WO2021246623A1 - 건축용 조성물 - Google Patents

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WO2021246623A1
WO2021246623A1 PCT/KR2021/003148 KR2021003148W WO2021246623A1 WO 2021246623 A1 WO2021246623 A1 WO 2021246623A1 KR 2021003148 W KR2021003148 W KR 2021003148W WO 2021246623 A1 WO2021246623 A1 WO 2021246623A1
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weight
construction
soluble
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PCT/KR2021/003148
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윤근병
류현민
이동은
최형길
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경북대학교 산학협력단
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    • C04B2111/1037—Cement free compositions, e.g. hydraulically hardening mixtures based on waste materials, not containing cement as such

Definitions

  • An architectural composition is disclosed. Specifically, a composition for construction containing local soil or loess as a main component is disclosed.
  • This local soil or loess has excellent temperature control ability and emits a large amount of far-infrared rays, so it is beneficial to the human body.
  • buildings constructed with local soil or loess not only have excellent insulation/warmth effects, but also have superior humidity control and ventilation functions compared to other materials, so they have environmental-friendly advantages such as energy saving and emission reduction compared to buildings made of other materials.
  • local soil or loess to be used as the main material is easy to obtain because it is a natural material, and it is easy to purchase, so it has an economical advantage as a building material.
  • local soil or loess has many advantages as a building material, so local soil or loess is not only used for buildings, but also living furniture such as bedding mats and loess beds, containers for food cooking, and living items such as interior and exterior materials for construction or ondol. It is also in the spotlight as a material of
  • An object according to an embodiment is to provide an eco-friendly construction composition containing local soil or loess as a main component.
  • An object according to an embodiment is to provide a composition for construction excellent in durability and compressive strength even without mixing cement.
  • An object according to an embodiment is to provide a composition for construction that can be easily molded into various shapes by supplementing the adhesion of local soil or loess soil.
  • An object according to an exemplary embodiment is to provide a method for manufacturing a building material in which a manufacturing process is simple because a firing process is not required.
  • An object according to an embodiment is to provide a method of manufacturing a building material that is not limited in use by using a wall frame method.
  • Building composition according to an embodiment for achieving the above object constituting a building material, is made using local soil or loess, a main material comprising local soil or loess; water; a water-soluble polymer copolymer resin that supplements the adhesive strength of the main material; and a water-soluble curable binder for reinforcing the strength of the main material, wherein the water-soluble polymer copolymer resin and the water-soluble curable binder are added in a certain ratio to facilitate molding of the main material.
  • the main material based on 100 parts by weight of the main material, 3 to 20 parts by weight of the water; 2 to 4 parts by weight of the water-soluble polymer copolymer resin; and 2 to 4 parts by weight of the water-soluble curable binder.
  • the main material the local soil 50 to 95% by weight; and 5 to 50% by weight of the loess.
  • the particle size of the local soil or the loess may be 10 to 300 MESH.
  • the water-soluble polymer copolymer resin may be an acrylamide-acrylic acid copolymer.
  • the acrylamide-acrylic acid copolymer acrylamide 10 to 50% by weight; and 50 to 90% by weight of acrylic acid, and may be formed by radical copolymerization on the acrylamide and the aqueous acrylate solution.
  • the water-soluble curable binder may be a water-soluble epoxy-based naturally curable binder.
  • the water-soluble epoxy-based naturally curable binder may have a viscosity of 1000 to 10000 cps.
  • a method of manufacturing a building material includes the steps of: preparing a main material, water, a water-soluble polymer copolymer resin, and a water-soluble curable binder; preparing a composition for construction by mixing the main material, water, a water-soluble polymer copolymer resin, and a water-soluble curable binder; injecting the building composition into a formwork; forming a molded article by press-molding the building composition; and drying the molded body.
  • the building composition with respect to 100 parts by weight of the main material, 3 to 20 parts by weight of the water; 2 to 4 parts by weight of the water-soluble polymer copolymer resin; and 2 to 4 parts by weight of the water-soluble curable binder.
  • the main material 50 to 95% by weight of local soil; And 5 to 50% by weight of loess; may include.
  • the step of forming a molded body by press-molding the building composition includes: planarizing the building composition injected into the formwork; and compacting the building composition along the section within the formwork.
  • the construction composition according to an embodiment there is an effect of providing an eco-friendly construction composition containing local soil or loess soil as a main component.
  • construction composition there is an effect of providing a construction composition that is easy to form into various shapes by supplementing the adhesive strength of local soil or loess soil.
  • the manufacturing process is simple.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a building material using a building composition according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the compressive strength of a composition for construction and another composition according to an embodiment.
  • composition 3 is a graph showing the initial compressive strength of the composition for construction and other compositions according to an embodiment.
  • composition for construction according to an embodiment may include a main material, water, and a two-component additive.
