KR100562563B1 - 크랙방지용 경량 기포 콘크리트 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공동주택 바닥 난방구조에 있어서, 슬래브 위에 별도의 공장용 단열재 또는 층간 소음 저감재를 설치한 위에 두께 40~50mm의 경량 기포 콘크리트층을 형성하는 데 있어서, 경량 기포 콘크리트 층에 발생하고 있는 심각한 크랙 발생 현상을 방지하기 위하여 경량기포 콘크리트 조성물 1㎥ 를 기준으로 배합기에 보통 포틀랜드 시멘트 320~400㎏과, EVA(ethylene-vinyl-acetate)발포 합성수지 분쇄물 칩 360~450 ㎏과 ,특수혼화제 1.5~2.0㎏을 정수상태의 물 160~240ℓ로 혼합시킨 혼합물에; 기포제 0.8~1.5ℓ를 정수상태의 물 32~75ℓ로 희석시킨 기포희석수32.8ℓ~76.5ℓ를 분무기를 통하여 2~3㎏/㎠압력으로 발포기의 90°수직방향의 파이프관에 투입및, 콤퓨레샤에서 7㎏/㎠의 압축공기를 발포기의 수평방향의 파이프관에 투입하여 생성되는 기포를 상기 배합기의 혼합물에 투입후 55~60R.P.M으로 교반하여 생성되는 크랙 방지용 경량 기포 콘크리트 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 종래의 경량 기포콘크리트의 문제점인 양생시 발생하는 크랙을 방지하는 동시에 압축강도,단열성을 향상 시킬수 있는 효과가 있는 발명이다.

경량 기포 콘크리트, EVA발포 합성수지 분쇄물 , 기포제,특수혼화제

Description

크랙 방지용 경량 기포 콘크리트 조성물의 제조방법{A BUBBLE CONCREATE PROCESS FOR PREVENTION CRACK }

우리나라 공동주택 난방구조에 있어서, 슬래브층 위에 두께 60~70mm 내외의 경량 기포 콘크리트층을 두는 것이 대부분이며 최근에는 연립 및 개인주택에 까지 경량 기포 콘크리트 층을 형성하는 추세에 있다.

2001. 1. 18 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙이 개정됨에 따라 슬래브층 위에 두께 20mm 내외의 공장 제조용 단열재(스티로폴, PE, EVA등 발포제품)를 설치하고 그 위에 두께 40~50mm내외의 경량 기포 콘크리트 층을 두는 형태로 바뀌고 있다.

이러한 공법의 변화로 기존의 경량 기포 콘크리트층에 크랙 발생 및 침하 현상, 압축 강도 약화, 단열성 저하등의 하자 사례가 더욱 심화되고 빈번하게 발생하고 있는 것이 실제 건축현장에서 일어나고 있는 현실이다.

삭제

이는 경량 기포 콘크리트의 원 구조의 취약성(다량의 기포로 형성하는 콘크리트의 어려움)과 우리나라 현장 타설용 시공 장비의 후진성에 따른 품질 균일화가 어려운 상황에 더하여 바닥 슬래브층과 완전 밀착되기 어려우며 약간의 탄성까지 갖는 이질의 단열재 층 위에 타설되는 경량 기포 콘크리트로서는 어쩔 수 없는 현상이라고도 볼 수 있다.

이러한 경량 기포 콘크리트의 문제점들을 극복하기 위하여 많은 대안들이 나와 실행되었거나 현재도 일부 시행되고 있다.

삭제

스티로폴 알갱이를 혼합하여 크랙방지 및 단열성 향상을 꾀하는 '폴 경량 기포 콘크리트' 및 장기 압축 강도 강화등의 장점으로 사용되고 있는 '플라이 애쉬 경량 기포 콘크리트'가 있으나 이제품 또한, 경량 기포 콘크리트에 크랙이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

삭제

또한, 본 발명의 한 소재인 EVA 발포 제품을 분쇄하여 경량 기포 콘크리트에 혼합하여 크랙을 방지하고 단열성을 강화시켜주고 차음성을 높혀 준다는 여러 제품이 생산되어 일부 현장에 시행되기도 했으나 이도 마찬가지로 경량 기포 콘크리트에 크랙이 발생하는 문제점을 해결하지 못하였다.

