KR100711029B1 - 토막분리형 바닥벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 대향하는 수직벽면의 상하 방향으로 절개홈이 형성된 토막분리형 바닥벽돌에 관한 것으로서, 보도, 공원, 광장등의 토목, 조경공사 및 일반 바닥벽돌로 현출할 수 없는 원형, 타원형, 모자이크 등의 이형시공에도 효과적으로 사용될 수 있는 토막분리형 바닥벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 토막분리형 점토바닥벽돌은 적은 힘의 전단력으로도 쉽고 빠르게 토막벽돌로 쪼개어 사용할 수 있으며, 벽돌이 쪼개지는 방향이 일정하고, 절단면이 고르기 때문에 손실율이 적으며, 벽돌은 균일한 모양과 크기를 가지는 토막벽돌을 얻을 수 있기 때문에 마름질 작업의 반복시행에 따른 손실 부담을 경감시키는 효과가 있다.

고령토(백토), 점토(흑점토), 장석, 석탄회(Fly Ash), 제지소각회(Paper Ash), 토막분리형, 점토바닥벽돌

Description

토막분리형 바닥벽돌 및 그 제조방법{SPLIT-TYPE PAVERS AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}

도 1a 내지 1e 는 다양한 형태로 제조된 토막 분리형 벽돌을 나타낸 사시도이다.

본 발명은 벽돌의 수직벽면의 상하방향으로 절개홈이 형성된 토막분리형 바닥벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기존의 바닥벽돌로는 현출할 수 없는 다양한 이형시공 및 특수한 부분의 시공에 적합한 토막분리형 점토바닥벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 바닥벽돌로 현출할 수 없는 다양한 모양이 요구되는 이형바닥벽돌을 이용하여 바닥벽돌을 시공하는 경우, 의장적인 효과를 얻기 위한 바닥벽돌을 시공하는 경우 또는 모서리 부분, 중앙부분, 교차부분, 끝단 부분과 같은 특수한 부분에 바닥벽돌을 시공하는 경우 등과 같이, 통상의 바닥벽돌로는 형성하기 어려운 다양한 패턴을 형성시키기 위한 용도로 토막벽돌은 사용되어 왔다.

종래에는 이러한 다양한 모양과 크기를 가진 토막벽돌을 얻기 위하여 기존의 벽돌을 토막내어 사용했는데, 이를 마름질(Cutting)이라고 한다. 이러한 마름질은 토막벽돌의 종류에 따라 온장, 칠오토막, 이오토막, 반토막, 반반절 등 다양한데, 이는 작업자의 타격 강도, 타격 방향 등 작업자의 기능과 숙련도에 절대적으로 의존하는 것으로서 쪼개어지는 벽돌의 모양이 일정하지 않아 시공하기가 어렵다는 문제가 있었다.

또한, 쪼개어지는 면이 매끄럽고 원하는 크기에 적합한 토막벽돌을 얻기위하여 마름질 작업을 반복 시행함으로써, 상기 문제점을 극복할 수도 있겠지만, 이 경우에는 마름질의 반복시행에 따른 벽돌의 손실부담 즉 공사비용이 증가된다는 문제가 있으며 또한 공사기간이 증가된다는 문제가 있었다.

