KR102425765B1 - 보행약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록 - Google Patents

보행약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 보차도 블록은 보행자의 보행 및 차량 이동에 의한 표면 마모 및 동절기 제설제 사용에 의한 표면 마모에 따라 내구성 저하 및 미끄럼저항이 저하되어 동절기 빙판의 위험과 하절기 습윤에 의해 미끄럼 사고가 발생되는 문제가 있고, 특히, 보행 약자인 어린이, 노약자, 여성을 포함하는 보행약자들의 보행 중에 미끄럼에 의한 낙상 사고로 발생되는 상처로 세균이 침입하여 상처를 덧나게 하는 안전 또는 보건 위생의 문제가 있으므로 이를 해결하기 위하여, 미끄럼저항성 향상을 위해 자연석과 같은 표면 질감을 가지고, 항균성을 가지도록 페로니켈 슬래그 골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재를 사용하며, 내구성을 향상시키기 위하여 실리카흄을 보강재로 사용한 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

보행약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록{SIDEWALK AND ROAD BLOCK WITH NON-SLIP AND ANTIBACTERIAL FOR PEDESTRIAN SAFTY OF PEOPOE WHO ARE WEAK IN WALKING}
본 발명은, 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 보차도 블록은 보행자의 보행 및 차량 이동에 의한 표면 마모 및 동절기 제설제 사용에 의한 표면 마모에 따라 내구성 저하 및 미끄럼저항이 저하되어 동절기 빙판의 위험과 하절기 습윤에 의해 미끄럼 사고가 발생되는 문제가 있고, 특히, 보행 약자인 어린이, 노약자, 여성을 포함하는 보행약자들의 보행 중에 미끄럼에 의한 낙상 사고로 발생되는 상처로 세균이 침입하여 상처를 덧나게 하는 안전 또는 보건 위생의 문제가 있으므로 이를 해결하기 위하여, 미끄럼저항성 향상을 위해 자연석과 같은 표면 질감을 가지고, 항균성을 가지도록 페로니켈 슬래그 골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재를 사용하며, 내구성을 향상시키기 위하여 실리카흄을 보강재로 사용한 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록에 관한 것이다.
일반적으로 인보도, 아파트 및 빌딩의 바닥, 계단, 보행로, 산책로, 정원의 조경용 등에 널리 시공되는 콘크리트 보도블록은 평평한 보차도를 제공하여 보행자가 편안하게 보행하기 위한 것이다.
이러한 보도블록으로는 정육면체, 직육면체, 다면체 등 다양한 형태와 점자블록, 유도블록, 주차장블록, 광장블록, 공원블록 등 다양한 용도로 사용되고 있으며, 통상 보도블럭은 대부분 시멘트와 모래, 자갈 그리고 물을 일정비율로 적절하게 혼합시킨 후, 그 혼합물을 진동가압성형기를 통하여 성형하고 양생시켜 제조되는 것이 일반적이다.
뿐만 아니라, 도시 미관을 개선하고, 각종 사회복지를 위한 기반시설 및 스포츠레저, 생활체육 문화에 대한 국민적 관심과 요구가 급증함에 따라 다양한 칼라 및 형태의 보도블럭, 자전거 전용도로, 버스 전용차로, 해안제방 및 시설물, 공원산책로 시설 등 토목, 건축 시장이 급성장하고 있는 추세이다.
더 나아가, 국민건강과 안전을 위하여 미끄럼방지 및 항균작용을 나타내는 콘크리트 보차도 블록이 개발되고 있는데, 특히, 미끄럼방지를 위하여 논슬립골재를 사용하고, 항균성을 위하여 항곰팡이제, 항바이러스제, 항균제를 포함하는 인체 건강보호를 위한 토목, 건축재료들을 사용한 보도블록, 실내 인테리어 타일, 벽돌 등의 시장 수요가 급증하고 있는 추세이다.
