KR102585628B1 - 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 물 100 중량부 대비, 고화제 5 내지 250 중량부, 및 기포제 0.01 내지 40 중량부를 포함한다.

Description

경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법{LIGHTWEIGHT CELLULAR CONCRETE COMPOSITION, LIGHTWEIGHT TREATED SOIL COMPOSITION, CONSTRUCTION METHOD OF LIGHTWEIGHT CELLULAR CONCRETE COMPOSITION, AND LIGHTWEIGHT TREATRED SOIL COMPOSITION CONTRUCTION METHOD}
본 발명은 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 해안이나 하천, 호수 등의 지역에서 간척이나 준설 또는 매립에 의하여 조성하는 지역은 그 지표면이 물과 점성토 또는 물과 뻘이 혼합된 습지를 형성하고 있을 뿐만 아니라, 지반의 내부에는 간극수를 내재하여 지반의 전체적인 강도가 매우 약하게 되는 연약지반을 형성하게 된다.
따라서 이와 같은 지역을 공업지역, 상압지역이나 주거지역 등으로 활용하기 위해서는 연약지반을 부지활용도에 적합하도록 개량하는 작업이 선행되어져야 한다.
연약지반을 개량하기 위한 종래의 공법(종래의 지반개량공법)에는 샌드 드레인(Sand drain) 공법이나 페이퍼 드레인(Paper drain) 공법 등이 있는데, 상기한 샌드 드레인 공법에 대해 간략히 설명하면, 연약지반 내에 직경 40~60cm 정도의 관체를 삽입하여 지반 내의 물을 지표면으로 배수시키면서 연약지반에 하중을 가해 다지는 공법이다(공개특허 제10-2018-0060568호(이하 종래기술) 참조).
그러나 상기한 종래기술과 같은 종래의 지반개량공법은 상기한 연약지반에 관체를 매립하고, 관체를 통해 지반 내의 물을 지표면 밖으로 배출하고, 또 지표면 에 상재 하중을 가하는 등의 공정이 필요하여 공법 수행에 따른 시간이 많이 소요되며 공정이 복잡하고, 공학적으로 활용하기 어려워 버려지는 흙 등을 재활용하기가 어렵다는 문제점 등이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연약지반에 구조물을 용이하게 시공할 수 있도록 하는 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 원지반 토사 대비 무게는 가벼운 동시에 강도는 우수한 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존 토사 대비 자중이 작아 수평토압 및 수직토압(연직토압)이 적은 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 사용처에 따라 단위중량 및 강도를 조절할 수 있는 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 시공이 용이한 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 공학적으로 활용이 어려워 버려지는 흙을 재활용하여 보다 경제적인 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.
물 100 중량부 대비, 고화제 5 내지 250 중량부, 및 기포제 0.01 내지 40 중량부를 포함하는 경량 기포 콘크리트 조성물을 포함한다.
물 100 중량부 대비, 준설토 및 건설잔토 중 하나 이상을 포함하는 흙 10 내지 650 중량부, 고화제 5 내지 250 중량부, 및 기포제 0.01 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량혼합토 조성물을 포함한다.
물 100 중량부 대비 및 고화제 5 내지 250 중량부를 혼합하여 제1혼합물로 제조하는 단계(S11), 및 상기 제1혼합물에 기포제 0.01 내지 40 중량부 투입하는 단계(S12)를 포함하는 경량 기포 콘크리트 조성물 제조 단계(S10); 상기 경량 기포 콘크리트 조성물을 시공 장소로 운반하는 단계(S20); 및 상기 시공 장소의 채움공간에 상기 경량 기포 콘크리트 조성물을 투입하고 양생시키는 단계(S30);를 포함한다.
물 100 중량부 대비 및 고화제 5 내지 250 중량부, 기포제 0.01 내지 40 중량부, 및 준설토 및 건설잔토 중 하나 이상을 포함하는 흙 10 내지 650 중량부를 투입하여 경량혼합토 조성물을 제조하는 단계(S100); 상기 경량혼합토 조성물을 시공 장소로 운반하는 단계(S200); 및 상기 시공 장소의 채움공간에 상기 경량혼합토 조성물을 투입하고 양생시키는 단계(S300);를 포함한다.
