KR100460284B1 - 생태 블록들의 결합체

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Abstract

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KR100460284B1

Publication number: KR100460284B1
Application number: KR1020040007006A
Authority: KR
Inventors: 김갑중
Original assignee: 김갑중
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2004-12-04

본 발명의 생태블록은, 몸통부(31)의 내측에 요홈 형상의 토사채움부(32)가 형성되며, 상기 토사 체움부의 저면은 특히 다공성 콘크리트로 형성되어, 식물의 뿌리가 상기 토사채움부의 저면을 통과하여 토양에 안착되도록 하며, 상기 몸통부의 상부에는 좌우측에 각각 길이 방향으로 나란히 고정핀 삽입홀(34)이 수직방향으로 몸통부를 관통하여 형성되며, 각 좌우쌍을 이루는 고정핀 삽입홀의 연장선상에는 고정핀 안착홈(33)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

생태 블록들의 결합체{ASSEMBLY OF ECOLOGICAL BLOCKS}

본 발명은 생태 블록들의 결합체에 관한 것으로, 더 상세히는, 공원등의 옹벽이나, 제방, 하천의 호안, 도로의 사면 등을 안정시키기 위한 구조물을 구축하는데 사용하는 콘크리트 블록으로서, 특히 자연 생태적인 안정성이 확보되어서 환경친화적인 토목구조물을 구현할 수 있도록 한 다공성 콘크리트 생태 블록들의 조립에 관한 것이다.

상기 생태 블록은, 육생 식물의 정착 및 성장이 용이한 옹벽 블록, 및 어류나 패류의 서식처를 제공하는 어소 블록을 포함한다.

지금까지 공원등지의 옹벽이나, 제방, 하천의 호안, 도로의 사면 등을 공사함에 있어서, 토양안정과 경사면보호라는 측면을 최우선으로 중요시하여 콘크리트 옹벽이나, 콘크리트 블록에 의한 시공이 주류를 이루고 있다.

이와 같은 콘크리트구조의 사면은 주변의 자연환경과 어울리지 않는 딱딱한 외관을 제공하여 도시경관을 해치고 있다. 이에 따라 최근에는 조형미를 갖춘 조형블록에 의한 시공이 늘어났다. 하지만 이와 같은 조형블록도 콘크리트로 이루어졌기 때문에 식물이 생존할 수 없어서 여전히 콘크리트가 주는 딱딱한 느낌을 벗어나지 못하며, 원래의 하천이나 도로변의 자연 생태계와는 이질적이어서 식물이나 미생물, 어류, 소동물등의 자연 생태환경을 악화시키는 요인이 되고 있다.

또한, 콘크리트블록 자체에 배수기능이 없어 자갈등으로 뒷채움공사를 실시하나, 배수가 원활히 이루어지지 못하여서 수압에 의해 붕괴될 위험성이 상존하는 등 구조적인 안정성을 확보하기가 어려웠다.

한편, 일부에서는 블록을 이용하여 사면을 안정화시키는데 있어서, 사면의 중간부분을 군데군데 생략한 채로 블록을 구축하여, 생략된 부분으로 노출되는 토양에 식물이 정착되도록 하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 이 방법도 토양이 노출된 부분으로 인한 사면의 안정에 문제가 발생할 소지가 다분하여서 적용범위가 극히 제한적일 수 밖에 없으며, 사면 전체의 식생과는 거리가 멀다. 따라서 이러한 방법도 자연 생태계를 안정화시키기에는 충분한 기능을 제공해 주지 못하는 실정이다.

또 한편으로는, 식생네트를 도입하여 사면의 녹화를 시도하고 있으나, 식생네트를 이용하여 사면을 녹화시키는 경우에도 구조적으로 견고한 안정성을 확보하기에는 무리가 있어 적용범위가 극히 제한적일 뿐만 아니라, 강우량이 집중될 경우 유실될 위험성이 상존하며, 시공후 지속적으로 보수해 주어야 하는 등 유지관리적인 측면에서 여러 문제점이 있었다.

최근에는 상하로 맞뚫리는 홀이 구비된 블록을 사면에 구축하여, 뚫어진 홀을 통하여 식물이 토양에 정착하도록 하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 이 방법도 홀 이외의 부분에는 식물이 정착할 수 없으며 홀을 통하여 노출된 토양이 소실됨으로 인해 사면의 안정성은 물론 자연 생태계의 안정화에도 충분한 기능을 제공해 주지 못했다.

또한 기존의 콘크리트 블록은 내구성이 좋지 않아 잘 깨지는 문제점이 발생하였다. 콘크리트 블록의 내구성을 개선하는 방법으로서 고로 슬래그 등을 혼합하여 콘크리트 블록의 강도를 높일 수 있으나 이런 방법은 고로 슬래그 미분이 물리적으로 콘크리트 블록 내부의 공극을 충진하여 밀실한 조직을 만들기 때문에 콘크리트 블록을 통하여 식물의 뿌리가 땅으로 정착하기 어려운 문제점이 있었다.

