KR100903342B1

KR100903342B1 - 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100903342B1
Application number: KR20070135378A
Authority: KR
Inventors: 김용배
Original assignee: 김용배
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-18

Abstract

본 발명은 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 석고계 시멘트, 황토(loess) 및 재활용 유리모래의 혼합물로 조성된 응집체와, 물을 혼합 반죽하여 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재를 제조하되, 석고계 시멘트로는 황산칼슘 알파-반수화물(calcium sulfate alpha-hemihydrate)과 수경성 시멘트(hydraulic cement)가 포함 조성된 것을 사용하고, 응집체로는 전체 응집체의 1∼30 질량%의 황토가 포함 조성된 것을 사용하며, 석고계 시멘트와 응집체를 1 : 1 내지 1 : 3의 질량비로 혼합하고, 석고계 시멘트와 응집체의 혼합물과 물을 1 : 0.4 내지 1 : 0.55의 질량비로 반죽하여서 제조함으로써, 황토 등의 작용으로 콘크리트 중의 독소 성분이 분해 제거되고 인체에 좋은 영향 및 쾌적한 기운을 주며 시공이 신속 용이하고 경량인데 비하여 경화 후 압축강도가 매우 높도록 한 것이다.

황토, 석고, 소석고, 콘크리트, 바닥재

Description

습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법{WET GYPSUM BASED LOESS CONCRETE FLOOR UNDERLAYMENTS AND MRTHODS THEREOF}

본 발명은 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 소정의 석고와 황토, 재활용 유리모래를 포함 제조하여서 유동성(flowability)이 우수하고 시공이 간편하며 경량 고강도이고, 특히 콘크리트 독성들이 분해 제거되고 인체에 여러 좋은 영향을 끼치는 콘크리트 바닥을 시공할 수 있도록 한 것이다.

오래전부터 한국에서는 가옥의 바닥, 벽 등의 건축재료로서 황토(뢰스, loess)를 이용해 왔다. 황토로 시공된 건물 내부는 황토의 층상구조 및 황토 표면의 벌집구조에 의한 넓고 수많은 복층구조 공간들로부터 원적외선, 열(heat), 수분 등이 적절히 흡수 및 배출되어 쾌적하고 인체에 건강한 영향을 주는 환경을 조성해 주는 것으로 알려져 있다.

일반적으로, 황토는 주로 실트(silt) 크기의 지름 0.002∼0.005㎜인 입자로 이루어진 적갈색 내지 황갈색을 띄는 풍화잔적토를 말한다. 황토(주로, 한국의 황 토)의 구성광물로는 점토광물이 30∼80% 다량 함유되고 그 외에 석영, 장석, 각섬석, 침철석, 깁사이트 등이 포함되며, 그 화학성분으로는 다량의 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 산화마그네슘(MgO), 산화칼륨(K₂O), 산화수소(H₂O) 등이 함유되어 있다. 또, 황토의 효소성분에는 주로 카탈라아제(catalase), 디페놀 옥시다아제(dephenol oxidase), 사카라아제(saccharase), 프로테아제(protease)의 4가지가 포함되고 이 효소들이 각각 독소제거, 분해력, 비료 요소, 정화 작용의 기능을 수행하는 것이다.

그러나, 황토만을 사용하여 한국의 옛 건축방식대로 현대식 대형 고층 건물 바닥을 시공한다는 것은 공정 및 비용 등의 이유로 너무 어려운 단점이 있었다.

게다가, 통상적인 습식 콘크리트 바닥재가 어느 정도 자체 평활성을 가진다고 하더라고, 이를 시공 기판 위에 유입하거나(pouring), 펌핑(pumping)한 후에는 바닥 표면이 평평하도록 펴바르는(spreading) 등 번거로운 마감 과정을 반드시 거쳐야만 하였다. 또, 경화 시에는 바닥 표면에 균열현상 및 하부층과의 박리현상이 발생하기도 하였던 것이다.

