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KR102773168B1 - 보강토 옹벽 블록 조성물 및 이로부터 제조된 보강토 옹벽 블록 - Google Patents

보강토 옹벽 블록 조성물 및 이로부터 제조된 보강토 옹벽 블록 Download PDF

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KR102773168B1
KR102773168B1 KR1020240063297A KR20240063297A KR102773168B1 KR 102773168 B1 KR102773168 B1 KR 102773168B1 KR 1020240063297 A KR1020240063297 A KR 1020240063297A KR 20240063297 A KR20240063297 A KR 20240063297A KR 102773168 B1 KR102773168 B1 KR 102773168B1
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Abstract

본 발명은 황토-고분자 복합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물에 관한 것으로서, 친환경적 재료인 황토를 사용하면서도 시멘트 등의 콘크리트 조성물과의 상용성을 개선하여 황토의 우수한 분산성, 워커빌리티 및 저장안정성을 갖는 보강토 옹벽 블록 조성물을 제조하여 우수한 기계적 물성을 갖는 보강토 옹벽 블록을 제공할 수 있다.
또한, 종래의 플라스틱 섬유를 대체할 수 있는 친환경 셀룰로오스인 축분셀룰로오스를 보강재료로써 사용하여 종래에 단순 퇴비로 재활용되어 용도가 제한되던 축분을 본 발명의 보강토 옹벽 블록 성분으로 이용할 수 있도록 하여 환경문제 해결과 부가가치를 창출할 수 있는 장점이 있다.

Description

보강토 옹벽 블록 조성물 및 이로부터 제조된 보강토 옹벽 블록{Reinforced soil retaining wall block composition and reinforced soil retaining wall block manufactured therefrom}
본 발명은 보강토 옹벽을 형성하기 위한 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 황토-고분자 복합체 및 축분셀룰로오스를 포함하여 친환경적이며, 압축강도, 휨강도 및 동결융해 후 압축강도가 우수한 보강토 옹벽 블록 조성물 및 이로부터 제조된 보강토 옹벽 블록에 관한 것이다.
일반적으로 보강토 옹벽 블럭은 옹벽 건설에 사용되는 프리캐스트 콘크리트블럭이다. 이러한 블록은 서로 맞물리도록 설계되어 토양의 침식을 방지할 수 있는 안정적이고 내구성 있는 구조로 만든다.
보강토 옹벽 블록의 대표적인 소재가 되어왔던 콘크리트는 골재와 모래, 그리고 시멘트를 일정량 배합한 것으로서 건축과 토목 공사에서 없어서는 안될 재료가 되어왔다. 콘크리트 성분 중 시멘트가 현대 건축물에 사용되면서 생산성은 증대하였으나, 시멘트로부터 자극성 취기 및 독성을 방출함으로써 실내 공기질을 저하시키고, 콘크리트 구조물의 통기성을 저하시키는 단점이 있어, 현대인에게는 이러한 시멘트의 유해성 문제가 대두되어 옴에 따라, 콘크리트 조성물에서 시멘트 사용을 줄이는 일은 시급하게 해결해야 할 과제이다.
한편, 최근에는 세계적으로 친환경 산업이 건축분야에도 영향을 주어 시멘트를 대체하거나 사용량을 줄이기 위하여 환경 친화적이면서도 인체 무해한 황토와 같은 황토를 이용한 콘크리트 조성물의 연구가 꾸준히 이어져 왔다. 이와 같이 황토를 이용하여 건축물의 벽이나 바닥을 시공함에 따라 시멘트의 유해성을 방지하고, 황토의 원적외선 방사와 음이온 발생으로 인한 노화방지, 혈액순환촉진, 스트레스 해소, 피부미용, 신경통, 요통, 만성피로 회복 및 향균, 탈취, 습기조절기능을 제공할 수 있어, 친환경적 건축재료로 다양한 분야에 응용되고 있다. 또한 우수한 흡착력으로 냄새를 제거하고 우수한 항균성으로 곰팡이 등 세균의 번식을 억제하여 우리의 주거환경에 쾌적한 생활공간을 제공할 수 있다.
