KR101512004B1 - 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록 및 이의 제조방법 - Google Patents

비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지 및 골재를 포함하는 기반층; 및 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지, 골재, 폴리사카라이드, 고령토분말, 2종 이상의 안료 및 페트로폼 추출물을 포함하는 표면층으로 이루어짐으로써, 건축물의 내/외벽 마감면을 미려하게 하고 투수성, 강도 및 내구성이 우수하다.

Description

비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록 및 이의 제조방법{Split block using unsintered inorganic binder and method for manufacturing thereof}
본 발명은 건축물의 내/외벽을 미려하게 하고 투수성, 강도 및 내구성이 우수한 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 조경이나 일반 건축물의 외벽용, 내벽용, 외부장식용 그리고 축대용으로 외관이 뛰어난 자연석이 주로 사용되며, 채석된 자연석의 형상 및 모양을 원하는 형태로 가공(혹두기, 버너구이, 물갈기 등)한 상태에서 다단으로 쌓아 올리게 된다.
그러나 토석을 다질 때 자연석을 3단 이상으로 쌓게 되면 자연석이 직립 되게 유지하기가 어렵고, 특히, 비가 내리거나 자연석간 틈새로 물이 스며들게 되면 하중이나 토압에 의해 쉽게 무너지게 되는 문제가 발생할 수 있다.
그래서 자연석 대신 스플릿 벽돌, 패널 등이 사용되고 있다.
종래의 스플릿 벽돌은 부재 뒷면에 접착용 페이스트를 바른 후 붙임방법으로 공사를 실시하였으며, 이로 인하여 공정이 어렵고 접착용 페이스트의 양생기간이 소요되므로, 공사기간이 늘어나게 되는 문제점이 있었다. 또한, 줄눈을 처리하는 공정이 추가되어 공사 기간 및 공사비용이 증가되었다.
또한, 패널은 구조체 공사가 끝나고 양생이 완료된 다음 구조체와 외장 마감재를 연결하는 연결용 철물을 벽 및 각 부재에 설치하여 공사를 하므로, 별도의 부착장치가 필요하고, 이에 대한 설치 및 소요비용이 증대되며, 이로 인해 작업시간이 지연되는 문제점이 있었다.
상기와 같이 기존의 공법들은 공사를 실시하는 과정에서 필연적으로 줄눈이 발생하게 되므로, 적당한 양생 시간을 거친 다음 각 부재 사이에 발생하는 줄눈을 처리하는 작업을 추가 공정으로 실시하여야 하며, 이로 인해 공사기간 및 공사비용이 증대되었다.
또한, 벽면의 일체화를 위해 부재의 색과 줄눈의 색을 맞추어 일체화를 구현하지만 그것으로 일체화를 시키기에는 부족하므로, 건축물의 외벽 마감처리시 벽면이 일체화되지 못하는 등 여러 가지 문제점이 있다.
따라서 시공이 간편하고 벽면을 일체화시켜 조경성을 향상시킨 블록이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제0621694호 대한민국 등록실용 제0415090호 대한민국 등록실용 제0323942호
본 발명의 목적은 조경이나 일반 건축물의 외벽용, 내벽용, 외부장식용 그리고 축대용 벽을 미려하게 하고 투수성, 강도 및 내구성이 우수한 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 스필릿 블록을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록은 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지 및 골재를 포함하는 기반층; 및 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지, 폴리사카라이드, 고령토분말, 2종 이상의 안료 및 페트로폼 추출물을 포함하는 표면층;으로 이루어진 것으로서,
상기 비소성 무기 결합재는 고로슬래그 65 내지 90 중량%, 석고 5 내지 20 중량%, 황산알루미늄 0.5 내지 5 중량%, 생석회 또는 소석회 0.5 내지 3 중량%, 석회석 0.5 내지 5 중량% 및 조경제 0.5 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.
상기 기반층용 혼합물은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 효소로 처리된 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 구마론-인덴수지 1 내지 5 중량부 및 골재 30 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.
