KR101892113B1 - 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법 - Google Patents

수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성 콘크리트인 포러스 콘크리트(Porous Concrete)에 관한 것으로, 바실러스 서브틸리스(Bacillus Subtilis)희석액을 콘크리트의 배합수로서 적용함으로써, 완성된 콘크리트내 수질정화 미생물의 안정적이고 광범위한 분포가 가능하도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 별도의 미생물 담체를 적용하거나 복잡한 접종 과정을 수행하지 않고도 수질정화 미생물이 안정적이고 균일하게 분포된 콘크리트를 제조할 수 있으며, 콘크리트에 다공성 조직 구조를 형성함으로써 오염 처리수와 콘크리트 조직 및 수질정화 미생물간 접촉 효율을 제고하고, 수질 정화 성능을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF POROUS CONCRETE WITH WATER PURIFICATION BACTERIA}
본 발명은 다공성 콘크리트인 포러스 콘크리트(Porous Concrete)에 관한 것으로, 바실러스 서브틸리스(Bacillus Subtilis) 희석액을 콘크리트의 배합수로서 적용함으로써, 완성된 콘크리트내 수질정화 미생물의 안정적이고 광범위한 분포가 가능하도록 한 것이다.
콘크리트 시설물을 구축함에 있어서 기능성 미생물을 적용하는 다양한 시도가 있으며, 그 예로는 우선 콘크리트 본연의 성능을 개선하는데 주안점을 둔 특허 제1310633호 등을 들 수 있다.
특허 제1310633호는 바실러스 아라파타이(Bacillus Aryabhattai) 균주의 탄산칼슘 형성 작용을 활용하여 콘크리트의 양생중 균열 형성을 억제하고 기 생성된 균열을 보수하는 기능을 도모한 것이다.
특허 제1310633호를 비롯한 콘크리트 보강 목적의 미생물 활용은 주로 양생중에 한정된 기간 또는 균열 보수를 위한 일시적인 기간내 활성화를 전제로 적용되는 것으로, 지속적인 효과를 기대할 수 없을 뿐 아니라, 균열 보완이라는 구조적 기능외에 오염물질 제거 등의 효과는 전혀 기대할 수 없었다.
특히, 상기와 같은 종래기술은 미생물이 함유된 희석액을 기 타설되어 양생중인 콘크리트 표면에 살포하거나 균열 부위에 주입하는 방식으로 적용되는 바, 표층부에 대한 처리만이 가능할 뿐 콘크리트 심부에 대한 처리는 근본적으로 불가능한 한계가 있었다.
이에, 미생물의 주요 산업상 활용처라 할 수 있는 오염물 처리를 콘크리트에 적용하고자 하는 지속적인 시도가 있었으며, 관련 종래기술로서 특허 제948556호를 들 수 있다.
특허 제948556호는 콘크리트 골재의 일부로써 미생물이 접종된 담체를 적용하는 것으로, 이를 통하여, 오염물 처리 시설의 구조체 또는 접촉재로서 당해 콘크리트를 직접 적용할 수 있어, 미생물에 의한 오염물 처리 기능을 지속적이고 안정적으로 활용할 수 있다.
특허 제948556호를 비롯한 종래의 정화 미생물 적용 콘크리트를 통하여 각종 수처리 시설의 구조체 및 접촉재 성능을 개선할 수 있게 되었으나, 별도의 담체를 사전 선별하여 담체에 미생물을 접종하고, 이를 골재로 배합하는 복잡한 과정이 필요할 뿐 아니라, 골재 중 극히 일부에만 미생물을 안착시킬 수 있는 근본적인 한계와 함께, 콘크리트 구조체 심부(深部)에 위치한 미생물 담체는 그 기능을 전혀 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 콘크리트의 조직 전반에 미생물의 균일하고 안정적인 분포가 가능하도록 함과 동시에, 콘크리트 심부 조직에 대한 오염 처리수의 용이한 접근이 가능하도록 함을 목적으로 한다.
특히, 콘크리트내 미생물의 적정 농도를 설정하여 제조상 편의성 및 효율성을 도모하고, 실질적인 오염물 제거 효과를 발현할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 창안된 것으로, 바실러스 서브틸리스 균주의 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖ 농도 희석액이 배합수로 적용되고, 입경 5mm 내지 13mm의 화강암질 쇄석 및 입경 5mm 내지 8mm의 부석이 골재로 적용되며, 물시멘트비 25%가 적용되어 배합 및 양생됨을 특징으로 하는 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트이다.
