현장 시공형 경량 벽체용 조성물과 이를 이용한 경량 벽체 제조 방법{Composition for light weight wall and making method of light weight wall using it}
본 발명은 현장 시공형 경량 벽체용 조성물과 이를 이용한 경량 벽체 제조 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 폐타이어, 콜크, 폐스티로폼, 시멘트 및 석고, 기포제 등을 혼합하여 조성되어 아파트나 사무실 등과 같이 다층으로 이루어진 건물의 세대간 격벽등의 비내력벽을 용이하게 시공할 수 있게 된다.
기존에 사용되는 벽으로서는 벽돌을 쌓아만든 조적벽, 석고보드와 그라스울 등으로 만든 경량벽체, 스티로폼 비드와 시멘트를 혼합하여 제조한 스타이로콘 패널 등이 있다. 이중 조적벽은 시공에 시간이 많이 걸리고 무겁기 때문에 건물에 하중을 많이 가하여 건물의 수명을 짧게하고 단열성능이 떨어지는 등의 문제점이 있다. 또, 스타이로콘 패널은 비싸고 시공이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 석고 보드와 그라스울을 이용해서 만든 경량벽체는 비싸고 인체에 유해한 문제점이 있었다. 특히, 공지된 다양한 경량벽체 기술들은 거푸집 형성의 곤란성, 재료의 운반, 타설 장비의 사용 등으로 인해 습식에서 건식으로 넘어가는 추세에 있으나, 공지의 건식 경량벽체들은 두께에 비해 열관류율이 나쁜 문제점, 소음 차단 능력이 떨어지는 문제점, 내화성이 떨어지는 문제점 등이 있었다. 한편, 본 발명의 출원인은 경량벽체가 아닌 건물의 층간 소음 방지를 위한 바닥용 완충조성물을 연구하여 "건물의 층간소음방지를 위한 바닥용 완충조성물 및 이를 이용하는 건물의 층간소음방지를 위한 바닥형성방법"(한국 등록특허 제10-0583847호)을 공개한 바 있다. 상기 기술에는 다공성 광물질 1 내지 10중량%, 수성 아크릴, 에틸비닐아세테이트(EVA ; ethyl vinyl acetate), 폴리비닐알코올(PVA ;poly vinyl alcohol) 들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 유기 바인더 1 내지 50중량%, 지류 분쇄물 0.5 내지 25중량% 및 타이어 분쇄물, 스티로폼 분쇄물 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 완충분쇄물을 잔량으로 포함하여 이루어지는 완충혼합물을 포함하여 이루어지되, 상기 완충혼합물이 기포를 포함하는 경량 기포 콘크리트 600중량부에 대하여 10 내지 70중량부 포함시켜 건물 바닥용 완충조성물을 제안한 바 있다. 상기와 같은 바닥용 완충조성물은 그 자체로 내력을 받는 것이 아닌 콘크리트 바닥의 상부에 시공됨으로써 완충 성능을 제공한 것으로 완충 및 단열 성능은 우수하나 벽체로 사용할 정도의 내구성을 갖지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 아파트나 사무실 등과 같이 다층으로 이루어지며, 각 세대간의 내화, 단열 및 벽으로 타고 전달되어지는 층간의 소음의 전달을 방지하기 위한 벽체의 형성을 현장에서 현장의 실정에 맞게 짧은 시간에 간편하게 제작할 수 있게 하려는 것이다. 또, 벽체를 현장에서 직접 단 한 번에 시공하여 완료할 수 있어 시간 및 인건비 등을 절약할 수 있으며, 그에 따라 건축비를 절감하는 등의 효과를 얻으면서 또한 건물을 가볍게하여 건물의 수명을 증가시킬 수 있게 하려는 것이다. 아울러, 단열 성능을 향상시켜 냉, 난방비를 절감할 수 있게 하려는 것이다. 