KR20010068603A - 식생 콘크리트 블럭 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트 블럭이 강도를 유지하면서 일정한 공극을 갖도록 하여 식물이 생장할 수 있도록 하는 식생블럭에 관한 것이다.

본 발명은 공극율 20~40%이고 압축강도 150~200kg인 식생블럭을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 블럭은 하천이나 호안을 형성하는데 있어서, 종래 콘크리트 블럭이 갖고 있는 강도를 유지하면서 식생이 가능하게 하여 자연친화적 환경을 조성시켜 줄수 있는 효과를 갖는다.

Description

식생 콘크리트 블럭{Planting concreat block}

본 발명은 제방이나 옹벽 등 경사면의 안정을 위해 사용되는 콘크리트 블럭에 식생의 도입이 가능하도록 하여 인간에게 친화적 환경을 형성시켜 줄수 있는 콘크리트 블럭에 관한 것이다.

도로의 경사면(傾斜面)에 부설하는 블럭(Block)이나 하천의 경사제방에 부설하는 호안용 블럭으로 녹화(綠化)가 가능한 식생(植生)블럭에 관한 것이다. 식생이란 식물이 일정한 면적을 점유하면서 생활집합체를 유지하는 것을 말한다.

종래 법면이나 하천의 호안을 형성하는데 있어서, 토양안정과 경사면 보호라는 측면만을 중요시하여 콘크리트 옹벽이나 콘크리트 블럭에 의해 일률적으로 시공이 이루어짐으로써 삭막하고 딱딱한 느낌의 경관을 연출하고, 하천이나 도로변의 주변생태계와는 이질적인 모습을 보여주고 있다.

최근에는 보다 조형미를 갖춘 콘크리트 블럭에 의한 시공이 늘어나고 있지만 여전히 콘크리트가 주는 딱딱한 느낌을 벗어나지 못하고 있다.

근래 사람들은 자신들이 생활하고 있는 주위환경에 대한 관심이 높아져서 자연친화적이고 경관을 고려한 환경을 추구하고 있다. 따라서 점점 식생의 도입에대한 요구와 필요성이 증가하고 있다. 그러나 법면의 경우에 기존의 콘크리트 블럭은 사면안정만을 고려하여 식물이 생장될수 있는 여지를 차단함으로써 주변의 생태계와 단절된 이질적인 경관을 제공하고 있다. 또한 이러한 문제점을 해결하기 위해 수목이나 초본류 등 식물의 생장이 가능한 격자블럭등이 적용되기도 하지만, 토사의 유실이나 슬라이딩 등으로 안정성이 떨어지는 문제점을 안고 있다. 하천의 호안에서는 콘크리트 블럭이 적용되어 침식방지와 홍수시의 통수기능만을 고려함으로써 하천생태계의 단절을 가져와서 하천이 가지고 있는 고유의 기능을 살리지 못하고 있다. 즉, 하천생태계 하천수가 흐르는 수중생태계와 제방등의 육상생태계, 그리고 그 사이에 추이대가 존재하여 변화가 심하고 매우 다양한 환경을 형성하고 있어, 그런 환경에 적응하는 다양한 생물들의 서식공간이 됨과 동시에 자정능력을 가지게 된다. 그러나 오늘날 치수에 중점을 둔 하천정비로 대부분의 하천은 직강화 되고 저수호안, 고수부지, 그리고 고수호안으로 정비되어 저수호안과 고수호안에 콘크리트 블럭이 적용됨으로써, 식물의 도입이 차단되고 미생물 및 소동물의 서식처가 사라지게 되어 하천생태계가 단절되고 콘크리트에 의한 인공적인 경관이 형성되고 있다.

본 발명은 기존의 콘크리트 블럭이 가지고 있는 사면안정 기능을 살리면서도 녹화가 가능한 식생블럭을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 기존의 콘크리트 제조방법과는 달리 세골재를 사용하지 않고 일정한 크기의 조골재, 시멘트, 물, 첨가제 만으로 콘크리트 블럭을 제조하여, 기존의 콘크리트 블럭이 가지는 강도와 안정성을 가지면서도 식물의 뿌리가 정착할 수 있는 일정한 공극율 및 연속공극을 형성시킨 블럭에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 블럭을 제조할 때 시멘트, 골재, 모래, 물을 적당한 비율로 혼합한 것을 성형, 양생 시켜서 제조한다.

