KR100417192B1 - 황토를 이용한 인조석 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 건축재와 장식재로 사용 가능한 황토를 이용한 인조석 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 인조석의 제조방법에서 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 황토를 첨가하면서도 높은 강도를 갖는 인조석 및 그의 제조가 가능하도록 하는데 그 목적이 있으며, 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 물을 첨가하여 슬러리화 한 다음, 상기 슬러리를 성형하고 양생하는 인조석의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물에 시멘트 100중량부에 대하여 황토 2.5중량부 내지 3중량부 및 상기 황토와 등량의 혼화재를 첨가하고, 상기 혼합물에 물 30중량부를 첨가하여 슬러리화하는 과정에서 30분 내지 60분 동안 900 RPM으로 원심탈기함을 특징으로 하는 황토를 이용한 인조석의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 인조석을 제공함으로서 달성할 수 있다.

Description

황토를 이용한 인조석 및 그 제조방법{An artificial stone and method of the same using yellow soil}

본 발명은 각종 건축재와 장식재로 사용가능한 인조석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시멘트와 골재를 주재로 하는 종래의 인조석 조성물에 황토를 첨가하여도 높은 강도를 갖는 인조석의 제조가 가능하도록 한 황토를 이용한 인조석 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 황토가 다량의 원적외선을 방출함과 동시에 뛰어난 습도조절 능력을 가지며, 특히 각종세균의 번식을 억제와 살균효과, 생체내의 독성 및 불순물을 제거하는 해독작용, 신진대사촉진작용 및 탈취 효과를 가진다는 것은 이미 널리 알려진 사실이다.

상기 황토는 석영, 장석, 운모, 방해석 등을 포함하여 여러 가지 광물 입자로서 구성되어 있다. 특히 0.02mm 내지 0.05mm의 크기를 갖는 조립질과 중립질을 50중량% 정도함유하고 있으며, 0.05mm 이하의 점토 크기의 입자들이 대략 5중량% 내지 10중량% 정도 함유하고 있다.

이와 같은 황토는 그 화학적 조성의 대부분이 실리카(SiO₂)와 알루미나(Al₂O₃)로 이루어지며, 철분도 과량함유하고 있다. 하기 표1에 일반적인 황토의 화학조성을 나타내었다. 하기 표1의 황토 조성은 황토의 산지에 따라 다소 차이가 날 수 있다.

구분	실리카	알루미나	산화철	산화마그네슘	산화나트륨	산화칼륨	탄산칼슘	감열감량
중량%	60∼65	10∼13	5∼6	1.5∼2.5	1.5∼2.5	1∼2	7∼8	잔량

상기 표1에서 보는 바와 같이 황토는 그 화학적 조성이 실리카와 알루미나로 이루어지며, 특히 산화철의 함량이 높은 것을 알 수 있다. 이와 같이 철분의 함량이 높기 때문에 황토에 함유되어 있는 다른 성분과 함께 산화되어 황색, 자색, 적색 회색, 미녹색 등 다채로운 색깔을 나타내게 된다.

상술한 바와 같은 황토의 뛰어난 효능에 의하여 황토는 인조석 분야를 포함하여 다양한 분야에서 이용하고 있다. 특히, 인조석 분야에서는 시멘트와 골재를 주재로 하는 인조석을 성형 및 양생하고, 그 표면에 황토를 발라 황토층을 더 형성시키는 것이 일반적이다.

이때, 상기 인조석을 제조하는 과정에서 황토를 첨가하지 않고, 성형된 인조석의 표면에 황토층을 더 형성시키는 것은 다음과 같은 문제점 때문이다. 즉, 황토는 입자의 크기가 작고 점결성을 가지고 있으므로, 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 황토를 첨가하여 통상의 방법으로 성형 및 양생하여 인조석을 제조할 경우 시멘트가 황토자체의 점결성에 의해 황토 내부로 침투되지 못한 상태에서 경화되게 되어 시멘트 사이의 결합력이 약화되며, 따라서 제조된 인조석의 강도가 매우 약하게 되기 때문이다.

따라서 종래 인조석의 제조분야에서는 황토를 이용하지 않고 다른 재료를 사용하여 인조석을 제조하거나, 황토를 사용하여 인조석을 제조하는 경우에는 사전 성형된 제품의 표면에 황토층을 더 형성하는 방법이 주로 사용되었다.