또한, 상기 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법에 있어서, 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 희석하여 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖ 농도의 희석액을 형성하는 제액단계(S10)와, 포틀랜드 시멘트, 상기 희석액, 화강암질 쇄석, 부석 및 AE감수제를 혼합하여 교반하되, 포틀랜드 시멘트 500kg 내지 512kg, 상기 희석액 125kg 내지 128kg, 화강암질 쇄석 1,490kg 내지 1,500kg, 부석 50kg 내지 60kg 및 AE감수제 2.0kg 내지 2.5kg의 비율로 배합하는 접종배합단계(S21)와, 배합된 유동성 콘크리트를 주형에 타설한 후 양생하는 양생단계(S31)와, 양생이 완료되면 주형을 제거하는 탈형단계(S32)로 이루어짐을 특징으로 하는 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법이다.
또한, 상기 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법에 있어서, 포틀랜드 시멘트, 배합수, 화강암질 쇄석, 부석 및 AE감수제를 혼합하여 교반하되, 포틀랜드 시멘트 500kg 내지 512kg, 화강암질 쇄석 1,490kg 내지 1,500kg, 부석 50kg 내지 60kg 및 AE감수제 2.0kg 내지 2.5kg의 비율로 배합하는 가수배합단계(S22)와, 배합된 유동성 콘크리트에 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 투입하되, 상기 배합수와 현탁액의 혼합을 상정한 환산 농도가 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖가 되도록 한 후, 추가 교반하는 접종교반단계(S23)와, 배합된 유동성 콘크리트를 주형에 타설한 후 양생하는 양생단계(S31)와, 양생이 완료되면 주형을 제거하는 탈형단계(S32)로 이루어짐을 특징으로 하는 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법이다.
본 발명을 통하여, 별도의 미생물 담체를 적용하거나 복잡한 접종 과정을 수행하지 않고도 수질정화 미생물이 안정적이고 균일하게 분포된 콘크리트를 제조할 수 있으며, 콘크리트에 다공성 조직 구조를 형성함으로써 오염 처리수와 콘크리트 조직 및 수질정화 미생물간 접촉 효율을 제고하고, 수질 정화 성능을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 배합수내 미생물의 적정 농도를 설정함으로써, 제조상 효율성 및 경제성을 확보할 수 있으며, 사전 제작된 고농도 미생물 현탁액을 현장에서 배합수에 희석하는 방식을 적용함으로써, 콘크리트에 대한 여타 접종법에 비하여 시공 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 일반 배합수로 우선 배합한 후, 미생물 현탁액을 첨가하여 추가 교반함으로써, 배합과정에서의 미생물 생존성을 제고하였으며, 이로써 완성된 포러스 콘크리트의 수질정화 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 흐름도
도 2는 분할 배합이 적용된 본 발명의 흐름도
도 3은 본 발명의 실험 장치 설명도
도 4는 본 발명의 미생물 농도별 BOD 저감율 그래프
도 5는 본 발명의 미생물 농도별 COD 저감율 그래프
본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 수질정화 미생물인 바실러스 서브틸리스(Bacillus Subtilis)가 함유된 콘크리트 및 그 제조방법으로서, 수질정화 미생물이 별도의 입상(粒狀) 담체에 접종된 후 해당 담체가 골재의 일부로 배합되는 것이 아니라, 콘크리트의 조직내 광범위하고 균일하게 분포되는 구조를 가진다.
특히, 다공성 조적이 형성되는 포러스 콘크리트에 바실러스 서브틸리스가 균질 분포됨으로써, 고도의 수질정화 효과를 확보할 수 있음은 물론 처리수와 콘크리트간 접촉 면적의 확대가 가능하여 처리 효율을 제고할 수 있다.
즉, 본 발명의 콘크리트는 다공성 포러스 콘크리트로서, 바실러스 서브틸리스 균주가 희석된 희석액이 배합수로 적용됨으로써, 완성된 콘크리트 전체 조직내 바실러스 서브틸리스가 균일하게 분포될 수 있으며, 따라서 본 발명이 적용된 콘크리트제 구조물 또는 수처리시설의 접촉재에 있어서 그 표면 뿐 아니라 심부에 이르는 광범위한 처리수 접촉이 가능한 것이다.
