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KR100521838B1 - 송이 콘크리트 - Google Patents

송이 콘크리트 Download PDF

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KR100521838B1
KR100521838B1 KR10-2003-0033114A KR20030033114A KR100521838B1 KR 100521838 B1 KR100521838 B1 KR 100521838B1 KR 20030033114 A KR20030033114 A KR 20030033114A KR 100521838 B1 KR100521838 B1 KR 100521838B1
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clusters
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홍종현
김문훈
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홍종현
김문훈
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B7/00—Special arrangements or measures in connection with doors or windows
    • E06B7/14—Measures for draining-off condensed water or water leaking-in frame members for draining off condensation water, throats at the bottom of a sash

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 황토와 송이를 포함하는 토목ㆍ건축재 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 황토-송이 모르타르, 황토-송이 콘크리트, 및 송이 콘크리트에 관한 것이다. 송이는 15mm 이하, 더욱 바람직하게는 10mm 이하의 입도로 파쇄하여 사용하는 경우, 송이의 물리적 성질이 균일하게 나타나, 송이콘크리트의 실용화가 가능하다. 뿐만아니라, 송이콘크리트의 압축강도는 최대 400kgf/cm2 정도의 고강도를 나타내었고, 결합재의 양이 400kg/m3 이상인 경우, 210kgf/cm2 이상의 압축강도를 나타내었다. 따라서, 본 발명에 의한 송이콘크리트는 높은 원적외선을 방사하는 다기능 고강도 콘크리트로서 제주 지역 토목·건축물의 향토성과 차별성을 극대화하는데 이바지 할 것이다.

Description

송이 콘크리트{Concrete comprising Loess and Scoria}
본 발명은 황토와 송이를 포함하는 토목·건축재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황토·송이 모르타르, 황토·송이 콘크리트, 그리고 송이 콘크리트에 관한 것이다.
황토와 송이의 특성 중 가장 중요한 것이 재료 자체의 원적외선 방사율이 높다는 것이다. 원적외선은 강한 열 작용을 하는 광선으로 인체 속 40mm까지 침투하는 열 에너지이다. 흙에서 원적외선을 방사 받게 되면 인체내의 각종 발병의 원인이 되는 세균이 그 열 작용으로 인하여 약화되며, 인체내 모세혈관을 확장시켜 혈액 순환을 촉진시킴은 물론 세포조직의 생성 촉진 등을 도와준다. 황토가 원적외선 방사율이 높다는 사실은 잘 알려져 있는 반면에, 송이의 원적외선 방사율에 대한 정보는 상대적으로 알려져 있지 않다. 표 1에 송이의 물리적 성질을 나타내었다. 송이는 1600℃로 천연소성된 화산분출물로서, 흡음율이 높고, 내화성이 뛰어나며, 무게가 경량이며, 중금속 흡착능력이 높고, 원적외선 방출이 높다. 이러한 송이를 건설재료로 사용하고자 하는 노력은 학계를 중심으로 20년 이상 지속되었다. 그러나 송이는 비중이 낮고, 흡수율이 높아 토목·건축 재료로서는 활용도가 낮기 때문에 건설재료로 사용 불가능하다는 공감대가 형성되었으며, 쓸모없는 폐자원으로 제주 전역에 방치되어 있는 것이 현실이다. 따라서, 본 발명에서는 송이를 사용한 고부가가치의 제품을 생산하고자, 균일한 강도를 나타내는 최적의 골재입도를 연구하게 되었다.
비중 흡음율%dB 열전도율kcal/mhoC 단위중량kg/m3 방사율5∼20 um 방사에너지W/m2
0.9∼2.2 35∼40 0.1∼0.15 858∼1,100 40oC : 0.922200oC : 0.949 3.7×102
종래의 황토 관련 제품은 황토의 혼합비율이 중량비로 30%에서 90%까지 사용하였으며, 황토의 혼합비율이 높을수록 강도가 낮아지기 때문에 상당량의 모래를 혼합하여 제품을 제조하여왔다. 뿐만 아니라, 강도 증가를 목적으로 황토를 구워서 사용하므로 황토의 본질이 변하게 된다. 결과적으로 흙의 본질이 변하여 원적외선 방사율이 낮아지며, 강도가 낮아 범용성이 없다는 단점이 있다.
