KR20070083740A - 복합 석재의 얇은 슬라브 형태인 물품의 제조 방법 및 그결과물 - Google Patents

Abstract

얇고(10-30 mm) 넓은 슬라브 제조 방법에 있어서, 물, 시멘트 및 유동제를 포함하는 시멘트 혼합물이 조절된 크기의 비활성 스톤 골재와 혼합된다. 결과물인 혼합물은 소정의 두께로 임시 지지체 상부에 증착되고 진공 진동압착을 거치게 된다. 이렇게 형성된 슬라브는 모서리를 따라 밀봉되고 수증기에 대하여 불침투성인 두 개의 얇은 플라스틱 시트 사이에 상기 슬라브를 감싼 채 경화시킴으로써 세팅 및 경화단계를 거치게 된다. 상기 방법은 시멘트 혼합물 제조 단계 동안에 수행되는 혼합 방법 및 시멘트 페이스트와 스톤 골재와의 혼합 방법에 대한 구체적인 수단을 제공한다. 또 다른 개선점은 시멘트 페이스트의 구성성분뿐만 아니라 골재와 혼합하는 동안 골재의 주입 순서에 관한 것이다.

Description

복합 석재의 얇은 슬라브 형태인 물품의 제조 방법 및 그 결과물{METHOD FOR MANUFACTURING ARTICLES IN THE FORM OF THIN SLABS OF COMPOSITE STONE AND RESULTANT ARTICLES}

본원발명은 하나 이상의 스톤 골재(stone aggregate) 및 시멘트 페이스트로 구성된 복합 석재(composite stone)의 얇은 슬라브 제조에 관한 것이다.

더욱 특히, 본원발명은 상기 얇은 슬라브(두께가 10 내지 30 mm임)의 제조 방법 및 그 방법에 의에 얻은 슬라브에 관한 것이다. 일반적으로 하나 이상의 비활성 스톤 골재 및 시멘트 결합제로 구성된 물품은 콘크리트라는 이름으로 알려져 있다. 현재 특히 뛰어난 시멘트 결합제는 포틀랜드(Portland)인데, 이것은 수경성 결합제(물과 상호작용하여 경화되는 결합제) 중에 대조 제품(reference product)이다. 이하에서, 시멘트 또는 시멘트 결합제를 언급할 때, 대조군은 본질적으로 포틀랜드 시멘트가 될 것이지만, 유사한 특성을 갖는 또다른 수경성 결합제의 사용을 배제하는 것은 아니다. 상당한 압축 강도 때문에, 콘크리트는 빌딩 구조물의 건축을 위해 주로 사용된다.

구성성분 "시멘트 결합제"(또는 "시멘트 페이스트")는 거푸집 또는 셔터워크 내에 붓고 채우기 위해 필수적인 작업능력 및 유동성을 확보하기 위하여 물/시멘트 (w/c) 중량 비율을 사용하여 제조되고, 경화 후, 이들의 기하학적 형태가 형성된다. 시멘트 페이스트가 0.50의 w/c 비율을 갖는, 적절하게 측정된 구성성분을 갖는 콘크리트는 예를 들면 진동 플레이트(vibrating plates) 및 테이블 또는 진동 침적 니들(vibrating immersion needle)과 같은 전통적인 패킹 시스템(packing system)을 사용함에 있어서 만족스러운 작업능력을 가지며, 전통적인 빌딩 구조물의 건축에 적합하다.

작업능력을 확보하기 위한 충분한 w/c 비율을 갖는 시멘트 페이스트로 제조된 콘크리트는 다공성인데, 왜냐하면 혼합용 물은 시멘트 수화 과정에서 항상 과량으로 존재하고 그 결과 시멘트 혼합물은 많은 마이크로규모의 모세관 공극을 갖기 때문이다.

