KR20150141231A - 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법 - Google Patents

저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 작은 동물들이 용이하게 탈출할 수 있는 탄닌 성분을 포함한 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법에 관한 것으로 생태친화적이며 이산화탄소 배출을 줄여 온실가스증가를 억제하여 환경친화적이며, 탄닌 성분을 첨가하여 알칼리 저감 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

Description

저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법{Low alkali concrete composition drainage pipe with tannin for animal}
본 발명은 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 작은 동물들이 용이하게 탈출할 수 있는 탄닌 성분을 포함한 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법에 관한 것이다.
일반적인 수로관에는 양서류 등이 서식하거나 빠지게 되는 경우가 있는데 이러한 동물들은 수로관 내측에서 폐사하게 되어 생태계의 파괴를 야기하고 있습니다. 생태 친화적인 기능을 가지는 수로관이 개발 및 설치되고 있지만 이러한 생태 친화적인 다양한 형태의 수로관도 여전히 구조적인 문제점을 안고 있는 실정이다.
최근 온실가스에 의한 환경문제로 시멘트 생산 시 발생되는 이산화탄소 감축 대책이 절실히 필요한 실정입니다. 또한 콘크리트는 중성화로 인해 철근 부식을 일으키며 수변공간에 접하는 부분에 사용시 강알칼리 용출로 생태환경에 악영향을 끼칩니다. 현재 수변공간에 접하는 철근콘크리트의 제품은 주로 2차 제품(수로관)에 많이 사용되어지는데 아직까지도 영세한 중소기업에서 시멘트형태로 생산되기 때문에 환경적인 문제점이 크게 나타나고 있습니다. 석탄 화력발전소의 전력생산 의존도가 증가함에 따라 발전 부산물인 플라이애시 등의 발생량도 매년 증가하고 있는 실정이다.
일반적인 수로관은 농업 또는 공업용수를 목적하는 곳까지 유도하거나 배수하기 위하여 지면에 그 일부가 매설되거나 지상에 설치되는 것으로서, 그 단면 형상은 상부 및 전후방은 열린 형태인 한편 좌우 측벽 및 바닥은 닫힌 형태인 대략 "U'자 형상으로 이루어집니다. 또한 설치되는 장소 및 통과하는 유량 등에 따라서 그 크기 및 형태가 다양하게 이루어집니다. 그러나 수로관에는 양서류, 파충류 등이 서식하거나 빠지게 되는 경우가 있는데 농업용수를 공급하기 위한 수로의 경우에는 농사철이 아닌 때에는 농업용수의 공급이 중지되고, 이 경우 수로관 내측으로 들어간 개구리, 뱀 등의 작은 동물은 다시 수로관 밖으로 탈출하지 못하고 수로관 내측에서 고사할 수밖에 없게 되는 것입니다. 이를 방지하기 위해, 최근에는 생태계의 파괴를 최대한 줄이면서 보다 효율적으로 수자원을 사용할 목적으로 생태 친화적인 기능을 가지는 수로관이 개발 및 설치되고 있지만 여전히 구조적인 문제점을 안고 있습니다.
한국등록특허공보 제10-0870969호에서는 수로의 길이에 맞춰 다수를 연결하여 수로의 좌우 측벽 및 바닥이 설치되도록 함에 있어서 좌우 측벽 중 어느 한쪽의 측벽은 경사지게 하여 사람은 물론 양서류, 파충류 등의 소동물의 탈출이 용이할 뿐만 아니라 물의 소통이 원활히 이루어질 수 있도록 한 비탈면 탈출 용배수로관을 제공하기 위한 것으로 일정 길이 단위로 성형된 후 도로와 들이 경계되는 지형에 조립설치되는 수로관에 있어서, 한쪽의 측벽은 바닥면에 대하여 수직에 가깝게 형성되되 다른 한쪽의 측벽은 바닥면에 대하여 130 ~ 160 °의 둔각 범위 내의 경사면으로 형성되는 한편 경사진 측벽의 외부면 상에는 일정 간격으로 보강을 위한 리브가 돌출형성된 구조로 이루어진 비탈면 탈출 용배수로관에 대하여 개시하고 있다.
