KR20010007976A - A composites for Porous Concrete or Color Porous Concrete with Hwangtoh powder. - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명에 의한 조성물은 기존의 포러스콘크리트(투수용·식생용·흡음용·수질정화용 등의 포러스콘크리트)에 새로운 개념의 칼라포러스콘크리트 개발을 위해 천연의 환경친화적 재료인 황토미분말을 시멘트 중량부의 3%에서 70% 혼입시킨 포러스콘크리트 조성물의 개발이라 할 수 있으며, 황토 특유의 붉은색이 회색빛의 시멘트를 착색시켜 칼라포러스콘크리트가 될 수 있도록 한 것과 황토의 산성성질(pH 4.0∼6.0)을 이용하여 시멘트의 강알칼리성(pH 12.0∼13.5)을 황토미분말의 혼입에 의해 자연중화시켜 투수용, 식생용, 수질정화용 포러스콘크리트 등으로의 활용시 화학적인 중화처리제의 사용없이 중성 성질을 지닌 포러스콘크리트를 제조할 수 있으며, 또한, 황토미분말의 포졸란 반응성에 의해 페이스트의 강도증진 및 부착강도를 증진시킬수 있도록 제조하는 것이 본 발명에 의한 조성물인 "황토미분말을 적용한 칼라포러스콘크리트 조성물"의 목적이라 할 수 있다.The composition according to the present invention is a natural environmentally friendly material ocher earth powder for the development of a new concept of colored porous concrete to the existing porous concrete (porous concrete for water permeation, vegetation, sound absorption, water purification, etc.). It can be called the development of the porous concrete composition blended from 70% to 70%, and the red clay characteristic of ocher is colored gray cement to be colored porous concrete and the acidity of ocher (pH 4.0 ~ 6.0) is used. To neutralize strong alkali (pH 12.0 ~ 13.5) of cement by incorporation of ocher fine powder and to use it as a porous concrete for water permeability, vegetation, water purification, etc. In addition, the pozzolanic reactivity of the fine loess powder can enhance the paste strength and adhesion strength. It may be prepared as an object of the "collar porous concrete composition is applied to the loess powder." The composition of the present invention to.
포러스콘크리트는 연속된 공극을 많게 하여, 물과 공기가 자유롭게 통과할 수 있도록 연속공극을 균일하게 형성시키는 다공질의 콘크리트를 말한다. 공극을 다량으로 포함시키기 위해서는 골재의 입도가 균일한 단입도 쇄석이 요구되며, 통상 잔골재를 사용하지 않기 때문에 노파인콘크리트(No-fine Concrete) 또는 다공질이기 때문에 포러스콘크리트(Porous Concrete)라고 불린다.Porous concrete refers to porous concrete that increases the number of continuous pores and uniformly forms the continuous pores so that water and air can pass freely. In order to include a large amount of voids, aggregate granularity of aggregate is required to be uniform, and since it is usually not used fine aggregate (No-fine Concrete) or porous because it is called porous concrete (Porous Concrete).
또한, 포러스콘크리트는 굵은골재에 시멘트페이스트 또는 모르터를 점조하여 부착시킨 것으로 연속 또는 독립된 공극을 5∼30% 함유하고 있어 투수성과 투기성이 뛰어나 투수콘크리트, 생물의 생식공간을 제공할 수 있는 식생콘크리트 및 수질정화용 콘크리트에도 유용하고 나아가 흡음 효과도 지니고 있어 환경문제에 폭넓게 적용시킬 수 있는 콘크리트라 할 수 있다.In addition, the porous concrete is attached to coarse aggregate by cement paste or mortar, and contains 5 to 30% of continuous or independent pores. It is also useful for water purification concrete, and also has sound absorption effect, which can be widely applied to environmental problems.
