KR20210045565A - 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법 - Google Patents

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KR20210045565A
KR20210045565A KR1020190128554A KR20190128554A KR20210045565A KR 20210045565 A KR20210045565 A KR 20210045565A KR 1020190128554 A KR1020190128554 A KR 1020190128554A KR 20190128554 A KR20190128554 A KR 20190128554A KR 20210045565 A KR20210045565 A KR 20210045565A
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Abstract

본 발명은 조립식 컬러 콘크리트 브릭을 압출성형하여 제조하는 제조방법 및 이에 의해 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭에 관한 것으로, 상세하게는 시멘트, 무기안료, 규산칼슘, 규사, 펄프, 무기섬유 및 증점제를 포함하는 조성물을 준비하는 혼합단계; 상기 조성물을 압출하는 압출단계; 및 양생단계;를 포함함으로써, 심미성이 우수한 구조체를 현장에서 간편하게 축조할 수 있는 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭에 관한 것이다.

Description

조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR COLORED CONCRETE PREFABRICATED BRICK}
본 발명은 조립식 컬러 콘크리트 브릭을 압출성형하여 제조하는 제조방법 및 이에 의해 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 브릭은 시멘트, 골재, 물 등을 혼합시킨 후, 그를 형틀에 부어 양생시켜 제조될 수 있으며, 각종 토목공사의 사용 용도에 맞춰 다양한 형태로 제조된다. 제조된 각 개체들을 모르타르를 사용하여 접합시킴으로써 원하는 구조체를 축조할 수 있으며, 이러한 콘크리트 브릭은 건물의 내벽재, 외벽재, 칸막이, 담, 옹벽, 토목용 구조재, 외부 시설물 자재 등과 같은 각종 구조체를 축조하는데 주로 적용되고 있다.
이와 같은 콘크리트 브릭은 통상 골재와 시멘트를 적절한 혼합비로 혼합한 몰탈을 이용하여 성형 및 양생하는 방식으로 제조되므로, 이들의 단순 축조시 콘크리트 질감이 그대로 노출됨에 따라 외관을 미려하게 구현하지 못하는 문제가 있다.
이에, 최근에는 콘크리트블록을 제조시 안료 등을 혼합하여 특정 색상을 갖도록 제조하고 있고, 그에 따른 수요 또한 증가하고 있는 추세에 있다. 이러한 수요 증가에 따라 비교적 자연석의 질감을 살리면서 색감을 포함하는 콘크리트블록이 개발 및 제조되고 있으나, 그 공법이 복잡하여 작업이 번거롭고 다색상 구현에 어려움이 있는 실정이다. 따라서 여전히 단순한 공법을 통해 다색상을 구현할 수 있는 제조방법의 필요성이 대두되고 있다.
압출성형 콘크리트 브릭은 경량성이 우수하여 시공이 용이하고 차음성이 우수한 장점이 있다. 이러한 압출성형 콘크리트 브릭은 시멘트, 골재 등을 혼합하여 진공압출성형하여 제조된다. 콘크리트 2차 제품의 경우 고강도가 요구되므로 고가의 고강도 혼합재를 혼합한 배합을 이용하고 증기양생 및 고온고압양생을 실시하여 제조되고 있다. 양생은 콘크리트 공사에서 중대한 최종작업이며, 양생과정은 기상조건, 구조물의 규모 및 형태, 공사기간, 용도 등에 따라 그 방법이 정해지는데, 크게 기건양생, 습윤양생, 상압증기양생, 고온고압양생 등이 있다. 고온고압양생의 경우 오토클레이브(Autoclave)를 이용한 양생이 널리 이용되고 있는데, 주로 고강도 파일, 콘크리트 판넬 등에 널리 이용되고 있다.