한국등록특허 제10-0516485호에서는 수로관에 빠진 양서류등의 동물이 상기 탈출구를 지나침이 없이 상기 탈출구를 찾을 수 있도록 양서류등의 동물을 상기 탈출구로 유도하며 상기 탈출구의 단부에 설치된 탈출유도수단과; 상기 탈출 유도수단에 의해 상기 탈출구를 통과한 양서류등의 동물이 오물등에 의해 장애됨이 없이 용이하게 통과하도록 상단부의 폭이 최대의 폭(T)으로 이루어지고 하단부의 폭이 최소의 폭(t)으로 이루어져 상부에서 하부로 갈수록 점점 통로의 폭이 좁아지게 구성되며 상기 탈출구와 접하여 형성된 탈출통로와; 상기 탈출통로를 통과한 양서류등의 동물이 물기가 없는 곳에서 휴식을 취할 수 있도록 상기 탈출통로와 연속적으로 형성되며 내부에는 물이 고임이 없도록 다수의 배수구가 형성된 제1레스트에리어와; 상기 제1레스트에리어에서 휴식을 취한 양서류등의 동물이 상기 수로관을 건너 이동할 수 있도록 상기 제1레스트에리어에 접하는 상기 수로관에 설치되며, 양측에는 양서류등의 동물이 상기 수로관으로 낙하됨이 없도록 난간부가 구비된 이동통로와; 상기 이동통로에 의해 형성되는 그늘에 의해서 양서류등의 동물이 콘크리트와 같은 인공물에 접함이 없이 흙과 같은 자연에 접하여 편안하게 휴식을 취할 수 있도록 흙등의 자연물이 수납되며, 상기 이동통로에 하측에 형성된 제2레스트에리어로 구성된 친환경 수로관을 개시하고 있다.
한국공개특허공보 제2013-0087192호에서는 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 개시하고 있다.
한국등록특허공보 제10-1111636호에서는 탄닌을 포함하여 상대적으로 낮은 pH를 가지며, 이수석고와 실리카흄을 사용하여 탄닌의 사용에 따른 부작용인 응결지연과 초기강도 저하를 방지하여 압축강도가 우수하고, 철근의 산화를 방지할 수 있으며 이산화탄소 절감효과를 갖는 보통포틀랜드시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.5 ~ 2.0 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카 흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 탄닌을 이용한 저알칼리 콘크리트 조성물에 대하여 개시하고 있다.
한국등록특허 제10-0642495호에서는 단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 일라이트(illite), 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 사장석(斜長石, plagioclase), 삼방정계(三方晶系)의 광물인 돌로마이트(dolomite)를 미세한 분말로 분쇄하여 150메시 이하의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계; 시멘트 19∼21중량％, 모래 19∼21중량％, 골재 29∼31중량％,일라이트 9∼11중량％, 사장석 6∼8중량％, 돌로마이트 3∼5중량％, 혼화재 1.5∼2.5중량％를 고르게 혼합한 후 물6∼8중량％를 투입하여 고르게 반죽하는 단계; 상부와 전후방은 개방되고, 양측면과 하부면은 막혀진 수로관 형상의 수납홈을 갖는 형틀의 내부에 철근 골조를 투입하고, 반죽된 콘크리트를 형틀에 투입하여 가압시키면서 진동을 부여하여 수로관을 성형하는 단계; 성형된 수로관을 25∼65℃를 유지하는 양생실에 투입하여 간헐적으로 스팀을 분사하면서 12시간 양생시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경적인 저독성 수로관의 제조방법을 개시하고 있다.
한국공개특허 제10-2007-0037463호에서는 측벽 및 바닥의 내측면에는 유체의 흐름방향에 가로지르는 저항홈이 형성되고, 측벽의 외측면에는 토양이 채워지는 수용홈이 상하방향으로 길게 형성되며, 바닥과 측벽은 견운모(絹雲母, sericite)와 녹니석(綠泥石, chlorite)을 포함하는 균산염광물 분말 20중량％, 자갈 10중량％, 모래 35중량％, 시멘트 25중량％, 물 10중량％가 혼합되어 양생되며, 바닥과 측벽의 내부에는 보강용 철근이 배근된 오염 및 절곡 방지용 수로관 및 그 제작방법이 개시되어있다.
