KR102424250B1 - 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록 - Google Patents

친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록에 관한 것으로, 더욱 상세히는 하천, 호안, 사면 제방뿐만 아니라 도심의 경관조성, 조형성이 부여된 축조물, 도시디자인 구조물 등 도시화된 중력식 옹벽블록의 시장을 선도하기 위한 경관디자인이 뛰어난 중력식 옹벽블록을 통하여 환경에 미치는 영향이 적고 식물 및 주변생태계 및 생활환경에 친화적인 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 중력식 옹벽블록 조성물은 13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~15중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부가 혼합된 고체조성물 100중량부에 대해 나노활성수 8~15중량부가 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록{Gravity type retaining wall block composition and method for manufacturing retaining wall block using the same and retaining wall block}
본 발명은 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록에 관한 것으로, 더욱 상세히는 하천, 호안, 사면 제방뿐만 아니라 도심의 경관조성, 조형성이 부여된 축조물, 도시디자인 구조물 등 도시화된 중력식 옹벽블록의 시장을 선도하기 위한 경관디자인이 뛰어난 중력식 옹벽블록을 통하여 환경에 미치는 영향이 적고 식물 및 주변생태계 및 생활환경에 친화적인 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법 및 중력식 옹벽블록에 관한 것이다.
콘크리트 옹벽블록 제조기술은 너무 다양하고 방대하기 때문에 본 발명에서는 배경기술을 기능성에 대해서 제한하여 서술한다. 콘크리트 옹벽블록은 주로 하천공사 등의 수로공사시 형성되는 절개면, 호안공사, 고수부지, 저수호안공사시의 제방이나 절개지, 철도공사시의 비탈면과 사면 등의 안전을 도모하는 토목구조용 용도로 널리 사용되고 있다. 주로 안전을 위해서 사용되어 왔기 때문에 구조적인 측면에 한정되어 온 것이 일반적이다. 반면에 최근 콘크리트 옹벽블록 시장은 점차 주변생활환경으로 확대되어 가정용 주택의 담벽이나 아파트 주변의 경계용 옹벽 등으로도 사용되어지고 있다. 하지만 여전히 대다수는 사회안전망 시설에 집중되어 있어 주변환경과 어울리지 못하는 매우 인공적이고 소형인, 투박한 형태로 제작되어 도시 경관과 조화되고 경관성을 향상시킬 수 있는 다기능성 옹벽블록의 제품에 대한 연구가 많이 부족한 실정이다.
(특허문헌 001) 국내등록특허공보 제10-1907477호
(특허문헌 002) 국내등록특허공보 제10-1081449호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 하천, 호안, 사면 제방뿐만 아니라 도심의 경관조성, 조형성이 부여된 축조물, 도시디자인 구조물 등, 도시화된 중력식 옹벽블록의 시장을 선도하기 위한 경관디자인이 가능한 중력식 옹벽블록을 통하여 환경에 미치는 영향이 적고 식물 및 주변생태계 및 생활환경에 친화적인 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 조기 탈형을 위하여 조강성 경화촉진제 조성을 통하여 일반 콘크리트 제조업체에서 사용하는 일반 양생방법을 이용하고도 일정시간 후에 탈형이 가능하고 또한 사용되는 바인더의 재료적 특성에 의해서 기존 중력식 옹벽블록의 문제점들을 개선하며, 물이 시멘트의 수화반응에 100% 참여할 수 있도록 물을 최소한의 크기로 세절할 수 있는 기계적 장치를 이용하여 나노크기 입자의 버블이 포함되어 있는 개질된 물을 결합수로 사용하여 고성능의 물리적 특성을 발현하도록 구성된 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 나노활성수에 칼슘이 포함된 석회유와 같은 물질을 첨가하여 알칼리화한 후 이를 결합수로 사용하는 것으로 조기 수화반응이 진행되도록 하여 강도와 같은 물리적 특성을 개선할 수 있는 친환경 중력식 옹벽블록 조성물과 이를 이용하는 중력식 옹벽블록 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 굳지 않는 콘크리트 조성물의 수화 경화반응을 일정시간, 일정한 영역에서 억제하여 양생 및 탈형 후에 해당 부분을 물이나 솔, 에어 등으로 제거하여 설계된 내부의 조성물이나 골재의 색상 본연의 색을 표출하는 것으로 중력식 콘크리트 옹벽 블록 전면부에 인물, 나무, 동·식물, 기계, 건축물, 미술품 등의 사회적으로 잘 알려진 사진이나 그림을 표현하는 것을 특징으로 하며, 이를 통하여 획일적인 옹벽 블록 제품의 한계를 탈피하고 도심 경관의 획기적인 개선을 가능하도록 설계된 친환경 중력식 옹벽블록을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 콘크리트 조성물의 근간이 되는 시멘트 자체가 이산화탄소 배출에 심각한 문제를 앉고 있기 때문에 시멘트 사용에 소극적이어야 하므로 시멘트 사용량을 억제하고 기존 중력식 옹벽블록의 물리적 특성을 만족하도록 조성물을 설계한 것을 특징으로 한다. 또한 이와 관련하여 산업활동, 경제활동, 생활 등으로부터 발생된 각종 유해성 유기화합물의 경감을 위해서 중벽식 옹벽블록의 제조과정에 이산화티탄 광촉매를 고정화 하고 이를 통하여 녹스나 쏙스 등의 물질을 분해 제거하여 오염된 대기환경 개선에 동참하는 중력식 옹벽블록을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 중력식 옹벽블록의 내구성 향상을 위해서 외부의 응력에 대응하는 전단키에 탄성소재의 완충재를 탑재시켜 지진이나 외력 등의 특수한 환경에서도 중력식 옹벽블록의 적층 원형유지가 가능한 친환경 중력식 옹벽블록을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 친환경 중력식 옹벽블록 조성물은 13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~10중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부가 혼합된 고체조성물 100중량부에 대해 나노활성수 8~15중량부가 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한 친환경 중력식 옹벽블록을 제조하는 방법은 13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부를 혼합하여 고체조성물을 준비하는 단계;
상기 고체조성물 100중량부에 나노활성수 8~15중량부를 혼합하여 굳지 않는 콘크리트를 제조하는 단계;
거푸집에 상기 굳지 않는 콘크리트를 충진하고 20~30 ℃에서 블리딩과 레이턴스를 거쳐 분해 및 침전, 수화 및 탈수하여 콘크리트를 경화시키는 단계;
경화시킨 콘크리트를 60~70 ℃의 온도에서 3~6시간동안 수화 및 중합시킨 후 거푸집에서 옹벽블록을 탈형하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 경관 디자인이 가능한 중력식 옹벽블록은 전면에 풍경, 인물, 동물로 된 문양이나 다양한 패턴이 입체적 또는 평면적으로 디자인되며 이산화티탄 광촉매가 도포되고, 상부면에는 전단키가 돌출되어 형성되며 하부면에는 전단키와 대응되는 바닥홈이 형성되고, 양측면 측면에 운반이 용이하도록 요입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 심각해가고 있는 탄소중립을 실현하기 위하여 탄소발생율이 큰 보통포틀랜드 시멘트(시멘트 1ton 생산시 발생되는 이산화탄소 배출량은 900~950 kg에 달하며, 우리나라 1년간 생산되는 시멘트량은 5000만 톤으로 추정되므로 시멘트 사용량을 줄이는 범국가적 과제를 앉고 있음)의 사용량을 크게 줄이고, 이미 산업 활동이 종료된 순환자원을 적극적으로 사용하여 탄소저감 및 환경오염을 최소화할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한 중력식 옹벽블록의 표면을 콘크리트 질감이나 안료 등에 의한 인위적 연출이 아닌 천연의 모래나 자갈 등의 색감을 억제하지 않고 그대로 노출시키는 것으로부터 화려한 분위기를 연출하는 것이 가능하고, 인물화나 동물화, 산수화, 각종 패턴에 의한 디자인 등이 표현이 가능하게 하는 효과가 있다.