또한 본 발명은 원지반 토사 대비 무게는 가벼운 동시에 강도는 우수하여, 수평토압 및 연직토압 발생을 최소화할 수 있어 연약지반에서 침하량 및 변위 발생 또한 최소화할 수 있고, 따라서 공사 기간을 단축시키고 추가적인 보강공법 적용을 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 사용처에 따라 무게 및 강도를 조절할 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 현장 여견에 맞춰 공학적으로 활용이 어려워 버려지는 흙을 재활용하여 폐기 비용 및 양질의 토사 구입비용을 절약할 수 있으며 부수적으로 폐기물 매립장, 토취장 등의 개발을 최소화 할 수 있어 자원 재활용 및 환경 훼손 저감 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 기포 콘크리트 조성물 및 경량혼합토 조성물을 이루는 성분들을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 연약지반에 시공되는 경량 기포 콘크리트 조성물 또는 경량혼합토 조성물을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 기포 콘크리트 조성물 및 경량혼합토 조성물을 이루는 성분들을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 연약지반에 시공되는 경량 기포 콘크리트 조성물 또는 경량혼합토 조성물을 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 해안이나 하천, 호수 등의 지역에서 간척이나 준설 또는 매립에 의하여 조성하는 지역은 그 지표면이 물과 점성토 또는 물과 뻘이 혼합된 습지를 형성하고 있을 뿐만 아니라, 지반의 내부에는 간극수를 내재하여 지반의 전체적인 강도가 매우 약하게 되는 연약지반을 형성하게 된다.
상기한 연약지반 상에 콘크리트 구조물을 시공하거나 기타 성토하는 경우 상기한 구조물의 자체 무게에 의해 지반이 침하되거나 변형되는 위험(암밀침하)이 발생하고, 이러한 암밀침하에 따라 도로의 균열이 발생하거나 건축물이 파괴되는 문제점이 있다. 종래에는 상기한 위험 발생을 방지하고자 샌드 드레인과 같은 지반개량공법을 통해 연약지반을 개량하여 사용하였다.
그러나 상기한 지반개량공법은 그 비용과 시간이 많이 들어 경제적이지 못할 뿐만 아니라 환경훼손을 유발하는 문제점이 있다.
또한 연안공사에서 발생되는 점토질, 실트질의 준설토는 다짐이 곤란하여 토공재료로 활용이 어려울뿐만 아니라 강우 시 쓸려 내려가 주변 농지나 하천의 오염을 유발할 수 있으나, 이를 처리하기 위해 매립하려면 많은 비용이 발생하며, 환경훼손을 동반하는 매립장 개발로 인한 민원을 부추길 뿐만 아니라 해외 투기 또한 많은 비용이 발생하여 처치가 곤란한 상황이다.
건설잔토는 건설공사에서 발생하는 토사로서, 이 또한 처리가 필요한 상황이다. 특히 세립토사의 경우 폐기 처분이 어려운 상황이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경량 기포 콘크리트 조성물은 매립지의 땅과 같은 상기한 연약지반(G)을 샌드 드레인과 같이 많은 시간을 들여 개량하지 않고도, 구조물을 용이하게 시공할 수 있도록 하며, 동시에 상기한 준설토 등을 활용할 수 있도록 한 것으로서, 이하에서는 설명의 편의상 ‘본 조성물’이라 칭하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 조성물(본 발명의 일 실시예에 따른 경량 기포 콘크리트 조성물(C))은 물(1), 고화제(3) 및 기포제(4)를 포함한다.
이하에서 고화제(3), 기포제(4)들은 상기한 물(1) 100 중량부를 기준으로 설명하기로 한다.
고화제(3)(고화재)는 예시적으로 시멘트계 고화제(시멘트를 포함)일 수 있으며, 본 조성물은 상기한 물(1) 100 중량부를 기준으로 고화제(3) 5 내지 250 중량부를 포함한다. 상기한 시멘트계 고화제(3)는 예시적으로 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다.
상기한 고화제(3)는 본 조성물에서 강도(예시적으로 압축강도)에 영향을 주는 것으로 상기한 조성비 내에서 원하는 강도를 얻기 위해 사용량을 조절하여 사용될 수 있다.
상기한 고화제(3)가 5 중량부 미만일 경우, 강도가 저하되는 문제점이 있으며, 250 중량부를 초과하여 사용될 경우 시공비가 지나치게 증대되는 문제점이 있다.
기포제(4)는 물(1), 고화제(3)와 함께 사용되어 내부에 공극을 형성하여, 본 조성물이 양생됨에 따라 다공성 구조체가 되도록 한다.
상기한 기포제(4)는 예시적으로 라우릴황산나트륨(Sodium Lauryl Sulfat, 로릴황산나트륨)과 같은 공지된 것들이 사용될 수 있다.
상기한 기포제(4)는 본 조성물에서 물(1) 100 중량부 대비 0.01 내지 40 중량부를 포함된다. 상기한 기포제(4)의 사용량을 조절하여 본 조성물의 중량을 조절할 수 있다.
상기한 기포제(4)가 0.01 중량부 미만이 사용될 경우, 본 조성물의 기포가 충분히 생성되지 않아, 본 조성물의 중량 감소효과를 저감시켜 연약지반(G)에서 사용성이 저하될 수 있다.
상기한 기포제(4)가 40 중량부를 초과할 경우 본 조성물이 양생된 후 구조물 내부에 공극이 지나치게 많이 형성되어 강도를 지나치게 저하시키는 문제점이 있다.
