KR100957674B1 - 건축용 경량 복합 재료 - Google Patents

건축용 경량 복합 재료 Download PDF

Info

Publication number
KR100957674B1
KR100957674B1 KR1020090067805A KR20090067805A KR100957674B1 KR 100957674 B1 KR100957674 B1 KR 100957674B1 KR 1020090067805 A KR1020090067805 A KR 1020090067805A KR 20090067805 A KR20090067805 A KR 20090067805A KR 100957674 B1 KR100957674 B1 KR 100957674B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
parts
weight
glass
lightweight
composite material
Prior art date
Application number
KR1020090067805A
Other languages
English (en)
Inventor
김문기
문성환
이근행
박진용
김상균
황인진
조성준
황동규
윤창연
채희수
이재삼
이진우
Original Assignee
주식회사 테크팩홈솔루션
두산건설 주식회사
(주)렉스콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 테크팩홈솔루션, 두산건설 주식회사, (주)렉스콘 filed Critical 주식회사 테크팩홈솔루션
Priority to KR1020090067805A priority Critical patent/KR100957674B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100957674B1 publication Critical patent/KR100957674B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/02Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10Clay
    • C04B14/106Kaolin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/22Glass ; Devitrified glass
    • C04B14/24Glass ; Devitrified glass porous, e.g. foamed glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/34Non-shrinking or non-cracking materials
    • C04B2111/346Materials exhibiting reduced plastic shrinkage cracking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/40Porous or lightweight materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/30Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료로서, 상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료, 상기 경량 복합 재료 제조용 조성물 및 상기 경량 복합 재료의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료는 건조수축에 따른 균열의 발생이 없고, 강도 및 단열성능이 우수하며, 재료의 분리가 발생하지 않고, 시공이 용이하여 아파트, 주택, 빌딩 및 공장 등의 건축시 내부 및 외부 단열재료 또는 건축시공재료로서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
발포유리, 경량기포콘크리트, 경량 복합 재료