이에 본 발명자는 시멘트와 골재를 주재로 하는 인조석의 제조과정에서 황토를 첨가하면서도 천연석과 유사한 강도를 가질 수 있도록 한 인조석의 제조방법을 연구한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서 본 발명은 종래 인조석의 제조방법에서 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 황토를 첨가하면서도 높은 강도를 갖는 인조석의 제조가 가능하도록 한 황토를 이용한 인조석의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 인조석의 제조방법에 의해 제조되는 인조석을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 물을 첨가하여 슬러리화 한 다음, 상기 슬러리를 성형하고 양생하는 인조석의 제조방법에 있어서,

상기 혼합물에 시멘트 100중량부에 대하여 황토 2.5중량부 내지 3중량부 및 상기 황토와 등량의 혼화재를 첨가하고, 상기 혼합물에 물 30중량부를 첨가하여 슬러리화하는 과정에서 30분 내지 60분 동안 900 RPM으로 원심탈기함을 특징으로 하는 황토를 이용한 인조석의 제조방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는 인조석을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 인조석을 그 제조방법을 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서는 먼저 시멘트와 골재, 황토 및 혼화재의 혼합물을 제조하게 된다.

이때 상기 시멘트와 골재의 첨가량은 통상의 인조석 제조시 첨가되는 양에서 선택하여 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 시멘트 100중량부에 대하여 골재 350중량부 내지 400중량부 첨가하였다. 이때 상기 골재는 세골재와 조골재를 1:2로 혼합하여 사용하였다.

본 발명에서는 상기와 같이 시멘트와 골재를 포함하는 인조석 조성물에 황토와, 상기 황토와 등량의 혼화재를 첨가한 것에 그 특징이 있다.

본 발명에서는 황토를 시멘트 100중량부에 대하여 2.5중량부 내지 3중량부를 첨가하였다. 이때 상기 황토의 첨가량이 3중량부를 초과할 경우 상대적으로 시멘트의 양이 줄어들어 충분한 결합력을 주지못하여 강도가 저하되는 문제점이 있다. 또, 상기 황토의 첨가량이 2.5중량부 미만일 필요는 없으며, 이 경우 오히려 강도가 저하되고 황토를 첨가하는 그 충분한 효과를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 따라서 황토는 상기 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 황토와 함께 본 발명에서는 황토가 슬러리 내에서 용이하게 혼화될 수 있도록 하기 위하여 상기 황토와 등량의 혼화재를 첨가하였다. 이때 혼화재의 첨가량이 황토의 첨가량보다 적게 들어갈 경우 황토의 혼화가 용이하지 않게 되어 강도를 저하시키는 단점이 있다. 또, 상기 혼화재의 첨가량이 황토의 첨가량 보다 많을 필요는 없으며, 오히려 제조단가를 상승시키는 단점이 있다. 따라서 혼화재의 첨가량은 황토와 등량이 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 혼화재로는 다양한 종류의 혼화재가 사용가능하나 본 발명에서는 국내 세일콘사에서 시판되고 있는 리게이스-AE(LIGACE-AE)를 사용하였다.

상기와 같이 시멘트와 골재, 황토 및 혼화재를 첨가한 후 여기에 물을 첨가하여 슬러리를 제조하게 된다.

이때 본 발명에서는 슬러리화하는 과정에서 슬러리 내부에 함유되어 있는 공기를 제거하여 강도를 보다 증진시킬 목적으로 30분 내지 60분 동안 900 RPM으로 원심탈기하였다. 이와 같이 원심탈기하게 되면 슬러리 내부에 함유되어 있는 공기가 제거되어 슬러리가 보다 치밀화되게 되고, 따라서 이를 이용하여 성형 및 양생된 인조석 또한 치밀화되어 강도가 보다 증진된다. 상기에서 원심탈기 시간은 원심속도에 따라 조절 가능하므로 반드시 한정지을 필요는 없으며, 원심속도에 반비례하여 시간을 설정하면 된다.

