KR200383817Y1 - 칼라 콘크리트 전주 - Google Patents

Abstract

본 고안은 칼라 콘크리트 전주에 관한 것이다. 본 고안에 따른 칼라 콘크리트 전주는 그 내부에 내첨된 안료 및 착색광물이 외부로 색상이 발현되는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 종래의 페인트 도색에 의해 칼라가 구현되는 전주에 비하여, 천연광물 등이 갖고 있는 자연 그대로의 색상을 전주에 착상시킴으로써 유해성 페인트칠을 하지 않아도 되어 경제적인 이점과 친환경적인 목적을 달성할 수 있으며, 변색이나 탈색에 대한 강한 내성으로 인해 관리 및 유지 보수의 필요성이 적으며, 도시 미관이나 보행자나 운전자에게 주는 피로감을 줄여주는 효과가 있다.

Description

칼라 콘크리트 전주{Electric pole of color concrete}

본 고안은 칼라 콘크리트 전주에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안료, 혼화제 및 착색광물을 적정량 혼합된 콘크리트 혼합물을 이용하여 전주를 제조하여 전주에 소정의 색상이 발현되도록 할 수 있는 칼라 콘크리트 전주에 관한 것이다.

종래의 콘크리트 전주의 경우에는 사용된 시멘트가 갖는 고유 색상이 그대로 발현되기 때문에 콘크리트 전주에 색상이 발현되도록 하기 위해서는 목적하는 색상을 발현할 수 있는 염료나 안료가 사용되었다. 그러나, 이러한 염료나 안료의 사용은 시간의 경과에 따른 탈색 또는 변색의 가능성이 있으며, 발현되는 색상이 안정적이지 못하여 외관상 미려하지 못하고, 염료나 안료 성분이 외부로 유출되면서 주변 환경을 오염시키는 원인이 되는 문제점이 발생하고 있다. 또한, 염료나 안료 가격이 대체로 고가로 거래되기 때문에 블록, 관, 전주 등의 콘크리트 2차 제품에 사용되는 경우에는 비용상승의 원인이 되는 문제점이 제기되고 있다.

따라서, 종래의 콘크리트 전주에서 색상 발현을 위해 사용되는 염료나 안료로 인한 경제성의 문제는 물론 기술적인 문제점을 모두 해결할 수 있는 대체물질의 필요성이 대두되고 있는 바, 이러한 기술적 필요에 의해서 본 고안이 안출된 것이다.

전술한 종래의 문제점에 기초하여 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사용되는 색상발현물질이 저가이면서도, 색상 발현이 우수하며, 그 지속력이 장기간 보장될 수 있는 대체물질을 찾고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제의 달성을 위한 칼라 콘크리트 전주를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위한 칼라 콘크리트 전주는 그 내부에 내첨된 안료 및 착색광물이 외부로 색상이 발현되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 칼라 콘크리트 전주는, 콘크리트 전주를 제조하기 위한 물, 시멘트 및 골재로 이루어진 혼합물에 상기 시멘트 중량 대비, 2 내지 4 중량%의 안료, 0.5 내지 1.5 중량%의 혼화제 및 5 내지 10 중량%의 착색광물이 포함되어 이루어진 조성물을 이용하여 제조되면 바람직하다. 한편, 상기 칼라 콘크리트 전주를 제조하기 위한 조성물 전체 중량 대비 5 내지 10 중량%의 수지성분이 더 포함되면 바람직하다. 또한, 상기 안료는 산화철이 주성분인 갈색안료, 산화크롬이 주성분인 녹색안료 및 황토와 구리 프탈로시아닌 블루 혼합물이 주성분인 녹색안료 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 조합된 무기계 안료이고, 상기 혼화제는 고로슬래그의 미분말을 주성분으로 포함하는 분말제이며, 상기 착색광물은 산화철계광물, 이산화티탄계광물, 운모, 석영, 석탄, 진흙, 적토 및 황도 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 조합된 광물을 이용하면 더욱 바람직하다. 한편, 상기 수지성분은 수용성 아크릴 수지 또는 멜라민 수지를 이용하면 더욱 바람직하다.