또한 하천이나 호안 및 법면, 사면을 안정화하기 위한 중력식 옹벽 블록에 있어서 지금까지는 누구도 시도하지 않았던 기존 건축구조물이나 조경시설물과 같이 도시 경관을 디자인하고 설계할 수 있도록 옹벽블록 하나하나에 디자인을 새겨 넣을 수 있어 옹벽블록을 조립하게 되면 하나의 건축물이나 디자인물인 조형물 등으로 표현될 있게 하는 효과가 있다.
또한 제조 시 중력식 옹벽블록의 조성물이나 완성된 중력식 옹벽블록의 표면에 미세먼지나 대기오염물질 중의 유기화학물질을 분해 제거 할 수 있는 광촉매를 고정화하여 유기화학물질 발생 억제, 제거 등을 실시하여 표면의 미관을 유지함과 더불어 기후변화의 대응에도 탁월할 역할을 할 수 있고, 안정성 면에서 횡축 진동이나 종축 진동에 의해 옹벽블록 내에 하중이 가해질 때 단단하기만 한 콘크리트 구조물을 보다 안전하게 유지할 수 있도록 전단키에 고무링이나 인장성과 연성이 좋은 플라스틱, 스테인레스 구조물 등이 아닌 옹벽블록 조성물에 의해서 제조된 콘크리트 구조물이 인장력이 향상되어 충격이나 외력에 있어서 전단키의 저항성이 향상되고, 적층되는 옹벽블록과 옹벽블록의 연결 이음부의 부하를 감소시킬 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1과 2는 본 발명의 제조방법에 의해서 제조된 친환경 중력식 옹벽블록 시험편 내부 현미경 사진
도 3는 본 발명의 제조방법에 의해서 제조된 친환경 중력식 옹벽블록의 도면
본 발명은 친환경 중력식 옹벽블록 조성물은 13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~10중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부가 혼합된 고체조성물 100중량부에 대해 나노활성수 8~15중량부가 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
상기 조립골재와 세립골재는 순환골재 또는 천연골재이거나 또는 순환골재와 천연골재 70 : 30의 중량비로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 나노활성수 100중량부에 대해 알칼리생성제 0.1~5중량부 혼합되거나 또는 나노활성수 100 중량부에 대해 라텍스와 아크릴이 40:60의 중량비로 혼합된 액상이 5~15 중량부 혼합되며, 상기 반응조절제는 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.
상기 고체조성물에는 이산화티탄 광촉매가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 친환경 중력식 옹벽블록 조성물을 제조하는 방법은 13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~10중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부를 혼합하여 고체조성물을 준비하는 단계;
상기 고체조성물 100중량부에 나노활성수 8~15중량부를 혼합하여 굳지 않는 콘크리트를 제조하는 단계;
거푸집에 상기 굳지 않는 콘크리트를 충진하고 20~30 ℃에서 블리딩과 레이턴스를 거쳐 분해 및 침전, 수화 및 탈수하여 콘크리트를 경화시키는 단계;
경화시킨 콘크리트를 60~70 ℃의 온도에서 3~6시간동안 수화 및 중합시킨 후 거푸집에서 옹벽블록을 탈형하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 고체조성물을 준비하는 단계에서 이산화티탄 광촉매가 1~5중량부 더 혼합되거나 또는 옹벽블록을 탈형하는 단계 후 옹벽블록의 표면을 정리하고 이산화티탄 광촉매를 분사하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 옹벽블록의 전면에 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 입체적으로 디자인되게 상기 콘크리트를 경화시키는 단계에서는 거푸집에 굳지 않는 콘크리트를 충전하기 전에 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 음각 및 양각 형태로 디자인된 바닥부가 형성된 거푸집의 음각 또는 양각에 반응 억제재를 도포한 후 상기 굳지않는 콘크리트를 충진하며,
옹벽블록의 탈형단계 후에는 상기 옹벽블록의 표면에 물 분사 또는 에어 분사 또는 붓이나 솔로 옹벽블록 표면의 반응 억제재 제거 및 표면을 정리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 옹벽블록의 전면에 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 평면적으로 디자인되게 상기 콘크리트를 경화시키는 단계에서는 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 디자인된 종이 또는 부직포에 반응 억제재를 도포한 후 건조하여 건조된 종이 또는 부직포를 거푸집 바닥에 안착 후 상기 굳지않는 콘크리트 충진하며,
옹벽블록의 탈형단계 후에는 상기 종이 또는 부직포를 제거한 후 상기 옹벽블록의 표면에 물 분사 또는 에어 분사 또는 솔 등으로 옹벽블록 표면의 반응 억제재 제거 및 표면을 정리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 친환경 중력식 옹벽블록(10)은 전면에 풍경, 인물, 동물로된 문양이나 다양한 패턴이 입체적 또는 평면적으로 디자인(11)되며 이산화티탄 광촉매가 도포되고, 상부면에는 전단키(12)가 돌출되어 형성되며 하부면에는 전단키와 대응되는 바닥홈이 형성되고, 양측면에 운반이 용이하도록 요입홈(13)이 형성된 것을 특징으로 한다.