  • the main material may include local soil or loess soil. Local soil or loess may be used in the construction target area.
  • the main material may include 50 to 95% by weight of local soil, and 5 to 50% by weight of loess.
  • the particle size of local soil or loess may be 10 to 300 MESH.
  • water may be included in an amount of 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the main material.
  • a building composition reinforced by mixing and kneading materials such as cement, lime, sand, stone powder, or rice husk in local soil or loess is mixed, put into a specific mold, and cured to produce local soil or loess products were manufactured.
  • adhesive materials such as polyvinyl alcohol (PVA), acrylic binder, polyvinylpyrrolidone (PVP), and carboxylmethyl cellulose (CMC) were added to increase the strength of local soil or loess soil.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • acrylic binder acrylic binder
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • CMC carboxylmethyl cellulose
  • the construction composition according to an embodiment excludes the use of such cement or concrete, and adds a two-component additive to compensate for the disadvantages of local soil or loess soil.
  • the two-component additive may include a water-soluble polymer copolymer resin and a water-soluble curable binder. These two-component additives can be used as a stabilizer for the main material.
  • water-soluble polymer copolymer resin and the water-soluble curable binder may be added in a certain ratio to facilitate molding of the main material.
  • the water-soluble polymer copolymer resin can be used to supplement the adhesion of the main material including local soil or loess soil.
  • the water-soluble polymer copolymer resin may be included in an amount of 2 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the main material.
  • the water-soluble polymer copolymer resin may be, for example, an acrylamide-acrylic acid copolymer formed by radical copolymerization in an aqueous solution of acrylamide and acrylic acid.
  • the acrylamide-acrylic acid copolymer may contain 10 to 50% by weight of acrylamide, and 50 to 90% by weight of acrylic acid.
  • the interfacial adhesion with the main material may be increased, but the composition may not have sufficient strength to be used as a building material.
  • the drying time of the composition may be shortened by using the water-soluble binder, which may have a significant effect on the increase in initial strength.
  • the water-soluble curable binder may be used to reinforce the strength of the main material.
  • the water-soluble curable binder may be included in an amount of 2 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the main material.
  • the water-soluble curable binder may be a water-soluble epoxy-based naturally curable binder.
  • the water-soluble epoxy-based naturally curable binder may have a viscosity of 1000 to 10000 cps.
  • the composition for construction according to an embodiment may further include various additives in a range that does not reduce overall physical properties such as adhesion and strength of the composition, if necessary have.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a building material using a building composition according to an exemplary embodiment.
  • Preparing a composition for construction by mixing the main material, water, a water-soluble polymer copolymer resin and a water-soluble curable binder (S2);
  • the building composition made through steps (S1) and (S2) is based on 100 parts by weight of the main material, 3 to 20 parts by weight of water, 2 to 4 parts by weight of a water-soluble polymer copolymer resin, and 2 to 4 parts by weight of a water-soluble curable binder may include
  • the main material may include 50 to 95% by weight of local soil and 5 to 50% by weight of loess soil.
  • composition materials prepared in the above ratio in step (S1) may be added to the stirrer in step (S2) and stirred.
  • composition for construction made in step (S2) may be put into the formwork installed according to use, such as walls, flooring, etc. in step (S3).
  • step S4 the building composition is pressed, and as a result, a molded article having a shape according to the formwork shape may be formed.
  • molding the building composition in step (S4) may be a damdeul pressure molding.
  • step S4 is,
  • the building composition injected into the formwork by the step (S3) may be flattened so that the building composition is evenly distributed in the formwork and the surface is uniform before being pressed in the step (S4).
  • the compaction device may compact the building composition while moving along the section within the formwork.
  • the compaction device may serve as a rammer or hammer to compact the building composition provided in the formwork by its own weight and impact.
  • the compaction device stops moving and operation, and the formwork can be moved to the next position, and steps (S3) and (S4) are performed until a molded body of the desired shape is formed. can be repeated.
  • the molded body When the molded body is completed, the molded body may be dried in step S5.
  • the composition for construction according to an embodiment contains local soil or loess as a main material, so that effects such as deodorization, heat retention, moisture control, etc. and excellent breathability can be imparted to a building material manufactured using the construction composition. .
  • the construction composition according to an embodiment contains a water-soluble polymer copolymer resin and a water-soluble curable binder in local soil or loess. Adhesion and strength can be supplemented by adding .
  • composition for construction according to an embodiment does not require a firing process, thereby simplifying the manufacturing process of a building material.
  • energy required for the firing process may be reduced.
  • composition for construction according to an embodiment is easy to mold, it may be molded into various shapes when manufacturing a construction material.
  • construction materials such as walls or flooring materials that are not limited in their use may be manufactured.
  • the building material manufactured in this way may have an eco-friendly advantage over a building material using cement or concrete, which may be harmful to the human body or the environment.