상기 각 조성 성분들에 있어서, 수치한정범위의 상한을 초과하는 양을 사용하는 경우에는 완성된 콘크리트 제품의 강도를 저하, 탈색도의 증가 및 단가 상승의 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 못하며, 수치한정범위의 하한에 미달하는 양을 사용하는 경우에는 안료에 의한 착색효과, 광택효과를 충분하게 달성하지 못하는 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.

이하, 본 고안을 구체적으로 설명하기로 하며, 필요한 경우에는 구체적인 실시예를 들어 설명하고, 고안에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 고안에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 고안의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

먼저, 본 고안에 따른 칼라 콘크리트 전주의 제조를 위해 사용되는 재료의 물리적 또는 화학적 성질을 살펴보기로 한다.

통상 시멘트는 광의로는 물질과 물질을 접착하는 물질을 말하고 있으나, 일반적으로는 토목 건축용의 무기질(無機質)의 결합경화제(結合硬化劑)를 의미하는 것으로 알려져 있다. 그 중에서도 오늘날 흔히 시멘트로 불리는 것은 포틀랜드 시멘트를 지칭하며, 이러한 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등이다. 포틀랜드 시멘트는 이것들을 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여, 그 일부가 용융 소성(燒成)된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것이다. 시멘트는 주요 건설자재로서 콘크리트 또는 시멘트를 주원료로 한 2차 제품용으로 사용되고 있다. 슬레이트, 기와, 기포(氣泡) 콘크리트, 전주(電柱), 관(管) 등 생활주변에서 시멘트 제품은 흔히 볼 수 있다. 시멘트는 콘크리트 제품을 구성하는 가장 기본이 되는 재료로 시멘트의 품질 관리는 콘크리트 제품의 품질에 매우 중요한 요인이 된다.

시멘트는 제조사 별로 구성 성분 비율 및 원재료의 차이 등으로 인해 색상에서 다소의 차이를 보이고 있으며 칼라 콘크리트의 제조에 있어서는 이 시멘트의 색상도 큰 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로 시멘트의 색상이 백색에 가까운 것이 칼라 콘크리트의 색상을 발현하는데 유리한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 이러한 색상에 대한 고려로 국내 제조 시멘트 중 가장 백색에 가까운 색상을 갖는 국내 H사의 보통 포틀랜드 시멘트(1종)를 사용 하였고, 그 외에 색상의 발현 및 강도 등의 제특성에 대한 영향을 고려하여 고로슬래그 시멘트, 백색 시멘트를 적절하게 배합하여 사용하였다.

보통 포틀랜드 시멘트(1종, Ordinary portland cement)는 일반적인 시멘트로서 보편적인 특성을 구비하고 있으며, 일반콘크리트 공사, 건축 및 토목공사에 사용되며, 고로슬래그 시멘트는 포틀랜드 시멘트와 제철소의 슬래그를 혼합한 시멘트로 건조수축, 수화열, 내화학성, 내해수성 등에서 포틀랜드 1종 시멘트보다 우수하고 단기보다 장기강도 우수하여 폐수로, 항만, 하천 등의 토목공사 등에 주로 사용된다. 백시멘트의 경우는 착색성분을 제거하여 백색을 나타내게 한 시멘트로 주로 외장(外裝) 모르타르에 쓰이는 시멘트이다.

일반적으로 콘크리트에 사용하는 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(1종)가 대부분이고, 콘크리트의 색상 등에 대한 고려로 백색 시멘트나 안료를 첨가하여 사용하는 경우도 있다. 그러나 경제성 등의 이유로 백색 시멘트의 사용은 다량의 시멘트가 사용되는 대형 건축물의 공사에서 사용하기에 문제점이 있으므로 최근에는 이러한 색상 등에 대한 고려로서 고로 슬래그 등의 백색 분말의 혼화재료를 첨가하여 사용하는 경우도 많다. 본 고안에 따른 칼라 콘크리트 전주의 제조에 있어서는 시멘트의 물성이 직접적으로 그 색상 성능에 영향을 미치므로 시멘트의 품질 관리가 중요하다. 본 고안에 따른 바람직한 실시예에서는 국내 H사의 보통 포틀랜드 시멘트(1종)를 사용하였다.

