KR100528889B1 - 소일 콘크리트용 혼화재 및 상기 혼화재가 투입되는 소일 콘크리트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소일 콘크리트용 혼화재 및 상기 혼화재가 투입되는 소일 콘크리트에 관한 것이다.

이는 특히, 흙 700∼1,500 kg/㎥, 시멘트 140∼300 kg/㎥, 리그린계화합물 126~270kg/㎥을 포함하여 이루어진다.

이에따라, 기존의 콘크리트에 요구되는 강도특성,내구성, 내화성, 시공성 등을 고루 갖추면서도 토양을 주요 성분으로 함으로써 흙 고유의 색상에 따라 다양하게 자연적인 질감을 연출할 수 있는 것이다.

Description

소일 콘크리트용 혼화재 및 상기 혼화재가 투입되는 소일 콘크리트{Compound for soil concreat and soil concreat project on the above compound}

본 발명은 소일 콘크리트용 혼화재 및 이를 이용한 소일 콘크리트애 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 쉽게 구할 수 있는 흙을 주요 성분으로 하면서도 기존의 콘크리트에 요구되는 강도특성, 내구성등을 겸비하고, 시공성과 내마모성및 자연 친화적인 콘크리트를 제공하도록 하는 소일 콘크리트용 혼화재 및 상기 혼화재가 투입되는 소일 콘크리트에 관한 것이다.

종래의 콘크리트는 내구성, 내화성이 좋으면서도 필요로 하는 강도를 쉽게 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 시공성이 양호하고 비교적 저렴하다는 잇점을 갖고 있다.

또한, 시멘트에 혼합되는 골재 등을 자연상태에서 쉽게 구할 수 있어 대량 생산이 가능하게 됨으로써 지금까지 널리 사용되고 있다.

오늘 날 콘크리트를 빼고는 생활 환경 자체를 설명할 수 없을 정도이다.

그러나, 색상이 회색 일변도로 획일화되어 다양한 취향을 갖는 현대인에게 식상한 인상을 갖게하여 자연 또는 주위환경과 어울리지 못하는 경우가 많다.

상기와 같은 획일화를 방지토록 안료를 혼입하여 색상을 다양화하여 인공적 질감을 느끼게 하는 방법도 사용되고 있으나 이 역시 비용이 상승된다는 문제점을 안고 있다.

이와 같은 기술과 관련되어 흙을 콘크리트의 혼화재로 사용하는 방법으로 유동성 소일 콘크리트 제조방법 및 유동성 소일 콘크리트 조성물이 등록특허공보 제290051호에 개시되어 있으며 그 구성은, 자연상태에서 채취한 점성토 또는 사질토 400∼1,000 kg/㎥, 흡습용 혼화재 200∼500 kg/㎥, 시멘트 80∼200 kg/㎥, 잔골재(모래) 300∼800kg/㎥, 굵은골재 400∼900kg/㎥, 물 200∼400kg/㎥ 및 소정량의 성능개선 혼화재을 포함하는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 콘크리트 조성물은, 반드시 모래와 굵은 골재및 물을 필요로 하여 모래나 골재및 물을 구하기 힘든 지역에서 작업이 힘들게 됨은 물론 물및 재료의 혼합량에 따라 조성물의 특성이 상이하여 제품의 신뢰성을 제공하기 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.

또한, 주성분으로 사용되는 흙의 일정성분만을 선택적으로 사용하여야 함으로써 흙의 선별을 위한 별도의 공정을 필요로 하는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 콘크리트가 갖고 특성을 그대로 유지하면서도 토양을 주요성분으로 하여 흙 고유의 색상에 따라 다양하게 자연색상과 질감을 연출함으로써 보다 자연적이며 환경친화적인 콘크리트를 제공하도록 하고, 콘크리트에 의한 독성을 최소화 하도록 하며, 별도의 흙 선별공정이 필요없도록 하는 소일 콘크리트용 혼화재 및 상기 혼화재가 투입되는 소일 콘크리트를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 리그린 75~80중량부에 대하여, 감수제 6중량부, 계면활성제 5중량부, 수분 4중량부를 교반한후 이에 염화칼슘 3~5중량부를 투입하여 2차 교반하고, 3중량부인 증점제를 첨가한후 3차교반하는 구성으로 이루어진 소일 콘크리트용 혼화재를 제공한다.

또한, 자연상태에서 채취한 흙 700~1500kg/㎥인 100중량부에 대하여, 시멘트 140~300kg/㎥인 20중량부, 리그린혼화재 126~270kg/㎥인 18중량부로 이루어진 혼화재가 투입되는 소일 콘크리트를 제공한다. 이때 상기 리그린혼화재는 리그린 75~80중량부에 대하여, 감수제 6중량부, 계면활성제 5중량부, 수분 4중량부, 염화칼슘 3~5중량부로 이루어진 화합물에 3중량부 증점제를 첨가한 리그린계화합물이 200배의 물에 희석한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 콘크리트용 혼화재및 그 제조방법과 상기 혼화재가 첨가된 콘크리트의 제조방법을 설명한다.