상기와 같은 미끄럼방지 기능 및 항균기능이 있는 보차도블록 관련 종래기술들을 살펴 보면, 한국등록특허 10-1012968(등록일자 2011년01월27일)에 지지층과 상기 지지층 상부에 표면층을 갖는 블록에 있어서, 상기 지지층은 시멘트 25∼45중량%, 세립분, 잔골재 및 조골재로 구성되는 바텀애쉬 골재 45∼70중량%, 폐섬유 1∼8중량%, 수용성 폴리머 수지 1∼5중량%를 포함하는 제1의 조성물을 5∼15분간 진동시킨 후 탈형한 성형체를 양생하여 성형되고, 상기 표면층은 상기 지지층이 성형된 후, 그 상부에 입도 2∼5㎜ 크기의 바텀애쉬 골재 70∼90중량%, 수지를 포함하는 바인더 10∼30중량%로 이루어지는 제2의 조성물을 5∼20㎜의 두께로 도포하여 성형한 것을 특징으로 하는 블록이 개발되어 있다.
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또한, 한국등록특허 10-1976345(등록일자 2019년04월30일)에 섬유 보강 콘크리트를 이용한 미끄럼 방지 보도용 블록의 제조 방법으로서, 내측 상부 면에 복수의 요철이 구비된 성형틀을 준비하는, 제 1 단계; 시멘트 및 섬유를 포함한 블록 조성물을 제조하는, 제 2 단계; 상기 성형틀에 상기 블록 조성물을 투입하는, 제 3 단계; 상기 블록 조성물을 냉각하여 보도용 블록을 완성하는, 제 4 단계;를 포함하되, 상기 블록 조성물은, 전체 블록 조성물 중량 대비, 모래 15 내지 40중량%, 시멘트 10 내지 40중량%, 섬유 10 내지 25중량%, 셀룰로오스 또는 소듐글루코네이트 중 하나인 AE 감수제 1 내지 5중량%, 물 5 내지 25중량%를 혼합하여 제조되고, 상기 섬유는, 전체 섬유 중량 대비, 폴리프로필렌 레진을 포함한 제 1 섬유 조성물 30 내지 70중량%, 염화리튬을 포함한 제 2 섬유 조성물 30 내지 70중량%의 혼합물로 이루어지며, 상기 제 1 섬유 조성물은, 전체 복합 레진 중량 대비, 폴리프로필렌 레진 60 내지 80중량%, 나노클레이 20 내지 40중량%를 압축한 뒤 200 내지 250℃로 가열하여 용융시킨 후 실의 형태로 방사한 복합 레진을 제조하는, 1차 단계; 상기 복합 레진을 10 내지 30℃에서 냉각하여 경화시키는, 2차 단계; 상기 경화된 복합 레진을 120 내지 180℃로 가열한 후 인장시켜 제 1 섬유 조성물을 생성하는, 제 1 섬유 조성물 완성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보도용 블록의 제조 방법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2183269(등록일자 2020년11월20일)에 블록본체(100); 상기 블록본체(100) 상부에 포설되는 일라이트분말이 포함된 표면층(200); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 표면층(200)은, 고로슬래그 미분말 60~70 중량부를 포함하는 고로슬래그 시멘트 3종 100중량부 기준으로, 정제 탈황석고 5~15중량부, 폐내화물 25~75중량부가 혼합된 결합재; 및 석분골재 100중량부를 기준으로, 순환골재 40~60중량부, 일라이트분말 01~2중량부가 혼합된 혼합골재;로 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 결합재와 상기 혼합골재의 중량비는 1:4~6의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 블록본체(100)의 높이는 52~54mm이고, 상기 표면층(200)의 높이는 6~8mm인 것을 특징으로 하며, 상기 블록본체(100)와 상기 표면층(200)의 결합력을 증대하기 위하여 상기 블록본체(100) 상부면에 요철 또는 톱니형상 등의 스터드부(110)를 형성하되, 상기 스터드부(110)는 상기 블록본체(100) 제작시 일체로 형성될 수도 있고, 현장에서 기능공을 통하여 형성할 수도 있으며 별도의 스터드 부재를 상기 블록본체(100) 상부면에 박아 넣는 방법으로 형성될 수 있으며, 상기 표면층(200) 상부에 우레탄계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 접착증진제가 배합된 코팅층(300)을 형성하고, 상기 코팅층(300)은, (1) 점도 100~120cps인 1차 코팅액을 35~50℃로 예열한 후 롤러를 통하여 코팅액을 상기 표면층(200)의 미세한 공극조직으로 스며들게 하는 1차코팅단계; (2) 1차 코팅 후 점도 1100~1500 cps인 코팅액을 35~45℃로 예열한 후 롤러를 통하여 코팅액을 상기 표면층(200)의 미세한 공극조직으로 스며들게 하는 2차코팅단계; (3) UV램프를 이용하여 300 ~ 400mJ/cm2 로 건조하는 1차건조단계; (4) 1차 건조 후 UV램프를 이용하여 2,000 ~ 2,500mJ/cm2 이상으로 건조하는 2차건조단계; 를 통해 시공되는 것을 특징으로 하는 일라이트를 이용한 보차도용 블록이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1211629(등록일자 2012년12월06일)에는 골재 70 내지 75 중량부; 불포화폴리에스터 수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 메타크릴산메틸수지, 열경화성수지 및 열가소성수지 중 적어도 어느 하나로 이루어진 결합재 5 내지 9 중량부; 제 1 충전재 3 내지 15 중량부; 상기 제 1 충전재 보다 상대적으로 입자가 굵은 제 2 충전재 3 내지 15 중량부; 및 차열재 1 내지 20 중량부;를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물로서, 상기 결합재의 총 중량의 4 중량부 내지 5 중량부의 은 이온 항균제를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물을 이용한 투수블록이 공지된 바 있다..
