KR102506654B1 - 고강도 콘크리트 제품 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 성형물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특정 배합의 조성을 갖는 콘크리트를 사용함으로써, 고강도 등의 우수한 물성을 발휘하면서도, 다양한 형상으로의 제품 구현이 가능할 수 있도록 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 콘크리트 성형물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특정 배합의 조성을 갖는 콘크리트를 사용함으로써, 고강도 등의 우수한 물성을 발휘하면서도, 다양한 형상으로의 제품 구현이 가능할 수 있도록 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법에 관한 것이다.
현대 사회에서는 건축 및 조경 기술의 발달과 관심이 증가함에 따라, 다양한 조형물에 대한 소비가 늘어나고 있다. 최근 선진국에서는 아파트, 학교, 공공건물, 호텔, 상가건물, 병원, 기숙사, 종교건물 등의 바닥, 보행로, 정원의 조경용 등에 안전사고 방지 및 도시 미관 향상을 위해 콘크리트 블록이나 경계석과 같은 인공 구조물들이 사용되고 있다.
콘크리트는, 현존하는 대부분의 건축 및 토목 분야에 널리 사용되는 물질로서 압축 강도와 내구성 및 경제성 등의 장점을 가진 물질이나, 그 적용에 있어서는 일반적인 콘크리트의 열성인 수분 및 기타 외부 조건에 의한 중성화에 의한 내구성 저하, 동결융해에 대한 저항성 및 내화학성이 낮고, 알칼리 누출에 의한 환경 파괴, 고중량에 의한 취급 곤란, 인위적인 비중 조절 곤란, 분진 발생 등의 문제로 건축이나 토목 분야를 제외하고는 산업용 소재 또는 특정한 용도로서의 사용은 한계가 있다.
뿐만 아니라, 시멘트의 원료가 되는 석회석은 지구상의 생물이 공기 중의 CO2와 칼슘을 결합시켜 고정화되어 만들어진 것으로, 이것에 약 1,100 내지 1,300 ℃의 열을 가하여 산화칼슘과 CO2로 분해하는 과정에서 지구 온난화 주범인 CO2가 대량으로 발생하게 된다는 고질적인 환경적 문제가 있다.
나아가, 시멘트를 모래, 자갈 따위와 한데 섞어 물에 이긴 시멘트 콘크리트는 기본적으로 회색빛을 띠고 있어 미관상 좋지 않다는 단점을 가지고 있다. 또한, 콘크리트 조형물의 제조 시 사용되는 몰드의 연결부분으로 콘크리트 물이 누출되어 완성된 조형물의 모양이 일정하지 않거나 표면이 세밀하지 않을 뿐만 아니라, 강도 또한 현저히 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특정 배합을 갖는 콘크리트 조성물을 사용함으로써, 고강도 등의 우수한 물성을 발휘하면서도, 다양한 형상으로의 제품 구현이 가능할 수 있도록 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 목형을 제조하는 단계; 상기 목형의 내부면에 몰드를 형성하는 단계; 상기 몰드 표면 상에 이형재를 처리하는 단계; 몰탈, 물과 폴리머의 혼합물, 유리섬유를 포함하는 섬유 보강재 및 안료 중에서 선택되는 2종 이상의 성분을 포함하는 콘크리트를 제조하는 단계; 이형재가 처리된 목형 내부에 상기 콘크리트를 타설하는 단계; 상기 콘크리트 내부에 바이브레이터를 처리한 후 양생하는 단계; 및, 상기 목형을 제거하고, 양생된 콘크리트의 표면을 연마 및 발수 처리하여 콘크리트 제품을 제조하는 단계;를 포함하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법에 의해 달성할 수 있다.