그러나 생태 친화적인 기능 및 구조를 가지며, 철근부식, 이산화탄소 대량배출에 따른 기후변화에 선제적으로 대응할 수 있는 환경친화적인 물질을 사용한 콘크리트 수로관에 대한 기술을 제시된 바가 없다.
한국등록특허공보 제10-0870969호 한국등록특허 제10-0516485호 한국공개특허공보 제2013-0087192호 한국등록특허공보 제10-1111636호 한국등록특허 제10-0642495호 한국공개특허 제10-2007-0037463호
본 발명은 상기와 같은 연구를 수행하기 위해 안출된 발명으로 본 발명의 목적은 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 작은 동물들이 용이하게 탈출할 수 있는 탄닌 성분을 포함한 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 및 제작방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전후방과 상부는 개방되고, 양측벽과 바닥부는 막혀져 전후방향으로 길게 형성되며, 높이를 갖는 벽부(100)와 폭을 갖는 바닥부(200)로 형성된 수로관으로서 벽부의 한쪽 측벽(110)은 바닥면에 대하여 수직이며, 다른 한쪽 측벽(120)은 바닥면에 대하여 둔각 범위 내의 경사면으로 형성되고, 상기 바닥면은 수평한 형태로 이루어지며 상기 바닥면에 대하여 수직인 측벽과 상기 바닥면이 만나는 부분(210)은 라운드지게 형성되며, 바닥부와 측벽의 내부에는 보강용 철근(300)이 배근되며, 상기 경사면이 형성된 측벽은 수로관의 끝단과 일정간격을 두고 바닥면과 수직인 형태를 갖도록 이루어져 상기 수로관의 끝단은 다른 통상의 수로관과의 결합을 위한 단턱진 연결부(130)의 형태를 갖고, 연결부에는 다른 수로관의 후방이 결합되어 수로를 형성하는, 시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 미연탄소의 함량이 3중량% 이하인 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.을 제공한다.
상기 경사진 측벽의 외부면 상에는 일정 간격으로 리브(140)가 돌출 형성되는 것을 포함할 수 있다.
상기 경사진 측벽의 내부면 상에는 수로관에 빠진 파충류 또는 양서류 등의 소형 생물의 탈출이 용이하도록 소정형태의 요철문양(150)이 돌출 형성되는 것을 포함할 수 있다.
상기 둔각 범위는 바닥면과 경사면이 이루는 각이 135°~140°의 각도범위를 갖는 것을 포함할 수 있다.
KCL-QA-901의 시험방법에 의한 압축강도는 25~30 MPa이며, 흡수율은 4 내지 8이며, 동결융해(100cycle)후 압축강도는 22 내지 25 MPa인 것을 포함할 수 있다.
ASTM G 21 : 2009의 시험방법에 의한 항곰팡이 배양 시험결과 균사의 접종후 4주후까지 균사의 발육이 인지되지 않은 것을 포함할 수 있다.
KCL-FIR-1002:2001의 시험방법에 의한 대장균 시험결과 초기농도 1.8 × 104 CFU/mL에서 24시간후 농도가 10 CFU/mL 이하로 세균이 감소되고 살모넬라균 시험결과 초기농도 1.6× 104 CFU/mL에서 24시간후 농도가 10 CFU/mL이하로 세균이 감소되는 것을 포함할 수 있다.
상기 경사면이 형성된 측벽은 수로관의 양 끝단과 일정간격을 두고 바닥면과 수직인 형태를 갖도록 이루어져 상기 수로관의 양 끝단은 다른 통상의 수로관과의 결합을 위한 단턱진 연결부의 형태를 갖고, 연결부에는 다른 수로관의 후방이 결합되어 수로를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관을 제작하는 방법에 있어서, 시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 미연탄소의 함량이 3중량% 이하인 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하는 단계; 상기 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3 및 물이 50 중량부가 되도록 모르타르혼합기를 이용하여 모르타르를 준비하는 단계; 유입공, 견인공, 단턱진 연결부 및 리브가 형성된 거푸집에 보강용 철근을 넣고 상기 모르타르혼합물을 거푸집에 부어서 양생하는 단계; 양생된 후 거푸집을 제거하여 제작하는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 제작방법을 제공한다.
