KR20200047489A - 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로슬래그 분말, 플라이애시, 팽창골재, 활성화제, 기포제 및 물로 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물은 산업부산물인 고로슬래그 분말과 플라이애시가 사용되어 환경친화적이며, 중량이 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고 상온에서도 경화가 가능하여 제조비용이 저렴한 경량블록을 제공하는 효과를 나타낸다.

Description

경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물 {ROOM TEMPERATURE CURING NON-CEMENT COMPOSITION FOR LIGHT WEIGHT BLOCK}
개시된 내용은 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업부산물인 고로슬래그 분말과 플라이애시가 사용되어 환경친화적이며, 중량이 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고 상온에서도 경화가 가능하여 제조비용이 저렴한 경량블록을 제공하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물에 관한 것이다.
ALC(Auto Lightweight Concrete) 블록은 석회와 규사를 혼합한 원료에 물과 기포제를 넣고 고온고압(180℃, 10기압, 12시간 이상) 상태의 오토클레이브 양생을 통해 생산된다. ALC 블록은 일반 콘크리트보다 4 내지 5배 정도도 가벼워(표준비중 0.5 수준) 구조 비용을 절감할 수 있으며, 내진설계나 고층건물 시공에 유리한 장점을 나타낸다.
그러나, 종래에 ALC 블록은 생산과정이 복잡하기 때문에 제조비용이 고가이며, 특수한 장비가 요구되는데, 경량성과 강도를 확보하기 위해 고온고압상태(180℃, 10기압)의 오토클레이브 증기 양생이 필수적으로 진행되어야 한다.
또한, 증기 양생한 샘플을 일정한 치수로 절단할 수 있는 고성능 절단기 등의 대형 설비들이 요구되며, 이러한 설비들을 보관할 수 있는 대규모 시설도 필요한 상황이다.
또한, 불안정한 잔골재(규사) 수급으로 인한 불가피한 제품 가격 상승을 초래하며, 국토교통부 제5차 골재수급기본계획(2014-2018)에 따르면, 천연자원인 골재(규사)의 보존량이 지속적으로 감소함과 더불어 환경규제 및 주민들의 반대로 인해서 골재 채취에 어려움이 있는 상황이다.
따라서, ALC 블록을 제조하기 위해 필요한 원재료인 규사가 고갈되어가는 상황에서, 재료 단가 상승으로 인한 제품 가격 상승이 불가피한 상황이다.
또한, 전문성이 요구되는 ALC 시공 현장에서는 ALC 블록 자체의 가격은 일반적으로 저렴하다고 알려져 있지만, 실제 ALC 블록의 시공현장 상황은 알려진 바와는 다르게 ALC 블록을 시공하기 위해서 철골구조나 부속품 같은 다양한 부자재가 사용된다.
또한, ALC 블록 경계면에 도포한 모르타르가 경화되면서 ALC 블록의 시공기간이 늘어나 추가 비용이 소모되며, ALC 블록 내부의 공기층이 전체 부피의 약 80%를 차지하기 때문에 자체 수분흡수량이 상당하여 보관 및 시공시 완전 건조하지 않고 마감하면 곰팡이가 발생하게 되므로, 수분이 닿지 않는 건조한 곳에 보관하는 등의 철저한 습도관리가 필수적으로 요구되는 문제점이 있었다.
한국특허등록 제10-1276166호(2013.06.12) 한국특허등록 제10-1376296호(2014.03.18)
개시된 내용은 산업부산물인 고로슬래그 분말과 플라이애시가 사용되어 환경친화적이며, 중량이 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고 상온에서도 경화가 가능하여 제조비용이 저렴한 경량블록을 제공하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물을 제공하는 것이다.
하나의 일 실시예로서 이 개시의 내용은 고로슬래그 분말, 플라이애시, 팽창골재, 활성화제, 기포제 및 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물에 대해 기술하고 있다.
바람직하기로는, 상기 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물은 고로슬래그 분말 100 중량부, 플라이애시 30 내지 70 중량부, 팽창골재 60 내지 100 중량부, 활성화제 5 내지 20 중량부, 기포제 2 내지 5 중량부 및 물 20 내지 50 중량부로 이루어질 수 있다.
더 바람직하기로는, 상기 팽창골재는 팽창질석 및 팽창진주암으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
더욱 바람직하기로는, 상기 활성화제는 산화칼슘, 수산화칼슘 및 탄산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
