KR20080112606A

KR20080112606A - 슬래그를 이용한 흡음층용 콘크리트 조성물 및 이로 제조된흡음층이 구비된 방음판

Info

Publication number: KR20080112606A
Application number: KR20070061201A
Authority: KR
Inventors: 곽시호
Original assignee: 박재규
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2008-12-26

Abstract

본 발명은 슬래그를 이용한 흡음용 콘크리트 조성물 및 이로 제조된 흡음성이 구비된 방음판에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함하는 방음용 콘크리트 조성물, 및 콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함하는 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층이 구비된 방음판이 제공된다. 경량의 다공성 물질인 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층은 가볍고, 흡음성 및 강도가 우수할 뿐만 아니라 친환경적인 것이다. 또한, 슬래그를 이용하므로써 폐자원활용이라는 측면에서 환경 및 경제적인 잇점을 갖는다.

슬래그, 흡음층, 방음판, 콘크리트, 폐자원활용

Description

슬래그를 이용한 흡음층용 콘크리트 조성물 및 이로 제조된 흡음층이 구비된 방음판{Concrete Composition Comprising Slag For Soundabsorbing Plate and Soundproofing Plate Comprising The Soundabsorbing Plate}

도 1은 본 발명에 의한 흡음용 방음판 제조방법을 나타내는 개략도이며,

도 2는 본 발명에 의한 흡음층이 지지용 콘크리트의 일면에 구비된 하이브형 방음판을 나타내는 사시도이며,

도 3은 본 발명에 의한 흡음층이 지지용 콘크리트의 양면에 구비된 하이브형 방음판을 나타내는 사시도이며,

도 4은 본 발명에 의한 흡음층이 지지용 콘크리트의 일면에 구비된 웨이브형 방음판을 나타내는 사시도이며,

도 5는 본 발명에 의한 흡음층이 지지용 콘크리트의 양면에 구비된 웨이브형 방음판을 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *

20, 30, 40, 50 .... 방음판 21, 31, 41, 51 .... 철근심재

22, 32, 42, 52 .... 지지 콘크리트

23, 33, 33', 43, 53, 53' .... 흡음층

본 발명은 슬래그를 이용한 흡음용 콘크리트 조성물 및 이로 제조된 흡음층이 구비된 방음판에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명는 제철소에서 부산물로 발생되는 슬래그를 이용한 흡음용 콘크리트 조성물 및 이로 제조된 흡음층이 구비된 방음판에 관한 것이다.

산업발달에 따른 교통수단의 다양화 및 교통량의 증가, 사회기반시설(도로, 철도, 공항)의 확충에 따라 소음이 증가되고 있으며, 이러한 소음은 현대사회에서 도시화 및 산업발달에 기인한 환경문제로서 관심 및 규제의 대상이 되고 있다.

따라서, 일반적으로 도로등 사회기반시설의 설계시에 거주지역등에서 일정 한도 이하의 소음기준을 제시하고 있으며, 우리나라에서도 환경부에서 소음, 진동 규제기준, 공장 소음, 진동 배출허용기준, 방음판의 성능 및 설치 기준등을 제시하고 있다.

이러한, 소음, 진동 규제기준등에 의거하여 도로, 철로, 아파트, 공항등에 소음저 감을 목적으로 방음판의 설치가 일반화되었다. 방음판은 방음형태에 따라 흡음형 방음판과 반사형 방음판으로 대별된다. 흡음형 방음판으로는 종래 알루미늄 방음판, 목재방음판, 튜브형 방음판, 천연경량 골재 방음판등이 사용되며, 반사형 방음판으로는 압출성형 시멘트판, 투명방음판등이 사용된다. 특히, 천연경량 골재 방음판은 화산석 경량골재, 철근 콘크리트, 몰탈등을 원료로하여 제조되는 것으로 반영구적이고 친환경적이며, 우수한 방음 효과등으로 인하여 방음판 제조에 일반적으로 사용된다.

한편, 슬래그는 선철(銑鐵) 제조시 고로(高爐)에서 발생하는 철광석의 찌꺼기 또는 코크스 회분(灰分) 등의 불순물로서 대개는 폐기되고 있는 실정이나, 폐기비용의 절약 및 자원활용이란 견지에서 이러한 폐기물의 재활용이 요구된다.