본 발명을 통하여, 첫 번째로 소형동물들이 탈출하기 용이하게 생태친화적인 효과를 갖는다.
두 번째로 이산화탄소 배출을 줄여 온실가스증가를 억제하여 환경친화적이며, 세 번째로 탄닌 성분을 첨가하여 알칼리 저감 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관의 개념도이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면에 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명을 생략한다.
또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 크게 수로관의 형태 부분과 수로관의 재질을 형성하는 부분으로 구성되어져 있다.
도 1은 본 발명의 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관의 개념도이다.
수로관의 형태에 대하여는 전후방과 상부는 개방되고, 양측벽과 바닥부는 막혀져 전후방향으로 길게 형성되며, 높이를 갖는 벽부(100)와 폭을 갖는 바닥부(200)로 형성된 수로관으로서 벽부의 한쪽 측벽(110)은 바닥면에 대하여 수직이며, 다른 한쪽 측벽(120)은 바닥면에 대하여 둔각 범위 내의 경사면으로 형성되고, 상기 바닥면은 수평한 형태로 이루어지며 상기 바닥면에 대하여 수직인 측벽과 상기 바닥면이 만나는 부분(210)은 라운드지게 형성되며, 바닥부와 측벽의 내부에는 보강용 철근(300)이 배근되며, 상기 경사면이 형성된 측벽은 수로관의 끝단과 일정간격을 두고 바닥면과 수직인 형태를 갖도록 이루어져 상기 수로관의 끝단은 다른 통상의 수로관과의 결합을 위한 단턱진 연결부(130)의 형태를 갖고, 연결부에는 다른 수로관의 후방이 결합되어 수로를 형성하며, 상기 경사진 측벽의 외부면 상에는 일정 간격으로 리브(140)가 돌출 형성되고 상기 경사진 측벽의 내부면 상에는 수로관에 빠진 파충류 또는 양서류 등의 소형 생물의 탈출이 용이하도록 소정형태의 요철문양(150)이 돌출 형성되며 상기 둔각 범위는 바닥면과 경사면이 이루는 각이 135°~140°의 각도범위를 갖으며 상기 경사면이 형성된 측벽은 수로관의 양 끝단과 일정간격을 두고 바닥면과 수직인 형태를 갖도록 이루어져 상기 수로관의 양 끝단은 다른 통상의 수로관과의 결합을 위한 단턱진 연결부의 형태를 갖고, 연결부에는 다른 수로관의 후방이 결합되어 수로를 형성하는 것에 특징을 갖는다.
상기 요철의 형태는 소형동물이 경사면을 오르기 적합하다면 그 형태에 특별한 제한은 없다. 요철문양은 원형, 다각형, 비정형의 형태를 갖을 수 있으며 그 요철의 높이 또한 수 mm에서 수십 mm로 형성될 수 있다.
상기 둔각 범위도 소형동물이 경사면을 오르기 적합하다면 그 각도범위에 특별한 제한은 없으나, 120°~170°의 범위를 갖으며, 바람직하게는 130°~160°의 범위를 갖으며, 더욱 바람직하게는 135°~140°를 갖는다.
저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관을 제작하는 방법에 있어서, 시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 미연탄소의 함량이 3중량% 이하인 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하는 단계; 상기 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3 및 물이 50 중량부가 되도록 모르타르혼합기를 이용하여 모르타르를 준비하는 단계; 유입공, 견인공, 단턱진 연결부 및 리브가 형성된 거푸집에 보강용 철근을 넣고 상기 모르타르혼합물을 거푸집에 부어서 양생하는 단계; 양생된 후 거푸집을 제거하여 제작하는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 제작방법을 제공한다.