이러한 일련의 문제를 해결하기 위해, 본 발명자는 대한민국 실용신안등록 제324510호에서와 같은, 다공성 콘크리트 블록을 개발한 바 있다. 즉, 상기 고안은, 자갈, 모래 등의 골재와, 상기 골재의 13∼18중량％의 고로시멘트와, 상기 고로시멘트의 25∼35중량％의 AE감수제, 접착제 및 물로 이루어진 혼합물을 섞어서된 모르타르혼합물에 보강제를 추가하여 혼합하고, 다각형의 블록 형틀에 넣어 일정높이의 두께를 가지는 다각형의 평면형상으로 상하좌우면에는 측면홈이 형성되고 모서리에 돌출부가 형성되는 몸통부로 이루어지며 상기 몸통부의 중앙에는 식물이 뿌리를 내려 정착하기 쉽도록 다수개의 중앙홈이 구비되게 성형하고, 미세한 분말상의 숯 또는 황토를 뿌린 후 50∼60℃의 스팀을 30분∼2시간 공급하여 굳히는 스팀양생하여 이루어진다.

한편, 이상의 다공성 콘크리트를 이용하여 옹벽 블록 및 어소 블록으로, 발명의 명칭이 "생태 안정화 블록"인 대한민국 특허등록 제322868호와 같은 것이 있다. 상기 생태 안정화 불록을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 옹벽 블록용 생태 블록의 사시도이고, 도 2는 도1 블록의 일측단면도이고, 도 3은 도1 블록의 45°사면구조물의 블록 적층상태를 나타내는 평면도이며, 도 4는 종래기술에 따른 어소 블록용 생태 블록의 사시도이다.

먼저, 종래의 조경블록(10)은, 전체적으로는 평면상 대략 6각형상의 외연을 이루면서 일정높이의 두께를 가지는 형상의 다공질 콘크리트 몸통부(11)를 가진다. 몸통부(11)의 중앙부에는 상하로 맞뚫리는 토사채움부(12)가 형성되며, 상기 몸통부(11)에서 토사채움부(12)의 좌우측을 경계하여 주는 살 부분에는 전후측으로 일정간격을 두고 배열되는 수개의 수직홀(13)이 형성된다. 그리고, 상기 몸통부(11)에는 토사채움부(12)의 전방부 하면을 일정부분 막아주는 막이판(14)이 일체로 형성되어서, 90°의 수직도를 유지하면서 적층되는 경우 토사채움부(12)에 채워진 토사의 유실이 방지되도록 한다. 또, 몸통부(11)의 상면에는 수직홀(13)이 위치되어있는 자리의 전후방향을 따라 일정부분 파인 수평홈(15)이 구비되어서, 구조물의 구축시 수직홀(13)에 꽂혀서 지반측으로 직각 연장되는 앵커로드를 수용하여 주도록 한다.

이상과 같이 사면을 안정시키는데 사용되도록 설계된 블록은 사면의 경사도에 따라 상하 엇갈리게 적층하여서 사면을 구조적으로 안정시켜 주는 동시에, 토사채움부의 전방측 일부분이 외부로 노출되어 식물이 정착할 수 있는 자리를 제공하여 줌으로써, 환경친화적인 토목구조물을 구현할 수 있게 된다.

상기 조경블록을 이용하여 구조물을 구축하는 시공예가 도 3에 도시되어 있는 바, 기초부를 완성한 다음, 상부구조물을 축조하게 된다. 기초부에는 본발명에 의한 조경블록(10)을 일정부분 정착시키며, 상부구조물을 축조함에 있어서는 기초부에 묻힌 조경블록(10) 위에 계속하여 조경블록(10)들을 수직으로 적층하게 된다. 이때 상하층에 위치하는 블록들을 엇갈리게 쌓아 나가며, 상하층에 위치하는 블록들의 수직홀(13)들이 동일 수직선상으로 위치되도록 맞추어 조적한다. 블록들의 토사채움부(12)에는 토사를 밀실하게 채우며, 후면에는 부직포(4)를 대고 밀착시키면서 성토를 한다. 이 부직포는 조경블록(10)의 공극에 토사가 흘러들어가 막히는 것을 방지하기 위함이다. 블록층의 5단쌓기가 완료되면 길이방향의 일정간격마다 위치하는 수직홀(13)들을 앵커로드(1)로 관통하여서 5개층을 연결시킨 다음, 이 앵커로드(1)를 지반측으로 꺾어 놓는다. 이때 앵커로드(1)에서 지반측으로 연장되는 수평부분은 블록의 수평홈(15)에 수용되어서 상부층 블록들을 쌓을 때 간섭됨이 없게 된다. 그리고 이 앵커로드의 선단부에는 추후 정착부를 형성하여서 본 구조물의지지력을 확보한다. 다음으로 상부 1개 블록층을 조적하고, 길이방향의 일정간격마다 수직홀(13)을 고정핀(2)으로 관통하여 이 블록층과 아래 1개층을 연결시키게 된다. 이 다음 상기와 같이 4개층을 더 쌓고 앵커로드(1)를 설치하며, 계속하여 이러한 방식을 반복하여 소요 높이로 구조물을 축조한다. 그리고 최상부에는 조경블록(10)의 토사채움부(12)에 정합되는 형상의 돌기부(3a)를 가진 마감블록(3)을 설치하여서 공사를 마무리하게 된다. 상기 시공예는 2개층으로 나누어 본다면 하층에 위치하는 조경블록(10)의 후방 수직홀(13)과 상층에 위치하는 조경블록(10)의 전방 수직홀(13)을 일치시키게 된다. 따라서, 이 경우, 좌우 1쌍의 고정핀만이 상하층 블록을 꿰게 된다.

