KR100711115B1

KR100711115B1 - 점토용 고화제와 그 고화제가 첨가된 점토조성물

Info

Publication number: KR100711115B1
Application number: KR1020060096893A
Authority: KR
Inventors: 강정용
Original assignee: 석성기업주식회사
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2007-04-24

Abstract

본 발명은 점토용 고화제와 고화제가 첨가된 점토조성물에 관한 것으로, 그 목적은 점토에 혼합되어 콘크리트화됨으로써, 점토 조성물의 강도를 소성없이 우수한 조기강도를 발현할 수 있는 점토용 고화제를 제공하는 것이다.

본 발명의 점토용 고화제는 규산나트륨(Na₂OSiO₂) 30∼50중량%, 황산마그네슘 수화물(MgSO₄·7H₂O) 15∼25중량%, 염화마그네슘 수화물(MgCl₂·6H₂O) 15∼25중량%, 양이온 계면활성제 10∼20중량% 로 이루어져 있으며, 상기 고화제는 물 5∼10 중량부에 1.5∼6.25 중량부를 희석한 후, 이를 흙(점토) 80 중량부 및 시멘트 15∼25 중량부의 혼합물에 첨가하여 점토조성물을 생성하도록 되어있다.

점토, 고화제, 흙고화제, 흙벽돌, 사질토

Description

점토용 고화제와 그 고화제가 첨가된 점토조성물{A solidification agent for clay and clay compositions with addition of the same}

도 1 은 본 발명의 점토조성물로 이루어진 블록을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(100) : 블록

본 발명은 점토용 고화제와 그 고화제가 첨가된 점토조성물에 관한 것으로, 현지토, 황토, 마사토, 진흙, 고령토, 사질토 등의 점토(흙)에 첨가되어 강도를 단기에 증진시킴으로써, 블록, 벽돌, 패널 등의 건축 및 토목자재로 성형할 수 있는 점토용 고화제와 그 고화제가 첨가된 점토조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 흙(점토)은 인체에 유익한 원적외선을 방출하는데, 이 원적외선은 혈액순환과 노폐물배출을 촉진하여 건강을 증진시킨다. 그리고 황토는 음이온을 방출하는데, 이 음이온은 각종 오염으로부터 생활주변에 방출된 양이온을 흡착, 중화하여 생활환경을 쾌적하게 한다. 또한 이러한 황토는 보온 및 단열효과 뛰어나기 때문에 건축 및 토목재료로 많이 사용되었다.

근래 주택 등 건축업계에서는 주거환경이 인체에 미치는 영향 및 친금감 등을 고려하여 건축물의 내·외장재로서 시멘트 몰타르(Cement mortar) 대신 황토몰타르의 사용을 선호하는 경향을 보이고 있고, 그에 따라 각종 황토조성물이 제안되고 있다.

그러나, 상기와 같은 점토조성물은 자체 점성 또는 부착력이 약해서, 일정한 형태로 성형하기 어렵고, 강도 및 경도가 약하여 사용 중 깨지거나 크랙이 발생될 뿐 아니라, 물에 잘 풀리고, 표면이 부스러지는 단점이 있어서 건축용으로 활용하기에 적지 않은 제약이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 점토에 혼합되어 콘크리트화됨으로써, 점토 조성물의 강도를 소성없이 우수한 조기강도를 발현할 수 있는 점토용 고화제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 점토용 고화제를 첨가하여 주성분이 흙(점토)로 이루어진 고강도의 점토조성물을 형성하고, 유해중금속의 함량이 거의 없으며, 폐건축자재로 인한 2차적 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 친환경적인 점토 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 점토용 고화제는 규산나트륨(Na₂OSiO₂) 30∼50중량%, 황산마그네슘 수화물(MgSO₄·7H₂O) 15∼25중량%, 염화마그네슘 수화물(MgCl₂·6H₂O) 15∼25중량%, 양이온 계면활성제 10∼20중량% 로 이루어져 있다.

상기 규산나트륨은 조성비보다 적어지면 충분한 반응이 이루어지지 않아 강도가 저하되고, 너무 과량 첨가될 경우 첨가되는 양에 비해 큰 효과증진을 기대할 수 없으므로, 첨가되는 다른 구성성분의 상태를 고려하여 적정량을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 황산마그네슘 수화물 및 염화마그네슘은 점토와의 혼합시 각 성분들의 급격한 응결 및 경화를 조정하기 위한 것으로, 소량 첨가로 충분한 경도와 신속한 고화가 이루어지지 못하게 되고, 너무 과량 첨가하면 가사시간이 짧아져서 성형성이 좋지 않으며, 고화가 너무 과하게 이루어져 각종 물리적 특성이 약화되게 된다. 또한, 상기 염화마그네슘은 감수하여 강도를 증진시킨다.

