KR101272999B1

KR101272999B1 - 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물 및 이의 시공방법

Info

Publication number: KR101272999B1
Application number: KR1020100088715A
Authority: KR
Inventors: 고희봉; 박안수; 양성익
Original assignee: 고희봉; 양성익; 박안수
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2013-06-10
Also published as: KR20120026688A

Abstract

본 발명은 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 다공성 콘크리트에 의한 구조체의 내부에 발광체를 시공하여 발광체의 빛이 외부로 발현되도록 함으로서 광고판의 설치 시 광고판의 외부로 빛이 발현되도록 하며, 도로경계석 등에 사용되는 경우 우기 및 야간 시 도로경계석 외부로 빛이 발현되도록 하여 차선식별이 용이하도록 하고 도시미관을 향상시킬 수 있는 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

Description

다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물 및 이의 시공방법{A Luminous Structure Using Porous Concrete And Method For It}

일반적으로 도로 등에 설치되는 조형물은 자연 원석을 가공하여 만들거나 인조 자연석 이용하여 타설되는 바, 이러한 자연석이나 인조자연석은 불투수성을 띄고 있어 조형물 내부로부터 빛을 발광하기가 어려우므로 별도로 구조체의 외부에 발광체를 시공하여 야간에 빛이 발현되도록 한다.

또한, 일반적인 도로경계석의 경우 우기 및 야간 시에 차선을 식별할 수 있도록 하기 위해 도로경계석의 상부에 복수의 야광체를 설치하여 빛의 반사를 통해 운전자가 차선을 식별할 수 있도록 한다.

그러나, 이러한 도로경계석의 경우 사후적으로 설치된 야광체가 훼손되어 차선식별기능을 희석시키거나 도시미관을 해치는 사례가 빈번하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다공성 콘크리트를 이용하여 구조체를 시공하면서 그 내부에 발광체를 설치하여 발광체가 외압으로부터 보호되면서 발광체의 빛이 외부로 발현되도록 하여 다양한 발광구조물을 시공할 수 있는 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물은 골재, 시멘트, 물을 포함하는 다공성 콘크리트로 구성되며 내부에 장착홀이 형성된 구조체와; 상기 장착홀에 내재되는 발광체;로 구성됨을 특징으로 한다.

이 경우 상기 장착홀에는 상기 발광체를 수용하는 캡이 더 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물은 골재, 시멘트, 물을 포함하는 다공성 콘크리트로 구성되는 구조체와; 상기 구조체의 내부에 형성되며, 구조체의 외부와 연통하는 주입부와, 주입부와 연통하며 구조체의 내부에서 팽창하는 팽창부로 구성되는 캡과; 상기 캡의 내부에 내재되는 발광체로 구성됨을 특징으로 한다.

한편 상기 다공성 콘크리트는,

물-시멘트비 20 내지 35중량%이고, 습윤상태의 현무암골재 60 ~ 75중량%와 습윤상태의 송이석골재 5 내지 20중량%로 배합됨을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물의 시공방법은, 다공성 콘크리트를 배합하는 단계와; 거푸집 및 캡을 설치하는 단계와; 다공성 콘크리트를 충진하여 양생하는 단계와; 캡의 내부에 발광체를 설치하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 다공성 콘크리트를 배합하는 단계에는, 현무암 및 송이석을 파쇄하여 골재형성 단계와; 현무암 및 송이석골재를 습윤상태로 만드는 단계와; 물-시멘트비를 20 내지 35중량%로, 현무암골재를 60 ~ 75중량%로, 송이석골재를 5 내지 20중량%로 하여 배합하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물 및 이의 시공방법은 다공성 콘크리트를 이용한 구조체 내부에 발광체를 설치함으로써 발광체를 외압으로부터 보호할 수 있음은 물론 다공성에 기해 발광체의 빛이 구조체 외부로 발현될 수 있어 광고판의 외부로 빛이 발현될 수 있으며, 도로경계석 등에 사용 시, 우기 시 또는 야간에 도로경계석 외부로 빛이 발현되도록 하여 차선식별이 용이하도록 하며 도시 미관을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

