KR0132371B1 - 칼라 투수 콘크리트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유색 투수성 콘크리트에 관한 것으로 특히 도로 포장에 적합한 강도를 갖으며, 포장된 표면의 평탄도가 양호할 뿐만 아니라 비용이 절감되고, 투수 아스콘 및 일반 콘크리트가 갖는 문제점을 해결할 수 있게 하기 위한 것으로 물 120∼130㎏/㎥, 시멘트 270∼340㎏/㎥, 6-10mm 크기의 골재 1530∼1920㎏/㎥, 안료 14∼20㎏/㎥에 지연재를 시멘트 사용량의 0.3% 이내로 혼합하여 투수계수가 50×10^-2㎝/sec이상이고 설계기준강도가 100∼300㎏/㎠로 되게 한 유색 투수성 콘크리트에 관한 것이다.

Description

칼라 투수 콘크리트

본 발명은 칼라 투수 콘크리트에 관한 것으로 특히 도로 및 보도, 자전차로 등의 포장에 적합한 칼라 투수 콘크리트에 관한 것이다.

일반적으로 도로 및 보도, 자전차로의 포장에는 투수 아스팔트가 많이 사용되어 왔으나 이 투수 아스팔트는 일조에 의하여 용융되어 공극이 막히게 되는 경우가 허다하여 투수 및 함수성이 점점 나빠지게 되고 아스팔트자체의 강도가 해를 거듭할수록 약해지므로서 노면이 쉽게 손상되는 등의 문제점을 지니고 있었다.

따라서 상기된 투수 아스팔트의 문제점을 감안하여 투수을 갖는 콘크리트가 여러 종류 제안된 바 있다.

예컨대, 일본국 공개특허공보(공개번호:소60-215565, 고투수를 갖는 시멘트 콘크리트 구축물의 제조법)에 기재된 것은 시멘트 콘크리트 혼합물 1㎥당 300 내지 400㎏의 포오트랜드 시멘트, 시멘트 1중량부에 대하여 0.005 내지 0.1중량부의 바인더와 0.35내지 0.45중량부의 물 및 잔부를 이루는 골재로 구성되고, 여기서 골재는 5㎜체의 통과 중량 백분율이 50내지 100%, 2.5㎜체의 통과 중량 백분율은 물/시멘트 중량비가 0.35내지 0.43의 경우에는 8 내지 25%, 물/시멘트 중량비가 0.43보다 크고 0.45이하의 경우에는 0 내지 18%이며, 1.2㎜체의 통과 중량 백분율이 0 내지 6%인 입도분포를 가진 시멘트 콘크리트 혼합물을 훈련하여 얻어진 혼합물을 흘리고 또는 형에 부어서(注形) 그리고 경화시킴으로써 투수 시멘트 콘크리트 구축물을 만드는 방법을 제안하고 있고, 또한 국내특허공보(공고번호: 90-4390, 칼라 투수 콘크리트)에 기재된 것은 물 116㎏/㎥, 시멘트 292㎏/㎥, 잔골재 87㎏/㎥, 굵은 골재 1690㎏/㎥, 안료 7.0㎏/㎥, 혼화제 0.58㎏/㎥로 혼합하고 굵은 골재의 최대치수가 13㎜로 하여 굳지 않은 상태에서 공극율이 12%이상이고 슬럼프를 0으로 하여 다짐을 주어 굳은 상태의 투수계수가 10×10^-2㎝/sec이상이고 입도범위에 의거한 설계기준강도가 100㎏/㎠∼300㎏/㎠로 되게 한 것을 특징으로 하는 칼라 투수 콘크리트를 제안하고 있다.