KR 101580295 B1
본 발명은 다양한 색상으로 제조될 수 있으면서 시공성이 우수한 조립식 컬러 콘크리트 브릭을 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 내구성이 우수하고 친환경적이며, 변형이 저감되어 시공후 유지력이 우수한 조립식 컬러 콘크리트 브릭을 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시멘트, 무기안료, 규산칼슘, 규사, 펄프, 무기섬유 및 증점제를 포함하는 조성물을 준비하는 혼합단계; 상기 조성물을 압출성형하는 압출단계; 및 양생단계;를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법에 있어서, 상기 무기안료는 금속분말, 산화금속, 황화금속, 크롬산염, 적토, 황토, 백토, 운모 및 펄라이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 무기안료는 아연, 티탄, 철, 구리, 스트론튬, 바륨 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 무기원소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 규사는 20 내지 60 메쉬의 입자크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 조성물은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 상기 무기안료 1 내지 15 중량부, 상기 규산칼슘 5 내지 20 중량부, 상기 규사 80 내지 120 중량부, 상기 펄프 0.1 내지 20 중량부, 상기 무기섬유 0.1 내지 20 중량부 및 상기 증점제 0.5 내지 2 중량부에 물 5 내지 40 중량부를 첨가혼합하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 양생단계는 상기 압출단계에서 제조된 압출물을 1차로 양생하는 1차 양생단계 및 2차로 양생하는 2차 양생단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 양생단계는 20 내지 40℃에서 1 내지 5시간 전치양생 후 60 내지 70℃에서 10 내지 20시간 등온양생하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 2차 양생단계는 160 내지 180℃ 및 7 내지 10기압 환경조건으로 10 내지 20시간 오토클레이브 양생하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 양생단계에서 양생된 양생물의 표면을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제조방법으로 제조되는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭은 다양한 색상으로 제조될 수 있으면서도 시공성이 우수하여, 심미성이 우수한 구조체를 현장에서 간편하게 축조할 수 있도록 할 수 있다. 이를 통하여, 별도의 심미성 향상을 위한 도색공정을 생략할 수 있어 공사현장에서의 시공비용 및 시간을 현저하게 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭은 물성이 우수하므로 시공된 후에도 유지보수가 용이한 구조체를 축조할 수 있다.
본 발명은 시멘트, 무기안료, 규산칼슘, 규사, 펄프, 무기섬유 및 증점제를 포함하는 조성물을 준비하는 혼합단계; 상기 조성물을 압출하는 압출단계; 및 양생단계;를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법이 제공된다.
먼저, 압출성형용 조성물의 제조를 위하여 첨가되는 각 원료들이 계량되어 준비된다. 상기 원료로는, 시멘트, 무기안료, 규산염, 규사, 펄프, 무기섬유 및 증점제가 포함된다. 필요에 따라, 제조되는 콘크리트 브릭의 물성을 향상시키기 위한 당업계에 공지된 첨가성분이 더 포함될 수 있다.
상기 시멘트로는 포틀랜트 시멘트가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 시멘트는 분말도 2,800 내지 4,000 블레인(Blaine, ㎠/g)인 것이 선택될 수 있다. 분말도가 2,800 블레인 미만인 경우에는 제조되는 콘크리트 브릭의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 4,000 블레인 초과인 경우에는 제조비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 무기안료는 제조되는 콘크리트 브릭에 지속성이 우수한 컬러감을 부여하기 위하여 첨가된다. 상기 무기안료는 금속분말, 산화금속, 황화금속, 크롬산염, 적토, 황토, 백토, 운모 및 펄라이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속분말, 산화금속, 황화금속 및 크롬산염에 포함되는 금속성분으로는 아연, 티탄, 철, 구리, 스트론튬, 바륨 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 무기원소가 포함될 수 있다. 상기 무기안료는 구현하고자 하는 콘크리트 브릭의 색상에 맞추어 단독으로 또는 혼합되어 첨가될 수 있다. 상기 무기안료는 500 내지 1500 메쉬의 입자크기를 가지도록 분쇄되어 첨가될 수 있다. 상기 무기안료의 입자크기가 500 메쉬 미만인 경우에는 착색 및 분산성이 저하되고, 1500 메쉬 초과인 경우에는 유동성이 저하되고 응집현상이 나타나는 문제가 발생할 수 있다.