Description

건축용 경량 복합 재료{LIGHTWEIGHT COMPOSITE MATERIAL FOR CONSTRUCTION}
본 발명은 건축용 경량 복합 재료에 관한 것으로서, 상세하게는 발포유리 및 경량기포콘크리트를 포함하여, 건조수축에 의한 균열의 발생이 없고, 강도 및 단열성능이 우수하며, 시공이 용이한 건축용 경량 복합 재료에 관한 것이다.
1992년 UN 환경개발회의 이후, 에너지 및 환경 문제에 대한 국제적 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 건설분야에서도 에너지 절감 성능이 우수한 건축용 재료 개발의 필요성이 증대되고, 시멘트의 사용량의 절감 및 건축물의 에너지 시스템에 대한 고효율화가 절실해지고 있다.
경량기포콘크리트(Lightweight Aerated Concrete)는 적은 양의 시멘트를 사용하면서도 건축물의 단열 효과를 극대화할 수 있어, 온돌의 단열층용, 슬래브 단열용, 방수층 보호용 및 진동 방지 위한 완충용 등으로 건축물 시공시 사용되고 있다.
그러나, 기존의 경량기포콘크리트는 건조 수축율이 높아 다량의 균열(crack)이 발생하고, 단열성능도 저하되며, 충분한 구조강도를 유지하지 못하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로는 탄재, 장석 등의 무기경량골재를 혼합한 기포콘크리트, EVA(ethylene-vinyl acetate) 칩 등 유기 고분자 물질을 혼합한 기포콘크리트, 및 우레탄폼과 스티로폼 골재를 혼합한 콘크리트 등이 소개되어 있다.
그러나, 일반 점토질 무기 경량 골재를 혼합한 기포콘크리트의 경우에는 경량골재의 비중이 높아 재료의 분리현상이 발생하고, 흡수율이 높아 타설시 압송에 어려움이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 고분자 계열의 물질을 경량 골재로 혼합한 기포콘크리트의 경우에는 재료의 분리를 방지하기 위하여 별도의 혼화재를 필요로 하며, 고분자 물질 자체의 탄성으로 인하여 타설시 압력손실이 생기기 때문에 일반펌프가 아닌 스퀴즈 펌프 등 특수 펌프를 사용하여 타설해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명자들은 기존의 경량기포콘크리트에 발포유리를 혼합하여 사용하면, 균열이 발생되지 않고 강도 및 단열성능을 향상시킬 수 있으며, 재료의 분리가 발생하지 않고 시공이 용이하다는 사실을 발견하고, 상기 기존의 경량기포콘크리트의 문제점을 해결하기 위한 새로운 건축용 재료로서 본 발명을 안출하기에 이르렀다.
본 발명은 상기에 기초한 것이다.
본 발명은 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료로서, 상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료를 제공한다.
또한, 본 발명은 시멘트 30 내지 65 중량부; 물 10 내지 45 중량부; 및 발포유리 5 내지 55 중량부를 포함하는 시멘트 모르타르에, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시키는 기포제를 더 포함하는 경량 복합 재료용 조성물로서, 상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료용 조성물을 제공한다.
그리고, 본 발명은 a) 시멘트 30 내지 65 중량부; 물 10 내지 45 중량부; 및 발포유리 5 내지 55 중량부를 포함하는 시멘트 모르타르에, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시키는 기포제를 더 포함하는 발포 조성물을 제공하는 단계; 및 b) 상기 조성물을 타설한 후 양생하는 단계를 포함하여 발포 유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료를 제조하는 방법으로서, 상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료는 건조수축에 따른 균열의 발생이 없고, 강도 및 단열성능이 우수하며, 재료의 분리가 발생하지 않고, 시공이 용이하여 아파트, 주택, 빌딩 및 공장 등의 건축시 내부 및 외부 단열재료 또는 건축시공재료로서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
<본 발명의 경량 복합 재료의 특징>
본 발명의 경량 복합 재료는 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 것이 특징이다. 도1에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 경량 복합 재료는 콘크리트 내부에 많은 기포를 포함하는 경량기포콘크리트를 매트릭스로 하고, 입자 내부에 많은 기포를 포함하는 발포 유리 입자가 상기 매트릭스 내에 고르게 분산되어 있는 구조를 가진다.
전술한 바와 같이 일반적인 경량기포콘크리트는 건조수축에 의한 균열 발생 및 강도 저하 등의 문제점이 있으며, 경량기포콘크리트에 무기경량골재 또는 고분자 계열의 물질을 혼합한 경우에도 재료 분리, 시공의 어려움, 균열 발생 및 충분치 못한 강도 등의 문제점을 가지고 있으나, 본 발명에 따른 경량기포콘크리트와 발포유리를 포함하는 복합재료의 경우에는 다음과 같은 장점이 있다.
