KR101034228B1 - 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 인공폭포 또는 인공암, 및 인공폭포 또는 인공암의 시공방법 - Google Patents

콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 인공폭포 또는 인공암, 및 인공폭포 또는 인공암의 시공방법 Download PDF

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Abstract

콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 조형물 및 조형물 시공방법에 개시되어 있다.
개시된 콘크리트 조성물은, 시멘트 모르타르, 골재, 에폭시수지, 배합수, 감수제, 지연제, 유리섬유 및 칼슘설포알루미네이트를 포함하는 것이다.
개시된 조형물은, 설치 벽면의 외부에 고정 설치되는 기초골조; 상기 기초골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 기초형태를 형성하는 조형골조; 상기 조형골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 세부형태를 형성하는 이형철근; 상기 이형철근의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제가 도포되는 금속망; 상기 금속망의 외면에 도포되는 상기 콘크리트 조성물을 포함하는 것이다.
개시된 조형물 시공방법은, 설치 벽면의 외부에 기초골조를 설치하는 단계;
상기 기초골조의 외부에 조형골조를 설치하여 조형물의 기본형태를 형성하는 단계; 상기 조형골조의 외부에 이형철근을 설치하여 조형물의 세부형태를 형성하는 단계; 상기 이형철근이 조밀성을 갖도록 상기 이형철근의 외부에 금속망을 설치하는 단계; 상기 금속망의 외측에 유리섬유가 포함된 상기 콘크리트 조성물을 스프레이건을 통해 도포하되, 상기 콘크리트 조성물은 제1 공급로를 통해 분사되며, 상기 유리섬유는 제2 공급로를 통해 분쇄된 상태로 상기 콘크리트 조성물에 혼합되게 분사되면서 분사구를 통해 상기 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포함으로써 인공암을 형성하는 인공암 형성단계를 포함하는 것이다.

Description

콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 인공폭포 또는 인공암, 및 인공폭포 또는 인공암의 시공방법{Concrete composition and concrete composition containing an artificial waterfall or artificial rock, and construction method of artificial waterfall or artificial rock}
본 발명은 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 인공폭포 또는 인공암, 및 인공폭포 또는 인공암의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인공폭포 또는 인공암 등의 조형물에 적합한 고강도의 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 인공폭포 또는 인공암, 및 인공폭포 또는 인공암의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 시멘트 모르타르나 콘크리트 2차 제품을 고강도화시키기 위해서는 보통 포틀랜드 시멘트 단독 또는 실리카 물질을 혼합하여 고온 및 고압에서 증기 양생을 하거나, 무수석고계 고강도 혼화재를 시멘트에 혼합하여 상압 증기 양생시켜 고강도화를 이루고 있다.
상압 증기 양생용 고강도 혼화재는 주로 무수석고를 주성분으로 하고, 실리카 흄, 슬래그 분말, 플라이 애쉬, 규조토 및/또는 카올린 분말 등의 포졸란성 물질을 혼합하여 제조하고 있다. 상압 증기 양생에 따른 수화생성물의 생성시기 및 형태를 조절하여 고강도화를 이루기 위해서는 무수석고는 분쇄하여 미세분말을 사용하고, 포졸란 물질로는 반응성이 우수한 실리카 흄이나 미분쇄된 슬래그를 주로 사용하고 있다.
상기 용어 '포졸란 물질'이란 콘크리트 혼합재의 일종으로서 그 자체는 수경성을 지니고 있지 아니하나, 콘크리트층의 물에 용해되어 있는 산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 불용성의 화합물을 형성할 수 있는 실리카 물질을 포함하고 있는 미분상태의 재료로서 규산칼슘 수화물을 형성시키는 작용을 하는 물질을 의미한다.
한편, 종래 무수석고계 혼화재의 고강도 발현기구는 무수석고의 첨가에 의해 C3 S의 가수분해가 향상되어 Ca(OH)2 의 생성이 촉진되고, 시멘트중의 C3 A와의 반응이 활성화되어 증기양생이 개시되면서 생성되는 침상결정의 수화물인 애트링자이트가 다량의 자유수를 고정시켜 상대적으로 물시멘트의 비를 낮추고 큰 공극을 충진하여 조직을 치밀화시키며, 또한 플라이 애쉬, 실리카 흄, 슬래그, 규조토, 카올린계 물질 등의 포졸란 물질을 혼합하여 불용성의 수화생성물인 CSH 겔의 생성이 증대되기 때문이다.
이와 같이, 무수석고와 C3 A와의 반응에 의해 애트링자이트가 생성되는데, 증기양생이 개시되면서 집중적으로 형성되도록 그 생성시기 및 형태를 조절하기 위해서 대한민국 공개특허공보 공개번호 제96-037607호에서는 평균입도가 1∼15㎛인 Ⅱ형 무수석고 및 평균입도가 15∼50㎛인 Ⅱ형 무수석고를 함께 사용하여 시멘트의 압축강도를 다소 향상시켰으나 만족할만한 수준은 못되며, 또한 무수석고의 미분쇄에 따른 별도의 공정 및 비용이 발생하는 단점이 있다.
아울러, 불용성의 수화생성물을 생성시켜 증기양생 후, 강도 발현이 빨리 이루어지도록 첨가되는 포졸란 물질로서, 대표적으로 것으로는 실리카 흄, 고로 슬래그 등이 있으나, 실리카 흄의 경우는 반응성은 뛰어나지만 국내에서 거의 생산되지 않는 고가의 물질로서, 그 기능에 비하여 제조원가의 상승에 미치는 영향이 커서 사용이 기피되고 있으며, 고로 슬래그의 경우는 별도의 분쇄공정이 요구되고, 그 사용량이 많을수록 콘크리트의 중성화를 촉진하여 철근부식 등에 의한 장기적인 내구성에 문제가 있게 된다.
또한, 플라이 애쉬는 품질 편차가 크고, 카올린계 물질은 반응성을 갖도록 열처리를 하여야 하는 등의 단점이 있어 결국 제품의 제조비용의 상승을 초래하는 단점이 있다. 따라서, 가격이 저렴하면서 높은 포졸란 효과를 가져올 수 있는 대체
물질의 개발이 요구되어 왔다.
한편, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제96-7496호에서는 제지슬러지 소각회(이하 '제지 애쉬'라고도 함)를 경량 기포 콘크리트의 제조에 첨가한 바 있으나, 포졸란 물질로의 사용은 아니다.
일반적인 제지슬러지 소각회는 함유성분 중 미반응성의 실리카 결정성분이 다량 함유되어 있어 포졸란 물질로서의 기능을 제대로 발휘하지 못하는 문제가 있었다.
따라서, 이와 같이 압축강도가 부족한 콘크리트 조성물을 이용하여 인공암 등의 조형물에 적용할 경우 콘크리트의 균열, 휨, 인장 및 부착강도 등에서 문제점이 발생 되어 제품의 신뢰도를 떨어뜨리는 원인이 되는바, 인공암에 적용되는 콘크리트 조성물의 강도발현에 대한 신뢰도 고취가 요구되고 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 문제점에 착안하여, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3 ·CaSO4 )를 혼입하여 강도증진 및 경화속도를 촉진시킬 수 있도록 하여 인공암 등의 조형물 설계조건에 적합한 콘크리트 조성물을 제공하는 것에 제1 목적을 두고 있다.
