KR101187320B1 - 탄소원 첨가제를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

탄소원 첨가제를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소원 첨가제를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 탄소원 첨가제의 함량을 조절함으로써 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과가 향상되고, 특히, 압축강도의 향상 효과가 현저하므로 패널의 두께를 예를 들면 10-30 mm와 같이 얇게 제조할 수 있어, 사용자 편의성이 크게 향상되므로, 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조에 유용할 수 있다.

Description

탄소원 첨가제를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 및 이의 제조방법{Exposed concrete pannel for exterior of building comprising additive of carbon source and manufacturing method thereof}
본 발명은 탄소원 첨가제를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 내외장재는 건축물의 외적 미려함과 단열을 위하여 다양한 건축재가 사용되고 있다. 외벽 마감재로는 천연화강석을 주로 사용하여 왔다. 그러나, 천연화강석을 사용하는 경우 자연에서 채석하여야 하므로 자연훼손이 불가피하여 환경파괴의 원인을 제공하였다. 또한, 천연화강석을 건축물의 외장마감재로 사용함으로써 건축물에 많은 하중을 주고, 철근과 시멘트를 과도하게 사용하여 골조 구성 원가가 높아지고 별도로 내외벽의 단열을 하여야 하는 등의 문제가 있어 왔다.
표면이 깔끔하게 마감되도록 제조된 콘크리트 패널은 강도, 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 외관도 수려하여 건축용 외장재로서 각광을 받고 있다.
그러나, 현장 타설에 의해 이와 같은 콘크리트 패널을 형성하는 경우, 거푸집과 결합한 부분의 흔적, 골재의 분리 등으로 인하여 표면의 마감이 깔끔하게 되기 어려우므로, 별도의 마감작업이 필요한데, 이를 위해서는 대단히 많은 수고와 비용이 소요되므로, 현재로서는 콘크리트 외장재가 일반적으로 사용되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 표면이 깔끔하게 마감된 콘크리트 패널을 얻기 위해서는, 프리캐스트(precast)에 의해 공장에서 생산된 고품질의 제품을 사용해야 한다. 그런데, 이와 같이 프리캐스트에 의해 제조된 콘크리트 패널을 일반적으로 '노출 콘크리트 패널'이라고 부르며, 이를 외장재로 적용하기 위해서는 다음과 요건을 만족하여야 한다.
얇은 두께로 제조되면서도, 강도가 우수하여야 한다. 외장재로 사용되는 노출 콘크리트 패널이 두껍게 제조되는 경우, 무게가 과도하여 시공성이 좋지 않게 되므로, 넓은 면적(전면 기준)에 비해 얇은 두께로 제조되어야 하는데, 이는 패널의 강도를 취약하게 하는 요인이 된다. 따라서, 얇은 두께에 의해 제조되어 시공성이 우수하면서도, 강도가 우수하도록 하기 위한 고안이 필요하다.
특허문헌 1에서는 노출 콘크리트 패널의 제조방법에 관하여 개시하고 있다. 구체적으로, 상부가 개방된 몰드(200)의 저면에 탈형유를 도포하는 탈형유 도포단계; 콘크리트와 섬유보강재를 혼합하는 콘크리트 혼합단계; 몰드(200)에 혼합된 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설단계; 타설된 콘크리트를 양생하는 콘크리트 양생단계;를 포함하는 노출 콘크리트 패널(100)의 제조방법을 제시함으로써, 얇은 두께이면서도 강도 및 표면의 마감 정도가 우수한 노출 콘크리트 패널을 얻을 수 있도록 하고 있다.
특허문헌 2에서는 도전성 흑연 시멘트 조성물, 이로부터 제조된 건축용 마감판, 정전기 방지용 대전판 및 히팅 패널 등에 적용할 수 있는 도전성 흑연 시멘트판 및 그의 제조 방법을 개시하고 있다. 구체적으로, 상기 도전성 흑연 시멘트판은 수경성 시멘트와 일정 비율의 흑연, 규석분, 펄프 및(또는) 석면 등으로 이루어진 도전성 흑연 시멘트 조성물을 과량의 알칼리수에 균일하게 혼합하여 저농도의 슬러리 상태가 되도록 한 다음, 이를 일정 크기 및 두께를 갖는 박막 형태의 흑연 시멘트층으로 성형하고, 이 박막 흑연 시멘트층을 여러 겹 적층하여 초조 성형한 다음, 약 100～200 kgf/cm2의 고압으로 가압 압축 성형한 후 양생하여 제조하고 있다.