상기 몰드를 형성하는 단계에서, 상기 몰드는, 양각 몰드 또는 음각 몰드로 제조되고, 상기 목형의 내부면에 수지재를 바르고 자연 건조하여 굳혀서 몰드를 제조한 다음, 몰드의 표면을 샌딩이나 그라인딩하여 마감 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 물과 폴리머는 1 : 0.9 내지 1.1 중량비로 혼합하여 사용되고, 상기 섬유 보강재는, 상기 콘크리트 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 양생하는 단계는, 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 건조하는 제1 건조와 상기 제1 건조 이후, 20 내지 25℃에서 1 내지 10시간 건조하는 제2 건조를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 섬유보강재는, 바잘트 섬유(현무암 섬유), 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 에틸렌초산비닐공중합체(Ethylene-vinyl acetate) 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 강섬유(steel fiber) 및 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 특정 배합의 조성을 갖는 콘크리트를 사용함으로써, 고강도 등의 우수한 물성을 발휘하면서도, 다양한 형상으로의 제품 구현이 가능할 수 있도록 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 목형 및 몰드의 제작을 통하여, 콘크리트의 팽창력에 의한 휨 또는 누출을 방지하여 작업성, 설치 용이성, 사용횟수 증가 등의 효과를 발휘할 수 있다.
나아가, 공기 정화용, 생분해성, 친환경 재료 등을 포함하여 제작되는 콘크리트 제품의 친환경성을 확보할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 제품 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 콘크리트 제품의 실제 사진들이다.
도 2 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 콘크리트 제품의 실제 사진들이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 목형을 제조하는 단계; 상기 목형의 내부면에 몰드를 형성하는 단계; 상기 몰드 표면 상에 이형재를 처리하는 단계; 몰탈, 물과 폴리머의 혼합물, 유리섬유를 포함하는 섬유 보강재 및 안료 중에서 선택되는 2종 이상의 성분을 포함하는 콘크리트를 제조하는 단계; 이형재가 처리된 목형 내부에 상기 콘크리트를 타설하는 단계; 상기 콘크리트 내부에 바이브레이터를 처리한 후 양생하는 단계; 및, 상기 목형을 제거하고, 양생된 콘크리트의 표면을 연마 및 발수 처리하여 콘크리트 제품을 제조하는 단계;를 포함하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법을 제공한다.
이하, 도 1을 통해 본원의 일 실시예에 따른 고강도 콘크리트 제품 제조방법을 설명할 수 있다.
첫 번째로, 목형을 제조할 수 있다. 상기 목형이란 구조물의 콘크리트 시공을 위해 사용되는 프레임(틀 또는 거푸집)을 의미하는 것으로, 예를 들어, 나무 합판 및 강재 지지대 등을 조립하여 제작된 것일 수 있으나, 그 소재에 대하여는 이에 한정되는 것은 아니다. 목형의 형상 또한, 최종 제조될 콘크리트 제품의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
두 번째로, 몰드를 제작할 수 있다. 상기 목형의 표면, 구체적으로, 목형의 내부면의 표면 상에 수지재를 발라 몰드를 제작할 수 있다.
상기 몰드는 양각 몰드 또는 음각 몰드로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 양각 몰드는, 양각의 문양이 새겨진 양각문양층 및 상기 양각문양층의 하면에 형성된 제1 바탕층의 구조로 형성될 수 있다. 상기 음각 몰드는, 음각의 문양이 새겨진 음각문양층 및 상기 음각문양층의 하면에 형성된 제2 바탕층의 구조로 형성될 수 있다.
상기 수지재는, 당해 분야에서 사용되는 통상의 합성 수지를 사용할 수 있으며, 크게 한정되지는 않는다. 상기 수지재는 예를 들어, 유리섬유강화플라스틱(FRP), 라텍스, 스티로폼, FRC 합성수지 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 몰드는, 수지재를 고온으로 가열하여 녹여서 액체 상태로 만든 후, 상기 목형의 내부면의 표면에 발라 저온에 노출시킴으로써, 자연적으로 굳도록 하여 형성될 수 있다. 그러나, 이는 하나의 예시일 뿐이고, 몰드 제조방법에 대하여는 통상의 기술을 얼마든지 따를 수 있다.
세번째로, 제조된 몰드면을 마감처리할 수 있다. 이는 몰드면, 구체적으로, 몰드 내부면을 보다 평평하고 정교하게 처리될 수 있도록 예컨대, 샌딩이나 그라인딩으로 수정하고 다듬는, 즉, 연마하는 과정을 의미할 수 있다. 이때, 특히, 각진 부분, 굽어진 부분, 뾰족한 부분 등을 보다 세밀하게 연마하여 보다 정교한 마감처리가 될 수 있도록 한다.