상기 시멘트 조성물의 성분비는 고강도발현, 온실가스저감 및 알칼리 저감을 위한 성분비라면 특별히 제한되지 않는다. 한국환경산업기술원의 국가LCI 데이터베이스의 분체별 이산화탄소 배출량은 표1과 같다.
Figure pat00001
상기 표 1에서도 확인할 수 있는 것과 같이 시멘트의 이산화탄소 배출량이 현저히 높은 것을 확인할 수 있다.
따라서 상기의 시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 미연탄소의 함량이 3중량% 이하인 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부와 같은 분체 조성비를 제시한다.
바람직하게는 시멘트 10중량%, 슬래그 20중량%, 플라이애쉬 40중량%, 석회석미분말 10중량%, 생석회 5중량%, 황산나트륨 1중량%, 이수석고 10중량% 및 실리카흄 4중량%를 갖는다. (탄닌함량은 ??)
일반적으로 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트를 지칭하며, 이러한 보통포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등으로, 이를 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여, 그 일부가 용융 또는 소성(燒成)된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것이다. 시멘트를 물로 반죽하면 돌처럼 굳어지는데, 이것은 시멘트 성분이 물과 반응하여서 새로운 조직으로 되기 때문이다. 포틀랜드 시멘트는 주성분으로서 규산삼칼슘(3CaO·SiO2)과 규산이칼슘(2CaO·SiO2)이 들어 있는데, 물이 가해지면 각각 다음과 같은 화학 변화를 일으킨다.
3CaO·SiO2＋(n＋2)H2O → CaO·SiO2·nH2O＋2Ca(OH)2
2CaO·SiO2＋(n＋1)H2O → CaO·SiO2·nH2O＋Ca(OH)2
탄닌은 많은 식물에 널리 분포하고 수용액은 수렴성이 강하고 떫은맛을 가지는 화합물의 총칭으로, 여러 가지 폴리페놀류가 중합한 복잡한 구조의 고분자물질(분자량 600~2000)로 원래는 무색이지만 폴리페놀 oxidase의 작용에 의해 쉽게 산화되어 갈색을 나타낸다. 본 발명의 비시멘트 조성물은 탄닌을 함유하여 pH를 10.2 이하로 조절하여 강알칼리 성분을 방지하는 동시에, 탄닌을 첨가하게 되면 탄닌의 수산기가 시멘트의 수화반응에 의해 생성되는 칼슘실리케이트수화물의 칼슘염과 결합함으로서 외기중의 탄산가스와 칼슘실리케이트 수화물과의 탄산화 반응을 차단하고, 또한 탄산화된 칼슘카보네이트에 수산기가 결합하여 철근부식 방지에 효과적으로 작용을 하게 된다.
이러한 탄닌은 0.2 ~ 0.5 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 탄닌의 사용량이 [0016] 0.2 중량부 미만인 경우에 는 탄닌의 함량이 너무 적으므로 pH조절의 효과가 미미하고, 0.5 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 초기강도가 지나치게 저하되기 때문이다.
석고(石膏)는 황산칼슘(CaSO4)을 주성분으로 하는 매우 부드러운 황산염 광물로, 특히 이수석고는 CaSO4·2H2O이며, 시멘트의 초기수화와 응결에 많은 영향을 미치게 된다. 이러한 이수석고는 15 중량부 미만을 사용하는 경우에는 응결속도의 향상의 효과가 미미하게 되며, 25 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 강도에 부정적인 영향을 미치게될 수 있다.
상기 실리카흄은 규소철과 실리콘메탈의 생산과정에서 생성되는 가스를 수집 여과하여 포집되는 마이크로실리카 입자로 분말도가 아주 높고 실리카량이 많기 때문에 시멘트 입자들 사이에 충진될 수 있으므로, 매우 치밀한 경화조직을 얻을 수 있어 강도의 향상을 가져올 수 있다. 이러한 실리카흄을 3 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 강도 향상의 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 경화속도가 저하되는 문제가 발생할수 있다.
