KR20140146709A - 흙다짐 시공용 흙재료 조성물 및 이를 이용하여 제조된 흙다짐 성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실트의 함량이 10% 이하 및 함수율이 5% 이하가 되도록 공극을 형성할 수 있는 양의 모래를 포함하는 흙 100 중량부, 고강도 석회 5 내지 200 중량부 및 경량 골재 또는 섬유 재료 0.1 내지 50 중량부를 포함하고, 재령 28일 후의 압축 강도가 5 MPa 이상인 흙다짐 시공용 흙재료 조성물을 제공한다. 상기 흑재료 조성물은 강도 및 작업성이 우수하여 건축 현장 등에서 사용시 높은 시공 효율을 나타낼 수있다.

Description

흙다짐 시공용 흙재료 조성물 및 이를 이용하여 제조된 흙다짐 성형체{EARTH MATERIAL COMPOSITION FOR RAMMING EARTH AND RAMMED EARTH BODY MANUFACTURED BY USING THE SAME}

본 기술은 건축 재료분야의 기술로서, 흙을 다짐하여 벽체를 제조하는 기술에 관한 것이다.

흙은 환경과 건강에 대한 사람들의 관심이 증가하면서 그 사용은 꾸준히 증가하고 있다. 건축 재료로서 흙다짐, 흙쌓기, 흙벽돌, 흙미장 등 다양한 흙건축공법에 의해 시공되어지고 있다. 이러한 흙건축 공법들은 흙이 전해주는 친근감과 흙이 갖는 다양한 특성(원적외선방사, 탈취, 습도조절능력 등) 등을 갖는다. 하지만 이러한 공법들은 대부분 수작업에 의해 이뤄지기 때문에 사람들의 관심과 요구에 비해 그 시공은 적은 추세이다.

특히 흙다짐의 경우 흙을 층층이 다져가며 벽체를 시공하는 공법으로서 흙을 다지면서 생기는 다짐결이 갖는 디자인적 요소에 의해 국내외에서 많이 시공되어지고 있다. 또한 다양한 색상을 활용하여 흙의 압밀정도와 색상, 다짐 높이 등 다양한 디자인적 요소를 조합하기 때문에 흙건축 공법 중 특히 많은 인기를 갖고 있다. 그러나 흙다짐 공법은 재료의 선정 및 시공과정에서 많은 어려움을 가지고 있다.

첫 째, 흙다짐에 사용되는 흙의 선정이 어렵다. 일반적으로 흙다짐의 경우 시공하고자 하는 집 주변이나 주변에 흙이 없을 경우 먼 곳에서 운반하여 사용하는데 이러한 흙의 특성이 흙다짐에는 좋지 않다. 그러므로 일반 흙을 다짐에 사용하기 위해서는 적당한 조정이 필요하다. 이 과정에서 흙의 입도를 잘 파악하고 여기에 적당한 양의 흙, 모래, 자갈의 배합을 선정해야 하지만 현장에서는 이러한 흙을 구입할 때 마다 분석하고 사용이 적합한 최적배합을 선정해야 하지만 시공과정 중 이러한 일은 쉽지가 않다. 또한 흙의 특성은 좋으나 양이 충분치 않거나 양은 충분한데 흙의 특성이 맞지 않아 사용이 어려운 경우가 많다. 그러므로 흙다짐을 하기 위해 충분한 양의 흙을 확보하고 적정 배합은 선정하는 일은 쉽지가 않다. 그러나 이러한 일을 번거롭게 생각하여 적정배합을 선정하지 않고 그냥 사용하게 될 경우에는 시공하면서 벽체에 균열이 발생하기도 하고 압축강도가 저하되며 내구성이 떨어지게 된다. 그러므로 흙의 선정과정은 흙다짐 시공에서 매우 중요하다.

둘 째, 이렇게 선정된 흙은 습윤상태의 함수상태로 사용하게 된다. 흙은 반죽할 때 물을 많이 넣게 되면 부착력과 유동성을 증가하지만 양생되는 데 시간이 오래 걸리며 양생되는 과정에서 결합에 참여하지 않은 물은 증발하면서 균열을 발생시키게 된다. 이로 인하여 흙다짐 벽체의 강도와 내구성을 저하된다. 또한 물이 많은 경우 다짐이 어려워지기 때문에 물의 양을 최소화 한 습윤상태의 함수상태를 유지하게 된다. 그러나 이러한 습윤상태의 흙을 단단한 벽체로 만들기 위해서는 강한 외력에 의한 다짐이 필요하다. 다짐압이 약할 경우 입자 사이에 있는 공극이 줄어들지 않아 벽체로서의 강성을 확보하지 못하기 때문에 사용이 어렵다. 다짐압이 커짐에 따라 벽체를 지지하는 거푸집의 강성은 이러한 다짐 측압을 버틸 수 있을 만큼 충분해야 된다. 그래서 일반적으로 재래식 흙다짐의 거푸집은 여러 장의 판재들로 보강되며 부피와 중량이 커지게 된다. 이러한 이유로 흙다짐 시공 과정이 복잡하며 재료비 또한 많은 비용이 소요된다.