고로슬래그 시멘트는 낮은 수화열, 굳지 않은 콘크리트의 유동성, 장기강도 및 내구성 등에서 우수한 성질을 지니고 있기 때문에 특히, 메스콘크리트 구조물과 같은 대형건설 프로젝트에 사용되어지고 있으며, 근래 자원 재활용, 저에너지 관점 및 콘크리트 물성 개선을 위한 관점에서 광범위하게 사용되어지고 있다.

고로슬래그의 특성은 자체적으로는 반응성이 없지만, 시멘트와 혼합하면 시멘트 수화 시 생성된 수산화칼슘과 슬래그 중의 SiO₂, Al₂, O₃ 등과 반응하여 수화생성물을 생성함으로써 강도를 발현하게 된다. 따라서 시멘트가 수화된 후, 그 수화생성물과 슬래그가 재차 반응하여 강도를 발현하게 됨으로써, 보통시멘트에 비하여 경화속도가 매우 느리고, 초기강도가 낮은 단점이 있으나, 수화발열량이 적고 재령 6개월 이상의 장기강도는 높아 매스 콘크리트(Mass Concrete)에 매우 적당한 시멘트이다.

본 고안에서는 고로슬래그 시멘트의 이러한 특성들과 함께 가격 면에서 보통 포틀랜드 보다 다소 낮아서 경제적 이점이 있으므로 이를 최대한 사용하여 경제성을 만족시킬 수 있는 적량을 사용하였다. 고로슬래그 시멘트는 다음과 같은 특성이 있어 칼라 콘크리트 전주 제조에 주요하게 사용될 수 있다. 첫째로, 고로슬래그 시멘트는 우수한 작업성을 갖는다. 즉, 고로 슬래그 시멘트는 미분말이 혼합되어 있으므로 동일수량에서도 일반 포틀랜드 시멘트보다 한층 작업성이 우수한 콘크리트가 얻어지고 시공도 용이하다. 둘째로, 고로슬래그 시멘트는 낮은 수화열과 우수한 장기 강도를 갖는다. 즉, 고로 슬래그 시멘트는 수화 반응에 의해 발생하는 열량이 적으므로 고로 슬래그 량이 증가할수록 고로 슬래그 시멘트의 수화열이 낮아지게 된다. 그러므로 시멘트 수화열에 의한 구조물의 균열 발생을 방지할 수 있다. 또한, 포틀랜드 시멘트의 수화 반응에 따라 생긴 수산화칼슘에 의해 고로 슬래그가 갖고 있는 잠재수경성이 서서히 발휘되어 재령 7일 이후부터 일반 포틀랜드시멘트를 능가하는 강도를 장기에 걸쳐 유지 가능하다. 셋째로, 고로슬래그 시멘트는 적은 투수성을 갖는다. 즉, 고로 슬래그 시멘트는 투수성이 적은 것으로 알려져 있는데, 이것은 고로 슬래그 시멘트중의 슬래그 미분이 물리적으로 콘크리트내부의 공극을 충진하고 화학적으로 유리수산화칼슘(Ca(OH)₂)과의 반응으로 새로운 수화물을 생성시켜 밀실한 조직을 만들기 때문이다. 마지막으로, 고로슬래그 시멘트는 산 및 해수, 하수 등에 대한 고저항성을 갖는다. 즉, 일반적으로 일반 포틀랜드 시멘트의 경우, 수화 시 생성된 다량의 유리수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 시멘트중의 칼슘 알루미네이트상 그리고 산 및 해수, 하수중의 침식성 이온과의 반응으로 팽창성 물질이 생성되고 철근이 부식되어 콘크리트구조물이 침식하게 되지만 고로 슬래그 시멘트의 경우에는 유리수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 고로슬래그와 반응하여 안정된 수화물이 되므로 저항성이 크게 된다. 또한 고로 슬래그 시멘트는 콘크리트의 여러 내구성면에서 우수하다.