이상에서와 같은 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물은 산업부산물인 고로슬래그 분말과 플라이애시가 사용되어 환경친화적이며, 중량이 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고 상온에서도 경화가 가능하여 제조비용이 저렴한 경량블록을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 개시된 경략블록의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물로 제조된 경량블록을 나타낸 도면이다.
도 3은 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물에 적용되는 팽창골재로 사용되는 팽창진주암과 팽창질석을 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물은 고로슬래그 분말, 플라이애시, 팽창골재, 활성화제, 기포제 및 물로 이루어지며, 고로슬래그 분말 100 중량부, 플라이애시 30 내지 70 중량부, 팽창골재 60 내지 100 중량부, 활성화제 5 내지 20 중량부, 기포제 0.5 내지 1 중량부 및 물 20 내지 50 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 고로슬래그 분말은 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물의 주재료가 되는 성분으로 상기 플라이애시와 함께 경량블록을 구성하는 역할을 하는데, 산업부산물로 발생되는 고로슬래그를 폐기처분하지 않고 활용하는 것이기 때문에, 환경친화적인 특성을 나타낸다.
상기 고로슬래그 미분말은 철광석으로부터 철을 만들 때 고로에서 환원시켜 정련하는데, 이때 발생하는 것으로서 자체적인 잠재수경성에 의하여 수밀성, 장기적인 강도의 향상 및 화학저항성의 향상을 가져오며, 현재 국내에서 생산되고 있는 고로슬래그 미분말은 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 수화 발열속도가 작고 알칼리 골재반응 억제 효과 및 수밀성, 염분 차단성, 내해수성 및 내약품성 등이 우수하기 때문에, 기계적 물성 및 내약품성 등이 우수한 경량블록을 제공하는 역할을 한다.
상기에 나타낸 바와 같이 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물에 사용되는 고로 슬래그 분말은 제철공정에서 발생하는 고로 슬래그를 건조하고 미분말 상태로 분쇄하여 생산되는 공산품으로서, KS 규격(KS F 2563)이 제정되어 있으며, 시중에 유통되고 있는 공산품이다.
상기 플라이애시는 30 내지 70 중량부가 함유되며, 시멘트의 사용 없이도 시멘트와 유사한 수화반응 메커니즘을 나타내어 기계적 강도가 우수한 경량블록용 조성물을 제공하는 역할을 한다.
플라이애시는 다량의 Free CaO(유리석회)를 포함하고 있는데, 상기 Free CaO는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하게 되고, 자경효과에 의해 초기강도를 발휘하게 한다. 또한 수산화칼슘에서 방출되는 Ca2 + 이온은 상기 고로슬래그 미분말에 포함되어 있는 규산염(SiO2)이나 알루민산염(Al2O3)과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H) 및 칼슘알루미네이트 수화물(C-A-H) 등을 생성함으로써 경화되는 특징을 나타내기 때문에, 상기와 같이 시멘트의 사용없이도 기계적 물성이 우수한 경량블록을 제공할 수 있다.
상기 플라이애시의 함량이 30 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 플라이애시의 함량이 70 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
상기 팽창골재는 60 내지 100 중량부가 함유되며, 경량블록의 무게를 절감시켜주는 역할을 하는데, 팽창질석 및 팽창진주암으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 팽창골재는 질석 또는 진주암을 800 내지 1000℃의 고온으로 소성하여 부피를 약 6 내지 20배로 팽창시켜 제조하며, 중량이 가벼우면서도 탈취성, 항균성, 내화성 및 흡음성이 우수하여 건축용 내, 외장재를 비롯한 다양한 제품의 재료로 사용되고 있다. 밀도가 너무 낮거나 크기가 너무 큰 팽창골재를 사용하여 경량블럭을 제조할 경우에는 강도가 떨어지는 문제가 있고, 밀도가 너무 높거나 크기가 너무 작은 팽창골재를 사용하여 제조할 경우에는 경력블럭의 중량이 지나치게 향상될 수 있으므로, 입자의 크기가 20 내지 100mm이며, 밀도가 0.04 내지 0.09g/㎤인 팽창골재를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 활성화제는 5 내지 20 중량부가 함유되며, 산화칼슘, 수산화칼슘 및 탄산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물을 경화시켜 경량블록으로 제공하는 역할을 한다.
