KR101398206B1 - 저류 기능을 가진 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록, 그 제조 방법 및 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록을 사용한 시공 방법 - Google Patents

저류 기능을 가진 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록, 그 제조 방법 및 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록을 사용한 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 인조 화강 블럭 및 잔디 식생 블록은, 흙에 유기질을 공급하는 바텀 애쉬와 내구성을 증가시키기 위해 일정 비율로 혼합되는 강도 증진재와 상기 바텀 애쉬와 상기 강도 증진재를 결합시키기 위한 결합재를 포함하는 혼합재; 및 상기 결합재와 접촉시 화학 반응을 일으키면서 상기 혼합재에 섞이는 무기 바인더를 포함한다.
본 발명에 따른 인조 화강 블럭 및 잔디 식생 블록의 제조 방법은, 바텀 애쉬를 포함하는 혼합재와 무기 바인더를 배합하는 단계; 믹서에 상기 혼합재와 무기 바인더의 결속재를 투입하는 단계; 상기 결속재를 압축하는 단계; 압축된 결속재를 소성 장치를 이용하여 가열하는 단계; 및 가열된 결속재를 냉각한 후 양생하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 인조 화강 블럭 및 잔디 식생 블록의 시공 방법은, 잡석 또는 콘크리트를 이용하여 기초를 타설하는 단계; 바텀 애쉬가 포함되는 혼합재와 무기 바인더를 결합한 결속재가 포함된 다수의 블록을 축조하는 단계; 뒷채움 잡석을 타설하는 단계; 상기 다수의 블록의 위치를 확인하는 단계; 및 천단 콘크리트를 타설하는 단계를 포함한다.

Description

저류 기능을 가진 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록, 그 제조 방법 및 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록을 사용한 시공 방법{An artificial granito block and a vegetation grass block having an undercurrent function, a manufacturing method using them, and a construction method using them}
본 발명은 저류 기능을 가진 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록, 그 제조 방법 및 인조 화강 블록 및 잔디 식생 블록을 사용한 시공 방법에 관한 것이다.
석탄 화력발전소에 배치되는 연소로 내에서 석탄의 유기성 가연 성분이 연소되면 광물질이 잔류될 수 있다. 즉, 석탄의 유기성 가연 성분이 연소되면, 연소로의 하부로 배출되는 바텀 애쉬(bottom ash)와 연소가스와 함께 상부로 배출되는 플라이 애쉬(fly ash)가 잔류될 수 있다. 상기 바텀 애쉬와 상기 플라이 애쉬는 연소 설비 내에서 포집되는 위치가 상이하기 때문에 입자의 소결 상태, 밀도 및 입자의 크기 등 물성이 서로 다를 수 있다.
상기 플라이 애쉬는 연소 과정에서 생성된 석탄회 중에서 미세한 크기의 입자로 연소 가스와 함께 연소로를 통과하여 배출될 수 있다. 상기 플라이 애쉬는, 총 석탄회 발생량의 75~90%를 차지할 수 있다. 상기 플라이 애쉬는 발전 설비의 향상에 따라 그 품질도 향상되어 상기 플라이 애쉬를 이용한 재활용 재료들이 점차 증가하는 추세이다. 일 예로, 상기 플라이 애쉬는 콘크리트의 혼화재, 시멘트 원료, 성토재, 토지 개량재 및 경량골재 등 다양한 분야에 활용되고 있다.
한편, 상기 바텀 애쉬란 연소로 내에서 소결에 의해 입자가 형성된 상태에서 보일러 하부로 낙하하여 고형화된 물질을 분쇄기를 사용하여 25mm 이하의 입도로 분쇄시킨 것이다. 상기 바텀 애쉬는 총 석탄회 발생량의 10~15%를 차지할 수 있다. 상기 바텀 애쉬의 경우 거의 대부분이 발전소 주변의 회사장에 단순 폐기되어 매립되거나 발전소 주변의 성토재로서 소량만이 사용되고 있는 실정이다. 따라서 상기 바텀 애쉬를 매립하기 위한 용지 확보가 어렵고, 상기 바텀 애쉬에 포함되는 중금속에 의해 환경 오염의 주범이 되는 재료로써 이에 대한 처리가 문제되고 있다.
일반적으로 하천이나 강변은 물론 도로변 등의 각종 경사면에는 토사가 유실되거나 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 블록이 설치될 수 있다. 현재 사용되고 있는 다양한 유형의 블록은, 상기 블록을 제조하는 재료의 한계로 인해 식물의 자생 환경이 바람직하지 못한 문제가 있다. 즉, 종래의 다양한 유형의 블록은, 그 소재가 시멘트를 주재료로 사용하므로 시멘트의 강한 독성이 주변 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 시멘트 성분이 수분을 포함한 흙보다 더 많은 태양열을 흡수하므로 상기 시멘트를 주재료로 하는 블록 축조물의 주변 온도가 상승하는 문제가 있었다.
출원번호 10-2009-0001039호(발명의 명칭 : 시공현장에서의 자연석 블록 제조 방법)에는, 자연석을 사용하여 블록을 제조하는 방법에 대한 내용이 개시되어 있다.
