KR20100032040A - 경량 고강도 콘크리트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량콘크리트에 관한 것으로서, 포틀랜드 시멘트 39.95~49.9중량부와 경량골재(Light Weight Aggregate) 50~60중량부와 섬유보강재 0.05~0.1중량부를 혼합한 100중량부 조성물에 물/시멘트의 중량비가 0.35~0.5의 값을 만족하도록 물이 첨가되어 성형되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 본 발명에 따른 경량콘크리트는, 시멘트와 경량골재와 섬유보강재와 물을 적정한 비율로 혼합하여, 성형 후, 요구되는 비중과 압축강도를 구현시킬 수 있는 경량콘크리트를 제공할 수 있으며, 콘크리트 조성물에 각종 혼화제를 하나 이상 혼합시켜 콘크리트의 강도를 향상시킴과 동시에 본 콘크리트의 무게를 감소시킬 수 있다.

또한, 내구성이 증대되어 수온의 변화에 따른 콘크리트의 균열현상을 방지할 수 있으며, 해상에 설치될 경우, 바닷물에 의한 부식을 방지할 수 있는 경량콘크리트를 제공할 수 있다.

경량콘크리트, 콘크리트 폰툰, 고강도

Description

경량콘크리트{LIGHT WEIGHT CONCRETE}

본 발명은 경량콘크리트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시멘트와 경량골재를 적정비율로 혼합한 조성물에 각종 혼화제를 첨가하여 양생 후, 비중이 1.2~1.8로 마련되고, 압축강도가 500~600(kg/㎠)의 값을 만족하여 부유식 수상 구조물의 외벽성형에 이용될 수 있는 경량콘크리트에 관한 것이다.

통상 레저용 또는 스포츠용 보트나 제트스키 등을 사용한 후 일정 장소에 보관하거나, 일반적인 소형 보트 및 선박 등을 일정 장소에 정박시키기 위해서 선착장과 같은 정박시설이 설치된다.

이러한 정박시설은 해안가 또는 강가 등에 설치하는 것으로 목재류를 이용하여 주로 "ㄷ"자 형태의 홈부분을 다수개로 설치하여 보트 등이 정박될 수 있는 구조물로 형성하거나 또는 콘크리트 구조물 등을 이용하고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같은 통상적인 정박시설은 최초 설계된 구조에서 시공이 이루어진 후에는 그 구조를 변경하기가 매우 어려워 구조변경시 구조물을 해체한 후 다시 시공해야 한다는 경제적 손실의 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 근래에는, 부유형 구조물인 콘크리트 폰 툰(Pontoon)을 해안가 또는 강가에 복수개 연결시켜 다양한 형태의 선착장 또는 수상 구조물을 시공하고 있다.

여기서, 상기 콘크리트 폰툰은 박스형 구조물의 외벽에 콘크리트가 타설되고 양생작업을 거침으로써 제조되는데, 상기 콘크리트 폰툰의 부유성과 강도를 위하여 외벽에 타설되는 콘크리트를 경량콘크리트로 마련하고 있다.

여기서, 경량콘크리트라 함은, 비중이 2.0 이하의 콘크리트로, 골재로서 경량골재(輕量骨材)를 사용한 경량골재콘크리트와, 콘크리트 안에 다량의 기포(氣泡)를 포함시킨 기포콘크리트(애시 콘크리트)와, 골재 대신 섬유 등을 넣어 압출성형 방식에 의해 고강도화 하여 결과적으로 경량콘크리트의 특성을 가지도록 마련된 섬유보강경량콘크리트로 분류할 수 있다.

현재, 국내에서는 콘크리트의 경량 고강도화에 대한 연구는 거의 이루어지고 있지 않은 실정이며, 더욱이, 구조용 경량골재의 부족, 경량콘크리트 배합설계의 미숙, 경량콘크리트에 대한 인식의 부족 등으로 인해 경량콘크리트는 단지 단열이나 방음과 같은 비구조용으로만 사용되고 있을 뿐이다.