그러나, 이와 같은 황토를 그대로 사용할 경우 다른 콘크리트 조성물과의 상용성 및 결합력이 좋지 않고 잘 융합되지 않아 옹벽에 사용할 콘크리트에 균열이나 파손, 긁힘이 쉽게 발생하고, 특히 동절기에는 외기 온도차로 인해 강도 물성이 저해되어 보강토 옹벽 블록이 심하게 훼손되는 문제가 발생하여, 내구연한을 감소시킨다. 특히, 황토를 사용하면서 시멘트를 전혀 사용하지 않는 경우 황토의 자체 점성이 약하여 초기 강도 확보가 어렵고 성형이 어려운 문제점이 있으며, 황토를 시멘트와 함께 사용할 때에는 시멘트와의 부착력 및 치밀성이 부족한 문제점이 있다.
따라서, 황토의 장점을 가지고 있으면서도 황토의 특수성을 감안하여 화학적으로 융합이 가능하도록 하고 시멘트 등의 콘크리트 조성물과의 상용성을 개선하여 우수한 분산성, 워커빌리티, 저장안정성, 기계적 물성을 가진 보강토 옹벽 블록용 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1247608호 (2013.04.02)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 친환경적 재료인 황토를 사용하면서도 시멘트 등의 콘크리트 조성물과의 상용성을 개선하여 우수한 분산성, 워커빌리티 및 저장안정성을 갖는 보강토 옹벽 블록 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 상기 보강토 옹벽 블록 조성물로부터 우수한 기계적 물성을 갖는 보강토 옹벽 블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 황토-고분자 복합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 황토-고분자 복합체는 황토, 폴리암모늄염 및 폴리아크릴산염을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 폴리암모늄염은 상기 황토 100 중량부 대비 0.1 내지 3 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 폴리암모늄염은 중량평균 분자량이 50,000 내지 100,000 g/mol인 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 폴리아크릴산염은 상기 황토 100 중량부 대비 1 내지 6 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 폴리아크릴산염은 중량평균 분자량이 5,000 내지 10,000 g/mol인 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 점도가 500 내지 1,000 cp인 에멀젼인 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 3 내지 10 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 골재는 상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 70 내지 120 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 시멘트는 상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 30 내지 35 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 혼화제는 상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 0.5 내지 1.5 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 축분셀룰로오스는 상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 0.2 내지 2 중량부로 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 토-고분자 복합체 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 함유하는 1제를 제조하는 단계; 및 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 2제를 제조하는 단계;를 포함하는 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법에 관한 것이다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 1제는 고형분 함량이 20 내지 30 중량%인 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 2제는 고형분 함량이 30 내지 60 중량% 인 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 황토-고분자 복합체는 황토 고형분 함량이 20 내지 25 중량%인 현탁액에 폴리암모늄염을 첨가하고 교반하는 단계; 및 상기 폴리암모늄염을 첨가하여 팽윤된 분산액에 폴리아크릴산염을 첨가하고 교반하여 황토-고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법에 따라 상기 1제 및 상기 2제를 혼합하여 경화된 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록에 관한 것이다.
본 발명에 따른 황토-고분자 복합체와 축분셀룰로오스가 포함된 보강토 옹벽 블록 조성물은 친환경적 재료인 황토를 사용하면서도 시멘트 등의 콘크리트 조성물과의 상용성을 개선하여 분산성, 워커빌리티, 저장안정성, 기계적 물성이 우수한 보강토 옹벽 블록 조성물을 제공할 수 있다. 또한 황토-고분자 복합체 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 함유하는 1제를 제조하는 단계; 및 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 2제를 제조하는 단계;를 포함하는 보강토 옹벽 블록 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 종래의 플라스틱 섬유를 대체할 수 있는 친환경 셀룰로오스인 축분셀룰로오스를 보강재료로 사용하여 종래에 단순 퇴비로 재활용되어 용도가 제한되던 축분을 본 발명의 보강토 옹벽 블록 조성물로 이용할 수 있도록 하여 환경문제 해결과 부가가치를 창출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 황토-고분자 복합체를 포함한 보강토 옹벽 블록 조성물을 제조하여 보강토 옹벽 블록을 제조하는 공정 흐름도이다.