본 조성물은 상술한 바와 같이, 기포제(4)를 포함함으로써, 무게가 가벼운 시멘트 혼합 조성물로 제조되도록 하여 연약 지반 상에 타설될 경우 양생되어진 구조물의 자체 중량에 의해 연약지반이 침하되는 등의 문제 발생을 억제할 수 있으므로 종래의 지반 개량을 할필요 없거나 최소화 할 수 있는 이점이 있다.
또한 후술하는 본 혼합토를 설명하며 보다 자세히 설명하겠지만, 본 조성물은 후술하는 흙(2)과 혼합되어 사용될 수 있는 것으로, 폐기가 어려운 흙(2)을 재활용 할 수 있도록 하는 이점이 있다. 이는 후술하는 본 혼합토를 설명하며 보다 자세히 설명하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량혼합토 조성물(C)(이하 ‘본 혼합토’라 함)에 대해 설명한다. 본 혼합토는 상술한 본 조성물을 포함하는 것으로, 상술한 본 조성물과 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 혼합토는 상기한 물(1) 100 중량부 대비, 고화제(3) 5 내지 250 중량부, 및 기포제(4) 0.01 내지 40 중량부(이하 본 조성물) 및 흙(2)을 포함한다.
흙(2)은 상기한 준설토 및 상기한 건설잔토를 포함하는데, 상기한 고화제(3)와 함께 사용되어 골재(세골재)의 역할을 수행할 수 있다.
본 혼합토는 물(1) 100 중량부 대비 흙(2) 10 내지 650 중량부를 포함한다. 본 혼합토에서 흙(2)의 사용량은 고화제(3)의 사용량에 따라 결정될 수 있는데, 흙은 상기 고화제(3)와 함께 사용되어 골재의 역할을 수행할 수 있고 따라서 본 혼합토의 강도를 증대시킬 수 있으며 따라서 상기한 고화제(3)의 사용을 저감시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다. 고화제(3)의 사용량이 증대되면 흙(2)의 사용량을 감소시킬 수 있고, 흙(2)이 10 중량부 미만일 경우 본 조성물에서 경제성이 저하되고 또한 폐기되는 상기 흙(2)을 활용하기 어려운 문제가 있다. 또한 상기 흙(2)이 650 중량부를 초과할 경우 강도가 저하되는 문제점이 있다.
이와 같이, 본 혼합토는 준설토 및 건설잔토 중 하나 이상을 포함하는 흙(2)을 포함하여, 처치가 곤란한 준설토, 건설잔토 등을 재활용할 수 있다는 이점이 있다.
상기한 본 조성물은 성분들(물(1), 고화제(3), 기포제(4) 등)을 교반하여 슬러리로 제조한 뒤, 상기한 슬러리를 타설 및 양생시켜 얻은 구조물 압축강도는 500 ~ 8000kPa로서, 원지반 토사 대비 3~56배 우수한 압축강도를 얻었다.
또한 본 혼합토는 성분들((물(1), 흙(2), 고화제(3), 기포제(4) 등)을 교반하여 슬러리로 제조한 뒤, 상기한 슬러리를 타설 및 양생시켜 얻은 구조물 압축강도는 150~1000kPa 원지반 토사 대비 1~7배 우수한 압축강도를 얻었다.
본 조성물이 양생되어 얻어진 구조물(콘크리트 구조물)의 압축강도 시험법은 공지된 시험법을 따랐다.
본 조성물로 얻어진 구조물의 단위 중량은 4~11kN/m3 이어서, 원지반 토사 대비 약 20~60%의 무게인 것이 확인되었다.
본 혼합토로 얻어진 구조물의 단위 중량은 7~11kN/m3 이어서 원지반 토사 대비 약 40~60%의 무게인 것이 확인되었다.
따라서 본 조성물 및 본 혼합토는 중량이 작으면서도 원지반이나 다진 토사 대비 강도가 우수한 구조물(또는 성토층)을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 조성물은 흙(2)과 함께 사용될 수 있고, 상기한 본 혼합토는 공학적으로 활용이 어려운 준설토, 건설잔토를 활용할 수 있는 동시에 중량이 작으면서도 강도가 우수한 구조물을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
이를 통해 연약지반(G)을 고비용을 지불하거나 오랜 공사 기간을 소요하여 지반개량 할 필요 없이, 연약지반(G)에 본 조성물을 신속하게 타설할 수 있다는 이점이 있다.
또한 상술한 바와 같이, 본 조성물 및 본 혼합토는 고화제(3)의 사용량을 조절하여 강도를 조절할 수 있으며, 기포제(4)의 사용량을 조절하여 무게를 조절할 수 있어, 사용 장소, 사용용도에 따라 본 조성물의 무게 및 강도 등을 조절할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 조성물 또는 본 혼합토를 이용하여 교대 배면 뒤채움 공사를 실시하였고(도 2의 [C] 참조), 인접 교대부(일반토사) 구간 대비 약 30%의 공사비를 절감하였다.