흙을 채취하는 공정.

본 발명에 따른 소일 콘크리트는, 그 주성분이 시멘트가 아닌 주변에서 용이하게 채취할 수 있는 자연상태의 토양 즉 흙(C)으로서 본 발명에서는 25mm 이상의 굵은 골재는 선별하여 사용하도록 하며, 상기와 같은 25mm이상의 골재의 육안선별이 가능하여 별도의 선별장지없이 현장에서의 수작업에 의한 선별이 가능하다.

또한, 토양은 유기물을 많이 함유하거나 반응성을 가진 흙은 배제된 점성토 또는 사질토가 바람직하며, 사질토 계열의 토양이 강도 발현에는 점성토보다 유리하나 흙의 질감과 색상을 발현하는 데는 점성토쪽이 유리하다.

그리고, 상기 흙의 사용량은 시멘트 20중량부에 대해 100중량부인 700~1500kg/㎥ 정도이며, 그 사용량이 700kg/㎥이하이면 강도특성등이 증가하게 되나 상대적으로 시멘트(B)와 리그린계혼화재(A)의 량이 증가되어 경제성이 저하되고, 그 사용량이 1500kg/㎥ 이상이면 콘크리트의 강도특성이 저하되는 문제가 발생된다.

시멘트를 준비하는 공정.

본 발명에서 사용되는 시멘트는, KSL 5201 포틀랜드 시멘트를 사용하는데 흙의 사용량 100중량부에 대하여 20중량부인 140~300kg/㎥정도를 준비하며, 시멘트량이 300kg/㎥를 넘으면 흙의 자연색상을 해치게 되고, 140kg/㎥ 이하를 사용하면 강도 발현에 문제가 생기게 된다.

리그린계화합물인 혼화재를 준비하는 공정.

리그린 75~80중량부에 대하여, 감수제 6중량부, 계면활성제 5중량부, 수분 4중량부를 10시간 이상 1차 교반하고, 상기 혼합물에 염화칼슘 3~5중량부를 투입하여 3시간 이상 2차 교반한다.

그리고, 상기 리그린, 감수제, 계면활성제, 수분및 염화칼슘으로 이루어진 혼합물에 3중량부인 증점제를 첨가한후 1시간 이상 3차교반하여 리그린화합물 원액을 제조한다.

이때, 상기 리그린화합물 원액은 원액상태로 보관하여 사용하고, 사용시 150~300배의 물에 희석하여 사용하며, 상기 희석액이 150배 이하이면 콘크리트의 강도특성등은 증가하나 상승율에 비하여 원가가 상승되고, 300배 이하로 희석되면 강도 발현에 문제가 생기게 된다.

그리고, 상기 혼화재는, 150~300배의 물로 희석된 희석액 자체를 용기에 저장하여 운반사용하면 공사지역에서 별도의 물을 구할 필요가 없게 된다.

혼합 및 현장타설.

자연상태에서 채취한 흙에 시멘트와 리그린계화합물로 이루어진 혼화재를 상기에서 설명된 비율로 투입하여 혼합하고, 타설하고자 하는 노면에 포설한다.

그리고, 현장타설시 보강섬유 또는 보강철망 등을 사용하여 초기 수축을 감소시키고 장기적으로 인장 강도특성을 증진시키는 것이 바람직하다.

더하여, 상기 흙에 시멘트와 리그린계화합물로 이루어진 혼화재를 투입하여 제조되는 콘크리트에는 일반적인 방식과 마찬가지로 자갈등의 첨가물(미도시)이 혼합되어도 강도구현에는 문제가 없다.

아래에 설명된 실시예는 상기와 같이 타설된 콘크리트에서 배합비를 달리하여 보인 여러가지 실시예를 비교한 것으로서 강도측정은 KS 규격에 의해 강도측정은 상대습도 95, 온도 23℃의 양생조건에서 양생을 행한 후 측정 1일 전에 물에 수침하고 다시 물로부터 꺼내어 물기를 제거한 후 측정한 것이다.

실시예1

강원도 강릉시 저동 288번지에서 채취한 자연상태의 흙 100중량부에 대하여 시멘트를 15중량부, 20중량부, 25중량부와 혼화재 18중량부를 투입한 상태에서 압축강도 시험을 시행하였으며, 시험방법은 KS F 2405-01로서 시행하였으며, 그 결과는 아래의 표1a, 표1b, 표1c에서와 같다. 이때 혼화재는 77중량부의 리그린에 대하여, 6중량부의 감수제, 5중량부의 계면활성제, 4중량부의 수분, 3중량부의 염화칼슘 그리고 3중량부의 증점제로 한 것이다.

