KR101722983B1

KR101722983B1 - 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물, 이를 이용한 기포 콘크리트의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트

Info

Publication number: KR101722983B1
Application number: KR1020150040801A
Authority: KR
Inventors: 김진만; 선정수
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2017-04-04
Also published as: KR20160114376A

Abstract

본 발명의 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물은 기포, 물, 시멘트 및 플라이애쉬를 포함하고, 상기 기포는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 40~60 부피%로 포함되며, 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.40~0.55 이다:
[식 1]
배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량
(상기 식 1에서, 상기 물 단위중량은 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 물의 중량(kg)이고, 상기 고형분말 단위중량은 상기 기포 콘크리트 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 고형분말의 총 중량(kg)임).

Description

바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물, 이를 이용한 기포 콘크리트의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 {Composition for foam concrete with high insulation for reducing of floor impact sound, manufacturing method of foam concrete using the same and foam concrete with high insulation for reducing of floor impact sound manufactured using the same}

본 발명은 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물, 이를 이용한 기포 콘크리트의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트에 관한 것이다.

국내 가구의 약 48%는 공동주택인 아파트에 거주하고 있으며, 연립주택 및 다세대 주택을 포함하면 약 58%가 벽과 바닥이 인접세대와 공유하고 있어 소음에 쉽게 노출 될 수 있는 공동주택에 거주하고 있다. 삶의 질에 대한 거주자들의 요구수준이 향상되어 층간소음에 대한 민원과 분쟁은 2005년에 114건, 2011년에 362건으로 매년 지속적으로 증가추세를 보이고 있어 중요한 사회적 문제화가 되고 있다 (국가소음정보시스템, 2013).

상기 층간소음 중 문제가 되고 있는 바닥충격음은 거주자들의 보행이나 물건의 낙하, 이동 등에 의해 발생한 충격이 바닥에 가해져 바닥 슬래브가 진동하게 되고 그 진동이 공기 중에 음으로서 반사되는 것을 말한다. 바닥충격음은 대표적인 고체 전달음으로서, 흔히 우리가 외부소음으로 인식하는 공기 전달음과는 전달 메커니즘이 다른 특성이 있다. 상기 바닥충격음에서 음이 전달되는 매질은 실내의 공기이며, 소음원은 진동하는 벽체와 슬래브(Slab)라 할 수 있다. 슬래브나 벽체가 진동할 때 슬래브와 공기의 접합부는 같이 거동하여 공기입자를 진동시키고 이로 인해 소음이 발생되기 때문이다.

상기 바닥충격음은 충격음의 충격특성, 지속시간 등에 따라 중량충격음과 경량충격음으로 구분할 수 있다. 중량충격음은 중량물에 의해 발생하는 소음으로 지속시간이 길고 낮은 주파수 성분이 특징이고, 경량충격음은 경량물에 의해 발생하는 음으로 중·고주파수 성분이 많은 특징을 가지고 있다.

한편 국토교통부에서는 2013년 “주택건설기준 등에 관한 규정”을 개정하여 공동주택의 슬래브 두께를 210mm 이상으로 정하고 있고, 경량바닥충격음은 58dB 이하, 중량바닥충격음은 50dB 이하를 만족하도록 설계기준을 강화하였다. 이러한 바닥충격음 기준 강화는 건설원가에 큰 영향을 미쳐 많은 제약이 되므로, 바닥충격음에 대한 기준강화로 인한 원가상승을 억제하고, 층간소음 문제를 근원적으로 해결하기 위한 방안이 필요하다.

국내 공동주택의 바닥슬래브는 콘크리트, 경량 기포콘크리트(단열층) 및 마감 몰탈로 구성되고 있으며, 그 동안 바닥충격음을 저감하기 위한 기술들을 지속적으로 개발하고 있음에도 불구하고 상기 중량바닥충격음 저감에 탁월한 성능을 갖는 완충재는 개발되지 않고 있다. 특히 공동주택 층간소음의 대표적 유형이 어린이 뛰는 소리와 어른의 보행 소리이며, 이 두 가지 소음의 주파수를 분석하면 100Hz이하의 중량충격음인 걸 감안하면, 효과적으로 층간소음에 대응하지 못하고 있는 실정이다.

최근에는 층간소음 저감을 위한 대안으로 구조체인 콘크리트의 두께 증가가 고려되고 있으나 시공성, 경제성 등의 제한점이 있어 공동주택 바닥슬래브 구조를 유지하면서 층간소음을 제어할 수 있는 대안이 필요한 실정이다.

바닥충격음을 저감시키는 방법에는 크게 충격원의 특성을 변화시키는 방법, 바닥슬래브를 고강성화 하여 진동을 어렵게 하는 방법, 충격이나 진동이 바닥 슬래브에 전달되지 않도록 하는 방법 및 충격에 의해 바닥슬래브로부터 방사되는 음을 차단하는 방법 등이 고려될 수 있다. 이들은 각각 여러 가지의 공법적인 측면에서 바닥충격음을 저감하기 위하여 적용되고 있다.

이러한 층간소음 저감 방법들은 뜬바닥 구조에 적용되는 차음재에 국한되어 있으며 중량충격음을 효율적으로 저감할 수 있는 재료 및 기술의 한계를 나타내고 있다. 저감 대책 중 하나인 유연한 바닥 마감재 및 뜬바닥 구조 등의 표면완충공법의 경우, 경량충격음 저감에만 유용하여 공동주택에서 문제로 대두 되고 있는 중량 충격음에는 효과가 적은 것으로 알려져 있다.

슬래브의 중량을 증가시키면 충격에 대해 바닥이 진동하기 어렵게 되어 충격에 의한 발생음도 저하되며, 슬래브의 강성을 높이는 방법도 충격점의 유효 질량을 높이는 것이 되어 똑같은 효과를 얻을 수 있다. 보통 슬래브 두께 30mm 증가 시 중량충격음은 2dB 까지 저감하는 것이 가능하다고 알려져 있다. 그러나 이러한 슬래브 두께 증가를 통한 중량충격음 저감은 시공성 및 경제성이 좋지 못하여 벽식 구조 공동주택 시공시 적용하기 어려운 단점이 있어, 슬래브 두께를 유지하면서 중량충격음을 저감하는 방안이 요구되고 있다.