  • Example 1 Comparative Example 1 and Comparative Example 2, each specimen was prepared with no flaws on the exterior, and the respective compressive strengths were measured with a universal testing machine load cell 5 kN under the conditions of a head speed of 5 mm/min.
  • the main material contains 50 to 95% by weight of local soil, and 5 to 50% by weight of loess.
  • the mixture containing the above materials was stirred on a stirrer at 30 rpm for 5 minutes to prepare a construction composition.
  • a predetermined amount of the composition for construction was put into a mold for measuring strength, and compression molding was repeatedly performed for about 30 seconds at a pressure of 5 kN in a universal tester 4 times, followed by demolding to prepare a specimen for measuring strength.
  • the specimens were dried naturally.
  • Table 1 shows the results of measuring the compressive strength of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 over time.
  • FIG. 2 is a graph showing the measurement results of Table 1.
  • Example 1 has superior compressive strength than Comparative Examples 1 and 2.
  • Comparative Example 2 prepared by adding water and a water-soluble polymer copolymer resin to local soil or loess soil had somewhat higher compressive strength compared to the composition of Comparative Example 1 prepared by adding only water.
  • the initial compressive strength of the building composition In order to apply the building composition to the wall construction, the initial compressive strength of the building composition must reach a certain level or more.
  • Example 3 is a graph showing the initial compressive strength of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 over time.
  • Example 1 has a significantly higher initial compressive strength than Comparative Examples 1 and 2.
  • composition prepared by adding water and a two-component additive containing a water-soluble polymer copolymer resin and a water-soluble curable binder to local soil or loess soil
  • a composition prepared by adding only water or by adding water and a water-soluble polymer copolymer resin It can be seen that the initial compressive strength is improved compared to the composition.
  • composition of Comparative Example 2 prepared by adding water and a water-soluble polymer copolymer resin to local soil or loess soil has somewhat higher initial compressive strength than the composition of Comparative Example 1 prepared by adding only water.
  • Example 1 in view of the mechanical properties of Example 1 shown in Table 1, FIGS. 2 and 3, in order to apply local soil or loess to building materials and wall construction, a two-component additive containing a water-soluble polymer copolymer resin and a water-soluble curable binder It may be best to use
  • Example 2 In order to confirm the optimal composition ratio of the water-soluble polymer copolymer resin and the water-soluble curable binder, which are two-component additives, in Experiments 1 to 8, the specimens of Example 2 having different composition ratios of the water-soluble polymer copolymer resin and the water-soluble curable binder were prepared and universal Each compressive strength was measured under a condition of a head speed of 5 mm/min with a load cell of 5 kN with a universal testing machine.
  • the main material contains 50 to 95% by weight of local soil, and 5 to 50% by weight of loess.
  • the mixture containing the above materials was stirred on a stirrer at 30 rpm for 5 minutes to prepare a construction composition.
  • a predetermined amount of the composition for construction was put into a mold for measuring strength, and compression molding was repeatedly performed for about 30 seconds at a pressure of 5 kN in a universal tester 4 times, followed by demolding to prepare a specimen for measuring strength.
  • the specimens were dried naturally.
  • Compressive strength was measured using the specimens of Example 2 prepared in different composition ratios, and the results are shown in Table 2 below.
  • Table 2 shows the results of measuring the compressive strength of Example 2 over time.
  • the composition in which 2 to 4 parts by weight of each of the water-soluble polymer copolymer resin and the water-soluble curable binder are added, it can be confirmed that the composition has the maximum compressive strength.
  • the construction composition according to an embodiment may have the maximum compressive strength when 2 to 4 parts by weight of the water-soluble polymer copolymer resin and the water-soluble curable binder are added, respectively, based on 100 parts by weight of the main material including local soil or loess soil. .
  • composition for construction according to an embodiment may have adhesive strength and strength that can be used as a building material using local soil or loess even without mixing cement or concrete.
  • composition for construction according to an embodiment can be used to prepare a building material having excellent durability and compressive strength by including a water-soluble polymer copolymer resin and a water-soluble curable binder in an optimal ratio.
  • composition for construction can be used to manufacture an eco-friendly building material using local soil or loess as a main component.

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Abstract

일 실시예에 따른 건축용 조성물은 건축 자재를 구성하고, 현지토 또는 황토를 주성분으로 하여 만들어질 수 있다. 상기 건축용 조성물은 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료; 물; 상기 주재료의 접착력을 보완하는 수용성 고분자 공중합수지; 및 상기 주재료의 강도를 보강하는 수용성 경화형 바인더;를 포함하고, 상기 수용성 고분자 공중합수지 및 상기 수용성 경화형 바인더는 일정 비율로 첨가되어 상기 주재료의 성형을 용이하게 할 수 있다.

Description

건축용 조성물
건축용 조성물이 개시된다. 구체적으로, 현지토 또는 황토를 주성분으로 하는 건축용 조성물이 개시된다.