상기 표면층용 혼합물은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 효소로 처리된 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 구마론-인덴수지 1 내지 5 중량부, 폴리사카라이드 5 내지 30 중량부, 고령토분말 20 내지 60 중량부, 2종 이상의 안료 5 내지 20 중량부 및 페트로폼 추출물 1 내지 5 중량부를 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.
상기 효소는 파파인, 브로멜라인, 피신 및 트립신으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 표면층 측의 한 모서리에 돌출턱이 형성되고, 대응되는 다른 모서리에는 상기 돌출턱과 대응되는 절개부가 형성될 수 있다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록의 제조방법은 (A) 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지 및 골재를 포함하는 기반층용 혼합물을 하부금형에 주입하는 단계; (B) 상기 압축 성형기에 주입된 기반층용 혼합물을 1차 압축 성형하는 단계; (C) 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지, 폴리사카라이드, 고령토분말 및 페트로폼 추출물을 포함하는 표면층용 혼합물을 혼합기에서 혼합하는 단계; (D) 상기 (C)단계의 혼합기에 안료를 투입하는 단계; (E) 상기 (D)단계를 거친 표면층용 혼합물을 성형공급기에 주입하는 단계; (F) 상기 성형공급기에 주입된 표면층용 혼합물을 상기 압축 성형기에 존재하는 압축 성형된 기반층용 혼합물 상부에 주입하여 2차 압축 성형하는 단계; (G) 상기 2차 압축된 표면층용 혼합물 상부에 상기 기반층용 혼합물을 2차로 주입하여 3차 압축 성형하는 단계; (H) 상기 (G) 단계에서 성형된 스플릿 블록 반제품을 양생 건조하는 단계; 및 (I) 상기 양생 건조된 스플릿 블록의 표면층을 스플릿 공정으로 나누는 단계를 포함하는 스플릿 블록의 제조방법으로서,
상기 비소성 무기 결합재는 고로슬래그 65 내지 90 중량%, 석고 5 내지 20 중량%, 황산알루미늄 0.5 내지 5 중량%, 생석회 또는 소석회 0.5 내지 3 중량%, 석회석 0.5 내지 5 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.
상기 효소는 파파인, 브로멜라인, 피신 및 트립신으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 스플릿 블록을 이용하여 조경이나 일반 건축물의 외벽용, 내벽용, 외부장식용 그리고 축대용 벽을 시공함으로써, 자연석과 유사한 느낌을 주고 하나의 블록에 1종 이상의 색상을 구비할 뿐만 아니라 벽면을 일체화시키므로 미려함을 높였다.
또한, 본 발명의 스플릿 블록은 간단한 결합만으로 체결되므로 시공이 간편하고 투수성, 강도 및 내구성 등의 물성이 우수하다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 스플릿 블록의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 스플릿 블록의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 스플릿 블록을 스플릿 가공하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 스플릿 블록을 적층하여 형성되는 벽을 도시한 사시도이다.
본 발명은 건축물의 내/외벽 마감면을 미려하게 하고 투수성, 강도 및 내구성이 우수한 비소성 결합재를 이용한 스플릿 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 건축물의 내/외벽을 시공하기 위하여 다수개로 적층되는 스플릿 블록에 관한 것으로서, 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 스플릿 블록의 사시도이며, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 스플릿 블록의 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스플릿 블록(100)은 기반층(110) 및 상기 기반층의 상부에 구비되는 표면층(120)으로 이루어지며, 상기 표면층이 형성된 쪽의 한 모서리에는 다른 스플릿 블록을 끼울 수 있는 절개부(130)가 형성되고, 상기 모서리와 대응되는 다른 모서리에는 상기 절개부와 대응되는 돌출턱(140)이 형성된다.
구체적으로, 상기 절개부(130)에 다른 스플릿 블록(100)의 돌출턱(140)을 끼움으로써 단단히 결합된 벽면을 시공하므로 외부 압력 등에 의하여 붕괴되지 않는다.