콘크리트에 적용가능한 이론에 따르면, 시멘트 입자를 완전하게 수화시키기 위해 필수적인 w/c의 화학량론적 비율은 0.42이고, 이 경우에 일부 모세관 공극이 생성되는데, 왜냐하면 수화된 시멘트 겔이 모든 가능한 공간을 채우지 않기 때문이다. 동일한 이론에 따르면, 겔/공간 비율 = 1을 갖는 물품을 제조하기 위하여, 여기서 시멘트 페이스트는 모세관 공극(외부적으로 물이 첨가될 가능성 있음)이 전혀 없는데, 0.3615 미만의 w/c 비율(중량비율)이 사용되어야만 한다. 시멘트 입자의 표면은 시간에 따라 서서히 수화되고, 혼합용 물과 함께 시멘트 겔(주로 복합 하이드로실리케이트로 구성됨)을 형성하는데, 이것은 입자의 내부 방향 및 외부 방향 양쪽으로 증가하고, 무수의(anyhydrous) 입자 핵 및 이웃하는 입자에 의해 생성된 겔을 갖는 총합체(whole)를 형성하고, 경화된 페이스트 내에서 연속체(continuum) 를 생성한다. 그럼에도 불구하고, 상기 과정은 느리며, 1년의 경화 이후, 시멘트 입자는 개개 입자의 타원형 주변의 단지 8 μm의 깊이 이상으로 수화된다. 천천히, 입자의 주어진 공극률 및 투과성 조건 그리고 환경 습도의 존재하에서, 시멘트 입자의 무수 핵(anhydrous nucleus)의 수화는 계속되어서 다년간 진행되지 않아도 완료된다.

포틀랜드 525 시멘트의 분말을 형성하는 입자의 지름은 통상적으로 0.1 내지 60 μm의 범위이며 약 30 μm의 평균값을 가지므로, 경화된 시멘트 페이스트는 입자 내부에 그 입자의 외피 주변에서 수화된(여기서 깊이는 상기 8 μm보다 훨씬 작음) 무수 시멘트 핵을 필수적으로 함유하며, 상기 입자는 함께 결합하여 겔 덩어리를 형성한다. 시멘트 분말을 형성하는 개개 입자의 크기 및 분배 그리고 또 다른 부수적인 관련 현상을 고려하면, 실제로 혼합용 물과 접촉하여 수화되는 시멘트는 혼합물에 존재하는 시멘트의 55 내지 70%를 초과하지 않는다. 수화 과정에 사용될 혼합용 물의 양은 수화가능한 시멘트의 백분율에 화학양론적 비율 0.42를 곱하여 얻어진다, 즉:

(a) 수화가능한 시멘트의 백분율이 55%인 경우, 23.1 리터의 물(w/c = 0.231)이 시멘트 100 kg당 사용될 것이다;

(b) 수화가능한 시멘트의 백분율이 70%인 경우, 29.4 리터의 물(w/c = 0.294)이 시멘트 100 kg당 사용될 것이다.

각각의 경우에 상기 제시된 비율을 초과하여 혼합물에 유입되는 물의 양은 수화 과정에 참여하지 않으나, 경화된 시멘트 혼합물 내에 공극률을 발생시키면서 증발한다.

그러므로, 실제로, 시멘트의 완전한 수화가 불가능하다는 점을 고려하면, 그리고 0.3615 미만의 w/c 비율 및 외부에서 첨가되는 물을 고려하면, 시멘트 물품에는 물의 흡수를 결과하는 모세관 공극이 존재한다. 그러므로, 최소의 모세관 공극 및 물품의 최소 습기 흡수를 결정하기 위하여, 0.29 미만의 w/c 비율을 갖도록 작업하는 것이 필수적이다.

전술한 바에 따르면, 0.3615 미만의 w/c 비율을 갖는 시멘트 부분은 수화되지 않을 것이라는 점은 명확하다. 그렇지만, 수화되지 않은 시멘트의 존재가 물품의 최종 강도에 불리한 것은 아니다. 그와는 반대로, 겔/공간 비율 = 1 을 갖는 모든 다양한 혼합물 중에서, 수화되지 않은 시멘트(낮은 w/c 비율을 가지면서 수득됨)를 더 높은 비율로 갖는 물품은 더 큰 강도를 갖는데, 이는 본래의 시멘트 입자를 둘러싸는 겔 층이 더 얇기 때문이다.

콘크리트의 물리적/기계적 특성은 주로 다음에 의해서 결정된다:

- 시멘트 페이스트의 공극률;

- 시스템의 공극률;

- 골재 표면에 대한 시멘트 페이스트의 결합.

콘크리트에서, 시멘트 페이스트는 시스템 내 체인의 약한 연결수단이다. 실제로 경화된 페이스트(시멘트 겔)는 28 부피%의 나노규모 공극률("겔 공극률"이라 불림)을 갖는 석재료에 비교될 수 있는데, 상기 공극은 안정하게 흡수되어서 증발하지 않는 물로 포화된다. 외부에서 첨가되는 물이 없는 상태에서, 상기 다공성 석 재는 부피의 8.7%에 상응하는 모세관 공간을 갖는, 마이크로규모의 모세관 공극에 의해 더욱 침투된다.

