KR101510672B1 - 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록 및 이의 시공방법 - Google Patents

비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록 및 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록 및 이의 시공방법은 평탄한 면으로 형성되며 상기 평탄한 면으로 형성된 두 면이 서로 마주보도록 네 면이 구비되는 평탄부, 및 상기 각 평탄부 사이에 골곡이 형성되되 인접한 다른 식재블록의 골곡부와 대응되는 형태로 형성된 굴곡부가 측면에 구비되고, 상면의 중앙에 식물이 식재되도록 형성된 식재공간홈을 포함하는 기반층; 및
상기 기반층의 상면에 구비되며 기반층의 측면과 동일한 형태로 측면이 형성되고, 상기 식재공간홈과 서로 통하는 관통부를 포함하는 표면층;으로 이루어진 것으로서,
상기 기반층은 비소성 무기 결합재, 붕규산 프리트, 무기물 섬유질, 셀라이트, 골재 및 질석을 포함하며, 상기 표면층은 비소성 무기 결합재, 붕규산 프리트, 무기물 섬유질, 셀라이트, 골재, 모래 및 페트로폼 추출물을 포함함으로써, 강도 및 내구성이 우수하고 우수한 흡수성 및 보습성에 의하여 식물이 잘 성장할 수 있다.

Description

비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록 및 이의 시공방법{Planting block using unsintered inorganic binder and constructing method thereof}
본 발명은 강도 및 내구성이 우수하고 우수한 흡수성 및 보습성에 의하여 식물이 잘 성장할 수 있는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
도시의 보도, 주차장, 공원산책로, 학교운동장 주변, 등산로, 광장 등의 지면은 통상 콘크리트, 아스팔트, 보도블록 등을 설치하여, 사람들에게 편의성을 준 반면 토양에 산소, 수분, 영양분 공급을 가로막아 토양을 황폐화시켜 가로수의 성장을 방해하고, 도심의 지하수자원 고갈의 원인을 제공하며, 더운 여름철 태양복사열로 인해 열섬현상을 일으키는 등의 문제점이 있었다.
이에 따라 최근 도시의 조경이 녹지공간을 확보하는 방향으로 개선되고 있으며, 그 예로서 종래의 콘크리트 지면 대신 잔디 등이 식생 가능한 블록으로 지면을 변경하는 추세에 있다. 이와 같이 지면에 식생이 가능하도록 설치한 블록을 통상 식재블록이라 한다.
최근에는 도심녹화 공간을 넓히기 위해 식재블록이나 일반블록에 구멍을 뚫어 식재 공간을 만들어 사용하는 경우를 볼 수가 있다.
기존의 보도블록의 형상을 변형하거나, 구멍을 뚫어 녹화공간을 확보하여 식물을 심거나, 녹화공간을 확보하기 위해 블록을 크게 만들어 식재 공간을 형성하는 식재블록 등이 일반적으로 사용이 되고 있으나, 대부분 식생공간이 협소하거나 식물의 생육이 어렵다. 또한 블록을 크게 만들어 식생공간을 넓힌 식재블록은 블록의 표면이 넓어 상부에 높은 하중을 받을 경우 블록이 깨질 수 있다.
식재블록은 사람, 자동차 등의 하중으로부터 식물의 뿌리와 생장점을 보호하여 식물이 푸르게 유지될 수 있도록 해야 한다.
이에 종래의 식재블록은 외부충격에 의한 파손이 일어나지 않도록 기계적 강도만을 고려하여 설계되고, 우천 시 내린 빗물을 저장하는 저장기능을 고려하여 설계되지 않았기 때문에 우천 시 식재블록 상에 내린 빗물은 그대로 지면으로 유출된다.
이에 따라, 식재된 식물에 수분을 충분히 제공할 수 없게 되어 식물의 생육을 저하시킴은 물론 식물이 고사되는 문제점이 있었다.
또한, 기존 시멘트는 중금속용출, 6가 크롬 용출 등의 문제점을 가지고 있어 식생환경에 불리한 영향을 주고 있다.
뿐만 아니라, 블록간의 이음세가 수직벽으로 막혀져 있는 구조로 이루어져 식물을 식생할 수 있는 공간부를 형성할 수 없기 때문에 전체적으로 식생공간을 감소시키며, 시공 후 밀폐된 경계영역에 의해서 전체적인 외관상 일체감 및 심미감을 저해하는 요인으로 작용하였다.
