KR20010074002A

KR20010074002A - 재생골재 및 신소재(강섬유, 폴리프로필렌섬유)를 사용한환경친화형 고기능 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의제조방법

Info

Publication number: KR20010074002A
Application number: KR1020000069179A
Authority: KR
Inventors: 박승범
Original assignee: 박승범
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2001-08-04
Also published as: KR100334141B1

Abstract

본 발명은 급증하는 차량 및 소음원에 의해 발생되고 있는 소음공해를 감소시키며, 늘어나는 폐기물의 유효활용을 통한 자원의 재활용 및 환경오염의 방지를 위해 환경친화적이며 인체에 무해한 재생골재 및 신소재(강섬유, 폴리프로필렌)를 사용한 고기능 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 제조를 위한 것이다.

일반적으로 소음에 대한 방음체로서는 유리면 및 암면과 같은 섬유상의 다공질 흡음재등이 있으나 이는 발암물질을 함유하고 있어 인체에 유해하며, 콘크리트용 방음재료들은 낮은 강도와 내구성의 부족 등이 문제로 지적되고 있으며, 특히 인성저항능력을 전혀 보유하고 있지 못한 실정이다.

또한, 현재 국가차원에서 대량으로 발생되고 있는 건설폐기물의 자원화를 통해 정책적으로 재활용률을 선진국 수준으로 끌어 올리기 위하여 재활용 목표를 2001년까지 40%로 정하고 있다. 그러나 이러한 건설폐기물의 재활용에 대한 부정적 시각 및 적용을 위한 자료 등의 여러 가지 제한 조건으로 인하여 사용실적이 극히 미진한 실정으로 건설폐기물의 이용을 통한 콘크리트의 용도전개가 절실히 요구되고 있다.

따라서, 신소재(강섬유, 폴리프로필렌)의 사용을 통한 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 제조로 강도, 인성의 향상 및 흡음성능이 우수하고 인체에 무해한 고기능 흡음 콘크리트의 제조와 재생골재의 사용을 통한 환경친화형 흡음콘크리트의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 용도로서는 차도변의 방음시설 및 공항, 철도, 지하철 등 공공 운송기관의 항구적인 흡음시설 및 흡음용 내·외장 패널, 칸막이 벽, 대형 블록, 천장판 등의 건축자재로서의 활용을 위한 고기능의 흡음콘크리트 부재의 제조에 이용된다.

Description

재생골재 및 신소재(강섬유, 폴리프로필렌섬유)를 사용한 환경친화형 고기능 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 제조방법{Manufacturing Methods of Environmental Absorption Concrete with Continuous Voids using Recycled Aggregate and New Materials (Steel Fiber, Polypropylene Fiber)}

본 발명은 최근 골재의 부족을 통한 대체자원의 절실한 요구와 건설폐기물의 증가로 매립지의 부족 및 환경오염 문제 등의 해결을 위한 방편으로 건설폐기물에서 발생되는 재생골재를 사용하고, 기존의 방음벽 소재들의 문제점(인체의 영향, 강도·인성의 부족 등)을 보완하며 고기능의 환경친화형 흡음콘크리트를 제조하기 위해 신소재(강섬유, 폴리프로필렌섬유)을 보강한 환경친화형 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.

현재 국가차원에서 대량으로 발생되고 있는 건설폐기물의 자원화를 통해 재활용률을 선진국 수준으로 끌어 올리기 위하여 재활용 목표를 2001년까지 40%로 정하고 있다. 그러나 이러한 건설폐기물의 재활용에 대한 부정적 시각 및 여러 가지 제한 조건으로 인하여 극히 미진한 실정으로 건설폐기물의 이용을 통한 콘크리트의 용도전개가 절실히 요구되고 있다.

종래의 방음콘크리트의 제조방법은 일반적으로 유리섬유 및 암면에 의한 방음효과를 나타내고 있으나 이러한 방법은 흡음효과는 좋으나, 인체에 유해하여 사용이 점차 줄어들고 있으며, 최근 연속공극을 통한 다공질의 복합체를 흡음효과를 위해 사용되고 있지만 이러한 복합체는 강도 및 연성의 부족과 내구성의 저하로 많은 문제점을 내포하고 있다.

따라서 재생골재 및 신소재를 이용한 환경친화형 고기능 골재점조 흡음콘크리트의 제조는 자원의 재활용과 환경오염의 방지는 물론 강도· 인성의 증대 및 흡음성능·내구성의 향상을 통한 고기능의 환경친화적인 흡음콘크리트이다.

본 발명은 종래의 방음재(유리, 암면 등)의 품질한계를 신소재(강섬유, 폴리프로필렌섬유)를 통해 해결함과 동시에 최근 에너지의 절약 및 환경보호의 필요성이 증대하고 있는 자원의 재활용을 접목시킨 것이다.

