KR102528284B1 - 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위해 (a) 믹서에 47~61.64중량%의 레미탈(시멘트+잔골재)과 2.13~3.16중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울을 입자가 분산되도록 5~10분 교반하는 단계; (b) 이어서 상기 믹서에 11.00~24.85중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계; (c) 이후 별도의 용기에 25.00~32.58중량%의 물과 0.16~0.21중량%의 접착증강제와 0.07~0.14중량%의 나이론섬유를 넣고 교반기로 3~5분 교반하는 단계; (d) 이어서 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 (c)의 재료를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계; 및 (e) 이후 배합 조성물을 철구조물과 메탈라스로 이루어진 조형물에 핸드카빙(hand carving)방식으로 조형물을 제작한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과와 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과도 있고, 이로 인해 조형물 제작용 조성물 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 이를 위해 (a) 믹서에 47~61.64중량%의 레미탈(시멘트+잔골재)과 2.13~3.16중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울을 입자가 분산되도록 5~10분 교반하는 단계; (b) 이어서 상기 믹서에 11.00~24.85중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계; (c) 이후 별도의 용기에 25.00~32.58중량%의 물과 0.16~0.21중량%의 접착증강제와 0.07~0.14중량%의 나이론섬유를 넣고 교반기로 3~5분 교반하는 단계; (d) 이어서 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 (c)의 재료를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계; 및 (e) 이후 배합 조성물을 철구조물과 메탈라스로 이루어진 조형물에 핸드카빙(hand carving)방식으로 조형물을 제작한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과와 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과도 있고, 이로 인해 조형물 제작용 조성물 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명의 실시예는 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과와 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과도 있고, 이로 인해 조형물 제작용 조성물 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
주지하다시피 시멘트를 바인더로하는 대부분의 배합조성물은 시멘트가 경화되는 수화반응 과정에서 건조수축에 의한 소성균열이 발생한다.
이러한 현상은 몰드(예: 거푸집)와 접촉하고 있는 면보다 공기와 접촉하고 있는 노출면에서 더욱 더 두드러진다.
종전에는 폴리프로필렌, 나일론 등 각종 보강 섬유(fiber)를 배합에 첨가하여 균열 발생을 억제해왔다.
물론 균열을 방지하는 효과는 있지만 대부분 석유화학계열의 보강 섬유들은 균열을 방지하는 효과는 있지만 콘크리트 압축강도를 저하 시키는 단점이 항상 동반된다.
상기 보강섬유들이 콘크리트 재료와 서로 얽여서 균열을 잡아주는 역할은 하지만 콘크리트 입장에서는 화학적으로 결합되지 않은 다른 계열의 불순물이기도 하다.
결국 배합설계 시 배합강도를 높여 기준강도(품질기준)를 만족시키긴 하겠지만 단위시멘트량이 증가하여 원가상승으로 이어진다.
특히 상기 종래 기술은 조형물 제작시 보강섬유를 혼합하는 과정에서 미네랄울이 적용되지 않아서 콘크리트의 압축강도가 저하되고, 균열이 발행하게 되는 커다란 문제점이 발생 되었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌들이 개발되었으나, 여전히 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점이 발생 되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 레미탈(시멘트+잔골재)과 미네랄울, 시멘트와 물, 접착증강제와 나이론섬유가 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과를 제공하게 되고, 제3목적은 조형물 제작시 무기질 섬유인 미네랄울을 적용하면 미네랄울이 시멘트가 수화반응을 일으킬 때 생성되는 물질(예: 강 알카리성 규산칼슘 등)과 포졸란 반응에 의해 이질감 없이 콘크리트와 조화를 이루는 것이 콘크리트 압축강도를 저하시키지 않고 균열을 방지하는 효과를 기대할 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 미네랄울과 같은 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과도 있고, 제5목적은 미네랄울을 현재는 비용을 들여 