최근에는 20여년 전에 일부 건설 현장에 시행되다가 거의 사라진 '폴 경량 기포 콘크리트 공법'이라고 하여 지상에서 모래와 시멘트를 혼합하여 펌핑하여 공동 주택 각 층간에서 스티로폴 알갱이와 비빔작업을 하여 리어카에 담아 각 세대간 바닥 층에 운반 타설하여 단열 층을 형성하는 일명 '린폴'이라는 방식으로 회귀하려는 경향도 나타나고 있다.

그러나 이는 재료 뭉침 현상, 수평 레벨성 저하, 세대간 문틀 및 발코니 창틀 파손, 작업성 미흡, 가격 고가 등으로 인해 다량 공사 물량 시공에는 적절치 않는 공법임에 이론의 여지가 있을 수 없다.
그럼에도 불구하고 이러한 공법까지 검토되고 있는 것은 그만큼 경량 기포 콘크리트층의 하자가 심각하고 그런 하자 형태를 보완할 확실한 대안이 없기 때문이라고 볼 수 있다.

삭제

본 발명의 목적은 별도의 단열재 또는 층간 소음 저감재층 위의 경량 기포 콘크리트 형성에 있어서, 가장 큰 문제점인 경량 기포 콘크리트 파손 및 크랙 발생을 방지할 수 있는 경량 기포 콘크리트 조성물의 제조방법을 제시함에 있다.

삭제

이러한 경량 기포 콘크리트의 슬러리 상태의 배합 구성치는 향후 건조, 양생된 경량 기포 콘크리트의 품질 및 크랙 발생 여부를 판가름 짓게 되는데, 슬러리를 형성하는 시멘트량, 혼합수량, 기포량에 다량의 EVA 발포 합성수지 분쇄물 칩을 추가 투입시 상호 적정한 배합 구성치를 찾는 것이 중요하다.

삭제

일반적인 시각으로 볼 때 경량 기포 콘크리트 층의 크랙 발생방지를 위한 배합 설계치에 있어 시멘트 량을 대폭 늘리면 (1㎥당 11~13포 이상 시멘트 투입) 그런 효과를 기대 할 수 있으리라 여겨질 수 있지만 실제 시멘트량을 과다 투입하여 경량 기포 콘크리트를 타설 해 보면 오히려 거북등 크랙이라고 하여 상호 크랙진 부분이 솟아 올라(크랙진 부분을 밟으면 뿌지직하고 내려 앉게 된다) 향후 마감 몰탈층까지 심각한 하자(방바닥 크랙 심화, 방바닥 주저 앉는 현상 등)를 유발할 가능성이 커지게 된다.

삭제

삭제

삭제

또한, 경량 기포 콘크리트층의 단열 성능이 크게 저하되어 공동주택 층간 바닥의 열관류율에 대한 법적 규정치를 충족하기에도 쉽지 않다. 혼합하는 용도로 사용되는 물의 경우를 보면 일반적인 콘크리트의 경우에는 물 : 시멘트비의 역할이 콘크리트 품질에 어떤 영향을 미친다는 결과치가 많이 연구 자료화되어 콘크리트 배합에 명시되어있는 반면에 경량 기포 콘크리트의 경우에는 작업자의 작업 용이성과 수평레벨성 용이에만 초점을 맞추어 적당한양의 물을 투입하고 있다.

삭제

그러나 시험실에서의 다수 실험결과와 실제 공동주택 건축현장에서의 타설시 비교 테스트 결과 동일한 양의 시멘트, 혼합재, 기포량을 투입했음에도 혼합용으로 사용하는 물의 투입비율에 따라 크랙 발생율과 크랙 하자의 심각성에 상당한 차이가 발생함을 알 수 있다.