기존의 옹벽블록 등은 주로 천연 자재만을 사용하고 여기에 시멘트를 바인더로 하여 경화시킨 것을 특징으로 하기 때문에, 환경적 측면에서 천연의 자원을 소비하는 형태의 제조방법과 시멘트 사용으로부터 발생하는 이산화탄소 문제, 매립부지 등이 부족한 폐기물 발생문제 등을 철저하게 외면한 시대 흐름에 부합하는 제품이기 때문에 지양해야 하며, 기능적 측면에서 체결형태나 시공시 용이한 구조 등의 설계에 의해서 제조되었기 때문에 획일적이고 단순모던한 제품이 주를 이루어 왔다. 특히 옹벽블록은 방벽의 의미와 하중을 지탱해 주는 역할로 대부분 평가되기 때문에 되도록 중량을 무겁게 하는 방법이 주로 사용되어 왔다. 또한 경관적 설계에 대한 요구에 맞춰 블록 제작후 기계적으로 절단하여 절단면을 표면으로 향하게 하거나 바위 형태나 블록의 모양을 여러 개를 붙여서 패턴을 디자인하는 등의 개발을 지속하여 왔다.
반면에 본 발명은 탄소중립시대에 적합하도록 생산단계에서의 이산화탄소 발생량과 사용 원료의 순환자원화를 통하여 환경오염을 최소화 하였으며, 중력식 옹벽블록의 표면을 콘크리트 질감이나 안료 등에 의한 인위적 연출이 아닌 천연의 모래나 자갈 등의 색감을 억제하지 않고 그대로 노출시키는 것으로부터 화려한 분위기를 연출하는 것이 가능하고, 인물화나 동물화, 산수화, 각종 패턴에 의한 디자인 등이 표현가능하도록 하였다. 또한 이미 발생된 유해성 유기화학물질을 이산화티탄 광촉매에 의해서 흡착 및 분해하는 것으로 대기오염물질의 격감을 실현하도록 설계하였다.
본 발명에서 사용되는 골재는 직경 13 ~ 25 mm의 조립골재와 0.075 ~ 4.0 mm의 세립골재가 중량비로 30:70 내지 70:30의 범위로 구성되며, 조립골재는 특별히 제한하지는 않으나, 화강암석, 규석, 석회석, 백운석, 마천석, 오석 등의 부순 천연골재가 가능하고, 더하여 환경오염문제를 해결하기 위한 일환으로 각종 순환골재를 사용할 수 있으며, 순환골재와 천연골재는 각각 단독으로 사용하거나 또는 순환골재와 천연골재를 70 : 30의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
순환골재로는 폐콘크리트로부터 생산된 법적 규재 내의 물성을 갖는 순환골재와 폐로니켈슬래그, 전기로 제강슬래그, 수재 슬래그, 동 슬래그 등의 부산물 골재를 혼합하여 사용 가능하다. 이를 1종 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 슬래그 골재 역시 법적 규재 내에 선별된 골재를 사용하여야 목표로 하는 물리적 특성을 발현할 수 있기 때문에 엄선된 자재를 사용하여야 한다. 특히 슬래그 골재와 같은 용융골재의 사용도 가능한데, 고온에서 용융되었다가 냉각된 현무암석(철원지역의 현무암석, 제주도의 송이, 백두산의 송이 등), 화력발전소의 바닥재, 도시쓰레기 소각재의 바닥재 중 골재로 선별된 것 등을 사용할 수가 있다. 더욱 바람직한 것은 순환골재(조립골재, 세립골재)를 사용함에 있어서 중력식 특성으로 골재의 비중이 높은 페로니켈슬래그, 제강슬래그, 전기로 제강슬래그, 수재슬래그와 같은 철강슬래그의 중량 골재를 혼합하여 사용하면 좋다. 순환골재에 페로니켈슬래, 제강슬래그, 전기로 제강슬래그, 수재슬래그와 같은 비중이 높은 중량 골재를 혼합하여 사용함으로써 단위면적당 중량의 높아져 사면이나 법면 등의 안전성이 확보될 수 있게 한다.
