KR100496148B1 - 연마가 필요 없는 고광택 콘크리트 인조석의 제조법 및 그제품 - Google Patents

연마가 필요 없는 고광택 콘크리트 인조석의 제조법 및 그제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마모 처리한 석제품과 동일한 수준의 광택과 표면 질감을 가지는 콘크리트 제품 및 그 제조법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제조방법은 시멘트, 잔골재 및 혼화재료를 균일해질 때까지 혼합하는 1단계, 상기 혼합물에 물을 넣고 혼합하는 2단계, 굵은골재를 투입하여 혼합하는 3단계, 상기의 혼합물을 틀에 넣고 진동 및 다짐을 통해 기포를 제거하는 4단계, 전치양생 후 증기양생을 실시하는 5단계, 거푸집으로부터 탈형 및 제품표면의 발수처리를 실시하는 6단계로 이루어진다.
본 발명 제품은 광택도 50, 압축강도 1000kgf/㎠ 이상, 흡수율 5.0% 이하로하여 기존의 석재 및 인조석과 동등 수준의 품질을 확보하면서도 다양한 색상 구현할 수 있을 뿐만 아니라 거푸집의 미세한 무늬를 자유롭게 전사할 수 있는 특징을 가지고 있어 석제품 및 인조석 제품에 비하여 다양한 표면 질감을 가진다.
또한 본 발명제품은 석재 및 인조석 제품에서 광택 표면을 얻기 위하여 반드시 필요한 연마공정 없이 광택면을 얻을 수 있기 때문에 연마에 따른 연마석 및 연마 슬러지와 같은 환경오염물질의 발생이 없을 뿐만 아니라 연마에 투입되는 큰 에너지 비용을 절감할 수 있는 장점을 가지고 있어 환경 및 경제적 측면에서 매우 경쟁력 있는 제품이다.

Description

연마가 필요 없는 고광택 콘크리트 인조석의 제조법 및 그 제품 {Manufacturing method and products of high glossy artificial stone based on concrete without grinding process}
건설구조물에 많이 사용되고 있는 화강석, 대리석 등의 천연석재는 내화성, 내구성, 내마모성이 우수하고 압축강도가 크며, 외관이 아름다운 특징을 갖고 있는 우수한 건설자재이지만, 양질의 천연석을 얻는 것이 점점 어려워짐에 따라 천연석의 가격은 날로 높아지고 있는 반면 마감재 수요의 증가에 따라 석재의 수요는 날로 증가하고 있다. 이러한 배경에서 인조석의 개발을 위하여 많은 연구자들이 노력하고 있다.
인조석은 종석, 칼라골재 등과 합성수지를 혼합하여 만드는 유기계 인조석과 백시멘트, 골재, 합성수지 등을 주원료로 하는 유기무기 혼합계 인조석이 있으며, 최근에는 화재 등에 취약한 유기계 인조석의 문제점을 개선한 백시멘트 등 무기 결합재와 골재를 사용한 무기계 인조석이 개발되고 있다.
그러나, 이들 인조석과 천연 석재는 광택을 내기 위하여 여러 단계의 연마과정을 거쳐야 하기 때문에 연마비용과 연마과정에서 발생되는 슬러지 등의 폐기물이 발생되어 이를 처리하는 처리비용 등이 제품의 단가상승을 초래하고 있다.
기존의 무기 또는 유기계 인조석은 광택발현을 위한 여러 단계의 연마과정으로 슬러지 발생과 제조공정이 복잡하고, 이러한 연마과정 때문에 겉 문양을 표현하기 어려워 표면이 단조로운 단점을 지니고 있다.
본 발명은 기존의 인조석이 가지고 있는 이러한 단점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 연마과정 없이 인조석 표면의 광택도가 50이상(∠65℃)을 발현하고, 3일 압축강도가 1000kgf/㎠ 이상을 얻을 수 있을 뿐 아니라 높은 유동성을 지닌 혼합물을 부어넣어 경화시키기 때문에 거푸집의 문양에 따라 다양한 문양을 나타낼 수 있는 제품을 제조하는 방법이다.