상기 양이온 계면활성제는 분산제로서 소량첨가할 경우, 입자의 분산력이 저하되고, 너무 과량 첨가될 경우 다른 성분들의 함량이 저하되어 전체적인 물성이 저하된다.

상기 양이온 계면활성제는 소듐 메틸렌 비스-나프탈렌 술포네이트(Sodium Methylene Bis-Naphthalene Sulfonate)를 첨가하며, 아래의 [표1]과 같은 특성을 구비한다.

[표1]

상기와 같이 이루어진 본 발명의 고화제는 흙(점토)에 시멘트 및 물과 함께 혼합되어 건축/토목구조물로 사용될 수 있는 점토조성물을 형성한다. 즉, 상기 고화제는 시멘트 및 물과 함께 혼합될시, 고화제내의 각종 광물성분이 화학적 이온치환 작용에 의해 결합되어 중화 및 수화반응을 통해 점토를 고강 콘크리트화하게 된다.

상기 점토조성물와 같은 흙(점토) 80 중량부에 대하여, 시멘트 15∼25 중량부를 첨가하고, 이에 고화제 약 1.5∼6.25 중량부를 물 5∼10 중량부에 희석하여 첨가 혼합하도록 되어 있으며, 상기 고화제는 첨가되는 시멘트의 중량대비 10∼25%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 점토는 점성토, 마사토, 하천토, 황토, 고령토, 일반토, 사질토 등등 우리나라에서 용이하게 획득할 수 있는 것으로, 이중 사질토를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 시멘트는 적정중량부 이하로 첨가될 경우, 압축강도가 저하되고, 적정중량부 이상으로 첨가될 경우, 본 발명이 의도하는 친환경 및 압축강도 단기증진을 위해 첨가되는 다른 첨가제들의 양이 상대적으로 불충분 또는 과잉첨가되게 된다.

또한, 상기 시멘트는 일반적인 포틀랜드 시멘트 및 조강시멘트 등을 사용할 수 있으며, 점토의 고유색상 및 질감등의 특성을 그대로 유지하면서 강도를 향상시키기 위하여 백시멘트를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 고화제는 첨가되는 점토 및 시멘트와 반응하여 유해물질을 중화 및 탈취하고, 침출수의 배출을 차폐하며, 콘크리트화하여 압축강도를 증진시키는 것으로, 첨가되는 시멘트의 중량을 100%라고 할 경우, 10% 미만으로 첨가될 경우, 점토 및 시멘트 혼합물과의 반응저하로 인하여 고형화된 압축강도가 저하되고, 25%를 초과하여 첨가될 경우, 반응성은 좋아지나 경제적 비용부담이 증가하고, 압축강도에 현저한 차이가 발생되지 않으며, 너무 빨리 경화되어 작업성이 떨어지므로, 적정량을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 물은 고화제와 점토로 이루어진 혼합물의 반응 및 균일한 혼합을 위하여 첨가되는 것으로, 점성토, 마사토, 하천토, 황토, 고령토, 일반토, 사질토 등등의 적용대상에 따라 또한 성형대상물에 따라 시멘트 100 중량부에 대하여 28∼40 중량부 범위내에서 물과 함께 혼합 첨가되며, 자연함수비에 따라 그 양을 조절하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 조성된 본 발명은 시멘트와 고화제를 균일하게 혼합하고, 상기 혼합된 고화제를 현장에서 사질토, 현지토, 황토, 마사토, 진흙, 고령토 등의 점토에 물과 혼합하여 교반 혼합시킨다. 이와 같이 혼합교반된 점토혼합물은 도로포장, 벽돌, 호안블록, 옹벽 및 아파트 층간소음방지재 등등과 같이 목적에 맞도록 다양하게 시공할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

규산나트륨(Na₂OSiO₂) 40중량%, 황산마그네슘 수화물(MgSO₄·7H₂O) 20중량%, 염화마그네슘 수화물(MgCl₂·6H₂O) 15중량%, 소듐 메틸렌 비스-나프탈렌 술포네이트(Sodium Methylene Bis-Naphthalene Sulfonate) 25중량%를 혼합하여 고화제를 생성하였다.