다만, 시멘트를 주재료로 하는 블록들이 축조되면, 상기 축조물이 주변 환경을 차단시켜서 상기 축조물의 설치 지역에 식생물이 생존할 수 없는 환경이 조성되어 생태계 환경이 악화되는 문제가 있었다. 또한 시멘트를 주재료로 하는 상기 블록은 상기 블록의 폐기시 자연으로의 흡수가 불가능하여 물리적, 화학적 조작에 의하여 감량화, 무해화 등의 일련의 폐기 처리 공정을 하는 과정에서 막대한 비용 손실이 발생하는 문제가 있었다.
출원번호 10-2010-0041707호(발명의 명칭 : 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 블록 제조방법 및 보투수성 포장 시공방법)에는, 소량의 바텀 애쉬가 첨가된 혼합재를 이용하여 블록을 제조하는 방법에 대한 내용이 개시되어 있다.
다만, 상기 바텀 애쉬가 혼합재에 첨가되면 상기 혼합재를 형성하는 재료 사이의 결합력이 약해지므로 결속력을 높이기 위하여 시멘트를 다량 함유하여야 하므로 환경 오염 문제가 해결되지 못하는 문제가 있었다.
또한 상기 바텀 애쉬 내부에 잔류하는 독성에 의해 상기 블록에서 식생하는 식물들이 제대로 자라지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 바텀 애쉬에 잔류하는 독성을 제거하여 상기 독성이 제거된 바텀 애쉬를 함유한 블록을 제조하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 바텀 애쉬와 다른 혼합재가 원활하게 결합될 수 있도록 상기 블록에 무기 바인더를 첨가한 자연 친화적 식생 블록을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자연 친화적 블록은, 흙에 유기질을 공급하는 바텀 애쉬와, 내구성을 증가시키기 위해 일정 비율로 혼합되는 강도 증진재와, 상기 바텀 애쉬와 상기 강도 증진재를 결합시키기 위한 결합재를 포함하는 혼합재; 및 상기 결합재와 접촉시 화학 반응을 일으키면서 상기 혼합재에 섞이는 무기 바인더를 포함하고, 상기 강도 증진재는, 장석, 규석, 도석 및 납석을 포함하고, 상기 결합재는, 조개류 껍질 분말, 에멀전, 화이바 메쉬를 포함하고, 표면은 배합된 복합 규사와 메가 폴리머 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 자연 친화적 블록의 제조 방법은, 바텀 애쉬와 강도 증진재와 결합재를 포함하는 혼합재와 무기 바인더를 배합하는 단계; 믹서에 상기 혼합재와 상기 무기 바인더가 결합된 결속재를 투입하는 단계; 상기 결속재를 압축하는 단계; 압축된 결속재를 소성 장치를 이용하여 가열하는 단계; 및 가열된 결속재를 냉각한 후 양생하는 단계를 포함하고, 상기 결속재를 압축하는 단계는, 압축 기기를 이용하여 상기 결속재를 1차 압축하는 단계; 및 상기 1차 압축 종료 후 상기 결속재를 2차 압축하는 단계를 포함하되, 상기 결속재를 2차 압축하는 단계는, 상기 결속재를 1차 압축하여 제작된 1차 블록의 표면에 복합 규사 및 메가 폴리머 수지를 건배합하고, 상기 강도 증진재는, 장석, 규석, 도석 및 납석을 포함하고, 상기 결합재는, 조개류 껍질 분말, 에멀전, 화이바 메쉬를 포함한다.
본 발명에 따른 자연 친화적 블록의 시공 방법은, 잡석 또는 콘크리트를 이용하여 기초를 타설하는 단계; 바텀 애쉬와 강도 증진재와 결합재를 포함하는 혼합재와 무기 바인더를 결합한 결속재가 포함된 다수의 블록을 축조하는 단계; 뒷채움 잡석을 타설하는 단계; 상기 다수의 블록의 위치를 확인하는 단계; 및 천단 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하고, 상기 강도 증진재는, 장석, 규석, 도석 및 납석을 포함하고, 상기 결합재는, 조개류 껍질 분말, 에멀전, 화이바 메쉬를 포함하고, 표면은 배합된 복합 규사와 메가 폴리머 수지를 포함한다.
제안되는 본 발명에 따르면, 블록의 일 구성요소로 사용되는 바텀 애쉬는 석탄회를 재활용한 것이므로 산업폐기물의 재활용이 가능한 효과가 있다.
또한, 상기 산업폐기물을 재활용하여 블록을 제조함으로써 상기 블록의 제조 단가를 낮추어 생산성을 높이는 효과가 있다.
또한, 상기 블록 제조시, 상기 바텀 애쉬와 혼합재를 결합시키는 무기 바인더를 첨가하여 상기 블록의 강도를 높여 외부 충격에도 쉽게 손상이 발생되지 않는 효과가 있다.
