KR102241908B1

KR102241908B1 - 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102241908B1
Application number: KR1020190017936A
Authority: KR
Inventors: 이웅균; 이승완; 김남임; 김범수; 최선규
Original assignee: 가톨릭관동대학교산학협력단
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2021-04-21
Also published as: KR20200100236A

Abstract

본 발명은 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축폐기물로 분류되는 폐 석고와 폐 인조대리석을 재활용하여 시멘트 및 석분 함량이 감소된 경량벽돌을 제공하여 폐기물 처리비용 절감과 더불어 벽돌 구조적 강도 향상을 도모하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트벽돌을 제공한다.
상기한 바에 따르면, 건축폐기물로 분류되는 폐 석고와 폐 인조대리석을 재활용하여 시멘트 및 석분 함량이 감소된 경량벽돌을 제공할 수 있는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법을 제공할 수 있으며, 건축폐기물을 재활용함으로써 폐기물 처리비용 절감과 더불어 벽돌 구조적 강도를 향상할 수 있는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 골재의 사용량을 줄여 자원을 절약함과 동시에 균일한 품질의 콘크리트벽돌을 제작할 수 있도록 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법{METHOD FOR PRODUCING LIGHTWEIGHT CONCRETE BRICKS WITH REDUCED CEMENT}

본 발명은 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축폐기물로 분류되는 폐 석고와 폐 인조대리석을 재활용하여 시멘트 및 석분 함량이 감소된 경량벽돌을 제공하여 폐기물 처리비용 절감과 더불어 벽돌의 구조적 강도 향상을 도모하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 오래된 건축물 축조와 더불어 건축폐기물 재활용에 대한 관심이 높아지고 있으나, 재건축 등에 의해 발생되는 석고, 콘크리트, 대리석 등의 건축폐기물 처리에 대한 재활용 대책이 마땅히 없는 실정이다.

즉, 건축분야를 포함하는 건축폐기물은 2005년 이후로 매우 급속하게 증가하고 있고, 전체 폐기물 발생량 중 건축폐기물이 차지하는 비중도 1996년 15.7%에서 2016년 46.5%로 급증 상태이다.

그 중 폐 인조대리석 연간 발생량은 3만 톤, 폐 석고 연간 발생량은 200만 톤에 달하므로 이에 따른 폐 인조대리석 및 폐 석고를 재활용한 건축분야 기술개발이 시급한 실정이다.

이에 한국공개특허공보 제 2002-92332호에서, 황토 25~40wt%, 운모 10~25wt% 및 고화제 15~ 25wt%를 포함하는 황토벽돌에 대한 것으로 상기 고화제로 3종 조강포틀랜드 시멘트 50~60wt%, 고로슬래그 30~50wt%, 자연석고 5~15wt%를 사용하여 강도와 내구성을 향상시킨 황토벽돌에 대하여 기재하고 있다.

그러나 상기 발명은 황토의 함량이 50wt% 미만이고 고화제로 쓰이는 시멘트나 고로슬래그의 함량이 높아, 콘크리트 벽돌을 생성하기위한 단가가 증가한다. 고화제로 사용되는 3종 조강시멘트는 초기 경화속도가 빨라서 초기강도 발현이 우수하나, 건조 수축률이 높아 균열로 인한 품질 저하가 심각하고, 시멘트가 주성분으로 제작되어 무게가 증가되어 공사현장에서 많은 양을 동시에 운반하거나 건축하는데 실용성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.

