KR100967077B1 - 암석 노출 콘크리트 건자재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거푸집내에 파쇄과정 없이 자연상태의 암석을 채운 후, 고강도 콘크리트를 투입하여 진동과 압력으로 준비블럭을 성형한 후, 용도에 맞게 준비블럭을 절단함으로써 절단면에 암석 및 콘크리트가 노출되는 건자재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고강도 콘크리트, 암석, 건자재

Description

암석 노출 콘크리트 건자재의 제조방법{Concrete building materials and the making method thereof}

본 발명은 거푸집내에 입도가 큰 암석을 채운 후, 고강도 콘크리트를 투입하여 진동과 압력으로 준비블럭을 성형한 후, 용도에 맞게 준비블럭을 절단함으로써 절단면에 암석 및 콘크리트가 노출되는 건자재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 프리팩트 콘크리트 제조공법을 이용하여 입도가 큰 암석을 이용함으로써 파쇄과정 등이 없어 생산단가를 절감할 수 있으며, 친환경적이고, 절단면으로 암석 및 콘크리트가 노출됨으로써 시각적으로도 우수한 건자재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 기술을 이용하여 건자재를 제조하는 방법(산업부산물 재활활용기술)은 석분이나 석분슬러지를 재활용하여 인조석타일이나 인조석판재를 생산하는 기술이 있으나 산업부산물의 재활용비율이 상대적으로 낮고 제품의 강도가 약하여 파손이 잦고 규격이 일정치 않아 시공에 문제점이 발생하는 등 품질에 한계가 있어 보완이 필요한 실정이다. 뿐만 아니라 단순히 석재의 표면질감을 인공 적으로 나타내고자 하였으나 디자인 수준이 현저히 낮은 문제점이 있다.

또한, 콘크리트 블록을 절단하여 건자재를 생산하는 방식은, 화산석 송이와 같은 특수 골재를 사용하여 공장 배합한 콘크리트를 레미콘트럭으로 운반 후, 강재 거푸집에 타설하고, 진동을 가하여 양생한 후, 적당한 치수로 절단 가공하여, 판석과 경계석과 같은 건자재를 생산하는 방식이 제시되었다(특허등록 10-2006-0031663, 고강도 저흡수율 송이 콘크리트 건자재 및 그 제조방법). 특허기술 10-2006-0031663의 장점은 콘크리트 블록이 사각블록 형태로 생산되기 때문에 절단가공 시에 부산물이 발생하지 않고, 원하는 형태로 절단 가공이 가능하고, 가격도 상대적으로 낮출 수 있다. 그러나, 단점으로는 레미콘 공장에서 콘크리트를 생산하기 때문에 골재의 최대치수가 30mm 내외로 골재의 최대 크기가 한계가 있어, 다양한 디자인을 나타낼 수 없고, 레미콘 트럭 사용료, 레미콘배치플랜트 이용료, 절단 가공 공장까지의 운반경비 등 추가 소요경비가 과도하게 발생되는 문제, 그리고 제품의 강도가 상대적으로 낮아 파손이 빈번한 문제가 발생되어 개선이 필요한 상황이다.

한편, 석재가공공정과 건설현장에서 발생되는 폐석, 잡석, 호박돌 등은 종래의 건자재 제조방법으로는 재활용하기 어려운 실정으로, 이러한 산업부산물을 대량 재활용할 수 있는 소비처의 개발이 절실히 필요하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 압축강도, 휨강도 및 흡수율과 같은 물리적 품질이 우수하면서도 폐석, 잡석, 호박돌, 석분과 같은 산업부산물 및 폐기물을 파쇄과정 없이 사용할 수 있으며, 건자재의 노출면으로 어떠한 가공없이 천연석의 무늬가 현출될 수 있는 건자재 제조방법을 제공하고자 함이다.

