KR101864367B1 - 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법 - Google Patents

인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 자연친화적일 뿐만 아니라, 천연의 현무암과 유사한 미관을 구현할 수 있는 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법{Permeable block for Producing an artificial basalt and manufacturing method thereof}
본 발명은 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 자연친화적일 뿐만 아니라 천연의 현무암과 유사한 미관을 구현할 수 있는 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현무암(basalt)이란 사장석과 보통 휘석을 주로 하는 세립의 화성암이다. 현무암은 거의 용암류로 산출되는데, 주로 회흑색 내지 흑색의 색상을 나타낸다. 현무암은 마그마가 지표면으로 나와 갑자기 식어 굳어져 된 암석이기 때문에 마그마 속에 녹아있던 기체가 날아가 불규칙한 구멍이 많으며, 갑자기 식었으므로 결정이 미처 생기지 못하여 결정체가 매우 작거나 없다. 현무암은 질이 굳기 때문에 건축 재료로 많이 쓰이며, 우리나라에서는 한라산, 백두산 남부, 강원도 철원 및 울릉도 등에 많이 분포한다.
하지만, 현무암은 매장량이 적고 보존해야할 가치가 있는 소재로 계속해서 채취할 경우에는 자연환경의 파손문제가 있다.
따라서, 천연 현무암을 대체하여 천연 현무암에 최대한 가까운 외양을 지내면서도 저렴한 비용으로 제조하여 자연 환경의 훼손을 최소화할 수 있는 인조 현무암의 개발이 요청되고 있는 실정이다.
이에 따라, 인조 현무암을 제조하고자 하는 여러 시도가 있었으나, 대부분인 천연 현무암을 일부 구성요소로 하거나, 스티로폼 등을 사용하여 기공을 형성하는 것으로 여전히 환경오염의 문제가 있고, 그 생성된 인조 현무암의 형상이 천연 현무암과는 차이가 있어, 천연 현무암을 대체할만한 인조 현무암은 아직 개발되고 있지 않은 형편이다.
또한, 기존의 제조된 인조 현무함은 강도가 현저히 낮을 뿐만 아니라 기능성 측면에서도 떨어져 건축 재료로서 사용하기에는 어려운 문제점이 있었다.
한국 공개특허번호 제2000-0072274호(공개일 : 2000.12.05)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 자연친화적일 뿐만 아니라, 천연의 현무암과 유사한 미관을 구현할 수 있는 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 내구성, 기능성 및 투수성이 우수할 뿐만 아니라, 경제적인 효과도 뛰어난 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 기층 및 상기 기층 일면에 형성된 표층을 포함하고, 상기 기층은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 잔골재 27.3 ~ 41.1 중량부, 굵은골재 124.2 ~ 186.4 중량부 및 바잘트 섬유 6.3 ~ 9.5 중량부를 포함하고, 상기 표층은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 규사 40 ~ 60 중량부, 현무암골재 88 ~ 132 중량부 및 현무암석분 28 ~ 42 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 바잘트 섬유의 직경은 10 ~ 25㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 잔골재 및 굵은 골재는 1 : 3.63 ~ 5.45 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1시멘트 및 제2시멘트는 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 현무암골재는 평균입도가 2 ~ 4mm이고, 현무암석분은 평균입도가 0.1 ~ 0.6mm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 기층은 혼화제, 황토페이스트 및 정화제페이스트 중 1종 이상을 더 포함하고, 상기 표층은 무기안료, 숯분말, 피톤치드 및 발포제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 기층은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 혼화제 10.7 ~ 16.2 중량부, 황토페이스트 31.5 ~ 47.4 중량부 및 정화제페이스트 6.3 ~ 9.5 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 혼화제는 AE(air entraining) 감수제, 메타카올린(metakaolin) 및 실리카흄(silica fume) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 AE 감수제는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 1.0 ~ 1.6 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 메타카올린은 제1시멘트 100 중량부에 대하여 4.8 ~ 7.3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 실리카흄은 제1시멘트 100 중량부에 대하여 4.8 ~ 7.3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 황토페이스트는 황토, 마사토, 산화철(Fe2O3), 염화나트륨(NaCl) 및 물을 포함하고, 0.02 ~ 0.1mm의 평균입경을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 황토페이스트는 황토 100 중량부에 대하여, 마사토 28 ~ 42 중량부, 산화철 6.6 ~ 10 중량부, 염화나트륨 6.6 ~ 10 중량부 및 물 15 ~ 40 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 정화제페이스트는 숯분말, 맥반석분 및 현무암석분 중 1종 이상을 포함하고, 0.02 ~ 2mm의 평균입경을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 표층은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 무기안료 10.4 ~ 15.6 중량부, 숯분말 24 ~ 36 중량부, 피톤치드 12 ~ 18 중량부 및 발포제 28 ~ 42 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 앞서 언급한 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2405 규정에 의해 측정시, 22 ~ 30 Mpa의 압축강도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 앞서 언급한 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2456 규정에 의해 측정시, 동결 융해 전 6.0 ~ 8.0 Mpa의 휨강도, 동결 융해 후 5.5 ~ 7.8 Mpa의 휨강도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 앞서 언급한 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2375 규정에 의해 측정시, 55 ~ 90 BPN의 미끄럼저항성을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 앞서 언급한 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 4419 규정에 의해 측정시, 0.3 ~ 0.8mm/s의 투수계수를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 제조방법은 제1시멘트, 잔골재, 굵은 골재 및 물을 혼합 및 교반하여 제1혼합물을 제조하는 제1단계, 상기 제1혼합물에 바잘트 섬유, 혼화제, 황토페이스트 및 정화제페이스트를 혼합하여 및 교반하여 기층을 제조하는 제2단계, 제2시멘트, 규사, 무기안료 및 물을 혼합 및 교반하여 제2혼합물을 제조하는 제3단계, 상기 제2혼합물에 숯분말, 현무암석분, 현무암골재 및 발포제를 혼합 및 교반하여 표층을 제조하는 제4단계, 상기 기층의 일면에 표층을 적층하고, 진동가압 및 성형하는 제5단계, 상기 표층에 피톤치드를 분사하여 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 제조하는 제6단계, 상기 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 단열양생하는 제7단계 및 양생된 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 가공하는 제8단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 가공은 연마가공, 부쉬-해머링 가공, 브러싱 가공, 형틀몰드 가공, 쇼트 블라스트 가공 및 워싱가공 중 1종 이상의 가공방법을 수행할 수 있다.
본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법은 자연친화적일 뿐만 아니라, 천연의 현무암과 유사한 미관을 구현할 수 있으며, 내구성, 기능성 및 투수성이 뛰어나다.