이러한 포러스콘크리트의 종래기술은 다양한 분야에서 개발되어 사용하고 있으나, 그 중에서 칼라포러스콘크리트의 개발에 있어서는 화학안료 및 산화철 등과 같은 금속미분말에 의한 콘크리트의 착색이었다. 또한, 식생용 또는 수질정화용 포러스콘크리트로 사용하기 위해서는 시멘트의 강알칼리성(pH12.0∼13.5)을 중화시켜야 한다. 이를 위해 인위적으로 중화처리제의 사용이 불가피한 실정이다.The prior art of the porous concrete has been developed and used in various fields. Among them, in the development of colored porous concrete, the coloring of concrete by metal powders such as chemical pigments and iron oxides has been carried out. In addition, in order to use as porous concrete for vegetation or water purification, it is necessary to neutralize the strong alkalinity (pH12.0-13.5) of cement. To this end, the use of a neutralizing agent artificially is inevitable.
[발명의 배합비율 (적정 비율)][Combination ratio of invention (proper ratio)]
본 발명의 배합은 황토미분말을 시멘트의 중량대체에 의한 범위선정이 주요 관건이다. 즉, 황토미분말의 첨가율을 시멘트 중량부에 3%에서 70%사이에서 사용하여 제조한 포러스 콘크리트를 말하며, 물분체비 즉, 수량대 분체량(시멘트와 황토의 혼합량)과의 비는 물량을 분체중량부의 10%에서 50%의 범위에서 적용하며, 수지(폴리머계통의 열경화성 수지)의 첨가는 휨강도가 많이 요구될 경우 필요에 따라 전체 분체량 중량부에 0%에서 20%를 선택하여 적용한다. 감수제의 사용량은 페이스트가 골재를 원활히 코팅할 수 있는 작업성과 페이스트의 흘러내림성을 판정하여 전체 분체량 중량부에 0%에서 10%내에로 자유롭게 선택한다.In the formulation of the present invention, the selection of the range of fine clay powder by weight replacement of cement is the main issue. That is, it refers to the porous concrete manufactured by using the addition rate of fine clay powder in the weight part of cement between 3% and 70%, and the water powder ratio, that is, the ratio of the quantity of water to the amount of powder (mixed cement and loess), is the amount of powder. It is applied in the range of 10% to 50% of the part, and the addition of the resin (thermosetting resin of the polymer system) is selected from 0% to 20% to the total weight of the powder, if necessary, when much bending strength is required. The amount of the reducing agent used is freely selected from 0% to 10% by weight of the total powder weight by determining the workability that the paste can smoothly coat the aggregate and the flowability of the paste.
즉, 본 발명의 배합비율을 표도 도식하면 다음과 같다.That is, the table shows the blending ratio of the present invention as follows.
표. 본 발명의 적정 배합비율table. Proper compounding ratio of the present invention
본 발명은 기존의 유사발명에서와는 달리, 한국에서 대량으로 산출되는 황토를 미분말로 가공하여 시멘트 중량에 3%에서 70%까지 첨가하여 제조하는 칼라포러스콘크리트로써, 본 발명 조성물에서 이루려는 기술적 과제는The present invention is different from the conventional analogous invention, and processed by fine powder in the fine powder in Korea and manufactured by adding 3 to 70% by weight to the cement weight, the technical problem to be achieved in the composition of the present invention is
첫째로, 시멘트의 강알칼리성을 제어하여 환경친화성 콘크리트인 포러스콘크리트의 친환경성을 극대화하고자 하였다. 즉, 시멘트의 강알칼리성(pH 12.0∼13.5)을 황토의 산성(pH 4.0∼6.0)성질을 이용하여 자체 중화시켜 포러스콘크리트를 제조한다.First, the strong alkalinity of cement was controlled to maximize the eco-friendliness of porous concrete, environmentally friendly concrete. In other words, the porous alkali (pH 12.0 to 13.5) of the cement is neutralized by using the acidic properties (pH 4.0 to 6.0) of ocher to prepare a porous concrete.
이에 의해 포러스콘크리트를 이용한 식생콘크리트 제조시에 화학약품과 같은 중화제의 사용을 억제하면서 환경친화적인 포러스콘크리트의 제조가 가능하다.This makes it possible to produce environmentally friendly porous concrete while suppressing the use of neutralizing agents such as chemicals in the production of vegetation concrete using porous concrete.
