KR100525812B1 - 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 경량 마감재에 관한 것으로, 특히 적정량의 석분토를 함유하여 자연친화적이고, 섬유로드를 삽입하여 인장 및 전단응력을 극대화시키며, 일정공간을 확보하여 마감시 외관이 수려(秀麗)한 석분토를 건축 경량 마감재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는; 시멘트와 석분토와 화산석와 반수석고와 분말발포제 및 물을 전동믹서기를 이용하여 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리 제조단계와;

기포제와 물을 혼합하여 기포발생기를 이용하여 기포를 제조하는 기포 제조단계와;

상기 슬러리에 기포를 투입하여 경량기포 슬러리를 제조하는 경량기포 슬러리 제조단계와;

상기 제조된 경량기포 슬러리를 성형틀에 타설시키는 타설단계와;

상기 성형틀에 타설된 경량기포 슬러리를 160℃ ~ 200℃에서 증기압 5 ~ 15㎏/㎠으로 16 ~ 20시간 양생시키는 양생 단계와;

상기 증기압으로 양생된 경량기포 슬러리를 성형틀에서 제거한 후, 자연양생시키는 완성단계로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 및 그 제조방법{Structural light weight finishing materials and their processing method there of}

본 발명은 건축용 경량 마감재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 적정량의 석분토를 함유하여 자연친화적이고, 섬유로드를 삽입하여 인장 및 전단응력을 극대화시키며, 일정공간을 확보하여 마감시 외관이 수려(秀麗)한 석분토를 건축 경량 마감재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업사회가 발전함에 따라, 보다 편리한 주거환경에서 생활하고자 하는 사람들이 급증하고 있으며, 이에 따라 기존의 건물의 보수, 보강 및 신축 건물의 건축이 폭발적으로 증가하고 있어, 건축자재의 산업제품 수요가 창출되고, 이로 인한 시장수요도 점차 확대되고 있으며, 건축업에 관련된 업종 종사자와 이와 관련있는 산업분야가 급증하고 있는 추세이다.

건물을 건축하고자 할 때 필수적인 자재로 콘크리트(concrete)를 사용하게 되는데, 상기 콘크리트는 제조하는데 사용되는 골재의 종류, 사용부분, 혼화제(混和劑)의 유무, 콘크리트의 성질에 따라 보통콘크리트와 경량콘크리트 및 특수콘크리트로 나누어 진다.

상기 보통콘크리트는 강모래 ·강자갈 등과 같이 비중 2.65 정도의 보통골재를 사용하며, 단순히 콘크리트라고 하는 경우이다. 특성으로는 소정의 거푸집을 사용함으로써 자유로운 형상의 내구성(耐久性)이 있는 고강도의 구조물을 일체로 만들 수 있다.

이때, 상기 보통콘크리트는 재료를 따로따로 운반할 수 있고, 시공은 비교적 용이하여 경제적이며 내화 ·내진성능(耐震性能)도 있다.

또한, 상기 경량콘크리트는 보통콘크리트의 결점인 비중이 큰 점을 경량골재를 사용함으로써 해결한 것이며, 보통 기건비중(氣乾比重) 2.0 이하의 콘크리트를 가리킨다. 골재에 천연산의 화산자갈 ·경석 등의 경량골재를 사용하는 경량콘크리트는 구조용 이외에도 칸막이벽이나 차열용 등의 비구조용으로 사용된다.

또한, 상기 특수콘크리트는 보통콘크리트에 대해 사용재료나 시공방법이 특수하거나 콘크리트에 특수한 성질을 부여한 것이다. 이 의미에서는 경량콘크리트도 특수콘크리트라고 할 수 있다.

상기와 같은 콘크리트를 제조하는 과정에서 다량의 케익상 석분토가 발생하게 된다. 상기 케익상 석분토는 주로 산림과 파쇄에 의한 골재 생산시 암괴를 자갈 및 골재로 만드는 파분쇄 과정에서 발생되는데, 발생량도 년간 약 80만㎥이상 발생되고 있다.

