KR101311164B1 - 방수성 경량 콘크리트 조성물 - Google Patents

방수성 경량 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방수성 경량 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정제수, 시멘트, 발포제 및 골재로 이루어져, 중량이 가볍고 방수성을 나타낼 뿐만 아니라, 단열성, 내연성, 흡음성 및 시공성이 우수하며, 저렴한 제조비용을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물은 건설현장에서 발생하는 폐자재를 적용할 수 있기 때문에, 환경친화적인 효과를 나타낸다.

Description

방수성 경량 콘크리트 조성물 {LIGHTWEIGHT CONCRETE COMPOSITION HAVING WATER PROOF}
본 발명은 방수성 경량 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량이 가벼울 뿐만 아니라, 단열성, 내연성, 흡음성 및 시공성이 우수하며, 건설현장에서 발생하는 폐자재를 적용할 수 있기 때문에 환경친화적이며, 저렴한 제조비용을 나타내는 방수성 경량 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 방수성 경량 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량이 가벼울 뿐만 아니라, 단열성, 내연성, 흡음성 및 시공성이 우수하며, 건설현장에서 발생하는 폐자재를 적용할 수 있기 때문에 환경친화적이며, 저렴한 제조비용을 나타내는 방수성 경량 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 건축 및 토목용 구조물의 시공시에 사용되는 경량 콘크리트는 흡습성과 건조수축이 보통 콘크리트보다 훨씬 큰 것으로, 동물성 또는 식물성 기포제를 사용하며 시멘트와 물을 혼합하여 슬러리화한 상태에서 기포제가 발포기를 통과하여 발포된 기포액과 다시 혼합하여 적정한 물성이 확보되도록 제조한다.
상기의 경량 콘크리트는 상온 및 상압에서 양생하는 것과 오토클레이브(autoclave)에서 양생하는 2종류로 나뉘는데, 상온 및 상압에서 양생하는 경량 콘크리트는 시멘트 반죽에 발포기를 통과한 발포액제를 혼합하여 상온 및 상압에서 양생하며, 보통 기건 비중이 0.4 내지 0.6이며, 압축강도가 8 내지 12kgf/㎠로서 흡수성이 크고 건조시 균열이 생기는 단점이 있어 주로 터널 뒷채움용, 폐광채움용, 아파트의 바닥충진용 등으로 활용되고 있으며, 다른 용도로의 활용은 거의 없는 실정이다.
오토클레이브로 양생한 기포 콘크리트는 실리카분이 많이 들어 있는 모래와 생석회 등을 주원료로 만들며, 슬러리에 발포제와 안정제 등을 섞어 거푸집에 넣고 발포팽창하여 케이크 모양으로 굳었을 때 꺼내 소요형상을 잘라 오토클레이브 안에서 약 180℃, 10기압으로 양생하며, ALC(autoclaved lightweight concrete)라고 칭하는데, 기건 비중이 약 0.5 내지 0.8 정도이며, 흡수건조할 때 용적변형이 적어 균열이 잘 생기지 않으며 단열성이 뛰어나다는 장점이 있으나 압축강도가 낮고, 제조비용이 고가인 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 중량이 가볍고 방수성능을 나타낼 뿐만 아니라, 압축강도, 단열성, 내연성, 흡음성 및 시공성이 우수한 방수성 경량 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 건설현장에서 발생하는 폐자재를 적용할 수 있기 때문에, 환경친화적이며, 저렴한 제조비용을 나타내는 방수성 경량 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 압축강도 및 내충격성을 나타낼 뿐만 아니라, 사용되는 분야에 맞도록 중량, 내화학성, 원적외선 방출 등과 같은 기능성이 부여된 콘크리트를 제공하는 방수성 경량 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 정제수, 시멘트, 발포제 및 골재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수성 경량 콘크리트 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물은 정제수 100 중량부, 시멘트 50 내지 55 중량부, 발포제 3 내지 4 중량부, 골재 30 내지 35 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 시멘트는 포졸란 또는 포틀랜드 시멘트로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포제는 알루미늄, 아연, 카세인 및 알킬에테르황산에스테르염 수용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 골재는 모래, 스티로폼, 황토 및 규사로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물에는 상기 정제수 100 중량부 대비 보강제 20 내지 30 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 