KR20100021605A - 지붕 외관용 복합 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 상부면과 하부면을 갖는 코어 재료 보드로서, 상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 연장되는 상기 코어 재료 보드를 통해 복수의 개구를 갖는, 상기 코어 재료 보드; 상기 코어 재료 보드를 캡슐화하는 고형재의 강성의 외측 셀; 상기 코어 재료 보드 내의 복수의 개구를 통해 연장하는, 상기 고형재의 복수의 지지체; 상기 코어 재료 보드의 하부면을 덮는 상기 강성의 외측 셀의 일부 상에 있는 복수의 레그;를 갖는 지붕 외관용 복합 패널에 관한 것이다.

Description

지붕 외관용 복합 패널 및 그 제조 방법{COMPOSITE CEMENT PANEL}
본 발명은 지붕 데크 또는 그와 유사한 구조체에 사용되는 복합 시멘트 패널, 및 상기 시멘트 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 콘크리트 지붕 데크(102)의 피복재 구성 시스템의 일반적인 건축물(100)을 도시한다. 지붕 데크(102) 위에는 시멘트 샌드 기부(104)가 형성되며, 기부(104)는 슬로프 또는 슬로프-투-폴(slope-to-fall)을 형성하도록 스크리드(screed)되어 드레인(106)과 하향관(downpipe)(108) 내에 배수 낙차를 형성한다. 시멘트 샌드 기부(104) 위에는, 하향관(108)에 의해서만 간섭받고 벽(114)의 내부면의 300 mm 높이(112)까지 연장되는 방수막(110)이 위치된다. 데크(102)가 몇몇의 벽(114)과 만나는 경우, 수평면으로부터 수직면으로의 방수막은 폴리 발포체(116) 등의 방수 충진재를 사용함으로써 영향을 받을 수 있다. 방수막(110)의 상부에는 단열층(118)이 구성되며, 이러한 단열층(118)은 50 mm 두께의 압출된 폴리스티렌 단열 보드를 포함한다. 단열층(118) 위에는 양털형 분리층(120)이 놓인다. 마지막으로, 75 mm 두께의 중첩하는 보호 스크리드 콘크리트층(122)이 제공되 며, 이는 역청질 화합물로 충진된 이음매에 의해 분리된 4.5 m × 4.5 m 패널을 포함한다. 벽(114)에는 회반죽(124)이 도포된다.
단열 재료(118)는 콘크리트 지붕 데크(102)를 통한 빌딩 아래로의 열전달을 감소시킨다. 보호 시멘트 스크리드(122)는 단열재(118)와 방수막(110)을 보호하며, 지붕 데크 상에서 사람의 통행을 지탱한다. 이러한 건축물(100)은 현장에서 구성되며, 규칙적인 간격으로 신축 이음(expansion joint)을 갖는다.
건축물(100)은 다음과 같은 문제점이 있다. 콘크리트 스크리트 층(122) 내의 신축 이음은 건축물의 연약 지점과, 누설원(source of leaks)이다. 비가 온 후에는, 단열재(118)와 방수막(110) 사이에 잔류수가 머무르게 된다. 태양열에 노출되면, 물이 팽창 및 증발되어 단열재(118) 상에 압력을 가하게 되므로, 보호 스크리드 콘크리트(122) 상에 압력을 가한다. 보호 스크리드 콘크리트(122)와 단열재(118) 양자는 일반적으로 이러한 응력으로 인해 균열이 생기므로, 건축물(100)에 누설 및/또는 결함을 초래하게 된다.
또 다른 문제점은, 현장의 피복재 건축물이 품질 제어를 어렵게 하고, 방수 시스템에 손상을 줄 수 있으며, 건축 동안에 예측 불허한 추운 날씨에 의해 시간 지체를 초래한다는 것이다. 더욱이, 현장에서 콘크리트를 혼합, 취급 및/또는 도포하는 것은 지저분하고 힘든 작업일 수 있다.
또한, 기초를 이루는 지붕 데크(102), 방수막(110) 및/또는 조립한 방수 시스템(104, 118, 120, 122)에 유지 보수가 요구되는 경우에, 보호 스크리드(122) 및 몇몇 또는 모든 기초 층은, 예컨대 절단되어 건축물(100)을 효과적으로 파괴하여 제거할 필요가 있다. 그 다음, 방수 시스템을 조립하는 전체 공정은 방수 피복재를 재확립하도록 반복되어야 한다.
본 명세서에 포함되어 있는 임의의 문서, 행위, 재료, 장치, 물품 등은 본 발명의 내용을 제공할 목적만의 것이다. 임의의 또는 모든 내용은 종래기술의 일부를 형성하거나, 또는 본 명세서의 청구범위의 우선일 전에 존재된 것이기 때문에 본 발명에 관한 통상적인 분야의 지식에 있던 것으로 허락되지 않아야 한다.