따라서 중금속용출, 6가 크롬 용출 등이 발생하지 않으며 빗물 등을 흡수하여 식재된 식물에 제공함으로써 식물을 지속적으로 성장시킬 수 있을 뿐만 아니라 많은 식재공간을 확보할 수 있는 식재블록이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0741827호 한국등록특허 제10-0880887호
본 발명의 목적은 중금속용출, 6가 크롬 용출 등이 발생하지 않으며, 강도 및 내구성이 우수하고 우수한 흡수성 및 보습성에 의하여 식물이 잘 성장할 수 있는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 식재블록을 시공하는 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록은 평탄한 면으로 형성되며 상기 평탄한 면으로 형성된 두 면이 서로 마주보도록 네 면이 구비되는 평탄부, 및 상기 각 평탄부 사이에 골곡이 형성되되 인접한 다른 식재블록의 골곡부와 대응되는 형태로 형성된 굴곡부가 측면에 구비되고, 상면의 중앙에 식물이 식재되도록 형성된 식재공간홈을 포함하는 기반층; 및
상기 기반층의 상면에 구비되며 기반층의 측면과 동일한 형태로 측면이 형성되고, 상기 식재공간홈과 서로 통하는 관통부를 포함하는 표면층;으로 이루어진 것으로서,
상기 기반층은 비소성 무기 결합재, 붕규산 프리트, 무기물 섬유질, 셀라이트, 골재 및 질석을 포함하며, 상기 표면층은 비소성 무기 결합재, 붕규산 프리트, 무기물 섬유질, 셀라이트, 골재, 모래 및 페트로폼 추출물을 포함할 수 있다.
상기 상호 대응하는 굴곡부끼리 대향되게 복수의 식재블록을 지면에 설치 시, 인접하는 식재블록의 평탄부 외측에 식물이 식재되도록 형성된 공간부 및 상기 식재공간홈에 삽입되는 채움블록을 더 구비할 수 있다.
상기 기반층 상면에 형성되는 배수홈 및 상기 배수홈과 서로 통하도록 표면층에 형성되는 배수로를 더 구비할 수 있다.
상기 기반층은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 내지 5 중량부, 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 셀라이트 1 내지 5 중량부, 골재 30 내지 40 중량부 및 질석 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 표면층은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 내지 5 중량부, 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 셀라이트 1 내지 5 중량부, 골재 10 내지 20 중량부, 모래 20 내지 40 중량부 및 페트로폼 추출물 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 비소성 무기 결합재는 고로슬래그 70 내지 80 중량%, 레드머드 5 내지 10 중량%, 석영, 세니딘, 정장석 및 알바이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광석 1 내지 5 중량%, 석고 10 내지 20 중량%, 황산알루미늄 0.5 내지 2 중량%, 생석회 또는 소석회 0.5 내지 1 중량%, 석회석 0.5 내지 3 중량% 및 조경제 0.5 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.
상기 무기물 섬유질은 35-80 메쉬(mesh)로 분쇄되며, 수분함량이 5% 미만일 수 있다.
상기 무기물 섬유질은 김, 미역, 파래 등의 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수 및 야자수 열매로 이루이진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록의 시공방법은 기반층과 기반층 상면에 구비되는 표면층으로 이루어진 식재블록을 시공하는 방법으로서,
시공면의 표면을 정리하는 단계; 및 상기 정리된 표면에서 제1 식재블록의 굴곡부와 제2 식재블록의 굴곡부를 맞닿도록 구비하는 단계;를 포함하며,
상기 기반층은 비소성 무기 결합재, 붕규산 프리트, 무기물 섬유질, 셀라이트, 골재 및 질석을 포함하고, 상기 표면층은 비소성 무기 결합재, 붕규산 프리트, 무기물 섬유질, 셀라이트, 골재, 모래 및 페트로폼 추출물을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 식재블록의 평탄부 외측에 식물이 식재되도록 형성된 공간부 및 상기 식재공간홈에 채움블록을 삽입할 수 있다.
본 발명의 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록은 중금속용출, 6가 크롬 용출 등이 발생하지 않으며 다공성임에도 불구하고 우수한 강도 및 내구성을 가지며, 물 흡수율 및 보습성이 우수하여 식물의 수분조절을 원활하게 도움으로써 다량의 식물을 지속적으로 생육시킬 수 있으므로 자연 친화적이다.
또한, 본 발명의 식재블록은 투수성이 우수하며 빗물 등의 일부가 지면으로 흡수되어지도록 함으로써, 블록이 질퍽거리거나 주차시 보행자에게 물이 튀는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 식재블록은 블록에 구비된 식재공간홈뿐만 아니라 블록을 지면에 설치 시 형성되는 공간부에 식물을 생육할 수 있으므로 많은 식재공간을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이 시공된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이 시공된 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이 시공된 사시도이다.
본 발명은 강도 및 내구성이 우수하고 우수한 흡수성 및 보습성에 의하여 식물이 잘 성장할 수 있는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이 시공된 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이 시공된 평면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록이 시공된 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 식재블록(100)은 기반층(120)과 표면층(110)으로 이루어진다.
