KR100290502B1 - 장석을 이용한 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

장석을 이용한 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

장석의 팽창 특성에 의해 구조물의 균열 발생이 억제되고, 강도가 높으며, 품질이 균질한 특성을 갖는 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법을 제공함.

3. 발명의 해결방법의 요지

경량기포콘크리트는, 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 입도 약 60∼120목의 약 10 내지 50 중량부를 포함하며, 이러한 경량기포콘크리트는 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 약 10 내지 50 중량부를 혼합한 원료에 시멘트 기준으로 물을 약 40 내지 60중량부를 첨가하여 슬러리를 만들고, 상기 슬러리에 기포제에 의해 생성된 기포군을 소정량 첨가하여 소정의 시간동안 혼련함으로써, 제조된다.

4. 발명의 중요한 용도

경량기포콘크리트를 제조하는데 이용된다.

Description

장석을 이용한 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법

본 발명은 장석을 이용한 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 경량기포콘크리트를 제조함에 있어, 장석을 일정량 첨가하여 균열 방지 기능 및 강도를 향상시킨 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

경량기포콘크리트에서 장석을 활용하는 선행기술로는 1988. 8. 29일 공개된 스웨덴의 『철 또는 강의 표면용 내부식성 조성물』에서 장석이 무기분말 집단 중의 하나로 언급되어 있으나, 여기에서의 철 또는 강의 표면용 내부식성 조성물은 경량기포콘크리트(ALC: Autoclaved Light Weight Concrete) 보강재로 사용되는 철 또는 강의 부식을 방지하기 위한 방청재의 조성물로서, 무기분말로 사용된 예로 명시되어 있다. 선행기술에 사용된 무기분말중의 하나인 장석은 충진재(Filler)로 사용된 것이나, 일반적으로 규사분말을 많이 활용하고 있다. 그 이유는 내부식성 조성물에 사용되는 무기 분말의 경도나 그 제품의 강도가 경량기포콘크리트(ALC)의 경도나 강도가 서로 다를때에는 경량기포콘크리트(ALC)의 제조시 서로 경계면이 발생되어 외력을 받을 때 분리되는 경우가 발생되므로, 규사분말을 많이 사용한다. 앞에서 언급한 바와 같이 내부식성 조성물에서 무기 분말의 역할은 특별한 것이 아니라 충진재의 역할이므로, 본 발명에서 사용된 팽창성을 갖는 장석과는 다르다. 그외 장석을 활용한 제품으로는 경량골재 제조, 벽돌 제조, 수경성 모르타르 제조 등에 사용된 적이 있으나 모두 골재나 첨가제로 사용되었다.

일반적으로 경량기포콘크리트는 건축용 혹은 토목용으로 사용되는데, 건축용으로 사용되는 경우에는 온돌의 단열층용, 슬래브 단열용, 방수층 보호용, 진동을 방지하기 위한 완충용으로 사용되며, 토목용으로 사용되는 경우에는 교각이나 구축물의 배면 뒷채움용, 상/하수도 관의 보호 및 단열용, 연약지반 개량용 등으로 사용되고 있다.

이러한 종래의 경량기포콘크리트는 시멘트 단독 혹은 시멘트에 경량골재나,스치로폼 파쇄물이나, 발포고무 파쇄물 등을 첨가하여 제조되고 있다.

하지만, 시멘트만으로 제조된 경량기포콘크리트의 경우에는 시멘트의 수화특성인 건조수축으로 인해 구조물의 균열 발생을 방지할 수 없다. 또한, 경량골재를 배합하여 제조된 경량기포콘크리트의 경우에는 시멘트의 량을 감소시켰을 때, 경량골재의 특성에 따라 휨강도는 보완될 수 있으나, 결합재의 감소로 압축강도와 흡수율은 보완될 수 없으며, 이 경우에는 시멘트의 수축으로 인해 균열이 발생되어 별도의 팽창재를 첨가하여만 하고, 이 또한 균열 발생을 완전히 해결하지는 못하였다.

또한, 경량기포콘크리트를 제조함에 있어, 경량골재의 양을 특성에 따라 정확히 투입할 수 없고, 사용된 경량골재의 비중과 시멘트와의 친화력에 따라 경량골재가 한쪽으로 편중되거나, 상부로 부상되는 경우가 많이 발생하여 품질의 안정화가 곤란한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 분말상의 장석 혹은 입자상의 장석을 시멘트와 혼합하여 장석의 팽창 특성에 의해 구조물의 균열 발생이 억제되고, 강도가 높으며, 품질이 균질한 특성을 갖는 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경량기포콘크리트는, 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 약 10 내지 50 중량부를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 경량기포콘크리트 제조방법은, 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 약 10 내지 50 중량부를 혼합한 원료에 시멘트 기준으로 물을 약 40 내지 60중량부를 첨가하여 슬러리를 만들고, 상기 슬러리에 기포제에 의해 생성된 기포군을 소정량 첨가하여 소정의 시간동안 혼련하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 장석은 지금까지 도자기 소지(소다장석), 도자기 유약(카리장석), 유리원료 등 주로 요업 측면에 사용되고 있다. 본 발명에 사용된 장석의 성분은 카리장석과 소다장석의 중간 성분으로, 이는 소다장석과 유사한 특성을 갖고 있다. 소다장석은 카리장석보다 팽창계수가 크기 때문에 도자기 소지에 사용하여, 수축으로 인한 균열을 방지할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 장석의 팽창특성을 이용한다.