보강제는 폴리프로필렌 섬유, 플라이에쉬 및 발포점토로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물은 중량이 가볍고 방수성을 나타낼 뿐만 아니라, 압축강도, 단열성, 내연성, 흡음성 및 시공성이 우수한 콘크리트를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 건설현장에서 발생하는 폐자재를 적용할 수 있기 때문에, 환경친화적이며, 저렴한 제조비용을 나타내는 콘크리트를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 우수한 압축강도 및 내충격성을 나타낼 뿐만 아니라, 사용되는 분야에 맞도록 중량, 내화학성, 원적외선 방출 등과 같은 기능성이 부여된 콘크리트를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물은 정제수, 시멘트, 발포제 및 골재로 이루어지며, 정제수 100 중량부, 시멘트 50 내지 55 중량부, 발포제 3 내지 4 중량부, 골재 30 내지 35 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 시멘트는 50 내지 55 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물의 주재료로, 상기 정제수와 혼합된 후에 경화되어 콘크리트 조성물을 제공하는 역할을 하는데, 경량 콘크리트에 적합한 포졸란 또는 포틀랜드 시멘트로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시멘트를 대신하여, 건설현장에서 발생한 폐콘크리트를 사용할 수도 있는데, 건설현장에서 발생한 폐콘크리트에서 철근이나 자갈 등과 같은 불순물을 분리하고, 불순물이 분리된 콘크리트를 분쇄기로 분쇄하여 입자크기가 0.1 내지 0.5 밀리미터를 갖도록 한 후에 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 시멘트의 함량이 50 중량부 미만이면, 상기 정제수에 비해 시멘트의 함량이 낮아 경량 콘크리트의 강도가 저하되며, 상기 시멘트의 함량이 55 중량부를 초과하게 되면, 콘크리트의 무게가 지나치게 증가하게 된다.
상기 발포제는 3 내지 4 중량부가 함유되며, 발포제에 의해 생성된 가스는 콘크리트 조성물의 중량을 줄여주는 역할을 할 뿐만 아니라, 골재로 사용되는 모래, 스티로폼, 황토 및 규사 사이에 침투하여 상기 골재들과 시멘트의 부착력을 향상시켜주며, 방수성이 부여된 콘크리트 조성물을 제공하는 역할을 한다.
이때, 상기 발포제는 알루미늄, 아연, 카세인 및 알킬에테르황산에스테르염 수용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 알킬에테르황산에스테르염 수용액은 알킬에테르황산에스테르염을 물과 혼합하여 2 내지 4%의 농도를 갖도록 희석한 후에 선발포시켜 발포제로 적용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 알킬에테르황산에스테르염 수용액은 상기 알루미늄이나, 아연 및 카세인에 비해 가격이 저렴하기 때문에, 본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물의 제조비용을 더욱 낮출 수 있다.
상기의 발포제 성분 중 알루미늄은 상기 시멘트 성분과 반응하여 가스를 발생시키는데, 알루미늄과 시멘트 성분이 반응하여 가스가 발생하는 과정을 아래 반응식에 나타내었다.
<반응식>
2Al+Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO)2 + 3H2↑
상기 골재는 30 내지 35 중량부가 함유되며, 모래, 스티로폼, 황토 및 규사로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 골재의 종류에 따라, 방수성, 압축강도, 경량성 및 기능성 등이 강화된 방수성 경량 콘크리트를 제조할 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 골재로 모래나 규사를 사용할 경우에는 압축강도가 향상된 방수성 경량 콘크리트가 제조된다.
또한, 골재로 스티로폼을 사용하는 경우에는 경량성이 향상된 방수성 경량 콘크리트가 제조되는데, 골재로 스티로폼이 사용된 콘크리트는 외관이 일반 스티로폼과 크게 구분되지 않지만, 스티로폼 성분 사이에 콘크리트성분이 채워진다.
이때, 스티로폼은 건설현장에서 발생하는 폐 스티로폼을 사용할 수 있으며, 건설현장에서 수거된 폐 스티로폼 표면에 잔존하는 이물질을 제거한 후에 건조하고, 분쇄기로 분쇄한 후에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 골재로 황토를 사용하는 경우에는 항균효과 및 원적외선 방출효과를 나타내는 방수성 경량 콘크리트를 제조할 수 있는데, 황토에서 방출되는 원적외선은 세포의 생리작용을 활발히 하고, 열에너지를 발생시켜 유해 물질을 방출하는 광전효과를 나타내기 때문에, 황토를 골재로 사용한 콘크리트는 우수한 기능성을 갖게된다.
상기 골재의 함량이 30 중량부 미만이면, 상기의 효과들이 미미하며, 골재의 함량이 35 중량부를 초과하게 되면, 시멘트에 비해 상대적으로 많은 양이 첨가되기 때문에, 상기 골재와 시멘트의 접착력이 저하되어, 상기 골재 성분이 콘크리트에서 쉽게 이탈되는 현상이 발생할 수 있다.
