KR101034565B1

KR101034565B1 - 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록

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Publication number: KR101034565B1
Application number: KR1020100092248A
Authority: KR
Inventors: 박명진; 박중걸; 김대선; 박순건; 김영안; 정봉원; 이성원; 도재호; 최정호
Original assignee: (주)에코청진
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2011-05-12

Abstract

본 발명은 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록에 관한 것으로, 시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물을 혼합하는 제1단계; 시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물을 혼합하는 제2단계; 상기 블록 본체용 조성물을 성형몰드에 투입하여 블록 본체(10)를 형성하고, 그 상면에 상기 유색층용 조성물을 투입하여 유색층(20)을 형성한 다음, 진동 압착하여 블록을 성형하는 제3단계; 상기 성형된 블록을 자연 양생 또는 20~70℃의 온도에서 8~24 시간 동안 양생시키는 제4단계; 상기 건조된 블록의 유색층(20) 표면을 연마하는 제5단계; 상기 블록을 자연 건조시키는 제6단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 블록 본체(10)를 형성하는 블록 본체용 조성물의 골재는 모래, 쇄사, 석분으로 구성되는 것으로, 시멘트를 기준으로 골재의 중량비는 1 : 3~5 배의 비율로 배합되며, 골재 총중량을 기준으로 입경 5~15mm인 조골재가 10~20 중량% 혼합되는 것을 특징으로 하며, 상기 유색층(20)은 3~20 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 음이온이 발생되는 인터록킹 블록은, 블록 본체와 유색층이 일체로 성형된 복층 블록으로서, 상부 유색층에 포함되어 있는 안산암 미분말이 음이온을 방사하는 성질을 이용하여 공기 중에 존재하는 각종 오염물질 및 세균, 먼지, 꽃가루, 곰팡이 등으로 형성된 이들 양이온을 중화·제거함으로써 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하며, 아울러 인체에 유익한 음이온의 양을 보충하는 작용을 하게 된다.
또한, 상부 유색층의 재료로 다양한 색상을 갖는 미분말의 천연 골재를 사용하여 블록의 표면 전체에 자연적인 색상을 영구적으로 형성하며, 하부 블록 본체에 일정량의 조골재를 배합함으로써 제품의 강도를 증진시키고 콘크리트의 기공에 의한 보습성을 발휘할 수 있어 수질관리에도 유리한 측면이 있으며, 아울러 주변 온도상승 시 블록 내부에 축적된 수분이 투수공극을 통해 서서히 증발되고, 그 증발잠열에 의해 대기 중의 기화열을 빼앗아 노면의 온도 상승을 억제하여 도시의 열섬현상을 완화시킴으로써 대기환경 개선에 탁월한 효과가 있다.

Description

음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록{MANUFACTURING PROCESS OF A INTERLOCKING BLOCK EMITTING ANIONS AND A INTERLOCKING BLOCK MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 블록 본체는 시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물로 이루어지고, 상부 유색층은 시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물이 적층되어 일체로 성형된 복층 블록을 노면에 적용함으로써, 사람들이 자주 이용하는 보차도, 공원의 산책로, 주차장 등에 자연적인 풍취를 나타내고 제품의 강도와 보습성이 우수할 뿐만 아니라, 상부 유색층에 함유된 음이온 분말은 공기 중에 존재하는 각종 오염물질 및 세균, 먼지, 꽃가루, 곰팡이 등으로 형성된 이들 양이온을 중화·제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하며, 인체에 유익한 음이온의 양을 보충하는 작용을 하는 환경 친화적인 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 인터로킹 블록은 보차도, 공원의 산책로, 주차장 등의 포장에 사용되는 것으로, 모양 및 치수에 따라 기본 블록과 이형 블록으로 구분되고, 용도와 치수에 따라 보도용 블록과 차도용 블록으로 구분될 수도 있다.

이러한 인터록킹 블록은 주로 시멘트에 모래나 자갈 또는 석분과 같은 골재를 혼합한 시멘트 조성물에 적정량의 물을 배합하고 블록의 규격에 맞게 제작된 형틀에서 성형하여 양생, 연마 등의 공정을 거쳐 만들어진다.

최근의 인터록킹 블록은 단순하게 도로를 포장하는 콘크리트 또는 아스콘 형태의 포장에서 벗어나 다양한 시각적 미감과 도시경관을 살리기 위하여, 시멘트 조성물로 이루어진 블록 본체의 표면에 안료가 추가된 시멘트 조성물을 이용하여 소정의 색감이나 무늬가 형성된 유색층이 형성된 블록을 사용하고 있으나, 이러한 유색층을 갖는 인터록킹 블록은 그 유색층의 미감을 주로 안료의 색상과 표면의 문양만으로 그 미감을 조성하였기 때문에 보다 향상된 미감을 제공하는데 한계점이 있었으며, 특히 장기간 사용에 의한 변색 및 탈색으로 인해 오히려 도시의 미감을 해칠 뿐만 아니라 재료적인 측면과 에너지 절감 측면에서 친환경적이지 못하다는 문제점으로 인하여 그 사용이 규제되고 있어 새로운 형태의 인터록킹 블록에 대한 연구를 필요로 하고 있는 실정이다.