한편, 도 4에는 종래기술의 호수 또는 하천의 호안에 축조하여 물고기가 안주할 수 있는 장소를 제공하기 위한 어소블록이 도시되어 있다. 이 어소블록은 몸통부(21)의 중간부에는 상하면과 전방면은 개구되고 좌,우측 및 후방측은 막히는 어소공간부(22)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 어소블록(20) 역시 다공질 콘크리트 제품으로서, 그 몸통부(21)의 평면형태도 대략 6각형상을 이루게 된다. 또한, 몸통부(21)의 상면에 수평홈(24)이 구비되어서 구조물의 구축시 수직홀(23)에 꽂혀서 지반측으로 직각 연장되는 앵커로드를 수용하여 주도록 한 구성도 조경블록과 같다. 이상과 같이 고기가 노니는 장소를 제공하도록 설계된 블록은 저수부 호안에 상하 엇갈리게 적층하여서 호안구조물을 구조적으로 안정시켜 주는 동시에, 어소공간부에 물고기가 드나들면서 서식하는 자리를 제공하여 준다.

그러나, 상기 종래기술에 의한 상기 생태 안정화 블록은, 도 3에서와 같이블록들을 적층하여 나갈 때에 한 쌍의 일자 고정핀만이 상하 블록들을 고정하게 되므로, 그리고 좌우 인접 블록들 간의 결합을 상하 블록의 결합에 의하여 간접적으로 이루어지는 것이므로, 좌우 인접 블록들 간에 흔들림이 생기게 된다. 역으로 흔들림을 줄이기 위해 수직홀의 내경과 고정핀의 외경을 거의 같게 하면, 핀을 수직홀에 삽입하는 것이 매우 곤란하여 작업성이 떨어진다.

나아가, 이들 좌우 인접 블록들간의 결합도 상하층의 블록들을 서로 엇갈리게 하여야 가능한 것이며, 엇갈리지 않고 동일 위치에 쌓게 되면, 전혀 결합이 이루어지지 않게 된다는 문제점이 있다. 일반적으로는 블록을 쌓을 공간의 상하층의 폭이 같아서 엇갈리게 쌓아야만 한다면, 맨 처음 블록과 맨 마지막 블록은 절반으로 절단하여야 하게 되는 경우가 많게 되며, 이도 작업성을 떨어뜨린다.

아울러, 조경블록의 경우, 토사채움부(12) 하측의 막이판(14)이 토사채움부의 폭보다 훨씬 작아, 도 2에서와 같은 개구부(12a)가 생기므로, 이 개구부로 토사가 유출되어 조경블록의 기능을 다하지 못하게 되거나, 아니면 계속해서 주기적으로 토사를 채워주어야 한다는 문제점이 있다.

아울러, 모양이 6각형으로 너무 단조로워 조경블럭으로서 문제가 있으며, 블록들의 뒷면에 토사를 채울 경우에 역시 토사 유출이 염려된다.

한편, 도 4의 어소 블록 역시, 상기한 문제점을 지니고 있음은 물론, 어소 공간부(22)의 선단이 완전 개방되어 있어 어류가 통과하기는 좋은 반면 어류 외에도 토사나 비교적 큰 부피의 나뭇가지 등의 하천의 부유물이 상기 개구부를 통해 어소 공간부(22)로 들어올 수가 있어 충분한 어소 기능을 할수 없게 된다. 그리고몸통부(21)의 양쪽 날개가 "U"자 형태로 완전히 분리되어 있어, 시공시나 시공 후에도 파손의 염려가 크다는 문제점이 있다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 미려한 외관을 지니며, 견고하고, 불필요한 토사의 유입이나 유출이 방지될 수 있는 옹벽블록 및 어소 블록을 제공하는 것이다.

아울러, 시공이 간편하면서도 인접 블록들 간의 견고한 결합이 가능한 어소 블록 및 옹벽블록을 제공하게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 옹벽 블록용 생태 블록의 사시도

도 2는 도1 블록의 일측단면도

도 3은 도1 블록의 45°사면구조물의 블록 적층상태를 나타내는 평면도

도 4는 종래기술에 따른 어소 블록용 생태 블록의 사시도

도 5는 본 발명의 옹벽블록들을 "H" 형상의 핀으로 고정한 상태를 도시한 사시도

도 6은 본 발명의 옹벽블록의 평면도

도 7은 도 6의 A-A' 단면도

도 8은 도 6의 B-B' 단면도

도 9는 본 발명의 어소블록들을 "H" 형상의 핀으로 고정한 상태를 도시한 사시도

도 10은 본 발명의 어소블록의 평면도

도 11은 도 10의 A-A' 단면도

도 12는 도 10의 B-B' 단면도

도 13은 도 10의 C-C' 단면도

도 14는 옹벽블록들을 엇갈림 위치 정렬하여 똑바로 적층한 상태의 사시도

도 15는 옹벽블록들을 엇갈림 위치 정렬하여 비스듬히 적층한 상태의 사시도

도 16은 어소블록들과 옹벽블록들을 정렬하여 적층한 상태의 입단면도

도 17은 옹벽블록들을 정위치 정렬하여 비스듬히 적층한 상태의 사시도

도 18은 도 9에 대응하는 변형된 어소블록들을 "H" 형상의 핀으로 고정한 상태를 도시한 사시도

도 19는 본 발명에 의해 제조된 블록에 식물을 서식시킨후 8일이 경과된 후의 도면,

도 20은 본 발명에 의해 제조된 블록에 식물을 서식시킨후 11일이 경과된 후의 도면 그리고,

도 21은 본 발명에 의해 제조된 블록에 식물을 서식시킨후 13일이 경과된 후의 도면.