대한민국 실용신안등록 제 242900호에는 벽돌의 상ㆍ하면에 일정규격의 홈이 단독 또는 다수개 형성된 벽돌이 개시된 바 있다. 상기벽돌은 상ㆍ하 표면에만 홈이 있기 때문에 나비 방향으로 벽돌을 토막내는 것이 용이하지 않고 원하는 크기나 모양으로 절단하기 어렵기 때문에 상기 문제점을 가지고 있을 뿐만 아니라 사출성형에 의한 방법으로만 제조될 수 있다는 문제가 있었다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 벽돌이 서로 대향하는 수직벽면의 상ㆍ하 방향으로 절개홈을 형성시킴으로써 벽돌이 쪼개지는 방향이 일정하고, 절단면이 고르기 때문에 손실율이 적고, 적은 힘의 전단력으로 쉽고 빠르게 토막벽돌로 쪼개어 사용할 수 있으며, 일반 바닥벽돌로 현출할 수 없는 다양 한 이형시공, 특수부분(모서리,중앙,교차,끝단)등에 시공이 가능한 토막분리형 바닥벽돌을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 벽돌 소지가 압출되는 방향으로 벽돌의 벽면을 둘러 절개홈을 형성시키기 위한 절개날이 장착된 금형을 통하여 압출시키는 방법을 이용하여 제조되는 토막분리형 바닥벽돌의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 바닥벽돌에 있어서 서로 대향하는 수직벽면의 상ㆍ하 방향으로 다수의 공동 및 금형 내ㆍ외부에 절개홈이 형성된 토막분리형 바닥벽돌을 제공한다.

또한 본 발명은 벽돌 원료의 혼합, 분쇄하는 단계 : 상기 압출 성형된 벽돌을 건조시키는 단계 : 상기 건조된 벽돌을 소성시킨 후 냉각시키는 단계를 포함하는 토막분리형 점토바닥벽돌의 제조방법으로서, 상기 혼련된 혼합, 분쇄물을 다수의 절개날(blade)이 구비된 금형이 장착된 진공압출기를 통하여 압출시키는 단계를 포함하는 토막분리형 바닥벽돌의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 토막분리형 벽돌은 금형의 외부에 서로 대향하는 수직 벽면에 벽돌 바닥면과 수직방향으로 절개홈을 형성시킬 경우에, 상기 대향하는 절개홈과 절개홈이이 이루는 가상선의 방향으로 전단 응력이 현저히 낮기 때문에, 외부에서 약간의 전단력이 가해지는 경우 다른 곳 보다도 쉽게 파괴되는 효과 즉 노치(Notch)효과가 유도되며, 이로 인하여 상기 가상선의 방향으로 벽돌이 쉽게 쪼개어진다는 원리를 이용한 것이다.

특히, 절개홈과 절개홈을 이루는 가상선의 중간 지점을 전 후 하여서는 절개 홈에 의한 영향이 적게 미쳐지는데, 절개홈을 연결한 가상선 상에 벽돌 몸체를 관통하는 공동을 더욱 형성시킴으로써, 절개홈과 거리가 먼 부분도 절개홈과 절개홈이 이루는 가상선의 방향으로 쉽게 쪼개 질 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 토막분리형 바닥벽돌 및 그 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.

(1) 본 발명의 토막분리형 바닥벽돌의 구조 및 구성성분

본 발명은 직육면체의 바닥벽돌로서 서로 대향하는 수직벽면에 상ㆍ하방향으로 형성된 다수의 절개홈을 갖는 토막분리형 바닥벽돌이다. 본 발명에서 상기 절개홈과 절개홈을 연결한 가상선 상에 벽돌의 몸체를 관통하는 동공이 더욱 형성된 것이 바람직하다.

상기 절개홈 및 공동의 수, 위치, 크기, 홈이 파여진 깊이, 형태 등은 벽돌의 제조공정에서 토막벽돌의 크기 및 형태가 고려되어 당업자에 의하여 용이하게 결정 될 수 있다. 벽돌의 크기와 형태에 따른 토막 벽돌은 칠오토막, 이오토막, 반토막, 반반절, 경사반절, 빗반토막, 빗이오토막 등이 있듯이, 본 발명의 절개홈은 상기와 같은 다양한 형상으로 벽돌이 쪼개질 수 있도록 벽돌의 수직벽면을 둘러 절개홈을 형성시킬 수 있다.