삭제

또한 경량 기포 콘크리트에 있어서의 기포제 종류와 기포제와 희석수의 배합 비율, 기포를 발생시키는 공기압의 적정치 등은 당연히 경량 기포 콘크리트 품질에 큰 영향을 미치며 크랙 방지를 위해서도 적정한 배합 구성치가 요구된다 하겠다. 이러한 몇 가지 중요한 사실에 비추어 볼 때 경량 기포 콘크리트 층의 크랙 방지를 위해서는 (1)시멘트 량 (2) EVA발포 합성수지 분쇄물칩 량 (3)혼합시키는 물의 량 (4)특수 혼화제 및 량 (5)기포제 종류 및 기포 희석수 비율 (6) 압축공기의 적정한 배합 구성치가 제시 되어야 할 것이며 이를 실 시공시 정확히 실천에 옮길 타설장치를 갖춘 타설 장비로 시공하는 것이 필수적이며 본 발명의 목적도 여기에 있음을 다시 한번 밝혀 둔다.

삭제

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 공동주택의 난방 바닥 구조 형성에 있어서 별도의 단열재나 층간 소음 저감재 위에 타설되는 경량 기포 콘크리트 층의 심각한 크랙 발생을 방지하는 크랙방지용 경량 기포 콘크리트조성물의 제조방법을 제시코자 함이다.

그리고 본 발명의 이러한 제조방법은 실제 크랙방지용 기포 콘크리트가 타설되는 건축현장에서 실용화 될 수 있도록 본 발명자가 이전에 특허출원(2002-56925호)한 "경량 기포 콘크리트 시공 자동화 시스템"에 접목시켜 크랙 방지용 기포 콘크리트의 품질 균일화를 도모하고자 함이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기포 콘크리트 층의 크랙 방지로 인하여 열교(thermal bridge) 현상과 음교(sound bridge) 현상을 차단함으로써 기포 콘크리트 층의 단열성 및 차음성을 강화하는 기술적 과제를 이루고자 함이다.

또한 본 발명은 일정 품질의 크랙방지용 기포 콘크리트를 형성함으로써 상부층에 타설되는 마감 몰탈층의 건조수축 및 양생의 일정화에 기여하게 되고 그에 따 른 마감층 크랙방지에도 도움이 되는 기술적 효과를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 크랙 방지용기포 콘크리트의 조성물의 제조방법은 조성물1㎥ 기준으로;

삭제

1) 보통 포틀랜드 시멘트 : 320~400㎏과;

2) EVA 발포 합성 수지 분쇄물칩 : 360~450㎏과;

3)특수 혼화제 : 1.5~2.0㎏에 정수상태의 물 : 160~240ℓ를 배합기에 투입하여 1차 혼합물을 생성한후;

삭제

4)기포제 : 0.8~1.5ℓ에 정수상태의 물 40~75ℓ를 투입하여 생성한기포희석수 40.8~76.5ℓ를 분무기압력 2~3㎏/㎠로 발포기의 90°수직방향의파이프에 투입및, 콤퓨레샤에서 7㎏/㎠의 압축공기를 발포기의 수평방향의 파이프에 투입하여 생성되는 기포를 상기 배합기에 투입후 55~60R.P.M으로 1~2분간교반하여 생성되는 거품형상의 혼합물인 슬러리(slurry) 상태의 최종제품인 기포 콘크리트 조성물을 제조한다.
상기 거품형상의 혼합물인 슬러리(slurry)상태의 1㎥(1,000㎖) 중량은 500~700㎏ 사이이며 플로값(퍼짐)은 지름 80mm, 높이 100mm의 아래위가 뚫린 원통 비컵에 담았다가 원통 비컵을 들었을때 1분 후, 퍼짐상태를 자로 재었을 시 180~250mm 사이에 든다.

삭제

삭제

삭제

EVA 발포 합성수지 분쇄물칩은 비중 0.04~0.08내외의 EVA(Ethyleen Vinyl Acetate) 발포 합성수지재의 폐자재를 3~5mm 크기로 분쇄한 칩형태로 사용한다.

특수 혼화제는 비중 1.185±0.05인 액상 형태의 나프탈렌계 축합물(SODIUM SALT OF NAPHTHALENE FORMALDEHYDE CNDENSATE)을 사용한다.

