KR101030221B1 - 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈층이 일체로 부착되어 이루어진 복합석재블록 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

천연 석재 층(10)과 이 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층(30)이 일체로 부착되어 이루어진 복합석재블록(60) 및 그 제조방법이 개시된다. 천연 석재 층의 두께를 얇게 하여도 그 천연석재 층(10)의 이면에 일체로 부착되어 경화된 시멘트 몰탈 층(30)으로 하여금 천연석재 층을 역학적으로 지지하는 보강재의 역할을 하기 때문에, 천연석재에 대한 경제성을 꾀할 수 있고, 복합석재블록(60)을 통상의 시멘트블록처럼 현장에서 건식(乾式)으로 시공할 수 있으며, 부분파손이 생기더라도 그 파손된 부분을 쉽게 보수할 수 있는 이점이 있다.

천연석재를 판상(板狀)으로 켠 다음, 그 한 표면을 거친 면 가공하거나 그 한 표면 위에 거친 면이 될 수 있는 수단을 부가하고, 그 거친 면 위에 격자 상 형틀을 올려놓고 시멘트를 부어넣어 양생한 다음 형틀을 제거하고, 형틀이 놓여졌던 격자형 눈금을 따라 천연 석재 층을 잘라내면, 천연 석재 층과 이 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진, 작은 크기의 개별 복합석재블록이 얻어진다.

천연석재, 시멘트 몰탈, 복합블록, 격자형 형틀, 석판재

Description

천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합석재블록 및 그 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE BLOCK COMPOSED OF NATURAL STONE PLATE AND CEMENT MORTAR BLOCK INTEGRALLY FIXED TO UNDERSIDE OF THE NATURAL STONE PLATE AND COMPOSITE BLOCK MADE BY THE METHOD}

본 발명은 보차도(步車道)블록에 관한 것이며, 특히 상부에 천연 석재 층이 구비되고 이 천연석 석재층의 이면에 소정 두께의 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착된 복합석재블록 및 그 제조 방법에 관한 발명이다.

도시의 보차도(步車道) 일부는 투수(透水)콘크리트를 도포하여 포장하기도 하지만, 대부분의 경우 조립블록(인터로킹블록)을 깔아 포장하게 되는데, 그 블록은 시멘트콘크리트블록, 점토블록 또는 다양한 유기소재와 무기소개가 혼합되거나 이들 유·무기 소재가 각각 상하층을 이루어 결합된 복합블록이다. 이러한 보도블록은 대개 직육면체를 기본 형상으로 하지만 직육면체 형상 외에도 다양한 기하학적 형상의 조각 모으기형 블록(소위 모자이크 인터로킹 블록)이 있다. 이러한 보차도 블록은 보차도 블록으로 갖추어야 할 물리적 특성, 예컨대 보차도 위를 지나가 는 다양한 동하중(動荷重)에 대하여 견딜 수 있을 정도의 압축강도, 휨강도 등을 가져야 한다.

종래 널리 사용되고 있는 이러한 보차도 블록들은 대부분 손쉽게 얻을 수 있는 여러 소재나 성분을 혼합하여 인공으로 만드는 것이어서, 그 제조비가 화강암이나 대리석과 같은 천연석재 블록에 비해 훨씬 저렴한 이점이 있지만, 무엇보다도 시간이 지날수록 외관이 나빠지고 균열이나 파손이 심해, 일정한 주기로 바닥 전체를 새 블록으로 교체하여 깔지 않으면 안되는 단점이 있다.

반면에 천연석재로 된 블록이나 판재, 예컨대 화강석이나 대리석 블록 또는 판재들은 역학적 강도가 좋고 중후하고 미려하며 내구성, 내후성(耐朽性)이 좋으며 불연성이어서 대표적인 토목 건축용 구조재나 내·외장재로 널리 사용되어 왔다. 그러나 이러한 천연석재는 무엇보다 시멘트콘크리트블록 또는 점토블록에 비해 값이 비싼 단점이 있으며, 석산을 개발하여 소재를 얻어야 하기 때문에 자원의 유한함이나 자연훼손과 같은 문제를 고려하지 않으면 안된다.

따라서, 천연의 석재를 건축용 구조재나 내·외장재로 사용하는 외에 보차도 블록처럼 더 광범위한 범위의 공공용도로 사용하는 것은, 그 이점(역학적 우수성, 중후하고 미려함, 내구성, 내후성 등)의 매력이 충분함에도 불구하고, 그 경제성 측면의 단점이 더 크기 때문에 지금까지 적극적으로 개발되지 못하고 있는 실정이며, 일부 천연석재 블록이 보차도 블록 용도로 사용되고 있는 경우조차도 단지 대형건물의 주변에 설치되는 것처럼 그 도포 면적이 매우 작거나 시공되는 각 판재의 두께를 얇게 할 수밖에 없어서 쉽게 깨지는 등 그 이점을 제대로 살리지 못하고 있 다.

한편, 위와 같은 이유 때문에 종래 백시멘트와 모래, 화강석, 종석 등을 사용하여 자연석과 같은 형태로 성형하여 그 표면을 매끈하게 갈아 천연화강석 표면 같은 질감을 내는 인조화강석 등을 개발하는 노력이 있어 왔다.