표 2는 황토와 송이의 화학적 성분을 나타낸 것으로, 황토와 송이의 화학적 구성비율이 매우 유사한 것을 알 수 있다. 시멘트의 주성분인 석회(CaO : 산화칼슘)가 송이와 황토에는 소량 존재하고, 시멘트에 20 중량% 정도 포함된 실리카(SiO2 : 이산화규소) 성분이 45 중량% 이상 포함되어 있어 포졸란 반응에 기여한다. 황토나 점토가 굳은 후에 물속에 침수 시키면, 건조된 황토가 풀어지거나 녹아버리는데, 시멘트 또는 석고는 산화칼슘과 같은 성분이 골재 및 물과 화학반응을 하여 물속에 두어도 녹는 것이 방지된다. 상기 화학반응을 포졸란 반응이라 한다. 또한 시멘트에 3∼6 중량% 정도 포함된 알루미나(Al2O3 : 산화알루미늄) 성분이 황토에는 17 중량% 이상 포함되어 있는데, 이것은 복사난방에 효율이 좋은 성분이므로, 난방시 가열에 의한 복사 효율을 향상시킨다. 하기 표2에서, "Igloss(Loss of Ignition)는 강열감량을 나타내는 일반적인 용어이며, 화학성분분석에서 열에 의해 증발되거나 소멸된 양"을 의미한다.
성분구분 SiO2(중량%) Al2O3(중량%) Fe2O3(중량%) CaO(중량%) 기타 (중량%) TiO2(중량%) Igloss(중량%)
황토 66.47 17.15 6.83 0.04 4.155 0.055 5.30
송이 45.96 18.43 13.60 7.40 11.8 2.10 0.71
시멘트 20∼23 3.8∼5.8 2.5∼3.6 63∼65 4.5 ~ 5.6 - -
따라서 본 발명은 황토와 송이를 혼합하여 사용하므로써, 조성물의 강도 및 결합력이 향상된 토목·건축재를 제공하는데 목적이 있다.
즉, 본 발명은 수축이나 팽창에 의한 균열이 없으며, 강도가 높고 내구성이 우수한 황토·송이 모르타르, 황토·송이 콘크리트, 그리고 송이 콘크리트를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 송이; 황토; 및 팽창재 및 소석고 또는 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토·송이 모르타르를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이의 입도 0.08mm 이상 5mm 이하, 및 황토의 입도 0mm 초과 0.15mm 이하임을 특징으로 하는 황토·송이 모르타르를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 30중량%∼65중량%, 황토 30중량%∼50중량%, 팽창재 0중량% 초과 15중량% 이하, 및 소석고 0중량% 초과 15중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토·송이 모르타르를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 30중량%∼65중량%, 황토 30중량%∼50중량%, 및 결합재 0중량% 초과 30중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토·송이 모르타르를 제공한다.
그리고 본 발명은 다른 실시예로서, 송이, 황토, 및 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토·송이 콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이의 입도 0.08mm 이상 15mm 이하, 및 황토의 입도 0mm 초과 0.15mm 이하임을 특징으로 하는 황토·송이 콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 50중량%∼90중량%, 황토 10중량%∼50중량%, 및 결합재 0중량% 초과 20중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토·송이 콘크리트를 제공한다.
또한 본 발명은 다른 실시예로서, 송이, 결합재, 및 감수제 또는 유동화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이콘크리트 1m3당, 0.08∼5mm 입도의 송이 400∼1100kg/m3, 5∼10mm 입도의 송이 300∼800kg/m3, 결합재 300∼500kg/m3, 및 결합재 중량의 0% 초과 2% 이하의 감수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다(이하에서, "kg/m3" 로 표기한 단위는 송이콘크리트 1m3당 포함되는 송이의 kg을 나타낸다).
본 발명은 일실시예로서, 0.08∼2.5mm 입도의 송이 300∼1300kg/m3, 2.5∼5mm 입도의 송이 300∼1000kg/m3, 결합재 300∼600kg/m3, 및 결합재 중량의 0% 초과 2% 이하의 감수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 상기 송이는 단입도임을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 상기 송이의 입도는 5mm 이상 30mm 이하임을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 상기 송이의 입도는 5mm 이상 10mm 미만임을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 상기 송이의 입도는 10mm 이상 20mm 미만임을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 상기 송이의 입도는 20mm 이상 30mm 이하임을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 400∼1200kg/m3, 결합재 200∼400kg/m3, 및 상기 결합재 중량의 0% 초과 2% 이하의 감수제 또는 유동화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 송이콘크리트를 제공한다. 상기 감수제로서 나프탈렌 설포네이트계, 멜라닌계, 나프탈렌계, 폴리카본산계 등 공지의 감수제를 사용할 수 있으며, 상기 유동화제로서 음이온성 계면활성제인 나프탈렌 설폰산염 등 공지의 유동화제를 사용할 수 있으며, 그 종류에 제한은 없다.