한편, 백색시멘트는 통상의 시멘트에서 착색성분을 제거하여 백색을 나타내게 한 시멘트로서, 제 특성은 보통시멘트와 대등하다고 본다. 백색 포틀랜드 시멘트를 제조하는 데 있어 원료의 철분을 제거하고, 소성(燒成)할 때는 매연이 적은 석유 연료를 사용하며, 분쇄는 철구(鐵球) 대신 경질석재(硬質石材) 또는 자기(瓷器)를 사용하는 등, 시멘트색의 원인이 되는 것을 제거해서 만들어진다. 주로 외장(外裝) 모르타르에 쓰이는 것으로, 강도(强度)는 보통 포틀랜드 시멘트보다 약하다. 본 연구에서는 백색 분말의 첨가에 의한 색상 발현 성능 향상을 기대하여 백색 시멘트를 일부 사용하는 방법을 검토하고 있다. 일반적으로 색상의 발현에는 백색의 분말이 바인더로 첨가될 경우 색상의 발현 정도가 우수한 것으로 보이고, 이는 시멘트의 탁한 색상 자체가 색상의 발현에 장애가 되므로 이러한 장애 요인을 완화하는 효과가 나타나는 것으로 생각된다.

골재는 잔골재와 굵은 골재로 구별되며, 잔골재의 품질은 콘크리트 제품의 품질에 직접적으로 영향을 미치는 요인이 되므로 골재의 품질 관리가 매우 중요하다. 본 연구에 사용된 골재는 잔골재는 경북 안동 낙동강 산 천연사(강사)를 사용하였다. 한편, 굵은 골재는 경북 구미산의 부순돌을 사용하였다. 본 고안에 따른 실시예에서는 기존의 다른 골재들에 비해 청색에 가까운 빛을 띠므로 칼라 전신주 기본 색상인 녹색을 제조하는데 바람직하다.

고로슬래그 미분말은 용광로에서 선철(銑鐵)과 동시에 생성되는 용융슬래그를 물로 급냉시켜 얻은 입상의 수쇄 슬래그를 건조하여 미분쇄한 산업 부산물로서 사용목적에 따라서 석고를 첨가하는 경우도 있다. 고로슬래그 미분말은 잠재 수경성이 있으며, 그 자체는 경화하는 성질이 미약하지만 알칼리에 의해서 경화한다. 포틀랜드 시멘트와 혼합한 경우 수산화 칼슘(Ca(OH)₂)과 황산염의 작용에 의해서 경화가 촉진되며 포틀랜드 시멘트만을 단독으로 사용했을 경우에는 수화 발열속도의 저감 및 콘크리트의 온도상승 억제 효과, 장기 강도 향상, 수밀성의 향상, 염화물 이온 침투 억제에 따른 철근의 부식 억제효과, 알칼리 실리카 반응의 억제 효과, 블리딩이 작고 유동성이 우수한 효과 등을 얻을 수 있다. 수쇄(水碎)로 구한 슬래그는 대단히 굵고 더구나 축축하므로, 최근에는 고성능 콘크리트 및 고강도 콘크리트, 샐프 레벨링제 등의 수요와 함께 고로슬래그 미분말의 중요성이 급속히 인식되고 있으며, 분말도를 높이면(6000㎠/g 이상) 고가의 수입 제품인 실리카 흄의 대체 역할을 할 수 있다. 건설재료의 실용화와 고로 시멘트 또는 고로슬래그 미분말이 보급되었던 이유는, 보통 포틀랜드 시멘트가 값이 싸고, 하수로용, 내해수성 콘크리트 등의 필수적인 경우 이외에도 이용되었기 때문이다. 자원 재활용 환경부하예방에 대한 요청이 놀아지면서 더욱이, 산업부산물의 처리장이 없었기 때문에 고로슬래그와 같은 유용한 물질은 100% 재활용하게 되었다. 최근의 고로시멘트 생산량은 전 시멘트 생산량의 18% 정도이다. 앞에서 서술한 것 이외에 고로슬래그의 조성은 SiO₂ 약 33%, CaO 약 42%이며, 잠재 수경성이 크므로 포졸란 류에 비해서 다량이 시멘트에 대해 치환되어 사용된다.