본 발명 스플릿 블록의 기반층은 (a)비소성 무기 결합재, (b)효소로 처리된 무기물 섬유질, (c)구마론-인덴수지 및 (d)골재를 포함하는 혼합물로 형성되며, 표면층은 (a)비소성 무기 결합재, (b)효소로 처리된 무기물 섬유질, (c)구마론-인덴수지, (e)폴리사카라이드, (f)고령토분말 및 (g)페트로폼 추출물을 포함하는 혼합물로 형성된다.
(a) 비소성 무기 결합재
비소성 무기 결합재는 (a-1)고로슬래그, (a-2)석고, (a-3)황산알루미늄, (a-4)생석회 또는 소석회, (a-5)석회석 및 (a-6)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 65 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 80 중량%이다. 고로슬래그의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 (a-2)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 5 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 5 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-3)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 5 중량%로서, 함량이 5 중량% 초과인 경우에는 초기에 유동성을 급격하게 감소시키고 재령이 지남에 따라 강도를 큰 폭으로 감소시킬 수 있다.
상기 (a-4)생석회 또는 소석회는 저가의 공업용 제품으로서 국내에서 다량 생산되며, 본 발명에서는 0.5 내지 3 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 3 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 석고, 생석회 또는 소석회, 황산알루미늄을 상기 비율에 따라 첨가하고, 여기에 물성증진제로서 석회석 0.5 내지 5 중량% 및 조경제 0.5 내지 2 중량%를 첨가함으로써 색도 및 강도를 증진시킬 수 있다.
먼저, 석회석 미분말을 0.5 내지 5 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 5 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, 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)효소로 처리된 무기물 섬유질
본 발명에 사용된 효소로 처리된 무기물 섬유질은 투수성을 향상시키고 낮은 온도 및 높은 온도(예컨대, 여름철 및 겨울철 온도)에서 영구변형에 대한 저항성을 증대시킨다. 또한, 효소로 처리된 무기물 섬유질은 효소로 처리되지 않은 무기물 섬유질을 사용하는 경우에 비해서 블록을 더욱 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, 효소로 처리된 무기물 섬유질은 섬유질이 풍부하여 고령토분말 및 비소성 무기 결합재의 고로슬래그와 결합되면 치밀한 골격구조를 형성함으로써 인장강도, 굽힘강도, 충격강도가 우수해지며, 빗물 등의 물을 상당량 머금을 수 있다. 이러한 효소로 처리된 무기물 섬유질은 분말로 가공이 용이하고 환경오염의 염려가 없다.
상기 무기물 섬유질은 35 내지 80 메쉬(mesh), 바람직하게는 50 내지 60 메쉬로 분쇄하여 사용한다. 무기물 섬유질 분말의 크기가 상기 하한치 미만인 경우에는 황토 및 고로슬래그와의 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. 수분 함량이 5% 초과의 무기물 섬유질을 이용한 블록은 시간이 흐를수록 효소에 의하여 오히려 강도가 저하될 수 있다.
상기 무기물 섬유질은 김, 미역, 파래 등의 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수 및 야자수 열매로 이루이진 군에서 선택된 1종 이상이다.
또한, 상기 무기물 섬유질은 파파인, 브로멜라인, 피신 및 트립신으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 효소로 1 내지 3시간 동안 처리되어 효소로 처리된 무기물 섬유질이 제조된다.
효소로 처리된 무기물 섬유질의 함량은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부이며, 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 효소로 처리된 무기물 섬유질의 특성을 발휘할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 블록의 물성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다.
(c) 구마론 - 인덴수지
상기 (b)효소로 처리된 무기물 섬유질은 효소에 의하여 고령토분말, 석고, 석회석, 생석회 또는 소석회 등과 잘 결착되지 않으므로 소량의 구마론-인덴수지를 첨가하여 결착력을 향상시켜 블록의 강도를 증진시킨다.
이러한 구마론-인덴수지는 다량 사용되면 친수성이 강해져 습한 상태에서는 접착성이 저하되며 강도가 오히려 약해질 수 있지만, 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 적은 양으로 사용되므로 접착성이 저하되지 않는다.
(d)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 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 혼합된다. 골재의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 배수면적이 넓지 않아 투수성이 저하될 수 있으며, 상한치 초과인 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있다.