따라서, 무엇보다도 황토 등의 작용으로 콘크리트 중의 독소성분이 분해 제거되고, 원적외선 방사로 인한 혈액순환과 신진대사를 활성화시켜 인체의 모든 부분의 노폐물을 배설시키고, 곰팡이와 세균을 억제, 호흡기 질환, 아토피 피부염 등을 유발시키는 세균 등을 향균시키는 등의 황토 본래의 효과가 발현될 수 있도록 하되, 그 시공과정은 종래의 습식 콘크리트보다 현저하게 평이하고 경화 시의 치수안정성 및 압축강도 등 물성도 우수한 고층 빌딩의 바닥재 시공에 적합한 습식 콘크리트 바닥재에 대한 개량 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 콘크리트 내 각종 독성은 분해 제거되고 원적외선, 열, 수분 등은 적절히 배출되도록 하여서 일종의 새집증후군(sick house syndrome) 현상이 완화될 수 있도록 한 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 쏟아 붓는 것만으로 바닥 시공이 완료될 정도의 자체 평활성 및 유동성을 가지고, 경화 속도가 빨라 공정 기간을 크게 단축할 수 있으며, 바닥 표면에 먼지 등 이물질, 및 수분이 거의 발생하지 않아 우수한 치수안정성을 갖도록 한 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은, 석고계 시멘트, 황토(loess) 및 재활용 유리모래의 혼합물로 조성된 응집체와, 물을 혼합 반죽하여 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재를 제조하되, 상기 석고계 시멘트로는 황산칼슘 알파-반수화물(calcium sulfate alpha-hemihydrate)과 수경성 시멘트(hydraulic cement)가 포함 조성된 것을 사용하고, 상기 응집체로는 전체 응집체의 1∼30 질량%의 황토가 포함 조성된 것을 사용하며, 상기 석고계 시멘트와 상기 응집체를 1 : 1 내지 1 : 3의 질량비로 혼합하고 상기 석고계 시멘트와 응집체의 혼합물과 물을 1 : 0.4 내지 1 : 0.55의 질량비로 반죽하여서 제조함을 특징으로 한다.

본 발명은 무엇보다 시공완료된 바닥으로부터 황토의 작용을 받아 원적외선 방사, 실내악취제거, 세균 등의 항균처리, 콘크리트 중의 독소 성분 분해 제거 등으로 실내 환경이 쾌적하고 건강하게 조성되고, 경량 고강도인 석고의 사용으로 치수안정성이 우수하고 쏟아 붓는 것만으로 바닥 시공이 완료될 정도의 자체 평활성 및 유동성을 가지며 신속하게 경화되며, 경량이면서도 경화후 압축강도가 우수한 등의 장점을 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의한 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재의 제조 과정을 통하여서 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다

본 발명의 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재는, 석고계 시멘트와, 황토(loess)가 함유된 유리모래 또는 이와 동일한 기능성을 갖는 시멘트 응집체와, 물을 모두 혼합 반죽하여, 무엇보다 황토의 작용에 의해 콘크리트 독성들이 분해 제거될 수 있도록 하는 데에 구성적 요부가 있다.

이를 위해, 황산칼슘 알파-반수화물 등 각각의 성분이 일정 비율로 혼합 조성된 석고계 시멘트와, 일정량의 황토가 함유된 시멘트 응집체에, 충분한 양의 물을 첨가하고 1∼2분(minute)간 교반하여서 균일한 슬러리(slurry) 상태가 되도록 제조하는 것이다.

본 발명에서 가장 중요한 구성부는 재활용 유리모래와 황토가 포함된 응집체이다. 보통 바닥시공시 자동수평을 원활하게 하기 위하여는 농도를 묽게 하는데, 상기 응집체로 일반 모래를 사용하면 모래가 가라앉음 현상이 생겨 자동수평이 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 상기 응집체로 일반모래와 비중이 비슷하고, 농도를 묽게 하여도 가라앉음 현상이 없고, 골고루 균일하게 분포되어 자동수평작업이 용이한 재활용 유리모래를 사용한다.
상기 재활용 유리모래는 유리병이나 유리그릇 등 각종 폐유리제품을 0.3∼0.6㎜ 크기로 파쇄 및 분쇄하여 가루알갱이 형태로 가공한 것을 사용한다. 상기 재활용 유리모래는 일반모래보다 강도가 높고, 시공시 비틀림이나 금가는 현상이 없으며, 열전달 및 열의 유지가 탁월하여 에너지 절약에 도움이 된다.

