KR20090021879A

KR20090021879A - 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20090021879A
Application number: KR1020070086757A
Authority: KR
Inventors: 이상석; 양영희; 양탁근
Original assignee: 양영희; 주식회사 이노텍; 양탁근
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-04

Abstract

본 발명은 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록은, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 탄산칼슘이 100 ~ 300 중량부, 개시제가 0.5 ~ 2 중량부 , 소각로재가 10 ~ 30 중량부 혼합된 후 양생, 건조되어 형성되며, 가로 방향으로 형성된 다수 개의 가로부와, 세로 방향으로 형성된 다수 개의 세로부가 일체로 형성되되, 가로부와 세로부 중 한 가지에는 양측 또는 일측으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 압축강도가 우수하고, 비중이 낮아 무게가 작고, 내후성 및 내구성이 우수한 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록이 제공된다.

옹벽, 블록, 폴리에스테르, 개시제, 탄산칼슘, 소각로재

Description

수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 및 그 제조방법{RESIN CONCRETE BREAST WALL-BLOCK AND IT'S MAKING METHOD}

사면을 형성하는 토류 구조물은 외력과 흙의 자중에 의해서 사면을 따라 흙 내부의 각점에 전단응력이 생겨 활동을 일으키기 때문에 파괴가 생기며, 이러한 사유로 흙은 수직에 가깝게 절토하거나 성토하는 것이 불가능하다.

보강토 옹벽은 흙 속에 토목섬유나 기타 보강재를 포설하거나 삽입한 후 다짐으로써 흙과 보강재의 상호작용에 의해 전단강도를 향상시켜 성토 자중이나 외력에 의한 토압을 배제하거나 최소화시켜 안정성을 확보하는 토류 구조물이다.

본 발명은 이러한 보강토 옹벽을 형성하기 위해 제조되는 보강토 옹벽 블록에 관한 것이다.

보강토 옹벽 블록에 관한 기술로, 다양한 색상과 미적 수려함을 주는 질감을 표현하기 위해, 콘크리트 블록 전면에 천연규사, 아크릴수지 에멀젼, 수용성 에폭시를 도포하는 기술이 "보강토 옹벽 구축용 블록"(한국 등록특허공보 제10-0458901 호)이 출원된 바 있다.

또, 철근과 같은 보강부재를 이용하여 구조적 결속을 강화시키고, 상부의 블록이 토압에 의해 밀리지 않도록 한 "보강토 옹벽 축조용 블록"(한국 등록특허공보 제10-0392590호)이 출원된 바 있다.

상기와 같은 기술들은 모두 보강토 옹벽 블록의 재질을 콘크리트로 형성한 것으로 콘크리트가 압축강도가 높은 점, 비교적 시공이 용이한 점을 적용한 것이다.

그러나, 위와 같이 콘크리트로 된 옹벽 블록의 강도가 높음에도 불구하고, 재료의 특성상 압력 또는 부식에 의해 균열이 발생하여 붕괴 위험성이 높아지는 문제점이 있었다.

또, 합성수지에 비해 비교적 중량이 무거워 토압에 콘크리트의 하중이 더하여 붕괴 압력이 높아지고, 결국 이를 해소하기 위해 보강부재를 사용해야 하는 문제점도 있었다.

또한, "보강토 옹벽 구축용 블록"(한국 등록특허공보 제10-0458901호)의 경우 전면에 도포된 수지에 의해 다양한 색상의 표현이 가능하다는 장점을 갖고 있으나, 콘크리트 블록을 형성하고, 그 전면에 수지를 도포해야 하므로 2중의 작업을 해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 및 그 제조방법은 위와 같은 종래 기술에서 발생되는 문제들을 해결하기 위한 것으로, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지에 탄산칼슘과 소각로재, 개시제를 혼합하여 형성하여 보강토 옹벽 블록을 제조함으로써 비중이 낮으면서 압축강도가 높은 옹벽 블록을 제공하려는 것이다.

또, 조직이 치밀해 비교적 경량으로 옹벽 블록을 형성할 수 있게 함으로써 운반, 설치가 용이하고, 지지 대상 압력을 감소시키려는 것이다.

또한, 옹벽 블록 제조 과정 중 양생 및 건조 시간이 짧아 생산성이 높은 옹벽 블록 제조방법을 제공하려는 것이다.

또한, 합성수지 성분을 주 성분으로 하여 제조시 다양한 안료를 첨가함으로써 콘크리트제 블록에 비해 색상 표현이 쉽게 하려는 것이다.

본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록은 위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 탄산칼슘이 100 ~ 300 중량부, 개시제가 0.5 ~ 2 중량부 , 소각로재가 10 ~ 30 중량부 혼합된 후 양생, 건조되어 형성된다.