물은 기름,산,유기 불순물이 함유 되지 않는 정수상태의 물을 사용한다.

기포제는 비중 1.2±0.5, 점성 18±4CP, pH 7±0.5 내외인 동물성 단백질을

주성분으로 한 기포제를 사용한다.

공기압은 기포를 발생시키는 분무기 압력은 2~3㎏/㎠ 내외로 하며, 콤퓨레샤 공기압은 7㎏/㎠ 내외를 유지하도록 한다.

이러한 크랙 방지용 기포 콘크리트조성물을 제조하는 장비는 반드시 각 구성재료의 투입이 정량화되고, 정량 투입이 보장되는 타설기계에 의해 시공되어야 한다.

이는 본 발명의 발명자가 기 특허출원(2002-56925호)한 「경량 기포 콘크리트 시공 자동화 시스템」에 의해 타설될 시 가능한 것으로서, 상기특허의 주요내용은 모노펌프, 시멘트 이송 스크류의 모터, 혼합제(EVA 칩) 이송 스크류의 모터, 혼합수 투입펌프, 특수 혼화제 투입 펌프, 기포제 투입 펌프, 희석수 투입 펌프, 기포제 투입 펌프, 희석수 투입 펌프 및 콤퓨레샤의 일측에 설치되어 모노펌프를 통한 크랙 방지용 기포 콘크리트 슬러리 타설양과 시멘트, 혼합재, 혼합수, 혼화제, 기포제, 희석수의 투입양 및 콤퓨레샤의 공기압을 검출하고 조절하는 인버터 ; 경량기포 콘크리트 타설 기준 단위인 1㎥당 경량 기포 콘크리트 슬러리의 배합기준에 따른 시멘트, 혼합제, 혼합수, 혼화제, 기포제 및 희석수의 배합비율이 설정된 배합기준표가 내장되어 배합기준표에 따라 경량 기포 콘크리트 슬러리 타설양과 시멘트, 혼합제, 혼합수, 혼화제, 기포제, 희석수의 투입양 및 콤퓨레셔의 공기압을 조절하는 계기판을 포함한 중앙 제어부 ; 중앙제어부의 계기판 상에 구비되어 각각의 인버터 RPM을 PLC와 GPS를 통해 분당 및 일일 적산 타설되는 경량 기포 콘크리트 슬러리 타설양과 시멘트, 혼합제, 혼합수, 혼화제, 기포제, 희석수의 투입양 및 콤퓨레셔의 공기압을 표시하고 조절하는 검출 표시부 ; 중앙제어부의 계기판 상에 구비되어 시멘트와 혼합제의 이송 스크류 모터, 혼합수, 혼화제, 기포제 및 희석수 투입 펌푸의 부하 차이를 통해 재료의 투입여부를 감지하여 표시하는 재료 투입 표시부를 포함하여 이루어진 것으로, 중앙제어부의 검출표시부에 일반적인 경량 기포 콘크리트 타설 기준 단위인 1㎥당 경량 기포 콘크리트 슬러리 배합기준표에 따른 수량 단위, 경량 기포 콘크리트 슬러리의 현재 분당(min당) 및 일일 적산의 타설양, 경량 기포 콘크리트 슬러리를 형성하는 재료인 시멘트, 혼합제, 혼합수, 혼화제, 기포제 및 희석수의 현재 분당 및 일일 적산 투입양, 기포를 형성하는 콤퓨레셔 공기압을 실시간으로 표시하는 한편, 각각의 인버터와 중앙제어부의 수치 조절을 통해 상기 경량 기포 콘크리트 슬러리 타설양과 시멘트, 혼합제, 혼합수, 혼화제, 기포제, 희석수의 투입양 및 콤퓨레셔의 공기압을 조절할 수 있는 내용으로 되어 있다.