셋 째, 일반 흙다짐의 경우 비중이 큰 흙을 공극이 없이 다져서 시공하기 때문에 흙다짐벽은 중량이 매우 크게 된다. 일반적으로 흙벽의 단위중량은 약 2ton/㎥ 정도 되는 고중량벽체에 해당된다. 그렇기 때문에 흙다짐 벽을 건축물 내부에 시공할 경우 고정하중의 증가에 대한 충분한 검토를 한 다음 시공해야 한다. 또한 시공하는 과정에서 원재료인 흙배합과 무거운 거푸빚의 운반, 그리고 시공과정이 매우 어렵고 소음이 크기 때문에 건축물 내부에 적용하기에는 많은 어려움이 있게 된다.

넷 째, 흙다짐에서 사용하는 결합재는 일반적으로 석회, 시멘트를 사용하게 된다. 시멘트의 경우 가격이 싸고 압축강도가 좋은 장점이 있으나, 인체에 미치는 영향이 좋지 않으며 생산 및 폐기과정에서 환경에 미치는 영향이 좋지 않으므로 결합재로써의 사용을 지양하고 있는 추세이다. 석회의 경우 리싸이클이 가능한 친환경재료이며 우리나라에서 흙집을 지을 때 전통적으로 사용되어온 재료로써 친근감이 있는 재료이나, 경화시간이 매우 길기 때문에 압축강도 확보에 많은 시간이 소요되며, 압축강도가 약하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 이유로 시공현장에 적합한 적당한 결합재의 선정이 중요하다.

이러한 이유로 흙다짐공법은 다짐결이 갖는 디자인적요소로 인해 많은 사람들에게 인기를 얻고 있음에도 불구하고 많은 시공이 이루어지지 못하고 있다.

본 발명은 압축 강도가 높은 반면 경량이므로 시공 시 필요한 다짐 압력을 낮출 수 있는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 경량이면서 압축 강도가 우수하고 디자인 특성이 우수한 흙다짐 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 실트의 함량이 10% 이하 및 함수율이 5% 이하가 되도록 공극을 형성할 수 있는 양의 모래를 포함하는 흙 100 중량부, 고강도 석회 5 내지 200 중량부, 및 경량 골재 또는 섬유 재료 0.1 내지 50 중량부를 포함하고, 재령 28일 후의 압축 강도가 5 MPa 이상인 특성을 갖는다.

흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 서로 다른 입도를 갖는 3 내지 6 종의 규사를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 경량골재 또는 섬유재 0.1 내지 50 중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 경량 골재는 비중이 2.0 이하인 재료로 이루어진다. 상기 경량골재는 펄라이트, 질석, 팽창성 혈암, 팽창성 점토, 플라이애시(fly ash), 바텀애시(bottom ash) 등을 포함할 수 있다. 또한, 성기 상기 섬유재로는 왕겨, 볏짚, 훈탄, 밀짚, 보리짚, 마섬유, 톱밥, 목편, 목모, 우드칩 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흙다짐 성형체는 상기 흙재료 조성물을 흙다짐하여 미리 소정의 형상으로 성형되고, 건축물 시공 현장에서 조립되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 건축물의 내외장의 시공시 흙다짐 공법에 적용되어, 압축 강도가 우수하면서도 경량인 벽체 등을 용이하게 제조될 수 있도록 한다.

또한, 상기 흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 현장에서 흙다짐 작업시 균열이 발생하지 않는 균일한 흙을 제공하므로써, 하자 없는 시공이 가능하도록 하며, 작업 후 구조물의 안정성과 내구성을 개선할 수 있다.

한편, 상기 흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 경량화되고 압축강도가 높은 흙다짐벽의 시공이 가능하도록 하여, 시공 과정에서 발생하는 거푸집 공사의 번거로움을 줄여주므로써 건축물 내부에서도 다양한 형태를 갖는 흙다짐 벽의 시공이 가능하도록 한다.