또한, 본 발명은 강도증진 및 경화속도 촉진성을 갖는 콘크리트 조성물이 이용되는 인공폭포 또는 인공암을 제공하는 것에 제2 목적을 두고 있다.
또한, 본 발명은 시멘트 모르타르와 유리섬유가 뭉쳐지는 것을 방지할 수 있는 인공폭포 또는 인공암 시공방법을 제공하는 것에 제3 목적을 두고 있다.
또한, 본 발명은 유리섬유의 함량미달을 방지할 수 있는 인공폭포 또는 인공암 시공방법을 제공하는 것에 제4 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 조성물은, 시멘트 모르타르, 골재, 에폭시수지, 배합수, 감수제, 지연제, 유리섬유 및 칼슘설포알루미네이트를 포함하는 것이다.
상기 콘크리트 조성물은, 시멘트 모르타르 7~25중량%, 골재 35~55중량%, 에폭시수지 2~12중량%, 배합수 1~10중량%, 감수제 0.05~2중량%, 지연제 0.002~0.9중량%, 유리섬유 11~18중량% 및 칼슘설포알루미네이트 4.1~6.4중량%를 포함할 수 있다.
다른 한편, 상기 콘크리트 조성물은, 시멘트 모르타르 10~21.8중량%, 골재 37.2~52.5중량%, 에폭시수지 4.2~11.4중량%, 배합수 4~6중량%, 감수제 0.8~1.5중량%, 지연제 0.05~0.7중량%, 유리섬유 13.2~15.6중량% 및 칼슘설포알루미네이트 4.8~5.8중량%를 더 포함할 수 있다.
또 다른 한편, 상기 콘크리트 조성물은, 시멘트 모르타르 중량 19.3%, 골재 46.8중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 배합수 5.4중량%, 감수제 1.7중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 15.1중량% 및 칼슘설포알루미네이트 4.9중량%를 포함할 수 있다.
상기 유리섬유는 섬유경이 10 ~ 20㎛일 수 있다.
상기 유리섬유는 알칼리성 촙스트랜드(chopped strand)일 수 있다.
상기 감수제는 나프탈렌술폰(Naphthalene Sulfonate)계일 수 있다.
상기 콘크리트 조성물을 포함하는 본 발명의 조형물은, 설치 벽면의 외부에 고정 설치되는 기초골조; 상기 기초골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 기초형태를 형성하는 조형골조; 상기 조형골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 세부형태를 형성하는 이형철근; 상기 이형철근의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제가 도포되는 금속망; 및 상기 금속망의 외면에 도포되는 상기 콘크리트 조성물을 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 조성물은 초벌 미장층, 재벌 미장층 및 정벌 미장층이 순차적으로 도포되어 이루어질 수 있다.
상기 초벌 미장층 및 재벌 미장층의 두께는 각각 15 ~ 25mm일 수 있다.
상기 정벌 미장층의 두께는 상기 재벌 미장층 두께의 1 내지 2배의 두께로 될 수 있다.
상기 금속망은 2겹으로 구성될 수 있다.
상기 조형물은 조경용 각종 조각조형물 또는 인공폭포용 인공암 또는 볼더링용 인공암벽으로 사용될 수 있다.
상기 콘크리트 조성물을 포함하는 조형물의 시공방법은, 설치 벽면의 외부에 기초골조를 설치하는 단계; 상기 기초골조의 외부에 조형골조를 설치하여 조형물의 기본형태를 형성하는 단계; 상기 조형골조의 외부에 이형철근을 설치하여 조형물의 세부형태를 형성하는 단계; 상기 이형철근이 조밀성을 갖도록 상기 이형철근의 외부에 금속망을 설치하는 단계; 및 상기 금속망의 외측에 유리섬유가 포함된 상기 콘크리트 조성물을 스프레이건을 통해 도포하되, 상기 콘크리트 조성물은 제1 공급로를 통해 분사되며, 상기 유리섬유는 제2 공급로를 통해 분쇄된 상태로 상기 콘크리트 조성물에 혼합되게 분사되면서 분사구를 통해 상기 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포함으로써 인공암을 형성하는 인공암 형성단계로 이루어질 수 있다.
상기 콘크리트 조성물을 이용한 조형물의 다른 양태에 따르면, 조형물 형태로 압축 성형되는 압축 스티로폼; 상기 압축 스티로폼의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제가 도포되는 금속망; 상기 금속망의 외면에 도포되는 상기 콘크리트 조성물; 상기 콘크리트 조성물의 표면에 도포되는 마감층으로 이루어질 수 있다.
상기 다른 양태의 조형물의 시공방법은 조형물의 형태를 압축된 스티로폼으로 제작하는 압축 스티로폼 제작단계; 상기 압축 스티로폼의 외측에 금속망을 설치하는 금속망 설치단계; 및 상기 금속망의 외측에 유리섬유가 포함된 상기 콘크리트 조성물을 스프레이건을 통해 도포하되, 상기 콘크리트 조성물은 제1 공급로를 통해 분사되며, 상기 유리섬유는 제2 공급로를 통해 분쇄된 상태로 상기 콘크리트 조성물에 혼합되게 분사되면서 분사구를 통해 상기 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포함으로써 인공암을 형성하는 인공암 형성단계로 이루어질 수 있다.
상기 금속망 설치단계 후, 상기 금속망의 외측으로 접착제를 도포하는 접착제 도포단계를 더 포함할 수 있다.
상기 인공암 형성단계는, 금속망 외측으로 콘크리트 조성물을 도포하여 초벌 미장층을 형성하는 단계, 상기 초벌 미장층의 외측으로 콘크리트 조성물을 재차 도포하여 재벌 미장층을 형성하는 단계 및 상기 재벌 미장층의 외측으로 콘크리트 조성물을 최종적으로 도포하여 정벌 미장층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상의 본 발명은, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3 ·CaSO4)를 혼입하여 강도증진 및 경화속도를 촉진시킬 수 있는 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 강도증진 및 경화속도 촉진성을 갖는 콘크리트 조성물이 이용되는 조형물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 시멘트 모르타르와 유리섬유가 뭉쳐지는 것을 방지할 수 있는 조형물 시공방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 유리섬유의 함량미달을 방지할 수 있는 조형물 시공방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 조형물 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제2 실시예의 조형물 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 조형물 시공방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예의 조형물 시공방법 중, 인공암 형성단계의 세부 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스프레이건의 합류관 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 조형물 시공방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들이 개시된다. 실시예들을 설명함에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 생략될 수 있다.