둘째는, 화려한 색상으로 천연무기질 재료인 황토를 적용한 칼라포러스콘크리트를 제조하는 것이다. 즉, 회색빛 시멘트의 색상을 기존에는 화학안료 또는 산화철과 같은 안료를 사용하여 붉은 색상으로 변화를 주었으나, 본 발명에서는 환경친화적이고 천연의 무기질 재료인 황토의 미립분에 의해 시멘트를 붉은색 계통으로 착색시킬 수 있으며, 황토의 첨가율(발명 범위 황토3%∼70%)에 따라 색상의 변화를 줄 수 있다.The second is to produce colored porous concrete applied with ocher, a natural inorganic material, in brilliant colors. That is, the color of the gray cement was changed to a red color using a pigment such as a chemical pigment or iron oxide, but in the present invention, the cement is reddish by the fine particles of ocher, which is an environmentally friendly and natural inorganic material. It can be colored, and the color can be changed according to the addition rate of the ocher (in the range of invention ocher 3% to 70%).
셋째는 시멘트와 황토의 포졸란(Pozzolan)반응성 도입에 의한 포러스콘크리트의 강도증진과 페이스트의 조직치밀화로 양질의 칼라포러스콘크리트의 제조가 가능하다. 즉, 시멘트내의 C3A, C2S, C3S, C4AF 등과 황토내의 SiO2, Al2O3등이 물과 서로 반응하여 CSH 수화물, CAH 수화물, CASH 수화물 등을 생성하여 페이스트의 조직치밀화를 유도할수 있다.Third, it is possible to produce high-quality colored porous concrete by increasing the strength of the porous concrete by the introduction of Pozzolan reactivity of cement and loess and by densifying the structure of the paste. That is, C 3 A, C 2 S, C 3 S, C 4 AF in cement and SiO 2 , Al 2 O 3 in loess react with water to produce CSH hydrate, CAH hydrate, CASH hydrate, etc. Tissue densification can be induced.
넷째는 황토라는 환경친화적 재료를 포러스콘크리트에 적용함으로써, 콘크리트의 강알칼리성 중화 및 색상조절 등으로 콘크리트의 성능과 기능 및 쾌적성을 부여할 수 있는 포러스콘크리트로 제조할 수 있다.Fourth, by applying an environmentally friendly material called ocher to the porous concrete, it can be produced from the porous concrete that can impart the performance, function and comfort of the concrete by neutralizing the strong alkalinity of concrete and controlling the color.
[발명 재료의 특성 및 제조법(순서)][Characteristics and Manufacturing Method (Sequence) of Invention Material]
[발명 재료의 정의 및 특성][Definition and Properties of Invention Material]
본 발명에 사용하는 황토라 함은, 고령토 저급품 및 점토광물의 일종으로 아래 표의 황토특성을 만족하는 점토광물이면, 본 발명의 범주에 모두 속한다 할 수 있다.The ocher used in the present invention is a kind of kaolin lower grades and clay minerals, and any clay minerals satisfying the ocher properties shown in the following table may belong to the scope of the present invention.
표. 황토의 특성table. Ocher properties
또한, 황토의 색상조절 및 포졸란 반응을 원활히 할 수 있도록 입자의 크기를 1mm이하로 하고, 건조에 있어서는 상온 및 1000℃ 이하로 건조한 황토를 사용한다.In addition, the size of the particles to less than 1mm in order to facilitate the color control and pozzolanic reaction of the ocher, when drying, use the ocher dried at room temperature and 1000 ℃ or less.
[발명 조성물의 제조방법][Method for producing invention composition]
황토미분말을 적용한 칼라포러스콘크리트 조성물의 제조방법은 다음과 같다.The method for preparing the colored porous concrete composition to which ocher fine powder is applied is as follows.
1. 시멘트(97%∼30% 중량부)와 황토미분말(3%∼70% 중량부)로 구성된 분체부에 물(분체중량부의 10%∼50%)을 가하여 비빔을 행하여 페이스트(paste)를 만든다.1. Add a paste by adding water (10% to 50% by weight of powder) to a powder composed of cement (97% to 30% by weight) and ocher fine powder (3% to 70% by weight). Make.
