KR20180114679A - 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 하부 마감층; 상기 하부 마감층 위에 도포되는 접착층; 상기 접착층 위에 적층되는 단열층; 상기 단열층 위에 도포되는 접착층; 및 상기 접착층 위에 적층되는 상부 마감층; 을 포함하되, 상기 단열층은 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 물, 소포제, 발포폴리스티렌 비드(Expanded polystyrene Bead; EPS Bead), Glass Bubble 및 에러로겔 과립(Aerogel Granules)을 포함하며. 상기 하부 마감층 및 상부 마감층은 각각 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 강섬유, 물 및 소포제를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 휨강도가 향상되어 내구성이 증대되며, 열전도율이 낮아 단열성이 우수하고, 밀도가 낮아 작업성이 우수한 장점이 있다.

Description

단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법{Lightweight Concrete Panels improving efficiency of insulation and bending strength and Manufacturing method thereof}
본 발명은 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 벽체용으로 사용되는 경량콘크리트 패널의 단열층에 새로운 조성물을 포함하여 단열성을 향상시키고, 마감층으로 초고성능콘크리트(UHPC, ultra-high performance concrete)보드를 사용하여 휨강도를 향상시킨, 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 내외장재는 건축물의 외적 미려함과 단열을 위하여 다양한 건축재가 사용되고 있다. 외벽 마감재로는 천연화강석을 주로 사용하여 왔다. 그러나, 천연화강석을 사용하는 경우 자연에서 채석하여야 하므로 자연훼손이 불가피하여 환경파괴의 원인을 제공하였다. 또한, 천연화강석을 건축물의 외장마감재로 사용함으로써 건축물에 많은 하중을 주고, 철근과 시멘트를 과도하게 사용하여 골조 구성 원가가 높아지고 별도로 내·외벽의 단열을 하여야 하는 등의 문제가 있어 왔다.
위와 같은 문제를 해결하기 위하여 조강 시멘트와 스티로폴 비드(styropor bead)를 혼합한 혼합경량콘크리트를 두 장의 CRC보드(Cellulose Reinforced Cement Board) 사이에 충진하여 일체로 성형한 건축물의 내외장용 패널이 개발되었다. 이러한 건축물의 내외장용 패널은 대한민국등록실용신안공보 제20-0158855호(1999.10.15.) "건축물의 내외장용 판넬"에 자세하게 기재되어 있다.
그러나, 상기 건축물의 내외장용 판넬은 단순히 두 장의 CRC보드의 사이에 조강시멘트와 크기가 극히 작은 스치로플의 입자들이 골고루 혼합되어 제조되는 경량기포 콘크리트를 채운 구조로서, 두 장의 CRC보드 사이에 스티로폴 비드와 조강 시멘트를 혼합한 혼합경량콘크리트만을 채워 일체로 형성함으로써, 강도와 단열효과가 우수하지 못하였다. 강도를 증가시키기 위하여 혼합경량콘크리트의 두께를 두껍게 하면 중량이 증가되어 건축물에 많은 하중을 주는 문제가 있고, 건축물의 내·외장의 골조 구성원가가 상승되는 요인이 된다.
상기 문제를 해소하기 위해, 대한민국공개특허공보 제10-2011-0017793호(2011.02.22.)에는 건축물 내외장용 경량패널 구조체가 개시되어 있다.
상기 건축물 내외장용 경량패널 구조체는 거푸집형태의 구조를 갖는 CRC틀의 내부에 충전되어 양생되는 혼합경량콘크리트를 폐유리, 폐타이어 및 EPS 비드를 혼합 조성함으로써 경량콘크리트의 강도를 증대시킴과 동시에 단열효과를 증대시킨 장점이 있지만, 강도 및 단열효과가 충분치 못한 단점이 있다.
KR 20-0158855 Y1 1999.10.15. KR 10-2011-0017793 A 2011.02.22.
