KR20160133649A - 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공동주택 건축물의 바닥에 사용되어 상하층 세대간 충격음 저감 성능과 고단열성능이 있으며, 지하 공동구 또는 폐광산 폐공등에의 충진성능이 원활한 고강도 경량기포 콘크리트에 관한 것으로써, 섬유상 물질이 결합되어 있어 경량기포 콘크리트에서 발생하기 쉬운 균열을 감소시키며, 다공성으로 이루어진 셀 구조에 의해 공동주택 상하층 세대간 충격음 저감 효과가 있는 발포 EVA 칩, 폐우레탄 폼 또는 무기질 경량골재를 본 발명의 경량기포 콘크리트에 사용하고, 무기질 발포성 재료의 사용에 의한 기포의 다공성 향상, 공지의 기포제에 생성 기포의 안정성을 향상시켜 기포의 소포를 방지하기 위한 기포 안정제가 혼합된 개질 기포제의 사용으로 구성되어, 건축물에서의 상하층간 충격 소음 저감과 단열성능을 향상시키고, 폐광산의 폐공동이나 지하 구조물의 지하 공동구 충진용으로 사용이 가능한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 에 관한 것이다.
[색인어]
다공성, 섬유상 재료, 팽창질석, 폴리비닐 알코올, 메틸셀루로오스, 층간소음, 고단열, 균열저감, 충진

Description

다기능성 경량기포 콘크리트 조성물 및 그 제조방법{A Composite of light weight foamed concrete with multi function and manufacturing method thereof}

본 발명은 공동주택 건축물의 바닥에 사용되어 상하층 세대간 충격음 저감 성능과 고단열성능이 있는 경량기포 콘크리트에 관한 것으로써, 섬유상 물질이 결합되어 있어 경량 기포 콘크리트에서 발생하기 쉬운 균열을 감소시키며, 다공성으로 이루어진 셀 구조에 의해 공동주택 상하층 세대간 충격음 저감 효과가 있는 발포 EVA 칩, 폐우레탄 폼 또는 무기질 경량골재를 본 발명의 경량기포 콘크리트에 사용하고, 무기질 발포성 재료의 사용에 의한 기포의 다공성 향상, 공지의 기포제에 생성 기포의 안정성을 향상시켜 기포의 소포를 방지하기 위한 기포 안정제가 혼합된 개질 기포제의 사용으로 구성되어, 건축물에서의 상하층간 충격 소음 저감과 단열성능을 향상시키고, 폐광산의 폐공동이나 지하 구조물의 지하 공동구 충진용으로 사용이 가능한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

통상적으로, 경량기포콘크리트는 시멘트슬러리 속에 기포제의 물리적 계면 활성 작용에 의해 얻어진 다량의 기포방울을 혼합시켜 콘크리트 내부에 기포를 형성시켜 경화시킨 다공질의 재료로써 보통콘크리트보다 가벼운 경량콘크리트의 일종이다.

이러한 경량기포콘크리트는 고압증기양생(ALC류), 상압증기양생(PALC류), 현장타설(아파트 단열) 등 크게 3종류로 구분 되는데, 양생방법 중에서도 기포의 생성방법에 따라 발포법, 프리폼(Pre-form)법, 믹서폼(Mix-form)법으로 구분된다.

이런 종류들은 슬러리속에 기포제를 혼합하여 발포시키는 방법과 미리 기포를 만든 다음 슬러리에 혼합시키는 방법으로 구별할 수 있다. 기포를 슬러리 속에 발포시키는 방법은 ALC와 같은 제품 제조시에 사용하는 방법으로, 금속분말 기포제(Al분말, Zn분말 등)를 사용한다. 또한 미리 기포를 만들어 슬러리에 혼합시키는 방법은 현장타설용 기포콘크리트 제조시에 사용되는 방법으로, 유기물 기포제(식물성 기포제, 동물성 단백질 기포제 등)를 사용한다.

한편 종래 현장에서 경량기포콘크리트를 제조하는 방법은 약 20~30톤의 큰 용기에 약 2%정도의 농도로 유기물 기포 원액을 희석한 다음, 기포액 이송 펌프를 이용하여 발포기로 압송할 때, 고압 콤프레셔에 의해 생성된 압축공기를 발포기로 이송되는 기포액에 분사시켜 기포군을 만들어 몰탈 슬러리와 함께 혼합하는 방법을 주로 사용하고 있다.