이에 본 발명이 목적은 다공질의 경량 슬래그를 이용한 방음판의 흡음층 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 흡음성이 우수한 다공질의 경량 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물로 제조된 흡음층이 구비된 방음판을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면,

콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함하는 흡음용 콘크리트 조성물이 제공된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면,

콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함하는 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층이 구비된 방음판이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 슬래그의 재활용 방안으로서 종래 흡음용 콘크리트에 사용되던 화산력(火山礫), 경석(輕石), 용암(熔岩)과 같은 천연 경량골재 및 진흙, 점토, 혈암(頁岩)등의 인공경량골재 대신 슬래그를 사용하여 가볍고, 인체에 무해한 흡음층이 구비된 방음판을 제공함을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 흡음용 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함한다. 시멘트, 골재 및 모래는 콘크리트의 물성이 달성되도록 하는 주재로서 배합된다. 시멘트 함량이 10중량% 미만이면 콘크리트를 구성하는 물질간의 결합력 및 강 도가 불충분하며 20중량%를 초과하면 상대적으로 다른 성분의 양이 작아져서 충분한 강도 및 석재로서의 물성이 달성되지 않을 수 있다. 시멘트는 특히 제한되지 않으나, 예를들어, 일반적인 포틀랜트 시멘트가 사용될 수 있다. 상기 일반적인 포틀랜드 시멘트외에 용도에 따라 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 기타 다른 종류의 시멘트가 또한, 사용될 수 있는 것으로 시멘트의 종류를 특히 제한하는 것은 아니다.

골재와 모래는 콘크리트의 공극율, 실적율, 강도, 굳기 및 밀도등을 고려하여 상기한 조성으로 배합된다. 골재 및 모래의 함량이 상기 조성으로 배합되는 경우에 비교적 입자가 큰 골재 사이에 모래가 충분히 채워져서 우수한 밀도와 강도 및 조밀한 공극율을 나타내며, 또한, 시멘트와 효과적으로 결합 및 고화되어 단단하고 내구성이 우수한 흡음층으로 제조될 수 있다.

상기 골재는 이로써 제한하는 것은 아니지만, 자갈등이 일반적으로 사용되며, 잔골재(입자크기 10mm이하)와 굵은 골재(입자크기 19mm이하)를 포함하는 것으로 이해된다.

본 발명의 흡음층용 콘크리트 조성물에서는 종래 사용되던 화산회, 경석, 용암등의 천연경량 골재 및 점토, 혈암등의 인공경량골재 대신 슬래그가 사용된다. 슬래그는 제철소에서 얻어지는 경량 다공질의 부산물로서 슬래그를 포함하는 콘크리트는 우 수한 흡음성을 나타낸다. 또한, 슬래그를 사용하므로써 폐자원을 재활용한다는 환경 및 경제적 잇점 뿐만 아니라, 흡음층을 구성하는 성분으로 경량의 자재가 사용되므로 전체적으로 방음판을 경량화 할 수 있는 잇점이 있다. 본 발명에 사용가능한 슬래그의 예로는 특별히 이로써 한정하는 것은 아니지만, 전로슬래그, STS 슬래그와 같은 제강슬래그, 고로슬래그등이 단독으로 혹은 이종 이상의 혼합으로 사용될 수 있다. 나아가, 슬래그는 인체에 무해한 것으로 이로 형성된 흡음층이 구비된 방음판은 친환경적인 것이다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 상기 슬래그는 입도가 대략 25mm이하인 초미분 형태로서 다공성으로 인하여 소리를 흡수하는 성질을 갖는다. 슬래그의 입자는 종래 사용되던 경량 골재크기 정도의 크기를 갖는 것인한 본 발명에 사용될 수 있는 것으로 슬래그 입자 크기의 하한치를 특히 한정하는 것은 아니다. 슬래그 함량이 25중량% 미만이면, 흡음성이 불충분하며 40중량%를 초과하면 흡음층의 강도가 저하될 우려가 있다.

상기 콘크리트는 필요에 따라, 콘크리트 배합시 일반적으로 첨가될 수 있는 지연제, 경화촉진제, 철근 방청제, 팽창제, 유동화제, 감수제, 안료등을 추가로 포함할 수 있다.

상기 콘크리트는 물과 배합한 후, 성형 및 양생하여 흡음층 형성에 사용될 수 있다. 콘크리트와 물의 배합비는 특히 한정되지는 않는 것으로 작업성 및 점성등을 고려하여 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 양으로 콘크리트와 물을 배합하여 성형할 수 있으며, 방음벽 시방서에 의하면, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 흡음층 경량콘크리트의 경우 물/시멘트 중량비는 0.38로 배합되며, 지지층 콘크리트의 경우 물/시멘트 중량비는 0.28로 배합된다. 성형 및 양생 조건 또한 일반적으로 것으로 본 발명에서 특히 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현에 있어서, 지지층 콘크리트에 본 발명에 의한 흡음용 콘크리트로 형성된 흡음층을 부착하여 방음판으로 사용된다. 지지층 콘크리트는 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 것으로 본 발명은 지지층 콘크리트에 대하여 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 흡음용 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층은 종래 알려져 있는 어떠한 지지층 콘크리트에 부착되어 방음판으로 사용될 수 있다.