1은 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물이 실시된 예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물이 실시된 다른 예를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2에서 캡을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물의 일 구성인 캡의 다른 실시 예를 나타내는 사시도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물의 일 구성인 캡의 또 다른 실시 예를 나타내는 사시도 및 사용 상태도.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물이 실시된 예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물이 실시된 다른 예를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에서 캡을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물의 일 구성인 캡의 다른 실시 예를 나타내는 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물의 일 구성인 캡의 또 다른 실시 예를 나타내는 사시도 및 사용 상태도이다.

본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물은 도 1에서 보는 바와 같이 골재, 시멘트, 물을 포함하는 다공성 콘크리트로 구성되며 그 내부에 장착홀(120)이 형성되는 구조체(110)와, 상기 장착홀(120)에 내재되는 발광체(130)로 구성되어 다공성의 콘크리트로 형성되는 구조체(110)의 외부로 발광체(130)의 빛이 발현되도록 하는 것이다. 상기 구조체(110)는 광고석, 미끄럼방지턱, 경계석 등 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 그 일 예로, 도 1에서는 광고석(안내판)으로 사용된 예가 제시된다.

또한, 도 1에서 보는 바와 같이 상기 구조체(110)는 상,하 구조체(111, 112)로 구성될 수 있으며, 하구조체(112) 상면에 요홈 형상으로 상기 장착홀(120)이 형성되고, 상기 장착홀(120)에 상기 발광체(130)가 설치되도록 구성되어 하구조체(112)의 장착홀(120)에 발광체(130)를 설치하고, 상기 상구조체(111)를 상기 하구조체(112)의 상부에 안치할 수 있도록 구성될 수 있다.

이 경우 상기 상구조체(111)에는 하나 이상의 안치홈(111-1)이 형성되고, 상기 하구조체(112)에는 상기 안치홈(111-1)에 대향하도록 안치돌기(112-1)가 형성되도록 하여 상구조체(111)와 하구조체(112)가 상호 맞물리도록 구성됨이 바람직하다.

상기 장착홀(120)은 도 1에서 보는 바와 같이 상기 하구조체(112)의 일측에서 타측으로 연통하도록 구성되어 상구조체(111) 및 하구조체(112)가 조립된 상태에서도 상기 발광체(130)에 하자가 발생 시 용이하게 교체 가능하도록 구성됨이 타당하다.

이에 더하여, 도 1에서 보는 바와 같이 상기 상구조체(111)의 상면에는 빛이 투과되는 투명재질의 광고판(113)이 부착되어 상기 발광체(130)에 의한 발광이 다공성 콘크리트로 형성되는 구조체(110)를 투과하여 상기 광고판(113)을 투과함으로써 상기 광고판(113)에 각인(인쇄) 된 광고내용이 야간에도 발현이 되도록 하는 것이다.

이러한 도 1의 실시 예는 각종 안내판, 광고판 등 다양한 용도로 사용될 수 있음은 당연하다.

한편, 도 2에서는 상기 구조체(110) 내부로서 상기 장착홀(120)에 상기 발광체(130)를 보호하기 위한 캡(140)이 설치된 예가 제시된다.

상기 캡(140)은 상기 구조체(110)의 내부에서 상기 발광체(130)를 수용하는 구성으로서 그 형상은 다양하게 구성될 수 있는 바, 본 발명에서는 3가지의 실시 예를 제시한다. 또한, 상기 캡(140)은 다양한 재질로 구성될 수 있으나, 도 3에서 보는 바와 같이 관통공(141)이 형성되어 내부의 발광체(130)로부터의 빛이 외부로 발현될 수 있게 구성될 수 있으나, 관통공(141)이 형성되지 않는 경우 투명 플라스틱 등 빛을 투과하는 재질로 구성됨이 바람직하다.