1) 균열이 발생하지 않고, 강도가 우수하다.
콘크리트 매트릭스 내에 분산되어 있는 발포유리 입자가 콘크리트에서 발생하는 균열의 전파를 억제하는 역할을 할 수 있다. 발포유리 자체의 강도가 고분자 계열의 물질보다 높고, 발포유리와 경량기포콘크리트가 모두 유사한 무기 성분으로 되어 있으므로, 복합화되었을 때 계면에서의 친화력이 우수하여 우수한 강도를 발현할 수 있다.
2) 단열성능 및 차음성능이 우수하다.
발포유리 자체가 많은 폐기공을 다량 포함하고 있으므로, 본 발명의 복합 재료는 종래의 경량기포콘크리트보다 낮은 열전도율을 보여 우수한 단열성능을 나타낼 수 있으며, 우수한 차음성능 및 경량화 효과를 가져올 수 있다.
3) 재료의 분리가 일어나지 않는다.
발포유리와 경량기포콘크리트의 비중이 유사하여 별도의 혼화재 없이도 재료 분리 현상이 일어나지 않는다.
4) 시공이 용이하다.
일반 점토질 경량골재는 흡수율이 높아 압송에 어려움이 발생하고, 고분자 계열의 경량골재는 자체의 탄성으로 인한 압손실로 인하여 일반펌프에 의한 압송이 불가능하나, 본 발명의 복합 재료의 경우에는 발포유리와 경량기포콘크리트의 비중이 유사하기 때문에, 타설시 스퀴즈 펌프 등의 특수 펌프가 아닌 일반 펌프 사용이 가능하며, 발포유리 자체의 흡수율이 10% 이하로 낮아 압송이 용이하다.
5) 기타
스티로폼 등의 경량골재 사용시 문제되는 재료 날림 등이 발생하지 않아, 시공시의 민원발생 해소 및 청소 비용 절감 등의 장점이 있다.
한편, 본 발명의 경량 복합 재료 중 발포유리는 전체 복합 재료 100 체적부 중 10 체적부 내지 75 체적부 범위로 포함될 수 있다. 발포유리의 함량이 상기 범위내인 경우, 전술한 바와 같이 타설 후 균열이 발생되지 않고, 강도가 우수하며, 단열성능 및 차음성능이 우수하고, 재료의 분리가 일어나지 않으며, 시공이 용이한 장점이 있다.
본 발명의 발포유리 비중은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 0.3 내지 0.9 범위일 수 있으며, 경량기포콘크리트의 비중 역시 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 0.4 내지 0.8범위일 수 있고, 발포유리 및/또는 경량기포콘크리트의 비중이 상기 범위 내인 경우, 경량기포콘크리트와 발포유리의 비중이 유사하여, 재료분리가 발생되지 않는 장점이 있다.
<경량기포콘크리트>
본 발명의 경량 복합 재료에 사용되는 경량기포콘크리트(Lightweight Aerated Concrete)는 당업자에게 알려진 것이라면 제조공정, 겉보기 비중 등을 불문하고 특별히 제한되지 않는다.
경량기포콘크리트는 시멘트, 물, 기포제 및 선택적으로 경량골재를 혼합한 후, 양생하여 제조되는 건축용 재료로서, 제조 과정에 따라서 기포 발생을 먼저 하여 시멘트, 물 등과 혼합하여 형성하는 선기포 방식(Pre-foaming type)과 시멘트, 물 등에 기포제를 혼합하여 소정의 시간이 경과한 후 화학반응에 의해 발생되는 가 스에 의하여 기포가 형성되어 제조되는 후기포 방식(After-foaming type)으로 나눌 수 있다.
또한, 현재 우리나라에서 현장 타설용으로 시공되고 있는 경량기포콘크리트는 KS규정(KSF4039)에 의해 품질이 규정되어 있고, 그에 따르면 겉보기 비중에 의해 하기와 같이 세가지 품으로 나뉘어 있다.
a) 0.4품 : 겉보기 비중 0.30이상 0.40미만
b) 0.5품 : 겉보기 비중 0.40이상 0.50미만
c) 0.6품 : 겉보기 비중 0.50이상 0.70미만
이 때, 각각의 품에 대한 압축강도(N/mm2) 및 열전도율(W/m?k)에 대해서는 하기와 같은 수치를 만족하도록 규정되어 있다.
(1) 압축강도(N/mm2)
a) 0.4품 : 7일 강도 0.5이상, 28일 강도 0.8이상
b) 0.5품 : 7일 강도 0.9이상, 28일 강도 1.4이상
c) 0.6품 : 7일 강도 1.5이상, 28일 강도 2.0이상
(2) 열전도율(W/m?k)
a) 0.4품 : 0.130이하
b) 0.5품 : 0.160이하
c) 0.6품 : 0.190이하
본 발명에서 사용되는 경량기포콘크리트는 상기 제조 과정에 따른 선기포 방 식 및 후기포 방식 중 어느 것, 또는 겉보기 비중에 의해 분류되는 세가지 품 중 특정한 것으로 한정되지 않고, 어느 것이나 적용 가능하다.
<발포유리>
본 발명의 경량 복합 재료에 사용되는 발포유리는 알칼리계 유리 80 ~ 99중량부 및 발포제 1 ~ 20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조될 수 있으며, 무알칼리계 유리는 상기 조성물에 포함되지 않는다.
발포유리(foamed glass)는 유리에 균질한 기공을 발포시켜 유리 자체의 물성과 기조직에 기인하는 물성을 동시에 가지게 하는 소재로서, 예를 들어 폐기된 유리 등을 원료로 하여 발포된 것을 사용할 수 있다. 상기 발포유리는 폐자원의 재활용 및 폐기 후의 재활용이 가능한 친환경 소재이다. 또한, 소재의 균질한 기공에 의해 높은 경량성을 가지며, 소음과 진동을 차단하고 흡수하는 흡음성이 있고, 그 외, 보냉, 보온의 단열성, 높은 내화성 및 불연성, 강 내산성 및 강 내식성이 있다는 특성이 있으며, 가공이 용이하다는 장점이 있다.