또한, 내화 성능이 우수하여 화재 시 소중한 생명을 지켜줄 수 있으며, 충격에 대한 내구성 등을 향상시키려는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 현장 시공형 경량 벽체용 조성물은, 입경이 0.5mm 내지 30mm인 탄성을 갖는 고무류 분쇄물과 콜크 분쇄물 중 일종 또는 2종의 혼합물로 구성된 완충재 분쇄물과, 스티로폼, 우레탄, EVA 중 일종 내지 3종의 혼합물로 구성된 단열재 분쇄물과, 패류 폐기물, 농축산 폐기물, 톱밥 폐기물, 제지 폐기물, 중 선택된 일종 내지 4종의 혼합물로 구성된 보조재 분쇄물이 혼합된 혼합물이, 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 10 내지 70중량부 포함되어 있고, 석고가 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 30 내지 300중량부 포함되어 있으며, 벤톤, 아타겔, HEC(Hydrocell Ethyl Cellulose), 나트라졸(Natrasol) 중 선택된 일종 내지 4종의 혼합물로 이루어져 있는 침강방지제가 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 0.06 내지 60 중량부 포함되어 있고, 황토, 일라이트, 제오라이트 중 선택된 일종 내지 3종의 혼합물로 이루어져 있는 오염방지제가 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 6 내지 30 중량부 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 아울러, 본 발명의 경량벽체 제조방법은, 상부와 하부에 각각 상부런너와 하부런너를 설치한 후 상부런너와 하부런너를 연결하는 보드를 서로 이격시켜 설치한 후 두 보드 사이에 홀이 타공된 스터드를 설치하는 보드설치단계와; 상기 경량 벽체용 조성물을 보드 사이 공간에 타설한 후 양생하는 타설단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 아파트나 사무실 등과 같이 다층으로 이루어지며, 각 세대간의 내화, 단열 및 벽으로 타고 전달되어지는 층간의 소음의 전달을 방지하기 위한 벽체의 형성을 현장에서 현장의 실정에 맞게 짧은 시간에 간편하게 제작할 수 있게 된다. 또한 벽체를 현장에서 직접 단 한 번에 시공하여 완료할 수 있어 시간 및 인건비 등을 절약할 수 있으며, 그에 따라 건축비를 절감하는 등의 효과를 얻으면 서 또한 건물을 가볍게하여 건물의 수명을 증가시키게 된다. 아울러, 단열 성능을 향상시켜 냉, 난방비를 절감할 수 있게 된다. 또한, 내화 성능이 우수하여 화재 시 소중한 생명을 지켜줄 수 있으며, 충격에 대한 내구성 등이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 현장 시공형 경량 벽체용 조성물은 경량기포콘크리트에 완충재 분쇄물과, 단열재 분쇄물 및 보조재 분쇄물이 혼합된 혼합물과, 석고, 침강방지제, 오염방지제가 포함되어 구성된다. 완충재 분쇄물은 입경이 0.5mm 내지 30mm인 탄성을 갖는 고무류 분쇄물과 콜크 분쇄물 중 일종 또는 2종의 혼합물로 구성되어 있다. 고무류 분쇄물은 폐타이어나 신발 제조 공장에서 스크랩으로 나오는 발포된 EVA 스크랩 등 완충효과를 나타내는 발포체들이 적용될 수 있다. 특히, 폐타이어의 재활용은 대량으로 발생하는 폐타이어를 자원으로 활용함으로써 환경오염을 방지하고, 폐자원을 재활용하므로 경제적이며, 완충재로서도 우수한 물성을 갖는다. 콜크 분쇄물은 경량이면서도 단열성 및 충격흡수능이 우수하여 완충재로서 우수한 물성을 갖는다. 이러한 완충재 분쇄물은 위층으로부터 전해지는 충격을 흡수함으로써 내충격성을 부여하고, 충격의 흡수에 따른 진동을 감쇄시키며, 이차 소음의 발생을 억제 하여 소음을 억제하는 효과를 얻을 수 있게 된다. 단열재 분쇄물은 단열 효과를 부여하기 위한 것으로 스티로폼, 우레탄, EVA(Ethylene Vinyl Acetate)와 같은 팽창성 분쇄물 중 일종 내지 3종의 혼합물로 구성되어 있다. 보조재 분쇄물은 패류 폐기물, 농축산 폐기물, 톱밥 폐기물, 제지 폐기물 중 선택된 일종 내지 4종의 혼합물로 구성되어 있다. 패류 폐기물에는 굴이나 조개 껍질 등이 있으며, 농축산 폐기물에는 왕겨, 볏짚, 콩껍질 등이 있다. 보조재 분쇄물은 폐기물을 재활용하면서 완충 및 단열, 내구성을 향상시키는 역할을 하게 되므로 자원 재활용의 측면에서 유용하다. 