한국공개특허공보 제 2002-92332호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 더욱 상세하게는 건축폐기물로 분류되는 폐 석고와 폐 인조대리석을 재활용하여 시멘트 및 석분 함량이 감소된 경량벽돌을 제공할 수 있는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 건축폐기물을 재활용함으로써 폐기물 처리비용 절감과 더불어 벽돌 구조적 강도를 향상할 수 있는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 골재의 사용량을 줄여 자원을 절약함과 동시에 균일한 품질의 콘크리트벽돌을 제작할 수 있도록 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하는 혼합물을 배합하는 제 1공정; 상기 제 1공정에서 형성된 혼합물을 성형 틀에 압착 성형하는 제 2공정; 및 상기 제 2공정에서 성형된 벽돌본체를 건조하는 제 3공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제 1공정은 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합하고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말이 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 폐 인조대리석 분말은 아크릴이 80wt%이상 함유된 것을 분쇄하여 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 폐 인조대리석 분말은 석분에 포함되는 잔골재와 유사한 입도로 가공되어 투입되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제 3공정에서, 벽돌본체는 건조실에 투입되어 히팅 열에 의해 폐 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물과 융착 결합되어지는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 건조실은 아크릴의 용융점을 고려한 200℃이상으로 히팅되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 건조실에서 건조된 벽돌본체는 폐 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물 입자 간에 재료분리 저항성이 증대되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제 2공정에서 벽돌본체는 상부 외층과, 하부 외층 사이에 강도보강층이 형성되는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 강도보강층은 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합하고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말(30), 석분 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말이 포함되어 판형 골조 기능이 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 성형 틀의 내부에는 상기 벽돌본체에 관통홀이 형성되어지도록 돌출된 형태의 성형 핀(18a)이 더 포함되어, 벽돌본체가 성형될 때 관통홀이 형성되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 성형 핀에 의해 종방향으로 적어도 2개의 관통홀이 형성되도록 벽돌본체를 성형하는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 건축폐기물로 분류되는 폐 석고와 폐 인조대리석을 재활용하여 시멘트 및 석분 함량이 감소된 경량벽돌을 제공할 수 있는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 건축폐기물을 재활용함으로써 폐기물 처리비용 절감과 더불어 벽돌 구조적 강도를 향상할 수 있는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 골재의 사용량을 줄여 자원을 절약함과 동시에 균일한 품질의 콘크리트벽돌을 제작할 수 있도록 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법으로 제조된 벽돌본체를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법으로 제조된 벽돌본체를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 압축하중 시험용 공시체를 만드는 과정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 압축하중 시험중인 공시체를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 압축하중 시험 결과 값을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 배합공정의 순서도를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 성형공정의 순서도를 나타내는 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법으로 제조된 벽돌본체를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법으로 제조된 벽돌본체를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 압축하중 시험용 공시체를 만드는 과정을 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 압축하중 시험중인 공시체를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 압축하중 시험 결과 값을 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 배합공정의 순서도를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법의 성형공정의 순서도를 나타내는 도면이다.

본 발명은 시멘트 함량을 줄인 경량벽돌 제조방법 및 경량벽돌을 이용한 조적 시스템에 관련되며, 이때 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조장치는 건축폐기물로 분류되는 폐 석고와 폐 인조대리석을 재활용하여 시멘트 및 석분 함량이 감소된 경량벽돌을 제공하므로, 폐기물 처리비용 절감과 더불어 벽돌 구조적 강도 향상을 도모하고, 특히 벽돌 경량화로 인한 조적 현장에서의 노동력 절감 및 건물 외벽과 같은 구조물에 고정되도록 조적 시, 구조물 측으로 가해지는 하중이 감소되도록 하기 위해 혼합물을 배합하는 제 1공정(S1), 벽돌본체(10)를 성형하는 제 2공정(S2), 벽돌본체(10)를 건조하는 제 3공정(S3)을 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 혼합물을 배합하는 제 1공정(S1)은 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합하고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하는 혼합물을 배합하는 공정이다.

기존 벽돌 배합표 및 폐 석고, 폐 대리석 대체 배합표 (단위: g)
	구분	시멘트	석분(모래)	석고	대리석
일반	0wt%	2,330g	27,500g	0g	0g
실시예 1	8wt%	2,144g	25,300g	186g	2,200g
실시예 2	9wt%	2,120g	25,025g	210g	2,475g
실시예 3	10wt%	2,097g	24,750g	233g	2,750g

상기 [표 1]에서 일반 항목은 폐 석고분말 및 폐 인조대리석 분말이 함유되지 않은 일반 벽돌 제조에 사용되는 시멘트와 석분 혼합비율을 나타내고, 실시예 1 내지 3은 폐 석고분말 및 폐 인조대리석 분말이 각각 8 내지 10중량부 혼합되어 치환되는 경우 시멘트와 석분 혼합비율을 나타낸다.

