KR101080387B1 - 친환경 황토 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재 시공방법 - Google Patents

친환경 황토 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 황토콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재 시공방법에 관한 것으로, 황토분말 35 내지 50 중량부, 모래 40 내지 50 중량부, 포조란분말 10 내지 20 중량부, 팽창성 혼화재 20 내지 35 중량부, 백색 포틀랜드 10 내지 20 중량부, 고로슬래그미분말 10 내지 20 중량부, 무수 석고분말 5 내지 10 중량부, 구연산분말 1 내지 5 중량부, 비닐아세테이트 공중합성 수지 1 내지 2 중량부, 천연셀롤로오스 섬유 2 내지 5 중량부 및 스테아르산아연(zinc stearate) 1 내지 2 중량부를 포함하는 본 발명의 친환경 황토 콘크리트 조성물은 종래의 시멘트 몰탈의 강도를 상회하는 강도를 가지면서도 장기 사용에 따른 크랙 발생이나 강알칼리에 의한 환경오염의 우려가 없을 뿐만 아니라 폐기시에도 자연으로 환원될 수 있고 재활용된다는데 특징을 가지고 있다. 또한, 본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 약산성 내지 중성을 나타내어 인체 및 환경에 무해하며, 원적외선 방사, 단열, 보온, 습도조절, 자정력, 탈취력 등의 다양한 기능성을 가져 혹한기 및 혹서기의 기온 변화에 대하여도 반영구적 내구성을 발휘할 수 있고 전세계 최저단가로 경제성이 높은 포장재로 시공 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

친환경 황토 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재 시공방법{ENVIRONMENT-FRIENDLY RED CLAY CONCRETE COMPOSITION AND CONSTRUCTING METHOD OF PACKING MATERIALS USING THE SAME}
본 발명은 친환경 황토콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 특정 중량의 황토, 모래, 포조란, 부순자갈 등으로 구성됨으로써 pH 6-9 범위의 약산성 내지 중성을 나타내고 폐기시 자연으로 환원될 수 있고 재활용가능 한 제품으로 인체 및 환경에 무해하며, 기존 시멘트 몰탈의 강도를 상회하는 고강도 및 노크랙의 우수한 물성을 가질 뿐만 아니라 원적외선 방사, 단열, 보온, 습도 조절, 탈취력 등의 다양한 기능성을 갖는 친환경 황토콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재의 시공방법에 관한 것이다.
종래 건축물 미장용 몰탈이나 인도용 도로에 대한 포장재로서 사용되던 시멘트 몰탈은 포틀랜드 시멘트 또는 3종 시멘트(조강 포틀랜드 시멘트), 마이크로 시멘트 등을 이용한 것으로서, 이들은 다량의 알칼리를 발생하고 라돈과 같은 물질을 장기간 방출하여 인체에 유해한 작용을 하는 것으로 밝혀졌으나, 워낙 오래전부터 범용으로 사용되어 왔기 때문에 현재도 여전히 고화제로서 널리 이용되고 있다.
다만, 종래의 시멘트 몰탈 대신 해초 추출물이나 우레탄과 같은 고화제(경화제)를 사용하여 시멘트 몰탈의 문제점을 극복하고자 하는 시도가 있었으나, 강도와 내구성 면에서 종래의 시멘트 몰탈 보다 현저히 떨어지고, 겨울철 혹한기에 동파되거나 들뜸 현상 및 크랙이 생겨 실제로 적용되기에는 한계가 있었다.
또한, 이들 종래의 시멘트 몰탈 및 대체품은 폐기시 재생 또는 재활용이 불가능하여 환경오염의 문제가 있었으므로, 이를 보완하기 위하여 토양이나 황토를 이용한 포장공법이나 몰탈 조성물이 개발되었다.