또한 세립골재는 각각의 순환골재(폐콘크리트로부터 재생산한 순환골재)로부터 선별된 0.075~4.0mm의 범위를 갖는 것과 천연 모래, 부순모래, 천연의 흙이나 백토, 마사토로부터 실트질의 미립자를 물로 세척한 세립골재 등을 사용할 수 있으며, 각각의 원료들을 중량을 높이거나 강도를 높이기 위해서 하나이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 본 발명은 기능적 측면의 목적과 더불어 사면이나 법면 등의 안정성을 확보하기 위해서는, 중력식 옹벽블록의 경우 중량에 의해서 경사면으로부터 발생되는 각종 외력에 저항해야하기 때문에 단위면적당 중량이 무거울수록 안전성이 확보될 수 있기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 시멘트는 특별히 제한하지는 않으며, 보통 포틀랜드 시멘트이며, 앞에서 서술한 바와 같이 시멘트는 규산트리칼슘, 규산이칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 산화마그네슘, 황산칼슘(석고) 등으로 구성되는 것으로 알려져 있으며, 시멘트 제조사에 특별히 제한하지는 않는다. 또한 환경친화적 소재에 대한 사회적 요구가 극대화함에 따라 탄소배출이 많이 배출되는 문제로 사회적 이슈가 되고 있는 시멘트 생산 및 사용에 소극적이어야 하는 만큼 기존제품의 사용되던 양에 비하여 작은 양의 시멘트를 사용할 필요가 있다. 보다 구체적으로는 탄소발생량을 줄이는 것에 있어서는 시멘트 사용양을 줄이는 양 만큼 시멘트 생산시 발생되는 CO2 가스(시멘트 1kg 생산시 1kg의 CO2 발생)를 줄이는 효과가 있다. 향후 정부를 비롯하여 세계 각국의 탄소제로 정책에 부응하는 산업 활동을 하여야만 하고 이러한 환경문제를 완화하기 위해서는 이산화탄소 발생 유발 산업의 활동을 억제해야만 달성 할 수 있을 것이기 때문이다. 그러나 적게 사용하면서 유사한 강도를 나타내야 하는 기술적 고려사항으로 성능이 우수한 저탄소 결합재 조성물을 구성하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 보통 포틀랜드 시멘트(규산트리칼슘, 규산이칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 산화마그네슘, 석고로 구성되는)에 포졸란 물질인 개질분말 칼슘실리케이트, 조기 경화를 유도하는 자극제, 초기 Ca(OH)2의 생성을 촉진하여 에트링자이트의 생성량을 높이는 씨에스에이(칼슘 설포 알루미네이트) 등을 적정비율로 혼합하여 가공한 시멘트 혼합물을 바인더로 사용하였으며, 더욱 상세하게는 SS 사에서 가공 생산 판매하고 있는 경화촉진제를, 그리고 일반적으로 판매되는 보통포틀랜드 시멘트와 반응조절제를 사용하였다.
본 발명에서 시멘트계 물질의 사용 목적은 시멘트 수화물을 형성하는 것에 의한 바인더로서의 작용과 더불어 나노활성수와 알칼리생성제에 의한 초기 결합수의 알칼리화로부터 빠른 수화반응 개시 효과와 경화촉진제(씨에스에이(칼슘 설포 알루미네이트)와 과소석회류 등)에 의한 결합수의 알칼리화, 및 개질분말 칼슘실리케이트의 부식 및 반응 물질 용탈 등에 의해서 다량의 칼슘, 실리콘 이온과 알루미늄 이온의 자유전자화, 이 원소들의 겔화반응을 통하여 칼슘-알루미늄, 칼슘-실리케이트 수화물을 형성하게 되어 중력식 옹벽블록의 기계적 강도가 빠르게 형성하게 된다. 특히 중력식 옹벽블록은 개개의 무게가 수백 킬로그램부터 3톤이 이르기까지 매우 많은 양의 재료가 투입되기 때문에 이를 고결화하는데 물리적으로 매우 천천히 진행되나, 본 발명에서 제안하는 조성물은 3 ~ 6시간 양생으로부터 거푸집으로부터 탈형할 수 있는 강도발현이 가능하다. 이를 달성하기 위한 중요한 요소는 잘개 세절된 버블 형태의 물입자와 알칼리생성제와 경화촉진제(씨에스에이(칼슘 설포 알루미네이트) 및 과석회 등)에 의해서 결합수가 빠르게 알칼리화 하기 때문에 시멘트 클링커로부터 조기 Ca(OH)2의 생성이 가능하고, 이에 의한 강력한 자극효과에 의해서 이온들의 용탈이 빠르게 진행되며, 조기에 수화생성물을 생성하게 하는 작용을 하기 때문이다. 바람직한 시멘트의 사용량은 5 내지 15 중량 % 이다.
더욱 상세하게 설명하면 사용된 시멘트의 작용 기구는 알칼리생성제와 반응 조절제 등이 포함된 나노활성수는 알칼리수로서, 결합수의 OH- 라디칼은 경화촉진제로 첨가된 씨에스에이와 과소석회의 용해를 촉진하고, 씨에스에이에 의해 조기 분해 생성된 생성된 Ca(OH)2가 슬러리의 pH를 급상승시키고 시멘트 클링커 광물인 규산트리칼슘이나 규산이칼슘으로부터 실리콘과 알루미늄 이온을 빠르게 용탈시키며, 이와 동시에 계내에 추가로 다량으로 발생된 OH- 라디칼은 개질분말 칼슘실리케이트 입자의 표면을 자극하여 잠재수경성을 띠는 방수성 피막을 파괴하고 에트링자이트와 칼슘실리케이트 하이드록사이드를 생성시키며, 생성된 에트링자이트는 다시 용해되어 칼슘실리케이트과 칼슘알루미늄 수화물로 상전이됨으로써 조기경화가 빠르게 진행되는 것이다.
본 발명에 사용한 바인더 조성물 중에서 씨에스에이와 과소석회류가 혼합된 경화촉진제는 시판되고 있는 것으로서 SS사의 것을 구입하여 사용하였으며, 이것에 의해서 시멘트를 자극해서 초기에 Ca(OH)2 의 생성과 에트링자이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4·H2O) 생성에 관여함으로서 조기강도를 유도하여 양생 및 탈형시기를 앞당길 수 있으며, 또한 씨에스에이는 팽창성이 있어서 시멘트의 수축저감을 효과적으로 제어할 수 있다. 생성된 에트링자이트는 시멘트의 수화 중에 생성되는 물질로서 시멘트에 팽창성, 속경성 조강성을 부여하거나 고강도를 발현하는데 이용되고 있는 물질이다. 또한 최근에는 에트링자이트는 다양한 중금속의 이온 또는 착이온과 치환될 수 있는 Ca2+, SO4 2-, Al3+, OH-로 구성되어 있는 특징과 결정의 C축 방향으로 이온들의 이온에 충분한 크기의 채널이 형성되어 있는 구조적 특성에 의해서 중금속 이온 흡착소재로서 활용이 가능한 것으로 제안되고 있는 물질이다. 씨에스에이와 과소석회 등으로 구성된 경화촉진제의 사용량은 바인더에 대해서 10.0% 내지 35 중량% 의 범위로 첨가하는 것이 가능하며, 더욱 바람직하게는 15.0% 내지 25 중량%의 범위로 사용하는 것이다. 이 제한된 범위를 벗어나게 되면 압축강도 하락이나 팽창에 의한 균열이 발생되는 문제가 있다. 또한 이를 과량 사용하게 되면 팽창되는 문제와 경제성이 떨어지기 때문에 제한한 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
작업성 개선과 초기강도의 증진을 위해 상기 반응 조절제로 사용하는 탄산칼슘은 칼슘과 이산화탄소로 구성된 calcium carbonate이며, 천연의 석회석(방해석)과 인공으로 합성하는 것이 있다. 탄산칼슘은 씨에스에이의 수화반응에 참여하여 분말도에 관계없이 hemicarboaluminate 및 monocarboaluminate 상을 형성하며, 응결을 촉진하여 조기에 강도발현에 영향을 주게 된다. 탄산칼슘의 입자크기는 작을수록 단위시간당 수화생성물의 양이 많으며, 이것에 의해서 강도향상을 극적으로 향상시킬 수 있다. 탄산칼슘의 역할은 수화반응 생성에만 영향을 미치는 것이 아니라 시멘트의 수화반응과정에 발생된 미세기공을 메우는 충진제 역할로도 작용하여 결과적으로는 강도상승과 수축의 제어에 영향을 주게 되며, 적정한 양은 바인더의 1~5 중량%이다.
