KR100876676B1

KR100876676B1 - 친환경 항균 레미콘

Info

Publication number: KR100876676B1
Application number: KR1020080030041A
Authority: KR
Inventors: 김두진
Original assignee: 김두진
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-01-07

Abstract

본 발명은 친환경 항균 레미콘에 관한 것으로, 유용미생물군(Effective Microorganisms)에 Bacillus균종을 추가하여 혼합배양한 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)을 일반 레미콘 배합에 적정량 첨가하여 레미콘 자체에 항균력과 탈취력, 항곰팡이 특성등 친환경적인 특성의 향상, 물리적 품질특성 개선 , 동식물 생존 및 성장능력이 부여되도록한 친환경 항균 레미콘을 개시한다.

본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘은, 레미콘 전체 100중량%에 대하여, 골재 67~84중량%, 결합재 10~23중량%, 물 5.97 ∼ 7.5중량%, 혼화제 0.03~2.5중량% 혼합되어 이루어지며, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균을 포함하는 유용미생물군과 Bacillus subtilis균, Bacillus licheniformis균, Lactobacillus planrum균, Pediococcus acidialactici균을 포함하는 Bacillus균종이 각각 1 이상 혼합되어 이루어진 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)이 상기 결합재 100중량부에 대하여 중량의 5 ∼ 10중량부 혼합되어 배양된다.

친환경, 레미콘, 유용미생물군, Bacillus균종

Description

친환경 항균 레미콘{A eco-friendly antifungal cement mixer}

본 발명은 친환경 항균 레미콘에 관한 것으로, 일반 레미콘 배합에 유용미생물군(Was Beneficial Microroganisms)과 Bacillus균종을 혼합하여 배양한 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)을 첨가하여 배양시켜 레미콘 자체에 항균력과 탈취력, 항곰팡이 특성이 부여 되도록 함으로서, 레미콘 타설 후 자체 독성에 의한 새집 증후군을 해소할 수 있는 동시에 자체 정화 및 항균, 탈취 능력으로 레미콘 타설면 주변의 세균 박테리아 등 유해 미생물 서식을 원천 차단하여 보다 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있도록 하였으며 레미콘의 물리적 성능 향상으로 구조물의 수명을 연장시키고, 특히 동식물이 생존하여 성장할 수 있는 보다 친환경적인 조건을 갖춘 친환경 항균 레미콘에 관한 것이다.

일반적으로 레미콘(Ready Mixed Concrete)은 제조공장에서 여러 규격의 배합설계를 하여 원, 부재료인 골재, 물, 결합재, 공기의 혼합비를 7:1.5:1:0.5정도의 비율로 혼합 후 운반차량(Truck Mixer)에 의해 건설현장에 납품되어 타설된다.

레미콘의 종류에는 일반, 고성능, 고강도레미콘 등이 있으며 배합 및 원, 부재료에 따라 구분되며, 납품공정 중 제품에 대한 품질관리가 이루어지며 시험기준은 한국산업규격(Korean Industrial Standards)에 적합한 것이어야 한다. 품질공정 시험방법에는 슬럼프(Slump), 공기량(Air), 압축강도(Compressive Strength)등이 시험 기준에 적합해야 하는데, 구체적으로 슬럼프 기준은 측정치±2.5cm, 공기량 기준은 4.5±1.5%, 압축강도는 재령28일 호칭강도 이상이어야 한다. 이러한 시험기준과 혼합공정을 거쳐 제조 되어진 레미콘은 건설 현장에 납품 타설되어 경화 및 양생을 거쳐 건물 구조물로 성형된다.

그러나 현재까지 사용되고 있는 일반 레미콘은 단지 건설현장에 레미콘 구조물을 만들기 위한 단순한 용재에 불과하며, 타설 경화후 구조물 이외에 기능성이 전혀 없을 뿐 아니라 자체 독성으로 인하여 환경과 관련한 문제가 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.

부연 설명하면, 일반적으로 사용되는 레미콘은 pH가 12∼14인 강알칼리성으로 원재료인 시멘트의 경화 시 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 이산화탄소(CO2), 암모니아성 염기성 기체, 크롬(Cr), 라돈(Rn)등 실내 환경에 치명적인 해를 줄 수 있는 유해 요소가 발생되며, 이러한 유해요소는 새집증후군의 원인이 된다.

특히, 위와 같이 레미콘 경화시 발생되는 이산화탄소(CO2) 및 염소이온(Cl∼)등은 배근된 철근 등을 부식시키는 주요 원인이 되며, 철근 부식으로 인한 팽창균열로 인하여 구조물이 약화되며 구조물의 수명이 단축되는 문제가 있다.

덧붙여, 건전한 레미콘의 알칼리산도(pH)는 12내지 14로 산화세균이 활동할수 없지만 대기중의 이산화탄소(CO2)나 염소이온(Cl∼),황산화 세균 등이 세공을 통하여 침투하게 되면 산도(pH)가 급속히 떨어지게 되고 시멘트의 함량 중 C3A의 량이 증가하면서 침투하는 염소 이온과 반응하여 불용성의 물질(calcium chloroaluminate:3CaO,Al2O3,CaCl2,10H2O)을 형성함으로써 자유염소 이온농도를 저하시키게 되므로 내식성을 증가 시켜준다. 그로 인하여 레미콘의 pore solution의 산도(pH)가 8 내지 9 이하로 저하되면 그 영역에서 우세한 산화세균이 먼저 증식하고 레미콘 표면의 pH를 저하시켜 다음의 황산화 세균이 증식하기 쉬운 환경이 제공된다. 그렇게 되면 최종적으로 호기성 황산화세균인 tiobacillus,tiooxidance가 활발히 활동하여 황산을 생성하고 특히 황산은 강산이기 때문에 레미콘 속의 시멘트는 중화반응에 의하여 용해되어 레미콘의 강성이 저하되는 문제가 발생된다.