상기 케익상 석분토는 먼저 채취된 원석을 분쇄하는 과정에서 다양한 입도분포별로 필요한 골재를 선별하게 되는데, 이때, 세척 등을 통하여 최종적으로 케익상 석분토가 발생되며, 침전과정을 통해서 약 0.075㎜이하의 석분토가 생산되게 되는데, 이와 같이 생산된 케익상 석분토는 석산에 야적되어 있거나 폐기물로 처리되고 있어, 처리하는데 많은 비용과 인력이 소요되는것은 물론이고, 환경문제를 유발시키는 등 문제점이 내재되어 있다.

또한, 건축물에 사용되는 건축용 경량 마감재(블록, 보드 등)를 이용하여, 건축물의 내, 외장을 마감하게 되는데, 이때, 사용되는 마감재는 시멘트와 기포제 및 물을 혼합하여 제조된다.

그러나, 상기와 같이 제조된 마감재를 이용하여 건축물의 내, 외장을 마감 할 때는 마감재와 마감재를 연결 고정시키기 위해, 시멘트와 같은 접착력을 같은 재료를 이용하여 고정하게 되는데, 이때, 시멘트와 같은 재료가 마감재와 마감재 사이에 접착되어 있어, 외관이 수려하지 못하고, 또한 외부로 노출된 시멘트가 부식등에 의해 건축물이 손상이 되며, 단순히 마감재만으로 마감되어, 건축물의 인장 및 전단등력이 떨어져 건축물의 수명을 단축시키는 등의 문제점이 내재되어 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 케익상 석분를 이용하여 건축용 경량 마감재를 제조하여, 상기 케익상 석분토를 폐기처리하는데 소요되는 비용과 인력을 최소화하는 것은 물론이고, 화경친화적인 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 및 그 제조방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 건축물의 내, 외장 마감시 외관이 수려하고, 외부로 노출되는 시멘트가 없어 건축물의 손상을 최소화하며, 섬유로드를 이용하여 건축물의 인장 및 전단응력을 극대화 시켜 건축물의 수명을 연장시킬 수 있는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는; 시멘트와 석분토와 화산석와 반수석고와 분말발포제 및 물을 전동믹서기를 이용하여 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리 제조단계와;

기포제와 물을 혼합하여 기포발생기를 이용하여 기포를 제조하는 기포 제조단계와;

상기 슬러리에 기포를 투입하여 경량기포 슬러리를 제조하는 경량기포 슬러리 제조단계와;

상기 제조된 경량기포 슬러리를 성형틀에 타설시키는 타설단계와;

상기 성형틀에 타설된 경량기포 슬러리를 160℃ ~ 200℃에서 증기압 5 ~ 15㎏/㎠으로 16 ~ 20시간 양생시키는 양생 단계와;

상기 증기압으로 양생된 경량기포 슬러리를 성형틀에서 제거한 후, 자연양생시키는 완성단계로 구성함으로써 이루어진다.

또한, 본 발명의 일면에 따라, 상측에 다단으로 접착제를 투입하는 접착면이 형성되고, 상측에서 하측으로 관통되어 보강부재와 잡착제를 투입하는 다수개의 관통홀이 형성되며, 일측에 다단으로 접착제를 삽입하는 접착홀이 형성되고, 타측으로 최대한 상기 접착홀 보다 크기가 작은 접착 돌기가 다단으로 형성되며, 하측으로 상기 접착면에 투입된 접착제와 보강부재가 삽입되는 보강홀이 형성함으로써 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축용 경량 마감재 제조 공정의 흐름도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 제조방법은 슬러리 제조단계(S100)와 기포 제조단계(S200), 경량기포 슬러리 제조단계(S300), 타설단계(S400), 양생단계(S500) 및 완성단계(S600)로 구성된다.

상기 슬러리 제조단계(S100)는 시멘트와 석분토와 화산석과 반수석고와 분말발포제 및 물을 전동믹서기를 이용하여 혼합하는 것으로, 상기 재료의 혼합비율을 시멘트 35~55 중량%와 석분토 10~40 중량%와 화산석 5~10 중량%와 분말발포제 0.001~0.03 중량% 및 물 10~30 중량%으로 하는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 상기 석분토는 폐금광에 적재되어 있는 페슬러지를 정재하여 포집한 미분말(광미)로 대체 사용이 가능하다.

