KR101049769B1 - 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 흙과 석회복합체 및 물을 일정한 비율로 배합하여 소성상태를 이루게 하여, 흙다짐벽을 시공하는 경우 시공을 간소화하고, 비용의 감소되게 하며, 완성된 흙다짐용 벽의 압축강도는 향상되게 한 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽에 관한 것이다.

Description

흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽{Rammed earth wall using soil for rammed earth}

본 발명은 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 흙과 석회복합체 및 물을 일정한 비율로 배합하여 소성상태를 이루게 하여, 흙다짐벽을 시공하는 경우 시공을 간소화하고, 비용의 감소되게 하며, 완성된 흙다짐용 벽의 압축강도는 향상되게 한 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽에 관한 것이다.

일반적으로, 흙건축은 흙을 이용하여 벽체, 기둥 및 지붕 등을 축조한 것으로, 흙벽돌을 만들어 쌓아 올리는 공법과, 흙덩어리를 만들어 쌓는 공법 및 포대 또는 자루 등에 흙을 넣고 쌓는 공법이 있으며, 거푸집을 만들고 그 내부에 흙을 넣어 다진 후 상기 거푸집을 제거하는 흙다짐 공법이 있고, 나무와 같은 것으로 벽체의 뼈대를 만들고 그 외부에 흙을 바르는 심벽 공법등의 다양한 공법으로 시공된다.

또한, 상기 흙건축 공법의 하나인 상기 흙다짐 공법은, 흙을 일정한 틀에 넣고 다지는 방식으로 압력을 가하여 흙다짐벽을 시공하여, 상기 흙다짐벽이 지붕의 하중을 지지할 수 있는 압축강도를 가지게 되어 내력벽의 기능을 하고, 상기 흙다짐벽은 시공 시 흙을 다지는 과정에서 발생하는 흙의 자연스러운 다짐결이 제공되어 미려하게 보이는 이점이 있다.

또한, 상기 흙다짐벽의 주재료가 주변에서 쉽게 구할 수 있는 흙이므로, 주재료의 수급이 용이하고, 온실가스의 발생이 높은 시멘트를 재료로 하지 않고도 일정한 수준의 강도가 제공되며, 상기 시멘트와 같이 시공 이후 건설폐기물이 발생되지 않는 환경친화적인 이점이 있다.

한편, 상기 흙다짐 공법은 흙을 건조한 후 분쇄기 또는 파쇄기 등을 이용하여 일정한 입자로 만든 후 시공전에 미량의 물을 섞어 습윤한 상태로 시공하는 것이 일반적으로, 흙다짐벽을 만들기 위한 준비과정이 번거로운 문제점이 있었다.

또한, 상기 흙다짐 공법은 습윤한 흙이 일정한 수준의 압축강도를 가질 수 있도록 장시간 압력을 가하여 다져야 함에 따라서, 장시간 흙을 다져야 했고, 흙을 다지는 인력 또한 다수가 요구되는 문제점도 있었다.

또한, 상기 흙다짐 공법은 일정 압력이 가해지는 흙의 측압에도 거푸집이 변형되거나, 이탈되지 않게 두꺼운 목재와 같은 보강재를 필요로 하였으며, 거푸집의 조립과정에서 많은 재료와 조립시간이 요구되는 문제점도 있었다.

즉, 환경친화적인 흙을 이용한 흙다짐벽을 시공할 시 흙다짐벽을 만들기 위한 준비과정을 간소화하고, 흙을 다지는 시간을 줄여 인력 및 시공시간을 최소화하며, 거푸집에 전달되는 흙의 측압이 최소화될 수 있게 함으로써, 상기 거푸집의 구성을 간소화할 수 있도록 하는 연구가 필요한 것이다.