또한, 상기 블록은 자연 친화적 재료로 구성되므로 상기 블록이 식생 공간으로 활용될 때 친환경성을 기대할 수 있고 환경 오염을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 절개한 부분의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록을 제조하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록이 사면에 시공되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사면에 블록이 시공되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록이 평탄면에 시공되는 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 블록(100)은, 다수의 홀을 가지는 상부(210) 및 상기 상부(210)의 하측에 배치되어 상기 상부(210)의 일면과 밀착되는 하부(220)를 포함할 수 있다. 상기 하부(220)에는, 상기 상부(210)에 구비되는 홀과 연통되는 다수의 홀을 포함할 수 있다. 상기 상부(210)에 형성되는 홀과 상기 하부(220)에 형성되는 홀은 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 상기 홀은 식물이 자랄 수 있는 식생 공간(200)일 수 있다.
상기 식생 공간(200)은, 상하부가 관통되는 형상일 수 있다. 다만, 상기 식생 공간(200)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 식생 공간(200)은, 상측은 일방향으로 함몰되고, 하측은 폐쇄되는 소정의 홈 형상으로 구성될 수도 있다.
상기 상부(210)와 상기 하부(220)는 일체로 성형될 수도 있고, 각각 성형된 후 결합될 수도 있다.
상기 상부(210) 및 상기 하부(220) 중 적어도 어느 하나에는, 상기 블록(100)에 인접하게 배치되는 블록과 상기 블록(100) 사이의 결합을 위한 요부(230) 및 철부(240)가 형성될 수 있다. 상기 요부(230) 및 상기 철부(240)는, 상기 블록(100)과 인접하게 배치되는 다른 블록의 요부 및 철부와 각각 맞물리면서 물리적으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 블록(100)의 요부(230)는, 상기 다른 블록의 철부에 결합될 수 있고, 상기 블록(100)의 철부(240)는, 상기 다른 블록의 요부에 결합될 수 있다.
다만, 상기 블록(100)과 상기 다른 블록 사이의 결합 관계가 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로 상기 블록(100)과 상기 다른 블록은 체결 보철 등의 결합체에 의해 결합될 수도 있다. 일 예로, 상기 체결 보철은 고정 핀(250)일 수 있다. 상기 고정 핀(250)은, 상기 블록(100)의 외부 가장자리를 따라 다수 개 배치될 수 있다.
이하에서는, 상기 블록을 구성하는 다수의 구성요소에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 I-I'를 절개한 부분의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 블록(100)의 구성요소는, 점성을 가지는 흙(120)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 블록(100)은, 상기 흙(120)에 유기질을 공급하는 바텀 애쉬(110)와 내구성을 증가시키기 위해 일정 비율로 혼합되는 강도 증진재(130)와 상기 바텀 애쉬(110)와 상기 강도 증진재(130)를 결합시키기 위한 결합재(140)를 포함하는 혼합재(150)를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 블록(100)은, 상기 결합재(140)와 접촉시 화학 반응을 일으키면서 상기 혼합재(150)에 섞이는 무기 바인더(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 혼합재(150)와 상기 무기 바인더(160)가 결합된 물질을 통칭하여 결속재(170)라 이름할 수 있다.
상기 무기 바인더(160)는 일 예로 내화성이 강한 변성 실리케이트를 포함할 수 있다. 상기 변성 실리케이트는, 2000도 이상의 고온에도 물성이 변하지 않는 물질로써 석회와 모래를 기본 원료로 하여 제조된 재료일 수 있다.
상기 바텀 애쉬(110)는, 화력발전에서 석탄의 연소시 노벽 등에 부착되어 있다가 자체 무게에 의해 보일러 바닥에 떨어진 후 수집되며, 입경은 약 1mm ~ 40mm 까지 다양하게 분포되어 있어 천연골재의 대체 자원으로 적합하며, 규산질이 60%이상 함유된 다공질로 형성되어 경량이며 양질의 인공 골재이다.
상기 바텀 애쉬(110)는 통기성이 우수하고, 보수, 보비력(保肥力)이 양호하며, 보온, 보냉 효과가 뛰어나다. 또한, 썩지 않아 수명이 반영구적이며, 식물성장에 도움이 되는 다량의 미네랄 성분을 함유한다.
상기 블록(100)에는, 열처리된 상기 바텀 애쉬(110)가 사용될 수 있다. 상기 바텀 애쉬(110)는 마이크로 웨이브를 이용하여 열처리될 수 있다. 이에 관해서는 후술하기로 한다.
상기 바텀 애쉬(110)는, 상기 블록(100)을 구성하는 혼합재(150)의 전체 중량 중 25~55 중량%를 차지할 수 있다. 상기 바텀 애쉬(110)의 비율이 25 중량% 미만으로 첨가되면 투수 기능을 제대로 발휘하지 못하고, 상기 바텀 애쉬(110)의 비율이 55 중량%를 초과하여 첨가되면 투수성은 향상되지만 상기 블록(100)의 내구성 및 압축 강도가 저하되므로 상기 바텀 애쉬(110)는, 25~55 중량%로 첨가될 수 있다.