상기 기반층(120)은 측면이 제1 평탄부(122)와 제1 굴곡부(123)로 형성되는데, 상기 제1 평탄부(122)는 평탄한 면으로 형성된 두 면(각각의 제1 평탄부)이 서로 마주보도록 네 면으로 구비되며, 상기 제1 굴곡부(123)는 다른 식재블록의 제1 골곡부와 대응되는 형태로 상기 각 평탄부(122) 사이에 형성된다. 구체적으로, 제1 굴곡부(123)는 모서리에 해당하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기반층(120)의 상면의 중앙에는 식물을 식재할 수 있는 식재공간홈(121)이 형성된다.
상기 표면층(110)도 기반층(120)의 측면과 동일한 형태, 즉 제2 평탄부(112)와 제2 굴곡부(113)로 형성되며 이에 대한 설명은 상기 기반층(120)의 제1 평탄부(122)와 제1 굴곡부(123)와 동일하다. 외부로 노출되는 표면층(110)의 상면은 쇼트가공된 것일 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 상호 대응하는 제1, 제2 굴곡부(122, 113)와 대향되도록 복수의 식재블록을 지면에 설치하면, 인접하는 식재블록의 제1, 제2 평탄부(112, 122) 외측에 식물을 식재할 수 있는 공간부(140)가 형성된다(도 2 및 도 3). 상기 공간부와 식재공간홈(121)에 식물을 식재하지 않는 경우에는 보행시 신발의 굽 및 지팡이 등이 빠지지 않도록 채움블록(130)을 삽입할 수 있다(도 4). 채움블록(130) 역시 식재블록(100)과 마찬가지로 기반층과 표면층으로 이루어지며, 그 조성도 식재블록(100)과 동일하다.
또한, 식재블록(100)에는 빗물 등이 외부로 배출되거나 식재공간홈(121) 및/또는 공간부(140)로 배출될 수 있도록 배수공간이 구비될 수 있다. 구체적으로, 배수공간은 기반층(120) 상면에 형성되는 배수홈(124) 및 상기 표면층(110)에 배수홈과 서로 통하도록 형성된 배수로(111)로 이루어진다.
본 발명의 식재블록(100)을 이용하면 오랜 기간 사용시에도 크랙 및 탈락이 되지 않으면서 보다 넓은 면적에 식물을 식재할 수 있다.
본 발명은 식재블록을 시공하는 방법을 제공한다.
본 발명의 식재블록 시공방법은 시공면의 표면을 정리하는 단계; 및 제1 식재블록의 굴곡부와 제2 식재블록의 굴곡부를 맞닿도록 구비하는 단계를 포함한다.
또한, 제1 및 제2 식재블록의 평탄부 외측에 식물이 식재되도록 형성된 공간부(140) 및 상기 식재공간홈(121)에 채움블록을 삽입할 수 있다.
본 발명의 식재블록(100)의 기반층(120)은 (a)비소성 무기 결합재, (b)붕규산 프리트, (c)무기물 섬유질, (d)셀라이트, (e)골재 및 (f)질석을 포함하는 혼합물로 형성되며, 표면층(110)은 (a)비소성 무기 결합재, (b)붕규산 프리트, (c)무기물 섬유질, (d)셀라이트, (e)골재, (g)모래 및 (h)페트로폼 추출물을 포함하는 혼합물로 형성된다.
(a) 비소성 무기 결합재
비소성 무기 결합재는 (a-1)고로슬래그, (a-2)레드머드, (a-3)광석, (a-4)석고, (a-5)황산알루미늄, (a-6)생석회 또는 소석회, (a-7)석회석 및 (a-8)조경제를 포함하여 제조된다.
상기 (a-1)고로슬래그는 제철공장 등에서 부산물로 연간 약 850만 톤이 발생되고 있다. 따라서 통상의 포틀랜드 시멘트보다 가격이 저렴하고 구입이 용이하다.
이러한 고로슬래그의 함량은 70 내지 80 중량%, 바람직하게는 70 내지 75 중량%이다. 고로슬래그의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 (a-2)레드머드는 알루미나(Al2O3), 이산화티타늄(TiO2) 등과 같은 세라믹이 풍부한 부산물 알카리토 금속 화합물로서, 고로슬래그가 수화하는데 필요한 Na 이온을 공급하는데 사용된다. 이러한 레드머드는 보크사이트 원료 광물에서 베이어법(알루미나가 다량 존재하는 원료 광물에 수산화나트륨(NaOH)을 가하여 수산화알루미늄을 추출하는 방법)에 의해 수산화알루미늄을 추출하고 남은 슬러지를 의미하는 것으로, 5 ~ 20 μm의 크기를 갖는 미분체이며, 약 30%의 수분 함량을 가지는 슬러지 형태(반죽 형태)로 산출되어 진다. 그러나 상기 베이어법, 즉 'Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O'는 고농도의 수산화나트륨(NaOH)을 사용함으로써 레드머드를 수소 이온 농도(pH) 12 이상의 강알카리성으로 산출시키게 된다. 따라서 레드머드 슬러지에 남은 수산화나트륨(NaOH)은 백화 현상 및 크랙을 발생시키게 되고, 이로 인해 건축물의 미관과 구조적 강도 면에서 악영향을 미치게 되는 것이다.