또한, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록 및 이의 제조방법은 균열억제효과 뿐만 아니라 알칼리실리카 반응, 건조수축 등에 대한 물리화학적 성질이 매우 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구체적인 일구현예로서, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구체적인 일구현예로서, 본 발명의 기층을 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구체적인 일구현예로서, 본 발명의 기층을 나타낸 그림이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 구체적인 일구현예로서, 본 발명의 형틀몰드 가공에서 사용되는 형들몰드의 이미지로서, (a)는 형틀몰드의 투영도, (b)는 형틀몰드의 정면도를 도시한 그림이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
종래의 인조 현무암은 제조하고자 하는 여러 시도가 있었으나, 대부분인 천연 현무암을 일부 구성요소로 하거나, 스티로폼등을 사용하여 기공을 형성하는 것으로 여전히 환경오염의 문제가 있고, 그 생성된 인조 현무암의 형상이 천연 현무암과는 차이가 있어, 천연 현무암을 대체할만한 인조 현무암은 아직 개발되고 있지 않은 형편이다. 또한, 종래의 인조 현무함은 강도가 현저히 낮을 뿐만 아니라 기능성 측면에서도 떨어져 건축 재료로서 사용하기에는 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 인조현무암 제조용 투수성 블록은 자연친화적일 뿐만 아니라, 천연의 현무암과 유사한 미관을 구현할 수 있으며, 내구성, 기능성 및 투수성이 뛰어나다.
일반적으로, 기존에 사용되는 투수성 블록은 전면 투수블록과 홀 투수블록으로 분류되었는데, 전면 투수블록은 초기 투수효과는 양호하나 일정시간이 경과되면서 공극이 막히는 문제점이 있어 지속적인 투수효과가 없는 문제점이 있다. 또한, 홀 투수블록은 단면의 어느 한 부분에 구멍을 생성시킨 후 그 부분을 별도의 스페이서(콘크리트 및/또는 HDPE)를 선택적으로 삽입하는 방식으로 지속적인 투수 효과적인 측면에서 문제점이 있고, 별도의 스페이서를 삽입하다보니 시공이 조잡하고, 흔들림이 있어 보차도용으로 사용하는데 불편하이 있으며, 시각적으로도 좋지 않은 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 천연현무암과 유사하게 표면에 다공성 문양이 나타나며, 자연스럽게 형성된 다공성 구멍에 의하여 투수효과가 배수효과가 극대화되며, 기존의 홀 투수블록이 갖고 있는 특정부위에 인위적으로 형성시킨 홀의 시각적으로 부자연스러운 이미지를 개선하였고, 투수지속성 또한 개선되었다.
본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 기층 및 기층 일면에 형성된 표층을 포함한다. 구체적으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 기층(10) 및 표층(20)의 이층구조로 되어 있는데, 이와 같이 이층구조로 형성하기 때문에, 기층(10) 및 표층(20)에 대한 가압진동 및 성형과정을 통한 내구성 증진과 블록의 전면부에 대한 균일한 내구성 확보 및 표층(20)(상부층)에 대한 색상의 다양화 및 여러가지 표층(20) 재료를 활용한 기능적인 측면(특이한 다공성 현무암 블록의 이미지 표현, 차열기능 확보, 미끄럼 저항성 증진, 항균 및 정화기능 확보 등)에서 장점을 가진다.
먼저, 기층(10)에 대해 설명한다. 기층(10)은 표층(20)에 작용하는 하중을 균일하게 노반에 전달하는 역할을 한다.
기층(10)은 제1시멘트, 잔골재, 굵은골재 및 바잘트 섬유를 포함할 수 있다.
제1시멘트는 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 주요 성분으로 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 백시멘트 및 포틀랜드(portland) 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 고로 슬래그 시멘트를 포함할 수 있다.
포틀랜드 시멘트(KS L 5201)는 주성분으로서 실리카, 알루미늄, 산화철 및 석회를 포함한 원료를 적당한 비율로 혼합하고, 이 혼합물을 소성하여 얻은 클링커에 적량의 석고를 가하여 분말화 한 것이다. 포틀랜드 시멘트의 종류는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 2종 중용열 포틀랜드 시멘트, 3종 조강 포틀랜드 시멘트, 4종 저열 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 포틀랜드 시멘트로 나누어지며, 본 발명에서는 용도에 따라 각 종류의 포틀랜드 시멘트를 모두 적용할 수 있다.
고로 슬래그 시멘트(KS L 5210)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로서 제철공장의 부산물인 고로 슬래그를 첨가한 시멘트이다. 이 때, 고로 슬래그는 선철을 생산하는 용광로에서 용융된 상태의 쇳물을 급격히 냉각시켜 모래형태의 입자를 분쇄하여 얻어지는 비철 부산물일 수 있다. 고로 슬래그 시멘트는 클링커 생산시의 연료 및 동력을 절약할 수 있으며 석회석 등의 자원고갈을 약 50% 정도 절감할 수 있는 환경친화적인 시멘트이다. 또한 잠재적인 수경성에 의하여 장기강도가 우수하고, 수화열이 낮아 균열방지에 효과적이며, 알칼리골재 반응에 대한 저항성과 화학적 저항성 등이 우수하다.
따라서, 본 발명의 기층(10)에는 가장 바람직하게 고로 슬래그 시멘트를 포함하기 때문에, 기층(10)에 포함되는 다른 성분과 조합됨으로서 수화열 상승 및 기타 유해한 화학성분으로 인한 화학 저항성이 개선될 수 있으며, 알칼리실리카 반응을 억제하는 장점과 휨 인성 등을 보완하여 이로 인한 균열에 대한 저항성이 향상될 수 있다.
플라이 애시 시멘트(KS L 5211)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로 화력발전소의 석탄 연소재(灰)를 첨가한 시멘트로서, 선택 연소재는 구형으로 볼 베어링(ball bearing)효과에 의하여 워커빌리티의 증대 및 단위 수량을 감소시킨다.
포틀랜드 포졸란 시멘트(실리카 시멘트)(KS L 5401)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로 포졸란(pozzolan)을 첨가한 시멘트로서, 황산염에 강하고 수밀성 및 내열성이 좋다. 상기 포졸란(pozzolan)은 화산회, 화산암의 풍화물로 규산, 백토, 의회암의 풍화물 등을 포함한다.
백색 포틀랜드 시멘트는 색깔이 순백의 하얀 시멘트로 성분 중에 산화철이 거의 포함되어 있지 않은 백색 점토와 석회석을 원료로 하여 액체 연료를 완전 연소시키므로 회분이 포함되지 않아서 백색이 된 시멘트이다.