한편, 중량충격음 차단을 위한 벽식 구조 및 혼합구조에서의 표준바닥구조는 두께 210mm 이상의 콘크리트 슬래브를 기본으로 하고 있으며, 바닥구조에 따라 단열재 20mm(완충재 20~40mm) + 경량기포콘크리트 40mm 이상+ 마감 모르타르 40~50mm 이상으로 구성되어 있다.

그러나 2007년 환경부에서 발표한 보고서 “공동주택 층간소음 저감을 위한 기술 개발”에 의하면 바닥완충재를 슬래브와 경량기포 사이에 적용한 경우 경량충격음 레벨은 250Hz 이상 대역에서는 저감되었으나, 125Hz 이하의 대역에서는 오히려 증가되는 것으로 나타났다. 이는 완충재에 의해 저주파수 대역에서 공진현상이 발생하여 나타난 현상으로 보고하고 있다. 이와 같이 판의 고유진동수와 음의 주파수가 일치하면 판과 음파사이에 격열한 공명진동이 일어나 음이 급격하게 투과한다. 이러한 현상을 코인시던스 효과(Coincidance effect)라고 한다.

한편, 기포콘크리트(Form concrete)는 경화된 페이스트 또는 모르타르 내부에 안정된 공극을 도입하여 콘크리트의 밀도를 감소시킨 것으로, 일반적으로 바닥, 충전재, 지붕 패널 및 블록과 같은 단열용으로 사용된다. 기포콘크리트는 1889년 호프만(Hofman)이 염산과 탄산나트륨을 반응시켜 발생한 가스를 이용한 것이 기포콘크리트 제조의 효시를 이룬다. 경량 기포콘크리트는 그 재료가 갖는 특성인 단열성으로 인해 스웨덴을 시발점으로 하여 영국, 독일, 캐나다, 멕시코 및 러시아 등에서 연구 및 응용 되었다. 1923년에는 스웨덴의 에나다, 멕시코 및 러시아 등에서 연구 및 응용 되었다. 1923년에는 스웨덴의 에릭슨이 석탄과 소성혈암분으로 된 슬러리 중에 알루미늄 분말을 첨가하여 고압 증기 양생한 것으로 특허를 출원하였으며, 이를 기초로 1923년 스웨덴에서는 경량 기포콘크리트가 상품명 “이통(Yteong)”으로서 시장에 판매되기 시작하였다. 이후 유럽의 각국에서는 일부 단열 및 방음용 재료로서의 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)에 관한 연구에 편중되어 있었으며, 미국 역시 경량 골재 콘크리트에 관한 연구에 비하면 기포 콘크리트에 관한 연구는 미미한 실정이다(최신 콘크리트 공학, 한국콘크리트학회, 2005).

이러한 기포콘크리트는 폼콘크리트, 가스콘크리트 및 현장타설 기포콘크리트 등이 있다. 상기 폼콘크리트는 아직 굳지 않은 콘크리트용 슬러리에 기포제의 물리적 계면 활성 작용에 의해 얻어진 기포를 콘크리트 중에 포함시키는 방법으로 선기포 방식 및 혼합기포 방식으로 분류한다. 상기 가스콘크리트는 아직 굳지 않은 콘크리트에 발포제의 화학반응을 통해 얻어진 기포를 콘크리트 중에 포함시키는 방법으로 응결했을 때 다량의 기체반응이 포함된다. 발포제로는 알루미늄 분말이 가장 많이 사용되며, 발포원리는 활성 분말이 수산화칼슘 또는 알칼리 유리 수소와 반응하여 수소가스를 발생시키는 원리로 공극이 형성되어 경량화 된다. 상기 현장타설 기포콘크리트는 재료 자체의 다공성 및 경량성 등으로 인하여 단열재 또는 충전재 등으로 많이 사용된다. 따라서 플로우, 겉보기 비중, 흡수율 및 압축강도 등이 중요한 특성이 된다.

본 발명의 목적은 바닥충격음 저감효과가 우수한 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내열성, 중량 특성 및 강성이 우수한 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 성형성 및 신뢰성이 우수한 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 제조방법에 의해 제조된 기포 콘크리트를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물은 기포, 물, 시멘트 및 플라이애쉬를 포함하고, 상기 기포는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 40~60 부피%로 포함되며, 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.40~0.55 이다:

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

(상기 식 1에서, 상기 물 단위중량은 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 물의 중량(kg)이고, 상기 고형분말 단위중량은 상기 기포 콘크리트 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 고형분말의 총 중량(kg)임).

본 발명의 다른 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물은 기포, 물, 시멘트 및 경량골재를 포함하며, 상기 기포 및 경량골재는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 50~80 부피%로 포함되고, 상기 경량골재 및 기포는 1:0.5~1:2 부피비로 포함되며, 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.35~0.5 이다:

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

한 구체예에서 상기 기포는 기포제 3~5 중량%를 포함하는 혼합 수용액을 발포하여 형성된 것이며, 상기 기포제는 식물성 기포제 또는 동물성 기포제를 포함할 수 있다.

한 구체예에서 상기 경량골재는 밀도 1.5~2.0g/㎤ 및 흡수율 5%~20%인 제1 경량골재 및 밀도 0.5~1.5g/㎤ 및 흡수율 50%~70%인 제2 경량골재 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 이용한 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법은 시멘트, 플라이애쉬 및 물을 포함하는 제1 슬러리를 제조하는 단계; 상기 제1 슬러리에 기포를 혼입하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 타설하여 양생하는 단계;를 포함하며, 상기 기포는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 40~60 부피%로 포함되며, 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.40~0.55 이다:

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

본 발명의 다른 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법은 시멘트 및 물을 포함하는 제2 슬러리에 기포를 주입하고 혼합하는 단계; 상기 기포 주입된 제2 슬러리에 경량골재를 투입하고 교반하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제2 혼합물을 타설하여 양생하는 단계;를 포함하며, 상기 기포 및 경량골재는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 50~80 부피%로 포함되고, 상기 경량골재 및 기포는 1:0.5~1:2 부피비로 포함되며, 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.35~0.5 이다:

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

한 구체예에서 상기 제2 슬러리는 플라이애쉬를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법에 의해 제조된 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트는 밀도 0.7 t/㎥ 이상, 압축강도 2 MPa 이상, 및 열전도율 0.019 W/mK 이하이다.