시멘트 또는 콘크리트를 포함하는 재료들로 시공되는 대부분의 건축물은 실내의 통풍, 습도 및 온도 등을 인위적으로 조절하게 되는데, 이때 시멘트 혹은 콘크리트에서 발생하는 나노 가스 등의 화학물질이 축적되어 인체에 해로운 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 최근에는 다른 자재에 비해 인체 및 환경에 끼치는 영향이 적은 친환경 건축 재료로써 현지토 또는 황토가 각광받고 있다.
이러한 현지토 또는 황토는 자체 온도 조절 능력이 뛰어나고 원적외선을 다량 방출하여 인체에 유익하다. 또한, 현지토 또는 황토로 시공된 건축물은 단열/보온효과가 뛰어날 뿐만 아니라 습도 조절과 통풍 기능이 여타 자재보다 탁월하여 다른 자재로 만들어진 건축물에 비해 에너지 절약 및 배기가스 감소 등의 환경 친화적인 장점을 갖는다. 또한, 주재료로 사용될 현지토 또는 황토는 자연 자재이기 때문에 구하기 쉽고, 구입이 용이하여 건축 자재로서 경제적인 면에서도 이점을 갖는다.
이와 같이 현지토 또는 황토가 건축 자재로서 유리한 여러 가지 장점이 있는 덕분에, 현지토 또는 황토는 건축물뿐만 아니라 침구용 매트, 황토 침대 등의 생활 가구나 음식 조리용 용기 또는 건축용 내외장재나 온돌과 같은 생활 용품의 소재로서도 각광받고 있으며, 그 활용범위도 급속히 늘어나는 추세이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시예에 따른 목적은, 현지토 또는 황토를 주성분으로 하는 친환경적 건축용 조성물을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은, 시멘트를 혼합하지 않더라도 내구성 및 압축 강도가 우수한 건축용 조성물을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은, 현지토 또는 황토의 접착력을 보완하여 다양한 형태로 성형이 용이한 건축용 조성물을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은, 소성 공정이 필요하지 않아 제조 공정이 단순한 건축용 자재 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은, 담틀 공법을 이용하여 용도에 제한받지 않는 건축용 자재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 건축용 조성물은, 건축 자재를 구성하고, 현지토 또는 황토를 사용하여 만들어지며, 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료; 물; 상기 주재료의 접착력을 보완하는 수용성 고분자 공중합수지; 및 상기 주재료의 강도를 보강하는 수용성 경화형 바인더;를 포함하고, 상기 수용성 고분자 공중합수지 및 상기 수용성 경화형 바인더는 일정 비율로 첨가되어 상기 주재료의 성형을 용이하게 할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 주재료 100 중량부에 대하여, 상기 물 3 내지 20 중량부; 상기 수용성 고분자 공중합수지 2 내지 4 중량부; 및 상기 수용성 경화형 바인더 2 내지 4 중량부;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 주재료는, 상기 현지토 50 내지 95 중량%; 및 상기 황토 5 내지 50 중량%;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 현지토 또는 상기 황토의 입자 크기는 10 내지 300 MESH일 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 수용성 고분자 공중합수지는 아크릴아미드-아크릴산 공중합체일 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 아크릴아미드-아크릴산 공중합체는, 아크릴아미드 10 내지 50 중량%; 및 아크릴산 50 내지 90 중량%;를 포함하고, 상기 아크릴아미드 및 상기 아크릴산에이트 수용액 상에서 라디칼 공중합에 의해 형성될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 수용성 경화형 바인더는 수용성 에폭시계 자연 경화형 바인더일 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 수용성 에폭시계 자연 경화형 바인더는 점도가 1000 내지 10000 cps일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 건축용 자재 제조 방법은, 주재료, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 준비하는 단계; 상기 주재료, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 혼합하여 건축용 조성물을 제조하는 단계; 상기 건축용 조성물을 거푸집에 투입하는 단계; 상기 건축용 조성물을 가압 성형하여 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 성형체를 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 건축용 조성물은, 상기 주재료 100 중량부에 대하여, 상기 물 3 내지 20 중량부; 상기 수용성 고분자 공중합수지 2 내지 4 중량부; 및 상기 수용성 경화형 바인더 2 내지 4 중량부;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 주재료는, 현지토 50 내지 95 중량%; 및 황토 5 내지 50 중량%;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 건축용 조성물을 가압 성형하여 성형체를 형성하는 단계는, 상기 거푸집 내부에 투입된 건축용 조성물을 평탄화하는 단계; 및 상기 거푸집 내 구간을 따라 상기 건축용 조성물을 다지는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 건축용 조성물에 의하면, 현지토 또는 황토를 주성분으로 하는 친환경적 건축용 조성물을 제공하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 건축용 조성물에 의하면, 시멘트를 혼합하지 않더라도 내구성 및 압축 강도가 우수한 건축용 조성물을 제공하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 건축용 조성물에 의하면, 현지토 또는 황토의 접착력을 보완하여 다양한 형태로 성형이 용이한 건축용 조성물을 제공하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 건축용 자재 제조 방법에 의하면, 소성 공정이 필요하지 않아 제조 공정이 단순한 효과가 있다.