본 발명자들은 흙다짐벽을 시공할 시 준비과정을 간소화하고, 인력과 비용 및 시공시간을 최소화하기 위하여 연구 노력한 결과, 시공시간을 단축시키면서도 강도를 높일 수 있는 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 흙다짐벽의 주재료인 흙의 준비과정과 흙다짐벽의 시공시간을 최소화하면서, 적은 다짐시간에도 일정한 수준이상의 압축강도를 가지는 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 흙다짐벽의 시공 시 요구되는 인력의 소모를 최소화하고, 거푸집 및 보강재와 같은 건축재가 최소화되어 비용이 감소하는 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 건축폐기물의 발생이 없는 친환경적인 흙다짐벽용 흙 및 이를 이용한 흙다짐벽을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 흙다짐벽을 시공하기 위한 흙다짐벽용 흙에 있어서, 흙과 석회복합체를 포함하는 원재료, 상기 원재료에 에 배합되는 일정량의 물을 포함하고, 상기 원재료가 60wt% 내지 90wt%, 상기 물이 10wt% 내지 40wt%로 배합되어 소성상태를 이루는 것을 특징으로 하는 흙다짐벽용 흙을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 원재료는, 상기 흙이 50wt% 내지 90wt%, 상기 석회복합체가 10wt% 내지 50wt%로 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 석회복합체는, 석회가 65wt% 내지 95wt%, 석고가 5wt% 내지 35wt%로 배합된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 흙은, 정제되지 않은 흙인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 원재료는, 5wt% 이하의 혼화제가 더 첨가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙에 의하면, 정제되지 않은 흙을 별도의 건조과정 또는 분쇄과정을 거치지 않고 즉시 시공공정에 적용할 수 있으므로, 흙다짐벽의 시공기간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙에 의하면, 원재료와 물을 일정한 비율로 배합하여 소상상태로 상기 흙다짐벽의 시공공정에 적용함에 따라 다짐공정 시간을 최소화하면서도, 인력 및 거푸집의 보강재의 소모를 최소화하여 비용을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙에 의하면, 원재료 및 물에 석회 및 석고를 포함하는 석회복합체를 배합하여, 보다 높은 강도를 가질 수 있도록 하여 상기 흙다짐벽의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙에 의하면, 천연재료인 흙 및 물과 같은 재료를 주재료로 하여, 건축폐기물이 발생되지 않으므로 환경오염의 우려가 적고, 보다 친환경적인 흙다짐벽이 제공되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙의 구성을 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙에 혼화제가 첨가된 구성을 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙을 이용한 흙다짐벽의 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙의 SEM사진.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데, 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로도 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙의 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙에 혼화제가 첨가된 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명은 흙다짐벽을 시공하기 위한 흙다짐벽용 흙(100)은, 상기 흙다짐벽의 준비과정을 간소화하고, 시공시간과 인력 및 비용의 소모를 최소화하기 위하여, 유동성을 갖는 소성상태로 이루어지며, 원재료(110) 및 물(120)을 포함한다.

한편, 상기 소성상태는, 일반적인 흙이 갖는 고체상태, 반고체상태, 소성상태, 액체상태의 4가지 상태 중 하나로써, 일반적인 흙의 연경도를 나타내는 아터버그 한계(Atterburg limits)에 의하면, 상기 고체상태에서 일정한 수축한계에 이르면 끈기가 없이 푸석푸석한 반고체상태가 되고, 상기 반고체상태에서 일정한 소성한계에 이르면 끈기가 있고 유동성이 있어 반죽과 같은 작업이 가능한 소성상태가 되며, 상기 소성상태에서 일정한 액성한계에 이르면 질퍽해진 상태의 액체상태가 되는 것이다.

상기 원재료(110)는, 상기 흙다짐벽의 주요 채움재가 되는 것으로, 상기 흙다짐벽을 만들기 위해 조립된 거푸집의 내부에 채워지고, 압력을 받아 다져진 후 일정시간을 양생되어 경화된 상태에서 지붕의 하중을 버틸 수 있는 압축강도를 갖도록 구비되며, 흙(111) 및 석회복합체(112)를 포함한다.

또한, 상기 흙(111)은, 상기 원재료(110)에서 50 내지 90wt%로 구비되고, 정제되지 않은 흙(111a), 모래(111b) 및 자갈(111c)을 포함한다.

또한, 상기 정제되지 않은 흙(111a)은, 상기 흙다짐벽을 시공할 장소의 주변에서 채취된 것으로, 별도의 분쇄과정이나 별도의 건조과정을 거치지 않은 것으로 구비된다.

더욱 자세하게는, 상기 정제되지 않은 흙(111a)은, 상기 흙다짐벽 주변에서 채취한 흙(111) 중에서 입자의 크기가 0.02mm 이하로 분말 형태를 갖는 것으로 구비된다.

또한, 상기 모래(111b)는, 상기 흙다짐벽 주변에서 채취한 흙(111) 중에서 입자의 크기가 0.02 mm 내지 0.02 mm의 크기를 갖는 가는 모래와, 0.2 mm 내지 0.2 mm의 크기는 갖는 굵은 모래를 포함하는 것으로 구비된다.

또한, 상기 자갈(111c)은, 상기 흙다짐벽 주변에서 채취한 흙(111) 중에서 입자의 크기가 0.2 cm 내지 2 cm의 크기를 갖는 가는 자갈과, 2cm 내지 20cm의 크기를 갖는 굵은 자갈을 포함하는 것으로 구비된다.