본 발명의 목적은 내부 벽체용으로 사용되는 경량콘크리트 패널의 단열층에 새로운 조성물을 포함하여 단열성을 향상시키고, 마감층으로 초고성능콘크리트(UHPC, ultra-high performance concrete)보드를 사용하여 휨강도를 향상시킨, 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 하부 마감층; 상기 하부 마감층 위에 도포되는 접착층; 상기 접착층 위에 적층되는 단열층; 상기 단열층 위에 도포되는 접착층; 및 상기 접착층 위에 적층되는 상부 마감층; 을 포함하되, 상기 단열층은 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 물, 소포제, 발포폴리스티렌 비드(Expanded polystyrene Bead; EPS Bead), Glass Bubble 및 에러로겔 분말(Aerogel Granules)를 포함하며, 상기 하부 마감층 및 상부 마감층은 각각 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 강섬유, 물 및 소포제를 포함하는, 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널을 제공한다.
상기 단열층은 시멘트 27~29중량%, 실리카흄 7~8중량%, 규사 30~32중량%, 실리카분말 10~11중량%, 유동화제 0.7~1.0중량%, 물 13~15중량%, 소포제 0.03~0.1중량%, 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead) 1~2중량%, Glass Bubble 2~4중량% 및 에어로겔 분말(Aerogel Granules) 1~3중량%를 포함하며, 상기 하부 마감층 및 상부 마감층은 각각 시멘트 25~35중량%, 실리카흄 6~10중량%, 규사 35~40중량%, 실리카분말 10~15중량%, 유동화제 0.5~1.5중량%, 강섬유 0.5~0.8중량%, 물 5~10중량% 및 소포제 0.01~0.05중량%를 포함하며, 상기 접착층은 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반한다.
상기 시멘트는 입자의 크기가 1~20㎛이며, 상기 실리카흄(silica fume)은 입자의 크기가 0.1~0.3㎛이며, 상기 규사는 입자의 크기가 100~900㎛이며, 상기 실리카분말(silica flour)은 입자의 크기가 1~10㎛이다.
상기 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)는 입자크기가 1~4㎜이고, 열전도율은 0.031~0.034W/mK이며, 밀도는 20~30㎏/m3이며, 상기 Glass Bubble은 입자크기가 1~115㎛이고, 열전도율은 0.04~0.055W/mK이며, 밀도는 50~80㎏/m3이며, 상기 에어로겔 과립(Aerogel Granules)은 입자크기가 0.01~4㎜이고, 열전도율은 0.01~0.015W/mK이며, 밀도는 80~100㎏/m3이다.
상기 강섬유(Steel Fiber)는 직경이 100~200㎛이고, 길이가 6~15㎜인 것을 사용한다.
또한, 본 발명은, 단열층을 제조하는 단계(단계 1); 하부 마감층 및 상부 마감층을 제조하는 단계(단계 2); 상기 하부 마감층 위에 접착층을 형성하는 단계(단계 3); 상기 접착층 위에 상기 단열층을 적층하는 단계(단계 4); 상기 단열층 위에 접착층을 형성하는 단계(단계 5); 및 상기 접착층 위에 상기 상부 마감층을 적층하는 단계(단계 6); 를 포함하되, 상기 단열층은 시멘트 27~29중량%, 실리카흄 7~8중량%, 규사 30~32중량%, 실리카분말 10~11중량%, 유동화제 0.7~1.0중량%, 물 13~15중량%, 소포제 0.03~0.1중량%, 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead) 1~2중량%, Glass Bubble 2~4중량% 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules) 1~3중량%를 포함하며, 상기 하부 마감층 및 상부 마감층은 각각 시멘트 25~35중량%, 실리카흄 6~10중량%, 규사 35~40중량%, 실리카분말 10~15중량%, 유동화제 0.5~1.5중량%, 강섬유 0.5~0.8중량%, 물 5~10중량% 및 소포제 0.01~0.05중량%를 포함하며, 상기 접착층은 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반하는, 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 1에서 상기 단열층은, 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 소포제를 혼합하여 혼합물을 만드는 