또한, 한국등록특허 10-1375146(등록일자 2014년03월11일)에는 ㎛ 단위 크기의 무기담체에 nm단위의 은 혹은 구리입자가 안착된 무기항균제를 포함하되, 상기 무기항균제는 초기 분말형태의 상기 무기항균제를 함유하는 무기항균제함유수에 평균 직경이 3 ~ 30mm의 무기세라믹 쇄석 또는 경량 골재를 함침 후 꺼내어 건조 또는 소성공정을 거쳐 제조된 상기 무기세라믹 쇄석 또는 경량 골재 표면에 상기 무기항균제가 결합된 무기항균골재의 형태로만 투입되어 콘크리트블록 내의 항균제의 분포가 균질화된 것을 특징으로 하는 고균질항균콘크리트블록이 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2015-0137413(공개일자 2015년12월09일)에는 아토마이징된 제강 슬래그 60~100 중량%와 탄성칩 0~40 중량%로 이루어진 포장재 100 중량부에 음이온 발생석, 원적외선 방사체, 항균제, 및 탈취제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 성분 0.1- 40 중량부 및 바인더 5~100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 보도 블록, 벽돌 또는 경계석이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2140616(등록일자 2020년07월28일)에는 석고 55~61 중량%와 천연착색염료, 젤라틴 및 물이 혼합된 수용액 39~45 중량%를 혼합하여 조성된 모원료 100 중량부에 대해 황토 1~30 중량부, 바잘트섬유 2~10 중량부, 닥섬유 2~10 중량부, 구문초 추출물 1~30 중량부, 피톤치드 1~30 중량부 및 숯 1~30 중량부가 혼합되어 형성된 베이스층; 및 상기 베이스층 상에 형성된 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 세라믹 분말, 커피분말, 천연고무, 과산화수소수 및 물이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성되는 컬러 블럭이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래 미끄럼방지 보차도블록들은 논슬립골재를 사용하여 미끄럼방지기능을 나타내지만, 시간이 결과할 수록 논슬립골재의 마모에 따라 내구성 저하 및 미끄럼저항이 저하되는 문제점이 여전히 있으며, 또한, 항균성 토목, 건축 블록들은 콘크리트 블록 전체에 항균기능을 발휘하는 재료들을 혼합함에 따라 콘크리트 블록 기저층에도 항균재료가 혼합되어 항균재료의 낭비 및 비경제적인 문제점이 있었고, 유기항균제 및 여러 유기재료사용에 따른 콘크리트 블록의 물성저하로 인한 용도의 제한 등의 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 항균효과 등의 기능성 효과 또한 만족스럽지 못하다는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 종래 미끄럼방지 보차도블록들은 논슬립골재를 사용하지만 모두 표면이 평평하여 미끄럼방지 효과에는 한계가 있었으며, 미끄럼저항성을 극대화할 수 있는 자연석과 같은 표면 질감을 가지는 보차도블록은 전혀 개발되어 상용화된 바 없었다.