이에, 본 발명자들은 압축강도가 향상된 콘크리트 패널에 관하여 연구하던 중, 탄소원 첨가제의 함량을 조절함으로써 콘크리트 패널의 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과가 향상되고, 특히 압축강도의 향상 효과가 현저하므로 패널의 두께를 예를 들면 10-30 mm와 같이 얇게 제조할 수 있어, 사용자 편의성이 크게 향상됨을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
특허문헌 1: 특허출원번호 10-2007-0129861 특허문헌 2: 특허출원번호 10-1997-0065544
본 발명의 목적은 탄소원 첨가제를 포함함으로써, 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과가 향상된 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법에 따른 건축외장재용 노출 콘크리트 패널을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
탄소원 첨가제 0.01-5.0 중량%;
고로슬래그 미분말 1.0-10.0 중량%;
실리카 퓸 0.05-5.0 중량%;
강화섬유 0.1-5.0 중량%;
유동화제 0.005-3.0 중량%;
모래 20.0-40.0 중량%;
자갈 35.0-60.0 중량%; 및
시멘트 3.0-20.0 중량%;
를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
탄소원 첨가제, 고로슬래그 미분말, 실리카 퓸, 강화섬유, 유동화제, 모래, 자갈 및 시멘트를 물과 함께 교반기에 넣고 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 얻은 혼합물을 성형틀에 넣은 후 진동을 주어 기포와 공극을 제거하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 성형물을 7-9시간 동안 60-70 ℃로 가열하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 열처리된 성혈물을 10-14시간 동안 증기양생하고 탈형하는 단계(단계 4)를 포함하는 상기 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 제조방법에 따른 건축외장재용 노출 콘크리트 패널을 제공한다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 탄소원 첨가제의 함량을 조절함으로써 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과가 향상되고, 특히, 압축강도의 향상 효과가 현저하므로 패널의 두께를 예를 들면 10-30 mm와 같이 얇게 제조할 수 있어, 사용자 편의성이 크게 향상되므로, 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조에 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 노출 콘크리트 패널의 시험성적서이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따른 노출 콘크리트 패널의 시험성적서이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은
탄소원 첨가제 0.01-5.0 중량%;
고로슬래그 미분말 1.0-10.0 중량%;
실리카 퓸 0.05-5.0 중량%;
강화섬유 0.1-5.0 중량%;
유동화제 0.005-3.0 중량%;
모래 20.0-40.0 중량%;
자갈 35.0-60.0 중량%; 및
시멘트 3.0-20.0 중량%;
를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물을 제공한다.
바람직하게는 , 본 발명에 따른 상기 콘크리트 패널용 조성물은
탄소원 첨가제 0.03-3.0 중량%;
고로슬래그 미분말 2.5-8.5 중량%;
실리카 퓸 0.1-1.5 중량%;
강화섬유 0.3-1.5 중량%;
유동화제 0.05-1.5 중량%;
모래 25.0-35.0 중량%;
자갈 40.0-55.0 중량%; 및
시멘트 6.0-15.0 중량%;
를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 콘크리트 패널용 조성물은
탄소원 첨가제 0.04-1.5 중량%;
고로슬래그 미분말 4.0-7.0 중량%;
실리카 퓸 0.15-0.9 중량%;
강화섬유 0.5-1.2 중량%;
유동화제 0.08-0.8 중량%;
모래 27.0-33.0 중량%;
자갈 43.0-53.0 중량%; 및
시멘트 8.0-13.0 중량%;
를 포함한다.
더욱 더 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 콘크리트 패널용 조성물은
탄소원 첨가제 0.05-1.2 중량%;
고로슬래그 미분말 4.5-6.0 중량%;
실리카 퓸 0.2-0.4 중량%;
강화섬유 0.9-1.0 중량%;
유동화제 0.10-0.16 중량%;
모래 29.0-32.5 중량%;
자갈 45.0-50.0 중량%; 및
시멘트 10.0-12.5 중량%;
를 포함한다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물을 이용하여 제조한 패널은 탄소원 첨가제의 함량을 조절함으로써 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과를 향상시킬 수 있음을 특징으로 한다. 특히, 압축강도의 향상 효과가 현저하므로 패널의 두께를 예를 들면 10-30 mm와 같이 얇게 제조할 수 있어, 사용자 편의성이 크게 향상된다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 탄소원 첨가제는 제조되는 콘크리트 패널의 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과를 향상시키는 역할을 한다.