본 발명에 사용한 바인더 조성물 중에서 개질 분말 칼슘실리케이트는 고로수재 슬래그를 밀을 이용하여 분말화 한 수재고로슬래그 미분말 1, 2, 3종, 쓰레기 소각장에서 발생하는 도시쓰래기 소각재를 용융시킨 용융슬래그의 미분말, 플라이 애시를 분급하여 미연탄분을 제거하고 고분말화 한 것 등이 사용 가능하며, 그 중 수재슬래그가 보편적 특성을 나타내고, 포항제철소나 현대제철소 등에서 철을 제련하는 과정 중에 부산물로 생산되는 것을 분쇄기를 이용하여 잘게 미분말화 한 것을 사용한다. 이산화탄소 배출 원단위(kg-CO2/ton)가 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 약 1/25 정도로 작아 이산화탄소를 적게 발생시키는 기후대응효과가 있다. 이 개질분말 칼슘실리케이트는 시멘트를 최소한으로 사용한 조성물의 성능을 기존 시멘트만을 이용하여 제작되던 동종의 제품의 강도와 유사한 물리적 특성을 발현하도록 설계가 가능한 물질이다. 본 발명에서는 시멘트 제조시 발생하는 이산화탄소의 절감을 실현하기 위해 재질분말 칼슘실리케이트를 62% 이상 사용하였다. 개질 분말 칼슘실리케이트는 나노활성수와 첨가제가 포함된 결정수와 경화촉진제 등으로 구성된 자극제에 의해서 잠재수경성을 자극하여 서로 다른 속도로 칼슘이온을 용출시킴으로 생성된 생성물인 Ca(OH)2 에 의해서 입자표면의 특징인 방수성의 잠재수경성을 잃어버리고, 생성된 OH- 라디칼은 칼슘실리케이트 내의 Si-O 및 Al-O 공유결합을 파괴하고, 이로부터 용탈된 Si 이온(혹은 Al 이온)과 앞서 생성되었던 Ca 이온이 물을 흡수하여 칼슘실리케이트 하이드레이트를 생성하면서 경화가 진행되며, 부족한 시멘트의 공간을 새롭게 생성된 물질이 채워주는 작용으로 기존 제품보다 시멘트를 매우 적게 사용하고도 유사한 물리적 특성을 발현하게 되는 것이다. 수화반응에 의해서 새롭게 생성된 나노 크기의 실리카 및 알루미나 입자들은 조직 내에 충진됨으로써 단독 물질 혹은 칼슘과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물이나 칼슘알루미네이트 수화물, 복합수화물 등을 생성시키고 입자성장이 일어나면서 골재와 골재사이에서 치밀한 세라믹덩어리를 형성하여 고강도를 발현할 수 있게 된다.
본 발명에 사용한 바인더 조성물의 구성비는 골재 100 중량부에 대해서 15 내지 50 중량부로 구성하는 것이 바람직하다. 바인더의 사용량이 15 중량부 미만일 경우에는 제품의 강도가 낮아서 양생 후 제품을 탈형하기 어려우며 이후 후속 공정의 진행을 할 수가 없다. 또한 바인더의 사용량이 50 중량부를 초과하는 경우에는 강도는 증가하나 원가 상승 및 시멘트 사용에 따른 CO2 절감효과가 떨어지게 된다. 바람직한 바인더의 사용범위는 골재 100 중량부에 대해서 20 내지 40 중량부를 사용하는 것이다.
상기 골재와 바인더가 혼합된 고체조성물에는 이산화티탄 광촉매가 더 혼합되는 것으로, 광촉매기능을 부여하게 되면 유기화학물질을 조기에 자외선을 이용하여 오염원의 제거가 가능하고, 디자인된 옹벽블록의 경관성을 장시간 유지하는 것이 가능하게 된다.
상기 고체조성물과 사용되는 결정수로는 나노 버블 클러스터가 포함된 나노활성수와 아크릴/라텍스계 수지와 알칼리생성제가 적어도 하나 이상 포함되어 사용된다.
상기 나노활성수는 마이크로 나노버블로 통용되고 있는 물질과 동일한 개념으로 정의가 되며 물을 세공경이 포함된 원주상의 노즐이 회전하는 임펠러에 가스를 불어넣고 강한 압력을 가하여 회전하는 임펠러가 만드는 부압과 임펠러에 의한 전단력에 의해서 버블이 미세화되어 마이크로 버블이 되는 것으로 알려져 있다. 가스의 공급량과 임펠러의 속도를 제어하면 균일한 마이크로 버블을 만들어 내는 것이 가능하다.