이하 본 발명에 따른 황토-고분자 복합체 및 축분셀룰로오스를 포함하여 친환경적인 보강토 옹벽 블록 조성물 및 이로부터 제조된 보강토 옹벽 블록에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 황토-고분자 복합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물에 관한 것이다.
상기 보강토 옹벽 블록 조성물은 황토-고분자 복합체를 포함하여, 콘크리트 조성물 상에서 황토를 균일하게 분산시킬 수 있고, 안정적인 점도를 유지할 수 있으며, 축분셀룰로오스를 포함하여, 보강토 옹벽 블록의 균열 및 손상을 최소화함에 따라 보강토 옹벽 블록의 내구연한이 증대되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 보강토 옹벽 블록 조성물에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상기 보강토 옹벽 블록 조성물은 1제 및 2제로 이루어진 이액형 조성물로서, 상기 1제에 황토-고분자 복합체 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 함유하고, 상기 2제에 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 1제의 황토-고분자 복합체는 황토, 폴리암모늄염 및 폴리아크릴산염을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 황토는 보강토 옹벽 블록 조성물의 주재료로써, 원적외선 방사량이 뛰어난 점토광물을 의미하며, 바람직한 황토는 당업계의 통상적인 황토라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 바람직하게는 4.75mm 체를 100% 통과하는 덩어리짐이 없는 것을 사용하거나, 다른 조성물과 배합 후 물기가 스며들 경우에도 견고한 상태를 유지할 수 있도록 건조후 분말화 한 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 황토는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 철분, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 카리 등 수많은 무기질이 함유된 미세입자로, 인체에 유익한 미네랄과 많은 약성이 있으나 표면이 소수성인 특성으로 물에 분산이 어렵고 따라서 보강토 옹벽 블록 조성물에 포함될 때에는 분산성 향상을 위한 화학적 처리가 필요하다.
상기 폴리암모늄염은 상기 황토-고분자 복합체의 고분자 중 하나로, 고형분 약 35 중량%, 중량평균 분자량 50,000 내지 100,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적인 일 예시로, 수용액 상태의 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드(Poly(diallyldimethylammonium chloride))일 수 있다. 상기 폴리암모늄염은 수용액 상에서 황토를 팽윤시켜 균일산 분산을 유도하기 위한 것으로써, 상기 황토 100 중량부 대비 0.1 내지 3 중량부로 첨가될 수 있다. 0.1 중량부 미만으로 첨가됐을 때에는 황토의 균일한 수분산을 기대할 수 없으며, 3 중량부가 초과되어 첨가됐을 때에는 조성물이 고점도화되어 레올로지가 감소하고, 향후 보강토 옹벽 블록 제조시 물성을 저하시킬 수 있다. 상기 폴리암모늄염에 의하여 상기 황토가 팽윤된 슬러리는 차후 폴리아크릴산염이 첨가되었을 때, 안정성이 개선되고 저장시에 안정한 점도를 가질 수 있도록 한다.