본 발명에 따르면, 구체적으로, 흙다짐벽의 강도를 개선하여 재래식 흙다짐보다 높게 하였으며 이로 인하여 흙다짐벽이 50mm 이상 다양한 두께로 시공이 가능할 수 있다. 또한, 재래 흙다짐에 비해 경량화 되면서 벽체의 자중을 줄일 수 있어 건축물 내외부를 비롯해 인테리어월, 이미지월 등 다양한 형태의 시공이 가능할 수 있다. 시공 과정에서도 시공재료가 가벼워지고 다짐 압력의 감소에 따른 측압의 저감으로 거푸집 공정의 간소화에 따라 시공난이도가 쉬워지게 된다. 압축강도가 높고, 재료가 경량이므로 또한 다짐 시공시 필요한 다짐압력을 낮출수 있어 거푸집이 비대하지 않아도 되므로 시공이 편리하며 간소화 할 수 있다.

나아가, 흙배합에 다양한 안료를 첨가하여 다양한 색상 디자인이 가능하므로 활용도가 매우 커지게 된다. 또한 시멘트나 화학제품을 첨가하지 않으므로 친환경적인 건축물 시공이 가능하며 환경오염을 줄이는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 자연스러운 다짐결을 갖는 흙다짐 벽체가 그동안 중량이며 시공중 많은 애로사항이 있었는데 이러한 부분을 해소하여 보급률을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙다짐 시공용 흙재료 조성물을 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 내용은 예시적인 기재일 뿐이며 하기 내용에 의하여 본 발명의 기술사상이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상은 오직 후술할 청구범위에 의하여 고려될 수 있을 뿐이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흙다짐 시공용 흙재료 조성물의 제조를 위해서는 우선적으로 물성이 조절된 작업 흙의 준비가 필요하다. 상기 흙재료 조성물은 실트(silt) 함량이 10% 이하로 조절되어야 하고, 함수율이 5% 이하로 조절되어야 한다. 상기 실트 함량의 조절을 위하여, 상기 물성이 조절된 흙은 모래 또는 규사를 적정량 포함한다. 모래 또는 규사의 함량은 요구되는 물성을 고려하여 적절히 설계될 수 있으며, 이러한 설계는 당업자에게 자명한 것이다. 상기 규사를 사용할 경우, 규사의 평균 입도가 서로 다른 3종 내지 6종의 규사를 혼합 사용하는 것이 바람직하다.

통상, 우리나라의 흙은 실트 함량이 30% 이상 함유하고 있으며, 이러한 많은 양의 실트 성분에 의하여 흙다짐 시공 과정에서 일반 흙을 사용할 경우, 많은 양의 작업수가 첨가되고 이로 인하여 균열이 발생될 수 있다.

또한, 상기 물성이 조절된 흙은 5% 이하의 함수율을 갖는 것이 바람직하다. 상기 흙의 함수율이 5%를 초과할 경우, 강도 발현을 위하여 혼합되는 석회 성분과 물이 반응하여 응결이 시작될 수 있으며, 이로 인하여 현장에서 사용할 때 소요되는 강도가 발현되지 않을 수 있다.

상기 흙다짐 시공용 흙재료 조성물은 앞서 언급한 바와 같이 석회성분을 포함한다. 상기 석회 성분으로서, 본 실시예에서는 고강도 석회가 사용된다. 고강도 석회는 소석회에 비하여 강도 발현이 빠르고 높은 압축 강도를 나타낸다.

상기 고강도 석회는 상기 물성이 조절된 작업 흙 100 중량부에 대하여 5 내지 200 중량부가 되도록 상기 흙재료 조성물 내에 포함된다. 상기 고강도 석회의 함량이 5 중량부 미만이면, 결합재의 부족으로 인하여 양생 후 압축강도가 현저히 낮아지며 벽체로서 역할을 하기 어려운 단점이 있다. 반면에, 상기 고강도 석회의 함량이 200 중량부를 초과하면, 압축강도는 높으나 결합체의 첨가율이 높아짐에 따라 상대적으로 흙의 함량이 낮아져서 흙이 가지고 있는 탈수 효과, 습도조절 성능 등의 특성이 약화될 수있다.

상기 흙재료 조성물은 경량골재 또는 섬유재를 상기 작업 흙 100 중량부 대비 0.1 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 상기 경량골재 또는 섬유재는 모래에 비하여 비중이 낮은 특성을 가지고 있으며, 모래를 대신하여 흙다짐의 적어도 일부의 용적을 차지하게 된다.