본 발명의 흡음용 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층을 구비한 방음판은 특정한 종류로 제한되지 않으며, 바실란트(Basilent)형, 콰드리고(Quardrigo)형, 사이런티오(Silentio)형등 어떠한 종류의 방음판으로 제조될 수 있다.

이로써 한정하는 것은 아니지만, 본 발명의 방음판은 도 1에 도시한 바와 같이, 흡음층과 구조적인 지지를 위한 철근 콘크리트층을 일체형으로 구성하여 진동 압축 성형하는 바실란트형으로 제조될 수 있다. 즉, 예를들어 형틀에 물과 배합된 본 발명의 흡음층용 경량 콘크리트를 먼저 투입하고 진동을 가한 다음에 철근 심재를 넣고 다시 지지부용 콘크리트를 투입하고 상하 진동을 주면서 성형하고 형틀을 팔렛 트로 덮고 뒤집은 후에 탈형 및 양생하여 방음판을 제조할 수 있다. 또한, 방음판은 본 발명의 흡음층용 경량 콘크리트 조성물을 성형하여 흡음층을 별도로 제작한 후에 이를 별도로 제조된 지지층 콘크리트 판에 부착시키는 바실란트형으로 제조될 수 있다.

본 발명의 흡음용 콘크리트 조성물로된 흡음층의 형태 또한, 하이브형(Hive Type), 웨이브형(Wave Type) 등 어떠한 원하는 형태로 제조될 수 있다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예로서, 도 2에 하이브형 흡음층(23)이 철근심재(21)를 포함하는 지지용 콘크리트(22)의 일면에 구비된 방음판(20)을, 도 3에 하이브형 흡음층(33, 33')이 철근심재(31)를 포함하는 지지용 콘크리트(32)의 양면에 구비된 방음판(30)을, 도 4에 웨이브형 흡음층(43)이 철근심재(41)를 포함하는 지지용 콘크리트(42)의 일면에 구비된 방음판(40)을 그리고 도 5에 웨이브형 흡음층(53,53')이 철근심재(51)를 포함하는 지지용 콘크리트(42)의 양면에 구비된 방음판(50)을 나타내었다.

본 발명에 따라 제공되는 콘크리트로 형성된 방음판은 KSF 2805에 의거한 250, 500, 1000, 2000Hz 음에 대한 흡음이 평균 70% 이상이고, 압축강도가 24N/㎟ 이상인 것으로 소음진동법의 규정을 충족한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

포틀랜드 시멘트 140kg, 입자크기가 5-10mm인 자갈 100kg, 입자크기가 13-19mm인 자갈 110kg, 세사 모래 330kg 및 입자크기가 10-25mm이하인 STS 슬래그 320kg을 배합하여 흡음용 경량 콘크리트 배합물을 제조하였다. 물/흡음용 경량 콘크리트 배합물을 0.38 중량비로 배합하였다.

그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 길이 4.24m, 폭 1.2m, 높이 0.8m의 성형틀에 상기 준비된 경량 콘크리트를 투입하고 진동을 가하였다. 그 후, 콘크리트 배합물위에 철근을 넣고 지지층 콘크리트 배합물을 투입하고 진동을 주면서 성형하였다. 철근으로는 KSD 3504(철근 콘크리트용 봉강)을 사용하였다.

지지층 콘크리트로는 포틀랜드 시멘트 230kg, 입자크기가 5-10mm인 자갈 150kg, 입자크기가 13-19mm인 자갈 170kg 및 세사 모래 450kg을 배합하여 지지층 콘크리트 배합물을 제조하고 이를 물/지지층 콘크리트 중량비 0.28로 배합하여 사용하였다.

그 후, 성형틀을 팔렛트로 덥고 성형틀과 팔레트를 유압클램프로 결속시키고 뒤집는다. 뒤집기 공정후에 탈형하고 팔렛트 위에 놓인 상태에서 양생시켜 방음판을 얻었다. 양생은 65℃에서 4시간동안 행하였다. 이 때, 온도는 20℃/hr.로 승온시켰 다. 본 실시예에 의하여 도 2에 도시한 바와 같은 지지 콘크리트(22)의 일면에 하이브형 흡음층(23)이 형성된 방음판(20)을 얻었다.

본 실시예에서 제조된 흡음 방음판은 균열이 없고 KSF 2805 잔향실법으로 흡음율 측정시 85%의 평균 흡음율을 그리고 KSF 2405에 의한 압축강도는 28N/㎟을 나타내었으며, 이로부터 본 발명의 슬래그를 포함하는 콘크리트로 흡음층을 형성한 방음판은 방음벽으로 사용하기에 적합함을 확인할 수 있었다.