일 실시예에 따른 건축용 자재 제조 방법에 의하면, 담틀 공법으로 용도에 제한받지 않는 건축용 자재를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 건축용 조성물을 사용하여 건축용 자재를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 건축용 조성물과 다른 조성물의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 일 실시예에 따른 건축용 조성물과 다른 조성물의 초기 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 건축용 조성물은 주재료, 물 및 이성분계 첨가제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 주재료는 현지토 또는 황토를 포함할 수 있다. 현지토 또는 황토는 건축 대상 지역의 것이 사용될 수 있다.
이때, 주재료는 현지토를 50 내지 95 중량%로 포함하고, 황토를 5 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 현지토 또는 황토의 입자 크기는 10 내지 300 MESH일 수 있다.
한편, 현지토 또는 황토는 그 자체만으로는 점성 또는 부착력이 약하므로, 소성 공정을 거치지 않으면 건축 자재로 사용하기에 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또한, 소성 공정을 위해 소요되는 에너지는 그 비용이 고가이다.
따라서, 물은 주재료 100 중량부에 대하여, 3 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
그러나, 순수한 현지토 또는 황토는 물과 혼합된 상태에서 점도가 매우 크기 때문에 특정한 형상으로 성형되기가 어렵다. 또한, 양생 후에는 표면에 균열이 생기기 때문에, 현지토 또는 황토 자체만으로는 제품화되기 어려울 수 있다.
이에 따라, 종래에는 현지토 또는 황토에 시멘트, 석회, 모래, 돌가루 또는 왕겨 등과 같은 재료들을 혼합 반죽하여 강도를 보강한 건축 조성물을 배합하고, 이를 특정한 형틀에 넣은 후 양생하여 현지토 또는 황토 제품들을 제조하였다.
또한, 전술한 재료 이외에도 현지토 또는 황토의 강도를 높이기 위하여 폴리비닐알코올(PVA), 아크릴계 바인더, 폴리비닐피로리돈(PVP), 카르복실메틸셀룰로오스(CMC) 등과 같은 접착 재료들이 첨가되었다.
하지만, 시멘트 또는 콘크리트에서 발생되는 나노 가스 등의 화학물질은 인체 또는 주변 환경에 해로운 영향을 줄 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 이러한 시멘트 또는 콘크리트의 사용을 배제하고, 현지토 또는 황토의 단점을 보완하기 위해 이성분계 첨가제를 첨가한다.
이성분계 첨가제는 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 포함할 수 있다. 이러한 이성분계 첨가제는 주재료에 대한 안정제로써 사용될 수 있다.
또한, 수용성 고분자 공중합수지 및 상기 수용성 경화형 바인더는 일정 비율로 첨가되어 주재료의 성형을 용이하게 할 수 있다.
수용성 고분자 공중합수지는 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료의 접착력을 보완하기 위해 사용될 수 있다.
구체적으로, 수용성 고분자 공중합수지는 주재료 100 중량부에 대하여, 2 내지 4 중량부로 포함될 수 있다.
수용성 고분자 공중합수지는 예를 들어, 아크릴아미드 및 아크릴산의 수용액 상에서 라디칼 공중합에 의해 형성된 아크릴아미드-아크릴산 공중합체일 수 있다.
이러한 아크릴아미드-아크릴산 공중합체는 아크릴아미드를 10 내지 50 중량%로 포함하고, 아크릴산 50 내지 90 중량%로 포함할 수 있다.
한편, 현지토 또는 황토로 구성된 주재료에 수용성 고분자 공중합수지만을 사용할 경우, 주재료와의 계면 접착력은 증가할 수 있지만 조성물이 건축 자재로 사용되기에는 충분한 강도를 가질 수 없다.
따라서, 경화제로써 수용성 바인더를 사용하여 조성물로 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 수용성 바인더를 사용함으로써 조성물의 건조 시간을 단축시킬 수 있으며, 이는 초기 강도 증가에 큰 영향을 줄 수 있다.
즉, 수용성 경화형 바인더는 주재료의 강도를 보강하기 위해 사용될 수 있다.
구체적으로, 수용성 경화형 바인더는 주재료 100 중량부에 대하여, 2 내지 4 중량부로 포함될 수 있다.
예를 들어, 수용성 경화형 바인더는 수용성 에폭시계 자연 경화형 바인더일 수 있다.
이러한 수용성 에폭시계 자연 경화형 바인더는 점도가 1000 내지 10000 cps일 수 있다.