본 명세서를 통해, 용어 "포함하다(comprise)" 등은 언급된 요소, 단계 또는 요소 그룹을 포함하지만, 임의의 다른 요소, 단계, 요소 그룹 등을 배제하지 않는 것으로 이해될 것이다.
도 1은 일반적인 지붕 피복 건축물을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 시멘트 패널용 시멘트 주조를 위한 거푸집의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 시멘트 패널을 제조하기 위한 도 2의 거푸집 내에 배치된 발포체 보드의 사시도,
도 4는 도 2의 거푸집을 이용하여 시멘트 패널을 제조하는 공정을 나타내는 흐름도,
도 5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 시멘트 패널의 평면도,
도 5B는 도 5A의 저면도,
도 6A는 도 5A의 정면도,
도 6B는 도 5A의 측단면도,
도 6C는 도 6B의 부분 확대도,
도 7A는 도 5A의 저면도,
도 7B는 도 5A의 부분 단면도.
도 2는 도 7A에 도시한 복합 시멘트 패널(800)을 주조하기 위해, 예컨대 금속으로 이루어진 거푸집(formwork)(2)을 도시한다. 거푸집(2)은 기부면(4) 상에 형성된 홈부(3) 어레이를 갖는다. 홈부(3)는 거푸집(2)의 기부면(4)을 가로질러 서로 이격 배치된다. 금속 거푸집(2)의 2개의 인접한 내부면(214, 215) 상에는 안내 접합부(5)가 제공된다. 거푸집(2)은 하부면(4) 상에 배치되는 핀(8)들을 더 구비한다. 핀(8)은 거푸집(2)의 기부면(4)으로부터 상측으로 연장된다. 거푸집(2) 은 주변 에지를 따라 전복된 스커트부(7)로 끝나므로, 시멘트 패널(800)의 주조 또는 이송 동안에 거푸집(2)의 취급을 용이하게 한다.
도 3은 복합 시멘트 패널(800)의 시멘트 주조 공정 전에 거푸집(2) 내에 배치된 경량의 코어 재료 보드(예컨대, 발포체 보드)(200)를 도시한다. 발포체 보드(200)는, 예컨대 드릴링(drilling), 스탬핑(stamping), 컷팅(cutting), 펀칭(punching) 또는 발포체 보드를 형성하는 사전 통합된 성형 공정에 의해 관통 구멍(202)을 형성한다. 관통 구멍(202)은, 발포체 보드(200)가 거푸집(2) 내에 배치된 경우, 각각의 관통 구멍(202)이 거푸집(2)의 하나의 홈부(recess)를 면하도록 구성된다. 거푸집(2) 내에 배치된 경우, 발포체 보드(200)는 핀(8) 상에 안착하여, 발포체 보드(200)와 거푸집(2)의 하부면(4) 사이에 갭을 남긴다.
도 4는 도 2에 도시한 거푸집(2)을 사용하여 시멘트 패널을 제조하는 공정(300)에 대한 흐름도이다. 단계(302)에서, 관통 구멍(202)을 형성하는 발포체 보드(200)는 거푸집(2) 내에 배치되며, 발포체 보드의 2개의 인접한 측부는 각각의 안내 접합부(6)에 대해 작용한다. 이로써, 거푸집(2)의 내부면(214, 215)과 발포체 보드의 주변부 사이에 측면 갭이 남게 된다.
단계(312)에서, 콘크리트 경화제 또는 화학 첨가제를 갖거나 갖지 않는 사전 혼합된 셀프 레벨링 고강도 시멘트 풀(pre-mixed self-leveling high strength cement grout)이 마련된다. 단계(306)에서, 시멘트 풀은 발포체 보드(200) 상에 그리고 거푸집(2) 내에 부어진다. 이 단계 동안에, 시멘트 풀은 거푸집(2) 내의 둥근 홈부(3), 거푸집(2)의 하부면(4)과 발포체 보드 사이의 갭, 거푸집(2)의 내부면(214, 215, 216, 217)과 발포체 보드(200)의 주변부 사이의 갭, 및 발포체 보드(200)의 구멍(202)을 충진할 것이다. 단계(308)에서, 시멘트 풀이 건조 및 경화되게 두어, 발포체 보드(200)를 캡슐화하는 시멘트 케이싱(502)을 형성하여 복합 시멘트 패널을 형성한다. 단계(314)에서, 이와 같이 형성된 시멘트 패널이 거푸집(2)으로부터 제거된다.