상기 강도 증진재(130)는, 상기 블록(100)의 내구성을 향상시키기 위한 물질이다. 상기 강도 증진재(130)는, 장석, 규석, 도석 및 납석 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 장석(蠟石)은 알루미늄을 포함하는 규산염 광물의 일 종류로써 망상 이산화규소의 구조를 가지고 있다. 일반적으로 상기 블록(100)에는, 상기 칼륨 장석이 많이 사용되고 있다. 또한 상기 장석은, 도자기, 유리, 칠기 유약 등의 요업 및 연마재, 페인트 등의 충전재로 사용될 수 있다.
상기 납석(蠟石)은 구성 광물에 따라 다이아스포질, 고령토질 및 엽납석질로 분류될 수 있다. 상기 납석의 화학 조성은, SiO2 66.7%, Al2O3 28.3%, H2O 5%를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 납석은, 벽돌 등의 내화재료로 사용될 수도 있고, 유리섬유 또는 살충제 제조시 사용되는 분산 충전제로 사용될 수도 있다.
상기 도석(陶石)은 석영, 셀리사이트(운모 점토광물), 카올리나이트를 주 구성광물로 하는 도자기의 원료가 되는 암석이다. 도석의 분쇄물은 가소성이 있으며, 소성하면 비교적 저온에서 자기화하는 성질이 있다. 견운모가 많을수록 가소성(可塑性)이 증가하고, 건조 강도가 커진다. 또한 규석의 미세화 정도가 제품의 성질에 큰 영향을 미친다고 한다. 화학 조성은 SiO2 70~80%, Al2O3 13~20%, Fe2O3 0.04~1%, CaO 0.03~0.8%, MgO 0.4% 이하, K2O 0.06~4%, Na2O 0.1~3%, H2O 1.5~5%이다.
상기 규석(硅石)은 주로 석영으로 이뤄진 광물이다. 순도가 높은 흰색을 백규석이라 하고, 그 중 페그마타이트에 포함된 것을 장(長)규석이라고 한다. 연(軟)규석은 다소 점토가 섞여 있고, 노재(爐材)규석은 철분을 함유하여 적색을 띄며, 내(內)장석은 작은 규석 조각이다. 화학성분은 무수규산(無水硅酸) SiO2 이다. 상기 규석은 컴퓨터, 계산기, 통신장비 등의 전자 산업이나 실리콘 합금 등의 합금용으로 많이 사용되고 있다.
상기 장석은, 상기 블록(100)의 전체 중량 중 15~20 중량%를 차지할 수 있고, 상기 도석은, 상기 블록(100)의 구성 중 2~5 중량%를 차지할 수 있으며, 상기 규석은 상기 블록(100)의 구성 중 5~12 중량%를 차지할 수 있다. 또한 상기 납석은, 상기 장석, 도석, 규석의 구성 비율에 따라 일정 비율로 달라질 수 있다.
상기 강도 증진재(130)의 재료 구성 비율에 따라 상기 블록(100)의 결속력 및 내구성이 달라지기 때문에 상기 강도 증진재(130)의 재료 구성 비율이 상기와 같이 달라질 수 있다. 다만, 상기 강도 증진재(130)의 세부 구성이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상기 블록(100)의 설치 환경에 따라 상기 강도 증진재(130)의 재료 구성에 관한 상대적 비율이 달라질 수도 있다.
상기 장석, 규석, 도석 및 납석의 입자 굵기는, 1~40mm일 수 있다. 즉, 상기 강도 증진재(130)를 구성하는 다수의 구성요소의 입자 굵기는 모두 동일할 수 있다. 이는 상기 블록(100)의 강도를 상기 블록(100) 전체에 걸쳐 전반적으로 증진시키기 위함이다. 다만, 상기 강도 증진재(130)의 입자 굵기가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 바텀 애쉬(110)는, 상기 블록(100)으로 침투한 물을 효율적으로 제거할 수 있다. 일반적으로 상기 바텀 애쉬(110)는, 흙 또는 자갈 등의 물질에 비해 8배 이상의 흡수성을 가질 수 있다. 따라서 상기 바텀 애쉬(110)에 의해 상기 블록(100)의 저류 기능이 강화될 수 있다.
상기 결합재(140)은, 조개류 껍질 분말, 에멀전 및 화이바 메쉬 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 조개류 껍질 분말은 조개류 껍데기를 가는 입자로 갈아내어 형성된다. 조개류 껍데기에는 다량의 탄산칼슘(CaCO3)이 함유되어 있다. 특히, 굴 껍데기의 경우, 탄산칼슘 94%, 석고 등 기타 성분이 6%로 구성되어 있다. 따라서, 상기 조개류 껍질 분말은 상기 블록(100)이 함유하는 물 및 상기 블록(100)에 첨가되는 화이바 메쉬 또는 에멀젼과 반응하여 고화제 역할을 할 수 있다.
상기 물, 화이바 메쉬 또는 에멀전은 상기 블록(100)에 형성되는 공극에 침투하여 상기 조개류 껍질 분말 등과 함께 고화작용을 일으킬 수 있다.