본 발명에서 사용되는 발포유리를 제조하기 위한 조성물에 함유되는 알칼리계 유리는 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 80~99 중량부로 포함될 수 있으며, 발포제 이외의 기타 첨가제가 첨가되는 경우를 고려할 때, 85~98중량부, 또는 90~97중량부로 포함될 수 있다.
상기 알칼리계 유리는, SiO2(이산화규소), Al2O3(산화 알루미늄), Na2O(소다)와 K2O(포타쉬)의 복합체 및 CaO(산화칼슘)와 MgO(산화마그네슘)의 복합체를 성분으 로 함유할 수 있는 것으로, 한 예로, SiO2 72~75%, Al2O3 1.5~2.5%, Na2O와 K2O의 복합체 12~14%, CaO와 MgO의 복합체 10~12%의 조성을 가질 수 있다. 상기 알칼리계 유리의 발포온도는 750 ~ 900℃ 정도이다.
한편, 상기 알칼리계 유리는 폐 알칼리계유리 또는 그의 미분을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 발포유리를 제조하기 위한 조성물에 함유되는 발포제는, 알칼리계 유리의 용융온도(연화온도)에서 분해하면서 가스성분을 방출하는 것이면 제한없이 사용할 수 있다. 액체 또는 고체 인산칼슘, 탄산칼슘, 석회석, 카본, 탄산나트륨, 실리콘카바이드, 산화철, 산화안티몬, 산화비소, 인산수소칼슘 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 발포제의 종류에 따라 다르나, 조성물 전체 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부 포함될 수 있으며, 기타 첨가제가 포함되는 경우를 고려할 때, 2~15중량부, 또는 3~10중량부로 포함될 수도 있다. 발포제의 함량이 상기 범위 내 인 경우, 제조된 발포유리가 적절한 비중을 가짐과 동시에, 균일한 기포가 형성되어 우수한 강도를 가질 수 있다.
상기 본 발명에서 사용되는 발포유리를 제조하기 위한 조성물에는, 발포 및 성형성을 개선하기 위해 카올린, 석탄회, 무기 바인더, 유기 바인더, 가성소다로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 추가적으로 함유될 수 있다.
상기 카올린은, 조성물에 가소성을 부여하고, 비중과 기공율을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 카올린의 입도가 작을수록 발포유리의 비중이 감소하고 기공율 이 증가하는 효과가 있으므로, 바람직하게는 성형성 강화를 위해, 150~ 180㎛ 범위의 입도인 것을 사용할 수 있다. 또한, 발포유리 제조용 조성물 중에 포함되는 경우, 알칼리계 유리 100 중량부에 대하여, 1 ~ 20 중량부 범위, 바람직하게는 2 ~ 10 중량부 범위로 사용할 수 있다. 카올린의 함량이 상기 범위 내인 경우, 발포유리의 비중을 크게 변화시키지 않고도 충분한 가소성을 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 석탄회는, 충진재(filler) 및 발포조제로 사용할 수 있다. 석탄회에는 미연탄소 및 SO2 가스가 포함되어 있으며, 이는 발포제의 역할을 할 수 있다. 발포유리 제조용 조성물 중에 포함되는 경우, 알칼리계 유리 100 중량부에 대하여, 1 ~ 20 중량부 범위, 바람직하게는 2 ~ 10 중량부 범위로 사용할 수 있다. 석탄회가 상기 범위 내, 특히 10 중량부 이하로 첨가되는 경우 발포유리의 비중을 크게 변화시키지 않고도 발포조제의 역할을 원활히 수행할 수 있다.
상기 무기바인더로는 규산 소다(물유리) 등을 사용할 수 있으며, 유기 바인더로는 PVA 수용액, 메틸셀룰로오스 수용액 등을 사용할 수 있다. 규산 소다(물유리)의 경우, 바인더로써의 역할뿐 아니라 발포율 증가, 비중의 감소, 특히 전체 기공율 중 폐기공을 증가시키기 위해 사용할 수 있다. 상기 유기바인더는 성형체 형성을 위한 결합체로 사용될 수 있다. 상기 무기 및/또는 유기 바인더가 발포유리 제조용 조성물 중에 포함되는 경우, 알칼리계 유리 100 중량부에 대하여, 2 ~ 20 중량부 범위를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 5 ~ 15 중량부 범위로 사용할 수 있다. 바인더의 함량이 상기 범위 내인 경우, 충분한 성형성을 얻을 수 있으며, 발 포효과도 우수하다.
상기 가성소다는 필요에 따라, 소성 온도를 하락하고 비중감소를 위해, 또는, 개기공률을 증가시키기 위해 필요한 경우 사용될 수 있다. 발포유리 제조용 조성물 중에 포함되는 경우, 알칼리계 유리 100 중량부에 대하여 5 ~ 30중량부 범위, 바람직하게는 10 ~ 20 중량부 범위로 사용할 수 있다. 가성소다의 함량이 상기 범위 내인 경우, 소성온도의 감소효과가 크며, 내구성 저하 및 백화현상 발생을 억제할 수 있다.
상기 본 발명의 경량 복합 재료에 포함되는 발포유리는 다음과 같은 제조방법에 따라 제조할 수 있다.
먼저, 각 원료를 적정 입도로 분쇄한 뒤, 조합 및 혼합공정을 수행하고, 상기 조합된 원료를 성형한 뒤, 발포소성을 수행하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 분쇄공정은, 각 원료를 Hammer Crusher 등의 분쇄수단을 사용하여 조분쇄할 수 있고, 볼 밀(Ball Mill)에 의해 미분쇄 할 수 있으나 분쇄 방법은 이에 한정되지는 않는다.