예를 들어, 국내 특허 제272800호(2000. 11. 15. 공고)는 도로포장을 위해 노상을 정비하는 공정; 도로의 사용목적에 따라 노상의 상단부에 보조기층 또는 쇄석기층을 일정 두께로 포설하는 공정; 상기 보조기층 또는 쇄석기층의 상단부에 골재 최대치수가 25, 13 및 6로 이루어진 군에서 선택된 골재 1, 상기 골재 1당 시멘트 200-400kg, 물 80-130kg, 시멘트 중량 기준으로 감수제가 0.1-2% 포함되고 공극율이 8-30%가 되는 다공성 콘크리트 혼합물을 포설, 다짐한 후 1일 이상 양생하는 공정; 및 상기 콘크리트층 상단부에 4 체에서 90% 이상 통과하고 200메쉬 체에서 80% 이하 통과되는 토양에 바인더로서 아크릴, 우레탄, 에폭시 및 불포화 수지로 이루어지는 군에서 선택된 수지 용액 또는 에멀젼을 토양 1 중량부 기준으로 수지 용액 또는 에멀젼 0.05-1 중량부를 혼합한 토양층을 포설하고 1일 이상 양생하는 공정을 포함하는 토양도로 포장방법을 개시하였다.
상기 특허에서 개시된 방법은 흙길이 갖는 자연친화성, 부드러운 감촉 등을 제공할 수 있다는 장점을 갖지만, 토양층을 포설하기 전에 시멘트를 포함하는 콘크리트층을 형성함으로써 시멘트 사용으로 인한 유해성 및 폐기시의 환경 오염 문제는 여전히 남게 된다.
황토는 우리나라에 전국에 걸쳐 분포되어 있으며, 단열효과가 뛰어나고, 항온/항습효과가 있어, 우리 조상들이 가옥의 건축재료로서 간단하게 물과 볏짚을 이용함으로써 사용되어 왔다. 그러나, 황토를 이용하여 건축재료로 사용시 종래와 같은 황토벽돌들을 제조하여 사용하는 것에 한계가 있어, 황토 몰탈을 제조하여, 시멘트 몰탈과 같이 다양한 건축자재로 사용하고자 많은 연구가 있어 왔다. 예를 들면, 국내등록특허공보 등록번호 제556997호는 계피, 뽕잎, 당귀, 황기, 아교, 황토, 제올라이트, 인동석, 운모, 세피오라이트로 조성된 황토몰탈이 기술되어 있으며, 동 공보 등록번호 특0150746호에는 황토, 셀룰로스, 면실을 혼합한 후에 전분, 해초가루, 방수액을 추가하여 혼합하여 제조된 건축내장재의 제조방법 및 그 장치가 기재되어 있고, 국내 공개특허공보 공개번호 10-2004-0105655호에는 황토, 맥반석, 토르말린, 게르마늄, 옥분말, 한약재, 점결제로 조성된 황토를 주성분으로 하는 원적외선 방출조성물이 기재되어 있으며, 동 공보 공개번혼 제10-1999-66195호에는 황토, 투르말린, 교질제, 섬유설, 유기용제, 색소, 물로 조성된 투르마린을 함유하는 건물 도장용 황토조성물이 기재되어 있고, 동 공보 공개번호 특2002-54284호에는 해초류, 쑥, 일라이트, 세피오라이트, 투르말린으로 조성된 황토를 주로하는 몰탈이 알려져 있으며, 동 공보 공개번호 특2001-0054071호에는 황토에 건물의 벽이나 바닥에 미장 시 황토를 접착시켜주는 분말로 이루어진 식물성 접착제를 혼합하여 제조하고, 미장 후 황토의 질감 및 광택을 부여하기 위한 미관제를 도포하도록 혼합된 황토모르타르가 기재되어 있고, 동 공보 공개번호 제10-1999-24626호에는 황토, 맥반석, 운모, 점토 및 습 아교질로 조성된 황토장판이 기술되어 있으며, 동 공보 공개번호 제10-2005-49136호에는 아교, 식물성유지, 다시마추출물, 황토, 솔잎으로 조성된 건축용 황토 패널제조방법이 공개되어 있고, 동 공보 공개번호 특2000-0033319호에는 황토에 해초풀과 물을 혼합하고 반죽하여 제조되며 숯 및 한약재가 첨가된 황토접착제가 기술되어 있으며, 동 공보 공개번호 제1998-076501호에는 황토흙을 부드러운 채로 선별하고 바다 해초를 울겨낸 물로 배합한 후 혼합하여 벽돌의 모양틀에 넣어 성형하여 제조된 굽지 않은 황토벽돌이 기술되어 있으나, 상기 종래의 기술들은 미량의 원적외선을 방출하며, 황토향기가 없거나 황토가 매우 적어 신진대사의 촉진 및 찜질의 효과가 적은 문제점이 있었다.