결합재는 강도증진과 내구성 향상을 목적으로 사용하며, 다양한 결합재가 사용될 수 있다. 우선, 칼슘설포알루미네이트 광물, 석회, 및 석고로 이루어진 무기반응성첨가재가 사용가능하다. 무기반응성첨가재는 에트링자이트 수화물을 생성하여, 황토와 포졸란반응을 촉진시키며, 황토입자를 응집시켜서 조성물의 강도를 높여준다. 지오톤이나 시멘트와 같은 상용화된 제품이 사용될 수도 있다.
황토를 0.15mm 이하의 미분으로 제조 사용하는 이유는 분말도를 높여서 황토의 결합력을 높이고, 송이의 표면을 감싸서 전체적인 제품의 색이 황토색을 나타내는데 있다. 그러므로 황토의 최대직경을 0.15mm 이하로 제한하여 사용한다. 특히, 본 발명은 황토를 소성하지 않기 때문에 황토의 본질을 그대로 유지할 수 있는 이점이 있다.
팽창재는 CSA 팽창재나 생석회가 사용되고 팽창응력을 발생시켜 모르타르가 건조될 때에 발생되는 건조수축 응력을 감쇄하여 균열이 발생치 않도록 하는 역할을 한다.
석고는 모르타르의 압축강도를 증진시키고, 경화시간을 조절할 목적으로 사용한다.
혼화제는 콘크리트의 첨가제로서, 혼화제로는 감수제 또는 유동화제가 사용된다. 배합되는 양은 0중량% 초과 2중량% 이하이나, 바람직하게 0중량% 초과 2중량% 이하의 양을 사용한다.
분포지역마다 물리적 성질이 다른 송이를 5mm 이하의 잔골재로 분쇄하여 사용하면, 5mm 이상의 송이가 흡수율과 강도가 불균일한 반면, 5mm 이하의 잔골재로 파쇄하는 경우, 송이의 품질이 균일해지는 장점이 있다. 잔골재와 굵은골재의 구분은 보통 잔골재는 입도가 5mm 이하이고, 굵은골재는 5mm 이상인 것이다. 그러나, 하나의 조성물에 포함된 골재의 입도가 다수일 때는 입도의 상대적인 크기에 의해 구분된다. 따라서, 황토-송이 모르타르에서 모래와 같은 잔골재의 역할을 하는 송이의 입도를 5mm로 제한하였다. 또한 송이의 입도를 0.08mm 이상으로 한 것은 골재에 포함된 잔입자가 0.08mm 미만이기 때문이다.
도 1은 황토-송이 모르타르가 시공된 모습을 나타낸 것으로, 시공방법은 벽체에 프리웨팅을 한 후, 황토-송이 모르타르를 미장이나 뿜어 붙이기를 하고, 양생을 하여 완성하는 것이다.
통상의 콘크리트의 경우 굵은골재의 최대 허용입도가 25mm 이지만, 황토·송이 콘크리트에 포함되는 송이 굵은골재의 최대 허용수치는 15mm가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10mm 이하 입도의 송이를 사용하는 것이다. 황토·송이 콘크리트는 경계석, 도로포장, 또는 인공어초 등의 제작에 사용 가능하다. 도 2는 송이 콘크리트를 사용하여 도로포장을 한 것을 보여준다. 시공방법은 노상정리를 한 후, 보조기층을 시공하고, 비닐을 설치하고, 거푸집을 설치한 후, 송이콘크리트를 타설·다짐을 한다. 그리고 양생후에 줄눈을 설치하고, 최종적으로 교통개방을 한다.
송이 식생 콘크리트의 제조에는 5~10mm, 10~20mm, 그리고 20~30mm 입도의 송이 골재를 사용한다. 또한 바람직하게 상기 송이 골재는 단입도이다. 단입도란 골재 입도의 범위가 좁은 것을 의미한다. 특히, 식생 콘크리트로 사용하기 위해서는 공극률과 압축강도가 최대가 되도록 배합설계하는 것이 필요하다.