일 예로, 상기 조개류 껍질 분말, 화이바 메쉬 또는 에멀전이 상기 블록(100)에 도포되면, 상기 조개류 껍질 분말, 화이바 메쉬 또는 에멀전은 상기 블록(100) 내부로 침투하게 된다. 이러한 과정에서 상기 블록(100)의 구성성분인 바텀 애쉬(110), 강도 증진재(130)가 상기 결합재(140)에 의해 서로 혼합될 수 있다.
상기 조개류 껍질 분말은, 상기 혼합재(150) 전체 중량 중 1~5 중량%를 차지하고, 상기 화이바 메쉬는 상기 혼합재(150) 전체 중량 중 0.5~3 중량%를 차지하며, 상기 에멀전은 상기 혼합재(150) 전체 중량 중 12~18 중량 %를 차지할 수 있다. 상기 결합재(140)의 재료 구성 비율은, 상기 혼합재(150)의 모든 재료가 원활하게 혼합될 수 있는 최적의 비율을 산정한 것이다.
또한, 상기 블록(100)의 표면에는, 내화성 있는 재료인 무기 바인더(160)가 더 도포될 수 있다. 상기 무기 바인더(160)는 변성 실리케이트일 수 있다. 상기 변성 실리케이트에 열을 가하면 상기 블록(100)에 형성되는 기공을 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 변성 실리케이트가 상기 블록(100)의 표면에 도포되면 상기 변성 실리케이트가 상기 결합재(140)와 화학 작용을 일으키며 상기 블록(100) 내부로 스며들 수 있다. 즉, 상기 변성 실리케이트와 상기 결합재(140)는 고화 작용을 일으키며 결합될 수 있다.
그러면 상기 블록(100)에 열처리 작업시 상기 블록(100)에 존재하는 기공이 확장되어 투수율이 상승될 수 있다. 그리고, 상기 블록(100)의 구성요소들이 더욱 단단히 결합되어 상기 블록(100)의 내구성이 상승될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록을 제조하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 자연 친화적 블록(100)의 제조 방법은, 먼저 바텀 애쉬(110)를 포함한 혼합재와 무기 바인더(160)를 결합한 결속재(170)를 타설한다(S100). 상기 혼합재에는, 상기 바텀 애쉬(110), 강도증진재(130) 및 결합재(140)가 포함될 수 있다.
그 다음, 상기 결속재(170)를 믹서에 투입한다(S110). 상기 믹서는, 상기 결속재(170)를 섞어서 상기 혼합재와 상기 무기 바인더 사이에 화학 작용이 활발하게 수행되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 믹서에 의해 혼합된 상기 결속재(170)는, 프레스 등의 압축 기기에 의해 압축될 수 있다(S120). 상기 압축 기기가 상기 결속재(170)를 압축하는 방식은 투터치 방식일 수 있다. 상기 투터치 방식이란, 상기 압축 기기가 상기 결속재(170)를 1차 압축한 뒤 일정 시간 경과 후 상기 압축 기기가 상기 결속재(170)를 2차 압축하는 과정을 의미한다.
구체적으로, 상기 1차 압축 과정은, 상기 바텀 애쉬(110), 강도증진재(130), 결합재(140) 및 무기 바인더(160)가 결합된 결속재(170)를 상기 압축 기기에 의해 압축한 후 성형 및 건조 작업을 완료하여 1차 블록을 제조하는 과정을 의미한다.
상기 제조 과정이 완료되면, 상기 1차 블록에 2차 압축을 수행한다. 즉, 양생된 상기 1차 블록 상단 표면에 복합 규사와 메가 폴리머 수지를 건배합한다. 상기 메가 폴리머 수지란, 알키드수지, 불포화수지, PMMA수지, 우레탄아크릴레이트수지 등으로 구성되고 자유라디칼 반응에 의해 경화가 되는 열경화성 수지를 의미한다. 상기 메가 폴리머 수지는, 휘발성 유기 화합물(VOC)을 함유하지 않고 인체에 무해한 용매로 형성된다.
상기 건배합된 복합 규사와 메가 폴리머 수지의 총 두께는 0.5cm~1cm일 수 있다.
상기 메가 폴리머 수지에는, 무기 안료가 포함될 수 있다. 상기 무기 안료는 상기 메가 폴리머 수지의 0.04 중량%를 차지할 수 있다. 상기 무기 안료에 의해 상기 압축 과정을 거친 블록(100)에는, 컬러 연출 및 디자인 연출이 가능할 수 있다. 또한, 상기 2차 압축 과정에서 추가되는 상기 메가 폴리머 수지에 의해 상기 블록(100) 표면의 강도가 증진될 수 있다.
상기 투터치 방식의 압축이 가해진 블록(100)은, 소정의 성형 기기에 의해 성형될 수 있다(S130). 즉, 상기 성형은, 상기 블록(100)이 배치되는 자연 환경에 따라 일정 모양으로 성형될 수 있다. 일 예로, 상기 블록(100)이 배치되는 곳이 해양 근처라면, 바닷물의 수압에 의해 상기 블록(100)이 마모되는 것을 고려하여 모서리가 둥근 형태로 성형될 수 있다.