구체적인 설명에 앞서, 본 명세서 상에 비록 단수적 표현으로 기재되어 있을지라도 국어 사용에 있어서 단수/복수를 명확하게 구분짓지 않고 사용되는 환경과 당해 분야에서의 통상적인 용어 사용 환경에 비추어, 발명의 개념에 반하지 않고 해석상 모순되거나 명백하게 다르게 뜻하지 않는 이상 복수의 표현을 포함하는 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에 기재되었거나 기재될 수 있는 '포함한다', '갖는다', '구비한다', '포함하여 이루어진다' 등은 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 구성요소 또는 그들 조합의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 '조성물'은 원래 혼합물과 화합물의 의미를 포함하는 용어로써, 본 발명에 있어서 '바인더 조성물'의 '조성물'은 특별한 언급이 없거나 발명의 전체적인 내용에 반하지 않는 한, '혼합물'의 의미로 사용된다.
본 발명은 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 조형물 및 조형물 시공방법에 관한 것이다. 여기서, 조형물은, 예컨대, 조경용 각종 조각조형물, 인공폭포용 인공암, 볼더링용 인공암벽 등을 의미하는 것이다.
① 먼저, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트 모르타르, 골재, 에폭시수지, 배합수, 감수제, 지연제, 유리섬유 및 칼슘설포알루미네이트가 적정함량으로 조성되어 이루어지며, 여기서, 적정함량은 본 발명에서 조형물로 예시하고 있는 인공암 의 설계요건에 적합한 정도를 의미한다.
상기 각 성분들의 바람직한 함량비(백분율)는 시멘트 모르타르 7~25중량%, 골재 35~55중량%, 에폭시수지 2~12중량%, 배합수 1~10중량%, 감수제 0.05~2중량%, 지연제 0.002~0.9중량%, 유리섬유 11~18중량%, 칼슘설포알루미네이트 4.1~6.4중량%로 조성될 수 있다.
보다 바람직하게는, 시멘트 모르타르 10~21.8중량%, 골재 37.2~52.5중량%, 에폭시수지 4.2~11.4중량%, 배합수 4~6중량%, 감수제 0.8~1.5중량%, 지연제 0.05~0.7중량%, 유리섬유 13.2~15.6중량%, 칼슘설포알루미네이트 4.8~5.8중량%로 조성될 수 있다.
가장 바람직하게는, 시멘트 모르타르 중량 19.3%, 골재 46.8중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 배합수 5.4중량%, 감수제 1.7중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 15.1중량%, 칼슘설포알루미네이트 4.9중량%로 조성될 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 상기 시멘트 모르타르의 조성률은 7~25중량%이다. 이러한 시멘트 모르타르에 포함되는 시멘트는 일명 포틀랜드 시멘트로 불리며, 본 발명에서는 상기 포틀랜드 시멘트 이외에 기경성 시멘트, 수경성 시멘트, 내산 시멘트, 중용열 시멘트, 조강 시멘트, 저열 시멘트, 내황산 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트, 포틀랜드 포졸란(실리카) 시멘트, 백색 시멘트, 팽창질석 시멘트, 팽창성 수경 시멘트, 메이슨리 시멘트, 초조강 시멘트, 초속경 시멘트, 방통 시멘트, 유정 시멘트 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 시멘트 모르타르에 포함되는 모래는 0.01-1.3mm 범위 내의 입도를 가진 것이 추천되지만, 미세입자일수록 더욱 좋고 실리카(SiO2) 성분이 많은 것이 바람직한 데, 이는 시멘트와 잘 결합할 수 있기 때문이다. 따라서 부순 모래, 자연 모래, 혹은 규사를 사용할 수 있는 데, 이 중 규사나 미세 자연 모래가 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 상기 골재의 배합률은 35~55중량%이다. 이러한 골재는 조골재로서, 조골재의 중량부에 해당하는 것만큼 타 미세재료가 적게 들어감으로, 표면적이 상대적으로 줄어듦으로 시멘트 모르타르의 함량이 적어져도 충분한 강도를 확보하는 것이 가능하다. 따라서 골재의 함량과 분포도가 강도형성에 중요한 역할을 수행한다.
골재 크기와 분포도는 제조하고자 하는 구조물의 두께와 상관이 있으며 두께가 최대 골재 입도의 2배 이상이 되어야 단단한 결합력을 형성하는 데 바람직하다. 2배 이하일 경우에는 균열발생 소지가 커지기 때문이다. 이러한 점을 고려하여 최대 골재 크기는 본 발명에서 예시하고 있는 조형물의 두께에 따라 1.9mm 혹은 2.6mm가 사용될 수 있다. 최대 골재 입도의 크기에 따라 다음의 골재분포도가 제안된다.
최대 골재입도가 1.9mm인 경우에는 1.9~1.32mm인 골재 20~40중량%와, 1.32~0.4mm인 골재 30-70 중량부와, 4.75-2.3mm인 골재 10-30 중량부로 구성될 수 있다. 이와는 다르게, 최대 골재 입도가 2.6mm인 경우에는 2.6-1.9mm인 골재 10~30 중량%와, 1.9-1.32mm인 골재 20-40 중량%와, 1.32~0.4mm인 골재 15~35 중량%와, 0.4~0.23mm인 골재 5~25 중량부로 구성하는 것이 추천된다.
한편, 상기 골재의 조성률이 최저값인 35중량%이하가 되면 골재의 강도효과가 거의 없으며, 이와는 다르게 골재의 조성률이 최대값인 55중량%를 초과하게 되면 골재가 필요 이상으로 과다 조성되어 결합력을 형성하기 어려워 쉽게 부스러질 수 있다.
최대입도가 1.9mm인 골재 분포도의 종류
입도 크기 골재1 골재2 골재3 골재4
1.9~1.32 30중량% 30중량% 30중량% 30중량%
1.32~0.4 45중량% 50중량% 55중량% 60중량%
0.4~0.23 25중량% 20중량% 15중량% 10중량%
아래 (표 2)에 표기된 실시예는 앞서 설명된 콘크리트 조성물을 혼합기에 넣고 상온에서 3분 동안 혼합한 후, 내부크기가 5cm×5cm×5cm인 직육면체의 몰드에 채우고 다짐하여, 콘크리트 시편을 만들었다. 이 시편은 15일 동안 자연 상태에서 경화시킨 후 압축강도 및 휨강도에 대한 실험을 실시하였는데, 그 결과는 아래의 (표 2)에 나타나 있다.
(표 2)에 의하면, 실시예 1, 2, 3 및 4에서 보듯이 골재의 분포도와 함량이 압축강도에 미치는 영향을 볼 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3에서와 같이 큰 입도가 많을수록 압축강도가 증가하는 경향을 보이나, 실시예 4에서와 같이 지나치면 오히려 그 값이 작아지게 됨을 알 수 있었다.