상기 경량골재로는 비중 2.0 이하의 재료가 포함될 수 있다. 상기 경량골재로는 펄라이트, 질석, 팽창성 혈암, 팽창성 점토, 플라이애시(fly ash), 바텀애시(bottom ash) 등이 사용될 수 있으며, 이러한 원료를 주원료로 하여 불에서 구운 인공경량골재 또는 천연경량골재 등이 사용될 수 있다. 상기 경량골재는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수있다.

상기 섬유재로서는, 왕겨, 훈탄, 볏짚, 밀짚, 보리짚, 마섬유, 톱밥, 목편, 목모, 우드칩 등이 사용될 수 있다. 이러한 섬유재들은 건조가 되지 않은 상태에서 유통되기 때문에 충분히 건조하여 사용되어야 한다. 만약, 충분히 건조되지 않을 경우, 섬유에 수분이 남아 있어 배합 후 보관하는 과정에서 수분과 석회가 반응할 가능성이 크며, 이렇게 되면 강도 발현이 제대로 이루어지지 않아 최종 구조물의 강도를 저하시킬 수 있다. 상기 섬유재의 사용은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.

상기 경량골재 또는 섬유재, 즉 경량재료는 상황에 따라 첨가하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 흙다짐을 외부에 시공할 경우에는 경량재료를 사용하지 않아도 무방하다. 또한, 결합재의 첨가량이 높은 경우에는 흙다짐 시공 과정에서 높은 압력으로 다지지 않아도 소요의 강도를 확보할 수 있다.

상기 경량재료의 함량이 상기 작업 흙 100 중량부 대비 50 중량부를 초과하는 경우에는, 각각의 재료의 비중에 따라 차이가 있기는 하나 일반적으로 용적이 큰 경량골재의 경우 그 용적이 흙배합과 석회보다 매우 크기 때문에 믹싱을 할 때 물량이 증가하고 강도 발현이 약해진다.

상기 흙재료 조성물은 현장에서 바로 사용되어, 벽체 등 다양한 성형체로 제작될 수도 있으며, 이와 다르게 미리 제조된 성형체를 현장에서 조립 방식에 의하여 시공할 수도 있다. 상기 흙다짐 시공용 흙재료 조성물에 의하여 제조된 성형체의 경우 재령 28일 이후 적어도 5 MPa의 압축 강도를 가질 수 있다.

이하에서는, 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 흙다짐 시공용 흙재료 조성물을 설명하도록 한다.

[실시예/비교예]

작업 흙, 고강도 석회, 경량골재, 섬유재를 아래 표와 같이 첨가하여, 시험용 시편(10*20cm)을 제작하여 단위 중량과 재령 28일 압축강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	배합비				단위중량(g)	재령 28일 압축강도 (MPa)
	흙다짐용흙	고강도석회	왕겨	펄라이트
실시예1	100	5		3	1651	5.1
실시예2	100	50	5		1519	7.8
실시예3	100	100		10	1300	9.2
비교예1	100	0			1980	1.4
비교예2	100	3		55	1200	1.0

상기 실시예1 내지 3의 흙재료 조성물에 의하여 제조된 시편은 단위 중량이 비교예 1에 대비하여 매우 경량인 반면, 비교예 1 및 비교예2의 흙재료 조성물에 의하여 제조된 시편에 비하여 현저히 높은 강도를 나타낸다.

Claims (8)

1. 실트의 함량이 10% 이하 및 함수율이 5% 이하가 되도록 공극을 형성할 수 있는 양의 모래 또는 규사를 포함하는 흙 100 중량부;
   고강도 석회 5 내지 200 중량부; 및
   경량 골재 또는 섬유 재료 0.1 내지 50 중량부를 포함하고,
   재령 28일 후의 압축 강도가 5 MPa 이상인 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 규사는 서로 다른 입도를 갖는 3 내지 6 종의 규사를 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   경량골재 또는 섬유재 0.1 내지 50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 경량 골재는 비중이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 경량골재는 펄라이트, 질석, 팽창성 혈암, 팽창성 점토, 플라이애시(fly ash) 및 바텀애시(bottom ash)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 섬유재는 왕겨, 훈탄, 볏짚, 밀짚, 보리짚, 마섬유, 톱밥, 목편, 목모 및 우드칩으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 섬유재는 건조 과정을 거친 것임을 특징으로 하는 흙다짐 시공용 흙재료 조성물.
8. 제1항의 흙재료 조성물을 흙다짐하여 미리 성형되고, 건축물 시공 현장에서 조립하여 사용할 수 있는 흙다짐 성형체.