KR100632976B1 - 친환경 항균 레미콘 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반 콘크리트 배합에 유용미생물군(Effective Microorganisms)을 적정량 첨가하여 혼합한 후 배양시켜 콘크리트 자체에 항균력과 탈취력, 항곰팡이 특성이 부여되도록 한 친환경 항균 레미콘을 개시한다.
본 발명에 따른 레미콘은 콘크리트 전체 중량의 6 ~ 6.5%인 물, 콘크리트 전체 중량의 13 ~ 14.5%인 결합재(시멘트+플라이애쉬+슬래그파우더), 콘크리트 전체 중량의 79 ~ 80%인 골재, 콘크리트 전체 중량의 0.07 ~ 0.075%인 혼화제를 포함한 콘크리트에 유용미생물군이 상기 혼합되는 결합재 중량의 5 ~ 10%가 되도록 혼합하여 배양한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 콘크리트 타설 후 자체 독성에 의한 새집증후군을 해소할 수 있는 동시에 자체 정화 및 항균,탈취능력으로 콘크리트 타설면 주변의 세균, 박테리아등 유해미생물 서식을 원천 차단하여 보다 쾌적한 실내환경 조성할 수 있다.
친환경, 레미콘, 유기미생물군, 항균, 탈취

Description

친환경 항균 레미콘{Eco friendly antifungal Redy mixed concrete}
도 1은 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 항균시험 결과를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 탈취시험 결과를 나타낸 그래프.
본 발명은 친환경 항균 레미콘(redy mixed concrete)에 관한 것으로, 특히 일반 콘크리트 배합에 유용미생물군(Effective Microorganisms)을 적정량 첨가하여 혼합한 후 배양시켜 콘크리트 자체에 항균력과 탈취력, 항곰팡이 특성이 부여되도록 함으로써, 콘크리트 타설 후 자체 독성에 의한 새집증후군을 해소할 수 있는 동시에 자체 정화 및 항균,탈취능력으로 콘크리트 타설면 주변의 세균, 박테리아등 유해미생물 서식을 원천 차단하여 보다 쾌적한 실내환경 조성할 수 있도록 한 친환경 항균 레미콘에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구체적으로 레미콘(Ready mixed concrete)은 제조공장에서 여러규격의 배합설계를 하여 원 부재료인 골재, 물, 시멘트, 공기의 혼합비를 7:1.5:1:0.5정도의 비율로 혼합 후 운반차량(Truck mixer)에 의해 건설현장에 납품되어 타설된다.
납품공정중 제품에 대한 품질관리가 이루어지며 시험기준은 한국산업규격(KS)에 적합한 것이어야 한다. 품질공정 시험방법에는 슬럼프(Slump), 공기량(Air), 압축강도(Compressive strenth)등이 시험기준에 적합해야 하는데, 구체적으로 슬럼프 기준은 측정치±2.5㎝, 공기량 기준은 4.5 ±1.5%, 압축강도는 재령28일 호칭강도 이상이어야 한다. 이러한 시험기준과 혼합공정을 거쳐 제조되어진 콘크리트는 건설현장에 납품 타설되어 경화 및 양생을 거쳐 건물 구조물로 성형된다.
그러나 현재까지 사용되고 있는 일반 콘크리트는 단지 건설현장의 콘크리트 구조물을 만들기 위한 단순한 용재에 불과하며, 타설 경화후 구조물 이외의 기능성이 전혀없을 뿐 아니라 자체 독성으로 인하여 환경과 관련한 문제가 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.
부연설명하면, 일반적으로 사용되는 콘크리트는 그 pH가 12.5~13인 강알칼리성으로 원재료인 시멘트의 경화 시 이산화탄소(CO2)와 암모니아성 염기성 기체, 라돈(Rn)등 실내 환경에 치명적인 해를 줄 수 있는 유해요소가 발생되며, 이러한 유해요소는 새집증후군의 원인이 된다.