본 발명의 암석 노출 콘크리트 건자재의 제조방법은 거푸집내에 암석을 채우는 단계와; 거푸집내에 고강도 콘크리트를 충진하는 단계와; 진동 및 양생으로 준비블록을 성형하는 단계와; 준비블록을 절단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

일반적으로 프리팩트 콘크리트(prepacked concrete)란 거푸집에 골재를 넣고 그 골재 사이 공극에 모르타르를 넣어서 만든 콘크리트로 자갈이 촘촘하게 차 있어서 시멘트가 적게 들고 치밀하여 곰보현상이 적고 내수성ㅇ내구성이 뛰어나며 골재를 먼저 넣으므로 중량콘크리트 시공을 할 수 있는 장점이 있어 연약지반의 말뚝파일 공사에 이용되는 것이다. 이에 본 발명은 프리팩트 콘크리트 제조방식을 응용하여 입도가 큰 암석을 파쇄과정 없이 거푸집에 채워 암석 간을 고강도 콘크리트로 충진함에 의해 건자재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어 상기 거푸집내에 암석을 채우는 단계와 상기 거푸집내에 고강도 콘크리트를 투입하는 단계에는 거푸집의 높이가 큰 경우에 하부에서부터 일정 높이만큼 암석을 채우고 암석이 채워진 공간에 고강도 콘크리트를 투입한 후, 다시 암석을 채우고 암석이 채워진 공간에 고강도 콘크리트를 투입하는 것을 반복하여 거푸집내부에 암석 및 고강도 콘크리트를 채우도록 하는 것이 바람직하다. 이는 거푸집 높이가 높은 경우에 일시에 암석을 채우고 고강도 콘크리트를 투입하는 경우에는 고강도 콘크리트가 거푸집 하부까지 밀실하게 충진 될 수 없으므로 하부에서부터 암석을 채우는 단계와 고강도 콘크리트를 충진하는 단계를 반복함으로써 암석 간에 고강도 콘크리트가 밀실하게 충진되도록 하는 것이다.

본 발명은 거푸집내에 암석을 채우는 단계를 먼저 갖는다. 특히 입도가 50 내지 600mm인 암석을 거푸집내에 채우는 것으로, 암석의 입도가 50mm 미만의 것이 포함되는 경우에는 콘크리트의 유동성 저하가 발생되며, 암석을 50mm 미만으로 파쇄 하여야 하는 문제가 있다. 즉 암석 사이의 공극이 작아져서 다음 단계에서의 고강도 콘크리트가 밀실하게 충진되기 어려운 문제가 있으며, 별도의 파쇄공정을 거쳐야 하므로 시공경제면에서 불리하기 때문이다. 한편 입도가 600mm를 초과하는 암석의 경우에는 인력으로 거푸집에 투입하기 어려워 그 제조가 용이하지 않은 문제가 있으며, 제조된 건자재의 강도가 저하되는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 거푸집내에 채워지는 암석의 입도를 50 내지 600mm로 한정하고 있으며, 이러한 암석은 자연석으로 파쇄석, 잡석, 호박돌 등 다양한 석재가 사용될 수 있음은 당연하다.

이렇게 본 발명에서는 거푸집에 입도가 큰 암석을 그대로 사용할 수 있으므로 암석을 파쇄 할 필요가 없어 그 제조가 용이한 것이며, 폐자원으로 될 수 있는 자연석을 그대로 사용할 수 있으므로 경제적이고 친환경적인 건자재를 제조할 수 있게 되는 것이다.

상기에서 거푸집내에 고강도 콘크리트를 충진하는 단계에는 먼저 고강도 콘크리트를 배합하는 단계와 배합된 고강도 콘크리트를 거푸집내에 충진하는 단계를 포함하는 바,

고강도 콘크리트를 배합하는 단계에는 시멘트, 잔골재, 굵은 골재, 물, 및 혼화재를 배합하는 것을 포함한다.