이때, 사용되는 시멘트와 석분토는 일반적으로 시중에 유통되고 있는 재료를 사용하고, 상기 화산석은 화산 분출에 의해 생성된 다공질의 자연 경량 골재로서 5㎜ ~ 10㎜ 크기를 골재를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분말발포제는 선기포제 혼합물의 성형틀 타설시 기포의 꺼짐에 의한 성형물의 수축을 분말발포에 의해 기포가 발생하여 선기포제 깨짐에 의한 수축을 보상하기 위해 사용된다.

상기 기포 제조단계(S200)는 기포제와 물을 혼합하여 기포발생기를 이용하여 기포를 제조하는 것으로, 기포제와 물을 1 : 1 비율로 혼합하는 것이 가장 바람직하고, 이때, 상기 기포제는 동물성, 식물성, 고분자계의 기포제가 있으며, 사용되는 기포제는 사용자가 선택적으로 사용이 가능한 것은 물론이고, 물과 혼합하여 기포발생기에 의해 기포를 제조하여 제근물의 경량화를 도모하게 된다.

또한, 상기 경량기포 슬러리 제조단계(S300)는 슬러리에 기포를 투입하여 경량기포 슬러리를 제조하는 것으로, 상기 슬러리와 기포를 부피비율을 1 : 1로 투입하는 것이 가장 바람직하고, 슬러리에 기포를 혼합하여 부피를 증가시켜 경량기포 슬러리를 제조하는 것이다.

이때, 상기 타설단계(S400)는 제조된 경량기포 슬러리를 성형틀에 타설하는 것으로, 상기 성형틀은 사용하는 용도에 따라 변형이 가능한 것은 물론이고, 마감재의 종류와 크기와 모양에 따라 블록과 보드 등과 같은 건축용 마감제 성형틀을 이용하여 다양한 마감제를 제조할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 양생단계(S500)는 성형틀에 타설된 경량기포 슬러리를 180℃에서 증기압 10㎏/㎠로 18시간 양생시키는 것으로, 이때, 양생이라 함은 온도 ·하중 ·충격 ·오손 ·파손 등의 유해한 영향을 받지 않도록 충분히 보호 관리하는 것을 말한다.

또한, 상기 양생은 보양(保養)이라고도 하며, 콘크리트는 경화를 계속하여 28일이 지나면 거의 최종압축강도에 도달하며, 이때까지는 시멘트의 화학작용이 계속되므로 일광의 직사, 한기(寒氣), 풍우(風雨)를 피하고 콘크리트의 수화작용(水和作用)을 촉진하기 위하여 거적이나 포장 등을 덮어 씌워 하절기에는 7일 이상, 보통은 5일 이상 살수(撒水)하여 습윤(濕潤)을 유지하고, 한랭기에는 5일간은 2 ℃ 이하가 되지 않도록 보온을 하여야 한다. 타설(打設) 후, 파손되기 쉬우므로 충격을 주지 않도록 보호하여야 한다.

이때, 단시일 내에 소요강도를 내기 위하여 고온 또는 고온고압증기로 양생하는 증기압을 이용한 증기양생을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 완성단계(S600)는 증기압으로 양생된 경량기포 슬러리를 성형틀에서 제거한 후, 자연양생 시키는 것으로, 이때, 충분한 시간동안 자연양생을 시켜 마감재의 강도를 최대로 하는 것이 가장 바람직하다.

도 2 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축용 경량 보드의 사시도와 도 3 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축용 경량 보드의 단면도를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재(100)는 보드(10)와 블록(20)으로 구분되는데, 이때, 보드(10)은 접착면(12)과 다수개의 관통홀(14), 접착홀(16), 접착돌기(18) 및 보강홀(19)로 구성된다.