성분＼실시예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
시멘트 모르타르 28g 28g 28g 28g
골재 골재1 : 112g 골재 2 : 112g 골재 3 : 112g 골재 4 : 112g
에폭시수지 5g 5g 5g 5g
배합수 22.5g 22.5g 22.5g 22.5g
감수제 3.3g 3.3g 3.3g 3.3g
지연제 2.2g 2.2g 3.2g 2.2g
유리섬유 14g 14g 14g 14g
칼슘설포알루미네이트 5.9g 5.9g 5.9g 5.9g
압축강도
(kg/cm2)		 255 272 296 268
휨강도
(N/cm2)		 820 805 792 7746
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 상기 (액상)에폭시수지의 배합률은 2~12중량%이다. 이러한 에폭시수지는 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 일반적인 에폭시 수지, 염소를 포함하는 에폭시 수지 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 에폭시수지는 에피클로로하이드린과 비스페놀A 공중합물로 구성된 것을 사용할 수 있는데, (1)에폭시 기본수지 당량 180(g/eq)인 것 30∼45중량%, (2)에폭시 기본수지 당량 270(g/eq)인 것 5~10중량%, (3)에틸글리콜아세테이트인 비반응성 희석제 25∼37중량%, (4)폴리옥시에틸렌 옥시프로필렌 블럭 코폴리머, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르 및 서티윰 도비실 벤젠 설페이트 중 하나이상의 혼합물인 유화제 2~4중량%, (5)마그네슘 알루미늄 실리게이트를 유기적(organic) 처리한 후 머디파이드한(modified) 것과 실리콘 디 옥사이드 중 선택된 하나이상의 응집제 1∼3중량% (6)폴리실록산의 소포제 0.01∼0.1중량% (7)물 15∼33 중량%를 포함하는 수지성분의 제1조성물 100중량부를 사용하고, 여기에 경화성분으로서 (8)디에틸렌 트리아민, (9)폴리아민, (10)메타크실렌 디 아민 중 하나이상으로 구성된 경화제 55∼70중량%, (11)디메틸 아미노메틸의 경화촉진제 0.2~1중량% (12)폐놀계 경화촉진제 1∼10중량% (13)에틸글리콜 아세테이트의 비반응성 희석제 20~40중량%를 포함하는 경화성분의 제2조성물 15~40중량부와, 포틀랜드 시멘트인 필러성분으로서 (15)백색 또는 흑색 시멘트 70~85중량% (16)알루미나 시멘트 10∼20중량% (17)수산화칼슘 1~10중량%를 포함하는 필러성분의 제3조성물 90~150중량부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 콘크리트 조성물에 대한 새로운 특성을 보면 수분산성의 초 극대화로, 이러한 특성으로 나타날 수 있는 효과는 다음과 같다. 즉, 상온에서 조성물 주제에 경화제를 혼합하여 경화될 때 함유된 물(H2O)로 인하여 가교성을 저해 받지 않으며, 경화시 나타나는 높은 발열반응은 수지 내에 물과 시멘트가 원만히 결합할 수 있도록 상승작용을 하게 된다. 그리고 이러한 상호 작용은 수지와 포틀랜드 시멘트 2계 성분이 가교(Cross linker)된 상태에서 이상적인 경화물성을 가져올 수 있다. 또한 이러한 물성을 갖기 위해서는 강력한 응집체로 하여금 2계 성분의 결속을 강화시켜 주어야 하며 동시 0.3mm 내외의 얇은 박막 층 내에서 물의 급속한 증발을 억제시켜 알루미나가 수화반응에 의하여 시멘트의 경화촉진을 도모함으로서 에폭시수지와 시멘트가 동시에 경화되도록 하여야 한다. 이러한 경화조건은 수지함량보다 포틀랜드 시멘트 함량이 높은 상태로 도포하여 경화된 표면의 수지와 포틀랜드 고형분의 배열 수치가 예컨대, 수지: 포틀랜드 = 15:85 중량비와 같이 되도록 구성하여 수지성분 내에 포틀랜드 시멘트가 침지되지 아니한 상태일 때에만 2계 성분이 이상적인 상호작용에 의하여 상승효과를 가져올 수 있다.
본 발명에 따르면 에폭시 기본수지 A로서는 당량이 100~200, 더욱 좋기로는 당량이 184~190(g/eq)로 분자량이 큰 것을 사용하고, 에폭시 기본 수지 B로서는 당량 250∼350, 더욱 좋기로는 230~270(g/eq)으로서 분자량이 중간정도인 것을 사용하며, 이러한 액상 및 반 고형의 에폭시 수지에다 비 반응성 희석제, 유화제, 응집제, 물, 소포제 등으로 수지성분을 구성하고, 여기에 지환족, 및 방향족 아민계 경화제 경화촉진제, 비반응성 희석제로 구성된 경화성분을 구성하고, 시멘트, 수산화칼슘, 알루미나 시멘트 등으로 구성된 포틀랜트 시멘트 성분의 필러성분을 각각 별도로 구성하여, 이를 현장에서 소정의 규정된 배합 비율로 혼합하여 사용하게 되면 탁월한 콘크리트 강화기능을 발현할 수 있게 된다.
상기 에폭시수지의 예로는 국도화학에서 구입 가능한 R1475, KEM-128M, KEM-128-70, KEM-134-60, EM-101-50, KEM-172-60, KEM-638-60, KEM-500-90P40, R-1039, R-1415-1, R-1508 등을 들 수 있으며 상기 종류 중에서 1종 이상 선택하여 혼합한 것을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 콘크리트 조성물은 상기 에폭시수지와는 별개로 재유화형(Redispersible) 분말수지가 추가로 포함할 수도 있다.
상기 재유화형 분말수지는 합성수지 에멀젼을 건조 분무시킨 것으로, 물을 가했을 때 재유화되는 수지의 분말을 의미한다.
일반적으로 재유화형 분말수지는 아크릴계, 초산비닐계, 염화비닐계 등의 합성수지로서 건조나 경화 후 물에 녹지 않는 비가역적인 폴리머 필름을 형성함으로써 물의 증발을 방지하고 방수성능을 향상하고, 부재의 휨강도를 증가시키며, 시멘트 수축 등에 의해 생기는 크랙을 방지하는 역할을 한다. 또한, 건조 또는 경화 과정에서 바인더로 작용함으로써 안료나 충진재 등을 결합시켜 유기 또는 무기계 하지와의 접착력을 증가시켜 경화체의 압축강도, 접착강도, 내마모성, 및 유연성을 증가시킨다. 특히, 상기 재유화형 분말수지는 그 적용분야에 따라 스티렌-아크릴 공중합 폴리머, 비닐 아세테이트 단중합 폴리머, 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합 폴리머, 비닐 아세테이트/비닐 버사테이트 공중합 폴리머, 비닐 아세테이트/비닐 버사테이트/비닐 라우레이트 삼중합 폴리머, 에틸렌/비닐 라우레이트/비닐 클로라이드 삼중 중합 폴리머계의 합성수지, 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 스위스 엘로텍스(Elotex)사의 50시리즈, 더욱 바람직하게는 50V/920을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 상기 배합수는 일반적인 물이 사용될 수 있으며, 그 함량은 시공을 위한 적정 점도를 유지하기 위하여 1~10중량%의 배합률로 되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 상기 감수제(plasticizer)의 배합률은 0.05~2중량%이다. 이러한 감수제는 콘크리트 중의 시멘트 입자를 분산시켜 단위수량을 감소시키거나, 콘크리트 중에 미세기포를 연행시키면서 작업성을 향상시키는 한편, 분산 효과에 의해 단위수량을 감소시킬 수 있는 혼화제이다. 감수제는 콘크리트의 응결, 초기경화의 속도에 따라 각각 표준형, 지연형, 촉진형으로 분류되며, 그 화학적 조성에 따라 리그닌설폰산염계, 알킬아릴설폰산계, 폴리옥시에틸렌계, 알킬아릴에테르계, 옥시칼본산계, 멜라민술폰산계, 풀리칼본산계, 나프탈렌술폰(Napthalene Sulfonate) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 유리섬유(Glass fiber)의 배합률은 11~18중량%이다. 유리섬유의 함량이 상기 범위내인 경우에는 경화된 경화체의 인장강도가 우수하고, 균열, 수축 및 팽창이 발생하지 않는 장점이 수득된다.
