KR102236618B1 - 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법 - Google Patents

경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법에 관한 것으로서, 물 1,300 내지 1,700 중량부; 유동화제 8 내지 12 중량부; 조강제 13 내지 17 중량부; 시멘트 1,700 내지 2,300 중량부; 경량골재 40 내지 50 중량부; 및, 기포제 0.5 내지 5 중량부;를 포함하도록 구성되며, 회전하는 다수의 교반날개가 구비된 교반기에 물, 유동화제, 및 조강제를 투입하고 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 제1단계; 제1혼합물이 생성된 교반기에 시멘트를 투입하고 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2단계; 제2혼합물이 생성된 교반기에 경량골재와 기포제를 투입하고 혼합하여 제3혼합물을 생성하는 제3단계; 제3혼합물을 경량 콘크리트 블록을 제조하는 형틀에 투입하는 제4단계; 형틀에서 경량 콘크리트 블록으로 양생시키는 제5단계; 양생이 완료된 경량 콘크리트 블록을 형틀에서 탈거하는 제6단계; 및, 형틀에서 탈거된 경량 콘크리트 블록을 미리 설정된 규격에 맞추어 절단하는 제7단계;의 과정으로 제조된다.

Description

경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법{Lightweight Concrete Block Manufacturing Method}
본 발명은 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법에 관한 것으로서, 다양한 건축물의 벽체로 사용되면서 단열성, 방음성, 경량성, 충격 흡수성(방진성), 경제성 등을 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
종래부터 많은 연구가들에 의해 단열층을 갖는 경량 콘크리트 블록 및 이의 제조방법 등이 많이 제시되어 왔는데, 종래의 기술과 문제점에 대해 살펴보면 다음과 같다.
단열층이나 차음성 경량성 등의 목적으로 주로 활용되는 경량 기포 콘크리트는 시멘트를 물과 혼합하는 슬러리화 과정에서 기포군을 섞어서 타설하기 때문에 과다한 시멘트가 사용되어 경제적 낭비와 시멘트의 높은 비중으로 건축물의 중량의 부담과 아울러 양생과정에서 수축이 심하여 크랙 발생. 강도 부실과 경화체의 침전 등의 문제점이 있었다.
예를 들어, 대한민국 특허출원공개 제86-8958호의 불연성 콤프렉스 포옴 경량 콘크리트 제조방법에서는 단지 필라(filler)로써 플라이에쉬나 카바이트를 사용했기 때문에 기존의 크랙이나 강도 부실의 문제를 전혀 개선하지 못하고 단지 시멘트의 일부를 골재로 대체하는 역할 밖에 제시하지 못하였고, 또한 대한민국 특허출원공개 제92-2287호의 경량 단열 콘크리트 제조방법에서는 시멘트와 함께 스티로폴 입자, 화산재, 퍼라이트, 팝스톤, 고로슬래그, 질석 등의 경량골재를 사용하는 시공법을 제시하였으나 이러한 물질들은 시멘트에 골재를 투입하여 배합을 조정하는 역할 뿐이어서, 앞서 기술한 대한민국 특허출원공개 제86-8958호의 불연성 콘크리트 포옴, 경량 콘크리트 제조방법과 거의 차이가 없다고 할 수 있다.
이는 시공시 블리딩(bleeding)과 입도분리 시공시간 경과에 따라 시공기계 내부에 경화 등의 작동제한 등과 같은 문제를 발생시키면서 경량 기포 콘크리트의 근본문제를 해결하지 못하였다.