본 발명에 따른 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 이용한 기포 콘크리트 성형체는 콘크리트 구조체의 두께 변화 없이 고중량화 및 고강성화를 통해 면밀도를 향상시켜 음의 투과손실을 증가시켜 공진현상 제어 및 중량충격음 등의 바닥충격음 저감효과가 우수하며, 내열성, 중량 특성 및 강성 등의 물리적 특성이 동시에 우수하면서, 성형성이 우수하고, 신뢰도가 우수한 중량충격음 저감성능을 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트 조성물의 슬럼프 플로우 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트 조성물의 슬럼프 플로우 측정 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트 조성물에 대한 함수 조건별 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 재령에 따른 체적 안정성을 검토하기 위한 길이변화를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 재령에 따른 압축강도를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 광학현미경 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예의 기포 콘크리트에 대한 공극률을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트 조성물의 슬럼프 플로우 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트 조성물에 대한 함수 조건별 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 재령에 따른 체적 안정성을 검토하기 위한 길이변화를 측정한 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 재령에 따른 압축강도를 측정한 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 단면 사진과, 상기 기포 콘크리트의 단면을 광학현미경으로 확대한 사진이다.
도 13은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 단면 사진과, 상기 기포 콘크리트의 단면을 광학현미경으로 확대한 사진이다.
도 14는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예를 통해 제조된 기포 콘크리트의 재료분리 여부를 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물은 기포, 물, 시멘트 및 플라이 애쉬를 포함한다.

이하 본 발명의 한 구체예에 따른 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물의 구성성분을 보다 상세히 설명하도록 한다.

기포

상기 기포는 본 발명의 기포 콘크리트의 밀도를 조절하고 열전도율을 향상시키기 위한 목적으로 포함된다. 본 발명에서 상기 기포는 선발포방식을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 기포는 기포제 3~5 중량% 포함하는 혼합수용액을 발포하여 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 기포는 기포제 3~5 중량% 및 물 95~97 중량%를 1~5 bar의 압력 하에서 혼합수용액을 제조한 다음, 발포하여 형성될 수 있다.

좀 더 구체적으로 상기 기포는 압축공기를 통해 기포제를 3~5 중량%로 포함하는 혼합 수용액을 유입시키고, 상기 유입된 혼합 수용액을 비드로 채워진 관을 통과시킴으로서 상기 혼합 수용액을 유동시키는 방법을 이용하여 제조할 수 있다.

상기와 같은 선발포 방식으로 미리 제조한 기포를 기포 콘크리트용 슬러리 혼합물에 투입시 기포량의 조절이 용이하고 경화체의 밀도를 컨트롤 할 수 있으며, 시공성이 양호하고 구형의 기포를 생성할 수 있다.

구체예에서 상기 기포제는 계면활성 작용을 통해 물리적인 힘으로 기포를 제조하기 위해 사용되는 혼화제이다. 기포의 형성은 기포제에 의해 수용액의 표면장력이 낮아지고 점도가 높아지면서 외부로부터 교반 또는 공기의 도입을 통해 형성된다. 기포제에 의한 표면장력과 점도 등의 특성은 기포의 크기, 안정성 등에 많은 영향을 준다. 상기 기포제로는 천연 기포제 및 합성 기포제를 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 기포제는 식물성 기포제 또는 동물성 기포제를 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 식물성 기포제로는 연속 공극을 형성하는 것으로 알려진VS(Vegetable soap)을 사용할 수 있다. 상기 동물성 기포제로는 닫힌 공극 혹은 독립 기포를 형성하는 것으로 알려진 FP(Fe-protein)를 사용할 수 있다.

상기 기포는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 40~60 부피%로 포함된다. 즉, 상기 기포 콘크리트 조성물은 기포 40~60 부피%, 및 시멘트, 물 및 플라이애쉬 40~60 부피%를 포함한다. 상기 부피범위로 포함시 혼합성, 성형성 및 중량특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 기포를 40 부피% 미만으로 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 혼합성이 저하되고, 공극률이 지나치게 저하되어 단열 특성이 저하될 수 있고, 60 부피%를 초과하여 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 유동성이 감소하고, 혼합성이 저하되며, 밀도가 감소하여 중량 특성이 저하되어 바닥충격음 저감효과가 저하될 수 있다. 예를 들면 43~57 부피%일 수 있다. 다른 예를 들면 48~53 부피%일 수 있다.

한 구체예에서 상기 기포는 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물 전체중량에 대하여 1~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 밀도 조절 및 열전도율 향상 효과가 우수할 수 있다. 예를 들면, 2~4 중량%로 포함될 수 있다.

물

상기 물은 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물의 성형성 및 혼합성을 제공하는 목적으로 포함된다.

시멘트

상기 시멘트는 본 발명에서 고화용 재료성분으로 사용된다. 상기 시멘트는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 포트랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 구체예에서 상기 포틀랜드 시멘트는 KS L 5201 규정에 만족하는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 예를 들면, 분말도 2,800~3,500 ㎠/g 및 밀도 3.0~3.5 t/㎥인 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다.