삭제

위와 같은 배합구성치와 계량화가 가능한 타설장비에 의해 시공, 제조된 "논크랙 기포 콘크리트"는 소기의 단열재 또는 층간 소음 저감재 위의 기포콘크리트 층 크랙 발생 방지와 단열성 및 차음성능상에서도 우수한 경량 기포 콘크리트층을 형성하게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다

삭제

삭제

삭제

이하의 실시예들은 본 발명의 구체적인 실시 상태를 설명하기 위한 것일 뿐으로 본 발명의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니므로 그 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 1, 2 및 비교예 1은 표 1과 같은 배합구성치로 아래와같은 방법으로제조 하였으며 그 물성 비교는 표 2에 나타내었다.

1 ㎥ 기준

성 분	비교예1	실시예1	실시예2
시멘트	520㎏	320㎏	380㎏
EVA 칩		430㎏	360㎏
특수혼화제		2.0㎏	1.5㎏
물(혼합수)	220ℓ	230ℓ	165ℓ
기포제	1.2ℓ	1.2ℓ	0.9ℓ
물(희석수)	60ℓ	70ℓ	30ℓ

[비교예 1]

배합기에 보통 포틀랜드 시멘트 520㎏및 정수상태의 물 220ℓ를 투입하여, 물과 시멘트의 혼합물을 생성하고, 동물성 단백질계 기포제 1.2ℓ에 정수상태의 물 60ℓ를 희석한 기포 희석수 61.2ℓ를 압력 2~3㎏/㎠의 분무기를 통하여 발포기의 90°수직방향의 파이프에 투입 및 컴퓨레샤 에서 7㎏/㎠의 공기압을 발포기의 수평 방향의 파이프에 투입, 기포를 생성하여 상기 배합기의 1차혼합물에 투입후 55~60RPM으로 1~2분간 교반하여 일반 기포콘크리트 조성물을 제조한 것이다.

[실시예 1]

배합기에 보통 포틀랜드 시멘트 320㎏, E.V.A.칩(ethyl-vinyl-acetate chip) 430㎏, 특수혼화제인 비중 1.185±0.05인 액상 형태의 나프탈렌계 축합물 2.0㎏, 정수상태의 물230ℓ를 투입하여, 1차 혼합물을 생성하고, 동물성 단백질계 기포제 1.2ℓ에 정수상태의물 70ℓ를 희석한 기포희석수 71.2ℓ를 압력 2~3㎏/㎠의 분무기를 통하여 발포기의90°수직방향의 파이프에 투입 및 컴퓨레샤에서 7㎏/㎠의 공기압을 발포기의 수평 방향의 파이프에 투입, 기포를 생성하여 상기 배합기의 1차 혼합물에 투입후 55~60R.P.M으로 1~2분간 교반하여 크랙방지용 기포 콘크리트 조성물을 제조한 것이다.

삭제

[실시예 2]

보통 포틀랜드 시멘트 380㎏, E.V.A.칩(ethyl-vinyl-acetate chip) 360㎏, 특수 혼화제인 비중 1.185±0.05인 액상 형태의 나프탈렌계 축합물 1.5㎏,정수 상태의 물165ℓ를 투입하여, 1차 혼합물을 생성하고, 동물성 단백질계 기포제 0.9ℓ에 정수상태의 물 30ℓ를 희석한 기포희석수 30.9ℓ를 실시예1과 동일한 조건및 방법으로 크랙방지용 기포콘크리트를 조성물을 제조한 것이다.

[크랙 발생율 검사방법]

상기 비교예 1 및 실시예 1, 2로 제조된 기포콘크리트 조성물을 시멘트 슬리브 위에 차음재가 시공된 현장에서 가로 5m, 세로 5m 넓이로 타설 후, 3일 및 7일 경과 후 양생된 상태에서 육안으로 검사 하였다.

[크랙발생율 판정기준]

크랙 수 15개소 미만인 경우는 양호, 15개소~25개소의 경우는 보통, 25개소 이상일 경우는 불량으로 판정하였다.

[압축강도 시험방법]

KS F 2459의 7.3 압축강도시험방법에 따라 시험하였으며, 시편의 크기는 지름 10mm, 높이 20mm로 제작 시험하였다.

[열전도율 시험방법]

KS L 9016 열전도율 시험방법에 따라 시험하였으며, 시편의 크기는 가로 300mm, 세로 300mm, 높이 50mm로 제작 시험하였다.