예컨대, 한국 실용신안등록출원 제99-25720호(표면 연마 층을 갖는 보도 블럭)에는 보도블록을 구성함에 있어서 기본 층은 일반적인 시멘트 몰탈 재료로 이루어지고, 표면층은 화강석, 석회석, 대리석 등의 쇄석재료가 혼합된 몰탈 층으로 구성되고, 표면층의 표면 부는 평활 면으로 연마 가공되는 보도블록이 기재되어 있다.

또한, 한국 실용신안등록출원 제87-3898호(인조 화강석경계블록)에는 테이블 진동기 위의 형틀에 블록의 상면을 형성하는 인조석 콘크리트를 넣고 20~25초 가량 진동시키는 제1공정과, 형틀의 내부 길이방향으로 차단판을 넣고 구획된 두 곳에 기존 콘크리트와 인조석 콘크리트를 1/2정도 채우고 10~15초 동안 진동을 준 다음 다시 1/2을 마저 채운 후 10~15초 동안을 진동하는 제2공정과, 형틀에서 차단 판을 빼낸 다음 약한 진동을 가하여 차단 판을 빼낸 곳의 기존 콘크리트와 인조석 콘크리트가 접합되게 하는 제3공정, 그리고 형틀에 기존 콘크리트와 인조석 콘크리트를 완전히 충진한지 2~4시간 후에 증기양생을 하고 다시 3일 정도 자연양생을 하여 상면과 전면을 연마하는 제4공정으로 기존 콘크리트 층의 상면과 전면에 인조 화강석층을 일체로 형성하는 인조화강석 경계블록이 기재되어 있다.

한편, 한국 특허출원 제99-52846호(인조 화강석판의 제조방법 및 그 인조화 강석판)에는 시멘트, 모래, 화산석 등을 물과 혼합하여 반죽하는 재료 혼합공정과, 자연석 형태로 된 성형몰드에 상기 재료혼합공정을 통해 얻어진 반죽 재료를 충진 가압하는 성형공정과, 상기 공정을 통해 얻어진 소재를 적정 온도에서 가열 경화시키는 소성 공정을 순차적으로 실행하여 인조 석판을 얻는 공지의 공정 과정에 있어서, 성형 몰드에 반죽 재료를 충진하기 전에 몰드표면에 접착성 수용액을 도포하고 운모 및 흑색 안료를 살포하여 부착시키는 한편 안료와 시멘트 및 물을 적정 비율로 혼합하여 얻어진 표면층 액을 재차 도포한 후 반죽재료를 충진 하도록 하는 인조 화강석판의 제조방법 및 그 인조 화강석판이 기재되어 있다.

또한, 한국 특허 제0422788호(천연석 질감을 갖는 박판 인조석재 및 이의 제조방법)에는 폐석, 폐광석, 폐적벽돌 및 폐유리를 포함하는 골재를 1~5㎜의 평균입경을 갖도록 분쇄하여 얻은 쇄석골재 25~35중량% 폐석, 폐광석, 폐적벽돌 및 폐유리를 포함하는 골재를 5~10㎜의 평균입경을 갖도록 분쇄하여 얻은 쇄석골재 18~28중량%, 80~100㎛의 평균입경을 갖는 투명규사 31~36중량%, 에폭시 계열, 불포화 폴리에스테르 계열 및 아크릴 계열로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 합성수지 8~12중량% 및 물 또는 신나로 선택되는 희석제 2~4중량%를 필수적으로 포함하는 천연석 질감을 갖는 박판 인조 석재 및 이의 제조 방법이 기재되어 있다.

종래 위와 같은 다양한 인조 석재 제조 방법에 의해 제조되는 판재나 블록들은 어느 정도 인위적인 노력에 의해 부분적으로 천연석재에 유사한 질감을 실현한 것은 사실이지만 천연석재에 비해 여전히 자연스럽지 못하고 그 내구성이 떨어지고 보수하는 데에 문제를 갖는 것이었다.

한편, 종래 천연 석재 불록, 예컨대 천연 화강석 블록을 보도 또는 차도용으로 시공하기 위해서는 우선, 천연 화강석을 대략 두께 20~30㎜ 정도의 판석 형태의 박판(薄板)블록으로 절단하고, 그 표면을 연마하여 매끄럽게 만들거나, 버너로 열을 가해 석재를 이루는 각 성분간의 열팽창률 차이에 따른 석재 표면의 입자 분리를 유도하여 거친 형태의 표면으로 만들어 두고(소위 버너튀김), 설치하고자 하는 곳의 지면(地面) 바닥에 대해서는 땅을 고르고, 잡석(쇄석)과 모래 등으로 적절한 지정(地整)을 한 후, 기초 시멘트 몰탈을 부어넣고 그 시멘트 몰탈이 굳기 전에 그 시멘트 몰탈 위에 준비한 전술한 천연화강석 판석을 그 버너 튀김한 거친 면이 위쪽을 향하도록 매립, 양생하여 천연화강석 블록이 시멘트 몰탈에 접착 고정되도록 하거나, 또는 상기 기초 시멘트 몰탈 대신에 물을 제외한 시멘트와 모래만을 섞은 건식(乾式) 뒷채움재를 일정 두께로 깐 다음 그 위에 전술한 천연화강석 판석들을 정렬하여 올려놓고 사후적으로 판석의 상면으로부터 물을 뿌려(스프레이하여) 그 물이 각 판석들이 맞닿은 틈새를 통해 건식 뒷채움재에 이르도록 함으로써 건식 뒷 채움재와 석판재를 일체화하는 선 건식 후 습식(先 乾式 後濕式) 방법을 사용하였다.