(e) 폴리사카라이드
본 발명에 사용된 폴리사카라이드는 비소성 무기 결합재 및 페트로폼 추출물과 함께 사용되어 취급이 용이해지고 고강도를 갖게 하며, 중합체 단독으로 사용하는 것에 의해 달성될 수 없는 특성 조합을 이끈다.
폴리사카라이드로는 스클레로글루칸과 같은 글루칸 산물 및/또는 쉬조필란을 들 수 있다. 스클레로글루칸은 스클레로티움속의 필라멘트성 균류에 의해 생성되며, 쉬조필란은 쉬니조필리움속의 균류에 의해 생성되는 세포외 폴리사카라이드이다. 상기 스클레로글루칸 및 쉬조필란은 1-6 결합에 의해 부착된 단일 D-글리코실 유니트를 함유하는 선형 사슬 약 30-35%를 갖는 1-3 연결 D-글리코실 유니트의 선형 사슬인 폴리사카라이드이며, 평균 분자량은 5x106이상이다.
폴리사카라이드의 함량은 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 혼합된다. 폴리사카라이드의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 강도가 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 피로수명 등의 저하될 수 있다.
(f)고령토분말, (g) 페트로폼 추출물, (h)안료 및 (i)황토
상기 (f)고령토분말, (g)페트로폼 추출물, (h)안료 및 (i)황토는 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 각각 20 내지 60 중량부, 1 내지 5 중량부, 5 내지 20 중량부 및 10 내지 30 중량부로 사용된다.
(f)고령토분말은 통기성 및 투수성이 우수하고, 미립자이므로 다른 물질들 사이사이에 침투할 수 있으며 수분과 반응시 돌처럼 변하므로 블록에 골고루 강도를 증가시킬 수 있다.
(g)페트로폼 추출물은 나프탈렌 추출 유황산을 주성분으로 하여 유기질 탄소, Fe, Ca, P, Na, K의 성분과 에소시에이트 계면활성제, 실리게이트 수지, 트리포이트게이트수지와 약간의 무기염류를 포함하는 것으로, 블록의 고화력을 향상시키는 데 사용된다.
(h)안료는 백색의 비소성 무기 결합재의 착색을 위하여 사용되는 것으로서, 주변의 경관에 어우러질 수 있는 색상을 선택하는 것이 바람직하다.
(i)황토는 토양의 주요 성분으로서, 블록이 최대한 주변의 경관에 어우러질 수 있도록 토양에 가까운 형태로 제조하기 위하여 사용된다.
추가 조성물
본 발명에 따른 스플릿 블록의 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.
또한, 본 발명은 스플릿 블록을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 스플릿 블록의 제조방법은 (A) 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지 및 골재를 포함하는 기반층용 혼합물을 하부금형에 주입하는 단계; (B) 상기 압축 성형기에 주입된 기반층용 혼합물을 1차 압축 성형하는 단계; (C) 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지, 폴리사카라이드, 고령토분말 및 페트로폼 추출물을 포함하는 표면층용 혼합물을 혼합기에서 혼합하는 단계; (D) 상기 (C)단계의 혼합기에 안료를 투입하는 단계; (E) 상기 (D)단계를 거친 표면층용 혼합물을 성형공급기에 주입하는 단계; (F) 상기 성형공급기에 주입된 표면층용 혼합물을 상기 압축 성형기에 존재하는 압축 성형된 기반층용 혼합물 상부에 주입하여 2차 압축 성형하는 단계; (G) 상기 2차 압축된 표면층용 혼합물 상부에 상기 기반층용 혼합물을 2차로 주입하여 3차 압축 성형하는 단계; (H) 상기 (G) 단계에서 성형된 스플릿 블록 반제품을 양생 건조하는 단계; 및 (I) 상기 양생 건조된 스플릿 블록의 표면층을 스플릿 공정으로 나누는 단계를 포함한다.
먼저, 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지 및 골재를 포함하는 기반층용 혼합물을 압축 성형기에 주입한 후 가압함으로써 1차 압축 성형한다.