상기 황토는 실트(silt) 크기의 입자들로 이루어진 가루알갱이 형태로서, 산화규소와 산화알루미늄과 산화철과 산화마그네슘 등의 화학성분으로 구성되고, 카탈라아제와 디페놀 옥시다아제와 사카라아제와 프로테아제의 4가지 효소성분을 함유하는 등, 건축재료로 사용가능한 황토표준특성을 갖는 황토이면 무엇이든지 사용가능하다.

또, 상기 황토는 상기 전체 응집체 혼합물의 1∼30질량%가 포함되도록 하고, 바람직하게는 5∼10질량%의 황토가 포함되도록 조성한다. 즉, 본 발명의 바닥재 경화 시 그 내부에 함유된 황토로부터 원적외선, 열, 수분 등이 적절히 흡수 및 배출되고 독소 제거 및 분해, 정화 작용 등 열할을 수행하면서도 전체 압축강도 등 콘크리트 물성은 저하되지 않도록 하는 범위로 구성하는 것이다.

종합적으로, 각각 황토가 1∼30 질량% 포함된 재활용 유리모래 혼합물을 응집체로 선택하고, 상기 석고계 시멘트와 상기 응집체를 1 : 1 내지 1 : 3의 질량비로 혼합하는 바, 더욱 바람직하게는 1 : 1.5 내지 1 : 2.25의 질량비로 혼합 제조하는 것이다.

삭제

구체적인 일 예로, 상기 각 응집체 또는 이와 동등한 기능을 갖는 응집체의 함유량은 석고계 시멘트와 응집체 혼합물의 10∼60질량%가 되도록 하고, 더욱 바람직하게는 25∼60질량%, 가장 바람직하게는 40∼60질량%가 되도록 하여 제조한다.

그런 후에 물 대 상기 석고계 시멘트와 응집체 혼합물을 0.4 : 1 내지 0.55 : 1을 질량비로 섞어서 반죽한다.

이때, 본 발명의 물 함유량은, 12.7㎝의 높이에서 15.2㎝×20.3㎝×1.9㎝ 크기의 트레이(tray)에 완성된 본 발명의 습식 석고계 콘크리트 바닥재 600㎖를 한 번의 연속 동작으로 부었을 때, 플로팅이나 마감 과정없이도 반죽물 그 자체로 완전히 평평하게 되어 지형학적으로 평활한 표면이 형성될 수 정도의 유동성이 있고, 신속하게 경화되며, 경화 후에 표면에 먼지가 없고, 압축강도가 2,000∼4,000psi가 될 수 있을 정도의 양이 되어야 한다. 또, 상기 물의 양을 조절함으로써 본 발명에 필요한 유동성을 구현하는 바, 상기보다 더 많은 양의 물을 첨가하면 콘크리트의 유동성은 더욱 향상되나 경화된 콘크리트의 강도는 저하되게 된다.

본 발명의 습식 석고계 콘크리트 바닥재의 유동성은 일반적인 시멘트의 유동성 또는 슬럼프와는 다르므로, 본 발명과 유사하거나 동일한 슬럼프를 갖는 석고계 시멘트라 할지라도 그 유동성이 동일하지는 않다.

지금부터는, 본 발명에서 사용하는 상기 석고계 시멘트에 대하여 설명한다.

