KR20180078219A

KR20180078219A - 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20180078219A
Application number: KR1020180076563A
Authority: KR
Inventors: 이용갑; 조용수
Original assignee: 이용갑
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-07-09

Abstract

본 발명에 따르면, 콘크리트 치장 벽돌 제조방법에 있어서, 골재 40 ~ 45중량%, 석분 15 ~ 20중량%, 슬래그 25 ~ 30중량%, 시멘트 10 ~ 12중량%를 포함하는 조성물로 제조되는 것으로, 상기 골재 40 ~ 45중량%, 석분 15 ~ 20중량%, 슬래그 25 ~ 30중량% 및 시멘트 10 ~ 12중량%에 시멘트 중량대비 물 35% 이하를 혼합하고 교반하는 혼합단계(S1); 상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 혼합물을 성형틀에 넣고 가압하여 벽돌 성형물을 제조하는 성형단계(S2); 상기 성형단계(S2)에서 성형된 벽돌 성형물을 500도시 이상으로 경화시켜 양생하는 양생단계(S3); 상기 양생단계(S3)에서 양생된 벽돌 성형물을 상기 성형틀로부터 탈형하여 콘크리트 벽돌을 완성하는 탈형단계(S4);를 포함하되, 상기 성형단계(S2)에서 상기 성형틀은 블록형, 원통형, 원형, 타원형의 형상을 가진 금형이나 거푸집을 이용하고, 상기 가압을 위해서 진동유압 프레스 또는 가압 프레스 장비를 이용하는 것을 포함하며, 상기 양생단계(S3)에서 상기 성형된 벽돌 성형물을 500도시 이상으로 경화시키는 과정에서 도시는 양생온도(℃)와 양생시간(h)를 서로 곱한 것으로, 상기 양생온도는 50(℃) 이상 65(℃)를 초과하지 않고, 양생실의 온도는 급격한 온도변화가 생기지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 제조방법이 개시된다.

Description

벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 및 이의 제조방법{Concrete dressed brick and making method of it}

본 발명은 벽체를 조적하는데 사용되는 콘크리트 벽돌에 관한 것으로, 상세하게는 압축강도와 흡수율을 향상시켜 옥내외 또는 내력 및 비내력구조의 벽체에도 사용 가능하고 동시에 마감재로 사용 가능하도록 개선한 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

치장벽돌(faced brick, dressed brick, interior brick 등)의 사전적 의미는 색채, 형, 표면의 질감 그 밖의 희망하는 효과를 얻기 위해 특별히 만들어지거나 선택된 벽돌로, 건축의 외장, 담, 화단 등의 마감재로 쓰이는 벽돌이다.

보통 벽돌을 약간 곱게 구운 것으로 콘크리트 벽면 등 치장용으로 붙이는 벽돌 또는 벽돌을 쌓을 때 벽면에 벽돌면이 노출되게 쌓는 조적벽돌 등을 말한다.

쉽게 설명하자면, 구조체에 쓰이는 벽돌을 제외한 외부에 쌓는 벽돌을 치장벽돌이라 한다. 점토벽돌, 고벽돌, 청고벽돌, 수입벽돌, 적벽돌 등 다양한 종류가 있다. 적벽돌도 다양한 색상으로 외관을 화려하게 할 수 있으나 자체만으로 벽체의 기능을 할 수 없어 콘크리트 타설 후 마감재로 사용한다.

마감재 혹은 내장재는 마무리와 장식을 겸한 재료로, 내구성, 질감, 촉감 등 각종 요구성능을 충족해야 하며, 쾌적한 실내환경을 얻기 위한 소재로서, 벽체나 구조체와는 별도로 부착하거나 접착한다.

한편, 벽체나 구조체를 형성하는 벽돌은 시멘트, 모래, 점토 등을 기본 원료로 하여 만들어지는데, 이러한 일반 벽돌은 강도가 우수한 반면 중량이 무거운 것이 단점이다.

대표적으로 콘크리트 벽돌에 관하여 KS F 4004에 의하면, 벽체 조적에 사용되는 1종, 2종 벽돌에 관한 품질 기준이 규정되어 있다.