다음으로, 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지, 골재, 폴리사카라이드, 고령토분말 및 페트로폼 추출물을 포함하는 표면층용 혼합물을 혼합기에서 혼합한 후 안료를 투입한다. 하나의 블록에 2종 이상의 서로 다른 색상을 부여하려면, 2개 이상의 혼합기, 바람직하게는 2 내지 5개의 혼합기에서 표면층용 혼합물을 각각 혼합한 후 상기 각각의 혼합기에 서로 다른 색상의 안료를 투입하여 이용한다.
다음으로, 상기 표면층용 혼합물을 성형공급기에 주입한 후 상기 압축 성형된 기반층용 혼합물 상부에 표면층용 혼합물을 주입하여 가압한다(2차 압축 성형). 이때 서로 다른 색상의 표면층용 혼합물을 사용하면 더욱 미려한 외관을 갖는 표면층을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 2차 압축된 표면층용 혼합물 상부에 기반층용 혼합물을 2차로 주입하여 가압함으로써(3차 압축 성형) 스플릿 블록 반제품을 성형한다.
다음으로, 상기 성형된 스플릿 블록 반제품을 45 내지 70 ℃의 양생실에서 10시간 동안 양생시킴으로써 스플릿 블록을 완성한다.
본 발명에서 양생건조는 증기 양생 또는 건식 양생을 모두 적용할 수 있으나, 증기 양생의 경우 전면부의 색상이 변색되는 경우가 있을 수 있으므로 열풍기, 열판넬 등을 이용한 건식 양생법이 바람직하다.
다음으로, 상기 양생 건조된 스플릿 블록의 표면층을 도 2에 도시된 바와 같이 스플릿 공정으로 나눈다. 구체적으로, 표면층의 양측에 기반층이 구비된 형태로 제조된 블록을 2개의 블록으로 제조하기 위하여 표면층을 스플릿 공정으로 쪼갠다.
상기와 같이 제조된 스플릿 블록(100)은 다수개로 적층되어 도 3에 도시된 바와 같이 건축물의 내/외벽을 형성할 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 83 중량%에 무수석고 12.5 중량%, 황산알루미늄 1.5 중량%, 생석회 1 중량%, 석회석 1 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 효소(피신)로 처리된 대나무 줄기(60 메쉬, 수분함량 4%) 25 중량부, 구마론-인덴수지 2 중량부, 골재 35 중량부로 이루어진 기반층용 혼합물을 압축 성형기에 주입한 후 1차 압축 성형하였다. 이때 골재는 평균입경이 25 내지 50 mm인 쇄석골재와 폐콘크리트를 7:3의 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.
한편, 제조예 1에서 제조된 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 효소(피신)로 처리된 대나무 줄기(60 메쉬, 수분함량 3%) 20 중량부, 구마론-인덴수지 3 중량부, 폴리사카라이드 12 중량부, 고령토분말 40 중량부 및 페트로폼 추출물 3 중량부로 이루어진 표면층용 혼합물을 혼합기에서 혼합한 후 상기 갈색 안료 5 중량부를 투입하였다. 상기 각 혼합기에서 혼합된 표면층용 혼합물을 성형공급기에 각각 주입한 다음 분할된 표면층용 혼합물을 상기 압축 성형기에 존재하는 압축 성형된 기반층용 혼합물 상부에 주입하여 2차 압축 성형한 다음 2차 압축한 표면층용 혼합물 상부에 상기 기반층용 혼합물을 또 주입한 후 3차 압출 성형함으로써 스플릿 블록 반제품을 얻었다.
상기 성형된 스플릿 블록 반제품을 열판넬이 구비된 60 ℃의 양생실에서 10 시간 동안 양생 건조하여 스플릿 블록을 제조하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 기반층, 표면층 모두 효소로 처리된 대나무 줄기를 사용하지 않고 스플릿 블록을 제조하였다.
비교예 2.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 기반층, 표면층 모두 효소로 처리된 대나무 줄기 대신 효소로 처리하지 않은 대나무 줄기를 사용하여 스플릿 블록을 제조하였다.
비교예 3.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 기반층, 표면층 모두 구마론-인덴수지를 사용하지 않고 스플릿 블록을 제조하였다.