상기 캡(140)은 도 3에서 첫 번째 실시 예가 도시되는 바, 도 3에서 도시되는 캡(140a)은 구조체(110)의 일면으로 도 2에서 보는 바와 같이 하면에 설치되는 구성으로 상기 캡(140a)은 일면이 개구된 형상으로 개구된 일면이 상기 구조체(110)의 하면과 연하도록 구성되는 것이다. 이렇게 캡(140a)을 구성함에 의해 구조체(110)에 상기 캡(140a)이 설치된 상태에서 상기 캡(140a)에 발광체(130)를 타설하거나, 상기 캡(140a)이 설치된 구조체(110)를 상기 발광체(130)가 설치된 타 구조물에 안치시킴에 의해 본 발명을 시공할 수 있게 되는 것이다.

상기 캡(140a)에는 도 3에서 보는 바와 같이 그 외주연에 복수의 전단돌기(142)가 일체로 돌출형성 됨으로서 구조체(110)와의 부착력을 향상시킴으로써 상기 캡(140a)이 상기 구조체(110)와의 이탈을 방지하고 일체거동을 확보하여 그 강도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다. 이러한 전단돌기(142)는 도 3의 실시 예에만 도시되고 있으나, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시 예에서도 이를 구성하는 것이 타당하며 이러한 이유는 상기 구조체(110)가 공극을 크게 형성하는 다공성 콘크리트로 구성됨에 의해 이질의 재질인 상기 캡(140)과의 부착력이 저하되어 부착부에서의 강도저하로 전체 구조물의 강도가 저하될 수 있으므로 이러한 전단돌기(142)를 구성함으로써 이러한 점을 보강할 수 있게 되는 것이다.

도 4에서는 다른 실시 예의 캡(140b)이 제시되는 바, 상기 캡(140b)은 상하면이 개구된 형상으로 구조체(110)의 내부에 설치되는 것으로 개구된 상면에는 다공성 콘크리트로 구성되는 덮개(143)가 구성된다. 즉 도 4에서 보는 바와 같이 상기 캡(140b)은 상, 하면이 관통된 구조체(110)에서 그 하면과 연통하도록 그 내주연에 설치되는 것이며, 관통된 구조체(110)의 상면에는 구조체(110)를 형성하는 다공성 콘크리트로 구성된 덮개(143)가 상기 캡(140b)의 상단 테두리에 안치되면서 상기 구조체(110)의 관통된 상면을 막게 되는 것이다. 이렇게 캡(140b)을 구성함에 의해 그 내부에 설치되는 발광체(130)의 시공 및 교체가 용이하게 되는 것이다.

한편 도 5a에서는 또 다른 실시 예의 캡(140c)이 제시된다. 본 실시 예의 캡(140c)이 구성되는 경우에는 상기 구조체(110)의 내부에는 장착홀(120)이 구성되지 않음을 특징으로 한다.

상기 캡(140c)은 구조체(110)의 외부와 연통하는 주입부(144)와, 주입부(144)와 연통하며 구조체의 내부에서 팽창하는 팽창부(145)로 구성되어 구조체(110)를 형성 시 상기 팽창부(145)를 팽창시킴으로써 구조체(110)에 타설되는 다공성 콘크리트가 밀실하게 충진 및 다짐이 되도록 하여 다공성 콘크리트에서 취약하기 쉬운 강도를 보강하게 되는 것이다.

상기 팽창부(145)는 상기 주입부(144)와 연통하며 상기 주입부(144)보다 확대된 직경으로 길이방향으로 요홈형상의 절곡홈(145-1)이 하나 이상 구성됨을 특징으로 한다. 상기 팽창부(145)는 도 5a에서 보는 바와 같이 내부에 공간이 형성되는 직봉 형상으로 일단에 주입부(144)가 형성되고, 타단에 폐단면이 형성되며, 길이방향으로 요홈 형상의 절곡홈(145-1)이 하나 이상 형성됨을 특징으로 한다. 상기 팽창부(145)는 도면에 도시된 바는 없으나, 상기 주입부(144)로부터 공기압 등에 의해 압력이 가해지는 것이고, 도 5b에서 보는 바와 같이 상기 절곡홈(145-1)이 가해진 압력에 의해 구조체(110) 방향으로 펴지면서 직경이 확장되어 구조체(110)로 압력이 전달되는 것이며, 이러한 압력은 구조체(110) 타설 시 굳지 않은 다공성 콘크리트를 가압하게 되는 것이며, 이러한 가압에 의해 굳지 않은 다공성 콘크리트가 다짐이 되는 것이고 밀실 한 충진이 되도록 하여 양생 후 구조체(110)가 높은 강도가 발현이 되도록 하는 것이다.