본 발명의 황토 및 송이를 이용한 토목ㆍ건축재 조성물의 배합비 및 물리적 성질을 하기의 실시예로서 구체적으로 제시한다. 모르타르의 강도시험은 KS L 5105, 콘크리트 강도시험은 KS F 2405, 휨강도 시험은 KS F 2408 등, 모든 시험을 KS 규정에 따라 실시하였다. 단, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 (황토-송이 모르타르)
표 3은 황토-송이 모르타르의 배합비와 그 물리적 성질, 즉, 표면요철, 균열 및 압축강도를 나타낸 것이다. 송이는 입도 5mm 이하의 것을 사용하였고, 황토는 0.15mm 이하, 각종 첨가재는 미분말 상태의 것을 사용하였다. 모든 재료는 충분히 건조된 상태의 것을 사용하였다. 결합재로는 지오톤을 사용하였다. 물은 송이와 황토 중량의 27%를 사용하였다.
실험번호 송이g 황토g 팽창재g 소석고g 결합재g 단위수량% 표면요철 균열 압축강도kgf/cm2
1 50 100 5 10 0 27.7 보통 없음 51
2 100 100 5 10 0 27.7 양호 없음 82
3 120 100 10 5 0 27.7 양호 없음 42
4 150 100 10 5 0 27.7 양호 없음 47
5 200 100 10 5 0 22.8 양호 없음 92
*6 300 100 10 5 0 21.7 양호 없음 136
7 300 100 10 50 0 27.7 보통 없음 160
8 500 100 10 50 0 27.7 보통 없음 62
9 300 100 0 0 40 27.0 양호 없음 29
10 300 100 0 0 60 27.0 양호 없음 73
*11 300 100 0 0 80 27.0 양호 없음 119
상기 표에서 송이의 배합 비율이 높아질수록 표면요철 즉, 기공이 커지고 황토의 습기흡입 및 흡음성과 같은 호흡작용이 유리하며, 반대로 송이의 배합비율이 낮은 경우 표면이 매끄럽고 밀실해지는 장점이 있었다. 따라서, 송이와 황토의 구성비율이 1 : 1 내지 3 : 1 중량비로 하는 것이 기공과 밀실정도를 동시에 만족하는 배합비율로 판단된다. 벽체의 마감재로 사용하는 모르타르의 경우, 압축강도가 40kgf/cm2 이상이면 적당하지만 고강도 일수록 적용 범위가 다양해지기 때문에 실험번호 6과 11이 적당한 배합비로 판단된다.
실시예 2 (황토·송이 콘크리트)
표 4는 황토-송이 콘크리트의 배합비와 그 압축강도 및 휨강도를 나타낸 것이다. 송이의 입도는 15mm 이하의 것을 사용하였고, 황토는 0.15mm 이하를 사용했다. 사용된 재료는 충분히 건조된 상태의 것으로 실험하였다. 실험번호 1 내지 5는 콘크리트의 압축강도시험법을 실험번호 6 내지 8은 벽돌의 압축강도시험법에 따라 실시하였다.
실험체 번호 송이kg 황토kg 결합재 물kg 비고% 슬럼프cm 압축강도kgf/cm2 휨강도kgf/cm2
C1 C2
1 100 100 0 40 34.0 17.0 - 181 -
2 300 100 0 80 68.0 17.0 - 210 -
3 1000 100 0 165 161.7 14.7 0 92 25
4 1000 100 0 220 185.9 16.9 2 127 31
5 1000 100 0 275 185.9 16.9 2 157 36
6 300 100 40 0 101.2 22.0 - 108 -
7 300 100 80 0 111.0 22.0 - 206 -
8 300 100 120 0 118.8 22.0 - 278 -
결합재 C1은 시멘트이고, C2는 지오톤이다.
도로 포장을 목적으로 한 경우, 휨강도가 30 kgf/cm2이상인 실험번호 4가 적당한 배합비인 것을 알 수 있다.
실시예 3 (송이콘크리트 배합설계)
일정한 강도를 갖는 송이콘크리트의 배합을 설정하기 위하여 다음표와 같이 배합설계하였다. 상기 배합설계에 있어서 중요한 관건은 최소한의 결합재, 즉 시멘트 양을 찾는 것이다. 결합재를 많이 사용하면 강도가 증가하지만, 본 발명은 최소한의 결합재로 목표강도를 갖는 송이콘크리트의 배합을 찾는 것이다. 본 실시예에서는 목표강도 210kgf/cm2 을 갖는 배합비를 설정하고자 한다.