상기 석고계 시멘트의 바람직한 일 예로는, 79∼86질량%의 황산칼슘 알파-반수화물(calcium sulfate alpha-hemihydrate)과, 5∼20질량%의 수경성 시멘트(hydraulic cement)와,　0.5∼0.75질량%의 고유동화제(superplasticizer)와,　0.2∼0.5질량%의 소포제(defoamer), 및　0.002∼0.01질량%의 알킬셀룰로오 스(alkylcellulose)를 혼합 제조하는 것이다.

먼저, 주성분인 황산칼슘 알파-반수화물은, 석고(gypsum)의 일종으로 그 중에서도 알파(α)형의 소석고(calcined gypssum)에 속한다. 본 발명에서 사용하는 황산칼슘 알파-반수화물의 일 예로는 본 발명의 출원인이 소속해 있는 EK Industries에서 제조된 것을 들 수 있는 바, 이는 전형적인 순도가 97.5%이고 표준 점조도가 40∼41이며 비카트(Vicat) 경화 시간이 20∼30분이고 경화 직후 한 시간 동안의 압축강도가 2,000∼4,000psi로 매우 높은 편이다. 이러한 황산칼슘 알파-반수화물을 전체 석고계 시멘트의 70질량% 이상 함유되도록 제조하는데, 바람직하게는 79∼86질량%가 되도록 한다.

수경성 시멘트로는 포틀랜드 시멘트((Portland cement)를 사용하고, I형과 V형의 포틀랜드 시멘트 중에서는 V형 포틀랜드 시멘트를 사용한다. 상기 V형 포틀랜드 시멘트는 내황산성이 우수하고 경화 중에 발생하는 수축 및 팽창 등에 의한 치수변화가 거의 없는 장점이 있어 본 발명에 적합하다. 그리고, 상기 수경성 시멘트를 전체 석고계 시멘트의 5% 이하로 사용하면 강도가 떨어져서 제품의 가치가 될 수 없으며, 전체 석고계 시멘트의 20% 이상으로 사용하면 무게가 많이 나가고 건조시 크랙(Crack)현상이 생길 수 있다. 따라서, 수경성 시멘트는 전체 석고계 시멘트의 5∼20질량% 함유되도록 하는 바, 더욱 바람직하게는 10∼15질량%가 되도록 하는 것이 좋다.
그리고, 고유동화제는 본 발명의 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재의 유동성 및 슬럼프(slump)를 부여하는 화합물 중의 하나이다. 이러한 고유동화제로는 나프탈렌 설포네이트(naphthalene sulfonates), 나프탈렌 설포네이트-포름알데히드 농축액(naphthalene sulfonate-formaldehyde condensates), 칼슘 리그노설포네이트(calcium lignosulfonate), 멜라민 설포네이트-포름알데히드 농축액(melamine sulfonate-formaldehyde condensates) 및 폴리카르복시산(polycarboxylic acids) 등 중에서 하나를 선택하여 사용한다. 이때, 고유동화제의 함유량은 전체 석고계 시멘트의 0.5∼0.75질량%가 되도록 함이 바람직하다.

삭제

이때, 상기 고유동화제 외에 감수제(water reducing agents), 가소제(plasticizers), 시멘트 분산제(cement dispersing agents) 등의 화합물 중에서도 본 발명의 바람직한 유동효과를 구현할 수 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다.

본 발명의 석고계 시멘트의 다른 미량 성분으로는 소포제와 알킬셀룰로오스가 포함된다.

상기 소포제는 본 발명의 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재의 경화 시 그 표면에 버그홀(bugholes)의 형성을 방지하기 위한 것이다. 이러한 소포제로는 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate), 실리콘(silicones), 보레이트 에스테르(borate esters), 석유 유도체(petroleum derivatives) 및 3차 부틸 프탈레이트(tert-butyl phthalates) 등 중에서 하나를 선택하여 사용하고, 그 함유량은 전체 석고계 시멘트의 0.2∼0.5질량%이면 충분하다.