이 경우 모래는 미세골재의 한 형태로 사용되는 것이며 따라서 시멘트, 골재, 물의 비율이 1:2:4 내지는 1:3:6 정도가 일반적 비율이다.

그러나 상기와 같은 배합비로 하여 콘크리트 블럭을 제조하게 되면 강도는 유지시켜 줄수 있으나 그 콘크리트 블럭을 사용하여 법면이나 하천의 호안을 형성시켜줄 경우 식물이 생장할 수 있는 조건은 형성시켜 줄수 없었다.

본 발명의 목적은 시멘트 블럭이 강도를 유지하면서 일정한 공극을 갖도록 구성시켜 식물이 생장할 수 있도록 하는 블럭을 제공하고자 하는데 있다.

본 발명에서는 성형된 블럭이 일정한 공극율을 갖도록 하여 주기 위하여 일반 콘크리트 배합비와는 다르게 고성능 감수제(water-reducing agent)와 함께 양생에 필요한 최소량의 물을 사용하고 골재도 일정한 크기의 골재를 사용하므로서 공극율, 공극의 크기, 압축강도를 조정하여 식생이 가능하도록 한 콘크리트 블럭을 제조하였다.

감수제는 계면활성제의 일종으로서 시멘트 입자의 분산성을 향상시켜 주고 재료들의 혼화성을 향상시켜 콘크리트를 균질화 시켜주는 기능을 갖고 있기 때문에 강도, 내구성, 수밀성을 증가시켜 결과적으로 물의 사용량을 감소시켜 주는 역할을한다.

또한 감수제는 형성된 기포를 안정시켜 주는 성질이 있다.

콘크리트 배합시 물의 사용량을 적게하지 않으면 공극율을 유지시켜 줄수 없게 된다. 이 분야에서는 감수율 10~15%의 것을 일반 감수제라 하고 감수율 20~30%의 것을 고성능 감수제라 한다. 고성능 감수제로서는 알킬아릴설폰산소다 및 메라민-포르마린설폰산소다 등이 있다.

본 발명자가 실험한 바에 의하면 식생에 적합한 콘크리트 블럭은 블럭 성형시 충전율을 25~40% 정도가 되도록 하고 공극율을 20~40% 정도 유지하면서 일반 콘크리트 블럭이 갖는 강도를 유지하는 것이 바람직하다.

여기에서 충전율이란 형틀에 콘크리트 혼합물을 투입한 후 진동을 가하면서 유압으로 압축시켜 블럭을 성형할 때 콘크리트 혼합물의 부피가 더 이상 감소되지 않는 것 즉, 완전히 압축된 것의 충전율을 100%로 보고 이에 상응하는 압축정도를 나타내는 것이다.

공극율이란 콘크리트 블럭이 갖는 기공율을 의미한다.

식생블럭에 적합한 공극율과 강도를 유지시켜 주는데 쇄석의 크기, 시멘트, 골재 및 물의 배합비, 성형후 양생 방법 등이 중대한 영향을 미친다.

본 발명자는 골재, 시멘트, 물의 비율이 골재 80~85중량%, 시멘트 12~13중량%, 물 2.5~3.5중량%, 감수제 0.1중량%이고 이때 골재의 크기가 10~20mm인 경우 가장 적합하다는 것을 확인할 수 있었다.

특히 물과 시멘트의 비율에서 시멘트량에 대한 물의 사용량이 20~30중량% 범위 이내이어야 좋다.

상기의 배합비 범위내의 재료를 성형하게 되면 물의 양이 매우 부족한 상태가 되므로 자연 양생이 잘 되지 않고 쉽게 부스러 지는 취약성을 갖게 된다. 따라서 본 발명에서는 48시간 정도 습윤양생시켜 탈형하고 이를 대기중에서 자연 건조시키면서 양생시켜 강도가 떨어지는 것을 억제할 수 있었다.