이때, 상기 탄소원 첨가제로는 흑연, 탄소섬유, 카본블랙, 플라이애쉬, 풀러렌, 그래핀, 탄소나노튜브 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄소원 첨가제로는 흑연 및 탄소섬유를 혼합하여 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 탄소원 첨가제는 제조되는 노출 콘크리트 패널 총 중량 중에서 흑연 0.005-2.0 중량% 및 탄소섬유 0.005-3.0 중량%를 혼합하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 탄소섬유로는 레이온(rayon)계, 피치(pitch)계 또는 팬(pan)계 탄소섬유를 사용할 수 있고, 팬계 탄소섬유를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 않는다.
또한, 상기 탄소원 첨가제의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 0.01-5.0 중량%, 바람직하게는 0.03-3.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.04-1.5 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.05-1.2 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 탄소원 첨가제가 0.01 중량% 미만으로 첨가될 경우 패널의 중장기 강도 및 내구성이 감소하고, 표면의 마감도가 떨어지며, 흑연을 이용함으로써 기대되는 단열성, 전자파 차폐 및 방음효과가 극히 미미해지는 문제가 있고, 3.0 중량%를 초과할 경우 강도가 약해지고, 탄소배출량이 많아지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 고로슬래그 미분말은 잠재 수경성을 갖고 있기 때문에 수산화칼슘 또는 황산염의 자극 작용에 의해 수화열에 의한 온도상승 억제, 알칼리실리카 반응억제, 황산염 및 해수에 대한 화학저항성 향상, 염화물이나 산소 침투 저항성을 향상시키는 역할을 한다.
이때, 상기 고로슬래그 미분말의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 1.0-10.0 중량%, 바람직하게는 2.5-8.5 중량%, 더욱 바람직하게는 4.0-7.0 중량%, 더욱 더 바람직하게는 4.5-6.0 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 고로슬래그 미분말이 1.0 중량% 미만으로 첨가되거나 10.0 중량%를 초과할 경우 초기강도가 저하하고, 중성화 진행이 빨라지며, 양생 온도에 따라서 강도가 변화하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 실리카 퓸은 콘크리트 패널의 압축강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다.
이때, 상기 실리카 퓸의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 0.05-5.0 중량%, 바람직하게는 0.1-1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.15-0.9 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.2-0.4 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 실리카 퓸이 0.05 중량% 미만으로 첨가될 경우 압축강도 및 내구성 향상의 효과가 미미하고, 5.0 중량%를 초과할 경우 점성이 증가하여 슬럼프가 저하하기 때문에 고성능 감수재의 병용이 불가피한 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 강화섬유는 콘크리트 패널의 압축강도를 향상시키는 역할을 한다.
이때, 상기 강화섬유로는 시중에서 구입할 수 있는 나일론 섬유보강재, 폴리프로필렌(PP) 섬유보강재, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유보강재, 셀룰로오스 섬유보강재, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유보강재, 유리 섬유보강재, 강(steel) 섬유보강재 등을 사용할 수 있고, 폴리프로필렌 섬유보강재를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 않는다. 일례로, 상기 나일론 섬유보강재로는 시중에서 구입할 수 있는 나이콘 화이버(Nycon Fiber), 폴리프로필렌 섬유보강재로는 시중에서 구입할 수 있는 파워메쉬 화이버(Power Mesh Fiber) 또는 파워메쉬-SF(Power Mesh-SF)를 사용할 수 있다.
또한, 상기 강화섬유의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 0.1-5.0 중량%, 바람직하게는 0.3-1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5-1.2 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.9-1.0 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 강화섬유가 0.1 중량% 미만으로 첨가될 경우 압축강도 향상 효과가 미미하고, 5.0 중량%를 초과할 경우 분산성이 떨어져 강도가 한쪽으로 치중되어 강도의 형평성을 저해하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 유동화제는 시멘트의 분산성을 향상시키고 슬럼프 유지 성능을 향상시키는 역할을 한다.