상기와 같은 문제점을 보이는 레드머드는 석영, 세니딘, 정장석 및 알바이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광석 및 황산알루미늄(바람직하게는 결정수를 함유한 황산알루미늄)과 혼합되면 치밀한 골격구조가 형성되어 블록의 강도가 증진되고 백화 및 크랙이 발생되지 않는다.
레드머드의 함량은 5 내지 10 중량%로서, 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 보다 향상된 강도를 가질 수 없으며, 10 중량% 초과인 경우에는 백화현상 및 크랙이 발생할 수 있다.
상기 (a-3)석영, 세니딘, 정장석 및 알바이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 광석은 통기성, 보수성, 강도가 우수하므로 블록의 강도를 증진시킬 수 있으며, 공기의 흐름을 원활하게 한다. 또한, 본 발명에 사용되는 광석은 알칼리성 광석으로서 고로슬래그, 레드머드, 황산알루미늄 및 강섬유와의 혼합에 의하여 블록의 강도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 백화현상 및 크랙이 발생하지 않도록 한다. 이때 광석의 공극크기는 광석의 굵기에 따라 가변적이므로 투수량을 고려하여 광석의 굵기를 1 내지 2.5 mm로 한다.
상기 광석의 함량은 1 내지 5 중량%로서, 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 강도, 보습성 및 통기성이 저하되고 백화현상 및 크랙이 발생할 수 있고 재령이 지남에 따라 강도가 큰 폭으로 감소할 수 있으며, 5 중량% 초과인 경우에는 강도가 저하될 수 있다.
상기 (a-4)석고는 천연석고 또는 탈황석고 등으로서, 이수, 반수, Ⅲ형 무수 또는 Ⅱ형 무수 등 어떤 형태로든 이용이 가능하다. 더욱이, 현재 일반 폐기물로 분류되어 있는 폐인산석고의 경우 국내 비료공장에서 부산물로서 연간 약 200만 톤 이상이 배출되고 있으며, 약 2천만 톤 가량의 폐석고가 적치장에 적치되어 있다. 따라서 이러한 폐석고의 처리문제가 심각한 문제로 대두되고 있는 실정인바, 본 발명에서는 중화 또는 하소 등의 간단한 전처리를 통해 쉽게 이용이 가능하다.
본 발명에서는 석고를 10 내지 20 중량% 혼화함으로써 슬래그의 산성피막을 파괴하여 수식이온을 용출시키는 역할을 하며, 특히 슬래그 내부의 알루미나 성분과 반응하여 에트린가이트(ettringite)(Calcium Sulphur Aluminat: 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)를 다량 생성시켜 침상의 에트린가이트에 의한 네트워크 매트릭스를 형성시켜 강도를 발현시킨다.
이때 석고를 10 중량% 미만으로 혼화하는 경우에는 비소성 무기 결합재의 강도가 충분히 발현되지 않는데, 이것은 고로슬래그에 함유되어 있는 C3A 성분을 완전히 에트린가이트로 전환시킬 수 있는 석고량의 부족으로 인하여 여분의 C3A 성분은 물과 반응하여 수화알루민산칼슘을 생성하거나 이미 생성된 에트린가이트 중의 석고와 반응하여 강도 발현이 에트린가이트보다 훨씬 작은 모노셀페이트를 생성하기 때문이다. 반대로 석고를 과량 혼화할 경우에는 고로슬래그와 반응하지 못한 여분의 석고가 수화생성물 사이에 응집상태로 존재하면서 이들의 결합력을 약화시키기 때문에 오히려 강도가 떨어지게 된다.
상기 (a-5)황산알루미늄은 무수황산알루미늄 혹은 결정수를 함유한 황산알루미늄으로서 공업용(소위 17% 황산알루미늄-17% Al2O3, 또는 약 57% Al(SO4)2)으로 시판되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 그 안에 포함된 불순물은 본 발명에 어떠한 영향도 주지 아니한다. 황산알루미늄은 무기 결합재 내에서 약간의 발열로 인해 고로슬래그의 반응을 촉진시킬 뿐만 아니라 고로슬래그에 함유된 알루미나 성분이 석고와 반응하여 에트린가이트를 위주로 하는 수화물을 생성하여 치밀한 골격구조를 형성함으로써 블록의 강도를 증진시킬 수 있다.
황산알루미늄의 함량은 0.5 내지 2 중량%로서, 함량이 2 중량% 초과인 경우에는 초기에 유동성을 급격하게 감소시키고 재령이 지남에 따라 강도를 큰 폭으로 감소시킬 수 있다.