또한, 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물에는 상기 정제수 100 중량부 대비 보강제 20 내지 30 중량부가 더 향상될 수도 있는데, 상기 보강제는 폴리프로필렌 섬유, 플라이에쉬 및 발포점토로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 보강제는 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물에 함유되어, 방수성 경량 콘크리트 조성물의 압축강도나 내충격성을 더욱 향상시키는 역할을 하는데, 상기 폴리프로필렌 섬유는 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물에 함유되어 압축강도 및 내충격성을 향상시키는 역할을 하는데, 직조된 것이나 그물망 구조를 갖도록 형성된 후에 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 플라이애쉬는 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물의 압축강도를 향상시켜줄 뿐만 아니라, 콘크리트의 내화학성 및 수화열을 감소시키는 역할을 한다.
상기 발포점토는 상기 방수성 경량 콘크리트 조성물의 압축강도를 향상시켜 주면서도, 발포과정을 거쳐 다수의 기공층이 존재하기 때문에, 경량성을 함께 향상시켜 줄 수 있다.
상기 보강제의 함량이 20 중량부 미만이면, 상기의 효과들이 미미하며, 보강제의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 시멘트에 비해 상대적으로 많은 양이 첨가되기 때문에, 보강제 및 골재와 상기 시멘트의 접착력이 저하되어, 상기 보강제 및 골재 성분이 콘크리트에서 쉽게 이탈되는 현상이 발생할 수 있다.
상기와 같은 성분으로 이루어진 방수성 경량 콘크리트 조성물을 몰드통에 투입하고 타설하게 되면, 상기 발포제 성분으로 인해 기포가 형성되면서 경량성이 부여되고, 상온 및 상압에서 양생을 완료한 후에는 컷팅기를 이용하여 원하는 크기로 절단하여 제품화할 수 있다.
즉, 상기의 과정을 통해 제조된 방수성 경량 콘크리트는 건축물의 재료로 적용되거나, 벽돌이나, 블럭과 같은 형태로도 적용될 수 있는데, 일반 시멘트 벽돌의 경우 1 내지 1.2 미터 정도 쌓게 되면 굳힘시간이 필요한데, 본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물로 제조된 벽돌의 경우 최대 8 미터 정도까지 별도의 굳힘시간 없이 시공할 수 있기 때문에 시공시간을 단축할 수 있다.
또한, 일반적으로 건축물의 벽체는 철근콘크리트나, 벽돌 등을 적용하여 제조되지만, 본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물은 금형에서 플라스틱제품을 찍어내듯이 현장타설 기계를 이용하여 빠른 시간에 원하는 크기의 벽체로 제조할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 방수성 경량 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 벽체는 48시간 이내에 약 32평에 해당하는 건축물의 벽체를 제공할 수 있기 때문에, 시공시간을 단축할 수 있다.
상기의 과정을 통해 제조된 방수성 경량 콘크리트는 중량이 가볍고, 방수성을 나타낼 뿐만 아니라, 압축강도, 단열성, 내연성, 흡음성 및 시공성이 우수하며, 건설현장에서 발생하는 폐자재를 적용할 수 있기 때문에, 환경친화적이며, 저렴한 제조비용을 나타낸다.
또한, 폴리프로필렌 섬유, 플라이에쉬 및 발포점토 등과 같은 보강제가 더 첨가되어 우수한 압축강도 및 내충격성을 나타낼 뿐만 아니라, 사용되는 분야에 맞도록 중량, 내화학성, 원적외선 방출 등과 같은 기능성을 부여할 수 있다.

Claims (7)

  1. 정제수 100 중량부, 시멘트 50 내지 55 중량부, 발포제 3 내지 4 중량부, 골재 30 내지 35 중량부 및 보강제 20 내지 30 중량부로 이루어지며,
    상기 발포제는 카세인 및 알킬에테르황산에스테르염 수용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
    상기 보강제는 폴리프로필렌 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수성 경량 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시멘트는 포졸란 또는 포틀랜드 시멘트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수성 경량 콘크리트 조성물.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 골재는 모래, 스티로폼, 황토 및 규사로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수성 경량 콘크리트 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
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