이 중 패류 폐기물은 내구성을 향상시키는 면이 크고, 농축산 폐기물 및 톱밥, 제지 폐기물은 완충성 및 단열성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 상기와 같은 완충재 분쇄물, 단열재 분쇄물, 보조재 분쇄물은 임의의 중량비로 혼합될 수 있으나, 2 : 2 : 1의 중량비로 혼합되는 것이 가장 바람직하다. 상기와 같은 완충재 분쇄물, 단열재 분쇄물, 보조재 분쇄물은 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 10 내지 70중량부 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 석고는 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 30 내지 300중량부 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 석고는 시멘트와 1 : 1 이나 1 : 2의 비율로 혼합되어 시멘트를 대신하여 사용되어 경제성을 높일 수 있다. 아울러, 이러한 석고를 활용함으로써 차음성능을 향상시켜 줄 수 있다. 침강방지제는 벤톤, 아타겔, HEC(Hydrocell Ethyl Cellulose), 나트라졸(Natrasol) 중 선택된 일종 내지 4종의 혼합물로 이루어져 있고, 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 0.06 내지 60 중량부 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 침강방지제는 상기 혼합물들이 타설 과정에서 고르게 분산되도록 하기 위한 것으로 0.06 중량부 이하의 경우 투입 효과가 없으며, 60 중량부 이상 포함되어 있는 경우 작업성이 떨어지고 경제성이 떨어지게 된다. 오염방지제는 황토, 일라이트, 제오라이트 중 선택된 일종 내지 3종의 혼합물로 이루어져 있고, 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 6 내지 30 중량부 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 황토나 일라이트, 제오라이트는 미세 기공이 다수 형성되어 있어 시멘트의 사용으로 인한 실내 공기의 오염을 억제시키는 기능을 하게 된다. 한편, 상기와 같은 구성에 있어서, 경량 골재인 펄라이트 및 프라이에쉬 중 어느 하나 또는 2종이 경량 기포 콘크리트에 포함되도록 구성할 수 있다. 이는, 내구성을 강화시키는 동시에 경량화를 이루어 콘크리트 타설에 의한 측압이 적게 발생하도록 유도하는 역할을 하게 된다. 이러한 경량 골재는 경량 기포 콘크리트 600 중량부에 대하여 20 내지 40 중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 현장 시공형 경량 벽체용 조성물을 이용한 현장 시공형 경량벽체 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. 현장 시공형 경량벽체 제조방법은 크게 보드설치단계와 타설단계로 구성된다. 보드설치단계는 상부런너(10)와 하부런너(20)를 설치한 후 상부런너(10)와 하부런너(20)를 연결하는 보드(40)를 서로 이격시켜 설치한 후 두 보드(40) 사이에 스터드(30)를 설치하는 과정으로 진행된다. 이때, 스터드(30)에는 다수 개의 홀(31)을 형성하여 모르타르 주입시 모르타르가 스터드(30)에 의해 분리되지 않고 관통하여 전체적으로 일체화시키도록 하는 것이 바람직하다. 도면에는 홀(31)의 크기가 작게 형성되어 있으나, 도시된 것보다 더 크게 형성할 수 있다. 보드(40)는 석고보드 또는 CRC 보드 등의 보드를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 방식은 KS F 9005경량형강 부재의 비내력벽 시공 표준과 흡사하나 두 개의 보드(40)를 사용하는 점, 두 보드(40) 사이에 간격을 형성하여 내부 공간을 타설을 위한 공간으로 활용하는 점, 즉 두 거푸집과 런너들이 거푸집의 역할을 하는 점에서 차이를 갖는다 할 것이다. 