황토는 표면이 넓은 벌집구조로 수많은 공간이 복층구조를 이루는 것으로서, 복층구조에 의하여 생긴 스폰지 같은 구멍안에는 원적외선이 다량 흡수, 저장되어 열을 받으면 발산하여 다른 물체의 부자활동을 자극하는 것이다.
그리고, 황토는 인간의 인체에 유익한 원적외선을 복사하여, 복사된 원적외선이 인체에 흡수되므로 신진 대사 작용이 원활하며 혈액순환을 활성화시켜 세포활동을 왕성하게 함으로서 노화방지와, 신진대사의 촉진과, 만성피로등 각종 성인병예방에 효과가 있다는 것은 이미 학술적으로 많이 알려지고 있다.
이와 같이 알려진 황토를 이용하여 건축물의 벽이나 바닥을 시공하고자 하는 것은, 현대 건축물의 대부분을 차지하는 시멘트는 우리 인체에 유해한 알칼리성 성분을 갖고 있기 때문에 인체에 해로움을 방지하기 위하여 인체에 유익한 황토로 벽이나 바닥을 시공함으로서 황토의 우수한 흡착력으로 냄새를 제거하고 우수한 항균성으로 곰팡이 등 세균의 번식을 억제하여 우리의 주거환경에 쾌적한 생활공간을 제공하는데 사용하였다.
그리고, 황토를 이용하여 건축용 블록이나 패널을 만들어 사용하고 또한 침대 등의 가구에도 이용하는 경우가 많았다.
이와 같은 황토로 건축용 몰탈로 사용하기 위하여 지금까지는 황토와 시멘트를 혼합하여 결합강도를 높일수 있도록 하였으나, 시멘트가 혼합됨으로 말미암아 인체에 해로운 알칼리 성분을 함유하고 있어 인체에 해로운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하여 인체에 해롭지 않토록 하기 위하여 황토에 모래만을 혼합하여 몰탈을 제조하였으나, 이는 시공후 표면에 기포와 균열이 발생되는 문제점이 발생하였다.
이에 본 발명자들은 종래의 시멘트 몰탈의 강도를 상회하는 강도를 가지면서도 장기 사용에 따른 크랙 발생이나 강알칼리에 의한 환경오염의 우려가 없을 뿐만 아니라 폐기시에도 자연으로 환원될 수 있는 친환경 황토콘크리트 조성물 및 이를 이용한 포장재 시공 방법을 개발하기 위해 계속 연구를 진행하던 중 특정 중량의 황토 분말과 모래, 무수 석고분말, 포조란 부순자갈 등으로 이루어진 친환경 황토콘크리트 조성물이 약산성 내지 중성을 나타내어 인체 및 환경에 무해하며, 원적외선 방사, 단열, 보온, 습도조절, 자정력, 탈취력 등의 다양한 기능성을 가져 혹한기 및 혹서기의 기온 변화에 대하여도 반영구적 내구성을 발휘할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
대한민국 특허 제272800호 대한민국 특허 제556997호 대한민국 특허 제0150746호 대한민국 특허출원 공개 제2004-0105655호 대한민국 특허출원 공개 제1999-66195호 대한민국 특허출원 공개 제2002-54284호 대한민국 특허출원 공개 제2005-49136호 대한민국 특허출원 공개 제2000-0033319호 대한민국 특허출원 공개 제1998-076501호
본 발명의 목적은 종래의 시멘트 몰탈의 강도를 상회하는 강도를 가질 뿐 아니라 장기 사용에 따른 크랙 발생이나 강알칼리에 의한 환경오염의 우려가 없어 폐기시에도 자연으로 환원 재활용될 수 있는 친환경 황토콘크리트 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 친환경 황토콘크리트 조성물을 이용하여 혹한기 및 혹서기의 기온 변화에 대하여도 반영구적인 내구성을 발휘할 수 있는 포장재의 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 황토분말 35 내지 50 중량부, 모래 40 내지 50 중량부, 포조란분말 10 내지 20 중량부, 팽창성 혼화재 20 내지 35 중량부, 백색 포틀랜드 10 내지 20 중량부, 고로슬래그미분말 10 내지 20 중량부, 무수 석고분말 5 내지 10 중량부, 구연산분말 1 내지 5 중량부, 비닐아세테이트 공중합성 수지 1 내지 2 중량부, 천연셀롤로오스 섬유 2 내지 5 중량부 및 스테아르산아연(zinc stearate) 1 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 황토콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 각 성분들의 입자는 황토분말이 10-300 메쉬, 모래가 10-100 메쉬, 포조란분말이 80-200 메쉬, 팽창성 혼화재가 100-200 메쉬, 백색 포틀랜드가 100-200 메쉬, 고로슬래그미분말이 4000-6000 메쉬. 무수 석고분말이 100-200 메쉬, 구연산분말이 30-50 메쉬 및 비닐아세테이트 공중합성 수지가 50-100 메쉬인 것이 바람직하다.
