KR101110780B1 - 흑색 콘크리트 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 흑색 콘크리트 블록 - Google Patents

흑색 콘크리트 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 흑색 콘크리트 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빛 반사에 의한 눈부심 현상을 줄일 수 있는 도로 포장용 흑색 콘크리트 조성물과 이의 제조 방법 및 이를 이용한 흑색 콘크리트 블록을 제공한다. 본 발명에 의한 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법은, ⅰ) 시멘트와 타르 혼합물을 혼합하는 제1 단계, ⅱ) 제1 단계의 혼합물을 분쇄하여 분말화하는 제2 단계, ⅲ) 제2 단계의 혼합물과 피치 분말을 혼합하는 제3 단계, 및 ⅳ) 제3 단계의 혼합물과 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 혼합 및 교반하는 제4 단계를 포함한다.
흑색, 도로, 포장, 콘크리트, 시멘트, 타르, 피치, 골재, 모래, 첨가제, 발색제

Description

흑색 콘크리트 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 흑색 콘크리트 블록 {BLACK CONCRETE COMPOSITE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND BLACK CONCRETE BLOCK USING THE SAME}
본 발명은 흑색 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛 반사에 의한 눈부심 현상을 줄일 수 있는 도로 포장용 흑색 콘크리트 조성물과 이의 제조 방법 및 이를 이용한 흑색 콘크리트 블록에 관한 것이다.
도로 포장용 콘크리트 조성물은 시멘트, 굵은 골재, 잔 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 포함하며, 슬러리 상태로 혼합된다. 전용 포설 장비를 이용하여 이 콘크리트 조성물로 도로 바닥을 포장함으로써 도로면을 형성한다.
이와 같이 포장된 콘크리트 도로는 강도와 내마모성 및 환경 친화성이 매우 우수하고, 보수가 용이한 장점이 있다. 그러나 높은 빛 반사율로 인해 차량 운전자들에게 심한 피로감을 유발하며, 도로면과 타이어와의 마찰에 의해 분진이 발생하게 된다.
본 발명은 빛 반사율을 낮추고, 타이와의 마찰에 의한 분진 발생을 줄일 수 있는 도로 포장용 흑색 콘크리트 조성물과 이의 제조 방법 및 이를 이용한 흑색 콘크리트 블록을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법은, ⅰ) 시멘트와 타르 혼합물을 혼합하는 제1 단계, ⅱ) 제1 단계의 혼합물을 분쇄하여 분말화하는 제2 단계, ⅲ) 제2 단계의 혼합물과 피치 분말을 혼합하는 제3 단계, 및 ⅳ) 제3 단계의 혼합물과 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 혼합 및 교반하는 제4 단계를 포함한다.
제1 단계에서, 타르 혼합물은 시멘트에 대해 30중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 제1 단계에서, 시멘트와 타르 혼합물을 각각 가열하고, 가열에 의해 액상이 된 타르 혼합물을 가열된 시멘트에 교반하여 혼합할 수 있다.
제2 단계에서, 제1 단계의 혼합물을 1mm 이하의 입도로 분쇄할 수 있다.
제3 단계에서, 피치 분말은 75㎛ 내지 100㎛의 입도를 가질 수 있다. 제3 단계에서, 피치 분말은 제2 단계의 혼합물에 대해 10중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흑색 콘크리트 조성물은, 시멘트, 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 포함하며, 타르 혼합물과 피치 분말을 더 포함하여 흑색을 나타낸 다.
타르 혼합물은 시멘트에 대해 30중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 시멘트와 타르 혼합물은 1mm 이하의 입도를 가질 수 있다.
피치 분말은 75㎛ 내지 100㎛의 입도를 가질 수 있다. 피치 분말은 시멘트 및 타르 혼합물의 전체 중량에 대해 10중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흑색 콘크리트 블록은 전술한 흑색 콘크리트 조성물을 이용 및 양생하여 제조된다.
본 발명에 의한 흑색 콘크리트 조성물은 아스콘과 거의 유사한 흑색을 나타내며, 혼합 과정에 의해 균일한 흑색도를 구현할 수 있다. 따라서 본 발명의 흑색 콘크리트 조성물을 이용한 흑색 콘크리트 블록은 빛 반사율을 낮추어 눈부심 현상을 줄이고, 타이어 마모에 따른 분진 발생을 억제할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참고하면, 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법은, 시멘트와 타르 혼합 물을 혼합하는 제1 단계(S10)와, 제1 단계(S10)의 혼합물을 분쇄하여 분말화하는 제2 단계(S20)와, 제2 단계(S20)의 혼합물과 피치 분말을 혼합하는 제3 단계(S30)와, 제3 단계(S30)의 혼합물과 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 혼합 및 교반하는 제4 단계(S40)를 포함한다.
전술한 흑색 콘크리트 조성물에서 타르 혼합물과 피치 분말은 콘크리트 조성물이 흑색을 띠게 만드는 발색제이다.
제1 단계(S10)에서, 타르 혼합물은 시멘트에 대해 30중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 타르 혼합물이 시멘트에 대해 30중량% 미만으로 포함되면, 흑색 콘크리트 조성물이 충분한 흑색도를 확보하기 어려워진다. 한편, 타르 혼합물이 시멘트에 대해 50중량%를 초과하여 포함되면, 흑색 콘크리트 조성물의 경화성이 저하되므로 충분한 강도를 얻기 어려워진다.