상기와 같이 원심탈기하여 슬러리화 한 슬러리는 통상의 방법에 따라 성형 및 양생하게 된다. 즉, 원하는 형태의 몰드에 상기 제조된 슬러리를 부어 경화시킨 다음 탈형하는 성형과정을 거치고, 성형이 완료되면 상기 성형물을 양생하게 되면본 발명에 따른 인조석이 제조된다. 이때 상기 양생과정에서 대기중의 공기가 상기 성형물 내로 침투되는 것을 방지하기 위하여 본 발명에서는 상기 성형물을 황토내에서 양생하였다.

상기와 같이 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 인조석의 경우 매우 높은 강도를 가지며, 특히 황토가 인조석 내부에 고르게 함유됨에 따라 황토에 의한 공지의 효과 즉, 원적외선 방출과 살균 및 탈취 등의 효과를 얻을 수 있다. 상기 제조된 인조석은 각종 건축재나 장식재, 보도블럭 등에 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

원심기에 시멘트 10kg과, 세골재와 조골재를 1:2로 혼합한 골재 40kg, 황토 0.3kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.3kg 및 물 3kg을 혼합한 후 50분간 900RPM으로 원심탈기하여 슬러리를 제조한 다음 이를 300×100×50mm인 몰드에 부어 경화후 탈형시킨 다음 황토내에서 양생하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법)에 준하여 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<실시예 2>

황토 0.25kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.25kg을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 1>

황토 0.1kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.1kg을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 2>

황토 0.7kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.7kg을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 3>

황토 0.3kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.1kg을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 4>

황토 0.3kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.8kg을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 5>

시멘트 10kg과, 세골재와 조골재를 1:2로 혼합한 골재 40kg, 황토 0.3kg, 혼화재로 리게이스-AE 0.3kg 및 물 3kg을 혼합한 후 교반하여 슬러리를 제조한 다음 이를 300×100×50mm인 몰드에 부어 경화후 탈형시킨 다음 황토내에서 양생하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 6>

황토와 혼화재를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 인조석을 제조하였다. 제조된 인조석을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

<비교예 7>

300×100×50mm의 크기로 천연석을 절단한 다음, 이를 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

구분	압축강도(kg/㎠)
실시예 1	900
실시예 2	800
비교예 1	560
비교예 2	520
비교예 3	540
비교예 4	800
비교예 5	550
비교예 6	320
비교예 7	1100

상기 표2에서 보는 바와 같이 본 발명의 바람직한 범위내에서 황토와 혼화재를 첨가한 실시예 1과 실시예 2의 경우 압축강도가 황토와 혼화재를 첨가하지 않은 비교예 6에 비하여 압축강도가 매우 높아짐을 알 수 있다. 특히, 실시예 1의 경우 비교예 7의 천연석에 가까운 압축강도를 보임을 알 수 있다.

또 본 발명의 범위를 벗어나도록 황토와 혼화재를 첨가한 비교예 1 내지 비교예 4에 있어서, 비교예 4를 제외한 비교예 1 내지 3의 경우 압축강도가 실시예 1 과 2에 비하여 크게 떨어짐을 알 수 있다. 상기 비교예 4는 혼화재의 첨가량을 크게 한 것으로서 강도는 본 발명에 따른 실시예 1과 유사한 강도를 보이나 혼화재의 첨가량이 많아 제조단가를 상승시키는 단점이 있다. 비교예 5는 원심탈기를 실시하지 않은 것으로 실시예 1과 비교하여 볼 때 압축강도가 크게 줄어든 것을 알 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래 인조석의 제조방법과는 달리 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 황토를 직접 첨가하면서도 높은 강도를 갖는 인조석의 제조가 가능하도록 한 황토를 이용한 인조석 및 그 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 시멘트와 골재를 주재로 하는 혼합물에 물을 첨가하여 슬러리화 한 다음, 상기 슬러리를 성형하고 양생하는 인조석의 제조방법에 있어서,

   상기 혼합물에 시멘트 100중량부에 대하여 황토 2.5중량부 내지 3중량부 및 상기 첨가된 황토와 등량의 혼화재를 첨가하고, 상기 혼합물에 물 30중량부를 첨가하여 슬러리화하는 과정에서 30분 내지 60분 동안 900 RPM으로 원심탈기함을 특징으로 하는 인조석의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 골재로 시멘트 100중량부에 대하여 세골재와 조골재를 1:2로 혼합한 것 350중량부 내지 400중량부 첨가함을 특징으로 하는 인조석의 제조방법.
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