플라이애쉬

상기 플라이애쉬(Fly ash)는 본 발명 구성 성분들의 성형을 위한 혼합과정에서 부립, 침하, 및 블리딩(bleeding) 현상 방지 및 기계적 강도확보를 목적으로 포함된다. 상기 플라이애쉬는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, KS L 5405 규정에 만족하는 플라이애쉬를 사용할 수 있다. 상기 플라이애쉬는 평균 0.1㎛~0.5 mm 크기의 분말 형태로 사용할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 “크기”는 최대 길이를 의미하는 것으로 정의한다. 예를 들면, 분말도 3,000 ㎠/g 이상 및 밀도 2.1 t/㎥이상인 플라이애쉬를 사용할 수 있다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 기포 콘크리트 조성물의 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.40~0.55 이다:

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

상기 고형분말은 시멘트 및 플라이애쉬 등의 분말 성분을 포함하고, 경량골재는 제외된다.

상기 범위에서 전술한 성분들의 혼합성, 성형성이 우수하여 부립 및 침하현상을 방지할 수 있다. 상기 고형분말 단위중량에 대한 물의 단위중량의 배합비(W/B)가 0.40 미만인 경우 혼합성, 성형성이 저하되며, 0.55를 초과하는 경우, 성형 및 양생과정에서 부립 및 침하현상이 발생할 수 있다. 예를 들면 0.43~0.51 일 수 있다. 다른 예를 들면 0.44~0.46일 수 있다.

구체예에서 상기 플라이애쉬 및 시멘트는 1:1~1:4 부피비로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 혼합성, 성형성이 우수하면서, 밀도가 증가하여 중량 특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물은 기포, 물, 시멘트, 경량골재를 포함한다.

상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물의 구성성분 중에서 기포, 물 및 시멘트는 전술한 것과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

경량골재

상기 경량골재는 본 발명의 단열성을 향상시키고, 밀도를 높임으로서, 중량 특성을 향상시켜 바닥충격음 저감효과를 향상시키는 목적으로 포함된다.

상기 경량골재는 천연 경량골재 및 인공 경량골재 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 인공적으로 제조된 경량골재를 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 경량골재는 밀도 1.5~2.0g/㎤ 및 흡수율 5%~20%인 제1 경량골재 및 밀도 0.5~1.5g/㎤ 및 흡수율 50%~70%인 제2 경량골재 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 경량골재를 포함시 재료분리현상을 방지하면서, 단열성, 강성 및 밀도가 증가하여 중량 특성이 우수할 수 있다.

한 구체예에서 상기 기포 및 경량골재는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 50~80 부피%로 포함된다. 즉, 상기 기포 콘크리트 조성물은 상기 기포 및 경량골재의 합 50~80 부피%와 상기 물 및 시멘트 20~60 부피%로 포함된다. 상기 부피범위로 포함시 혼합성, 성형성 및 중량특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 기포 및 경량골재가 50 부피% 미만으로 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 혼합성이 저하되고, 공극률이 지나치게 저하되어 단열 특성이 저하될 수 있고, 상기 기포 및 경량골재가 80 부피%를 초과하여 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 유동성이 감소하고, 혼합성이 저하되며, 밀도가 감소하여 중량 특성이 저하되어 바닥충격음 저감효과가 저하될 수 있다. 예를 들면 54~76 부피%일 수 있다. 다른 예를 들면 58~72 부피%일 수 있다.

또한, 상기 경량골재 및 기포는 1:0.5~1:2 부피비로 포함된다. 상기 함량으로 포함시 혼합성, 성형성이 우수하고, 본 발명에 포함되는 성분들의 부립 및 침하현상을 방지하며, 밀도가 증가하여 중량 특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 경량골재 및 기포가 1:0.5 부피비 미만으로 포함시, 혼합성, 성형성이 우수하고, 본 발명에 포함되는 성분들의 부립 및 침하현상이 발생하며, 밀도가 감소하여 중량 특성이 저하되어 바닥충격음 저감효과가 저하될 수 있고, 상기 경량골재 및 기포가 1:2 부피비를 초과하여 포함시 본 발명에 포함되는 성분들의 부립 및 침하현상이 발생하며, 성형성이 저하될 수 있다. 예를 들면, 1:0.9~1:1.1 중량비로 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서, 상기 기포 콘크리트 조성물의 하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.35~0.5 이다:

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

또한 본 발명에서, 상기 고형분말은 시멘트 및 플라이애쉬 등의 분말 성분을 포함하고, 경량골재는 제외된다.

상기 범위에서 전술한 성분들의 혼합성, 성형성이 우수하여 부립 및 침하현상을 방지할 수 있다. 상기 고형분말 단위중량에 대한 물의 단위중량의 배합비(W/B)가 0.35 미만인 경우 혼합성, 성형성이 저하되며, 0.5를 초과하는 경우, 성형 및 양생과정에서 부립 및 침하현상이 발생할 수 있다. 예를 들면 0.37~0.45 일 수 있다. 다른 예를 들면 0.39~0.41 일 수 있다.

한 구체예에서 상기 기포 콘크리트 조성물은 플라이애쉬를 더 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함시 단열성, 혼합성 및 성형성이 우수하면서, 밀도 향상으로 중량 특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물을 이용한 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법은 시멘트, 플라이애쉬 및 물을 포함하는 제1 슬러리를 제조하는 단계; 상기 제1 슬러리에 기포를 혼입하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 타설하여 양생하는 단계;를 포함한다.

상기 기포는 전술한 바와 같이 선발포 방식으로 제조하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 시멘트, 플라이애쉬 및 물을 포함하는 제1 슬러리를 제조하고, 상기 제1 슬러리에 상기 선 발포된 기포를 투입하고 리본믹서를 이용하여 30초~2분 동안 혼합하여 제1 슬러리를 제조후 배출하여 몰드에 타설하여 양생할 수 있다.

상기 양생은, 상기 몰드에 타설한 상기 기포콘크리트는 기포의 안정성 및 시험체의 초기 강도 확보를 위하여 20±2℃에서 24시간 동안 양생(air curing)한 다음, 항온항습실에서 5~10 일간 봉함양생(sealed curing) 및 5~10일 이후 기건양생(air dry curing)의 2단계로 실시할 수 있다. 상기 양생시 기포의 안정성 및 시험체의 초기 강도 확보가 용이할 수 있다.

