KR101760216B1

KR101760216B1 - 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록

Info

Publication number: KR101760216B1
Application number: KR1020160109383A
Authority: KR
Inventors: 그렉 조
Original assignee: 그렉 조
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-07-20

Abstract

본 발명은 투수 유지성능을 갖는 소재를 이용한 투수성 블록에 관한 것으로서, 투수성을 갖음과 함께 강도가 향상된 다층으로 구성된 투수성 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는, 블록몰드와 원형몰드를 준비하는 제1 단계; 제1 단계에서 준비된 블록몰드에만 고강도콘크리트를 충진하는 제2 단계; 제2 단계에서 충진된 고강도콘크리트를 압축하는 제3 단계; 제3 단계에서 압축된 고강도콘크리트의 상측과 상기 원형몰드에 투수성콘크리트를 충전하는 제4 단계; 제4 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제5 단계; 제4 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제6 단계; 제5 및 6단계 이후에, 상기 블록몰드 및 원형몰드에 투수성콘크리트가 완충되도록 충진하는 제7 단계; 제7 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제8 단계; 및 제7 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제9 단계;로 이루어지는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 관한 것이다.
일예로서 본 발명은, 진동을 인가하여 상기 블록몰드 및 원형몰드에 충진된 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트를 다지는 진동성형단계를 더 포함하되, 상기 진동성형단계는 제9 단계 이후에 진행되는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 관한 것이다.
다른 일예로서 본 발명은, 제3, 5, 6, 8 및 9 단계는 압축과 함께 진동을 인가하여 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트가 다져지도록 할 수 있으며, 상기 제9 단계 이후에는 가열경화, 탈형 및 영생의 과정이 수행되는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른, 원형몰드는 블록몰드의 내부를 관통하도록 설치된다.

Description

강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록{METHOD FOR MANUFACTURING FLY-ASH FOAMING BODY SIDEWALK-BLOCK, AND THE FLY-ASH FOAMING BODY SIDEWALK-BLOCK MANUFACTURED BY THE METHOD}

본 발명은 투수 유지성능을 갖는 소재를 이용한 투수성 블록에 관한 것으로서, 투수성을 갖음과 함께 강도가 향상된 다층으로 구성된 투수성 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록에 관한 것이다.

더욱 구체적으로는, 블록몰드와 원형몰드를 준비하는 제1 단계; 제1 단계에서 준비된 블록몰드에만 고강도콘크리트를 충진하는 제2 단계; 제2 단계에서 충진된 고강도콘크리트를 압축하는 제3 단계; 제3 단계에서 압축된 고강도콘크리트의 상측과 상기 원형몰드에 투수성콘크리트를 충전하는 제4 단계; 제4 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제5 단계; 제4 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제6 단계; 제5 및 6단계 이후에, 상기 블록몰드 및 원형몰드에 투수성콘크리트가 완충되도록 충진하는 제7 단계; 제7 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제8 단계; 및 제7 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제9 단계;로 이루어지는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 관한 것이다.

일예로서 본 발명은, 진동을 인가하여 상기 블록몰드 및 원형몰드에 충진된 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트를 다지는 진동성형단계를 더 포함하되, 상기 진동성형단계는 제9 단계 이후에 진행되는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 관한 것이다.

다른 일예로서 본 발명은, 제3, 5, 6, 8 및 9 단계는 압축과 함께 진동을 인가하여 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트가 다져지도록 할 수 있으며, 상기 제9 단계 이후에는 가열경화, 탈형 및 영생의 과정이 수행되는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른, 원형몰드는 블록몰드의 내부를 관통하도록 설치된다.

블록이란, 인도 또는 차도에 깔도록 제조된 블록 덩어리를 의미한다.

이러한 블록은 일반적으로 표면상의 물(빗물 등)이 노면에 스며들지 않도록 하고 도로의 우수구로 흘러들어가도록 한다.

그러나 상기의 경우에 블록이 설치된 지반 내부의 지하수가 부족하게 되고, 우수구의 막힘 등으로 차도 또는 인도에 물이 차오르는 형상이 발생되며, 특히 폭우가 내리면 빗물이 우수구를 통해 하천에 급작스럽게 유입되면서 하천범람 등의 자연재해를 발생시킨다.