잔골재는 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 주요 성분으로 대한민국 국가표준 KS F 2502 "굵은골재 및 잔골재의 체가름 시험 방법"이 규정하는 5mm 체를 통과한 입도를 가지며 조립율이 2.5~3.2 이고 염분함유량이 0.01% 이하인 석회암인 것이 바람직하다.
기층(10)에 포함되는 잔골재는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 27.3 ~ 41.1 중량부, 바람직하게는 30.7 ~ 37.7 중량부, 더욱 바람직하게는 32.5 ~ 36.0 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 27.3 중량부 미만으로 포함된다면 블록 내부의 공극이 너무 커서 내구성이 현저히 저하되고, 건조수축 및 동결융해의 저항성 부족 등의 문제가 있을 수 있고, 41.1 중량부를 초과하게 된다면 투수성이 떨어질 뿐만 아니라, 백화현상이 나타나는 문제점이 있을 수 있다.
굵은골재는 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 주요 성분으로 대한민국 국가표준 KS F 2502 "굵은골재 및 잔골재의 체가름 시험 방법"이 규정하는 25mm 체를 통과하고 5mm 체를 통과하지 못하는 입도를 가지며 조립율이 6 ~ 8이고 염분함유량이 0.01% 이하인 석회암인 것이 바람직하다.
기층(10)에 포함되는 굵은골재는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 124.2 ~ 186.4중량부, 바람직하게는 139.7 ~ 170.8 중량부, 더욱 바람직하게는 147.5 ~ 163.1 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 124.2 중량부 미만으로 포함된다면 내구성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 186.4 중량부를 초과하게 된다면 기층(10)에 포함되는 조성물들이 분리되는 문제뿐만 아니라, 불균일한 기층(10)이 형성될 수 있는 문제가 있을 수 있다.
한편, 잔골재 및 굵은 골재는 1 : 3.63 ~ 5.45 중량비, 바람직하게는 1 : 4.08 ~ 5.0 중량비, 더욱 바람직하게는 1 : 4.31 ~ 4.77 중량비로 포함할 수 있다. 만일, 잔골재 1 중량비에 대하여 굵은 골재가 3.63 중량비 미만으로 포함된다면 내구성이 저하되는 문제점 뿐만 아니라, 투수 성능이 저하되고, 건조수축의 문제점이 있을 수 있고, 5.45 중량비를 초과하여 포함된다면 결합력 부족의 문제점이 있을 수 있다.
바잘트 섬유는 현무암을 약 1300 ~ 1500℃의 고온에서 노즐을 통해 용융반사하여 만든 무기 섬유이다. 기층(10)에 바잘트 섬유를 포함함으로서 부착성과 분산성을 향상시킬 수 있고, 휨과 인성에 대한 저항성이 우수하여 균열억제효과와 알킬리실리카 반응 및 건조 수축 등에 대한 물리화학적 성질을 현저히 개선할 수 있다.
바잘트 섬유의 직경은 10 ~ 25㎛, 바람직하게는 14 ~ 21㎛, 더욱 바람직하게는 15 ~ 20㎛일 수 있으며, 만약 직경이 10㎛ 미만이거나 25㎛를 초과하면 배합 및 혼합이 용이하지 않고, 일부 뭉침현상이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 기층(10)에 포함되는 바잘트 섬유는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 6.3 ~ 9.5 중량부, 바람직하게는 7.1 ~ 8.7 중량부, 더욱 바람직하게는 7.5 ~ 8.3 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 6.3 중량부 미만으로 포함된다면 균열 보강성 및 강도 보완성이 현저히 떨어지고, 9.5 중량부를 초과하게 된다면 섬유의 뭉침으로 인한 단면의 강도 불균형과 뭉침현상이 발생할 수 있다.
나아가, 본 발명의 기층(10)은 혼화제, 황토페이스트 및 정화제페이스트 중 1종 이상을 더 포함할 수 있고, 바람직하게는 혼화제, 황토페이스트 및 정화제페이스트를 더 포함할 수 있다.
혼화제는 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록에 포함되어 기능성을 부여하거나 물성을 향상시키는 물질로서, AE(air entraining) 감수제, 메타카올린(metakaolin), 유동화제(superplasticizer) 및 실리카흄(silica fume) 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 AE(air entraining) 감수제, 메타카올린(metakaolin) 및 실리카흄(silica fume) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 AE(air entraining) 감수제, 메타카올린(metakaolin) 및 실리카흄(silica fume)을 포함할 수 있다.
기층(10)에 포함되는 혼화제는 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 혼화제 10.7 ~ 16.2 중량부, 바람직하게는 12.0 ~ 14.8 중량부, 더욱 바람직하게는 12.75 ~ 14.1 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 혼화제가 10.7 중량부 미만으로 포함된다면 분산성 및 유동성이 저하되는 문제뿐만 아니라, 단위 수량 감소 등의 효율성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 16.2 중량부를 초과하여 포함된다면 비경제적이며, 원재료의 부착력 저하의 문제가 있을 수 있다.
AE(air entraining) 감수제는 시멘트에 섞여서 소정의 슬럼프를 얻는데 필요한 단위 수량을 감소시키는 동시에 무수한 미세 공기 거품을 넣어 워커빌리티(workability), 저항성, 내구성 및 내동결 융해성을 향상시키는 물질로서, 본 발명의 AE(air entraining) 감수제는 분산성과 감수효과가 좋은 폴리카본산계 AE 감수제를를 포함할 수 있다.
또한, 기층(10)에 포함되는 AE 감수제는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 1.0 ~ 1.6 중량부, 바람직하게는 1.1 ~ 1.5 중량부, 더욱 바람직하게는 1.25 ~ 1.4 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 1.0 중량부 미만으로 포함된다면 분산성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 1.6 중량부를 초과하게 된다면 부착력 저하의 문제가 있을 수 있다.
메타카올린은 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록에 포함되어 고령토를 고온소성한 후 급랭시키면 조직이 비정질화 되면서 시멘트의 수화생성물인 에트린가이트(Ettringite)의 생성과 포졸란 반응으로 내구성과 조기 강도 증진 및 동결융해저항성을 개선시킬 수 있다.
