KR100840602B1 - 수질정화용 콘크리트 제조 방법 - Google Patents

수질정화용 콘크리트 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수질정화용 콘크리트 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조 방법은, 조성물 전체 중량의 14.8 ~ 15.2%의 결합재와, 조성물 전체 중량의 76.6 ~ 78.4%의 골재와, 조성물 전체 중량의 0.07 ~ 0.08%의 혼화제와, 조성물 전체 중량의 0.3 ~ 3%의 유용미생물 배양액과, 잔량의 물;을 포함하여 구성된 조성물을 준비하는 조성물 준비단계; 성형틀에 상기 조성물을 투입하여 성형하되 진동기로 110 ~ 130Hz의 진동수로 높이 10 ~ 30cm 마다 층으로 나누어 다져 성형하는 성형물 제조단계; 제조된 성형물을 양생실에서 3 ~ 8 시간 동안 증기 양생시키거나 상온에서 24 ~ 72시간 동안 자연 양생시키는 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 항산화 작용 및 항균작용, 유해물질 흡착 작용이 우수한 유용미생물을 이용하여 재생골재나 폐콘크리트, 일반 콘크리트에 포함된 유해성 물질이 수중 환경을 오염시키지 않게 되고, 나아가 유용미생물을 이용하여 수질을 정화시킬 수 있게 되며, 재생골재나 폐콘크리트를 이용함에도 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있고, 석탄화력발전소 및 제철소 등에서 발생되는 플라이애쉬와 고로슬래그파우더를 성능 향상 요소로 유용하게 이용하여 천연자원의 고갈을 방지에 이바지할 수 있으며, 내화학성이 높고, 동결융해 저항성이 높은 콘크리트가 제공된다.
수질, 유용미생물, 골재, 시멘트, 플라이애쉬, 고로슬래그

Description

수질정화용 콘크리트 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF CONCRETE FOR PURIFYING WATER}
본 발명은 폐콘크리트 순환골재, 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬 및 유용미생물 배양액을 적정량 혼합하여 수질 정화 기능을 갖는, 수질정화용 콘크리트 제조 방법에 관한 것이다.
재생골재 등을 이용하여 수질 정화 기능을 갖는 콘크리트 제품의 제조방법 및 조성물과 관련된 기술로는, 이론공극율을 적용하여 적절한 공극을 형성함으로써 수질 정화 기능을 갖도록 한 '재생골재를 이용한 수질정화용 친환경적인 콘크리트'(한국 등록특허공보 제10-0508881호)가 공개된 바 있다.
또한, 다수의 공극이 형성된 고기능 콘크리트를 이용하여 수질 정화 기능을 갖도록 한 '폐콘크리트 미분말 및 순환골재와 산업부산물을 이용한 친환경 고기능 콘크리트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 옹벽블록'(한국 등록특허공보 제10-0582770호)가 공개되기도 하였다.
상기와 같은 기술들은 공극율을 최적화 시킴으로써 내부 공극을 이용하여 수질 정화 기능을 갖도록 한 것으로 이러한 기술은 여과 기술과 관련된다 할 것이다.
위와 같은 기술들은 재생골재나 폐콘크리트 등을 이용함으로써 자원재활용의 긍정적인 측면을 가지나, 자체적으로 포함되어 있는 유해물질이 지하수나, 해수, 토양을 오염시킬 수 있는 문제점이 있었다.
결국, 최근 재생골재나 폐콘크리트에서 발생되는 오염물질로 인한 환경문제가 이슈화 됨으로써 이러한 재생골재나 폐콘크리트의 재처리에 상당한 시간적, 경제적 소비를 발생시키고 있는 형편이다.
특히, 재생골재나 폐콘크리트가 주로 재활용되는 호안블록, 인공어초 등의 오염된 산성화된 수분에 노출될 경우 황산이온이 내부로 이동하여 과포화되면 모노설페이트는 에트린가이트로 변화함으로써 조직이 거칠어지고, 균열이 발생하며, 부식물질의 침입을 촉진시켜 콘크리트 수명을 단축시키는 등의 문제가 있었다.
한편, 최근 유용미생물을 콘크리트 제조시 첨가하여 항균 및 탈취능력을 향상시키고, 콘크리트 타설명의 유해미생물 서식을 차단하여 실내 환경 개선 기능을 갖도록 한 '친환경 항균 레미콘'(한국 등록특허공보 제10-0632976호)이 출원되기도 하였으나, 이 기술은 단지 공기 정화 및 실내 환경 개선 기능이 있는 것으로 알려져 있을 뿐이다.
