KR102372019B1 - 원적외선 방사능, 항균성 및 강성이 향상된 친환경 콘크리트 호안 및 옹벽블록 및 그 제조방법 - Google Patents

원적외선 방사능, 항균성 및 강성이 향상된 친환경 콘크리트 호안 및 옹벽블록 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 콘크리트 호안 및 옹벽블록 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 구체적으로는 폐재 사용률을 만족함으로써 환경표지 인증기준에 부합하여 친환경적이고, 원적외선 방사능과 항균성뿐만 아니라 압축강도 등의 강성 또한 향상된다.

Description

원적외선 방사능, 항균성 및 강성이 향상된 친환경 콘크리트 호안 및 옹벽블록 및 그 제조방법 {CONCRETE REVETMENT AND RETAINING WALL BLOCK WITH IMPROVED FAR-INFRARED RADIATION, ANTIBACTERIAL PROPERTIES AND RIGIDITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 친환경 콘크리트 호안 및 옹벽블록 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 폐재 사용률을 만족함으로써 환경표지 인증기준에 부합하여 친환경적이고, 원적외선 방사능과 항균성뿐만 아니라 압축강도 등의 강성 또한 향상된 콘크리트 호안 및 옹벽블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.
호안블록 또는 옹벽블록은 도로변, 제방, 하천변, 해안변 및 기타 각종 경사면에 설치되어 그 각 경사면을 정비하고, 상기 각 경사면의 토사 유실이나 침식 및 붕괴 등을 방지함과 동시에 잔디나 화초 및 나무 등을 심어 생태계를 복원하고 미관을 자연에 가깝도록 꾸미는 용도로 사용된다.
종래의 콘크리트 호안블록 또는 옹벽블록은 시멘트의 사용량이 많으나 시멘트는 제조공정에서 CO2 가스의 배출, 다량의 에너지소비, 분진, 소음 그리고 해양의 환경오염원으로 지적되고 있고, 인체에 유해한 물질을 포함하고 있어 시멘트 독성에 의한 아토피를 유발시키는 등 실생활에서도 환경적으로 유해하다.
따라서 이를 대체할 수 있는 친환경 호안블록 제품개발이 요구되고 있는데, 이러한 친환경 제품에 환경표지를 인증하기 위한 EL 744, 745 등의 환경기준은 순환 재료의 사용비율인 폐재 사용률을 일정 수준 이상으로 요구하여 시멘트, 천연골재 등의 사용비율을 낮추고 폐자원의 활용도를 높이는 방향으로 유도하고 있다.
그러나, 폐자원의 함량을 높일수록 시멘트나 기타 충진재, 첨가제의 함량이 낮아지기 때문에 호안블록의 내구성, 강성, 내마모성 등에 영향을 줄 수 있는데, EL 744, 745 환경표지 인증기준 등에는 호안블록이 일정 수준 이상의 물성을 확보해야 함을 규정하고 있어 친환경적이면서도 우수한 물성을 갖는 호안블록을 제조하는 것에 어려움이 따른다.
또한, 호안블록이나 옹벽블록은 시민들의 생활에 밀접한 관련이 있는 만큼 투수성, 에너지 효율, 항균성 등의 기능성 여부도 중요한데, 이러한 기능적인 측면까지 만족할 수 있는 소재를 갖는 호안블록은 전무한 실정이다.
국내등록특허공보 제10-0520425호
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폐재 사용률을 만족함으로써 환경표지 인증기준에 부합하여 친환경적이고, 원적외선 방사능과 항균성뿐만 아니라 압축강도 등의 강성 또한 향상된 콘크리트 호안 및 옹벽블록을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 다른 과제는 상술한 바와 같은 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 시멘트 200-350 중량부; 잔골재 150-350 중량부; 동슬래그 골재 500-700 중량부; 혼화제 0.1-5 중량부; 및 숯분말 1-10 중량부를 포함한다.
상기 숯분말을 2-6 중량부로 포함할 수 있다.