신소재를 통한 강도 및 인성의 증대(도3)와 골재점조 연속공극의 형성을 통한 흡음성능 등을 향상시켜 역학적 성능 및 품질특성이 우수한 흡음콘크리트의 제조와 재생골재의 사용을 통한 자원의 절약 및 재활용을 이룰 수 있는 흡음콘크리트의 제조로 인체에 무해하며 환경친화적인 고기능 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 제조가 가능하도록 하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 고기능 흡음콘크리트의 제조 흐름도

도2는 본 발명에 따라 제조된 신소재 혼입 골재점조 연속공극 단면도

도3은 본 발명에 따라 제조된 Fiber 보강 Mechanism 모식도

도4는 본 발명에 따른 인성(Toughness)측정장치

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 골재 및 재생골재 2 : 강섬유 및 폴리프로필렌섬유 3 : 시멘트페이스트 4 : 연속공극 5 : 변형량측정장치(LVDT) 6 : 순수처짐측정용 바(bar) 7 : 골재점조 연속공극 콘크리트 공시체

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 사용된 재료는 다음과 같다.

골재는 쇄석과 재생골재를 사용하였으며, 쇄석은 비중 2.64, 단위중량 1,470kg/m³의 5∼10mm의 골재와 재생골재는 비중 2.43, 단위용적중량 1,330kg/m³의 5∼10mm의 재생골재를 사용하였다. 사용된 골재는 KS에 준하여 골재의 품질성능을 확인하였으며, 재생골재는 본 발명에 대한 사용성을 평가하기 위해서 사용되었다.

강섬유는 국내 C사 제품으로 길이 25∼60mm, 지름 0.3∼0.8mm, 비중 7.85, 인장강도 4,500kgf/cm²의 양단 후크형(End Hook형)섬유와 폴리프로필렌섬유는 국내 S사 제품의 길이는 30∼60mm, 비중 0.91, 인장강도 2,600kgf/cm²의 Mesh형 섬유를 사용하여 신소재의 혼입률에 따른 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 품질특성을 기존의 품질특성과 비교하기 위해서 사용하였다.

본 발명에 사용된 배합은 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 품질특성이 연속공극률에 영향을 미치기 때문에 연속공극률의 변수 중에 가장 큰 영향을 미치는 P/G(페이스트 골재비)를 0.3∼0.5%로 변화시키면서 이에 대해 신소재 혼입률(강섬유는 0.2 ∼ 1.0vol.%, 폴리프로필렌 섬유는 0.1 - 0.5vol.%)을 변화하였으며, 또한, 혼화제로는 유동화제로서 나프탈렌 설폰산염 고축합물인 Mighty 150을 시멘트 중량의 1%비율로, 증점제로서 SBR(Styrene Butadiene Rubber)을 시멘트 중량의0.5, 1%의 비율로 사용한 신소재보강 고기능 골재점조 연속공극 흡음콘크리트(도2)를 제조하는 것을 특징으로 하며, 복합체의 제조에 있어 섬유와 매트릭스가 분리하지 않고 파이버 볼(Fiber-ball)이 생기지 않도록 섬유를 매트릭스 내에 균등 분산시키면서 적당한 워커빌리티를 확보하도록 시험배합을 통하여 믹싱방법과 배합조건을 선정하였다.

본 발명에서는 재생골재 및 신소재(강섬유, 폴리프로필렌섬유)를 이용한 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 품질특성을 파악하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 연속공극 콘크리트의 연속공극률은 일본 에코콘크리트 연구위원회의 시험방법(안)에 준하여 측정하였으며, 압축, 인장시험방법은 ψ10×20cm 원주형 몰드를 제작하여 KS F 2405『콘크리트의 압축강도』와 KS F 2423 『콘크리트의 쪼갬인장강도』 시험방법에 준하여 실시하였다. 또한, 휨강도 및 휨인성 시험은 15×15×55cm의 보(beam) 공시체를 제조하여 JSCE-SF4의 「섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 휨인성 시험방법」(도4)에 준하여 일본 S사의 B Type Autograph를 사용하여 재하 하중별 처짐량을 측정한 후 X-Y레코더로 하중-처짐곡선을 구하여 휨인성을 평가하였다. 또한, 골재점조 연속공극이 형성된 흡음콘크리트의 흡음특성을 파악하기 위해 Φ9.8cm와 두께 7cm의 공시체를 제작하여 KS F 2814『관내법에 의한 건축재료의 수직 입사 흡음율 측정방법』에 준하여 측정하였다.