또한, 황산이온이 내부로 이동하여 과포화되면 모노설페이트는 에트린가이트로 변화함으로서 시멘트 경화체 조직을 거칠게 하고 균열을 발생시켜 부식 물질의 침입을 촉진시키며 레미콘 구조물의 수명을 단축시키고 나아가서 유해미생물의 침입으로 인하여 실내 환경을 악화시키는 등의 많은 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레미콘 배합에 유용미생물군(Was Beneficial Microroganisms)과 Bacillus균종을 혼합 배양한 혼합균종을 적정량 첨가하여 혼합한 후 배양시켜 레미콘 자체에 항균력과 탈취력, 항곰팡이 특성을 부여함으로서, 레미콘 타설 후 자체 독성에 의한 새집증후군을 해소할 수 있는 동시에 자체 정화 및 항균, 탈취능력으로 레미콘 타설면 주변의 세균, 박테리아 등 유해 미생물 서식을 원천 차단하여 보다 쾌적하게 실내 환경을 조성 할 수 있으며, 레미콘 속에 포함되어 있는 암모니아성 기체, 크롬(Cr), 라돈(Rn) 등 유해물질을 분해하여 동식물 등이 생존 할 수 있는 보다 친환경적인 친환경 항균 레미콘을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 친환경 조건이외에도 레미콘 타설 경화 후 레미콘 내 황산생성 및 황산화 세균의 침투방지, 불용성의 물질 등을 억제토록 하여 레미콘 구조물의 강성저하를 예방하는 동시에 구조물의 강도를 높일 수 있고, 철근 부식으로 인한 팽창균열로 인하여 구조물이 약화되어 건물 수명이 단축되는 것을 방지하여 제품의 품질과 신뢰도를 일층 향상 시키려는데 있다.

특히 본 발명의 적용은 일반 레미콘 배합 외에도, 토목공사 및 고층건물에 사용되는 고성능, 고강도 레미콘 등 특수레미콘의 배합에 적용하여 빌딩증후군(Sick Building Syndrome)등 을 해소 할 수 있는 친환경 항균 레미콘을 제공하는데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 친환경 환경 레미콘은, 레미콘 전체 100중량%에 대하여, 골재 67~84중량%, 결합재 10~23중량%, 물 5.97∼7.5중량%, 혼화제 0.03~2.5중량% 혼합되어 이루어지며, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균을 포함하는 유용미생물군과 Bacillus subtilis균, Bacillus licheniformis균, Lactobacillus planrum균, Pediococcus acidialactici균을 포함하는 Bacillus균종이 각각 1 이상 혼합되어 이루어진 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)이 상기 결합재 100중량부에 대하여 5 ∼ 10중량부 혼합되어 배양되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 친환경 항균 레미콘에 의하면, 복합유용미생물군 (Composition Was Beneficial Microroganisms)을 레미콘(Ready Mixed Concrete)에 배양함에 따라, 레미콘 품질 및 물리적 특성을 개선 및 강화할 수 있고, 강한 항균력 및 탈취 능력으로 거주 환경을 친 환경적으로 바꿀 수 있으며, 특히 본 발명의 여러가지 실험 예를 통한 결과에서 나타났듯이, 종전의 단순하고 열악한 레미콘 구조물을 동,식물이 살 수 있고 ,성장할 수 있는 생리 활성 작용으로 인하여, 보다 친 환경적인 환경의 구조물로 변화시켜, 거주 환경을 획기적으로 개선할 수 있고, 새집증후군 등의 사회적인 환경 피해를 해소 할 수 있다.

더하여, 본 발명은 일반 레미콘(Ready Mixed Concrete) 제조 회사에서 일반적인 생산 방식으로 대량 생산이 가능하고 또한 시공 방법도 기존의 방법과 동일하여 시공 상 전혀 문제가 없으며 보다 향상된 작업성 및 시공성을 갖는다.

또한, 본 발명은 고층건물 및 댐공사, 운하공사, 메스레미콘 공사 등에 사용 되는 고성능, 고강도 레미콘 등의 특수 레미콘에 적용할수 있어 아파트 외의 빌딩 등에 적용되어 빌딩증후군(Building Sick Syndrom)등을 해소하고 댐공사, 운하공사 등의 레미콘 토목 구조물을 친환경적으로 변화시켜 생태계 파괴를 방지 할 수 있다.

아울러, 친환경 항균 레미콘의 강한 항산화 작용과 자기 공명 파동에 의한 철근 등의 산화를 방지하고 방청효과로 인해 철근의 부식 팽창을 억제하여 구조물의 내구성을 강화할 수 있다.

결과적으로 본 발명에 의한 친환경 효과 외에 구조물의 수명을 보다 연장 시킬 수 있는 특성 및 효과를 가지고 있다

본 발명에 의한 친환경 항균 레미콘은, 레미콘 전체 100중량%에 대하여, 골재 67~84중량%, 결합재 10~23중량%, 물 5.97∼7.5중량%, 혼화제 0.03~2.5중량% 혼합되어 이루어지며, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균을 포함하는 유용미생물군과 Bacillus subtilis균, Bacillus licheniformis균, Lactobacillus planrum균, Pediococcus acidialactici균을 포함하는 Bacillus균종이 각각 1 이상 혼합되어 이루어진 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)이 상기 결합재 100중량부에 대하여 5 ∼ 10중량부 혼합되어 배양되어 이루어진다.

결합재는 시멘트와, 슬래그 시멘트, 플라이 애쉬, 실리카흄, 또는 슬래그 파우더 중 선택된 적어도 1종 이상의 물질이 혼합된 것일 수 있다.