상기 폴리아크릴산염은 상기 황토-고분자 복합체에 포함되는 고분자 중 또다른 하나로, 중량평균 분자량 5,000 내지 10,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리아크릴산염은 상기 폴리암모늄염에 의해 분산성이 높아진 황토 슬러리의 점도 유지를 위하여 첨가하는 것으로, 보다 구체적인 일 예시로, 폴리아크릴산나트륨일 수 있다. 상기 폴리아크릴산염은 황토 100 중량부 대비 1 내지 6 중량부로 포함할 수 있으며, 1 중량부 미만으로 첨가됐을 때에는 점도 유지 안정성에 기여하지 못하고, 6 중량부가 초과되어 첨가됐을 때에는 슬러리가 고점도화되어 저장안정성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
상기와 같이 황토, 폴리암모늄염 및 폴리아크릴산염을 포함하여 제조된 황토-고분자 복합체는 복합체를 구성하는 고분자로 인하여 콘크리트 작업성이 용이하도록 점도를 일정하게 유지할 수 있고, 뛰어난 감수, 유지 효과를 발현시킬 수 있다. 또한 콘크리트 조성물과 혼합시, 크거나 작은 기포를 일정하게 유지하도록 하여, 콘크리트의 저장안정성, 내구성 및 동결융해 저항성을 향상시킬 수 있다.
상기 1제에는 황토-고분자 복합체 외에 에틸렌비닐아세테이트(EVA, ethylenevinyl acetate)를 포함할 수 있다. 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 에틸렌과 초산 비닐 폴리머를 공중합시켜 얻는 중합체로서, 어린이용 폼스티커, 포장재, 접착제 쿠션, 부력 등의 용도로 사용되어 온 소재이며, 친환경 접착제로도 사용하고 있다. 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 에멀젼 상태인 것을 사용할 수 있으며, 에틸렌비닐아세테이트(EVA)의 초산 비닐(Vinyl Acetate)의 함량이 커서 유동성이 있으며, 다른 폴리머나 가소제와의 상용성이 향상된다. 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 에멀젼(이하, EVA 에멀젼)을 상기 황토-고분자 복합체와 함께 사용하여 보강토 옹벽 블록 조성물간의 상용성 및 결합력을 향상시키는 접착제의 역할을 하도록 한다. 상기 EVA 에멀젼은 고형분 함량이 50 내지 55 중량%이며, 점도가 500 내지 1,000 cp(25℃, 60rpm)이고, pH가 4.5 내지 6.5인 것을 사용할 수 있으며, 상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 3 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
다음으로 2제에 관하여 설명한다.
상기 2제는 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 포함하는 것으로서, 상기 1제와 혼합하여 보강토 옹벽 블록 조성물을 제조할 수 있다. 구체적인 2제의 성분으로서, 상기 골재는 KS F 2526, KS F 2527, KS F 2573에 적합한 것이면 어떠한 골재도 사용하기 무방하며, 보다 좋게는 직경이 10 내지 15㎜인 것을 사용할 수 있다. 상기 골재의 직경이 10㎜ 미만이면 다른 조성물들과 배합시 재료 분리 현상이 발생하는 문제가 있고, 직경이 15㎜ 초과하면 배합된 조성물이 구석구석 잘 채워지지 않아 외관이 미려하지 않은 문제가 있다. 상기 골재는 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 70 내지 120 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 좋게는 90 중량부 이하로 포함할 수 있으며, 골재가 70 중량부 미만 포함되면 강도가 떨어지는 문제가 있고, 120 중량부 초과 포함되면 황토-고분자 복합체의 역할 및 기능을 발휘할 수 없고 결착력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 시멘트는 보강토 옹벽 블록에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 포틀랜드 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 고로 슬래그 시멘트 등일 수 있고, 바람직하게 본 발명에 사용하기 적합한 시멘트는 포틀랜드 시멘트일 수 있다. 상기 시멘트는 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 30 내지 35 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 혼화제는 통상적으로 보강토 옹벽 블록 조성물에 사용하는 것이면 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 원하는 기능을 부여하기 위하여, AE제, AE감수제, 방수제, 방청제, 지연제, 유동화제 및 응결경화조절제 중 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 혼화제는 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 0.5 내지 1.5 중량부로 첨가될 수 있으며, 시멘트 사용량 절감하기 위하여 감수제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 보강토 옹벽 블록 조성물에는 최종 보강토 옹벽 블록의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 보강재료를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 강도가 우수하면서도 시멘트와의 친화성이 좋은 셀룰로오스를 첨가할 수 있다.