특히, 위와 같이 콘크리트 경화시 발생되는 이산화탄소 및 염기등은 배근된 철근등을 부식시키는 주요 원인이 되며, 철근 부식으로 인한 팽창균열로 인하여 구조물이 약화되며 건물 수명이 단축되는 문제가 있다.
덧붙여, 건전한 콘크리트의 pH는 12내지 13으로 산화세균이 활동할 수 없지만 콘크리트가 탄산가스등의 영향으로 탄산화되어 pH가 8내지 9로 저하되면 그 영역에서 우세한 산화 세균이 먼저증식하고 콘크리트표면 pH를 저하시켜 다음의 황산화 세균이 증식하기 쉬운 환경이 제공된다. 그렇게 되면 최종적으로 호기성 황산화 세균인 tiobacillus tiooxidance가 활발히 활동하여 황산을 생성하고 특히 황산은 강산이기 때문에 콘크리트 속의 시멘트는 중화반응에 의하여 용해되어 콘크리트 강성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 황산이온이 내부로 이동하여 과포화되면 모노설페이트는 에트린가이트로 변화함으로써 시멘트 경화체 조직을 거칠게하고 균열을 발생시켜 부식물질의 침입을 촉진시켜 콘크리트 구조물의 수명을 단축시키고 나아가서 미생물의 침입으로 인하여 실내환경을 악화시키는 등의 많은 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로 그 목적은, 콘크리트 배합에 유용미생물군(Effective Microorganisms)을 적정량 첨가하여 혼합한 후 배양시켜 콘크리트 자체에 항균력과 탈취력, 항곰팡이 특성을 부여함으로써, 콘크리트 타설 후 자체 독성에 의한 새집증후군을 해소할 수 있는 동시에 자체 정화 및 항균,탈취능력으로 콘크리트 타설면 주변의 세균, 박테리아등 유해미생물 서식을 원천 차단하여 보다 쾌적하게 실내환경을 조성할 수 있는 친환경 항균 레미콘을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 친환경 조건이외에도 콘크리트 타설 경화 후 콘크리트내 황산생성을 억제토록하여 콘크리트 구조물의 강성저하를 예방하는 동시에 구조물의 강도를 높일 수 있고, 철근 부식으로 인한 팽창균열로 인하여 구조물이 약화되며 건물 수명이 단축되는 것을 방지하여 제품의 품질과 신뢰도를 일층 향상시킬 수 있는 친환경 항균 레미콘을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 콘크리트 전체 중량의 6 ~ 6.5%인 물과, 콘크리트 전체 중량의 13.55 ~ 14.45%인 결합재와, 콘크리트 전체 중량의 79.4 ~ 80%인 골재와, 콘크리트 전체 중량의 0.05 ~ 0.1%인 혼화제를 포함한 콘크리트에, 유용미생물군을 혼합한 친환경 항균 레미콘을 제공한다.
본 발명에 적용된 상기 결합재는, 시멘트와, 플라이 애쉬 또는 슬래그 파우더 중 선택된 적어도 1종 이상의 물질이 혼합된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에서 혼합되는 상기 유용미생물군은, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균 중 선택된 1종 이상의 균이 혼합된 것이며, 그 혼합량은 상기 혼합되는 결합재 중량의 5 ~ 10%를 혼합하여 배양한 것이 특징이다.
이하, 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘에 대한 구성을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 항균 레미콘은 일반적으로 제조되는 콘크리트에 유용미생물군(Effective Microorganism)을 적정량 혼합하여 배양한 것으로, 구체적으로, 콘크 리트 전체 중량의 6 ~ 6.5%인 물과, 콘크리트 전체 중량의 13.55 ~ 14.45%인 결합재와, 콘크리트 전체 중량의 79.4 ~ 80%인 골재와, 콘크리트 전체 중량의 0.05 ~ 0.1%인 혼화제를 포함한 콘크리트에, 유용미생물군을 혼합하여 배양한 것이 특징다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 결합재는 시멘트와, 플라이 애쉬 또는 슬래그 파우더 중 선택된 적어도 1종 이상의 물질이 시험규격에 따라 적량 비율로 혼합된 혼합물 일 수 있다. 이러한 결합재의 경우 콘크리트 전체 중량에 대해 13.55% 미만으로 혼합되면 콘크리트의 고결성 저하의 원인이되며, 14.45%를 초과시에는 콘크리트의 전체적인 결합강도는 증가하나 빠른 경화성 때문에 레미콘 운반용 트럭믹서를 통한 장거리 이동에 제약을 받는 단점이 있다.