최근에는 도심의 개별 바닥포장에 있어서 환경 친화적인 요구에 맞추어 콘크리트 인터록킹 블록의 표면에 천연 골재의 사용과 더불어 지반 투수 증대와 보습이 우수한 인터록킹 블록으로 대체하고 있는 추세이다.

그러나 일반 기층 위에 콘크리트로 된 인터록킹 블록이 설치될 경우, 열 함유량이 높은 콘크리트 재료의 특성으로 인하여 하절기의 태양 복사열에 의한 도시 열섬현상(heat island)을 발생시키는 등의 문제점이 있고, 인터록킹 블록에 함유되어 있는 유해물질이 용출되어 수질과 대기 오염을 발생시킬 수 있으며, 그리고 자동차 수의 증가와 이에 수반되는 교통 혼잡 등으로 배기가스 중에 함유되어 있는 NOx에 의한 대기 환경오염은 나날이 증가되고 있다.

일반적으로 NOx는 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 함께 부르는 데 쓰인다. 이 질소산화물은 연소, 특히 고온 연소에서 많이 발생하고, 질소산화물에는 안정한 NO, NO₂, N₂O, N₂O₃ _, N₂O₅ 등과 불안정한 NO₃가 존재하며, 대기환경에서 문제가 될 만큼 존재하는 성분은 NO 및 NO₂로, 통상 이들 물질을 대기오염 측면에서 질소산화물(NOx)이라 한다.

현재, 이러한 오염물질을 저하시키는 물질로서 이산화티탄이 강한 광촉매 작용을 가진다는 것도 알려져 있다. 이와 같은 이산화티탄의 강한 광촉매 작용을 이용하여 NOx를 제거하려는 연구는 최근 점점 더 활발해지고 있고, 이산화티탄을 혼합한 재료로 물건을 제조하거나 이를 건축물의 외벽에 사용하여 NOx를 제거하는 방법 등 여러 가지의 방법에 의해 실용화되고 있으며, 그 밖에도 일라이트, 회장석, 돌로마이트, 제올라이트 등의 광물에 의해 광촉매 작용을 이용하는 기술이 다양하게 알려져 있다.

한편, 본 발명의 기술사상은 다량의 음이온을 발생시키는 물질의 성질을 이용하는 것으로, 음이온은 “공기 속의 비타민”, “공기 중에 있는 산소 알맹이”라고 표현하며, 공기 중에는 존재하는 여러 가지 오염물질 즉, 담배연기 아황산가스, 질소산화물, 일산화탄소, 오존 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데, 음이온은 이들 양이온을 중화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지해 준다고 알려져 있다.

또한, 양이온은 세균이나 먼지, 꽃가루 곰팡이, 오염된 입자들을 자유롭게 떠다니도록 하여 공기를 혼탁하게 만드는 반면, 음이온은 이들을 중화, 제거해 주며, 음이온은 (-)전하를 띤 공기의 원자요소로서 유해한 양이온을 중화, 제거시키고, 피를 맑게 하고 신경안정과 피로회복, 식용증진, 세포의 활성화를 촉진시켜 생기 있는 생활을 영위케 하는 효과가 있다고 알려져 있다.

통상적으로 알려진 연구결과에 따르면, 보통 인체가 하루 동안 필요로 하는 음이온의 양은 700 개/㎤인 반면, 도시에는 음이온의 농도가 30~150 개/㎤개 정도이고 양이온의 농도는 1000~1500 개/㎤ 정도라고 알려져 있다. 반면에 숲에는 2000~2500 개/㎤나 되는 많은 양의 음이온이 있기 때문에 스트레스를 심하게 받거나 몸이 피로할 때 몸에서 발생되는 양이온은 음이온이 풍부한 숲에 가면 중화되어 몸이 개운해진다고 한다.

이밖에도 음이온이 많은 공기는 두통을 없애주고 호흡기질환을 일으키는 신경호르몬인 자유히스타민을 억제하며, 음이온이 피를 맑게 하고 피로를 풀어 주며 식욕을 증진시키고 집중력을 높이는 데 효과가 있다. 우리 몸의 면역성분인 글로불린 양을 증가시켜 인체 면역력을 높이는 데 탁월하다고 주장하는 사람도 있다.