즉, 상기 흙(111)은, 별도의 건조과정 및 별도의 분쇄과정 등을 거치지 않고도, 즉시 상기 흙다짐벽의 시공에 적용할 수 있으므로, 상기 흙다짐벽의 시공기간을 단축할 수 있으며, 상기 건조과정 및 분쇄과정에 필요한 인력 및 비용의 소모를 최소화하게 된다.

또한, 상기 석회복합체(112)는, 상기 원재료(110)에서 10 내지 50wt%로 구비되어 배합되는 것으로, 상기 흙(111)이 보다 높은 압축강도를 가질 수 있게 결합력을 제공하고, 석회(112a) 및 석고(112b)를 포함한다.

또한, 상기 석회(112a)는, 상기 흙(111)과 포졸란 반응을 하여 강도를 발현하게 구비된 것으로, 일반적인 포틀랜트 시멘트와 비교하여 친환경적이고 장기적으로 강도가 유지되게 하여, 상기 흙다짐벽이 지붕의 하중을 지지할 수 있을 정도의 강도를 제공할 수 있게 하며, 외부 표면이 박리되지 않도록 방지하고, 상기 흙다짐벽의 강도를 유지하여 견고한 내구성을 갖게 한다.

또한, 상기 석고(112b)는, 상기 석회(112a)에 5 내지 35wt% 첨가되어 배합되는 것으로, 상기 석회(112a)가 낮은 초기강도 및 장시간의 양생시간을 필요로 하는 단점을 해결하기 위하여, 상기 석회(112a)의 Ca 이온 및 상기 흙(111)의 Al, Si 이온과 각각 반응하여, 상기 흙다짐벽의 강도를 증진시키고, 상기 흙다짐벽용 흙(100)이 내해교성을 갖을 수 있게 한다.

한편, 상기 내해교성은, 일반적인 흙이 물에 풀려지지 않도록 하는 저항성을 나타낸 것으로, 상기 흙다짐벽용 흙(100)으로 흙다짐벽을 시공한 경우 상기 흙다짐벽의 변형을 방지하고, 비가 오는 등의 자연적인 현상으로부터 상기 흙다짐벽용 흙(100)이 쉽게 물에 풀어지지 않고, 시공된 벽체의 상태를 유지할 수 있도록 하는 성질을 나타낸다.

또한, 상기 물(120)에 감수제의 역활을 하는 혼화제를 5wt% 이하 첨가하여, 상기 원재료가 보다 높은 강도를 갖도록 구비할 수 있다.

상기 물(120)은, 전체 배합 중량에서 10 내지 40wt%로 배합되게 구비된 것으로, 상기 흙(111)이 결합력을 가질 수 있게 하고, 상기 석회복합체(112)가 상기 흙(111)과 원활하게 반응할 수 있도록 한다.

또한, 상기 물(120)은 상기 원재료(110)가 소성상태를 이루어 지게 하여, 일반적인 습윤상태의 흙에 비해 유동성이 높게 함에 따라서, 상기 원재료(110)를 적은 압력으로도 쉽게 다져질 수 있게 하고, 가해지는 압력이 적으므로 거푸집에 가해지는 측압 또한 적게 발생되게 한다.

즉, 상기 물(120)은, 상기 원재료(110)를 소성상태로 이루어지게 함으로써, 상기 흙다짐벽을 시공할 시 상기 거푸집에 추가로 보강하여야 하는 보강재를 간소화할 수 있고, 다짐공정을 최소화하고 인력의 소모를 적게 하는 것이다. 또한, 상기 보강재의 간소화 및 상기 인력의 감소에 따라서 비용의 소모 또한 감소시킨다.

본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙의 실시예들은 아래의 표와 같다.

구분	정제되지 않은 흙 (%)	모래 (%)	자갈 (%)	석회복합체 (%)	물 (wt%)	재령28일 압축강도 (MPa)	흙의 함수 상태	시공성능
제 1실시예	70	0	0	30	15	15	소성	좋음
제 2실시예	25	40	0	35	15	21	소성	좋음
제 3실시예	15	45	10	30	15	23	소성	좋음
제 1비교예	70	0	0	30	5	11	습윤	좋지않음
제 2비교예	25	40	0	35	5	15	습윤	좋지않음

상기 <표 1>을 참조하면, 본 발명의 흙다짐벽용 흙의 제 1실시예는 정제되지 않은 흙(111a) 70%와, 석회복합체(112) 30%를 원재료(111)로 구비하고, 전체중량의 15wt%의 물(120)을 배합한 것으로, 재령 28일 후의 압축강도는 15MPa로 측정되었으며, 소성상태로 제공됨에 따라 다짐공정에서 인력의 소모가 적고, 시공시간이 단축되어 시공성능의 향상되었다.