이때, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 유리섬유가 0.01 ~ 10 중량부 더 혼합되어 양생, 건조되는 것을 특징으로 한다.

또, 가로 방향으로 형성된 다수 개의 가로부와, 세로 방향으로 형성된 다수 개의 세로부가 일체로 형성되되, 가로부와 세로부 중 한 가지에는 양측 또는 일측으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 제조방법은 용기에 액상의 불포화 폴리에스테르 수지를 투입하는 단계; 용기에 탄산칼슘과 소각로재, 개시제를 투입한 후 교반하여 혼합액을 제조하는 단계; 옹벽 블록 제조를 위한 형틀에 혼합액을 투입한 후 형틀에 채워진 혼합액을 양생 및 건조하여 옹벽 블록을 제조하는 단계;로 구성된다.

또, 혼합액 제조시 유리섬유를 함께 투입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지에 탄산칼슘과 소각로재, 개시제를 혼합하여 형성하여 보강토 옹벽 블록을 제조함으로써 비중이 낮으면서 압축강도가 높은 옹벽 블록이 제공된다.

또, 조직이 치밀해 비교적 경량으로 옹벽 블록을 형성할 수 있게 함으로써 운반, 설치가 용이하고, 지지 대상 압력이 감소된다.

또한, 옹벽 블록 제조 과정 중 양생 및 건조 시간이 짧아 생산성이 높은 옹벽 블록 제조방법이 제공된다.

또한, 합성수지 성분을 주 성분으로 하여 제조시 다양한 안료를 첨가함으로써 콘크리트제 블록에 비해 색상 표현이 용이해진다.

이하 본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록의 제조방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 재료 준비

액상의 불포화 폴리에스테르 수지(10)와, 탄산칼슘(120), 소각로재(130) 및 개시제(140)를 준비한다.

액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110)는 열경화성 플라스틱이 속하는 고분자 화합물로써 불포화 이염기산과 글리콜의 에스테르화 반응으로 선상(線狀)의 폴리에스테르를 얻어, 여기에 비닐계 단량체(單量體)를 반응시켜서 삼차원 구조로 한 불용(不溶)·불융(不融)의 수지로, 성형품이나 도료 따위에 이용되는 것을 말한다.

이러한 액상 불포화 폴리에스테르 수지(110)는 호마이카라고도 불리며, 경화제와 결합하여 화학반응으로 굳어지는 특성이 있다.

이러한 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110)는 치밀성이 높은 반면 그 자체로는 강도가 부족한 단점을 갖는다.

탄산칼슘(120)은 자연계에 존재하는 염 중에서 가장 많은 것으로 알려져 있으며 대리석, 방해석, 선석(霰石),석회석, 백악, 빙주석(氷洲石), 조개껍질, 달걀껍질, 산호 등으로서 존재하고, 일반적으로 무색의 결정 또는 백색 고체로, 비중 2.93이며, 825 ℃에서 분해되는 것으로 알려져 있다.

특히, 탄산칼슘(120)은 비중이 낮고 가격이 저렴하며 중화제로 주로 사용된다.

본 발명에서는 특히, 탄석으로 알려진 탄산칼슘을 사용한다.

개시제(140)는 단위체가 들어 있는 매질에서, 활성 라디칼을 형성하면서 중합 반응을 일으키며, 공지되어 있는 다양한 개시제(140)를 사용할 수 있다.

그 예로 아조계 및 과산화물 개시제, 등록특허 10-0359678호에 개시된 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 벤조일퍼옥사이드 및 n-프로필 퍼옥시디카보네이트 등을 사용할 수 있다.

소각로재(130)는 석탄이나 폐기물을 소각한 후 형성된 것으로 주요 성분은 산화칼슘, 산화 마그네슘, 산화 알루미늄이 주로 포함되어 있는 것이 바람직하다.

소각로재(130)를 사용함으로써 자원 재활용의 장점을 갖게 된다.

2. 재료 혼합 단계

먼저 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110)를 용기(300)에 담은 후 탄산칼슘(120)과 소각로재(130)를 용기(300)에 투입한 후 충분히 교반한다.

이때, 탄산칼슘(120)과 소각로재(130)는 동시에 투입할 수도 있고, 탄산칼슘(120)과 소각로재(130) 순으로 순차적으로 투입할 수도 있다.

이때, 탄산칼슘(120)과 소각로재(130)의 투입양은 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110)를 기준으로 탄산칼슘(120)의 경우 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110) 100 중량부에 대하여 100 ~ 300 중량부 투입하는 것이 좋다.

또, 소각로재(130)의 투입양은 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110) 100 중량부에 대하여 10 ~ 30 중량부 투입하는 것이 좋다.

또한, 개시제(140)의 투입양은 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110) 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 2 중량부 투입하는 것이 좋다.