종류	화학성분(wt%)						비중
종류	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	So3	비중
OPC	27.64	4.53	4.48	56.46	1.82	2.2	3.15
NGB	2.66	2.32	2.32	67.72	0.62	45.8	1.3
BG	3.73	3.17	3.96	61.57	1.22	40.7	1.3

상기 [표 2]는 폐 석고의 성분구성을 나타낸 표로, 여기서 폐 석고분말은 시멘트에 포함된 Ca의 급결을 방지하여 용결을 조절하고, Ca와 반응하여 생성된 화합물 결정의 성장 압으로 인한 건조수축의 저감 및 내화학성을 향상시키는 작용을 하여, 강한 알칼리성을 띄는 시멘트가 산성비에 의해 중성화되어 내구도가 약해지는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

비율	성분
34wt%	메틸 메타아크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA)
34wt%	폴리메틸 메타아크릴레이트(Poly methyl methacrylate, PMMA)
60wt%	수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide)
60wt%	필러(Filler)
6wt%	Chip+첨가제1wt%미만(경화제, 가교제)

한편 상기 [표 3]은 인조대리석의 성분구성을 나타낸 표를 나타낸다. 앞서 아크릴이 80wt%이상 함유된 인조대리석을 분쇄하여 획득하는 폐 인조대리석 분말을 사용하는 것이 바람직하다는 것은, 인조대리석에 포함된 성분 중 폴리메틸 메타아크릴레이트(Poly methyl methacrylate, PMMA)와 메틸 메타아크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA)와 수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide)의 함유량이 80wt%를 넘는 것을 말한다.

이때 폐 인조대리석 분말은 석분에 포함되는 잔골재와 유사한 입도로 가공되어 투입되며, 아크릴에 의해 점성을 증가 시켜 혼합물 간에 재료분리 저항성을 증대시키므로 벽돌본체(10)의 강도가 기존 벽돌과 동일 내지 우수하게 유지되면서 석분 함량 감소로 경량화를 도모하게 된다.

한편, 상기 폐 석고분말의 점성저하 성분으로 인해 야기되는 혼합물 간에 재료분리 현상은 폐 인조대리석 분말에 80wt%이상 함유되어있는 아크릴 성분으로 보완되므로, 폐 석고분말 투입량이 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부로 증가되어 시멘트 함량 감소로 벽돌본체(10) 중량이 감소되게 된다.

이처럼 콘크리트 벽돌을 제조할 때 시멘트와 석분(모래, 잔골재) 일부가 폐 석고 분말 및 폐 인조대리석 분말로 치환되므로, 벽돌본체(10)의 무게가 감소되고, 혼화제를 첨가하지 않고도 우수한 강도를 가지는 콘크리트 벽돌을 제작할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 벽돌본체(10)를 성형하는 제 2공정(S2)는, 상기 제 1공정에서 형성된 혼합물을 성형 틀에 압착 성형하여, 종방향으로 적어도 2개의 관통홀(20)이 형성되는 벽돌본체(10)로 성형되어진다.

상기 제 2공정은 시멘트와 건축폐기물 및 골재를 혼합한 혼합물을 성형 틀에 투입하여 가압하는 방식으로 압착 성형되어 벽돌본체(10)가 형성되어지며, 이때 벽돌본체(10) 복수개의 관통홀(20)을 형성하기 위한 성형 핀이 성형 틀 내부에 돌출되도록 형성되어 있어, 상기 벽돌본체(10)가 벽돌의 모양으로 성형됨과 동시에 관통홀(20)이 형성되어진다.

또한, 상기 관통홀(20)은 조적장치의 연결구에 끼움 결합되어 조적 구조물을 이루는 경량벽돌 간의 결합력을 보강하기 위해, 조적장치의 연결구와 동일한 형상으로 형성된다. 일반적으로 형성되는 관통홀은 원의 형상이나, 그 모양은 반드시 원의 형상이어야 하는 것은 아니고 그 모양이 사각형, 삼각형, 오각형일 수 있 수 있다.

도 2(a)는 본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제 2공정에서, 벽돌본체(10)가 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합되고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 20 내지 30중량부 치환되는 아크릴이 80중량%이상 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하는 혼합물로 형성되어 하나의 층으로 형성된다.

도 2(b)는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 상기 제 2공정에서, 벽돌본체(10)는 상, 하부 외층(12)(14)과, 상, 하부 외층(12)(14) 사이에 강도보강층(16)이 더 형성되는 모습이다.