상기 S130 단계가 종료되면, 상기 블록(100)은, 소성 장치에 의해 가열될 수 있다(S140). 상기 소성 장치는, 마이크로 웨이브일 수 있다. 즉, 압축 및 성형 과정을 거친 상기 결속재(170)는, 상기 마이크로 웨이브에 의해 일정 시간 동안 가열될 수 있다.
상기 마이크로 웨이브가 제공하는 상기 결속재(170)의 가열 온도는 300도 내지 800도일 수 있다. 구체적으로, 상기 결속재(170)는, 상기 마이크로 웨이브의 건조기에 의해 300~800도의 온도로 건조될 수 있다. 상기 블록(100)이 상기 마이크로 웨이브 건조기에 의해 가열되므로 수분을 함유하고 있는 블록(100)의 양생이 보다 신속하게 수행될 수 있다. 또한, 상기 마이크로 웨이브 건조기에 의해 상기 바텀 애쉬(110) 내부에 잔존하는 중금속이 제거될 수 있다.
상기 가열 단계가 종료되면, 가열된 결속재(170)는 소정의 냉각 장치에 의해 냉각될 수 있다(S150). 상기 냉각 작업에 의해 상기 결속재(170) 내부에 다수의 구성요소들이 보다 단단하게 굳어지므로 상기 블록(100)의 내구성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 냉각 작업이 완료되면, 상기 블록(100)은, 양생 및 표면 마감 절차를 거쳐서 완성될 수 있다(S160, S170). 일반적으로 상기 양생 절차는 상기 블록(100)을 건조시키는 단계로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 표면 마감 절차는 상기 블록(100)의 표면을 가다듬어서 상기 블록(100)의 미감을 높이는 단계로 이해될 수 있다.
다른 예로, 상기 결속재(170)의 일 구성요소인 상기 바텀 애쉬(110)의 주 재료는 석탄 가루이다. 따라서 상기 바텀 애쉬(110)는, 골재 형태로 제조되어 상기 혼합재(150)에 섞일 수 있다. 그리고, 상기 혼합재(150)가 상기 무기 바인더(160)와 결합하여 상기 결속재(170)가 완성되는 것도 가능하다 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록이 사면에 시공되는 모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사면에 블록이 시공되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 바텀 애쉬(110) 등의 혼합재와 무기 바인더가 결합된 결속재(170)가 함유된 블록(100)은, 사면(300)에 설치될 수 있다. 상기 사면(300)은, 수평면으로부터 소정 각도 경사지게 형성되는 경사면을 의미한다.
상기 사면(300)에 상기 블록(100)이 설치되는 과정은 다음과 같다.
먼저 지면 하부에 기초 잡석(310)을 타설하여 상기 블록(100)이 배치되기 위한 기초를 마련한다(S200). 상기 기초 잡석은, 통상 직경이 150mm 이하의 자갈 등을 사용할 수 있다. 상기 기초 잡석에 의해 지반이 탄탄하게 유지될 수 있다.
그리고, 상기 기초 잡석의 상측에 고름 모르타르를 타설할 수 있다(S210). 상기 고름 모르타르는 일 예로 기초 콘크리트일 수 있다. 상기 기초 콘크리트는, 상기 블록(100)이 배치되는 자리에 전체적으로 타설될 수 있다. 상기 기초 콘크리트가 배치되는 지역에 비가 많이 올 경우를 대비하여 상기 기초 콘크리트가 타설되는 부분과 지반의 경계면에 아스팔트 타르를 타설하고 다시 그 위에 석회 미장 작업을 수행할 수도 있다.
그 다음, 상기 사면(300)에는, 바텀 애쉬(110)가 포함되는 혼합재(150)와 무기 바인더(160)를 결합한 결속재(170)를 포함하는 다수의 블록이 축조될 수 있다. 상기 다수의 블록을 축조하는 단계는, 상기 혼합재(150)의 표면에 상기 무기 바인더(160)를 도포하여 상기 무기 바인더(160)와 상기 혼합재(150)가 고화 작용을 일으키며 결합되는 다수의 블록을 순차적으로 축조하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 상기 사면(300)의 하단부에 배치되는 1단 블록(101)과 2단 블록(102)을 축조한다. 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102)은 상기 결속재(170)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102) 사이에는, 고정핀을 삽입하여 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102)의 위치를 고정시킨다(S220). 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102)에는, 각각 요부(도 1의 230 참조)와 철부(도 1의 240 참조)가 형성되어 1차적으로 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102)이 결합되고, 상기 고정핀에 의해 2차적으로 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102)이 결합될 수 있다.
그 다음, 상기 사면(300)의 내측에 뒷채움 잡석을 타설하고 다짐 작업을 실시한다(S230). 상기 뒷채움 잡석은 다수의 자갈일 수도 있고 흙일 수도 있다. 일 예로, 상기 뒷채움 재료로 흙이 사용된다고 하면, 상기 흙은 마찰력이 강하고, 배수성이 양호하고 함수비 변화에 따른 강도 변화가 적은 흙일 수 있다. 또한, 상기 흙은 입도 분포가 고른 것이 바람직하고, 블록(100)과 접촉시 내구성을 저하시키는 화학적 성분이 적은 사질토가 사용될 수 있다.