또한, 상기 활성화제는 상기 고로슬래그 및 상기 플라이애시 등과 반응하여 경화되는데, 상기 활성화제의 함량이 5 중량부 미만이면 개시된 경략블록용 상온경화형 무시멘트 조성물이 경화도가 낮아져 경력블록의 기계적 강도가 저하되고, 상기 활성화제의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 경력블록 경화반응이 지나치게 빠르게 진행되어 작업성이 저하되며, 제조비용을 증가시키게 된다.
상기 기포제는 0.5 내지 1 중량부가 함유되며 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물의 밀도와 중량을 낮추는 효과를 나타낸다.
상기 기포제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 기포제의 함량이 1 중량부를 초과하게 되면 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물의 밀도가 지나치게 낮아져 기계적 경량블록의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
이하에서는, 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 경력블럭의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
고로슬래그 분말 100 중량부, 플라이애시 50 중량부, 팽창골재(팽창질석과 팽창진주암이 1:1의 비율로 혼합) 60 중량부, 활성화제(산화칼슘) 12 중량부, 기포제(세림유화, FOAMCRETE F-500) 0.7 중량부 및 물 35 중량부를 교반기에 투입하고 200rpm의 속도로 60분 동안 교반한 후에, 교반된 혼합물을 성형틀에 투입하고 30℃의 온도와 1기압의 조건에서 24시간 동안 양생하고, 양생된 성형물을 23℃의 조건에서 80시간 동안 자연건조하여 경량블록을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 팽창골재를 80 중량부 혼합하여 경량블록을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 팽창골재를 100 중량부 혼합하여 경량블록을 제조하였다.
<비교예 1>
ALC 블록(0.6품).
상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 경량블록과 비교예 1의 ALC 블록의 압축강도, 비중 및 열저항값을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 압축강도는 KS F 2405, 비중은 KS F 4004 및 KS F 2277의 측정방법을 이용하여 확인하였다.)
<표 1>
Figure pat00001
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 경량블록은 ALC 블록에 비해 압축강도가 우수하며, 비중이 낮고, 열저항값이 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 개시된 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물은 산업부산물인 고로슬래그 분말과 플라이애시가 사용되어 환경친화적이며, 중량이 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고 상온에서도 경화가 가능하여 제조비용이 저렴한 경량블록을 제공한다.

Claims (4)

  1. 고로슬래그 분말, 플라이애시, 팽창골재, 활성화제, 기포제 및 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물은 고로슬래그 분말 100 중량부, 플라이애시 30 내지 70 중량부, 팽창골재 60 내지 100 중량부, 활성화제 5 내지 20 중량부, 기포제 0.5 내지 1 중량부 및 물 20 내지 50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 팽창골재는 팽창질석 및 팽창진주암으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 활성화제는 산화칼슘, 수산화칼슘 및 탄산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량블록용 상온경화형 무시멘트 조성물.
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KR101276166B1 (ko) 2011-03-24 2013-06-18 한국세라믹기술원 열경화성 수지를 함유한 경량기포콘크리트 조성물
KR101376296B1 (ko) 2012-03-26 2014-03-24 (주) 에스와이씨 알칼리 함유 경량기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량기포콘크리트의 제조방법

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