타르 혼합물은 석유계 피치 또는 석탄계 피치를 가열하는 과정에서 얻어지는 점성을 가지는 물질로서, 도로 포장용 아스팔트와 유사한 성분을 가진다. 타르 혼합물은 상온에서 반 고형이고, 가열에 의해 액상으로 전환된다. 타르 혼합물은 자체적으로 흑색을 나타내므로, 콘크리트 조성물의 발색제로 사용 바람직하다.
제1 단계(S10)에서, 시멘트와 타르 혼합물을 균일하게 혼합시키기 위해서는 타르 혼합물이 액상이어야 한다. 이를 위해 타르 혼합물을 대략 100℃ 이하의 온도로 가열하여 액상으로 만든 후, 80℃ 내지 100℃로 가열한 시멘트에 교반하여 혼합할 수 있다.
제1 단계(S10)에서 완성된 혼합물은 충분한 분산을 실시하여도 일부 괴상의 혼합물을 포함할 수 있으므로 이 상태로는 사용이 불가능하다. 따라서 제2 단계(S20)에서 제1 단계(S10)의 혼합물을 분쇄하여 분말화한다. 분말화는 분쇄 기계를 이용하여 제1 단계의 혼합물을 1mm 이하의 입도로 분쇄하는 과정으로 이루어진다. 제1 단계(S10)의 혼합물을 1mm보다 큰 입도로 분쇄하면 입자 크기가 과대해지므로 콘크리트 조성물에서 균일한 발색을 구현하기 어려워진다.
제3 단계(S30)에서, 제2 단계(S20)의 혼합물과 피치 분말을 혼합한다. 피치 분말은 제2 단계(S20)에서 완성된 혼합물의 발색 특성을 높이는 기능을 한다.
이때, 피치 분말의 입도가 제2 단계(S20)의 혼합물의 입자보다 크거나 유사한 경우에는 전체적인 균질 혼합이 어렵고, 장시간의 혼합이 필요하므로 제조 원가가 상승하고, 발색 효과가 저하될 수 있다. 이를 고려할 때, 피치 분말의 입도는 100㎛ 이하일 수 있다. 한편, 피치 분말의 입도가 75㎛ 미만이면 분쇄 공정의 증가로 원가가 상승하고, 혼합 과정에서 분진이 발생하는 등 환경적인 문제가 발생할 수 있다. 따라서 피치 분말의 입도는 75㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
피치 분말은 제2 단계(S20)의 혼합물에 대해 10중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 피치 분말이 제2 단계(S20)의 혼합물에 대해 10중량% 미만으로 포함되면, 피치 분말에 의한 발색 강화 효과가 미비하므로 충분한 흑색도를 확보하기 어려워진다. 한편, 피치 분말이 제2 단계(S20)의 혼합물에 대해 30중량%를 초과하여 포함되면, 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트가 충분한 강도를 확보하기 어려워진다.
제3 단계(S30)에서, 제2 단계(S20)의 혼합물과 피치 분말의 혼합에는 건식 혼합 방법이 적용될 수 있다.
이와 같이 제1 단계(S10) 내지 제3 단계(S30)를 거쳐 완성된 혼합물은 발색제로서 타르 혼합물과 피치 분말을 포함하므로 높은 흑색도를 나타낸다.
제4 단계(S40)에서, 제3 단계(S30)의 혼합물에 골재, 모래, 첨가제(증점제, 소포제, 유동화제 등), 및 물을 혼합 및 교반하여 흑색 콘크리트 조성물을 완성한다. 흑색 콘크리트 조성물은 몰드에 채워진 후 양생되어 흑색 콘크리트 블록을 구성한다. 흑색 콘크리트 조성물은 전용 포설 장비에 의해 도로 바닥의 포장에 사용됨으로써 흑색 콘크리트 블록으로 이루어진 도로면을 형성한다.
본 실시예에 의한 흑색 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조된 흑색 콘크리트 블록은 아스콘과 거의 유사한 흑색을 나타내며, 제1 단계(S10) 내지 제4 단계(S40)의 혼합 과정에 의해 균일한 흑색도를 구현할 수 있다. 따라서 본 실시예의 흑색 콘크리트 블록으로 이루어진 흑색 콘크리트 도로는 빛 반사율을 낮추어 눈부심 현상을 줄이고, 타이어 마모에 따른 분진 발생을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 아래에 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
제1 단계(S10)에서, 포틀랜드 시멘트에 대해 타르 혼합물을 30중량%로 포함 후 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 제2 단계(S20)에서, 제1 단계(S10)의 혼합물을 분쇄 기계로 분쇄한 다음 입도가 1mm 이하인 입자를 분류하여 선정하였다. 제3 단계(S30)에서, 제2 단계(S20)의 혼합물에 100㎛ 이하의 입도를 가지는 피치 분말을 30중량%로 포함 후 혼합하였다. 제4 단계(S40)에서, 제3 단계(S30)의 혼합물에 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 혼합 및 교반하여 흑색 콘크리트 조성물을 완성하였다. 이때 혼합비는 제3 단계(S30)의 혼합물 30중량%, 골재 30중량%, 모래 20중량%, 물 15중량% 및 기타 첨가제 5중량%이다.
완성된 흑색 콘크리트 조성물을 몰드에 채운 후 양생하여 흑색 콘크리트 블록을 제조하였다.
(비교예)
포틀랜드 시멘트 30중량%, 골재 30중량%, 모래 20중량%, 첨가제 5중량%, 및 물 15중량%을 혼합 및 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하고, 제조된 콘크리트 조성물을 몰드에 채운 후 양생하여 콘크리트 블록을 제조하였다.
실시예의 흑색 콘크리트 블록과 비교예의 콘크리트 블록에 대하여 빛 반사율을 특성을 평가하였다.
Figure 112009033676558-pat00001
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 발색제로서 타르 혼합물과 피치 분말을 포함한 실시예의 흑색 콘크리트 블록이 발색제를 포함하지 않은 비교예의 콘크리트 블록보다 훨씬 낮은 빛 반사율을 보이고 있다. 참고로, 아스콘의 빛 반사율은 7% 정도이다. 또한, 실시예의 흑색 콘크리트 블록은 표면 및 파단면의 색상이 아스콘과 거의 유사하며, 표면과 파단면 모두에서 균일한 흑색도를 나타낸다.
도 2는 실시예의 흑색 콘크리트 조성물로 제조한 흑색 콘크리트 블록을 나타낸 사진이다. 도 2를 참고하면, 본 실시예의 흑색 콘크리트 블록은 표면 전체에서 균일한 흑색을 띠며, 일반 콘크리트 블록보다 낮은 빛 반사율을 구현한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑색 콘크리트 블록의 사진이다.