상기 캡(140c)은 그 재질로 스틸, FRP, 유리섬유 보강 FRP 등 다양하게 제시될 수 있는 바, 압력에 의해 절곡홈(145-1)이 펴지도록 연성이 우수한 재질을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

한편 본 발명의 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물의 시공방법은, 다공성 콘크리트를 배합하는 단계(S10)와, 거푸집 및 캡을 설치하는 단계(S20)와, 다공성 콘크리트를 충진하여 양생하는 단계(S30)와, 캡의 내부에 발광체를 설치하는 단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 한다.

우선 다공성 콘크리트를 배합하는 단계(S10)에는 골재, 시멘트, 물을 배합하되, 모래를 사용하지 않음으로써 골재 사이에 공극이 발생이 되도록 하여 본 발명의 용도에 부합되게 내부에서 발광체(130)의 빛이 구조체(110) 외부로 발현이 되도록 하는 것이다.

여기서 골재로 현무암 골재 및 송이석 골재가 사용되어 건축, 토목재료로써 강도를 유지하면서 흡수율과 흡음율을 극대화시킴이 타당하다.

본 발명에 있어 구조체(110)를 형성하는 다공성 콘크리트의 배합은 우선 현무암 및 송이석을 파쇄하여 골재형성 단계를 갖는다. 본 단계에서는 재료를 선정하는 단계가 포함되는 바, 시멘트는 KSL 5201, 5204, 5210, 5211 규격에 동등하거나 그 이상의 것으로 선정하는 것이 타당하다. 특히 현무암과 송이석은 산업현장에서 생산되는 산업폐기물로 크기가 일정치 않기 때문에 파쇄공정을 거쳐야 하는데, 이러한 파쇄공정을 거친 현무암 골재 및 송이석 골재는 그 입도범위를 19 내지 50mm내에서 그 입자 크기를 세분화하여 분류하며, 이렇게 세분화하는 것은 각각의 골재를 고루게 배합함으로써 완성된 제품이 미관상 현무암 재질에 가까운 미관을 형성하게 하는 것이며, 19mm미만인 경우는 공극 형성면에서 다공질을 형성하는 것이 용이하지 않으므로 내부의 발광체(130)로부터 빛이 외부로 발현되는 것이 적합하지 않고 50mm를 초과하는 경우는 강도면에서 불리하게 되는 바, 골재의 크기는 19 내지 50mm로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 골재는 편석이나, 얇고 긴 골재는 제외시킴이 타당하고 분류방법은 KSF 2526, 2527에 따라 분류한다.

그 다음으로 현무암 및 송이석 골재를 습윤상태로 만드는 단계를 갖는다. 본 단계에서는 현무암 및 송이석 골재를 습윤상태로 만드는 바, 이는 골재가 계절과 시간 등 다양한 함수에 의하여 골재의 함수상태가 변동하므로 골재를 표면건조상태보다 습윤상태(Wet condition)로 하여 물-시멘트비를 책정하는 것이 타당하기 때문이다.

