴리머를 함께 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 경량콘크리트는 제1도에 도시된 바와 같이 점토와 시멘트 및 석고등의 원자재에 물을 가하여 배합기(12)에서 믹싱하고 여기에 폴리머와 토양안정제를 첨가하여 상기 모르타르를 안정시킨 후, 감수제등의 소량의 시멘트 첨가제를 첨가한 다음 경량 세골재를 배합하고, 이를 현장타설하거나 몰드에 충진한 후 자연양생 또는 강제양생하여 건축물의 내, 외부벽을 구성하거나 또는 인터락 블록, 온돌판넬, 벽판넬등으로 성형양생하여 제조된다.
본 발명에서 점토라함은 통상의 점토뿐 아니라 황토와 갯벌 등도 포함하는 넓은 의미이며, 건조된 상태로 입자의 크기를 3mm 이내로 체질하여 사용한다. 상술한 바와 같이 인체에 유익한 효과를 가질뿐 아니라 건축물에 다양한 색상부여를 가능하게 하는 효과를 갖는다.
본 발명에서 경량세골재로서 사용되는 퍼라이트는 화성암을 소성 가공한 제품으로 여러회사에서 제조판매하고 있으며, 라이톤은 화성암 80%와 규조토 20%를 약 1,220℃에서 소성 가공한 제품으로 국내의 정훈산업사에서 시판하고 있으며, EPS는 소위 스티로폴로 불리는 입자를 말하는 것으로 시중에서 용이하게 구입가능한 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 경량세골재를 이용하므로써 종래의 점토 경량 콘크리트에 비하여 강도와 경량성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 또한 배합비율 조정이 용이하다. 상기한 경량세골재외에 본 발명에서는 목적에 따라 세골재로서 맥반석, 게르마늄운모 및 견운모등의 원석 분쇄물을 1종 이상 추가로 적정량 배합할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 토양안정제는 Na2SiO2, Na2SiO3, MgCl2, Na2CO3, NH4Cl등이 함유되어 있는 것으로, 이들 성분이 점토의 각종 성분과 화학반응을 일으켜 점토의 특성인 높은 수축팽창율을 제어하게 되며, 이 토양안정제에 의해 이질물성의 점토와 시멘트를 함께 안정시킬 수 있다. 이 토양안정제는 "SAMASOL-SN40"이라는 상품명으로 시판되고 있으며, 토양의 강도강화를 목적으로 사용되어 왔다.
본 발명에서 사용되는 폴리머는 경량세골재의 사용을 가능케 하는 역할을 하는 물질로서, 이러한 폴리머로는 수용성 아크릴계 폴리머가 사용되며 미국 헤리스 화학사(Harris Chemicals, Inc.)의 ACRYL 60과 호주 ACH사의 Acrocryl 63950이 시판되고 있다. 이 폴리머는 점토와 시멘트로 된 모르타르와 경량세골재의 접착력 상승을 유도하므로써 점토와 경량세골재 및 시멘트의 일체화를 가능케하며, 콘크리트의 밀도를 상승시켜 콘크리트의 강도향상에 중요한 역할을 하며, 또한 토양안정제와 함께 점토의 높은 수축팽창율을 이중제어하게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 본 발명의 경량콘크리트는 점토 30∼40V%, 시멘트 15∼20V%, 경량세골재 10∼20V%, 토양안정제 0.5∼3V%, 아크릴계 폴리머 0.5∼3V%와 그외 석고 2∼10V% 및 기타 감수제등의 소량의 시멘트 첨가제와 물을 배합하여 제조된다.
이상과 같은 본 발명의 점토 경량 콘크리트는 점토의 물성을 변화시키지 않는 범위내에서 일단계로 점토와 시멘트의 이질물성을 토양안정제로 안정시키고, 이단계로 폴리머를 이용하여 일단계의 모르타르와 경량세골재 입자간의 접착력 상승 및 콘크리트 밀도상승을 유도하여 이들을 일체화시키므로써, 점토가 갖고 있는 인체에 대한 유익성과 경량세골재의 높은 단열, 방음, 경량성등의 장점을 조화시킨 이상적인 건축소재이다.
본 발명의 점토 경량 콘크리트의 단열치는 두께와 비례하고 또한 경량세골재 배합비와도 비례하며 압축강도는 반비례한다. 따라서 용도별로 구조와 단열량 요구에 따라 벽이나 슬라브의 두께를 결정하고 배합비를 결정하든가 정해진 배합비를 기준하여 두께를 결정하든가 하며, 시험 뱃칭을 통해 가장 적합한 배합비를 정할 수 있다. 점토경량 모르타르는 흡수율이 높으나 방수처리가 가능하다.