또한, 기층(10)에 포함되는 메타카올린은 제1시멘트 100 중량부에 대하여 4.8 ~ 7.3 중량부, 바람직하게는 5.4 ~ 6.7 중량부, 더욱 바람직하게는 5.75 ~ 6.4 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 4.8 중량부 미만으로 포함된다면 조기강도 증진의 문제가 있을 수 있고,7.3 중량부를 초과하게 된다면 자체의 점성으로 인하여 워커빌리티 및 유동성적인 측면에서 물시멘트비를 증가시키는 문제점이 있을 수 있다.
실리카흄은 각종 합금철 제조시에 발생하는 SiO2 가스가 공기에 의해 산화되면서 SiO2가 되며 응축하는데, 배기가스를 집진장치로 수집, 회우하여 얻어지는 SiO2가 주성분인 초미립의 혼화재이다. 이와 같은 실리카흄이 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록에 포함되어 내구성 개선, 조기강도 발현 및 건조 수축에 대한 저항성을 개선시킬 수 있다.
또한, 기층(10)에 포함되는 실리카흄은 제1시멘트 100 중량부에 대하여 4.8 ~ 7.3 중량부, 바람직하게는 5.4 ~ 6.7 중량부, 더욱 바람직하게는 5.75 ~ 6.4 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 4.8 중량부 미만으로 포함된다면 조기강도 증진의 문제가 있을 수 있고, 7.3 중량부를 초과하게 된다면 투수성 저하 및 백화현상이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
황토페이스트는 다공질로 인한 흡착작용과 원적외선 효과로 공기 및 수질정화를 개선할 수 있는 물질로서, 기층(10)에 포함되는 황토페이스트는 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 31.5 ~ 47.4 중량부, 바람직하게는 35.5 ~ 43.5 중량부, 더욱 바람직하게는 37.5 ~ 41.5 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 31.5 중량부 미만으로 포함된다면 재료가 분리되는 문제가 있을 수 있고, 47.4 중량부를 초과하게 된다면 황토페이스트의 점착력으로 인하여 투수성 저하의 문제가 있을 수 있다.
황토페이스트는 황토, 마사토, 산화철(Fe2O3), 염화나트륨(NaCl) 및 물을 포함하고, 0.02 ~ 0.1mm의 평균입경을 가질 수 있다. 만일, 황토페이스트의 입경이 0.02mm 미만이면 비표면적의 증가로 인하여 투수성 저하의 문제가 있을 수 있고, 0.1mm를 초과하면 흡착작용의 문제가 있을 수 있다.
또한, 황토페이스트는 황토 100 중량부에 대하여, 마사토 28 ~ 42 중량부, 바람직하게는 31.5 ~ 38.5, 더욱 바람직하게는 33.25 ~ 36.75 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 황토페이스트는 황토 100 중량부에 대하여, 산화철 6.6 ~ 10 중량부, 바람직하게는 7.5 ~ 9.2 중량부, 더욱 바람직하게는 7.9 ~ 8.75 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 황토페이스트는 황토 100 중량부에 대하여, 염화나트륨 6.6 ~ 10 중량부, 바람직하게는 7.5 ~ 9.2 중량부, 더욱 바람직하게는 7.9 ~ 8.75 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 황토페이스트는 황토 100 중량부에 대하여, 물 15 ~ 40 중량부, 바람직하게는 18 ~ 36 중량부, 더욱 바람직하게는 23 ~ 28 중량부를 포함할 수 있다.
정화제페이스트는 강도의 보완, 탈취 및 항균작용과 원적외선 방사기능, 수질 및 공기정화 능력을 개선할 수 있는 물질로서, 숯분말, 맥반석분 및 현무암석분 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
정화제페이스트는 다공성 물질로서 0.02 ~ 2mm의 평균입경을 가질 수 있으며, 만일 평균입경이 0.02mm 미만이면 투수성 저하의 문제가 있을 수 있고, 2mm를 초과하면 재료분리의 문제가 있을 수 있다.
또한, 기층(10)에 포함되는 정화제페이스트는 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 6.3 ~ 9.5 중량부, 바람직하게는 7.1 ~ 8.7 중량부, 더욱 바람직하게는 7.5 ~ 8.3 중량부를 포함할 수 있으며, 만일, 6.3 중량부 미만이면 정화 효과가 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 9.5 중량부를 초과하면 수분의 과잉으로 장기적으로 백화현상이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 표층(20)에 대해 설명한다. 앞서 언급했듯이, 표층(20)은 기층(10) 일면에 형성되며, 보행자에게 유색의 이미지를 제공하고, 보행자의 안전을 위한 미끄럼저항성 강화기능, 여름철 강한 햇볕에 대한 차열기능, 각종 유해물질에 대한 정화기능뿐만 아니라, 천연현무암과 유사한 이미지를 제공하는 역할을 한다.
표층(10)은 제2시멘트, 규사, 현무암골재 및 현무암석분을 포함할 수 있다.
제2시멘트는 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 주요 성분으로 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 백시멘트 및 포틀랜드(portland) 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 백색 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다.
앞서 언급했듯이, 기층(10)에는 가장 바람직한 제1시멘트로서 고로 슬래그 시멘트를 포함할 수 있지만, 표층(20)에는 가장 바람직한 제2시멘트로서 백색 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다.
이와 같이 기층(10)과 표층(20)에 사용되는 시멘트는 가장 바람직하게는 서로 다른 시멘트를 사용하게 되는데, 이와 같이 사용하는 이유는 색상안료의 점도유지와 색상안료 고유색상의 이미지 표현의 장점이 있기 때문이다.
규사는 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 주요 성분으로, 무수규산인 이산화규소 성분이 포함된 석영 양갱이 모래이다. 규사로서 천연규사 및 인조규사 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 천연규사를 포함할 수 있다.
표층(20)에 포함되는 규사는 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부, 더욱 바람직하게는 47.5 ~ 52.5 중량부를 포함할 수 있고, 만일, 규사가 40 중량부 미만으로 포함된다면 수분 함량이 증가되는 문제가 있을 수 있고, 60 중량부를 초과하여 포함된다면 내구성 저하 및 재료가 분리되는 문제가 있을 수 있다.
현무암골재 및 현무암석분은 재활용된 물질이 사용될 수 있으며, 자원의 재활용효과로 인해 친환경적이다.
표층(20)에 포함되는 현무암골재는 평균입도가 2 ~ 4mm인 물질일 수 있다.
현무암골재는 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 88 ~ 132 중량부, 바람직하게는 99 ~ 121 중량부, 더욱 바람직하게는 104.5 ~ 115.5 중량부를 포함할 수 있으며, 만일 88 중량부 미만으로 포함된다면 현무암이 지닌 고유의 이미지발현이 저조한 문제가 있을 수 있고, 132 중량부를 초과하여 포함된다면 현무암에 혼입된 불순물로 인하여 내구성 저하의 문제가 있을 수 있다.