흙 포장시험 압축강도 몰드(15중량부)

시험항목	결 과			시험방법
	1	2	3
압축강도(MPa(=N/㎟))	21.3	18.9	23.2	KS F 2405-01

흙 포장시험 압축강도 몰드(20중량부)

시험항목	결 과			시험방법
	1	2	3
압축강도(MPa(=N/㎟))	19.5	24.9	23.3	KS F 2405-01

흙 포장시험 압축강도 몰드(25중량부)

시험항목	결 과			시험방법
	1	2	3
압축강도(MPa(=N/㎟))	24.4	25.4	27.9	KS F 2405-01

상기 시험에서 나타난 평균 압축강도를 단위를 환산한 후 양생기간별도 체크하여 보면 아래의 표2와 같다.

흙 콘크리트 기간별 압축강도(단위:kg/㎠)

시멘트량(중량부)	7일	14일	28일
15	148	179	207
20	158	192	221
25	181	220	253

이러한 배합과 혼합과정을 통해 생산된 흙 콘크리트는, 기존의 콘크리트와 거의 비슷한 강도특성, 내구성, 내화성, 시공성 등을 갖고 있으면서도 흙이 가지는 질감과 색상을 갖고 있어 다양한 용도로의 사용이 가능하다.

우선 자연적인 건축 또는 토목구조물에 콘크리트를 대체하여 사용함으로써 주위 경관에 적응하게 할수 있으며 도로포장 등에도 콘크리트를 대체하여 흙이 가지는 자연미를 그대로 표현하여 경관포장 또는 자연포장으로의 용도로 사용할 수 있다.

실험예 1.

본 발명의 콘크리트를 이용하여 호안블록을 제작한후 KS M 0111-93 시험방법에 의해 송사리에 대한 영향시험을 시행하였으며, 그 결과는 아래 표3에서와 같다.

시험물질	조사항목	시험직후	10일	20일	시험종료
		10월6일	10월16일	10월26일	11월5일
음성대조구	치사수	0	0	0	0
	pH	8.14	8.17	8.39	8.04
	DO	8.22	7.93	8.17	7.65
	수온	22.6	22.6	22.3	22.6
반복-1	치사수	0	0	0	0
	pH	8.78	8.23	8.45	8.02
	DO	8.14	7.88	8.12	7.43
	수온	22.4	22.6	22.3	22.6
반복-2	치사수	0	0	0	0
	pH	8.62	8.24	8.43	7.91
	DO	7.98	7.50	8.06	7.18
	수온	22.6	22.6	22.1	22.2

그 결과, 2회반복시험 결과 역시 치사된 개체가 없었으며, 육안으로 관찰된 형태이상 증상도 나타나지 않았다.

이때, 수질조사 결과는 음성대조구에서 pH는 7.91-8.78 DO는 7.43-8.14 수온은 평균 22.4℃, 반복-1에서 pH는 8.02-8.78 DO는 7.43-8.14 수온은 평균 22.5℃, 반복-2에서 pH는 7.91-8.62 DO는 7.18-8.06 수온은 평균 22.4℃로 나타났으며, 그 외 특이사항은 관찰되지 않았다.

이상에서와 같이 본 발명의 콘크리트는 자연친화적으로 독성을 갖지 않게 되어 일반적인 포장용 용도및 어초나 호안블록 및 건축마감재등 다양한 용도로 사용할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유동성 소일 콘크리트로 시공한 경우 다음과 같은 장점과 효과가 있다.

먼저, 기존의 회색 일변도의 콘크리트색상을 흙이 가지는 자연적 질감과 색상으로 다양하게 하여 보다 환경친화적이며 자연적인 여건을 조성할 수 있으며, 주변에서 용이하게 채취할 수 있는 흙을 주요성분으로 사용함으로써 콘크리트 성형제품의 대체용으로 사용할 수 있다.

또한, 열 흡수율이 낮을 뿐만 아니라, 열전도율이 낮아서 혹서기나 혹한기에 단열효과가 뛰어나며, 포장재료로 사용할 경우 포장표면의 온도를 낮출 수 있어 보행자에게 쾌적감을 줄수 있다.

그리고, 독성이 없어 건축내장재나 인공어초및 호안블록등의 다양한 용도에 사용할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

도1은 본 발명에 따른 혼화재가 혼합된 소일 콘크리트의 구성도 이다.

도2는 본 발명에 따른 리그린계혼화재를 제조공정을 도시한 블럭도 이다.

도3은 본 발명에 따른 소일 콘크리트의 제조공정을 도시한 블럭도 이다.

Claims (6)

1. 77중량부의 리그린에 대하여, 6중량부의 감수제, 5중량부의 계면활성제, 4중량부의 수분과 3 ~ 5중량부의 염화칼슘으로 이루어진 소일 콘크리트용 혼화재.
2. 제1항에 있어서,

   상기 소일 콘크리트용 혼화재에 3중량부의 증점제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 소일 콘크리트용 혼화재.
3. 제1항 또는 제2항으로 이루어진 혼화재를 150~300배의 물에 희석한 혼화재 126~270kg/㎥, 자연상태에서 채취한 흙 700~1500kg/㎥, 시멘트 140~300kg/㎥로서 이루어진 혼화재가 투입되어 혼합되는 소일 콘크리트
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