이러한 투수 콘크리트는 골재와 골재사이의 공극에 의해 물을 지반으로 투수시켜 가로수 등에 물을 공급하여 수목의 발육 성장에 도움에 주게되고, 장마때 내리는 빗물이 지반으로 투수됨에 따라 도시하천으로의 물 유입을 그만큼 지연시키는 효과를 가져와 강 등의 범람을 방지하는데 결정적인 도움을 주며, 또한 빗물이 투수되는 것으로 인하여 보도에는 빗물이 흐르지 않게 되어 통행에 편리를 주고 있어 근래에 투수 콘크리트 도로의 공급이 확대되어가고 있는 실정이다.

그리고 투수 콘크리트에 있어서 가장 중요한 것은 무엇보다도 콘크리트의 투수력을 높이는 공극율과 함께 콘크리트의 강도를 좋게 하는 것이다. 콘크리트의 공극율이 좋다는 것은 빗물의 투수을 좋게 하는 것으로, 이같은 공극율을 좋게 하기 위해서는 콘크리트의 강도를 해치지 않는 범위내에서 골재와 골재상의 공극을 크게 하는 것이 좋다. 왜냐하면 공극이 작으면 투수이 떨어지고, 골재와 골재사이에 불순물이 끼거나 토사, 모래 등에 의해 막힘으로써 물이 빠져나가지 못하여 투수을 저하시키기 때문이다.

상기한 바와 같이 종래의 투수 콘크리트의 재료로는 시멘트, 모래(잔골재), 굵은 골재, 물을 사용하고 있고 시멘트가 굳는 시기를 지연시키기 위해 통상의 혼화제를 사용하고 있으며, 완성된 콘크리트 도로가 칼라를 갖도록 하기 위해 안료를 사용하고 있다.

또한 상기의 투수 콘크리트는 모래(잔골재)또는 석분을 포함하고 있으므로 완성된 콘크리트 도로는 골재와 골재 사이의 공극을 모래가 메우게 되어 로울러 다짐시 잔골재의 슬럼프에 의하여 양호한 투수를 기대하기 어려운 일반 콘크리트가 되기 때문에 투수을 크게 저하시키게 되는 요인이 되고 있다.

그리고 상기와 같은 모래와 석분(잔골재)은 안료를 흡수하는 성질을 갖고 있어 착색된 콘크리트는 안료가 갖고 있는 고유의 색상(선명도)이 크게 떨어지게 되는 문제점을 갖고 있다.

본 발명을 이와 같은 점을 감안하여 잔골재를 전혀 사용하지 않고도 도로포장에 적합한 강도를 유지할 수 있고, 포장된 표면의 평탄도가 양호할 뿐만 아니라 설치비용을 절감시킬 수 있도록 한 투수 콘크리트를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 칼라투수 콘크리트는 특성상 유류에 영향을 받지 않으며, 콘크리트의 색상이 회백색이므로 소량의 안료에 의해 저렴한 생산가로 원하는 색상을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 칼라 투수 콘크리트에 의해 포장된 도로는 보조기층이 파손되더라도 콘크리트의 휨강도로 인하여 영향을 받지 않으며, 투수 콘크리트의 생산시 단순한 배치 플랜트로 생산할 수 있고, 최대 안정도를 직접 포장에서 요구하는 하중 강도에 따라 생산할 수 있으며, 로울러에 의한 다짐으로 강도를 증가시킴과 동시에 생산원가 및 시공비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 물 120∼130㎏/㎥, 시멘트 270∼340㎏/㎥, 6∼10㎜ 크기의 단입도 골재 1530∼1920㎏/㎥에 혼화제를 시멘트 사용량의 0.3%이내로 혼합하여 투수계수가 50×10^-2㎝/sec이상이고 설계기준강도가 100∼300㎏/㎥로 되게 한 칼라 투수 콘크리트에 관한 것이다.