네번째로, 상기 몰드면 상에 이형재를 처리할 수 있다. 상기 이형재는 추후 콘크리트를 양생한 다음에 목형을 콘크리트로부터 용이하게 분리하도록 하기 위한 것일 수 있다. 상기 이형재는, 예를 들어, 식용유와 같은 오일류나 왁스를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지는 않는다.
다섯번째로, 몰탈 혼합물인 콘크리트를 제조할 수 있다. 상기 몰탈 혼합물은, 몰탈, 물, 폴리머, 섬유 보강재 및 안료 중에서 선택되는 복수 개의 성분들을 혼합한 조성물일 수 있다.
상기 몰탈은 초속경 몰탈로서, 시멘트, 모래(잔골재), 물을 일정한 비율로 섞은 물질을 말하는 것으로, 장기간에 걸쳐서 안정된 강도발현이 지속되며, 건조 시간이 짧아 작업성이 좋다.
상기 물과 폴리머는 1 : 0.9 내지 1.1 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 만약, 폴리머를 0.9 중량비 미만으로 혼합할 경우, 물의 비율이 높아져 점도가 묽어지는 문제점이 발생될 수 있고, 폴리머를 1.1 중량비를 초과하여 혼합할 경우, 폴리머를 혼합할 수 있는 물의 비율이 적어 폴리머와 혼합이 제대로 이루어지지 않을 수 있기 때문에 상기 범위 내의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머는, 상기 초속경 몰탈의 접착강화제로 이용되는 것으로, 아크릴 수성본드, 몰다인류 등을 사용할 수 있다.
상기 아크릴 수성 본드는 콘크리트의 강도를 증가시키고, 탄력성을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 내열성, 작업성, 내수성이 좋다.
구체적으로, 상기 아크릴 수성 본드는 아크릴산, 메타크릴산 및 이것들의 유도체로 예를 들어, 아크릴 아미드, 아크릴로니트릴 등의 중합체를 포함하는 고분자 화합물로 이루어진 폴리머로, 수분산화한 형태로 시멘트 관련 콘크리트, 몰탈로 일반적으로 사용된다.
상기 몰다인류는 사용 용도에 따라 변성 라텍스 계열, 스티렌부타디엔 혼성중합체 및 에틸렌초산비닐 공중합체계열, 아크릴에멀전 및 무기필러 계열로 이루어진 것들 중에서 하나의 몰다인을 선택하여 사용할 수 있다.
특히, 상기 몰다인류는 통상적으로 물과 혼합하여 접착성을 향상시키기 위해 이용하며, 이때, 상기 물은 20 내지 25℃의 깨끗한 정제수를 사용하는 것이 좋다.
상기 물과 폴리머의 혼합물은, 상기 콘크리트 100 중량부에 대하여, 2 내지 20 중량부로 사용되는 것이 바람직한데, 2 중량부 미만을 사용할 경우, 내열성, 작업성, 내수성, 강도가 저하될 수 있고, 20 중량부를 초과하여 사용할 경우, 점도가 묽어져 건조시간이 상승하거나, 다른 조성물과 혼합 시 상기 혼합물이 표면으로 떠오르게 되어 경화되는 문제점이 발생될 수 있기 때문에 상기 범위 내로 첨가하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10 내지 15 중량부를 사용할 수 있다.
상기 섬유 보강재는, 콘크리트의 강도를 증진시키기 위해 첨가하는 것으로, 유리섬유를 포함하고, 예를 들어, 바잘트 섬유(현무암 섬유), 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 에틸렌초산비닐공중합체(Ethylene-vinyl acetate) 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 강섬유(steel fiber) 및 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 섬유로 이루어진 것일 수 있다.
상기 유리섬유(Glass Fiber)는 용융한 유리를 섬유 모양으로 가공한 광물섬유로, 가볍고, 내열성, 내식성, 내습성, 단열성, 흡음성, 인장강도, 내화학성이 우수하고, 녹슬지 않으며, 열에 대한 변형이 적고, 가공하기 쉬우며 인체에 무해하다.