2. 페이스트의 흘러내림 발생 방지 및 작업성 향상을 위해 필요시 감수제를 분체중량부의 0%∼10%로 첨가하고, 휨강도 등의 요구시에는 수지성분을 분체중량부의 0%∼20% 첨가한다.2. In order to prevent the paste from flowing down and improve workability, a water reducing agent is added at 0% to 10% by weight of the powder part, and 0% to 20% of the powder part is added at the request of bending strength or the like.
3. 굵은골재는 균일한 입도를 (예, 5mm이상의 단입도 골재, 2.5∼5mm의 골재)가진 골재를 페이스트에 첨가한다.3. For coarse aggregates, aggregates with uniform particle size (eg single grain aggregates of 5 mm or more, aggregates of 2.5 to 5 mm) are added to the paste.
4. 골재부 용적에 대해 페이스트부의 용적이 차지하는 비는 25%∼50%로 설정하여 비빔한다.4. The ratio of the volume of the paste portion to the volume of the aggregate portion is set at 25% to 50% and bibeamed.
5. 조골재의 표면에 페이스트가 모두 코팅(coating)이 되도록 손비빔 또는 기계비빔을 행한다.5. Hand or machine beam is applied to the surface of the coarse aggregate so that all the paste is coated.
6. 황토미분말을 이용한 칼라포러스콘크리트가 건조되면, 탈형하여 양생한 후 사용한다.6. When colored porous concrete using ocher fine powder is dried, it is demolded and cured before use.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 사용한 황토는 반드시 첨가되어 칼라색상조정, 알칼리 중화작용, 포졸란 반응 등을 유도하는 것으로써, 고령토 저급품 및 점토광물의 일종으로 성인 및 산지에 있어서는 암석의 풍화에 의해 생성되며, 주로 채굴되는 장소는 산과 밭 등이며, 화학적 주성분은 SiO2: 30∼65%, Al2O3: 20∼45%, Fe2O3: 2∼20%라고 정의 할 수 있다. 또한, 황토의 비중은 2∼3범위이며, 산성을 나타내는 pH값은 주로 4.0∼6.0범위에 분포하며, 재료로의 사용시에 있어서는 입자의 크기를 1mm이하로 하며, 건조에 있어서는 상온건조 및 1000℃이하에서 건조하여 사용한다.The ocher used in the present invention must be added to induce color adjustment, alkali neutralization, pozzolanic reaction, etc., and is a kind of kaolin subgrade and clay mineral, which is produced by weathering of rocks in adults and mountains, and is mainly mined. The places are mountains and fields, etc. The chemical main components are SiO 2 : 30-65%, Al 2 O 3 : 20-45%, Fe 2 O 3 : 2-20%. In addition, the specific gravity of ocher is in the range of 2 to 3, and the pH value indicating acidity is mainly distributed in the range of 4.0 to 6.0. The particle size is 1 mm or less when used as a material, and room temperature drying and 1000 ° C for drying. It is dried and used below.
시멘트에 있어서는 KS 규준에 만족하는 1종, 2종, 3종, 4종, 5종 시멘트 등을 모두 사용할 수 있으며, 특히 조강 및 초조강 포틀랜드시멘트가 권장사용된다.In cement, all one, two, three, four and five cements satisfying KS standards can be used. In particular, crude steel and crude steel portland cement are recommended.
굵은 골재에 있어서는 입도가 균질한 골재로서 5mm이상의 단입도 쇄석이나 2.5∼5mm의 골재 등이 사용될 수 있다.In coarse aggregates, aggregates having a uniform particle size may be used, such as single grain crushed stone of 5 mm or more, aggregates of 2.5 to 5 mm, and the like.
감수제에 있어서는 페이스트의 흘러내림 및 작업성 향상을 위해 필요시 첨가를 하며, 감수제의 종류에 있어서는 멜라민계, 나프탈렌계, 폴리카르본산계 등 기존에 통용되는 콘크리트용 감수제 모든 종류가 사용가능하다.The water reducing agent is added as needed to improve the flow of the paste and the workability, and in the type of the water reducing agent, all kinds of conventional water reducing agents such as melamine, naphthalene, and polycarboxylic acid may be used.
