KR20220067599A - 저회와 유황폴리머를 이용한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

저회와 유황폴리머를 이용한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라이애쉬를 포함하지 않고 저회만을 이용하는 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널은 상기 경량 콘크리트 패널은 단위체적인 1m3 기준 상기 유황폴리머를 포함하는 시멘트가 330 kg 내지 450 kg을 포함하고, 잔골재비가 0.4 내지 1.2 이며, 배합수비는 30 내지 50인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법은 시멘트와 유황폴리머를 혼합용기에 투입하는 시멘트 투입단계; 상기 혼합용기에 물을 투입한 후 교반하는 물 혼합단계; 상기 혼합용기에 저회를 투입한 후 교반하는 저회 혼합단계 및 상기 혼합용기의 혼합물을 형틀에 부어 경량 콘크리트 패널을 성형하는 패널 성형단계;를 포함하는 저회와 유황풀리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법을 제공한다.

Description

저회와 유황폴리머를 이용한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법{Lightweight concrete panel using bottom ash and sulfur polymer}
본 발명은 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라이애쉬를 포함하지 않고 저회만을 이용하는 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 외벽재는 콘크리트를 사용하였다. 하지만 콘크리트의 경우 중량이고, 양생을 하기 위한 기간이 소요되며 인장 및 휨 강도가 취약한 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 외벽을 시공하는 방법이 모듈러 방식으로 전환되고 있다. 현재 모듈러 방식으로 사용되는 외벽은 샌드위치 패널이 주로 사용되고 있다.
하지만 샌드위치패널은 공기가 단축되고 내외부를 마감할 필요가 없는 장점이 있지만 얇은 강판으로 구성되어 강도가 약하고 내부의 충전제로 인하여 화재의 발생시 유독가스가 발생함에 따라 인명피해를 일으키는 문제점이 있다.
이러한 샌드위치패널과 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 경량 콘크리트 패널이 개발되었다.
경량 콘크리트 패널의 일예가 국내특허공개2006-0086005호(이하, '선행기술문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.
도 1은 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 경량 콘크리트 패널의 단면상태도이다.
선행기술문헌 1에 개시된 종래의 경량 콘크리트 패널은 혼합물(21)로 형성이루어지고, 내부에 휨 강성을 보강하도록 길이방향으로 중간에 와이어 메쉬 철망(22)이 배치되고, 서로 끼우기 용이하도록 일측에는 외측방향으로 도출형성된 끼움돌기(23)가 타측에는 내측방향으로 요입된 끼움홈(24)이 형성된다. 상기 경량 콘크리트 패널의 혼합물(21)은 체적비 5-7%의 5mm 이하인 저회, 체적비 8-11%의 시멘트, 체적비 2-4%인 플라이애쉬 체적비 11-17%인 물, 체적비 65-72%인 EPS 입자로 혼합된다.
하지만 경량 콘크리트에 플라이 애쉬를 이용함에 따라 일반 콘크리트에 비해 응결시간이 늦어지므로 콘크리트가 사용되는 구조물의 종류와 물-시멘트비 등에 따라 거푸집 제거시간을 조절하거나 경화촉진제 등을 함께 사용해야 한다.
또한 플라이 애쉬는 그 자체의 수경성이 거의 없으나 공기중의 수분과 반응하여 응집되어 가압상태에서 고결되는 현상이 있어 취급이 곤란하며 이를 막기 위해서는 공기의 습도를 낮추든지 플라이 애쉬를 미리 물과 혼합하여 슬러리 상태로 대량 저장하고 교반하면서 계량하는 등 별도의 조치가 필요하다.
1. 국내특허공개2006-0086005호(2006.07.31 공개)
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플라이애쉬를 포함하지 않고 저회만을 이용하는 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널은 상기 경량 콘크리트 패널은 단위체적인 1m3 기준 상기 유황폴리머를 포함하는 시멘트가 330 내지 450 kg을 포함하고, 잔골재비가 0.4 내지 1.2 이며, 배합수비는 30 내지 50인 것이 바람직하다.
여기서 상기 유황폴리머를 포함하는 시멘트는 유황폴리머의 비율이 10 중량% 내지 30 중량% 인 것이 바람직하다.
또한 상기 경량 콘크리트 패널은 EPS 볼을 더 포함하는 것이 바라직하다.
본 발명의 다른 측면에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법은 시멘트와 유황폴리머를 혼합용기에 투입하는 시멘트 투입단계; 상기 혼합용기에 물을 투입한 후 교반하는 물 혼합단계; 상기 혼합용기에 유동화제를 투입한 후 교반하는 유동화제 혼합단계; 상기 혼합용기에 저회를 투입한 후 교반하는 저회 혼합단계; 상기 혼합용기에 EPS 볼을 혼합한 후 교반하는 EPS 볼 혼합단계; 및 상기 혼합용기의 혼합물을 형틀에 부어 경량 콘크리트 패널을 성형하는 패널 성형단계;를 포함하는 저회와 유황풀리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법을 제공한다.
여기서 상기 유동화제는 폴리카본계인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 단위체적인 1m3 기준 상기 유황폴리머를 포함하는 시멘트가 330 내지 450 kg을 포함함에 따라 균열발생을 최소화하고 적정강도를 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 잔골재비가 0.4 내지 1.2 이므로 단위중량당 강도를 향상시킬 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 배합수비는 30% 내지 50%이므로 강도를 강도를 떨어뜨리지 않으면서 작업성도 동시에 향상된다.
또한 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 유황폴리머의 비율이 10 중량% 내지 30 중량% 이므로 중량의 증가에 따른 경도의 저하를 최소화 할 수 있다
또한 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 상기 경량 콘크리트 패널에 EPS 볼을 더 포함하여 기포를 형성하므로 콘크리트 패널를 더 경량화 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 믹싱용기에 순차적으로 유황폴리머를 포함한 시멘트와 물 및 저회를 투입하고 교반하여 패널을 성형하므로 플라이애쉬를 포함하지 않고도 경량 콘크리트 패널을 제조할 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 유동화제를 투입하고 교반하여 유황폴리머를 포함하는 시멘트의 유동성을 향상시켜 더 균일한 혼합이 가능하다.