상기 규산칼슘(CaSiO3)은 미공을 감소시키고 콘크리트의 강도 및 보온성을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다. 상기 규산칼슘은 광물의 분말상으로 첨가될 수 있으며, 가용성이 우수한 것이 선택되는 것이 좋다. 상기 규산칼슘의 입자크기는 600 내지 1300 메쉬일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 규산칼슘으로는 예를 들면 회석, 규회석 또는 투회석의 분말이 선택될 수 있다.
상기 규사는 20 내지 60 메쉬의 입자크기를 가지며 절대건조밀도 2.5g/㎤ 이상이고 흡수율 3%이하인 것이 선택될 수 있다. 상기 규사의 특성이 전술한 범위에 해당되는 경우 제조되는 콘크리트 브릭이 우수한 강도를 발현할 수 있다.
상기 펄프 및 무기섬유는 콘크리트의 강도, 내수성, 내화성 및 차음성을 향상시키고 시공후 균열 및 뒤틀림 발생을 저감시키기 위하여 첨가될 수 있다. 상기 펄프는 온도편차에 따른 길이 변화가 적고 내수성, 내화성, 차음성이 우수하여 콘크리트 브릭의 물성을 향상시킬 수 있다. 상기 무기섬유는 안정성 및 내구성이 우수하고 제조되는 콘크리트 브릭의 단열성 및 난연성을 향상시킬 수 있다. 상기 무기섬유로는 예를 들면 규산염섬유가 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 해포석(sepiolite) 또는 세라믹 섬유가 선택되는 것이 좋다.
상기 증점제는 점도를 조절하여 혼합물 내 각 원료들을 균일하게 분산시키면서 재료의 분리를 억제시킴으로서 제조되는 콘크리트 브릭의 불성을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다. 상기 증점제는 35,000 내지 75,000 점도를 가지는 것이 선택될 수 있다.
필요에 따라, 폴리에틸렌 섬유, 폴리비닐 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아미드 섬유 및 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 유기섬유성 소재가 더 첨가될 수 있다. 상기 유기섬유성 소재는 시멘트 페이스트와 수소결합하여 부착력을 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 제조된 콘크리트에서 균열의 발생을 저감시킬 수 있다.
필요에 따라, 실리카흄이 더 첨가될 수 있다. 이 때, 첨가되는 실리카흄은 산화규소 함량 70 내지 95중량%이고 비표면적 180,000 내지 300,000㎠/g인 것이 바람직하다.
상기 원료들은 분체 상태로 준비될 수 있으며, 자동계량에 의해 투입되어 먼저 건식 혼합되고, 혼합이 완료된 후 물을 투입하여 습식혼합이 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 상기 무기안료 1 내지 15 중량부, 상기 규산칼슘 5 내지 20 중량부, 상기 규사 80 내지 120 중량부, 상기 펄프 0.1 내지 20 중량부, 상기 무기섬유 0.1 내지 20 중량부 및 상기 증점제 0.5 내지 2 중량부에 물 5 내지 40 중량부를 첨가 혼합하여 압출성형을 위한 조성물이 제조될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 일 실시예에 상기 유기섬유성 소재 1 내지 20 중량부 및 상기 실리카흄 0.5 내지 5 중량부를 더 첨가 혼합하여 압출성형을 위한 조성물이 제조될 수 있다.
다음으로, 상기 조성물을 압출성형하는 압출단계가 수행된다.
습식혼합이 완료되어 생성된 배합 조성물은 굳지 않은 콘크리트 상태에서 압출기로 투입되어 다양한 형상의 제품으로 압출성형될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 압출성형된 콘크리트 브릭은 각 개체간 체결을 위한 적어도 하나의 체결돌기 및 체결홈을 포함하는 레고형상의 제품으로 제조된다. 상세하게는, 상면부에 적어도 하나의 체결돌기가 형성되고, 하면부에 상기 체결돌기와 체결되기 위한 적어도 하나의 체결홈이 형성되는 직육면체 레고형상으로 제조된다. 압출성형된 제품은 컨베이어벨트로 이동되어 필요한 크기로 절단처리될 수 있다.