1종 벽돌은 옥외 또는 내력구조에 사용되는 벽돌로서 압축강도는 13 N/mm2 이상, 흡수율 7% 이하를 만족하는 품질을 갖추어야 한다.

그리고 2종 벽돌은 옥내의 비내력구조에 사용되는 벽돌로서 압축강도는 8 N/mm2 이상, 흡수율 13% 이하를 만족하는 품질을 갖추어야 한다고 규정되어 있다.

도 1은 종래 콘크리트 벽돌의 외관을 나타내는 사진이고, 도 2는 종래 콘크리트 벽돌의 단면을 나타내는 사진이다.

종래 콘크리트 벽돌은 일반적으로 시멘트, 골재, 혼화재료 등을 물과 혼합하여 제조한다. 따라서, 사진을 참조해보면 콘크리트 벽돌을 구성하는 조성물의 입자가 크고 거칠어 벽체나 구조체를 조적하면 벽체 표면이 매우 거칠고 외관이 좋지 않음을 알 수 있다.

그래서 마감을 위해 페인트칠을 하거나 미장을 하기도 하고 다르게는 적벽돌이나 다른 다양한 치장벽돌을 덧붙여 마감하기도 한다.

그러나 마감을 위해 치장벽돌을 별도로 시공하는 것은 공사시 공기를 지연시키고, 인력 및 자재소모로 인한 비용상승 등의 단점이 있다.

1) 대한민국 공개특허 10-2011-0090403(2011.8.10) "내장용 기능성 벽돌 및 그 제조방법" 2) 대한민국 등록특허 10-1468948(2014.11.28) "건축 내장재용 벽돌 및 그 제조방법" 3) 대한민국 공개특허 10-1999-0075851(1999.10.15) "건축용 벽돌 및 그 제조방법"

1) KS F 4004 콘크리트 벽돌 : 기술표준원 2013년 개정판

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 벽체용 콘크리트 벽돌과 마감용 치장벽돌을 구분하여 시공할 필요가 없도록 두 기능을 겸용할 수 있는 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 콘크리트 벽돌에 있어서, 골재 40 ~ 45중량%, 석분 15 ~ 20중량%, 슬래그 25 ~ 30중량%, 시멘트 10 ~ 12중량%를 포함하는 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌이다.

이때, 상기 골재의 입도는 6mm 이하일 수 있다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예로, 콘크리트 벽돌을 제조하는 방법에 있어서, (S1) 골재 40 ~ 45중량%, 석분 15 ~ 20중량%, 슬래그 25 ~ 30중량%, 시멘트 10 ~ 12중량%에 시멘트 중량대비 물 35% 이하를 혼합하고 교반하는 1단계; (S2) 상기 혼합물을 성형틀에 넣고 가압하여 벽돌 성형물을 제조하는 2단계; (S3) 상기 벽돌 성형물을 500도시 이상으로 양생하는 3단계; (S4) 양생된 벽돌 성형물을 탈형하여 콘크리트 벽돌을 완성하는 4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 제조방법이 제시된다.

여기서, 상기 골재의 입도는 6mm 이하일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 본 발명은 벽체와 마감재의 기능을 겸용할 수 있기 때문에 마감에 필요한 미장, 페인트칠과 같은 후공정 불필요하고 더불어 별도의 치장벽돌을 덧붙이지 않아도 된다.

또 벽체와 마감재 기능을 하기 때문에 공사기간이 단축되고 인건비의 절감을 가져올 수 있다.

뿐만 아니라 슬래그나 석분을 사용함으로써 벽돌 경량화 및 폐자원 활용 측면에서 큰 장점이 있다 할 것이다.

도 1은 종래 콘크리트 벽돌의 외관을 나타내는 사진.
도 2는 종래 콘크리트 벽돌의 단면을 나타내는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 외관을 나타내는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 단면을 나타내는 사진.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 제조방법을 나타내는 순서도.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 외관을 나타내는 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 단면을 나타내는 사진이다.

본 발명에 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌은 골재, 석분, 슬래그, 시멘트를 포함하는 조성물로 구성된다.

먼저, 상기 골재는 몰타르나 콘크리트를 만들기 위한 모래, 자갈, 파석 등과 같은 건축자재로, 깨끗하고 강하며, 내구적이고 적당한 입도를 가지되, 먼지나 점토덩어리, 얇은 돌조각, 가늘고 긴 돌조각, 유기 불순물, 염화물 등의 유해물질을 포함되어 있어서는 안된다.