상기 팽창성 혼화재가 CSA(칼슘설포알루미네이트, calcium sulfoaluminate), 비결정질 CA(칼슘알루미네이트, calcium aluminate) 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 황토분말 또는 모래가 0.5% 이하의 수분 함량을 갖는 것이 바람직하다.
상기 황토분말 또는 모래가 0.3 내지 0.5%의 수분 함량을 갖는 것이 바람직하다.
상기 조성물에는 황토색 또는 적색의 안료가 10 내지 30중량부의 양으로 추가로 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 황토분말에는 고령토가 섞여있을 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 상기 친환경 황토콘크리트 조성물을 이용하는 것을 특징으로 하는 포장재 시공방법을 제공한다.
상기 시공방법은 바닥면을 정리하고 바닥 다짐한 후, 친환경 황토콘크리트 조성물 100중량부에 대하여, 입도 13~16mm의 자갈 80-100중량부 및 물 15~30중량부를 혼합하여 상기 바닥면에 고르게 도포한 후 경화하는 것이 바람직하다.
상기 시공방법은 친환경 황토콘크리트 조성물, 자갈 및 물을 혼합한 후 10분 내지 15분간 혼합시킨 다음 바닥면에 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 종래의 시멘트 몰탈의 강도를 상회하는 강도를 가지면서도 장기 사용에 따른 크랙 발생이나 강알칼리에 의한 환경오염의 우려가 없을 뿐만 아니라 폐기시에도 자연으로 환원 재활용 될 수 있다. 또한, 본 발명의 친환경 황토 몰탈 조성물은 약산성 내지 중성을 나타내어 인체 및 환경에 무해하며, 원적외선 방사, 단열, 보온, 습도조절, 자정력, 탈취력 등의 다양한 기능성을 가져 혹한기 및 혹서기의 기온 변화에 대하여도 반영구적 내구성을 발휘할 수 있어 포장재의 시공 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물을 이용한 포장재 시공방법에 있어서, 일례로서 자전거 도로, 주차장 및 대형화물 버스 차량 강변도로 주거환경도로 등 시공 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 황토분말 35 내지 50 중량부, 모래 40 내지 50 중량부, 포조란분말 10 내지 20 중량부, 팽창성 혼화재 20 내지 35 중량부, 백색 포틀랜드 10 내지 20 중량부, 고로슬래그미분말 10 내지 20 중량부, 무수 석고분말 5 내지 10 중량부, 구연산분말 1 내지 5 중량부, 비닐아세테이트 공중합성 수지 1 내지 2 중량부, 천연셀롤로오스 섬유 2 내지 5 중량부 및 스테아르산아연(zinc stearate) 1 내지 2 중량부를 포함한다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에서 각 성분들은 분말 형태로 사용되며, 각 분말의 입자 크기는 황토분말이 10-300 메쉬, 모래가 10-100 메쉬, 포조란분말 80-200 메쉬, 팽창성 혼화제가 100-200 메쉬, 백색 포틀랜드가 100-200 메쉬, 고로슬레그미분말이 4000-6000 메쉬, 무수 석고분말이 100-200 메쉬, 구연산분말이 30-50 메쉬, 비닐아세테이트 공중합성 수지가 50-100 메쉬 범위에 있다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에 사용되는 균열 방지용 팽창성 혼화재로는 CSA(칼슘설포알루미네이트, calcium sulfoaluminate), 비결정질 CA(칼슘알루미네이트, calcium aluminate) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에 사용되는 황토분말 및 모래는 0.5% 이하, 구체적으로는 0.3 내지 0.5%의 수분 함량을 갖도록 건조된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 황토분말은 하나의 물질이지만 그것이 미치는 영향의 범위는 매우 광범위하다. 질병치료에도 그 탁월한 약성을 보여주기도 했다.