쉽게 압축될 수 있고 0.36 및 0.50의 w/c 비율로 특징되는 제제로부터 수득된 구조용 콘크리트에 있어서, 공극률, 골재 표면에 대한 페이스트의 불완전한 접착, 및 그 결과로 발생하는 물리적/기계적 특성은 일반적으로 수용가능하고 수용된다.

실제로, 구조물 내에서, 휨 강도(flexural strength)는 매우 중요한 인자는 아니며 약 40 내지 70 N/㎟ 값을 갖으며, 마찬가지로 7 내지 10 중량% 범위인 습기 흡수도 매우 중요한 인자를 구성하는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 수득될 수 있는 압축 저항(compression resistance) 값은 표준에 따른다.

예를 들면 300 x 140 cm의 크기와 10 내지 30 mm의 두께를 갖는 슬라브와 같이, 제한된 두께 및 큰 치수(dimension)의 물품 제조가 요구되는 때에는, 20-22 N/㎟ 이상의 휨 강도, 1% 이상의 습기 흡수를 달성하는 것, 및 특히 제시된 두께에서 깨지기 쉽게 만드는 자연적으로 미리 존재하는 결함을 피하는 것은 절대적으로 필수이다.

본원발명의 주된 목적은 산업적으로 유리한 방법으로 전술한 문제점 및 단점들이 해결되는, 얇은 슬라브, 특히 전술한 타입의 얇은 슬라브의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 목적은 얇은 슬라브 형태로 물품을 제조하는 방법으로 달성되는데, 여기서 조절된 입자 크기를 갖는 하나 이상의 비활성 골재가 시멘트 페이스트와 혼합되고, 층이 임시 지지체 상부에 형성되고, 상기 층은 진공 압착단계를 거치게 되며, 동시에 미리 결정된 진동수와 기간의 진동 운동이 적용되며, 그 후 결과물의 세팅 및 경화를 포함하는 단계가 수행되는데, 본 방법은 다음 단계를 특징으로 한다:

(1) 혼합물에 대하여 커팅 액션(cutting action)을 발휘하도록 성형된 믹싱 블레이드(mixing blade)를 사용하여, 시멘트, 물, 유동제 및 라텍스를 수 분 동안, 바람직하게는 약 10분 동안 혼합함으로써, 0.21-0.25의 물/시멘트 중량 비율을 갖는 시멘트 페이스트를 제공하는 단계;

(2) 수득된 상기 시멘트 페이스트를 0.8 mm 초과의 크기를 갖는 굵은 골재(coarse aggregate)와 약 7분 동안 혼합하여 개개의 입자를 시멘트 페이스트로 최적으로 코팅하는 단계;

(3) 나머지 입자, 즉 0.1 내지 0.3 mm 크기의 중간-크기 입자를 상기 결과 혼합물에 첨가하고, 균질한 혼합물이 수득될 때까지 약 4분 동안 혼합하는 단계;

(4) 수증기에 대하여 불침투성인 플라스틱 시트가 놓인 몰드 내에 또는 임시 지지체 상부에, 미리 결정된 두께 및 치수를 갖는 층 형태로 상기 혼합물을 분배하는 단계;

(5) 상기 층을 수증기에 대하여 불침투성인 제2 플라스틱 시트로 덮고 진동압착작용으로 진공 압착하는 단계;

(6) 압착 이후에, 두 개의 상기 불침투성 플라스틱 시트를 그 주변 모서리를 따라 밀봉하여 일종의 상자(sheath)를 형성하는 단계;

(7) 상기 압착된 시트를 24시간 동안 경화하여, 다루기 적합한 조건을 달성하는 단계;

(8) 상기 두 개의 플라스틱 시트에 의해 형성된 밀봉 케이스로 에워싸여짐을 항상 유지하면서, 7일 이상 상기 슬라브를 경화시키는 단계.

그 후 슬라브는 케이스로부터 방출되고 사이징(sizing) 및 연마(polishing)와 같은 최종 작업을 위해 수송된다.

본원발명의 바람직한 구체예에서, 초기 시멘트 페이스트 제조에 사용된 시멘트의 5-15%가 포졸란 활성(pozzolanic activity)을 갖는 미세 분말(fine powder), 예를 들면 고-반응성 메타카올린(하소된 카올린을 의미하는 용어) 또는 실리카 흄(강 주조 흄에 포함된 애쉬에 대한 일반 상표명)로 교체되는데, 이는 최종 물품의 물에 의한 수축을 감소시키기 위한 것이다.