도 3(a)는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 성형 틀(18)에 압착 성형된 벽돌본체(10)에 관통홀(20)이 형성되지 아니한 형태를 가지며, 상기 제 2공정에서, 벽돌본체(10)가 하나의 층으로만 형성될 수 있다. 여기서 형성되는 하나의 층은 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합되고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 20 내지 30중량부 치환되는 아크릴이 80중량%이상 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하는 혼합물로 형성된다.

또한, 도 3(b)는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 성형 틀(18)에 압착 성형된 벽돌본체(10)에 관통홀(20)이 형성되지 아니한 형태를 가질 수 있다. 본 발명은 벽돌본체에 형성된 관통홀의 유무 및 상, 하부외층(12)(14)로 분리된 형태의 유무 중 그 어느 하나에 한정짓지 아니한다.

여기서, 상, 하부 외층(12)(14)은 인조대리석 분말과 폐 석고분말이 사용되지 않은 일반 벽돌 층을 말하며, 상기 강도보강층(16)은, 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합되고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 20 내지 30중량부 치환되는 아크릴이 80중량%이상 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하는 혼합물로 형성되어진다.

즉, 인조대리석 분말과 폐 석고분말이 사용되지 않은 일반 벽돌 사이에 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합되고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 20 내지 30중량부 치환되는 아크릴이 80중량%이상 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하는 강도보강층이 형성되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 또 다른 실시예로써, 상기 상, 하부외층(12)(14)는 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합되고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말, 석분 100중량부에 대해 20 내지 30중량부 치환되는 아크릴이 80중량%이상 함유된 폐 인조대리석 분말을 포함하여 제작되고, 상기 강도보강층(16)이 폐 석고분말과 인조대리석 분말이 포함되지 않은 일반 벽돌층으로 제작될 수도 있다.

본 발명에 따른 제 3공정(S3)은, 상기 제 2공정에서 성형된 벽돌본체(10)를 건조하는 공정이다. 벽돌본체(10)는 상온에서 자연 건조되거나, 히터가 설치된 건조실에 투입되어 히팅 열에 의해 폐 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융 되면서 혼합물과 융착 결합되도록 구비된다.

여기서, 상기 건조실은 아크릴 용융점을 고려하여 200℃이상으로 히팅 되는 것이 바람직하다.

건조실에서 건조된 벽돌본체는 폐 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물 입자 간에 재료분리 저항성이 증대되게 된다.

한편, 건조실에 투입되어 히팅 열이 가해지는 벽돌본체(10)는 열에 의해 폐 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물과 융착 결합되어져, 종래의 벽돌보다 가벼우면서도 높은 강도를 가질 수 있게 된다.

즉, 건조실에 투입되어 히팅 열에 의해 건조 시, 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물 입자 간에 융착 결합력이 더욱 증대된 벽돌본체(10)가 형성된다.

본 발명의 다른 실시예로써, 상기 건조실에 투입되어 히팅 열에 건조된 벽돌 본체(10)는 인조대리석 분말에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물 입자 간에 융착 결합력이 더욱 강화된 강도보강층(16)은 상, 하부 외층(12)(14) 사이에서 판형 골조 기능을 수행하여 종방향으로 작용하는 조적 하중 및 지진, 태풍과 같은 횡형 외력에 대한 벽돌본체(10) 내구성 향상을 도모한다.

도 4는 본 발명에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트벽돌의 압축강도를 시험하기 위해 경량 콘크리트를 다음과 같이 제작하는 순서를 나타낸 도면으로 (a)경량 콘크리트벽돌의 재료를 준비하는 과정, (b)상기 재료들을 배합기에 삽입하는 과정, (c)상기 재료를 배합기에서 배합하는 과정, (d)상기 콘크리트 혼합물을 일정한 크기를 가지는 공시체를 제작하는 과정, (e)상기 제작한 공시체를 양생하는 과정, (f)상기 공시체를 자연건조 또는 건조기를 통해 건식 양생 시키는 과정을 포함한다.

(b)에서 말하는 재료는 시멘트 8 내지 12중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합하고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐 석고분말(30), 석분 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말(50)이 포함된다.