이러한 유리섬유는 E조성의 장유리 섬유 또는 알칼리성 촙스트랜드(chopped strand) 또는 탄소 섬유를 사용할 수 있으며, 구체적으로 섬유경이 10 ~ 20㎛인 유리섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단섬유(chopped fiber) 또는 평균 섬유 길이로 분쇄하여 제조한 분쇄섬유(milled fiber)가 사용될 수 있다.
특히, 상기 절단섬유는 섬유상의 효과와 시공의 편의성 및 몰탈 조성물의 유동성, 침투성을 고려하여 2 ~ 12mm 정도의 섬유길이로 재단된 것이 바람직하며, 상기 분쇄섬유는 분쇄섬유의 일반적인 섬유경, 제조상의 편의성 및 섬유상 효과를 고려하여 평균 섬유길이가 100 ~ 300㎛인 것이 바람직하다.
더욱이, 분쇄섬유가 제조의 용이성, 경제성, 인장력 보강 및 분산성 면을 고려할 때 바람직하며, 절단섬유와 분쇄섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 포함되는 칼슘설포알루미네이트(Calciumsulfoaluminate;CSA)의 배합률은 4.1~6.4중량%이다. 이러한 칼슘설포알루미네이트는 초기 강도 발현 및 수축방지를 위하여 사용되는 것으로서, 시공 후 후속 공정의 진척을 빠르게 하고 주변 환경의 진동 등에 대한 영향을 최소화하면서조직을 치밀하게 하여 보수성 콘크리트의 균열을 방지하고 보수성 콘크리트의 수축을 방지하기 위하여 사용한다. 또한 칼슘설포알루미네이트는 팽창성도 나타내므로 콘크리트의 팽창성능을 향상시킬 있다. 칼슘설포알루미네이트 대신 칼슘알루미나를 사용할 수도 있다.
칼슘설포알루미네이트의 배합률이 증가하면 빠른 경화특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있는 반면, 배합률4.1 중량% 미만이 되면 콘크리트 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약하게 나타난다.
한편, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 메타카올린을 더 포함할 수 있다. 강도 및 내구성능을 개선하고 콘크리트 작업시간을 연장시킴으로써 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성을 개선하기 위하여 사용한다. 메타카올린은 필러(filler), 내화물, 고무, 페인트, 화학, 제약 등에 폭 넓게 사용 가능한 카올린을 특수 처리하여 콘크리트용 혼화재료로 제조한 것이다. 메타카올린은 양질의 카올린을 열적으로 활성화하여 제조되는 혼화재로서 국내에 메타카올린의 원자재인 카올린 자원이 풍부하기 때문에 단가가 저렴하여 시멘트 단가와 큰 차이가 없다. 더욱이 산업 부산물인 실리카 흄과 달리 메타카올린은 양호한 관리 통제에 의해 생산되기 때문에 물리적, 화학적 특성에 있어서 그 변화가 매우 적어 안정적인 재료이다. 시멘트 결합재에 이러한 메타카올린을 첨가하게 되면, 에트린자이트(ettringite)의 생성과 시멘트 중의 C3S의 활성화로 초기강도가 증가되며, 중장기적으로 시멘트의 수산화칼슘과의 포졸란 반응으로 강도 및 내구성이 증가한다. 아래의 (표 3)에 메타카올린의 화학성분과 물리적 특성을 나타내었다.
화학적 특성
화학성분
(중량%)		 sio2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O+Na2O 비교표면
(g/cm2)		 색상
56 37 2.4 0.3 0.2 0. 12,000 라이트 핑크
(표 3)을 참조하면, 메타카올린은 SiO2와 Al2O3가 주성분을 이루며, 비표면적은 12,000g/㎠ 정도이고, 색상은 라이트 핑크(Light Pink)를 띠고 있다. 메타카올린은 물과 반응하여 수화시 포졸란 반응성을 나타낸다. 메타카올린은 반응속도가 빨라 에트린자이트(ettringite)를 생성하고 시멘트 중의 C3S를 활성화시켜 콘크리트의 초기강도를 증가시키며, 시멘트의 수산화칼슘과 포졸란 반응하여 입자간의 공극이 치밀하게 되어 강도 및 내구성을 증가시키는 효과를 나타낸다.
상기와 같은 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
시멘트 모르타르 19.3중량%, 골재 47.2중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 15.1중량%, 칼슘설포알루미네이트 4.9중량%을 강제믹서에 투입하여 1차 교반한 후, 배합수 5.4중량% 및 감수제 1.3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
시멘트 모르타르 19.3중량%, 골재 43.9중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 17중량%, 칼슘설포알루미네이트 5.3중량%을 강제믹서에 투입하여 1차 교반한 후, 배합수 5.4중량% 및 감수제 1.4중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
시멘트 모르타르 17.8중량%, 골재 44.3중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 18중량%, 칼슘설포알루미네이트 6.4중량%을 강제믹서에 투입하여 1차 교반한 후, 배합수 5.4중량% 및 감수제 1.3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
시멘트 모르타르 21.2중량%, 골재 49.8중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 12중량%, 칼슘설포알루미네이트 3중량%을 강제믹서에 투입하여 1차 교반한 후, 배합수 5.4중량% 및 감수제 1.3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
시멘트 모르타르 22.1중량%, 골재 43.9중량%, 에폭시수지 6.2중량%, 지연제 0.6중량%, 유리섬유 21중량%, 칼슘설포알루미네이트 7.1중량%을 강제믹서에 투입하여 1차 교반한 후, 배합수 5.4중량% 및 감수제 1.3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
아래의 실험예들은 본 발명에 따른 실시예 1내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1, 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<실험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따른 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2404에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 실시하였다.
아래의 (표 2)는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 것이다.
구분
 압축강도(kgf/am2)
7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 320 390 472
실시예 2 310 379 466
실시예 3 300 370 450
비교예 1 200 235 290
비교예 2 280 350 430
(표 4)를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 압축강도가 높았다.