예를 들어, 표준형 벽돌을 이용한 토막벽돌을 설명하면, 표준형 벽돌(200∼230×95∼114×50∼75)을 2∼8등분할 수 있도록 벽돌내부에 절개홈(1)과 동공(2, 3)을 형성시킬 수 있다. 길이방향의 절개홈은 1∼3쌍을 형성시킬 수 있고, 나비방향으로는 1쌍이 절개홈을 형성시킬 수도 있다.

바닥벽돌의 수직 벽면에 형성되는 절개홈의 깊이는 절개되는 부분의 길이는 벽돌 나비방향의 모서리 길이의 10∼30%가 바람직하다. 홈의 깊이가 10%미만인 경우에는 분리작업시 쪼개지는 벽돌의 모양이 일정하지 못하며 건조나 소성시 팽창 및 수축으로 인해 벽돌의 내부 또는 표면에 심한 크랙(Crack)현상을 야기시킬 수 있어 원하는 크기나 형태의 벽돌을 제조하기 어렵게 된다.

상기 바닥벽돌의 수직벽면을 둘러 형성되고 서로 대향하는 절개홈과 절개홈을 이은 가상선 상에 벽돌 몸체를 관통하여 동공(3)을 형성시키는 것이 보다 바람직한데, 공동(空洞)에 의해 쪼개지는 절단면이 보다 균일하고 보다 약한 전단력으로도 벽돌이 쪼개어질 있다.

상기 동공의 위치는 절개홈과 절개홈의 중간지점, 가상선이 교차되는 지점 및 동공과 절개홈의 중간지점에 형성되는 것이 바람직하며, 동공의 개수는 1~13개가 바람직하다. 또한, 공동의 형상 및 크기에 특별한 제한이 있는 것은 아니며 원기동, 타원기둥, 각기둥의 형상이 가능하고 바람직한 공동의 크기는 2∼7mm가 바람직하다.

또한, 벽돌의 쪼개짐이 용이하고 쪼개지는 형상을 보다 균일하게 하기 위하여, 상기 동공에 절개홈(4, 5)을 일체로 더 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 동공에 일체로 형성된 절개홈의 방향은 벽돌이 깨어지는 양 방향으로 형성시키는 것이 바람직하며, 특히 네방향으로 쪼개지는 부분에는 네방향으로 절개홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 사상을 토대로 하여, 아치벽돌, 팔보벽돌, 둥근모벽돌, 원형벽돌 등과 같은 이형벽돌에도 상기 절개홈을 도입하는 것은 당업자에게 극히 자명한 것으로서, 본 발명의 보호범위가 직육면체의 벽돌에만 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 토막분리형 바닥벽돌의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 토막 분리형 바닥벽돌의 성분으로는 백토(30∼70중량%), 흑점토(10∼30중량%), 장석(7∼20중량%), 석탄회(Fly Ash, 5∼45중량%), 제지소각회(Paper Ash, 3∼10중량%)를 포함하는 점토질의 바닥벽돌인 것이 바람직하다.

상기에서 석탄회는 석탄을 미분기로 분쇄(200mesh의 체 70∼80% 통과)하여 뜨거운 공기와 함께 고속으로 노내에 주입하여 대부분 광물질의 용융점 이상인 1500±200℃에서 부유상태로 순간적으로 연소시킬때 얻어지는 산업폐기물인데, 이 중에서 작은 입경의 입자는 연소가스와 함께 배출되다가 전기집진기에서 포집되는데 이것을 플라이애쉬(Fly Ash)라고 한다. 석탄회는 수분과 수화하여 포졸란 반응을 일으켜 건조 강도를 증가시키고, 소성시 소결강도를 증가시킨다.

상기 제지소각회(Paper Ash)는 제지의 제조에 있어서 발생하는 산업 폐기물로써 석탄회와 비슷한 입자크기를 가지며, 석탄회와 더불어 물성을 향상시키는 작용을 한다. 상기 플라이애쉬와 제지소각회는 공통적으로 회에 포함된 알칼리 성분에 의하여 저온 소결이 가능하며, 또한 탄소를 포함한 가연성 성분의 연소에 의해 열에너지를 얻을 수 있으므로 연료비를 절감시킬 수 있다.