일 실시예에 따른 건축용 조성물은 상기 현지토 또는 황토, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더 이외에도, 필요에 따라 상기 조성물의 접착력 및 강도 등 전체적인 물성을 저하시키지 않는 범위에서 다양한 첨가제들이 더 포함될 수 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 건축용 조성물을 사용하는 건축용 자재 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 건축용 조성물을 사용하여 건축용 자재를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 건축용 자재 제조 방법은,
주재료, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 준비하는 단계(S1),
상기 주재료, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 혼합하여 건축용 조성물을 제조하는 단계(S2),
상기 건축용 조성물을 거푸집에 투입하는 단계(S3),
건축용 조성물을 가압 성형하여 성형체를 형성하는 단계(S4) 및
상기 성형체를 건조하는 단계(S5)
를 포함할 수 있다.
이때, 단계(S1) 및 단계(S2)를 통해 만들어지는 건축용 조성물은 주재료 100 중량부에 대하여, 물 3 내지 20 중량부, 수용성 고분자 공중합수지 2 내지 4 중량부 및 수용성 경화형 바인더 2 내지 4 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주재료는 현지토 50 내지 95 중량% 및 황토 5 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
단계(S1)에서 전술한 비율로 준비된 조성물 재료들은 단계(S2)에서 교반기에 투입되어 교반될 수 있다.
단계(S2)에서 만들어진 건축용 조성물은 단계(S3)에서 예를 들어 벽체, 바닥재 등 용도에 따라 설치된 거푸집 내에 투입될 수 있다.
단계(S4)에서 건축용 조성물은 가압되고, 그 결과로 거푸집 형상에 따른 형태를 갖는 성형체가 형성될 수 있다.
예를 들어, 단계(S4)에서 건축용 조성물을 성형하는 것은 담틀 가압 성형일 수 있다.
이때, 단계(S4)는,
상기 거푸집 내부에 투입된 건축용 조성물을 평탄화하는 단계 및
거푸집 내 구간을 따라 건축용 조성물을 다지는 단계
를 포함할 수 있다.
구체적으로, 단계(S3)에 의해 거푸집 내부에 투입된 건축용 조성물은 단계(S4)에서 가압되기 전에 건축용 조성물이 거푸집 내에서 고르게 분포하고 표면이 균일하도록 평탄화될 수 있다.
평탄화 단계가 완료되면, 다짐 장치 등이 거푸집 내 구간을 따라 이동하면서 건축용 조성물을 다질 수 있다. 예를 들어, 다짐 장치는 래머(rammer) 또는 해머(hammer)와 같은 역할을 하여, 자중 및 충격에 의해 거푸집 내에 제공된 건축용 조성물을 다질 수 있다.
거푸집 구간 내에서 다짐 작업이 모두 완료되면, 다짐 장치는 이동 및 동작을 멈추고, 거푸집은 다음 위치로 이동될 수 있으며, 만들고자 하는 형상의 성형체가 형성될 때까지 단계(S3) 및 단계(S4)가 반복될 수 있다.
성형체가 완성되면 단계(S5)에서 성형체가 건조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 현지토 또는 황토를 주재료로 포함함으로써, 건축용 조성물을 사용하여 제조된 건축 자재에 탈취, 보온, 수분 조절 등의 효과 및 우수한 통기성을 부여할 수 있다.
또한, 현지토 또는 황토 자체는 시멘트 또는 콘크리트가 혼합되지 않는 경우 건축 자재로써 충족할 수 없는 접착력 및 강도를 갖지만, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 현지토 또는 황토에 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 첨가함으로써 보완된 접착력 및 강도를 가질 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 소성 공정이 필요하지 않아 건축용 자재의 제조 공정을 단순하게 할 수 있다. 또한, 소성 공정을 위해 소요되는 에너지가 절감될 수 있다.
그뿐만 아니라, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 성형이 용이하므로, 건축용 자재의 제조 시 다양한 형태로 성형될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 건축용 조성물로 담틀 시공하여 벽체 또는 바닥재 등 그 용도에 제한을 받지 않는 다양한 건축용 자재를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 건축용 자재는 인체 또는 환경에 유해할 수 있는 시멘트 또는 콘크리트를 사용한 건축 자재보다 친환경적인 이점을 가질 수 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 건축용 조성물을 사용하여 제조된 건축용 자재의 바람직한 실시예의 기계적 물성을 보다 상세히 설명하기로 한다.
[측정]
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2는 외관에 흠집이 없는 시편으로 마련하여 만능시험측정기(Universal testing machine) 로드셀 5kN으로 head speed 5mm/min의 조건 하에서 각각의 압축강도를 측정하였다.
[실시예 1]
혼합용기에 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료 1kg, 물 120g, 수용성 고분자 공중합수지 20g 및 수용성 경화형 바인더 20g을 첨가하였다.