상기 (a-6)생석회 또는 소석회는 저가의 공업용 제품으로서 국내에서 다량 생산되며, 본 발명에서는 0.5 내지 1 중량%를 혼화함으로써 충분한 강도를 발현시킬 수 있다. 이것은 석회의 용해도가 25 ℃에서는 1.13g/ℓ이고, 20 ℃에서 1.25g/ℓ이므로 소량만 가지고도 강알칼리성을 나타낼 수 있기 때문에, 고로슬래그 표면의 쇄상결합에 의한 불투수성 피막을 강알칼리 작용(pH〉12.5)에 의하여 빠르게 파괴하여 내부에 포위되어 있던 SiO4 2 - 또는 Al2O3을 용출시킨다. 용출된 SiO4 2 -와 Al2O3 이온은 석고와 반응하여 수화물을 생성한다. 이 반응은 초기에 활발히 진행되지만, 그 후에는 서서히 진행된다. 만약에 1 중량% 초과로 첨가되는 경우에는 석회의 용해도가 낮기 때문에 재빨리 과포화되어 결정체로 석출되는데, 수산화칼슘의 결정체는 강도가 없으므로 잉여량이 존재할 경우에는 결정체량이 많을수록 압축강도는 작아진다.
이와 같이, 고로슬래그에 레드머드, 석영, 석고, 생석회 또는 소석회, 황산알루미늄을 상기 비율에 따라 첨가하고, 여기에 물성증진제로서 석회석 0.5 내지 3 중량% 및 조경제 0.5 내지 2 중량%를 첨가함으로써 색도 및 강도를 증진시킬 수 있다.
먼저, 석회석 미분말을 0.5 내지 3 중량% 정도 혼합하면 강도가 5 내지 10% 정도 증가된다. 이것은 고로슬래그의 수화반응에서 생성되는 공극을 충전시켜 밀실도를 증가시킬 뿐만 아니라 그 중의 일부는 에트린가이트 중의 황산염을 치환하여 결정체를 형성함과 동시에 치환된 황산염이 고로슬래그의 반응을 촉진하기 때문이다. 그러나 석회석을 3 중량% 초과로 첨가하더라도 그 효과는 거의 증진되지 않는다.
또한, 조경제의 첨가에 의하여 초기강도가 약 5 내지 7% 정도 향상되는데, 이는 조경제의 첨가에 의한 고로슬래그의 수화반응을 촉진하기 때문이다. 조경제로는 염화칼슘, 물유리, 탄산나트륨 등을 분체상태로 또는 물에 용해하여 이용할 수 있다. 첨가되는 조경제는 0.5 내지 2 중량%이고, 그 초과량을 첨가하더라도 그 효과는 거의 증진되지 않는다.
이와 같이, 본 발명은 고로슬래그, 레드머드, 석영, 석고, 생석회 또는 소석회, 황산알루미늄, 석회석 및 조경제를 혼화한 후 혼화한 혼합물을 볼밀이나 튜브밀에서 4,000 내지 6,000 ㎠/g의 분말도로 미분쇄함으로써 본 발명에 따른 비소성 무기 결합재를 제조한다.
본 발명에 따라 고로슬래그를 주재료로 하는 비소성 무기 결합재는 소성과정 없이 혼합 및 분쇄과정 만을 걸쳐 제조할 수 있을 뿐만 아니라 초기 및 장기 재령에서 우수한 강도를 발현시킬 수 있다.
(b) 붕규산 프리트
본 발명에 사용된 붕규산 프리트는 주위에 있는 다른 물질들의 표면을 피복시켜 블록의 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 결합력을 향상시킨다.
본 발명에 사용되는 붕규산 프리트의 조성은 SiO2 60 중량%, Al2O3 10 중량%, B2O3 15 중량%, CaO 5 중량%, MgO 1 중량%, PbO 4 중량%, Na2O 5 중량%로 이루어진 것이다.
붕규산 프리트의 함량은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부이다. 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 강도 및 결합력 향상을 기대할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 블록을 구성하는 투수성이 저하될 수 있다.
(c)무기물 섬유질
본 발명에 사용된 무기물 섬유질은 투수성을 향상시키고 낮은 온도 및 높은 온도(예컨대, 여름철 및 겨울철 온도)에서 영구변형에 대한 저항성을 증대시킨다. 또한, 무기물 섬유질은 블록을 강하게, 예컨대 점탄성 거동을 감소시켜 이에 따른 변형을 감소시키거나 블록의 강성도를 증가시켜 영구 변형을 감소시킬 수 있다. 강성도 증가는 블록의 동적강성을 크게하여 재료의 하중 분산능력 증대, 구조적 강도 및 수명을 증대시키는 것을 의미한다.
뿐만 아니라, 무기물 섬유질은 섬유질이 풍부하여 황토, 셀라이트 및 비소성 무기 결합재의 고로슬래그, 레드머드와 결합되면 치밀한 골격구조를 형성함으로써 인장강도, 굽힘강도, 충격강도가 우수해지며, 빗물 등의 물을 상당량 머금을 수 있다. 이러한 무기물 섬유질은 분말로 가공이 용이하고 환경오염의 염려가 없다.
