주변과 생태계를 고려한 포러스콘크리트가 있습니다. 구체적으로 포러스콘크리트 정의, 제조 및 배합, 특성에 대해 알아보겠습니다.
포러스콘크리트의 정의
"주변환경과 조화하여, 지역의 역사·문화 및 생태계에 비례하여 개성적으로 아름다운 사회 자본을 창조하도록"이라 하는 동향 중에 환경디자인 또는 생물보호의 입장에서 다공질인 포러스콘크리트가 생태계에 조화 또는 공존하는 재료입니다. 다시 말하면, 에코메터리얼 (Eco-material)로서 주목을 받고 있습니다. 보통콘크리트는 대소립의 골재가 시멘트 페이스트 중에 분산되어 있는 상태이며, 공극이 매 우 작고 수밀한 것이 요구됩니다. 그러나 포러스콘크리트는 보통콘크리트와는 달리 연속된 공극을 많이 포함시켜 물과 공기가 자유롭게 통과할 수 있도록 연속공극을 균일하게 형성시킨 다공질의 콘크리트입니다. 공극을 다량으로 포함시키기 위해서는 골재의 입도가 균일한 단 입도 쇄석이 요구되며, 일반적으로 잔골재를 사용하지 않기 때문에 무세골재 콘크리트 (No-fine Concrete), 또는 다공질이기 때문에 포러스콘크리트(Porous Concrete)라 합니다. 또한 포러스콘크리트 파이프의 규격으로서 영국의 BS 5911 : Part 114: 1992 (규격 BS 1194: 1969), 미국의 ASTM C 654-73 등이 있으며, 최근 이와 같은 제품 이외에도 포러스콘크리트의 다공성에 착안하여 수질정화재, 흡음재, 녹화기반재 등으로서 이용되고 있습니다.
포러스콘크리트의 제조 및 배합
일반적인 다공질 재료(셀구조재료)로서는 파편구조를 접합한 허니컴(Honeycomb) 재나 점성 이 있는 고분자 재료에 발포제를 첨가하여 제조한 3차원 폼재가 잘 알려져 있다. 다공질의 세라믹체나 소결(結) 알루미늄 다공체는 충전된 고체입자의 표면용해에 의해 제조된다. 또한 표면용해법과 유사한 방법으로서 유리나 슬래그, 금속 등 여러 종류의 고체입자와 이 들과의 용융온도차를 이용하여 제조하는 방법도 있다. 그 외에 3차원의 연속섬유질재를 점 소성이 있는 경화재 중에 침적하여 제조하는 방법도 가능하다. 한편 자연의 셀구조로서는 코르크, 발사, 스펀지 등이 잘 알려져 있으며, 목적은 다르지만 일상생활에도 이용되고 있다. 다공질 콘크리트는 골재인 고체입자에 점소성 결합재(무기계에는 시멘트나 석고 등, 유기계 에는 불포화폴리에스테르수지나 에폭시수지 등)를 피복시켜 제조하는 것이다. 골재와 결합 재의 종류나 그 성질을 변화시키거나 여러 가지 첨가제나 섬유질 소재를 혼입함으로써 과거에 상상할 수 없었던 이용형태를 개발하는 것이 가능하게 되었다. 이런 종류의 콘크리트는 포러스 콘크리트(Porous Concrete) 또는 무세골재콘크리트(No-Fines Concrete)로서 알려져 있다. 포러스콘크리트의 사용재료는 시멘트, 굵은 골재, 잔골재, 혼화재. 혼화제 및 물이며, 보통콘 크리트와 동일하지만 경우에 따라서는 잔골재, 혼화재, 혼화제를 사용하지 않는 경우도 있다. 또한 공극률을 크게 하기 위해서 단일입도의 굵은 골재를 사용하는 것이 바람직하며, 잔 골재의 사용량은 굵은 골재의 1/10 정도밖에 사용되지 않는다는 측면에서 보통콘크리트와는 다르다. 또한, 식생을 목적으로 한 포러스콘크리트의 사용재료 사례를 표 3.1에 나타내며, 다양한 크기의 굵은 골재가 사용된다. 결국, 용도와 목적에 따라 적당하게 골재를 선정할 필 요가 있다. 예를 들면, 식생을 목적으로 한 경우에는 공극률과 공극직경이 중요한 요소로 되며, 이것이 식물의 뿌리 신장에 영향을 미치기 때문이다. 공극의 직경은 사용하는 골재의 종류에 따라 다르며, 이를 고려하여 대상으로 하는 식물의 종류에 따라 재료 및 배합 등을 선정해야 한다.
포러스콘크리트의 특성
포러스콘크리트는 굵은 골재와 굵은 골재 사이를 연결하는 페이스트(모르터의 경우도 있지만 여기서는 모르터도 포함하여 페이스트라 표현함)로 구성되어 있기 때문에 주로 페이스트의 유동성에 의해 굳지 않은 성상이 지배된다.
페이스트의 유동성 조정은 아래와 같습니다.
① 물시멘트비를 변 화시키는 것
② 고성능 AE감수제 등의 혼화제량으로 조정하는 것
③ 잔골재를 혼입 하는 것 등의 방법에 의해서 실시되지만, 강도 및 내구성을 확보할 목적으로 물시멘트비는 가능한 한 낮게 설정하는 경우가 많으며, 유동성의 조정은 ② 또는 ③의 방법에 의해서 실시하는 것이 일반적입니다.
포러스콘크리트의 강도는 공극률, 물시멘트비 및 굵은 골재의 최대치수 등에 의해 크게 영향을 받는다. 포러스콘크리트의 압축강도는 공극률이 증가할수록 감소하는 경향을 보이고 있으며, 휨강도의 경우에도 동일한 경향을 나타나고 있습니다. 또한, 포러스콘크리트의 압축강도에 대한 휨강도의 비율은 약 1/5~1/4인 것으로 보고되고 있으며, 인장강도의 비율 은 1/8~1/12인 것입니다. 골재치수가 클수록 포러스콘크리트의 압축강도는 저하하는 경향을 보이고 있다. 포러스콘크리트는 연속공극률을 가진 구조체이므로 쉽게 우수 등의 물이 침입하고, 구조체 내부 및 외부에서 동결융해작용이 일어나기 때문에 보통콘크리트에 비하여 열화현상이 생기기 쉽습니다. 따라서 동결융해작용이 일어날 수 있는 한랭지에서 사용할 경우에는 동결융해에 대한 저항성을 고려할 필요합니다. 포러스콘크리트가 중성화하는 주요 원인으로서는 이산화탄소의 침입에 의한 탄산화 또는 콘크리트 표면으로부터의 칼슘분 용출에 의한 pH의 저하에 기인하는 것으로 알려져 있습니다. 일반적으로 포러스콘크리트의 용도는 식생이나 수질정화 등을 목적으로 한 경우가 많으며, 이 경우 알칼리성을 저하시키기 위해 오히려 적극적으로 중성화시켜 사용할 필요가 있습니다. 그렇지만 지금까지 포러스콘크리트의 중성화에 관한 연구는 그다지 많이 진행되고 있지 않으며, 이는 포러스콘크리트가 무근콘크리트로 사용되는 경우가 대부분이고, 포러스콘크리트 자체를 철근 등의 강재로 보강하는 용도로 사용되는 경우가 거의 없기 때문인 것으로 알려져 있습니다.