슬래그미분말은 잠재수경성으로 물과 접촉하였을 때 Ca2 +가 용출되어 입자표면에 부정형의 유리막을 형성하여 물의 침투 및 입자로부터 이온용출을 제어어하여 반응이 일어나지 않는다. 하지만 약간의 알카리자극제(CaO,NaSO3)를 첨가하면 슬래그미분말에 OH-를 흡착시켜 부정형 유리막을 파괴하여 SiO2, AL2O3, CaO, MgO 등의 반응성물질을 용출시켜 경화반응을 일으킨다. 슬래그미분말의 유리질을 구성하고 있는 -O-Si-O-Al-O-의 3차원 망상구조체의 결합의 알카리자극제에 의하여 절단되고, 그 망상구조내에 들어 있던 Ca, Mg, Al 등의 이온이 용이하게 용출될 수 있기 때문에 각 이온들은 규산칼슘 수화물이나 알루민산칼슘 수화물을 생성하여 경화하게 된다.
상기 플라이애쉬 시멘트(fly ash cement)는 화력발전소에서 부산되는 미립의 석탄재로서 시멘트의 일부를 대체하여 콘크리트 혼화재(混和材)로 사용할 수 있으며, 이러한 플라이애쉬는 천연의 화산재를 대신한 인공 포졸란으로서 구상을 가진 유리 모양의 미소입자의 미분석 탄회이다. 플라이애쉬의 사용상 주의할 점은 플라이애쉬의 효과로서 특히 강도의 향상, 수밀성의 형상을 충분히 발휘시키기 위해서는 습윤양생이 중요하며 양생온도에도 주의를 하여야 한다. 또한 초기강도가 낮고 경화가 늦어지므로 타설 후 동결방지 등에 대하여 주의하여야 한다. 상기 플라이애쉬는 20~40 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
플라이애시 성분 중에 포졸란 반응을 일으키는 성분은 가용성 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)로 알려져 있다. 플라이애시를 시멘트에 혼합할 경우, 시멘트의 수화에 의해 발생되는 Ca(OH)2과 플라이애시에서 용출되는 실리카나 산화알루미늄이 반응하여 칼슘실리게이트 수화물 (C-S-H)이나 칼슘알루미네이트 수화물(C-A-H)을 생성하고 장기간에 걸쳐 고화되어 강도를 발현한다.
상기 석회석 미분말은 시멘트 제조 과정 중 원분쇄 공정의 비산 분진과 분쇄 [0031] 원료가 킬른에 투입되기전에 예열기 상부에서 가열되어 발생된 가스를 전기 집진기에 의하려 포집된 미세립자를 말하는 것으로 석회석 미분말을 사용하여 점성의 저하를 방지할 수 있다. 이러한 석회석 미분말은 5~15 중량부인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 산화칼슘은 생석회라고도 하고 화학식은 CaO이며, 순수한 것은 입방정의 백색 결정으로 녹는점은 2570℃이다. 공기 중에 방치하면 수분과 이산화탄소를 흡수하여 수산화칼슘(소석회)과 탄산칼슘으로 분해하며 콘크리트의 경도를 강화시키는 역할을 한다. 이러한 생석회는 5~10 중량부인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 황산나트륨은 경화촉진제로 사용되며, 이러한 황산나트륨은 1~5중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관의 압축강도, 흡수율 및 동결융해 결과는 표.2와 같다.
Figure pat00002
본 발명의 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관의 pH시험결과는 KS F 2103:2003(확인2008)의 시험방법에 의해 측정온도 25℃에서 8.2 내지 8.5인의 결과를 얻었다.
본 발명의 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관의 항곰팡이 및 항균 시험에서는 ASTM G 21 : 2009의 시험방법에 의한 항곰팡이 배양 시험결과 균사의 접종후 4주후까지 균사의 발육이 인지되지 않았으며, KCL-FIR-1002:2001의 시험방법에 의한 대장균 시험결과 초기농도 1.8 × 104 CFU/mL에서 24시간후 농도가 10 CFU/mL 이하로 세균이 감소되고 살모넬라균 시험결과 초기농도 1.6× 104 CFU/mL에서 24시간후 농도가 10 CFU/mL이하로 세균이 감소되는 결과를 얻었다.