결합재 C1은 시멘트이고, C2는 지오톤이다. W/C는 물-시멘트비(물과 시멘트의 체적비), S/a는 잔골재율(굵은골재와 잔골재의 체적비), W는 물, C는 결합재, S는 잔골재, G는 굵은골재이다. 송이 잔골재의 비중은 2.15, 송이 굵은골재의 비중은 1.58, 시멘트(고로슬래그시멘트)의 비중은 3.04, 지오톤의 비중은 2.90을 사용하여 배합설계를 하였다.
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도kgf/cm2
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC35Sa40C1 35 40 180 514 0 517 570 2.57 256
WC35Sa50C1 50 180 514 0 646 475 2.57 271
WC35Sa60C1 60 180 514 0 775 380 2.57 314
WC35Sa40C2 40 180 0 514 510 562 2.57 251
WC35Sa50C2 50 180 0 514 637 468 2.57 260
WC35Sa60C2 60 180 0 514 765 375 2.57 285
WC40Sa40C1 40 40 180 450 0 535 590 2.25 241
WC40Sa50C1 50 180 450 0 669 491 2.25 258
WC40Sa60C1 60 180 450 0 802 393 2.25 262
WC40Sa40C2 40 180 0 450 529 583 2.25 240
WC40Sa50C2 50 180 0 450 661 486 2.25 260
WC40Sa60C2 60 180 0 450 793 389 2.25 266
WC45Sa40C1 45 40 180 400 0 549 605 2.00 183
WC45Sa50C1 50 180 400 0 686 504 2.00 206
WC45Sa60C1 60 180 400 0 824 404 2.00 210
WC45Sa40C2 40 180 0 400 544 599 2.00 214
WC45Sa50C2 50 180 0 400 680 499 2.00 228
WC45Sa60C2 60 180 0 400 815 400 2.00 230
WC50Sa40C1 50 40 180 360 0 560 618 1.80 165
WC50Sa50C1 50 180 360 0 700 515 1.80 172
WC50Sa60C1 60 180 360 0 841 412 1.80 181
WC50Sa40C2 40 180 0 360 555 612 1.80 161
WC50Sa50C2 50 180 0 360 694 510 1.80 185
WC50Sa60C2 60 180 0 360 833 408 1.80 187
송이 잔골재의 입도는 5mm 이하, 송이 굵은골재의 입도는 5∼10mm의 것을 사용하였다. 송이의 함수량은 20중량%이다. 상기 표로부터 잔골재의 양이 증가할수록 강도가 높아지며, 목표강도 210kgf/cm2 이상을 위해서 결합재를 400kg/m3 이상 사용해야 함을 알 수 있다.
하기 표 6은 송이 잔골재를 입도 5mm 이하의 것을 사용하고, 송이 굵은골재는 사용하지 않은 경우이다. 이때도 결합재의 양이 400kg/m3 이상일 때, 목표강도 210kgf/cm2 이상인 것을 알 수 있다.
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도kgf/cm2
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC29C1 29 100 180 629 0 1125 0 3.14 400
WC33C1 33 100 180 550 0 1181 0 2.75 366
WC37C1 37 100 180 489 0 1224 0 2.44 264
WC41C1 41 100 180 440 0 1258 0 2.20 248
WC45C1 45 100 180 400 0 1286 0 2.00 210
WC49C1 49 100 180 367 0 1310 0 1.83 180
WC29C2 29 100 180 0 629 1104 0 3.14 370
WC33C2 33 100 180 0 550 1162 0 2.75 321
WC37C2 37 100 180 0 489 1207 0 2.44 273
WC41C2 41 100 180 0 440 1243 0 2.20 258
WC45C2 45 100 180 0 400 1273 0 2.00 220
WC49C2 49 100 180 0 367 1298 0 1.83 188
하기 표 7 내지 11은 결합재로 지오톤을 사용하고 그 양에 따라 압축강도를 측정한 것이다. 송이 잔골재의 입도는 2.5mm 이하, 송이 굵은골재의 입도는 2.5∼5mm 의 것을 사용하였다.