이러한 결합재의 경우 저강도 레미콘 및 고강도,고성능 레미콘의 배합규격에 따라 혼합량의 비율이 정해지며, 그 혼합비율은 레미콘 배합규격 및 품종에 따라 레미콘 전체 중량의 10∼23중량%가 되도록 혼합한다.

혼화제는 리그닌 설폰산염계, 나프탈렌 설폰산 염계, 멜라민 포르말린수지 설폰산염계, 포리카본산계, 아미노 설폰산 염계에 속하는 AE감수제, 고성능 감수제, 계면활성제, 유동화제, 촉진제, 등을 레미콘 배합규격 및 종류에 따라 적절히 혼합한 혼합물로 사용될 수 있다.

복합유용미생물군은 유용미생물과 Bacillus균종이 혼합되어 배양된 것이 사용된다.

유용미생물군은 광합성 세균,효모, 유산균, 방선균,사상균 중 선택된 1종 이상이 사용되며, Bacillus균종은 Bacillus subtilis균, Bacillus licheniformis균,Lactobacillus plantarum균, Pediococcus acidialactici균 중 선택된 1종 이상이 사용된다.

복합유용미생물군은 결합재 100중량부에 대하여 5∼10중량부 혼합되어 배양된다.

상기 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)은 유용미생물군(Was Beneficial Microroganisms)의 배양액 전체 중량부에 대하여 Bacillus 균종이 0.5∼2중량부의 비율로 혼합된다.

복합유용미생물군의 혼합배양완료시 세균증식에 대한범위, 즉, 생균수가3.0X10⁸~2X10⁸cfu/mL의 범위이므로 바실러스균의 범위가 유용미생물군 배양액 전체중량부의 3.0X10⁸cfu/mL의 0.5%인 1.5X10⁶cfu/mL에서 6.2X10⁷cfu/mL의 2%범위인 1.2X10⁷cfu/mL의 범위내에 있어야 하며배양조건(온도35± 5℃,밀폐 및 폭기, 최저배양시간 120시간)에 다라 다소 차이는 있으나 유용미생물 배양액 전체중량부의 0.5이하시 복합유용미생물의 배양효과 및 콘크리트의 품질에 미치는 효과가 떨어지며,2.0초과시 바실러스균의 우세증식으로 인하여 복합유용미생물의 활성도가 떨어지고 생균의 자연괴사로 인한 부패의 상태가 나타나며 콘크리트의 품질이 저하된다.

상기에 따른 바실러스균 첨가율에 따른 복합유용미생물의 배양상태 및 콘크리트에 미치는 영향은 하기와 같다.

바실러스균 첨가율에 따른 복합유용미생물 및 콘크리트에 미치는 영향

이때, 상기 복합유용미생물군의 혼합량은 결합재 총 중량에 대한 비율로서 상기 한정된 수치 범위 내에 있되, 혼합되는 양 만큼 상기 레미콘에 혼합되는 물의 양을 감소시켜 레미콘 총 중량이 항상 일정하도록 한다.

이하 다양한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 특징을 좀 더 구체적으로 살펴 보기로 한다.

<실시예 1>

레미콘 규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프치(㎝))을 25-21-15로 하고 배합기준 물/시멘트비(W/C)53.96%, 잔골재율(S/A) 49.7%, 플라이 애쉬 치환율 7%로 설정하고 슬래그 파우더 치환율 20%로 설정한다. 여기서 나타낸 백분율(%)은 중량%이며, 하기에서 기재되지 않은 백분율(%)도 중량%를 의미한다.

여기서, W/C=물/결합재*100=물과 결합재의 비를 %로 나타낸 것(수정배합전) 으로, 즉, 177/(239+23+66)(결합재)*100=53.96%

잔골재율(수정배합전)=잔골재/(굵은골재+잔골재)*100=골재 중의 잔골재의 비

=877/(888+877)*100=49.68=49.7%(소수점1자리표기)

플라이애쉬치환율 7%=플라이애쉬중량/(시멘트+플라리애쉬+슬래그파우더)

=23/(239+23+66)=7.01%=7%, 슬래그파우더 20%=66/328=20.12=20% 결합재 총중량에서 플라이애쉬,슬래그파우더의 치환율

혼화제는 일반 AE감수제를 사용하며 사용량은 레미콘 전체중량의 0.074%를 설정하여 사용한다.

시험실시전 모래 속에 포함된 잔골재(모래) 표면수 시험을 실시하여 표면수 보정 후 현장배합으로 수정하여 시험한다. 실시예 1에 속한 잔골재의 표면수는 1.2%이며 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정하여 실시한다.

1m³당 단위 시멘트량 239kg, 플라이 애쉬 23kg, 슬래그 파우더 66kg, 굵은골재 888kg, 잔골재(모래) 888kg, 물166kg, 혼화제 1.64kg를 혼합한다. 여기에 복합유용미생물군(이하 "C.B.M"이라 한다.) 16kg(결합재량의 5중량부)을 추가한다.
복합유용미생물군은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균이 동일한 비율로 혼합된 유용미생물군과 Bacillus subtilis균, Bacillus licheniformis균, Lactobacillus planrum균, Pediococcus acidialactici균이 동일한 비율로 혼합된 Bacillus균종의 혼합으로 이루어진다.

여기서, 물의 양은 상기 C.B.M의 추가량만큼을 감하고 그 대신에 C.B.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.

아래 [표 1]은 본 실시예 1에 따른 시험결과를 C.B.M 혼합전 표준규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프(㎝))(25-21-15) 레미콘과 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.