또한 완공 후 1년~수년간에 걸친 계측 모니터링 결과, 본 조성물 또는 본 혼합토 시공하여 얻은 구조물의 수평토압은 일반성토의 약 38% 정도였고, 수직토압은 일반성토의 약 59%, 간극수압은 일반성토의 약 78%로 뛰어난 토압저감 효과를 보임을 확인하였다.
또한 일반성토 대비 본 조성물이 양생된 구조물은 침하량이 약 50% 감소되었고, 지중수평변위 또한 약 80% 이상 감소된 것을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 조성물 및 본 혼합토는 연약지반에서 침하 및 변위를 유발하는 토압을 줄일 수 있기 때문에 시공 시 여분의 보강 공법이 덜 필요하고, 다짐 등의 공정이 덜 필요하기 때문에 시공에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고 시공이 용이하다는 이점이 있다.
후술하는 본 시공방법에서 보다 자세히 설명하겠지만, 본 조성물 및 본 혼합토는 도 2와 같이 연약지반(G)에서 채움 공간에 타설되어 상기 채움 공간을 채운 후 양생되어 상기한 구조물(콘크리트 구조물)을 형성할 수 있다.
상기한 채움 공간은 도 2의 [A], [F]와 같이 연약지반(G) 상부에서 하측으로 함몰 형성된 홈부일 수 있으며, 도 2의 [B], [C], [E]와 같이 연약지반(G)(원지반)과 가벽(패널) 등이 형성하는 공간일 수 있고, 또는 도 2의 [C]와 같이 연약지반(G), 연약지반(G) 상부에 구비된 성토지, 교대 등이 형성하는 공간일 수 있다.
즉, 본 조성물 또는 본 혼합토는, 연약지반 성토, 도로 확폭, 교대 등의 구조물 및 건축물 뒷채움, 기전 활동지 성토, 안벽 등의 지반 개량, 협소부 되메움, 기초치환 등의 용도로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 기포 콘크리트 조성물의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법(이하 ‘본 방법’이라 함)에 대해 설명한다. 본 방법은 상술한 본 조성물의 시공방법으로, 상술한 본 조성물과 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 방법은 조성물 제조 단계(S10), 운반 단계(S20) 및 타설 단계(S30)를 포함한다.
조성물 제조 단계(S10)는 물(1) 100 중량부 대비, 고화제(3) 5 내지 250 중량부를 혼합하여 제1혼합물로 제조하는 단계(S11)를 포함한다.
상기 (S11) 단계는 통상의 교반기에 의해 수행될 수 있다.
상기 조성물 제조 단계(S10)는 상기 제1혼합물에 물(1) 100 중량부 대비 기포제 0.01 내지 40 중량부를 투입하는 단계(S12)를 포함할 수 있다.
상기 경량 기포 콘크리트 조성물은 슬러리 상태로 존재할 수 있다.
상기와 같이 (S12) 단계가 (S11) 단계 이후에 수행됨으로써, 경량 기포 콘크리트 조성물의 품질관리(단위 중량 조절 등)가 용이한 이점이 있다.
도 2를 참조하면, 운반 단계(S20)는 경량 기포 콘크리트 조성물을 시공 장소 측으로 운반하는 단계이다.
상술한 바와 같이, 본 조성물은 양생 전에 슬러리 상태라고 하였는데, 운반 단계(S20)에서 공지된 차량 등을 이용하여 상기 시공 장소 측으로 운반될 수 있다.
타설 단계(S30)는 상기 시공 장소에서 연약지반(G)에 형성되거나 연약지반(G)과 가벽 등이 형성하는 상기한 채움 공간에 상기 본 조성물을 타설하고 양생시키는 단계이다.
채움 공간에 대한 상세한 설명은 상술한 바 있어 보다 구체적인 설명은 상술한 설명으로 대체하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량혼합토 조성물의 시공방법(이하 ‘본 시공방법’이라 함)에 대해 설명한다. 본 시공방법은 상술한 본 혼합토의 시공방법으로, 상술한 본 혼합토와 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 시공방법은 경량혼합토 조성물 제조 단계(S100), 제2 운반 단계(S200) 및 제2 타설 단계(S300)를 포함한다.
도 1을 참조하면, (S100) 단계는 물(1) 100 중량부 대비, 고화제(3) 5 내지 250 중량부, 기포제 0.01 내지 40 중량부, 및 준설토와 건설잔토 중 하나 이상을 포함하는 흙 10 내지 650 중량부를 혼합하여 경량혼합토 조성물로 제조하는 단계이다.
도 2를 참조하면, (S200) 단계는 경량혼합토 조성물을 시공 장소 측으로 운반하는 단계이다.
본 혼합토는 양생 전에 슬러리 상태일 수 있다. (S200)에서 공지된 차량 등을 이용하여 상기 시공 장소 측으로 운반될 수 있다.