단계(S1); 상기 혼합물에 물과 유동화제를 혼합하여 Wet mortar를 만드는 단계(S2); 상기 Wet mortar에 Glass Bubble 및 에어로겔 분말(Aerogel Granules)을 혼합하여 제1 단열 Mortar를 만드는 단계(S3); 상기 제1 단열 Mortar에 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)를 혼합하여 제2 단열 Mortar를 만드는 단계(S4); 상기 제2 단열 Mortar를 소정 형상의 형틀 내에 투입한 후 20~25℃에서 24시간 동안 양생시켜 단열 Block을 만드는 단계(S5); 상기 단열 Block을 상기 형틀로부터 탈형시키는 단계(S6); 상기 단열 Block을 90℃의 스팀 조건하에서 24~48시간 동안 스팀 양생시키는 단계(S7); 및 상기 스팀 양생된 단열 Block을 30~50℃ 건조실에서 24시간 동안 건조시키는 단계(S8); 를 포함하여 제조한다.
본 발명에 따른 경량콘크리트 패널은 휨강도가 향상되어 내구성이 증대되며, 열전도율이 낮아 단열성이 우수하고, 밀도가 낮아 작업성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널의 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널의 단면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널을 설명한다.
본 발명에 따른 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널(100)은,
하부 마감층(10);
상기 하부 마감층(10) 위에 도포되는 접착층(30);
상기 접착층(30) 위에 적층되는 단열층(20);
상기 단열층(20) 위에 도포되는 접착층(30); 및
상기 접착층(30) 위에 적층되는 상부 마감층(10);
을 포함한다.
상기 단열층(20)은 단열성을 제공하는 역할을 한다.
상기 단열층(20)은 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 물, 소포제, 발포폴리스티렌 비드(Expanded polystyrene Bead; EPS Bead), Glass Bubble 및 에러로겔 과립(Aerogel Granules)을 포함한다.
상기 시멘트(cement)는 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트, 조강시멘트 또는 알루미나 시멘트 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 시멘트는 입자의 크기가 1~20㎛인 것이 바람직하다.
상기 실리카흄(silica fume)은 입자의 크기가 0.1~0.3㎛인 것이 바람직하다.
상기 규사는 입자의 크기가 100~900㎛인 것이 바람직하다.
상기 실리카분말(silica flour)은 입자의 크기가 1~10㎛인 것이 바람직하다.
상기 유동화제는 액상을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 단열층(20)에 EPS Bead 뿐만 아니라 Glass Bubble 및 Aerogel Granules를 포함하여 단열성을 향상시킨 것에 특징이 있다.
상기 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)는 입자크기가 1~4㎜이고, 열전도율은 0.031~0.034W/mK이며, 밀도는 20~30㎏/m3인 것이 바람직하다.
상기 Glass Bubble은 입자크기가 1~115㎛이고, 열전도율은 0.04~0.055W/mK이며, 밀도는 50~80㎏/m3인 것이 바람직하다.
상기 에어로겔 과립(Aerogel Granules)은 입자크기가 0.01~4㎜이고, 열전도율은 0.01~0.015W/mK이며, 밀도는 80~100㎏/m3인 것이 바람직하다.
상기 단열층(20)은 시멘트 27~29중량%, 실리카흄 7~8중량%, 규사 30~32중량%, 실리카분말 10~11중량%, 유동화제 0.7~1.0중량%, 물 13~15중량%, 소포제 0.03~0.1중량%, 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead) 1~2중량%, Glass Bubble 2~4중량% 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules) 1~3중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단열층(20)에서 EPS Bead가 1중량% 미만 포함되면 단열성이 저하되는 문제가 있고 밀도가 증대되어 패널의 무게가 증가하는 문제가 있고, 2중량% 초과 포함되면 패널 전체 부피 대비 ESP Bead를 연결해주는 mortar의 양이 적어서 압축강도가 약해지는 문제가 있다.