(2) 본 발명의 토막분리형 점토바닥벽돌의 제조방법

본 발명의 공동 및 절개홈이 형성된 토막 분리형 점토바닥벽돌은 벽돌 원료의 혼합ㆍ분쇄하는 단계 : 상기 혼합ㆍ분쇄물에 물을 첨가하여 혼련시키는 단계 ; 상기 혼련된 혼합ㆍ분쇄물을 압출ㆍ성형하는 단계 : 상기 압출ㆍ성형된 벽돌을 건조시키는 단계 : 상기 건조된 벽돌을 소성시킨 후 냉각시키는 단계를 포함하는 압출성형을 이용한 통상적인 벽돌의 제조공정을 통하여 제조되는 것으로서, 상기 혼련된 혼합ㆍ분쇄물의 압출은 서로 대향하는 금형의 내부 벽면에 벽돌이 압출되는 방향으로 절개날(blade)이 구비된 금형을 사용하여 압출시키는 것을 특징으로 한다.

상기 금형의 내부 벽면을 둘러 형성되며, 서로 대향하고 있는 절개날과 절개날을 이은 가상선 상에, 절개날과 평행한 방향으로 벽돌의 몸체를 관통할 수 있도록 코어가 장착된 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어는 상기 절개날과 절개날이 이루는 가상선의 방향으로 벽돌의 쪼개짐이 보다 용이하고, 쪼개지는 형상을 보다 균일하게 할 수 있기 하기 위하여 코어와 일체로 형성된 절개홈을 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

토막분리형 벽돌의 제조방법의 일예로서 토막분리형 점토바닥벽돌 제조의 바람직한 구현예는 다음과 같다.

우선, 고령토(백토), 흑점토, 장석, 석탄회 및 제지소각회를 혼합 및 분쇄하고, 다음 상기 혼합ㆍ분쇄물 100중량부에 대하여 수분의 함량이 17~18 중량부가 되도록하여 혼련하고 벽돌의 형상으로 압출 및 성형하는 단계이다. 본 단계에서의 성형은 유압프레스에 의한 성형이 아닌 소지속의 공기를 완전히 제거한 후 진공, 토련하여 압출ㆍ성형하는 것이 바람직하다.

본 단계에서 절개홈(1)과 공동(2, 3)이 형성된 벽돌을 압출ㆍ성형을 위한 금형은 이미 상술한 있듯이, 금형의 내부 벽면에 벽돌이 압출되는 방향으로 절개날이 구비되며, 절개날과 절개날을 이은 가상선 상에 절개날과 평행한 방향으로 벽돌의 몸체를 관통할 수 있도록 코어가 장착된 금형을 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 압출성형된 벽돌을 건조로에서 온도를 최저 30℃에서 최고 120℃까지 서서히 승온하면서 48∼60시간 동안 건조시킨다.

다음, 상기 건조된 벽돌을 터널가마 또는 불연속 가마에 넣고 가마 내부의 온도를 최초 40℃에서 최고 1030∼1175℃까지 온도를 서서히 높이면서 15∼40시간 동안 산화 또는 환원(중성)분위기로 소성한 후 소성된 벽돌을 서서히 냉각시킴으로써 본 발명의 토막분리형 점토바닥벽돌은 제조된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 당업자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 제시하는 것으로 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것이 아님은 명백할 것이다.

[실시예 1]

주원료인 백토 68중량%, 흑점토 25중량%, 장석 7중량%를 혼합하여 분쇄하였다. 다음, 상기 주성분 100중량부에 대하여 수분을 16중량부로 맞추어 혼련한다. 압출되는 소지의 절단면이 가로 217.0 mm×세로 106.0 mm 인 벽돌을 8조각으로 토막낼 수 있도록 금형 내부 면을 둘러 8개의 날과 금형의 절개날을 기준으로 하여 벽돌이 쪼개지는 가상선 상에 벽돌의 몸체를 관통하는 공동이 형성될 수 있도록 13개의 코어가 있는 다공금형이 장착된 진공 압출기를 통하여 상기 혼합물을 압출시킨 후, 압출된 소지를 벽돌 형상으로 절단하여 성형시켰다.