본 발명의 무기물 섬유질은 35 내지 80 메쉬(mesh), 바람직하게는 50 내지 60 메쉬로 분쇄하여 사용한다. 무기물 섬유질 분말의 크기가 상기 하한치 미만인 경우에는 황토, 고로슬래그 및 레드머드와의 결합력이 저하될 수 있고, 상기 상한치 초과인 경우에는 투수성이 저하될 수 있다.
또한, 무기물 섬유질은 100 ℃이상인 건조기로 수분 함량이 5%이하가 되도록 건조시키는데, 이렇게 수분을 조절하면 강도 증진제 등을 첨가하지 않아도 강도를 향상시킬 수 있다. 무기물 섬유질의 수분 함량이 5% 초과인 경우에는 폭발성을 갖기 때문에 위험하며, 빗물 등이 블록에 스며들면 블록이 급격히 팽창되어 크랙이 발생할 수 있다.
상기 무기물 섬유질은 김, 미역, 파래 등의 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수 및 야자수 열매로 이루이진 군에서 선택된 1종 이상이다.
무기물 섬유질의 함량은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부이며, 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 무기물 섬유질의 특성을 발휘할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 블록의 물성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다.
(d) 셀라이트
본 발명에 사용되는 셀라이트는 무기물 섬유질과 결합하여 블록의 보수성, 투수성 및 강도의 증대를 가져온다.
이러한 셀라이트의 함량은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부이다. 셀라이트의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 우수한 보수성, 투수성 및 강도를 가질 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 블록의 강도가 저하될 수 있다.
(e)골재
본 발명에 사용된 골재는 다수의 공극을 더욱 형성시킴으로써 투수성을 향상시킬 수 있다.
상기 골재는 평균입경이 25 내지 50 mm, 20 내지 25 mm, 15 내지 20 mm, 8 내지 13 mm 또는 1 내지 3 mm 중 선택된 어느 한 범위의 크기를 가지는 쇄석골재와 재생골재를 5:5, 7:3 또는 3:7 중 어느 하나의 중량비로 혼합한 것으로서, 단위중량이 1350 내지 1450 kg/m3인 것이 바람직하다.
상기 재생골재는 폐콘크리트, 폐도자기, 폐타일, 폐보드류 및 폐판넬로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
이러한 골재의 함량은 기반층에 사용하는 경우에는 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 혼합되며, 표면층에 사용하는 경우에는 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부로 혼합된다. 골재의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 배수면적이 넓지 않아 투수성이 저하될 수 있으며, 상한치 초과인 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있다.
(f)질석
기반층에 포함된 질석은 물 흡수율, 투수성, 배수성, 보수성 등이 좋기 때문에 식재블록의 보수성, 투수성, 보습성의 증대를 가져온다. 또한 질석은 온도 절감효과가 있어서 하절기에는 포장면의 급격한 온도상승을 방지할 수 있다. 이러한 질석의 함량은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부이다. 질석의 함량이 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만인 경우에는 우수한 보수성, 투수성, 보습성을 가질 수 없으며, 5 중량부 초과일 경우에는 휨강도 등의 강도가 저하될 수 있다.
(g)모래 (h) 페트로폼 추출물, (i)안료 및 (j)황토
상기 (g)모래, (h)페트로폼 추출물, (i)안료 및 (j)황토는 표면층에 포함되는 것으로서, 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 각각 20 내지 40 중량부, 1 내지 5 중량부, 1 내지 20 중량부, 10 내지 30 중량부로 사용된다.
(g)모래는 황토와 결합시 절건 비중과 강도를 증가시킴과 더불어, 황토의 흡수율을 저감시킴으로써, 길이 변화율을 최소화하게 된다.
(h)페트로폼 추출물은 나프탈렌 추출 유황산을 주성분으로 하여 유기질 탄소, Fe, Ca, P, Na, K의 성분과 에소시에이트 계면활성제, 실리게이트 수지, 트리포이트게이트수지와 약간의 무기염류를 포함하는 것으로, 표면층의 고화력을 향상시키는 데 사용된다. 또한 상기 비소성 무기 결합재는 강도가 높고 착색이 용이한 것으로, 수화 작용 후 경화될 때 황토 입자 간의 결속력을 증가시키는 역할을 하며 때에 따라 황토의 색상으로 착색할 수 있도록 사용된다.
(i)안료는 백색의 비소성 무기 결합재의 착색을 위하여 사용되는 것으로서, 주변의 경관에 어우러질 수 있는 색상을 선택하는 것이 바람직하다.
(j)황토는 토양의 주요 성분으로서, 식재블록이 최대한 주변의 경관에 어우러질 수 있도록 토양에 가까운 형태로 제조하기 위하여 사용된다.
본 발명의 전면부용 혼합물은 (g)모래, (h)페트로폼 추출물, 및 (j)황토를 사용함으로써 수밀성이 극대화되어 동파되는 것을 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 황토블록과 달리 고강성으로 제조할 수 있다.