표층(20)에 포함되는 현무암석분은 평균입도가 0.1 ~ 0.6mm인 물질일 수 있다.
현무암석분은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 28 ~ 42 중량부, 바람직하게는 31.5 ~ 38.5 중량부, 더욱 바람직하게는 33.25 ~ 36.75 중량부를 포함할 수 있으며, 만일 28 중량부 미만으로 포함된다면 현무암골재가 성형과정에서 부자연스럽게 표면되는 배합의 문제가 있을 수 있고, 42 중량부를 초과하여 포함된다면 내구성이 저하되고, 표면가공시의 표층면의 불규칙한 재료분리가 발생되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 표층(20)에 현무암골재만 포함되고 현무암석분은 포함되지 않는다면 재료 분리의 문제가 있을 수 있고, 현무암석분만 포함되고 현무암골재가 포함되지 않는다면 내구성저하의 문제가 발생할 수 있으므로, 표층(20)에는 현무암골재 및 현무암석분을 모두 포함하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 표층(20)은 무기안료, 숯분말, 피톤치드 및 발포제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있고, 바람직하게는 무기안료, 숯분말, 피톤치드 및 발포제를 더 포함할 수 있다.
무기안료는 광물성으로 빛의 흡수가 원활하지 않아 색상의 선명도를 유기안료에 비해 떨어지는 물질이다. 무기안료는 빛과 열에 강하고, 변색에 대한 저항성이 강하다. 본 발명의 무기안료는 태양광선의 약 50%를 차지하고 있는 적외선을 효과적으로 반사시키는 차열안료가 포함될 수 있으며, 표층에 포함됨으로서, 표면에 불규칙하게 형성되는 입사각과 반사각으로 온도상승 및 열전달을 억제하고 대기온도상승을 억제시킬 수 있다.
표층(20)에 포함되는 무기안료는 제2시멘트 100 중량부에 대하여 10.4 ~ 15.6 중량부, 바람직하게는 11.7 ~ 14.3 중량부, 더욱 바람직하게는 12.35 ~ 13.65 중량부를 포함할 수 있고, 만일, 무기안료가 10.4 중량부 미만으로 포함된다면 표층(20)의 표면이 농도저하로 인하여 균일하지 않은 색상을 발현하는 문제가 있을 수 있고, 15.6 중량부를 초과하여 포함된다면 색상안료의 점착력으로 인하여 투수성 저하 및 배합시 재료 분리의 문제가 있을 수 있다.
숯분말은 탈취 및 항균작용과 원적외선 방사기능, 수질 및 공기정화 능력을 개선할 수 있는 물질로서, 표층(20)에 포함되는 숯분말은 제2시멘트 100 중량부에 대하여 24 ~ 36 중량부, 바람직하게는 27 ~ 33 중량부, 더욱 바람직하게는 28.5 ~ 31.5 중량부를 포함할 수 있고, 만일, 숯분말이 24 중량부 미만으로 포함된다면 -숯분말이 지닌 정화능력이 저감되는 문제가 있을 수 있고, 36 중량부를 초과하여 포함된다면 색상안료와의 혼합시 색상의 선명도 저하 및 다소 어두워지는 명도의 문제가 있을 수 있다.
피톤치드(Phytoncide)는 식물이 분비하는 살균소를 의미하는 합성어(Phyton + Cide)로 편백나무, 소나무, 대나무 등의 수종에서 대기에 방출되는 성분이다. 본 발명의 표층에 피톤치드를 포함함으로서, 공기중의 세균 및 오염물질 등에 대한 살균, 항균 및 정화 기능을 하며 자연의 상쾌한 공기 등을 제공할 수 있다.
표층(20)에 포함되는 피톤치드는 제2시멘트 100 중량부에 대하여 12 ~ 18 중량부, 바람직하게는 13.5 ~ 16.5 중량부, 더욱 바람직하게는 14.25 ~ 15.75 중량부를 포함할 수 있고, 만일, 피톤치드가 12 중량부 미만으로 포함된다면 항균기능이 미흡한 문제가 있을 수 있고, 18 중량부를 초과하여 포함된다면 비경제적인 문제가 있을 수 있다.
발포제는 일반적으로 시중에 판매하는 규사, 생석회 및/또는 시멘트와 혼화되어 사용될 수 있는 발포제(알루미늄 등)라면 제한없이 포함되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 pH가 7 ~ 7.5 범위의 중성 또는 약알칼리성 성분의 발포제가 포함되어 사용될 수 있다.
표층(20)에 포함되는 발포제는 제2시멘트 100 중량부에 대하여 28 ~ 42 중량부, 바람직하게는 31.5 ~ 38.5 중량부, 더욱 바람직하게는 33.25 ~ 36.75 중량부를 포함할 수 있고, 만일, 발포제가 28 중량부 미만으로 포함된다면 표층(20) 표면에 현무암의 다공성 무늬가 극히 드물게 발생하여 다공성 무늬의 표현에 문제가 있을 수 있고, 42 중량부를 초과하여 포함된다면 재료 분리의 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2405 규정에 의해 측정시, 22 ~ 30 Mpa의 압축강도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2456 규정에 의해 측정시, 동결 융해 전 6.0 ~ 8.0 Mpa의 휨강도, 동결 융해 후 5.5 ~ 7.8 Mpa의 휨강도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2375 규정에 의해 측정시, 55 ~ 90 BPN의 미끄럼저항성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 4419 규정에 의해 측정시, 0.3 ~ 0.8mm/s의 투수계수를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 용도는 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있지만, 바람직하게는 보도용 또는 차도용으로 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 하기 설명하는 제1단계 내지 제8단계를 통해 제조될 수 있다.
먼저, 제1단계에서 제1시멘트, 잔골재, 굵은골재 및 물을 혼합 및/또는 교반하여 제1혼합물을 제조할 수 있다.
이 때, 제1시멘트는 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 포틀랜드(portland) 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 고로 슬래그 시멘트를 포함할 수 있다.
또한, 제1혼합물은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 잔골재 27.3 ~ 41.1 중량부, 바람직하게는 30.7 ~ 37.7 중량부, 더욱 바람직하게는 32.5 ~ 36.0 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 제1혼합물은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 굵은골재 124.2 ~ 186.4 중량부, 바람직하게는 139.7 ~ 170.8 중량부, 더욱 바람직하게는 147.5 ~ 163.1 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 제1혼합물은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 물 21.0 ~ 31.6 중량부, 바람직하게는 23.6 ~ 29.0 중량부, 더욱 바람직하게는 25 ~ 27.7 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 물이 21.0 중량부 미만으로 포함된다면 재료 배합시에 혼합이 완전하지 못해 재료분리 등의 문제가 있을 수 있고, 31.6 중량부를 초과한다면 양생되면서 건조수축현상으로 인한 내구성 저하 및 백화현상이 발생하여 미관상의 해로운 문제가 있을 수 있다.