이하, 상기 본 발명의 생태 블록으로서의 옹벽블록에 대하여 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 옹벽블록들을 "H" 형상의 핀으로 고정한 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 옹벽블록의 평면도이고, 도 7은 도 6의 A-A' 단면도이며, 도 8은 도 6의 B-B' 단면도이다.

본 발명의 옹벽블록(30)은, 몸통부(31)의 내측에 요홈 형상의 토사채움부(32)가 형성되며, 상기 토사 체움부의 저면은 특히 다공성 콘크리트로 형성되어, 식물의 뿌리가 상기 토사채움부의 저면을 통과하여 토양에 안착되도록 한다.

상기 몸통부의 측면 상부에는 좌우측에 각각 길이 방향으로 나란히 고정핀 삽입홀(34)이 수직방향으로 몸통부를 관통하여 형성되며, 각 좌우쌍을 이루는 고정핀 삽입홀의 연장선상에는 고정핀 안착홈(33)이 형성된다. 고정핀 삽입홀의 상단(34a)은 깔대기 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 도 5에서 보는 바와 같이, "H" 자 형상의 고정핀(35)의 수직방향 가지부(35a)가 상기 고정핀 삽입홀에 각각 삽입되며, 가로방향 가지부(35b)는 상기 고정핀 안착홈(33)에 안착된다. 따라서, 최소 2개 내지 최대 4개의 옹벽블록이 하나의 고정핀으로 견고하게 결합가능하며, 깔대기 형상의 상단부로 인하여 고정핀의 삽입도 용이하다. 상기 고정핀의 수직방향 가지부(35a)의 길이는 상기 옹벽블록의 높이의 절반에 약간 미치지 못하는 정도가 바람직하다.

아울러, 상기 몸통부의 후면은 각각 굴곡지게 형성되어 인접 블록들이 상호 나란히 정렬하여 만곡부(36)를 형성함으로써, 토사의 적토시 최대한 많은 토사가 쌓이게 되며, 일단 쌓인 토사가 쉽게 유출되지 않게 된다는 장점이 있다.

상기 고정핀 삽입홀(34)의 수평방향 가지부(35b)는 상기 고정핀 안착홈(33)에 완전히 묻힐 정도의 깊이가 되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 옹벽블록(30)의 저면에 홈을 형성하기는 기술적으로 어렵기 때문이다.

아울러, 상기 안착홈은 블록들의 블록들의 적층을 위한 좌우(세로) 방향으로 정렬시 기준선이 되므로 정렬을 용이하게 하며, 일단 'H' 고정핀이 안착홈에 안착되면, 블록들이 전후(가로) 방향으로 흔들리지 않도록 붙잡게 되는 효과도 발휘하게 된다.

이들 옹벽블록들을 'H'형상의 고정핀을 사용하여 상하 좌우로 적층한 형태가 도 14 내지 도 17에 도시되어 있다. 도 14는 옹벽블록들을 엇갈림 위치 정렬하여똑바로 적층한 상태의 사시도이고, 도 15는 옹벽블록들을 엇갈림 위치 정렬하여 비스듬히 적층한 상태의 사시도이고, 도 16은 어소블록들과 옹벽블록들을 정렬하여 적층한 상태의 입단면도이며, 도 17은 옹벽블록들을 정위치 정렬하여 비스듬히 적층한 상태의 사시도이다.

상기 도면들에서 보는 바와 같이, 본 발명은, 'H'형상의 핀을 사용하여 인접 블록들과를 고정하기 때문에, 정위치에서의 적층 (도 16 및 도 17 참조) 이나 엇갈린 위치에서의 적층 (도 14 및 도 15 참조) 이나 어느 경우에든지 견고하게 적층을 행하는 것이 가능하게 되며, 종래기술에서의 앵커로드와 같은 별도의 추가적인 정치가 없어도 안정적으로 축조가 가능하게 된다.

아울러, 맨 위층의 블록들의 좌우 블록들간에는 아래쪽에서 고정핀으로 이미 고정되어 있기 때문에, 위면에 추가의 고정핀을 사용하지 않고 그대로 두어도 되나, 'H'형상의 고정핀을 다소 변형하여 'ㄷ'자 형상의 고정핀(35')으로 고정하게 되면 더 견고한 결합이 가능하게 될 것이다.

다음, 상기 본 발명의 생태 블록으로서의 어소블록에 대하여 도 9 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.

도 9는 본 발명의 어소블록들을 "H" 형상의 핀으로 고정한 상태를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 어소블록의 평면도이고, 도 11은 도 10의 A-A' 단면도이고, 도 12는 도 10의 B-B' 단면도이며, 도 13은 도 10의 C-C' 단면도이다.