추가 조성물
본 발명에 따른 식생블록의 기반층 및 표면층은 용도에 따라, 고로슬래그 시멘트, 고로슬래그, 소성황토 및 입경이 100-325 mesh인 맥반석을 모두 포함하며, 소석회, 고령토, 메타카올린 및 폐유리 재생 분말로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 혼합한 단위중량 450-490 kg/m3의 결합재; 결합재 100 중량부에 대하여 1 내지 1.5 중량부의 감수제(SP); 및 결합재 100 중량부에 대하여 25 내지 30 중량부의 물;을 포함하는 추가 조성물을 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 5 내지 7 중량부로 더 포함할 수 있다.
이러한 혼입은 본 발명의 질감을 필요에 따라 변용하는데 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예 1. 비소성 무기 결합재의 제조
고로슬래그 72.5 중량%에 레드머드 7 중량%, 석영 3 중량%, 무수석고 12 중량%, 황산알루미늄 1.5 중량%, 생석회 1 중량%, 석회석 2 중량%, 조경제 1 중량%(물에 용해시켰음)를 혼합하고, 이를 5,000 cm2/g의 분말도를 갖도록 분쇄하여 비소성 무기 결합재 분말을 제조하였다.
실시예 1.
제조예 1에서 제조된 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 3 중량부, 대나무 섬유질(60 메쉬, 수분함량 4%) 20 중량부, 셀라이트 3 중량부, 골재 40 중량부 및 질석 3 중량부로 이루어진 기반층용 혼합물을 하부금형에 투입하였다. 이때 골재는 평균입경이 25 내지 50 mm인 쇄석골재와 폐콘크리트를 7:3의 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 기반층용 혼합물 상부에 제조예 1에서 제조된 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 중량부, 짚(60 메쉬, 수분함량 4%) 30 중량부, 셀라이트 3 중량부, 골재 10 중량부, 모래 20 중량부 및 페트로폼 추출물 2 중량부로 이루어진 표면층용 혼합물을 적층한 후 상부금형과 상기 하부금형을 결합하여 식재블록 반제품을 성형하였다.
상기 성형된 식재블록 반제품을 열판넬이 구비된 47 ℃의 양생실에서 24 시간 동안 양생 건조한 후 표면층의 표면을 쇼트가공처리하여 식재블록을 제조하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 붕규산 프리트를 사용하지 않고 식재블록을 제조하였다.
비교예 2.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 대나무 섬유질 및 짚을 사용하지 않고 식재블록을 제조하였다.
비교예 3.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 대나무 섬유질 및 짚의 수분함량이 10%인 것을 사용하여 식재블록을 제조하였다.
비교예 4.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 셀라이트를 사용하지 않고 식재블록을 제조하였다.
시험예 .
실시예 및 비교예에서 제조된 식재블록에 대한 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 전공극율: ‘포러스 콘크리트의 공극율 시험방법(안)’의 용적법에 의한 전공율 측정을 한다.
- 전공극율(%)=[1-(W2-W1)/V1] X 100
(V1: 공시체의 용적, W1: 공시체의 수중중량, W2: 24시간 기중 방치후의 기중중량)
2. 투수계수: KS F 4419(콘크리트의 투수계수 시험방법)에 의한 측정을 한다.
3. 보습성(%): 블록의 표면을 수분측정기(카스인텍, HI-520)로 측정하여 보습성을 측정한다.
4. 흡수율(%): KS F 2459(콘크리트의 흡수율 시험방법)에 의한 측정을 한다.
5. 휨강도: KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법)에 의한 측정을 한다.
6. 인장강도: KS F 2423(콘크리트의 인장강도 시험방법)에 의한 측정을 한다.
7. 압축강도: KS L 5201 : 2006(시멘트의 응결시간 시험방법)에 의한 측정을 한다.
8. 감열강도: KS L 5201 : 2006(시멘트의 응결시간 시험방법)에 의한 측정을 한다.
9. 6가 크롬용출시험: 환경부의 폐기물 공정시험법에 의해 실시한다. 블록(28일, 20 ℃, 기중양생) 100 g을 증류수(0.1N HCl용액을 가하여 pH 5.8-6.3으로 조정) 1000 ml가 담긴 2000 ml의 삼각플라스크에 넣은 후 상온, 상압에서 진탕횟수 약 200 회/min(진폭 4-5 cm)로 6 시간 연속 진탕한다. 그 후 1.0 ㎛의 유리섬유 여과지를 이용하여 진탕한 증류수를 여과하고 추출하여 6가크롬 용출시험을 실시한다.
10. 백화현상: 백화현상의 정도에 따라 1에서 5까지 표시한다.
1 … 전혀 백화되지 않았음. 2 … 표시가 나타남. 3 … 일부분 백화됨. 4 … 백화됨. 5 … 전체 표면에 걸쳐 백화됨.
11. 안정도: KS L 5201 : 2006(시멘트의 응결시간 시험방법)에 의한 측정을 한다.