또한, 잔골재 및 굵은 골재는 1 : 3.63 ~ 5.45 중량비, 바람직하게는 1 : 4.08 ~ 5.0 중량비, 더욱 바람직하게는 4.31 ~ 4.77 중량비로 포함할 수 있다.
다음으로, 제2단계에서 제1혼합물에 바잘트 섬유, 혼화제, 황토페이스트 및 정화제페이스트를 혼합하여 및 교반하여 기층을 제조할 수 있다.
이 때, 바잘트 섬유는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 6.3 ~ 9.5 중량부, 바람직하게는 7.1 ~ 8.7 중량부, 더욱 바람직하게는 7.5 ~ 8.3 중량부를 포함할 수 있으며, 바잘트 섬유의 직경은 10 ~ 25㎛, 바람직하게는 14 ~ 21㎛, 더욱 바람직하게는 15 ~ 20㎛일 수 있다.
또한, 혼화제는 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 10.7 ~ 16.2 중량부, 바람직하게는 12.0 ~ 14.8 중량부, 더욱 바람직하게는 12.75 ~ 14.1 중량부를 포함할 수 있으며, 혼화제로서 AE(air entraining) 감수제, 메타카올린(metakaolin) 및 실리카흄(silica fume)이 포함될 수 있다.
이 때, AE 감수제는 제1시멘트 100 중량부에 대하여 1.0 ~ 1.6 중량부, 바람직하게는 1.1 ~ 1.5 중량부, 더욱 바람직하게는 1.25 ~ 1.4 중량부를 포함할 수 있고, 메타카올린은 제1시멘트 100 중량부에 대하여 4.8 ~ 7.3 중량부, 바람직하게는 5.4 ~ 6.7 중량부, 더욱 바람직하게는 5.75 ~ 6.4 중량부를 포함할 수 있으며, 실리카흄은 제1시멘트 100 중량부에 대하여 4.8 ~ 7.3 중량부, 바람직하게는 5.4 ~ 6.7 중량부, 더욱 바람직하게는 5.75 ~ 6.4 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 황토페이스트는 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 31.5 ~ 47.4 중량부, 바람직하게는 35.5 ~ 43.5 중량부, 더욱 바람직하게는 37.5 ~ 41.5 중량부를 포함할 수 있으며, 황토, 마사토, 산화철(Fe2O3), 염화나트륨(NaCl) 및 물을 포함하고, 0.02 ~ 0.1mm의 평균입경을 가질 수 있다.
또한, 정화제페이스트는 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 6.3 ~ 9.5 중량부, 바람직하게는 7.1 ~ 8.7 중량부, 더욱 바람직하게는 7.5 ~ 8.3 중량부를 포함할 수 있으며, 숯분말, 맥반석분 및 현무암석분 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 다공성 물질로서 0.02 ~ 2mm의 평균입경을 가질 수 있다.
다음으로, 제3단계에서 제2시멘트, 규사, 무기안료 및 물을 혼합 및 교반하여 제2혼합물을 제조할 수 있다.
이 때, 제2시멘트는 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 백시멘트 및 포틀랜드(portland) 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 백색 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다.
또한, 제2혼합물은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 규사 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부, 더욱 바람직하게는 47.5 ~ 52.5 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 제2혼합물은 제2시멘트 100 중량부에 대하여 무기안료 10.4 ~ 15.6 중량부, 바람직하게는 11.7 ~ 14.3 중량부, 더욱 바람직하게는 12.35 ~ 13.65 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 제2혼합물은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 물 15 ~ 40 중량부, 바람직하게는 20 ~ 33 중량부, 더욱 바람직하게는 23 ~ 30 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 물이 15 중량부 미만으로 포함된다면 혼합재료의 성형에 대한 문제가 있을 수 있고, 38 중량부를 초과한다면 성형 및 양생후 건조수축 및 백화현상에 대한 우려의 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 제4단계에서 제2혼합물에 숯분말, 현무암골재, 현무암석분 및 발포제를 혼합 및 교반하여 표층을 제조할 수 있다.
이 때, 숯분말은 제2시멘트 100 중량부에 대하여 24 ~ 36 중량부, 바람직하게는 27 ~ 33 중량부, 더욱 바람직하게는 28.5 ~ 31.5 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 현무암골재는 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 88 ~ 132 중량부, 바람직하게는 99 ~ 121 중량부, 더욱 바람직하게는 104.5 ~ 115.5 중량부를 포함할 수 있으다.
또한, 현무암석분은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 28 ~ 42 중량부, 바람직하게는 31.5 ~ 38.5 중량부, 더욱 바람직하게는 33.25 ~ 36.75 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 발포제는 제2시멘트 100 중량부에 대하여 28 ~ 42 중량부, 바람직하게는 31.5 ~ 38.5 중량부, 더욱 바람직하게는 33.25 ~ 36.75 중량부를 포함할 수 있다.
다음으로, 제5단계에서 상기 기층의 일면에 상기 표층을 적층하고, 진동가압 및 성형할 수 있다.
이 때, 진동가압 및 성형은 80 ~ 240 ㎏/㎠의 압력하에서 약 180~300HZ 정도의 고주파 진동으로 약 3~6초 또는 약 40~100 HZ 정도의 저주파 진동으로 약 5~12초간 수행할 수 있으며, 이와 같이 진동가압 및 성형을 하는 이유는 기층과 표층의 일체화를 통한 내구성 및 기능성과 균열에 대한 저항성확보를 할 수 있으며, 표층의 분리현상을 차단할 수 있기 때문이다.
다음으로, 제6단계에서 상기 표층에 피톤치드를 분사하여 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 제조할 수 있다. 이 때, 피톤치드는 제2시멘트 100 중량부에 대하여 12 ~ 18 중량부, 바람직하게는 13.5 ~ 16.5 중량부, 더욱 바람직하게는 14.25 ~ 15.75 중량부를 포함할 수 있다.