산업폐기물로 폐기하고 있으나 본 발명을 통해 배합 조성물에 혼합하여 친환경적으로 사용할 수 있도록 한 것이고, 제6목적은 조형물의 접착성과 내구성을 증진시킬 수 있도록 한 것이고, 제7목적은 조형물의 강도가 뛰어나고 구조적인 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이고, 제8목적은 조형물 제작용 조성물의 시공이 용이하도록 한 것이고, 제9목적은 이로 인해 조형물 제작용 조성물 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법에 관한 것으로, (a) 믹서에 47~61.64중량%의 레미탈(시멘트+잔골재)과 2.13~3.16중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울을 입자가 분산되도록 5~10분 교반하는 단계; (b) 이어서 상기 믹서에 11.00~24.85중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계; (c) 이후 별도의 용기에 25.00~32.58중량%의 물과 0.16~0.21중량%의 접착증강제와 0.07~0.14중량%의 나이론섬유를 넣고 교반기로 3~5분 교반하는 단계; (d) 이어서 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 (c)의 재료를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계; 및 (e) 이후 배합 조성물을 철구조물과 메탈라스로 이루어진 조형물에 핸드카빙(hand carving)방식으로 조형물을 제작함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법에 관한 것으로, (a) 믹서에 40.4~44중량%의 잔골재(모래)와 31.32~40.84중량%의 굵은골재와 1.91~3.15중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울이 분산되도록 5~10분 교반하는 단계; (b) 이어서 상기 믹서에 10~19중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계; (c) 이후 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 6.41~8.36중량%의 물과 0.08~0.11중량%의 혼화재(AE감수재)를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계; 및 (d) 이어서 배합 조성물을 거푸집에 투입하는 방식으로 조형물을 제작함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 상기한 제조방법으로 이루어진 조형물 제작용 조성물을 제공한다.
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 레미탈(시멘트+잔골재)과 미네랄울, 시멘트와 물, 접착증강제와 나이론섬유가 구비되도록 한 것이다.
상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과를 제공하게 된다.
또한 본 발명은 조형물 제작시 무기질 섬유인 미네랄울을 적용하면 미네랄울이 시멘트가 수화반응을 일으킬 때 생성되는 물질(예: 강 알카리성 규산칼슘 등)과 포졸란 반응에 의해 이질감 없이 콘크리트와 조화를 이루는 것이 콘크리트 압축강도를 저하시키지 않고 균열을 방지하는 효과를 기대할 수 있도록 한 것이다.
그리고 본 발명은 미네랄울과 같은 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과도 있다.
또한 본 발명은 미네랄울을 현재는 비용을 들여 산업폐기물로 폐기하고 있으나 본 발명을 통해 배합 조성물에 혼합하여 친환경적으로 사용할 수 있도록 한 것이다.
특히 본 발명은 조형물의 접착성과 내구성을 증진시킬 수 있도록 한 것이다.
아울러 본 발명은 조형물의 강도가 뛰어나고 구조적인 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.
더하여 본 발명명은 조형물 제작용 조성물의 시공이 용이하도록 한 것이다.
본 발명은 상기한 효과로 인해 조형물 제작용 조성물 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.
이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 일반적인 콘크리트에 플레인을 배합한 실험결과 사진.(실험번호1)
도 2 는 콘크리트에 미네랄울을 0.5㎏을 첨가한 사진.(실험번호2)
도 3 은 콘크리트에 미네랄울을 1㎏을 첨가한 사진.(실험번호3)
도 4 는 콘크리트에 미네랄울을 1.5㎏을 첨가한 사진.(실험번호4)
도 5 는 압축강도(7일) 측정결과 그래프.
도 6 은 압축강도(28일) 측정결과 그래프.
도 7 은 압축강도(78일) 측정결과 그래프.
도 2 는 콘크리트에 미네랄울을 0.5㎏을 첨가한 사진.(실험번호2)
도 3 은 콘크리트에 미네랄울을 1㎏을 첨가한 사진.(실험번호3)
도 4 는 콘크리트에 미네랄울을 1.5㎏을 첨가한 사진.(실험번호4)
도 5 는 압축강도(7일) 측정결과 그래프.
도 6 은 압축강도(28일) 측정결과 그래프.
도 7 은 압축강도(78일) 측정결과 그래프.
본 발명에 적용된 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법은 도 1 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물은 아래 표1(제1실시예), 표2(제2실시예)와 같이 구성된다.