구체적인 일 예시로 상기 셀룰로오스는 친환경 축분셀룰로오스일 수 있다. 상기 축분셀룰로오스는 시멘트의 성능을 강화하기 위한 보강재료로 사용한다. 상기 축분셀룰로오스가 보강토 옹벽 블록 조성물에 첨가되었을 시에, 일종의 그물망 역할을 하여 보강토 옹벽 블록의 조직을 강화시킴에 따라 외부 충격에 의한 균열 및 손상이 감소하며, 보강토 옹벽 블록의 내구연한을 증대시킬 수 있다.
상기 축분셀룰로오스는 발효된 축분을 수분을 제거하는 전처리 후 고액분리하여 200 mesh 이상의 축분셀룰로오스와 200 mesh 미만의 유기물로 분리시키고, 이 중 축분셀룰로오스를 분취하여 사용할 수 있다. 이와 같이 종래 단순 퇴비로 재활용 되어 용도가 제한되던 축분을 산업용 에너지원 또는 재료원으로 전환하여 본 발명의 보강토 옹벽 블록 조성물로 이용하면 환경문제 해결과 부가가치를 창출할 수 있는 장점이 있다.
상기 1제 또는 2제에 사용하는 물은 일반적인 상수돗물을 사용할 수 있고, 그 외의 물을 사용할 경우 KS F 4009 부속서 2 ‘레디믹스트 콘크리트의 혼합물에 사용되는 물’에 따른다.
아울러, 상기 2제에는 필요에 따라 바인더, 안료, 토양안정제 및 흙고화제 중에서 선택된 1종 이상이 포함될 수 있으며 구체적인 종류 및 함량은 통상적인 범위 내에서 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 황토-고분자 복합체와 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 혼합하여 1제를 제조하는 단계; 및 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 2제를 제조하는 단계;를 포함하는 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법에 관한 것이다.
상기 황토-고분자 복합체는 황토 고형분 함량이 20 내지 25 중량%인 현탁액에 폴리암모늄염을 첨가하고 교반하는 단계; 상기 폴리암모늄염을 첨가하여 팽윤된 분산액에 폴리아크릴산염을 첨가하고 교반하여 황토-고분자 복합체를 제조하는 단계를 통해 제조할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 황토-고분자 복합체는 황토 고형분 함량 20 내지 25 중량%으로 미리 물에 분산시킨 현탁액에 상기와 같은 범위의 폴리암모늄염 및 폴리아크릴산염을 순차적으로 첨가 및 교반하여 황토-고분자 복합체 슬러리상에 존재할 수 있도록 제조한다. 상기 황토-고분자 복합체의 슬러리 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)이 혼합된 상기 1제는 고형분 함량이 20 내지 30 중량% 일 수 있다.
상기 2제는 고형분의 함량이 30 내지 60 중량% 일 수 있으며, 보다 좋게는 40 내지 60 중량%일 때 상기 1제와 쉽게 혼합할 수 있으며, 상기 1제 및 상기 2제를 혼합하여 경화시킴으로 하여 보강토 옹벽 블록을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 황토-고분자 복합체 및 축분셀룰로오스를 포함하여 친환경적인 보강토 옹벽 블록 조성물 및 이로부터 제조된 보강토 옹벽 블록에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[황토-고분자 복합체 제조 및 1제 제조]
물 2 L에 황토(500 g)를 수분산시킨 현탁액에 폴리디아릴디메틸암모늄클로라이드(고형분 35 중량%, 중량평균분자량 80,000 g/mol)를 10 g 첨가하여 교반시켜 팽윤된 분산액에, 폴리아크릴산나트륨(중량평균 분자량 5,100 g/mol)을 25 g 첨가하고 교반시켜 황토-고분자 복합체 슬러리를 제조하고 EVA 에멀젼을 25 g 첨가하여 고형분 함량 25 중량% 인 1제를 제조하였다.