유황분말을 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
시멘트 200-300 중량부; 잔골재 200-300 중량부; 및 동슬래그 골재 550-650 중량부를 포함할 수 있다.
하기 (1) 내지 (7) 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
(1) 압축강도 (N/mm2): 40 이상
(2) 100 사이클 동결융해 후 압축강도 (N/mm2): 30 이상
(3) 흡수율 (%): 6 이하
(4) 폐재 사용률 (%): 40 중량% 이상
(5) 원적외선 방사율 (%): 0.89 이상
(6) 원적외선 방사에너지 (W/m2·μm, 40 ℃): 3.60 x 102 이상
(7) 100 사이클 동결융해 후 항균성 (%): 대장균, 화농균 및 페렴균 중 하나 이상에 대하여 95% 이상
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조방법은 시멘트 200-350 중량부, 잔골재 150-350 중량부, 동슬래그 골재 500-700 중량부, 혼화제 0.1-5 중량부 및 숯분말 1-10 중량부를 물 20-130 중량부에 투입 및 혼합하여 몰탈을 제조하는 단계; 상기 몰탈을 형틀에 투입하고 프레스 성형하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 폐재 사용률을 만족함으로써 환경표지 인증기준에 부합하여 친환경적이고, 원적외선 방사능과 항균성뿐만 아니라 압축강도 등의 강성 또한 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동슬래그 골재를 구성하는 동슬래그의 시험성적서이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '-' 또는 '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 다른 언급이 없는 한 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
그리고 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명에서 호안블록이란 도로변, 제방, 하천변, 해안변 및 기타 각종 경사면에 설치되어 그 각 경사면을 정비하고, 상기 각 경사면의 토사 유실이나 침식 및 붕괴 등을 방지함과 동시에 잔디나 화초 및 나무 등을 심어 생태계를 복원하고 미관을 자연에 가깝도록 꾸미는 용도로 사용되는 것을 의미할 수 있으며, 옹벽블록으로도 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 시멘트 200-350 중량부, 잔골재 150-350 중량부, 동슬래그 골재 500-700 중량부, 혼화제 0.1-5 중량부 및 숯분말 1-10 중량부를 포함한다.
또는, 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 시멘트 200-350 kg/m2, 잔골재 150-350 kg/m2, 동슬래그 골재 500-700 kg/m2, 혼화제 0.1-5 kg/m2 및 숯분말 1-10 kg/m2를 포함할 수 있다.
시멘트
시멘트는 공지된 일반적인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 포틀랜드 시멘트(OPC), 슬래그시멘트/고로슬래그시멘트(S/C) 및 백시멘트 중 하나 이상을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용할 수 있다.
시멘트는 200-350 중량부, 바람직하게는 200-300 중량부, 보다 바람직하게는 220-280 중량부를 사용할 수 있다. 시멘트의 사용량이 상기 범위 이하이면 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 기본적인 내구성 및 강성이 약해질 수 있고, 상기 범위 이상이면 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 다른 기능적인 특성이나 작업성이 떨어질 수 있다.
잔골재
잔골재는 콘크리트용 골재를 의미하며, 표준 망체(5 mm)를 85% 이상 통과하는 골재일 수 있다. 잔골재는 자갈, 모래와 같은 천연 골재이거나, 천연암석을 분쇄, 소성하여 입도를 조정한 인공 골재일 수 있다. 또는, 천연 골재와 인공 골재의 혼합물일 수도 있다.
잔골재는 150-350 중량부, 바람직하게는 200-300 중량부, 보다 바람직하게는 230-260 중량부를 사용할 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 물성에 악영향을 줄 수 있다.
동슬래그 골재
동슬래그는 동의 용융 제련과정에서 생성되는 부산물로서, 동(Cu), 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 알루미나(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 황(S), 삼산화황(SO3) 등을 성분으로 포함할 수 있다. 동슬래그의 경우 구성 성분들이 시멘트와의 반응이 없어 안정적이며, 내구성 및 강도발현이 양호한 장점을 갖는다.