이로 인해 근래에는 상기한 문제점을 감안하여 투수 블록이 제작되고 있는데, 이들은 대부분이 투수콘크리트로 양생된다.

이에 따라 투수 블록을 통해 빗물이 유입되어 지반에 유입되도록 하고 있는데, 빗물 등의 빠른 투수를 유도하기 위해서 등록실용신안공보 제20-0236949호의 '투수(透水)용 보도 블록' 및 등록실용신안공보 제20-0393671호의 '배수(排水) 물홈이 있는 블록' 등과 같이 블록의 일측에 다수 개의 배수구멍을 형성하고 있다.

그러나 위의 경우 배수구멍이 블록의 상/하측을 관통하도록 구성되어 있기 때문에 배수구멍에 이물질이 유입되는 등의 이유로 배수구멍이 막히고, 외적으로도 보기 좋지 않은 문제점이 있다. 이뿐만 아니라 보행자의 굽 또는 발빠짐으로 인한 불편함도 존재하는 실정이다.

따라서, 상기와 같이 별도의 배수구멍을 형성하지 않고도 투수성을 확보할 수 있는 블록의 기술 개발이 요구된다.

한편, 등록실용신안공보 제20-0448591호에는 '황토층이 상면으로 결합된 투수용 블록'이 기재되어 있다.

여기에 기재된 특허청구범위 중 청구항 1을 참조하면, "폐기물인 "바텀 애쉬"를 조골재(12)로 하고 여기에 시멘트(14)를 혼합한 시멘트 콘크리트 혼합물(16)를 성형틀에 넣어 진동 압축시켜 성형한 블록 몸체(18)의 상면(18')으로 다시 미세한 입자의 황토 분말(20)과 고결재(20') 및 점토(20")가 적량 혼합된 황토층(22)을 소정의 두께로 적층 결합하여 탈형하고 양생 경화시켜 블록(10)을 성형함에 있어서, 상기 블록(10)의 황토층(22)으로 굵은 모래(26)를 채워 넣을 수 있는 적어도 3 ~ 4개 정도의 투수공(24)을 상기의 황토층(22)이 가지는 두께와 같은 깊이로 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 황토층이 상면으로 결합된 투수용 블록"을 기재하고 있다.

상기 기술은, 굵은 모래를 투수공에 채워넣어 이물질의 유입은 방지하고 투수가 가능하도록 구성하고는 있으나, 여전히 외관상의 문제와 보행자 등의 굽 또는 발 빠짐에 대한 문제점을 해결할 수 없다.

더불어, 블록을 구성하는 조성물과 함량의 조절을 통해 강도를 증가시킬 수 있는데고 불구하고, 위 기술은 강도 증가에 관해 기재하고 있지 않는다.

등록실용신안공보 제20-0236949호(2001.09.26. 공고) 등록실용신안공보 제20-0393671호(2005.08.25. 공고) 등록실용신안공보 제20-0448591호(2010.04.27. 공고)

본 발명의 목적은, 투수 유지성능을 갖는 소재를 이용한 투수성 블록에 관한 것으로서, 투수성을 갖음과 함께 강도가 증가된 다층으로 구성된 투수성 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 플라이애쉬 발포체 블록에 있어서,