이에 따라 본 발명자들은 포장용 인터록킹 블록으로 사용되는 조건 등을 검토한 결과, 하부 블록 본체는 시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물로 이루어지고, 상부 유색층은 시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물이 적층되어 일체로 성형된 복층 블록을 노면에 적용함으로써, 상기 인터록킹 블록은 자연적인 풍취를 나타내고 보습성이 우수할 뿐만 아니라 상부 유색층에 함유된 음이온 분말은 양이온을 중화·제거하여 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하고, 인체에도 매우 유익하다는 점에 착안하여 본 발명을 완성한 것이다.

본 발명과 관련하여 종래기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제10-0753429호(공고일 : 2007.08.31)에는 단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 일라이트(illite), 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 회장석(灰長石), 삼방정계(三方晶系)의 광물인 돌로마이트(dolomite)를 미세한 분말로 분쇄하여 150메시 이하의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계;

시멘트 19∼21중량％, 모래 19∼21중량％, 골재 29∼31중량％, 일라이트 9∼11중량％, 회장석 6∼8중량％, 돌로마이트 3∼5중량％, 혼화재 1.5∼2.5중량％를 고르게 혼합한 후 물 6∼8중량％를 투입하여 고르게 반죽하는 단계;

4개의 다리 형상의 성형홈을 갖는 거푸집의 내부에 철근 골조를 투입하고, 반죽된 콘크리트를 형틀에 투입하여 가압시키면서 진동을 부여하여 테트라포드를 성형하는 단계;

콘크리트 반죽물이 주입되어 테트라포드가 성형된 거푸집을 1∼2일간 자연상태로 방치하여 콘크리트를 1차 양생하는 단계;

1차 양생이 완료된 테트라포드 성형물에서 거푸집을 분리하여 탈형(脫型)시키는 단계;

거푸집이 분리된 테트라포드 성형물을 자연상태에서 4∼7일간 양생시키는 2차 양생단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경적인 저독성 방파제용 테트라포드의 제조방법에 의하여 방파제용 테트라포드에 시멘트의 독성(毒性)을 중화시킬 수 있는 광물질들이 포함되어 방파제 인근의 해양오염을 방지하고, 어류(魚類) 및 해조류(海藻類)들이 서식하기 좋은 환경을 조성할 수 있도록 한 기술이 공지되어 있으나, 상기 종래기술은 원적외선을 방사하는 광물과 함께 회장석(灰長石)에서 방사되는 음이온 및 회전전자파(π- RAY)에 의해 미립물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 특성에 의하여 수질 정화에는 효과가 있으나, 양호한 블록의 배수성과 강한 (-)전하를 갖는 음이온 분말에 의해 공기 정화를 주목적으로 하는 본 발명과는 기술사상이 상이함을 알 수 있다.

그리고 대한민국 등록특허 제10-0899600호(공고일 : 2009.05.27)호의 친환경적인 저독성 세굴방지 블록의 제조방법에서도 위와 같은 기술이 공지되어 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0754910호(공고일 : 2007.09.03)에 개시하고 있는 폐석재를 이용한 콘크리트 보도블록은 산업부산물인 폐석재와 석분슬러지를 기존 골재(모래 또는 쇄석골재)대용으로 100% 치환 사용하여 원가를 절감하고 스칼렛파우더와 함께 아나타제(anatase) 이산화티탄 미분말을 사용하여 대기오염물질의 흡착제거율을 크게 향상시키며, 다공질의 분쇄 현무암 및 현무암 미분말과 제올라이트 분말 및 스코리아(scoria) 분말을 첨가 혼합하여 강도 증가 및 흡착성 향상과 단위수량을 감소시키고 색상을 개선하여 전체적인 내구성, 기능성, 디자인을 동시에 만족하는 것에 특징이 있다고 하나, 본 발명과 같은 음이온 광물질에 의해 양이온을 제거하는 기능을 갖추고 있지 않을 뿐만 아니라, 장기간 사용되는 보도블록의 표면이 오염될 경우 이산화티탄 미분말의 광촉매 작용에 의한 오염물질 정화효과를 제대로 발휘할 수 없는 문제점이 있다.

그리고 대한민국 등록특허 제10-0754910호(공고일 : 2007.09.03)에서도 폐석재를 이용한 콘크리트 보도블록에 산업부산물인 스칼렛파우더와 함께 아나타제(anatase) 이산화티탄 미분말을 사용하여 대기오염물질의 흡착제거율을 크게 향상시키는 기술이 공지되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0439136호(공고일 : 2004.09.16)에는 콘크리이트제 기층상에 이산화티탄을 함유하는 표면층을 가지며, 상기 표면층이 시멘트 100 중량부, 이산화티탄 분말 5 내지 50 중량부 및 모래 100 내지 700 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포장용 NOx 정화 블록에서 표면층이 흡착재를 함유하는 것을 특징으로 하는 기술이 공지되어 있으나, 그러나 상기 선행기술은 모두 이산화티탄 미분말을 사용하여 대기나 수질을 정화하는 기능을 가지고 있을 뿐, 블록의 보습성과 더불어 음이온에 의한 공기 정화를 다 같이 충족시키기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 복층 블록으로서 상부 유색층에 포함되어 있는 안산암 미분말이 음이온을 방사하는 성질을 이용하여 공기 중에 존재하는 각종 오염물질 및 세균, 먼지, 꽃가루, 곰팡이 등으로 형성된 이들 양이온을 중화·제거함으로써 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하며, 아울러 인체에 유익한 음이온의 양을 보충하는 작용을 하는 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상부 유색층의 재료로 다양한 색상을 갖는 미분말의 천연 골재를 사용하여 블록의 표면 전체에 자연적인 색상을 영구적으로 형성하며, 또한 하부 블록 본체에 일정량의 조골재를 배합함으로써 제품의 강도를 증진시키고 콘크리트의 기공에 의한 보습성을 가지는 인터록킹 블록의 제조방법 및 그로부터 제조된 인터록킹 블록을 제공하는 것이다.