그 외에, 문제점을 해결하기 위한 방안으로 제시된 기술이 경량골재나 폐플라스틱을 골재로 사용하여 단열층을 구성하는 공법에 관한 것으로 대한민국 특허출원공개 제94-2202호 기포 콘크리트 제조방법과 대한민국 특허공개 제95-3216호 경량 단열 콘크리트 제조방법이 제시되었는데, 이러한 방법에 따르면 폴리우레탄, EVA 스티로폼 등의 경량 골재를 적용하여 단열성을 높이고자 하였으나, 이들의 물질은 초경량으로써 시멘트 슬러리와 혼합하여 타설할 시 초경량 골재인 혼화제 등이 부유하는 현상이 발생되어 유기물과 무기물의 층분리로 인하여 분리층간의 열팽창계수, 건조 및 수축 차이가 발생하여 하자 위험성이 유발된다. 특히 심각한 경우 시공후 박리현상을 일으켜 재시공해야 하는 경우도 발생된다.
이런 단점을 보완하기 위해 대한민국 특허공개 2000-14685호 경화성 및 수축 안정성이 강화된 단열 몰탈 조성물에 기포군들을 혼화제로 사용, 슬러리를 만들어 단열층 및 축열층의 시공용 몰탈 조성물에 관한 시공법이 제시되었으나, 이 역시 시멘트의 사용량이 너무 많아 초경량화를 이루지 못할 뿐만 아니라 단열 및 축열효과는 얻을 수 있으나 방음 효과는 극히 미미하였다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 다양한 건축물의 벽체로 사용되면서 단열성, 방음성, 경량성, 충격 흡수성(방진성), 경제성 등을 구현할 수 있는 새로운 개념의 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 회전하는 다수의 교반날개가 구비된 교반기에 물, 유동화제, 및 조강제를 투입하고 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 1분 내지 2분 동안 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 제1단계; 제1혼합물이 생성된 교반기에 시멘트를 투입하고 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 1분 내지 2분 정도 동안 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2단계; 제2혼합물이 생성된 교반기에 경량골재와 기포제를 투입하고 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 2분 내지 4분 동안 혼합하여 제3혼합물을 생성하는 제3단계; 제3혼합물을 경량 콘크리트 블록을 제조하는 형틀에 투입하는 제4단계; 형틀에서 경량 콘크리트 블록으로 양생시키되, 기온이 20℃ 이상인 경우 외기에서 5시간 내지 7시간 자연 양생되고, 기온이 20℃ 미만인 경우 스팀을 이용하여 1시간 내지 2시간 가열한 후 외기에서 3시간 내지 5시간 자연 양생하는 제5단계; 양생이 완료된 경량 콘크리트 블록을 형틀에서 탈거하는 제6단계; 및, 형틀에서 탈거된 경량 콘크리트 블록을 미리 설정된 규격에 맞추어 절단하는 제7단계;로 구성된다.
여기서 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록은, 물 1,300 내지 1,700 중량부; 유동화제 8 내지 12 중량부; 조강제 13 내지 17 중량부; 시멘트 1,700 내지 2,300 중량부; 경량골재 40 내지 50 중량부; 탄소섬유, 아라미드섬유 또는 유리섬유로 이루어지는 강화섬유 30 내지 60 중량부; 및, 기포제 0.5 내지 5 중량부;를 포함하도록 구성된다.
유동화제는 나프탈린계, 멜라민계, 리그닌계, 또는 카르복실계 중에서 선택되고, 조강제는 황산알루미늄, 염화알루미늄, 질산알루미늄, 초산알루미늄, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 탄산칼슘, 규산염, 시판용 실리카 졸(silica sol; colloidal silica), 화학적으로 불안정한 실리카 졸, 글리옥살, 또는 에틸렌글리콜 디아세테이트 중에서 선택되고, 기포제는 동물성 기포제, 식물성 기포제, 알루미늄 분말, 마그네슘 분말 또는 아연 분말 중에서 선택되고, 경량골재는 입경 0.5 내지 5mm 의 발포 폴리스칠렌 입자(Expended Polystyrene Bead)인 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 경량골재와 기포제가 함께 사용되는 경량 콘크리트 블록을 제공하여 다양한 건축물의 벽체로 사용되면서 단열성, 방음성, 경량성, 충격 흡수성(방진성), 경제성 등을 구현할 수 있다
둘째, 물, 유동화제, 및 조강제를 투입하고 혼합하여 제1혼합물을 생성한 후 시멘트를 투입하고 혼합하여 제2혼합물을 생성하고, 마지막 단계에 경량골재와 기포제를 투입함으로써 경량골재가 혼합 과정에서 상부층으로 부유하여 골고루 교반되지 않는 문제점을 해결할 수 있다.