여기서 혼화재로는 고로슬래그, 플라이애쉬, 마이크로실리카 중에서 1 또는 1 이상을 선택하여 혼합하여 사용할 수 있다. 혼화재로서 마이크로실리카, 플라이애쉬, 고로슬래그를 사용함에 의해 시멘트와 혼화재로 구성된 결합재의 수화반응과 포졸란반응을 증진시킴으로써, 골재표면 천이영역 강도 강화 및 증진원리를 이용하여 골재 계면과 모르타르 간의 부착강도 개선과 모르타르의 성질 및 품질을 개선하여 압축강도, 휨강도, 흡수율과 같은 물리적 성질이 우수한 건자재를 생산할 수 있게 되는 것이다.

다음으로 잔골재는 강모래, 바다모래, 규사, 부순모래, 석분, 재생잔골재 중에서 1 또는 1이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 굵은골재는 쇄석, 강자갈, 재활용골재 중에서 1 또는 1이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

특히 본 발명에서는 거푸집에 기 채워진 암석 간에 고강도 콘크리트를 충진 함에 의해 암석과 콘크리트가 경화하여 형성되는 준비블럭이 일정강도 이상이 발현되도록 하여야 하는 바, 암석과의 배합에 의해 강도를 발현하기 위해 고강도 콘크 리트가 암석 간에 충진 되도록 함이 타당하다.

따라서 본 발명에 있어 고강도 콘크리트를 배합하는 단계를 거쳐야 하는 바, 고강도 콘크리트를 배합하는 단계에는 시멘트와 혼화재로 구성된 결합재 100중량부를 기준으로 잔골재 100 내지 400중량부, 굵은골재 100 내지 400중량부, 및 물 20 내지 100중량부로 배합하여 고강도 콘크리트의 압축강도가 30 내지 70 MPa이 되도록 하여야 한다.

잔골재를 결합재 100중량부 대비 100 내지 400중량부로 배합하는 것은 잔골재의 사용량이 100중량부 미만인 경우에는 부배합으로서 경제성이 낮아지고, 400중량부를 초과 사용하는 경우에는 콘크리트의 강도가 낮아진다. 즉 콘크리트의 강도를 고강도화 하기 위해서는 잔골재의 사용범위는 100 내지 400중량부 범위에서 사용한다.

또한, 굵은 골재를 결합재 100중량부 대비 100 내지 400중량부로 배합하는 것은 굵은 골재의 사용량이 100중량부 미만인 경우에는 부배합으로서 경제성이 낮아지고, 400중량부를 초과 사용하는 경우에는 콘크리트의 강도가 낮아진다. 따라서, 이 경우도 콘크리트의 강도를 고강도화 하기 위해서는 굵은 골재의 배합범위는 100 내지 400중량부의 범위에서 사용됨이 타당하다.

이와 같이 적정 배합비로 배합되는 잔골재와 굵은 골재는 기 채워진 암석 사이의 공극을 채워서 단면을 밀실하게 하는 역할을 하는 것이다.

또한, 물은 마실 수 있는 정도의 깨끗한 물을 사용하여 결합재 100중량부 대비 20 내지 100중량부를 배합하는 것이 타당한 바, 물을 20중량부 미만을 사용하면 콘크리트의 유동성이 낮아지고, 100중량부를 초과 사용하면 콘크리트의 강도가 낮아지는 문제점이 발생하기 때문이다.

상기 고강도 콘크리트는 결합재, 굵은 골재, 잔 골재 및 물을 상기와 같이 적정 배합비로 배합함으로서 콘크리트의 강도가 30 내지 70MPa이 발현되도록 하여 고강도화 하여야 한다.

또한, 고강도 콘크리트를 배합하는 단계에는 시멘트와 혼화재로 구성된 결합재는 시멘트 100 중량부를 기준으로 혼화재를 3 내지 30중량부로 배합하는 것을 특징으로 한다.