구분 실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
전공극율(%) 27.4 24.8 20.5 22.1 20.7
투수계수(mm/sec) 3.5 2.9 2.1 2.4 2.0
보습성(%) 12.8 10.7 9.5 10.4 8.8
흡수율(%) 7 7 5 6 6
휨강도(kgf/㎠) 141 114 101 105 119
인장강도(kgf/㎠) 59 45 40 42 45
압축강도(N/㎟) 재령3일 35.4 25.9 20.7 22.0 25.8
재령7일 49.9 37.2 28.8 31.1 38.9
재령28일 78.7 58.8 52.9 55.4 60.2
감열강도(%) 2.48 1.67 1.40 1.55 1.57
6가 크롬 무 무 무 무 무
백화현상 1 1 2 2 1
안정도(%) 0.07 0.03 0.03 0.01 0.03
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 식재블록은 비교예 1 내지 4에 비하여 품질이 우수한 것을 확인하였으며, 특히 공극율이 높아 우수한 투수성을 보일뿐만 아니라 강도, 보습성도 우수한 것으로 확인되었다.
100: 식재블록 110: 표면층
111: 비수로 112: 제2 평탄부
113: 제2 굴곡부 120: 기반층
121: 식재공간혼 122: 제1 평탄부
123: 제1 굴곡부 124: 배수홈
130: 채움블록 140: 공간부

Claims (10)

  1. 평탄한 면으로 형성되며 상기 평탄한 면으로 형성된 두 면이 서로 마주보도록 네 면이 구비되는 평탄부, 및 상기 각 평탄부 사이에 골곡이 형성되되 인접한 다른 식재블록의 골곡부와 대응되는 형태로 형성된 굴곡부가 측면에 구비되고, 상면의 중앙에 식물이 식재되도록 형성된 식재공간홈을 포함하는 기반층; 및
    상기 기반층의 상면에 구비되며 기반층의 측면과 동일한 형태로 측면이 형성되고, 상기 식재공간홈과 서로 통하는 관통부를 포함하는 표면층;으로 이루어진 것으로서,
    상기 기반층은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 내지 5 중량부, 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 셀라이트 1 내지 5 중량부, 골재 30 내지 40 중량부 및 질석 1 내지 5 중량부를 포함하며,
    상기 표면층은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 내지 5 중량부, 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 셀라이트 1 내지 5 중량부, 골재 10 내지 20 중량부, 모래 20 내지 40 중량부 및 페트로폼 추출물 1 내지 5 중량부를 포함하고,
    상기 무기물 섬유질은 35-80 메쉬(mesh)로 분쇄되며, 수분함량이 5% 미만인 김, 미역 및 파래로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 해조류; 땅콩껍질; 대나무; 짚 및 옥수수로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상호 대응하는 굴곡부끼리 대향되게 복수의 식재블록을 지면에 설치 시, 인접하는 식재블록의 평탄부 외측에 식물이 식재되도록 형성된 공간부 및 상기 식재공간홈에 삽입되는 채움블록을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기반층 상면에 형성되는 배수홈 및 상기 배수홈과 서로 통하도록 표면층에 형성되는 배수로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 비소성 무기 결합재는 고로슬래그 70 내지 80 중량%, 레드머드 5 내지 10 중량%, 석영, 세니딘, 정장석 및 알바이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광석 1 내지 5 중량%, 석고 10 내지 20 중량%, 황산알루미늄 0.5 내지 2 중량%, 생석회 또는 소석회 0.5 내지 1 중량%, 석회석 0.5 내지 3 중량% 및 조경제 0.5 내지 2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 기반층과 기반층 상면에 구비되는 표면층으로 이루어진 식재블록을 시공하는 방법으로서,
    시공면의 표면을 정리하는 단계; 및
    상기 정리된 표면에서 청구항 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항의 제1 식재블록의 굴곡부와 제2 식재블록의 굴곡부를 맞닿도록 구비하는 단계;를 포함하며,
    상기 기반층은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 내지 5 중량부, 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 셀라이트 1 내지 5 중량부, 골재 30 내지 40 중량부 및 질석 1 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 표면층은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 붕규산 프리트 1 내지 5 중량부, 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 셀라이트 1 내지 5 중량부, 골재 10 내지 20 중량부, 모래 20 내지 40 중량부 및 페트로폼 추출물 1 내지 5 중량부를 포함하며,
    상기 무기물 섬유질은 35-80 메쉬(mesh)로 분쇄되며, 수분함량이 5% 미만인 김, 미역 및 파래로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 해조류; 땅콩껍질; 대나무; 짚 및 옥수수로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록의 시공방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 식재블록의 평탄부 외측에 식물이 식재되도록 형성된 공간부 및 상기 식재공간홈에 채움블록을 삽입하는 것을 특징으로 하는 비소성 무기 결합재를 이용한 식재블록의 시공방법.
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