더불어 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법은 상기 경량 콘크리트 패널에 EPS 볼을 더 포함하므로 기포가 형성됨에 따라 단위 체적당 콘크리트 패널의 무게를 경량화 할 수 있다.
도 1은 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 경량 콘크리트 패널의 단면상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법을 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널 및 그 제조방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법을 나타내는 플로우챠트이다.
본 발명의 일실시예에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널은 유황폴리머를 포함하는 시멘트와 저회가 혼합된 혼합물로 이루어진다.
상기 시멘트는 유황폴리머를 포함한 시멘트로서 콘크리트 단위중량인 1 m3 에 330 kg 내지 450 kg이 포함되는 것이 바람직하다.
여기서 유황풀리머는 정유부산물로서 콘크리트의 경화과정에서 폴리머 반응이 진행되며 조기에 고강도를 나타내어 부재 단면을 작게할 수 있어 경량화가 가능한 재료이다. 아울러 콘크리트 내부에서 콘크리트의 미세공극을 충진하여 콘크리트의 잔골제를 결합시켜주는 본딩제 기능을 함에 따라 내구성이 우수하고 미장 마감재로서도 사용이 가능하다.
상기 시멘트는 곤크리트 단위중량인 1 m3 에 330 kg 미만일 경우 강도가 저하되고 450 kg을 초과할 경우 건조수축 및 소성수추 균열이 발생함에 따라 곤크리트 단위중량인 1 m3 에 330 kg 내지 450 kg을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트에 포함되는 유황풀리머는 유황폴리머를 포함한 시멘트 중량의 10% 미만일 경우 강도가 저하되고 30%를 초과할 경우는 경량화의 의미가 없어지므로 유황풀리머는 유황폴리머를 포함한 중량의 10% 내지 30% 인것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 경량 콘크리트는 잔골재로 저회를 사용한다.
상기 저회(Bottom Ash)는 화력발전소에서 발생되는 산업부산물로 바다에 매립되어 바다물에 용출되므로 환경파괴의 원인이 되고 있다.
따라서 본 발명에 따른 경량 콘크리는 산업부산물로 발생되는 저회를 잔골재로 사용한다. 여기서 저회를 잔골재로 사용할 경우 다공성으로 인해 경량화가 가능하며 특히 EPS 볼을 추가하므로 더욱 경량화가 가능하다.
본 발명에 따른 경량 콘크리트의 잔골재비(저회/시멘트)는 0.4 미만일 경우 경량성 구현이 미미하고 1.2를 초과할 경우 강도의 저하되므로 잔골재비는 0.4 내지 1.2 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 배합수비(물/시멘트)는 콘크리트를 타설하고 성형하기 위하여 30% 미만일 경우 작업성이 불량하며 50%를 초과할 경우 강도저하가 일어나므로 배합수비는 30% 내지 50%인 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 저회와 유황폴리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이 시멘트와 유황폴리머를 혼합용기에 투입하는 시멘트 투입단계(S100), 상기 혼합용기에 물을 투입한 후 교반하는 물 혼합단계(S120), 상기 혼합용기에 유동화제를 투입한 후 교반하는 유동화제 혼합단계(130), 상기 혼합용기에 저회를 투입한 후 교반하는 저회 혼합단계(S140), 상기 혼합용기에 EPS 볼을 혼합한 후 교반하는 EPS 볼 혼합단계(S150) 및 상기 혼합용기의 혼합물을 형틀에 부어 경량 콘크리트 패널을 성형하는 패널 성형단계(S160)을 포함한다.
상기 시멘트 투입단계(S100)는 시멘트와 유황폴리머를 혼합용기에 투입하는 단계로서 시멘트와 유황폴리머는 유황폴리머를 포함한 시멘트 중량의 10% 내지 30%이다. 여기서 미리 혼합한 후 혼합용기에 투입할 수 있고 순차적으로 유황폴리머와 시멘트를 투입할 수 있다. 여기서 상기 혼합용기는 투입물을 혼합할 수 있도록 회전이 가능하거나 교반기에 의해서 교반이 가능하도록 구비되어야 한다.
상기 물 혼합단계(S120)는 혼합용기에 물을 투입한 후 교반하는 단계로서 혼합분체 중량의 30 내지 40%를 투입하여 교반한다. 여기서 투입 후 교반시간은 통상 30초가 20 rpm으로 혼합용기과 회전하지만 필요에 따라 회전속도및 시간을 조절할 수 있음은 물론이다.
상기 유동화제 혼합단계(130)는 혼합용기에 유동화제를 투입한 후 교반하는 단계로서 유동화제는 폴리카본계를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유동화제로 사용되는 폴리카본계의 유동화제는 시간에 따른 유동성의 저하가 훨씬 적기 때문에 현장에서의 작업 지연에 따른 유동성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다. 상기 유동화제는 유황폴리머를 포함한 시멘트 중량의 1% 내지 2% 를 혼합용기에 투입한 후 통상 30초간 20 rpm으로 혼합용기를 회전시키지만 필요에 따라 회전속도및 시간을 조절할 수 있음은 물론이다.
상기 저회 혼합단계(S140)는 혼합용기에 저회를 투입한 후 교반하는 단계로서 저회를 혼합용기에 투입한 후 1분간 40 rpm으로 혼합용기를 회전하면서 교반한다. 상기 혼합용기가 통상 1분간 40 rpm으로 회전하지만 필요에 따라 회전속도및 시간을 조절할 수 있음은 물론이다. 여기서 저회는 혼합용기의 벽면에 부착될 수 있으므로 혼합용기를 정지시킨 상태에서 스크레이퍼를 통해 혼합용기의 내벽을 긁어서 혼합물이 혼합용기의 하부로 떨어지도록 할 수 있음은 물론이다.
상기 EPS 볼 혼합단계(S150)는 혼합용기에 EPS 볼을 혼합한 후 교반하는 단계로서 EPS 볼을 투입한 후 회전용기를 1분간 40rpm으로 회전시켜 EPS 볼이 혼합물의 내부에 균일하게 분산될 수 있도록 한다.
상기 패널 성형단계(S160)상기 혼합용기의 혼합물을 형틀에 부어 경량 콘크리트 패널을 성형하는 단계이다. 여기서 상기 EPS 볼은 혼합용기가 회전하지 않으면 비중이 현저히 작기 때문에 상부로 부상함에 따라 혼합용기의 회전을 멈춤과 동시에 형틀에 부어 경량 콘크리트 패널을 성형해야 한다. 여기서 형틀에 부어진 혼합물은 양생을 통해 응고가 된 후 형틀에서 제거한다. 여기서 상기 형틀에 부어진 콘크리트 혼합물의 양생기간을 줄이기 위하여 온도를 높이거나 기류를 일으키는 다양한 방법을 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에서 혼합용기를 회전하여 콘크리트 혼합물을 혼합하거나, 교반기를 이용하여 혼합물을 교반하는 것은 필요에 따라 선택적을 사용할 수 있음은 물론이다.
S110 : 시멘트 투입단계
S120 : 물 혼합단계
S130 : 유동제 투입단계
S140 : 저회 혼합단계
S150 : 볼 혼합단계
S160 : 패널 성형단계