이때, 상기 유동화제는 카르복실계, 리그닌계, 멜라민계 또는 나프탈린계 유동화제를 사용할 수 있고, 카르복실계 유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유동화제의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 0.005-3.0 중량%, 바람직하게는 0.05-1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.08-0.8 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.10-0.16 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 유동화제가 0.005 중량% 미만으로 첨가될 경우 시멘트의 분산성 및 슬럼프 유지 성능 향상 효과가 미미하고, 3.0 중량%를 초과할 경우 구성 재료들이 혼화되지 않고 분리되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 모래는 충전제로써의 역할을 한다.
이때, 상기 모래는 입경이 0.1-2 mm인 것을 사용할 수 있고, 0.25-0.5 mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 모래의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 20.0-40.0 중량%, 바람직하게는 25.0-35.0 중량%, 더욱 바람직하게는 27.0-33.0 중량%, 더욱 더 바람직하게는 29.0-32.5 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 모래가 20.0 중량% 미만으로 첨가될 경우 입형판정 실적율이 감소하므로, 콘크리트의 밀도, 마모저항성, 수밀성, 내구성 등이 감소하고, 단위 시멘트량의 증가로 인하여 건조수축 및 수화열을 증가시켜 균열을 증가시킬 수 있으며, 또한 블리딩의 증가로 인하여 제품의 마감성이 떨어지는 문제가 있고, 40.0 중량%를 초과할 경우 모래의 비중으로 인하여 경량화가 어렵고, 콘크리트의 공기량 감소로 인하여 작업성이 떨어지고 건조수축이 증가하여, 콘크리트의 응결시간을 단축시켜 시공성에 악영향을 미치는 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 자갈은 충전제로써의 역할을 한다.
이때, 상기 자갈은 입경이 10-20 mm인 것을 사용할 수 있고, 13-15 mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자갈의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 35.0-60.0 중량%, 바람직하게는 40.0-55.0 중량%, 더욱 바람직하게는 43.0-53.0 중량%, 더욱 더 바람직하게는 45.0-50.0 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 자갈이 35.0 중량% 미만으로 첨가될 경우 콘크리트의 초기, 중기 및 장기의 강도가 약해지는 문제가 있고, 60.0 중량%를 초과할 경우 추후에 들어가는 각종 혼화재와 혼화제가 제 역할을 하지 못하여 콘크리트로서의 능력치가 감소하며, 제품의 생산목표인 두께 25 mm를 맞출 수 없으며, 추후 두께의 감소를 통한 양질의 제품을 만들 수 없고, 제품의 무게가 너무 많이 증가하여 이동성 및 시공성이 저하하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널용 조성물에 있어서, 상기 시멘트로는 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 마그네시아 시멘트, 고황산염 슬래그 시멘트, 오일웰 시멘트, 철 시멘트, 메이슨리 시멘트, 퀄 시멘트, 페라리 시멘트 등을 사용할 수 있고, 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 시멘트의 함량은 콘크리트 패널 총 중량에서 3.0-20.0 중량%, 바람직하게는 6.0-15.0 중량%, 더욱 바람직하게는 8.0-13.0 중량%, 더욱 더 바람직하게는 10.0-12.5 중량%이다.
만약, 콘크리트 패널 총 중량에서 상기 시멘트가 3.0 중량% 미만으로 첨가될 경우 콘크리트 구성 재료간에 접착력이 떨어지는 문제가 있고, 20.0 중량%를 초과할 경우 생산원가의 상승 및 재령 기간에 따라 충분히 수분을 주어 습윤재령을 하여야만 하며, 이에 따라서 제품의 생산기간이 길어지고, 시멘트 역시 비중이 높은 제품이라 제품 경량화가 어려우며, 풀의 역할을 하는 시멘트가 과한 비율을 차지하면 각 분자들의 움직임이 둔해져 강도의 우수성 및 기포나 공극의 움직임이 둔화되어 결론적으로 강도의 우수성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명은
탄소원 첨가제, 고로슬래그 미분말, 실리카 퓸, 강화섬유, 유동화제, 모래, 자갈 및 시멘트를 물과 함께 교반기에 넣고 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 얻은 혼합물을 성형틀에 넣은 후 진동을 주어 기포와 공극을 제거하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 성형물을 7-9시간 동안 60-70 ℃로 가열하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 열처리된 성혈물을 10-14시간 동안 증기양생하고 탈형하는 단계(단계 4)를 포함하는 본 발명에 따른 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법은 상기 단계 1에서 사용하는 고로슬래그 미분말을 재령 5-7일 전 탄산칼슘과 혼합하여 탈색을 유도하는 단계를 추가로 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 탄소원 첨가제, 고로슬래그 미분말, 실리카 퓸, 강화섬유, 유동화제, 모래, 자갈 및 시멘트를 물과 함께 교반기에 넣고 혼합하는 단계이다.