셋째, 외기 온도에 따라 스팀 가열 과정을 선택적으로 적용하여 보다 효율적인 생산(제조)가 가능하다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록에 관한 것으로서, 물 1,300 내지 1,700 중량부; 유동화제 8 내지 12 중량부; 조강제 13 내지 17 중량부; 시멘트 1,700 내지 2,300 중량부; 경량골재 40 내지 50 중량부; 및, 기포제 0.5 내지 5 중량부;를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
유동화제는 콘크리트의 품질을 저하시키지 않고 콘크리트의 시공성을 개선할 목적으로 이용되는데, 주성분은 나프탈린계, 멜라민계, 리그닌계, 카르복실계 등이 있다.
본 발명에서는 현재 상용화되어 있는 이러한 유동화제 가운데 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다.
조강제는 거푸집의 조기 탈형에 의한 거푸집 사용 회전율을 높이거나 한냉시 콘크리트의 응결, 경화불량 방지와 양생 기간의 단축 등을 목적으로 사용되는 혼화제를 말하는데, 본 발명에서는 이미 상용화되어 있는 황산알루미늄, 염화알루미늄, 질산알루미늄, 초산알루미늄, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 탄산칼슘, 규산염, 시판용 실리카 졸(silica sol; colloidal silica), 화학적으로 불안정한 실리카 졸, 글리옥살, 또는 에틸렌글리콜 디아세테이트 중에서 선택될 수 있다.
기포제는 시멘트 경화체 내에 다량의 공극을 발생시키기 위한 것으로서 본 발명의 구체적 실시예에서는 알루미늄 분말, 마그네슘 분말,아연 분말 중에서 선택될 수 있는데, 반드시 이러한 물질에만 한정되는 것은 아니며 현재 상용화되어 있는 다양한 동물성 기포제 또는 식물성 기포제 가운데 적절한 제품(성분)이 선택될 수도 있다.
경량골재는 입경 0.5 내지 5mm 의 발포 폴리스칠렌 입자(Expended Polystyrene Bead)가 사용되는데, 해당 크기로 발포된 입자 제품이 선택될 수도 있고, 플레이트나 블록 형태로 제작된 발포 폴리스칠렌을 분쇄하여 사용할 수도 있다.
기포제와 함께 경량골재를 사용함으로써 콘크리트 블록을 보다 효과적으로 경량화시킬 수 있다.
강화섬유는 경량골재와 기포제에 의하여 경량화된 콘크리트 블록의 강도를 보강하기 위하여 첨가될 수 있는데, 탄소섬유, 아라미드섬유 또는 유리섬유를 적절한 규격(0.5cm 내지 5cm)으로 절단하여 첨가하면 된다.
도1에는 본 발명인 경량골재가 포함된 콘크리트 블록을 제조하는 방법이 순차적으로 도시된 블록도이다.
(1) 제1단계
회전하는 다수의 교반날개가 구비된 교반기에 물, 유동화제, 및 조강제를 미리 설정된 비율로 투입하고 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 과정이다.
제1혼합물의 교반은 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 1분 내지 2분 정도 진행한다.
(2) 제2단계
제1혼합물이 생성된 교반기에 시멘트를 미리 설정된 비율로 투입하고 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 과정이다.
제2혼합물의 교반은 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 1분 내지 2분 정도 진행한다.
(3) 제3단계
제2혼합물이 생성된 교반기에 경량골재와 기포제를 투입하고 혼합하여 제3혼합물을 생성하는 과정이다.
제3혼합물의 교반은 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 2분 내지 4분 정도 진행한다.