그런데 이러한 방법들은, 습식 시멘트 몰탈 시공시 시멘트와 물의 배합비율이 적절치 않거나 시멘트 몰탈 조성 성분들의 현장 배합이 적절하게 이루어지지 않으면 몰탈과 화강석 판석의 접착력이 약해져, 일정 기간이 지나면 화강석 판석이 시멘트 몰탈에서 분리될 수 있을 뿐만 아니라, 그 분리와 함께 분리된 천연 화강석 판석이 그 두께가 얇아 쉽게 깨지는 경우가 생기며, 선 건식 후 습식 시공에서도 물이 건식 뒷채움재에 일정하고 충분하게 스며들도록 하는 작업이 쉽지 않아 시공의 효율성과 균질성을 도모하기가 쉽지 않은 단점이 있고, 그 양생 경화되기까지의 충분한 시간 동안 외부로부터 충격이 가해지지 않게 하는 등 보양(保養)에 세심한 주의를 기울이지 않으면 안 되는 까다로움이 있다.

결국 이러한 천연석 시공 방법들은 시공시 화강석 판석의 저면이 시멘트 몰탈에 묻혀져 완전하게 양생 경화되기까지 행인의 통행을 충분히 금지하여야 하기 때문에, 그 시공기간이 길 수 밖에 없어 비경제적이며, 일단 양생된 이후에는 시간이 지남에 따라 부분 파손이 생기는 경우, 파손된 부분에 대한 보수가 쉽지 않고, 그 부분 파손 부위를 포함한 더 넓은 범위까지 보수하지 않으면 안 되어 비경제적 이라는 결정적인 약점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래기술의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 인조화강석 대신에 표면에 천연의 석판재를 구비하여 이루어지는 복합 석재 블록을 만들되, 가능한 한 그 천연 석판재의 사용양(두께)를 줄임으로써 경제성을 도모하고 석판 뒷면의 시멘트 몰탈이 격자화하여 생산비 절감과 생산성을 향상시키며, 천연자원의 난개발(亂開發)을 막을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 천연의 석판재를 포함하여 이루어지는 복합 석재블록을 만들되, 그 두께를 줄이면서도 쉽게 균열이나 파손이 생기지 않도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보도블록을 까는 현장에서 비교적 넓은 바닥에 대해 시멘트 몰탈을 도포한 후에 그 몰탈 도포면적에 비해 상대적으로 크기가 매우 작은 다수의 천연 석판재를 하나씩 매립하여 경화하는 종래의 습식 현장시공 공법이 아니라, 공장에서 미리 제작된, 표면에 천연 석판재를 포함하는 복합 석재 블록을 통상의 시멘트블록 시공처럼 현장에서 건식으로 손쉽게 시공할 수 있도록 하는 복합 석재 블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 부분파손이 생기는 경우에 그 파손이 생기는 부분을 쉽게 보수할 수 있는 복합 석재 블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적과 이점은 다음에 설명하는 발명의 실시를 위한 구체적인 내용의 기재로부터 잘 알 수 있을 것이다.

이상의 본 발명의 목적들은 천연 석재를 판상으로 켜서 석판재를 만든 후 그 석판재의 일 표면을 직접 가공하여 거친 면으로 만들거나 석판재의 일 표면을 거친 면으로 만들기 위한 수단을 그 표면 위에 부가하는, 천연석판재 거친 면 처리공정(제1공정)과;

상기 거친 면 처리가 이루어진 천연석판재를 그 거친 면이 위로 향하도록 하여 그 거친 면 위에 소정 규격의 격자형 형틀을 설치하는 형틀 설치공정(제2공정)과;

상기 격자형 형틀 내에 시멘트 콘크리트를 부어넣는 시멘트 몰탈 투여공정(제3공정)과;

상기 형틀에 투여된 시멘트 몰탈을 양생 경화하는 1차 경화공정(제4공정)과;

상기 형틀을 제거하고 더 양생하는 형틀제거 및 2차 양생 공정(제5공정)과; 그리고,

상기 격자형 형틀이 제거됨으로써 상기 천연석판재 위의 시멘트 몰탈 층 내에

남게 되는 격자형 줄눈 홈을 따라 상기 천연 석판재를 절단함으로써 천연 석재 층과 이 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어 다수개의 복합 석재 블록이 얻는 절단 공정(제6공정)을 구비하여 이루어진다.

또한 본 발명의 전술한 목적은 위와 같은 복합 석재 블록 제조 공정에 의해 얻어지는 복합 석재 블록에 의해 이루어진다.

본 발명에 의해, 표면에 두께가 얇은 천연의 석판재 층이 구비되고 이 천연 석판재의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 경화된 형태의 복합석재블록이 얻어진다.