본 발명의 칼라투수 콘크리트용 재료인 시멘트로는 포틀랜드 시멘트를 사용하고 골재는 강하고 적당한 입도를 가져야 할뿐만 아니라 점토, 유기불순물, 염분 등의 유해한 물질이 혼입되어서는 곤란하므로 물로서 깨끗하게 세척한 것을 사용한다. 그리고 골재의 크기를 6∼10㎜범위 내에 드는 것을 선별 사용하는 이유는, 골재의 크기가 6㎜이하인 경우 골재가 시멘트 및 안료를 흡수하여 칼라 콘크리트의 선명한 색상을 얻을 수 없어 시멘트 및 안료의 사용량을 증가시키는 원인을 제공하고 쇄석, 모래 및 잔골재가 공극을 막아 투수을 크게 감소시키게 되는 이유 때문이다. 그리고 골재의 크기가 10㎜이상일 경우에는 투수 콘크리트의 표면층이 거칠게 되어 미관을 해치게 되고 단위 공극의 크기가 증가하여 콘크리트의 강도를 제대로 유지할 수 없기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 잔골재를 전혀 사용하지 아니하고 골재의 크기가 6∼10㎜인 단입도골재를 깨끗하게 세척하여 사용함으로서 알맞은 크기의 공극을 최대로 증가시켜 투수을 극대화하고 도로표면을 미려하게 하며 선명한 색상을 유지시킬 수 있게 한 것이다.

본 발명에서 사용하는 물은 기름, 산, 유기물 등의 이물질이 혼입되어 콘크리트의 품질에 영향을 미쳐서는 곤란하므로 일반적으로 음료가 가능한 물이 사용수로서 최적이지만 비용절감측면에서 지하수난 공업용수, 하천수 등을 사용하려고 할 경우에는 성분 검사후 사용에 지장이 없을 경우에만 이들을 사용하면 된다.

안료는 칼라의 무기 또는 유기 화합물로써 미세한 분말이며 물체를 착색시키는 성질은 없으나 아스팔트, 시멘트와 조합 분산되어 고착됨으로써 착색되게 되는데 유기질 안료는 색상이 다양하나 종류에 따라서는 내후성이 불량하므로 유기질 안료 보다는 기상변화에 대한 내후성이 우수하며 색상변화가 적은 무기질 안료를 사용하는 것이 좋다.

한편 시멘트와 물 및 안료의 배합비를 구체화한 이유는 상기 골재의 크기와 배합비에 의거하여 소용강도 및 선명한 색상을 얻기 위한 최적의 배합비가 되기 때문이다.

이렇게 물, 시멘트, 골재, 안료, 지연제가 혼합되는 칼라 투수 콘크리트 포장구성과 선택된 재료에 의해 칼라 투수 콘크리트의 배합설계를 하게 되는데 필요한 품질(적정 강도를 갖고, 투수에 필요한 공극율을 유지하며 마모저항성이 크고 품질변화가 적은 것)과 시공에 적절한 작업성을 확보하며, 필요시 적절한 색상을 유지할 수 있는 범위에서 가장 경제적인 제품이 되도록 각 재료의 배합율을 정해야 하므로 규격의 원재료 확보→ 배합조건을 만족할 수 있는 배합비의 추정→ 시험배합의 실시→ 시험배합의 결과에 따라 품성을 만족하고 경제적인 배합의 결정(시방배합의 산출)→ 현장배합의 수정의 순으로 배합설계 순서를 정하는 것이 바람직하다.

상기 과정으로 혼합된 본 발명의 투수 콘크리트를 노면에 포설한 다음 로울러로 다짐을 실시하여 골재간의 결합력을 증진시키고, 이와 함께 다짐면의 평탄성을 확보한다. 그리고 로울러 다짐후 수분 증발에 따른 균열 방지 및 보행자의 통행에 따른 요철발생을 예방하기 위해 통상적으로 비닐 및 부직포를 덮어 직사광선을 막아 색상보존과 강도를 높이면서 콘크리트를 양생시킨다. 이 상태에서 1∼2일 경과후 비닐 또는 부직포를 걷어내고 필요에 따라 콘크리트 표면층에 수축줄눈과 팽창줄눈을 처리하여 완성한다.