상기 단열층(20)에서 Glass Bubble이 2중량% 미만 포함되면 단열성이 저하되는 문제가 있고, 4중량% 초과 포함되면 mortar의 점도가 높아져서 mortar의 흐름성이 저하되는 문제가 있으며, 패널 형성에 문제를 발생시킨다.
상기 단열층(20)에서 Aerogel Granules가 1중량% 미만 포함되면 단열성이 저하되는 문제가 있고, 3중량% 초과 포함되면 Aerogel의 소수성으로 인하여 mortar와의 접착력이 떨어져, 구조강도가 약해지는 문제가 있고, mortar의 점도가 높아져서 흐름성이 약화되는 문제가 있다.
상기 단열층(20)의 두께는 30~60㎜로 형성되는 것이 바람직하다.
종래에는 마감층으로 CRC(Cellulose Fiber Reinforced Cement)보드를 사용하였다.
본 발명에서는 마감층(10)으로 CRC보드 대신에 초고성능콘크리트(UHPC, ultra-high performance concrete)보드를 사용함으로써 휨강도를 향상시킨 것에 특징이 있다.
상기 하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)은 각각 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 강섬유, 물 및 소포제를 포함한다.
상기 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말은 상기 단열층(20)에서 사용한 것과 동일한 입자크기를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 강섬유(Steel Fiber)는 직경이 100~200㎛이고, 길이가 6~15㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)은 각각 시멘트 25~35중량%, 실리카흄 6~10중량%, 규사 35~40중량%, 실리카분말 10~15중량%, 유동화제 0.5~1.5중량%, 강섬유 0.5~0.8중량%, 물 5~10중량% 및 소포제 0.01~0.05중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 마감층(10)에서 강섬유가 0.5중량% 미만 포함되면 휨강도가 떨어지는 문제가 있고, 0.8중량% 초과 포함되면 mortar의 점도가 높아져서 박판화가 어려워 지며, 원가비용 증대로 제품의 경쟁력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)의 두께는 각각 2.5~3.5㎜로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 접착층(30)은 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 접착층(30)은 상기 단열층(20)과 상기 마감층(10)을 접착시키는 역할을 수행한다. 상기 접착층(30)은 각각 0.5~1.5㎜의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 시멘트 모르타르는 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반한다.
상기 초미립시멘트는 블레인(Blaine) 분말도가 6,000~7,000㎠/g 이며, 상기 골재는 입자 크기 0.5~100㎛ 인 미세한 골재(fine aggregate)이며, 상기 분말수지는 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말수지이며, 상기 소수성 수지는 염화비닐(vinyl chloride) 80~90중량%, 에틸렌(ethylene) 5~15중량% 및 비닐 라우린산염(vinyl laurate) 5~10중량% 포함한다.
다음은, 본 발명에 따른 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널(100)의 제조방법은,
단열층(20)을 제조하는 단계(단계 1);
하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)을 제조하는 단계(단계 2);
상기 하부 마감층(10) 위에 접착층(30)을 형성하는 단계(단계 3);
상기 접착층(30) 위에 상기 단열층(20)을 적층하는 단계(단계 4);
상기 단열층(20) 위에 접착층(30)을 형성하는 단계(단계 5); 및
상기 접착층(30) 위에 상기 상부 마감층(10)을 적층하는 단계(단계 6);
를 포함한다.