동슬래그 골재로서 입도가 KS F 2527과 같은 KS 표준의 콘크리트용 동슬래그 골재를 만족하는 것을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 동슬래그 골재로서 잔골재입도가 KS F 2527 규격을 만족하여 압축강도와 흡수율이 향상된 제품을 사용할 수 있다. KS F 2527 규격을 만족하는 동슬래그 골재란 하기 (1) 및 (2) 중 하나 이상의 특성을 갖는 동슬래그로 구성된 골재일 수 있다.
(1) 입도(통과율): 10 mm에 대하여 100%, 5 mm에 대하여 90-100%, 2.5 mm에 대하여 80-90% 및 1.2 mm에 대하여 40-50% (KS F 2502:2019에 의거하여 시험한 경우)
(2) 흡수율: 0.1-0.9% (KS F 2504:2014에 의거하여 시험한 경우)
구체적으로, 동슬래그 골재로서 도 1과 같은 특성을 만족하는 동슬래그를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 해당 특성을 만족하는 엘에스니꼬동제련㈜의 동슬래그 골재를 사용할 수 있다.
본 발명의 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 골재로서 동슬래그 골재를 사용함으로써 친환경성을 확보할 수 있는데, 특히 동슬래그 골재를 환경표지 인증기준(EL 744 등)에 의거한 블록류의 폐재 사용률을 만족하는 양으로 사용하여 해당 기준에 부합하면서도, 해당 기준에 부합하는 우수한 강도를 갖는다.
EL 744 기준을 예로 들면, 폐재 사용률은 물을 제외한 전체 성분 사용량 대비 동슬래그 골재 사용량의 비율로 계산할 수 있으며, 폐재 사용률이 40 중량% 이상이면 해당 기준을 만족한 것으로 본다. 또는, EL 745를 만족하기 위해 폐재 사용률이 50 중량% 이상일 수 있다. 즉, 본 발명의 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 동슬래그 골재를 포함함으로써 폐재 사용률이 40 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상일 수 있다.
동슬래그 골재로서 입도가 0.3-2.5 ㎜인 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 동슬래그 골재는 500-700 중량부, 바람직하게는 550-650 중량부, 보다 바람직하게는 600-630 중량부를 사용할 수 있다. 동슬래그 골재의 사용량이 상기 범위 이하이면 친환경적인 이점이 적거나 환경표지 인증 기준(폐재 사용률)을 만족하지 못할 수 있고, 상기 범위 이상이면 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 내구성 및 강성이 약해질 수 있다.
혼화제
혼화제는 시멘트를 포함한 각 성분들의 혼화성을 높여 내구성, 강성 등의 물성을 향상시키기 위한 것이다.
혼화제는 폴리아크릴레이트(Polyacrylate); 아크릴릭 폴리머 에멀젼(Acrylic Polymer Emulsion); 설포네이티드 폴리스티렌(Sulfurnated Polystyrene); 나프탈렌계, 멜라민계, 아미노슬폰산계, 폴리카본산계와 같은 고성능 AE 감수제; 실리카흄; 및 메타카올린 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고성능 AE 감수제로서 예를 들어, (주)실크로드엔티사의 ROADCON-NSA4000, ROADCON-NSA5000, ROADCON-CSA4000 또는 ROADCON-CSA5000을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또는, 혼화제로서 일반적인 AE 감수제를 사용할 수 있다.
혼화제는 0.1-5 중량부, 바람직하게는 0.5-1 중량부, 보다 바람직하게는 0.6-0.9를 사용할 수 있는데, 상기 범위를 벗어나면 혼화제로서 기능하는 것이 어렵거나 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 물성에 악영향을 줄 수 있다.
숯분말
숯분말은 카본을 포함하는 강알칼리성 물질이기 때문에 항균성과 원적외선 방사능을 동시에 갖는다. 숯분말을 포함하는 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 항균성 및 원적외선 방사능이 부여되면서도 블록의 압축강도, 흡수율 등의 기계적 물성이 향상될 수 있다.