또한, 상기 과정에 의해 제작된 공시체는 KS F 2405, 콘크리트의 압축 강도 시험에 따라 시험을 진행한다. 여기서, KS F 2405, 콘크리트의 압축 강도 시험은 콘크리트 공시체의 압축 강도를 시험하는 방법에 대한 것으로, 압축 시험기와 상하에 부착된 가압판, 구면 시트로 구성된 시험장비에서 공시체의 압축 강도의 테스트가 진행된다.

압축 시험기는 하면 가압판의 위에 올려진 공시체를 상면 가압판으로 공시체에 충격을 주지 않도록 같은 속도로 지속적인 하중을 가하게 된다. 여기서 압축 하중의 하중량은 매초 일정량 증가시켜가며 상기 공시체가 파괴될 때 까지 반복적으로 하중을 가하게 된다. 여기서 콘크리트 공시체가 파괴될 때의 수치가 최대 압축 하중을 나타내는 것이다.

도 5는 KS F 2405, 콘크리트의 압축 강도 시험에 의해 시험 중인 공시체를 시험 중, 반파 상태, 완파상태의 모습을 나타낸 도면이다. 도 5에서 구분 A는 실시예 1의 모습이고, 구분 B는 실시예 2의 모습이며, 구분 C는 실시예 3의 모습이고, 실시예 D는 일반 콘크리트의 모습이다.


실시예 1	실시예 2	실시예 3	일반 콘크리트

한편, [표 4]는 상기 [표 1]의 배합비에 따라 제작한 콘크리트 공시체를 압축강도 시험기에 넣고 시험하였을 때의 결과 값을 나타내는 표이다. 상기 [표 4]의 가로축은 변위량을 나타내고 그래프의 세로축은 압축강도를 나타낸다.

상기 [표 4]에 따르면, 실시예 2의 압축하중은 11.3MPa로 측정되었으며, 일반 콘크리트 공시체는 9.51MPa로 측정되었다.


실시예 1	실시예 2	실시예 3

상기 [표 5]는 KS F 2405, 콘크리트의 압축 강도 시험에 따라 시험한 결과 값으로 실시예 1 내지 3은 콘크리트 공시체가 양생되고 3일이 지난 시점에서 압축 강도를 시험하였을 때의 결과 값을 나타낸 표이다. 보다 상세하게는 석고와 대리석의 중량부가 9wt%인 실시예 2에서 가장 높은 압축 하중인 8.12MPa가 측정된 것으로 나타났으며, 석고와 대리석의 중량부가 10wt%인 실시예 3에서 가장 낮은 압축 하중인 5.81MPa으로 측정되었다.


실시예 1	실시예 2	실시예 3

한편, 상기 [표 6]은 KS F 2405, 콘크리트의 압축 강도 시험에 따라 시험한 결과 값으로 실시예 1 내지 3은 콘크리트 공시체가 양생되고 14일이 지난 시점에서 압축 강도를 시험하였을 때의 결과 값을 나타낸 표이다. 보다 상세하게는 석고와 대리석의 중량부가 9wt%인 실시예 2에서 가장 높은 압축 하중인 12.84MPa가 측정된 것으로 나타났으며, 석고와 대리석의 중량부가 10wt%인 실시예 3에서 가장 낮은 압축 하중인 7.88MPa가 측정되었다.

도 6은 KS F 2405, 콘크리트의 압축 강도 시험에 따라 시험한 결과 값중 가장 우수한 성적을 나타내는 실시예 2(석고와 대리석의 중량부가 9wt%)의 양생 3일차, 14일차의 성적그래프를 나타낸 도면이다.

이로써, 본 발명에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법에 따른 콘크리트 벽돌은 일반 콘크리트 벽돌과 유사하거나 높은 압축하중을 가지는 것으로 보여지고 있다.

한편, 상기와 같은 방법으로 제작된 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌은 벽체시공이나 조적공사 등에서 유용하게 사용될 수 있다.

조적공사는 벽돌을 석회나 시멘트에 모래를 섞고 물로 개어서 만든 모르타르로 점착하여 쌓는 공사를 말하는 것으로, 주택이나 창고, 빌라 등과 같은 건물의 벽체축조에 주로 쓰인다.

여기서, 우수한 강도를 가지는 벽체를 만들기 위해서는 벽돌 자체의 강도와 모르타르의 강도뿐만 아니라 벽체의 두께, 벽량 등이 합리적으로 이루어져야 하며, 건축물의 외벽에 강력하게 고정이 되어야 한다.