상기 유리섬유는 3 내지 6mm의 길이를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직한데, 3mm 미만일 경우, 내열성, 내화학성, 내부식성, 내구성 등이 저하되어 혼합하여 콘크리트를 제조할 경우 파손이 발생될 수 있고, 6mm를 초과할 경우, 조성물의 혼합이 제대로 이루어지지 않아 강도를 사용자가 원하는 만큼 증진시킬 수 없는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 상기 범위 내의 길이를 가지는 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 바잘트 섬유(현무암 섬유)는 천연 현무암을 섬유화한 순수 무기섬유로, 인장 강도가 우수하고, 내열성, 탄성, 흡음성을 보유하여 물성적 특성을 향상시키면서도, 친환경성, 탈취성, 원적외선 방사 등의 효과를 제공할 수 있다.
상기 바잘트 섬유는, 직경 15 내지 25 ㎛의 바잘트 섬유를 4축(수직, 우경사, 죄경사, 수평)으로 직조하여 만든 섬유 시트 형태로 사용됨이 바람직하다.
상기 아라미드 섬유는 중량이 강철의 20%에 불과하지만 강도는 5배 이상이며, 극한 조건 및 환경에서 사용될 수 있을 만큼, 고강도, 충격 안정성, 내열성, 내피로성 등의 효과를 발휘한다.
상기 아라미드 섬유는, 직경 10 내지 25 ㎛의 아라미드 섬유를 2축(수직, 수평)으로 직조하여 만든 섬유 시트 형태로 사용됨이 바람직하다.
일례로, 상기 섬유 보강재는 유리섬유, 바잘트 섬유 및 아라미드 섬유를 1: 1~1.5 : 0.7~1.2 의 중량비, 구체적으로, 1 : 1.5 : 0.8 의 중량비로 혼합하여 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 바잘트 섬유 시트 및 아라미드 섬유 시트를 교차 적층하여 사용될 수 있다.
전술된 조성 및 배합비를 가지면, 기존의 섬유 보강재 조합 대비 콘크리트의 강도 증진 효과를 더욱 증대시킬 뿐만 아니라, 친환경성, 내열성, 탈취성 등의 특성을 확보할 수 있다.
상기 섬유 보강재는, 상기 콘크리트 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 7 중량부, 구체적으로, 1 내지 5 중량부로 포함됨이 바람직하다.
상기 콘크리트는, 강도 증진 및 유해물질 흡착 기능을 위한 기능성 보강재를 더 포함할 수 있다. 상기 기능성 보강재는, 깬 자갈; 폐타이어칩; 황토; 아토마이징(atomizing) 처리한 제강 슬래그볼; 및 생분해성 고분자인 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL)의 블렌드 고분자; 중에서 선택되는 2종 이상의 보강재와 친환경 바인더를 혼합한 것일 수 있다.
상기 깬 자갈, 폐타이어칩 및 아토마이징(atomizing) 처리한 제강 슬래그볼 등의 성분들은 바인더에 의해 서로 접착 및 결합되어 콘크리트의 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.
상기 생분해성 고분자는 강도를 향상시키는 역할 외에도, 시간이 지남에 따라 분해되어 없어지면서, 콘크리의 다공화를 유도하여 유해물질의 흡착에 도움이 된다.
일례로, 상기 기능성 보강재는, 깬 자갈, 폐타이어칩, 아토마이징(atomizing) 처리한 제강 슬래그볼; 및 생분해성 고분자인 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL)의 블렌드 고분자를 0.5~0.8 : 0.6~0.8 : 0.5~0.7 : 1~ 1.2 의 중량비로 혼합한 보강재 혼합물과 친환경 바인더를 1 : 0.8~1.2 의 중량비로 배합하여 볼, 또는 비정질의 복합체 형태로 제조한 것일 수 있다.
상기 친환경 바인더로는 송진을 포함할 수 있다.
송진(松津; Pine Resin)은 소나무과의 나무가 손상을 입었을 때 분비되는 발삼을 의미하는 것으로서 일명 송지 라고도 불린다. 이러한 송진은, 예를 들면, 소나무과의 나무에 상처를 내어 얻을 수 있다.