상기 단계(1)에서의 바람직한 구체예와 관련하여, 시멘트 페이스트의 제조에 사용된 재료에 약 20%의 굵은 입자를 첨가하는 것이 효과적인데, 굵은 입자는 미세 분말에 대하여 믹싱 블레이드(mixing blade)의 분리 작용을 제공한다. 특히 높은 주변 온도(ambient temperature)에서, 물품의 압착 이전에 출발단계부터의 세팅을 방지하기 위하여, 콘크리트 기술분야에서 공지된 타입의 세팅 억제제(setting retardant)를 혼합물에 첨가하는 것이 또한 유리하다.

본원발명의 바람직한 구체예와 관련하여, 루스(loose) 및 디애러터블(deaeratable) 형태로 최종 혼합물을 수득하기 위하여, 시멘트 페이스트와 스톤 골재(stone aggregate) 혼합의 최종 단계 동안에 첨가되는 중간-크기의 입자는 친수성 첨가제, 특히 염기성 환경에서 저항성이고 신속히 용해되는 타입의 건조 카복시메틸 셀룰로오스로 보충되는데, 그 첨가량은 초기 시멘트 혼합물 제조에 사용되는 물 양의 2-3 중량% 범위이다.

특별한 기계적 강도 및 특히 파괴되는 경우 항-붕괴 특성(anti-collapse properties)을 갖는 얇은 슬라브 형태의 물품을 제조하는 것이 요구된다면, 성형 몰드(forming mould) 내에서 혼합물의 분배는 두 단계로 수행되며, 각각의 단계 동안 슬라브 형성에 사용되는 혼합물 전체 양의 일부가 몰드에 부어지고, 제1 및 제2 혼합 분배 단계 사이에 추가 단계가 삽입되는데 추가 단계에서는 약 0.5 mm의 지름 및 약 20 mm의 길이를 갖는, 바람직하게는 루스(loose) 철근(steel fibre)-바람직하게는 스테인리스 철근 형태의 강화제 층이 미리 몰드 내에 증착된 일부 혼합물 층의 표면 상부에 분배되고, 그 후 제2 혼합물 층의 증착이 수행되어서 철근의 강화 층이 물품 몸체에 주입되어서 잔류하게 된다.

루스 철근의 대안으로서 일반적으로 약 0.5 mm 이하의 지름을 갖는, 바람직하게는 스테인리스 강으로 제조된 얇은 금속 와이어로 형성된 그물망(meshwork) 또는 매팅(matting)을 사용하는 것이 가능하다.

더욱이, 상기 중앙 강화층(reinforcing layer)은 적절한 품질의 비-금속 재료, 예를 들면 시멘트 또는 플라스틱에 저항성인 유리섬유로 구성될 수 있다.

본원발명의 방법에 대한 추가 대안으로, 다음이 언급되어야만 한다:

1) 약 24시간의 경화 단계 이후 그리고 수증기-불침투성 플라스틱 시트의 제거 이후, 형성되고 압착된 슬라브의 경화단계는, 약 7일 동안의 실행 대신에, 상기 슬라브를 습식 환경(즉, 액체 물 상의 존재 하에서) 및 높은 온도 및 압력 조건, 즉 각각 약 180℃ 및 약 10 bar의 오토클레이브 내에 위치시킴으로써 촉진되며, 상기 처리는 수 시간(바람직하게는 약 10) 동안 계속된다. 이와 같은 방법의 변형은 골재가 규산질 함유 특성인 경우, 특히 석영인 경우에 특히 유리한데, 왜냐하면 이러한 경우에는 골재와 수화된 시멘트 사이의 추가적인 화학 결합이 형성되기 때문이다. 감소된 표면적 및 결정성 구조를 특징으로 하는, 결과로써 산출되는 슬라브의 시멘트 페이스트는 단지 24시간 후에, 실온에서 28일 동안 경화를 거치는 전형적인 시멘트 페이스트의 저항값을 가지며, 이것은 또한 보통의 조건에서 경화된 동일한 페이스트보다 5-10배 적은 수경성 수축(hydraulic shrinkage)을 동반한다.

상기 시멘트 페이스트는 아나타제(anatase) 형태의 이산화티타늄으로 추가로 보충될 수 있다: 실제로 상기 물질의 광촉매 특성은 잘 알려져 있어서, 일단 경화가 종결되면, 상기 물질은 대기에 존재하고 물품의 표면과 접촉하는 유기 및 무기 오염 물질을 빛 및 대기의 산소 존재 하에서 산화시킬 수 있으며, 그 결과 한편으로는 물품 표면의 심미적 특성이 보존되는 결과를 얻으며, 다른 한편으로는 상기 물품과 직접 접촉하는 대기로부터 오염물질을 제거하는 역할을 수행한다.