한편, 본 발명에서는 위와 같은 탄산칼슘(120), 소각로재(130) 외에 유리섬유를 더 추가할 수 있다.

유리섬유는 조직의 결합성을 높여 토압에 의해 본 발명의 기둥(200)에 균열이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

본 발명에서는 수차례 실험 결과 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110) 100

중량부에 대하여 유리섬유가 0.01 ~ 10 중량부 첨가될 때 옹벽 블록(200)에 균열이 잘 발생되지 않게 된다.

아울러, 탄산칼슘(120)과 소각로재(130) 또는 탄산칼슘(120), 소각로재(130), 유리섬유가 혼합된 용기(300)에, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110) 100 중량부에 대하여 개시제(140)를 0.5 ~ 2 중량부 첨가한 후 교반하여 혼합액(100)을 형성한다.

3. 옹벽 블록 제조 단계

도 2에서 보는 바와 같은 옹벽 블록(200) 제조를 위한 형틀(400)에 준비된 혼합액(100)을 투입한 후 양생, 건조시켜 도 3과 같은 옹벽 블록(200)을 제조한다.

이때, 형틀(400)의 형태는 공지되어 있는 다양한 블록(200) 모양 형성을 위 한 형틀(400)을 준비하여 형성할 수 있으나, 도 2와 같은 형태가 가장 바람직하다.

도 2의 형틀(400)에 의해 제조된 도 3의 옹벽 블록(200)은 보다 구체적으로, 가로 방향으로 형성된 다수 개의 가로부(220)와, 세로 방향으로 형성된 다수 개의 세로부(230)가 일체로 형성되되, 가로부(220)와 세로부(230) 중 한 가지에는 양측 또는 일측으로 돌출된 돌출부(240)가 형성되어 있다.

아울러, 옹벽 블록(200)의 전면 측에는 전면부(210)가 형성되어 있다.

또한, 전면부(210)에는 옹벽 블록(200)간 조립을 위한 홀(211)을 형성하여 상하로 적층되는 블록(200) 간 홀(211)에 길이방향 부재를 삽입하는 등의 방법으로 옹벽 블록(200)을 적층시킬 수 있게 되어 있다.

위와 같은 구조는 가로부(220)나 세로부(230) 중 한 가지, 특히 도면상에서 가로부(220)에 형성된 돌출부(240)에 의해 채워지는 흙과 본 발명의 블록(200)이 긴밀하게 연결되어 토압에 의해 본 발명의 블록(200)이 밀려 나오는 것을 방지할 수 있게 된다.

또, 전면부(210)는 가로부(220), 세로부(230), 돌출부(240)보다 높게 형성하여 블록(200) 적층시 블록(200)과 블록(200) 사이에 공간을 형성해 이 공간에 잡석이나 흙이 채워짐으로 인해 채워진 흙에 의해 블록(200)간 연결이 견고해 질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 양생 및 건조는 상온에서 3 ~ 5시간이면 되며, 더욱 빨리 건조시킬 경우 섭씨 40 ~ 80 도의 온도에서 25분 내지 1시간 간 건조시킬 수도 있다.

이하 다음의 실시예들은 본 발명을 한정지은 예시가 아니며, 발명의 성능을 보이기 위한 비한정적인 예시를 하고 있다.

<실시예 1> 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 제조

내부 지름이 30 cm, 길이 50 cm 인 원통형의 용기(300)를 준비하였다.

용기(300)에 투입하기 위한 재료로써 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(에프알피상사, FR200), 탄산칼슘(우진케미칼), 소각로재(주식회사 이노텍), 개시제로 n-프로필 퍼옥시디카보네이트을 준비하였다.

준비한 소각로재(130)를 한국 화학시험연구원에서 분석한 것으로 표 1과 같다.

표 1에서 보는 바와 같이 소각로재(130)에는 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화칼슘이 주성분인 것을 알 수 있다.

<표 1> 소각로재 시험 결과

구성	함유비율(중량 %)
Al₂O₃	12.9
BaO	0.05
CaO	45.7
CuO	0.08
Fe₂O₃	3.22
K₂O	0.28
MgO	9.63
Na₂O	0.41
P₂O₅	0.35
SiO₂	17.6
TiO₂	0.72
강열감량	8.66

한편, 용기(300)에 준비된 액상의 불포화 폴리에스테르 수지 1,200 g 을 투입한 후, 탄산칼슘(120) 2,475 g과 소각로재(130) 225 g을 투입한 후 골고루 교반시켰다.

그런 다음 준비된 개시제(140) 12g을 투입한 후 골고루 교반시켜 혼합액(100)을 준비하였다.

그런 다음 도 2에서 보는 바와 같은 형틀(400)에 준비된 혼합액(100)을 채워 넣은 후 상온에서 4시간 동안 건조시켜 시편을 제작하였다.