상기 단계 1에서 상기 단열층(20)은,
시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 소포제를 혼합하여 혼합물을 만드는 단계(S1);
상기 혼합물에 물과 유동화제를 혼합하여 Wet mortar를 만드는 단계(S2);
상기 Wet mortar에 Glass Bubble 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules)을 혼합하여 제1 단열 Mortar를 만드는 단계(S3);
상기 제1 단열 Mortar에 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)를 혼합하여 제2 단열 Mortar를 만드는 단계(S4);
상기 제2 단열 Mortar를 소정 형상의 형틀 내에 투입한 후 20~25℃에서 24시간 동안 양생시켜 단열 Block을 만드는 단계(S5);
상기 단열 Block을 상기 형틀로부터 탈형시키는 단계(S6);
상기 단열 Block을 90℃의 스팀 조건하에서 24~48시간 동안 스팀 양생시키는 단계(S7); 및
상기 스팀 양생된 단열 Block을 30~50℃ 건조실에서 24시간 동안 건조시키는 단계(S8);
를 포함하여 제조한다.
상기 단열층(20) 제조시 포함되는 조성물의 배합비 및 규격은 상술한 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널(100)의 단열층(20)에서 설명한 것과 동일한 것을 적용한다.
상기 S7에서 스팀 양생은 구조 강도 증대를 위해 수행된다.
상기 단계 2에서 하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)은 동일한 조성물을 사용하여 제조된다.
상기 단계 2에서 상기 하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)은 각각 시멘트 25~35중량%, 실리카흄 6~10중량%, 규사 35~40중량%, 실리카분말 10~15중량%, 유동화제 0.5~1.5중량%, 강섬유 0.5~0.8중량%, 물 5~10중량% 및 소포제 0.01~0.05중량%를 혼합하여 제조한다.
상기 단계 3 및 단계 5의 접착층(30)은 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
시멘트 350g, 실리카흄 91g, 규사 385g, 실리카분말 122.5g, 소포제 0.4g을 혼합하여 혼합물을 만들었다. 상기 시멘트는 입자의 크기가 1~20㎛인 것을 사용하였다. 상기 실리카흄(silica fume)은 입자의 크기가 0.1~0.3㎛인 것을 사용하였다. 상기 규사는 입자의 크기가 100~900㎛인 것을 사용하였다. 상기 실리카분말(silica flour)은 입자의 크기가 1~10㎛인 것을 사용하였다. 상기 혼합물에 물 175g과 유동화제 10.5g을 혼합하여 Wet mortar를 만들었다. 상기 유동화제는 액상을 사용하였다. 상기 Wet mortar에 Glass Bubble 37g 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules) 33g을 혼합하여 제1 단열 Mortar를 만들었다. 상기 Glass Bubble은 입자크기가 1~115㎛이고, 열전도율은 0.04~0.055W/mK이며, 밀도는 50~80㎏/m3인 것을 사용하였다. 상기 에어로겔 과립(Aerogel Granules)은 입자크기가 0.01~4㎜이고, 열전도율은 0.01~0.015W/mK이며, 밀도는 80~100㎏/m3인 것을 사용하였다. 상기 제1 단열 Mortar에 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead) 13g을 혼합하여 제2 단열 Mortar를 만들었다. 상기 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)는 입자크기가 1~4㎜이고, 열전도율은 0.031~0.034W/mK이며, 밀도는 20~30㎏/m3인 것을 사용하였다. 상기 제2 단열 Mortar를 소정 형상의 형틀 내에 투입한 후 25℃에서 24시간 동안 양생시켜 단열 Block을 만들었다. 상기 단열 Block을 상기 형틀로부터 탈형시켰다. 상기 단열 Block을 90℃의 스팀 조건하에서 24시간 동안 스팀 양생시켰다. 상기 스팀 양생된 단열 Block을 30℃ 건조실에서 24시간 동안 건조시켜 단열층(20)을 만들었다. 상기 단열층(20)의 두께는 40㎜로 제조하였다. 시멘트 350g, 실리카흄 91g, 규사 385g, 실리카분말 122.5g, 유동화제 10.5g, 강섬유 7g, 물 88g 및 소포제 0.35g을 혼합하여 하부 마감층(10)을 제조하였다. 