본 발명 콘크리트 배합에 적용되는 배합수로는 바실러스 서브틸리스 균주의 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖ 농도 희석액이 적용되는 것이 바람직하며, 희석액은 배합 현장에서 바실러스 서브틸리스 균주의 고농도 현탁액과 정제수를 혼합함으로써 조제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 다공성 및 투수성 조직이 형성되는 포러스 콘크리트로서, 골재로는 입경 5mm 내지 13mm의 화강암질 쇄석 및 입경 5mm 내지 8mm의 부석(Pumice)이 적용되며, 일반 콘크리트에 적용되는 세골재(細骨材)는 생략된다.
또한, 시멘트로는 재료 수급 및 완성된 콘크리트의 물성 등을 감안하여 포틀랜드 시멘트를 적용하고, 물시멘트비(W/C)로는 완성된 콘크리트의 강도 및 작업성 등을 고려하여 25%를 적용하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법을 도시한 흐름도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 희석하여 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖ 농도의 희석액을 형성하는 제액단계(S10)로 개시된다.
제액단계(S10)에 있어서 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액은 배지 또는 대용량 배양조에 바실러스 서브틸리스를 접종한 후 배양하고, 배양된 미생물을 포집하여 멸균된 증류수와 혼합함으로써 제조될 수 있다.
포집된 바실러스 서브틸리스 균주와 멸균된 증류수를 혼합하되 600nm 흡광도가 1.4가 되도록 혼합비를 조절함으로써 109cells/㎖의 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 제조할 수 있다.
이렇듯 제조된 109cells/㎖의 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액에 정제수를 추가 혼합함으로써 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖ 농도의 희석액을 형성할 수 있는데, 후술할 실험에서와 같이, 희석액의 농도가 105cells/㎖ 미만인 경우 충분한 수질정화 효과를 기대할 수 없으며, 희석액의 농도가 107cells/㎖를 초과할 경우 수질정화 효과의 상승치는 미미한 반면 희석액 조제 비용이 급증하게 되는 바, 희석액의 바실러스 서브틸리스 농도는 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖로 설정하는 것이 바람직하다.
제액단계(S10)를 통하여 바실러스 서브틸리스 균주 희석액이 완성되면, 포틀랜드 시멘트, 상기 미생물 희석액, 화강암질 쇄석, 부석 및 AE감수제(Air-Entraining 減水劑)를 배합하여 믹서로 교반하는 접종배합단계(S21)가 수행된다.
접종배합단계(S21)에 있어서 적용되는 배합비는 포틀랜드 시멘트 500kg 내지 512kg 당, 희석액 125kg 내지 128kg, 화강암질 쇄석 1,490kg 내지 1,500kg, 부석 50kg 내지 60kg 및 AE감수제 2.0kg 내지 2.5kg의 비율이 적용되는 것이 바람직하다.
즉, 전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서 물시멘트비(W/C)는 25%가 적용되는 바, 중량배합법 기준으로 콘크리트 혼합량 1㎥당 포틀랜드 시멘트 500kg이 적용되면 배합수인 바실러스 서브틸리스 균주 희석액은 125kg이 투입되며, 조골재(粗骨材)로서 적용되는 화강암질 쇄석 및 부석은 각각 1,490kg 내지 1,500kg 및 50kg 내지 60kg이 혼합되고, 공기연행 및 유동성 증강 혼화제인 AE감수제는 2.0kg 내지 2.5kg이 첨가되는 것이다.
여기서, 조골재인 화강암질 쇄석의 입경은 5mm 내지 13mm의 분포를 가지며, 역시 조골재로서 적용되는 부석의 입경은 5mm 내지 8mm의 분포를 가지는 것이 바람직하다.
배합된 골재, 시멘트, 물 및 혼화제는 믹서 등에 투입되어 교반됨으로써 유동성 콘크리트가 형성되는데, 각각의 재료가 균질 혼합될 수 있도록 충분하게 교반하되, 교반과정에서 불가피하게 수반되는 미생물의 사멸을 최소화할 수 있도록 적정 시간 및 강도로 교반하는 것이 바람직하다.