본 발명의 점토 경량 콘크리트는 현장타설에 의해 건축물의 내외부벽, 온돌로 적용할 수 있고, 이외에 블록, 판넬등에도 적용할 수 있으며, 또한 온수파이프 등에도 적용될 수 있다.
이하 실시예 및 제조예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
실시예 1
하기 표 1의 조성대로 점토, 시멘트, 석고 및 물을 혼합하고, 물에 희석한 토양안정제와 폴리머를 배합한 후 감수제와 기타 첨가제를 첨가하고, 퍼라이트를 배합한 다음 양생하여 점토-퍼라이트-경량 콘크리트를 제조하였다. 제조된 경량콘크리트의 물성시험결과는 표 2와 같다.
표 1
조 성 함 량
점토퍼라이트 세골재*시멘트폴리머**감수제물석고토양안정제기타 약 33V%약 14V%약 18V%약 1V%약 0.05V%약 28V%약 4V%약 1V%약 0.95V%
* 주식회사삼손제품
** ACRYL 60 : 미국헤리스화학사제품
표 2
시공체 번호 비중(건조) 압축 강도(28일) 열 전도율
123 1.251.381.18 68kg/m270.68kg/m267.12kg/m2 0.281 kcal/mh℃0.311 kcal/mh℃0.276 kcal/mh℃
실시예 2
하기 표 3의 조성을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 점토-라이톤-경량콘크리트를 제조하였고, 물성시험결과는 표 4와 같다.
표 3
조 성 함 량
점토라이톤 세골재*시멘트폴리머**감수제물석고토양안정제기타 약 33V%약 16V%약 18V%약 1V%약 0.05V%약 26V%약 4V%약 1V%약 0.95V%
* 정훈산업사제품
** ACRYL 60 : 미국헤리스화학사제품
표 4
시공체 번호 비중(건조) 압축 강도(28일) 열 전도율
123 1.051.131.14 72.57kg/m276.6kg/m276.82kg/m2 0.11 kcal/mh℃0.18 kcal/mh℃0.185 kcal/mh℃
실시예 3
하기 표5의 조성을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 점토-EPS-경량콘크리트를 제조하였고, 물성시험결과는 표 6과 같다.
표 5
조 성 함 량
점토EPS 입자*시멘트폴리머**감수제물석고안정제기타 약 33V%약 16V%약 18V%약 1V%약 0.05V%약 28V%약 4V%약 1V%약 0.95V%
* EPS Pallet : 미국 RADVA사 제품
** ACRYL 60 : 미국헤리스화학사제품
표 6
시공체 번호 비중(건조) 압축 강도(28일) 열 전도율
123 0.850.870.92 56.32kg/m256.6kg/m257.73kg/m2 0.08 kcal/mh℃0.085 kcal/mh℃0.091 kcal/mh℃
본 발명의 점토 경량 콘크리트를 적용한 관련제품의 제조에 대해 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
제조예 1
인터락 블록(Inter-lock Block)의 제조
본 발명의 경량콘크리트를 인터락 블록에 적용시, 그 경량성이 우수하여 솔리드 블록(Solid Block)의 크기를 2배 정도 크게 설계해도 수동 조립의 무리가 없다(비중 0.3kg/m3). 특히 조인트 모르타르(Joint Mortar) 없이 건식으로 조립할 수 있어 공정이 빠르고 기초(Footing)에서 보(Beam)까지 철제 앵카(Steel Anchor) 처리할 경우 내진 및 단열설계가 가능하다.
〈 기계식 생산 공정 〉
점토 경량 콘크리트 모르타르를 유압식 블록기계로 압축생산한다. 규격 및 형태가 다른 몰드만 교체하여 제조할뿐 생산 공정은 일반 블록 생산 공정과 동일하다.
〈 수동식 생산 공정 〉
수동식 생산은 외장이나 내장의 마감이나 규격이 특수한 경우에 실시하며, 점토 경량 콘크리트 몰탈을 몰드에 충진하고 양생후 탈형한다.
본 발명의 점토 경량콘크리트를 적용한 인터락 블록의 일예를 도 2에 나타낸다.
제조예 2
온돌판넬의 제조
본 발명의 점토 경량 콘크리트에 인체에 유익하고 원적외선 방출량이 많은 것으로 알려진 맥반석, 견운모 또는 게르마늄 운모등의 원석 중 1종이상을 배합하여 온돌판넬을 제조할 경우 비닐계의 장판지나 다른 마감재 사용을 배제할 수 있다. 열공급은 온수순환방식으로 하고 1차 공급된 열은 점토 경량 콘크리트를 가열하여 상호작용에 의한 최대 열효율치를 얻으며, 점토와 경량세골재 입자간의 열전도, 단열, 보온 작용이 조화를 이루어 전체적으로 열을 고르게 분산시켜 절대적 에너지 절감효과를 얻을 수 있다.