블록몰드와 원형몰드를 준비하는 제1 단계; 제1 단계에서 준비된 블록몰드에만 고강도콘크리트를 충진하는 제2 단계; 제2 단계에서 충진된 고강도콘크리트를 압축하는 제3 단계; 제3 단계에서 압축된 고강도콘크리트의 상측과 상기 원형몰드에 투수성콘크리트를 충전하는 제4 단계; 제4 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제5 단계; 제4 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제6 단계; 제5 및 6단계 이후에, 상기 블록몰드 및 원형몰드에 투수성콘크리트가 완충되도록 충진하는 제7 단계; 제7 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제8 단계; 및 제7 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제9 단계;로 이루어지는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 목적은, 진동을 인가하여 상기 블록몰드 및 원형몰드에 충진된 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트를 다지는 진동성형단계를 더 포함하되, 상기 진동성형단계는 제9 단계 이후에 진행되는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 일 목적은, 제3, 5, 6, 8 및 9 단계는 압축과 함께 진동을 인가하여 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트가 다져지도록 할 수 있으며, 상기 제9 단계 이후에는 가열경화, 탈형 및 영생의 과정이 수행되는, 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법을 제공하는데 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 따른 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록은, 블록몰드와 원형몰드를 준비하는 제1 단계; 제1 단계에서 준비된 블록몰드에만 고강도콘크리트를 충진하는 제2 단계; 제2 단계에서 충진된 고강도콘크리트를 압축하는 제3 단계; 제3 단계에서 압축된 고강도콘크리트의 상측과 상기 원형몰드에 투수성콘크리트를 충전하는 제4 단계; 제4 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제5 단계; 제4 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제6 단계; 제5 및 6단계 이후에, 상기 블록몰드 및 원형몰드에 투수성콘크리트가 완충되도록 충진하는 제7 단계; 제7 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제8 단계; 및 제7 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하는 제9 단계;로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

이때 본 발명은, 상기 원형몰드가 블록몰드의 내부를 관통하도록 설치되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록은, 투수성을 갖음과 동시에 강도가 증가되어 종래의 투수성을 갖음으로 인해 강도가 저하됨으로써 블록의 파손이 우려되는 상황을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 종래의 투수성 블록을 보면 물의 유입 또는 배출을 위해 일측에 중공이 형성되는데, 이러한 중공에 이물질이 유입되는 등으로 인해 미관상 수려하지 못한 반면, 본 발명은 상술된 문제점이 해소됨으로써 외관을 수려하게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 고 투수성소재를 적용함으로써, 투수 유지성능이 기존 투수블록보다 현저하게 향상되어 지하수 확보가 용이하고, 파손의 우려가 적어 유지관리 비용이 절감되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법의 흐름도를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 투수 유지성능을 갖는 소재를 이용한 투수성 블록에 관한 것으로서, 투수성을 갖음과 함께 강도가 증가되고, 다층으로 구성된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 강도가 향상된 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법을 첨부된 도면의 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

(1) 블록몰드 및 원형몰드 준비단계

소정의 형태를 갖는 블록몰드(mold)와 원형몰드를 준비하는 단계이다.

이때 소정의 형태라 함은, 첨부된 도면에 따르면 블록몰드의 경우 블록을 구성하는 모든 형태(예를 들면 사각형태)일 수 있고, 원형몰드의 경우 원형태일 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태로 구성될 수 있음이 당연하다.

본 단계에서 원형몰드는 블록몰드 내부를 관통하도록 설치될 수 있다.

(2) 고강도콘크리트 충진단계

고강도콘크리트 충진단계는, 블록몰드 및 원형몰드 준비단계에서 준비된 블록몰드에만 고강도콘크리트를 충진하는 단계이다.

이때 고강도콘크리트는, 플라이 애시 100중량부에 대하여 수용성 알칼리 규산염 20∼30중량부, 수용성 알칼리염 15∼20중량부, 감수제 0.1∼1.0중량부, 강도보강재 1.0∼3.0중량부 및 물 1.0~3.0중량부를 첨가하여 지오폴리머 중합반응을 일으켜 제조된 모르타르에 바텀 애시 골재, 제강 슬래그 골재, 동제형 슬래그 골재 및 니켈제련 슬래그 골재 중 하나 또는 2이상의 골재를 사용한 고강도콘크리트 조성물의 의미한다.

그리고 상술된 골재는 플라이 애시 100중량부에 대하여 입경 2.5∼15㎜ 크기의 굵은 골재 100∼450중량부와 입경 1∼2.5㎜ 크기의 잔 골재 50∼200중량부의 골재를 혼합한 것을 의미한다.

여기서, 상기한 플라이 애시는 석탄 화력발전소에서 석탄 연소시 발생한 것으로, 입자의 크기가 20㎛이하 크기의 구형의 유리질이나 대부분이 비정질 알루미나규산염 혹은 결정질의 실리카나, 철산화물 및 장석류로 구성되어 있다. 실용상에 있어서 플라이 애시 입자의 크기는 1∼20㎛정도이다.