또한, 상기 제 2실시예는 정제되지 않은 흙(111a) 25%, 모래(111b) 40% 및 석회복합체(112) 35%를 원재료(111)로 구비하고, 전체중량의 15wt%의 물(120)을 배합한 것으로, 재령 28일 후의 압축강도는 제 1실시예보다 높은 21MPa로 측정되었으며, 제 1실시예와 같이 소성상태로 제공됨에 따라 다짐공정에서 인력의 소모가 적고, 시공시간이 단축되어 시공성능이 향상되었다.

또한, 상기 제 3실시예는 정제되지 않은 흙(111a) 15%, 모래(111b) 45%, 자갈(111c) 10% 및 석회복합체(112) 30%를 원재료로 구비하고, 전체중량의 15wt%의 물(120)을 배합한 것으로, 재령 28일 후의 압축강도는 23MPa로 측정되었으며, 제 1실시예 및 제 2실시예와 같이 시공공정이 단축되고, 인력의 소모가 적어지게 되어 시공성능이 향상되었다.

한편, 상기 비교예 1은 정제되지 않은 흙 70%, 석회복합체 30%를 원재료로 구비하고, 전체중량의 15wt%의 물을 배합하여, 상기 원재료가 소성상태가 아닌 소량의 물기를 갖는 습윤한 상태에서 시공한 것으로, 다짐공정이 늘어나게 되어 인력의 소모가 증대되고, 거푸집에 추가적으로 보강되는 보강재가 늘어나게 되어 시공성능은 저하되었다.

또한, 상기 제 2비교예는 정제되지 않은 흙 25%, 모래 40% 및 석회복합체 35%를 원재료로 구비하고, 전체중량의 15wt%의 물을 배합하여, 상기 원재료가 습윤한 상태에서 시공한 것으로, 상기 제 1비교예와 같이 다짐공정이 증대되고, 상기 거푸집에 보강되는 보강재 또한 증대되었으며, 증원되는 인력 또한 증대됨에 따라 시공성능은 저하되었다.

즉, 원재료(110)와 물(120)이 배합되는 비율에 따라서, 다짐공정이 추가로 발생되거나, 거푸집에 보강대는 보강재가 추가되는 등의 시공공정이 발생되었으며, 소성상태에서는 공정이 간소화되면서 상기 흙다짐벽은 높은 압축강도를 가짐을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙을 이용한 흙다짐벽의 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙의 SEM사진이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 흙다짐벽용 흙(100)의 구조와, 상기 흙다짐벽용 흙(100)을 이용하여 흙다짐벽을 시공한 것을 나타내는 것으로, 일정한 압력을 가하는 다짐공정에 의해 발생한 다짐결이 나타나고, 다짐공정 시 측압의 발생이 적으므로 외부의 표면이 변형이 없이 평평한 상태로 나타나게 된 것을 나타낸다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예들 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

110 : 원재료 111 : 흙
111a : 정제되지 않은 흙 111b : 모래
111c : 자갈 112 : 석회복합체
112a : 석회 112b : 석고
120 : 물 121 : 혼화제

Claims (6)

1. 흙을 일정한 틀에 넣고 다지는 방식으로 압력을 가하여 벽을 시공하는 흙다짐벽 시공방법에 있어서,
   흙다짐벽의 시공을 위한 거푸집이 조립되며, 상기 거푸집의 내부에 채워지는 흙을 채취하는 제 1단계;
   석회 및 석고를 포함하는 10wt% 내지 50wt%의 석회복합체와, 상기 흙을 50wt% 내지 90wt%의 비율로 배합한 원재료에 물을 더 배합하되, 상기 원재료 60wt% 내지 90wt% 및 물 10wt% 내지 40wt%의 비율로 배합하여 소성상태로 이루어지는 흙다짐벽용 흙을 구비하는 제 2단계;
   상기 거푸집의 내부에 상기 흙다짐벽용 흙이 채워지고, 압력을 받아 다져진 후 일정시간을 양생되는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙다짐벽 시공방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 석회복합체는, 석회가 65wt% 내지 95wt%, 석고가 5wt% 내지 35wt%로 배합되는 것을 특징으로 하는 흙다짐벽 시공방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제 2단계의 원재료에는 5wt% 이하의 혼화제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 흙다짐벽 시공방법.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 흙은 채취된 상태에서 분쇄 또는 건조과정을 거치지 않은 정제되지 않은 흙, 모래 및 자갈을 포함하는 것을 특징으로 하는 흙다짐벽 시공방법.
   
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