(S300) 단계는 상기 시공 장소에서 연약지반(G)에 형성되거나 연약지반(G)과 가벽 등이 형성하는 상기한 채움 공간에 상기 본 혼합토를 타설하고 양생시키는 단계이다.
채움 공간에 대한 상세한 설명은 상술한 바 있어 보다 구체적인 설명은 상술한 설명으로 대체하기로 한다.
한편, 본 조성물 및 본 혼합토는 기능성첨가재(G) 1.0 중량부를 포함할 수 있다. 상기한 본 방법 및 본 시공방법은 각각 본 조성물 및 본 혼합토에 상기 기능성첨가재(G)를 투입하는 추가 단계를 포함할 수 있다.
기능성첨가재(G)는 폴리우레탄 폼을 포함하는 제1완충재(G1) 0.1 중량부, 폴리프로필렌을 포함하는 내피재(G2) 0.1 중량부, 라텍스를 포함하는 외피재(G3) 0.1 중량부, 테트라데케인을 포함하는 제2완충재(G4) 0.2 중량부, 알루미늄을 포함하는 포스트(G5) 0.1 중량부, 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 결합부재(G6) 0.1 중량부, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa)을 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G7) 0.1 중량부, 및 폴리에틸렌이민을 포함하는 양이온성 물질(G8) 0.1 중량부를 포함한다.
상기 내피재(G2)는 상기 제1완충재(G1)를 감싸고, 상기 외피재(G3)는 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 제2완충재(G4)는 상기 내피재(G2)와 상기 외피재(G3) 사이에 배치되고, 상기 포스트(G5)는 다수가 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되고, 다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G7)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되고, 상기 양이온성 물질(G8)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비된다.
여기에서 내측이란 상기 기능성첨가재(G)의 후술하는 단위체(GU)의 중심측을 의미하며, 외측은 상기 중심측에서 방사상 방향을 의미한다.
도 4를 참조하여, 기능성첨가재(G)를 보다 구체적으로 설명하면, 제1완충재(G1)는 상술한 바와 같이 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)을 포함하는 것으로 후술하는 내피재(G2)의 내측에 배치되는 것이다. 폴리우레탄 폼은 다양한 분야에서 사용되는 것으로 다공질이어서 기능성첨가재(G)에서 완충성과 방음성을 부가하기 위해 사용되었다.
상기한 제1완충재(G1)는 0.1 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 제1완충재(G1)가 0.1 중량부 미만일 경우 상기한 완충성 및 방음성 효과를 충분히 기대할 수 없으며, 0.1 중량부를 초과하는 경우 후술하는 내피재(G2)를 터지게 하여 내피재(G2)에서 유출될 위험이 있다.
상기한 내피재(G2)는 후술하는 외피재(G3)의 내측에 배치되는 것으로, 상술한 바와 같이 폴리프로필렌(polypropylene)를 포함하고, 상기한 제1완충재(G1)를 감싸는 것이다.
상기한 내피재(G2)가 0.1 중량부 미만일 경우 상기한 제1완충재(G1)를 충분히 감싸지 못해 제1완충재(G1)가 소실될 우려가 있고, 0.1 중량부를 초과하는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 향상시킬 수 있다.
상기한 폴리프로필렌은 필름 형태로 제조되어 상기한 제1완충재(G1)를 감싼 상태로 열융착 등에 의한 방법 등에 의해 상기한 제1완충재(G1)를 감쌀 수 있다. 즉, 제1완충재(G1)는 내피재(G2) 내측에 배치될 수 있다.
외피재(G3)는 라텍스를 포함하여 신축 가능한 재질이며, 상기한 내피재(G2)(내피재(G2) 및 후술하는 제2완충재(G4))를 감싸되 섬유상일 수 있다.
상기한 외피재(G3)가 섬유상이어서 본 조성물 또는 본 혼합토에 강인성을 부가할 수 있다.
후술하는 설명에서 보다 자세히 설명하겠지만, 외피재(G3)와 내피재(G2)의 사이에는 제2완충재(G4)가 배치되는데, 따라서 외피재(G3)는 상기한 제2완충재(G4)를 감쌀 수 있으며, 외피재(G3)가 0.1 중량부 미만일 경우 상기한 제2완충재(G4)를 충분히 감싸지 못하여 제2완충재(G4)가 소실될 위험이 있고, 0.1 중량부를 초과하는 경우 기능성첨가재(G)의 자체 중량을 지나치게 증가시켜 기능성첨가재(G)의 분산성을 저하시킬 수 있다.
제2완충재(G4)는 테트라데케인(Tetradecane)을 포함하고 상기 내피재(G2)와 외피재(G3) 사이에 배치된다.
테트라데케인은 융점이 약 4~6℃인 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이다.
상변화물질은 주변의 온도변화에 따라 상(Phase)이 변할 때, 온도의 변화 없이 잠열(Latent heat)의 형태로 외부 요인 없이 능동적으로 열을 저장·방출할 수 있는 에너지 저장 물질이다.
