KR100195890B1 - 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 인공골재 및 그의 포장방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 골재 및 그의 포장방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 철강 슬러그와 도석, 물유리, 점토 등의 천연 골재를 1000~1200℃에서 소결처리한, 강도 조절이 용이한 인공 골재에 관한 것이며, 또한 골재의 포장에 있어서, 노면을 실란계 표면처리제로 처리한 후, 불소-에폭시 변성수지를 접착제로 하여 전기한 인공 골재를 또는 천연골재와 혼합하여 노면에 포장하는 방법에 관한 것이다.

Description

포장도로의 미끄럼 방지를 위한 인공 골재 및 그의 포장방법

본 발명은 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 인공 골재 및 그의 포장방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 철강 슬러그와 도석, 물유리, 점토 등의 천연 골재를 1000~1200℃에서 소결처리한, 강도 조절이 용이한 인공 골재에 관한 것이며, 또한 골재의 포장에 있어서, 노면을 살란계 표면처리제로 처리한 후, 불소-에폭시 변성수지를 접착제로 하여 전기한 인공 골재를 또는 천연골재와 혼합하여 노면에 포장하는 방법에 관한 것이다.

눈 또는 비가 내릴 때 도로의 노면이 미끄러워 교통사고의 위험이 많으며, 특히 고속도로나, 언덕길 또는 커브길에서는 그 위험율이 더 높다. 이에 차가 노면으로부터 미끄러지는 것을 방지하는 방법으로 노면에 미끄럼 방지층을 포장하는 방법이나, 도로 시공시 미끄럼 방지용 소재를 사용하여 아스팔트나 시멘트와 혼합하여 시공하는 방법이 알려져 있다.

본 출원인 소유인 특허 제36981호(공고 제1990-5717호) 포장도로의 난-슬립 시공방법에 의하면, 미끄럼 방지용 골재로서 철강 슬러그를 사용하고, 이를 불소-에폭시 변성수지를 접착제로 사용하여 노면에 시공하는 방법이 개시되어 있다. 선행 특허에서 개시된 불소-에폭시 변성수지는 온도 변화에 영향을 거의 받지 않으며, 흡수성이 없기 때문에, 계절변화가 심한 기후조건에 적합하다. 그러나, 불소-에폭시 변성수지의 강한 접착강도에 의해 골재와 수지와의 접착강도는 우수한데, 시공방법에 따라 종종 노면과 골재와의 접합이 약하여 골재가 벗겨지는 등의 문제점을 갖고 있다. 이에, 적당한 강도를 갖는 골재가 요구되고 있으며, 특히 노면의 상태에 따라 강도 조절이 가능한 골재가 요구되고 있다.

또한, 선행 특허에서와 같이 철강 슬러그를 그대로 미끄럼 방지 골재로 사용하는 경우, 시간이 경과함에 따라 공기나 노면의 수분에 의해 산화되어 붉은색의 녹물이 흘러나오게 되고, 이는 노면을 더럽히고 하수도로 흘러들어가 수질 오염원이 되기도 하는 부수적인 문제점을 갖고 있다.

한편, 현재 사용되고 있는 미끄럼 방지용 골재는 주로 백색이나 검정색을 띠고 있으며, 검정 아스팔트의 경우 백색 골재를, 시멘트 도로인 경우 검정색 골재를 사용하고 있다. 그러나, 이와 같이 한정된 색은 상황에 따라서 운전자에게 「미끄러운 도로」에 대한 경고의 기능을 제대로 하지 못하고 있다. 예를 들면, 백색 골재를 사용하는 경우 눈이 쌓이는 경우에는 미끄럼 방지의 판별이 쉽지 않아 조심운전에 어려움이 있어 교통사고를 유발할 수 있고, 검정색 골재를 사용하는 경우 밤이나 어두운 날, 특히 비가 많이 쏟아지는 날에는 그의 판별이 어렵다는 문제점이 대두되고 있다. 이에, 다양한 색의 골재의 개발이 요구되고 있으며, 주위 환경과 상황에 따라 적당한 색을 띠는 미끄럼 방지용 골재를 선정하여 사용함으로써, 운전자가 급경사나 급회전에 의한 미끄럼에 대하여 주의를 기울일수 있게하여 교통사고 유발을 방지할 수 있다.