마이크로 나노버블은 기포의 직경이 0.5~10㎛의 범위를 나타내며, 크기가 매우 작으며, 단위면적당 표면적이 크고, 부력이 작아 장시간 액체속에 존재하며, 대전효과와 자기가압효과가 있다. 이것에 의해서 기체용해속도, 기체용해효율 등이 뛰어나며, 완전 용해 및 프리-라디칼을 생성한다. 이러한 초미세기포를 포함하는 나노활성수를 시멘트 조성물에 사용하게 되면 AE 감수제나 발포제, 기포제 등의 혼화재 대신에 사용할 수 있고, 사용량을 감소할 수 있으며, 마이크로 나노버블에 의해서 작업성 개선과 내동해성을 향상시킬 수 있다. 특히 단위면적당 표면적이 크기 때문에 시멘트 혼합수로서 사용시 시멘트의 경화를 촉진하는 것이 가능하며, 시멘트의 사용량을 감소할 수 있고, 유동성 향상 및 내구성 개선에 도움을 줄 수 있는 새로운 개념의 조성물이다.
아크릴 또는 라텍스계 수지는 콘크리트 경화체 내부의 미세공극을 메우고 수화생성물과 결합하는 형태로 작용하며, 상기 알칼리생성제는 칼슘이온과 황이온으로 구성된 물질로서 칼슘실리케이트하이드레이트 생성물에 대해서 초기 알칼리성을 견인하여 반응을 촉진하며 에트링자이트 및 수화생성물의 증대를 유도하여 견고하고 치밀한 내부구조를 형성시킴으로써 제품의 휨강도와 인성을 사용전보다 향상시켜 이동 중의 파손과 휨저항성 및 지진과 같은 자연적 충격이나 인공적 충격에 대한 저항성을 높여서 제품의 내구성을 높여 안전성을 장시간 제고할 수 있다.
알칼리생성제는 성분상의 결합수에 대해서는 제한하지는 않으나 물에 용해하여 알칼리성을 나타내며, 조성물에 칼슘과 황을 제공하는 역할로 사용하는 경우에는 물질의 이름에 관계없이 사용할 수 있다. 알칼리생성제는 시판되고 있는 석회유황합제품을 사용하거나 소석회유와 유황을 가열하여 액상화하여 사용하는 것도 가능하다. 또한 반응식은 3Ca(OH)2 + 12S → 2CaS5 + CaS2O3 + 3H2O으로 표현되며, 최종적으로는 Ca(OH)2 생성에 기여한다.
본 발명의 친환경 중력식 옹벽블록 조성물을 이용하여 중력식 용벽블록을 제조하는 방법은 골재와 바인더를 혼합하여 고체조성물을 준비하고 고체조성물에 나노활성수를 혼합하여 굳지 않는 콘크리트를 제조하는 단계, 거푸집과 거푸집의 내부 부재를 반응 억제재로 디자인하는 단계, 거푸집에 충전, 양생, 탈형 과정을 통하여 콘크리트를 경화시켜 옹벽블록 성형품을 제조하는 단계, 경화체와 굳지 않은 부분을 분리 제거하여 옹벽블록 표면을 정리하는 단계, 마지막으로 표면에 광촉매 기능을 부여하는 단계로 구분된다.
상기 굳지 않는 콘크리트를 제조하는 단계는 13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~10중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부를 계량하여 혼합하고 이를 일정한 방향으로 회전하는 믹서기 내에서 5분간 마른상태로 혼합하여 고체조성물을 준비하고, 고체조성물 100 중량부에 대해서 나노활성수 또는 나노활성수와 알칼리생성제가 혼합된 액상 또는 나노활성수와 아크릴과 라텍스가 혼합된 액상 8~15 중량부를 믹서기에 투입하고, 유동성이 향상되도록 진동이 부여된 혼합믹서로 믹서하여 충분히 골재표면에 바인더를 코팅 및 혼합한 굳지 않은 콘크리트 조성물을 제조한다.
상기 거푸집과 거푸집의 내부 부재를 반응 억제재로 디자인하는 단계는 철재나 플라스틱, 나무 재질로된 거푸집 내부의 바닥에 양각 및 음각 등으로 풍경이나 패턴, 인물화, 동물화 등의 형태가 형성된 거푸집 바닥의 디자인부에 반응 억제재를 양각 또는 음각부분에 2회에 걸쳐 도포작업을 진행한다.
만약 디자인형성을 위해 부재를 사용할 경우에는 종이나 부직포 등에 디자인 모형에 따라 반응 억제재를 붓이나 롤러, 스프레이 등으로 도포한 후 1일간 건조한 다음 이를 거푸집의 내부 바닥에 설치한다.
상기 거푸집은 옹벽블록을 양생 후 탈형을 용이하게 하기 위해 4곳이 열릴 수 있는 경첩이 설치된 거푸집을 사용한다.
본 발명은 콘크리트 중력식 옹벽블록을 제조하는 과정 중, 타설시 굳지 않은 콘크리트와 접촉하는 접촉면에 일정시간동안 콘크리트 수화반응을 방해하는 성분을 고상 혹은 액상의 형태로 분사하여 이 물질과 접촉하고 있는 콘크리트 조성물이 경화되지 않도록 유지시키고 설계된 시간에 이 부분을 물이나 다양한 방법으로 제거하여 내부의 골재나 일부 모래의 색상이 표면이 되도록 한다. 콘크리트 수화반응을 방해하는 고상 혹은 액상의 형태로 제조된 물질은 특별히 제한하지는 않으나 산성영역의 pH를 나타내는 특징이 있거나 물과 반응으로 시멘트 내의 칼슘과 실리카가 반응 하지 못하도록 하는 성질이 있는 것이 가능하며, 본 발명에서는 당류와 파라핀 및 증점제 등이 혼합된 반응 억제제를 사용하였다. 또한 고상 및 액체의 형태로 제조된 반응 억제제는 나무로 된 거푸집 표면에 흡수 고착시키거나 실리콘 재질 및 플라스틱 재질, 금속 재질의 거푸집에 고착시키는 형태로 사용가능하며, 종이나 부직포 등과 같은 부재에 이를 고착시켜 건조한 후 거푸집에 고정하여 사용하는 것도 가능하다. 디자인하는 형태는 음각 형태, 양각 형태, 음각 및 양각 형태가 조합하여 하나의 풍경이나 인물 등과 같은 디자인이 형성되는 것도 가능하다.
상기 콘크리트를 경화시켜 옹벽블록 성형품을 제조하는 단계는 반응 억제재가 도포되어 준비된 거푸집 내부에 상기 굳지 않는 콘크리트를 충진하고 20~30 ℃에서 블리딩과 레이턴스를 거쳐 분해 및 침전, 수화 및 탈수하여 경화한다.