건축하는 지붕의 상태 및 마무리 공사의 요건에 따라서, 복합 시멘트 패널은 그 상부면에 적절한 마무리 층과 함께 제조될 수 있다. 예컨대, 선택적인 전건조 마무리(pre-dry finishing) 단계(318)에서, 습식 복합 시멘트 패널의 상부면 상에 자갈류가 부어질 수 있다. 그 다음, 패널의 상부면 상에 자갈류가 부착되어 패널과 함께 건조된다. 변형예로서, 착색된 마무리 층을 형성하기 위해, 습식 복합 시멘트 패널의 상부면 상에 착색된 시멘트 분말이 공급되어 함께 건조될 수 있다. 복합 시멘트 패널의 상부면 상에 패턴을 성형 또는 압착함으로써, 사전결정된 패턴을 갖는 임프린트(imprints)가 형성될 수도 있다. 단계(318)의 변형예로서의 또 다른 선택적인 후건조 단계(after-dry step)(320)에서, 건조된 시멘트 패널은 타일, 목재 패널 또는 천연석/인조석 및/또는 단열층 혹은 방수 코팅에 의해 피복될 수 있다.
도 5A, 도 5B, 도 6A, 도 6B, 도 6C, 도 7A 및 도 7B는 공정(300)의 단계(314)(도 4에 도시함) 후에 제조된 복합 시멘트 패널(800)을 도시한다. 도 6A 및 도 6B를 참조하면, 발포체 보드(200)는 시멘트 케이싱(502) 내에 캡슐화됨을 알 수 있다. 또한, 도 6C에서 알 수 있는 바와 같이, 시멘트 케이싱의 상부(204)와 하부(206)는 발포체 보드(200)의 구멍(202)을 충진하는 부분뿐만 아니라 발포체 보드(200)를 둘러싸는 시멘트(520a)의 부분에 의해 제한된다. 시멘트 케이싱(502)의 일부는 발포체 보드(200)의 구멍(202) 내를 충진하여 기둥(570)을 형성한다. 기둥(570)은 시멘트 패널(800)의 강도 및 강성을 증가시키고, 발포체 보드(200)가 파괴될 가능성을 감소시키도록 사람의 통행 등의 적용되는 중량을 분배시키는 역할을 한다. 거푸집(2)의 둥근 홈부(3) 내를 충진하는 시멘트 주조의 부분은 복합 시멘트 패널(800)의 하측부(250)에서 레그(220)를 형성한다. 아울러, 발포체 보드(200)는 시멘트 풀 내의 첨가제에 의해 시멘트 케이싱(502)에 화학 접착된다.
도 7A 및 도 7B를 참조하면, 레그(220)는 시멘트 패널(800)의 하부면(250)으로부터 하측으로 연장된다. 빌딩의 지붕 상부면 상에 레벨링(leveling)된 경우, 레그(220)는 지붕 상부면 상에 놓여 시멘트 패널(800)의 하측부를 따라 물을 드레인 하기 위해 레그(220)의 공간들 사이에 다방향 자유 유동 경로의 네트워크를 제공한다. 원통형의 레그(220) 및 다방향 유동 경로를 마련하면, 시멘트 패널(800) 내에 잔류수가 적어지고, 이와 동시에 지붕 상부면 레벨 상에서 다방향으로 물이 흐르게 한다. 이에 따라, 폭우에서도 물을 더욱 잘 배수할 수 있다. 시멘트 케이싱 내에 발포체 보드를 캡슐화함으로써, 패널 내에 물 또는 습기가 통과하여 발포체 보드가 젖게 되는 것이 방지되므로, 물 또는 습기 성분에 의해 발포체 보드가 변형 또는 손상될 가능성을 회피한다.
발포체 보드(200)의 사이즈 및 두께는 마무리된 시멘트 패널(800)의 사이즈 및 두께와 적절한 비율로 유지되므로, 만족스런 단열 효과를 성취한다. 일 실시예에서, 발포체 보드(200)의 치수는 18 mm 두께 × 480 mm 폭 × 480 mm 길이이다. 예시적인 폴리스티렌 발포체 보드(200)의 세부 사항을 하기의 표 1에 열거한다.
표 1 발포체 보드의 세부 사항
물성 시험법 단위 일반적인 값
밀도 kg/m3 40~50
열 전도성 ASTM C518: 1991 W/m°K kcal/mm°K 0.02207 0.01897
10% 압축 강도(평균) ASTM D 1621: 2000 N/mm2 0.30
가연성 분류(평균 연소율) ASTM C635: 91 cm/min 10.0
물 흡수성(평균) ASTM C272: 2001 % 0.01
고온 표면 온도 ℃ 40.77
저온 표면 온도 ℃ 19.95
평균 온도 ℃ 30.36
예시적인 사전 혼합된 셀프 레벨링 고강도 시멘트 풀(pre-mixed self-leveling high strength cement grout)의 조성을 하기의 표 2에 열거한다.