[표 1] 기존 레미콘과 본 실시예의 비교표

<실시예 2>

레미콘 규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프(㎝))을 25-24-15로 하고 배합기준 물/시멘트비(W/C비)51.29%, 잔골재율 (S/A) 48.9%, 플라이 애쉬 치환율 10%로 설정하고, 슬래그 파우더 치환율 20%로 설정한다.

혼화제는 일반 AE감수제를 사용하며 사용량은 레미콘 전체중량의 0.077%를 설정하여 사용한다.

시험 실시전 모래속에 포함된 잔골재(모래)표면수 시험을 실시하여 표면수 보정후 현장 배합으로 수정하여 시험한다. 실시예 2에 속한 잔골재의 표면수는 1.4%이며, 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정하여 실시한다.

1m³당 단위 시멘트 량 244kg, 플라이 애쉬 35kg, 슬래그 파우더 70kg, 굵은골재 895kg, 잔골재(모래) 867kg, 물167kg, 혼화제 1.745kg을 혼합한다. 여기에 C.B.M을 35kg(결합재량의 10중량부)을 추가한다. 상기 C.B.M은 실시예1과 동일하다.

여기서, 물의 양은 상기 C.B.M의 추가량만큼 감하고 그 대신에 C.B.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다.

아래 [표 2]는 본 발명의 실시 예 2)에 따른 시험결과를 C.B.M 혼합전 표준규격(25-24-15) 레미콘과 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.

[표 2] 기존 레미콘과 본 실시예의 비교표

상기한 본 발명의 실시예에 따른 시험결과 [표 1]과 [표 2]를 참조하면, 초기재령 7일 압축강도는 일반 규격 레미콘 배합보다 다소 떨어지나 장기 28일 압축 강도는 일반 규격 레미콘 배합에 비해 더 증진되는 것을 알 수 있다.

또한 슬럼프(SLUMP:반죽질기) 값 및 공기량(AIR) 값은 일반 레미콘 배합보다 높게 나타난 것을 알 수 있다.

이 같은 결과를 볼 때 원재료 동일조건에서 C.B.M이 혼화제의 분산작용을 더한층 촉진시켜 슬럼프 및 공기량을 증가케 함으로서 작업성을 향상시키고 압축강도의 촉진 및 증진을 유도한 것이라 볼 수 있다.

또한 [표 1]과 [표 2]에서 나타났듯이 경시변화 시험에서 양생 지연 효과를 볼 수 있어 하절기 레미콘 타설시 슬럼프 LOSS로 인한 작업성 저하 방지 및 레미콘의 건조 수축 균열을 방 하는 효과를 볼 수 있다.

상기한 본 발명의 실시 예에 따른 결합재량에 대한 C.B.M의 혼합량은 아래의 비교 실시예를 그 범위 한정에 대한 이유가 뒷받침 될 수 있다.

<비교 예 1>

레미콘 규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프치(㎝))을 25-24-15로 하고 배합기준 물/시멘트비(W/C비)51.29%, 잔골재율 (S/A) 48.9%, 플라이 애쉬 치환율 10%로 설정하고, 슬래그 파우더 치환율 20%로 설정 한다. 혼화제는 일반 AE감수제를 사용하며 사용량은 레미콘 전체중량의 0.077%를 설정하여 사용한다.

시험실시 전 모래 속에 포함된 잔골재(모래) 표면수 시험을 실시하여 표면수 보정후 현장배합으로 수정하여 시험한다. 비교예 1에 속한 잔골재의 표면수는 1.4%이며, 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정하여 실시한다.

비교예 1과 비교하기 위한 시료는 1m³당 단위 시멘트량은 244kg,플라이 애쉬 35kg, 슬래그 파우더 70kg, 굵은골재 895kg, 잔골재(모래)867kg, 혼화제 1.745kg을 혼합한다, 여기에 C.B.M을 10kg(결합재량의 3중량부)을 추가한다. 상기 C.B.M은 실시예1과 동일하다.

아래 [표 3]은 본 발명의 비교예 1에 따른 시험결과를 C.B.M혼합전 표준규격(25-24-15) 레미콘과 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.

[표 3] 비교예 1과 C.B.M가 결합재량의 3중량부 혼합된 시료 비교

<비교예 2>

레미콘 규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프치(㎝))을 25-24-15로 하고 배합기준 물/시멘트비(W/C비)51.29%, 잔골재율 (S/A) 48.86%, 플라이 애쉬 치환율 10%로 설정하고, 슬래그 파우더 치환율 20%로 설정 한다. 혼화제는 일반 AE감수제를 사용하며 사용량은 레미콘 전체중량의 0.077%를 설정하여 사용한다.

시험실시 전 모래속에 포함된 잔골재(모래) 표면수 시험을 실시하여 표면수 보정후 현장배합으로 수정하여 시험한다. 비교 예 2에 속한 잔골재의 표면수는 1.4%이며, 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정하여 실시한다.

비교예 2와 비교하기 위한 시료는 1m³당 단위 시멘트량은 244kg,플라이 애쉬 35kg, 슬래그 파우더 70kg, 굵은골재 895kg, 잔골재(모래)867kg, 물167kg, 혼화제 1.745kg을 혼합한다, 여기에 C.B.M을 52kg(결합재량의 15중량부)을 추가한다.

여기서, 물의 양은 상기 C.B.M의 추가량만큼 감하고 그 대신에 C.B.M을 혼합하여 시험배합을 실시한다. 상기 C.B.M은 실시예1과 동일하다.

아래 [표 4]는 본 발명의 비교예 2에 따른 시험결과를 C.B.M혼합전 표준규격(25-24-15) 레미콘과 비교한 실험결과치를 보여주고 있다.