예로부터 가옥, 토기 등을 만드는 곳에 우리 선조들이 사용했는데 황토는 밤의 찬 기운에 훈기를 주며, 낮의 더운 기운에 시원함을 준다. 이것을 토의 기운이라 한다. 근래에 들어 이러한 황토는 그 효능이 과학적으로 분석, 입증되고 건강한 삶을 추구하는 인간심리와 결합하여 점차 간편한 일상제품으로 변해서 사람들에게 다가가고 있다.
본 발명에선 사용되는 황토분말은 황토 흙을 건조로에서 200-500의 스팀 열로 약 20분간 건조시킨 후 약 5분간 직접 열을 가하여 건조 살균시키고, 이를 밀로 갈아서 입도 10-300 메쉬 통과분을 자동 스크린 채망을 이용하여 걸러낸 것을 이용하는데, 본 발명의 경우 일반 황토보다 고령 황토를 이용하는 것이 효과면에서 훨씬 더 유리하다.
즉, 황토는 일반적으로 원적외선 방사, 탈취, 단열, 습도조절, 자정력 등이 우수한 것으로 알려져 있으나, 황토는 일반 황토보다 입자가 곱고 산소 함유량이 높으며, 황토 1g에는 2억 마리 이상의 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 복합적으로 순환 작용을 하여 해독력과 흡수력, 자정력이 뛰어나고 인체에 유익한 음이온과 원적외선을 방출하는 친환경 무독성의 재질로서, 본 발명의 목적 면에서 더욱 바람직한 성분이라 할 수 있다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에서 사용되는 모래는 유해 성분을 포함하지 않는 순수 친환경 강모래로서, 스브리치균을 함유(탈취력), 건조로에서 200-500의 스팀 열로 약 20분간 건조시킨 후 약 5분간 직접 열을 가하여 건조 살균시키고, 자동 스크린 채망으로 통과시켜 분리되는 입도 10-100 메쉬의 모래분말을 이용하며, 이는 황토의 내균열성 및 탈취력 향상, 강도를 보강하고 작업성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에서 사용되는 포조란 분말은 포조란을 주성분으로 하고 석영, 장석, 제올라이트 등을 함유하는 점토 광물로서, 결정구조를 갖는 미세한 입자이며, 시멘트의 강알칼리와 실리카와 화학반응을 일으킴으로써 모르타르가 과도하게 팽창하므로 균열이 일어나는 것을 억제시켜 주며 알칼리골재 반응을 최소화시킴으로써 균열방지와 인체에 이로운 물질 생성시켜주는 친환경 소재이다.
본 발명에서 사용되는 고로슬레그미분말은 친환경 고화제로 강도발현용으로 사용된다. 또한, 고로슬레그미분말은 염화물에 내성이 있으므로, 염분 등에 노출되는 환경에 저항성이 강한 특징이 있다.