실험번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC30Sa30 30 30 180 0 600 325 757 3.00 279
WC30Sa40 30 40 180 0 600 433 649 3.00 285
WC30Sa50 30 50 180 0 600 541 541 3.00 319
WC30Sa60 30 60 180 0 600 649 433 3.00 329
WC30Sa70 30 70 180 0 600 757 325 3.00 346
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC34Sa30 34 30 180 0 533 339 792 2.67 246
WC34Sa40 34 40 180 0 533 452 679 2.67 278
WC34Sa50 34 50 180 0 533 566 566 2.67 302
WC34Sa60 34 60 180 0 533 679 452 2.67 307
WC34Sa70 34 70 180 0 533 792 339 2.67 314
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC38Sa30 38 30 180 0 480 351 819 2.40 225
WC38Sa40 38 40 180 0 480 468 702 2.40 249
WC38Sa50 38 50 180 0 480 585 585 2.40 260
WC38Sa60 38 60 180 0 480 702 468 2.40 268
WC38Sa70 38 70 180 0 480 819 351 2.40 256
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC41Sa30 41 30 180 0 436 361 842 2.18 219
WC41Sa40 41 40 180 0 436 481 722 2.18 240
WC41Sa50 41 50 180 0 436 602 602 2.18 251
WC41Sa60 41 60 180 0 436 722 481 2.18 261
WC41Sa70 41 70 180 0 436 842 361 2.18 246
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC45Sa30 45 30 180 0 400 369 861 2.00 164
WC45Sa40 45 40 180 0 400 492 738 2.00 191
WC45Sa50 45 50 180 0 400 615 615 2.00 214
WC45Sa60 45 60 180 0 400 738 492 2.00 219
WC45Sa70 45 70 180 0 400 861 369 2.00 230
하기 표 12 내지 16은 결합재로 시멘트를 사용하고 그 양에 따라 압축강도를 측정한 것이다. 송이 잔골재의 입도는 2.5mm 이하, 송이 굵은골재의 입도는 2.5∼5mm 사용하였다.
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC30Sa30 30 30 180 600 0 331 772 3.00 312
WC30Sa40 30 40 180 600 0 441 661 3.00 375
WC30Sa50 30 50 180 600 0 551 551 3.00 381
WC30Sa60 30 60 180 600 0 661 441 3.00 388
WC30Sa70 30 70 180 600 0 772 331 3.00 387
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC34Sa30 34 30 180 533 0 345 805 2.67 291
WC34Sa40 34 40 180 533 0 460 690 2.67 357
WC34Sa50 34 50 180 533 0 575 575 2.67 360
WC34Sa60 34 60 180 533 0 690 460 2.67 364
WC34Sa70 34 70 180 533 0 805 345 2.67 361
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC38Sa30 38 30 180 480 0 356 831 2.40 260
WC38Sa40 38 40 180 480 0 475 712 2.40 297
WC38Sa50 38 50 180 480 0 594 594 2.40 308
WC38Sa60 38 60 180 480 0 712 475 2.40 310
WC38Sa70 38 70 180 480 0 831 356 2.40 324
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC41Sa30 41 30 180 436 0 365 853 2.18 231
WC41Sa40 41 40 180 436 0 487 731 2.18 240
WC41Sa50 41 50 180 436 0 609 609 2.18 251
WC41Sa60 41 60 180 436 0 731 487 2.18 250
WC41Sa70 41 70 180 436 0 853 365 2.18 256
실험 번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
WC45Sa30 45 30 180 400 0 373 871 2.00 197
WC45Sa40 45 40 180 400 0 497 746 2.00 209
WC45Sa50 45 50 180 400 0 622 622 2.00 210
WC45Sa60 45 60 180 400 0 746 497 2.00 213
WC45Sa70 45 70 180 400 0 871 373 2.00 217
상기 표 7 내지 16으로부터 어떤 결합재의 경우에도 목표강도 210kgf/cm2를 위한 최소한의 결합재 양은 400kg/m3이며, 특히 적은양의 결합재로 강도를 높이기 위해서는 잔골재율을 향상시켜야 함을 알 수 있다.
하기 표 17은 송이 잔골재의 입도에 따른 송이콘크리트의 압축강도를 측정한 것이다. 실험 번호 1, 7의 송이 잔골재의 입도는 2.5mm 이하; 실험 번호 2, 8의 송이 잔골재의 입도는 5mm 이하; 실험 번호 3, 9의 송이 잔골재의 입도는 5mm 이하, 송이 굵은골재 입도는 5∼10mm; 실험 번호 4, 10의 송이 잔골재의 입도는 5mm 이하, 송이 굵은골재의 입도는 5∼13mm; 실험 번호 5, 11의 송이 잔골재의 입도는 5mm 이하, 송이 굵은골재의 입도는 5∼20mm; 실험 번호 6, 12의 송이 잔골재의 입도는 5mm 이하, 송이 굵은골재의 입도는 5∼25mm를 사용하였다.