상기와 같은 인조석을 제조하기 위한 본 발명의 제조방법은 도 1과 같이 6단계로 구분된다. 인조석 표면이 광택을 낼 수 있도록 몰드내에 천연수지 또는 합성수지 필름 등의 전사재를 부착하는 1단계, 모래, 굵은골재, 시멘트(백시멘트, 초조강 시멘트, 보통 시멘트 등), 혼화재료(실리카 홈, 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카 분말, 석고, 석회, 폴리머, 고성능감수제, 소포제, 수축저감제) 등을 균일하게 배합 및 혼합하는 2단계, 주파수 진동에 의한 기포의 제거 및 밀실한 성형다짐을 하는 3단계, 충분한 강도 및 광택도를 발현할 수 있도록 하는 양생하는 4단계, 발현된 광택을 유지하도록 보호처리를 하는 5단계, 제품의 강도, 광택도, 치수 등을 검사하는 6단계로 이루어진다.
[1 단계 ]
콘크리트는 경화되기 이전에는 유동성을 가진 유동체이기 때문에 몰드의 형태에 따라 다양한 문양을 나타낼 수 있는 재료이다. 또한, 콘크리트의 표면은 몰드의 표면재의 질감과 광택이 전사되는 성질을 가지고 있기 때문에 천연수지필름 이나 합성수지 필름 등과 같이 표면이 고광택이고, 매끄러운 재질을 가지는 전사재를 사용할 경우 보다 우수한 광택을 발현할 수 있다.
[2 단계 ]
1,000kgf/㎠ 이상의 고강도를 발현하기 위해서는 일반 콘크리트 배합과는 달리 단위결합재량이 높고, 사용골재도 13mm이하를 사용하는 것이 유리하다. 또한, 물시멘트비도 25% 이하로 배합하기 때문에 고성능감수제의 사용이 필수적이다. 포졸란 반응을 하는 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카분말, 실리카 흄 등의 혼화재료는 시멘트 수화생성물인 Ca(OH)2와 2차 반응을 하여 콘크리트 조직을 보다 치밀하게 하여 광택의 발현에 유리하며, 강도 증진 및 흡수율 저감 등의 효과도 가져올 수 있다. 또한, 무기계 안료의 적절할 사용에 의하여 다양한 색상을 표현할 수 있다.
[3 단계 ]
기존의 인조석 제품은 언밸런스 타입의 진동다짐 및 가압성형을 실시하여 제품을 성형하지만, 본 발명에서 사용되는 콘크리트는 이들 배합보다 고유동성을 지니고 있기 때문에 보다 낮은 진동방법을 사용하여도 충분한 다짐을 달성할 수 있으나, 내부에 잠재된 기포를 충분히 제거하기 위해서는 초음파 진동 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
[4 단계 ]
일반적으로 콘크리트 제품에 사용되는 양생방식은 증기양생이고, 총 양생기간을 KS 규격에서는 650도시로 규정하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 도 2와 같이 전치양생 2시간 후 시간 당 5∼10℃의 속도로 65∼85℃ 까지 승온한 후 최고온도에 도달하면 약 한 시간 정치시킨 후 서서히 자연 냉각시킨다.
양생시 갑자스런 온도상승은 충분히 경화되지 않은 콘크리트의 균열을 발생시킨다. 따라서, 본 발명에서는 콘크리트가 응결이 되도록 전치양생기간을 두고 서서히 온도를 상승시켜 급격한 수분증발로 인한 균열발생을 방지하도록 한다.
[5 단계 ]
양생이 끝난 후 재령 1일에 탈형하여 광택을 유지하기 위한 광택보호 처리를 한다. 광택보호 처리를 위하여 실리콘계 또는 불소계 등 침투성 발수제를 도포하여 수분 침투에 의한 광택손실을 방지한다. 이외에도 광택을 오랜동안 유지하기 위하여 왁스 등으로 표면을 코팅한다.