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-1012968(등록일자 2011년01월27일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1976345(등록일자 2019년04월30일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-2183269(등록일자 2020년11월20일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-1211629(등록일자 2012년12월06일) [특허문헌 005] 한국등록특허 10-1375146(등록일자 2014년03월11일) [특허문헌 006] 한국공개특허 10-2015-0137413(공개일자 2015년12월09일) [특허문헌 007] 한국등록특허 10-2140616(등록일자 2020년07월28일)
본 발명은, 상기 문제점들을 해결하고자 한 것으로, 미끄럼저항성 향상을 위해 자연석과 같은 표면 질감을 가지고, 항균성을 가지도록 페로니켈 슬래그 골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재를 사용하며, 내구성을 향상시키기 위하여 실리카흄을 보강재로 사용한 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부;로 구성되는 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재는 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 물유리를 투입하여 균질 혼합하고 TiO2 광촉매를 투입 후, 열풍 경화한 것으로 상기 항균골재에 코팅된 TiO2 광촉매에 의하여 항균작용을 나타내는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 페로니켈슬래그골재는 산화마그네슘(MgO) 성분이 30-40중량% 함유되어 산화마그네슘(MgO)에 의해 TiO2 광촉매의 향균 효율을 향상시키는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 실리카흄은 실리콘(Si), 페로실리콘(FeSi) 또는 실리콘 합금을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 비정질 이산화규소(SiO2)를 집진기로 수집 여과하여 얻어지는 마이크로 실리카 입자로서 입경 0.15~0.20um 및 비표면적 15,000~20,000 0m2/kg인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 표층부는 자연석과 같은 표면 질감을 가지도록 한 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 표층부는 미끄럼저항성(BPN)이 50-70를 가지는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록은 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부;로 구성되는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제1블록공급부와; 상기 제1블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 거친 자연석 질감을 가지도록 상기 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 누름 접촉하며 횡방향 구동하는 복수개의 그라인딩팁을 가지는 그라인딩부와; 상기 그라인딩부를 통과한 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제1미분흡입부와; 상기 제1미분흡입부로부터 배출된 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제2블록공급부와; 상기 제2블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 거친 자연석 질감표면을 부드러운 자연석 질감표면으로 연마하는 회전브러시를 가지는 브러시부와; 상기 브러시부를 통과한 부드러운 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제2미분흡입부;를 포함하여 이루어지는 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치에 의하여 제조되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 보행약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록은, 미끄럼저항성 향상을 위해 자연석과 같은 표면 질감을 가지고, 항균성을 가지도록 페로니켈 슬래그 골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재를 사용하며, 내구성을 향상시키기 위하여 실리카흄을 보강재로 사용한 보차도 블록으로서, 기존 보차도 블록의 보행자의 보행 및 차량 이동에 의한 표면 마모 및 동절기 제설제 사용에 의한 표면 마모에 따라 내구성 저하 및 미끄럼저항이 저하되어 동절기 빙판의 위험과 하절기 습윤에 의해 미끄럼 사고가 발생되는 문제점 및 특히, 보행 약자인 어린이, 노약자, 여성을 포함하는 보행약자들의 보행 중에 미끄럼에 의한 낙상 사고로 발생되는 상처로 세균이 침입하여 상처를 덧나게 하는 안전 또는 보건 위생의 문제점을 해결할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 사시도
도 2는 본 발명의 보차도 블록에 사용되는 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 입자 사진
도 3은 본 발명의 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치의 제1블록공급부 및 그라인딩부를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치의 제1블록공급부 및 그라인딩부를 나타내는 확대도면
도 5는 본 발명의 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치의 제1미분흡입부를 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치의 제2블록공급부 및 브러시부를 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치의 제2블록공급부 및 브러시부를 나타내는 확대도면
도 8은 본 발명의 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치의 제2미분흡입부를 나타내는 도면
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
우선, 본 발명의 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록은, 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부;로 구성된다.
즉, [도 1]을 참조하여 설명하면, 본 발명의 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록은, 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부(1)와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부(3);로 구성된다.
여기서, 상기 기층모르타르에 사용되는 부순굵은골재 및 부순잔골재는 암석을 파쇄하여 생산된 자갈과 모래로서 일반 강자갈 및 천연모래에 비해 강도가 높고, 골재의 향태가 강자갈 처럼 부드러운 원형이 아닌 세장한 입형이 있어 부착성능, 결합성능이 좋지만 시공성이 떨어지므로 상기 고성능 AE감수제를 반드시 사용해야 한다.
이에 따라 본 발명에서 상기 기층부(1)에 상기 부순굵은골재 및 부순잔골재를 사용하게 되면 콘크리트 블록의 강도증가와 함께 천연골재의 대체효과가 있게 된다.