본 발명의 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법은, 시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물을 혼합하는 제1단계; 시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물을 혼합하는 제2단계; 상기 블록 본체용 조성물을 성형몰드에 투입하여 블록 본체(10)를 형성하고, 그 상면에 상기 유색층용 조성물을 투입하여 유색층(20)을 형성한 다음, 진동 압착하여 블록을 성형하는 제3단계; 상기 성형된 블록을 자연 양생 또는 20~70℃의 온도에서 8~24 시간 동안 양생시키는 제4단계; 상기 건조된 블록의 유색층(20) 표면을 연마하는 제5단계; 상기 블록을 자연 건조시키는 제6단계로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 블록 본체(10)를 형성하는 블록 본체용 조성물의 골재는 모래, 쇄사, 석분으로 구성되는 것으로, 시멘트를 기준으로 골재의 중량비는 1 : 3~5 배의 비율로 배합되며, 골재 총중량을 기준으로 입경 5~15mm인 조골재가 10~20 중량% 혼합되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제조방법으로 제조된 음이온이 발생되는 콘크리트 블록의 유색층(20)은 3~20mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법으로 제조된 음이온이 발생되는 인터록킹 블록은, 블록 본체와 유색층이 일체로 성형된 복층 블록으로서, 상부 유색층에 포함되어 있는 안산암 미분말이 음이온을 방사하는 성질을 이용하여 공기 중에 존재하는 각종 오염물질 및 세균, 먼지, 꽃가루, 곰팡이 등으로 형성된 이들 양이온을 중화·제거함으로써 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하며, 아울러 인체에 유익한 음이온의 양을 보충하는 작용을 하게 된다.

또한, 상부 유색층의 재료로 다양한 색상을 갖는 미분말의 천연 골재를 사용하여 블록의 표면 전체에 자연적인 색상을 영구적으로 형성하며, 하부 블록 본체에 일정량의 조골재를 배합함으로써 제품의 강도를 증진시키고 콘크리트의 기공에 의한 보습성을 발휘할 수 있어 수질관리에도 유리한 측면이 있으며, 아울러 주변 온도상승시 블록 내부에 축적된 수분이 투수공극을 통해 서서히 증발되고, 그 증발잠열에 의해 대기 중의 기화열을 빼앗아 노면의 온도 상승을 억제하여 도시의 열섬현상을 완화시킴으로써 대기환경 개선에 탁월한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법은, 시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물을 혼합하는 제1단계;

시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물을 혼합하는 제2단계;

상기 블록 본체용 조성물을 성형몰드에 투입하여 블록 본체(10)를 형성하고, 그 상면에 상기 유색층용 조성물을 투입하여 유색층(20)을 형성한 다음, 진동 압착하여 블록을 성형하는 제3단계;

상기 성형된 블록을 자연 양생 또는 20~70℃의 온도에서 8~24 시간 동안 양생시키는 제4단계;

상기 건조된 블록의 유색층(20) 표면을 연마하는 제5단계;

상기 블록을 자연 건조시키는 제6단계;

를 차례로 포함하여 제조된다.

또한, 상기 블록 본체(10)를 형성하는 블록 본체용 조성물의 골재는 모래, 쇄사, 석분으로 구성되는 것으로, 시멘트를 기준으로 골재의 중량비는 1 : 3~5 배의 비율로 배합되며, 골재 총중량을 기준으로 입경 5~15mm의 조골재가 10~20 중량% 혼합된다.

상기 제조방법으로 제조된 콘크리트 블록의 유색층(20)은 3~20mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법에 대하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법은 제1단계 내지 제6단계를 포함하여 이루어진다.

먼저 제1단계 공정은, 시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물을 혼합하는 것으로, 상기 블록 본체(10)를 형성하는 블록 본체용 조성물의 골재는 통상적으로 모래, 쇄사, 석분 등을 사용하며, 골재의 사용량은 블록이 사용되는 구체적인 용도와 두께 등에 따라 조절할 수 있으나, 보편적으로 시멘트를 기준으로 골재의 중량은 1 : 3~5 배의 비율로 배합하는 것이 성형성이 좋고 블록의 기계적 강도 면에서 유리하다.