비교예 4.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 표면층에 폴리사카라이드를 사용하지 않고 스플릿 블록을 제조하였다.
비교예 5.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 표면층에서 고령토분말 대신 모래를 사용하여 스플릿 블록을 제조하였다.
시험예 .
실시예 및 비교예에서 제조된 스플릿 블록에 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 (기준값: 0.1 mm/sec 이상).
3. 휨강도: KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법)에 의한 측정을 한다(기준값: 80 kgf/㎠이상).
4. 인장강도: KS F 2423(콘크리트의 인장강도 시험방법)에 의한 측정을 한다(기준값: 20 kgf/㎠이상).
5. 압축강도: KS L 5201 : 2006(시멘트의 응결시간 시험방법)에 의한 측정을 한다.
6. 감열강도: KS L 5201 : 2006(시멘트의 응결시간 시험방법)에 의한 측정을 한다.
7. 안정도: KS L 5201 : 2006(시멘트의 응결시간 시험방법)에 의한 측정을 한다.
구분 실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
전공극율(%) 25.4 22.5 22.0 22.1 22.8 21.4
투수계수(mm/sec) 2.9 2.2 2.5 2.7 2.6 2.8
휨강도(kgf/㎠) 146 118 105 127 101 122
인장강도(kgf/㎠) 73 51 60 59 57 60
압축강도
(N/㎟)		 재령3일 32.48 26.8 27.8 22.6 23.8 30.4
재령7일 57.4 38.4 40.8 37.1 42.2 53.7
재령28일 82.4 49.9 54.2 52.9 51.8 74.5
감열강도(%) 2.47 1.11 1.48 1.45 1.01 1.08
안정도(%) 0.04 0.02 0.02 0.01 0.03 0.03
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 스플릿 블록은 비교예 1 내지 5에 비하여 품질이 우수한 것을 확인하였으며, 특히 강도 및 안정도가 우수한 것으로 확인되었다.
100: 스플릿 블록 110: 기반층
120: 표면층 130: 절개부
140: 돌출턱

Claims (2)

  1. 벽을 시공하기 위하여 다수개로 적층되는 스플릿 블록으로서;
    상기 스플릿 블록은 (i) 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지 및 골재를 포함하는 기반층, 및 (ii) 비소성 무기 결합재, 효소로 처리된 무기물 섬유질, 구마론-인덴수지, 폴리사카라이드, 고령토분말, 2종 이상의 안료 및 페트로폼 추출물을 포함하는 표면층으로 이루어지고;
    상기 비소성 무기 결합재는 고로슬래그 65 내지 90 중량%, 석고 5 내지 20 중량%, 황산알루미늄 0.5 내지 5 중량%, 생석회 또는 소석회 0.5 내지 3 중량%, 석회석 0.5 내지 5 중량% 및 조경제 0.5 내지 2 중량%를 포함하며;
    상기 기반층용 혼합물은 상기 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 상기 효소로 처리된 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 상기 구마론-인덴수지 1 내지 5 중량부 및 골재 30 내지 40 중량부로 구성되고;
    상기 표면층용 혼합물은 상기 비소성 무기 결합재 100 중량부에 대하여 상기 효소로 처리된 무기물 섬유질 10 내지 40 중량부, 상기 구마론-인덴수지 1 내지 5 중량부, 상기 폴리사카라이드 5 내지 30 중량부, 상기 고령토분말 20 내지 60 중량부, 상기 2종 이상의 안료 5 내지 20 중량부 및 상기 페트로폼 추출물 1 내지 5 중량부로 구성되며;
    상기 무기물 섬유질은 35-80 메쉬(mesh)로 분쇄되고, 수분함량이 5% 미만이며;
    상기 무기물 섬유질은 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수 및 야자수 열매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고;
    상기 효소는 파파인, 브로멜라인, 피신 및 트립신으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며;
    상기 표면층 측의 한 모서리에 돌출턱이 형성되고, 대응되는 다른 모서리에는 상기 돌출턱과 대응되는 절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스플릿 블록.
  2. 삭제
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