재생골재 및 신소재를 이용한 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 품질특성

구 분	A(쇄석)	B(재생골재)	C(강섬유)	D(폴리프로필렌섬유)
연속공극률(%)	6∼20	5∼19	5∼23	6∼22
압축강도(kgf/cm²)	120∼200	110∼200	100∼220	100∼210
인장강도(kgf/cm²)	19.5∼25.6	19.7∼24.5	25.1∼35.3	23.6∼29.7
휨강도(kgf/cm²)	26∼33	25∼32	34∼45	32∼39
휨인성계수(kgf/cm²)	2.4∼3.1	2.3∼2.9	19.1∼30.5	15.7∼27.2
최대흡수율(%)	70∼75	70∼75	72∼77	76∼79

기존흡음재와 신소재 혼입 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 특성 비교

제품명구분	Glass Wool	Rock Wool	본 발명품
재질	유리용융 SiO2 무기질	SiO2+Al2O3 무기질	골재점조 연속공극 콘크리트
평균흡음율	0.75∼0.8	0.75∼0.8	0.72∼0.79
인체영향	발암물질	발암물질	인체무해
인성(Toughness)	없음	없음	우수
내구성	짧다	짧다.	반영구적
변형	심함	보통	없음

재생골재 및 신소재를 사용한 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 품질은 (표1)과 같이 쇄석만을 이용한 골재점조 흡음콘크리트(A)는 최대흡수율이 70∼75%로 종래의 흡음재에서 보여주고 있는 소음 흡수능력을 나타내고 있으며, 재생골재를 사용한 흠음콘크리트(B)의 경우는 쇄석골재를 사용한 경우와 비교하여 강도 및 연성과 흡음율에 있어서 일반쇄석의 사용시와 큰 차이를 나타내고 있지 않는 것으로 나타나 골재점조 연속공극 흡음콘크리트에 재생골재의 사용이 가능한 것으로 나타났다.

또한 신소재를 혼입한 경우의 골재점조 연속공극 콘크리트의 경우는 신소재를 혼입하지 않은 콘크리트(A)에 비해 압축강도는 같은 수준의 강도발현을 나타내고 있으며 강섬유와 폴리프로필렌섬유를 혼입한 경우(C,D)는 신소재를 혼입하지 않은 경우(A)에 비해 인장강도는 각각 22∼27%, 13∼17%의 증가 효과를 나타내었고, 휨강도는 각각 23∼26%, 15∼19%의 강도증진효과를 나타내었다. 인성을 나타내는 척도인 휨인성계수는 신소재를 혼입한 경우(C, D)가 혼입하지 않은 경우(A)에 비해 각각 85∼90%, 88∼93%의 인성증가는 나타내고 있는 것으로 확인되었으며, 최대 흡음률의 경우도 신소재를 혼입하지 않은 경우(A)에 비해 약간 양호하거나 같은 정도의 흡음률을 나타내는 것으로 확인되었다.

상기와 같은 품질시험을 통하여 골재점조 연속공극 흡음콘크리트는 품질성능이 우수한 것으로 나타났으며, 재생골재의 골재점조 연속공극 흡음콘크리트로의 적용 및 유효이용 가능성을 확인하였다. 또한, 신소재의 사용을 통해 강도 및 인성의 우수한 증대효과로 골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 우수한 품질특성을 나타내고 있음을 확인하였다.

상술한 바와 같이 본 발명은 강도 및 인성의 증진과 흡음성능의 향상 및 내구성의 증진 등을 통한 인체에 무해하며 환경친화적인 고기능의 방음 및 흡음콘크리트의 제조기술력 향상을 도모할 수 있으며, 제조 기술의 확보로 관련제품의 수입대체효과는 물론 관련기술의 해외수출로 외화획득에 기여할 수 있다.

또한 도로, 철도, 지하철 등의 소음감소로 쾌적한 도시 환경조성과 자연 친화적인 부재의 개발을 통한 외부환경미관의 개선효과를 이룰 수 있으며, 재생골재의 사용을 통한 자원의 유효이용으로 국가의 에너지절약 및 건설폐기물의 불법 매립을 통한 환경피해의 예방에 크게 기여할 수 있다.

Claims

흡음콘크리트 제조시 골재점조 연속공극을 특징으로 하는 제조방법
청구항 1에 있어서

골재점조 연속공극 흡음콘크크리트의 제조시 재생골재의 사용을 특징으로 하는 제조방법
청구항 1에 있어서

골재점조 연속공극 흡음콘크리트의 제조시 강섬유(길이 25∼60mm, 혼입률 0.2∼1.0vol.%)와 폴리프로필렌섬유(길이 30∼60mm, 혼입률 0.1∼0.5 vol.%)의 사용을 특징으로 하는 제조방법