이 복합 석재 불록은 천연 석판재의 사용 양(두께)을 줄이면서도 전혀 미감(美感)을 해치지 않고 또한 그 이면에 부착되어 일체적으로 석재를 뒷받침하고 있는 상당한 높이의 시멘트 몰탈에 의해 석판재가 역학적으로 안정화될 수 있어서 경제적이다

본 발명에 따른 복합 석재 불록은 공장에서 미리 제작한 각 복합석재블록 하나하나를 종래의 일반 시멘트콘크리트블록처럼 현장에서 직접 조각 맞추기 하는 방 식으로 건식 시공하면 되므로 그 시공이 매우 빠르고 쉬우며, 시공 직후부터 행인의 통행이 가능한 이점이 있으며, 시공 이후 부분파손이 생기더라도 그 부분 파손된 부분만을 선택하여 보수할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 천연 석재 층과 이 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합 석재 블록의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 복합 석재 블록의 구체적인 내용에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상술한다.

본 발명에 따른 천연 석재 층과 이 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합 석재 블록의 제조 방법은 도 1에 도시한 것처럼 다음과 같은 여섯 단계의 공정을 거쳐 생산될 수 있다.

제1공정 : 천연 석판재 준비 및 거친 면 처리공정

석산(石山)으로부터 채굴한 천연 석재를, 도 1에 도시한 것처럼, 소정의 크기와 두께를 갖는 판상으로 켜서 석판재(10)를 만든 후, 그 석판재의 표면(2)과 이면(4) 중에서 어느 한 면(여기서는 표면(2)으로 가정함)을 직접 가공하거나 별도 수단을 부가하여 거친 면으로 만드는 공정이다.

본 발명은 종래 천연 석재만으로 이루어진 보도블록의 비경제성을 해결하는 것을 주요 목적 중의 하나로 하고 있고, 얇게 켠 석재의 이면에 시멘트 몰탈 층을 일체로 결합하여 복합 석재 블록을 만드는 것을 기술요지로 하므로, 본 공정에서 켜지는 천연석재의 두께는 얇으면 얇을수록 좋으나, 너무 얇을 경우에는 이면에 시멘트 몰탈 층이 부착되더라도 석판재 자체에 쉽게 균열이 생기거나 파손될 염려가 있기 때문에, 예컨대 천연 화강석을 기준으로 할 때 10mm ~ 30mm의 범위의 두께로 켜는 것이 바람직하다. 두께가 30mm 이상인 경우는 본 발명에 따른 복합 석재 블록을 만드는 목적을 다 같이 달성하면서도 그 비용이 높아지는 결과로 되므로 바람직하지 않다.

한편, 이러한 범위의 두께로 켜진 천연 석판재(10)는, 도 3a에 도시한 것처럼, 그 한 표면을 직접 거친 면(2a)으로 가공하거나, 도 3b에 도시한 것처럼, 그 한 표면 위에 표면 조화용(粗化用) 혼합물(3)을 부가함으로써 거친 면으로 만드는 것이 바람직한데, 이처럼 한 표면에 대해 거친 면 처리가 필요하고 유용한 까닭은, 이후의 공정에서 석판재에 일체로 부착되는 시멘트 몰탈 층과 결합력을 높이기 위함이며, 석재 표면이 거칠면 거칠수록 시멘트 몰탈과의 접착력이 커지기 때문이다.

도 3a에서처럼 석재의 한 표면을 직접 거친 면으로 가공하는 방법은, 석재표면에 화염(火焰)을 방사하여 석재를 구성하는 각 입자간의 열팽창률 차이에 따른 입자의 불균등 분리를 이용한 전통적인 버너 튀김 방식뿐만 아니라, 미세한 크기의 강구(鋼球)나 모래 등을 석재 표면을 향하여 고속 임펠러로 분사하여 그 강구나 모래 알갱이를 석재 표면에 부딪치게 함으로써 그 부딪칠 때의 충격으로 석재 표면을 가공하는 소위 샌드블라스트(sand blast) 공법 또는 샷 블라스트 (shot blast) 공법 등을 사용할 수 있다.

또한 도 3b에서처럼, 석재의 한 표면 위에 표면 조화용(粗化用) 혼합물(3)을 부가하여 거친 면으로 만드는 방법은, 수용성 유기바인더, 시멘트, 물, 그리고 골재(모래)를 혼합한 혼합물을 석재표면 m² 당 0.1kg ~ 3kg의 범위로 도포하여 경화 고착하는 방법이다. 여기서 사용되는 재료는 수용성 유기바인더(예컨대, 수용성 에폭시, 수용성 아크릴 또는 수용성 우레탄 등) 1중량부에 시멘트 1 ~ 10중량부, 물 0.1 ~ 5 중량부, 그리고 입경 5mm 이하의 모래 1~10 중량부를 혼합하여 사용한다.

모래를 사용하는 목적은, 모래가 표면 조화용(粗化用) 혼합물로 하여금 그 소정의 두께를 갖게 하는 증량재 역할을 함과 아울러 후술하는 시멘트 몰탈과의 접착 표면적을 넓히는 역할을 하여 시멘트 몰탈에 대한 접착력을 키우는 기능을 갖도록 하기 위함이다. 모래의 함량이 10중량부 이상이면 접착력이 떨어지고 1중량부 이하이면 혼합물의 도포량이 너무 작아진다.

한편, 시멘트는 10중량부 이상이면 접착력이 떨어지며, 1중량부 이하에서는 에폭시 사용량이 과하게 되어 오히려 접착력에 영향이 있다.