비중이 낮은 경량골재의 경우 시멘트가 포함된 제2혼합물을 교반하면서 서서히 투입하여 제2혼합물의 상층부로 부유하지 않고 전체 영역에 골고루 퍼지도록 한다.
(4) 제4단계
제3혼합물을 경량 콘크리트 블록을 제조하는 형틀에 투입하는 과정이다.
형틀은 미리 설계된 형상에 맞게 설계되고 양생 후 블록을 쉽게 탈거시킬 수 있는 구조로 제작됨이 바람직하다.
(5) 제5단계
형틀에서 경량 콘크리트 블록으로 양생시키는 과정이다.
기온이 20℃ 이상인 경우 외기에서 5시간 내지 7시간 자연 양생될 수 있고, 기온이 20℃ 미만인 경우 스팀을 이용하여 1시간 내지 2시간 가열한 후 외기에서 3시간 내지 5시간 자연 양생하는 과정으로 진행될 수도 있다.
기온이 10℃ 미만으로 내려 갈 경우 스팀에 의한 가열 시간을 2시간 내지 3시간 연장할 수도 있다.
양생시 주변 습도는 40% 내지 90% 범위를 유지하면 된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

Claims (8)

  1. 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록을 제조하는 방법에 관한 것으로서,
    회전하는 다수의 교반날개가 구비된 교반기에 물, 유동화제, 및 조강제를 투입하고 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 1분 내지 2분 동안 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 제1단계;
    제1혼합물이 생성된 교반기에 시멘트를 투입하고 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 1분 내지 2분 동안 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2단계;
    제2혼합물이 생성된 교반기에 경량골재와 기포제를 투입하고 60 내지 120 RPM으로 교반날개를 회전하면서 2분 내지 4분 동안 혼합하여 제3혼합물을 생성하는 제3단계;
    제3혼합물을 경량 콘크리트 블록을 제조하는 형틀에 투입하는 제4단계;
    형틀에서 경량 콘크리트 블록으로 양생시키되, 기온이 20℃ 이상인 경우 외기에서 5시간 내지 7시간 자연 양생되고, 기온이 20℃ 미만인 경우 스팀을 이용하여 1시간 내지 2시간 가열한 후 외기에서 3시간 내지 5시간 자연 양생하는 제5단계;
    양생이 완료된 경량 콘크리트 블록을 형틀에서 탈거하는 제6단계; 및,
    형틀에서 탈거된 경량 콘크리트 블록을 미리 설정된 규격에 맞추어 절단하는 제7단계;
    로 구성되고,
    경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록은,
    물 1,300 내지 1,700 중량부;
    유동화제 8 내지 12 중량부;
    조강제 13 내지 17 중량부;
    시멘트 1,700 내지 2,300 중량부;
    경량골재 40 내지 50 중량부;
    탄소섬유, 아라미드섬유 또는 유리섬유로 이루어지는 강화섬유 30 내지 60 중량부; 및,
    기포제 0.5 내지 5 중량부;
    를 포함하도록 구성되되,
    상기 유동화제는,
    나프탈린계, 멜라민계, 리그닌계, 또는 카르복실계 중에서 선택되고,
    상기 조강제는,
    황산알루미늄, 염화알루미늄, 질산알루미늄, 초산알루미늄, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 탄산칼슘, 규산염, 시판용 실리카 졸(silica sol; colloidal silica), 화학적으로 불안정한 실리카 졸, 글리옥살, 또는 에틸렌글리콜 디아세테이트 중에서 선택되고,
    상기 기포제는,
    동물성 기포제, 식물성 기포제, 알루미늄 분말, 마그네슘 분말 또는 아연 분말 중에서 선택되고,
    상기 경량골재는,
    입경 0.5 내지 5mm 의 발포 폴리스칠렌 입자(Expended Polystyrene Bead)인 것을 특징으로 하는 경량골재가 포함된 경량 콘크리트 블록의 제조 방법.
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KR20240077351A (ko) 2022-11-24 2024-05-31 주식회사 홍우비앤티 저중량의 보도블록의 제조방법

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