다음, 상기 성형된 벽돌을 건조로에 넣고 온도를 최고 120℃까지 서서히 승온하면서 50시간 건조시켰다. 다음, 상기 건조된 점토 벽돌의 표면을 서로 포개거나 맞대어 적재하여 터널가마에 투입하고, 가마 내부 온도를 최고 1175℃ 까지 서서히 승온하여, 39시간 환원(중성) 분위기로 소성하여 냉각시킴으로써 토막 분리형 벽돌(도 1b참조)을 제조하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서, 금형 내부면을 둘러 8개의 날과 벽돌의 몸체를 관통하는 공동이 형성될 수 있도록 3개의 코어가 절개날과 이루는 방향으로 절개날이 코어와 교차로 고정형성된 코어를 사용한 다공 금형이 장착된 진공 압출기를 통하여 상기 혼합물을 압출시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토막 분리형 벽돌(도 1c 참조)을 제조하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.

[실시예 3]

상기 실시예 2에서, 금형 내부면을 둘러 8개의 날과 벽돌이 몸체를 관통하는 13개의 공동 중 중앙 3개의 코어가 절개날과 이루는 방향으로 절개날이 코어와 교차로 고정형성된 코어를 사용한 다공 금형을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 토막 분리형 벽돌(도 1d 참조)을 제조하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.

[실시예 4]

실시예 3에서, 주원료인 백토 50중량%, 흑점토 25중량%, 장석 7중량%, 석탄회 15중량%, 제지 소각회 3중량%를 사용하였고, 건조로의 최고 온도는 120℃로 하였으며, 건조된 점토 벽돌의 표면을 서로 포개거나 맞대어 적재하여 터널가마에 투입하여, 가마 내부 온도를 최고 1145℃ 까지 서서히 승온하여, 39시간 환원(중성) 분위기로 소성하여 냉각시킨 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 토막 분리형 점토 벽돌을 제조하였다. 구체적인 결과는 하기 표 1과 같다.

[측정 방법]

압축강도는 시료를 미리 110±5℃의 공기 중탕에서 건조하고, 24시간 후에 꺼내어 실온까지 방랭한다. 벽돌의 190×90mm의 면을 가압면으로 하고, 미리 시료마다 개구부를 포함하는 가압 면적 A(㎠)를 구하고, 가압면에는 필요에 따라 종이 조각 등을 끼워 균일하게 가압하였다. 가압속도는 매초 49-98.1N/㎠(5-10 Kgf/㎠)로 하여, 시료가 파괴되었을 때의 최대 하중 WN(Kgf)을 측정하였으며, 압축강도는 다음식에 따라 계산하였다.

수학식 1 : C = W / A

여기서 C는 압축강도 N/㎠(Kgf/㎠)이고, A는 개구부를 포함하는 가압 면적(㎠)이고, W는 최대 하중 N(Kgf) 이다.

다음, 흡수율은 시료를 110±5℃의 공기 중탕 속에서 24시간 건조하여 실온까지 방랭한 후 칭량하고, 이것을 건조 무게 m₁(g)로 하여, 이 시료를 즉시 20±5℃의 물 속에 24시간 정치한다. 시료 상부와 수면 사이의 거리는 50-60mm로 한다. 이것을 물 속에서 꺼내어 재빨리 젖은 헝겊으로 표면의 수분을 닦고, 즉시 무게를 달아 이것을 수분을 포함한 무게 m₂(g)로 한다. 흡수율은 다음식에 따라 계산한다.