본 고안에서는 고로슬래그 등의 백색 분말을 사용할 경우 혼화재의 혼입에 따라 그 색채에 큰 영향을 주며, 표면의 광택도에도 영향을 주게 되는 영향을 고려하여 고로 슬래그 미분말을 일정량 사용하였다.

콘크리트 착색재로 사용할 수 있는 재료로는 주로 염료와 안료가 있다. 그러나 이러한 염료나 안료를 사용하는 경우 탈색 ·변색, 색상의 불안정성, 주위 환경 오염 등의 문제를 발생시킬 수 있고, 이와 더불어 안료 가격이 고가이므로 경제성의 측면에서도 제품 생산에 어려움이 발생하게 된다. 따라서 본 고안에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 천연광물과 백색 고로슬래그를 시멘트 량에 일정치환 하여 착색 성능과 강도에 대한 보전 효과를 기대하고 소량의 안료를 사용하여 색깔을 좀 더 선명하게 나타내도록 하였다.

천연착색광물을 사용할 경우의 이점은 시간이 지나도 전혀 탈색이 되지 않는다는 것이다. 기존 안료의 경우 태양광에서 빛을 받을 경우 시간이 지나면 색깔이 약간씩 탈색되어 색깔이 바래는 경우가 있다. 이러한 단점을 착색 광물과 수지 등을 배합에 첨가함으로써 보완할 수 있다.

천연착색광물을 시멘트의 일정량에 대해 직접 치환을 하는 경우에는 시멘트 경화반응에 영향이 없고, 공해 및 다른 위험성 등을 고려하여 착색광물을 선택하고 콘크리트 경화의 물성에 영향이 없도록 적정량을 사용하여야 한다. 또한 천연착색광물의 착색효과는 콘크리트 내에서 착색광물의 분산성에 의해서 크게 좌우된다. 따라서 본 고안에서는 다음의 각 항목을 고려하여 착색광물을 선정하였다.

산화철 계의 광물은 여러 가지 색깔을 가지고 있으며, 가장 흔한 색은 적색, 갈색, 황색, 분홍색, 검정색이며 녹색도 가능하므로, 다양한 색상 발현에 사용하였으며, 이산화티탄의 경우에는 시멘트에 섞어 넣으면 백색을 나타내며, 운모의 경우에는 광물 중 가장 쪼개짐이 완전하며, 쪼개진 조각은 탄성력이 강하고, 황색, 갈색, 녹색 및 흑색광택이 가능하다. 석영의 경우에는 다른 성분이 거의 없어, 화학적으로 순수하며 주로 육각주상의 결정을 이루며, 무색, 백색, 회색, 황색, 갈색, 흑색, 자색, 적색, 녹색, 청색 그 밖의 여러 가지 색조를 나타내기 위해 사용하였다. 기타, 진흙, 석탄, 적토, 황토 등을 사용하여, 소재 고유의 색상이 칼라 콘크리트 전주의 색상으로 발현될 수 있도록 다양하게 실시하였다.

본 고안에서는 녹색에 대한 착색 광물들에 대해 그 실시예 및 비교예 실험을 하였으나, 다른 색상의 발현을 위한 천연광물의 선택은 당업자의 범위에서 다양하게 변형될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

구체적으로 본 고안에 따른 실시예에서는 가격이 저렴하고 착색 성능도 양호 할 것이라 기대되는 안산암을 착색 광물로 선정하였으며, 실시예에서 사용된 안산암 분말은 파쇄기로 1차 파쇄 후 500㎛ 이하의 체로 친 미분말을 제조하여 사용하였다.

착색재는 국한된 표면에 색을 입히는 것을 목표로 사용하는 도료나 뿜어 붙이기 재료 등과는 다르게 모르타르나 콘크리트의 내·외부 전체를 색으로 물들이기 위하여 사용하는 재료를 말한다. 우리나라의 경우 착색재의 사용실적은 미미한 상태이며 아직 이에 대한 규정도 마련되어있지 않은 실정이다. 그러나 착색재는 거대한 토목구조물에 사용됨으로써 환경친화를 목적으로 사용되고 있다.