이후, 배합된 유동성 콘크리트를 주형에 타설한 후 양생하는 양생단계(S31)와, 양생이 완료되면 주형을 제거하는 탈형단계(S32)가 수행됨으로써, 본 발명이 적용된 포러스 콘크리트가 완성된다.
한편, 전술한 바와 같이, 접종배합단계(S21)를 수행함에 있어서 미생물의 일부 사멸이 불가피한데, 이는 콘크리트 유동체가 맹렬하게 교반되는 과정에서 블레이드와 콘크리트 유동체간 고속 충돌로 인하여 발생되는 유체(流體) 충격파 및 정전기에 의하여 미생물의 세포벽이 파열되는 현상에서 기인한다.
이에, 본 발명에서는 일단 일반 정제수를 배합수로 활용하여 골재 및 시멘트를 비롯한 일반 재료를 충분히 교반, 혼합하고, 이후 콘크리트 유동체가 완성되면 고농도 미생물 현탁액을 투입하여 재차 단시간 교반함으로써, 장시간 고속 교반으로 인한 미생물의 사멸을 최대한 억제할 수 있도록 하였다.
즉, 도 2에서와 같이, 포틀랜드 시멘트, 일반 배합수, 화강암질 쇄석, 부석 및 AE감수제를 혼합하여 교반하되, 포틀랜드 시멘트 500kg 내지 512kg, 일반 배합수, 화강암질 쇄석 1,490kg 내지 1,500kg, 부석 50kg 내지 60kg 및 AE감수제 2.0kg 내지 2.5kg의 비율로 배합하는 가수배합단계(S22)를 우선 수행한 후, 각각의 재료가 충분히 혼합된 유동성 콘크리트가 완성되면, 비로소 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액 첨가한 후 재차 단시간 교반하는 접종교반단계(S23)를 수행함으로써 바실러스 서브틸리스 균주의 유동성 콘크리트내 균일한 확산 분포를 유도하는 것이다.
접종교반단계(S23)에서는 상기 유동성 콘크리트에 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 투입하되, 물시멘트비(W/C) 25% 조건에서 상기 배합수와 현탁액의 혼합을 상정한 환산 농도가 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖가 되도록 한 후, 추가 교반함으로써, 미생물이 투입된 상태에서의 교반 시간을 최대한 감축하여 미생물의 사멸을 억제하고 생존성을 향상시키면서, 콘크리트내 적정 미생물 농도가 형성될 수 있도록 한다.
여기서, 조골재인 화강암질 쇄석의 입경은 5mm 내지 13mm의 분포를 가지고, 역시 조골재로서 적용되는 부석의 입경은 5mm 내지 8mm의 분포를 가지는 것이 바람직하며, 접종교반단계(S23)의 완료 후에는 전술한 양생단계(S31) 및 탈형단계(S32)가 동일하게 순차 수행된다.
접종교반단계(S23)에 있어서의 환산 농도란 그 사전적 의미에서와 같이, 사전 투입된 일반 배합수와 당해 접종교반단계(S23)에서 투입되는 109cells/㎖ 농도의 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 혼합하였을 경우 형성되는 희석액의 농도를 의미하는 것으로, 예컨데, 가수배합단계(S22)에서 투입된 배합수가 총 99kg이라면 109cells/㎖ 농도의 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 1kg을 투입함으로써 환산 농도를 107cells/㎖로 설정할 수 있게 된다.
접종교반단계(S23)의 수행 이전에 완료되는 가수배합단계(S22)는 미생물이 배제된 포러스 콘크리트로서의 배합이 완료되는 단계로서, 미생물 현탁액을 제외한 전체 재료가 혼합된 상태에서 충분하고 맹렬한 교반을 실시함으로써, 전체 재료의 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 하며, 따라서 접종교반단계(S23)에서는 이미 충분히 혼합된 구조용 재료에 미생물 현탁액을 균질 분포시키는 처리만을 수행하면 되는 바, 수분 이내의 완속 교반으로도 충분하다.
이렇듯, 콘크리트 재료 배합을 가수배합단계(S22)와 접종교반단계(S23)로 구분하여 수행함으로써, 미생물의 생존성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 완성퇸 포러스 콘크리트의 수질정화 성능 역시 향상시킬 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서 배합수로 적용되는 바실러스 서브틸리스 균주 희석액의 농도는 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖가 적절한데, 이는 다음의 실험을 통하여 설정된 것이다.