골재를 습윤 상태로 유지 하는 것은 다공성 콘크리트의 특성을 최대한 살리기 위한 대비책이라 할 수 있는 바, 그 이유는 작업 환경 상태에 따라 골재의 함수율이 달라질 수가 있음을 고려하는 것인데 온난화의 영향으로 기후가 건조한 기후보다는 습한 기후가 많고 이로 인해 골재를 보관하고 있을 시 내부에 적층된 골재와 외부에 적층된 골재의 함수율이 달라 시간에 따라 물-시멘트비가 달라져서 콘크리트의 강도가 시간에 따라 달라지는 문제가 생길 수 있으며, 이렇게 시간에 따라 배합된 콘크리트 간에 강도가 다름으로 인해 구조물 전체에 내구성 저하 등 문제가 생길 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 다공성 콘크리트는 현무암 골재 및 송이석 골재를 습윤상태가 충분히 유지된 상태가 되도록 하여 시간에 따라 물-시멘트비가 상이하게 되는 것을 방지한다. 그러므로 골재호퍼에는 항상 물이 가득 차게하여 현무암 골재 및 송이석 골재를 습윤상태가 충분히 유지되도록 한다. 또한, 이렇게 현무암 골재 및 송이석 골재를 습윤상태가 충분히 유지하도록 하는 것은 현무암 및 송이석 자체에 공극이 형성되어 있으므로 이러한 공극 사이에 이물질이 잔존하여 시멘트와의 부착력을 감소시킬 수 있으며 이러한 부착력이 감소는 결국 강도를 감소시킬 수 있는 문제가 있는 바, 현무암 골재 및 송이석 골재를 습윤상태를 유지하도록 하여 공극으로부터 이물질이 부유 등에 의해 외부로 유출될 수 있도록 하기 위함이다.

다음으로 재료를 배합하는 단계를 갖는데 이를 더욱 상세히 설명하면 물-시멘트비를 20 내지 35중량%로 하고, 현무암골재를 60 ~ 75중량%로, 송이석골재를 5 내지 20중량%로 하여 배합하는 단계를 갖는다. 상기와 같이 배합비를 물-시멘트비를 20 내지 35중량%로 하는 것은 본 출원인이 본 발명을 제조함에 있어 경험적으로 취득한 것으로 물-시멘트비를 20%미만으로 하는 경우에는 유동성이 떨어져 골재 사이에 모르타르(시멘트와 물)가 충분히 충진 되지 못하여 강도 등에 문제가 생김을 알 수 있었으며, 35%를 초과하는 경우에는 골재와의 부착력의 감소로 강도, 재료분리 등의 문제가 발생함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에서는 물-시멘트비를 20 내지 35중량%로 하여 배합비를 결정한다.

또한, 현무암골재를 60 ~ 75중량%로, 송이석골재를 5 내지 20중량%로 하여 배합하는 바, 현무암골재를 60중량%미만, 75중량%를 초과하는 경우에는 이하 실험 예에서 보는 바와 같이 강도가 떨어지며, 현무암골재를 60중량%미만으로 사용하는 경우에는 자연 현무암 외관(색채)을 띄지 않는 문제가 있다. 또한, 송이석 골재를 20중량%초과하는 경우에도 이하 실험 예에서 보는 바와 같이 강도가 현저히 떨어짐을 알 수 있으며, 5중량% 미만인 경우에는 자연 송이석 색채를 띄지 않는 문제가 있다.

바람직하게는 현무암골재는 70중량%로 배합됨이 강도면에서 타당하고, 상기 송이석골재는 15중량%로 배합됨이 강도면에서 타당하며, 현무암골재 및 송이석골재를 강도를 만족하는 한도에서 배합비를 높임으로써 공극율, 투수성, 흡음율, 색채 등의 면에서 유리하게 할 수 있는 것이다.

이렇게 최적의 배합비로 계량된 재료(골재, 물, 시멘트)의 혼합을 하게 되는데 혼합은 믹서기 종류에 따라 다른 바, 팬 믹서는 재료가 투입이 된 후 60초가 적당하며, 로타리 믹서는 재료가 투입이 된 후 90초가 적당하고, 혼합은 강제로 투입하되 먼저 현무암 골재와 송이석 골재를 혼합하고 시멘트를 다시 혼합 한 후에 물을 투입시키는 것이 바람직하다.