[6 단계 ]
제품의 강도, 광택도, 흡수율, 치수 등에 관하여 KS 및 각종 관련 규격에 따라 검사한 후 출하한다.
(실시예 1) 시멘트 종류에 따른 압축강도 검토 및 광택도 검토
동일 물시멘트비에서 시멘트 종류별 압축강도 및 광택도를 검토한 결과 압축강도에 있어서는 보통시멘트나 백시멘트보다 분말도가 큰 초조강 시멘트의 압축강도 높게 나타났으며, 증기양생 후 1일 압축강도가 1000kgf/㎠ 이상을 나타내었다. 광택도의 경우 색상이 밝은 백시멘트가 가장 높은 광택도를 보이고 있는 것으로 나타났으며, 재령 1일 광택도가 모두 60을 넘는 것으로 나타났다.
(실시예 2) 단위결합재량에 따른 압축강도 및 광택도 검토
단위결합재량이 높을수록 압축강도가 높게 나타나고 있으며, 단위결합재량 1000kg/㎥ 이상일 경우 압축강도는 1000kgf/㎠ 이상으로 나타났다. 광택도도 결합재량이 높을수록 높게 나타났다.
(실시예 3) 혼화재 종류에 따른 압축강도 및 광택도 검토
일반적으로 포졸란 반응 재료를 혼화재료로 사용하는 경우 초기 재령에서는 강도가 저하하고, 장기강도에서 증가하는 경향이 일반적이다. 그러나, 본 연구에서 제시한 증기양생 방법으로 양생을 실시한 결과 플라이애쉬만을 제외하고 모두 재령 1일에서 혼화재료를 사용하지 않은 비교 예와 유사하거나 그 이상의 강도를 발현하고 있는 것으로 나타났다. 강도측면에서는 실리카흄을 대체한 것이 재령 1일에 1200kgf/㎠ 이상을 발현하고 있어 가장 높게 나타났다. 광택도 측면에서는 백색의 고로슬래그나, 실리카 미분말이 보다 광택도가 높게 나타났다.
(실시예 4) 거푸집 종류에 따른 광택도의 검토
거푸집 종류에 따른 광택도를 검토한 결과 일반적으로 사용되는 일반합판, 치장합판, 철판보다 수지계 필름지의 광택도가 2배 이상 높았다. 발명품의 광택도를 높이기 위해서는 기존의 거푸집 사용보다 표면이 매끄러운 재질일수록 사용하는 것이 광택발현에 좋은 것으로 나타났다. 이는 거푸집 재질이 매끄러울수록 제품의 표면도 매끄럽기 때문에 광택에 가장 영향을 주는 정반사율을 높일 수 있기 때문이다. 그림 3은 제품의 시료를 체취하여 실체현미경으로 확대시킨 제품의 표면을 나타낸 것이다. 광택이 나는 표면이 보다 매끄러운 표면임을 알 수가 있다.
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Claims (2)

  1. 시멘몰탈을 통해 다음의 공정으로 제조되는 고광택 콘크리트 인조석의 제조 방법
    제 1공정: 천연 및 합성수지필름 등의 전사재를 몰드(형틀)내에 부착하여 조립하는 공정
    제 2공정: 배합물 즉, 시멘트, 잔골재, 굵은 골재 및 혼화재료를 몰드(형틀)에 부어 넣는 공정과
    제 3공정: 형틀 내부에 충진된 배합물의 내부에 기포를 제거하기 위해 초음파 진동을 하는 공정
    제 4공정: 전치양생, 증기양생과 최후에 자연냉각을 거쳐 콘크리트 인조석을 양생하는 공정
    제 5공정: 실리콘계 또는 불소계 등 침투성 발수제를 도포하여 수분 침투에의한 광택손실을 방지하는 공정
    제 6공정: 완성된 콘크리트 인조석을 검사하고 출하하는 공정
  2. 제 1 항의 방법에 의해 제조된 고강도 콘크리트 제품
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