이러한 숯분말은 종래에 건축자재에 항균성을 부여하기 위해 가리비 또는 꼬막 같은 패각류를 분쇄하여 사용한 패각분말보다 원적외선 방사능이 우수하다는 장점이 있다. 또한, 패각분말은 시간이 지나면 부패하면서 악취가 발생하기 쉽기 때문에 고온소성분쇄, 가압·가열 등의 처리가 필요한데 이는 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조원가를 높이는 원인이 될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 패각분말을 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
숯분말은 1-10 중량부로 사용할 수 있는데, 1 중량부 미만으로 사용하면 항균성 및 원적외선 방사능 향상이 미미할 수 있고, 10 중량부 초과로 사용하면 항균성이나 원적외선 방사능의 향상 대비 다른 재료의 함량 축소로 인한 강성 등의 기계적 물성 저하가 발생할 수 있다. 특히, 숯분말은 바람직하게는 2-6 중량부, 보다 바람직하게는 2.5-5.5 중량부로 사용할 수 있는데, 숯분말이 상기 범위로 포함될 때 원적외선 방사능 및 항균성 대비 압축강도 향상 효과가 가장 우수할 수 있다.
숯분말은 평균입도가 200-325 메쉬(mesh)인 것을 사용할 수 있다. 숯분말의 평균입도가 200 메쉬보다 작으면 작업성이 떨어지고 원가경쟁력이 저하될 수 있고, 325 메쉬보다 크면 다른 재료들과의 혼화성이 떨어져 기계적 물성에 악영향을 줄 수 있다.
유황분말
유황분말은 종래에 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 항균성, 물성, 원적외선 방사능 등을 높이기 위해 사용되었으나, 숯분말이 사용될 경우 유황분말 첨가에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 항균성, 강성 및 원적외선 방사능 향상 효과는 미미할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 유황분말을 포함하지 않음으로써 원가가 절감되는 것을 특징으로 할 수 있다.
첨가제
본 발명의 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 첨가제로서 규사, 석분, 안료, 착색제, 난연제, 자외선흡수제, 열안정제, 산화방지제, 발포제, 얼룩방지제, 대전방지제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
규사와 석분은 충진재 역할을 할 수 있다. 규사는 천연규사 또는 인공규사로서 공지된 것을 사용할 수 있다. 규사는 300-600 중량부, 바람직하게는 400-500 중량부를 사용할 수 있고, 석분은 300-550 중량부, 바람직하게는 350-500 중량부, 보다 바람직하게는 350-450 중량부를 사용할 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 내구성, 강성 등의 특성에 악영향을 줄 수 있다.
안료는 적외선 또는 자외선을 차폐하거나 다양한 색을 나타나게 하는 것으로서 공지된 유기 또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서 안료는 산화철 안료일 수 있으나 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
안료는 0.5-5 중량부로 사용할 수 있는데, 상기 범위를 벗어나면 안료로서 기능하는 것이 어렵거나 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 물성에 악영향을 줄 수 있다.
착색제는 산화코발트(Co3O4: 담록색), 탄산코발트(적자색), 인산코발트(담홍색) 등 조해성이 없는 코발트 화합물의 안료 탄산구리(녹색), 질산구리(청색) 등의 구리화합물의 안료 그 밖에 망간 화합물, 닉켈화합물, 크롬화합물 그 밖에 금속산화물 및 금속화합물의 무기질 안료를 포함할 수 있고, 본래의 색상을 지속적으로 유지하도록 할 수 있다. 착색제는 1-2 중량%로 사용될 수 있다.
난연제는 인화합물 테트라브롬무수프탈산, 삼산화안티몬을 포함할 수 있고, 0.5-3 중량%로 사용될 수 있다.
발포제는 중탄산소오다, 탄산암몬의 무기질 발포제를 사용할 수 있고, 1 중량% 이하로 사용될 수 있다.
자외선흡수제는 페닐살치테이트, P-옥틸페닐살치레이트, P-t 부틸 페닐계의 살치레이트를 포함할 수 있고, 0.1-1 중량%로 사용될 수 있다.