이때, 성형시 과한 진동은 재료분리를 일으킬 수 있기 때문에 5분 이하로 혼합하며, 내부의 기포를 제거하기 위하여 고주파 및 저주파가 작동되는 장착된 바이브레이터를 작동하면서 상하 좌우 진동 충진하며, 성형된 제품은 블리딩과 레이턴스가 정리되면 증기양생실로 이송하여 60~70℃의 온도로 3~6시간 증기를 가하면서 양생하여 옹벽블록 성형품으로 성형시키고, 양생이 완료되면 콘크리트 옹벽블록을 거푸집에서 탈형한다.
상기 경화체와 굳지 않은 부분을 분리 제거하여 옹벽블록 표면을 정리하는 단계는 양생이 완료된 옹벽블록 성형품을 거푸집에서 분리한 후 고압세척기나 고압센드 세척기 등을 이용하여 물이나 에어를 분사하거나 붓이나 솔을 이용해 반응 억제재와 접촉하고 있어 굳지 않은 옹벽블록의 표면 콘크리트 조성물을 씻어내거나 정리하여 제거함으로써 굳지 않은 콘크리트 조성물이 떨어져 나가 문양이나 패턴이 노출되어 원하는 디자인이 표현될 수 있게 하고 표면에 굳지 않은 콘크리트 조성물이 제거되면서 골재들이 노출되어 천연의 모래나 자갈 등의 색감을 억제하지 않고 그대로 노출시키는 방법으로 전면의 화려한 분위기를 연출할 수 있게 한다.
특히 경관성을 위해서 준비된 반응 억제재의 제거는 양생직후부터 24시간 이내에 이를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 옹벽블록의 표면에 광촉매 기능을 부여하는 단계는 전방에 디자인이 형성된 옹벽블록의 전방 표면에 이산화티탄 광촉매를 분사하여 옹벽블록에 광촉매 기능을 부여한다.
하천이나 수변지역에 사용하는 옹벽블록과는 달리 도심지에 사용하는 옹벽블록은 도시의 수많은 매연이나 미세먼지, 유기화학물질 등에 장시간 노출되기 때문에 쉽게 표면이 오염되는 문제가 있고, 이러한 오염 등이 빗물에 의해서 흘러내리며 미관을 해치는 얼룩이 발생한 옹벽블록 실태를 생활주변에서 쉽게 접할 수 있다. 본 발명에 의해서 설계된 중력식 옹벽블록은 이러한 기존 제품의 단점을 해결하기 위하여 유기성 오염물질인 녹스(NOx)나 쏙스(SOx)를 이산화티탄 광촉매를 이용하여 제거할 수 있게 한다. 이산화티탄 광촉매는 햇빛 중의 자외선이 이산화티탄의 표면에 닿으면 30,000K에 해당하는 반응이 일어나 이산화티탄 표면이나 주변에 부착되어 있는 유기화학물질인 녹스나 쏙스 등이 물과 이산화탄소로 분해되고 강우 시 부착력을 잃은 오염잔해가 씻겨 제거되게 하는 특징이 있다. 이산화티탄 광촉매는 성형단계에서 굳지 않는 콘크리트에 분말로 첨가될 경우 고체조성물 100 중량에 대해 이산화티탄 광촉매를 1~5중량부 혼합시키거나 또는 성형된 옹벽블록의 표면에 분사시킬 경우 반응 억제재와 표면의 몰탈 조성물을 물 등으로 씻어낸 후에 옹벽블록 전면부 표면에 도포하는 것 등이 가능하다.
상기와 같이 단계들에 의해 제조되는 경관 디자인이 가능한 중력식 옹벽블록(10)은 내부에 음각과 양각의 조화로 다양한 디자인이 형성되어 있고 반응 억제재가 도포되어 있으며 탈형을 용이할 수 있도록 4곳이 열릴 수 있는 경첩이 설치된 거푸집에 의해 성형되어 옹벽블록의 전면부에는 풍경, 인물, 동물로된 문양이나 다양한 패턴이 입체적 또는 평면적으로 디자인(11)되며 표면에 이산화티탄 광촉매가 도포되고, 상부면에는 전단키(12)가 돌출되어 형성되며 하부면에는 전단키와 대응되는 바닥홈(미도시)이 형성되어 옹벽블록의 적재가 용이하게 하며, 양측면에는 지게차 등을 이용한 운반이 용이하도록 요입홈(13)이 형성되며, 인양이 용이하게 상단이 인양 고리가 형성되나, 그 외의 거푸집의 형태나 재질, 부품 등은 기존 옹벽블록의 제품과 유사하거나 작업이나 적재에 용이한 형태로 변형될 수 있다.
[실시예]
하기 표1의 배합 조성으로 본 발명의 중력식 옹벽블록을 제조하였다.(단위 : 중량부)
Figure 112021152484012-pat00001
순환골재는 13.0∼25.0 mm의 조립골재(폐콘크리트로부터 발생된 순환골재), 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재(씻은 마사토)가 30 : 70 내지 70 : 30 중량비로 구성된다.
상기 실시예 1에 의해 제조된 건을 3일 재령하여 얻어진 중력식 옹벽블록의 시험편 내부 현미경 사진은 도 1과 같으며, 28일 재령된 중력식 옹벽블록의 내부 현미경 사진은 도 2와 같다.
도 1에 의한 본 발명의 중력식 옹벽블록 시험편은 앞서 설명하였던 조기 재령에서 내부에 에트링자이트를 비롯하여 칼슘 알루미늄 및 칼슘실리케이트로 추정되는 미세구조상의 침상결정이 확연히 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 1 내지 10과 비교예 1 내지 5에 의해 얻어진 중력식 옹벽블록의 성능은 압축강도로서 물리적 특성을 측정하여 평가하였고, 기후변화 대응을 위한 유기화학물질의 분해는 태양광 하에 메틸렌 블루의 제거능력을 평하는 것으로 광촉매 기능을 평가하였으며 아래의 표 2와 같다.
Figure 112021152484012-pat00002
실시예 11
실시예 1과 동일하게 시행하되, 페로니켈슬래그 골재를 10중량부 더 사용하였다.