이렇게 만들어진 블럭은 종자와 식물의 생육에 도움이 되는 충진재로 충진되어 녹화되거나, 블럭의 표면에 사면녹화방법을 적용하여 녹화될 수 있다.

시멘트는 석회의 용출을 적게 함으로써 동식물의 생장에 악영향을 미치지 않고 내구성을 증가시킬 수 있는 고로시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 포틀랜드 시멘트의 사용도 가능하다.

블럭이 필요한 강도를 가지면서 식물의 생육에 필요한 공극을 형성하도록 하기 위해서는 골재자체의 공극에 대한 결합재료의 충전율이 25∼40% 가 되도록 시멘트의 사용량을 조절한다. 블럭의 강도는 결합재의 강도에 비례하지만 결합재가 동일한 경우에는 골재의 입경이 작을수록, 결합재의 충전율이 클수록 커진다. 배합에 사용되는 물과 시멘트의 비는 블럭제조시에 시멘트 페이스트가 흘러 공극을 메우지 않도록 20∼30중량% 사이에서 조정한다.

이때에 식물이 자라서 뿌리가 정착하기 좋은 연속공극을 형성하기 위해 공극율은 20∼40% 사이에서 형성되도록 하며, 조골재의 크기가 배합되는 시멘트의 양을 조절하여 원하는 공극율을 얻을 수 있다. 또한 경우에 따라서는 식물의 도입에 보다 유리한 조건을 형성시킬 목적으로 블럭내에서의 함수율을 높이고 보비력(保肥力)을 증가시키기 위하여 다공질의 경량골재를 섞어 사용할 수도 있다. 즉, 경량골재를 식물의 생장에 필요한 성분을 녹인 용액에 침지시킨후 바로 블럭 제조에 사용하거나, 건조시켜 사용함으로써 다공질 식생블럭내의 보수력 및 보비력의 향상을 도모할 수 있다. 이때 사용되는 경량골재는 쇄석등의 거친재료와 혼합되어 사용되거나, 물과 접촉해도 문제가 없을 정도로 충분한 강도와 내구성을 갖고, 미세한 공극을 함유하고 있는 것을 사용하며, 블럭의 공극크기와 조골재의 크기를 고려해서 적정한 크기(조골재 크기의 1/2이내)를 선정하고, 배합량은 조골재에 대비하여 0.5∼5.0% 비율로 사용한다.

상기와 같은 재료를 준비하여 적정비율로 배합하여 충분히 혼합하고 일정한 형상을 갖는 형틀에서 찍어 성형한 후 양생시켜면, 블럭으로서의 충분한 강도를 가지면서도 식물이 정착할 수 있는 연속된 공극을 갖는 식생블럭을 얻을 수 있다.

이렇게 만들어진 블럭은 종자와 식물의 생육에 도움이 되는 충진재로 중진되어 법면, 호안에 적용되거나, 충진하지 않은채로 적용한 후 블럭의 표면을 사면녹화방법으로 처리하여 사면의 안정을 기하는 동시에 식물로 피복되어 인간에게 친숙하고 자연생태계의 단절이 없는 법면, 호안을 조성할 수 있다.

실시예 1

13∼19㎜의 쇄석 1,550㎏, 고로시멘트 224㎏, 물 56㎏, 고성능감수제(코리아마스터빌더스(주)제품 : 상품명 Reobuild 700) 1.67㎏ 의 배합비로 각 재료를 준비하여, 믹서에서 잘 혼합한 다음에, 다양한 형태의 블럭을 제조하는 일반적인 블럭성형장치의 형틀에 재료를 투입하고, 진동을 가하면서 일정한 유압으로 압축하여 블럭을 성형했다. 이때 물과 시멘트의 비는 25%가 되도록하고, 충전율은 30%가 되도록 하였다. 성형된 블럭을 양생실에서 48시간동안 습윤양생시켜 탈형하고 다시 습윤상태에서 대기중에서 자연 건조시키면서 양생시켜 블럭을 제조하였다. 이 블럭의 공극율은 35%이었다.