상기 혼합물에 대한 가능한 첨가제 중에서, 최종 슬라브에 특정한 심미적 그리고 형태-관계된 특성을 제공하며 보이기 위해 표면에 드러나는 석질 원소(예를 들면 유리, 쉘(shell) 등)를 언급하는 것 또한 가능하다. 더욱이 살균제가 상기 페이스트에 첨가될 수 있는데, 이것은 골재 분야에서 공지되어 있으며 이것은 슬라브의 표면으로부터 천천히 그리고 오랜 기간 동안 방출된다. 이 경우 결과물인 슬라브는 위생-공중위생 응용분야에 특히 적합하다.

본원발명 방법의 또 다른 특징적인 면을 살펴보면, 첫째로 0.25 미만의 매우 낮은 물/시멘트 비율을 갖는 얇고 넓은 슬라브 형태의 물품 제조가 진공 진동압축 압착작용을 적용함으로써 가능하다는 것이다. 실제로, 본원발명에 따르는 방법에서 혼합물과 0.21-0.25 비율의 물/시멘트를 압착시켜서, 경화 이후에 22 N/㎟ 만큼이나 큰 예외적인 휨 강도를 가지며, 대응하는 표준 조건에 규정된 바와 같이 105℃에서 건조 후 매우 낮은 습기 흡수 값(0.5-0.7 중량% 미만)을 갖는 물품을 수득한다.

시멘트 혼합물의 제조 단계에 대하여 살펴보면, 구성성분은 시멘트 기술분야에서 잘 알려진, 바람직하게는 하이드로설포네이티드(hydrosulphonated), 아크릴릭, 카르복실릭 및 멜라민 슈퍼유동제(superfluidizer) 군에서 선택되거나 또는 시장에서 구입 가능한 또 다른 효과적인 군에서 선택되는 소위 유동제를 포함한다는 점이 먼저 언급되어야만 한다.

전술한 유동제와 관련하여, 믹싱 블레이드(mixing blade)에 의해 수행되어야만 하고, 필요한 경우 굵은 입자 약 20%를 첨가함으로써 더욱 효과적으로 수행되는 커팅 액션(cutting action)은 유동제가 시멘트 입자 클러스터에 대한 효과적인 탈응집 효과를 갖는 것을 확보하는데 결정적이다. 다른 말로 하면, 상기 방법에서 각각의 개개 시멘트 입자는 물에 의해 완전히 둘러싸이고, 이는 매우 낮은 물과 시멘트 비율을 갖는 혼합물의 최적의 수화에 대한 본질적인 조건이 되는 것이 보증된다.

차례로, 바람직하게는 평균 크기가 0.1 μm인 입자를 갖는 아크릴 수지의 수성 유상액(emulsion)인 라텍스가 다양한 기능을 수행하게 하기 위하여 출발 혼합물에 첨가된다:

이것은 낮은 w/c 비율의 사용을 촉진하고, 물과 시멘트 혼합물에 존재하는 틈새를 포화시키며;

이것은 수화된 시멘트 입자 사이의 접착을 개선 시킨다(분산된 물은 세팅하는 동안 라텍스로부터 방출되어 시멘트로 들어가며, 겔을 플라스틱 필름으로 부분적으로 덮는 라텍스의 합착을 결과한다);

이것은 물품의 기계적 특성을 개선 시키는데, 왜냐하면 이것은 전통적인 콘크리트의 시멘트 페이스트에 항상 존재하는 미세한 틈의 출현을 방지하기 때문이다;

이것은 시멘트 페이스트의 최종 공극률을 감소시키며, 마이크로공극을 포화시킨다.

본원발명의 방법에서 라텍스의 사용은 현실적으로 미세한 결함이 없는 물품의 산업적 규모의 생산을 가능하게 하는데, 상기 물품은 기술문헌에서 MDFC (Micro Defect Free Concrete)로 알려져 있다.

오직 최종 혼합 단계에서 중간-크기 입자(크기 0.1-0.3㎜)의 첨가와 관련하여, 본 방법의 목적은 굵은 입자에 의한 시멘트 페이스트의 마멸을 회피하기 위한 것인데, 마멸은 입자와 시멘트 페이스트 사이의 계면의 품질에 손상을 입히며, 이것은 일반적으로 콘크리트의 취약점을 구성한다; 실제로, 물품의 물리적/기계적 특성은 본질적으로 상기 계면의 품질에 의존한다.