또한, 상기 블록 본체용 조성물은 골재 총중량을 기준으로 입경 5~15mm인 조골재를 10~20 중량% 정도로 혼합하는 것이 제품의 강도가 우수한 블록을 생산할 수 있게 되고 보습성 측면에서도 가장 바람직하다.

만일 조골재의 입경이 15mm보다 크거나 그 사용량이 20 중량%를 초과하게 되면 블록 자체의 보습성과 기계적 강도가 약해지고 유색층과의 결합이 약화되며, 제품의 표면이 거칠어짐으로 인하여 제조 후 또는 시공 후에 품질이 저하될 우려가 있다. 상기 조골재의 입도 분포는 수많은 현장 실험을 거친 결과, 체통과 중량백분율 기준 15mm체 100%, 13mm체 90-100%, 10mm체 80-90%, 6mm체 10-25%로 통과되는 입도 범위를 갖는 것이 위와 같은 측면에서 가장 바람직한 것으로 연구되었다.

참고로, 본 발명에서 혼화제로 사용되는 감수제는 표준형, 지연형, 촉진형으로 구분되며, 리그닌설폰산염 또는 그 유도체를 주성분으로 하고 있는 것이 대부분이지만, 옥시유기산계, 알킬아릴설폰산계 및 비이온 계면활성제를 주제로 한 다양한 종류가 나오고 있다.

또 AE감수제는 리그닌설폰산염류 및 그 유도체, 하이드록시산염 및 그 유도체, 탄수화물과 폴리올 및 유도체 등의 음이온계의 것이 많고 그 외에 비이온계도 상품화되고 있으며, 이는 시멘트의 분산작용을 높여 작업성을 증대시키고 콘크리트 내부에 적절한 공기를 연행하여 균일한 콘크리트를 생산함으로써 내구성 증가시키는 작용을 한다.

제2단계 공정은, 시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물을 혼합하는 것으로, 상기 유색층(20)을 형성하는 유색층용 조성물은 블록 표면의 색감을 나타내는 원료로서 미분말화된 천연 골재를 사용되는데, 이러한 천연 골재로는 바다나 광산에서 채취된 작은 돌들을 색상별로 구분하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 활석, 화강석, 사문석, 백운석, 석영, 운모, 흑운모, 방해석, 석회석, 규석, 장석, 불석, 도석, 대리석 등과 같은 원석 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택하여 혼합하는 것이 바람직하다. 이러한 원석들은 구성성분간의 배합량과 불순물의 첨가에 따라 조금씩 다른 색상을 갖기 때문에 적절한 배합을 통해 다양한 색상발현이 가능하게 된다.

예를 들어, 흰색을 나타내고자 할 경우에는 순수한 백운석 분말을 사용하며, 원색을 나타내고자 할 경우에는 백운석에 특정 색깔의 천연 골재를 혼합하여 사용하고, 검정색을 나타내고자 할 경우에는 순수한 사문석 분말을 사용한다.

또한 이러한 흰색과 검정색을 나타내는 백운석과 사문석은 서로 혼합하여 그 명도를 조절하여 다양한 색상을 나타낼 수 있음은 용이하게 적용될 수 있는 사항이다.

상기 천연 골재는 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 미분말 재료를 시멘트 100 중량부를 기준으로 300~500 중량부 정도로 사용하는 것이 인터록킹 블록의 유색층 강도가 저하되는 부작용을 방지하고 블록 본체와의 결합이 양호하게 됨으로써, 보차도에 시공된 콘크리트 복층 블록은 장기간 사용하더라도 층간에 분리가 일어나지 않으며, 보습성이 탁월하여 인터록킹 블록의 기능과 품질을 향상시킬 수 있는 것으로 제시된다.

상기 유색층용 조성물은 시멘트 100 중량부를 기준으로 음이온을 발산하는 재료로 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말을 5~80 중량부 정도의 비율로 포함하는바, 통상 안산암(安山岩, andesite)은 중성 성분의 화산암을 총칭하는 말이다.

주요 광물로는 조회장석, 회조장석과 같은 사장석이 대부분이며, 화학조성상으로는 심성암(深成岩) 중의 섬록암에 해당하는 것으로, 규산무수물(SiO₂)을 60 % 가량 함유한 것을 말한다.

안산암은 광물조성에 따라 ① 보통휘석안산암 ·자소휘석안산암(또는 고동휘석안산암), ② 각섬석안산암 ·흑운모안산암, ③ 석영안산암의 세 가지로 대별된다.

①은 특히 염기성 암석으로 비중이 ② 또는 ③보다 크고, 현무암이나 조립현무암에 가깝다.