상기 혼합공정은, 상기 분쇄된 유리, 발포제 및 첨가제를 Mixer로 균일하게 혼합함으로써 수행한다.
상기 성형공정은, 상기 혼합물을 압출기, 팬 펠레타이저 등으로 입상이나 구상으로 성형할 수 있으며, 금속 몰드에 혼합물을 채워 판상형태로 성형할 수 있다. 상기 소성공정은, 구형 입자의 소성 발포를 위해서는 Rotary Kiln을 사용할 수 있으며, 판상형의 경우는 Tunnel Kiln이나 Box로를 사용하여 소성할 수 있으며, 필요 에 따라 소성 후 서냉공정을 거친다.
한편, 본 발명의 경량 복합 재료에 사용되는 발포유리의 크기는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 직경 1mm ~ 15mm 범위인 것이 바람직하다. 발포유리의 직경이 상기 범위 내인 경우, 발포유리의 특성(경량기포콘크리트와 혼합 시 강도우수, 단열성능 향상)이 제대로 발휘될 수 있으며, 바닥시공 시 마감표면의 요철상태가 발생하는 것을 방지하여, 온수난방 공사 등의 배관공사시 설치에 불편함이 발생하는 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 경량 복합 재료에 사용되는 발포유리의 형상 역시 특별히 제한되지 않으며, 그 비제한적인 예로는 구형일 수 있다.
본 발명의 경량 복합 재료는 경량기포콘크리트 매트릭스 내에서 발포유리가 균일하게 분산되어 있는 형태인데, 상기 발포유리의 형상이 구형인 경우에 각진 형상의 경우보다 높은 강도를 가져 경량 복합 재료 내에서도 우수한 강도를 발현할 수 있다.
<경량 복합 재료용 조성물>
본 발명의 경량 복합 재료는 블록, 벽돌 또는 판넬 등 다양한 형태로 미리 제조된 상태로 건축 시공도 가능하나, 원료 물질이 혼합된 조성물 형태로 제공되어 건축 현장에서 펌프 등으로 압송, 타설된 후, 양생을 거쳐 시공될 수도 있다.
이 때, 본 발명의 경량 복합 재료를 제조하기 위한 조성물은 시멘트 30 내지 65 중량부; 물 10 내지 45 중량부; 및 발포유리 5 내지 55 중량부를 포함하는 시멘트 모르타르에, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시키 는 기포제를 더 포함하는 조성물.일 수 있다.
이 때, 상기 시멘트 모르타르 내에 포함되는 시멘트의 양은 시멘트 모르타르 100 중량부 기준으로 30 내지 65 중량부 범위일 수 있으나, 바람직하게는 35 내지 60 중량부 범위일 수 있다.
또한, 상기 시멘트 모르타르 내에 포함되는 물의 양은 시멘트 모르타르 100 중량부 기준으로 10 내지 45 중량부 범위일 수 있으나, 바람직하게는 20 내지 40 중량부 범위일 수 있다.
그리고, 상기 시멘트 모르타르 내에 포함되는 발포유리의 양은 시멘트 모르타르 100 중량부 기준으로 5 내지 55 중량부 범위일 수 있으나, 바람직하게는 10 내지 45 중량부 범위일 수 있다.
그리고, 상기 경량 복합 재료용 조성물 내에 포함되는 기포제의 함량은 기포제의 종류에 따라 기포발생량이 다르므로, 정확한 함량을 특정할 수는 없으나, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시킬 수 있는 양의 기포제가 포함될 수 있고, 바람직하게는 전체 조성물 100 체적부 대비 20 내지 50 체적부의 기포를 발생시킬 수 있는 양의 기포제가 포함될 수 있다.
이 때, 사용되는 시멘트 및 기포제는 일반적인 경량기포콘크리트 제조용으로 당업자에게 알려진 것이라면 특별히 제한되지는 않는다.
상기 시멘트의 비제한적인 예로는, 보통 포트랜드 시멘트, 조강 포트랜드 시멘트, 초조강 포트랜드 시멘트, 중용열 포트랜드 시멘트, 내황산염 포트랜드 시멘트, 백색 포트랜드 시멘트 및 알루미나 시멘트 등이 있다.
상기 기포제의 비제한적인 예로는, 동물성 기포제, 식물성 기포제, 고분자 기포제 및 계면활성제 등이 있다.
상기 조성물에 포함되는 기포의 함량이 상기 범위인 경우, 경량 복합 재료가 적절한 비중을 가져 단열성능을 제대로 발휘할 수 있으며, 경량 기포 콘크리트의 양생 및 강도 발현이 원하는 수준에 이를 수 있다.
<경량 복합 재료의 제조방법>
본 발명의 경량 복합 재료는 다음과 같이,
a) 시멘트 30 내지 65 중량부; 물 10 내지 45 중량부; 및 발포유리 5 내지 55 중량부를 포함하는 시멘트 모르타르에, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시키는 기포제를 더 포함하는 발포 조성물을 제공하는 단계; 및
b) 상기 조성물을 타설한 후 양생하는 단계를 포함하는 방법에 의하여제조될 수 있다.
상기 발포 조성물 제공 단계는 시멘트, 물, 발포유리, 및 기포가 모두 혼합된 모르타르(mortar) 상태의 조성물을 제공하는 단계로서, 그 혼합방법은 일반적인 경량 기포 콘크리트 제조시의 모르타르의 제조방법을 이용할 수 있다.
즉, 시멘트와 일부의 물을 일정량 비율로 먼저 혼합하여 시멘트 모르타르를 제조한 후, 여분의 물과 기포제를 나중에 투입하는 후기포 방식(after-forming type)을 이용하거나, 또는 시멘트와 일부의 물을 일정 비율로 혼합한 시멘트 모르타르를 제조하고, 물과 기포제를 혼합하여 기포를 형성시킨 발포액을 별도로 제조 한 후, 상기 시멘트 모르타르에 상기 기포가 형성된 발포액을 혼합하는 선기포 방식(pre-forming type) 중 어느 것이나 사용가능하다. 본 발명의 발포 조성물 제조단계에서는 바람직하게는 선기포 방식을 사용할 수 있다.