구체적으로, 구성 재료들을 교반기에 적정량의 물과 함께 넣고 약 5분간 교반하여 혼합할 수 있다. 여기서, 사용하는 물의 양은 상술한 재료들의 양에 비례하여 적절히 사용할 수 있다.
이때,
탄소원 첨가제 0.01-5.0 중량%;
고로슬래그 미분말 1.0-10.0 중량%;
실리카 퓸 0.05-5.0 중량%;
강화섬유 0.1-5.0 중량%;
유동화제 0.005-3.0 중량%;
모래 20.0-40.0 중량%;
자갈 35.0-60.0 중량%; 및
시멘트 3.0-20.0 중량%;
를 물과 함께 혼합할 수 있다.
바람직하게는,
탄소원 첨가제 0.03-3.0 중량%;
고로슬래그 미분말 2.5-8.5 중량%;
실리카 퓸 0.1-1.5 중량%;
강화섬유 0.3-1.5 중량%;
유동화제 0.05-1.5 중량%;
모래 25.0-35.0 중량%;
자갈 40.0-55.0 중량%; 및
시멘트 6.0-15.0 중량%;
를 물과 함께 혼합할 수 있다.
더욱 바람직하게는,
탄소원 첨가제 0.04-1.5 중량%;
고로슬래그 미분말 4.0-7.0 중량%;
실리카 퓸 0.15-0.9 중량%;
강화섬유 0.5-1.2 중량%;
유동화제 0.08-0.8 중량%;
모래 27.0-33.0 중량%;
자갈 43.0-53.0 중량%; 및
시멘트 8.0-13.0 중량%;
를 물과 함께 혼합할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
탄소원 첨가제 0.05-1.2 중량%;
고로슬래그 미분말 4.5-6.0 중량%;
실리카 퓸 0.2-0.4 중량%;
강화섬유 0.9-1.0 중량%;
유동화제 0.10-0.16 중량%;
모래 29.0-32.5 중량%;
자갈 45.0-50.0 중량%; 및
시멘트 10.0-12.5 중량%;
를 물과 함께 혼합할 수 있다.
또한, 상기 탄소원 첨가제로는 흑연, 탄소섬유, 카본블랙, 플라이애쉬, 풀러렌, 그래핀, 탄소나노튜브 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄소원 첨가제로는 흑연 및 탄소섬유를 혼합하여 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 탄소원 첨가제는 제조되는 노출 콘크리트 패널 총 중량 중에서 흑연 0.005-2.0 중량% 및 탄소섬유 0.005-3.0 중량%를 혼합하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 탄소섬유로는 레이온(rayon)계, 피치(pitch)계 또는 팬(pan)계 탄소섬유를 사용할 수 있고, 팬계 탄소섬유를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 않는다.
또한, 상기 강화섬유로는 시중에서 구입할 수 있는 나일론 섬유보강재, 폴리프로필렌(PP) 섬유보강재, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유보강재, 셀룰로오스 섬유보강재, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유보강재, 유리 섬유보강재, 강(steel) 섬유보강재 등을 사용할 수 있고, 폴리프로필렌 섬유보강재를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 않는다. 일례로, 상기 나일론 섬유보강재로는 시중에서 구입할 수 있는 나이콘 화이버(Nycon Fiber), 폴리프로필렌 섬유보강재로는 시중에서 구입할 수 있는 파워메쉬 화이버(Power Mesh Fiber) 또는 파워메쉬-SF(Power Mesh-SF)를 사용할 수 있다.