상기 골재는 전체 중량대비 40 ~ 45 중량%의 함량을 가지며, 조성물 중 가장 큰 비중을 차지한다.

보통골재는 화강암, 사암, 기반암으로 구성되고 토목, 건축구조물에 이용되는 일반적인 골재이다. 경량골재는 콘크리트 중량을 감소시킬 목적으로 쓰이는 가벼운 골재로, 천연 경량골재와 인공 경량골재로 구분되며, 천연 경량골재는 자연 작용에 의해 만들어진 골재로서 경석, 화산자갈, 응회암, 용암 등이 있으며, 인공 경량골재는 암석을 파쇄하여 인공적으로 만들어진 골재로서 팽창성 점토, 플라이 애쉬 등을 주원료로 하여 인공적으로 소성한 것과 팽창 슬래그, 석탄 찌꺼기 등과 같은 산업부산물인 경량골재 및 그 가공품이다. 골재 내부는 다공질이고 표면은 유리질의 피막으로 덮인 구조로 되어 있다.

본 발명에서 상기 골재는 보통골재를 사용할 수도 있음은 물론, 경량화를 위해 경량골재를 사용할 수도 있다.

그리고 벽돌의 마감성을 높이기 위해 상기 골재의 입도는 6mm 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 입도란 골재의 크고 작은 입자가 혼합된 정도를 말하는 것으로 입자의 평균크기를 의미한다.

여기서, 상기 골재는 다양한 색상을 가질 수 있는데, 골재의 색상에 따라 제조되는 콘크리트 치장벽돌의 색상이 다양하게 나올 수 있다.

다음으로 상기 석분은 돌가루를 의미하는 것으로, 원석의 절단과정에서 분말형태로 배출되는 것이다.

절단시 톱의 과열을 방지하기 위해 냉각수를 살포하는 경우 습식상태로 배출되면 침전과정 및 필터링을 통해 일정한 크기, 예를 들어, 필요에 따라 0.1mm 내지 1mm 이하의 석분만 사용할 수 있다.

석분은 자연석의 선택에 따라 자연색상 그대로를 이용할 수 있으나 색소를 혼합하여 다양한 색상을 표현할 수 있다.

상기 석분은 본 발명에서 전체 조성물의 중량대비 15 ~ 20 중량%인 것이 바람직하다.

또 석분은 연간 석재가공시 다량 발생하지만 처리방법이 개발되지 못해 재활용이 미비하여 환경을 오염시키는 원인이 되는데, 본 발명에서 석분을 사용함으로써 재활용 및 벽돌의 강도를 보강하고 동시에 경량화할 수 있는 장점이 있다.

그리고 석분에 응고경화제를 첨가함으로써 벽돌의 방수기능을 향상시킬 수도 있을 것이다.

다음으로 상기 슬래그는 금속이나 광석의 불순물을 처리하는 제련, 용접, 다른 금속가공과정 및 연소과정에서 생기는 부산물이다.

슬래그는 대개 규소ㅇ황ㅇ인ㅇ알루미늄과 같은 원소의 혼합 산화물과 소다회, 그리고 이러한 물질들이 노내장과 석회석과 같은 용융합제로 구성되어 있다.

본 발명에서 상기 슬래그는 전체 조성물 중량대비 25 ~ 30 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 구리를 제련할 때 발생하는 동슬래그나 아연을 제련할 때 발생하는 아연슬래그를 사용할 수 있다.

특히, 아연슬래그는 아연정광에 함유된 철 성분의 협잡물로서 습식제련 공법의 아연잔재 처리 기술에 의해 환경적으로 매우 안정된 청정슬래그로서 물리적 화학적 특성의 변화없이 영구적으로 순환되면서 재활용이 가능한 금속의 부산물이다.

우리나라에서 고려아연에서 연간 10만톤 이상의 아연슬래그가 생산되므로 이를 재활용하는 것은 매우 바람직하다.

또한, 아연슬래그의 입자는 원형모양의 입경 1.0 ~ 5.0mm 이내로 구성되어 있으며 자체 수분에 의해 상호결합 하려는 특성을 가진다.