상기 기포는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 40~60 부피%로 포함된다. 상기 부피범위로 포함시 혼합성, 성형성 및 중량특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 기포를 40 부피% 미만으로 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 혼합성이 저하되고, 공극률이 지나치게 저하되어 단열 특성이 저하될 수 있고, 60 부피%를 초과하여 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 유동성이 감소하고, 혼합성이 저하되며, 밀도가 감소하여 중량 특성이 저하되어 바닥충격음 저감효과가 저하될 수 있다. 예를 들면 43~57 부피%일 수 있다. 다른 예를 들면 48~53 부피%일 수 있다.

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

본 발명의 다른 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법은 시멘트 및 물을 포함하는 제2 슬러리에 기포를 주입하고 혼합하는 단계; 상기 기포 주입된 제2 슬러리에 경량골재를 투입하고 교반하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제2 혼합물을 타설하여 양생하는 단계;를 포함한다.

상기 기포는 전술한 바와 같이 선발포 방식으로 제조하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 시멘트 및 물을 포함하는 제2 혼합물에 상기 선 발포된 기포 및 경량골재를 투입하고 리본믹서를 이용하여 30초~2분 동안 혼합하여 제2 슬러리를 제조후 배출하여 몰드에 타설하여 양생할 수 있다.

상기 기포 및 경량골재는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 50~80 부피%로 포함된다. 상기 부피범위로 포함시 혼합성, 성형성 및 중량특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 기포 및 경량골재를 50 부피% 미만으로 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 혼합성이 저하되고, 공극률이 지나치게 저하되어 단열 특성이 저하될 수 있고, 80 부피%를 초과하여 포함시 상기 기포 콘크리트용 조성물의 유동성이 감소하고, 혼합성이 저하되며, 밀도가 감소하여 중량 특성이 저하되어 바닥충격음 저감효과가 저하될 수 있다. 예를 들면 54~76 부피%일 수 있다. 다른 예를 들면 58~72 부피%일 수 있다.

상기 경량골재 및 기포는 1:0.5~1:2 부피비로 포함된다. 상기 함량으로 포함시 혼합성, 성형성이 우수하고, 본 발명에 포함되는 성분들의 부립 및 침하현상을 방지하며, 밀도가 증가하여 중량 특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 경량골재 및 기포가 1:0.5 부피비 미만으로 포함시, 혼합성, 성형성이 우수하고, 본 발명에 포함되는 성분들의 부립 및 침하현상이 발생하며, 밀도가 감소하여 중량 특성이 저하되어 바닥충격음 저감효과가 저하될 수 있고, 상기 경량골재 및 기포가 1:2 부피비를 초과하여 포함시 본 발명에 포함되는 성분들의 부립 및 침하현상이 발생하며, 성형성이 저하될 수 있다. 예를 들면, 1:0.9~1:1.1 중량비로 포함될 수 있다.

[식 1]

배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량

한 구체예에서 상기 제2 슬러리는 플라이애쉬를 더 포함할 수 있다. 상기 플라이애쉬를 포함시 단열성, 혼합성 및 성형성이 우수하면서, 밀도 향상으로 중량 특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다.

이때 제2 슬러리의 상기 플라이애쉬 및 시멘트는 1:1~1:4 부피비로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 혼합성, 성형성이 우수하면서, 밀도가 증가하여 중량 특성이 우수하여 바닥충격음 저감효과가 우수할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 전술한 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법에 의해 제조되는 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트에 관한 것이다. 상기 기포 콘크리트는 닫힌 공극, 연속 공극 및 독립 기포 구조를 가질 수 있다. 구체예에서 상기 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트는 밀도 0.7 t/㎥ 이상, 압축강도 2 MPa 이상, 및 열전도율 0.019 W/mK 이하이다. 상기 범위에서, 중량 특성, 강성 및 단열 효과가 우수하여 콘크리트 구조체의 두께 변화 없이 고중량화 및 고강성화를 통해 면밀도를 향상시켜 음의 투과손실을 증가시켜 공진현상 제어 및 중량충격음 등의 바닥충격음 저감 효과가 우수하며, 내열성, 중량 특성 및 강성 등의 물리적 특성이 동시에 우수하면서, 성형성이 우수하고, 신뢰도가 우수한 중량충격음 저감성능을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 밀도 0.7~1.2 t/㎥, 압축강도 2~4 MPa 및 열전도율 0.001~0.019 W/mK 일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예 및 비교예

실시예 1

기포콘크리트 종류 및 투입량에 따른 시멘트 고화체의 강도 및 물리적 특성을 알아보기 위한 실험으로서, 기포, 시멘트, 물 및 플라이애쉬(FA)를 포함하는 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

상기 기포제조에 사용되는 기포제 종류는 하기 표 1 조건의 식물성기포제(Vegetable soap, VS)를 사용하였다. 기포는 압축공기를 통해 상기 기포제를 3% 포함하는 혼합 수용액을 유입시키고, 상기 유입된 혼합 수용액을 비드로 채워진 관을 통과시킴으로서 상기 수용액을 유동하여 제조하였다.

시멘트는 하기 표 2와 같은 화학적 조성을 포함하며, KS L 5201 규정에 만족하는 밀도 3.15t/㎥ 및 분말도 약 3,000㎠/g의 보통 포틀랜드 시멘트(OPC:Ordinary Portland Cement)를 사용하였다.

플라이애쉬는 하기 표 3과 같은 화학적 조성을 포함하며, KS L 5405규정에 만족하는 플라이애시 2종을 (밀도: 2.21t/㎥, 분말도: 약 3,000㎠/g 이상) 사용하였다.