이렇게 완성된 투수 콘크리트층은 합성입도와 단위 재료량의 배합비에 의해 소요강도의 확보가 가능하고, 콘크리트의 투수율이 50×10^-2㎝/sec 이상 확보 가능하며, 공극율은 5∼8%로서 조밀하면서 양호한 투수율이 확보될 뿐만 아니라 색상이 더욱 선명한 투수 콘크리트를 얻게 되는 것이다.

또한 본 발명은 종래와 같이 잔골재(모래)를 전혀 사용하지 않음으로써 콘크리트의 포설전후의 체적이 크게 변화하지 않아 실제 시공시의 자재 부족현상을 막을 수 있는 잇점을 갖게 되는 것이다.

다시 말하면 잔골재(모래)의 기갈로 인하여 해사까지 건축자재로 사용하여야 하는 우리 나라의 경우 잔골재의 사용억제는 시멘트를 많이 사용하는 건축분야나 토목분야에서 실로 환영할 일이다.

한편 본 발명은 투수 콘크리트의 포장후 콘크리트의 표면층에 표면 보호제인 에폭시 프라이머와 수지를 2㎜이내로 스프레이를 이용하여 분사시켜 콘크리트의 표면층 강도를 보강함과 동시에 컬러 색상을 더욱 장기간 선명하게 하고, 특히 경화 후에 콘크리트 자체는 수분을 흡수하지 않아 장기간 경과 후에도 강도 저하가 발생되지 않기 때문에 이에 따라 투수율이 증대되는 효과를 갖게 되고, 표면층의 수축, 균열 및 박리를 예방하므로 양생 지연시 발생되는 콘크리트의 초기 균열을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 물 120∼130㎏/㎥, 시멘트 270∼340㎏/㎥, 6-10mm 단입도의 세척 골재 1530∼1920㎏/㎥, 안료 14∼20㎏/㎥에 혼화재를 시멘트 사용량의 0.3% 이내로 혼합하여 투수계수가 50×10^-2㎝/sec이상이고 설계기준강도가 100∼300㎏/㎥로 되게 한 칼라 투수 콘크리트를 사용하여 포장을 하게 되면 빗물등은 투수 콘크리트의 공극을 통해 투수되고 건조기에는 투수된 물이 공극을 통해 증발되어 노면에 흐르지 않기 때문에 항상 통행이 편리하고 차량이 미끄러지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 난반사에 의항 시각장애를 해소할 수 있게 되는 것으로 콘크리트의 특성상 기름에 영향을 받지 않으며, 소량의 안료에 의해 원하는 색상을 자유롭게 구현할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 물, 시멘트, 혼화제, 안료 잔골재를 전혀 사용하지 않고 6∼10㎜의 단입도 골재만을 사용함으로 공극을 최대로 증가시켜 투수율을 극대화한 것을 특징으로한 칼라 투수 콘크리트.
2. 제 1 항에 있어서 물 120∼130㎏/㎥, 시멘트 270∼340㎏/㎥, 혼화제를 시멘트 사용량의 0.3% 이내, 6-10mm, 단입도골재 1530∼1920㎏/㎥, 안료 14∼20㎏/㎥를 혼합하여 투수계수가 50×10^-2㎝/sec이상이고 설계기준강도가 100∼300㎏/㎥로 되게 한 칼라투수 콘크리트.
3. 제 1 항에 있어서 세척된 6-10㎜의 단입도 골재를 배합하여 알맞은 크기의 공극을 최대화 시킨 것을 특징으로 한 칼라 투수 콘크리트.
4. 제 1 항에 있어서 포장된 콘크리트 위에 에폭시 프라이머 수지를 2㎜ 이내로 스프레이 분사 도포시킨 것을 특징으로 한 칼라 투수 콘크리트.