100: 벽부 110,120: 측벽
130: 단턱진 연결부 140: 리브
150: 요철문양 200: 바닥부
210: 측벽과 바닥면이 만나는 부분 300: 보강용 철근

Claims (10)

  1. 전후방과 상부는 개방되고, 양측벽과 바닥부는 막혀져 전후방향으로 길게 형성되며,
    높이를 갖는 벽부(100)와 폭을 갖는 바닥부(200)로 형성된 수로관으로서 벽부의 한쪽 측벽(110)은 바닥면에 대하여 수직이며,
    다른 한쪽 측벽(120)은 바닥면에 대하여 둔각 범위 내의 경사면으로 형성되고,
    상기 바닥면은 수평한 형태로 이루어지며 상기 바닥면에 대하여 수직인 측벽과 상기 바닥면이 만나는 부분(210)은 라운드지게 형성되며,
    바닥부와 측벽의 내부에는 보강용 철근(300)이 배근되며,
    상기 경사면이 형성된 측벽은 수로관의 끝단과 일정간격을 두고 바닥면과 수직인 형태를 갖도록 이루어져 상기 수로관의 끝단은 다른 통상의 수로관과의 결합을 위한 단턱진 연결부(130)의 형태를 갖고, 연결부에는 다른 수로관의 후방이 결합되어 수로를 형성하며,
    시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 미연탄소의 함량이 3중량% 이하인 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사진 측벽의 외부면 상에는 일정 간격으로 리브(140)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  3. 제1항에 있어서, 상기 경사진 측벽의 내부면 상에는 수로관에 빠진 파충류 또는 양서류 등의 소형 생물의 탈출이 용이하도록 소정형태의 요철문양(150)이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 둔각 범위는 바닥면과 경사면이 이루는 각이 135°~140°의 각도범위를 갖는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  5. 제1항에 있어서, KCL-QA-901의 시험방법에 의한 압축강도는 25~30 MPa이며, 흡수율은 4 내지 8이며, 동결융해(100cycle)후 압축강도는 22 내지 25 MPa인 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  6. 제1항에 있어서, KS F 2103:2003(확인2008)의 시험방법에 의한 pH값이 25℃ 측정온도 조건에서 8.2 내지 8.5인 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  7. 제1항에 있어서, ASTM G 21 : 2009의 시험방법에 의한 항곰팡이 배양 시험결과 균사의 접종후 4주후까지 균사의 발육이 인지되지 않은 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  8. 제1항에 있어서, KCL-FIR-1002:2001의 시험방법에 의한 대장균 시험결과 초기농도 1.8 × 104 CFU/mL에서 24시간후 농도가 10 CFU/mL 이하로 세균이 감소되고 살모넬라균 시험결과 초기농도 1.6× 104 CFU/mL에서 24시간후 농도가 10 CFU/mL이하로 세균이 감소되는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  9. 제1항에 있어서, 상기 경사면이 형성된 측벽은 수로관의 양 끝단과 일정간격을 두고 바닥면과 수직인 형태를 갖도록 이루어져 상기 수로관의 양 끝단은 다른 통상의 수로관과의 결합을 위한 단턱진 연결부의 형태를 갖고, 연결부에는 다른 수로관의 후방이 결합되어 수로를 형성하는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관.
  10. 상기 제1항의 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관을 제작하는 방법에 있어서,
    시멘트 10 ~ 30 중량부, 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 미연탄소의 함량이 3중량% 이하인 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하는 단계;
    상기 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3 및 물이 50 중량부가 되도록 모르타르혼합기를 이용하여 모르타르를 준비하는 단계;
    유입공, 견인공, 단턱진 연결부 및 리브가 형성된 거푸집에 보강용 철근을 넣고 상기 모르타르혼합물을 거푸집에 부어서 양생하는 단계;
    양생된 후 거푸집을 제거하여 제작하는 것을 특징으로 하는 저알칼리 바이오 콘크리트를 이용한 친환경 탈출 수로관 제작방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106045409A (zh) * 2016-05-25 2016-10-26 象州县科学技术局 利用钢渣生产混凝土渠槽预制件的方法
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