본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조 방법은 위와 같은 종래 재생골재나 폐콘크리트를 이용한 수질정화용 콘크리트에서 발생되는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 항산화 작용 및 항균작용, 유해물질 흡착 작용이 우수한 유용미생물을 이용하여 재생골재나 폐콘크리트, 일반 콘크리트에 포함된 유해성 물질이 수중 환경을 오염시키지 않게 하려는 것이다.
나아가 유용미생물을 이용하여 수질을 정화시킬 수 있는 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물과 수질정화용 콘크리트 제조 방법을 제공하려는 것이다.
또한, 수질 정화 기능을 가짐은 물론 재생골재나 폐콘크리트를 이용함에도 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있게 하려는 것이다.
또한, 석탄화력발전소 및 제철소 등에서 발생되는 플라이애쉬와 고로슬래그파우더를 성능 향상 요소로 유용하게 이용하여 천연자원의 고갈을 방지하려는 것이다.
또한, 내화학성이 높고, 동결융해 저항성이 높은 콘크리트를 제공하려는 것이다.
본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물은 위와 같은 과제를 해 결하기 위해, 조성물 전체 중량의 14.8 ~ 15.2%의 결합재와; 조성물 전체 중량의 76.6 ~ 78.4%의 골재와; 조성물 전체 중량의 0.07 ~ 0.08%의 혼화제와; 조성물 전체 중량의 0.3 ~ 3%의 유용미생물 배양액과; 잔량의 물;을 포함하여 구성된다.
이때, 유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또, 골재는 폐콘크리트 순환골재, 쇄석, 또는 폐콘크리트 순환골재와 쇄석의 혼합물 중 어느 한 가지를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종 또는 2 내지 3종의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합재는 시멘트와 고로슬래그미분말의 혼합물 또는 시멘트와 플라이애쉬의 혼합물 중 선택된 1 내지 2종이며, 고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 대비 1 ~ 30 % 혼입된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조방법은, 상기 콘크리트조성물을 준비하는 조성물 준비단계; 성형틀에 상기 조성물을 투입하여 성형하되 진동기로 110 ~ 130Hz의 진동수로 높이 10 ~ 30cm 마다 층으로 나누어 다져 성형하는 성형물 제조단계; 제조된 성형물을 양생실에서 3 ~ 8 시간 동안 증기 양생시키거나 상온에서 24 ~ 72시간 동안 자연 양생시키는 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 항산화 작용 및 항균작용, 유해물질 흡착 작용이 우수한 유 용미생물을 이용하여 재생골재나 폐콘크리트, 일반 콘크리트에 포함된 유해성 물질이 수중 환경을 오염시키지 않게 된다.
나아가 유용미생물을 이용하여 수질을 정화시킬 수 있는 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물과 수질정화용 콘크리트 제조 방법이 제공된다.
또한, 수질 정화 기능을 가짐은 물론 재생골재나 폐콘크리트를 이용함에도 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있게 된다.
또한, 석탄화력발전소 및 제철소 등에서 발생되는 플라이애쉬와 고로슬래그파우더를 성능 향상 요소로 유용하게 이용하여 천연자원의 고갈을 방지에 이바지할 수 있다.
또한, 내화학성이 높고, 동결융해 저항성이 높은 콘크리트가 제공된다.
본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물은, 조성물 전체 중량의 14.8 ~ 15.2%의 결합재와; 조성물 전체 중량의 76.6 ~ 78.4%의 골재와; 조성물 전체 중량의 0.07 ~ 0.08%의 혼화제와; 조성물 전체 중량의 0.3 ~ 3%의 유용미생물 배양액과; 잔량의 물;을 포함하여 구성된다.
이하 본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물의 각 구성요소에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물은 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액 및 잔량의 물이 포함되어 구성된다.
결합재는 조성물 전체 중량의 14.8 ~ 15.2% 포함되며, 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종 또는 2 내지 3종의 혼합물로 이루어진다.
아울러, 결합재는 시멘트와 고로슬래그미분말의 혼합물 또는 시멘트와 플라이애쉬의 혼합물 중 선택된 1 내지 2종이며, 고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 대비 1 ~ 30 % 혼입된 것이 바람직하다.