콘크리트용 착색재로 사용할 수 있는 재료로는 크게 염료와 안료로 나눌 수 있다. 염료는 물에 용해되는 착색재로 침투수에 의해 용출되어 색이 변하거나 또한 주위를 오염시키는 경우가 있다. 안료는 물과 용매에 녹지 않는 색깔을 가진 미립의 분말로 염료에 비해 보다 안정된 성질을 가지기 때문에 콘크리트용 착색재료는 주로 안료를 사용한다.

또 안료에는 무기 안료와 유기안료가 있다. 무기안료는 발색성분이 무기물로 이루어져 있으며, 일반적으로 열, 빛, 알칼리 등에 대해서 화학적으로 안정하며, 밑바탕 또는 골재의 색을 보이지 않게 하는 능력(hiding power)은 크지만 색조는 유기안료에 비해서 선명하지 않다. 유기안료는 색조가 선명하고 착색력도 크지만 열과 빛에 대하여 내구적이지 못한 것이 많고 색이 바래기 쉽다. 따라서 콘크리트가 사용되는 환경조건을 고려할 때, 일반적으로 무기안료가 보다 적절한 착색재이다. 그러므로 본 실험에서는 무기 안료를 사용하였다.

종래의 자료에 따르면, 콘크리트에 안료를 사용하면 그 양과 종류에 따라 강도 저하가 발생하는 것을 알 수 있으며, 칼라콘크리트에 사용되는 안료의 사용량을 시멘트 량에 대해 2 내지 4% 정도 사용하였다. 본 고안에 따른 각종 실시예에서는 안료의 사용량은 2%로 하였으며, 사용된 안료 종류도 콘크리트 강도발현에 가장 영향을 적게 주는 것으로 선택하였다. 또한 이러한 강도저하와 환경문제를 해결하기 위해 산업부산물인 고로슬래그를 사용한 배합설계에 대해서도 검토 중이다. 고로슬래그를 사용할 경우 100% 재활용 물질로 자원 및 에너지 절약과 천연자원 보전에 기여가 가능하며, 내부마찰각이 크고 내화성이 우수하여 강도와 내구성 저하가 없고 강도에 대한 보전 효과가 있어 강도증진이 가능하다.

한편, 본 고안에서는 안료의 분산성 향상과 색상 발현에 대한 영향 및 제품 표면 광택도에 대한 영향 등을 고려하여 수용성 수지를 배합에 사용하였다.

수용성 아크릴 수지는 액상으로 된 에멀젼으로 배합에 사용 시 단위 수량의 조정이 필요하고 안료의 분산 효과가 미비할 것으로 생각되나 가격이 싼 장점이 있고, 멜라민 수지의 경우 미분말이므로 안료의 분산과 배합 조정이 용이하나 가격이 다소 비싼 단점이 있다. 멜라민 수지의 경우 접착제, 도료, 콘크리트 유동화제로서의 기능을 가지고 있으므로 착색 효과를 향상시키는 역할을 수행한다.

이하, 본 고안에 따른 칼라 콘크리트 전주를 제조하는 방법에 관하여 구체적인 실시예와 관련 작업 흐름도를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

칼라 전신주 제조를 위한 기초 실험 결과에 따라 각 재료의 사용량을 선정하고, 원심 성형 시의 색상과 제품의 성능을 실험하기 위한 원심 배합 실험을 실시하였다. 차후 원심 배합 실험에 사용되는 재료의 종류와 재료량을 조절하여 최적의 색상과 강도 등의 물리적특성을 나타내는 배합을 선정할 때까지 기초 원심배합실험을 행하였다.

먼저, 물, 시멘트, 안료, 골재, 혼화제, 착색 광물 및 수지성분을 하기 표 1과 같은 실시예에 따라 준비한 후 다음의 각 단계별로 배합하였다.