상기 최적의 배합비는 이하에서 제시하는 실험 예에 의해 그 효과가 증명된다.

<실험 예>

(가) 관련 설계기준 및 목표물성

설계기준강도 이상의 다공성 콘크리트 투수블럭 제조 시 목표 물성치를 설정하기 위한 관련 설계기준이 제시된다.

① 배합강도

구조물에 사용된 콘크리트의 압축강도가 설계기준강도보다 작아지지 않도록 콘크리트의 배합강도(fcr)를 설계기준강도(fck)보다 충분히 크게 정해야 한다. 설계기준강도의 목표를 210kgf/㎠으로 설정한다.

② 물-시멘트비

물-시멘트비는 콘크리트의 배합강도, 내구성, 수밀성 및 균열저항성 등을 고려하여 정해야 한다.

콘크리트의 압축강도를 기준으로 하여 물-시멘트비를 정할 경우 압축강도와 물-시멘트비와의 관계는 시험에 의하여 정하는 것을 원칙으로 하며, 이때 공시체는 재령 28일을 표준으로 한다. 기준 재령의 시멘트-물비와 압축강도와의 관계식에서 배합강도에 해당하는 시멘트-물비 값의 역수로 한다. 배합에 사용한 물-시멘트비는 물-시멘트비를 20%로 하는 것은 앞서 설명한 바와 같이 본 출원인이 본 발명을 제조함에 있어 경험적으로 취득한 것으로 물-시멘트비를 20중량%미만으로 하는 경우에는 유동성이 떨어져 골재 사이에 모르타르(시멘트와 물)의 충분히 충진 되지 못하여 강도 등에 문제가 생김을 알 수 있었으며, 35중량%를 초과하는 경우에는 골재와의 부착력의 감소로 강도, 재료분리 등의 문제가 발생함을 알 수 있었다. 따라서, 본 실험에서는 물-시멘트비를 20중량%로 하여 배합비를 결정한다.

(나) 사용재료

실험에 사용한 재료의 성질은 표 1과 같다.

표 1 실험에 사용된 재료의 성질

시멘트	1종 보통포틀랜드시멘트 비중: 3.15 분말도: 3,413 g/cm2
골재	현무암쇄석 및 송이석쇄석 비중: 1.71. 골재치수: 9, 13, 19, 25mm

(다) 현무암 골재 배합비에 따른 강도실험(굳은 콘크리트의 압축강도 실험)

본 실험의 주요 변수 중의 하나인 현무암골재의 배합비에 따른 강도실험으로 현무암골재 50중량%(H50), 현무암골재 60중량%(H60), 현무암골재 70중량%(H70), 현무암골재 80중량%(H80)에 대한 강도실험을 수행하였으며, 이때 현무암골재 비율에 따른 강도를 평가하기 위해 물-시멘트비는 20%가 되도록 배합을 하였다.

① 실험 계획

상기에서 언급한 배합을 기초로 총 4개의 배합에 대해 압축강도에 대한 실험을 각각 수행하였는바, 거푸집 제거 시기 및 타설 후 강도에 대한 정확한 지표가 정해진 것이 아니기에 실험은 7일, 28일, 56일에 대한 실험을 수행하였는데, 콘크리트의 압축강도를 측정하기 위해 φ100×200mm의 원주형 공시체를 제작하였으며, 항온항습실에서 24시간 양생한 후 몰드를 제거하여 20℃의 수조에서 실험 전까지 수중 양생을 실시하였으며, 콘크리트의 압축강도는 KS F 2405에 따라 실험을 실시하였다.