본 발명에서 사용되는 균열 방지용 팽창성 혼합제로서 이용되는 CSA, 비결정질 CA 또는 이들의 혼합물은 본 발명의 조성물이 조기 강도를 발휘할 수 있도록 하는 것으로서, 기존의 시멘트에 비해 알칼리 생성량이 매우 적다. 특히 CSA는 석회, 석고, 포조란 등 이 주성분으로 하는 소성 화합물을 100-200 메쉬의 입도로 분쇄한 것으로 수화에 의하여 초기에 다량의 에트링자이트(Ettringite)라는 침상 결정을 생성하여 공극이 감소하기 때문에 건조 수축에 의한 균열이 감소함과 함께 방수 효과를 나타내며, 속경성 및 고강도의 특징을 나타낼 수 있다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에 사용되는 무수석고 분말은 고화체로 수축에 의한 균열 발생을 제어하여 고강도의 발현과 황토 입자 사이의 간극을 충진할 목적으로 첨가된다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에서 구연산은 CSA로 인해 형성된 에트링자이트 광물의 속경성을 지연시키며 작업성과 분산성을 촉진하여 수축 팽창을 잡아줌으로써 크랙방지 효과를 나타낼 수 있다. 본 발명에서의 구연산은 식물성 추출물로서 음용 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에 사용되는 백색포틀랜드(aalborg)는 친환경 고화제로서 고강도 발현보조제로 첨가한다.
본 발명의 친환경 황토콘크리 조성물에 사용되는 상기 비닐아세테이트 공중합성 친환경수지는 탄력성이 우수하여 작업성 및 접착성을 보완하는 역할을 한다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물에는 황토색 또는 적색의 안료를 추가로 포함할 수 있으며, 10 내지 30중량부의 양으로 첨가될 수 있다.
본 발명의 조성물을 구성하는 상기 성분들 및 이들의 조성비는 본 발명자의 오랜 기간의 연구와 실험을 거쳐 목적하는 물성 및 효과를 얻을 수 있는 최적의 성분 및 배합비로서 완성된 것으로, 상기 조성 범위를 벗어날 경우 본 발명이 의도하는 효과를 달성할 수 없다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물의 pH는 6 내지 9로 약산성에서 중성 범위에 있으며, 압축 강도는 180-280kgf/을 나타내고 접착강도는 10 내지 20kgf/ 종래의 황토 몰탈 제품에 비하여 배 이상 증가된 강도를 가짐을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 유해물질 방출시험 결과 유해 중금속 및 유해 화학물질이 기준치 이하이거나 검출되지 않아 환경오염의 우려가 전혀 없을 뿐만 아니라 인체에 무해하여 폐기시에도 자연으로 환원될 수 있다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 각각의 저장탱크에 저장된 황토분말, 모래를 비롯한 첨가제 성분들을 혼합기에 투입하여 약 5분 이상 혼합하여 골고루 배합함으로써 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기의 친환경 황토콘크리트 조성물을 이용한 포장재를 시공하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 바닥면을 정리하고 바닥 다짐한 후, 친환경 황토콘크리트 조성물 100중량부에 대하여, 입도 13-16mm의 자갈 80-100중량부 및 물 15-30중량부를 혼합하여 상기 바닥면에 고르게 도포한 후 경화시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 성분들은 5분 혼합 후 10-15분간 숙성시킨 다음 상기 바닥면에 장비(레미콘, 몰탈펌프카)를 이용하여 고르게 도포한 뒤 기계미장을 하고 양생 경화한다.
인도용 포장재에 이용할 경우 본 발명의 조성물은 5cm 정도의 두께로 포장되는데, 이 때 와이어 메쉬망을 이용하면 더 효과적이다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 약산성 내지 중성을 나타내어 인체 및 환경에 무해하며, 원적외선 방사, 단열, 보온, 습도조절, 자정력, 탈취력 등의 다양한 기능성을 가져 포장재의 시공에 매우 적합하다.