이러한 점에서 볼 때, 일반적인 벽돌과 비슷한 강도를 가지며 가벼운 무게를 가지는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌은 조적공사 등에서 우수하게 활용될 수 있다.

한편, 상기 종방향으로 적어도 2개의 관통홀이 형성된 벽돌본체(10)는 지면에 철근을 수직으로 고정하고, 상기 철근에 관통홀을 통과시켜 벽체의 조적이 되도록 할 수 있다. 또는 조적연결체를 이웃하는 벽돌본체(10)의 관통홀(20)과 체결되도록 하여, 벽체가 조적되도록 한다.

상기 조적연결체는 일정한 두께를 가지는 플레이트 판의 상부면과 하부면에 상하로 돌출되도록 형성되는 연결구를 포함한다. 상기 연결구는 플레이트 판의 상부와 하부에 각각 1개 내지 2개씩 형성되어 벽돌본체의 관통홀(20)에 삽입된다.

벽돌본체(10)에 형성된 관통홀(20)과 상기 벽돌본체와 이웃하는 또다른 벽돌본체의 관통홀(20)에 각각 삽입하여, 벽돌본체들이 서로 연결되도록 한다.

여기서 벽돌본체(10)는 동일한 층에 나란히 있는 벽돌본체 일 수 있고, 서로 다른 층에서 맞닿는 형태로 배치될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 벽돌본체 12 : 상부 외층
14 : 하부 외층 16 : 강도보강층
18 : 성형 틀 18a : 성형 핀
20 : 관통홀 30 : 석고분말
40 : 석분 50 : 인조대리석 분말
60 : 건조실 70 : 건조실

Claims

아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말(50)을 포함하는 혼합물을 배합하는 제 1공정(S1); 상기 제 1공정에서 형성된 혼합물을 성형 틀(18)에 압착 성형하는 제 2공정(S2); 및 상기 제 2공정에서 성형된 벽돌본체(10)를 건조하는 제 3공정(S3);을 포함하여 이루어지는 콘크리트 벽돌 제조방법에 있어서,
상기 제1공정(S1)은 시멘트 8 내지 10 중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합하고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐석고분말(30), 석분 100중량부에 대해 8내지 10중량부 치환되는 아크릴이 함유된 폐인조대리석 분말(50)이 포함되고,
상기 제2공정(S2)에서 벽돌본체(10)는 상부 외층(12)와 하부 외층(14) 사이에 강도보강층(16)이 형성되는 과정이 더 포함되되,
상기 강도보강층(16)은 시멘트 8 내지 12 중량부, 석분 80 내지 120중량부 비율로 혼합하고, 시멘트 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 폐석고 분말(30), 석분 100중량부에 대해 8 내지 10중량부 치환되는 아크릴이 함유된 폐 인조대리석 분말(50)이 포함되어 판형 골조 기능을 수행하고,
상기 폐 인조대리석 분말(50)은 아크릴이 80wt%이상 함유된 것을 분쇄하여 혼합되는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 성형 틀(18)의 내부에는 상기 벽돌본체(10)에 관통홀(20)이 형성되어지도록 돌출된 형태의 성형 핀(18a)이 더 포함되어, 벽돌본체(10)가 성형될 때 관통홀(20)이 형성되어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 2 항에 있어서,
상기 성형 핀(18a)에 의해 종방향으로 적어도 2개의 관통홀(20)이 형성되도록 벽돌 본체(10)를 성형하는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 폐 인조대리석 분말(50)은 석분에 포함되는 잔골재와 유사한 입도로 가공되어 투입되는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3공정(S3)에서, 벽돌본체(10)는 건조실(60)에 투입되어 히팅 열에 의해 폐 인조대리석 분말(50)에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물과 융착 결합되어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 건조실(60)은 아크릴의 용융점을 고려한 200℃이상으로 히팅되는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 건조실(60)에서 건조된 벽돌본체(10)는 폐 인조대리석 분말(50)에 포함된 아크릴이 용융되면서 혼합물 입자 간에 재료분리 저항성이 증대되어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 따른 시멘트 비중이 감소된 경량 콘크리트 벽돌 제조방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 벽돌.
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