물의 사용량은 혼합물의 유연성이나 반죽의 질기와 같은 작업성(workability)을 조절하기 위해 사용되며, 5중량부 이상은 작업성은 좋아지나 접착력이 떨어지고 0.1 중량부 이하는 작업성이 떨어진다.

한편 도시하지는 않았지만 도 3a 상태에서 도 3b에 도시한 거친 면 부여수단인 표면조화용(粗化用) 혼합물을 다시 부가해도 무방하다. 이는 먼저 석판재 표면 자체를 버너튀김이나 샷 불라스트로 어느 정도 거친 가공을 한 다음에 그 위에 전술한 조성의 표면 조화용(粗化用) 혼합물(거친 면 부여수단)을 더 도포하는 것이 다.

제2공정 : 격자형틀 설치공정

이 공정은, 도 4에 도시한 것처럼, 상기 거친 면 처리가 이루어진 천연 석판 재를 그 거친 면이 위로 향하도록 하여 진동테이블(50) 위에 올려놓고, 그 거 친면(2a, 또는 3) 위에 소정 규격의 격자형 형틀(20)을 설치하는 격자형 형틀 설치공정이다.

상기 격자형 형틀의 격자 규격은 본 발명에 의해 최종적으로 만들고자 하는 후술하는 복합석재블록의 치수와 관련하는 규격으로서, 격자 형틀 내측 각 셀(cell)의 가로, 세로의 크기는 본 발명에 의해 최종적으로 만들고자 하는 복합석재블록의 가로 및 세로의 크기와 같고, 격자 형틀의 높이는 복합 석재 블록의 석판재의 두께를 제외한 시멘트 몰탈 층만의 두께에 해당하는 것으로 4cm ~ 10cm가 적당하다. 이 두께 범위가 적당한 까닭은 재료비의 적정성을 고려하면서 복합 석재 블록의 역학적 강도를 얻기 위한 충분한 높이를 확보하여 서로 마주 접하는 인접 복합 석재 블록들의 측벽 간 마찰력을 크게 하여 건식시공을 가능케 하기 위함이다.

한편, 격자형틀의 각 격자를 이루는 측벽들은 그 형틀을 이루는 각 측벽들이 서로 일체화한 것일 수도 있지만 각각 개별적으로 분리되는 조립형(서로 교차하는 부위가 십자형으로 끼워지는 형태)일 수도 있으며, 그 각 측벽들의 두께는 3mm ~ 6mm가 적당하다. 조립형은 그 형틀 내부에 주입된 시멘트 몰탈이 경화된 이후 그 형틀을 시멘트 몰탈 층으로부터 빼낼 때, 형틀 전체를 한꺼번에 빼내는 작업이 여의치 않을 때, 격자형틀을 이루는 각 측벽을 하나씩 빼낼 수 있어서 좋다. 이러한 이유로 격자형틀의 각 측벽 내면에는 시멘트 몰탈로 부터 잘 분리될 수 있도록 이형제(離型劑)를 도포해 두는 것이 바람직하다. 도면에는 도시하지 않았으나 석판재 (10) 위에 놓여지는 격자형 형틀(20)은 적당한 지그(JIG)(미도시)나 위치 고정 틀(미도시)에 의해 그 놓여진 위치가 변경되지 않도록 석판과 함께 고정된다.

제3공정 : 시멘트 몰탈 층의 투여 공정

이 공정은, 도 5에 도시한 바와 같이, 격자형 형틀(20) 내의 각 셀(12) 내에 시멘트 몰탈(30)을 부어넣는, 시멘트 몰탈 투여 공정이다. 부어지는 시멘트 몰탈은(30)의 맨 밑 바닥면이 전술한 것처럼 석재의 거친 가공 면(2a 또는 3) 위에 맞닿아 부착되어 경화됨으로써 그 석재(10)의 거친 가공 면(2a 또는 3)에 일체화된다.

한편, 이 시멘트 몰탈 투여 공정에서 주입되는 시멘트 몰탈(30)은 형틀(20)의 각 셀(12) 내에 빈틈없이 조밀하게 주입될 수 있도록 하는 한편, 거친 가공 면(2a, 3)과의 긴밀하고 완전한 접촉을 유도하기 위하여, 격자형 형틀(20) 자체에 진동을 하는 진동기(미도시)를 사용하거나 및/또는 몰탈을 가압(加壓)하는 것이 바람직하며, 석판이 놓여지는 테이블(50)을 진동 테이블로 구성하는 것이 가능하다. 진동 테이블의 진동을 일으키는 기술 구성은 이미 공지의 구성이므로 본 명세서에 서는 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서, 상기 시멘트 몰탈(30)은 모래, 골재(모래 등) 그리고, 물을 혼합한 통상의 시멘트 몰탈이거나, 여기에 필요에 따라 수용성 수지제 접착제, 예컨대 수용성 에폭시, 유화아스팔트 혼합물(폐 분쇄 아스팔트콘크리트 골재를 사용하는 경우 유화 아스팔트 화합물에 혼합 된 물은 시멘트에 작용하고 유분은 폐 분쇄 아스팔트콘크리트에 작용함) 강도 보장용 섬유제 등과 같은 혼화제를 더 부가하여 구성할 수 있으며, 상기 골재에 더하여 폐 분쇄 아스팔트콘크리트, 폐 분쇄 시멘트콘크리트, 플라이 애쉬 등을 더 부가할 수도 있다. 본 발명에서 석판재(10) 위에 부어져 그 석판재(10)와 결합하는 시멘트 몰탈은 지중에 파묻혀 가려지는 부분으로서, 석재에 충분히 강고하게 부착될 수 있으면서 보도블록으로서 사용되기에 필요한 소정의 역학적 강도(특히, 압축강도)를 갖는 것이면 족하다. 여기서 골재, 폐 분쇄 아스팔트 콘크리트 및 폐 분쇄 시멘트 콘크리트의 입자크기는 다같이 13mm 이하의 골재인 것이 바람직하다.