골재는 조성물 전체 중량의 76.6 ~ 78.4% 포함되며, 일반 골재를 사용할 수도 있으나, 폐콘크리트 순환골재, 쇄석, 또는 폐콘크리트 순환골재와 쇄석의 혼합물 중 어느 한 가지를 사용하는 것이 바람직하다.
혼화제는 조성물 전체 중량의 0.07 ~ 0.08% 포함되며, 이러한 혼화제는 분산제, 지방산금속염, 실리카, 촉진제, 가소제, 계면활성제를 규격에 따라 적절히 혼합한 혼합물이 사용될 수 있다.
유용미생물 배양액은 조성물 전체 중량의 0.3 ~ 3% 포함되며, 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합된 것이 바람직하다.
이하 상기 조성물을 이용한 수질정화용 콘크리트 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
1. 조성물 준비단계
상기와 같은 조성비를 갖는 조성물을 준비한다.
2. 성형물 제조단계
제품의 특성에 따라 호안블록, 수로관, 맨홀, 암거, 어초 등을 제조할 수 있는 다양한 형태의 성형틀을 준비한다.
성형틀을 준비한 후에는 상기 조성물을 투입하여 성형하되 진동기로 110 ~ 130Hz의 진동수로 높이 10 ~ 30cm 마다 층으로 나누어 다져 성형한다.
3. 양생단계
성형틀 내부에 채워져 성형된 성형물을 양생실에서 3 ~ 8 시간 동안 증기 양생시키거나 상온에서 24 ~ 72시간 동안 자연 양생시켜 콘크리트 제품을 제조한다.
이하, 본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조 실시예 및 비교예에 대해 설명하기로 한다.
<실시예 1> 수질정화용 콘크리트 제조1
결합재로써 시멘트 344.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 845.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합하여 총 34.6kg 준비하고, 물 136.4kg을 준비한 후 준비된 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액, 물을 혼합하여 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물을 제조하였다.
<실시예 2> 수질정화용 콘크리트 제조2
결합재로써 시멘트 318.0kg와 플라이애쉬 24.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 862.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합하여 총 34.6kg 준비하고, 물 127.4kg을 준비한 후 준비된 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액, 물을 혼합하여 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물을 제조하였다.
<실시예 3> 수질정화용 콘크리트 제조3
결합재로써 시멘트 213.0kg와 플라이애쉬 33.0kg, 슬래그미분말 82.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 888.0kg와 잔골재 877.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스 균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합하여 총 34.1kg 준비하고, 물 142.9kg을 준비한 후 준비된 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액, 물을 혼합하여 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물을 제조하였다.
<실시예 4> 수질정화용 콘크리트 제조4
결합재로써 시멘트 318.0kg와 플라이애쉬 24.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 862.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합하여 총 69.3kg 준비하고, 물 92.7kg을 준비한 후 준비된 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액, 물을 혼합하여 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물을 제조하였다.
<실시예 5> 수질정화용 콘크리트 제조5
결합재로써 시멘트 217.0kg와 플라이애쉬 35.0kg, 슬래그미분말 88.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 895.0kg와 잔골재 854.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.8kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합하여 총 68.1kg 준비하고, 물 110.9kg을 준비한 후 준비된 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액, 물을 혼합하여 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물을 제조하였다.
<비교예 1> 유용미생물이 불포함된 콘크리트 제조1
상기 실시예1과 비교하기 위해 시멘트 344.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 845.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하고, 물 171.0kg을 준비한 후 준비된 시멘트, 골재, 혼화제, 물을 혼합하여 콘크리트 제조를 위한 비교 조성물을 제조하였다.
<비교예 2> 유용미생물이 불포함된 콘크리트 제조2
상기 실시예2와 비교하기 위해 시멘트 318.0kg, 플라이애쉬 24.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 862.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하고, 물 162.0kg을 준비한 후 준비된 시멘트, 플라이애쉬, 골재, 혼화제, 물을 혼합하여 콘크리트 제조를 위한 비교 조성물을 제조하였다.
<비교예 3> 유용미생물이 불포함된 콘크리트 제조3
상기 실시예3과 비교하기 위해 시멘트 213.0kg, 플라이애쉬 33.0kg, 슬래그미분말 82.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 888.0kg와 잔골재 877.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하고, 물 177.0kg을 준비한 후 준비된 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그미분말, 골재, 혼화제, 물을 혼합하여 콘크리트 제조를 위한 비교 조성물을 제조하였다.