혼화제는, 분산제, 지방산금속염, 실리카, 촉진제, 가소제, 계면활성제를 시험규격에 따라 적절히 혼합한 혼합물 사용될 수 있다.
유용미생물군은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균 중 선택된 1종 이상의 균이 혼합된 것이 사용되며, 혼합량은 시험규격에 따라 적량 비율로 혼합되는 결합재 총 중량의 5 ~ 10%가 되도록 혼합하여 배양한다.
이 때, 상기 유용미생물군의 혼합량은 결합재 총 중량에 대한 비율로서 상기 한정된 수치 범위내에 있되, 혼합되는 양 만큼 상기 콘크리트에 혼합되는 물의 양을 감소시켜 콘크리트의 총 중량이 항상 일정하도록 한다.
이하 다양한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 특징을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
실시예 1)
콘크리트 규격(골재크기-강도-슬럼프치)을 25-24-12로 하고 배합기준 W/C비 50.0%, S/A 47.3%, 플라이 애쉬 치환율 7%로 설정한다.
1㎥당 단위시멘트량 318㎏, 플라이 애쉬 24㎏, 굵은골재 942kg, 잔골재 845㎏, 물 145㎏, 혼화제 1.71㎏를 혼합한다. 여기에 유용미생물군(이하 'E.M'이라 한다) 17㎏(결합재량(시멘트+플라이 애쉬)의 5%)을 추가한다.
여기서, 물의 양은 상기 E.M의 추가량 만큼을 감하고 그 대신에 E.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.
아래 표 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 시험결과를 E.M 혼합전 표준규격(25-24-12) 콘크리트와 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.
Figure 112006047988398-pat00001
실시예 2)
콘크리트 규격(골재크기-강도-슬럼프치)을 25-21-15로 선정하고 배합기준 W/C비 52.3%, S/A 49.7%, 플라이 애쉬 치환율 10%, 슬래그 파우더 치환율 25%로 설정한다.
1㎥당 단위시멘트량 232㎏, 플라이 애쉬 24㎏, 슬래그 파우더64㎏, 굵은골재 888kg, 잔골재 912kg, 물 147㎏, 혼화제 1.59㎏를 혼합한다. 여기에 E.M 16㎏(결합재량(시멘트+플라이 애쉬)의 5%)을 추가한다.
여기서, 물의 양은 상기 E.M의 추가량 만큼을 감하고 그 대신에 E.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.
아래 표 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 시험결과를 E.M 혼합전 표준규격(25-24-12) 콘크리트와 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.
Figure 112006047988398-pat00002
실시예 3)
콘크리트 규격(골재크기-강도-슬럼프치)을 25-24-15로 하고 배합기준 W/C비 50.0%, S/A 47.3%, 플라이 애쉬 치환율 7%로 설정한다.
1㎥당 단위시멘트량 227㎏, 플라이 애쉬 35㎏, 슬래그 파우더 86㎏, 굵은골재 895kg, 잔골재 871㎏, 물 153㎏, 혼화제 1.75㎏를 혼합한다. 여기에 유용미생물군(이하 'E.M'이라 한다) 35㎏(결합재량(시멘트+플라이 애쉬)의 10%)을 추가한다.
여기서, 물의 양은 상기 E.M의 추가량 만큼을 감하고 그 대신에 E.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.