열안정제는 디옥틸주석화합물, 메르캅티드 등을 포함할 수 있고, 0.1-1.5 중량%로 사용될 수 있다.
산화방지제는 아민 화합물, 페놀류, 퀴논류 등을 포함할 수 있고, 0.05-1.0 중량%로 사용될 수 있다.
색 얼룩 방지제는 계면활성제, 실리콘 유기벤토나이트, 아크릴계폴리머를 포함할 수 있고, 0.2-1.0 중량%로 사용될 수 있다.
대전방지제는 에레칸, 케미스닷도, 에렉트로스트리퍼 등을 포함할 수 있고, 0.05-1 중량%로 사용될 수 있다.
분산제는 알킬 나프타렌 설폰산염, 고급 알콜황산에스텔염, 알킬호박산에스텔, 리그닌 슬폰산염 등을 포함할 수 있고, 0.05-1 중량%로 사용될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 이와 같은 첨가제는 생략될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조방법은 시멘트 200-350 중량부, 잔골재 150-350 중량부, 동슬래그 골재 500-700 중량부, 혼화제 0.1-5 중량부 및 숯분말 1-10 중량부를 물 20-130 중량부에 투입 및 혼합하여 몰탈을 제조하는 단계, 상기 몰탈을 형틀에 투입하고 프레스 성형하는 단계 및 양생하는 단계를 포함한다. 물은 바람직하게는 50-100 중량부, 보다 바람직하게는 60-90 중량부를 사용할 수 있다.
상기 양생은 실내 양생 및/또는 자연 양생을 포함할 수 있고, 양생 온도는 65 ℃ 이하일 수 있다. 양생 온도 변화는 20 ℃/h 이하일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 실내 양생은 400-600 도시일 수 있으며, 도시는 양생 온도(℃)와 양생 시간(h)의 곱을 의미한다.
이에 따라 상술한 바와 같은 본 발명의 콘크리트 호안 및 옹벽블록을 제조할 수 있으며, 제조된 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 하기 (1) 내지 (7) 중 둘 이상, 바람직하게는 셋 이상, 보다 바람직하게는 넷 이상, 보다 바람직하게는 다섯 이상의 특성을 만족할 수 있다.
(1) 압축강도 (N/mm2): 40 이상, 바람직하게는 45 이상, 보다 바람직하게는 47 이상 (60 이하)
(2) 100 사이클 동결융해 후 압축강도 (N/mm2): 30 이상, 바람직하게는 35 이상, 보다 바람직하게는 38 이상, 보다 바람직하게는 39 이상 (60 이하)
(3) 흡수율 (%): 6 이하, 바람직하게는 5 이하, 보다 바람직하게는 4.5 이하 (1 이상)
(4) 폐재 사용률 (%): 40 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상
(5) 원적외선 방사율 (%): 0.89 이상, 바람직하게는 0.9 이상, 보다 바람직하게는 0.91 이상
(6) 원적외선 방사에너지 (W/m2·μm, 40 ℃): 3.60 x 102 이상, 바람직하게는 3.65 x 102 이상, 보다 바람직하게는 3.70 x 102 이상
(7) 100 사이클 동결융해 후 항균성 (%): 대장균, 화농균 및 페렴균 중 하나 이상에 대하여 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상, 보다 바람직하게는 99% 이상
이하에서는 제조예 및 실험예를 통해 본 발명에 대하여 설명하나, 본 발명의 효과가 하기 실험예에 의해 제한되지 아니함은 자명하다.
제조예 1
포틀랜드 시멘트(OPC), 잔골재, 동슬래그 골재 및 일반 AE 감수제를 물에 투입 및 믹서로 혼합한 몰탈을 형틀에 투입하고 진동 압축기로 성형한 다음, 실내 및 자연 양생하여 콘크리트 호안 및 옹벽블록을 제조하였다. 동슬래그 골재로서 도 1의 시험성적을 갖는 엘에스니꼬동제련㈜의 동슬래그를 사용하였다.