수지에 있어서는 PVA, 에폭시 등의 석유제품에서 열경화성 수지와 동·식물성 수지 모두 가능하다.In the resin, both thermosetting resins and animal and vegetable resins are possible in petroleum products such as PVA and epoxy.
"황토미분말을 적용한 칼라포러스콘크리트 조성물"의 제조방법에 있어서는 우선, 시멘트(97%∼30% 중량부)와 황토미분말(3%∼70% 중량부)로 구성된 분체부에 물(분체중량부의 10%∼50%)을 가하여 비빔을 행하여 페이스트(paste)를 만든 후, 페이스트의 흘러내림 발생 방지 및 작업성 향상을 위해 필요시 감수제를 분체중량부의 0%∼10%로 첨가하고, 휨강도 등의 요구시에는 수지성분을 분체중량부의 0%∼20% 첨가한다.In the manufacturing method of "color porcelain concrete composition to which ocher fine powder is applied", first, water (powder weight part 10) is added to a powder composed of cement (97% to 30% by weight) and ocher fine powder (3% to 70% by weight). % To 50%) is added to make a paste by beaming, and then, if necessary, a water reducing agent is added to 0% to 10% of the powder weight in order to prevent the paste from flowing down and improve workability. At the time of addition, 0% to 20% of the powder component is added.
굵은골재는 균일한 입도를 (예, 5mm이상의 단입도 골재, 2.5∼5mm의 골재)가진 골재를 페이스트에 첨가하며, 이때, 골재부 용적에 대해 페이스트부의 용적이 차지하는 비는 25%∼50%로 설정하여 비빔한다.Coarse aggregate is added to the paste with a uniform particle size (e.g., single grain aggregate of 5mm or more, aggregate of 2.5 to 5mm) to the paste, where the ratio of the volume of the paste portion to the aggregate portion volume is 25% to 50%. Set and Bibim.
포러스콘크리트 비빔에 있어서는 조골재의 표면에 페이스트가 모두 코팅 (coating)이 되도록 손비빔 또는 기계비빔을 행하고, 황토미분말을 이용한 칼라포러스콘크리트가 건조되면, 탈형하여 양생한 후 사용한다.In the porous concrete bibim, the surface of the coarse aggregate is subjected to hand or beam coating so that all the pastes are coated (coating). When the colored concrete using ocher fine powder is dried, it is demolded and cured.
본 발명의 배합비율에 있어서는 우선, 황토미분말을 시멘트의 중량대체에 의한 범위선정이 주요 관건이다.In the blending ratio of the present invention, first, the selection of the range of fine clay powder by weight replacement of cement is the main issue.
즉, 황토미분말의 첨가율을 시멘트 중량부에 3%에서 70%사이에서 사용하여 제조한 포러스 콘크리트를 말하며, 물분체비 즉, 사용 수량대 분체량(시멘트와 황토의 혼합량)과의 비는 수량(물량)을 분체중량부의 10%에서 50%의 범위에서 적용하며, 수지(폴리머계통의 열경화성 수지)의 첨가는 휨강도가 많이 요구될 경우 필요에 따라 전체 분체량 중량부에 0%에서 20%를 선택하여 적용한다.That is, it refers to the porous concrete manufactured by using the addition rate of fine clay powder in the weight part of cement between 3% and 70%, and the water powder ratio, that is, the ratio between the quantity of water used and the amount of powder (mixed amount of cement and loess) ) Is applied in the range of 10% to 50% by weight of the powder, and the addition of resin (thermosetting resin of the polymer system) selects from 0% to 20% by weight of the total powder weight, if necessary in case of high bending strength. Apply.
감수제에 있어서는 페이스트가 골재를 원활히 코팅할 수 있는 작업성과 페이스트의 흘러내림성을 판정하여 전체 분체량 중량부에 0%에서 10%내에로 자유롭게 선택한다.In the water reducing agent, the paste determines the workability that can smoothly coat the aggregate and the flowability of the paste, and is freely selected from 0% to 10% based on the total weight of the powder.