표 2 압축강도 실험 변수

구분	W/C	28일 설계기준강도(kgf/㎠)	골재 혼합비율
H 50	20	210	현무암골재 50중량%
H 60			현무암골재 60중량%
H 70			현무암골재 70중량%
H 80			현무암골재 80중량%

② 실험 결과 및 분석

표 3 재령별 압축강도를 나타내는 그래프 및 압축강도 값

구분	W/C	7days(kgf/㎠)	28days(kgf/㎠)	56days(kgf/㎠)
H 50	20	160.3	180.2	187.7
H 60		180.1	220.79	230.2
H 70		181.2	228.78	234.2
H 80		170.9	200.1	210.2

상기 실험에서 보는 바와 같이 설계기준강도인 210kgf/㎠을 만족하는 시료는 H60 및 H70으로 현무암 골재의 배합비가 60중량% ~ 75중량%의 경우가 압축강도 기준을 만족하는 것을 알 수 있으며, 현무암골재의 배합비가 80중량%의 경우는 오히려 강도가 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 현무암골재의 배합비가 70중량%의 경우에서 229.78kgf/㎠으로 압축강도가 가장 높은 것으로 나타나며, 본 발명의 목적이 다공성 콘크리트에 의해 구조체를 형성하면서 내부의 발광체에 의한 빛의 발현을 위해 다공성을 확보하는 것인 바, 현무암골재의 배합비를 강도기준을 만족하는 한 최대한으로 배합하는 것이 타당할 것인 바, 최적의 현무암골재의 배합비는 70중량%인 것을 알 수 있다.

(라) 송이석 골재 배합비에 따른 강도실험(굳은 콘크리트의 압축강도 실험)

본 실험은 상기 실험결과를 기초로 하여 물-시멘트비를 20%로 하고 현무암골재의 배합비를 70중량%(최적의 배합비)로 하여 다른 변수인 송이석골재의 배합비를 달리하여 그 압축강도를 측정하고자 하는 것이다. 이에 송이석골재의 배합비를 1중량%(S1), 송이석골재 2중량%(S2), 송이석골재 4중량%(S3), 송이석골재 6중량%(S4), 송이석골재 8중량%(S5), 송이석골재 10중량%(S6), 송이석골재 15중량%(S7), 송이석골재 20중량%(S8), 송이석골재 25중량%(S9)에 대한 강도실험을 수행하였다.

① 실험 계획

상기에서 언급한 배합을 기초로 총 9개의 배합에 대해 압축강도에 대한 실험을 각각 수행하였는바, 거푸집 제거 시기 및 타설 후 강도에 대한 정확한 지표가 정해진 것이 아니기에 실험은 7일, 28일, 56일에 대한 실험을 수행하였는데, 콘크리트의 압축강도를 측정하기 위해 φ100×200mm의 원주형 공시체를 제작하였으며, 항온항습실에서 24시간 양생한 후 몰드를 제거하여 20℃의 수조에서 실험 전까지 수중 양생을 실시하였으며, 콘크리트의 압축강도는 KS F 2405에 따라 실험을 실시하였다.

표 4 압축강도 실험 변수

구 분	W/C	28일 설계강도(kgf/㎠)	골재 혼합비율
S1	20	210	송이석골재 1중량%
S2			송이석골재 2중량%
S3			송이석골재 4중량%
S4			송이석골재 6중량%
S5			송이석골재 8중량%
S6			송이석골재 10중량%
S7			송이석골재 15중량%
S8			송이석골재 20중량%
S9			송이석골재 25중량%

② 실험 결과 및 분석

표 5 재령별 압축강도에 대한 그래프 및 압축강도 값

구분	W/C	7days(kgf/㎠)	28days(kgf/㎠)	56days(kgf/㎠)
S1	20	181.3	230.7	239.7
S2		184.2	230.9	240
S3		189.1	240	245.7
S4		190.2	244.78	250.2
S5		190.9	244.1	250.2
S6		192.8	246.5	254.1
S7		194.2	249.6	255.5
S8		194.1	242.6	253.5
S9		176.3	201.7	207.4

상기 실험에서 보는 바와 같이 송이석 골재의 배합비를 늘려감에 따라 강도가 증가하는 것을 알 수 있다. 단, 송이석골재의 배합비가 20중량%에서는 강도가 작아지고 있으나, 설계기준강도인 210kgf/㎠는 만족하고 있고, 송이석골재의 배합비가 25중량%에서는 오히려 강도가 크게 감소할 뿐만 아니라 설계기준강도인 210kgf/㎠조차도 만족하지 않는 것을 알 수 있다. 즉 송이석 골재의 배합비는 20중량% 이하(단, 송이석 골재의 배합비가 5중량%미만인 경우에는 송이석 색채가 발현되지 않는 문제가 있음.)의 경우는 강도조건을 만족함을 알 수 있으며, 송이석골재의 배합비가 15중량%에서 249.6kgf/㎠로 강도가 최대치를 나타냄을 알 수 있는 바, 최적의 송이석 골재의 배합비는 15중량%임을 알 수 있다.