<비교예 4> 유용미생물이 불포함된 콘크리트 제조4
상기 실시예4와 비교하기 위해 시멘트 318.0kg, 플라이애쉬 24.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 862.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하고, 물 162.0kg을 준비한 후 준비된 시멘트, 플라이애쉬, 골재, 혼화제, 물을 혼합하여 콘크리트 제조를 위한 비교 조성물을 제조하였다.
<비교예 5> 유용미생물이 불포함된 콘크리트 제조5
상기 실시예5와 비교하기 위해 시멘트 217.0kg, 플라이애쉬 35.0kg, 슬래그미분말 88.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 895.0kg와 잔골재 854.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.8kg을 준비하고, 물 179.0kg을 준비한 후 준비된 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그미분말, 골재, 혼화제, 물을 혼합하여 콘크리트 제조를 위한 비교 조성물을 제조하였다.
표 1은 상기 실시예들과 비교예들의 각 구성요소의 투입량을 나타낸 비교표이다
<표 1> 실시예들과 비교예들의 각 구성요소 투입량
비교대상 물 결합재 골재 혼화제 유용미생물
시멘트 플라이애쉬 슬래그미분말 굵은골재 잔골재
실시예1 171.0 344.0 - - 942.0 845.0 1.7 -
비교예1 136.4 344.0 - - 942.0 845.0 1.7 34.6
실시예2 162.0 318.0 24.0 - 942.0 862.0 1.7 -
비교예2 127.4 318.0 24.0 - 942.0 862.0 1.7 34.6
실시예3 177.0 213.0 33.0 82.0 888.0 877.0 1.7 -
비교예3 142.9 213.0 33.0 82.0 888.0 877.0 1.7 34.1
실시예4 162.0 318.0 24.0 - 942.0 862.0 1.7 -
비교예4 92.7 318.0 24.0 - 942.0 862.0 1.7 69.3
실시예5 179.0 217.0 35.0 88.0 895.0 854.0 1.8 -
비교예5 110.9 217.0 35.0 88.0 895.0 854.0 1.8 68.1
표 2는 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에 의해 제조된 콘크리트 조성물의 물-결합재비 및 결합재 치환률, 목표슬럼프 및 유용미생물 배양액 사용 비율을나타낸 비교표이다.
<표 2 유용미생물 사용량 및 결합재 치환율 비교표>
비교대상 물-결합재비 결합재치환률 목표슬럼프 유용미생물 사용량
플라이애쉬 고르슬래그미분말
실시예1 45% - - 120 -
비교예1 1.5%
실시예2 45% 7% - 120 -
비교예2 1.5%
실시예3 47.3% 10% 25% 150 -
비교예3 1.5%
실시예4 45% 7% - 150 -
비교예4 3.0%
실시예5 47.3% 10% 25% 150 -
비교예5 3.0%
상기와 같이 준비된 실시예들과 비교예들을 대상으로 수행한 실험 및 그 결과에 대해 설명하면 아래와 같다.
<실험예 1> 수절정화 실험
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트 조성물로 가로, 세로 30cm, 높이 10cm의 판 형 공시체를 제작하여 재령 28일부터 탄소 : 질소 : 인이 150 : 50 : 1의 농도가 되도록 염화암모늄과 제2인산나트륨 등의 성분비를 조정한 인공오수를 순환시키는 수로에 설치하여 분당 20 ㎖의 유량으로 순환시키고 일조 조건은 실외의 상황과 유사하게 형광등을 사용하여 6000룩스의 빛을 12시간 간격으로 점등과 소등을 반복하면서 20 ± 2℃로 유지된 항온실에서 1일, 10일, 50일, 100일, 200일에서 종합수질측정기로 정화된 물의 총질소량(T-N), 총인량(T-P)을 측정하였으며, 인공오수의 증발에 의한 오차를 감소시키기 위하여 인공오수가 일정량을 유지하도록 증류수를 보충하였다.
표 3은 인공호수의 성분을 나타낸 표이다.