일반적으로 상변화가 일어날 때 온도변화 없이 출입하는 열인 잠열(Latent heat)은, 상변화를 수반하지 않고 온도변화를 보이며 출입하는 열인 현열(Sensible heat)에 비해서 현저하게 높은 열량을 갖는다. 이 특징을 이용해서 높은 양의 열에너지를 저장하거나, 온도를 유지 시키는데 이용할 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 상기한 융점을 변화시키기 위해 테트라데케인 이외에 운데칸(Undecane), 도데칸(Dodecane), 트리데칸(Tridecane), 펜타데칸(Pentadecane), 헥사데칸(Hexadecane), 헵타데칸(Heptadecane), 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane) 및 에이코산(Eicosane), 트라이아콘테인(Triacontane) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 제2완충재(G4)의 융점은 상온인 1~30℃ 범위 내에서 조절 될 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 고상 상태로 상기 내피재(G2)를 감쌀 수 있고, 상기한 외피재(G3)에 내측에 수용될 수 있다. 상기한 라텍스는 시트 상에서 고상의 제2완충재(G4)를 감싼 상태로 접착제 또는 융착(열융착) 등 공지된 다양한 방식에 의해 고정되어 상기한 제2완충재(G4)를 감쌀 수 있다.
상기한 제1완충재(G1)는 온도가 변화됨에 따라 수축 또는 팽창될 수 있는데, 특히 기공에 수용되는 공기의 부피 또한 수축 또는 팽창될 수 있다. 상기한 제1완충재(G1)가 수축되는 경우 충격을 완화 시키는 완충 효과가 저감되게 된다.
이때 상기한 제2완충재(G4)가 상기한 제1완충재(G1)에 잠열을 공급하여 제2완충재(G4)가 열수축되는 것을 억제하여 제2완충재(G4)의 완충성 저하를 억제할 수 있다.
또한 제2완충재(G4)가 외부의 열을 흡수함으로써, 상기한 제1완충재(G1)가 온도가 높아짐에 따라 팽창되어 내피재(G2)에서 손상시키고 외부로 배출되는 것을 억제할 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 상술한 바와 같이 융점이 4~6℃어서 방수재(GS)가 0℃ 이하로 떨어지는 것을 억제하여 결로가 생성되는 것을 억제할 수 있으며, 방수재(GS)가 열팽창 되거나 열수축되는 것을 억제하여 방수재(GS)가 우글쭈글해지거나 균열이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 제1완충재(G1)의 외측에 배치되는 것이 바람직한데, 상기한 제1완충재(G1)는 단열 성능이 있기 때문에 제2완충재(G4)가 제1완충재(G1) 내측에 배치되는 경우 상기한 방수재(GS)와 제2완충재(G4)의 열 교환을 방해하여 상술한 효과를 기대하기 어렵다.
상기한 제2완충재(G4)는 상술한 바와 같이, 0.2 중량부가 포함되는데, 0.2 중량부 미만일 경우 열완충 효과를 기대하기 어려우며, 0.2 중량부를 초과하는 경우 상기한 외피재(G3) 내측에 배치되기 어렵다.
음이온성 폴리머 물질(G7)은 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부(도 x의 좌측 단부)에 구비되는 것으로, 피-스티렌술포닉산을 포함 할 수 있는데, 더하여 하이드로겔 프레-폴리머를 더 포함할 수 있다. 음이온성 폴리머 물질(G7)은 피-스티렌술포닉산과 하이드로겔 프레-폴리머를 혼합(1:19 비율)하고 UV 경화된 것일 수 있다.
음이온성 폴리머 물질(G7)은 0.1 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.1 중량부 미만이 사용될 경우 음전하가 충분하지 않으며, 0.1 중량부가 초과되는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시켜 분산성을 저하시킨다는 문제점이 있다.
양이온성 물질(G8)은 외피재(G3)의 양측 단부 중 다른 한측 단부(도 x에서 우측 단부)에 구비될 수 있다.
양이온성 물질(G8)에 포함되는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)은 에틸렌이민을 중합한 폴리머로 현존하는 소재 중 양이온 밀도가 가장 높은 것으로 알려져 있다.
예시적으로 상기한 양이온성 물질(G8) 및 음이온성 폴리머 물질(G7)각각은 폴리에틸렌 필름(PE) 또는 라텍스 등 또는 접착제 등을 포함할 수 있고, 폴리에틸렌 필름(PE) 또는 라텍스 등에 폴리에틸렌이민 또는 피-스티렌술포닉산 등이 쌓여진 상태로 상기한 외피재(G3)와 열융착 되거나 접착제 등에 의해 부착되어 외피재(G3)의 외측에 구비될 수 있다.