콘크리트 호안 및 옹벽블록의 최적 재료 배합 비율을 결정하기 위해 각 성분을 하기 표 1과 같은 다양한 사용량으로 제조하였다.
구분 (kg) 실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 1-4
시멘트 257 215 257 257
잔골재 243 243 243 243
동슬래그 골재 736 778 614 508
혼화제 0.71
물 81
실험예 1
제조된 콘크리트 호안 및 옹벽블록에 대하여 압축강도, 흡수율, 원적외선 방사능, 항균능 등을 평가하였다. 각 시험 항목은 EL 744의 인증 기준(환경표지 인증기준) 및 방법에 의거하고, KS F 4419, KS F 3230, GR F 2016 등을 참조하여 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 2와 같았다.
시험항목 (단위) 환경표지 인증기준 실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 1-4
압축강도 (N/mm2) 23.52 이상 47.1 45.4 47.5 46.9
100 사이클 동결융해 후 압축강도 (N/mm2) 23.72 이상 37.8 35.1 39.2 39.3
흡수율 (%) 7 이하 5 5 5 6
폐재 사용률 (%) 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상
유해성분 함량 (%) 카드뮴(cd) 등 10종 적합 요 적합 적합 적합 적합
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 압축강도 및 흡수율이 가장 우수한 실시예 1-3의 콘크리트 호안 및 옹벽블록 기층의 재료 배합비를 최적의 비율로 선정하였다.
제조예 2
포틀랜드 시멘트(OPC), 잔골재, 동슬래그 골재, 일반 AE 감수제, 유황분말, 숯분말 및 패각분말을 물에 투입 및 믹서로 혼합한 몰탈을 형틀에 투입하고 진동 압축기로 성형한 다음, 실내 및 자연 양생하여 콘크리트 호안 및 옹벽블록을 제조하였다. 패각분말의 경우 악취를 방지하기 위해 물로 세척하고 산 용액에 담지한 다음 다시 물로 세척하여 건조시킨 후 가압·가열처리한 것을 분쇄하여 사용하였다. 동슬래그 골재로서 도 1의 시험성적을 갖는 엘에스니꼬동제련㈜의 동슬래그를 사용하였다. 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조에 사용된 각 성분의 사용량은 하기 표 3과 같았다.
구분 (kg) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3
시멘트 257
잔골재 243 -
동슬래그 골재 614 -
연슬래그 잔골재 - 857
혼화제 0.71
물 81 64
유황분말 0 0 0 0 0 5.14 0
숯분말 1.28 2.57 5.14 10.28 0 0 5.14
패각분말 0 0 0 0 0 2.57 0
실험예 2
제조된 실시예 및 비교예의 콘크리트 호안 및 옹벽블록에 대하여 압축강도, 흡수율, 원적외선 방사능, 항균능 등을 평가하였다. 각 시험 항목은 상기 실험예 1과 같이 EL 744의 인증 기준 및 방법에 의거하고, KS F 4419, KS F 3230, GR F 2016 등을 참조하여 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 4와 같았다.