[표 4] 비교예 2와 C.B.M가 결합재량의 15중량부 혼합된 시료 비교

상기 비교예를 통한 시험 결과 값을 살펴보면, 혼합되는 C.B.M의 양이 결합재(시멘트+플라이 애쉬+슬래그 파우더)량의 5중량부 미만이거나 10중량부를 초과한 경우에는 레미콘 성능 향상이 둔화되거나 오히려 저하되는 문제가 초래되는 것을 알 수 있다.

구체적으로, C.B.M투입율 5중량부미만에서는 강도 및 물성 등 제품특성의 큰 변화가 없고 항균력 및 탈취능력등 친환경 성능이 저조하여 실용성이 없으며, C.B.M투입율 10중량부이상에서는 지연성의 과다로 인하여 초기양생이 지연되고 초기강도 확보에 문제점이 발생되고 또한 재령 28일 압축강도등 장기강도의 저하로 현장 적용에 어려움이 있다.

그러므로, 본 발명의 비교예에 따른 C.B.M의 혼합량은 혼합되는 결합재량의 5중량부 이상 10중량부 이하의 범위내에서 표준규격에 따른 결합재 및 골재 혼합량에 따라 적절히 혼합하여 배합하는 것이 가장 바람직하다.

또한 본 발명의 적용은 슬래그 시멘트 레미콘 배합, 고성능 , 고강도 레미콘 배합등 특수레미콘 배합 적용이 가능하고, 이하 특수레미콘 적용의 다양한 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 특수성을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

[실시예 3]

레미콘 규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프(㎝))을 25-24-15로 하고 배합기준 물/시멘트비(W/C비)49.13%, 잔골재율(S/A) 46.97%로 하고 결합재는 저수화열 특수시멘트인 슬래그 시멘트(SLAG CEMENT)를 100% 배합에 적용한다. 혼화제는 일반 AE감수제를 사용하며 사용량은 레미콘 전체중량의 0.076%를 설정한다.

시험실시 전 모래 속에 포함된 잔골재(모래) 표면수 시험을 실시하여 표면수 보정후 현장배합으로 수정하여 실시한다. 비교예 3에 속한 잔골재의 표면수는 1.2%이며, 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정하여 실시한다.

1m³당 단위 슬래그 시멘트량 346kg, 굵은골재 929kg, 잔골재(모래)833kg, 물160kg,혼화제 1.73kg을 혼합한다. 여기에 C.B.M을 35kg(결합재량의 10중량부)을 추가한다. 상기 C.B.M은 실시예1과 동일하다.

아래 [표 5]는 본 발명의 비교예 3에 따른 시험결과를 C.B.M혼합전 표준규격(25-24-15) 레미콘과 비교한 실험 결과치를 보여주고 있다.

[표 5] 기존 레미콘과 본 실시예 비교

<실시예 4>

레미콘 규격(골재크기(㎜)-강도(㎫)-슬럼프(㎝))을 25-24-15인 고성능 레미콘으로 하고, 배합기준 물/시멘트비(W/C비) 47.69%, 잔골재율(S/A) 47.77%, 슬래그 파우더 치환율 30%로 설정한다.

혼화제는 고성능 레미콘용 혼화제를 사용하며, 레미콘 전체중량의 0.156%를 설정하여 사용한다.

시험실시전 모래 속에 포함된 잔골재(모래) 표면수 시험을 실시하여 표면수 보정후 현장 배합으로 수정 하여 시험한다. 실시예 4에 속한 잔골재 표면수는 2.04%이며, 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정 하여 실시한다.

1m3당 단위 시멘트량 228kg, 슬래그 파우더 97kg, 굵은골재 949kg, 잔골재 886kg,물137kg, 고성능혼화제 3.575kg을 혼합한다. 여기에 C.B.M을 16kg(결합재량의 5중량부)을 추가한다. 상기 C.B.M은 실시예1과 동일하다.

여기서 물의 양은 상기 C.B.M의 추가량만큼 감하고 그 대신에 C.B.M을 혼합하여 시험 배합을 실시한다.

아래 [표 6]은 본 발명의 비교예 4에 따른 실험결과를 C.B.M 혼합전 표준규격(25-24-15)고성능 레미콘과 비교한 실험 결과치를 보여주고 있다.

[표 6] 기존 레미콘과 본 실시예 비교

<실시예 5>

레미콘 규격(골재크기-강도-플로우)을 25-40-60으로 하고 배합기준 물/시멘트비(W/C비)35.13%, 잔골재율(S/A)45.64%,슬래그 파우더 치환율 30%로 설정하며 고강도,고성능 레미콘의 적용 실시 예)이다.

혼화제는 포리 카본산계 고강도 레미콘용 혼화제(고성능 감수제)를 사용하며, 사용량은 레미콘 전체중량의 0.220%를 사용한다.

고성능 감수제는 고강도 레미콘 배합에 사용되며, 그 종류로는 나프탈렌 설폰산염계, 멜라민 포르말린수지 설폰산염계, 포리카르본산계, 아미노 설폰산염계가 있으며 본 발명의 적용될수 있는 고성능 레미콘용 혼화제는 상기 혼화제중 적어도 선택된 1종이상의 혼화제가 사용될수 있다.

시험실시 전 모래 속에 포함된 잔골재(모래) 표면수 시험을 실시하여 표면수 보정후 현장배합으로 수정하여 시험한다. 비교예 5에 속한 잔골재의 표면수는 2.04%이며, 표면수에 따라 물량 및 잔골재량을 보정하여 실시한다.

1m3당 단위 시멘트량 325kg, 슬래그 파우더 139kg, 굵은골재 923kg, 잔골재 791kg, 물147kg, 고성능감수제 5.104kg을 혼합한다. 여기에 C.B.M을 46kg(결합재량의 10중량부)을 추가한다. 상기 C.B.M은 실시예1과 동일하다.