시멘트 몰탈 배합을 좀 더 구체적으로 설명하면, 13mm 이하의 골재 100중량부를 기준을 할 때 시멘트 20 ~ 50 중량부, 물 10 ~ 25 중량부를 사용하고, 접착력을 강화하기 위하여 수용성 수지, 예컨대 수용성 에폭시, 수용성 SBR Latex(에스비알 라텍스)등을 사용할 수 있으며 그 사용량은 시멘트 사용량의 1 ~ 30%가 적당하다. 여기서 보강섬유는 시멘트 사용량의 0.1 ~ 1.0% 사용할 수 있다.

한편, 상기 골재 100중량부 중에는 모래가 50중량부 이상이면서 폐 분쇄아스팔트콘크리트, 폐 분쇄 시멘트 콘크리트 또는 플라이 애쉬 중의 적어도 어느 하나 로 이루어진 폐 골재가 50중량부 이하로 함유된 혼합골재일 수 있다. 혼합골재는 성형되는 블록의 강도를 떨어뜨리지 않는 범위 내에서 재활용 골재를 사용하는 것이어서 자원재활용 및 환경보호 면에서 유익하다.

제4공정 : 1차 양생 경화 공정

이 공정은 상기 형틀(20) 내에 투입된 시멘트 몰탈(30)을 자연 양생 또는 증기 양생하여 경화하는 1차 양생 경화 공정이다. 이 1차 양생 경화 공정에서 양생이 진행되는 정도는, 시멘트 몰탈의 경화는 어느 정도 진행되어 몰탈의 굳은 형태를 유지할 수 있을 정도이면서 아직 충분한 경화는 진행되지 않아서 형틀을 빼내는 데에 어려움이 없을 정도의 경화를 말하는 것으로서, 대개 양생 300 ~ 500도시(度時)(시간×온도) 정도의 양생을 한다.

제5공정 : 탈형 및 2차 양생경화공정

제4공정 이후 1차 양생경화된 시멘트 몰탈 층으로 부터 전술한 격자형 형틀(20)을 빼낸 후 2차 양생 경화하는 공정이다. 2차 양생 경화 공정은 시멘트 몰탈(30)이 충분히 양생 경화하는 양생을 말하며 3,000도시(度時)) 이상의 양생을 하여야 한다. 이 양생에 의해 시멘트 몰탈 층은 보도블록으로서 요구되는 강도인, 예 컨 휨강도 5.0N/mm²를 충족하고 석판재층은 압축강도 135N/mm²을 충족할 수 있으며, 시멘트 몰탈 층과 천연 석재 판 층간의 견고한 결합을 이룰 수 있다.

제6공정 : 절단공정

격자형 형틀이 제거됨으로써, 도 7과 같이, 격자형 형틀이 차지하고 있던 시멘트 몰탈 층 내의 자리에 그 형틀을 이루는 각 측벽 판재의 두께와 동일한 두께(t)인 약 3 mm ~ 6mm의 빈 공간 줄눈 홈이 형성된다. 이 가로, 세로 줄눌 홈을 따라 이 줄눈의 두께와 같거나 줄눈의 두께보다 약간 더 얇은 두께의 휠 쏘 커터(wheel saw cutter)를 사용하여 석판재(10)를 절단하면, 격자형 형틀(20)의 각 셀(12)의 개 수 만큼의 개별 복합 석재 블록(60)이 얻어진다.

본 발명에서 격자형 형틀을 사용하여 경화된 시멘트 몰탈 층에 줄눈 홈을 유도하는 것은, 예컨대 휠 쏘 커터를 사용하여 천연석판재와 시멘트 몰탈 층이 일체로 결합된 복합 판넬을 절단하여 작은 크기의 개별 복합석재블록을 얻음에 있어서, 그 휠쏘커터가 실제로 자르는 부분을 가능한 한 석판재(10)만으로 국한하도록 하기 위함이며, 그렇게 함으로써 무엇보다 커터의 절단(가공)속도를 높일 뿐만 아니라 커터의 수명을 늘여 경제성, 생산성을 높일 수 있으며, 아울러 절단에 따른 분진(슬레그 2/3 이상) 발생량을 줄일 수 있는 이점도 있으며, 가능한 한 절단에 의해 생기는 절단진동의 힘이 석판재와 시멘트 몰탈의 접합면에 작용하는 크기를 줄이고 아울러 격자형 형틀의 부피만큼 시멘트 몰탈량을 줄여 재료비의 절감을 도모할 수 있는 효과도 있다.