그러나, 선진국에서는 특수 혼화제의 적절한 사용 등을 통해 경량콘크리트의 강도를 구조용으로 사용하기에 족한 정도까지 향상시키고 있고, 일반 건축물은 물론 석유탐사용 해양구조물 등의 특수 용도로써 경량콘크리트가 활용되고 있는 실정이다.

한편, 경량콘크리트의 고강도화는 보통 콘크리트의 경우와 같아 배합을 조정하거나 특수한 혼화재료를 혼입함으로써 가능하다.

그 중 유력한 방법의 하나가 특수 혼화재(混和材)를 사용하는 것이며, 선진국에서는 실리카 흄 등의 콘크리트용 혼화재를 사용하여 포졸란반응 및 공극충전 등의 효과로 콘크리트 내부의 공극을 감소시킴으로써 콘크리트의 강도를 증진시키고자 하는 노력이 계속되고 있다.

그러나, 국내의 경우 강도 증진 효과가 우수한 것으로 평가받고 있는 실리카 흄은 전량을 수입에 의존하여야 하므로 경제적으로 불리하며, 플라이 애쉬, 고로 슬래그 등은 품질이 불균일하여 고강도용 혼화재의 실용화가 어려운 실정이다.

본 발명은 경량콘크리트의 고강도화와 품질의 개량화를 구현하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 시멘트와 경량골재와 섬유보강재와 물을 적정한 비율로 혼합하여, 성형 후, 요구되는 비중과 압축강도를 구현시킬 수 있는 경량콘크리트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 콘크리트 조성물에 각종 혼화제(混和劑)를 하나 이상 혼합시켜 콘크리트의 강도를 향상시킴과 동시에 본 콘크리트의 무게를 감소시킬 수 있는 경량콘크리트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수온의 변화에 따른 콘크리트의 균열현상을 방지할 수 있는 경량콘크리트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 해상에 설치될 경우, 바닷물에 의한 부식을 방지할 수 있는 경량콘크리트를 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 포틀랜드 시멘트 39.95~49.9중량부와 경량골재(Light Weight Aggregate) 50~60중량부와 섬유보강재 0.05~0.1중량부를 혼합한 100중량부 조성물에 물/시멘트의 중량비가 0.35~0.5의 값을 만족하도록 물이 첨가되는 경량콘크리트에 의해 달설될 수 있다.

여기서, 상기 조성물에는 콘크리트 내부에 미소한 기포를 일정하게 분포시키기 위한 AEA(Air Entraining Agent)제와, 시멘트의 수화반응을 지연시켜, 응결에 필요한 시간을 연장시키는 경화지연제(Retarder)와, 시멘트 입자를 분산시키기 위한 감수제(Water Reducing Agent) 중 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.

여기서, 상기 AEA제는 상기 시멘트 중량의 0.34%~0.54%중량부가 첨가될 수 있다.

또한, 상기 경화지연제는 상기 시멘트 중량의 0.1%~0.3%중량부가 첨가될 수 있다.

또한, 상기 감수제는 상기 시멘트 중량의 0.2%~1%중량부가 첨가될 수 있다.

한편, 상기 경량골재는 경석(輕石) 또는 소성혈암(燒成頁岩)으로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 경량골재의 입경(粒徑)은 5~13(mm)의 범위로 마련될 수 있다.

또한, 상기 섬유보강재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리프로필렌계섬유, 나일론, 폴리에스테르 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 섬유보강재는 원기둥형의 섬유물로서, 직경이 0.05~0.5(mm)의 범위로, 길이가 6.35~50(mm)로 마련될 수 있다.

한편, 상기 경량콘크리트는 슬럼프 값이 150~180(mm)의 범위로 형성될 수 있다.