본 발명에 적용된 상기 미네랄울은 규산칼슘계의 광석을 고온에서 용융한 후 고속회전력을 이용하여 섬유화한 뒤 바인더를 사용하여 일정한 형태로 성형한 무기질의 인조광물 섬유 단열재이다.
상기 미네랄울은 규산칼슘계의 광석을 고온에서 용융한 후 고속회전력을 이용하여 섬유화한 무기질의 인조광물 섬유로서 패널 형태로 제작되는 절단 과정에서 단사 형태로 집진기에 여과되는데 현재는 폐기물로 처리되고 있다.
상기와 같은 미네랄울을 현재는 비용을 들여 산업폐기물로 폐기하고 있으나 본 발명을 통해 배합 조성물에 혼합하여 친환경적으로 사용할 수 있도록 한 것이다.
한편, 과거에는 고로 슬래그를 폐기물로 처리를 하다가 시멘트 업계에서 많은 연구 끝에 자원으로 사용하고 있다.
폐기물로 버려져야 할 슬레그를 자원으로 변화시키고 시멘트와 일정비율로 치환되어 사용하므로 치환되는 비율만큼 시멘트 사용량이 절감되어 비용적으로 많은 원가가 절감되고 있다.
상기 고로슬래그는 물과 화학반응을 일으키지 않아 스스로 경화하지는 않지만 시멘트에 치환하여 사용할 경우 시멘트와 물이 반응할 때 생성되는 강알카리성 물질과 반응하고 결합하여 경화가 된다. 이러한 반응을 포졸란 반응이라고 하며 포졸란 반응의 특징은 강도 발현이 늦어 초기강도는 다소 떨어지지만 시간이 지나면서 서서히 강도가 증진되어 일반 시멘트 콘크리트의 강도를 뛰어넘어 장기강도는 오히려 높은 특징이 있다.
본 발명에 적용된 미네랄울 또한 광물을 고온으로 융해시켜 고속으로 회전시켜 섬유로 만들어낸 물질이므로 앞에서 언급한 고로 슬래그와 그 뿌리는 같다고 말할 수 있다.
결국 미네랄울도 잠재수경성 물질이며 다른 보강섬유와 달리 배합 조성물 내부에 화학적인 반응에 의해 결합이 되므로 기존의 보강섬유와 결합되는 원리가 완전히 다르고 강알카리 성분이 미네랄울 내부로 침투되어 포졸란 반응이 일어나므로 기존의 보강섬유와 달리 강도를 저해시키지 않는다.
이러한 현상을 극대화하기 위해 본 발명에서는 미네랄울을 120~200℃ 사이의 고온에서 열처리를 하여 미네랄울 표면을 보다 더 거칠게 하고 함유하고 있는 수분을 증발시켜 배합조성물에서 생성되는 수분 형태의 강알카리성 물질이 잘 흡수/침투될 수 있는 조건을 극대화 시키기 위함이다. 이미 수분을 머금고 있다면 다른 수분을 더 이상 흡수하지 않는 모세관현상의 원리를 발명에 적용한 것이다. 그렇기 때문에 본 발명에서는 미네랄울을 열처리하는 별도의 전처리과정이 필요하다.
우리나라는 사계절이 뚜렷한 기후조건을 가지고 있는 나라이므로 반드시 겨울이라는 계절이 존재한다. 우천으로 인한 수분이 콘크리트 구조물의 균열 사이로 침투되어 겨울에 수분이 얼면서 부피가 팽창되어 더 많은 균열을 발생시킨다. 이러한 현상을 동결융해로 인한 콘크리트 열화현상이라 하고 콘크리트 수명을 단축시키는 원인 중에 하나다.
본 발명에서는 미네랄울을 적용한 배합조성물을 조형물 제작에 적용하여 소성균열을 방지하고 동결융해의 악순환을 처음부터 차단하여 조형물 구조물의 수명을 연장시켜 제작단계에서 폐기단계까지의 생애주기 비용(Life cycle cost)을 낮출 수 있는 효과를 기대하기 위함이 가장 큰 목적이 있다.
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명은 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과와 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과가 있도록 한 것이다.