대신에, 시멘트의 일부를 미세 분말 형태의 메타카올린 또는 실리카 흄(silica fume)으로 대체하는 것과 관련하여, 이들의 기능은 속도론(kinetics) 및 수화 생성물을 변형시킴으로써 기계적 특성의 향상 및 물품의 침투성의 감소를 유발하고, 특히 수경성 수축을 반감시켜 그 결과 물품의 안정성을 상당히 증가시키는 것이다.

"수경성 수축(hydraulic shrinkage)"은 수분으로 포화되지 않은 환경에 놓인 습식 콘크리트(wet concrete)의 부피 감소를 의미하는 것으로 이해된다(기본적으로 습식 콘크리트의 건조); 실제로 물품(비-균일한 건조)의 다양한 부분의 비-균일한 수축은 상당한 장력의 원인이며 위험한 틈새의 발생을 결과할 수 있다.

마지막으로, 이미 앞서 언급한 염기성 환경에서 저항성이고 신속히 용해되는 친수성 생성물, 특히 건조 카복시메틸 셀룰로오스의 첨가를 고려하면, 이것은 시멘트 페이스트와 입자의 혼합물을 연화(loosening)시키고 디애레이팅(deaerating)하는 기능을 가지며 그 결과 이것은 성형 몰드 내 증착 단계 및 후속 단계에서 제조된다.

실제로, 매우 낮은 물/시멘트 비율에도 불구하고, 상기 친수성 생성물이 없는 혼합물은 습식 클레이(clay)와 유사한 외형을 가지며 여전히 약간 습윤하며, 성형 몰드 내에서 얇은 층으로서 이들을 다루고 증착하는 것을 어렵게 만든다.

상기 친수성 생성물이 없는 혼합물의 또 다른 부정적인 결과는 서로 다른 색의 두 개 이상의 혼합물의 진동압착이 수행될 때 발생하는데, 왜냐하면 혼합용 물의 이동 및 색의 혼합이 발생하여서 열등한 심미적 외형을 결과하기 때문이다. 그렇지만, 혼합물의 색은 바람직하게는 구별되어서 잔존하여야 한다.

마지막으로, 성형 또는 몰딩 단계 및 경화단계를 살펴보면, 슬라브는 수증기-불침투성 플라스틱(예를 들면 폴리에틸렌 또는 에틸렌 비닐 클로라이드(EVA))의 두 개 시트 사이에 압착되고, 물의 손실 없는 경화를 확보하기 위하여 그 주변을 따라 열-밀봉된다. 이와 같은 방법으로 모든 혼합용 물은 시멘트의 경화에 사용되며, 형성되고 몰딩된 물품의 일반 환경 조건에 대한 노출로 인한 물의 손실에 의해 발생하는 물품 내 공극의 발생은 없다. 바람직하게는 슬라브는 강한 직물(strong cloth)의 최상부에 형성되며 이후 완전한 평면의, 딱딱한, 금속성 표면 상부로 부어져서 초기 경화가 일어나며, 약 24시간 동안 지속한다.

약 24시간 후 일반적으로 슬라브는 수직 위치에서 경화되고, 사이징 및 연마되기 전에 약 7일 동안 밀봉되어 유지된다.

본원발명에 따르는 슬라브 제조를 예시하는 실시예가 지금부터 제시된다.

결합제 화이트 포틀랜드 525 시멘트

입자(Granulate) 석영/규산질 모래(siliceous sand)

부피 %

포틀랜드 시멘트 16.0

물(유동제 물 포함) 6.7

라텍스 (물) 5.0

라텍스 (고체 부분) 4.3

무게측정되는 라텍스 9.3

메타카올린 501 1.6

규산질 모래 0.1 - 0.3 mm 16.0

석영 0.8 - 1.2 mm 17.5

석영 1.2 - 2.5 mm 32.9

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100.0

㎥ 당 Kg 시멘트 504

물/시멘트 중량 비율 0.231

물/결합제 분말 중량 비율 0.213

유동제 1263.4 g(시멘트 중량에 대하여 4.0%)

카복시메틸 셀룰로오스 219.15 g (물 중량에 대하여 3.0%)

염료(Dye) 100 g

시멘트 중량에 대하여 % 고체 라텍스 9.8%

먼저 시멘트 페이스트의 제조는 물, 유동제, 굵은 입자 20%, 포틀랜드 시멘트, 메타카올린 및 라텍스를 약 10분 동안 고-효율 유성 혼합기(epicycloidal mixer)내에서 혼합함으로써 수행된다.

더 큰 크기의 석영(0.8 - 2.5 mm)으로 구성된 나머지 입자 및 염료가 혼합기 내에 존재하는 혼합물에 첨가되고 혼합은 추가 7분 동안 계속된다.