Claims (12)

  1. 시멘트와 타르 혼합물을 혼합하는 제1 단계,
    상기 제1 단계의 혼합물을 1mm 이하의 입도로 분쇄하여 분말화하는 제2 단계,
    상기 제2 단계의 혼합물과 피치 분말을 혼합하는 제3 단계, 및
    상기 제3 단계의 혼합물과 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 혼합 및 교반하는 제4 단계
    를 포함하는 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계에서, 상기 타르 혼합물은 상기 시멘트에 대해 30중량% 내지 50중량%로 포함되는 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서, 상기 시멘트와 상기 타르 혼합물을 각각 가열하고, 가열에 의해 액상이 된 타르 혼합물을 가열된 시멘트에 교반하여 혼합하는 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계에서, 상기 피치 분말은 75㎛ 내지 100㎛의 입도를 가지는 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제3 단계에서, 상기 피치 분말은 상기 제2 단계의 혼합물에 대해 10중량% 내지 30중량%로 포함되는 흑색 콘크리트 조성물의 제조 방법.
  7. 시멘트, 골재, 모래, 첨가제, 및 물을 포함하는 콘크리트 조성물에 있어서,
    타르 혼합물과 피치 분말을 더 포함하여 흑색을 나타내며,
    상기 시멘트와 상기 타르 혼합물은 1mm 이하의 입도를 가지는 흑색 콘크리트 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 타르 혼합물은 상기 시멘트에 대해 30중량% 내지 50중량%로 포함되는 흑색 콘크리트 조성물.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 피치 분말은 75㎛ 내지 100㎛의 입도를 가지는 흑색 콘크리트 조성물.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 피치 분말은 상기 시멘트 및 상기 타르 혼합물의 전체 중량에 대해 10중량% 내지 30중량%로 포함되는 흑색 콘크리트 조성물.
  12. 제7항, 제8항, 제10항, 및 제11항 중 어느 한 항의 흑색 콘크리트 조성물을 이용 및 양생하여 제조된 흑색 콘크리트 블록.
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