그 성분은 다음 [표 1]과 같다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	Na₂O	K₂O	MGO	TiO₂	SO₃
중량%	52.2	22.8	3.85	3.41	0.13	1.49	0.89	1.18	2.90

수용성 알칼리규산염은 규산나트륨(Na2SiO3) 또는 규산칼륨(K2SiO3)으로 SiO2/Na2O, SiO2/K2O의 몰비는 1.0∼3.8 바람직하게는 1.5∼3.5인 것을 사용하고, 이를 단독 혹은 적당한 비율로 혼합한 것을 사용한다.

수용성 알칼리수산화물은 NaOH 또는 KOH를 단독 혹은 적당한 비율로 혼합한 것을 사용한다.

물은 물/알칼리의 몰비가 0.15∼0.25 되도록 사용한다.

감수제는 나프타린산, 카복실산 또는 인산칼륨(KHPO4)을 사용한다.

골재는 바텀 애시, 제강 슬래그, 동제련 슬래그, 니켈제련 슬래그 중 하나 또는 2이상의 골재를 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 골재는 굵은 골재와 잔 골재를 분급하여 사용하고, 굵은 골재의 입경은 2.5∼15㎜, 잔 골재의 입경은 1∼2.5㎜의 크기를 사용한다.

바텀 애시는 석탄 화력발전소에서 분쇄하여 폐기되는 상태를 그대로 체질하여 일정 입도로 조성하여 사용한다.

즉, 본 발명에서 사용하는 바텀 애시 골재는 상술한 크기의 굵은 골재와 잔 골재로 분급한 것을 혼합하여 사용한다.

바텀 애시의 화학성분 및 물성은 [표 2]에서 보는 바와 같다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	K2O	MgO	비중	흡수율 (%)
중량%	52.2	28.9	9.77	0.83	1.38	0.30	2.5	5~10

제강 슬래그는 고철 등을 용융 제련할 때 발생하는 전기로 슬래그와 용강을 만드는 과정에서 발생하는 전로 슬래그로 나뉜다. 전기로 슬래그는 1차 산화정련공장에서 발생하는 전기로 산화 슬래그와 2차 환원정련 후 주조공정에서 발생하는 환원슬래그로 다시 분류된다.

환원 슬래그는 팽창성 물질인 프리 CaO, MgO의 함유율이 높아 골재로 사용하기 어렵다. 그러나 프리 CaO를 상대적으로 적게 함유한 전기로 산화슬래그 (Electric Arc Furnace Oxidizing Slag)는 환원슬래그가 혼입되지 않는다는 시스템하에 본 발명의 콘크리트용 조성물의 잔골재로서 사용된다.

본 발명에서 사용하는 제강 전기로 산화 슬래그 골재는 상술한 크기의 굵은 골재와 잔 골재로 분급한 것을 혼합하여 사용한다.

제강 전기로 산화 슬래그의 화학성분과 물성은 [표 3]에서 보는 바와 같다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	K2O	MgO	비중	흡수율 (%)
중량%	16.0	12.3	27.0	25.6	6.4	5.1	3.42	0.68

동제련 슬래그는 동제련 공정에서 발생하는 슬래그로 철감람석(fayalite) (2FeO·SiO2)이 주성분이고, 이외에 CaO, MgO, Al2O3 등의 금속산화물이 포함된다.

본 발명에서 사용하는 동제련 슬래그 골재는 상술한 크기의 굵은 골재와 잔 골재로 분급한 것을 혼합하여 사용한다.

동제련 슬래그의 화학성분 및 물성은 [표 4]에서 보는 바와 같다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	K2O	MgO	비중	흡수율 (%)
중량%	30.0	5.0	55.0	1.5	-	1.0	3.79	0.48

니켈제련 슬래그는 페로니켈 제련소에서 발생되는 슬래그로 마그네슘과 철의 규산염 물질로 MgO, Fe2O3, SiO2 등 의 금속산화물로 구성되어 있다.