어소블록(50) 역시, 고정핀(45, 45a, 45b), 고정핀 삽입홀(44), 고정핀 안착홈(44, 44a) 및 만곡부(46)는 옹벽블록의 그것과 동일하다. 다만, 어소블럭은 전면부가 부분적으로 개방된 통로(42a)를 갖는 어소 공간부(42)가 형성되어, 어류나 패류, 수중 식물이 이곳에 서식하도록 하며, 상기 통로를 통해 어류가 자유로이 이동가능하도록 한다.

따라서, 상기 옹벽블록과 마찬가지로, 도 9에서 보는 바와 같이, "H" 자 형상의 고정핀(45)의 수직방향 가지부(45a)가 상기 고정핀 삽입홀(44)에 각각 삽입되며, 가로방향 가지부(45b)는 상기 고정핀 안착홈(43)에 안착된다. 따라서, 최소 2개 내지 최대 4개의 어소블록이 하나의 고정핀으로 견고하게 결합가능하며, 깔대기 형상의 상단부로 인하여 고정핀의 삽입도 용이하다.

아울러, 상기 몸통부(41)의 후면은 각각 굴곡지게 형성되어 인접 블록들이 만곡부(46)를 형성함으로써, 토사의 적토시 토사가 쉽게 흘러내리지 않게 된다는 장점이 있다.

더욱이, 어소 공간부(42)의 선단이 완전 개방되어 있지 않고, 하측이 연결부(42b)를 통해 상호 연결되어 있으며, 부분적으로 개방되어 있어(42a), 불필요한 수중 토상의 유입이 억제되며, 어소 블록의 양 날개가 상호 연결되어 있으므로, 더욱 견고한 어소 블록의 제공이 가능하다.

아울러, 도 18은 도 9에 대응하는 변형된 어소블록들을 "H" 형상의 핀으로 고정한 상태를 도시한 사시도인 바, 이와 같이 변형된 어소블럭은 어소 공간부(42)의 선단이 완전 개방되어 있지 않고, 하측이 연결부(42b)를 통해 상호 연결되어 있으면서, 상측도 동일한 방식의 연결부로 연결되어 있어, 전면부가 중앙부만 개방된통로를 갖는 어소 공간부(42)가 형성되도록 하는 것도 가능하며, 이렇게 함으로써 더욱 견고한 어소블록이 제작될 수 있다. 아울러, 상기 도 18의 변형된 어소블록은 경우에 따라 옹벽블록으로 사용되더라도 별 문제가 없어 더욱 유용하게 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 도 16은 어소블록들과 옹벽블록들을 정렬하여 적층한 상태의 입단면도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 수중에 위치하는 어소블록들의 어소 공간부(42)에는 어류들이 서식할 수 있는 공간을 제공할 수 있게 되는 바, 어류들은 통로(42a) 및 어소 공간부의 상하 방향의 개구부를 통해 어소공간부를 자유로이 드나들수 있게 된다.

아울러, 수면 위의 옹벽블록의 토사채움부(32)에는 토사가 채워지고, 여기에 식물이 성장할 수 있도록 하는 바, 식물의 긴 뿌리는 별도의 통공이 없이도, 다공성 콘크리트 재질의 토사채움부의 저면을 뚫고서 토양에 뿌리를 내리게 된다.

아울러, 상기 다공성 콘크리트 블록은 중성 콘크리트 재질로 제조되는 것이 더욱 바람직하며, 가장 바람직하기로는 폐 자재를 이용하여 제조되는 것이 바람직하다.

중성 콘크리트 제조방법으로는, 본인의 2004. 1. 30.자 대한민국 특허출원 제2004-6206호의 내용이 본 명세서에 포함된다.

즉, 상기 중성 콘크리트 제조방법은, 바이오 세라믹 55~60 중량%와 황토40~45 중량%를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계와; 골재 50~80 중량%, 시멘트 20~30 중량%와 상기 시멘트의 25~35 중량% 혼화재 및 상기 시멘트의 3~5 중량%의 섬유 보강재를 첨가하여 2차 혼합물을 제조하는 단계와; 상기 1차 혼합물 15~20 중량% 및 상기 2차 혼합물 70~80 중량%을 혼합기에 넣고 물 5~10 중량%를 첨가하여 혼합하는 단계와; 상기 최종 혼합물을 진동가압 방식으로 성형하는 단계와; 상기 성형물을 50~60℃의 온도에서 스팀방식으로 60~80분간 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 바이오 세라믹은 Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄화합물, 황토, 규조토, 탄산칼슘, 숯 및 정수장 슬러지, 하수종말처리장 슬러지와 같은 환경친화적 무기물인 것이 바람직하며, 또한, 상기 골재는 크기 25mm이하의 자갈, 재활용 폐콘크리트, 쇄석인 것이 바람직하며, 또한, 상기 섬유 보강재는 강섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등의 무기계 섬유나, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 비닐론 섬유, 나일론 등의 유기계 섬유인 것이 바람직하다.

따라서, 결국 상기 중성 콘크리트를 사용하는 다공성 콘크리트 블록은, 바이오 세라믹 3~7 중량%, 황토 10~13 중량%, 골재 58~70 중량%, 시멘트 12~14 중량%, 물 4.8~7.5 중량%, 혼화제 0.1~0.2 중량%, 섬유보강제 0.1~0.3 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 중성 콘크리트 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.