아울러, 본 발명에서 기층부(1)에 사용되는 고성능 AE감수제는 폴리카본산계를 주성분으로 하는 고성능 AE 감수제로서 기존 혼화제의 단점인 낮은 감수율 및 슬럼프 로스를 해결한 새로운 개념의 혼화제로 콘크리트 제조 시우수한 감수력과 슬럼프 유지성능 및 고 내구성을 고루 갖춘 고기능성 콘크리트 제조가 가능한 고성능 감수제이다.
특히, 상기 고성능 AE감수제는 내구성 향상 및 단위수량이 대폭 감소될 수 있고, 고강도 콘크리트 및 저발열 콘크리트를 제조할 수 있으며, 장시간 운반에 따른 슬럼프 로스가 개선되어 LNG탱크기지, LPG탱크기지, 원자력 발전소 등의 대규모 콘크리트 타설용 고감수율에 의한 단위수량 저감 및 고내구성 콘크리트 제조에 유리하고, 슬럼프 유지력이 탁월하여 장시간동안 작업성을 유지할 수 있으며, 수화열저감에 따른 균열 억제와 시멘트 절감으로 콘크리트 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 상기 고성능 AE감수제를 사용하게 되면 조내구성 수밀성 증진에 따른 동결융해 저항성 향상, 블리딩이 적고 재료분리 저항성이 높으며, 내고유동에 따른 자체 충진이 우수하여 콘크리트 표면이 미려한 장점이 있다.
한편, 본 발명의 표층모르타르에는 물, 시멘트, 규사에 더하여, 항균성을 가지도록 평균입도가 3mm인 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재를 사용하는 것이 특징적 구성이다.
즉, 상기 페로니켈슬래그골재는 산화마그네슘(MgO) 성분이 30-40중량% 다량 함유된 것으로 산화마그네슘(MgO) 성분에 의해 TiO2 광촉매의 항균 효율을 향상시키는 것으로 산화마그네슘(MgO) 성분에 의해 TiO2 광촉매의 전자를 포획할 수 있는 계면을 형성하여 광여기된 전자와 정공을 효과적으로 분리하고 전자와 정공의 재결합을 억제하여 항균 작용을 위한 산화 환원 반응이 보다 원활하여 항균 효율이 향상되는 것이다.
여기서, 페로니켈슬래그골재는 페로니켈을 생산하기 위해 고온의 페로니켈 추출공정을 거치고 남은 부산물로 석회석 가공과정보다 이산화탄소배출이 약 17배 낮으며, 불순물 함유량도 상대적으로 낮아 환경친화적인 유용한 자원이며, 물리적, 화학적 성질이 우수한 친환경적 자원으로 콘크리트용 골재, 주물사, 연마재, 사문암 대체재 등의 천연자원 대체재로 활용되어 자원과 환경 보전에 기여하고 있는 산업부산물이다.
이때, 상기 페로니켈슬래그골재는 페로니켈 용융슬래그에 물을 분사하여 급속 냉각하여 모래 형태로 한 것으로 천연모래 이상으로 우수한 특성을 가지고 있다.
특히, 상기 페로니켈슬래그골재는 규소, 마그네슘 성분을 다량 함유하고 있고, 산화마그네슘(MgO) 성분이 30-40중량% 함유하는데, 특히, 다음 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 항균골재에 사용된 페로니켈슬래그골재는 포스코 제품(프라임 샌드)으로 산화마그네슘(MgO) 성분이 35.5중량%로 높은 것을 사용한다.
Figure 112022010506976-pat00001
상기한, 페로니켈슬래그골재는 기층부(1)와 표층부(3)에 다같이 사용될 수 있으며, 이때, 기층부(1)에는 입도 4~10mm, 표층부(3)에는 평균입도 3mm의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 특징적 구성으로, [도 1] 및 [도 2]에 도시한 바와 같이, 표층부(3)에는 상기 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 것을 항균골재(11)로 사용한다.
즉, 상기 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재(11)는 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 물유리를 투입하여 균질 혼합하고 TiO2 광촉매를 투입 후, 열풍 경화한 것이다.