Claims (7)

  1. 저회와 유황폴리머를 사용하여 제조되는 경량 콘크리트 패널에 있어서,
    상기 경량 콘크리트 패널은 단위체적인 1m3 기준 상기 유황폴리머를 포함하는 시멘트가 340 내지 450 kg을 포함하고, 잔골재비가 0.4 내지 1.2 이며, 배합수비는 30 내지 50인 것을 특징으로 하는 저회와 유황폴리머를 사용하여 제조되는 경량 콘크리트 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유황폴리머를 포함하는 시멘트는 유황폴리머의 비율이 10 중량% 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 저회와 유황폴리머를 사용하여 제조되는 경량 콘크리트 패널.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 경량 콘크리트 패널은 EPS 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저회와 유황폴리머를 사용하여 제조되는 경량 콘크리트 패널.
  4. 시멘트와 유황풀리머를 혼합용기에 투입하는 시멘트 투입단계;
    상기 혼합용기에 물을 투입한 후 교반하는 물 혼합단계;
    상기 혼합용기에 저회를 투입한 후 교반하는 저회 혼합단계;
    상기 혼합용기의 혼합물을 형틀에 부어 경량 콘크리트 패널을 성형하는 패널 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저회와 유황풀리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 물 혼합단계와 저회 혼합단계 사이에 상기 혼합용기에 유동화제를 투입한 후 교반하는 유동화제 혼합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저회와 유황풀리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 저회 혼합단계와 상기 패널 성형단계 사이에 상기 혼합용기에 EPS 볼을 혼합한 후 교반하는 EPS 볼 혼합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저회와 유황풀리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 유동화제는 폴리카본계인 것을 특징으로 하는 저회와 유황풀리머를 함유한 경량 콘크리트 패널의 제조방법.
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