실험 번호 송이최대입도(mm) W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도(kgf/cm2)
W C S G AE감수제C×0.5%
C1 C2
1 2.5mm 이하 40 100 180 450 0 1337 0 2.25 180
2 5mm 이하 40 100 180 450 0 1337 0 2.25 226
3 10mm 이하 40 50 180 450 0 669 491 2.25 250
4 13mm 이하 40 50 180 450 0 669 491 2.25 238
5 20mm 이하 40 50 180 450 0 669 491 2.25 213
6 25mm 이하 40 50 180 450 0 669 491 2.25 210
7 2.5mm 이하 40 100 180 0 450 1322 0 2.25 175
8 5mm 이하 40 100 180 0 450 1322 0 2.25 248
9 10mm 이하 40 50 180 0 450 661 486 2.25 272
10 13mm 이하 40 50 180 0 450 661 486 2.25 250
11 20mm 이하 40 50 180 0 450 661 486 2.25 239
12 25mm 이하 40 50 180 0 450 661 486 2.25 231
상기 표로부터 송이 골재의 입도가 압축강도에 큰 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 즉, 송이콘크리트의 경우 10mm 이하 입도가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 잔골재 입도가 5mm 이하이고, 굵은골재 입도가 5∼10mm의 송이골재에 S/a비가 50%이상 일때, 최적의 강도발현을 위한 골재 입도인 것을 알 수 있다.
실시예 3을 종합하면, 목표로 하는 압축강도에 따라 결합재의 양이 달라지겠만, 압축강도 210kgf/cm2을 만족하는 송이콘크리트는 10mm 이하 입도의 송이골재를 사용하고, 이 때 결합재 400∼450kg/m3 범위의 배합비가 가장 바람직하다.
실시예 4 (송이콘크리트 배합설계)
송이식생콘크리트를 제조하기 위해 하기 표 18과 같은 배합설계 실험을 하였다. 식생콘크리트의 제조를 위해서 잔골재는 사용하지 않고 굵은 골재만을 사용하였다. 송이 굵은골재는 5∼10mm의 단입도를 사용하였고, 송이의 함수량은 20중량%, 비중은 1.51의 것을 사용하였다.
실험번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도kgf/cm2 공극률(%)
W C S G 감수제C×0.5%
C1 C2
W60C1 25 0 60 240 0 0 966 1.20 50 24
W80C1 25 0 80 320 0 0 892 1.60 88 18
W100C1 25 0 100 400 0 0 819 2.00 132 12
W60C2 25 0 60 0 240 0 959 1.20 53 22
W80C2 25 0 80 0 320 0 884 1.60 95 17
W100C2 25 0 100 0 400 0 809 2.00 146 10
하기 표 19는 송이 굵은골재의 입도는 10∼20mm, 비중은 1.58의 것을 사용한 경우이다.
실험번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도kgf/cm2 공극률(%)
W C S G 감수제C×0.5%
C1 C2
W60C1 25 0 60 240 0 0 847 1.20 40 33
W80C1 25 0 80 320 0 0 777 1.60 54 28
W100C1 25 0 100 400 0 0 707 2.00 82 20
W60C2 25 0 60 0 240 0 841 1.20 41 30
W80C2 25 0 80 0 320 0 770 1.60 58 26
W100C2 25 0 100 0 400 0 698 2.00 84 20
하기 표 20은 송이 굵은골재의 입도는 20∼30mm, 비중은 1.58의 것을 사용한 경우이다.
실험번호 W/C(%) S/a(%) 단위중량(kg/m3) 압축강도kgf/cm2 공극률(%)
W C S G 감수제C×0.5%
C1 C2
W60C1 25 0 60 240 0 0 847 1.20 36 35
W80C1 25 0 80 320 0 0 777 1.60 48 31
W100C1 25 0 100 400 0 0 707 2.00 70 23
W60C2 25 0 60 0 240 0 841 1.20 38 33
W80C2 25 0 80 0 320 0 770 1.60 52 30
W100C2 25 0 100 0 400 0 698 2.00 71 23
실시예 4의 결과를 종합해보면, 식생을 목적으로 콘크리트를 제조하는 경우 송이 굵은골재의 입도가 5∼10mm, 10∼20mm, 20∼30mm의 단입도일 때, 결합재 200~400kg/cm3 의 범위에서 각각 식물 생장을 위한 최소 공극률 20% 이상, 압축강도 40kgf/cm2을 갖도록 설계하는 것이 가능하다. 바람직하게는 결합재의 양이 240∼320kg/cm3 범위일 때이다. 단입도가 커질수록 공극률은 향상되나 압축강도는 감소한다. 따라서 가장 바람직하게는, 공극률 20% 이상, 압축강도 40kgf/cm2 이상의 식생콘크리트는 송이 굵은골재 5∼10mm 입도를 사용하고, 결합재 300kg/m3으로 배합설계 하는 것이다. 또한 공극률 30% 이상, 압축강도 40kgf/cm2 이상의 식생콘크리트는 송이 굵은골재 10∼20mm 입도를 사용하고, 결합재는 320kg/m3 으로 배합하는 것이다.