송진은 나무에서 분비될 당시에는 무색 투명한 액체이나, 시간이 지나면서 희뿌옇고 끈적한 성질을 갖는다. 이러한 송진은, 로진(rosin) 70 내지 75 중량%, 테레빈유(turpentine) 18 내지 22 중량%, 물이나 기타 불순물 5 내지 7 중량%를 포함하는 것으로 알려져 있다. 송진은 상기와 같은 성분으로 구성되어 있어, 방수성 및 방습성이 우수한 송진액을 제공할 수 있다.
송진은 천연 재료로서 우수한 결합력을 발휘하면서도 유해물질 흡착, 탈취 등의 기능성을 발휘할 수 있다. 상기 바인더는 바인더 기능을 위하여 황칠나무 분말, 낙엽송 수지 및 용매 등을 더 포함하여, 상기 송진과 적절한 배합을 통해 사용될 수 있다.
상기 용매로는, 송진을 용해시킬 수 있는 용매라면 어느 것이든 가능하다. 바람직하게는, 상기 용매는 유기용매, 즉, 알코올, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 방향족 용매 및 케톤계 용매 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 기능성 보강재는, 콘크리트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 3 중량부의 함량으로 포함됨이 바람직하다.
상기 안료는 색을 내기 위해서 첨가하는 조성물로, 열이나 햇빛에 안정적이고 색이 변하지 않는 특징을 가진 무기안료 또는 물에 녹지 않고, 색이 선명한 유기안료를 사용할 수 있다.
상기 안료의 일례로, 마이카, 탈크, 실리카, 탄산칼슘, 황산바륨 및 인산아연 등을 사용하여 사용자가 원하는 색상으로 다양하게 변경하여 제조할 수 있다.
상기 마이카(MICA)는 알루미나실리케이트가 주성분인 광물의 한 종류이며, 운모라고도 불리우고, 절연성 및 단열효과가 좋으며, 반사와 흡수를 동시에 할 수 있기 때문에 보는 각도에 따라 색이 달라지는 안료이며, 실버 마이카, 간섭 마이카, 콤비네이션 마이카, 산화철 마이카 등을 사용할 수 있다.
상기 실리카(silica)는 규산염 광물로, 이산화규소, 무수규산으로 불리우며, 천연실리카와 합성실리카 모두 사용할 수 있고, 안료로서의 용도 뿐만 아니라 침강방지제, 소광제, 내화도료, 수성도료, 흡착제, 촉매지지체, 바인더 등 여러 용도로도 많이 사용된다.
상기 탈크(Talc)는 감람석, 휘석류, 감섬석류 및 규산마그네슘 등이 변성 작용을 받아 생성된 2차 변성광물로, 백색, 엷은 청색, 녹회색, 황색, 분홍색, 갈색, 흑회색 등 다양한 색을 띠며, 부착성, 흡수성(흡유성), 전기 절연성 및 열적 성질이 우수하기 때문에 충전성 및 강도를 개선하기 위해 사용된다.
상기 탄산칼슘은 석탄석을 분쇄하여 제조하며, 무기산에 쉽게 녹고, 가격이 저렴하고, 백색안료로도 사용되며, 높은 용해열, 흡습성, 보수성이 우수하기 때문에 조성물의 충전성 및 강도를 개선하기 위해 사용된다.
상기 황산바륨은 중정석을 분쇄하여 제조하며, 공기, 열, 산 및 알칼리에 안정적이며, 광택 향상, 유동성 조절, 뭉침 방지제 등으로 사용되고, 내마모성, 내구성, 충전효과 및 증점효과를 개선하기 위해 사용된다.
상기 안료는 콘크리트 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 10 중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 0.001 중량부 미만을 사용할 경우, 사용자가 원하는 색의 발현이 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 10 중량부를 초과하여 사용할 경우, 사용량이 늘어남에 따른 색의 변화가 없기 때문에 재료비만 상승되는 문제점이 발생되기 때문에 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부로 사용할 수 있다.
여섯번째로, 상기 목형 내부에 상기 콘크리트를 타설한다. 즉, 이형재가 처리된 목형의 내부에 상기 콘크리트를 부어서 충전할 수 있다. 이때, 내부면의 각진 부분, 모서리 등의 미세한 부분까지 콘크리트가 채워지도록 하여 제작될 콘크리트 제품의 완성도를 높일 수 있도록 한다.