그러나 경량기포 콘크리트는 그 구성 요소(시멘트, 물, 경량골재, 기포량, 생비중)의 배합비에 따라 강도, 열전도율 등 그 품질이 크게 달라지는 것이다. 더욱이 기포를 만드는 발포기의 형상이나 크기가 각 장비마다 일정하기 않기 때문에 기포군의 품질도 다르게 제조될 수 밖에 없으며, 또한 기포 원액을 희석하는 농도도 작업자에 따라 각각 다르게 희석되어지므로, 경량기포콘크리트의 품질은 천차만별이 되는 것이다. 즉 경량기포콘크리트의 경우 그 강도는 발포한 기포군의 혼합량(공기량)에 따라 좌우된다. 시멘트의 양을 증가시키면 강도는 증가하지만 그 대신 전체적으로 비중이 커지고 단가가 올라가는 단점이 있으며, 열전도율 또한 높아지는 단점이 발생하게 된다. 또한 기포량이 너무 많으면 콘크리트의 수축 및 함몰이 기대치 이상으로 크게 발생하여 크랙등이 쉽게 발생할 수도 있으며, 또한 경량골재(스티로폼)의 배합 비율이 적정하지 아니하면 그 강도가 크게 약해지는 등 여러 가지 문제점이 발생하게 되는 것이다.

한편, 아파트와 같은 공동주택의 경우, 바닥에 충격이나 진동이 직접 가해지면 슬래브를 통한 소음의 감쇠가 효과적으로 이루어지지 않고, 슬래브를 통해 하층으로 방사되는 특성이 있다. 따라서, 아파트와 같은 다층의 슬라브를 통해 건축되는 공동주택의 경우 층간 방음효과를 갖도록 설계되는 다양한 형태의 층간 소음방지 패널이 제안되고 있다.

대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0181811호 "소음 및 진동차폐용 공동주택바닥구조'는 콘크리트 슬래브와 단열층 사이에 다수의 미세한 독립기포가 그 내부에 형성된 탄성 합성고무재로 구성한 소음·진동 차폐층을 포함하도록 하는 기술을 제안하고 있다.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 층간 소음방지 패널은 경량 충격음 또는 중량충격음을 효과적으로 차단하지 못하고 제조비용이 높아질 수 있다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 아파트와 같은 공동주택의 상하층 세대간 소음을 저감할 뿐 아니라, 고단열성으로 인하여 공동주택의 난방비를 절감할 수 있으며, 우수한 흐름성과 충진성으로 지하 공동이나 폐광산의 폐공동을 충진 할 수 있으며, 경량기포 콘크리트의 가장 큰 단점인 균열 발생 저감성능 구현과 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1)폐기물로 버려지는 유기질 다공성 섬유상 재료를 입자 크기가 3내지 10 밀리미터의 크기로 고르게 분쇄하는 단계; 2) 분쇄된 유기질 다공성 섬유상 재료 40 내지 80 중량%와 입자 크기가 30 내지 100 마이크로미터의 팽창질석을 20 내지 60 중량%를 혼합하는 단계로 이루어지는 경량기포 콘크리트 경량골재 혼합물을 준비하는 단계(A); 3) 경량기포 콘크리트를 제조하기 위하여 사용하는 시멘트 80 내지 95 중량%와 상기의 유기질 다공성 섬유상 재료와 팽창질석이 혼합된 경량골재 혼합물인 (A)를 5 내지 20 중량% 혼합하는 단계; 4) 경량기포 콘크리트를 제조하기 위하여 사용되는 시멘트 중에서 용출되는 금속 이온인 칼슘 이온에 의해 기포가 소포되는 것을 방지하기 위하여 기포 안정제로써 폴리비닐 알코올 5%수용액을 40 내지 60 중량%와 셀루로오스 에테르를 40내지 60 중량% 혼합하여 경량기포 콘크리트 제조용 기포 안정제 조성물(B)을 제조하는 단계; 5) 경량기포 콘크리트 제조에 사용하는 공지의 기포제 90 내지 97 중량%와 기포 안정제(B)를 3.0 중량% 내지 10.0 중량%를 혼합하여 경량기포 콘크리트용 개질 기포제(C)를 제조하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 단계로 경량기포 콘크리트를 제조하기 위한 단계는, 공지의 경량기포 콘크리트 제조 방식과 동일하며, 그 단계는, 시멘트와 상기의 경량골재 혼합물(A)를 고르게 혼합하는 단계; 상기의 개질 기포제 (C)를 물에 혼합한 후 가압에 의해 기포를 생성하는 단계; 개질 기포제 (C)에 의해 생성된 기포 거품과 시멘트와 경량골재 혼합물 (A)가 혼합된 조성물을 혼합하는 단계로 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감, 고강도 발현이 용이한 본 발명의 다기능성 경량기포 콘크리트가 제조된다.