상기 혼화재는 3중량부 미만 사용하게 되면 사용효과가 미미하여 골재와 시멘트풀 간의 결합력을 약화시키게 되는 바, 암석, 골재와 시멘트 간에 재료분리가 발생될 수 있다. 또한, 30중량부를 초과 사용하게 되는 경우에도 결합재로서의 성능이 저하된다. 즉 본 발명에 있어 적정비율의 혼화재는 암석, 골재 표면 경계영역에서 시멘트풀과의 부착강도를 증진 시켜서 암석, 골재의 탈락이나 경계면의 균열을 방지하는 역할을 한다.

여기에 더하여 본 발명에 있어 고강도 콘크리트를 배합하는 단계에는콘크리트 안료를 배합하여 건자재에 안료에 의한 색채를 도입할 수 있는 바, 콘크리트 안료는 2 내지 20중량부로 더 배합하는 것이 타당하다.

상기 콘크리트 안료는 산업부산물을 포함한 무기성 안료가 사용가능하며 더욱 바람직하게는 레드머드, 산화철안료, 액상안료 중 하나 이상을 선택하여 사용됨이 바람직하다.

상기 콘크리트 안료를 시멘트 100중량부 대비 2 내지 20중량부로 배합하는 것은 안료의 사용량이 2중량부 미만인 경우, 색상의 포화도가 낮아지고, 20중량부를 초과하는 경우에는 경제성이 낮아지고 콘크리트의 강도가 낮아지는 단점이 발생하기 때문에, 안료의 사용량은 시멘트 100중량부 대비 2 내지 20중량부 범위에서 사용하며, 암석 사이에 충진되는 콘크리트가 회색, 적색, 검은색, 황색 등 다양한 색상으로 나타내어 자연석의 천연색상과 조화를 이루는 역할을 한다.

한편 상기와 같이 고강도 콘크리트 배합 시 콘크리트 안료를 더 배합하는 경우 콘크리트 안료의 이질적인 성질에 기해 시멘트 간에 부착력이 약화되어 특히 인장강도가 저하될 수 있는 바, 이에 본 발명에서는 콘크리트 폴리머를 더 배합함으로써 콘크리트 안료에 의해 콘크리트 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기 콘크리트 폴리머는 시멘트 100중량부 대비 2 내지 20중량부로 배합하는 것이 바람직한 바, 이는 사용량이 2중량부 미만인 경우 콘크리트 폴리머의 기능이 발현되어 시멘트 간의 부착력을 증진시킬 수 없게 되는 것이며, 20중량부를 초과하는 경우에는 경제성이 낮아지고 시멘트풀의 형성을 방해하므로 콘크리트의 강도가 오히려 낮아지는 단점이 발생하기 때문이다.

상기 콘크리트 폴리머는 그 종류를 한정하지는 않으나 바람직하게는 분말형수지, 액상형 수지, 라텍스 중 하나 이상을 선택하여 배합하는 것이 타당하다.

본 발명에 있어 거푸집에 암석을 채운 후, 암석 간에 고강도 콘크리트를 충진하면, 입도가 큰 암석과 고강도 콘크리트 간에 부착력을 증진시키기 위해 진동 및 양생을 통해 준비블록을 성형하는 단계를 갖는다.

마지막으로 본 발명에서는 준비블록을 절단하는 단계를 갖는 바, 준비블럭을 절단하는 과정을 통해 노출된 표면으로 암석(자연석) 및 콘크리트가 현시되는 건자재가 완성이 되는 것이다.