그 결과 7일 재령 및 28일 재령 압축강도는 각각 25.4MPa, 37.6MPa을 발현하였고, 광촉매 메틸렌 분해능력은 실시예 1과 유사한 96%를 나타내었다.
실시예 12
실시예 1과 동일하게 시행하되, 제강슬래그 골재를 10중량부를 더 사용하였다.
그 결과 7일 재령 및 28일 재령 압축강도는 각각 24.4MPa, 38.2MPa을 발현하였고, 광촉매 메틸렌 분해능력은 실시예 1과 유사한 95.9%를 나타내었다.
실시예 13
실시예 11과 동일하게 시행하되, 조립골재와 세립골재는 순환골재 대신 천연골재를 파쇄하여 선별한 골재로 친환하여 실시하였다. 그 결과 7일 재령 및 28일 재령 압축강도는 각각 23.6MPa, 35.7MPa을 발현하였고, 광촉매 메틸렌 분해능력은 실시예 1과 유사한 95.1%을 나타내었다.
실시예 14
실시예 11과 동일하게 시행하되, 조립골재와 세립골재는 순환골재 70 : 천연골재 30의 중량비로 혼합하고 파쇄하여 선별한 골재로 변경하여 실시하였다. 그 결과 7일 재령 및 28일 재령 압축강도는 각각 23.1MPa, 34.5MPa을 발현하였고, 광촉매 메틸렌 분해능력은 실시예 1과 유사한 95.1%을 나타내었다.
실시예 15
실시예 11과 동일하게 시행하되, 조립골재를 페로니켈슬래그 골재로, 소립 골재를 세척한 마사토와 동일한 골재크기를 갖는 페로니켈 슬래그 1:1로 혼합한 것으로 치환하여 사용하였다. 그 결과 7일 재령 및 28일 재령 압축강도는 각각 28.4MPa, 40.0MPa을 발현하였고, 광촉매 메틸렌 분해능력은 실시예 1과 유사한 95.5%를 나타내었다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.
10-옹벽블록 11-디자인
12-전단키 13-요입홈

Claims (9)

13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지70 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~10중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50 중량부가 혼합된 고체조성물 100중량부에 대해 나노활성수 8~15중량부가 혼합되어 조성된 조성물로써, 상기 나노활성수는 기포의 직경이 0.5-10㎛인 마이크로 나노버블을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 조립골재와 세립골재는 순환골재 또는 천연골재이거나 또는 순환골재와 천연골재 70 : 30의 중량비로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 나노활성수 100중량부에 대해 알칼리생성제 0.1~5중량부 혼합되며, 상기 반응조절제는 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 고체 조성물에는 이산화티탄 광촉매가 혼합된 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록 조성물.
청구항 1 내지 4항 중 어느 한항의 친환경 중력식 옹벽블록 조성물을 이용하여 중력식 옹벽블록을 제조하는 방법에 있어서,
13.0∼25.0 mm의 조립골재, 0.075∼4.0 mm 범위의 세립골재가 30 : 70 내지 0 : 30 중량비로 구성된 골재 100 중량부와 페로니켈슬래그 골재 또는 제강슬래그 골재 5~10중량부와 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화알루미늄칼슘철, 규산이칼슘, 규산트리칼슘을 포함하는 보통포틀랜드 시멘트와 경화촉진제와 반응조절제를 포함한 자극제 20~40중량%, 개질 분말 칼슘실리케이트 60~80중량%로 구성된 바인더 15~50중량부를 혼합하여 고체조성물을 준비하는 단계;
상기 고체조성물 100중량부에 나노활성수 8~15중량부를 혼합하여 굳지 않는 콘크리트를 제조하는 단계;
거푸집에 상기 굳지 않는 콘크리트를 충진하고 20~30 ℃에서 블리딩과 레이턴스를 거쳐 분해 및 침전, 수화 및 탈수하여 콘크리트를 경화시키는 단계;
경화시킨 콘크리트를 60~70 ℃의 온도에서 3~6시간동안 수화 및 중합시킨 후 거푸집에서 옹벽블록을 탈형하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 고체조성물을 준비하는 단계에서 이산화티탄 광촉매가 1~5중량부 더 혼합되거나 또는 옹벽블록을 탈형하는 단계 후 옹벽블록의 표면을 정리하고 이산화티탄 광촉매를 분사하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
옹벽블록의 전면에 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 입체적으로 디자인되게 상기 콘크리트를 경화시키는 단계에서는 거푸집에 굳지 않는 콘크리트를 충전하기 전에 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 음각 및 양각 형태로 디자인된 바닥부가 형성된 거푸집의 음각 또는 양각에 반응 억제재를 도포한 후 상기 굳지않는 콘크리트를 충진하며,
옹벽블록의 탈형단계 후에는 상기 옹벽블록의 표면에 물 분사 또는 에어 분사 또는 붓이나 솔로 옹벽블록 표면의 반응 억제재 제거 및 표면을 정리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
옹벽블록의 전면에 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 평면적으로 디자인되게 상기 콘크리트를 경화시키는 단계에서는 풍경, 인물, 동물, 식물로된 문양이나 다양한 패턴이 디자인된 종이 또는 부직포에 반응 억제재를 도포한 후 건조하여 건조된 종이 또는 부직포를 거푸집 바닥에 안착 후 상기 굳지않는 콘크리트 충진하며,
옹벽블록의 탈형단계 후에는 상기 종이 또는 부직포를 제거한 후 상기 옹벽블록의 표면에 물 분사 또는 에어 분사 또는 솔로 옹벽블록 표면의 반응 억제재 제거 및 표면을 정리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 친환경 중력식 옹벽블록의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 중력식 옹벽블록(10)은 전면에 풍경, 인물, 동물로된 문양이나 다양한 패턴이 입체적 또는 평면적으로 디자인(11)되며 이산화티탄 광촉매가 도포되고, 상부면에는 전단키(12)가 돌출되어 형성되며 하부면에는 전단키와 대응되는 바닥홈이 형성되고, 양측면에 운반이 용이하도록 요입홈(13)이 형성된 것을 특징으로 하는 친환경 중력식 옹벽블록.
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