아래 표 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 시험결과를 E.M 혼합전 표준규격(25-24-15) 콘크리트와 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.
Figure 112006047988398-pat00003
상기한 본 발명의 실시예에 따른 시험결과 표 1내지 표 3를 참조하면, 초기 재령 7일 압축강도는 일반 규격 콘크리트 배합보다 다소 떨어지나 장기 28일 압축강도는 일반 규격 콘크리트 배합에 비해 더 증진되는 것을 알 수 있다.
또한 슬럼프(SLUMP; 반죽질기) 값은 일반 콘크리트 배합보다 높게 나타난 것을 알 수 있다.
이같은 결과를 볼 때 원재료 동일조건에서 E.M이 혼화제의 분산작용을 촉진시켜 슬럼프 및 공기량을 증가케 하므로서 작업성을 향상시키고 압축강도의 촉진 및 증진을 유도한 것이라 볼 수 있다.
또한 표 1내지 표 3에서 나타났듯이 경시변화시험에서 양생지연 효과를 볼 수 있어 하절기 타설시 콘크리트의 건조 수축균열등을 방지하는 효과를 볼 수 있다.
상기한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 결합재량에 대한 E.M의 혼합량은 아래의 비교 실시예를 그 범위 한정에 대한 이유가 뒷받침될 수 있다.
비교 실시예 1)
콘크리트 규격(골재크기-강도-슬럼프치)을 25-24-15로 하고 배합기준 W/C비 50.0%, S/A 47.3%, 플라이 애쉬 치환율 7%로 설정한다.
1㎥당 단위시멘트량 227㎏, 플라이 애쉬 35㎏, 슬래그 파우더 86㎏, 굵은골재 895kg, 잔골재 891kg, 물 151㎏, 혼화제 1.75㎏를 혼합한다. 여기에 E.M 10㎏(결합재량(시멘트+플라이 애쉬)의 3%)을 추가한다.
여기서, 상기 물의 양은 상기 E.M의 추가량 만큼을 감하고 그 대신에 E.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.
아래 표 4은 본 발명의 비교 실시예 1에 따른 시험결과를 E.M 혼합전 표준규격(25-24-15) 콘크리트와 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.
Figure 112006047988398-pat00004
비교 실시예 2)
콘크리트 규격(골재크기-강도-슬럼프치)을 25-24-15로 하고 배합기준 W/C비 50.0%, S/A 47.3%, 플라이 애쉬 치환율 7%로 설정한다.
1㎥당 단위시멘트량 227㎏, 플라이 애쉬 35㎏, 슬래그 파우더 86㎏, 굵은골재 895kg, 잔골재 891kg, 물 109㎏, 혼화제 1.75㎏를 혼합한다. 여기에 E.M 52㎏(결합재량(시멘트+플라이 애쉬)의 15%)을 추가한다.
여기서, 상기 물의 양은 상기 E.M의 추가량 만큼을 감하고 그 대신에 E.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.
아래 표 5는 본 발명의 비교 실시예 2에 따른 시험결과를 E.M 혼합전 표준규격(25-24-15) 콘크리트와 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.
Figure 112006047988398-pat00005
상기 비교 실시예를 통한 시험 결과 값을 살펴보면, 혼합되는 E.M의 양이 결합재(시멘트+플라이애쉬+ 슬래그파우더)량의 5% 미만이거나 10%를 초과한 경우에는 콘크리트 성능 향상이 둔화되거나 오히려 저하되는 문제가 초래되는 것을 알 수 있다.
구체적으로, E.M투입률 5%미만에서는 강도 및 물성등 제품특성의 큰 변화가 없고 항균력 및 탈취능력 또한 미약하여 실용성이 없으며, E.M투입률 10%이상에서는 지연성의 과다로 인하여 초기양생이 지연되고 초기강도 확보에 문제점이 발생하여 현장 적용에 어려움이 있다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 E.M의 혼합량은 혼합되는 결합재 양의 5% 이상 10%이하의 범위내에서 표준규격에 따른 결합재 및 골재 혼합량에 따라 적절히 혼합하여 배합하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기한 실시예 1내지 실시예 3을 통한 물성시험의 효과를 근거로 본 발명의 친환경적 성능의 분석평가를 측정코자 시편을 채취하여 시험을 실시하였다.