일 구현예에서, 상기의 유기질 다공성 섬유상 재료는 신발, 피혁 등의 폐기물에서 발생하는 EVA chip, 우레탄 폼을 사용하며, 분쇄한 입자의 크기는 3 내지 10mm의 크기로 한다. 분쇄한 입자의 크기가 3 mm 이하인 경우 너무 입자가 작아 경량기포 콘크리트 혼합 후 표면에 떠오를 수 있으며, 10mm 이상의 크기는 입자의 크기가 너무 작아 표면에 돌출될 수 있다. 바람직하게는 5 내지 7mm의 크기가 적당하다.

일 구현예에서, 상기 팽창 질석의 입자 크기는 30 내지 100 마이크로미터의 크기가 적당하다, 입자의 크기가 30 마이크로 미터 이하이면 작업 중 바람에 날릴 수 있어 정확한 량의 혼합이 곤란하며, 100 마이크로 이상의 크기는 너무 크기 때문에 경량기포 콘크리트 표면에 떠오를 수 있어 고른 물성을 기대하기 곤란하다. 바람직하게는 45 내지 65 마이크로미터 크기가 적당하다.

일 구현예에서, 경량골재 혼합물은 유기질 다공성 섬유상 재료 40 내지 80 중량%와 팽창 질석 20 내지 60 중량%의 비율로 혼합하는데, 유기질 다공성 섬유상 재료의 량이 40 중량% 이하이면 경량기포 콘크리트의 균열 저감 및 단열 저감 효과가 부족하며, 유기질 다공성 섬유상 재료의 량이 80 중량% 이상이면 경량기포 콘크리트의 압축강도가 저하되게 된다. 바람직하게는 55 내지 65 중량%를 사용하는 것이 좋다. 또한 팽창질석의 사용량이 20 중량% 이하이면 무기질 다공성 재료에 의한 충격음 저감효과가 미약하며, 60 중량% 이상일 경우에는 유기질 다공성 섬유상 재료와의 혼합성능이 저하된다. 바람직하게는 35 내지 45 중량%를 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에서는 경량기포 콘크리트의 균열을 저감하여 층간 소음 저감 및 충진용으로 사용하기 위하여 생성되는 기포의 소포를 방지하기 위한 기포 안정제가 제공된다.

일 구현예에서, 폴리비닐 알코올 5%수용액을 40 내지 60 중량%와 셀루로오스 에테르를 40내지 60 중량% 혼합하여 경량기포 콘크리트 제조용 기포 안정제 조성물(B)을 제공하는데, 폴리비닐 알콜 5% 용액의 량이 40 중량% 이하이면 점도의 향상이 낮아 생성된 기포의 소포 방지 효과가 없으며, 60 중량% 이상일 경우에는 기포제의 점도가 높아져 기포 발생에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 바람직하게는 45내지 55 중량%를 사용한다. 또한 메틸셀루로오스의 량이 40 중량% 이하이면 점도의 향상이 낮아 생성된 기포의 소포 방지 효과가 없으며, 60 중량% 이상일 경우에는 기포제의 점도가 높아져 기포 발생에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 바람직하게는 45내지 55 중량%를 사용한다.

일 구현예에서, 공지의 기포제 90 내지 97 중량%와 기포 안정제를 3.0 중량% 내지 10.0 중량%가 혼합된 기포제를 제공하는데, 기포 안정제가 3.0 중량% 이하이면 기포 안정제로서 소포 저감의 효과가 미미하며, 10.0 중량% 이상 사용하면 지나친 점도의 상승으로 경량기포 콘크리트에서의 기포 발생력이 나빠지게 된다. 바람직하게는 5.0 내지 8.0 중량%를 사용한다.