배합구분		물	시멘트			안료	골재		혼화제	착색광물	수지
			보통포틀랜드시멘트	고로슬래그시멘트	백색시멘트		모래	자갈
녹색	실시예1	150	230	115	115	9.2	770	1052	5.52	23	-
	실시예2	150	230	115	115	9.2	770	1052	5.52	23	-
	실시예3	150	322	-	138	9.2	770	1052	5.52	23	23
	실시예4	150	322	-	138	9.2	770	1052	5.52	23	23
갈색	실시예5	150	322	138	-	9.2	770	1052	5.52	23	-
	실시예6	150	322	-	138	9.2	770	1052	5.52	23	-

상기 표 1에서 실시예 1 내지 4는 녹색배합에 관한 실시예들이며, 실시예 5 및 6은 갈색배합에 관한 실시예들이며, 각 성분함량의 표시 단위는 ㎏/㎥이다. 상기 실시예 1 내지 실시예 6에서 안료, 혼화제, 착색광물의 각각의 사용량은 전체 시멘트 중량에 대비하여, 각각 2%, 5% 및 1.2%의 함량비를 갖도록 조정하였다.

상기 각 실시예에서 사용된 안료는 함량은 동일하지만, 실시예 1에서는 산화크롬을 주성분으로 하는 안료를 사용하였으며, 실시예 2 내지 4에서는 산화철을 주성분으로 하는 안료를 사용하였으며, 실시예 5에서는 밝은 갈색 안료만을 사용하였으나, 실시예 5에서는 밝은 갈색과 어두운 갈색의 안료를 7:3의 비율로 혼합하여 사용하여, 사용된 안료의 성분에서 다소가 차이를 보이도록 배합 설계하였다.

한편, 수지가 사용된 실시예 3과 4의 경우에 있어서, 실시예 3에서 사용된 수지는 수용성 아크릴수지이며, 실시예 4에서 사용된 수지는 분말형 멜라민수지이다.

본 고안에 따른 실시예들에서의 배합과정을 도 1의 흐름도를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 1은 본 고안에 따른 칼라 콘크리트 전주를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.

도 1을 참조하여 각 단계별로 진행되는 공정 내용을 구체적으로 설명하기로 한다.

조성물 준비 단계(S10 내지 S13)

먼저, 상기 표 1에 나타낸 실시예별 배합표에 따르는 칼라 콘크리트 전주 제조용 조성물을 설계기준 강도와 부합되는 재료로 선별하고 계량하여 각 성분을 준비한다(S10). 이어서, 상기 준비된 조성성분 중 시멘트, 골재, 안료 및 착색광물을 건비빔방식에 의해 균질혼합한다. 이때, 상기 시멘트 및 골재를 건비빔방식에 의해 1차 균질혼합한 후(S11), 상기 안료 및 착색광물을 투입하고 건비빔방식에 의해 2차 균질혼합(S12)하는 2단계 균질혼합과정으로 진행하면 더욱 바람직하다. 특히, 상기 착색광물과 안료가 혼합물 내에서 균질하게 분산되어 섞이도록 건비빔을 행해야 색상이 목적하는 바대로 양호하게 발현될 수 있으므로, 2차 건비빔에 특히 유의하여야 한다. 이후, 상기 건비빔방식에 의한 균질혼합을 완료한 상태의 균질혼합물에 상기 준비된 조성성분 중 물 및 혼화재를 투입하여 비빔방식에 의해 균질혼합한다(S13).

원심 성형 단계(S14 내지 S15)

대형 믹서기에서 혼합된 콘크리트 조성물을 PC 강선이나 철선이 장착된 몰드 내에 투입한 후(S14), 원심성형기에 올려 적정한 회전력을 가미하면서 원심 성형을 실시한다(S15). 이때, 적정한 회전력을 가미하기 위한 회전속도는 다양한 속도(RPM)와 그 회전시간에 따라 저속, 중저속, 고속 등으로 분류하고 있으며, 콘크리트 제품에 따라 적절한 회전속도와 시간을 안배하여 원심성형을 실시하는 것은 관련업계에서 자명하게 이해되고 있는 기술이라 할 것이다.