다른 예로, 상기 뒷채움 재료로 쇄석이 사용된다면, 상기 쇄석은 세립분이 적당하게 혼합되어 있어서 다짐 효과가 발휘될 수 있을 정도의 입경을 가질 수 있다. 예시적으로 상기 쇄석의 최대 입경은, 250mm일 수 있다.
상기 뒷채움 잡석 타설 후 다짐 작업은, 전면에 배치되는 상기 블록(100)의 시공과 병행하여 작업이 수행될 수 있기 때문에 상기 블록(100)의 변위가 발생되면 상기 다짐 작업을 중지하고 다시 상기 S220 이하의 단계를 수행하여야 한다.
상기 다짐 작업시, 상기 사면(300)의 하단 전면부는 되도록 빨리 잡석 등을 매립하고 우수 등으로 세굴되지 않도록 처리하여야 한다. 상기 1단 블록(101)의 배면에 배치되는 상기 잡석의 다짐 두께는, 20cm 이하이고, 다짐 밀도는 최대 건조 밀도의 95% 이상인 것이 바람직하다. 상기 뒷채움 잡석의 다짐 작업은, 전체 블록(100)의 내구성에도 영향을 미칠 수 있으므로 상기 블록(100)이 배치되는 사면(300)은, 전체적으로 균일하게 상기 다짐 작업이 수행되어야 한다.
상기 뒷채움 잡석 타설 및 다짐 작업이 완료되면, 상기 1단 블록(101)과 상기 2단 블록(102)의 위치가 설계 기준대로 배치되었는지 확인한다(S240). 확인이 완료되면, 상기 블록(100)의 축조 단수만큼 상기 S220 내지 S240 단계를 반복 시공한다(S250). 도 6을 기준으로 볼 때, 상기 사면(300)에는, 3단 블록(103)과 4단 블록(104)이 순차적으로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 블록(100)은 상기 고정핀에 의해 위치가 고정될 수 있다.
상기 S250 단계가 종료되면, 상기 4단 블록(104)의 상측에 천단 콘크리트(340)를 타설하여 전 과정을 종료할 수 있다. 상기 천단 콘크리트(340)는, 상기 뒷채움 잡석과 흙이 만나는 공간에 우수가 유입되어 지반의 침하를 예방하는 역할 및 상기 뒷채움 잡석의 위치가 이동되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
다만, 상기 천단 콘크리트(340)가 타설되는 과정을 생략될 수도 있다. 이는, 상기 블록(100)의 제작 과정에서 추가되는 메가 폴리머 수지가 방수 기능을 가지고 있으므로, 우수 침투의 사전 방지가 가능하기 때문이다. 또한 상기 메가 폴리머 수지에 의해 상기 블록(100)이 고강도를 가지므로 상기 천단 콘크리트(340)가 타설되지 않더라도 상기 블록(100)이 토압에 밀리지 않을 수 있기 때문이다.
이하에서는, 상기 블록(100)이 상기 사면(300)이 아닌 다른 지면에도 적용되는 예를 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록이 평탄면에 시공되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 블록(400)은, 식물이 자랄 수 있는 식생 공간(410)을 포함할 수 있다.
상기 블록(400)을 구성하는 내부 구성요소 및 상기 블록(400)이 설치되는 위치는 위에서 설시한 본 발명의 일 실시 예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시 예에 따른 상기 블록(400)은, 수평면과 평행한 방향으로 배치되는 평탄면(500)에 설치될 수 있다. 상기 블록(400)이 설치되는 상기 평탄면(500)의 내부 구조와 이전 실시 예에 따른 사면(300)의 내부 구조는 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 실시 예에 따른 블록(400)은, 상기 평탄면(500)과 대응되도록, 수평면과 평행한 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 블록(400) 제조시 상기 평탄면(500)과 대응되는 크기로 성형될 수 있다.