본 발명에서 사용하는 니켈제련 슬래그 골재는 상술한 크기의 굵은 골재와 잔 골재로 분급한 것을 혼합하여 사용한다.

니켈제련 슬래그의 화학성분 및 물성은 [표 5]에서 보는 바와 같다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	K2O	MgO	비중	흡수율 (%)
중량%	53.4	1.5	6.5	0.65	-	35.5	2.79	1.48

참고를 위해 부연하면, 지오폴리머 중합반응은 ① 강알칼리 수용액에서 알루미나규산염의 분해, ② 물에 의한 반응물질의 이동, ③ 알루미나규산염의 비정질 3차원구조의 교차결합으로 구성된다. 상기한 반응은 순서대로 진행되는 것은 아니고 거의 동시에 일어난다고 할 수 있다.

또한, [표 1]에서 상술하였다시피 플라이 애시는 대부분이 비정질인 알루미나규선염 물질에 약간의 철산화물 또는 결정질의 실리카, 장석류로 구성되어 있고, 따라서 플라이 애시와 알칼리 규산염과 수용성 알칼리염과의 지오폴리머 중합반응은 아래 수학식과 같이 반응될 수 있다.

[(Na, K)-Si-O-Al-O]n은 일명 저온 알루미나규산염 유리, 알칼리 활성화 시멘트, 지오 시멘트, 알칼리 결합 세라믹, 무기 폴리머 콘크리트 또는 지오폴리머라고도 한다. 현재까지 정확한 고화 반응기구에 대하여는 알려져 있지 않으나, 상기한 ③ 반응 후에 고화반응이 일어나는 것으로 이해된다.

(3) 제1 블록몰드 압축단계

제1 블록몰드 압축단계는, 고강도콘크리트 충진단계에서 충진된 고강도콘크리트를 압축하는 단계로서, 압축된 고강도콘크리트의 높이가 압축 전 고강도콘크리트의 높이에 90%가 되도록 압축한다.

이때 본 단계에서의 압축은 블록몰드만 압축될 수 있도록 압력을 가한다.

(4) 투수성콘크리트 1차 충진단계

투수성콘크리트 1차 충진단계는, 제1 블록몰드 압축단계 후에 진행되는 단계로서 블록몰드에 충진되어 압축된 고강도콘크리트의 상측과 원형몰드에 투수성콘크리트를 충진하는 단계이다.

이때, 블록몰드에 충진되는 투수성콘크리트는 상기 제1 블록몰드 압축단계에서 압축되어 형성된 10%의 빈 공간을 채우도록 충진(다시 말해, 블록몰드에 완충되도록 투수성콘크리트를 충진한다)되고, 원형몰드에 충진되는 투수성콘크리트는 원형몰드 전체 공간을 채우도록 충진된다.

여기서, 투수성콘크리트는 결합재로서 포트랜드시멘트 10~20중량%, 지오폴리머 5~20중량% 및 골재로서 바텀애시 60~85중량%를 혼합한 혼합물에 고성능 감수제 및 강도 보강재를 첨가하여 혼합된다.

이때 지오폴리머는 플라이애시 60~75중량%, 알칼리수산화물 또는 레드머드 5~20중량%, 규산소다 또는 규산칼륨 5~20중량%을 포함하여 구성된다.

또한, 바텀애시 골재는 1~3㎜, 3~5㎜, 5~10㎜의 크기로 선별한 골재로서, 상기 혼합물 총량에 대하여 1~3㎜인 것을 10~17중량%, 3~5㎜인 것을 25~33중량%, 5~10㎜인 것을 25~32중량% 포함하도록 구성된다.

또한, 상기 고성능 감수제는 나프타린산, 카아복실산 및 인산칼륨 중 어느 하나이며, 상기 결합재 사용량에 대해 0.1~0.5중량%를 첨가한다.

또한, 강도 보강재는 아크릴이나 비닐의 유기질 섬유 또는 야자수나 코코넛 열매를 건조하여 분쇄한 식물성 섬유로서, 상술된 혼합물(포트랜드시멘트+지오폴리머+바텀애시) 100중량%에 대하여 0.1~5.0중량%, 바람직하게는 0.2~2.0중량%를 첨가한다.