우선, 본 실험에 있어서, 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 제조하기 위하여, 멸균처리된 배지에 바실러스 서브틸리스를 접종하고 미호기(微好氣) 조건에서 24시간 진탕 배양한 후, 배양액을 8,000rpm으로 원심분리하여 미생물을 포집하였다.
포집된 미생물에 멸균된 증류수를 혼합하되, 흡광도를 측정하여 600nm에서 흡광도가 1.4가 되도록 함으로써, 109cells/㎖의 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 완성하였다.
이후, 완성된 현탁액을 정제수와 혼합하여 각각 101cells/㎖, 102cells/㎖, 103cells/㎖, 104cells/㎖, 105cells/㎖, 106cells/㎖, 107cells/㎖ 및 108cells/㎖ 농도의 바실러스 서브틸리스 균주 희석액을 조제하였으며, 정제수, 상기 농도별 조제액 및 상기 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액 자체를 배합수로 적용하여 콘크리트를 배합하였다.
즉, 본 실험에 있어서 적용되는 배합수의 바실러스 서브틸리스 균주 농도는 0(정제수), 101cells/㎖, 102cells/㎖, 103cells/㎖, 104cells/㎖, 105cells/㎖, 106cells/㎖, 107cells/㎖, 108cells/㎖ 및 109cells/㎖로서, 이들 10종의 농도별 배합수를 적용하여 포러스 콘크리트제 시험체(10)를 각각 제작하게 된다.
전술한 바와 같이, 물시멘트비(W/C)는 25%가 적용되며, 본 실험에 있어서 배합비는 중량배합법 기준으로 콘크리트 혼합량 1㎥당 포틀랜드 시멘트 500kg, 배합수 125kg, 입경 5mm 내지 13mm의 화강암질 쇄석 1,492kg, 입경 5mm 내지 8mm의 부석 54kg 및 AE감수제 2.3kg가 적용된다.
배합이 완료된 콘크리트는 장방형 몰드에 타설하여 폭(w) 100mm, 높이(h) 100mm, 두께(t) 50mm의 판상(板狀) 입방체로 성형되며 24시간 후 탈형하고 7일간 수중양생하여 시험체(10)로서 완성된다.
시험체(10)는 도 3에서와 같이 내부 길이(L) 850mm, 내부 폭(W) 200mm, 수심(H) 150mm의 반응조(20)에 투입되되, 동 도면에서와 같이, 총 8개의 시험체(10)가 반응조(20) 내부에 등간격으로 배치된다.
정화 처리 대상 원수는 반응조(20) 투입전 일부 채수하여 수질을 측정하고, 반응조(20)에 투입되어 136분의 체류시간 동안 저류된 후 채수되어 수질을 측정함으로써, 처리 전후 수질을 비교한다.
본 실험에 있어서 처리 전 원수의 수질과 처리후 수질의 측정 항목은 BOD((Biochemical Oxygen Demand) 및 COD(Chemical Oxygen Demand)로서, 처리 대상 원수로는 저수지에서 취수된 3종의 원수(原水)를 적용하여, 각각의 원수에 대하여 실험을 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 1 및 표 2와 같다.
구 분 원수BOD
(mg/L)
배합수내 미생물 농도(cells/㎖)별 처리후 BOD(mg/L)
0 10 102 103 104 105 106 107 108 109
원수 1 5.1 4.4 4.3 4.4 4.4 4.2 3.7 3.6 3.3 3.2 3.4
원수 2 5.5 4.6 4.5 4.5 4.4 4.7 4.4 3.8 3.8 3.8 3.3
원수 3 5.8 5.1 5.2 5.1 5.1 4.8 4.6 3.9 3.8 3.8 4.0
평 균 5.47 4.70 4.67 4.67 4.63 4.57 4.23 3.77 3.63 3.60 3.57
저감율 14.1% 14.6% 14.6% 15.4% 16.5% 22.7% 31.1% 33.6% 34.2% 34.7%
구 분 원수COD
(mg/L)
배합수내 미생물 농도(cells/㎖)별 처리후 COD(mg/L)
0 10 102 103 104 105 106 107 108 109
원수 1 17.5 15.1 14.8 14.8 14.8 13.8 12.2 11.3 10.9 10.6 10.9
원수 2 18.3 15.0 15.1 15.1 14.6 14.2 12.7 12.1 11.3 11.3 10.6
원수 3 19.7 15.5 15.6 15.5 15.5 14.7 13.1 11.8 11.3 11.2 11.4
평 균 18.50 15.20 15.17 15.13 14.97 14.23 12.67 11.73 11.17 11.03 10.97
저감율 17.8% 18.0% 18.2% 19.1% 23.1% 31.5% 36.6% 39.6% 40.4% 40.7%
또한, 도 4 및 도 5는 각각 배합수내 미생물 농도별 BOD 저감율 및 COD 저감율을 그래프로 도시한 것으로, 상기 표 1 및 표 2와, 첨부된 도 4 및 도 5를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 배합수내 미생물 농도가 105cells/㎖ 미만인 경우 유의(有意)한 처리효과를 기대하기 어려우며, 배합수내 미생물 농도가 107cells/㎖를 초과하는 경우 처리 효과의 상승이 급격하게 둔화되므로, 배합수내 바실러스 서브틸리스 농도는 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖가 적용되는 것이 바람직하다.