이때, 물유리는 알칼리-규산계 유리의 진한 수용액을 말한다. 규산알칼리 유리 고체를 무수 물유리 또는 간단하게 물유리라 부르는 경우도 있다. 알칼리는 일반적으로 Na2O이지만 경우에 따라 K2O를 사용할 수 있다.
특히, 상기 물유리는 공기 속에서는 이산화탄소를 흡수해서 겔 모양의 규산이 석출되므로, 강한 접착력을 보인다. 물유리는 강한 알칼리성으로, 산으로 중화시켜 생성된 침전을 건조시킨 것이 실리카겔이며 건조제로 사용한다.
또한, 물유리에서 수분을 증발시키거나, 또는 물유리 무수물과 소량의 물을 가열하면 합수(合水) 물유리가 생기며, 통상 접착제·접합제·내화(耐火)시멘트 등의 원료가 되므로, 본 발명에서는 물유리의 상기 특성을 이용하여 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매를 코팅하는 접착제로 사용한다.
한편, 본 발명의 보차도 블록의 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 사용하며, 이때, 상기 실리카흄은 실리콘(Si), 페로실리콘(FeSi) 또는 실리콘 합금을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 비정질 이산화규소(SiO2)를 집진기로 수집 여과하여 얻어지는 마이크로 실리카 입자로서 입경 0.15~0.20um 및 비표면적 15,000~20,000 m2/kg인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 실리카흄(silica fume)은 콘크리트 조성물의 압축강도를 향상시키고 조직을 치밀화하여 압축강도를 향상시키며, 고강도와 균열이 발생하지 않는 밀실한 조직을 갖도록 작용하므로 고강도 시멘트 및 콘크리트 제품, 내화물, 그리고 기타 석면 등의 대체 등 다양한 분야에 응용되고 있다.
특히, 상기 상기 실리카흄은 수중콘크리트나 내구성이 요구되는 콘크리트, 고강도 콘크리트 제조에 필수적인 재료로 알려져 있으며, 시멘트 입자 사이의 공극 및 불연속영역을 충전하여 고밀도화하는 미세 충전효과와 시멘트 수화시 발생되는 수산화칼슘과의 포졸란 반응으로 콘크리트 강도를 향상시키는 것으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명에서는 초기 재령에서의 실리카반응을 유도하기 위하여 첨가되는 활성실리카 물질로, 입경 0.15~0.20um 및 비표면적 15,000~20,000 m2/kg이며, 활성실리카 함량이 90중량% 이상인 실리카흄을 사용하며, 이러한 실리카흄은 일정 재령 이후 실리카 반응이 일어나, 시멘트 수화반응에 따른 초기 경화시 생성된 가용성 수산화칼슘을 불용성 칼슘실리케이트 수화물로 전환하게 되어 장기재령에서 고강도 물성을 나타내도록 한다.
[본 발명의 페로니켈슬래그골재에 TiO 2 광촉매가 코팅된 항균골재의 제조]
산화마그네슘(MgO) 성분이 35.5중량%의 포스코의 프라임 샌드 페로니켈슬래그골재를 평균입도 3mm로 하고, 여기에 물유리(액산 규산나트륨)을 소량씩 투입하여 균질 혼합하면서 TiO2 광촉매를 투입한 후, 열풍 경화시켜 항균골재를 제조하였다.[도 2]참조
[본 발명의 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 제조]
보통 포틀랜드 시멘트 280kg, 부순굵은골재 100kg, 평균입도 10mm의 페로니켈슬래그골재 1,100kg, 부순잔골재 550kg, 고성능 AE감수제 2kg 및 물을 혼합한 기층모르타르로 기층부 60mm를 형성한 후, 기층부 상부에 보통 포틀랜드 시멘트 100kg, 규사 196kg, [실시예 1]의 항균골재 143kg, 실리카흄 5kg, 유색안료 4.5kg 및 물을 혼합한 표층모르타르를 20mm타설하고 진동 가압하여 건식 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록을 제조하였다.
[보차도 블록 성능평가]
상기 [실시예 2]에서 제조된 본 발명의 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 휨강도, 동결융해 후 휨강도를 측정하고 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.