아래 [표 7]은 본 발명의 비교예 5에 따른 시험 결과를 C.B.M혼합전 표준규격(25-24-15)고강도 레미콘과 비교한 실험 결과치를 보여 주고 있다.

[표 7] 기존 레미콘과 본 실시예 비교

상기 고성능 및 고강도 레미콘의 실시 예를 통한 시험 결과 값을 살펴 보면, 복합유용미생물군(Composition Was Effective Microorganisms)은 일반 레미콘외에 친환경 항균 고성능 레미콘등, 특수레미콘의 배합 적용이 가능하고, 제품의 특성 및 물리적 성능 또한 향상 되는 것으로 나타나, 일반 아파트 외에 고층 건물의 레미콘 배합에 적합하고, 댐, 하수종말처리장, 운하 등, 특수 레미콘 배합이 필요한 토목 공사 등에 적용할수 있다.

또한, 본 발명과 비교예에 따른 시험 결과를 살펴보면, 400MPa,600MPa, 또는 그이상의 고강도 레미콘 배합의 적용이 가능하고, 특히 플로우(Flow) 60cm등 고성능, 고유동 레미콘 배합적용이 가능하다.

특히 석탄 화력 발전소와 제철소 등의 산업현장에서 대량 부산되고 있는 플라이 애쉬,슬래그 파우더 등 산업 폐기물을 재활용한 고성능 레미콘의 품질 및 성능을 향상 시킬 수 있어, 자원의 효율적인 활용에 크게 기여 할수 있다.

한편,본 발명의 또다른 목적인 레미콘의 친환경적인 성능을 분석 측정코자,상기한 본 발명의 물성 시험의 효과를 근거로 시편을 채취하여 시험을 실시하였다.

시편(공시체)은 한국산업규격(K.S) KS F 2403에서 정한 방법에 의하여 제작하고 양생한 재령28일의 직경 100m/m인 표준공시체로, 시험 항목은 항균, 탈취, 항곰팡이, 중금속 분해 및 탈취 시험이며, 그 결과는 아래 [표 8] 내지 [표 14]에 나타난 바와 같다. 여기서 BLANK는 C.B.M을 혼합 하지 않은 일반 레미콘 규격에 따른 레미콘을 가리킨다.

[표 8] 친환경 항균 레미콘 항균 시험

[표 9] 포름알데히드(HCHO) 탈취율 시험

[표 10] 휘발성 유기 화합물(VOCs) 탈취율 시험

시험방법: 1)실험재료를 VOCs 발생 용기에 넣고 밀폐

2)60℃ 에서 12시간 VOCs 발생

3)흡착 Tube에 발생된 COCs 흡착

4)GC-MS를 사용하여 VOCs 분석

[표 11] 항곰팡이 시험

※본 시험에 사용된 곰팡이 균주(혼합균주)

Aspergillus niger ATCC 9642

Penicillium pinophilum ATCC 11797

Chaetomium globosum ATCC 6205

Gliosiaadium virens ATCC 9645

Aureobasidium pullulans ATTC 15233

[표 12] 음이온 시험

[표 13] 중금속 함량 시험(6가 크롬)

상기 [표 13]의 중금속 함량 시험은 1g의 시료를 50ml ALKALINE SOLUTION(Na2CO3 + NaOH+MgOH+PHOSPHATE BUFFER)으로 90℃에서 1시간 동안 추출한후 후 UV/VIS SPECTROPHOTOMETER(540nm)로 분석 하였음.

[표 14] 중금속 분해 시험

상기 [표 14]는 중금속 분해시험의 시험방법은 KS L2018, EPA 3052, KS M 3719, KS D 1662의 시험 분석 방법에 따라 시험 하였고, 20 ∼ 22℃의 온도와 상대 습도 48 ∼ 52% R.H의 시험 환경조건에서 시험하였음.

[표 15] 친환경 항균 레미콘 품질 및 화학 저항성 시험

친환경 항균 레미콘 시험 규격 : 25 - 24 - 15(골재크기 - 강도 - 슬럼프)

#1)화학 저항성 시험은 1% 황산(H2SO4)용액에 180일 침지 시킨후의 질량 감소율로서 보통은 15%이하 이며, 우수는 9%이하이다.

#2)내동해성은 4℃에서 -18℃로 떨어뜨린후 다시 4℃로 상승 시키는 것을 1Cycle로 하여 상대동탄성계수가 60% 이하로 감소 할때의 Cycle 수로서 보통은 200∼300Cycle이며,우수는 300Cycle이상이다.

상기 [표 8]과 도 1을 통해 알수 있듯이 대장균의 항균시험 결과가 BLANK 의경우 초기농도 422CFU/40P 에서 24시간 후 경과농도가 2870CFU/40P로 나타났으나, 친환경 항균 레미콘은 1CFU/40P로서 세균감소율 99.8%의 강한 살균력을 가진것으로 나타났고, 녹농균에 의한 항균시험 결과 BLANK의 경우 초기농도 424CFU/40P에서 24시간 후 경과농도가 2912CFU/40P로 나타났으나, 친환경 항균 레미콘은 1CFU/40P로서 세균감소율 99.8%로 나타났고, 화농균에 의한 항균시험 결과 BLANK 초기농도 401CFU/40P 에서 24시간후 경과농도가 2775CFU/40P로 나타났으나, 친환경 항균 레미콘의 경우 1CFU/40P로 세균감소율 99.8%의 강한 살균력을 가진 것으로 나타나, 각종 세균에 대한 분해 및 멸균 능력이 뛰어난 것으로 판정되어, 실내 세균등의 박멸 및 서식을 원천 방지하여 보다 좋은 실내 환경으로 개선 할수 있다고 판단됨.