또한, 발포유리의 혼합 역시 최초의 시멘트 모르타르에 함께 투입하여 혼합하거나 또는 기포가 주입된 후에 발포유리를 투입하여 혼합하는 방식 등 발포유리의 혼합 방법에 대하여 본 발명에서 특별히 제한되지는 않는다. 바람직하게는 시멘트 모르타르에 기포가 주입되어 시멘트 모르타르와 기포가 충분히 혼합된 후, 다시 발포유리를 넣어 혼합하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 발포 조성물을 타설하는 단계는 전 단계에서 제조된 조성물을 시공하고자 하는 부위에 펌프 등을 통하여 압송하고 압송된 조성물을 고르게 분산시키는 작업을 통하여 수행될 수 있다.
상기 양생(curing) 단계는 시공 부위에 타설된 조성물을 일정 온도, 일정 습도 및 일정 시간 동안 주위의 다른 영향을 받지 않도록 보호하는 단계를 말한다.
일반적으로 콘크리트는 경화를 계속하여 28일이 지나면 거의 최종압축강도에 도달하며 이 때까지는 시멘트의 화학작용이 계속되므로 일광의 직사, 한기(寒氣), 풍우(風雨)를 피하고 콘크리트의 수화작용(水和作用)을 촉진하기 위하여 거적이나 포장 등을 덮어 씌워 하절기에는 7일 이상, 보통은 5일 이상 살수(撒水)하여 습윤(濕潤)을 유지하고 한랭기에는 5일간은 2 ℃ 이하가 되지 않도록 보온을 할 수 있으며, 타설(打設) 후 3일간은 파손되기 쉬우므로 충격을 주지 않도록 보호할 수 있다. 다만, 시공상태나 환경에 따라서, 또는 단시간 내에 원하는 강도를 내기 위해 서 습윤양생, 증기양생, 전기양생, 또는 피막(皮膜)양생 등의 방법을 사용할 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정이 되는 것은 아니다.
[제조예 1] 발포유리 제조
유리병 폐유리인 알칼리계 유리(소다석회유리)를 평균입경 250㎛이하가 되도록 분쇄기로 분쇄하였다. 알칼리계 유리 90g 및 석회석 10g 혼합하되, 배합이 균일하게 될 때까지 충분히 혼합하였다. 얻어진 미립자상 유리혼합물을 팬 펠레타이저(Pan Pelletizer)에 투입하고 바인더(Sodium Silicate(유리 전체 중량의 5중량%))를 뿌려주면서 미립자상 유리혼합물을 구형으로 제조하였다. 성형체는 건조 뒤 로타리킬른에서 800~820℃의 범위의 온도로 소성 발포한 후 급냉시켜 제조하여, 비중 0.80, 압축강도 20~30 kgf/cm2, 직경 4mm인 구형의 발포유리를 제조하였다.
[실시예 1] 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량복합재료의 제조
시멘트 320 kg과 물 160 kg을 혼합하고, 여기에 2 ~ 7 wt%로 희석시킨 식물성단백질 기포제 희석액 370 L를 공기주입(에어 컴프레셔 압력 5~9기압)에 의해 발포기를 통과시켜 하얀 크림상태의 거품군을 발생시키고, 상기 제조예1에서 제조한 구형 발포유리 150 kg을 넣어 거품군과 순간 혼합시킨 후, 호스펌프를 이용하여 4500 × 5100 mm 넓이의 바닥에 타설하였다.
[비교예 1] 종래의 경량기포콘크리트의 제조
구형 발포유리를 포함하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 타설을 실시하였다.
[실험예1] 바닥시공의 균열 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1의 바닥시공이 완료된 후, 10일(240시간)후 육안으로 균열의 개수 및 크기를 확인하였다.
[실험예2] 압축강도 및 열전도율 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1의 조성물에 대해 강도 및 열전도율 측정 실험체를 제작하여, KSF 4039에 의거하여 압축강도를 시험하였으며, KSL 9016 보온대비 열전도율 측정방법(평판열류계법 측정)에 의해, 실험체를 통과하는 열류량을 평판열류계법(측정장치)을 사용하여 측정하되, 실험체의 온도차를 측정하여, 열전도율을 측정하였다.
상기 실험예 1에서와 같이 실시예1 및 비교예 1의 시공 후 바닥의 균열 여부에 대한 사진을 도2 및 도3에 나타내었다.
도2에서 보여지듯이, 실시예1에서 시공된 바닥에는 28일 양생 후에도 균열이 전혀 발생되지 않았으나, 비교예 1에서 시공된 바닥은 타설 5일후부터 균열이 발생하였다. 따라서, 본 발명에 의한 경량 복합 재료의 균열 억제 성능이 우수함을 알 수 있었다.
상기 실험예 2에서 실시한 실시예1 및 비교예 1의 압축강도 측정 결과와 열전도율 시험결과를 표1에 나타내었다.
[표1]
비교예 1 실시예 1
압축강도(kgf/cm2 ) 10.5 14.3
열전도율(kcal/mh℃) 0.135 0.125
*압축강도는 28일 강도 기준
도1은 실시예 1에 의해 타설 시공된, 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료의 단면 사진이다.
도2는 실시예 1에 의해 타설 시공된, 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료의 표면 균열 여부를 나타내는 사진이다.
도3은 비교예 1에 의해 타설 시공된, 경량기포콘크리트의 표면 균열 여부를 나타내는 사진이다.