시험항목 품질기준 실시예 1
휨 강도(MPa) 5.0 이상 6.3
동결융해 후 휨 강도(MPa) 5.0 이상 5.8
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 시험결과 KS F 4419「보차도용 콘크리트 인터로킹 블록」및 GR F 4007「재활용 골재 보차도용 콘크리트 인터로킹 블록」에서 규정된 물성을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
[항균력 비교시험]
[실시예 2]의 본 발명의 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 표층부와 일반 보차도 블록의 표층부의 항균력을 비교시험하고 그 결과를 [표 3]에 나타내었다. 일반 보차도 블록의 표층부는 본 발명의 항균골재를 규사 4~5호사로 대체하여 사용하였으며, 시험 방법은 KCL-FIR-1003 : 2011에 의해 진행하고, 곰팡이균의 초기 농도의 24시간 후 감소율을 측정하였다.
[실시예 2] 일반 보차도 블록
초기농도 24시간 후 농도 초기농도 24시간 후 농도
곰팡이균 5.0 x 105 0.5 x 105 5.0 x 105 3.0 x 105
상기 [표 3]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 표층부는 일반 보차도 블록의 표층부에 비하여 월등한 항균력 향상을 보이고 있어 항균효과가 매우 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 표층부는 자연석과 같은 표면 질감을 가지도록 한 것이 특징적 구성 및 효과로 하며, 이때, 상기 표층부는 미끄럼저항성(BPN)이 50-70를 가지도록 하는데, 이러한 미끄럼저항성(BPN)은 본 발명의 하기 제조장치에 의하여 달성된다.
즉, 상기 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록은 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부;로 구성되는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제1블록공급부와; 상기 제1블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 거친 자연석 질감을 가지도록 상기 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 누름 접촉하며 횡방향 구동하는 복수개의 그라인딩팁을 가지는 그라인딩부와; 상기 그라인딩부를 통과한 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제1미분흡입부와; 상기 제1미분흡입부로부터 배출된 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제2블록공급부와; 상기 제2블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 거친 자연석 질감표면을 부드러운 자연석 질감표면으로 연마하는 회전브러시를 가지는 브러시부와; 상기 브러시부를 통과한 부드러운 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제2미분흡입부;를 포함하여 이루어지는 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치에 의하여 제조될 수 있다.
보다 상세하게, [도 3] 내지 [도 8]을 참조하여 설명하면, 본 발명의 보차도 블록 제조장치는, 콘크리트 블록 성형체(100)를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제1블록공급부(200)와; 상기 제1블록공급부(200)에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체(100) 상부 표면에 거친 자연석 질감을 가지도록 상기 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 누름 접촉하며 횡방향 구동하는 복수개의 그라인딩팁(301)을 가지는 그라인딩부(300)와; 상기 그라인딩부(300)를 통과한 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체(100) 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제1미분흡입부(400)와; 상기 제1미분흡입부(400)로부터 배출된 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체(100)를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제2블록공급부(500)와; 상기 제2블록공급부(500)에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체(100) 상부 표면의 거친 자연석 질감표면을 부드러운 자연석 질감표면으로 연마하는 회전브러시(601)를 가지는 브러시부(600)와; 상기 브러시부를 통과한 부드러운 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제2미분흡입부(700);를 포함하여 이루어지는 자연석 질감표면을 가지는 보차도 블록 제조장치에 의하여 제조될 수 있다.
즉, [도 3] 내지 [도 4]에 도시한 바와 같이, 본 발명의 보차도 블록 제조장치는, 콘크리트 블록 성형체(100)를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제1블록공급부(200)와; 상기 제1블록공급부(200)에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체(100) 상부 표면에 거친 자연석 질감을 가지도록 상기 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 누름 접촉하며 횡방향 구동하는 복수개의 그라인딩팁(301)을 가지는 그라인딩부(300)를 포함하여 구성된다.
이어서, [도 5]에 도시한 바와 같이, 상기 그라인딩부(300)를 통과한 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체(100) 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제1미분흡입부(400)를 포함하여 구성된다.
이어서, [도 6] 내지 [도 7]에 도시한 바와 같이, 상기 제1미분흡입부(400)로부터 배출된 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체(100)를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제2블록공급부(500)와; 상기 제2블록공급부(500)에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체(100) 상부 표면의 거친 자연석 질감표면을 부드러운 자연석 질감표면으로 연마하는 회전브러시(601)를 가지는 브러시부(600);를 포함하여 구성된다.
아울러, [도 8]에 도시한 바와 같이, 상기 브러시부(600)를 통과한 부드러운 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제2미분흡입부(700);를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 제조장치에 의하여 본 발명의 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록을 제조하게 되면, 표층부가 자연석과 같은 표면 질감을 가지도록 할 수 있으므로 미끄럼저항성(BPN)이 50-70를 가지도록 제조할 수 있다.