<표 3> 인공오수 성분 표
염화암모늄 (NH4Cl) 제2인산나트륨 (Na2HPO4) 염화칼륨 (Kcl) 황산나트륨 (NaSO4)
7.6mg/l 1.8mg/l 1.6mg/l 1.8mg/l
표 4와 같이 인공오수의 총질소량과 총인의 감소량을 측정한 결과 유용미생물을 사용하지 않은 경우의 경과시간이 200일인 경우에 있어서 총질소량의 감소량은 11.2 ~ 18.4 %의 범위이고, 총인량의 감소량은 4.9 ~ 13%의 범위로 나타났으나, 유용미생물을 사용한 경우에는 총질소량의 감소량은 84 ~ 89 %, 총인량의 감소량은 63 ~ 80%의 범위로 나타나 유용미생물을 사용한 경우의 수질정화 성능이 우수한 것으로 나타났다.
<표 4> 수질검사 실험결과
비교대상 경과시간(일)
1 10 50 100 200
T-N 소거율 (%) T-P 소거율 (%) T-N 소거율 (%) T-P 소거율 (%) T-N 소거율 (%) T-P 소거율 (%) T-N 소거율 (%) T-P 소거율 (%) T-N 소거율 (%) T-P 소거율 (%)
실시예1 23.3 10.3 19. 9.4 17. 2.7 15.7 2.7 11.2 4.9
비교예1 56. 28 69 38 73 56 79.4 68 89 79
실시예2 16.2 5.3 17.3 7.3 16.3 6.2 16.5 6.3 12.1 5.1
비교예2 52.3 27.2 68 37 55 52 80 65 87 80
실시예3 16.8 5.9 19.3 6.1 17. 5 17 5.4 13 6.7
비교예3 53 25.6 66 41.3 69.5 52.9 75.3 66 86 73.5
실시예4 20.6 9 21.5 11.2 19.7 6.7 18.8 9. 15.2 10
비교예4 52 19 54 25.1 59 42 64 54 76 63
실시예5 14 4.5 15.7 8 23.3 9.4 21.1 11.2 18.4 13
비교예5 51 23 64 30.9 66 44 71.3 61 84 75
이러한 실험 결과를 토대로 본 발명의 콘크리트 조성물을 이용하여 하천공사 등 수변부에 접하는 콘크리트 제품으로 제조할 시 종래의 콘크리트 조성물에 비해 환경오염의 방지와 친환경조성에 크게 기여할 수 있을 것이라 판단된다.
<실험예 2> 슬럼프와 공기량 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5를 제조하는 과정에서 굳지 않은 상태의 시료를 채취하여 슬럼프와 공기량을 KS 규격에 준하여 측정하여 표 5에 나타내었다.
<실험예 3> 산-알칼리 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트 조성물로 지름 10cm, 높이 20cm의 원주형 공시체를 제작하여 소정의 재령까지 수중 양생을 실시한 후 공시체 상부에 30 ㎖의 증류수를 살포하여 하부에 흘러나온 증류수의 pH를 KS M 0011 '수용액의 pH 측정 방법'에 준하여 측정하여 표 5에 나타내었다.
<실험예 4> 강도 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트 조성물로 실험예 2와 같은 형태의 공시체를 제조하여 재량 28일에서 KS F 2405 '콘크리트 압축강도 시험방법'에 준하여 압축강도를 측정하여 표 5에 나타내었다.
<실험예 5> 휨강도 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트 조성물로 가로, 세로 15㎝, 높이 55㎝의 보 공시체를 제조하여 재령 28일에서 KCI-SF-104 '섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 휨인성 시험방법'에 준하여 측정하여 표 5에 나타내었다.
<실험예 6> 내화학성 실험
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트 조성물로 지름 10cm, 높이 20cm의 원주형 공시체를 제작하여 재령 6개월까지 1%의 황산 용액에 침지시켜 재령별에 따른 중량변화율을 측정하여 표 5에 나타내었다.
<실험예 7> 동결융해 실험
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트 조성물로 가로, 세로 10cm, 높이 40cm의 공시체를 제작하여 재령 28일에서 동결융해실험을 실시하여 300싸이클 후의 외관 및 강도변화를 측정하여 표 5에 나타내었다.