또한, 상기 경량콘크리트는 염화물 이온량이 0.30 kg/㎥ 미만으로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 경량콘크리트는 성형 후에 비중이 1.2~1.8이고, 압축강도가 500~600(kg/㎠)의 값을 만족한다.

여기서, 상기 경량콘크리트는 부유식 수상 구조물의 외벽성형에 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 경량콘크리트에 의해, 성형 후, 요구되는 비중과 압축강도를 구현시킬 수 있다.

또한, 콘크리트 조성물에 각종 혼화제를 하나 이상 혼합시켜 콘크리트의 강도를 향상시킴과 동시에 본 콘크리트의 무게를 감소시킬 수 있다.

또한, 수온의 변화에 따른 콘크리트의 균열현상을 방지할 수 있다.

또한, 해상에 설치될 경우, 바닷물에 의한 부식을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 경량콘크리트를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 경량콘크리트는, 포틀랜드 시멘트 39.95~49.9중량부와 경량 골재(Light Weight Aggregate) 50~60중량부와 섬유보강재 0.05~0.1중량부를 혼합한 100중량부 조성물에 물/시멘트의 중량비가 0.35~0.5의 값을 만족하도록 물이 첨가되어 마련될 수 있다.

여기서, 상기 경량골재는 보통 골재보다 비중이 가벼운 것으로 천연경량골재와 인공경량골재로 나눌 수 있는데, 바람직하게는, 상기 천연경량골재로서는 경석(輕石, Shale)으로 마련될 수 있으며, 상기 인공경량골재로서는 혈암을 고온으로 소성시켜 균질하게 팽창발포시킨 소성혈암(燒成頁岩)으로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 경량골재가 첨가되면, 보통 골재로 혼합된 콘크리트에 비해 중량을 20~30% 감소시킬 수 있으며, 보온성이 증대되어 온도의 변화에 따른 콘크리트의 균열을 방지할 수 있다.

또한, 상기 경량골재의 입경(粒徑)은 5~13(mm)의 범위로 마련되어야 하며, 이는 콘크리트 폰툰의 내부에 철 구조물 사이로 상기 경량골재가 원활하게 유입되어 콘크리트 내에서 균등하게 배치되어야 하기 때문이다.

한편, 상기 섬유보강재는 원기둥형의 섬유물로서, 콘크리트 속에서 균일하게 분산되기 위하여 비교적 작은 크기인, 직경이 0.05~0.5(mm)의 범위로, 길이가 6.35~50(mm)로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리프로필렌계섬유, 나일론, 폴리에스테르 등으로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 섬유보강재는 콘크리트 속에 균일하게 분산되어 콘크리트의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성을 높이고 인성 및 내충격성을 개선 시키는 역할을 수행한다.

전술한 바와 같이, 시멘트와 경량골재와 섬유보강재가 혼합된 조성물에는 콘크리트의 품질을 향상시키고 성질을 개선시키기 위하여 복수의 혼화제(混和劑)가 첨가될 수 있다.

상기 조성물에 첨가되는 혼화제로서는, 콘크리트 내부에 미소한 기포를 일정하게 분포시키기 위한 AEA(Air Entraining Agent)제와, 시멘트의 수화반응을 지연시켜, 응결에 필요한 시간을 연장시키는 경화지연제(Retarder)와, 시멘트 입자를 분산시키기 위한 감수제(Water Reducing Agent) 등이 있으며, 전술한 혼화제 중 어느 하나 이상이 첨가될 수 있다.