시편(공시체)은 재령 28일의 직경 100mm인 표준공시체로 시험항목은 항균, 탈취시험이며 그 결과는 아래 표 6내지 표 8에 나타난 바와 같다. 여기서 BLANK는 E.M을 혼합하지 않은 일반 콘크리트 규격에 따른 콘크리트를 가리킨다.
항균시험
시험 항목 시험 결과 시험방법
초기농도 (CFU/40P) 24시간후농도 (CFU/40P) 세균감소율 (%)
대장균에 의한 항균시험 BLANK 422 2870 - KICM-FIR-1002
E.M콘크리트 422 1 99.8
탈취시험
시험항목 탈취시험 (NH3)
경과시간(분) BLANK농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
시험결과 0 200 200 -
30 176 129 26.7
60 169 117 30.8
90 152 102 32.9
120 145 95 34.5
시험방법 KICM-FIR-1085
상기 표 6내지 첨부된 도면 도 1을 통해 알 수 있듯이 BLANK의 경우 초기농도 422CFU/40p 에서 24시간 후 경과농도가 2,870CFU/40p로 나타났으나, E.M콘크리트는 1CFC 40p로서 세균감소율 99.8%의 강한 항균력을 가진다.
또한 표 7내지 이를 도식화 한 첨부도면 도 2의 탈취시험 결과를 살펴보면, 120분 경과후의 암모니아가스(NH3) 탈취결과를 통해 알 수 있듯이 BLANK의 경우 암모니아 농도가 145ppm인데 반하여, E.M의 혼합한 콘크리트의 경우 95ppm로서 일반 콘크리트에 비해 암모니아 농도가 현저히 감소하였다. 이러한 점을 보면 본 발명의 실시예에 따른 E.M을 혼합한 콘크리트는 탈취능력이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 유용미생물군(Effective Microorganism)을 레미콘에 배양함에 따라 레미콘의 제품성 및 품질성을 개선할 수 있다. 또한 강 한 항균력 및 탈취능력으로 인하여 아파트등 콘크리트 구조물을 친환경적으로 개선하여 새집증후군등을 본질적으로 해소할 수 있다.
더하여, 본 발명은 일반 레미콘(Ready Mixed Concrete) 제조회사에서 일반적인 생산방식으로 대량생산이 가능하고 또한 시공방법도 기존의 방법과 동일하여 시공상 문제가 전혀 없으며 보다 향상된 작업성 및 시공성을 갖는다.
아울러, 황산화작용으로 철근의 산화를 막고 방청효과로 인해 철근의 부식팽창을 억제하여 구조물의 내구성을 강화할 수 있다. 결과적으로, 구조물의 수명을 보다 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 콘크리트 전체 중량의 6 ~ 6.5%인 물과,
    콘크리트 전체 중량의 13.55 ~ 14.45%인 결합재와,
    콘크리트 전체 중량의 79.4 ~ 80%인 골재와,
    콘크리트 전체 중량의 0.05 ~ 0.1%인 혼화제를 포함한 콘크리트에,
    유용미생물군을 혼합하여 배양한 것을 특징으로 하는 친환경 항균 레미콘.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합재는,
    시멘트와, 플라이 애쉬 또는 슬래그 파우더 중 선택된 적어도 1종 이상의 물질이 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 항균 레미콘.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유용미생물군은, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균 중 선택된 1종 이상의 균이 혼합된 구성으로 이루어지며, 그 혼합량은 상기 혼합되는 결합재 중량의 5 ~ 10%가 혼합되어 배양되는 것을 특징으로 하는 친환경 항균 레미콘.
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