(5) 제2 블록몰드 압축단계

제2 블록몰드 압축단계는, 투수성콘크리트 1차 충진단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축시키는 단계이다.

이때 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트의 압축은, 상기 투수성콘크리트 1차 충진단계에서 충진된 전체 높이(고강도콘크리트 및 투수성 콘크리트 모두)의 85%의 높이를 갖도록 압축된다.

(6) 제1 원형몰드 압축단계

제1 원형몰드 압축단계는, 투수성콘크리트 1차 충진단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축시키는 단계로서, 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트가 압축 전의 80%의 높이를 갖도록 압축된다.

(7) 투수성콘크리트 2차 충진단계

투수성콘크리트 2차 충진단계는, 제1 원형몰드 압축단계 후에 진행되며, 블록몰드와 원형몰드에 투수성콘크리트가 완충되도록 충진하는 단계이다.

(8) 제3 블록몰드 압축단계

제3 블록몰드 압축단계는, 투수성콘크리트 2차 충진단계에서 충진된 블록몰드의 투수성콘크리트가 블록몰드 높이의 80%에 해당하는 높이가 되도록 압축하는 단계이다.

(9) 제2 원형몰드 압축단계

제2 원형몰드 압축단계는, 투수성콘크리트 2차 충진단계에서 충진된 원형몰드의 투수성콘크리트가 상기 제3 블록몰드 압축단계 이후 형성된 블록몰드의 높이와 동일한 높이를 갖도록 압축되는 단계이다.

따라서, 최종적으로 블록몰드와 원형몰드의 상부 표면상의 높이가 동일하게 된다.

(10) 진동성형단계

진동성형단계는, 제2 원형몰드 압축단계까지 종료된 이후에 블록몰드 및 원형몰드에 진동을 인가시켜 고강도콘크리트 및 투수성콘크리트가 다져지도록 하는 단계이다.

이러한 진동성형단계는, 상술된 블록몰드 및 원형몰드를 진동기 상에 장착한 후, 0.5~3분간 진동을 인가하고, 진동 인가가 완료되면 몰드를 가열실에서 60~90℃의 온도로 1~2시간 경화시키고 탈형하여 상온에서 10시간 양생시킴으로써, 본 발명에 따른 플라이애쉬 발포체 블록으로 성형된다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에 따라서 진동성형단계의 진동 인가는, 상술된 제1 블록몰드 압축단계, 제2 블록몰드 압축단계, 제1 원형몰드 압축단계, 제3 블록몰드 압축단계 및/또는 제2 원형몰드 압축단계와 동시에 수행될 수도 있으며, 이로 인해 압축과 동시에 고강도콘크리트와 투수성콘크리트가 압축과 동시에 다져지도록 할 수도 있다.

상기의 경우에는, 제2 원형몰드 압축단계 이후에 가열경화-탈형-영생의 과정을 거치도록 할 수도 있다.

이하에서는, 상술된 본 발명에 따라 제조된 플라이애쉬 발포체 블록을 기반으로 하되, 제조과정 중의 압축률에 변화를 주어 제조된 몇가지 실험군을 갖고 투수성 및 휨강도를 측정하도록 한다.

실험예 1. 압축률 변화에 따른 투수성 실험

(실험 방법)

아래 [표 6]과 같이 설정된 압축률을 갖되, 나머지 제조방법은 상술된 실시예에 기반한 플라이애쉬 발포체 블록을 1L 비커의 유입구 크기과 동일하게 되도록 가공하고, 비커의 유입구에 플라이애쉬 발포체 블록을 끼운 뒤, 비커의 유입구 주변을 완전히 밀폐시켰다.

이후, 700ml의 물을 각각의 플라이애쉬 발포체 블록의 상면에 뿌리고, 비커 내부에 수용되는 물의 양을 측정하도록 한다.