[2제의 원료 및 제조]
물 1 L에 골재 450g, 포틀랜드 시멘트 140 g, 혼화제로써 폴리나프탈렌술폰산나트륨염 6 g, 축분셀룰로오스 7 g 및 흙고화제 9 g을 혼합하여 고형분 함량이 약 45 중량%인 2제를 제조하였다.
[실시예1 내지 3 및 비교예1 내지 3 제조]
상기 황토-고분자 복합체 슬러리와 EVA 에멀젼을 포함한 1제 및 2제에 대하여 특성을 평가하기 위해 함량을 하기 표 1과 같은 함량비로 조절하여 경화시킨 후, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 보강토 옹벽 블록 공시체를 제조하였다.
단위(g) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1제 황토-고분자 복합체 황토 500 500 500 500 500 500
폴리암모늄염 10 10 10 - 10 10
폴리아크릴산염 25 25 25 - - 25
EVA 에멀젼 25 25 25 25 25 25
2제 골재 375 450 640 450 450 450
시멘트 165 170 175 170 170 170
혼화제 5 6 7 6 6 6
축분셀룰로오스 7 7 7 7 7 -
기타 8 9 10 9 9 9
[특성 평가 방법]
KS F 2403에 따라 제작한 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 공시체의 특성을 하기와 같은 방법으로 평가하여, 압축강도, 휨강도, 동결융해 후 압축강도 및 작업성의 결과를 표 2에 나타내었고, 실시예 2의 미끄럼 저항성의 결과를 표 3에 나타내었다.
1) 압축강도: 공시체를 28일 표준양생 후 KS F 2405에 따라 시험하였다.
2) 휨강도: 공시체를 28일 표준양생 후 KS F 2408에 따라 시험하였다.
3) 동결융해 후 압축강도: 공시체를 28일 표준양생 후 KS F 2456(B법)에 따라 100 cycle을 기준으로 하여 시험하였다.
4) 작업성: 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 1제만을 취하여 일정시간 동안의 상분리 및 반죽질기를 육안으로 평가하고, 점도가 일정하게 유지되어 작업에 어려움이 없으면 O, 상분리가 일어나거나 고점도화 될 경우 X로 판정하였다.
5) 미끄럼 저항성: 상기 실시예 2의 공시체에 대하여 KS F 2375에 따라 시험하였다.
압축강도(MPa) 휨강도(MPa) 동결융해(100 cycle) 후 압축강도(MPa) 작업성
실시예1 31.2 4.0 30.7 O
실시예2 32.1 4.1 31.3 O
실시예3 33.2 3.8 27.7 O
비교예1 25.4 3.4 22.8 X(상분리)
비교예2 28.6 3.5 27.6 X(고점도화)
비교예3 27.9 3.1 27.1 O
미끄럼 저항성(BPN)
실시예 2 55
상기 표 2의 실시예 2 및 비교예 1의 평가 결과를 살펴보면, 황토-고분자가 복합되어 첨가된 실시예 2의 경우, 황토가 고분자와 복합체를 이루지 않고 단독으로 첨가된 비교예 1에 비하여 기계적 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 상기 비교예 1은 고분자가 복합되지 않은 황토를 사용하여 조성물과의 상용성이 저하되고 점도 유지가 어려우며 일정 시간이 지나면 상분리가 일어나는 등 작업성이 낮아지는 결과를 보여주었다. 이로써, 황토만을 첨가한 보강토 옹벽 블록 조성물은 조성물의 레올로지가 증가하여 우수한 기계적 강도를 기대할 수 없다는 것을 확인하였다.