이와 같이 동슬래그나 아연슬래그를 사용함으로써 콘크리트 치장벽돌의 경량화, 건조시간 단축, 제조원가 절감의 효과를 거둘 수 있다.

다음으로 상기 시멘트는 전체 중량대비 10 ~ 12 중량%를 차지하는 성분이며, 벽돌을 응결시키는 성분이다. 시멘트는 강도를 향상시키고 점착력을 부여하게 된다. 일반적으로 포틀랜드 시멘트를 사용한다.

포틀랜드 시멘트는 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등으로 구성되는데, 이 성분들을 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여 그 일부가 용융, 소성된 클링커에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것으로 오늘날 시멘트로 불리는 것은 포틀랜드 시멘트를 말한다.

이상과 같이 골재, 석분, 슬래그, 시멘트를 포함하는 조성물은 후술하는 바와 같이 물을 혼합하여 콘크리트 치장벽돌을 제조하게 된다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 제조방법에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 따른 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명에 따른 제조방법은 도시된 바와 같이 크게 혼합단계(S1), 성형단계(S2), 양생단계(S3), 탈형단계(S4)를 포함하여 이루어질 수 있다.

먼저, 1단계인 혼합단계(S1)는 상기 모든 조성물을 물과 함께 혼합하여 뒤섞는 교반단계에 해당한다.

골재는 40 ~ 45중량%로, 석분은 15 ~ 20중량%로, 슬래그는 25 ~ 30중량%로, 그리고 시멘트는 10 ~ 12중량%를 포함하는 조성물에 시멘트 중량대비 물 35% 이하로 혼합한다.

이때, 물은 기름, 산, 염류, 유기물 등 제품에 영향을 미치는 유해 물질을 함유해서는 안된다.

바람직한 것은 혼합단계(S1) 이전에 골재는 입도가 6mm 이하만 혼합되도록 거름망을 통해 거르는 작업을 수행하되 큰 입도는 별도로 분쇄하는 것이 바람직하고, 석분도 일정 입경 이하로 혼합되도록 거름 작업을 수행한다.

그리고 슬래그는 기타 오염물질을 제거하고 조크러셔(jaw crusher)나 롤밀 등의 분쇄 설비를 이용하여 알맞은 크기로 파쇄 및 분쇄한 후 표준체를 이용하여 입도별로 분급하여 이용하는 것이 바람직하다.

다음으로 2단계인 성형단계(S2)는 상기 혼합단계(S1)에서 혼합되고 교반된 혼합물을 성형틀에 넣고 압축을 가하여 콘크리트 벽돌 성형물을 제조하는 단계이다.

성형틀은 필요한 벽돌 형상 예를 들어, 블록형, 원통형, 원형, 타원형 등의 다양한 형상을 가진 금형이나 거푸집을 이용하게 되고 가압을 위해서 진동유압 프레스나 단순 가압 프레스와 같은 장비를 이용할 수 있다.

다음으로 3단계인 양생단계(S3)는 상기 성형단계(S2)에서 성형된 벽돌 성형물을 500도시 이상으로 경화시키는 단계로 1차 양생에 해당한다. 여기서, '도시'는 양생 온도(℃)와 양생 시간(h)를 서로 곱한 것을 의미한다. 예로, 500도시는 50℃에서 10시간 정도 양생하는 것을 의미한다.

상기 양생 온도는 65℃를 초과하지 않는 것이 바람직하고 양생실 온도를 올리거나 내릴 때 급격한 온도변화가 생기기 않도록 해야 한다.

그리고 2차 양생은 1차 양생이 끝난 후 상온에서 수일간 보존하게 된다.

다음으로 4단계인 탈형단계(S4)는 상기 양생단계(S3)에서 양생된 벽돌 성형물을 금형이나 거푸집으로부터 탈형하여 콘크리트 벽돌을 완성한다.

(실시 예 1)

현장에서 실제로, 골재 450kg(43중량%), 석분 200kg(19중량%), 슬래그 280kg(27중량%), 시멘트 120kg(11중량%)에 물 40kg정도를 혼합하여 제조한다.