상기 [표 9]와 [표 10], 이를 도식화한 도 2와 도 3을 통해 알 수 있듯이 포름알테이트(HCHO)탈취 시험 결과는 120분 경과 시험 후 BLANK 농도가 70ppm이고, 친환경 항균 레미콘 농도는 24ppm으로 나타나 탈취율 65.7%의 강한 탈취능력이 있는 것이 증명되었고, 휘발성 유기 화합물 (VOCs) 탈취 시험 결과는 일반 레미콘의 발생VOCs수가 54종이고, VOCs 총발생량이 219㎍인 반면, 친환경 항균 레미콘의 발생VOCs 수는 8종, VOCs 총 발생량은 7.9㎍로 나타나 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 감소율 96.4%의 강한 탈취 능력이 있는것으로 나타났다.

따라서 본 발명의 탈취능력 효과로 볼때 휘발성 유기 화합물(VOCs) 이나 포름알테이트(HCHO)용출로 인한 새집 증후군의 주거 환경 피해를 상당 부분 감소시킬 것으로 판단된다.

상기 [표 11] 도 4의 항곰팡이 시험결과를 살펴보면 5가지의 곰팡이 혼합균주를 4주간 친환경 항균 레미콘에 배양 시험한 결과 곰팡이가 전혀 발생 및 기숙 되지 않는 것으로 나타났고,

상기 [표 12]의 음이온 발생 시험결과 음이온이 79ION/cc정도 발생되는 것으로 나타나 C.B.M의 자기 공명 파동 에 의한 생리 활성 작용으로 쾌적한 주거 환경 개선 의 효과가 우수한 것을 알 수 있다.

상기 [표 13]의 중금속 함량(6가 크롬) 시험 결과를 살펴보면 BLANK가 4.2mg/kg이 검출된 반면 친환경 항균 레미콘은 검출이 않되는 것으로 나타났고, 상기 [표 14]의 중금속분해시험결과 일반 레미콘은 납(Pb)성분이 65.6mg/kg, 카드뮴(Cd)성분이 3.93mg/kg, 비소(As)성분이 24.4mg/kg으로 나타난 반면, 친환경 항균 레미콘은 납(Pb)성분이 34.3mg/kg으로 제거율 48%, 카드뮴(Cd)성분이 1.42mg/kg으로 제거율64%, 비소(As)성분이 3.20mg/kg으로 제거율87%의 강한 중금속 제거 능력으로 새집증후군의 원인자인 중금속 등을 분해하는 능력이 우수한 것을 알 수 있다.

상기 [표 15]의 친환경 항균 레미콘의 품질 및 화학 저항성 시험결과를 살펴보면 물리적성능이 일반레미콘의 성능에 비해 우수하고, 특히 내산성 및 동결융해 저항성이 우수한 것으로 나타나 일반레미콘에 비하여 우수한 내구성을 갖는 것으로 나타났다.

특히 알칼리 용출량은 일반 레미콘의 알칼리 용출량 12∼14pH보다, 감소된 평균 8.3pH로 나타나 친환경 항균 레미콘이, 레미콘 속에 포함된 알칼리 성분을 상 당히 감소 시키는 것을 알 수 있고, 반면에 압축강도, 휨강도 등 물리적 성능에는 저하요인이 없는 것으로 나타났다.

본 발명의 친환경 항균 레미콘 실시 예에 따른 물성시험 및 친환경 시험 결과를 볼 때 종래의 일반 레미콘과는 차등된, 본 발명이 이루고자 하는 여러가지 사항의 개선 및 효과를 볼 수 있으며 좀 더 친환경적이고, 생리 활성적인 능력을 평가코자 친환경 항균 레미콘의 수질 정화 성능 평가 시험을 실시하고,본 시험의 결과를 토대로 동,식물의 생육 및 성장시험을 실시하였다.

<실시예 6>

인공오수를 설정하여, 5개의 가로1m X 세로 1.5m X 높이 1m의 일반 및 친환경 항균 레미콘 각각의 저수조에 인공오수를 투입하여, [표 16]과 같이 총질소량 (T-N)과 총인(T-P)의 감소량을 측정하여, 수질 정화 능력을 실시하였다.

[표 16] 친환경 항균 레미콘의 수질 정화 성능 평가 시험 결과

1) 총 질소량(T-N), 2) 총 인량(T-N)

<실시예 7>

일반 레미콘 및 친환경 레미콘의 시료를 증류수에 넣고 24시간 60℃에서 우려낸 추출액에 보리(벼과), 다채(심자화과), 알파파(콩과)종자를 9일간 수경재배하여 친환경 레미콘의 추출액이 식물의 Chlorophyll a/b (엽록소) 형성에 미치는 영향을 조사하여 식물의 영향 평가 시험을 실시하였다.

아래 [표 17]은 식물의 영향 평가 시험을 실시한 결과이다

[표 17] 친환경 항균 레미콘 식물 영향 평가 시험

# 범례 : 증:증류수, 친:친환경 항균 레미콘, 일:일반 레미콘

<실시 예 8>

가로 1m X 세로 1m X 높이 1m X 두께 10cm의 일반 및 친환경 레미콘으로 만 든 사육조에 시험용 마우스(white mouse) 3마리를 각각 넣고 8주간 사육하고,3주후 부터 개체 체중 및 개체 체중 증가율을 측정하여 친환경 항균 레미콘의 동물 생육 및 성장 시험을 실시하였다.

아래 [표 18-1]과 [표 18-2]는 일반 레미콘 및 친환경 항균 레미콘의 동물 생육 및 성장 시험을 실시한 결과이다.