이때, 주재료는 현지토를 50 내지 95 중량%로 포함하고, 황토를 5 내지 50 중량%로 포함한다.
상기 재료들을 포함하는 혼합물을 교반기에서 30 rpm으로 5분간 교반하여 건축용 조성물을 제조하였다.
상기 건축용 조성물을 강도측정용 금형에 일정량씩 넣어 만능시험측정기에서 5kN 압력으로 30초 정도 압축 성형을 4회 반복적으로 한 후, 탈형하여 강도측정용 시편을 제조하였다.
상기 시편은 자연 건조하였다.
[비교예 1]
혼합용기에 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료 1kg 및 물 120g을 첨가하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조 및 자연 건조하였다.
[비교예 2]
혼합용기에 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료 1kg, 수용성 고분자 공중합수지 20g을 첨가하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조 및 자연 건조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1, 2의 시편의 압축강도를 측정하고, 그 결과를 아래의 표 1 및 도 2에 나타냈다.
표 1은 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 압축강도를 시간에 따라 측정한 결과를 나타낸다.
Figure PCTKR2021003148-appb-img-000001
도 2는 표 1의 측정 결과를 도시하는 그래프이다.
표 1 및 도 2를 참조하여, 실시예 1은 비교예 1 및 비교예 2보다 우수한 압축강도를 가짐을 알 수 있다.
즉, 현지토 또는 황토에 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 포함하는 이성분계 첨가제와 물을 첨가하여 제조된 건축용 조성물의 경우, 물만 첨가하여 제조된 조성물 또는 물과 수용성 고분자 공중합수지를 첨가하여 제조된 조성물에 비해 압축강도가 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 현지토 또는 황토에 물과 수용성 고분자 공중합수지를 첨가하여 제조된 비교예 2의 조성물은 물만 첨가하여 제조된 비교예 1의 조성물 비해 압축강도가 다소 높아졌음을 확인하였다.
상기 건축용 조성물을 담틀 시공에 적용하기 위해서는, 건축용 조성물의 초기 압축강도가 일정 수준 이상에 도달해야 한다.
따라서, 전술한 측정 및 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2와 동일한 조건하에 조성물의 초기 건조 시간에 따른 초기 압축강도를 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타냈다.
도 3은 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 초기 압축강도를 시간에 따라 도시하는 그래프이다.
도 3을 참조하여, 시간 단위로 측정한 초기 압축강도의 경우, 실시예 1은 비교예 1 및 비교예 2보다 현저히 높은 초기 압축강도를 가짐을 알 수 있다.
즉, 현지토 또는 황토에 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 포함하는 이성분계 첨가제와 물을 첨가하여 제조된 건축용 조성물의 경우, 물만 첨가하여 제조된 조성물 또는 물과 수용성 고분자 공중합수지를 첨가하여 제조된 조성물에 비해 초기 압축강도가 향상되었음을 확인할 수 있다.
또한, 현지토 또는 황토에 물과 수용성 고분자 공중합수지를 첨가하여 제조된 비교예 2의 조성물은 물만 첨가하여 제조된 비교예 1의 조성물 비해 초기 압축강도가 다소 높음을 알 수 있다.
따라서, 표 1, 도 2 및 도 3에 나타난 실시예 1의 기계적 특성으로 보아, 현지토 또는 황토를 건축용 자재 및 담틀 시공에 적용하기 위해서는, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 포함하는 이성분계 첨가제를 사용하는 것이 가장 바람직할 수 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 건축용 조성물의 바람직한 조성비에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
[측정]
이성분계 첨가제인 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더의 최적의 조성비를 확인하기 위하여, 실험 1 내지 실험 8에서 각각 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더의 조성비가 서로 다른 실시예 2의 시편을 마련하여 만능시험측정기(Universal testing machine) 로드셀 5kN으로 head speed 5mm/min의 조건 하에서 각각의 압축강도를 측정하였다.
[실시예 2]
혼합용기에 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료 1kg, 물120g, 수용성 고분자 공중합수지 10 내지 150g 및 수용성 경화형 바인더 10 내지 150g을 첨가하였다.
이때, 주재료는 현지토를 50 내지 95 중량%로 포함하고, 황토를 5 내지 50 중량%로 포함한다.
상기 재료들을 포함하는 혼합물을 교반기에서 30 rpm으로 5분간 교반하여 건축용 조성물을 제조하였다.
상기 건축용 조성물을 강도측정용 금형에 일정량씩 넣어 만능시험측정기에서 5kN 압력으로 30초 정도 압축 성형을 4회 반복적으로 한 후, 탈형하여 강도측정용 시편을 제조하였다.
상기 시편은 자연 건조하였다.
서로 다른 조성비로 제조된 실시예 2의 시편들을 사용하여 압축강도를 측정하고, 그 결과를 아래의 표 2에 나타냈다.