포스트(G5)는 알루미늄을 포함하되 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되는 것으로, 기둥 형상일 수 있으며, 외피재(G3)의 외측면에서 소정 간격을 두고 다수 배치될 수 있다. 알루미늄은 가벼운 금속이어서 사용된 것으로 포스트(G5)가 0.1 중량부를 초과할 경우 기능성첨가재(G)가 지나치게 무거워져 분산성이 저하되며, 0.1 중량부 미만일 경우 그 길이나 폭이 지나치게 감소되어 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
예시적으로 포스트(G5)는 내측 단부가 공지된 접착제(포스트(G5)는 상기 알루미늄과 접착제를 포함할 수 있음) 등에 의해 상기한 외피재(G3) 외측에 부착 구비될 수 있다. 다른 예시적으로 상기한 외피재(G3)는 외측면에서 내측으로 함몰 형성된 끼움홈이 형성될 수 있고 상기한 포스트(G5)의 내측단부가 상기한 끼움홈에 삽입되어 끼워질 수 있다.
다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소될 수 있다.
본 조성물 또는 본 혼합토에는 기능성첨가재(G)의 단위체(GU)가 다수 포함될 수 있는데, 상기한 단위체(GU)는 본 조성물 또는 본 혼합토에서 교반 시에 전단력에 의해 이웃하는 단위체(GU)가 분리되어 분산 되어 본 조성물 또는 본 혼합토에서 다른 성분들의 혼합성을 저해시키지 않을 수 있다.
혼합 후 또는 본 조성물 또는 본 혼합토가 혼합되는 과정 이후 단위체(GU)는 음이온성 폴리머 물질(G7) 및 양이온성 물질(G8) 간의 정전기적 인력에 의해 상호 가까워지게 되고, 이웃하는 단위체(GU) 중 어느 하나(이하 제1단위체)의 상기한 결합부재(G6)가 스티렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber (SBR))를 포함함으로 탄성 변형(압축변형)되어 이웃하는 단위체(GU) 중 다른 하나(이하 제2단위체)의 외측에 구비되는 다수의 결합부재(G6) 사이로 진입하게 된다.
제1단위체가 제2단위체 측으로 이동함에 따라 제1단위체의 결합부재(G6)가 제2단위체의 결합부재(G6) 사이를 통과하게 된 경우, 제1단위체의 음이온성 폴리머 물질(G7)가 제2단위체의 양이온성 물질(G8)은 정전기적 인력에 의해 상호 부착될 수 있고, 상기한 제1단위체의 결합부재(G6)는 탄성 복원되어 외측으로 갈수록 폭이 감소되는 원래 형상을 가질 수 있다.
이때 상기한 제1단위체의 결합부재(G6)의 내측단과 제2단위체 결합부재(G6)들의 내측단이 상호 지지되어 걸어지게 되어(걸림 결합) 제1단위체와 제2단위체가 상호 분리되는 것이 억제됨으로써, 이웃하는 단위체(GU)들이 상호 결합되고 이웃하는 단위체(GU)의 정전기적 인력에 의해 방수재(GS)가 열에 의해 팽창되는 것을 억제할 수 있으며 방수재(GS)에 강인성을 부가할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
경량혼합토 조성물: C
물: 1 흙: 2
고화제: 3 기포제: 4
연약지반: G

Claims (4)

  1. 물 100 중량부 대비, 고화제 5 내지 250 중량부, 및 기포제 0.01 내지 40 중량부를 포함하고,
    기능성첨가재(G) 1 중량부를 더 포함하되,
    상기 기능성첨가재(G)는,
    폴리우레탄 폼을 포함하는 제1완충재(G1) 0.1 중량부, 폴리프로필렌을 포함하는 내피재(G2) 0.1 중량부, 라텍스를 포함하는 외피재(G3) 0.1 중량부, 테트라데케인을 포함하는 제2완충재(G4) 0.2 중량부, 알루미늄을 포함하는 포스트(G5) 0.1 중량부, 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 결합부재(G6) 0.1 중량부, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa)을 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G7) 0.1 중량부, 및 폴리에틸렌이민을 포함하는 양이온성 물질(G8) 0.1 중량부를 포함하고,
    상기 내피재(G2)는 상기 제1완충재(G1)를 감싸고, 상기 외피재(G3)는 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 제2완충재(G4)는 상기 내피재(G2)와 상기 외피재(G3) 사이에 배치되고, 상기 포스트(G5)는 다수가 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되고, 다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G7)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되고, 상기 양이온성 물질(G8)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 경량 기포 콘크리트 조성물.