시멘트 350g, 실리카흄 91g, 규사 385g, 실리카분말 122.5g, 유동화제 10.5g, 강섬유 7g, 물 88g 및 소포제 0.35g을 혼합하여 상부 마감층(10)을 제조하였다. 상기 강섬유(Steel Fiber)는 직경이 100~200㎛이고, 길이가 6~15㎜인 것을 사용하였다. 상기 하부 마감층(10) 및 상부 마감층(10)의 두께는 각각 3㎜로 제조하였다. 블레인 분말도 6,80㎠/g인 초미립시멘트 50중량%, 실리카흄 2중량%, 입자 크기 0.5~100㎛ 인 미세한 골재 30중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10중량%, 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말 5중량%, 소수성 수지 2중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.05중량%, 유동화제 0.3중량% 및 탄소나노튜브 0.25중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 물 35중량부를 혼합하고 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르를 제조하였다. 상기 소수성 수지는 염화비닐(vinyl chloride) 85중량%, 에틸렌(ethylene) 10중량% 및 비닐 라우린산염(vinyl laurate) 5중량%를 포함하는 수지를 분말상태로 사용하였다. 상기 하부 마감층(10) 위에 상기 폴리머 시멘트 모르타르를 1㎜ 두께로 도포하였다. 상기 폴리머 시멘트 모르타르 위에 상기 단열층(20)을 적층하였다. 상기 단열층(20) 위에 상기 폴리머 시멘트 모르타르를 1㎜ 두께로 도포하였다. 상기 폴리머 시멘트 모르타르 위에 상부 마감층(10)을 적층하여 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널을 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서, Glass Bubble 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules)을 포함하지 않은 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 단열층을 제조하여 사용한 것과, 하부 마감층 및 상부 마감층으로 UHPC보드 대신 두께 6㎜의 CRC보드를 사용한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 경량콘크리트 패널을 제조하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 경량콘크리트 패널에 대해 휨강도, 단열층 열전도율, 전체 패널의 열전도율 및 밀도를 측정하였으며, 시험결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
전체 패널의 휨강도(kgf/㎠) 41 34
단열층 열전도율(W/mK) 0.08 0.16
전체 패널의 열전도율(W/mK) 0.12 0.45
전체 패널의 밀도(g/㎤) 0.4 0.9
표 1에 의하면, 실시예 1의 경량콘크리트 패널은 비교예 1의 경량콘크리트 패널에 비해 휨강도가 향상되어 내구성이 증대되며, 열전도율이 낮아 단열성이 우수하고, 밀도가 낮아 작업성이 우수한 장점이 있다.
100 : 단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널
10 : 하부 마감층, 상부 마감층 20 : 단열층
30 : 접착층

Claims (7)

  1. 하부 마감층;
    상기 하부 마감층 위에 도포되는 접착층;
    상기 접착층 위에 적층되는 단열층;
    상기 단열층 위에 도포되는 접착층; 및
    상기 접착층 위에 적층되는 상부 마감층;
    을 포함하되,
    상기 단열층은 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 물, 소포제, 발포폴리스티렌 비드(Expanded polystyrene Bead; EPS Bead), Glass Bubble 및 에러로겔 과립(Aerogel Granules)을 포함하며,
    상기 하부 마감층 및 상부 마감층은 각각 시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 유동화제, 강섬유, 물 및 소포제를 포함하는,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단열층은 시멘트 27~29중량%, 실리카흄 7~8중량%, 규사 30~32중량%, 실리카분말 10~11중량%, 유동화제 0.7~1.0중량%, 물 13~15중량%, 소포제 0.03~0.1중량%, 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead) 1~2중량%, Glass Bubble 2~4중량% 및 에어로겔 분말(Aerogel Granules) 1~3중량%를 포함하며,