실험예 1 (송이콘크리트와 보통콘크리트의 물리적 특성 실험)
본 발명의 송이콘크리트와 보통이 식생콘크리트의 물리적 압축강도와 원적외선 방사율을 비교하는 실험을 실시하였다. 하기 표 21에 나타내었다.
구분 압축강도(kgf/cm2) 원적외선방사율(%)
송이콘크리트 210 92.0
보통콘크리트 210 73.9
송이콘크리트의 원적외선 측정결과 원적외선방사율이 90% 이상으로 나타났다. 압축강도도 보통콘크리트와 동일한 수준으로 나타났다. 본 발명에 의한 식생콘크리트는, 종래의 쇄석골재에 의한 식생콘크리트와 비교하여, 중량이 가볍고, 흡수율이 크고, 높은 원적외선을 방사하는 장점이 있어, 옥상 식재용으로 최적의 조건을 갖추었다. 식물의 성장속도가 종래의 쇄석골재 식생콘크리트보다 월등히 빠른 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 효과는 첫째, 황토에 제주 송이를 주재료로 사용하기 때문에 제품의 온열작용, 숙성작용, 자정작용, 건습작용, 중화작용, 공명작용과 같은 원적외선 효과가 우수하다. 즉 종래의 콘크리트 제품에 비하여 상대적으로 원적외선 방사율이 높아 인체에 유익한 에너지를 최대한 발산한다. 둘째, 황토는 황색을 띄고, 송이는 붉은색을 띄므로 송이의 배합비율이 높을수록 천연의 붉은색이 나타나므로 색채가 아름다고 별도의 안료가 필요없다. 셋째, 제주 전역에 방치된 송이를 토목·건축의 주재료로 사용하므로 방치 자원을 고부가가치제품 생산에 사용하므로 경제적 이점이 있다. 넷째, 송이는 화산섬이라는 제주 지역 특성을 잘 나타내는 토속적인 천연자원이다. 송이를 사용하여 향토성을 나타내는 송이콘크리트 제품의 개발은 종래의 콘크리트 제품과 차별화되고 관광지구의 지역특성을 명확하게 전달할 수 있는 장점이 있다. 다섯째, 폐기시에는 자연의 흙으로 돌아가므로 친환경적이고 폐기에 따른 비용이 발생하지 않는다.
도 1 시공된 황토-송이 모르타르의 단면도
도 2 송이콘크리트 포장의 단면도
도면 부호의 상세한 설명
10 : 황토-송이모르타르
20 : 송이콘크리트
30 : 비닐
40 : 보조기층

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 송이콘크리트 1m3당, 0.08∼5mm 입도의 송이 400∼1100kg/m3, 5∼10mm 입도의 송이 300∼800kg/m3, 결합재 300∼500kg/m3, 및 결합재 중량의 0% 초과 2% 이하의 감수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 송이콘크리트.
  10. 송이콘크리트 1m3당, 0.08∼2.5mm 입도의 송이 300∼1300kg/m3, 2.5∼5mm 입도의 송이 300∼1000kg/m3, 결합재 300∼600kg/m3, 및 결합재 중량의 0% 초과 2% 이하의 감수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 송이콘크리트.
  11. 삭제
  12. 송이콘크리트 1m3당, 송이 400∼1200kg/m3, 결합재 200∼400kg/m3, 및 상기 결합재 중량의 0% 초과 2% 이하의 감수제 또는 유동화제를 포함하고,
    상기 송이의 입도는 5mm 이상 30mm 이하임을 특징으로 하는 송이콘크리트.
  13. 제 12 항에서,
    상기 송이의 입도는 5mm 이상 10mm 미만의 단입도인 것을 특징으로 하는 송이콘크리트.
  14. 제 12 항에서,
    상기 송이의 입도는 10mm 이상 20mm 미만의 단입도인 것을 특징으로 하는 송이콘크리트.
  15. 제 12 항에서,
    상기 송이의 입도는 20mm 이상 30mm 이하의 단입도인 것을 특징으로 하는 송이콘크리트.
  16. 삭제
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