먼저, 콘크리트 블록의 출발 원료인 환경친화성 바이오 세라믹을 황토와 혼합하여 1차 혼합물을 제조한다. 이때, 상기 환경친화성 바이오 세라믹에는 Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, 탄산칼슘, 정수장 슬러지, 하수종말처리장 슬러지 등이 사용되며, 혼합시 바이오 세라믹 55~60 중량%, 황토 40~45 중량%가 함유되도록 한다.

다음, 자갈, 재활용 폐콘크리트, 쇄석 등의 골재와 시멘트, 섬유 보강재 및 혼화재를 혼합하여 2차 혼합물을 제조한다.

이때, 첨가되는 재료의 함유량은 골재 50~80 중량%, 시멘트 20~30 중량%와 상기 시멘트 함량의 25~35 중량%에 해당하는 혼화재 및 상기 시멘트 함량의 3~5 중량%에 해당하는 섬유 보강재가 함유된다.

다음, 상기 제조된 1차 혼합물 15~20 중량%와 2차 혼합물 70~80 중량%를 혼합기에 투입한 후, 물 5~10 중량%를 투입하여 혼합하도록 한다.

여기에서, 상기 골재는 크기가 25㎜이하인 조골재를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 콘크리트 블록이 사용되는 용도에 따라 공극률, 공극 크기 및 압축강도를 고려하여 선택한다. 이러한 조골재는 전체 콘크리트 블록의 60~70 중량%를 차지하며, 만일 상기 조골재의 함유량이 60 중량% 미만으로 설정되면 전체적인 강도는 증가되나 공극률 및 공극 크기가 감소하게 되고, 70 중량%를 초과하여 설정되면 조골재로 인해 전체 강도가 저하된다. 특히, 본 제조방법에서는 종래의 콘크리트 블록에 사용되었던 세골재를 사용하지 않고 조골재만을 사용함으로써 일정한 크기 이상의 공극을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 시멘트는 유리석회의 외부 방출을 최소화하는 고로시멘트를 사용하는 것이 바람직하며, 콘크리트 블록의 강도 조절을 위해서는 물과 상기 시멘트 사이의 비율이 중요하다. 콘크리트 블록의 강도를 높이기 위해서는 시멘트에 대한 상기 물의 함량이 25~27 중량%로 유지되도록 하며, 만약 물의 함량이 상기의 범위보다 많게 되면 시멘트의 결합강도가 저하되어 콘크리트 블록의 강도가 약해지는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 본 제조방법에 의한 기능성 콘크리트 블록에서는 그 특성상 모래 등과 같은 세골재를 사용하지 않고 입자가 큰 조골재를 사용하므로 이로 인해 콘크리트 블록의 강도가 저하되는 것을 방지하기 위해 고강도제인 혼화제를 첨가한다. 이러한 혼화제에는 AE(air entrained)감수제 등이 사용되는데 이는 계면활성제와 같은 역할로 물의 비율을 낮추는 기능을 수행한다. 상기 혼화제는 시멘트 함량을 기준으로 25~35 중량% 정도 첨가되는 것이 바람직하며, 이는 전체 콘크리트 블록 중 3~4 중량%에 해당한다. 이때, 상기 혼화제가 3 중량% 미만으로 첨가되면 감수 효과가 떨어지고, 4 중량%를 초과하면 콘크리트 블록의 강도가 저하된다.

또한, 상기 섬유 보강재는 콘크리트 블록의 강도 보강을 위한 것으로서 강섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등의 무기계 섬유나, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 비닐론 섬유, 나일론 등의 유기계 섬유가 사용된다. 본 제조방법에서는 각종 섬유 보강제를 임의의 크기로 절단하여 사용하거나, 실 또는 망사 형상으로 만들어진 섬유사를 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 혼합기에서 혼합된 상기 최종 혼합물을 진동가압 방식을 이용하여 필요한 모양으로 성형하도록 한다.

다음, 상기 성형되어진 성형물을 50~60℃ 온도에서 스팀방식을 이용하여 60~80분간 양생하도록 하며, 이때, 상기 스팀의 온도가 50℃미만이면 콘크리트 블록이 경화되는 속도가 빠르지 않아 제조공정이 길어지게 되며, 60℃를 초과한 온도로 설정되면 시멘트의 강도가 약해지는 현상이 발생한다.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 콘크리트 블록은 바이오세라믹 3~7 중량%, 황토 10~13 중량%, 골재 58~70 중량%, 시멘트 12~14 중량%, 혼화제 0.1~0.2 중량%, 섬유보강제 0.1~0.3 중량% 그리고 물 4.8~7.5 중량%로 이루어진다.

또한, 상기와 같은 방법에 의해 제조된 콘크리트 블록은 도면에 나타난 바와 같이, 필요에 따라 여러가지 형태로 성형되어 용도에 맞게 사용될 수 있다.

이하, 비교예 및 실시예에 의거하여 본 기능성 콘크리트의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예는 본 제조방법의 이해를 보다 용이하게 하기 위하여 제공되는 것으로서, 본 제조방법의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ , Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , CaHPO ₄ 화합물를 함유한 기능성 콘크리트 블록의 제조

본 실시예에서는 Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄화합물 및 황토와 같은 환경친화성 바이오 세라믹 혼합물과 골재, 시멘트, 혼화재 및 섬유 보강재의 혼합물을 주원료로 한 기능성 콘크리트 블록을 제조하였다.