여기서, 상기 AEA제는 발포성이 현저한 계면활성제의 일종으로서, 콘크리트 중에 미소한 독립된 기포를 고르게 발생시켜 콘크리트의 내동결융해성, 내식성 등의 내구성을 개선시키기 위하여 첨가될 수 있으며, 상기 AEA제는 상기 시멘트 중량의 0.34%~0.54%중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 AEA제가 0.34%중량부 미만으로 첨가되면, 콘크리트 전체에 균일하게 기포를 발생시키기 어려우며, 0.54%중량부를 초과하여 첨가되면, 콘크리트의 압축강도 감소 등의 콘크리트의 내구성이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 상기 경화지연제는 콘크리트의 응결시간을 지연시켜 콘크리트 강도의 신뢰성을 증대시키기 위한 혼화제로, 시멘트 입자 표면에 흡착되어 시멘트와 물의 반응을 차단하고 시멘트 수화열의 생성을 억제함으로써 콘크리트 응결에 필요한 시간을 연장시키는 역할을 수행하며, 바람직하게는, 상기 경화지연제는 시멘트 중량의 0.1%~0.3%중량부가 첨가될 수 있다.

여기서, 상기 경화지연제가 0.1%중량부 미만으로 첨가되면, 콘크리트 응결시간이 단축되어 원하는 콘크리트 압축강도를 얻을 수 없으며, 0.3%중량부를 초과하여 첨가되면, 콘크리트 응결시간이 증가하여 콘크리트 생산단가가 증대될 수 있다.

또한, 상기 감수제는 콘크리트의 단위수량을 증가시키지 않고도 콘크리트의 워커빌리티(workability)를 향상시키기 위한 혼화제로서, 콘크리트의 내구성을 개선시키기 위하여 첨가되며, 상기 감수제는 상기 시멘트 중량의 0.2%~1%중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 감수제가 0.2%중량부 미만으로 첨가되면, 콘크리트의 워커빌리티 향상 목적을 구현하기 어려우며, 1%중량부를 초과하여 첨가되면, 콘크리트의 압축강도가 저하되는 문제점이 발생한다.

전술한 범위의 시멘트와 경량골재와 섬유보강재를 혼합한 조성물에 물을 첨가하고, 각종 혼화제를 하나 이상 첨가시켜, 성형 후의 비중이 1.2~1.8이고, 압축강도가 500~600(kg/㎠)의 값을 만족하는 경량콘크리트를 제조할 수 있었다.

한편, 본 발명에 따른 경량콘크리트는 슬럼프 값이 150~180(mm)의 범위로 형성된다.

여기서, 상기 슬럼프는 콘크리트 반죽의 정도를 측정하는 치수로서, 상부지름보다 하부지름이 큰 측정기구에 콘크리트 배합물을 넣어 세운 후, 상기 측정기구를 제거했을 때 무너지는 길이를 측정한 값으로써, 수치가 작을수록 된 반죽임을 의미하며, 수치가 클수록 진 반죽임을 의미하며, 본 발명에 따른 경량콘크리트는 철골 구조물 사이로 콘크리트가 원활하게 유입되어야 하므로 상기 슬럼프 값을 설 정하였다.

또한, 본 발명에 따른 경량콘크리트는 염화물 이온량이 0.30 kg/㎥ 미만으로 마련된다.

여기서, 상기 염화물 이온량은 응결되지 않은 콘크리트에 함유되어 있는 염화물이온(Cl-)량으로써, 콘크리트를 구성하는 경량골재, 섬유보강재 등의 구성요소들에 대한 세척, 콘크리트 제작시 투입되는 물의 성분 관리, 염화물 이온을 포함하는 첨가제 제외 등의 방법을 통하여 콘크리트 염화물 이온량을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 경량콘크리트는 전술한 방법을 통하여 염화물 이온량이 상기 구간으로 한정되어 콘크리트 중의 염화물 이온으로 강재가 부식하여 콘크리트의 균열, 박리, 탈락 등의 손상을 가져오는 염해현상을 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 경량콘크리트를 이용하여 제작된 콘크리트 폰툰의 사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 경량콘크리트를 이용하여 제작된 콘크리트 폰툰의 단면도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 경량콘크리트를 이용하여 제작된 복수의 콘크리트 폰툰이 연결되는 것을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 상기 경량콘크리트는 성형 후에 비중이 1.2~1.8이고, 압축강도가 500~600(kg/㎠)의 값을 만족하여 부유식 수상 구조물(콘크리트 폰툰 등)의 외벽성형에 이용될 수 있다.