실시예 2

포틀랜드 시멘트 140kg, 입자크기가 5-10mm인 잔골재 120kg, 입자크기가 13-19mm인 굵은 골재 90kg, 세사 모래 350kg 및 입자크기가 10-25mm인 고로슬래그 300kg을 배합하여 콘크리트 배합물을 제조하고 물/흡음용 경량 콘크리트 배합물을 0.38로 배합하였다. 이를 도 3에 도시한 형태의 성형틀에 붓고 65℃에서 6시간동안 양생하여 흡음층을 제조하였다.

상기 방법으로 2장의 흡음층을 제조한 후, 제조된 흡음층을 별도로 제조된 지지층 콘크리트의 양면에 부착하여 도 3에 도시한 바와 같이 흡음층(33,33')이 지지용 콘크리트(32)의 양면에 구비된 하이브형 방음판(30)을 제조하였다.

지지용 콘크리트(32)는 성형틀에 KSD 3504(철근 콘크리트용 봉강) 철근을 넣고 실 시예 1의 지지층 콘크리트와 같이 배합된 콘크리트를 넣어서 성형하고 자연양생하여 제조하였다.

본 실시예에서 제조된 흡음 방음판은 균열이 없고 KSF 2805 잔향실법으로 흡음율 측정시 82%의 평균 흡음율을 그리고 KSF 2405에 의한 압축강도는 28.5N/㎟을 나타내었으며, 이로부터 본 발명의 슬래그를 포함하는 콘크리트로 흡음층을 형성한 방음판은 방음벽으로 사용하기에 적합함을 확인할 수 있었다.

실시예 3

포틀랜드 시멘트 140kg, 입자크기가 5-10mm인 잔골재 100kg, 입자크기가 13-19mm인 굵은 골재 90kg, 세사 모래 320kg 및 입자크기가 10-25mm 인 전로슬래그 350kg을 배합하여 콘크리트 배합물을 제조하고 성형틀로 도 4에 도시한 웨이브형 성형틀을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1와 동일한 방법으로 방음판을 제조하였다.

본 실시예에 의하여 도 4에 도시한 바와 같은 지지 콘크리트(42)의 일면에 웨이브형 흡음층(43)이 형성된 방음판(40)을 얻었다. 본 실시예에서 제조된 흡음 방음판은 균열이 없고 KSF 2805 잔향실법으로 흡음율 측정시 80%의 평균 흡음율을 그리고 KSF 2405에 의한 압축강도는 28.8N/㎟을 나타내었으며, 이로부터 본 발명의 슬래그를 포함하는 콘크리트로 흡음층을 형성한 방음판은 방음벽으로 사용하기에 적합함을 확인할 수 있었다.

실시예 4

포틀랜드 시멘트 140kg, 입자크기가 5-10mm인 잔골재 100kg, 입자크기가 13-19mm인 굵은 골재 90kg, 세사 모래 320kg 및 입자크기가 10-25mm 인 전로슬래그 350kg을 배합하여 콘크리트 배합물을 제조하고 성형틀로 도 5에 도시한 웨이브형 성형틀을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 방음판을 제조하였다.

본 실시예에 의하여 도 5에 도시한 바와 같은 지지 콘크리트(52)의 양면에 웨이브형 흡음층(53, 53')이 형성된 방음판(50)을 얻었다. 본 실시예에서 제조된 흡음 방음판(50)은 균열이 없고 KSF 2805 잔향실법으로 흡음율 측정시 82%의 평균 흡음율을 그리고 KSF 2405에 의한 압축강도는 29.2N/㎟을 나타내었으며, 이로부터 본 발명의 슬래그를 포함하는 콘크리트로 흡음층을 형성한 방음판은 방음벽으로 사용하기에 적합함을 확인할 수 있었다.

경량의 다공성 물질인 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층이 구비된 방음판은 가벼우며, 흡음성 및 강도가 우수할 뿐만 아니라 친환경적인 것으로 이를 이용하여 방음성 및 강도가 우수한 방음벽 제작을 제작할 수 있다. 또한, 슬래그를 이용하므로써 폐자원활용이라는 측면에서 환경 및 경제적인 잇점을 갖는다.

Claims

콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함하는 흡음층용 콘크리트 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 슬래그는 고로슬래그, 전로슬래그, 제강슬래그 및 STS 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종 이상임을 특징으로 하는 흡음층용 콘크리트 조성물.
콘크리트 조성물의 총 중량을 기준으로 시멘트 10-20중량%, 골재 18-30중량%, 모래 25-40중량% 및 슬래그 25-40중량%를 포함하는 콘크리트 조성물로 형성된 흡음층이 구비된 방음판.