또한, 상기 평탄면(500)은 상기 사면(300)에 비해 배수 문제가 더 크게 대두될 수 있다. 따라서 상기 평탄면(500)에 설치되는 뒷채움 잡석(530)은, 투수성이 강한 자갈 또는 투수성이 강한 흙이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 블록은, 상기 블록의 구성요소로 산업폐기물인 바텀 애쉬를 사용하여 환경 오염을 저감시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 상기 바텀 애쉬를 포함하는 혼합재를 보다 원활하게 결합시키기 위해 자연 친화적인 재료인 무기 바인더를 사용하여 상기 블록의 내구성을 향상시키고 친환경적인 블록이 제조될 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 블록은 마이크로 웨이브 건조기에 의해 300~800도로 가열되므로 상기 바텀 애쉬에 저장된 독성이 외부로 빠져 나갈 수 있으므로 상기 블록에 다수의 식생물이 자랄 수 있는 환경이 조성되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 블록 110: 바텀 애쉬
130: 강도 증진재 140: 결합재
150: 혼합재 160: 무기 바인더
200: 식생 공간 300: 사면
310: 기초 잡석 330: 뒷채움 잡석
340: 천단 콘크리트 500: 평탄면

Claims (17)

  1. 흙에 유기질을 공급하는 바텀 애쉬와, 내구성을 증가시키기 위해 일정 비율로 혼합되는 강도 증진재와, 상기 바텀 애쉬와 상기 강도 증진재를 결합시키기 위한 결합재를 포함하는 혼합재; 및
    상기 결합재와 접촉시 화학 반응을 일으키면서 상기 혼합재에 섞이는 무기 바인더를 포함하고,
    상기 강도 증진재는, 장석, 규석, 도석 및 납석을 포함하고,
    상기 결합재는, 조개류 껍질 분말, 에멀전, 화이바 메쉬를 포함하고,
    표면은 배합된 복합 규사와 메가 폴리머 수지를 포함하는 자연 친화적 블럭.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 바인더는, 내열성이 강한 변성 실리케이트를 포함하고,
    상기 변성 실리케이트는, 상기 혼합재의 표층으로부터 상기 혼합재의 내부로 스며들면서 상기 결합재와 고화 반응을 일으키는 것을 특징으로 하는 자연 친화적 블록.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 장석은, 블록의 전체 중량 중 15~20 중량%를 차지하고,
    상기 규석은, 블록의 전체 중량 중 5~12 중량 %를 차지하고,
    상기 도석은, 블록의 전체 중량 중 2~5 중량%를 차지하는 자연 친화적 블록.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장석, 규석, 도석 및 납석의 입자 굵기는 1mm~40mm인 것을 특징으로 하는 자연 친화적 블록.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 조개류 껍질 분말은, 상기 혼합재의 전체 중량 중 1~5 중량%를 차지하고,
    상기 에멀전은, 상기 혼합재의 전체 중량 중 12~18 중량%를 차지하고,
    상기 화이바 메쉬는, 상기 혼합재의 전체 중량 중 0.5~3 중량 %를 차지하는 자연 친화적 블록.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀 애쉬는,
    열을 제공하는 마이크로 웨이브 건조기에 의해 열처리 되고, 상기 혼합재와 결합되어 저류 기능을 가지는 자연 친화적 블록.
  9. 바텀 애쉬와 강도 증진재와 결합재를 포함하는 혼합재와 무기 바인더를 배합하는 단계;
    믹서에 상기 혼합재와 상기 무기 바인더가 결합된 결속재를 투입하는 단계;
    상기 결속재를 압축하는 단계;
    압축된 결속재를 소성 장치를 이용하여 가열하는 단계; 및
    가열된 결속재를 냉각한 후 양생하는 단계를 포함하고,
    상기 결속재를 압축하는 단계는,
    압축 기기를 이용하여 상기 결속재를 1차 압축하는 단계; 및
    상기 1차 압축 종료 후 상기 결속재를 2차 압축하는 단계를 포함하되,
    상기 결속재를 2차 압축하는 단계는, 상기 결속재를 1차 압축하여 제작된 1차 블록의 표면에 복합 규사 및 메가 폴리머 수지를 건배합하고,
    상기 강도 증진재는, 장석, 규석, 도석 및 납석을 포함하고,
    상기 결합재는, 조개류 껍질 분말, 에멀전, 화이바 메쉬를 포함하는 자연 친화적 블록의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 소성 장치는, 마이크로 웨이브이고,
    상기 압축된 결속재를 소성 장치를 이용하여 가열하는 단계는,
    상기 결속재를 상기 마이크로 웨이브 건조기에서 300도에서 800도 사이의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 자연 친화적 블록의 제조 방법.
  14. 잡석 또는 콘크리트를 이용하여 기초를 타설하는 단계;
    바텀 애쉬와 강도 증진재와 결합재를 포함하는 혼합재와 무기 바인더를 결합한 결속재가 포함된 다수의 블록을 축조하는 단계;
    뒷채움 잡석을 타설하는 단계;
    상기 다수의 블록의 위치를 확인하는 단계; 및
    천단 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하고,
    상기 강도 증진재는, 장석, 규석, 도석 및 납석을 포함하고,
    상기 결합재는, 조개류 껍질 분말, 에멀전, 화이바 메쉬를 포함하고,
    표면은 배합된 복합 규사와 메가 폴리머 수지를 포함하는 자연 친화적 블록의 시공 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 혼합재와 무기 바인더를 결합한 결속재가 포함된 다수의 블록을 축조하는 단계는,
    상기 혼합재의 표면에 상기 무기 바인더를 도포하여 상기 무기 바인더와 상기 혼합재가 고화 작용을 일으키며 결합되는 다수의 블록을 순차적으로 축조하는 단계임을 특징으로 하는 자연 친화적 블록의 시공 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 다수의 블록을 축조하는 단계는,
    상기 다수의 블록의 위치가 고정될 수 있도록 상기 다수의 블록 사이에 고정 핀을 삽입하는 단계를 포함하는 자연 친화적 블록의 시공 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 뒷채움 잡석을 타설하는 단계는,
    투수성이 높은 쇄석을 타설하는 단계 또는 투수성이 높은 사질토를 타설하는 단계 중 적어도 어느 하나의 단계를 포함하는 자연 친화적 블록의 시공 방법.
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