그러나, 본 발명의 본질은 어디까지나 보도블록의 겉으로 드러나는 표면층에 천연의 석재 층을 형성하고 그 이면인 지중에 놓여지는 매립부위에 석판재가 아닌 인공의 시멘트 몰탈 층을 상기 천연 석판재층과 일체로 결합되게 형성한 복합블록을 얻는 것이므로, 전술한 공정에서 격자형 형틀을 사용하는 대신에 예컨대 최외각 벽만을 세우는 단일 상자형 형틀을 사용하여 그 상자 전체에 시멘트 몰탈을 부어넣고 경화시킨 다음, 시멘트 몰탈 부분과 석판재 층 부분을 함께 가로 세로 방향으로 잘라 소형의 개별 복합 석재 판넬을 만드는 것도 물론 가능하므로, 형틀의 차이는 본 발명 범위의 것으로 해석되어야 한다.

다음은 전술한 본 발명에 따른 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합 석재 블록을 제조하는 실시예들이다.

(실시예 1)

복합 석재 블록을 30cm×30cm×6cm의 크기로 생산하는데 천연석판의 두께를 2cm로 하고 뒷 채움 시멘트 몰탈 층의 두께를 4cm로 한 예이다.

제1공정 : 천연 석판재 준비 및 거친 면 처리공정

천연 화강석을 가로×세로×높이= 90cm이상×90cm이상×2cm되는 평판재로 켜서 준비하여 작업대(진동 작업대)에 올려놓고, 거치면 처리로서, 수용성 에폭시 1kg에 시멘트 2kg, 물 0.5kg, 최대입경 5mm 이하의 모래 2kg을 혼합한 표면조화용(粗化用) 혼합물을 상기 준비한 천연 석판재의 한 표면에 m² 당 1.1kg의 도포량이 되도록 도포한다.

제2공정 : 격자형틀 설치공정

상기 제1공정 실시 후 약 30분 정도 경과한 후에, 상기 거친 면 처리가 이루어진 상부에, 가로, 세로가 각각 30cm 짜리로 3개씩 전체 9개의 셀(cell)이 형성되고, 높이가 4cm인 격자형 형틀을 설치하고, 그 형틀이 움직이지 않도록 그 최 외측 가로, 세로 벽을 지그 혹은 위치 고정틀로 지지하여 고정한다.

제3공정 : 시멘트 몰탈 층의 투여공정

상기 격자형 형틀 내에 13mm이하의 골재 60kg에 시멘트 30kg, 수용성 에폭시 3kg, 물 9kg을 혼합하고, 여기에 폴리 프로필렌 섬유 0.09kg를 혼합한 시멘트 몰탈 을 붓는다. 이때 투입되는 시멘트 몰탈에 바리브레이터를 꽂아 진동주입하거나, 석판재가 올려 놓여 진 작업대를 진동 또는 시멘트 몰탈 투입 후 위에서 가압함으로써 투입되는 시메트 몰탈의 압밀성을 꾀하는 한편, 시멘트 몰탈이 석재의 한 표면에 처리된 거친 면의 미세한 요철들과 충분히 접촉되도록 한다.

제4공정 : 1차 양생 경화 공정

평균온도 20℃에서 24시간(=480도시)(온도×시간) 1차 양생한다.

제5공정 : 탈형 및 2차 양생 경화 공정

상기 1차 양생 공정 이후 형틀을 제거한 다음, 평균온도 20℃에서 10일(=4,800도시)(온도×시간) 2차 양생한다.

제6공정 : 절단공정

2차 양생 이후 형틀이 제거되어 남은 줄눈 홈을 따라 상기 천연 석판재 층+시멘트 몰탈 층으로 이루어진 판재를 휠 쏘 커터로 잘라내어 9개의 복합 석재 블록을 얻는다.

이러한 복합 석재 블록은, 보차도에 깔 때, 습식 몰탈을 처리하지 않아도 또 한 선 건식 후 습식 처리하지 않아도, 그 천연 석재 층이 위를 향하도록 하여 통상의 시멘트 블록처럼 단지 모래 위에 순수 건식으로 깔아 나가면 된다.

(실시예 2)

상기 실시예 1의 제1공정에서 천연 석판재의 한 표면에 대한 거친 면 처리로서 표면 조화용 혼합물을 그 석재의 일 표면에 도포하는 대신에, 그 석재의 일 표면을 직접 소위 버너 튀김을 하는 것만이 다를 뿐 나머지 공정은 동일하다.

(실시예 3)

실시예 3은 상기 실시예 2에 따른 버너 튀김 거친 면 처리 이후에 그 거친 면에 대하여 다시 실시예 1에 따른 표면 조화용 혼합물을 더 도포하고, 그 이후의 공정들은 실시예 1과 동일한 공정을 실시하는 예이다.

(실시예 4)

실시예 4는, 실시예 1의 제2공정에서 격자형 형틀을 설치하는 것 대신에 가로 세로 내에 복수의 셀로 구획되지 않는 단일 셀 형상의 형틀, 즉 가로×세로×높이=90cm×90cm×4cm인 단일셀 형틀을 설치하여 2차 양생 공정 이후 절단 시 천연석 재와 시멘트 몰탈 층을 함께 절단하는 것만이 다르고, 나머지 공정들은 전술한 실시예들과 동일하다.

이상의 실시예들은 본 발명의 정신을 실현하기 위한 예들로서 설명되었을 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 국한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합 석재 블록 제조방법의 공정도이다.