양생 및 탈형 단계(S16)

상기 원심 성형이 완료된 제품은 몰드로부터 탈형하지 않은 상태로 증기 양생실로 이동시킨 후, 적절한 증기 양생 조건에서 양생을 실시한다. 이때, 증기양생의 일반적인 조건은 75 내지 85℃에서 8 내지 12시간 정도 실시하며, 바람직하게는 80℃에서 10시간 정도 실시하고 있다. 이후 적정 조건과 시간에 따라 양생이 완료된 제품은 탈형한다.

제품 시험 및 검사 단계(S17)

탈형이 완료된 후, 최종적으로 제조 완료된 칼라 콘크리트 제품의 색상, 요구 강도 및 표면 상태 등에 대한 시험과 검사를 행하고, 이후 요구 조건에 부합하는 제품에 대해 출하시킨다. 통상 전주에서 요구되는 압축강도의 기준치는 28일 강도 기준으로 500㎏f/㎠ 정도이면 바람직한 것으로 평가되고 있다.

본 고안에 따른 각 실시예에 따라 제조된 칼라콘크리트의 평균 압축강도를 계산하기 위해, 각 실시예에 따라 제조된 칼라 콘크리트 샘플을 6개를 선정하여 측정된 압축강도의 평균치를 측정해보았는데, 모두 기준치를 상회하는 값이 측정되었다.

도 2 내지 도 7은 본 고안의 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 칼라콘크리트의 시제품을 촬영한 사진들이다.

도 2 내지 도 7의 각 사진들을 참조하면, 발현된 색상의 충실도를 직접 확인할 수 있으며, 도 2 내지 도 5는 실시예 1 내지 4의 배합에 따라 녹색을 발현하는 칼라 전주 제조에 사용되는 콘크리트관 시험체의 사진들이며, 도 6 및 도 7은 실시예 5 및 6의 배합에 따라 갈색을 발현하는 칼라 전주 제조에 사용되는 콘크리트관 시험체의 사진들이다. 이들 사진으로부터 관찰되는 바와 같이, 페인트와 같이 외부면에 도색하여 칼라를 발현하는 종래의 전주들에 비해, 그 색상이 은은하게 발현되면서, 내외부에 균일하게 색감이 스며져 있으므로, 부분파손 등이 있다 하더라도 최초 발현된 색상에 손상이 없다는 점도 확인할 수 있어 바람직하다.

이상에서 설명된 본 고안의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 고안을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.

본 고안에 따르면, 종래의 페인트 도색에 의해 칼라가 구현되는 전주에 비하여, 천연광물 등이 갖고 있는 자연 그대로의 색상을 전주에 착상시킴으로써 유해성 페인트칠을 하지 않아도 되어 경제적인 이점과 친환경적인 목적을 달성할 수 있으며, 변색이나 탈색에 대한 강한 내성으로 인해 관리 및 유지 보수의 필요성이 적으며, 도시 미관이나 보행자나 운전자에게 주는 피로감을 줄여주는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 칼라 콘크리트 전주를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.

도 2 내지 도 7은 본 고안의 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 칼라콘크리트의 시제품을 촬영한 사진들이다.

Claims (4)

1. 콘크리트 전주 내부에 내첨된 안료 및 착색광물이 외부로 색상이 발현되는 것을 특징으로 하는 칼라 콘크리트 전주.
2. 제1항에 있어서,

   상기 칼라 콘크리트 전주는, 콘크리트 전주를 제조하기 위한 물, 시멘트 및 골재로 이루어진 혼합물에 상기 시멘트 중량 대비, 2 내지 4중량%의 안료, 0.5 내지 1.5중량%의 혼화제 및 5 내지 10중량%의 착색광물이 포함되어 이루어진 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 콘크리트 전주.
3. 제2항에 있어서,

   상기 칼라 콘크리트 전주 제조용 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 5 내지 10중량%의 수지성분이 더 포함된 것을 특징으로 하는 칼라 콘크리트 전주.
4. 제3항에 있어서,

   상기 수지성분은 수용성 아크릴 수지 또는 멜라민 수지인 것을 특징으로 하는 칼라 콘크리트 전주.