이를 위하여, 콘크리트를 타설하는 과정에서 바이브레이터와 같은 진동 발생 수단을 이용하여, 콘크리트 내부에 진동이 고루 가해지면서 밀어올리는 과정에서 콘크리트가 골고루 채워지게 하고, 기포가 효과적으로 배출될 수 있도록 한다. 바이브레이터 처리는 2회 내지 6회 동안 반복하여 수행할 수 있다.
일곱번째로, 상기 콘크리트를 양생한다. 즉, 콘크리트 타설 후에는 건조를 충분히 수행하여 콘크리트가 굳도록 하여 콘크리트 제품을 형성할 수 있다.
상기 건조는, 충분한 시간을 두고 수행되어야 콘크리트에 균열이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이를 위하여, 상기 건조는, 예컨대, 제1 건조, 제2 건조, 제3 건조 등으로 복수 회로 순차적으로 수행함이 바람직하다.
예를 들어, 상기 건조는 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 건조하는 제1 건조와 상기 제1 건조 이후, 20 내지 25℃에서 1 내지 10시간 건조하는 제2 건조를 포함하여 구성된다.
상기 제1 건조는 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 건조하는 것이 바람직한데, 50℃ 미만, 1시간 미만으 로 건조할 경우, 초기 건조가 제대로 이루어지지 않아 형태변화 또는 강도저하가 발생할 수 있고, 70 ℃ 초과, 3 시간 초과하여 건조할 경우, 건조가 더 이상 이루어지지 않고 작업시간만 길어질 수 있기 때문에 상기 범위 내의 시간 내로 건조하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 60℃의 온도에서 2시간 건조하는 것이 좋다.
상기 제2 건조는 상기 제1 건조 이후, 20 내지 25℃의 상온에서 1 내지 10시간 건조하는 것이 바람직한데, 20℃ 미만의 온도, 1시간 미만으로 건조할 경우, 낮은 온도로 인해 균열이 발생하거나 건조가 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 25℃를 초과하는 온도, 10시간을 초과하여 건조할 경우, 건조 시간이 길어짐에 따라 작업시간만 길게 소요되는 문제점이 발생할 수 있기 때문에, 상기 범위 내의 온도, 시간 내로 건조하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 20 내지 25℃의 상온에서 3 내지 5시간 건조하는 것이 좋다.
여덟번째로, 양생된 콘크리트의 표면을 연마하고 발수 처리할 수 있다.
먼저, 양생된 콘크리트로부터 상기 목형, 즉, 몰드를 해체한 다음, 예를 들어, 연마 패드, 그라인더 등을 이용하여 약 1 내지 4mm 두께만큼 연마할 수 있다. 이어서, 발수 코팅층을 형성하는 등의 발수 처리를 수행하여 콘크리트 제품을 제조할 수 있다. 연마, 발수 처리의 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 당해 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 콘크리트 제품은, 주로 야외 또는 건축물에서 사용되는 구조물로써, 예를 들어, 의자, 벤치의자, 테이블, 가구, 한옥 내 구조물 등일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 콘크리트로 제조될 수 있는 구조물의 형상이라면 어떤 것이든 제작 가능하다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 콘크리트 제품을 나타낸 실제 사진들이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 공원 등의 외부 장소에서 사용되는 벤치 의자를 제작하였다. 이는, 기존 제품 대비, 고강도와 정교한 마감처리, 친환경성 측면에서 향상된 물성을 발휘하였다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 및 비교예]
이하, 제조 순서에 따라 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1의 콘크리트 제품을 각각 제조하되, 4 단계에서 사용되는 보강재의 각 성분 조성을 달리하였으며, 구체적인 성분 조성에 대하여는 하기 표 1에 구체적으로 나타내었다.
1. 목형 제조단계
의자 형태로 목형(프레임)을 제조하였다.
2. 몰드 제조단계
목형 내부면에 수지재(FRP)를 평평하게 바르고 굳혀서 몰드를 형성한 다음 양각하여 양각 몰드를 제조하였다.
3. 이형재 처리단계
몰드의 표면에 왁스를 도포하여 이형재를 처리하였다.
4. 몰탈 혼합물인 콘크리트 제조단계
초속경 몰탈, 물과 폴리머를 1: 1의 중량비로 혼합한 혼합물, 섬유보강재(콘크리트 100 중량부에 대하여 5 중량부), 안료를 혼합하여 콘크리트를 제조하였다.