<실험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3의 콘크리트 조성물과 비교예 1, 2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정하였다.
구분
 휨강도(kgf/am2)
7일후 14일후 28일후
실시예 1 45 58 73
실시예 2 43 55 69
실시예 3 42 52 67
비교예 1 38 48 64
비교예 2 40 49 64
(표 5)를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3은 시공 후 7일이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생되어 콘크리트의 변형이 발생하지 않는다. 특히, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 휨강도가 높았다.
<실험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3의 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해 저항성 시험을 하였다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
(표 6)은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
내구성 지수 94 92 92 48 90
(표 6)을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1에 비하여 내구성 지수가 월등히 높고 비교예 2에 비해 약간 높음을 알 수 있다.
② 다음, 상기한 콘크리트 조성물을 포함하는 조형물(인공암)에 대해 설명한다.
본 발명의 조형물은 예를 들어, 조경용 인공암벽 또는 볼더링용 인공암벽용으로 적용될 수 있다.
이러한 본 발명의 조형물은 2개의 실시예를 갖는다. 먼저, 제1 실시예의 조형물은 도 1에서와 같이, 설치 벽면(1)의 외부에 고정 설치되는 기초골조(10)를 가질 수 있다..
또한, 제1 실시예의 조형물은 상기 기초골조(10)의 외부에 고정 설치되어 조형물의 기초 형태를 형성하는 조형골조(11)를 가질 수 있다.
또한, 제1 실시예의 조형물은 상기 조형골조(11)의 외부에 고정 설치되어 조형물의 세부형태를 형성하는 이형철근(21)을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 조형물은 상기 이형철근(21)의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제(22)가 도포되는 금속망(23)을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 조형물은 상기 금속망(23)의 외면에 도포되는 상기 콘크리트 조성물(24)을 더 포함할 수 가질 수 있다.
이에 더하여, 제1 실시예의 조형물은 상기 콘크리트 조성물(24)의 외측 표면에 도포되는 방수층(25)을 가질 수 있다.
한편, 상기 콘크리트 조성물(24)은 초벌 미장층(241), 재벌 미장층(242) 및 정벌 미장층(243) 등 3개층이 순차적으로 도포되어 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 초벌 미장층(241) 및 재벌 미장층(242))의 두께는 각각 15 ~ 25mm로 될 수 있다. 아울러, 상기 정벌 미장층(243)의 두께는 상기 재벌 미장층(242) 두께의 1 내지 2배의 두께로 될 수 있다.
또한, 상기 금속망(23)은 메쉬(mesh)의 조밀성을 위해 2겹 또는 그 이상의 복수겹으로 구성될 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 제2 실시예의 조형물은 도 2와 같은 구성을 가질 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 제2 실시예의 조형물은, 앞서 설명된 조형물의 구성에서 기초골조, 조형골조 및 이형철근을 대신하여 압축스티로폼(40)이 대신 구성된 것을 제외하고 앞선 조형물의 구성과 동일하므로 별도의 상세 설명은 생략하기로 한다.
도 2에서 미 설명부호인 51은 금속망이고, 52는 접착제, 53은 초벌 미장층, 54는 재벌 미장층, 55는 정벌 미장층, 56은 방수층이다.
이러한 제1 실시예의 조형물은 본인의 국내특허등록 제10-0898348호(이하 '선행문헌'이라 한다)에 개시된 조형물의 구조와 유사하나, 본 조형물은 앞서 설명된 콘크리트 조성물이 이용되는 발명이므로 선행문헌과는 다른 발명으로 해석되어야 할 것이다.
③ 다음, 상기한 콘크리트 조성물을 포함하는 제1 실시예의 조형물 시공방법에 대해 설명한다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 인공폭포와 같은 대형 조형물을 시공하는 방법은, 설치 벽면(1)의 외부에 기초골조(10)를 설치하는 단계(S10), 기초골조(10)의 외부에 조형골조(11)를 설치하여 조형물의 기본형태를 형성하는 단계(S20), 조형골조(11)의 외부에 이형철근(21)을 설치하여 조형물의 세부형태를 형성하는 단계(S30), 이형철근(21)이 조밀성을 갖도록 이형철근의 외부에 금속망(23)을 설치하는 단계(S40) 및 상기 금속망(23)의 외부에 유리섬유가 포함된 상기 콘크리트 조성물(24)을 도포함으로써 조형물을 형성하는 단계(S50)를 포함한다.
상기 기초골조(10)를 설치하는 단계(S10)는 설치벽면(11)의 외측에 C형강 및 H형강 등을 포함하는 철골구조물을 볼트와 같은 고정수단으로 고정한다.
여기서, 상기 기초골조(10) 및 조형골조(11)에는 화재 발생시 고온의 열에 의해 구조내력이 급격히 저하되어 구조물이 붕괴되는 것을 방지하도록 내화도료를 도포하는 것이 바람직하다. 여기서, 내화도료는 방청도료와 내화도료를 보호하는 상도도료를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 기초골조(10) 및 이와 볼트 체결되는 조형골조(11)는 시공되는 조형물의 크기 및 무게에 따라 조립식 경량철골 시스템으로 할 수 있다. 조립식 경량철골 시스템의 구조는 볼트만으로 결합되므로 조립식 경량철골 시스템은 재활용이 가능하다. 상기 조형골조(11)는 원하는 조형물의 기초형태를 형성하는 골조이다.
상기 조형물의 세부형태를 형성하는 단계(S30)는 조형물의 세부형태를 형성하기 위해 상기 조형골조(11)에 이형철근(21)을 배근하는 것이다.
상기 이형철근(21)의 외부에 금속망(23)을 설치하는 단계(S40)는 복수 개의 빈공간이 형성된 이형철근(2)에 조밀한 메쉬의 금속망(23)을 설치하는 것이다. 이에 따라 콘크리트 조성물(23)을 도포하는 단계에서 콘크리트 조성물(24)이 이형철근(21) 및 금속망(23)에 원활하게 밀착될 수 있다.
한편, 상기 콘크리트 조성물(24)과 이형철근(21) 사이에는 금속과 콘크리트와 같은 이종(異種) 재료 간의 밀착성을 높이기 위해 접착제(22)가 도포될 수 있다. 즉, 금속과 콘크리트의 계면 사이에서 밀착력이 약하기 때문에 접착강도가 작아지고, 내수성이 약하므로 비나 습기 등의 수분에 닿은 상태에 있는 경우에 습기 등의 수분에 의해 접착강도가 저하되어 금속과 콘크리트 조성물이 박리되는 현상이 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해 금속과 콘크리트 조성물 사이에 접착제(22)가 도포되는 것이 바람직하다.
상기 접착제(22)의 성분은 1분자중에 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖고, 또한, 1분자중에 메타크릴로일기 또는 아크릴로일기를 1개 이상 갖는 것에 소위 라디칼 중합개시제 및 중합개시제의 분해를 촉진시키는 화합물을포함하는 것이 바람직하다. 여기에, 상기 접착제(23)의 점도나 경화속도를 조절할 수 있도록 1분자중에 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖지않는 (메타)아크릴레이트가 포함하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 접착제(22)는 공기와 접하고 있는 부분의 경화를 신속히 하기 위해 파라핀류를 사용할 수 있다.