이하에서 상기한 본 발명 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(제1실시예)
미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
(a) 믹서에 47~61.64중량%의 레미탈(시멘트+잔골재)과 2.13~3.16중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울을 입자가 분산되도록 5~10분 교반하는 단계를 거친다.
(b) 이어서 상기 믹서에 11.00~24.85중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계를 거친다.
(c) 이후 별도의 용기에 25.00~32.58중량%의 물과 0.16~0.21중량%의 접착증강제와 0.07~0.14중량%의 나이론섬유를 넣고 교반기로 3~5분 교반하는 단계를 거친다.
(d) 이어서 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 (c)의 재료를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계를 거친다.
(e) 이후 배합 조성물을 철구조물과 메탈라스로 이루어진 조형물에 핸드카빙(hand carving)방식으로 조형물을 제작함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법을 제공한다.
이때 상기 레미탈이 47중량% 이하일 경우에는 강도가 저하되고, 61.64중량% 이상일 경우에는 필요강도 및 점착성이 약화되기 때문에 상기 레미탈은 47~61.64중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한 상기 시멘트가 11.00중량% 이하일 경우에는 점착성이 떨어지고, 성형시 응집력 결핍으로 성형성이 떨어지고, 강도가 저하되는 문제점이 있고, 24.85중량% 이상일 경우에는 재료가 낭비되고, 교반이 잘 이루어지지 않기 때문에 상기 시멘트는 11.00~24.85중량%가 포함됨이 바람직하다.
그리고 상기 물이 25.00중량% 이하일 경우에는 배합이 뻑뻑해지고(작업성 저하), 32.58중량% 이상일 경우에는 배합이 묽어져서 흘러내리기 때문에 상기 물은 25.00~32.58중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한 상기 접착증강제가 0.16중량% 이하일 경우에는 접착력이 저하되고, 0.21중량% 이상일 경우에는 재료 낭비 및 교반이 잘 이루어지지 않기 때문에 상기 접착증강제는 0.16~0.21중량%가 포함됨이 바람직하다.
그리고 상기 나이론섬유가 0.07중량% 이하일 경우에는 메탈라스에 결합력이 저하되고, 0.14중량% 이상일 경우에는 배합 뭉침 현상으로 작업성이 저하되기 때문에 상기 나이론섬유는 0.07~0.14중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한 상기 미네랄울이 2.13중량% 이하일 경우에는 균열발생 억제력이 감소되고, 3.16중량% 이상일 경우에는 배합이 뻑뻑해지(작업성 저하)기 때문에 상기 미네랄울은 2.13~3.16중량%가 포함됨이 바람직하다.
(제2실시예)
미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
(a) 믹서에 40.4~44중량%의 잔골재(모래)와 31.32~40.84중량%의 굵은골재와 1.91~3.15중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울이 분산되도록 5~10분 교반하는 단계를 거친다.
(b) 이어서 상기 믹서에 10~19중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계를 거친다.
(c) 이후 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 6.41~8.36중량%의 물과 0.08~0.11중량%의 혼화재(AE감수재)를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계를 거친다.
(d) 이어서 배합 조성물을 거푸집에 투입하는 방식으로 조형물을 제작함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법을 제공한다.
이때 상기 시멘트가 10중량% 이하일 경우에는 강도가 저하되고, 19중량% 이상일 경우에는 필요 이상의 강도가 발현되고 수화열이 증가되어 균열이 발생될 수 있기 때문에 상기 시멘트는 10~19중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한 상기 잔골재(모래)가 40.4중량% 이하일 경우에는 반죽 유동성이 저하(작업성 저하)되고, 44중량% 이상일 경우에는 강도가 저하되기 때문에 상기 잔골재(모래)는 40.4~44중량%가 포함됨이 바람직하다.
그리고 상기 굵은골재가 31.32중량% 이하일 경우에는 강도가 저하되고, 40.84중량% 이상일 경우에는 반죽 유동성이 저하(작업성 저하)되기 때문에 상기 굵은골재는 31.32~40.84중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한 상기 물이 6.41중량% 이하일 경우에는 반죽 유동성이 저하(작업성 저하)되고, 8.36중량% 이상일 경우에는 강도 저하 및 재료가 분리되기 때문에 상기 물은 6.41~8.36중량%가 포함됨이 바람직하다.