종류	Active Matter(%)	P.H(Neat,25℃)	Specific gravity(20℃)
VS	25.7	7.1	1.046
FP	35.8	7.2	1.036

종류	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MnO	Fe₂O₃	SiO₃	K₂O	MgO	TiO₂	ZnO	P₂O₅	Na₂O
OPC	67.4	16.5	3.79	0.154	4.4	2.58	1.06	2.69	0.362	0.241	0.176	0.141

(단위: 중량%)

종류	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MnO	Fe₂O₃	SiO₃	K₂O	MgO	TiO₂	ZnO	P₂O₅	Na₂O
플라이애쉬	8.15	50.8	25.4	0.106	7.39	0.96	1.24	1.42	1.77	0.02	1.21	0.771

(단위: 중량%)

상기 고형분말(시멘트 및 플라이애쉬) 단위중량에 대한 물 단위중량의 배합비(W/B)는 예비실험을 통하여 0.45(45%)로 설정하였다.

상기 표 4의 성분 및 단위 중량으로 보통포틀랜드 시멘트(OPC) 및 물을 첨가하고 저속에서 2분 간 혼합하여 제1 슬러리를 제조하였다. 상기 시멘트 혼합물에 상기 선 발포된 기포를 표 4의 단위중량으로 넣고 리본믹서를 이용하여 1분 30초 간 혼합한 후 배출하여 팬믹서를 이용하여 플라이애쉬를 투입하여 1분 30초간 교반하여 제1 슬러리를 제조하였다. 그 다음에, 밀도 및 압축강도와 탄성계수 측정을 위해 실린더 몰드(Ø100*200)㎜와 길이 변화 측정을 위한 JIS 몰드 (40*40*160)㎜를 이용하여 타설 성형하였다. 상기 타설 후 몰드에 타설한 상기 기포콘크리트는 기포의 안정성 및 시험체의 초기 강도 확보를 위하여 20±2℃에서 24시간 동안 양생한 다음, 항온항습실(20±1℃, 60±5%)에서 7일간 봉함양생, 7일 이후 기건양생의 2단계로 실시하였다.

실시예 2

상기 표 1과 같은 동물성기포제(Fe-protein, FP)를 사용하여 기포를 제조한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 1~4

상기 표 3의 성분, 단위 중량 및 기포 혼입율을 적용한 것을 제외하고 상기실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 3

기포콘크리트 종류 및 투입량에 따른 시멘트 고화체의 강도 및 물리적 특성을 알아보기 위한 실험으로서, 기포, 시멘트, 물, 플라이애쉬 및 경량골재를 포함하는 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

상기 경량골재는 하기 표 5에 따른 제1 경량골재 및 제2 경량골재를 사용하였다. 상기 제1 경량골재는 석탄회 및 준설토를 포함하는 것을 사용하였으며, 상기 제2 경량골재는 통상의 경량기포 콘크리트(autoclaved lightweight concrete, ALC)를 분쇄하여 재활용한 것을 사용하였다.

상기 실시예 1에서 사용된 기포, 물, 시멘트 및 제1 경량골재를 하기 표 6의 성분 및 단위중량으로 적용하여 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 고형분말(시멘트) 단위중량에 대한 물 단위중량의 배합비(W/B)는 예비실험을 통하여 0.40(40%)로 설정하였다.

상기 표 6에서 플라이애쉬 대체율(%)은, 시멘트 부피에 대한 플라이애쉬의 대체 부피함량을 의미한다. 플라이애쉬를 포함하는 경우, 상기 W/B는 고형분말(시멘트 및 플라이애쉬) 단위중량/물 단위중량으로 계산하였다. 경량골재 대체율(%)은, 기포 부피에 대한 경량골재의 부피 함량을 의미하며, 경량골재 및 기포의 부피비를 함께 나타내었다.

구체적으로 상기 시멘트 및 물을 첨가하여 저속에서 2분 간 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 제2 혼합물에 선 발포된 기포를 표 6의 단위중량으로 넣고 리본믹서를 이용하여 1분 30초 간 혼합한 후, 배출하여 팬믹서를 이용하여 경량골재를 투입하여 1분 30초간 교반하여 제2 슬러리를 제조하였다. 그 다음에, 밀도 및 압축강도와 탄성계수 측정을 위한 실린더 시험체(Ø100*200)㎜와 길이 변화 측정을 위한 바(Bar)형 시험체 (40*40*160)㎜, 열전도율 측정을 위한 프리즘(prism)형 시험체(300*300*50)mm를 각각 크기의 몰드를 이용하여 타설하였다. 상기 타설 후 몰드에 타설한 상기 기포콘크리트는 기포의 안정성 및 시험체의 초기 강도 확보를 위하여 20±2℃에서 24시간 동안 양생한 다음, 항온항습실(20±1℃, 60±5%)에서 7일간 봉함양생, 7일 이후 기건양생의 2단계로 실시하였다.

실시예 4

제2 슬러리 제조시 상기 표 6과 같은 단위중량의 플라이애쉬를 포함한 것을 제외하고 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

실시예 5

제2 경량골재를 상기 표 6의 단위중량으로 적용한 것을 제외하고 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

실시예 6

제2 경량골재를 상기 표 6의 단위중량으로 적용한 것을 제외하고 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

비교예 5

상기 표 6의 성분 및 단위중량을 적용한 것을 제외하고 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

비교예 6

상기 표 6의 성분 및 단위중량을 적용한 것을 제외하고 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 기포 콘크리트 조성물을 제조하였다.

비교예 7

비교예 8

시험예

상기 실시예 1~6 및 참조예 1~8에서 제조된 기포콘크리트에 대하여 하기와 같은 물성을 측정하였다.

(1) 슬럼프 플로우(slump flow, mm): 기포 콘크리트 조성물의 유동성은 기포 슬러리의 이송 및 타설 장소에서의 수평작업과 관련이 있는 항목으로 현장에서의 시공성 및 마무리 정도를 나타내는 척도로써 활용된다. 상기 실시예 1~6 및 참조예 1~8의 기포 콘크리트 조성물에 대하여 KS F 4039, 현장 타설용 기포콘크리트 기준에 의거하여 슬럼프 플로우를 측정하여 그 결과를 하기 도 1, 도 2 및 도 8에 나타내었다.