시험항목 (단위) 환경표지 인증기준 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3
압축강도 (N/mm2) 23.52 이상 47.4 47.5 48.3 46.8 47.5 45.6 26.8
100 사이클 동결융해 후 압축강도 (N/mm2) 23.72 이상 39.3 39.7 40.4 38.6 39.2 37.8 24.6
흡수율 (%) 7 이하 4 4 4 4 5 5 5
폐재 사용률 (%) 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상 40 이상
유해성분 함량 (%) 카드뮴(cd) 등 10종 적합 요 적합 적합 적합 적합 적합 적합 적합
원적외선 방사율 (%) - 0.919 0.920 0.922 0.924 0.885 0.893 0.887
원적외선 방사에너지 (W/m2·μm, 40 ℃) - 3.70 x 102 3.71 x 102 3.71 x 102 3.72 x 102 3.53 x 102 3.57 x 102 3.50 x 102
항균시험 (%) - 99.9 99.9 99.9 99.9 83.9 97.9 85.9
100 사이클 동결융해 후 항균 시험 (%) - 99.9 99.9 99.9 99.9 56.4 92.5 67.1
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 숯분말을 사용한 실시예 1 내지 4의 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 비교예보다 압축강도, 원적외선 방사능 및 항균성이 크게 향상되었으며, 숯분말을 2 % 사용한 실시예 3이 1% 또는 4 % 사용한 실시예 1,2 또는 4보다 원적외선 방사능 및 항균성 대비 압축강도 향상 효과가 우수하였다. 한편, 숯분말 대신 유황분말을 사용한 비교예 2는 실시예 대비 압축강도, 원적외선 방사능 또는 항균성이 떨어졌다.또한, 연슬래그를 사용한 비교예 3에 비해 동슬래그를 사용한 실시예들의 물성이 현저히 향상되었는데, 이는 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조에 사용된 동슬래그 골재로서 도 1과 같은 KS인증을 만족하는 균일한 입도 및 우수한 흡수율을 갖는 것을 사용했기 때문으로 추정된다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 시멘트 200-350 중량부;
    잔골재 150-350 중량부;
    동슬래그 골재 500-700 중량부;
    혼화제 0.1-5 중량부; 및
    숯분말 2 중량부를 포함하되,
    상기 동슬래그 골재의 입도(통과율)는 KS F 2502:2019에 의거하여 시험한 경우를 기준으로 10 mm에 대하여 100%, 5 mm에 대하여 90-100%, 2.5 mm에 대하여 80-90% 및 1.2 mm에 대하여 40-50%이고,
    하기 (1) 내지 (7)을 만족하는
    (1) 압축강도 (N/mm2): 40 이상
    (2) 100 사이클 동결융해 후 압축강도 (N/mm2): 30 이상
    (3) 흡수율 (%): 4 이하
    (4) 폐재 사용률 (%): 40 중량% 이상
    (5) 원적외선 방사율 (%): 0.89 이상
    (6) 원적외선 방사에너지 (W/m2·μm, 40 ℃): 3.60 x 102 이상
    (7) 100 사이클 동결융해 후 항균성 (%): 대장균, 화농균 및 페렴균 중 하나 이상에 대하여 95% 이상
    콘크리트 호안 및 옹벽블록.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    유황분말을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는
    콘크리트 호안 및 옹벽블록.
  4. 청구항 1에 있어서,
    시멘트 200-300 중량부;
    잔골재 200-300 중량부; 및
    동슬래그 골재 550-650 중량부를 포함하는
    콘크리트 호안 및 옹벽블록.
  5. 삭제
  6. 시멘트 200-350 중량부, 잔골재 150-350 중량부, 동슬래그 골재 500-700 중량부, 혼화제 0.1-5 중량부 및 숯분말 2 중량부를 물 20-130 중량부에 투입 및 혼합하여 몰탈을 제조하는 단계;
    상기 몰탈을 형틀에 투입하고 프레스 성형하는 단계; 및
    양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조방법으로서,
    상기 동슬래그 골재의 입도(통과율)는 KS F 2502:2019에 의거하여 시험한 경우를 기준으로 10 mm에 대하여 100%, 5 mm에 대하여 90-100%, 2.5 mm에 대하여 80-90% 및 1.2 mm에 대하여 40-50%이고,
    상기 콘크리트 호안 및 옹벽블록은 하기 (1) 내지 (7)을 만족하는
    (1) 압축강도 (N/mm2): 40 이상
    (2) 100 사이클 동결융해 후 압축강도 (N/mm2): 30 이상
    (3) 흡수율 (%): 4 이하
    (4) 폐재 사용률 (%): 40 중량% 이상
    (5) 원적외선 방사율 (%): 0.89 이상
    (6) 원적외선 방사에너지 (W/m2·μm, 40 ℃): 3.60 x 102 이상
    (7) 100 사이클 동결융해 후 항균성 (%): 대장균, 화농균 및 페렴균 중 하나 이상에 대하여 95% 이상
    콘크리트 호안 및 옹벽블록의 제조방법.
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