상기 인공암을 형성하는 단계(S50)는, 상기 금속망(23)의 표면에 유리섬유를 포함하고 있는 콘크리트 조성물(24)을 도포하는 것으로서, 이 인공암 형성단계(S50)는 표면처리 단계(S51), 방수처리 단계(S52)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 유리섬유는, 스프레이 건을 통해 도포되고, 콘크리트 조성물(24)의 전체중량% 중 11 ~ 18 중량%를 구성하도록 포함된다.
종래에는 유리섬유를 혼합하여 스프레이 건을 통해 도포하는 방법으로는 상기 유리섬유의 중량% 비율에 있어 경화된 후의 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물 전체중량 중 3중량%를 초과할 수 없었다.
이에 따라 글리세린, 트리에탄올아민 등을 콘크리트 조성물에 혼합하여 스프레이 건을 통해 도포함으로써 경화된 후의 유리섬유를 포함한 콘크리트 조성물에 포함된 유리섬유의 비율은 3중량%를 초과할 수 있었다. 그러나, 상술한 바와 같은 방법으로 3중량%를 초과할 수 있었으나, 유리섬유를 혼합한 상태에서 스프레이건을 통해 도포함으로써, 유리섬유가 시멘트 모르타르에 엉기는 현상 또는 뭉치는 현상을 방지할 수 없어 경화된 후의 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물(24) 중 유리섬유의 비율은 11중량%를 초과할 수 없었다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 경화된 후의 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물 중 유리섬유의 비율이 11중량%를 초과하기 위해, 스프레이 건의 말단부에 도 5와 같은 제1공급로(a)를 주관으로 하고, 제1공급로(a)의 말단부에 상기 제1공급로(a)와 연통되는 가지관인 제2공급로(b)를 형성하는 합류관을 통해 외부로 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포한다.
즉, 제1 공급로(a)에는 일정속도로 콘크리트 조성물(24)이 유입되어 분사구(c)를 통해 외부로 분사되고, 제1공급로(a)와 연통되는 제2공급로(b)에는 일정 길이로 분쇄된 유리섬유가 일정속도로 유입되어 일정속도로 진행하는 상기 콘크리트 조성물(24)에 분사됨으로써 결과적으로 분사구(c)를 통해 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물(24) 외부로 분사되게 된다.
이때, 제1공급로(a)와 제2공급로(b)가 이루는 각도(θ)가 예각으로 형성되는 것이 제2공급로(b)를 통해 일정속도로 유입되는 유리섬유가 제1공급로(a)를 통해 외부로 분사되는 콘크리트 조성물에 잘 혼합될 수 있다.
또한, 제1공급로(a)를 통해 분사방향으로 진행하는 콘크리트 조성물에 유리섬유가 분사된 후, 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물은 곧바로 외부로 분사됨으로써 엉김 또는 뭉침현상이 발생하지 않을 수 있다.
이를 통해, 종래와 같이 엉김 또는 뭉침현상을 완화해주는 완화제를 포함하지 않으면서도, 도포되어 경화된 후의 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물 중 유리섬유의 함유비율이 11중량%를 초과하여 구성되도록 도포할 수 있게 된다.
한편, 상기 콘크리트 조성물(24)은 초벌 미장층(241)을 형성하는 단계, 재벌 미장층(242)을 형성하는 단계 및 정벌 미장층(243)을 형성하는 단계를 통해서 각 층의 외측 표면에 소정의 처리를 할 수 있는 시간을 확보할 수 있게 된다.
여기서, 초벌 미장층(241)을 형성하는 단계는 이형철근(21) 및 금속망(23)에 직접 도포하는 것으로 15~ 25mm의 두께로 형성될 수 있도록 도포하는 것이 적절하며, 이를 통해 인공암의 개략적인 형태가 형성될 수 있다. 또한, 재벌 미장층(242)을 형성하는 단계는 초벌 미장층(241)의 외측면에 콘크리트 조성물(24)을 재차 도포하는 것으로서, 상기 초벌 미장층(241)의 두께와 대응되도록 도포하는 것이 바람직하다.
아울러, 재벌 미장 단계를 통해 초벌 미장층(241)에 의해 형성된 조형물(인공암)의 개략적인 형태를 더욱 구체화할 수 있게 된다.
또한, 정벌 미장층(243)을 형성하는 정벌 미장단계는 재벌 미장층(242)의 외측면에 콘크리트 조성물(24)을 도포하는 것으로서, 재벌 미장층(242)의 두께에 비해 1배 내지 2배 즉, 15mm ~ 50mm의 두께로 도포하는 것이 바람직하다. 아울러, 정벌 미장단계를 통해 재벌 미장단계에 의해 형성된 조형물의 형태가 더욱 세밀하게 다듬어질 수 있게 된다.
한편, 초벌 미장층(241)의 외측표면 및 재벌 미장층(242)의 외측표면에는 재벌 미장층(242) 및 정벌 미장층(243)을 형성하기 전에 도포하는 GRC가 탈락하는 것을 방지하기 위해 외측표면에 소정의 도구를 사용하여 표면 거칠기를 높이거나, 소정의 접착제를 더 도포할 수 있다.
이와 같이, 3단계에 걸친 미장단계에 의해 인공암의 외형을 형성함으로써 종래 기제작된 인공암 패널을 이용함으로써 발생하는 인공암 패널과 골조 사이에 이격공간이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 인공폭포(A)와 같은 큰 조형물을 시공함에 있어 적절한 두께를 확보할 수 있게 되고, 이를 통해 비, 바람 등의 외란(外亂)으로부터 인공암이 안정적으로 유지될 수 있게 된다.
또 한편, 표면처리 단계(S51)는 콘크리트 조성물의 표면을 바위형상으로 만들기 위해 소정의 도구로 세밀하게 다듬어 디테일하게 작업하는 것이다. 즉, 상기 정벌 미장층(243)에 바위의 외측표면을 형성할 수 있도록 일정한 면을 가진 도구를 이용하여 바위의 외측 표면을 개략적으로 형성한 후, 상기 외측표면에 바위표면의 균열 등을 표현할 수 있도록 날카로운 도구를 사용하여 바위표면을 표현함으로써 인공암의 외측표면의 형태를 완성할 수 있게 된다.