이하, 본 발명의 구체적인 방법을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 친환경 황토콘크리트 조성물의 제조
0.5%의 수분 함량을 갖는 50-100 메쉬 범위의 황토 분말 40 중량부, 0.5%의 수분 함량을 갖는 50-70 메쉬 범위의 모래 40 중량부, 100메쉬 크기의 포조란 20중량부, 균열 방지용 팽창성 혼합재로서 100 메쉬 크기의 CSA 15 중량부 및 CA 15 중량부, 100 메쉬 크기의 무수 석고분말 10 중량부, 100메쉬의 백색포틀랜트 20 중량부,6000메쉬의 고로슬레그미분말 20중량부, 40 메쉬의 구연산 분말 3 중량부, 70 메쉬의 비닐아세테이트 공중합수지 1.5 중량부, 천연셀룰로오스 섬유 2중량부, 스테아르산아연 1 중량부를 혼합기에 투입하고, 황토색 안료 20 중량부를 첨가하여 5분정도 고르게 혼합하여 저장탱크에 보관하였다.
상기에서 황토분말은 황토를 건조로에서 300의 스팀 열로 약 20분간 건조시킨 후 약 5분간 직접 열을 가하여 건조 살균시키고, 이를 밀로 갈아서 입도 50-100 메쉬를 통과한 것을 선택한 것이다.
또, 상기 모래는 순수 강모래로서, 건조로에서 300의 스팀 열로 약 20분간 건조시킨 후 약 5분간 직접 열을 가하여 건조 살균시키고, 자동 스크린 채망으로 통과시켜 분리되는 입도 50-70 메쉬의 모래분말을 이용하였다.
실시예 2 내지 5
하기 표 1과 같은 조성비 및 입자 크기로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토콘크리트 조성물을 제조하였다:
실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
황토분말 중량부 35 50 35 50 40
입자 크기
(메쉬)		 50-100 50-100 100-200 100-200 80-100
모래 중량부 50 40 50 40 40
입자 크기
(메쉬)		 50-70 50-70 10-50 10-50 20-60
포조란분말 중량부 10 10 10 10 20
입자 크기
(메쉬)		 100 100 200 200 100
균열 방지용
팽창성 혼합재		 중량부 30 30 30 30 35
입자 크기
(메쉬)		 100 100 200 200 150
무수 석고분말 중량부 10 5 10 5 10
입자 크기
(메쉬)		 100 100 200 200 100
백색포틀랜트 중량부 20 10 20 10 20
입자 크기
(메쉬)		 100 100 200 200 150
구연산분말 중량부 5 3 5 3 5
입자 크기
(메쉬)		 40 40 30 30 40
비닐아세테이트
공중합수지		 중량부 2 1.5 2 1.5 2
입자 크기
(메쉬)		 70 70 50 50 70
천연셀룰로스 중량부 2 5 2 5 3
스테아르산아연 중량부 2 2 2 2 1.5
고로슬래그미분말 중량부 20 15 10 20 15
입자 크기
(메쉬)		 4000 5000 4000 5000 6000
비교예 1
황토 분말 대신에 시멘트 분말을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 콘크리트를 제조하였다.
비교예 2
모래를 사용하지 않는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 콘크리트 조성물을제조를 제조하였다.
비교예 3
포조란을 사용하지 않는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 4
고로슬래그미분말을 사용하지 않을 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토콘크리트 조성물을 제조하였다.
시험예 1: 포장재의 제조
상기 실시예 1 내지 6에서 제조된 친환경 황토콘크리트 조성물 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 시멘트 콘크리트 조성물 60kg과 13~16mm의 부순자갈 53kg을 혼합하고, 14.69 리터의 물을 부어 골고루 혼합한 후 황토가 숙성되도록 10분 이상 교반 해준다.
바탕면을 정리하고 건조한 부분은 물을 주어 습하게 한 뒤 그 위로 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 조성물을 7cm 두께로 도포하고 약 24시간 경화시켜 인도용 포장재를 수득하였다. 약 7일간 경화 후 2륜차 및 자전거 도로, 소형차량 통과 포장재를 수득하였다.