5. 콘크리트 타설 단계
4에서 제조된 콘크리트를 목형 내에 붓는다.
6. 바이브레이션 처리단계
5를 수행하면서 바이브레이터를 처리하여 콘크리트가 골고루 펴지도록 하면서 기포를 제거하였다.
7. 양생 단계
50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 동안 제1 건조하고, 20 내지 25℃에서 1 내지 10시간 동안 제2 건조하였다.
8. 연마 및 발수 처리단계
양생된 콘크리트로부터 목형을 제거하고, 연마 패드를 이용하여 다듬고 발수 코팅하였다.
<실험예 : 압축강도 측정>
전술된 표 1의 보강재 각 조성에 따라 제조된 실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예 1의 콘크리트를 목형에 타설하여, 일반적인 콘크리트 강도의 기준인 재령 28일 후 압축강도를 측정하여 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예들의 콘크리트는 비교예 1에 비하여 최소 159 MPa 이상의 높은 압축강도를 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도, 실시예 7 및 8의 경우, 180 MPa 까지 압축강도가 향상될 수 있는 것으로 나타났다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
Claims (5)
- 목형을 제조하는 단계;
상기 목형의 내부면에 몰드를 형성하는 단계;
상기 몰드 표면 상에 이형재를 처리하는 단계;
몰탈, 물과 폴리머의 혼합물, 유리섬유를 포함하는 섬유 보강재 및 안료 중에서 선택되는 2종 이상의 성분을 포함하는 콘크리트를 제조하는 단계;
이형재가 처리된 목형 내부에 상기 콘크리트를 타설하는 단계;
상기 콘크리트 내부에 바이브레이터를 처리한 후 양생하는 단계; 및,
상기 목형을 제거하고, 양생된 콘크리트의 표면을 연마 및 발수 처리하여 콘크리트 제품을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 물과 폴리머는 1 : 0.9 내지 1.1 중량비로 혼합하여 사용되고, 상기 섬유 보강재는, 상기 콘크리트 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부로 포함되고,
상기 섬유 보강재는, 유리섬유, 바잘트 섬유 및 아라미드 섬유를 1 : 1.5 : 0.8 의 중량비로 혼합하되,
상기 바잘트 섬유는 직경 15 내지 25 ㎛의 바잘트 섬유를 4축(수직, 우경사, 죄경사, 수평)으로 직조하여 만든 섬유 시트 형태로 사용되고, 상기 아라미드 섬유는, 직경 10 내지 25 ㎛의 아라미드 섬유를 2축(수직, 수평)으로 직조하여 만든 섬유 시트 형태로 사용되고, 상기 바잘트 섬유 시트 및 아라미드 섬유 시트를 교차 적층하여 사용되는 것을 특징으로 하고,
상기 콘크리트는 100 중량부에 대하여, 강도 증진 및 유해물질 흡착 기능을 위한 기능성 보강재를 0.1 내지 3 중량부의 함량으로 더 포함하고,
상기 기능성 보강재는, 깬 자갈, 폐타이어칩, 아토마이징(atomizing) 처리한 제강 슬래그볼; 및 생분해성 고분자인 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL)의 블렌드 고분자를 0.5~0.8 : 0.6~0.8 : 0.5~0.7 : 1~ 1.2 의 중량비로 혼합한 보강재 혼합물과 친환경 바인더인 송진을 1 : 0.8~1.2 의 중량비로 배합하여 볼, 또는 비정질의 복합체 형태로 제조한 것을 특징으로 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 몰드를 형성하는 단계에서,
상기 몰드는, 양각 몰드 또는 음각 몰드로 제조되고,
상기 목형의 내부면에 수지재를 바르고 자연 건조하여 굳혀서 몰드를 제조한 다음, 몰드의 표면을 샌딩이나 그라인딩하여 마감 처리하는 것을 특징으로 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 양생하는 단계는, 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 건조하는 제1 건조와 상기 제1 건조 이후, 20 내지 25℃에서 1 내지 10시간 건조하는 제2 건조를 수행하는 것을 특징으로 하는, 고강도 콘크리트 제품 제조방법. - 삭제
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