방수처리 단계(S52)는 콘크리트 조성물의 외측 표면에 방수층(25)을 형성하도록 내화도료, 방수액 등을 도포할 수 있다. 이때, 상기 방수층(25)의 외측 표면으로 소정의 페인트를 사용하여 인공암에 착색을 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 인공암 형성단계(S50), 표면처리 단계(S51), 방수처리 단계(S52)를 통해 인공폭포에 사용되는 인공암이 형성될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 조형물의 시공 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예는 제1실시예와는 달리 소형조형물의 시공방법에 관한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 제2실시예인 조형물 시공 방법에 관한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 나무 조형물 등의 소형 조형물을 시공하는 방법은 소망하는 형태의 인공암의 개략적인 형상을 압축된 스티로폼으로 제작하는 압축 스티로폼(40) 제작 단계(S100), 압축 스티로폼(40)의 외측에 금속망(51)을 설치하는 금속망 설치단계(S110), 금속망의 표면에 접착제(52)를 도포하는 단계(S120), 금속망의 외측으로 인공암이 형성되도록 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물(24)을 제1실시예에서와 같이 초벌 미장층(53), 재벌 미장층(54), 정벌 미장층(55)이 형성되도록 도포하고, 표면에 방수층(56)을 형성하도록 소정의 시료를 도포하여 인공암을 형성하는 인공암 형성단계(S130)를 포함한다.
이후, 필요에 따라 제1실시예에서와 같이 인공암이 형성된 후 인공암(50)을 디테일한 공정을 통해 나무 조형물 등 원하는 조형물이 되도록하며, 마무리로 최외곽층의 표면에 소정의 내화도료 및 페인트 등을 도포하여 소형 조형물의 제작을 완료하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 조형물 시공방법은 실내 또는 실외에 설치될 수 있는 나무 조형물 등의 소형조형물의 제작에 관한 실시예이다.
즉, 제1실시예와 제2실시예의 차이점은 제1실시예의 골조와 이형철근의 설치가 제2실시예에서는 압축 스티로폼으로 대체된다는 것이 외에는 다른 차이점이 없으므로 방법 상의 상세한 설명은 생략한다.
상술한 제1실시예 및 제2실시예를 통해 현장에서 인공암을 제작가능함으로써 실내 또는 실외의 주변환경과 잘 어울릴 수 있는 독창적인 조형물의 제작이 가능하다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 기초골조 11 : 조형골조
21 : 이형철근 22 : 접착제
23 : 금속망 24 : 콘크리트 조성물
25 : 방수층 241 : 초벌 미장층
242 : 재벌 미장층 243 : 정벌 미장층

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 시멘트 모르타르 7~25중량%, 골재 35~55중량%, 에폭시수지 2~12중량%, 배합수 1~10중량%, 감수제 0.05~2중량%, 지연제 0.002~0.9중량%, 유리섬유 11~18중량% 및 칼슘설포알루미네이트 4.1~6.4중량%를 포함하되,
    상기 유리섬유는 섬유경이 10 ~ 20㎛인 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유리섬유는 알칼리성 촙스트랜드(chopped strand)인 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  6. 삭제
  7. 제2항에 기재된 콘크리트 조성물을 포함하는 조형물로서,
    설치 벽면의 외부에 고정 설치되는 기초골조;
    상기 기초골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 기초형태를 형성하는 조형골조;
    상기 조형골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 세부형태를 형성하는 이형철근;
    상기 이형철근의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제가 도포되는 금속망; 및
    상기 금속망의 외면에 도포되는 상기 콘크리트 조성물;
    을 포함하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 초벌 미장층, 재벌 미장층 및 정벌 미장층이 순차적으로 도포되어 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초벌 미장층 및 재벌 미장층의 두께는 각각 15 ~ 25mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정벌 미장층의 두께는 상기 재벌 미장층 두께의 1 내지 2배의 두께로 된 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 금속망은 2겹으로 구성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 조형물은, 조경용 각종 조각조형물 또는 인공폭포용 인공암 또는 볼더링용 인공암벽으로 사용되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  13. 제7항 기재의 조형물 시공방법으로서,
    설치 벽면의 외부에 기초골조를 설치하는 단계;
    상기 기초골조의 외부에 조형골조를 설치하여 조형물의 기본형태를 형성하는 단계;
    상기 조형골조의 외부에 이형철근을 설치하여 조형물의 세부형태를 형성하는 단계;
    상기 이형철근이 조밀성을 갖도록 상기 이형철근의 외부에 금속망을 설치하는 단계; 및
    상기 금속망의 외측에 유리섬유가 포함된 제2항 기재의 상기 콘크리트 조성물을 스프레이건을 통해 도포하되, 상기 콘크리트 조성물은 상기 스프레이건을 통해 제1 공급로로 분사되며, 상기 유리섬유는 상기 스프레이건을 통해 제2 공급로로 분쇄된 상태로 상기 콘크리트 조성물에 혼합되게 분사되어 분사구를 통해 상기 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포함으로써 인공암을 형성하는 인공암 형성단계;
    를 포함하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물 시공방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속망 설치단계 후, 상기 금속망의 외측으로 접착제를 도포하는 접착제 도포단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물 시공방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 인공암 형성단계는, 금속망 외측으로 콘크리트 조성물을 도포하여 초벌 미장층을 형성하는 단계, 상기 초벌 미장층의 외측으로 콘크리트 조성물을 재차 도포하여 재벌 미장층을 형성하는 단계 및 상기 재벌 미장층의 외측으로 콘크리트 조성물을 최종적으로 도포하여 정벌 미장층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 시공방법.
  16. 제2항에 기재된 콘크리트 조성물을 포함하는 조형물로서,
    상기 조형물의 형상에 따라 압축 성형되는 압축 스티로폼;
    상기 압축 스티로폼의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제가 도포되는 금속망;
    상기 금속망의 외면에 도포되는 제2항 기재의 콘크리트 조성물;
    상기 콘크리트 조성물의 표면에 도포되는 마감층으로 이루어진 콘크리트 조성물을 이용한 조형물.
  17. 제16항에 기재된 조형물 시공방법에 있어서,
    상기 조형물의 형상에 따라 압축된 스티로폼으로 제작하는 압축 스티로폼 제작단계;
    상기 압축 스티로폼의 외측에 금속망을 설치하는 금속망 설치단계;
    상기 금속망의 표면에 접착제를 도포하는 단계; 및
    상기 금속망의 외측에 유리섬유가 포함된 제2항 기재의 콘크리트 조성물을 스프레이건을 통해 도포하되, 상기 콘크리트 조성물은 상기 스프레이건을 통해 제1 공급로로 분사되며, 상기 유리섬유는 상기 스프레이건을 통해 제2 공급로로 분쇄된 상태로 상기 콘크리트 조성물에 혼합되게 분사되어 분사구를 통해 상기 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포함으로써 인공암을 형성하는 인공암 형성단계;
    를 포함하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물 시공방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 금속망 설치단계 후, 상기 금속망의 외측으로 접착제를 도포하는 접착제 도포단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 이용한 조형물 시공방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 인공암 형성단계는, 금속망 외측으로 제2항 기재의 콘크리트 조성물을 도포하여 초벌 미장층을 형성하는 단계, 상기 초벌 미장층의 외측으로 상기 콘크리트 조성물을 재차 도포하여 재벌 미장층을 형성하는 단계 및 상기 재벌 미장층의 외측으로 상기 콘크리트 조성물을 최종적으로 도포하여 정벌 미장층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 시공방법.
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