  2. 물 100 중량부 대비, 준설토 및 건설잔토 중 하나 이상을 포함하는 흙 10 내지 650 중량부, 고화제 5 내지 250 중량부, 및 기포제 0.01 내지 40 중량부를 포함하고,
    기능성첨가재(G) 1 중량부를 더 포함하되,
    상기 기능성첨가재(G)는,
    폴리우레탄 폼을 포함하는 제1완충재(G1) 0.1 중량부, 폴리프로필렌을 포함하는 내피재(G2) 0.1 중량부, 라텍스를 포함하는 외피재(G3) 0.1 중량부, 테트라데케인을 포함하는 제2완충재(G4) 0.2 중량부, 알루미늄을 포함하는 포스트(G5) 0.1 중량부, 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 결합부재(G6) 0.1 중량부, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa)을 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G7) 0.1 중량부, 및 폴리에틸렌이민을 포함하는 양이온성 물질(G8) 0.1 중량부를 포함하고,
    상기 내피재(G2)는 상기 제1완충재(G1)를 감싸고, 상기 외피재(G3)는 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 제2완충재(G4)는 상기 내피재(G2)와 상기 외피재(G3) 사이에 배치되고, 상기 포스트(G5)는 다수가 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되고, 다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G7)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되고, 상기 양이온성 물질(G8)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 경량 혼합토 조성물.
  3. 물 100 중량부 대비 및 고화제 5 내지 250 중량부, 기포제 0.01 내지 40 중량부, 및 기능성첨가재(G) 중량부를 혼합하는 경량 기포 콘크리트 조성물 제조 단계(S10);
    상기 경량 기포 콘크리트 조성물을 시공 장소로 운반하는 단계(S20); 및
    상기 시공 장소의 채움공간에 상기 경량 기포 콘크리트 조성물을 투입하고 양생시키는 단계(S30);
    를 포함하고,
    상기 기능성첨가재(G)는,
    폴리우레탄 폼을 포함하는 제1완충재(G1) 0.1 중량부, 폴리프로필렌을 포함하는 내피재(G2) 0.1 중량부, 라텍스를 포함하는 외피재(G3) 0.1 중량부, 테트라데케인을 포함하는 제2완충재(G4) 0.2 중량부, 알루미늄을 포함하는 포스트(G5) 0.1 중량부, 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 결합부재(G6) 0.1 중량부, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa)을 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G7) 0.1 중량부, 및 폴리에틸렌이민을 포함하는 양이온성 물질(G8) 0.1 중량부를 포함하고,
    상기 내피재(G2)는 상기 제1완충재(G1)를 감싸고, 상기 외피재(G3)는 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 제2완충재(G4)는 상기 내피재(G2)와 상기 외피재(G3) 사이에 배치되고, 상기 포스트(G5)는 다수가 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되고, 다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G7)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되고, 상기 양이온성 물질(G8)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 경량 기포 콘크리트 조성몰의 시공 방법.
  4. 물 100 중량부 대비 및 고화제 5 내지 250 중량부, 기포제 0.01 내지 40 중량부, 및 준설토 및 건설잔토 중 하나 이상을 포함하는 흙 10 내지 650 중량부, 및 기능성첨가재(G)를 투입하여 경량혼합토 조성물을 제조하는 단계(S100); 및
    상기 경량혼합토 조성물을 시공 장소로 운반하는 단계(S200); 및
    상기 시공 장소의 채움공간에 상기 경량혼합토 조성물을 투입하고 양생시키는 단계(S300);
    를 포함하고,
    상기 기능성첨가재(G)는,
    폴리우레탄 폼을 포함하는 제1완충재(G1) 0.1 중량부, 폴리프로필렌을 포함하는 내피재(G2) 0.1 중량부, 라텍스를 포함하는 외피재(G3) 0.1 중량부, 테트라데케인을 포함하는 제2완충재(G4) 0.2 중량부, 알루미늄을 포함하는 포스트(G5) 0.1 중량부, 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 결합부재(G6) 0.1 중량부, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa)을 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G7) 0.1 중량부, 및 폴리에틸렌이민을 포함하는 양이온성 물질(G8) 0.1 중량부를 포함하고,
    상기 내피재(G2)는 상기 제1완충재(G1)를 감싸고, 상기 외피재(G3)는 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 제2완충재(G4)는 상기 내피재(G2)와 상기 외피재(G3) 사이에 배치되고, 상기 포스트(G5)는 다수가 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되고, 다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G7)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되고, 상기 양이온성 물질(G8)은 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 경량혼합토 시공방법.
KR1020230022159A 2023-02-20 2023-02-20 경량 기포 콘크리트 조성물, 경량혼합토 조성물, 경량 기포 콘크리트 조성물의 시공방법, 및 경량혼합토 조성물의 시공방법 KR102585628B1 (ko)

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KR20040080665A (ko) * 2003-03-12 2004-09-20 안기주 불연, 단열, 보온, 흡 . 차음 기능을 갖는 기포 콘크리트몰타르 조성물 및 이의 제조방법
KR20180022214A (ko) * 2016-08-23 2018-03-06 삼부토건주식회사 경량기포 혼합토와 드레인 벨트를 이용한 도로 구조물 시공 방법
KR102473301B1 (ko) * 2022-09-07 2022-12-02 최영학 차음성이 향상된 현장타설용 혼합 기포 콘크리트 제조 방법

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