그리고 상기 혼화재(AE감수재)가 0.08중량% 이하일 경우에는 반죽 유동성이 저하(작업성 저하)되고, 0.11중량% 이상일 경우에는 강도 저하 및 재료가 분리되기 때문에 상기 혼화재(AE감수재)는 0.08~0.11중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한 상기 미네랄울이 1.91중량% 이하일 경우에는 균열발생 억제력이 감소되고, 3.15중량% 이상일 경우에는 배합이 뻑뻑해지(작업성 저하)기 때문에 상기 미네랄울은 1.91~3.15중량%가 포함됨이 바람직하다.
한편, 상기 조성물의 온도는 동절기에는 5℃ 이상 하절기에는 35℃ 이하로 유지되도록 한다.
이때 상기 온도가 5℃ 이하일 경우에는 양생이 잘 안되고 양생시간도 많이 걸리는 문제점이 있고, 35℃ 이상일 경우에는 의도치 않게 빨리 굳기 때문에 상기 조성물의 온도는 5~35℃가 바람직하다.
또 한편, 본 발명은 상기 미네랄울을 열처리하는 전처리 과정이 포함되는 것으로, 미네랄울의 표면을 거칠게 하고, 함유하고 있는 수분을 증발시켜 조성물에서 생성되는 수분 형태의 강알리성 물질이 잘 흡수 및 침투될 수 있도록 120~200℃의 온도로 열처리한다.
즉, 본 발명의 상기 기술은 미네랄울이 이미 수분을 머금고 있다면 다른 수분을 더 이상 흡수하지 않는 모세관현상의 특징을 잘 이해하고 그 원리를 적용한 것이다.
이때 상기 온도가 120℃ 이하일 경우에는 미네랄울의 표면이 거칠어지지 않음과 아울러 수분 형태의 강알리성 물질이 잘 흡수 및 침투되지 않는 문제점이 있고, 상기 온도가 200℃ 이상일 경우에는 미네랄울이 고온의 열로 손상되기 때문에 상기 온도는 120~200℃가 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 미네랄울이 압축침하로 인한 유효두께 감소방지와 곰팡이를 방지하기 위해 실리카젤과 같은 방습제가 도포됨이 바람직하다.
본 발명은 상기한 제조방법으로 이루어진 조형물 제작용 조성물을 제공한다.
본 발명은 아래 실험예에서와 같이 미네랄울을 콘크리트 배합에 0.5kg~1.5kg까지 순차적으로 첨가하여 소성균열 방지 및 압축강도 증진여부를 관찰하였고, 그리고 슬래그 및 폐재 등의 광석 추출시 생성되는 부산물을 사용하므로 잠재수경성 반응인 포졸란 반응이 발생하는지 확인하기 위해 78일 강도까지 확인하였다.
(실험예)
본 발명에 적용된 도 1 은 일반적인 콘크리트에 플레인을 배합한 실험결과 사진.(실험번호1)
또한 도 2 는 콘크리트에 미네랄울을 0.5㎏을 첨가한 사진.(실험번호2)
그리고 도 3 은 콘크리트에 미네랄울을 1㎏을 첨가한 사진.(실험번호3)
또한 도 4 는 콘크리트에 미네랄울을 1.5㎏을 첨가한 사진.(실험번호4)
그리고 도 5 는 압축강도(7일) 측정결과 그래프.
또한 도 6 은 압축강도(28일) 측정결과 그래프.
그리고 도 7 은 압축강도(78일) 측정결과 그래프.
상기 실험결과 균열발생 유무는,
미네랄울이 전혀 들어가지 않은 플레인 배합에서 가장 많은 균열이 발생하였고 사용량이 증가함에 따라 균열이 감소하는 경향이 명확하게 나타났으며 미네랄울 1kg 첨가한 배합(실험번호 3번)에서는 균열을 찾아볼 수 없을 정도로 균열이 없었다.
본 발명의 압축강도 측정결과,
미네랄울 1kg 첨가한 배합(실험번호 3번)이 재령 28일 압축강도가 가장 높게 나왔으며 결과는 아래와 같다.