(라) 결론

상기 실험결과에서 보듯이 본 발명의 다공성 콘크리트 제조시 물-시멘트비를 20 ~ 35중량%로 하고, 현무암골재를 60 ~ 75중량%로, 송이석 골재를 5 ~ 20중량%로 하여 배합하는 것이 현무암골재 및 송이석골재를 최대한 사용하여 공극율을 높이면서, 투수성, 흡음성, 색채 등을 만족시킴과 동시에 설계기준강도를 만족시킴을 알 수 있고, 강도면을 고려하여 최적의 배합비는 현무암골재 70중량%, 송이석골재 15중량%인 것을 알 수 있다.

상기 단계(S10)에서 다공성 콘크리트를 배합한 후에는 거푸집 및 캡을 설치하는 단계(S20)를 갖는다.

거푸집은 상기 구조체(110)의 형상에 따라 설치하는 것으로 거푸집의 설치와 동시에 상기에서 언급한 캡(140)을 설치한다. 이 경우 상기 캡(140)을 설치하여 이하에서 설명할 다공성 콘크리트를 충진하여 양생하는 경우에는 상기 구조체(110)가 양생되는 과정에서 상기에서 언급한 장착홀(120)이 상기 캡(140)의 구성에 기해 자연스럽게 형성이 된다.

한편 본 단계에서 상기에서 언급한 캡(140c)을 설치하는 경우에는 상기 팽창부(145)의 절곡홈(145-1)이 확장되지 않은 상태에서 설치하여야 한다.

그 다음으로 다공성 콘크리트를 충진하여 양생하는 단계(S30)를 갖는다. 본 단계(S30)에서는 다공성 콘크리트를 거푸집에 충진하되, 상기에서 언급한 캡(140c)이 설치되는 경우에는 다공성 콘크리트를 충진한 후에 상기 주입부(144)로 공기 등을 주입하여 상기 팽창부(145)의 절곡홈(145-1)이 펴지면서 상기 팽창부(145)가 팽창이 되도록 함에 의해 충진된 다공성 콘크리트를 밀실하게 다짐하도록 한다.

마지막으로 타설 된 구조체(110)에 설치된 캡(140)의 내부에 발광체(130)를 설치하는 단계(S40)를 갖는다.

상기 발광체(130)는 그 종류를 한정하지 않으며, 전기적인 출력에 의해 빛이 발현되는 것으로 이러한 발광체(130)의 빛의 발현에 의해 구조체(110)의 다공성에 기해 외부로 빚이 발현되도록 하는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

110 : 구조체 111 : 상구조체
112 : 하구조체 113 : 광고판
120 : 장착홀 130 : 발광체
140 : 캡 141 : 관통공
142 : 전단돌기 143 : 덮개
144 : 주입부 145 : 팽창부

Claims

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골재, 시멘트, 물을 포함하는 다공성 콘크리트로 구성되는 구조체와;
상기 구조체의 내부에 형성되며, 구조체의 외부와 연통하는 주입부와, 주입부와 연통하며 구조체의 내부에서 팽창하는 팽창부로 구성되는 캡과;
상기 캡의 내부에 내재되는 발광체로 구성됨을 특징으로 하는 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물.
제 7항에 있어서,
상기 팽창부는 길이방향으로 요홈형상의 절곡홈이 하나 이상 형성됨을 특징으로 하는 다공성 콘크리트를 이용한 발광구조물.
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