먼저, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄화합물7㎏와 황토 6㎏를 혼합하여 제 1혼합물을 만들고, 골재 80㎏, 재활용 폐콘크리트 60kg, 시멘트 26㎏와 소정량의 섬유보강재 및 혼화재를 혼합하여 제 2혼합물을 만든다. 그리고, 상기 제 1혼합물과 제 2혼합물과 함께 물을 섞어 최종 혼합물을 만든다. 이때, 상기 첨가되는 물의 양은 상기 혼합물 함량의 25중량%로 유지되도록 한다.

다음, 상기 혼합물을 필요한 형상의 금형에 투입하여 성형하고, 상기 성형물에 60℃의 스팀을 80분 동안 공급하여 양생시킨다.

실시예 2: 탄산칼슘을 함유한 기능성 콘크리트 블록의 제조

본 실시예에서는 탄산칼슘, 황토와 같은 환경친화성 바이오 세라믹 혼합물과 골재, 재활용 폐콘크리트, 시멘트, 혼화재 및 섬유 보강재의 혼합물을 주원료로 한 기능성 콘크리트 블록을 제조하였다.

먼저, 탄산칼슘 7㎏와 황토 6㎏를 혼합하여 제 1혼합물을 만들고, 골재 80㎏, 재활용 폐콘크리트 60kg, 시멘트 26㎏와 소정량의 섬유보강재 및 혼화재를 혼합하여 제 2혼합물을 만든다. 그리고, 상기 제 1혼합물과 제 2혼합물과 함께 물을 섞어 최종 혼합물을 만든다. 이때, 상기 첨가되는 물의 양은 상기 혼합물 함량의 25중량%로 유지되도록 한다.

실시예 3: 규조토를 함유한 기능성 콘크리트 블록의 제조

본 실시예에서는 규조토, 황토와 같은 환경친화성 바이오 세라믹 혼합물과 골재, 재활용 폐콘크리트, 시멘트, 혼화재 및 섬유 보강재의 혼합물을 주원료로 한 기능성 콘크리트 블록을 제조하였다.

먼저, 규조토 7㎏와 황토 6㎏를 혼합하여 제 1혼합물을 만들고, 골재 80㎏, 재활용 폐콘크리트 60kg, 시멘트 26㎏와 소정량의 섬유보강재 및 혼화재를 혼합하여 제 2혼합물을 만든다. 그리고, 상기 제 1혼합물과 제 2혼합물과 함께 물을 섞어 최종 혼합물을 만든다. 이때, 상기 첨가되는 물의 양은 상기 혼합물 함량의 25중량%로 유지되도록 한다.

실시예 4: 정수장 슬러지를 함유한 기능성 콘크리트 블록의 제조

본 실시예에서는 정수장 슬러지, 황토와 같은 환경친화성 바이오 세라믹 혼합물과 골재, 재활용 폐콘크리트, 시멘트, 혼화재 및 섬유 보강재의 혼합물을 주원료로 한 기능성 콘크리트 블록을 제조하였다.

먼저, 정수장 슬러지 7㎏와 황토 6㎏를 혼합하여 제 1혼합물을 만들고, 골재 80㎏, 재활용 폐콘크리트 60kg, 시멘트 26㎏와 소정량의 섬유보강재 및 혼화재를 혼합하여 제 2혼합물을 만든다. 그리고, 상기 제 1혼합물과 제 2혼합물과 함께 물을 섞어 최종 혼합물을 만든다. 이때, 상기 첨가되는 물의 양은 상기 혼합물 함량의 25중량%로 유지되도록 한다.

실시예 5: 하수종말처리장 슬러지를 함유한 기능성 콘크리트 블록의 제조

본 실시예에서는 하수종말처리장 슬러지, 황토와 같은 환경친화성 바이오 세라믹 혼합물과 골재, 재활용 폐콘크리트, 시멘트, 혼화재 및 섬유 보강재의 혼합물을 주원료로 한 기능성 콘크리트 블록을 제조하였다.

먼저, 하수종말처리장 슬러지 7㎏와 황토 6㎏를 혼합하여 제 1혼합물을 만들고, 골재 80㎏, 재활용 폐콘크리트 60kg, 시멘트 26㎏와 소정량의 섬유보강재 및 혼화재를 혼합하여 제 2혼합물을 만든다. 그리고, 상기 제 1혼합물과 제 2혼합물과 함께 물을 섞어 최종 혼합물을 만든다. 이때, 상기 첨가되는 물의 양은 상기 혼합물 함량의 25중량%로 유지되도록 한다.

실험예 1: 상기 비교예 및 실시예 1~5에서 제조된 기능성 콘크리트 블록의 물성측정

	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
공극률(%)	35	36	35	31	34	33
평균공극크기(mm)	5.1	4.4	5.0	4.8	5.0	4.9
강도(kgf/cm²)	172	172	169	171	170	170

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 기존의 콘크리트 블록과 비교하여 볼 때, 본 제조방법에 의해 제조된 기능성 콘크리트 블록의 물성은 모든 측면에서 안정적인 것으로 나타났다.