(압축강도 측정결과)
상기한 결과 본 발명은 미네랄울을 1kg 첨가한 배합이 균열을 최대로 방지하고 강도도 가장 높게 나왔으므로 콘크리트 20리터 체적대비 1kg를 사용하는 것이 최적 사용량이라는 결론을 확인하였다.
상기와 같이 본 발명은 조형물의 내구성(예: 균열 방지, 강도 증진 등)을 증진시켜 조형물이 한번 제작되어 폐기되는 라이프 사이클(life cycle) 기간이 연장되어 LCC(life cycle cost)를 낮추는 효과를 제공하게 되고, 조형물 제작시 무기질 섬유인 미네랄울을 적용하면 미네랄울이 시멘트가 수화반응을 일으킬 때 생성되는 물질(예: 강 알카리성 규산칼슘 등)과 포졸란 반응에 의해 이질감 없이 콘크리트와 조화를 이루는 것이 콘크리트 압축강도를 저하시키지 않고 균열을 방지하는 효과를 기대할 수 있도록 한 것이고, 미네랄울과 같은 자원이 폐기물로 버려지는 것을 방지하는 효과도 있고, 미네랄울을 현재는 비용을 들여 산업폐기물로 폐기하고 있으나 본 발명을 통해 배합 조성물에 혼합하여 친환경적으로 사용할 수 있도록 한 효과를 제공하게 된다.
본 발명 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.
Claims (5)
- 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법에 관한 것으로,
(a) 믹서에 47~61.64중량%의 레미탈(시멘트+잔골재)과 2.13~3.16중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울을 입자가 분산되도록 5~10분 교반하는 단계;
(b) 이어서 상기 믹서에 11.00~24.85중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계;
(c) 이후 별도의 용기에 25.00~32.58중량%의 물과 0.16~0.21중량%의 접착증강제와 0.07~0.14중량%의 나이론섬유를 넣고 교반기로 3~5분 교반하는 단계;
(d) 이어서 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 (c)의 재료를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계; 및
(e) 이후 배합 조성물을 철구조물과 메탈라스로 이루어진 조형물에 핸드카빙(hand carving)방식으로 조형물을 제작하되,
상기 조성물의 온도는 동절기에는 5℃ 이상 하절기에는 35℃ 이하로 유지되도록 함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법.
- 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물의 제조방법에 관한 것으로,
(a) 믹서에 40.4~44중량%의 잔골재(모래)와 31.32~40.84중량%의 굵은골재와 1.91~3.15중량%의 미네랄울을 투입한 후 뭉쳐있는 미네랄울이 분산되도록 5~10분 교반하는 단계;
(b) 이어서 상기 믹서에 10~19중량%의 시멘트를 추가 투입한 후 3~5분 교반하는 단계;
(c) 이후 상기 (a)(b)가 교반된 재료에 6.41~8.36중량%의 물과 0.08~0.11중량%의 혼화재(AE감수재)를 투입하여 5~10분 교반하여 배합된 조성물을 완성하는 단계; 및
(d) 이어서 배합 조성물을 거푸집에 투입하는 방식으로 조형물을 제작하되,
상기 조성물의 온도는 동절기에는 5℃ 이상 하절기에는 35℃ 이하로 유지되도록 함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법.
- 삭제
- 청구항 1 또는 2 에 있어서,
상기 미네랄울을 열처리하는 전처리 과정이 포함되는 것으로,
미네랄울의 표면을 거칠게 하고, 함유하고 있는 수분을 증발시켜 조성물에서 생성되는 수분 형태의 강알리성 물질이 잘 흡수 및 침투될 수 있도록 120~200℃의 온도로 열처리함을 특징으로 하는 조형물 제작용 조성물의 제조방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2 의 제조방법으로 이루어진 조형물 제작용 조성물.
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| KR1020230003418A KR102528284B1 (ko) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 미네랄울을 적용하여 소성균열 방지와 강도증진 효과가 있는 조형물 제작용 조성물 및 그 제조방법 |
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- 2023-01-10 KR KR1020230003418A patent/KR102528284B1/ko active Active
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Legal Events
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