실시예 2

10∼13㎜의 쇄석 1,540㎏, 고로시멘트 220㎏, 물 56㎏, 고성능감수제 1.65㎏의 배합비로 각재료를 준비하여, 믹서에서 잘 혼합한 다음에, 다양한 형태의 블럭을 제조하는 일반적인 블럭 성형장치의 형틀에 재료를 투입하고, 진동을 가하면서 일정한 유압으로 압축하여 블럭을 성형했다. 이때 물과 시멘트의 비는 25%가 되도록하고, 결합재의 충진율을 약 30%가 되도록 하였다. 성형된 블럭을 양생실에서 48시간동안 습윤양생시켜 탈형하고 다시 습윤상태에서 대기중에서 양생시켜 블럭을 제조하였다. 이 블럭의 공극율은 31%이었다.

실시예 3

13∼19㎜의 쇄석 1,550㎏, 고로시멘트 224㎏, 물 56㎏, 고성능감수제 1.67㎏, 경량골재(직경4㎜) 31㎏의 배합비로 각재료를 준비하여, 경량골재는 복합비료(N20-P20-K20)를 물에 용해시킨 용액에서 침지하여 충분히 흡수한 재료를 준비하여, 믹서에서 잘 혼합한 다음에, 다양한 형태의 블럭을 제조하는 일반적인블럭 성형장치의 형틀에 재료를 투입하고, 진동을 가하면서 일정한 유압으로 압축하여 블럭을 성형했다. 이때 물과 시멘트의 비는 25%가 되도록하고, 결합재의 충진율을 약 30%가 되도록 하였다. 성형된 블럭을 양생실에서 48시간동안 습윤양생시켜 탈형하고 다시 습윤상태에서 공중양생시켜 블럭을 제조하였다. 이때 사용된 경량골재는 종이의 제조과정에서 나온 제지슬러지를 다른 재료와 섞어 고온에서 구워 만든 경량골재를 사용했다.

상기의 실시예들에서 만들어진 블럭에 대한 물성측정 및 시험결과는 다음과 같다.

시 험 항 목	단 위	실시예 1	실시예 2	실시예 3
공 극 율	%	35	31	31.5
평균 공극경	㎜	4.42	2.75	4.15
압축강도(28일)	㎏	150-175	165-200	155-185
비 중		2.02	2.11	1.98

상기의 실시예들에서 만들어진 블럭에 식생을 도입한 실험의 결과는 다음과 같았다.

시 험 항 목	단 위	실시예 1	실시예 2	실시예 3
발 아 율	%	90	91	93
1개월후 식물체의 키	㎝	9.5	9.4	11

각 블럭의 공극은 밭흙으로 충진하였으며, 생장식물로서 토올페스큐(Tall fescue : 축산용 풀의 일종임)를 사용하였다. 각 실시예의 조건에서 식물의 발아율에는 큰차이를 나타내지 않았다. 종자의 발아율에 블럭의 수분함량이 가장 큰 영향을 미치는 요인으로서 각 실시예의 조건에서 큰 차이를 보이지 않았던 것으로 보인다. 그러나 식물의 생육에는 실시예 1, 2에 비하여 실시예 3에서 많은 차이를 나타냈는데 이는 경량골재에 포함된 양분의 영향과 경량골재가 다른 실시예에 비하여 후기의 수분조건을 양호하게 유지시켜 준데에 따른 것으로 판단된다.

본 발명의 블럭은 하천이나 호안을 형성하는데 있어서 종래의 콘크리트 블럭이 갖고 있는 강도를 유지하면서 식생이 가능하게 하여 자연친화적 환경을 조성시켜 줄수 있는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 골재, 시멘트로 구성되는 콘크리트 블럭에 있어서, 공극율을 20∼40%이고, 압축강도(28일)가 150~200kg인 식생 콘크리트 블럭.
2. 제 2항에 있어서, 골재가 비료성분을 함유하는 골재인 식생 콘크리트 블럭.