이때, 상부런너(10)의 경우 선 조립하지 않고 후조립하는 것이 바람직하다. 타설단계는 두 개의 보드(40) 사이 공간에 준비된 조성물을 타설한 후 양생 하는 단계이다. 보다 구체적으로, 완충재 분쇄물과 단열재 분쇄물, 보조재 분쇄물을 1 : 1 : 1로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 석고와 침강방지제, 오염방지제를 준비하여 시멘트와 혼합한 다음 물을 붓고 교반하여 모르타르를 제조한 다음 제조된 모르타르를 두 개의 보드(40) 사이 공간에 타설한 후 양생한다. 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 현장 시공형 경량벽체의 조성물 및 제조 방법에 의해 차음 성능, 단열 성능, 구조적 안정성, 경제성 및 시공성 등을 모두 만족하는 우수한 공동 주택을 지을 수 있음은 물론이고, 일반 건축물에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 아울러 벽체 제조 방법은 습식과 건식의 장점을 합치면서도 시공이 간편하도록 한 시공 방법을 제공하게 된다. 이하, 본 발명의 현장 시공형 경량 벽체용 조성물과 이를 이용한 경량 벽체 제조 방법에 대한 구체적 실시예 및 실험예에 대해 설명하기로 한다. <실시예 1> 용기에 물 300g, 기포제 1.3g, 벤톤 4g, 유동 강화제 4g 투입하고 교반하여 기포를 포함하여 전체 부피가 약 600㎖가 되도록 하였다. 입경이 약 20mm인 폐타이어 칩 20g과 콜크 분쇄물 20g을 혼합하여 완충재 분 쇄물 40g을 제조하였다. 입경이 20mm인 폐스치로폼, 우레탄, EVA를 각각 3g씩 혼합하여 단열재 분쇄물 9g을 제조하였다. 굴껍질과 조개 껍질 분쇄물을 임의로 준비하여 혼합하여 보조재 분쇄물 10g을 제조하였다. 포틀랜드 시멘트 300g, 폐석고 100g, 황토와 일라이트 및 제올라이트를 골고루 3g씩 준비한 후 제조된 완충재 분쇄물 40g, 단열재 분쇄물 9g, 보조재 분쇄물 10g과 혼합한 다음 용기에 투입한 다음 교반하여 전체 부피가 약 1,000㎖가 되도록 하여 경량 벽체용 조성물을 준비하였다. <실시예 2> 실시예 1과 같이 진행하되 단열재 분쇄물을 폐스치로폼, 우레탄, EVA을 1 :1 : 1의 비율로 혼합한 다음 40g의 완충재 분쇄물을 제조하고, 보조재 분쇄물을 20g 제조하여 경량 벽체용 조성물을 준비하였다. <실험예 1> 15층 건물의 한 공간에 CRC보드와 스터디, 런너 등을 이용하여 150m/m 두께의 기본 틀을 만들고, 상기의 실시예1의 조성물을 2루베 물량을 준비하여 경량기포 콘크리트 타설기를 이용하여 15층에 타설 150m/m 두께의 현장 시공형 경량벽체를 완성하였다. 그리고 위와 같은 배합비로 가로 30㎝, 세로 30㎝ 및 두께 5㎝의 몰드에 시편을 만들어 열전도율을 측정하여 0.063W/mK의 결과를 얻었으며 이를 열관류율로 환산하면 0.64의 우수한 결과를 얻었다. 아울러, 소음 측정의 결과는 중량음 45dB과 경량음 47dB의 우수한 결과를 얻었다. 또, 내화 시험에서도 1시간 이상을 가열하여도 이면체의 온도가 100℃를 넘지않는 아주 우수한 내화 성능을 발휘하였다. 또한 시편의 압축강도를 측정한 결과 123kg/㎠로써 경량벽체에 적합한 압축강도가 측정되었다. <실험예 2> 실험예1과 동일한 방식으로 실시예2의 조성물을 이용하여 경량벽체를 완성한 다음 열전도율을 측정한 결과 0.062W/mK의 결과를 얻었다. 아울러, 소음 측정 결과 중량음 42dB과 경량음 43dB의 우수한 결과를 얻었다. 아울러, 내화 시험에서도 1시간 이상을 가열하여도 이면체의 온도가 100℃를 넘지않는 아주 우수한 내화 성능을 발휘하였으며, 시편의 압축강도를 측정한 결과 131kg/㎠로써 경량벽체에 적합한 압축강도가 측정되었다.
도 1은 본 발명의 현장 시공형 경량벽체 제조 방법에서 보드 설치 단계를 나타낸 분해사시도. <도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명> 10 : 상부런너 20 : 하부런너 30 : 스터드 31 : 홀 40 : 보드 |