(실험 결과)

제1 블록몰드 압축률	90%	90%	90%	90%	대조군
제2 블록몰드 압축률	75%	80%	85%	90%
제1 원형몰드 압축률	75%	75%	80%	85%
제3 블록몰드 압축률	70%	75%	80%	85%
물의 양	505ml	520ml	540ml	545ml	535ml

※ 압축률: 값에 해당하는 높이를 갖도록 압축되는 것으로, 낮을수록 더 압축되는 것으로 평가함.

실험군을 상기 [표 6]과 같이 설정한 이유로는, 제3 블록몰드 압축단계에서 전체높이의 70% 미만의 높이를 갖도록 설정하는 경우, 제조된 플라이애쉬 발포체 블록에 크랙(crack)이 발생되고, 가장자리 일부분이 파손되는 것이 관찰되었기 때문에 제품구현이 힘들었기 때문이고, 각각(제1 내지 3 블록몰드 압축률 / 제1 원형몰드 압축률)의 설정값을 초과하는 경우에는 압축정도가 감소됨에 따라 상술된 실시예에서의 각 충진단계에서 충진되는 투수성콘크리트의 양이 줄어들기 때문에, 다층 구조로서의 구현이 어려운 것으로 확인되었기 때문이다.

위 실험군 중, 제1 블록몰드 압축률 90%, 제2 블록몰드 압축률 75~80%, 제1 원형몰드 압축률 75% 및 제3 블록몰드 압축률 70~75%로 설정한 것들의 경우, 타 경쟁사의 투수성 블록을 측정한 결과인 535ml의 양보다 적게 나타나 차별성이 없는 것으로 나타났다.

상기한 결과에 의하면, 압축률이 높아 더 많이 압축될수록 물의 투수량이 감소하는 것을 예측할 수 있었다. 그리고 제1 블록몰드 압축률 90%, 제2 블록몰드 압축률 85~90%, 제1 원형몰드 압축률 80~85% 및 제3 블록몰드 압축률 80~85%로 설정한 것들의 경우에는 각각 540ml 및 545ml의 물의 양을 보여 대조군에 비해 높은 투수정도를 갖는 것을 확인하였다.

다음의 실험에서는, 높은 투수정도를 갖는 실험군을 대상으로 내구성 실험을 수행한다. 왜냐하면, 블록으로 사용되는 본 발명의 내구성이 적정 수준을 달성하지 못하면, 블록으로서의 본연의 기능을 상실하게 되기 때문이다.

실험예 2. 압축률 변화에 따른 휨강도 실험

(실험 방법)

본 실험예 2에 따른 실험방법은, 실험예 1에서 대조군보다 투수정도가 높은 것으로 확인된 2개의 실험군을 기반하여 블록으로 제조하고, '한국공업규격 KS F 2407에 의한 단순보의 중앙점 하중법'을 이용하여 휨강도를 측정하도록 한다.

부연하면, 블록의 휨강도 기준은 인도용을 4Mpa 이상의 휨강도를 요구하고 있고, 차도용을 5Mpa 이상의 휨강도를 요구하고 있다.

(실험 결과)

제1 블록몰드 압축률	90%	90%
제2 블록몰드 압축률	85%	90%
제1 원형몰드 압축률	80%	85%
제3 블록몰드 압축률	80%	85%
휨강도	5Mpa	3Mpa

이상의 [표 7]에서 볼 수 있듯이, 제1 블록몰드 압축률 90%, 제2 블록몰드 압축률 90%, 제1 원형몰드 압축률 85% 및 제3 블록몰드 압축률 85%로 설정한 실험군의 경우, 휨강도가 3Mpa로 나타났다. 이는(도시기초시설물 설치 관리 기준)을 기반으로 평가되었을 때, 블록으로의 기능이 불가능할 것으로 확인되었다.

왜냐하면, 블록의 기준치인 4Mpa를 충족하지도 못할뿐더러, 인도라고 하더라도 차량과 보행자가 공유하는 도로에도 적용될 수 있는 것이므로, 차도의 기준치인 5Mpa도 충족할 수 있어야 하는데, 상기 실험군은 기준치에 미달되는 것으로 나타났기 때문이다.