상기 접착면(12)은 보드(10)의 상측에 다단으로 형성된 것으로, 양 측면을 기준으로 깊이가 깊어지게 다단으로 형성하여 접착제를 투입한 후, 보강부재(30)를 삽입할 수 있도록 구성하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 다수개의 관통홀(14)은 보드(10)의 상측에서 하측으로 관통되어 형성된 것으로, 보드(10)를 적층구조로 마감할 때, 보드(10)와 보드(10)를 보다 견고하게 하기 위해 보강부재(30)를 삽입한 후, 접착제를 투입하여 보다 안정적으로 건물을 건축할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하고, 이때, 상기 보강부재(30)는 인장 및 전단응력이 가한 섬유로드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 상기 섬유로드는 중심부의 탄소 섬유봉, 유리섬유봉 또는 아라미드섬유봉으로 강도가 높은 섬유로드를 구성하며, 상기 섬유로드의 표면에 에폭시수지/비닐에스텔수지를 도포하여 형성되는 에폭시수지/비닐에스텔수지재층에 는 굵기가 다른 규사나 가아네트를 접착시키어 수지 또는 시멘트몰탈과의 물성결합을 높게 구성한다.

이때, 상기 섬유로드는 중심부의 탄소 섬유봉, 유리섬유봉 또는 아라미드섬유봉을 선택적으로 사용하여, 각각의 구성하는 물성의 특성과 상호보완적 관계에 의해 동일구경의 철근에 비해 10배 정도의 강도와 1/10이하의 중량을 유지하게 되고 물성의 변질이 없는 특성을 유지하게된다.

또한, 상기 접착홀(16)은 보드(10)의 일측에 다단으로 형성된 것으로, 충분한 공간을 확보하여 투입된 접착제를 수용할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접착돌기(18)는 보드(10)의 타측에 최대한 상기 접착홀(16) 보다 크기가 작게 다단으로 형성한 것으로, 양측면을 기준으로 처음은 적당한 홀이 형성되도록 각각 내측으로 들어가 형성되고, 상기 홀과 양측면보다 외측으로 돌출형성된다.

여기서, 상기 보드(10)를 마감할 때는 접착제가 투입된 접착홀(16)에 접착돌기(18)를 삽입하게 되는데, 이때, 접착돌기(18)에 의해 외부로 유출되게 되는 접착제가 접착돌기(18) 외측으로 형성된 홀에 수용되어 외부로 유출되지 않도록 하는 것이다.

또한, 상기 보강홀(19)은 보드의 하측에 형성된 것으로, 상기 접착면(12)에 투입된 접착제와 보강부재(30)가 삽입되는 것으로, 직경은 최소한 보강부재(30)의 직경보다 크게 형성하여 보강부재(30)와 접착제가 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 도 4 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건축용 경량 블록의 사시도와, 도 5 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건축용 경량 블록의 단면도에 도시된 바와 같이, 블록(20)은 상기 보드(10)와 같은 형상으로 구성되되, 종류와 크기 및 모양에 따라 구분되는 것으로, 상기된 보드(10)와 블록(20) 이외의 다양한 마감재에 적용이 가능한 것은 물론이다.

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재를 이용하여 마감함에 있어서는; 도 6 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건축용 경량 마감재의 사용상태도에 도시된 바와 같이, 마감재인 보드(10)를 이용한 마감구조를 살펴보면, 보드(10)를 적층구조를 마감하게 되는데, 이때, 상기 보드(10)의 하측에 형성된 보강홀(19) 및 표면에 접착제를 도포한 후, 지면에 고정시키게 된다.

상기 지면에 고정된 보드(10)의 일측에 형성된 접착홀(16)에 접착제를 투입한 후, 다른 보드(10)의 타측에 형성된 접착돌기(18)와 고정시키게 된다.

이때, 상기 접착홀(16)에 투입된 접착제는 접착돌기(18)의 양측에 형성된 홈에 투입되어 외부로 유출없이 보드(10)와 다른 보드(10)가 접착되게 되는 것이다. 이와 같은 방법으로 사용자가 원하는 공간에 보드를 접착하여 하층 구조를 완성하게 된다.

상기 하층구조와 완성되면, 하층구조 상부에 또 다른 보드(10)를 이용하여 상층구조를 구성하게 되는데, 이때, 상기 하층구조로 결합된 보드(10)의 상측에 형성된 접착면(12)에 일정길이를 갖는 보강부재(30)를 삽입하고, 상측에서 하측으로 관통되어 형성된 관통홀(14)에 보강부재(30)를 삽입한 후, 접착면(12)과 관통홀(14)에 각각 접착제를 투입한다.