상기 황토에 폴리암모늄염만을 사용한 비교예 2의 경우는 황토만을 사용한 비교예 1보다는 기계적 강도가 더 우수하게 나타났으나 황토, 폴리암모늄염 및 폴리아크릴산염이 복합체로 함유된 실시예 1 및 3에는 미치지 못했다. 또한 황토의 조성물 내에서의 상용성이 높아졌으나 일정 시간 후 고점도화되어 2제와의 혼합이 어렵고 작업성이 낮아졌음을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 황토가 단독으로 보강토 옹벽 블록 조성물에 포함될 경우보다 고분자와의 복합체를 이루어 포함되었을 때, 압축강도, 휨강도 및 동결융해 후 압축강도 면에서 우수한 특성을 가지고 있으며, 보강토 옹벽 블록 조성물이 작업이 이루어지는 동안 안정된 점도를 유지할 수 있어 작업성 또한 우수한 것을 알 수 있다.
상기 비교예 3는 축분셀룰로오스를 첨가하지 않은 것 외에는 실시예 2와 동일한 조건이지만, 실시예 2에 비하여 기계적 물성이 현저히 낮아지는 것으로 보아 보강토 옹벽 블록의 강도 향상을 위하여 축분셀룰로오스를 첨가하는 것이 바람직하다는 것을 확인하였다.
상기 표 3을 참고하면, 황토-고분자 복합체가 첨가된 실시예 2의 미끄럼저항성 또한 55 BPN으로 우수하게 나타났다.
결론적으로 본 발명의 보강토 옹벽 블록은 압축강도가 30 MPa 이상, 휨강도가 3.8 MPa 이상을 보이고 있는 바와 같이, 황토-고분자 복합체를 포함한 보강토 옹벽 블록은 우수한 기계적 물성을 갖는 것이 확인되었다. 또한 동결융해 후 압축강도 또한 27.7 MPa 이상으로 100 cycle 이후에도 압축강도 수치가 현저한 저하 없이 유지될 수 있다는 것을 확인하였다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 황토-고분자 복합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하되,
    상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 3 내지 10 중량부, 상기 골재는 70 내지 120 중량부, 상기 시멘트는 30 내지 35 중량부, 상기 혼화제는 0.5 내지 1.5 중량부 및 상기 축분셀룰로오스는 0.2 내지 2 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 황토-고분자 복합체는 황토, 폴리암모늄염 및 폴리아크릴산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리암모늄염은 상기 황토 100 중량부 대비 0.1 내지 3 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리암모늄염은 중량평균 분자량이 50,000 내지 100,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리아크릴산염은 상기 황토 100 중량부 대비 1 내지 6 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리아크릴산염은 중량평균 분자량이 5,000 내지 10,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 점도가 500 내지 1,000 cp인 에멀젼인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 황토-고분자 복합체 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 함유하는 1제를 제조하는 단계; 및
    골재, 시멘트, 혼화제 및 축분셀룰로오스를 함유하는 2제를 제조하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 황토-고분자 복합체 100 중량부 대비 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 3 내지 10 중량부, 상기 골재는 70 내지 120 중량부, 상기 시멘트는 30 내지 35 중량부, 상기 혼화제는 0.5 내지 1.5 중량부 및 상기 축분셀룰로오스는 0.2 내지 2 중량부로 포함하여 제조하는 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 1제는 고형분 함량이 20 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 2제는 고형분 함량이 30 내지 60 중량% 인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 황토-고분자 복합체는 황토 고형분 함량이 20 내지 25 중량%인 현탁액에 폴리암모늄염을 첨가하고 교반하는 단계; 및
    상기 폴리암모늄염을 첨가하여 팽윤된 분산액에 폴리아크릴산염을 첨가하고 교반하여 황토-고분자 복합체를 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록 조성물 제조방법.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 하나의 항의 제조방법에 따라 경화된 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 블록.
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