<실시예 2> 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 제조

실시예 1과 같은 방법으로 조성물을 제조하되 유리섬유 20 g을 더 첨가하여 혼합액(100)을 준비한 후 시편을 제작하였다.

<실험예 1> 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록의 압축강도 측정

실시예 1,2에 의해 제조된 시편 5개를 한국 건자재시험연구원에 의뢰하여 압축강도, 휨강도, 인장강도를 측정하였다.

<표 2> 실시예 1의 블록의 압축강도 시험 결과

시험항목	결과					시험방법
시험항목	1	2	3	4	5	시험방법
압축강도 (MPa)	113.8	110.8	111.2	113.3	111.7	KS F 2405 : 2005
휨강도 (N/mm²)	37.0	38.6	40.0	32.6	31.2	KS F 2476 : 2002
인장강도 (N/mm²)	15.6	15.3	15.3	15.4	17.3	KS F 2476 : 2002

<표 3> 실시예 2의 블록의 압축강도 시험 결과

시험항목	결과					시험방법
시험항목	1	2	3	4	5	시험방법
압축강도 (MPa)	132.1	128.8	125.6	131.3	127.4	KS F 2405 : 2005
휨강도 (N/mm²)	37.8	39.0	39.7	40.1	44.7	KS F 2476 : 2002
인장강도 (N/mm²)	16.6	16.6	17.0	17.5	17.6	KS F 2476 : 2002

표 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 옹벽 블록(200)은 압축강도, 휨강도 및 인장강도가 우수한 것을 볼 수 있다.

한편, 본 발명의 옹벽 블록(200)의 비중을 조사한 바 비중이 1.8로 측정되어 종래 일반 옹벽 블록(200)의 비중이 2.7인 것에 비해 훨씬 작아졌음을 알 수 있었다.

이처럼 비중이 낮아짐에 따라 종래의 콘크리트 블록에 비해 두께가 훨씬 가벼운 옹벽 블록(200)을 제작할 수 있게 된다.

또한, 치밀성이 높은 불포화 폴리에스테르 수지가 다량 함유되어 강도 뿐만 아니라 치밀성이 높은 옹벽 블록(200)의 형성이 가능해졌으며, 절단 가공이 용이해 져 현장에서 작업하기가 쉬워졌다.

이상 설명한 본 발명의 옹벽 블록은 반드시 보강토 옹벽의 블록으로만 사용되는 것은 아니며, 각종 조립식 블록 구조물의 재료로 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 성형을 위해 용기에 원료를 투입하는 상태를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 성형을 위해 형틀에 혼합액을 투입하는 상태를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록의 한 예를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록의 홀을 기준으로 가로방향으로 절단한 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>

100 : 혼합액 110 : 불포화 폴리에스테르 수지

120 : 탄산칼슘 130 : 소각로재

140 : 개시제 200 : 블록

210 : 전면부 211 : 홀

220 : 가로부 230 : 세로부

240 : 돌출부 300 : 용기

400 : 형틀

Claims

보강토 옹벽 블록에 있어서,

액상의 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 탄산칼슘이 100 ~ 300 중량부, 개시제가 0.5 ~ 2 중량부 , 소각로재가 10 ~ 30 중량부 혼합된 후 양생, 건조되어 형성된,

수지콘크리트 보강토 옹벽 블록.
제 1항에 있어서,

상기 액상의 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 유리섬유가 0.01 ~ 10 중량부 더 혼합되어 양생, 건조되는 것을 특징으로 하는,

수지콘크리트 보강토 옹벽 블록.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 수지콘크리트 보강토 옹벽 블록은,

가로 방향으로 형성된 다수 개의 가로부(220)와, 세로 방향으로 형성된 다수 개의 세로부(230)가 일체로 형성되되,

가로부(220)와 세로부(230) 중 한 가지에는 양측 또는 일측으로 돌출된 돌출 부(240)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,

수지콘크리트 보강토 옹벽 블록.
보강토 옹벽 블록 제조방법에 있어서,

용기(300)에 액상의 불포화 폴리에스테르 수지(110)를 투입하는 단계;

상기 용기(300)에 탄산칼슘(120)과 소각로재(130), 개시제(140)를 투입한 후 교반하여 혼합액(100)을 제조하는 단계;

옹벽 블록 제조를 위한 형틀(400)에 상기 혼합액(100)을 투입한 후 혼합액(100)을 양생 및 건조하여 옹벽 블록을 제조하는 단계;를 포함하여 구성된,

수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 제조방법.
제 4항에 있어서,

상기 혼합액(100) 제조시 유리섬유를 함께 투입하는 것을 특징으로 하는,

수지콘크리트 보강토 옹벽 블록 제조방법.