본 발명에 사용된 장석( Na₂O , Al₂O₃ , 6SiO₂ )은 Si 4면체 및 Al 4면체로 되어 있는 연쇄상 4면체로서, 각 Al이온에 대해 일당량의 Na 이온이 결합되는데, 이들 염기는 광물의 분쇄시 치환성이 된다. 따라서, 장석을 분쇄하면 염기 치환량이 증대하고, 습식 분쇄시에는 수중으로 배출된다. 장석은 일반 규사나 규석과 달리 원료의 성분 함량이 다르게 나타난다. 규사의 경우는 SiO₂함량이 90±5%, Al₂O₃ 함량이 5%미만인 반면, 장석은 SiO₂함량이 75∼85%, Al₂O₃ 함량이 15∼25%정도로 수화시 C3A의 생성량과 생성율이 높아, 이러한 특성과 원리에 의해 장석분말을 결합재(시멘트)와 혼합하면 초기강도가 증가되고, 장석의 팽창성에 의해 건조수축을 감소시킬 뿐만 아니라 균열의 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 시멘트 약 50 내지 90 중량부, 장석 입도가 약 80∼120목 또는 60∼80목인 장석 약 10 내지 50 중량부를 혼합하여 균열방지 경량기포콘크리트를 제조한다. 여기서, 장석의 사용 입도는 시공장치의 사양에 따라 변경될 수 있다. 장석은 입자상의 골재도 사용할 수 있지만, 경제성과 효율성을 감안하여 분말을 사용하는 것이 좋다.

현재 국내에서 사용되고 있는 기포콘크리트 시공장비 중 슬러리를 이송하는 펌프의 유형으로, 모노펌프와 호스펌프가 있는데, 호스펌프는 입자상 장석을 펌핑할 수 있지만, 모노펌프는 입자상 장석을 이송할 수 없다. 따라서, 장석을 약 1mm이하로 가공하여 약 1mm부터 0.3mm까지는 입자용으로 사용하고, 약 0.3mm 이하는 분말용으로 사용한다.

장석은 입도가 가늘수록 팽창율이 높기 때문에 사용량에 따라 입자와 분말을 혼용한다. 이렇게 혼합하여 시공된 경량기포콘크리트는 상온에서 양생될 때, 반응에 의해 팽창이 일어나고, 시멘트의 건조수축 현상을 보상하여 구조물에 균열이 발생되는 것을 방지한다.

본 발명의 실시예에서는 건축용으로 경량기포콘크리트를 제조하는 경우와 토목용으로 경량기포콘크리트를 제조하는 경우로 구분하여 설명하기로 한다.

먼저, 건축용으로 경량기포콘크리트를 제조하는 경우를 살펴보면, 다음과 같다.

시멘트 약 70중량부와 장석분말 약 30중량부로 건식 혼합(또는 개별사용)된 원료에 물을 시멘트 기준으로 약 57중량부를 첨가하여 슬러리를 만든다. 그리고 이 슬러리에 기포제에 의해 만들어진 기포군(비중 약 0.05) 약 900리터를 첨가하여 약 2분간 혼련함으로써, 경량기포콘크리트가 제조된다. 그런 다음, 성형하기 위해 지름 약 100mm, 높이 약 200mm의 몰드에 부어 상온 상압하의 습기함이나 습기실에서 약 48시간 저장 후, 몰드를 제거하고, 다시 습기함이나 습기실에서 약 5일간 저장하며, 이후 약 28일까지는 온도 약 18 내지 25℃, 상대습도 약 40 내지 80%인 실험실내의 대기중에 저장한다.

다음, 토목용으로 경량기포콘크리트를 제조하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.

시멘트 약 65중량부, 장석분말 약 35중량부, 시멘트 기준으로 감수제 약 2중량부로 건식 혼합(또는 개별 사용)된 원료에 물을 시멘트 기준으로 약 45중량부를 첨가하여 슬러리를 만든다. 그리고, 이 슬러리에 기포제에 의해 만들어진 기포군(비중 약 0.05) 약 850리터를 첨가하여 약 2분간 혼련함으로써, 경량기포콘크리트가 제조된다. 그런 다음, 성형화하기 위해 지름 약 100mm, 높이 약 200mm의 몰드에 부어 상온 상압하의 습기함이나 습기실에서 48시간 저장 후, 몰드를 제거하며, 다시 습기함이나, 습기실에서 5일간 저장하고, 이후 약 28일까지는 온도 약 18 내지 25℃, 상대습도 약 40 내지 80%인 실험실내의 대기중에 저장한다.

이러한 건축용 및 토목용 경량기포콘크리트의 제조는 "KS L 5220 건조 시멘트 모르타르"에 따른 제조로서, 제조된 모르타르의 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

구 분	비 중	압축강도(28일)(g/㎤)	열전도율(kcal/mhr℃)
건축용	0.42	16	0.089
토목용	1.04	43	0.205

따라서, 상기와 같은 본 발명에 의하면 분말상의 장석 혹은 입자상의 장석을 시멘트와 혼합하여 장석의 팽창 특성에 의해 구조물의 균열 발생이 억제되고, 강도가 높으며, 품질이 균질한 특성을 갖는 경량기포콘크리트를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 약 10 내지 50 중량부를 포함한 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 장석은 팽창성을 갖는 장석인 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 시멘트 기준으로 약 2중량부의 감수제를 더 포함한 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트.
4. 경량기포콘크리트의 제조방법에 있어서,

   시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 약 10 내지 50 중량부를 혼합한 원료에 시멘트 기준으로 물을 약 40 내지 60중량부를 첨가하여 슬러리를 만들고, 상기 슬러리에 기포제에 의해 생성된 기포군을 소정량 첨가하여 소정의 시간동안 혼련하는 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 시멘트 기준으로 약 2중량부의 감수제를 더 첨가하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트의 제조방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 장석은 팽창성을 갖는 장석인 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트의 제조방법.