표 2 시멘트 풀의 조성
품목 CAS 비율
포틀랜드 시멘트 65997-15-1 10 - 60%
모래(결정질 석영) 14808-60-7 10 - 60%
흐름조제, 가소제 0 - 1%
콘크리트 강화 첨가제 250 ml
예시적인 콘크리트 강화제의 세부 사항을 하기의 표 2에 열거한다.
표 3 콘크리트 강화제의 세부 사항
물성 단위 일반적인 값
고형 성분 % > 40
밀도 kg/m3 1.16±0.04
균열 파일링 mm 0.1 - 2
흡수 깊이(20 등급 콘크리트) mm 1 - 8
인화점 수인성 가연성 없음
건조 시간 시간 1 - 3
기후 상태 ℃ 10 - 50
UV 저항성 안정됨
본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 특정 실시예에 나타낸 바와 같이 다수의 변형 및/또는 수정이 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 따라서, 기술된 실시예는 예시적인 것으로 고려되어야 하며 제한적인 것으로 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 지붕 외관용 복합 패널에 있어서,
    상부면과 하부면을 갖는 코어 재료 보드로서, 상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 연장되는 상기 코어 재료 보드를 통해 복수의 개구를 갖는, 상기 코어 재료 보드;
    상기 코어 재료 보드를 캡슐화하는 고형재의 강성의 외측 셀;
    상기 코어 재료 보드 내의 복수의 개구를 통해 연장하는, 상기 고형재의 복수의 지지체;
    상기 코어 재료 보드의 하부면을 덮는 상기 강성의 외측 셀의 일부 상에 있는 복수의 레그;
    상기 강성의 외측 셀의 일부와 구조체의 표면 사이에 있는 갭으로서, 상기 갭은 상기 구조체의 표면 위에서 상기 복합 패널을 지지하는 상기 복수의 레그에 의해 형성되는 상기 코어 재료 보드의 하부면 위에 형성되는, 상기 갭; 및
    상기 복수의 레그에 의해 형성되는 상기 갭 내의 상기 패널 아래에 위치되는 복수의 유동 경로;를 포함하며, 상기 복수의 유동 경로 각각은 재료의 유동을 상이한 방향으로 지향시키는 지붕 외관용 복합 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지체는 상기 강성의 외측 셀에 일체로 형성된 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지체 각각은 기둥인 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레그 각각은 원통형인 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코어 재료 보드는 상기 강성의 외측 셀에 화학 접착되는 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코어 재료 보드는 폴리스티렌 발포체 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강성의 외측 셀은 시멘트 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지체 각각은 상기 복수의 레그 중 하나와 실질적으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코어 재료 보드의 상부면을 덮는 상기 강성의 외측 셀의 일부의 표면 위에 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 외관용 복합 패널.
  10. 복합 패널을 제조하는 방법에 있어서,
    상부면, 하부면 및 복수의 개구를 갖는 코어 재료 보드를 배치하는 단계로서, 기부면을 갖는 거푸집에서 상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 상기 코어 재료 보드를 통해 배치하며, 상기 기부면 내에 복수의 홈부를 형성하고, 상기 기부면으로부터 복수의 핀이 상방으로 연장되고, 상기 기부면의 주변 에지 둘레에 전복된 스커트부가 있으며, 상기 코어 재료 보드는 상기 복수의 핀에 의해 상기 기부면과 분리되며 상기 전복된 스커트부로부터 이격되는, 상기 코어 재료 보드의 배치 단계;
    상기 복수의 홈부를 충진하고 상기 코어 재료 보드 내의 상기 복수의 개구를 충진하며 상기 거푸집 내의 상기 코어 재료 보드를 봉입하는 점착성 재료로 상기 거푸집을 충진하는 단계; 및
    상기 코어 재료 보드를 캡슐화하는 강성의 외측 셀 내에서 상기 점착성 재료를 경화하는 단계;를 포함하는 복합 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 재료를 상기 거푸집 내에 붓는 것에 반응하는 평탄한 표면을 형성하도록 상기 점착성 재료의 상부면을 미장(trowelling)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 재료를 상기 거푸집 내에 부은 후에, 상기 점착성 재료의 표면 상에 자갈류를 붓는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 재료를 상기 거푸집 내에 부은 후에, 상기 점착성 재료의 상부면 상에 채색된 분말을 붓는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 재료를 상기 강성의 외측 셀 내에서 경화한 후에, 상기 강성의 외측 셀의 상부면을 덮는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 재료가 상기 강성의 외측 셀 내에서 경화된 후에, 상기 복합 패 널을 상기 거푸집으로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 코어 재료 보드는 폴리스티렌 발포체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 재료는 시멘트 혼합물인 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시멘트 혼합물을 상기 거푸집 내에 붓기 전에, 상기 시멘트 혼합물을 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 코어 재료 보드를 통해 복수의 개구 각각을 상기 거푸집 내의 복수의 홈부 중 하나와 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널의 제조 방법.
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