본 발명은 종래의 콘크리트 제품의 경우 굵은 골재 최대치수 25mm를 사용했으나, 600mm도 사용가능하므로 골재의 파쇄가 필요 없는 장점이 있어, 제품 생산단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 노출된 표면에 암석 및 도색된 콘크리트가 현시됨으로써 다양한 색상과 질감의 건자재를 생산할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 거푸집에 채워지는 암석으로 자연석인 폐석, 호박석, 잡석 등의 산업부산물이 사용 가능하고, 콘크리트에 사용되는 굵은골재와 잔골재는 재활용 골재 및 석분과 광물질 산업부산물 등을 대량 재활용 가능하기 때문에 자원 재활용을 통한 친환경적인 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미 와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 실시 예

암석	결합재				잔골재	굵은 골재	물
현무암파쇄석	시멘트	혼화재	콘크리트 폴리머	콘크리트안료	석분	쇄석	지하수
골재치수 50mm - 600mm	보통시멘트	마이크로실리카	분말형수지	산화철안료
	400kg	40kg	40kg	20kg	700kg	700kg	150kg

상기 본 발명의 실시 예에서,

석산에서 발생 된 골재치수 50mm - 600mm의 현무암 파쇄석을 거푸집내에 밀실히 채운 후, 단위 체적당의 배합비율기준으로, 보통포틀랜드시멘트 400kg, 마이크로실리카 40kg, 분말형 수지 40kg, 산화철안료 20kg, 석분 700kg, 굵은골재 700kg, 물 150kg 로 배합된 고강도 콘크리트를 암석 사이의 공극에 진동과 압력으로 밀실히 충진하여 준비블록을 성형하고, 14일간의 양생 기간을 거친 후, 상기 준비블록을 절단기로 절단하여 판석과 경계석을 제조하였다.

구분	압축강도	휨강도	흡수율
종래의 인조현무암	30∼40MPa	4∼6MPa	7∼12%
실시 예 1	43MPa	6.2MPa	3.5%

본 발명의 실시 예에 의해 제조된 건자재의 압축강도, 휨강도, 흡수율은 상기 표 1과 같은 바, 종래의 인조현무암과 대비 강도면에서 거의 동일하고 흡수율에 있어서는 2배 이하로 나타나는 바, 본 발명의 실시 예에 의한 건자재의 경우 그 물리적 특성이 우수함을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 암석 노출 콘크리트 건자재의 제조방법의 블록도이다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 거푸집내에 그 입도가 50 내지 600mm인 암석을 파쇄공정 없이 채우는 단계와;

   거푸집내에 고강도 콘크리트를 투입하는 단계와;

   진동 및 양생으로 준비블록을 성형하는 단계와;

   준비블록을 절단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하되,

   거푸집내에 그 입도가 50 내지 600mm인 암석을 파쇄공정 없이 채우는 단계와 거푸집내에 고강도 콘크리트를 투입하는 단계에는 거푸집 하부에서부터 암석을 채우고 고강도 콘크리트를 투입하는 단계를 반복하는 것을 포함하고,

   거푸집내에 고강도 콘크리트를 투입하는 단계에는 고강도 콘크리트를 배합하는 단계와 배합된 고강도 콘크리트를 거푸집내에 투입하는 단계를 포함하는 바,

   고강도 콘크리트를 배합하는 단계에는 시멘트와 마이크로실리카로 구성된 결합재 100중량부를 기준으로 잔골재 100 내지 400중량부, 굵은골재 100 내지 400중량부, 물 20 내지 100중량부로 배합하되,

   시멘트와 마이크로실리카로 구성된 결합재는 시멘트 100중량부를 기준으로 마이크로실리카를 3 내지 30중량부로,

   분말형수지와 산화철안료는 시멘트 100중량부를 기준으로 분말형수지 2 내지 20중량부, 산화철안료 2 내지 20중량부로 배합하여 고강도 콘크리트의 압축강도가 30 내지 70Mpa이 되도록 하며,

   잔골재는 강모래, 바다모래, 규사, 부순모래, 석분, 재생잔골재 중에서 하나이상을 선택하고, 굵은골재는 쇄석, 강자갈, 재활용골재 중에서 하나이상을 선택하여 배합하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 암석 노출 콘크리트 건자재의 제조방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images