마지막으로, 알킬셀룰로오스는 본 발명의 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재의 시멘트 응집체의 모래 서스펜션(sand suspension) 균일성을 높이고 경화시 바닥재 표면으로 방출되는 수분량을 저감시키는데 유효한 범위에서 최소량으로 넣는 것이다. 알킬셀룰로오스로는 하이드록시알킬셀룰로오스(hydroxyalkylcelluloses), 2-하이드록시프로필셀룰로오스(2-hydroxypropylcellulose) 등 중에서 하나를 선택하여 사용하고, 그 함유량은 전체 석고계 시멘트의 0.002∼0.01질량%가 바람직하다.

상기의 재활용 유리모래를 혼합한 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재로 시공하면, 펌핑 등으로 쏟아내어 부은 후 표면을 평활하게 하는 마감과정은 필요하지 않으며, 부은 직후 열을 발산하여 신속하게 경화하며, 경량인데 비하여 경화 후 압축강도가 매우 높다. 본 발명의 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재가 도포량 또는 도포 두께의 정도에 따라서 충분히 경화된 후에, 카페트(carpet), 리놀륨(linoleum), 타일, 목재, 또는 기타 바닥 커버링재를 상기 석고계 콘크리트 바닥재 위에 적층 구성할 수 있다.

지금까지 본 발명의 설명에서는, 황산칼슘 알파-반수화물을 주성분으로 조성한 석고계 시멘트와 황토를 함유하는 응집체를 충분한 양의 물을 혼합 반죽하여서 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 및 그 제조방법에 대해서 구체적인 실시 예로 설명하였으나, 본 발명은 황산칼슘 알파-반수화물 외에 각종 석고(gypsum)를 사용하거나 성분 함량이 다소 다른 황토를 응집체의 일 성분으로 사용하는 등의 방법으로 다양하게 변경할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 주로 주거용, 상업용, 다층 아파트 등의 바닥재 등 방사열 적용 분야에도 활용될 수 있다.

Claims

석고계 시멘트, 황토(loess) 및 재활용 유리모래의 혼합물로 조성된 응집체와, 물을 혼합 반죽하여 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재를 제조하되, 상기 석고계 시멘트로는 황산칼슘 알파-반수화물(calcium sulfate alpha-hemihydrate)과 수경성 시멘트(hydraulic cement)가 포함 조성된 것을 사용하고, 상기 응집체로는 전체 응집체의 1∼30 질량%의 황토가 포함 조성된 것을 사용하며, 상기 석고계 시멘트와 상기 응집체를 1 : 1 내지 1 : 3의 질량비로 혼합하고, 상기 석고계 시멘트와 응집체의 혼합물과 물을 1 : 0.4 내지 1 : 0.55의 질량비로 반죽하여서 제조함을 특징으로 하는 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 제조방법.
제1항에 있어서,

79∼86질량%의 황산칼슘 알파-반수화물(calcium sulfate alpha-hemihydrate)과 5∼20질량%의 수경성 시멘트(hydraulic cement)와　0.5∼0.75질량%의 고유동화제(superplasticizer)와　0.2∼0.5질량%의 소포제(defoamer)와　0.002∼0.01질량%의 알킬셀룰로오스(alkylcellulose)를 혼합하여 석고계 시멘트를 제조하고,

황토와 재활용 유리모래의 혼합물을 응집체로 선택하고, 상기 석고계 시멘트 와 응집체를 1 : 1 내지 1 : 3의 질량비로 혼합하며 이들 혼합물을 물에 반죽하여서 제조함을 특징으로 하는 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 응집체의 성분 중에서 황토는 전체 응집체의 1∼30 질량%가 함유되도록 제조함을 특징으로 하는 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 응집체 중의 재활용 유리모래는 폐유리제품을 파쇄 및 분쇄하여 입자크기 0.3∼0.6㎜로 가공함을 특징으로 하는 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 석고계 시멘트와 응집체를 혼합하고, 상기 혼합물과 물을 1 : 0.4 내지 1 : 0.55의 질량비로 섞어 반죽함을 특징으로 하는 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재 제조방법.
제 1항 내지 제 5항 중에서 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 습식 석고계 황토 콘크리트 바닥재.