다음으로, 전 단계에서 압출성형된 압출물을 양생하는 양생단계가 수행된다. 상기 양생단계는 온도 및 시간조건을 달리하여 적어도 두 단계로 나누어 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 먼저, 상기 압출단계에서 제조된 압출물을 1차로 양생하는 1차 양생단계가 수행된다. 상기 1차 양생단계는 상압증기양생으로 수행될 수 있다. 상세하게는, 20 내지 40℃에서 1 내지 5시간 전치양생 후 60 내지 70℃에서 10 내지 20시간 등온양생하여 수행될 수 있다. 상기 1차 양생단계를 수행하지 않는 경우, 제조되는 콘크리트 브릭의 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 2차 양생단계가 수행된다. 상기 2차 양생단계는 고온고압양생으로 수행될 수 있다. 고온고압양생이 수행되는 경우 고온고압 조건하에 생성되는 토벨모라이트 섬유상 결정에 의하여 제조되는 콘크리트의 강도를 현저히 향상시킬 수 있다. 상기 2차 양생단계는 160 내지 180℃, 7 내지 10기압 조건에서 10 내지 20시간 오토클레이브 양생하여 수행될 수 있다.
필요에 따라, 상기 1차 양생단계와 상기 2차 양생단계 사이에 냉각단계가 더 수행될 수 있다. 상기 냉각단계는 20 내지 40℃ 온도하에 1차 양생된 제품을 1 내지 5시간 동안 두어 수행될 수 있다.
필요에 따라, 상기 2차 양생단계가 수행된 후 제조된 양생물의 표면을 코팅하는 표면코팅단계가 더 수행될 수 있다. 상기 코팅을 위한 코팅물은 향상시키고자 하는 물성에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들면 방충효과 향상을 위한 발수제, 컬러변색 저감을 위한 UV 코팅액, 특유의 질감을 부여하여 미관성을 향상시키기 위한 Ti 코팅액, 강도향상 및 균열저하를 위한 폴리머 나노섬유 코팅액이 선택될 수 있다. 상기 코팅은 스프레이 코팅 또는 전기방사법으로 수행될 수 있다.
마지막으로 제조된 제품의 검사 및 포장이 수행된 후 출하단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조되는 조립식 컬러 콘크리트 브릭은 변형이나 뒤틀림이 저감되고 우수한 내구성을 가지며, 균일한 색 발현을 나타내므로 그를 이용한 구조체의 축조 후 유색화 공정을 생략할 수 있어 공정시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 시멘트, 무기안료, 규산칼슘, 규사, 펄프, 무기섬유 및 증점제를 포함하는 조성물을 준비하는 혼합단계;
    상기 조성물을 압출성형하는 압출단계; 및
    양생단계;를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법에 있어서,
    상기 무기안료는 금속분말, 산화금속, 황화금속, 크롬산염, 적토, 황토, 백토, 운모 및 펄라이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기안료는 아연, 티탄, 철, 구리, 스트론튬, 바륨 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 무기원소를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 규사는 20 내지 60 메쉬의 입자크기를 갖는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 상기 무기안료 1 내지 15 중량부, 상기 규산칼슘 5 내지 20 중량부, 상기 규사 80 내지 120 중량부, 상기 펄프 0.1 내지 20 중량부, 상기 무기섬유 0.1 내지 20 중량부 및 상기 증점제 0.5 내지 2 중량부에 물 5 내지 40 중량부를 첨가혼합하여 제조되는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 양생단계는 상기 압출단계에서 제조된 압출물을 1차로 양생하는 1차 양생단계 및 2차로 양생하는 2차 양생단계를 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1차 양생단계는 20 내지 40℃에서 1 내지 5시간 전치양생 후 60 내지 70℃에서 10 내지 20시간 등온양생하여 수행되는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 2차 양생단계는 160 내지 180℃ 및 7 내지 10기압 환경조건으로 10 내지 20시간 오토클레이브 양생하여 수행되는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 양생단계에서 양생된 양생물의 표면을 코팅하는 단계를 더 포함하는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭의 제조방법.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는, 조립식 컬러 콘크리트 브릭.
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