여기서, 콘크리트 폰툰(100)은 해상에 부교를 시공하거나 선박계류시설을 시공하기 위하여 설치되는 부유성 구조물로서, 복수의 콘크리트 폰툰(100)을 연결시키기 위한 연결부(110)와 커넥터(120)를 포함할 수 있다.

또한, 도 2 에서와 같이, 본 발명에 따른 경량콘크리트(10)는 상기 콘크리트 폰툰(100)의 외벽에 타설되며, 내부의 공간에는 다수의 스티로폼(S)이 충진되어 상기 콘크리트 폰툰(100)의 부력을 증대시키는 역할을 수행한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 경량콘크리트는, 시멘트와 경량골재와 섬유보강재와 물을 적정한 비율로 혼합하여, 성형 후, 요구되는 비중과 압축강도를 구현시킬 수 있는 경량콘크리트를 제공할 수 있으며, 콘크리트 조성물에 각종 혼화제를 하나 이상 혼합시켜 콘크리트의 강도를 향상시킴과 동시에 본 콘크리트의 무게를 감소시킬 수 있다.

또한, 내구성이 증대되어 수온의 변화에 따른 콘크리트의 균열현상을 방지할 수 있으며, 해상에 설치될 경우, 바닷물에 의한 부식을 방지할 수 있는 경량콘크리트를 제공할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 기재에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 경량콘크리트를 이용하여 제작된 콘크리트 폰툰의 사시도이며,

도 2 는 본 발명에 따른 경량콘크리트를 이용하여 제작된 콘크리트 폰툰의 단면도이며,

도 3 은 본 발명에 따른 경량콘크리트를 이용하여 제작된 복수의 콘크리트 폰툰이 연결되는 것을 도시한 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 경량콘크리트 100 : 콘크리트 폰툰

110 : 연결부 120 : 커넥터

S : 스티로폼

Claims (13)

1. 포틀랜드 시멘트 39.95~49.9중량부와 경량골재(Light Weight Aggregate) 50~60중량부와 섬유보강재 0.05~0.1중량부를 혼합한 100중량부 조성물에 물/시멘트의 중량비가 0.35~0.5의 값을 만족하도록 물이 첨가되어 마련되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조성물에는 콘크리트 내부에 미소한 기포를 일정하게 분포시키기 위한 AEA(Air Entraining Agent)제와, 시멘트의 수화반응을 지연시켜, 응결에 필요한 시간을 연장시키는 경화지연제(Retarder)와, 시멘트 입자를 분산시키기 위한 감수제(Water Reducing Agent) 중 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 AEA제는 상기 시멘트 중량의 0.34%~0.54%중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 경화지연제는 상기 시멘트 중량의 0.1%~0.3%중량부가 첨가되는 것을 특 징으로 하는 경량콘크리트.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 감수제는 상기 시멘트 중량의 0.2%~1%중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 경량골재는 경석(輕石) 또는 소성혈암(燒成頁岩)으로 마련되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 경량골재의 입경(粒徑)은 5~13(mm)의 범위로 마련되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 섬유보강재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리프로필렌계섬유, 나일론, 폴리에스테르 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 섬유보강재는 원기둥형의 섬유물로서, 직경이 0.05~0.5(mm)의 범위로, 길이가 6.35~50(mm)로 마련되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 경량콘크리트는 슬럼프 값이 150~180(mm)의 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 경량콘크리트는 염화물 이온량이 0.30 kg/㎥ 미만인 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 경량콘크리트는 성형 후에 비중이 1.2~1.8이고, 압축강도가 500~600(kg/㎠)의 값을 만족하는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 경량콘크리트는 부유식 수상 구조물의 외벽성형에 이용되는 것을 특징으로 하는 경량콘크리트.

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