<표 5> 유용미생물을 사용한 콘크리트 실험결과
비교대상 슬럼프 (mm) 공기량 알칼리용출량(pH) 압축강도 휨강도 내산성 동결융해실험
실시예1 120 4.6 13.2 27.3 5.1 보통 보통
비교예1 150 5.4 9.5 29.4 5.7 우수 우수
실시예2 120 4.7 13.1 28.4 5.4 보통 보통
비교예2 170 5.6 9.6 31.1 5.8 우수 우수
실시예3 155 4.7 12.9 23.7 4.5 보통 보통
비교예3 190 5.4 9.1 26.6 4.9 우수 우수
실시예4 160 4.4 12.7 28.5 5.4 우수 보통
비교예4 190 6.0 8.9 33.3 6.2 우수 우수
실시예5 160 4.2 12.8 28.8 5.5 우수 보통
비교예5 170 5.6 8.7 30.1 5.6 우수 우수
표 5를 분석하면, 유용미생물을 사용한 경우의 슬럼프는 목표슬럼프에 비하여 30 ~ 70 mm 정도 크게 나타났으며, 공기량의 경우에는 0.7 ~ 1.6 정도 크게 나타나 유용미생물의 사용량과 플라이애쉬와 슬래그미분율의 치환률이 증가할 때 슬럼프와 공기량이 크게 나타났다.
유용미생물을 사용한 콘크리트의 알칼리용출량의 경우에 있어서 pH는 8.7 ~ 9.5로 약알칼리성으로 나타났으나, 유용미생물을 사용하지 않은 경우에는 12.8 ~ 13.2로 강알칼리성으로 나타나 유용미생물의 사용량과 플라이애쉬와 슬래그미분말 의 치환률이 증가하면서 pH는 감소하는 경향을 나타냈다.
압축강도와 휨강도의 경우에 있어서도 유용미생물을 사용하지 않은 콘크리트 배합보다 7.3 ~ 15.6 % 정도 증진되는 것을 나타냈다.
또한, 내산성 및 동결융해 저항성 실험 결과 일반적인 콘크리트에 비하여 우수한 내구성능을 갖는 것으로 나타나 유용미생물을 사용한 경우에 있어서도 콘크리트 제품으로 적용이 가능한 것으로 나타났다.
아울러, 본 발명의 실시예의 조성물을 이용하여 콘크리트를 제조함에 있어, 성형틀에 조성물을 투입하여 성형하되 진동기로 110 ~ 130Hz의 진동수로 높이 10 ~ 30cm 마다 층으로 나누어 다져 성형할 때 조성물이 고루 배합되어 내구성이 향상되고 균일한 품질을 갖는 것으로 확인되었다.
또한, 양생은 양생실에서 3 ~ 8 시간 동안 증기 양생시키거나 상온에서 24 ~ 72시간 동안 자연 양생시키는 것이 바람직했다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트는 물과 접촉하는 수로관, 맨홀 및 암거나 어초 뿐만 아니라 수조 등 다양한 콘크리트 제품으로 성형되어 수질 정화의 용도로 사용될 수 있다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 수질정화용 콘크리트 제조를 위한 조성물과 이 조성물을 이용한 콘크리트 제조 방법을 나타낸 공정도.

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  6. 수질정화용 콘크리트 제조 방법에 있어서,
    조성물 전체 중량의 14.8 ~ 15.2%의 결합재와, 조성물 전체 중량의 76.6 ~ 78.4%의 골재와, 조성물 전체 중량의 0.07 ~ 0.08%의 혼화제와, 조성물 전체 중량의 0.3 ~ 3%의 유용미생물 배양액과, 잔량의 물;을 포함하여 구성된 조성물을 준비하는 조성물 준비단계;
    성형틀에 상기 조성물을 투입하여 성형하되 진동기로 110 ~ 130Hz의 진동수로 높이 10 ~ 30cm 마다 층으로 나누어 다져 성형하는 성형물 제조단계;
    제조된 성형물을 양생실에서 3 ~ 8 시간 동안 증기 양생시키거나 상온에서 24 ~ 72시간 동안 자연 양생시키는 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성된,
    수질정화용 콘크리트 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 :3 : 3의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는,
    수질정화용 콘크리트 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 골재는 폐콘크리트 순환골재, 쇄석, 또는 폐콘크리트 순환골재와 쇄석의 혼합물 중 어느 한 가지인 것을 특징으로 하는,
    수질정화용 콘크리트 제조 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종 또는 2 내지 3종의 혼합물인 것은 특징으로 하는,
    수질정화용 콘크리트 제조 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 결합재는 시멘트와 고로슬래그미분말의 혼합물 또는 시멘트와 플라이애쉬의 혼합물 중 선택된 1 내지 2종이며,
    고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 대비 1 ~ 30 % 혼입된 것을 특징으로 하는,
    수질정화용 콘크리트 제조 방법.
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