이상과 같이 본 발명은 세대간 충격음 저감 및 고단열, 공동에의 충진성능이 우수하며, 균열발생을 저감하고 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포콘크리트를 제조함에 있어서, 경량기포 콘크리트의 균열을 방지하고, 세대 간 충격음을 최소화하기 위하여 유기질 다공성 섬유상 재료과 무기질 다공성 재료인 팽창 질석이 혼합된 경량골재와, 폐광산의 공동, 지하 공동 등에의 충진성을 향상시키고 기포의 소포를 방지하기 위하여 기포 안정제가 혼합된 개질 기포제를 사용함으로써, 열관류율 값 및 압축강도를 만족시킬 뿐 아니라 공동주택 층간 소음을 저감하고 공동에의 충진이 용이한 고강도 경량기포 콘크리트를 제공하는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 1)폐기물로 버려지는 유기질 다공성 섬유상 재료를 입자 크기가 3내지 10 밀리미터의 크기로 고르게 분쇄하는 단계; 2) 분쇄된 유기질 다공성 섬유상 재료 40 내지 80 중량%와 입자 크기가 30 내지 100 마이크로미터의 팽창질석을 20 내지 60 중량%를 혼합하는 단계로 이루어지는 경량기포 콘크리트 경량골재 혼합물을 준비하는 단계(A); 3) 경량기포 콘크리트를 제조하기 위하여 사용하는 시멘트 80 내지 95 중량%와 상기의 유기질 다공성 섬유상 재료와 팽창질석이 혼합된 경량골재 혼합물인 (A)를 5 내지 20 중량% 혼합하는 단계; 4) 경량기포 콘크리트를 제조하기 위하여 사용되는 시멘트 중에서 용출되는 금속 이온인 칼슘 이온에 의해 기포가 소포되는 것을 방지하기 위하여 기포 안정제로써 폴리비닐 알코올 5% 수용액을 40 내지 60 중량%와 셀루로오스 에테르를 40내지 60 중량% 혼합하여 경량기포 콘크리트 제조용 기포 안정제 조성물(B)을 제조하는 단계; 5) 경량기포 콘크리트 제조에 사용하는 공지의 기포제 90 내지 97 중량%와 기포 안정제(B)를 3.0 중량% 내지 10.0 중량%를 혼합하여 경량기포 콘크리트용 개질 기포제(C)를 제조하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 조성물로 경량기포 콘크리트를 제조하기 위한 단계는, 공지의 경량기포 콘크리트 제조 방식과 동일하며, 그 단계는, 시멘트 80 내지 95 중량%와 상기의 경량골재 혼합물(A)를 5 내지 20 중량% 고르게 혼합하는 단계; 상기의 개질 기포제 (C)를 물 1리터에 대하여 0.1 내지 0.3 리터를 혼합한 후 가압에 의해 기포를 생성하는 단계; 개질 기포제 (C)에 의해 생성된 기포 거품 0.55 내지 0.75 체적과 시멘트와 경량골재 혼합물 (A)가 혼합된 조성물 0.25 내지 0.45 체적을 혼합하는 단계; 로 본 발명의 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트가 제조된다.

Claims (6)

1. 본 발명은,
   개질 기포제에 의해 생성된 기포 거품 0.55 내지 0.75 체적%;
   시멘트와 경량골재 혼합물이 혼합된 조성물 0.25 내지 0.45 체적%;가 혼합된 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물
2. 제1항에 있어서,
   시멘트와 경량골재 혼합물이 혼합된 조성물은,
   시멘트 80 내지 95 중량%와 청구항 2항의 경량골재 혼합물 5 내지 20 중량%가 고르게 혼합되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물
3. 제2항에 있어서,
   경량골재 혼합물은,
   3내지 10 밀리미터의 크기로 분쇄된 유기질 다공성 섬유상 재료 40 내지 80 중량%와 입자 크기가 30 내지 100 마이크로미터의 팽창질석이 20 내지 60 중량%가 혼합되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물
4. 제1항에 있어서,
   개질 기포제는,
   경량기포 콘크리트 제조에 사용하는 공지의 기포제 90 내지 97 중량%와 기포 안정제가 3.0 중량% 내지 10.0 중량% 혼합되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물
5. 제4항에 있어서,
   기포 안정제는,
   폴리비닐 알코올 5%수용액을 40 내지 60 중량%와 셀루로오스 에테르 40내지 60 중량% 혼합된 조성물인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물
6. 본 발명은,
   1)폐기물로 버려지는 유기질 다공성 섬유상 재료를 입자 크기가 3내지 10 밀리미터의 크기로 고르게 분쇄하는 단계; 2) 분쇄된 유기질 다공성 섬유상 재료 40 내지 80 중량%와 입자 크기가 30 내지 100 마이크로미터의 팽창질석을 20 내지 60 중량%를 혼합하는 단계로 이루어지는 경량기포 콘크리트 경량골재 혼합물을 준비하는 단계(A); 3) 경량기포 콘크리트를 제조하기 위하여 사용하는 시멘트 80 내지 95 중량%와 상기의 유기질 다공성 섬유상 재료와 팽창질석이 혼합된 경량골재 혼합물인 (A)를 5 내지 20 중량% 혼합하는 단계; 4) 경량기포 콘크리트를 제조하기 위하여 사용되는 시멘트 중에서 용출되는 금속 이온인 칼슘 이온에 의해 기포가 소포되는 것을 방지하기 위하여 기포 안정제로써 폴리비닐 알코올 5%수용액을 40 내지 60 중량%와 셀루로오스 에테르를 40내지 60 중량% 혼합하여 경량기포 콘크리트 제조용 기포 안정제 조성물(B)을 제조하는 단계; 5) 경량기포 콘크리트 제조에 사용하는 공지의 기포제 90 내지 97 중량%와 기포 안정제(B)를 3.0 중량% 내지 10.0 중량%를 혼합하여 경량기포 콘크리트용 개질 기포제(C)를 제조하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 바닥충격음 저감, 고단열, 공동 충진, 균열발생 저감 및 고강도 발현이 용이한 다기능성 경량기포 콘크리트 조성물 제조방법