도 2은 본 발명에 따라 천연 석재를 판상으로 켜서 석판재를 만든 것을 도시한 도면이다

도 3a는 본 발명에 따라 천연 석재를 판상으로 켜서 그 석판재에 대하여 일 표면을 가공하여 거친 면으로 만든 것을 도시한 도면이다.

도 3b는 본 발명에 따라 천연 석재를 판상으로 켜서 그 석판재에 대하여 일 표면 위에 표면 조화용 혼합물을 도포하여 경화 고착한 것을 도시한 도면이다.

도 4는 거친 면 가공이 이루어진 천연 석판재를 그 거친 면이 위로 향하도록 하여 진동 테이블 위에 올려놓고 그 거친 면 위에 소정 규격의 격자형 형틀을 설치한 것을 도시한 사시도이다.

도 5는 도 4의 격자형 형틀 내에 시멘트 몰탈을 부어넣는 것을 도시한 사시도이다.

도 6은 격자형 형틀 내에 시멘트 몰탈을 부어넣어진 상태에서 1차 양생 경화된 것을 도시한 사시도이다.

도 7은 격자형 형틀을 분리했을 때 시멘트 몰탈 내의 격자형 형틀이 놓여졌던 자리를 따라 줄눈 홈이 형성된 것을 도시한 사시도이다.

도 8은 격자형 형틀을 분리했을 때 시멘트 몰탈 내의 격자형 형틀이 놓여졌던 자리에 생긴 줄눈 홈을 따라 절단하여 개별 복합석재블록을 얻는 것을 도시한 사시도이다.

(주요부분에 대한 도면부호의 설명)

10 : 천연석재 20 : 격자형 형틀

30: 시멘트 몰탈 50 진동테이블

60 : 개별 복합석재블록

Claims (7)

1. 천연 석재를 판상으로 켜서 석판재를 만든 후 그 석판재의 일 표면을 가공하거나 그 일 표면 위에 표면 조화용(粗化用) 혼합물을 도포하여 거친 면으로 만드는 천연 석판재 거친 면 처리공정과;

   상기 거친 면 처리가 이루어진 천연 석판재를 그 거친 면이 위로 향하도록 하여 진동 작업대 위에 올려놓고 그 거친 면 위에 시멘트 몰탈을 부어넣기 위한 소정 규격의 형틀을 설치하는 형틀 설치공정과;

   상기 형틀 내에 시멘트 몰탈을 부어넣는 시멘트 몰탈 투여공정과;

   상기 형틀에 투여된 시멘트 몰탈을 양생 경화하는 1차 양생 경화 공정과;

   상기 형틀을 제거하고 더 양생하는 형틀제거 및 2차 양생 경화 공정과; 그리 고,

   상기 석판재 위에 부착되어 일체화된 시멘트 몰탈 층을 그 천연석판재와 함께 절단하는 공정을 포함하며,

   상기 형틀은 격자형 형틀이며, 상기 절단하는 공정은 휠 쏘 커터가 상기 격자형 형틀이 시멘트 몰탈 층으로 부터 제거됨으로써 상기 천연석판재 위의 시멘트 몰탈 층 내에 남게 되는 격자형 줄눈 홈을 따라 상기 천연석판재를 절단하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합석재블록의 제조방법.
2. 삭제
3. 청구 항 1에서, 천연석판재의 두께는 1cm ~ 3cm이고, 상기 격자형 형틀의 높이는 4cm ~ 10cm이고, 격자를 이루는 각 측벽의 두께는 0.3cm ~ 0.6cm인 것을 특징으로 하는, 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합 석재 블록의 제조방법
4. 청구 항 1에서, 시멘트 몰탈을 이루는 성분은 입경 1mm ~ 13mm 이하의 골재 100 중량부에 대하여, 시멘트 20 ~ 50중량부, 물 10 ~ 25 중량부를 사용하고, 접착력을 강화하기 위하여 수용성 수지, 예컨대 수용성 에폭시, 수용성 SBR 중의 어느 하나를 시멘트 사용량의 1 ~ 30 중량부로 혼합한 것을 특징으로 하는, 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합석재블록의 제조방법.
5. 청구 항 4에서, 상기 골재 100중량부 중에는 모래가 50중량부 이상이고 폐 분쇄 아스팔트 콘크리트, 폐 분쇄 시멘트 콘크리트 또는 플라이 애쉬 중의 적어도 어느 하나로 이루어진 폐 골재가 50중량부 이하로 함유된 혼합골재인 것을 특징으로 하는, 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착 되어 이루어진 복합석재블록의 제조방법.
6. 청구 항 1에서, 상기 표면조화용 혼합물은 수용성 에폭시, 수용성 아크릴 또는 수용성 우레탄 중의 적어도 어느 하나로 이루어진 수용성 유기바인더 1중량부에 대하여 시멘트 1 ~ 10중량부, 물 0.1 ~ 5 중량부, 그리고 입경 5mm 이하의 모래 1~10 중량부를 혼합하여 석재표면 m² 당 0.1kg ~ 3kg의 범위로 도포하여 경화고착된 것임을 특징으로 하는, 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합 석재 블록의 제조방법.
7. 청구 항 1, 청구항 3 내지 청구 항 6 중의 어느 한 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 천연 석재 층과 이 천연 석재 층의 이면에 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착되어 이루어진 복합석재블록

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