그 후 미세 입자(균산질 모래 0.1 - 0.3 mm) 및 카복시메틸 셀룰로오스가 첨가되고 혼합은 추가 4분 동안 계속된다. 상부에 EVA 시트가 위치한 직물-강화 고무(cloth-reinforced rubber)의 성형 몰드가 상기 혼합물로 채워지고, 소정의 크기 및 두께의 층을 형성한다.

상기 층이 EVA의 제2 시트로 덮여진 후 상기 층은 진동압축 작용으로 진공-압착되어서 140x310x2 cm 치수의 슬라브를 형성한다.

압착 이후, 상기 두 개의 불침투성 플라스틱 시트는 그 주변 모서리를 따라서 열-밀봉되어서 일종의 상자(sheath)를 형성한다.

그 후 몰드는 완전히 평평한 금속 지지체 상부로 이동되고 압착된 슬라브의 경화가 그 상부에서 약 24시간 동안 수행되어서, 다루기 적합한 조건을 달성한다. 24시간이 경과 한 후, 경화된 시트는 수직으로 놓이고 상기 두 개의 플라스틱 시트에 의해 형성된 밀봉 케이스 내에 포함됨을 유지하면서 적어도 7일 동안 경화된다.

일단 일주일의 경화가 종료되면, EVA 시트가 제거되고 슬라브는 사이징 및 연마된다. 결과물은 테스트 되고, 22 N/㎟의 휨 강도 및 105℃에서의 건조 이후 단지 0.6%의 습기 흡수를 결과한다.

얇고(10-30 mm) 넓은 슬라브 제조 방법에 있어서, 물, 시멘트 및 유동제를 포함하는 시멘트 혼합물이 조절된 크기의 비활성 스톤 골재와 혼합된다. 결과물인 혼합물은 소정의 두께로 임시 지지체 상부에 증착되고 진공 진동압착을 거치게 된 다. 이렇게 형성된 슬라브는 모서리를 따라 밀봉되고 수증기에 대하여 불침투성인 두 개의 얇은 플라스틱 시트 사이에 상기 슬라브를 감싼 채 경화시킴으로써 세팅 및 경화단계를 거치게 된다. 상기 방법은 시멘트 혼합물 제조 단계 동안에 수행되는 혼합 방법 및 시멘트 페이스트와 스톤 골재와의 혼합 방법에 대한 구체적인 수단을 제공한다. 또 다른 개선점은 시멘트 페이스트의 구성성분뿐만 아니라 골재와 혼합하는 동안 골재의 주입 순서에 관한 것이다.

Claims (26)

1. 조절된 입자 크기를 갖는 하나 이상의 비활성 골재(aggregate)가 시멘트 페이스트와 혼합되고, 층이 임시 지지체 상부에서 형성되고, 상기 층은 진공 압착 단계를 거치며, 동시에 미리 결정된 진동수 및 기간의 진동 운동을 적용하고, 그 후 결과물의 세팅 및 경화 단계가 수행되는, 얇은 슬라브(thin slab) 형태의 물품 제조 방법에 있어서,

   (a) 혼합물에 대하여 커팅 액션(cutting action)을 발휘하도록 성형된 믹싱 블레이드(mixing blade)를 사용하여, 시멘트, 물, 유동제 및 라텍스를 수 분 동안 혼합함으로써 시멘트 페이스트를 제공하는 단계;

   (b) 수득된 상기 시멘트 페이스트를 0.8 mm 초과의 크기를 갖는 굵은 골재(coarse aggregate)와 7분 동안 혼합하여 개개의 입자를 시멘트 페이스트로 코팅하는 단계;

   (c) 나머지 입자를 상기 결과 혼합물에 첨가하고 수 분 동안 혼합단계를 수행하여 균질한 혼합물을 얻는 단계;

   (d) 사전에 수증기에 대하여 불침투성인 플라스틱 시트가 배열된 몰드 내에 또는 임시 지지체 상부에, 미리 결정된 크기 및 두께를 갖는 층 형태로 상기 혼합물을 분배하는 단계;

   (e) 진동 작용을 동반하면서, 상기 층에 수증기에 대하여 불침투성인 제2 플라스틱 시트를 도포하고 상기 층을 진공-압착하여 에워싸는 단계;

   (f) 상기 플라스틱 시트를 그 주변을 따라 밀봉하고, 몰딩된 물품을 단단하고 평평한 경화 지지체에 운송하는 단계;