나아가, 상기 유동화제로는 카르복실계, 리그닌계, 멜라민계 또는 나프탈린계 유동화제를 사용할 수 있고, 카르복실계 유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시멘트로는 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 마그네시아 시멘트, 고황산염 슬래그 시멘트, 오일웰 시멘트, 철 시멘트, 메이슨리 시멘트, 퀄 시멘트, 페라리 시멘트 등을 사용할 수 있고, 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 얻은 혼합물을 성형틀에 넣은 후 진동을 주어 기포와 공극을 제거하는 단계이다.
구체적으로, 진동기(약 3,000-5,000 rpm)를 사용하여 성형틀에 담겨진 혼합물 내의 기포와 공극을 제거할 수 있다.
이때, 상기 단계 2의 과정 전에는 성형틀에 용이한 탈형을 위한 탈형유를 도포하는 단계를 추가로 수행할 수도 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 성형물을 7-9시간 동안 60-70 ℃로 가열하는 단계이다.
구체적으로, 전기로 등의 가열수단을 이용하여 성형틀을 60-70 ℃로 7-9시간 동안 가열하여 콘크리트를 굳게 만든다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 3에서 열처리된 성혈물을 10-14시간 동안 증기양생하고 탈형하는 단계이다.
구체적으로, 증기양생(steam curing) 등을 이용하여 약10-14시간 동안 양생을 완료하고, 탈형하여 콘크리트 패널을 제조한다.
나아가, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조되는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 탄소원 첨가제의 함량을 조절함으로써 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과가 향상되고, 특히, 압축강도의 향상 효과가 현저하므로 패널의 두께를 예를 들면 10-30 mm와 같이 얇게 제조할 수 있어, 사용자 편의성이 크게 향상되므로, 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조에 유용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1-3> 흑연을 포함한 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 의 제조
재령 5-7일 전 고로슬래그 미분말(SiO2 35.0 중량%, Al2O3 14.0 중량%, Fe2O3 0.5 중량%, CaO 43.0 중량%, MgO 5.0 중량%, SO3 2.5 중량%) 14 kg을 탄산칼슘 50 g)과 혼합하여 탈색을 유도한 다음 이용하였다.
흑연(제조사: 세원교역); 탄소섬유(제조사: 한솔신소재); 고로슬래그 미분말; 실리카 퓸(제조사: (주)케미콘, 모델명: SIOXID LD); 강화섬유(제조사: 나이콘소재(주), 모델명: Power Mesh-SF); 유동화제(제조사: (주)세일콘, 모델명: LIGACE-FC); 모래; 자갈(입경 0.25-0.5 mm); 및 시멘트(제조사: (주)현대시멘트)를 하기 표 1에 나타낸 조성으로 적정량의 물(18 L)과 함께 교반기에 넣고 약 5분간 혼합하였다.
다음으로, 상기에서 얻은 혼합물을 성형틀(600 X 1,200 X 25 mm)에 붓고, 진동기(3,000-5,000 rpm)로 약 5분간 진동을 주어 기포와 공극을 제거하고 쇠흙손을 이용하여 마감 미장을 하였다.
상기에서 미장을 마친 성혈물을 약 8시간 동안 65 ℃로 가열하고,
상기에서 열처리된 성형물을 12시간 동안 증기 양생(steam curing)한 다음 탈형하여 콘크리트 패널(중량: 37-38 kg, 두께: 24-26 mm)을 제조하였다.
< 비교예 1> 흑연을 포함하지 않은 노출 콘크리트 패널의 제조 1
흑연을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 노출 콘크리트 패널을 제조하였다. 본 비교예 1에서 제조한 콘크리트 패널의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.