상기와 같은 재료 및 제조, 배합비율에 의해 "황토미분말을 적용한 칼라포러스콘크리트 조성물"의 제조가 가능하며, 이에 따른 특성 및 기대효과에 대해서 열거하면, 본 발명에 의한 조성물은 기존의 포러스콘크리트(투수용·식생용·흡음용·수질정화용 등의 포러스콘크리트)에 새로운 개념의 칼라포러스콘크리트 개발을 위해 천연의 환경친화적 재료인 황토미분말을 시멘트 중량부의 3%에서 70% 혼입시킨 포러스콘크리트 조성물의 개발이라 할 수 있으며, 황토 특유의 붉은색이 회색빛의 시멘트를 착색시켜 칼라포러스콘크리트가 될 수 있도록 한 것 [기존의 개발품은 화학안료 및 산화철 등과 같은 금속미분말에 의한 콘크리트의 색상 착색이었음] 과 황토의 산성성질(pH 4.0∼6.0)을 이용하여 시멘트의 강알칼리성(pH 12.0∼13.5)을 황토미분말의 혼입에 의해 자연중화시켜 식생콘크리트로의 활용시 화학적인 중화처리제의 사용없이 중성 성질을 지닌 포러스콘크리트[기존의 개발품은 화학적 중화처리제의 사용에 의해 가능하였음]를 제조할 수 있으며, 또한, 황토미분말의 포졸란 반응성에 의해 페이스트의 강도증진 및 부착강도를 증진시킬수 있도록 제조한 조성물로써 투수용 포러스콘크리트, 식생용 포러스콘크리트, 흡음용 포러스콘크리트, 수질정화용 포러스콘크리트 등에 적용할 수 있다.According to the above materials, manufacturing, and blending ratios, it is possible to prepare a "color porcelain concrete composition to which ocher fine powder is applied", and the properties and expected effects according to the present invention are enumerated. It is the development of a porous concrete composition in which yellow earth powder, which is a natural environmentally friendly material, is mixed from 3% to 70% by weight of cement to develop new concept of colored porous concrete for marine, vegetation, sound absorption, and water purification. Ocher's unique red color can be colored porcelain concrete by coloring gray cement [existing development was color coloring of concrete by fine metal powder such as chemical pigment and iron oxide] The strong alkalinity (pH 12.0-13.5) of cement is mixed with the ocher powder using acidic properties (pH 4.0-6.0). When neutralized by use of vegetation concrete, it is possible to prepare a porous concrete having a neutral property without the use of a chemical neutralizing agent [the existing development was possible by the use of a chemical neutralizing agent]. As a composition prepared to enhance the strength and adhesion strength of the paste, it can be applied to permeable porous concrete, vegetative porous concrete, sound-absorbing porous concrete, and water-purifying porous concrete.
본 발명인 황토미분말을 적용한 칼라포러스콘크리트 조성물의 효과를 나열하면,When the effects of the colored porous concrete composition to which the present invention is applied ocher fine powder are listed,
1. 시멘트의 강알칼리성에 의한 문제점을 황토의 산성에 의해 중성화시켜 환경친화적 포러스콘크리트를 제조할 수 있다.1. Environmentally friendly porous concrete can be produced by neutralizing the problems caused by the strong alkalinity of cement by the acidity of ocher.
2. 환경친화적인 황토미분말의 사용에 의한 색상조절이 가능하다. (기존의 발명에서는 색상조절에 있어서 화학안료 및 산화철 성분을 사용함)2. It is possible to control the color by using eco-friendly ocher powder. (In the present invention, chemical pigments and iron oxide components are used for color control.)
3. 황토미분말의 미분말 효과 및 포졸란 작용에 의해 페이스트의 강도가 증진되어 본 발명 조성물의 강도를 증대시킬수 있다.3. The strength of the paste can be enhanced by the fine powder effect of the ocher fine powder and the pozzolanic action, thereby increasing the strength of the composition of the present invention.
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