시험예 2: 휨강도, 압축강도, pH 측정
(1) 휨 강도 실험
40×40×160=몰드이용 공시체를 확보 제작 측정 1일 경과 후 탈형 기중양생 28일간 관찰 실험하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
휨 강도
(MPa)		 3.7 3.8 4.0 4.1 4.5 3.8 2.8 3.0 3.5 3.2
(2) 압축강도 실험
40×40×160=몰드이용 공시체를 제작하고 1일 경과후 탈형하여 기중 양생한 후 재령 28일까지의 압축강도를 KSL 5105-97에 의해 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
압축
강도
(MPa)		 23.1 23.5 24.7 25.8 28.3 28.7 17.4 18.0 21.1 19.4
(3) pH 측정
pH를 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
pH 6 7 6 7 8 7 11 12 12 11
시험예 3: 유해물질 방출시험결과
실시예 1에서 제조된 친환경 황토콘크리트 조성물을 이용하여 시공된 포장재의 유해물질방출시험을 실시하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
시험항목 단위 시험결과 시험방법 시험기관
포름알데하이드
 mg/kg 검출안됨 기술표준원고시
2001-353호		 한국생활환경시험연구원
유해 중금속


 납(Pb) mg/kg 불검출
(검출한계 5)		 ISO 3856/1
카드늄(Cd) mg/kg 불검출
(검출한계 5)		 ISO 3856/4
수은(Hg) mg/kg 불검출
(검출한계 5)		 ISO 3856/7
크롬(Cr) mg/kg 불검출
(검출한계 1)		 ISO 3856/5
유해 화학물질


 벤젠 mg/kg 검출안됨 GC 분석
톨룬 mg/kg 검출안됨 GC 분석
부틸 아세테이트 mg/kg 검출안됨 GC 분석
펜타클로로에탄 mg/kg 검출안됨 GC 분석
라돈 mg/kg 검출안됨 GC 분석
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
그러므로 본 발명의 보호범위는 하기 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 종래의 시멘트 몰탈의 강도를 상회하는 강도를 가지면서도 장기 사용에 따른 크랙 발생이나 강알칼리에 의한 환경오염의 우려가 없을 뿐만 아니라 폐기시에도 자연으로 환원될 수 있고, 재활용 될 수있다, 또한, 본 발명의 친환경 황토콘크리트 조성물은 약산성 내지 중성을 나타내어 인체 및 환경에 무해하며, 원적외선 방사, 단열, 보온, 습도조절, 자정력, 탈취력 등의 다양한 기능성을 가져 혹한기 및 혹서기의 기온 변화에 대하여도 반영구적 내구성을 발휘할 수 있으며 또한, 그동안 황토 포장재는 가격적인부담과 경제성이 없는 관계로 시공하기 어려웠으나 본 발명품은 경제성 뿐만아니라 시공편리성까지 갖추어 언제 어디서나 사용할수 있도록 제조되어 나왔으므로 앞으로 포장재의 시공 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

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  9. 바닥면을 정리하고 바닥 다짐한 후,
    100~300메쉬 황토분말 35 내지 50 중량부, 10~100메쉬 모래 40 내지 50 중량부, 80~200메쉬 포조란분말 10 내지 20 중량부, 100~200메쉬 팽창성 혼화재 20 내지 35 중량부, 100~200메쉬 백색 포틀랜드 10 내지 20 중량부, 4000~6000메쉬 고로슬래그미분말 10 내지 20 중량부, 100~200메쉬 무수 석고분말 5 내지 10 중량부, 30~50메쉬 구연산분말 1 내지 5 중량부, 50~100메쉬 비닐아세테이트 공중합성 수지 1 내지 2 중량부, 천연셀롤로오스 섬유 2 내지 5 중량부 및 스테아르산아연(zinc stearate) 1 내지 2 중량부를 포함하는 친환경 황토콘크리트 조성물 100중량부에 대하여,
    입도 13~16mm의 자갈 80-100중량부 및 물 15~30중량부를 혼합하여 상기 바닥면에 고르게 도포한 후 경화하는 것을 특징으로 하는 황토콘크리트 포장재의 시공방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    친환경 황토콘크리트 조성물, 자갈 및 물을 혼합한 후 10분 내지 15분간 혼합시킨 다음 바닥면에 도포하는 것을 특징으로 하는 시공방법.
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