②는 외관상 조면암과 비슷하며, 장석을 많이 포함한다.

각섬석이나 흑운모의 결정 표면에는 마그마와의 반응으로 흑색의 불투명한 미세 결정이 생기는 경우가 많다.

③은 안산암으로는 가장 산성이며 유문암에 가까운데, 유문암(流紋岩)보다는 나트륨(사장석)이 많고 칼륨(칼륨장석)이 적다.

그리고 안산암은 일반적으로 반상조직(斑狀組織)이며, 반정(斑晶)을 이루는 큰 사장석이나 고철질 광물은 육안으로도 식별할 수 있다.

석기(石基) 부분은 결정질인 경우가 많지만 유리질인 경우도 있다.

본 발명에 사용되는 안산암은 상대적으로 음이온을 다량 방사하는 석영안산암을 사용하는 것이 가장 바람직하지만, 본 발명에서는 안산암 광물을 200mesh(0.074㎜) 이하로 분쇄하여 전기적 방법에 의해 (-)전하가 강한, 즉 음이온을 많이 발생시키는 입자를 선별 포집하는 방식으로 제조함으로써, 본 발명에 의한 인터록킹 블록의 유색층에 포함되어 있는 안산암 미분말은 강한 (-)전하와 높은 부피/중량 비율, 비표면적 증가에 의해 음이온 발생량을 증대시키게 되며, 아울러 유색층용 시멘트 조성물에 대한 분산성이 우수하게 된다.

상기 안산암 미분말은 시멘트 100 중량부를 기준으로 5~80 중량부로 첨가하는데, 5 중량부 미만으로 사용할 경우 음이온 발생 효과가 미미하며, 80 중량부를 초과하여 사용할 경우 콘크리트 블록의 유색층은 보습성이 저하되거나 블록 본체와의 결합력이 저하되는 문제가 발생할 수도 있다.

또한 3.0mm를 초과하는 입경의 안산암 분말을 사용할 경우 분산성이 나빠지고 제품의 강도가 저하될 우려가 있으므로 가능한 미분말의 안산암을 사용하는 것이 안산암에 의한 음이온 발산효과와 블록의 강도 면에서 바람직하다.

참고로, 음이온이 많이 발생하는 광물은 모자나이트, 토르말린(전기석), 귀양석(군마장석), 의왕석, 게르마늄, 견운모 등의 운모계 광물 등이 보고되고 있으며, 상기 광물들은 각각 구성성분과 화학적 성질이 상이하여 시멘트 재료와의 반응성, 블록의 내구성 및 기계적 강도, 그리고 (-)전하를 띤 입자를 정제 선별하는 기술적 수단과 광물 원료의 가격 등의 면에서 문제점이 있으나, 당업자가 상기와 같은 문제점을 해결하여 안산암 광물 대용으로 사용가능함은 물론이다.

그리고 상기 유색층용 조성물에 사용되는 시멘트는 통상적인 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있으나, 천연 골재의 색상을 더욱 선명하게 하기 위하여 백시멘트가 50 중량% 이상 함유된 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.

제3단계 공정은, 상기 블록 본체용 조성물을 성형몰드에 투입하여 블록 본체(10)를 형성하고, 그 상면에 상기 유색층용 조성물을 투입하여 유색층(20)을 형성한 다음, 진동 압착하여 블록을 성형하는 공정으로서, 블록의 두께를 고르게 하면서 콘크리트 조성물 내부의 기포를 제거하게 된다.

여기에서 상기 유색층(20)의 두께는 3mm 이상으로 하면 특별한 제한이 없으나, 만일 3mm 미만으로 할 경우 형틀에서 균일한 두께로 성형하기 매우 어려울 뿐 아니라, 블록 성형 후 연마작업에 의해 인터록킹 블록의 유색층(20)이 연마되어 블록 본체(10)가 노출되거나 사용 중 블록의 유색층(20)이 박리될 우려가 있어 노면의 내구성을 장기간 유지하기 어렵게 된다.

제4단계 공정은, 상기 성형된 블록을 고온에 의한 소성공정이 없이 자연 양생 또는 20~70℃의 저온에서 8~24 시간 동안 양생시킴에 의해 크랙 발생을 줄이고 콘크리트 블록의 강도를 증진시키게 되며, 상기 양생 방법으로는 자연 양생, 습윤 양생, 증기 양생, 전기 양생, 피막(皮膜) 양생 등이 모두 적용가능하고, 이는 급격한 온도변화와 동해를 방지하여 제품의 강도를 유지하기 위한 수단으로서 블록의 물성이나 제조시의 주변 환경에 따라 당업자가 임의적으로 선택할 수 있는 사항이다.