실험예 2: 상기 비교예 및 실시예 1~5에서 제조된 기능성 콘크리트 블록에서의 식생 및 어소 능력 측정

도 19, 도 20 및 도 21은 본 제조방법에 의해 만들어진 기능성 콘크리트 블록에 식물을 파종하여 시간이 경과함에 따라 식물이 자라는 형상을 도시한 도면을 나타내었다. 상기 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 콘크리트 블록의 전역에 걸쳐 골고루 식물이 자라는 것을 알 수 있다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 기존의 콘크리트 블록에 식물을 파종하거나 물고기를 서식시킬 경우, 그 생존률이 50% 이하로 저조한 반면, 본 제조방법에 의한 기능성 콘크리트 블록을 사용할 경우에는 평균 80%이상의 식물 활착과 85%이상의 물고기 서식이 가능한 것으로 나타났다. 이는 기존의 콘크리트 블록에 비해 두배 이상의 효과이다.

이상 본 발명을 첨부도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 한계는 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

따라서, 이상 본 발명에 의하면, 위에 언급한 바와 같이 생태블록이 "H"핀으로 인하여 더욱 견고하게 결합가능하며, 깔대시 형상의 상단부로 인하여 고정핀의 삽입도 용이하다. 아울러, 상기 몸통부(41)의 후면은 각각 굴곡지게 형성되어 인접 블록들이 만곡부(46)를 형성함으로써, 토사의 적토시 토사가 쉽게 흘러내리지 않게 된다는 장점이 있으며, 더욱이, 어소 공간부(42)의 선단 하측이 연결부(42b)를 통해 상호 연결되어 있어 부분 개방되어 있기 때문에, 불필요한 수중 토상의 유입이 억제되며, 더욱 견고한 어소 블록의 제공이 가능하다.

아울러, 본 발명에 의한 기능성 콘크리트 블록을 환경친화성 바이오 세라믹을 주원료로 하여 제조하게 되면, 식생의 활착을 촉진시켜주며, 어류 서식 공간의 하천수를 정화하는 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라, 박테리아 등의 서식 환경을 개선하므로 주위 환경의 오염을 야기하지 않는 환경친화적인 성격을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 의한 기능성 콘크리트 블록은 기존의 콘크리트 블록과 같은 강도를 유지하고 있어 그 활용의 범위가 제한적이지 않다는 장점이 있다.

파종 1개월후 식생(%)

파종 2개월후 식생(%)

1개월후 물고기 서식율(%)

2개월후 물고기 서식율(%)

몸통부(31)의 내측에 요홈 형상의 토사채움부(32)가 형성되되, 상기 토사 체움부의 저면은 다공성 콘크리트로 형성되어 식물의 뿌리가 상기 토사채움부의 저면을 통과하여 토양에 안착되도록 하며,

상기 몸통부에는 좌우측에 각각 길이 방향으로 나란히 적어도 2 이상의 고정핀 삽입홀(34)이 수직방향으로 몸통부를 관통하여 형성되며,

각 좌우쌍을 이루는 상기 좌우 고정핀 삽입홀의 연장선상에는 고정핀 안착홈(33)이 형성되는 옹벽블록(30)으로서의 생태블록; 및

상기 옹벽블록의 고정핀 안착홈(33) 내에 가로방향 가지부(35b)가 안착되며, 상기 옹벽블록의 고정핀 삽입홀(34) 내에 수직방향 가지부(35a)가 삽입되도록 하여 생태블록들이 좌우 및 상하방향으로 결합되도록 하는 "H"형상의 고정핀(35);

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
제 1 항에 있어서,

상기 생태블록의 고정핀 삽입홀의 상단은 깔대기 모양으로 형성되는 생태블록들의 결합체.
몸통부(41)의 내측에 어소 공간부(42)가 형성되되, 어소 공간부(42)의 선단에는 어류가 통과 가능한 통로(42a)를 가지며,

몸통부에는 좌우측에 각각 길이 방향으로 나란히 적어도 2 이상의 고정핀 삽입홀(44)이 수직방향으로 몸통부를 관통하여 형성되며,

각 좌우쌍을 이루는 상기 좌우 고정핀 삽입홀의 연장선상에는 고정핀 안착홈(43)이 형성되는 어소블록(40)으로서의 생태블록; 및

상기 어소블록의 고정핀 안착홈(43) 내에 가로방향 가지부(45b)가 안착되며, 상기 어소블록의 고정핀 삽입홀(44) 내에 수직방향 가지부(45a)가 삽입되도록 하여 생태블록들이 좌우 및 상하방향으로 결합되도록 하는 "H"형상의 고정핀(45);

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
제 3 항에 있어서,

상기 생태블록의 고정핀 삽입홀의 상단은 깔대기 모양으로 형성되는 생태블록들의 결합체.
제 3 항에 있어서,

상기 생태블록의 어소 공간부(42)의 선단이 완전 개방되어 있지 않고, 하측이나 상측의 어느 일측 이상이 연결부(42b)를 통해 상호 연결되어 부분적으로만 개방되어 있는 통로(42a)를 가지는 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 생태블록의 몸통부의 후부는 굴곡진 형상으로 되어 있어, 인접 블록끼리 맞대어 있을 때에 만곡부(46, 46)를 형성하는 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 생태블록은 중성 콘크리트 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
제 7 항에 있어서,

상기 생태블록은 바이오 세라믹 3~7 중량%, 황토 10~13 중량%, 골재 58~70 중량%, 시멘트 12~14 중량%, 물 4.8~7.5 중량%, 혼화제 0.1~0.2 중량%, 섬유보강제 0.1~0.3 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 생태블록은 폐 자재를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 생태블록들의 결합체.
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