실시예 2

사질토 80 중량부에 백시멘트 20 중량부를 첨가하고 믹싱하고, 상기 실시예 1 의 고화제 3 중량부를 물 7 중량부에 희석하여, 사질토와 백시멘트의 혼합물에 혼합 교반하여 점토혼합물을 형성하였다.

이와 같이 혼합 교반된 점토혼합물을 블록 틀에 넣고, 이를 가압하여 10㎝×10㎝×10㎝(가로×세로×높이) 크기의 블록시편을 형성하였으며, 이들에 대한 재령 3일과 재령 28일 압축강도 및 흡수율을 측정하였다. 그 결과는 [표2]와 같다.

실시예 3

사질토 점토 80 중량부에 백시멘트 20 중량부를 첨가하고 믹싱하고, 상기 실시예 1 의 고화제 4 중량부를 물 7 중량부에 희석하여 사질토와 백시멘트의 혼합물에 혼합 교반하여 점토혼합물을 형성하였다.

실시예 4

공원등의 산책로 도로포장에 있어서, 사질토 80 중량부에 대하여 백시멘트 20 중량부를 첨가하여 믹싱하고, 상기 실시예 1 의 고화제 5 중량부를 물 7 중량부에 희석한 후, 사질토와 백시멘트의 혼합물에 혼합 교반한다. 이와 같이 형성된 점토조성물을 시공대상도로에 100∼300㎜ 두께로 2회이내 포설하고, 평탄작업 및 진동로울러로 다짐작업을 7회 반복하여 방수표층을 시공하였으며, 이에 대한 재령 3일 및 재령 28일 압축강도를 측정하였다. 이에 대한 결과는 [표2]와 같다.

[표2]

상기 [표2]에서와 같이, 이와 같이 본 발명의 점토조성물은 건축용 블록 및 산책로 등의 도로 포장에 시행될 경우, 재령 28일의 압축강도가 시멘트 압축강도 200㎏_f/㎠ 와 거의 유사한 강도를 구비하고 있음을 알 수 있으며, 흡수율 역시 매우 우수함을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 점토조성물은 재령 3일의 압축강도가 재령 28일의 압축강도의 70∼75% 범위내에 도달하고 있음을 알 수 있으며, 이를 통해 조기강도가 매우 우수함을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 블록뿐만이 아니라 공지의 벽돌, 블록, 슬라브 형틀에 넣고 압착하여 벽돌 또는 블록 형상으로 할 수 있으며, 이와 같은 벽돌 또는 블록을 제조할 경우, 우수한 압축강도를 구비하므로, 잘 깨지지 않거나 부서지지 않는다. 또한, 본 발명은 옹벽용 블록을 제조한 후 이를 다층축조하여 옹벽을 형성할 수 있는 등 여러가지 형태로 변형하여 사용할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 사질토, 현지토, 황토, 마사토, 진흙, 고령토 등의 점토(흙)에 첨가되어 점토를 고강 콘크리트화하며, 이를 통해 우수한 압축강도(시멘트압축강도와 동등 또는 그 이상)를 구비한다.

또한, 본 발명은 백시멘트를 사용할 경우, 점토와의 혼합시 점토 고유의 색상을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 점토가 70% 이상 첨가된 점토조성물에 혼합되어 소정의 압축강도를 구비하도록 고화시킬 수 있으므로, 건축 및 토목 구조물에 친환경적인 건축소재로 활용할 수 있으며, 이를 통해 재활용 및 매립에 의한 폐기처분시 이로 인한 2차적인 환경오염이 발생되지 않는 등 많은 효과가 있다.

Claims

규산나트륨(Na₂OSiO₂) 30∼50중량%,

황산마그네슘 수화물(MgSO₄·7H₂O) 15∼25중량%,

염화마그네슘 수화물(MgCl₂·6H₂O) 15∼25중량%,

양이온 계면활성제 10∼20중량% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 점토용 고화제.
제 1 항에 있어서;

상기 양이온 계면활성제는 소듐 메틸렌 비스-나프탈렌 술포네이트(Sodium Methylene Bis-Naphthalene Sulfonate)인 것을 특징으로 하는 점토용 고화제.
흙(점토) 80 중량부에 대하여, 시멘트 15∼25 중량부를 첨가하고, 상기 청구항 1 또는 청구항 2 의 고화제 1.5∼6.25 중량부를 물 5∼10 중량부에 희석하여 첨가 혼합한 것을 특징으로 하는 점토용 고화제가 첨가된 점토조성물.
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