[미끄럼저항성시험]
[실시예 1] 및 상기 제조장치에 의해 제조된 본 발명의 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 표층부와 [비교예]로서 상기 [실시예 2]로만 제조된 보차도 블록의 표층부에 대해 KS F 2375(노면의 미끄럼 저항성 시험방법: 2001)에 규정된 시험방법에 따라 미끄럼 저항성을 측정하여 다음 [표 4]에 나타내었다.
실시예 5 비교예
미끄럼저항성(BPN) 65 43
상기 [표 4]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조장치에 의해 제조된 자연석 무늬질감을 가지는 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 표층부는 [비교예]에 비하여 45% 이상의 미끄럼저항성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 기층부 3 : 표층부
11 : 항균골재 100 : 콘크리트 블록 성형체
200 : 제1블록공급부 300 : 그라인딩부
301 : 그라인딩팁 400 : 제1미분흡입부
500 : 제2블록공급부 600 : 브러시부
601 : 회전브러시 700 : 제2미분흡입부

Claims (7)

  1. 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부;로 이루어지는 콘크리트 블록 성형체로 구성되고, 상기 표층부는 자연석과 같은 표면 질감을 가지며, 미끄럼저항성(BPN)이 50-70를 가지는 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록으로서, 상기 표층부가 자연석과 같은 표면 질감을 가지도록 하기 위하여, 상기 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제1블록공급부와; 상기 제1블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 거친 자연석 질감을 가지도록 상기 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 누름 접촉하며 횡방향 구동하는 복수개의 그라인딩팁을 가지는 그라인딩부와; 상기 그라인딩부를 통과한 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제1미분흡입부와; 상기 제1미분흡입부로부터 배출된 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제2블록공급부와; 상기 제2블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 거친 자연석 질감표면을 부드러운 자연석 질감표면으로 연마하는 회전브러시를 가지는 브러시부와; 상기 브러시부를 통과한 부드러운 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제2미분흡입부;를 포함하여 이루어지는 제조장치에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재는 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 물유리를 투입하여 균질 혼합하고 TiO2 광촉매를 투입 후, 열풍 경화한 것으로 상기 항균골재에 코팅된 TiO2 광촉매에 의하여 항균작용을 나타내는 것을 특징으로 하는 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리카흄은 실리콘(Si), 페로실리콘(FeSi) 또는 실리콘 합금을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 비정질 이산화규소(SiO2)를 집진기로 수집 여과하여 얻어지는 마이크로 실리카 입자로서 입경 0.15~0.20um 및 비표면적 15,000~20,000 0m2/kg인 것을 특징으로 하는 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 물, 시멘트, 부순굵은골재, 입도 4~10mm의 페로니켈슬래그골재, 부순잔골재 및 고성능 AE감수제를 포함하여 조성되는 기층모르타르로 형성한 기층부와; 상기 기층부 상부에 물, 시멘트, 규사, 항균성을 가지도록 평균입도 3mm의 페로니켈슬래그골재에 TiO2 광촉매가 코팅된 항균골재 및 내구성을 향상시키도록 실리카흄 보강재를 포함하여 조성되는 표층모르타르로 형성한 표층부;로 구성되는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제1블록공급부와; 상기 제1블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 거친 자연석 질감을 가지도록 상기 콘크리트 블록 성형체 상부 표면에 누름 접촉하며 횡방향 구동하는 복수개의 그라인딩팁을 가지는 그라인딩부와; 상기 그라인딩부를 통과한 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제1미분흡입부와; 상기 제1미분흡입부로부터 배출된 거친 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체를 상부에 거치하여 수평 이동 공급하는 제2블록공급부와; 상기 제2블록공급부에 의하여 수평 이동되는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 거친 자연석 질감표면을 부드러운 자연석 질감표면으로 연마하는 회전브러시를 가지는 브러시부와; 상기 브러시부를 통과한 부드러운 자연석 질감을 가지는 콘크리트 블록 성형체 상부 표면의 잔류미분을 제거하는 제2미분흡입부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항에 따른 보행 약자의 안전한 보행을 위한 미끄럼방지 및 항균성을 가지는 보차도 블록의 제조장치
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