상술한 조성물과 제조방법에 의해 제조된 콘크리트 치장벽돌은 도 2과 같이 종래에 비해 표면이 곱고 매끄러운 편이어서 마감재로서의 기능을 할 수 있다. 따라서, 미장이나 페인트칠을 할 필요가 없다.

그리고 압축강도와 흡수율도 1종 벽돌보다 우수하여 벽체용으로 사용 가능하다.

또한, 실제 시공시 다양한 줄눈 시멘트를 사용하여 여러 가지 색상과 분위기를 연출할 수 있다.

이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

S1 : 혼합 단계
S2 : 성형 단계
S3 : 양생 단계
S4 : 탈형 단계

Claims

골재 40 ~ 45중량%, 석분 15 ~ 20중량%, 슬래그 25 ~ 30중량%, 시멘트 10 ~ 12중량%를 포함하는 조성물로 제조되되,
상기 골재의 입도는 6mm 이하인 것으로, 상기 골재는 보통골재를 사용할 수도 있음은 물론, 경량화를 위해 경량골재를 사용할 수 있으며,
상기 보통골재는 화강암, 사암, 기반암으로 구성되고 토목, 건축구조물에 이용되는 골재이고,
상기 경량골재는 콘크리트 중량을 감소시킬 목적으로 쓰이는 가벼운 골재로, 천연 경량골재와 인공 경량골재로 구분되며,
상기 천연 경량골재는 자연 작용에 의해 만들어진 골재로서 경석, 화산자갈, 응회암, 용암 등이 있으며,
상기 인공 경량골재는 암석을 파쇄하여 인공적으로 만들어진 골재로서 팽창성 점토, 플라이 애쉬 등을 주원료로 하여 인공적으로 소성한 것과 팽창 슬래그, 석탄 찌꺼기 등과 같은 산업부산물인 경량골재 및 그 가공품이되, 골재 내부는 다공질이고 표면은 유리질의 피막으로 덮인 구조로 되어 있고,
상기 골재는 다양한 색상을 가질 수 있는데, 골재의 색상에 따라 제조되는 콘크리트 치장벽돌의 색상이 다양하게 나올 수 있는 것이며,
상기 석분은 절단 시 톱의 과열을 방지하기 위해 냉각수를 살포하여 습식상태로 배출되어 침전과정 및 필터링을 통해 0.1mm 내지 1mm 이하의 석분만을 사용하고,
상기 슬래그는 규소, 황, 인, 알루미늄 원소의 혼합 산화물과 소다회 물질들이 노내장과 석회석의 용융합제로 구성되고, 동 슬래그 및 아연 슬래그를 포함하되,
상기 아연 슬래그의 입자는 원형모양의 입경 1.0 ~ 5.0mm 이내로 구성되어 콘크리트 치장벽돌의 경량화 및 건조시간을 단축하는 것을 특징으로 하는 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 제조방법에 있어서,

상기 골재 40 ~ 45중량%, 석분 15 ~ 20중량%, 슬래그 25 ~ 30중량% 및 시멘트 10 ~ 12중량%에 시멘트 중량대비 물 35% 이하를 혼합하고 교반하는 혼합단계(S1);
상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 혼합물을 성형틀에 넣고 가압하여 벽돌 성형물을 제조하는 성형단계(S2);
상기 성형단계(S2)에서 성형된 벽돌 성형물을 500도시 이상으로 경화시켜 양생하는 양생단계(S3);
상기 양생단계(S3)에서 양생된 벽돌 성형물을 상기 성형틀로부터 탈형하여 콘크리트 벽돌을 완성하는 탈형단계(S4);를 포함하되,
상기 성형단계(S2)에서 상기 성형틀은 블록형, 원통형, 원형, 타원형의 형상을 가진 금형이나 거푸집을 이용하고, 상기 가압을 위해서 진동유압 프레스 또는 가압 프레스 장비를 이용하는 것을 포함하며,
상기 양생단계(S3)에서 상기 성형된 벽돌 성형물을 500도시 이상으로 경화시키는 과정에서 도시는 양생온도(℃)와 양생시간(h)를 서로 곱한 것으로, 상기 양생온도는 50(℃) 이상 65(℃)를 초과하지 않고, 양생실의 온도는 급격한 온도변화가 생기지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 벽체와 마감재 겸용 콘크리트 치장벽돌 제조방법.