탄소원 첨가제(kg) 탄소섬유
(kg)		 고로슬래그 미분말
(kg)		 실리카 퓸
(kg)		 강화섬유
(kg)		 유동화제
(kg)		 모래
(kg)		 자갈
(kg)		 시멘트
(kg)
실시예 1 흑연 0.05 PAN계 0.13 14 0.8 Power Mesh-SF 2.5 LIGACE-FC 0.12 80 125 포틀랜드 60
실시예 2 흑연 0.01 PAN계 0.13 14 0.8 Power Mesh-SF 2.5 LIGACE-FC 0.12 80 125 포틀랜드 60
실시예 3 흑연 1.2 PAN계 0.13 14 0.8 Power Mesh-SF 2.5 LIGACE-FC 0.12 80 125 포틀랜드 60
비교예 1 - - PAN계 0.13 14 0.8 Power Mesh-SF 2.5 LIGACE-FC 0.12 80 125 포틀랜드 60
< 실험예 1> 압축강도 평가
실시예 1-3 및 비교예 1에서 제조한 노출 콘크리트 패널의 압축강도를 알아보기 위하여 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하였고, 그 결과를 다른 물리적 특성 결과들과(흡수율, 부피비중, 투수성, 열전도율, 휨강도, 흡수에 의한 길이변화율) 함께 하기 표 2 및 도 1-2에 나타내었다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 노출 콘크리트 패널의 시험성적서이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따른 노출 콘크리트 패널의 시험성적서이다.

 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도 (MPa)(3회측정 평균)
 47.0 30.7 42.5 26.6
흡수율 (%)
 4.0 3.9 4.0 4.0
부피비중
 2.2 2.2 2.2 2.1
투수성
 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
열전도율 (W/m?K)
 0.27 0.29 0.26 0.30
휨강도 (N/mm2)
 3.9 4.1 3.7 4.8
흡수에 의한 길이변화율 (%)
 0.08 0.07 0.08 0.07
표 2에 나타난 바와 같이, 0.01-1.2 kg의 흑연을 첨가한 실시예 1-3의 노출 콘크리트 패널의 압축강도가 흑연을 첨가하지 않은 비교예 1의 노출 콘크리트 패널에 비하여 현저히 향상되는 것을 알 수 있었다. 특히, 0.05 kg의 흑연을 첨가한 실시예 1의 노출 콘크리트 패널의 경우 압축강도가 47.0 MPa로 나타나 흑연을 첨가하지 않은 비교예 1의 노출 콘크리트 패널에 비하여 압축강도가 약 1.8배 향상되는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 압축강도가 현저히 향상하므로, 압축강도가 중요한 요소로 작용하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널로 유용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 탄소원 첨가제 0.01-5.0 중량%;
    고로슬래그 미분말 1.0-10.0 중량%;
    실리카 퓸 0.05-5.0 중량%;
    강화섬유 0.1-5.0 중량%;
    유동화제 0.005-3.0 중량%;
    모래 20.0-40.0 중량%;
    자갈 35.0-60.0 중량%; 및
    시멘트 3.0-20.0 중량%;
    를 포함하되,
    상기 탄소원 첨가제 0.01-5.0 중량%는 흑연 0.005-2.0 중량% 및 탄소섬유 0.005-3.0 중량%인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄소원 첨가제는 흑연인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄소섬유는 레이온(rayon)계, 피치(pitch)계 또는 팬(pan)계 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 강화섬유는 나일론 섬유보강재, 폴리프로필렌(PP) 섬유보강재, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유보강재, 셀룰로오스 섬유보강재, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유보강재, 유리 섬유보강재 및 강(steel) 섬유보강재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유동화제는 카르복실계, 리그닌계, 멜라민계 또는 나프탈린계 유동화제인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유동화제는 카르복실계 유동화제인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 마그네시아 시멘트, 고황산염 슬래그 시멘트, 오일웰 시멘트, 철 시멘트, 메이슨리 시멘트, 퀄 시멘트 및 페라리 시멘트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 패널의 두께가 10-30 mm인 것을 특징으로 하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물.
  15. 제1항에 따른 건축외장재용 노출 콘크리트 패널용 조성물을 물과 함께 교반기에 넣고 혼합하여 혼합물을 얻는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 얻은 혼합물을 성형틀에 넣은 후 진동을 주어 기포와 공극을 제거하여 성형물을 얻는 단계(단계 2);
    상기 단계 2에서 성형물을 7-9시간 동안 60-70 ℃로 가열하는 단계(단계 3); 및
    상기 단계 3에서 열처리된 성혈물을 10-14시간 동안 증기양생하고 탈형하는 단계(단계 4)를 포함하는 건축외장재용 노출 콘크리트 패널의 제조방법.
  16. 제15항에 따른 제조방법으로 제조되는 노출 콘크리트 패널.
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