물 성		비교예1	실시예1	실시예2
크랙발생율 (개)	발생개소	36	10	7
	판정	불량	양호	양호
압축강도 (㎏/㎠)	7일 경과 후	8.0	5.0	6.0
	28일 경과 후	15.2	8.0	10.0
열전도율(㎉/mh??)		0.14	0.084	0.080

이상, 비교예 1과 실시예 1, 2에 따른 물성 비교 결과 비교예 1은 압축강도만 우수할 뿐, 크랙 발생율 및 열전도율에서는 불량한 것으로 나타났으며, 압축강도에서는 실시 예 1, 2가 약간 낮게 나왔으나 후속 공정을 하는 데 공기 연장들의 문제는 없었으며 열전도율 부분에서 상당히 큰 차이를 보였으며, 크랙 발생 부분에서는 현저한 차이를 보였다. 상기 물성 항목을 종합하여 볼때, 실시예 2가 가장 우수한 것으로 나타났다.

또한, 실시예 1 및 실시예 2 공히 사용상에 문제점이 없었다.(주택건설 관련규정; 압축강도 : 8㎏/㎠, 열전도율 : 0.09㎉/mh℃이하)

이상 기술한 바와 같이 아파트 등의 바닥면 시공시 슬래브층 상부에 단열재 또는 차음재를 시공 후 본 발명의 크랙 방지용 경량 기포 콘크리트 조성물을 타설시는, 기포콘크리트 양생시 크랙이 발생되는 종전의 문제점을 현저히 방지할 수 있는 효과가 있는 동시에, 상기와 같은 크랙방지를 위하여 압축강도 향상을 위한 시멘트를 과량 투입을 하는 기존 방식에서 벗어나 적정량의 시멘트만을 사용함으로서 경량 기포 콘크리트의 적정 압축강도를 유지한 채, 단열성 향상과 층간 소음 저감 효과를 동시에 가져올 수 있는 우수한 발명이다.

특히,경량 기포 콘크리트 층의 심각한 크랙 발생으로 인해 발생되는 여러 가지 문제점들을 극복함으로써 건설사의 품질관리 및 공정관리에도 도움이 됨은 말할 것도 없으며, 대외 기술 신인도에도 도움이 되는 발명이며,나아가 본 발명은 다른 건축분야에도 충분히 응용되고 그 기술적 우수성으로 인해 경쟁력을 충분히 갖추므로 이는 결과적으로 경량 기포 콘크리트의 수요확대와 기술적인 발전을 가져오는 계기가 될수 있는 매우 유익한 발명이다.

삭제

Claims (3)

1. 공동 주택 바닥의 슬래브 위에 별도의 단열재 또는 층간 소음 저감재 위에 타설하는 경량 기포 콘크리트조성물의 제조에 있어서 ; 조성물 1㎥ 기준으로 배합기에,

   1) 보통 포틀랜드 시멘트 320~400㎏과

   2)E.V.A 발포 합성수지 분쇄물 칩 360~450㎏과

   3)특수혼화제인 비중 1.185±0.05인 액상 형태의 나프탈렌계 축합물 1.5~2.0㎏에 정수상태의 물 160~240ℓ를 투입하여 1차 혼합물을 생성한후;

   4)기포제 : 0.8~1.5ℓ에 정수상태의 물 32~75ℓ를 투입하여 생성한 기포 희석수 32.8~76.5ℓ를 압력 2~3㎏/㎠의 분무기를 통하여 발포기의 90°수직방향의 파이프에 투입 및 콤퓨레샤 에서 7㎏/㎠의 압축공기를 발포기의 수평방향의 파이프에 투입, 기포를 생성하여 상기 배합기내의 1차 혼합물에 투입후 55~60RPM으로 1~2분간 교반하여 제조 되는것을 특징으로 하는 크랙방지용 경량 기포콘크리트 조성물의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, EVA 발포 합성수지 분쇄물 칩은 비중 0.04~0.08, 입자크기 3~5mm인 것을 특징으로 하는 크랙 방지용 경량 기포 콘크리트 조성물의 제조방법.
3. 삭제