Claims (8)

  1. 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료로서,
    상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료.
  2. 제1항에 있어서, 경량기포콘크리트를 매트릭스로 하고, 상기 매트릭스 내에 발포유리 입자가 고르게 분산되어 있는 것이 특징인 경량 복합 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발포유리는 전체 경량 복합 재료 100 체적부 대비 10 체적부 내지 75체적부 범위로 포함되는 것이 특징인 경량 복합 재료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발포유리는 카올린, 석탄회, 석회석, 무기 바인더, 유기 바인더 및 가성소다로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 함유하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료.
  5. 시멘트 30 내지 65 중량부; 물 10 내지 45 중량부; 및 발포유리 5 내지 55 중량부를 포함하는 시멘트 모르타르에, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시키는 기포제를 더 포함하는 경량 복합 재료용 조성물로서,
    상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함 하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료용 조성물.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 발포유리는 카올린, 석탄회, 석회석, 무기 바인더, 유기 바인더 및 가성소다로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 함유하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 경량 복합 재료용 조성물.
  8. a) 시멘트 30 내지 65 중량부; 물 10 내지 45 중량부; 및 발포유리 5 내지 55 중량부를 포함하는 시멘트 모르타르에, 전체 조성물 100 체적부 대비 5 내지 65 체적부의 기포를 발생시키는 기포제를 더 포함하는 발포 조성물을 제공하는 단계; 및
    b) 상기 조성물을 타설한 후 양생하는 단계를 포함하여 발포유리와 경량기포콘크리트를 포함하는 경량 복합 재료를 제조하는 방법으로서,
    상기 발포유리는 알칼리계 유리 80~99 중량부 및 발포제 1~20중량부를 포함하는 조성물로부터 제조된 것이 특징인 제조방법.
KR1020090067805A 2009-07-24 2009-07-24 건축용 경량 복합 재료 KR100957674B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090067805A KR100957674B1 (ko) 2009-07-24 2009-07-24 건축용 경량 복합 재료