(2) 겉보기 밀도(t/㎥): 상기 실시예 1~6 및 참조예 1~8에 대하여 KS F 2701, 경량 기포콘크리트 블록 기준에 의거하여, 수분을 포함하는 슬러리 형태, 에어 건조(air dry) 형태 및 오븐 건조(oven dry) 형태에 따라 겉보기 밀도를 각각 측정하여 그 결과를 하기 도 3 및 도 9에 나타내었다.

(3) 길이변화율(%): 상기 실시예 1~6 및 참조예 1~8의 기포 콘크리트 조성물의 재령에 따른 길이변화를 측정하여 하기 도 4 및 도 10에 나타내었다.

(3) 압축강도: 상기 실시예 1~6 및 참조예 1~8의 기포 콘크리트에 대하여, ASTM C 495-99a, Standard test method for compressive strength of lightweight insulating concrete에 의거하여 압축강도를 측정하여 하기 도 5 및 도 11에 나타내었다.

(4) 공극률: 일반적으로 강도는 공극률과 반비례하며, 밀도는 공극률과 비례하는 경향으로 매우 밀접한 관계를 갖는다. 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4 기포 콘크리트의 일부를 분말로 분쇄하여, KS L 5110 시멘트 비중 시험 방법에 따라 하기 식 2에 의해 측정하여 하기 도 7에 나타내었다.

[식 2]

(상기 식 2에서, P =공극률(%), W=절건 밀도(t/㎥), 및 ρ=시험체 비중이다.)

도 1은 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4 기포 콘크리트 조성물의 슬럼프 플로우 측정 결과를 비교한 그래프이며, 도 2는 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4 기포 콘크리트 조성물의 슬럼프 플로우 측정 결과를 나타낸 사진이다. 상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 기포 혼입률을 벗어난 비교예 1~4의 경우 슬럼프 플로우가 실시예 1~2에 비해 저하되었음을 알 수 있었으며, 이로 인해 실시예 1~2에 비해 작업성이 저하됨을 알 수 있었다.

도 3은 상기 실시예 1~2 및 참조예 1~4에서 제조된 기포콘크리트 조성물에 대한 함수 조건별 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 기포 혼입률을 벗어난 비교예 1~4의 경우, 실시예 1~2에 비해 밀도가 감소하는 것을 알 수 있었다.

도 4는 상기 실시예 1~2 및 참조예 1~4에 따른 기포 콘크리트의 재령에 따른 체적 안정성을 검토하기 위한 길이변화를 측정한 그래프이다. 상기 도 4를 참조하면, 양생 초기 7일까지는 봉함양생에 의해 수분 손실에 의한 건조수축이 발생하지 않았으며, 약간 팽창하는 경향을 나타내었다. 그러나 7일 봉함양생 이후 기건 양생을 실시한 결과 비교예 1~4는 실시예 1~2에 비해 길이변화율이 증가하였으며, 특히 28일 재령에서 기포혼입율이 70%인 비교예 4의 경우, 0.42%로 가장 큰 건조수축을 보임을 알 수 있었다.

한편, 기포콘크리트의 압축강도는 시험체의 밀도와 매우 밀접한 관계가 있다. 밀도가 높다는 것은 경화 매트릭스의 공극율이 작으며, 단위시멘트량이 상대적으로 크다는 것으로서 압축강도에 직접적인 영향을 미친다. 도 5는 상기 실시예 1~2 및 참조예 1~4에 따른 기포 콘크리트의 재령에 따른 압축강도를 측정한 그래프이다. 상기 도 5를 참조하면, 실시예 1~2의 경우, 비교예 1~4보다 높은 압축강도를 보임을 알 수 있다. 또한 상기 실시에 1~2 및 비교예 1~4를 비교해보면, 기포 콘크리트의 압축강도는 기포 혼입량의 증가에 따라, 즉 단위용적질량과 유사하게 감소하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있었다.

도 6은 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에 따른 기포콘크리트를 광학현미경으로 확대한 사진이다. 한편, 기포는 초기에 기포 상호간 간섭 없이 구형의 형태를 유지하는 습윤 단계, 기포교차점으로 액체가 유입되는 배액현상으로 기포막이 얇아지는 전이단계, 기포막이 다면체의 형태로 변화하는 건조단계를 거쳐 변화하게 된다. 공극의 차이는 습윤 단계에서 기포막의 두께, 전이단계에서 기포액의 점도와 배액속도, 건조단계에서 기포막의 두께와 건조속도에 의해 발생하게 된다. 상기 도 6을 참조하면, 기포제 종류에 따른 공극의 크기는 식물성 기포제(VS)가 동물성 기포제(FP)에 비하여 큰 공극이 형성됨을 알 수 있었으며, 또한 상기 실시예 1~2의 기포콘크리트는 초기 습윤 단계이후 공극이 안정화 되어 비교예 1~4에 비해 기포의 손실이 많이 발생하지 않은 것을 알 수 있었다.

도 7은 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에 따른 기포콘크리트에 대한 공극률을 나타낸 그래프이다. 실시예 1 및 2의 경우 모두 65.2%로 기포제 종류에 상관없이 동일한 값을 나타내었으며, 비교예 1의 경우 73.7%, 비교예 2 경우 79.9%, 비교예 3은 74.3% 및 비교예 4는 82%로 나타났다. 상기 도 7을 참조하면, 타설 및 펌프 압송성을 고려한 유동성과 체적 안정성을 고려한 길이변화, 실시예 1~2는 비교예 1~4에 비해 물리적 강도가 우수함을 알 수 있었다.

상기 도 1 내지 도 7의 결과를 종합해보면, 실시예 1~2는 유동성이 190㎜ 이상으로 타설 및 펌프 압송 조건을 만족하였으며, 길이변화가 적어 유동성, 체적안정성 및 성형성이 우수하였고, 기건 밀도 0.7t/㎥ 이상을 만족하여 중량특성이 우수하였으며, 압축강도 2.0MPa 이상을 만족함을 알 수 있었다.