10 : 시험체
20 : 반응조
S10 : 제액단계
S21 : 접종배합단계
S22 : 가수배합단계
S23 : 접종교반단계
S31 : 양생단계
S32 : 탈형단계

Claims (3)

  1. 바실러스 서브틸리스 균주의 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖ 농도 희석액이 배합수로 적용되고, 입경 5mm 내지 13mm의 화강암질 쇄석 및 입경 5mm 내지 8mm의 부석이 골재로 적용되며, 물시멘트비 25%가 적용되어 배합 및 양생되는 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법에 있어서,
    포틀랜드 시멘트, 일반 정제수, 화강암질 쇄석, 부석 및 AE감수제를 혼합하여 교반하되, 포틀랜드 시멘트 500kg 내지 512kg, 화강암질 쇄석 1,490kg 내지 1,500kg, 부석 50kg 내지 60kg 및 AE감수제 2.0kg 내지 2.5kg의 비율로 배합하여 맹렬하게 교반, 혼합하는 가수배합단계(S22)와;
    충분히 혼합된 구조용 재료인 배합된 유동성 콘크리트에 고농도 바실러스 서브틸리스 균주 현탁액을 투입하되, 상기 배합수와 현탁액의 혼합을 상정한 환산 농도가 105cells/㎖ 내지 107cells/㎖가 되도록 한 후, 추가 단시간 완속 교반하여 장시간 고속 교반으로 인한 미생물 사멸을 억제하는 접종교반단계(S23)와;
    배합된 유동성 콘크리트를 주형에 타설한 후 양생하는 양생단계(S31)와;
    양생이 완료되면 주형을 제거하는 탈형단계(S32)로 이루어짐을 특징으로 하는 수질정화 미생물 함유 포러스 콘크리트의 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109081703A (zh) * 2018-11-06 2018-12-25 中集绿建环保科技有限公司 一种不易褪色的外墙装饰岩板的制备方法
CN110423065A (zh) * 2019-07-30 2019-11-08 西安建筑科技大学 一种以再生粗骨料为载体的自修复混凝土及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090108684A (ko) * 2009-09-28 2009-10-16 정근수 콘크리트제품 제조방법
KR20110126446A (ko) * 2010-05-17 2011-11-23 한국건설생활환경시험연구원 복합유용미생물과 기능성 담체를 활용한 다공질콘크리트 조성물 및 이를 통해 제조된 하천생태복원용 다공질콘크리트 블록

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090108684A (ko) * 2009-09-28 2009-10-16 정근수 콘크리트제품 제조방법
KR20110126446A (ko) * 2010-05-17 2011-11-23 한국건설생활환경시험연구원 복합유용미생물과 기능성 담체를 활용한 다공질콘크리트 조성물 및 이를 통해 제조된 하천생태복원용 다공질콘크리트 블록

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109081703A (zh) * 2018-11-06 2018-12-25 中集绿建环保科技有限公司 一种不易褪色的外墙装饰岩板的制备方法
CN110423065A (zh) * 2019-07-30 2019-11-08 西安建筑科技大学 一种以再生粗骨料为载体的自修复混凝土及制备方法
CN110423065B (zh) * 2019-07-30 2021-10-15 西安建筑科技大学 一种以再生粗骨料为载体的自修复混凝土及制备方法

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