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090067805A KR100957674B1 (ko) 2009-07-24 2009-07-24 건축용 경량 복합 재료

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100957674B1 true KR100957674B1 (ko) 2010-05-12

Family

ID=42281675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090067805A KR100957674B1 (ko) 2009-07-24 2009-07-24 건축용 경량 복합 재료

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100957674B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102531398A (zh) * 2012-01-18 2012-07-04 刘福战 粉煤灰泡沫玻璃的制备方法
CN105178459A (zh) * 2015-08-07 2015-12-23 安徽省中坤元新型建材有限公司 一种外墙保温板
CN110734254A (zh) * 2019-10-23 2020-01-31 河南晖睿智能科技有限公司 一种复合保温新型建筑材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000040965A (ko) * 1998-12-21 2000-07-15 황대우 장석을 이용한 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법
JP2001207564A (ja) 2000-01-31 2001-08-03 Joetsu Crystal Glass Kk コンクリート製化粧ブロック
KR200282026Y1 (ko) 2002-03-21 2002-07-19 이길범 무기질 발포체 및 이를 포함하는 무기질 단열재
KR100481043B1 (ko) * 2001-12-05 2005-04-07 요업기술원 폐유리를 이용한 미립 경량골재 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000040965A (ko) * 1998-12-21 2000-07-15 황대우 장석을 이용한 경량기포콘크리트 및 이의 제조방법
JP2001207564A (ja) 2000-01-31 2001-08-03 Joetsu Crystal Glass Kk コンクリート製化粧ブロック
KR100481043B1 (ko) * 2001-12-05 2005-04-07 요업기술원 폐유리를 이용한 미립 경량골재 및 그 제조방법
KR200282026Y1 (ko) 2002-03-21 2002-07-19 이길범 무기질 발포체 및 이를 포함하는 무기질 단열재

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102531398A (zh) * 2012-01-18 2012-07-04 刘福战 粉煤灰泡沫玻璃的制备方法
CN105178459A (zh) * 2015-08-07 2015-12-23 安徽省中坤元新型建材有限公司 一种外墙保温板
CN110734254A (zh) * 2019-10-23 2020-01-31 河南晖睿智能科技有限公司 一种复合保温新型建筑材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107840612B (zh) 一种高强度轻质无机节能保温建材及其制备方法
CN103304193A (zh) 一种轻集料泡沫混凝土及其生产方法
CN101844898A (zh) 多功能保温砂浆及其制作方法
CN108218319B (zh) 一种钢纤维聚苯乙烯颗粒再生保温混凝土及其制备方法
CN105503070B (zh) 改性玻化微珠保温砂浆
CN106866172B (zh) 一种浮石-尾矿泡沫混凝土及其制备方法
CN107488012B (zh) 一种湿拌复合轻集料混凝土及其制备方法
CN104213649A (zh) 聚氨酯复合保温板及其制备方法
CN105272075B (zh) 一种防火保温干粉砂浆及其制备方法
CN107556036A (zh) 保温板及其制备方法
CN104311108A (zh) 一种憎水型无机纳米保温板及其制备方法
CN107056173A (zh) 一种保温建筑材料及其制备方法
CN106565274A (zh) 一种纤维增强陶粒泡沫混凝土及其制备方法
CN106220067A (zh) 一种钢渣阻燃保温泡沫混凝土及其制备方法
CN103771807A (zh) 一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块及其制备方法
CN105541386A (zh) 一种混凝土加气保温砖及其制备方法
CN105152598A (zh) 一种网架型陶粒泡沫混凝土及其制备方法
KR20100003920A (ko) 고강도 발포유리 및 그 제조방법
CN104961420A (zh) 抗震防震墙体材料及制备方法
CN113493340B (zh) 一种磷酸镁基泡沫混凝土保温隔热材料
CN102491692B (zh) 一种陶砂保温砂浆
CN106082884B (zh) 一种含有固废煤渣的轻质保温墙板及制备工艺
CN108726958A (zh) 一种利用建筑废弃物制备混凝土隔墙的方法
KR100957674B1 (ko) 건축용 경량 복합 재료
KR102067934B1 (ko) 마감재 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130403

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140508

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150506

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160504

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170502

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180508

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190502

Year of fee payment: 10