표 2는 실시예 2의 압축강도를 시간에 따라 측정한 결과를 나타낸다.
Figure PCTKR2021003148-appb-img-000002
표 2를 참조하여, 실시예 2의 시편 중 실험 2 및 실험 3에서 사용된 시편이 다른 시편들 보다 우수한 압축강도를 가짐을 알 수 있다.
즉, 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료 100 중량부를 기준으로, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더가 각각 2 내지 4 중량부로 첨가된 조성물의 경우, 최대 압축강도를 갖는 것을 확인할 수 있다.
한편, 실험 4에서, 이성분계 첨가제가 각각 6 중량부 첨가된 조성물의 경우, 압축강도가 약 10% 감소하였다.
실험 6 및 실험 7에서, 10 중량부 이상이 첨가된 조성물의 경우, 압축강도가 크게 감소하였다.
특히, 실험 8에서, 15 중량부 이상이 첨가된 조성물의 경우, 수용성 경화형 바인더에 의해 조성물의 점도가 급격히 증가하여 현지토 또는 황토와 혼합이 어려웠다. 결국, 실험 8의 경우 시편의 성형이 불가능하여 압축강도를 측정할 수 없었다.
따라서, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 현지토 또는 황토를 포함하는 주재료 100 중량부를 기준으로, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더가 각각 2 내지 4 중량부로 첨가되는 경우에 최대 압축강도를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 시멘트 또는 콘크리트를 혼합하지 않더라도, 현지토 또는 황토를 사용하여 건축 자재로써 사용될 수 있는 접착력 및 강도를 가질 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 건축용 조성물은 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 최적의 비율로 포함하여 내구성 및 압축 강도가 우수한 건축용 자재를 제조하는데 사용될 수 있다.
또한, 이러한 건축용 조성물은 현지토 또는 황토를 주성분으로 하여 친환경적 건축용 자재를 제조하는데 사용될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 건축 자재를 구성하고, 현지토 또는 황토를 사용하여 만들어진 건축용 조성물에 있어서,
    현지토 또는 황토를 포함하는 주재료;
    물;
    상기 주재료의 접착력을 보완하는 수용성 고분자 공중합수지; 및
    상기 주재료의 강도를 보강하는 수용성 경화형 바인더;
    를 포함하고,
    상기 수용성 고분자 공중합수지 및 상기 수용성 경화형 바인더는 일정 비율로 첨가되어 상기 주재료의 성형을 용이하게 하는, 건축용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주재료 100 중량부에 대하여,
    상기 물 3 내지 20 중량부;
    상기 수용성 고분자 공중합수지 2 내지 4 중량부; 및
    상기 수용성 경화형 바인더 2 내지 4 중량부;
    를 포함하는, 건축용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주재료는,
    상기 현지토 50 내지 95 중량%; 및
    상기 황토 5 내지 50 중량%;
    를 포함하는, 건축용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 현지토 또는 상기 황토의 입자 크기는 10 내지 300 MESH인, 건축용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 고분자 공중합수지는 아크릴아미드-아크릴산 공중합체인, 건축용 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아크릴아미드-아크릴산 공중합체는,
    아크릴아미드 10 내지 50 중량%; 및
    아크릴산 50 내지 90 중량%;
    를 포함하고,
    상기 아크릴아미드 및 상기 아크릴산 수용액 상에서 라디칼 공중합에 의해 형성되는, 건축용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 경화형 바인더는 수용성 에폭시계 자연 경화형 바인더인, 건축용 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수용성 에폭시계 자연 경화형 바인더는 점도가 1000 내지 10000 cps인, 건축용 조성물.
  9. 주재료, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 준비하는 단계;
    상기 주재료, 물, 수용성 고분자 공중합수지 및 수용성 경화형 바인더를 혼합하여 건축용 조성물을 제조하는 단계;
    상기 건축용 조성물을 거푸집에 투입하는 단계;
    상기 건축용 조성물을 가압 성형하여 성형체를 형성하는 단계; 및
    상기 성형체를 건조하는 단계;
    를 포함하는, 건축용 자재 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 건축용 조성물은,
    상기 주재료 100 중량부에 대하여,
    상기 물 3 내지 20 중량부;
    상기 수용성 고분자 공중합수지 2 내지 4 중량부; 및
    상기 수용성 경화형 바인더 2 내지 4 중량부;
    를 포함하는, 건축용 자재 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 주재료는,
    현지토 50 내지 95 중량%; 및
    황토 5 내지 50 중량%;
    를 포함하는, 건축용 자재 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 건축용 조성물을 가압 성형하여 성형체를 형성하는 단계는,
    상기 거푸집 내부에 투입된 건축용 조성물을 평탄화하는 단계; 및
    상기 거푸집 내 구간을 따라 상기 건축용 조성물을 다지는 단계;
    를 포함하는, 건축용 자재 제조 방법.
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