상기와 같이 보강부재(30)와 접착제가 투입된 하층구조 보드(10)의 상부로 다른 보드(10)를 격자 형태로 고정하게 되는데, 상기 하층구조 보드(10)의 접착면(12)과 다른 보드(10)의 보강홀(19)이 접착되게 되는것이다.

이때, 상기 하층구조 보드(10)의 접착면(12)에 삽입된 보강부재(30)와 접착제가 다른 보드(10)의 보강홀(19)과 접착되어 보다 강한 인장 및 전단응력을 갖으면 고정되고, 하층구조 보드(10)의 관통홀(14)에 삽입된 보강부재(30)를 격자 형태로 다른 보드(10)의 관통홀(14)에 삽입하여 보다 안정적인 건축물을 완성할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이, 케익상 석분토를 이용하여 건축용 경량 마감재를 제조하여 상기 케익상 석분토를 폐기처리하는데 소요되는 비용과 인력을 최소화하는 것은 물론이고, 환경친화적이며, 건축물의 내, 외장 마감시 외관이 수려하고, 외부로 노출되는 시멘트가 없어 건축물의 손상을 최소화 하고, 섬유로드를 이용하여 건축물의 인장 및 전단응력을 극대화 시켜 건축물의 수명을 연장시킬 수 있는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 및 그 제조방법을 제공함으로써 사용자와 소비자 및 자연보호에 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 본 발명의 실시예에 따른 건축용 경량 마감재 제조 공정의 흐름도.

도 2 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축용 경량 보드의 사시도.

도 3 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축용 경량 보드의 단면도.

도 4 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건축용 경량 블록의 사시도.

도 5 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건축용 경량 블록의 단면도.

도 6 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건축용 경량 마감재의 사용상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 보드 12 : 접착면

14 : 관통홀 16 : 접착홀

18 : 접착돌기 19 : 보강홀

20 : 블록 30 : 보강부재

100 : 경량마감재

Claims (7)

1. 시멘트와 석분토와 화산석와 반수석고와 분말발포제 및 물을 전동믹서기를 이용하여 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리 제조단계(S100)와;

   기포제와 물을 혼합하여 기포발생기를 이용하여 기포를 제조하는 기포 제조단계(S200)와;

   상기 슬러리에 기포를 투입하여 경량기포 슬러리를 제조하는 경량기포 슬러리 제조단계(S300)와;

   상기 제조된 경량기포 슬러리를 성형틀에 타설시키는 타설단계(S400)와;

   상기 성형틀에 타설된 경량기포 슬러리를 160℃ ~ 200℃에서 증기압 5 ~ 15㎏/㎠으로 16 ~ 20시간 양생시키는 양생 단계(S500)와;

   상기 증기압으로 양생된 경량기포 슬러리를 성형틀에서 제거한 후, 자연양생시키는 완성단계(S600);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 슬러리 제조단계는 재료의 중량 비율을 시멘트 35 ~ 55중량%와 석분토 10 ~ 40중량%와 화산석 5 ~ 30중량%와 분말발포제 0.001 ~ 0.03중량% 및 물 10 ~ 30중량%으로 혼합한 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 제조방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기포 제조 단계는 재료의 중량 비율을 기포제와 물의 혼합비율을 1 : 30으로 혼합한 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 경량기포 슬러리 제조단계는 재료의 부피 비율을 슬러리와 기포를 1 : 1 비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 성형틀은 마감재의 종류와 크기와 모양에 따라 보드와 블록으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재 제조방법.
6. 상측에 다단으로 접착제를 투입하는 접착면(12)이 형성되고, 상측에서 하측으로 관통되어 보강부재(30)와 접착제를 투입하는 다수개의 관통홀(14)이 형성되며, 일측에 다단으로 접착제를 삽입하는 접착홀(16)이 형성되고, 타측으로 최대한 상기 접착홀(16) 보다 크기가 작은 접착 돌기(18)가 다단으로 형성되며, 하측으로 상기 접착면(12)에 투입된 접착제와 보강부재(30)가 삽입되는 보강홀(19)이 형성된 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 마감재(100)는 종류와 크기와 모양에 따라 보드(10)와 블록(20)으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 석분토를 이용한 건축용 경량 마감재.