    상기 상부 마감층 및 하부 마감층은 각각 시멘트 25~35중량%, 실리카흄 6~10중량%, 규사 35~40중량%, 실리카분말 10~15중량%, 유동화제 0.5~1.5중량%, 강섬유 0.5~0.8중량%, 물 5~10중량% 및 소포제 0.01~0.05중량%를 포함하며,
    상기 접착층은 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반하는,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시멘트는 입자의 크기가 1~20㎛이며,
    상기 실리카흄(silica fume)은 입자의 크기가 0.1~0.3㎛이며,
    상기 규사는 입자의 크기가 100~900㎛이며,
    상기 실리카분말(silica flour)은 입자의 크기가 1~10㎛인,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)는 입자크기가 1~4㎜이고, 열전도율은 0.031~0.034W/mK이며, 밀도는 20~30㎏/m3이며,
    상기 Glass Bubble은 입자크기가 1~115㎛이고, 열전도율은 0.04~0.055W/mK이며, 밀도는 50~80㎏/m3이며,
    상기 에어로겔 과립(Aerogel Granules)은 입자크기가 0.01~4㎜이고, 열전도율은 0.01~0.015W/mK이며, 밀도는 80~100㎏/m3인,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 강섬유(Steel Fiber)는 직경이 100~200㎛이고, 길이가 6~15㎜인 것을 사용하는,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널.
  6. 단열층을 제조하는 단계(단계 1);
    하부 마감층 및 상부 마감층을 제조하는 단계(단계 2);
    상기 하부 마감층 위에 접착층을 형성하는 단계(단계 3);
    상기 접착층 위에 상기 단열층을 적층하는 단계(단계 4);
    상기 단열층 위에 접착층을 형성하는 단계(단계 5); 및
    상기 접착층 위에 상기 상부 마감층을 적층하는 단계(단계 6);
    를 포함하되,
    상기 단열층은 시멘트 27~29중량%, 실리카흄 7~8중량%, 규사 30~32중량%, 실리카분말 10~11중량%, 유동화제 0.7~1.0중량%, 물 13~15중량%, 소포제 0.03~0.1중량%, 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead) 1~2중량%, Glass Bubble 2~4중량% 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules) 1~3중량%를 포함하며,
    상기 하부 마감층 및 상부 마감층은 각각 시멘트 25~35중량%, 실리카흄 6~10중량%, 규사 35~40중량%, 실리카분말 10~15중량%, 유동화제 0.5~1.5중량%, 강섬유 0.5~0.8중량%, 물 5~10중량% 및 소포제 0.01~0.05중량%를 포함하며,
    상기 접착층은 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반하는,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 상기 단열층은,
    시멘트, 실리카흄, 규사, 실리카분말, 소포제를 혼합하여 혼합물을 만드는 단계(S1);
    상기 혼합물에 물과 유동화제를 혼합하여 Wet mortar를 만드는 단계(S2);
    상기 Wet mortar에 Glass Bubble 및 에어로겔 과립(Aerogel Granules)을 혼합하여 제1 단열 Mortar를 만드는 단계(S3);
    상기 제1 단열 Mortar에 발포폴리스티렌 비드(EPS Bead)를 혼합하여 제2 단열 Mortar를 만드는 단계(S4);
    상기 제2 단열 Mortar를 소정 형상의 형틀 내에 투입한 후 20~25℃에서 24시간 동안 양생시켜 단열 Block을 만드는 단계(S5);
    상기 단열 Block을 상기 형틀로부터 탈형시키는 단계(S6);
    상기 단열 Block을 90℃의 스팀 조건하에서 24~48시간 동안 스팀 양생시키는 단계(S7); 및
    상기 스팀 양생된 단열 Block을 30~50℃ 건조실에서 24시간 동안 건조시키는 단계(S8);
    를 포함하여 제조하는,
    단열성 및 휨강도가 향상된 경량콘크리트 패널의 제조방법.
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