   (g) 상기 압축된 시트를 24시간 동안 세팅 및 경화하여, 다루기 적합한 조건을 달성하는 단계;

   (h) 상기 두 개의 플라스틱 시트에 의해 형성된 밀봉 케이스로 에워싸여짐을 항상 유지하면서, 7일 이상 상기 슬라브를 경화시키는 단계

   를 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 사용된 상기 시멘트의 일부가 포졸란 활성(pozzolanic activity)을 갖는 미세 분말(fine powder)로 교체됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 포졸란 활성을 갖는 미세 분말은 메타카올린 및 실리카 흄(silica fume)으로부터 선택됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 포졸란 활성을 갖는 미세 분말은 상기 시멘트 페이스트 제조에 사용되는 시멘트에 대하여 5-15%의 양으로 첨가됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 적어도 일부분의 굵은 입자가 상기 시 멘트 페이스트 제조용 재료에 포함됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 굵은 입자는 20%의 양으로 첨가됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서, 콘크리트 기술분야에서 공지된 형태의 세팅 억제제(setting retardant)가 상기 시멘트 페이스트 제조용 재료에 포함됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
8. 제 5항에 있어서, 상기 시멘트 페이스트와 스톤 골재(stone aggregate)를 혼합하는 단계의 마지막에 친수성 첨가제가 첨가됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 친수성 첨가제는 염기성 환경에서 저항성(resistant)이고 신속히 용해되는 건조 카복시메틸 셀룰로오스임을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
10. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 친수성 첨가제는 상기 시멘트 페이스트 제조에 사용되는 물 양의 2-3 중량%의 양으로 첨가됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 혼합단계는 10분 동안 수행됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
12. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 혼합단계는 7분 동안 수행됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
13. 제 1항 및 제 5항 및/또는 제 6항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 0.8 mm 초과의 크기를 갖는 나머지 굵은 골재가 혼합됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
14. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 첨가되는 입자는 0.1 내지 0.3 mm 크기의 중간-크기 입자 및 선택적으로 더 미세한 입자임을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
15. 제 1항 및 제 14항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 혼합단계는 4분 동안 수행됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
16. 제 1항에 있어서, 수증기에 대하여 불투과성인 상기 플라스틱 시트는 얇음을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
17. 제 1항에 있어서, 상기 시멘트 페이스트는 상기 시멘트 중량에 대하여 10 %의 양으로 아나타제(anatase) 형태의 이산화티타늄으로 보충됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
18. 제 1항에 있어서, 상기 세팅 단계 이후에, 높은 온도 및 압력에서, 액체 물의 존재 하에서, 상기 경화 단계가 더 이상 상기 케이스 내부에 에워싸여지지 않는 경화된 슬라브 상의 오토클레이브 내에서 수행되며, 이러한 처리는 수 시간 동안 수행됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 압력은 10 bar 이며 상기 온도는 180℃이며, 상기 처리는 10시간 동안 수행됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
20. 제 1항에 있어서, 상기 임시 지지체 상부 또는 상기 형성 몰드 내부에 대한 상기 혼합물 층의 증착은 분리된 두 단계로 수행되며, 각각의 단계에서 상기 층 전체 두께의 일정 비율의 두께를 갖는 층을 증착하며, 상기 두 증착 단계 사이에 이미 증착된 층의 최상부 표면에 강화제를 증착하는 단계가 더욱 포함됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
21. 제 20항에 있어서, 상기 강화제는 시멘트 및 플라스틱 섬유에 저항하는 유리 섬유(glass fibre), 금속 섬유, 금속 그물망, 얇은 금속 와이어 펠트(thin metal wire felt) 중에서 선택됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
22. 제 21항에 있어서, 상기 금속 섬유는 0.5 mm의 지름과 20 mm의 길이를 갖는 스테인레스 강으로 제조됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
23. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 시멘트 페이스트를 제조하는 동안, 물/시멘트의 중량비율이 0.25 미만, 즉 0.21 내지 0.25임을 특징을 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
24. 제 1항에 있어서, 상기 유동제는 하이드로설포네이티드(hydrosulphonated), 아크릴릭, 카르복실릭 및 멜라민 유동제 그룹 중에서 또는 공지된 다른 효과적인 그룹 중에서 선택됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
25. 제 1항에 있어서, 공지된 유형의 살균 첨가제가 상기 시멘트 페이스트에 첨가됨을 특징으로 하는 얇은 슬라브 제조 방법.
26. 제 1항 내지 제 25항 중 어느 한 항의 방법에 따라 수득될 수 있는 복합 석재(composite stone)의 얇은 슬라브.