다음으로, 제7단계에서 상기 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 단열양생할 수 있다. 이 때, 단열양생은 양생실내의 양생박스에 블록을 투입하고 상온에서 시작하여 65℃ 미만 사이에서, 급격한 온도차이(약 20℃)가 없이 700도시(온도X시간)를 적용하는 범위에서 단열양생을 할 수 있으며, 이와 같은 단열양생을 통해 일반적인 증기양생방법보다 열효율을 높여 조기강도확보 및 블록의 전면에 대한 균일한 강도확보와 표면색상의 균일한 색상을 유지할 수 있는 장점이 있을 수 있다.
마지막으로, 제8단계에서 양생된 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 가공할 수 있다.
이 때, 가공은 연마가공, 부쉬-해머링 가공, 브러싱 가공, 형틀몰드 가공 및 쇼트 블라스트(Shot blast) 가공 및 워싱 가공 중 1종 이상이 수행될 수 있다.
연마가공은 다소 거친 다이아몬드 브러쉬(diamond brush)로 표층의 표면을 가공하는 방법으로 골재의 자연 색상을 노출할 수 있고, 표층의 이물질을 제거할 수 있다. 또한, 표층의 색상과 무늬가 이질감 없이 표현될 수 있다.
부쉬-해머링(Bush hammering) 가공은 텅스텐합금 재질의 뾰족한 돌기가 있는 고강도 부쉬 해머로 양생된 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 표면을 약 1mm 정도 상하좌우로 가공하는 방법으로 표면에 미세한 요철을 형성할 수 있다. 이를 통해, 천연 현무암의 느낌간 비슷한 이미지를 구현할 수 있으며, 미끄럼에 대한 저항성을 개선할 수 있다.
브러싱(Brushing) 가공은 좌우측이 룰지지대와 모터 구동축에 의해 고정된 상태에서 일방향 회전하는 브러쉬와 표층 표면이 순간적으로 접촉 및/또는 수평 이동하는 표면 가공방법이다. 이를 통해 표층 표면에 골재의 자연스러운 색상을 노출 가능하고 표면에 잔류하는 이물질 제거효과와 표층의 공극막힘을 방지하며, 미끄럼 저항성을 개선할 수 있다.
형틀몰드 가공은 표층 표면에 현무암의 불규칙한 다공성 문양을 표현하기 위한 가공 방법으로, 도 4를 참조하여 설명하면, 도 4에 기재된 형틀몰드를 이용하여 불규칙한 다공성 문양을 표현할 수 있으며, 이로 인하여 천연현무암과 유사한 질감과 색상을 나타낼 수 있다. 또한, 다공성 문양 등에 의하여 미끄럼 저항성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 형틀몰드는 일실시예로서, 본 발명의 표층 표면에 현무암의 불규칙한 다공성 문양을 표현할 수 있는 형틀몰드라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
또한, 쇼트 블라스트(Shot blast) 가공 및 워싱 가공은 본 발명의 표층의 미끄럼 저항성 향상과 유해물질제거, 표층 이미지의 고급스런 색상 구현을 하기 위해 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 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 구현예에 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.
실시예 1 : 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 제조
(1) 제1시멘트로서 고로 슬래그 시멘트, 잔골재, 굵은골재 및 물을 혼합 및 교반하여 제1혼합물을 제조하였다.
(2) 제조된 제1혼합물에 직경이 17.5㎛인 바잘트 섬유, AE 감수제, 메타카올린, 실리카흄, 황토페이스트 및 정화제페이스트을 혼합하여 및 교반하여 기층을 제조하였다.
이 때, 기층은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 잔골재 34.21 중량부, 굵은골재 155.26 중량부, 물 26.31 중량부, 바잘트 섬유 7.89 중량부, AE 감수제 1.31 중량부, 메타카올린 6.05 중량부, 실리카흄 6.05 중량부, 황토페이스트 39.47 중량부, 정화제페이스트 7.89 중량부를 혼합하여 제조하였다.
(3) 제2시멘트로서 백 시멘트, 천연규사, 무기안료 및 물을 혼합 및 교반하여 제2혼합물을 제조하였다.
(4) 제조된 제2혼합물에 숯분말, 평균입도가 3mm인 현무암골재, 평균입도가 0.35mm인 현무암석분 및 발포제를 혼합 및 교반하여 표층을 제조하였다.
이 때, 표층은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 천연규사 50 중량부, 무기안료 0.65 중량부, 물 26.5 중량부, 숯분말 30 중량부, 현무암골재 110 중량부, 현무암석분 35 중량부 및 발포제 35 중량부를 혼합하여 제조하였다.
(5) 제조된 기층의 일면에 제조된 표층을 적층하고160㎏/㎠의 압력하에서 약 240 HZ의 고주파 진동으로 약 3~6초간 진동가압 및 성형을 진행하였다.
(6) 진동가압 및 성형 후, 표층에 피톤치드를 분사하여 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 제조하였다. 이 때. 표층에 분사된 피톤치드는 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 15 중량부가 분사되었다.
(7) 제조된 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 양생실내의 단열양생박스에 투입하여 단열양생을 진행하였다.
(8) 양생된 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 쇼트 블라스트 가공 및 워싱가공을 진행하였다.
실시예 2 ~ 22, 비교예 1 ~ 5
실시예 1과 동일한 방법으로 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 제조하였다. 다만, 표 1 내지 표 4와 같이 기층 및 표층에 포함되는 성분과 함량을 달리하여 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 제조하였다.
Figure 112017106507102-pat00001
Figure 112017106507102-pat00002
Figure 112017106507102-pat00003
Figure 112017106507102-pat00004
실험예 1
실시예 및 비교예에서 제조된 인조현무암 제조용 투수성 블록을 각각 다음과 같은 물성평가법을 기준으로 하여 평가를 실시하고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
(1) 압축강도(Mpa)
제조된 인조현무암 제조용 투수성 블록에 대해 KS F 2405 규정에 의해 압축강도를 측정하였다.
(2) 동결융해시험(Mpa)
제조된 인조현무암 제조용 투수성 블록에 대해 KS F 2456(B법-100사이클, 동결융해 전, 후의 휨강도) 규정에 의해 동결융해시험으로 휨강도를 측정하였다.
(3) 미끄럼저항성(BPN)
제조된 인조현무암 제조용 투수성 블록에 대해 KS F 2375 규정에 의해 미끄럼저항성을 측정하였다.
(4) 투수성(mm/s)
제조된 인조현무암 제조용 투수성 블록에 대해 KS F 4419 규정에 의해 투수계수를 측정하였다.