[표 18-1] 일반 레미콘 및 친환경 항균 레미콘의 동물 생육 및 성장 시험

(단위 : g)

[표 18-2] 일반 레미콘 및 친환경 항균 레미콘의 동물 생육 및 성장 시험

(단위 : %)

상기 실시예 8 내지 [표 16]의 친환경 항균 레미콘의 수질 정화 성능 평가 시험을 실시한 결과를 살펴보면, 일반 레미콘은 경과시간이 200일인 경우 총질소량 의 감소율은 11.2 ∼15.2%의 범위이고, 총 인량의 감소율은 4.9∼10%의 범위로 나타났으나, 친환경 항균 레미콘은 총질소량의 감소율은 76∼89%, 총인량의 감소율은 63∼80%로 나타나, 친환경 항균 레미콘의 수질정화 능력이 우수한 것으로 나타났다.

상기 [표 15]의 친환경 항균 레미콘 품질 및 저항상 시험의 알칼리 용출 분해 시험 결과와(평균 Ph8.3), 실시예 6 내지 [표 16]의 친환경 항균 레미콘의 수질 정화성능 평가 시험을 근거로, 도 5와 같이 가로 60cm X 세로 100cm X 높이 40cm의 일반 및 친환경 항균레미콘 어항을 제작하여 관상용 금붕어 5마리씩을 투입하고, 에어펌프를 설치하여 사육한 결과, 일반레미콘 어항의 관상용 금붕어는 5분만에 전부 괴사하고 친환경 항균 레미콘 어헝 내의 관상용 금붕어는 계속 생존 하였다.

도 5의 관상용 금붕어 생육시험결과 일반 레미콘은 알칼리농도가 12∼14pH로 어류 등 생물이 살수 없는 환경이고, 친환경 항균 레미콘은 알칼리농도가 Ph7∼8로 낮게 나타나고, 레미콘 속에 함유되어 있는 중금속등 유해불순물등을 분해 및 탈취하여, 생물이 생존 및 서식할수 있는 환경으로 변화되는 것을 알 수 있다.

상기 실시예 7에 따른 [표 17] 및 이 를 도식화 한 도 6의 친환경 항균 레미콘 식물 영향 평가 시험 결과를 살펴보면 친환경 항균 레미콘의 추출액이 식물의 엽록소(Chlorophyll)형성에 미치는 영향을 조사한 결과로서 보리(벼과), 다채(심자화과), 알파파(콩과) 3종 모두에서 일반레미콘에 비해 친환경 항균 레미콘에서 식물의 광합성 기관인 엽록소 (Chlorophyll) 형성이 약80 ∼100%더 높게 나타나고, 보리 및 다채에서 대조구로 사용한 증류수의 처리구 보다 친환경 항균 레미콘의 추출액을 사용한 처리구에서 약 15∼30%의 엽록소(Chloroohyll) 형성이 더 활발하게 일어났다.

이는 친환경 항균 레미콘이 식물의 엽록소(Chlorophyll)형성을 저해하는 여러 유해 물질의 작용을 억제하여 식물의 성장을 촉진시키는 것을 알 수 있다.

실시예 8에 따른 [표 18-1], [표 18-2] 및 도 7의 일반 레미콘 및 친환경 항균 레미콘의 동물 생육 및 성장 시험의 결과를 살펴보면, 친환경 항균 레미콘 사육조 내의 시험용 마우스 암컷의 평균 개체 체중이 3주시에는 11.5g 이었던 것이, 8주 사육후 개체 체중을 측정한 결과,36.5g으로 체중 증가율이 217.4%로 나타났고, 수컷은 3 주시에는 11.6g이었던 것이, 8주사육후 개체 제중을 측정한 결과 38.2g으로 개체 체중 증가율이 229.3%로 나타났다. 반면 일반 레미콘 사육조에서 사육된 시험용 마우스의 개체체중은 3주시에는 11.8g 이었던 것이 , 8주 사육후 개체 체중을 측정한 결과 27.3g으로 체중 증가율이 134.4%로 나타났고, 수컷은 3주시에 11.4g이었던것이, 8주 사육 후 28.5g으로 개체 체중 증가율이 150%로 나타났다.

상기 결과를 살펴 볼 때, 친환경 항균 레미콘의 사육 조건이 레미콘 사육조내의 유해 물질을 상당하게 분해 및 탈취하여 동물이 생육할 수 있는 친환경 적인 환경으로 변화시킨 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 항균시험결과를 나타낸 사진.

도 2는 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 포름알테이트(HCHO)탈취시험 결과를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 휘발성 유기화합물 (VOCs) 탈취 시험 결과를 나타낸 시험장비(GM-MS)분석표.

도 4는 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 항곰팡이 시험결과를 나타낸 사진.

도 5는 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 관상어(금붕어)생육시험 사진.

도 6은 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 식물 영향 평가 시험 결과 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 친환경 항균 레미콘의 동물(시험용 마우스) 생육시험 결과 그래프.

Claims

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레미콘 전체 100중량%에 대하여, 골재 67~84중량%, 결합재 10~23중량%, 물 5.97∼7.5중량%, 혼화제 0.03~2.5중량% 혼합되어 이루어지며,

광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균이 혼합된 유용미생물군과 Bacillus subtilis균, Bacillus licheniformis균, Lactobacillus planrum균, Pediococcus acidialactici균이 혼합된 Bacillus균종이 혼합되어 이루어진 복합유용미생물군(Composition Was Beneficial Microroganisms)이 상기 결합재 100중량부에 대하여 5 ∼ 10중량부 혼합되어 배양되고,

상기 복합유용미생물군은 상기 유용미생물군 100중량부에 대하여 상기 Bacillus균종이 0.5~2중량부 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 항균 레미콘.
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