도 8은 상기 실시예 3~6 및 비교예 5~8에 따른 기포 콘크리트 조성물의 제2 혼합물 상태 및 콘크리트 상태에서의 유동특성을 비교한 그래프이다. 상기 도 8에서, 상기 제2 혼합물 플로우(slurry flow)의 경우 유동성이 너무 높거나 낮으면 골재와 함께 교반하는 과정에서 골재의 침하 또는 부립이 발생할 가능성이 있어 예비실험을 통해 적정 플로우를 150±15㎜로 설정하였으며 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이후 경량골재 및 플라이애쉬와 함께 교반하여 슬럼프(con’c slump) 및 플로우(con’c flow)를 각각 측정한 결과를 살펴보면, 실시예 3~6은 슬러리 상태 및 콘크리트 상태 모두에서 유동특성이 우수한 것을 알 수 있었다.

도 9는 상기 실시예 3~6 및 비교예 5~8에서 제조된 기포콘크리트 조성물에 대한 함수 조건별 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 도 9를 참조하면, 실시예 3~6은 비교예 5~8보다 밀도가 높아 중량 특성이 우수함을 알 수 있었다.

도 10는 상기 실시예 3~6 및 비교예 5~8에 따른 기포 콘크리트의 재령에 따른 체적 안정성을 검토하기 위한 길이변화를 측정한 그래프이다. 상기 도 10을 참조하면, 실시예 3~6은 비교예 5~8에 비하여 길이변화율이 낮아 체적 안정성이 우수함을 알 수 있었다.

도 11은 상기 실시예 3~6 및 비교예 5~8에서 제조된 기포 콘크리트의 재령에 따른 압축강도를 측정한 그래프이다. 상기 도 11을 참조하면, 실시예 3~6은 비교예 5~8 보다 높은 압축강도를 보였으며, 경량골재의 혼입율이 본 발명보다 낮은 비교예 5~8의 경우, 압축강도가 저하되었음을 알 수 있었다. 이는 기포 용적을 기준으로 골재 혼입율을 용적 치환하는 방법을 사용하여 경량골재 혼입율이 낮아질수록 기포 혼입율이 높아져 강도를 발현하는 시멘트 메트릭스의 밀도가 낮아져 강도 저하가 나타나는 것으로 판단되어 진다.

도 12 및 도 13은 상기 실시예 3~6 및 비교예 5~8에서 제조된 기포 콘크리트의 단면 사진과, 상기 기포 콘크리트의 단면을 광학현미경으로 확대한 사진이다. 경량골재 종류와 상관없이 골재 투입량이 증가함에 따라 시험체 상부에 시각적으로 드러나는 골재의 양에 차이가 발생하였다.

도 14는 상기 실시예 3~6 및 비교예 5~8에서 제조된 기포 콘크리트의 재료분리 여부를 평가한 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 재료 분리는, 원형 실린더 형태의 기포 콘크리트를 상, 중, 하 3 등분하여, 중앙을 기준으로 상부와 하부의 단위질량을 각각 측정하여 단위질량차를 계산하는 방법을 이용하여 평가하였다. 상기 도 14를 참조하면, 실시예 3~6은 비교예 5~8에 비해 상하부 질량차가 적어 재료분리 현상이 덜 발생한 것을 알 수 있었다.

상기 도 8 내지 도 14의 결과를 종합해보면, 상기 실시예 3~6는 경량골재 투입 후 재료분리 없이 타설 및 펌프 압송 조건을 만족하여 유동성, 체적안정성 및 성형성이 우수하였고, 기건 밀도 0.7t/㎥ 이상을 만족하여 중량특성이 우수하였으며, 압축강도 2.0 MPa 이상을 만족함을 알 수 있었다. 또한, 경량골재 기포콘크리트의 재료 분리 검토 결과 재료분리 10% 이하로 재료 분리현상이 비교예 5~8에 비해 적게 발생하였음을 알 수 있었다.

Claims

삭제
기포, 물, 시멘트, 플라이 애쉬 및 경량골재를 포함하며,
상기 기포 및 경량골재는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 58~72 부피%로 포함되고,
상기 경량골재 및 기포는 1:0.9~1:1.1 부피비로 포함되며,
하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.39~0.41인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물:
[식 1]
배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량
(상기 식 1에서, 상기 물 단위중량은 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 물의 중량(kg)이고, 상기 고형분말 단위중량은 상기 기포 콘크리트 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 고형분말의 총 중량(kg)임).
제2항에 있어서, 상기 기포는 기포제 3~5 중량%를 포함하는 혼합 수용액을 발포하여 형성된 것이며,
상기 기포제는 식물성 기포제 또는 동물성 기포제를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물.
삭제
제2항에 있어서, 상기 경량골재는 밀도 1.5~2.0g/㎤ 및 흡수율 5%~20%인 제1 경량골재 및 밀도 0.5~1.5g/㎤ 및 흡수율 50%~70%인 제2 경량골재 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 조성물.
삭제
시멘트, 플라이 애쉬 및 물을 포함하는 제2 슬러리에 기포를 주입하고 혼합하는 단계;
상기 기포 주입된 제2 슬러리에 경량골재를 투입하고 교반하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제2 혼합물을 타설하여 양생하는 단계;를 포함하며,
상기 기포 및 경량골재는 기포 콘크리트 조성물 전체 부피에 대하여 58~72 부피%로 포함되고,
상기 경량골재 및 기포는 1:0.9~1:1.1 부피비로 포함되며,
하기 식 1에 의한 배합비(W/B)는 0.39~0.41인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법:
[식 1]
배합비(W/B)= 물 단위중량/고형분말 단위중량
(상기 식 1에서, 상기 물 단위중량은 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 물의 중량(kg)이고, 상기 고형분말 단위중량은 상기 기포 콘크리트 조성물 내에 포함된 단위 ㎥당 고형분말의 총 중량(kg)임).
삭제
제7항의 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트 제조방법에 의해 제조되며,
밀도 0.7 t/㎥ 이상, 압축강도 2 MPa 이상, 및 열전도율 0.019 W/mK 이하인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 기포 콘크리트.