제5단계 공정은, 상기 건조된 블록의 유색층(20) 표면을 연마하는 단계로서, 이러한 연마는 블록 표면에 부착된 이물질을 제거하는 기능은 물론, 유색층 내부에 위치된 천연 골재를 외부로 노출시켜 더욱 선명한 색상을 발현시킴과 동시에 안산암 미분말에 의한 표면의 음이온 작용을 제고시키고자 하는 것으로, 연마하는 방식은 그라인딩(grinding)에 의해 블록 표면을 매끄럽게 하거나 연마재 분사(blasting) 또는 롤러 브러시에 의한 컬링(curling) 공정에 의해 블록 표면에 미세한 요철을 형성시켜 미끄러짐을 방지하는 기능을 부여할 수도 있다.

마지막으로 제6단계 공정은, 외형 및 표면의 구조가 고정된 인터록킹 블록을 약 7일간 이상 자연 건조시킴에 의해 강도와 내구성은 물론 제품의 외관을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 수많은 실험을 거쳐 완성되었으나, 이하에서는 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

<실시예 1>

석영안산암 광물을 분쇄기에 투입하여 200mesh(0.074㎜) 이하의 입도를 갖는 미분말로 분쇄하고 입도 분리한 후, 전기적 방법에 의해 양전하 분리기를 연속적으로 통과시켜 강한 음전하를 갖는 입자를 원심분리에 의해 선별 포집하여 음이온 분말을 제조하였다.

시멘트 330㎏, 고로시멘트 50㎏, 모래 550㎏, 쇄사 100㎏, 석분 375㎏, 입경 5~10㎜인 조골재 175㎏, 혼화제 6㎏을 혼합하고 물 114㎏을 첨가하여 고르게 반죽한 블록 본체용 조성물을 보도블록 형틀에 약 3/4 이상의 높이로 투입하고 진동시켜 블록 본체(10)를 형성하였다.

상기 블록 본체(10)의 상면에 백시멘트 625㎏, 0.2~0.7㎜ 입경의 백색 석분(백운석 분말) 759㎏, 1.7~3㎜ 입경의 백색 석분(백운석 분말) 920㎏, 1.7~3㎜ 입경의 흑색 석분(사문석 분말) 790㎏, 음이온 분말 31㎏, 혼화제 3㎏을 혼합하고 물 200㎏을 첨가하여 고르게 반죽한 유색층용 조성물을 보도블록 형틀에 약 1/4 이상의 높이로 상기 블록 본체 위에 투입하고 2차 진동 가압하여 유색층(20)을 형성하며, 상기와 같이 제조된 블록을 탈형한 후, 40~70℃의 온도에서 15 시간 동안 건조시킨 다음, 상기 블록의 유색층에 롤러 브러쉬로 연마하였으며, 그 후 10일 이상 자연 양생시켜 가로 220mm, 세로 110mm, 높이 60mm의 인터록킹 블록을 완성하였다.

<실시예 2> ~ <실시예 5>

실시예 2 내지 실시예 4에 따른 인터록킹 블록은 유색층을 이루는 유색층용 조성물이 표 1에 기재된 바와 같이 다양한 배합비를 제시하며, 블록 본체를 이루는 블록 본체용 조성물의 배합 및 블록을 제조하는 단계별 공정은 실시예 1과 동일하다.

<비교예>

비교예에 따른 인터록킹 블록은 유색층을 이루는 유색층용 조성물은 표 1에 기재된 바와 같으며, 블록 본체를 이루는 블록 본체용 조성물의 배합 및 블록을 제조하는 단계별 공정은 실시예 1과 동일하다.

상기 인터록킹 블록에 대한 각 실시예 및 비교예에 대한 유색층용 조성물의 배합재료 종류 및 그 배합량을 다음 표 1에 나타내었다.

재 료(㎏)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예
백시멘트	625	625	625	625	625	625
백색 석분(0.2~0.7㎜)	759	696	634	477	321	790
백색 석분(1.7~3.0㎜)	920	920	920	920	920	920
흑색 석분(1.7~3.0㎜)	790	790	790	790	790	790
음이온 분말	31(5%)	94(15%)	156(25%)	313(50%)	469(75%)	0(0%)
혼화제	3	3	3	3	3	3
물	200	200	200	200	200	200

<실험예 1>

실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예에서 각각 제조된 인터록킹 블록을 한국산업규격 KS F 4419의 규정에 따라 압축강도, 휨강도, 흡수율 및 투수계수를 시험기준에 준하여 5회 반복측정하고 그 평균값을 아래 표 2에 나타내었다.

물성	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예
압축강도(MPa)	29.7	29.8	30.0	30.3	31.2	29.7
휨강도(MPa)	5.8	6.0	6.1	6.3	6.5	5.6
흡수율(%)	6	6	6	7	7	5

[표 2]에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 5는 비교예에 비해 압축강도에 있어서 약간 우수한 정도이나, 휨강도가 약 10% 이상 우수하여 장기간 내구성을 유지할 수 있는 것으로 분석되었으며, 또한 흡수율이 약 20% 이상 상승됨을 알 수 있으므로, 본 발명에 따라 제조된 인터록킹 블록은 기계적 강도와 수분 흡수력이 모두 양호함을 확인할 수 있다.