수학식 2 : a=m₂-m₁/m₁×100

여기서 a: 흡수율(%)이고, m₁: 건조무게(g)이고, m₂: 수분을 포함한 무게(g) 이다.

[표 1]

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
공동개수	13	3	13	13
절개날개수	8	14	14	14
소성최고온도(℃)	1175	1175	1175	1145
압축강도(㎏f/㎠)	324	305	312	358
흡수율(%)	7.5	7.8	7.8	7.2

상기 살펴본 바와 같이, 본 발명의 토막분리형 바닥벽돌은 서로 대향하는 벽돌이 수직 벽면상에 절개홈이 서로 쌍을 이루어 형성된 것으로서, 절단되는 벽돌의 단면이 매끄럽고, 적은 힘의 전단력으로 쉽고 빠르게 토막벽돌로 쪼개어 사용할 수 있으며, 균일한 모양과 크기를 가지는 토막벽돌을 얻을 수 있기 때문에 마름질 작업의 반복시행에 따른 손실 부담을 경감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 토막분리형 바닥벽돌의 제조방법으로서, 금형 내부에 벽돌 소지가 압출되는 방향으로 절단홈을 형성하기 위한 날이 구비된 금형을 이용하여, 절개홈을 용이하게 형성시킬 수 있는 토막분리형 벽돌의 간략화된 제조방법이다.

또한, 본 발명의 토막분리형 바닥벽돌은 백토, 흑점토 및 장석로 이루어지는 주성분의 일부를 석탄회와 제지소각회로 대체함으로써, 산업폐기물을 재활용하고 원가를 절감할 뿐만 아니라 회에 포함된 알칼리성분으로 인하여 저온소결이 가능하고 탄소를 포함한 가연 성분의 연소에 의하여 열에너지를 얻을 수 있기 때문에, 기존의 소결 온도 보다 30℃ 낮은 온도에서 소결이 이루질 수 있고 연료비를 20∼30%까지 절감할 수 있는 에너지 절약형 벽돌인 것이다.

Claims (7)

1. 직육면체의 벽돌에 있어서, 서로 대향하는 수직벽면의 상하 방향으로 절개홈이 형성되고, 상기 서로 대향하는 절개홈을 연결한 가상선 상에 벽돌 몸체를 관통하는 공동(空洞)이 형성된 것을 특징으로 하는 토막 분리형 바닥벽돌.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공동은 벽돌이 쪼개지는 방향으로 절개홈이 일체로 더 형성된 것임을 특징으로 하는 토막 분리형 바닥벽돌.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 벽돌은 백토, 흑점토, 장석, 석탄회(fly ash) 및 제지 소각회(paper ash)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 토막 분리형 점토바닥벽돌.
5. 벽돌 원료의 혼합ㆍ분쇄하는 단계 ; 상기 혼합ㆍ분쇄물에 물을 첨가하여 혼련하는 단계 ; 상기 혼련된 혼합ㆍ분쇄물을 압출ㆍ성형하는 단계 ; 상기 압출ㆍ성형된 벽돌을 건조시키는 단계 ; 상기 건조된 벽돌을 소성시킨 후 냉각시키는 단계를 포함하는 바닥벽돌의 제조 방법으로서,

   상기 혼련된 혼합ㆍ분쇄물의 압출은 서로 대향하는 금형의 내부 벽면에 벽돌이 압출되는 방향으로 절개날(blade)이 구비된 금형을 통하여 압출시키는 것이고,

   상기 금형은 절개날에 의해 형성된 홈을 기준으로 벽돌이 쪼개어질 수 있도록 절개날과 절개날을 이은 가상선 상에 벽돌 몸체를 관통하는 코어가 더 구비된 것임을 특징으로 하는 토막 분리형 바닥벽돌의 제조방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서, 상기 코어는 벽돌이 쪼개지는 방향으로 절개날이 일체로 더 형성된 것임을 특징으로 하는 토막 분리형 바닥벽돌의 제조방법.

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