Figure 112017106507102-pat00005
상기 표 5를 참조하여 설명하면, 실시예 1 ~ 3에서 제조된 블록은 비교예 1 ~ 3에서 제조된 블록보다 압축강도, 동결용해 전 또는 후의 휨강도, 투수계수 및 미끄럼 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1, 4 ~ 5에서 제조된 블록은 실시예 6 ~ 7, 비교예 4 ~ 5에서 제조된 블록보다 압축강도, 동결용해 전 또는 후의 휨강도, 투수계수 및 미끄럼 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1, 8 ~ 9에서 제조된 블록은 실시예 10 ~ 12에서 제조된 블록보다 압축강도, 동결용해 전 또는 후의 휨강도, 투수계수 및 미끄럼 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1, 13 ~ 14에서 제조된 블록은 실시예 15 ~ 17에서 제조된 블록보다 압축강도, 동결용해 전 또는 후의 휨강도, 투수계수 및 미끄럼 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1, 18 ~ 19에서 제조된 블록은 실시예 20 ~ 22에서 제조된 블록보다 압축강도, 동결용해 전 또는 후의 휨강도, 투수계수 및 미끄럼 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (19)

  1. 기층; 및 상기 기층 일면에 형성된 표층; 을 포함하고,
    상기 기층은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 잔골재 27.3 ~ 41.1 중량부, 굵은골재 124.2 ~ 186.4 중량부, 바잘트 섬유 6.3 ~ 9.5 중량부, AE(air entraining) 감수제 1.1 ~ 1.5 중량부, 메타카올린(metakaolin) 4.8 ~ 7.3 중량부, 실리카흄(silica fume) 4.8 ~ 7.3 중량부, 황토페이스트 31.5 ~ 47.4 중량부 및 정화제페이스트 6.3 ~ 9.5 중량부를 포함하고,
    상기 표층은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 규사 40 ~ 60 중량부, 현무암골재 88 ~ 132 중량부, 현무암석분 28 ~ 42 중량부, 무기안료 10.4 ~ 15.6 중량부, 숯분말 24 ~ 36 중량부, 피톤치드 12 ~ 18 중량부 및 발포제 28 ~ 42 중량부를 포함하며,
    상기 제1시멘트는 고로 슬래그 시멘트를 포함하고,
    상기 제2시멘트는 백색 포틀랜드 시멘트를 포함하며,
    KS F 2405 규정에 의해 측정시, 22 ~ 30 Mpa의 압축강도, KS F 2456 규정에 의해 측정시, 동결 융해 전 6.0 ~ 8.0 Mpa의 휨강도, 동결 융해 후 5.5 ~ 7.8 Mpa의 휨강도, KS F 2375 규정에 의해 측정시, 55 ~ 90 BPN의 미끄럼저항성, KS F 4419 규정에 의해 측정시, 0.3 ~ 0.8mm/s의 투수계수를 가지는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바잘트 섬유의 직경은 10 ~ 25㎛인 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잔골재 및 굵은 골재는 1 : 3.63 ~ 5.45 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 현무암골재는 평균입도가 2 ~ 4mm이고, 현무암석분은 평균입도가 0.1 ~ 0.6mm인 것을 특징하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 황토페이스트는 황토, 마사토, 산화철(Fe2O3), 염화나트륨(NaCl) 및 물을 포함하고,
    0.02 ~ 0.1mm의 평균입경을 가지는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 황토페이스트는 황토 100 중량부에 대하여, 마사토 28 ~ 42 중량부, 산화철 6.6 ~ 10 중량부, 염화나트륨 6.6 ~ 10 중량부 및 물 15 ~ 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 정화제페이스트는 숯분말, 맥반석분 및 현무암석분 중 1종 이상을 포함하고,
    0.02 ~ 2mm의 평균입경을 가지는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1시멘트, 잔골재, 굵은골재 및 물을 혼합 및 교반하여 제1혼합물을 제조하는 제1단계;
    상기 제1혼합물에 바잘트 섬유, AE(air entraining) 감수제, 메타카올린(metakaolin), 실리카흄(silica fume), 황토페이스트 및 정화제페이스트를 혼합하여 및 교반하여 기층을 제조하는 제2단계;
    제2시멘트, 규사, 무기안료 및 물을 혼합 및 교반하여 제2혼합물을 제조하는 제3단계;
    상기 제2혼합물에 숯분말, 현무암골재, 현무암석분 및 발포제를 혼합 및 교반하여 표층을 제조하는 제4단계;
    상기 기층의 일면에 표층을 적층하고, 진동가압 및 성형하는 제5단계;
    상기 표층에 피톤치드를 분사하여 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 제조하는 제6단계;
    상기 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 단열양생하는 제7단계; 및
    양생된 인조 현무암 제조용 투수성 블록을 가공하는 제8단계; 를 포함하고,
    상기 기층은 제1시멘트 100 중량부에 대하여, 잔골재 27.3 ~ 41.1 중량부, 굵은골재 124.2 ~ 186.4 중량부, 바잘트 섬유 6.3 ~ 9.5 중량부, AE(air entraining) 감수제 1.1 ~ 1.5 중량부, 메타카올린(metakaolin) 4.8 ~ 7.3 중량부, 실리카흄(silica fume) 4.8 ~ 7.3 중량부, 황토페이스트 31.5 ~ 47.4 중량부 및 정화제페이스트 6.3 ~ 9.5 중량부를 포함하며,
    상기 표층은 제2시멘트 100 중량부에 대하여, 규사 40 ~ 60 중량부, 현무암골재 88 ~ 132 중량부, 현무암석분 28 ~ 42 중량부, 무기안료 10.4 ~ 15.6 중량부, 숯분말 24 ~ 36 중량부, 피톤치드 12 ~ 18 중량부 및 발포제 28 ~ 42 중량부를 포함하고,
    상기 제1시멘트는 고로 슬래그 시멘트를 포함하며,
    상기 제2시멘트는 백색 포틀랜드 시멘트를 포함하고,
    제조된 인조 현무암 제조용 투수성 블록은 KS F 2405 규정에 의해 측정시, 22 ~ 30 Mpa의 압축강도, KS F 2456 규정에 의해 측정시, 동결 융해 전 6.0 ~ 8.0 Mpa의 휨강도, 동결 융해 후 5.5 ~ 7.8 Mpa의 휨강도, KS F 2375 규정에 의해 측정시, 55 ~ 90 BPN의 미끄럼저항성, KS F 4419 규정에 의해 측정시, 0.3 ~ 0.8mm/s의 투수계수를 가지는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가공은 연마가공, 부쉬-해머링 가공, 브러싱 가공, 형틀몰드 가공, 쇼트블라스트 가공 및 워싱가공 중 1종 이상이 수행되는 것을 특징으로 하는 인조 현무암 제조용 투수성 블록의 제조방법.
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