이는 제1 블록몰드 압축률 90%, 제2 블록몰드 압축률 90%, 제1 원형몰드 압축률 85% 및 제3 블록몰드 압축률 85%로 설정한 실험군의 경우, 압축된 정도가 낮은 것이 주 원인이고, 또 압축된 정도가 낮음에 의해 포함된 조성물의 함유량에 변화가 생기면서 휨강도 평가가 낮게 된 것으로 예상된다.

총괄적으로, 기준을 달성하여 실적용이 가능하려면, 본 발명에 따른 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법에 있어서 각각의 압축률을 상술된 실시예와 같이 제1 블록몰드 압축률 90%, 제2 블록몰드 압축률 85%, 제1 원형몰드 압축률 80% 및 제3 블록몰드 압축률 80%로 설정하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

Claims

블록몰드와 원형몰드를 준비하는 제1 단계;
제1 단계에서 준비된 블록몰드에만 고강도콘크리트를 충진하는 제2 단계;
제2 단계에서 충진된 고강도콘크리트를 압축하되, 압축된 고강도콘크리트 높이가 압축 전 고강도콘크리트 높이의 90%가 되도록 압축하는 제3 단계;
제3 단계에서 압축된 고강도콘크리트의 상측과 상기 원형몰드에 투수성콘크리트를 충전하는 제4 단계;
제4 단계에서 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하되, 충진되어 기 압축된 고강도콘크리트와 블록몰드에 충진된 투수성콘크리트의 압축된 후의 높이가 압축 전의 높이의 85%가 되도록 압축하는 제5 단계;
제4 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하되, 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트의 높이가 압축 전에 비해 80%의 높이가 되도록 압축하는 제6 단계;
제5 및 6단계 이후에, 상기 블록몰드 및 원형몰드에 투수성콘크리트가 완충되도록 충진하는 제7 단계;
제7 단계에서 충진된 블록몰드의 투수성콘크리트가 블록몰드 높이의 80%가 되도록 압축하는 제8 단계; 및
제7 단계에서 원형몰드에 충진된 투수성콘크리트를 압축하되, 원형몰드의 투수성콘크리트의 높이가 제8 단계에서 압축된 블록몰드의 투수성콘크리트의 높이와 동일하도록 압축하는 제9 단계;로 이루어지되,
(a) 상기 고강도콘크리트는 플라이 애시 100중량부에 대하여 수용성 알칼리 규산염 20∼30중량부, 수용성 알칼리염 15∼20중량부, 감수제 0.1∼1.0중량부, 강도보강재 1.0∼3.0중량부 및 물 1.0~3.0중량부를 첨가하여 지오폴리머 중합반응을 일으켜 제조된 모르타르에 바텀 애시 골재, 제강 슬래그 골재, 동제형 슬래그 골재 및 니켈제련 슬래그 골재 중 하나 또는 2 이상의 골재를 사용하되,
- 상기 골재는 플라이 애시 100중량부에 대하여 입경 2.5∼15㎜ 크기의 굵은 골재 100∼450중량부와 입경 1∼2.5㎜ 크기의 잔 골재 50∼200중량부의 골재를 혼합하고,
(b) 상기 투수성콘크리트는 결합재로서 포트랜드시멘트 10~20중량% 및 지오폴리머 5~20중량%와, 골재로서 바텀 애시 60~85중량%를 혼합한 혼합물에 고성능 감수제 및 강도 보강재를 첨가하여 혼합되되,
- 지오폴리머는 플라이애시 60~75중량%, 알칼리수산화물 또는 레드머드 5~20중량%, 규산소다 또는 규산칼륨 5~20중량%을 포함하고,
- 바텀 애시 골재는 1~3㎜, 3~5㎜ 및 5~10㎜의 크기를 사용하되 혼합물 총량에 대하여 1~3㎜인 것을 10~17중량%, 3~5㎜인 것을 25~33중량%, 5~10㎜인 것을 25~32중량% 포함하며,
- 고성능 감수제는 결합재 사용량에 대해 0.1~0.5중량%를 첨가하고,
- 강도보강재는 결합재와 골재 혼합물 100중량%에 대하여 0.2~2.0중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 플라이애쉬 발포체 블록의 제조방법.
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