<실험예 2>

실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예에서 각각 제조된 인터록킹 블록을 당사에서 자체 보유하고 있는 음이온측정기(COM-3010Pro/접촉식)를 사용하여 수회 측정한 결과를 아래 표 3에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예
음이온 농도 (개/㎤)	150~300	500~700	980~1100	1550~1650	1650~1800	0~12

상기 [표 3]에서와 같이, 본 발명에 의해 제조된 음이온이 발생되는 인터록킹 블록은 시멘트 100 중량부를 기준으로 안산암 미분말이 5 중량부 포함될 경우 발산되는 음이온 농도는 150~300 개/㎤ 정도로서 대기 정화와 인체에 유효한 양으로 조사되었다.

위와 같은 실험결과에 따라 본 발명은 자연 상태에서 음이온을 방출하는 안산암 광물질의 미립물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 NOx 등의 오염물질에 대한 흡착률 증가 및 인체에 유익한 음이온을 발생시키는 친환경 인터록킹 블록으로 대기환경 개선에 탁월한 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

아울러, 본 발명의 인터록킹 블록은 상부 유색층에 천연 골재의 사용과 하부 블록 본체에 조골재의 적절한 배합으로 인하여 천연석과 같은 질감을 구현함과 동시에 천연석이 구현하지 못하는 다양한 색상과 무늬를 구현하여 깨끗하고 쾌적한 노면 환경을 조성할 수 있음은 물론, 블록 자체의 우수한 기계적 강도와 보습성을 유지할 수 있고 내구성에도 유리한 측면이 있다.

따라서 상기와 같이 제조된 음이온이 발생되는 인터록킹 블록은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하고, 각종 스포츠 시설과 공원의 산책로, 보차도, 자전거 도로, 주차장 등의 포장블록으로서 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.

10 : 블록 본체 20 : 유색층

Claims

시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물을 혼합하는 제1단계;
시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물을 혼합하는 제2단계;
상기 블록 본체용 조성물을 성형몰드에 투입하여 블록 본체(10)를 형성하고, 그 상면에 상기 유색층용 조성물을 투입하여 유색층(20)을 형성한 다음, 진동 압착하여 블록을 성형하는 제3단계;
상기 성형된 블록을 자연 양생 또는 20~70℃의 온도에서 8~24 시간 동안 양생시키는 제4단계;
상기 건조된 블록의 유색층(20) 표면을 연마하는 제5단계;
상기 블록을 자연 건조시키는 제6단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 블록 본체(10)를 형성하는 블록 본체용 조성물의 골재는 모래, 쇄사, 석분으로 구성되는 것으로, 시멘트를 기준으로 골재의 중량비는 1 : 3~5 배의 비율로 배합되며, 골재 총중량을 기준으로 입경 5~15mm인 조골재가 10~20 중량% 혼합되는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유색층(20)을 형성하는 유색층용 조성물의 천연 골재는 활석, 화강석, 사문석, 백운석, 석영, 운모, 흑운모, 방해석, 석회석, 규석, 장석, 불석, 도석, 대리석 중의 1종 또는 서로 다른 색상을 갖는 2종 이상이 선택적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유색층용 조성물에 사용되는 시멘트는 백시멘트가 50 중량% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록의 제조방법.
시멘트, 골재, 물, 혼화제를 포함하는 블록 본체용 조성물로 이루어지되, 상기 골재는 모래, 쇄사, 석분으로 구성되며, 상기 골재의 중량비는 시멘트를 기준으로 1 : 3~5 배의 비율로 배합된 블록 본체(10)와; 그 상면에 시멘트 100 중량부를 기준으로 체 통과 중량백분율 기준 2.5mm체는 90% 이상 통과되고 0.2mm체는 10% 이하로 통과되는 3.0mm 이하의 입경인 천연 골재로 된 세골재 300~500 중량부, 3.0mm 이하의 입경인 안산암 미분말 5~80 중량부, 물 20~35 중량부, 혼화제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 유색층용 조성물로 이루어진 유색층(20)이 적층되어 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록.
제5항에 있어서,
상기 골재는 골재 총중량을 기준으로 입경 5~15mm인 조골재가 10~20 중량% 혼합되는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록.
제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유색층(20)을 형성하는 유색층용 조성물의 천연 골재는 활석, 화강석, 사문석, 백운석, 석영, 운모, 흑운모, 방해석, 석회석, 규석, 장석, 불석, 도석, 대리석 중 1종 또는 서로 다른 색상을 갖는 2종 이상이 선택적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록.
제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
유색층(20)은 3~20mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 음이온이 발생되는 인터록킹 블록.