이러한 점토 경량 콘크리트 온돌판넬은 기존 온돌을 개조하거나 특수정밀 마감이 요구되는 프로젝트에 적합하며, 현장시공이 빠른 장점이 있다.
〈 제작방법 〉
상판(上板)
① 맥반석 등 원적외선 방출량이 큰 원석을 바둑판 형상이나 모자이크 등의 패턴으로 몰드에 배치한다.
② 맥반석 칩스를 첨가한 점토 경량 모르타르를 100mm 덮는다.
③ 양생후 뒤집어 표면은 광택을 낸다.
기초판(基礎板)
④ 몰드(코아 파이프 통로용 요철)에 점토 경량 모르타르를 충진한다.
⑤ 양생후 탈형한다.
〈 시공방법 〉
· 개, 보수인 경우
① 바닥 마감 모르타르를 최저 온수 파이프 밑 50mm까지 제거한다.
② 먼지 등을 청소한 후 점토 경량 모르타르를 최저 50mm로 수평 조정한다.
③ 기초판을 설치한다.
④ 온수 공급 파이프를 설치한다.
⑤ 상판을 설치한다.
· 신축인 경우
① 슬라브 위에 점토 경량 모르타르를 최저 50mm 정도 타설하여 수평 조종한다.
② 기초판을 설치한다.
③ 온수 공급 파이프를 설치한다.
④ 상판을 설치한다.
본 발명의 점토 경량 콘크리트를 이용한 온돌판넬의 일예를 제3도에 나타낸다.
제조예 3
벽판넬의 제조
극심한 겨울철의 집의 응달지역은 심한 결로현상이 발생하며 기본 난방으로는 해결이 안되는데, 이러한 곳은 본 발명의 점토 경량 콘크리트 벽판넬을 기존 벽체표면위에 부착 시공하면 우수한 난방효과를 얻을 수 있다.
〈 제작방법 〉
벽 패널의 제작방법은 온돌판넬 제작방법과 동일하나 인테리어 마감을 고려하여 맥반석, 대리석 또는 화강암 등으로 조화를 주거나 조각등에 의한 처리 및 산화철을 첨가하여 색상을 연출하면 더욱 바람직하다.
〈 시공방법 〉
① 기존의 벽지 또는 내장재를 철거한다.
② 기초 판넬 또는 스티로폴(EPS) 벽 판넬(44)을 기존 벽면(42)에 접착모르타르(41)로 접착한다.
③ 온수 공급 파이프(43)를 설치한다.
④ 본 발명의 벽판넬(46)을 접착시킨다.
⑤ 판넬과 판넬 연결부위에 치장 연결 플레이트(47) 설치 후 앵카 스크류(45)를 기존벽(42)에 고정한다.
⑥ 온수 공급 파이프(43)를 온수 보일러에 연결한다.
본 발명의 점토 경량 콘크리트를 이용한 벽판넬의 일예를 제4도에 나타낸다.
본 발명에 따른 점토와 경량세골재 및 폴리머가 함유된 경량콘크리트는 종래의 점토와 모래가 함유된 경량콘크리트와 비교해 볼 때 퍼라이트, 라이톤 및 폴리스티렌폼 중에서 선택되는 1종이상의 경량세골재를 함유하므로써 경량성, 단열성 및 방음성이 향상되고, 배합비율조정등이 용이하며, 또한 아크릴계 폴리머를 함유하므로써 상기한 경량세골재와 점토 및 콘크리트의 접착력을 증가시켜 콘크리트의 강도가 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (6)

  1. 시멘트, 골재, 기포제를 주자재로 하는 경량 콘크리트에 있어서, 점토를 주골재로 하여, 적량의 시멘트와 물, 토양안정제 및 아크릴계 폴리머를 혼합하고 퍼라이트, 라이톤 및 폴리스티렌폼 중에서 선택되는 1종이상의 경량세골재를 첨가한 후 양생 또는 성형양생하여 된 점토 경량 콘크리트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 점토의 배합량은 30∼40V%임을 특징으로 하는 점토 경량 콘크리트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴계 폴리머의 배합량은 0.5∼3V%임을 특징으로 하는 점토 경량 콘크리트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경량세골재의 배합량은 10∼20V%임을 특징으로 하는 점토 경량 콘크리트.
  5. 제 1 항에 따른 점토 경량 콘크리트로 된 인터락 블록.
  6. 제 1 항에 따른 점토 경량 콘크리트로 된 판넬.
KR1019970068348A 1997-12-12 1997-12-12 점토와 경량세골재 및 폴리머가 함유된 경량 콘크리트와 이를이용한 제품 KR100244170B1 (ko)

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KR1019970068348A KR100244170B1 (ko) 1997-12-12 1997-12-12 점토와 경량세골재 및 폴리머가 함유된 경량 콘크리트와 이를이용한 제품

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