이에, 본 발명자는 골재의 강도 조절을 가능하게 하기 위해서는 인공 골재의 개발이 필수적임을 착안하여, 통상적으로 미끄럼 방지에 사용되고 있는 천연 골재를 일정한 비율로 혼합, 분쇄하고, 페이스트상으로 하여 일정 크기로 성형한 후, 1000℃이상의 온도에서 소결처리하여 인공 골재를 얻게 되었다. 즉, 인공 골재의 제조에 있어서, 천연 골재의 혼합 비율을 조정함으로써 골재의 강도를 조절할 수 있으며, 이렇게 하여 노면으로부터의 골재의 분리를 방지할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 인공 골재의 제조에 있어서, 안료를 첨가하거나, 염료 및 안료 용액에 골재를 침지시키는 공정을 도입함으로써, 다양한 색의 골재를 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 골재의 강도 조절이 용이한 인공 골재 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 골재의 강도 조절이 용이하고, 다양한 색을 갖는 인공골재 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 인공 골재를 도로의 노면에 포장함에 있어서, 노면을 실란계 표면처리제로 처리한 후, 불소-에폭시 변성수지를 접착제로 하여 전기한 인공 골재를 또는 천연골재와의 혼합 골재를 노면에 첩착, 고착시키는 미끄럼 방지시설의 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 인공 골재는 다음의 제조방법에 의해 제공된다.

(1) 분쇄, 혼합 공정 : 통상적으로 미끄럼 방지에 사용되고 있는 천연 골재를 10~30메쉬의 크기로 분쇄한 후, 일정 비율로 혼합하여, 물을 가하여 페이스트상으로 만든다.

(2) 성형, 소결 공정 : (1) 공정에서 얻은 페이스트상의 골재를 일정 크기로 성형한 후, 상온 또는 100℃이하에서 1차 건조시키고, 1000~1200℃에서 2시간 소결시킨다.

(3) 냉각, 분쇄 공정 : (2) 공정에서 얻은 소결 골재를 상온까지 냉각시킨 후, 일정 크기로 분쇄하여 인공 골재를 얻는다.

본 발명에서 사용되는 미끄럼 방지용 천연 골재로는, 철강 슬러그나 수산화알루미늄 공장의 부산물로 생성되는 레드머드(산화철 : Fe₂O₃다량 함유), 도석, 폐도자기, 규석, 물유리 등을 예로 들 수 있으며, 여기에 특별히 한정되는 것은 아니다. 특히, 수산화알루미늄 공정의 부산물로 생성되는 레드머드는 Fe₂O₃를 다량함유하고 있으며, 검붉은 색을 띠고 있어 색을 갖는 인공 골재의 제조에 적합하다.

또한, 레드머드에 혼합되는 진흙과, 도석, 폐자기 또는 규석의 혼합비를 조정함으로써 얻게되는 인공 골재의 강도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 레드머드 60중량%에, 진흙은 10~20중량%, 도석, 폐자기 또는 규석을 20~30중량%로 혼합하여 사용하는 경우, 220~260kg·f/㎠ 정도의 강도를 갖는 인공 골재를 얻을 수 있다. 또, 진흑의 혼합비를 상기한 범위를 벗어나게 하는 경우, 즉 20중량%를 초과하여 혼합하거나, 10중량% 미만으로 혼합하는 경우, 상기한 값보다 더 작은 강도를 갖는 인공 골재를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 천연 골재의 혼합 비율을 조절함으로써 제공되는 인공 골재의 강도를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 색을 띠는 천연 골재를 적절하게 혼합하거나, 천연 골재의 혼합 공정에 안료를 첨가하거나, 염료 및 안료 용액 중에 침지시킴으로써, 색을 띠는 인공 골재를 제공할 수 있다.

색을 띠는 천연 골재로는 적색을 띠는 적색 점토나, 검붉은 색을 띠는 수산화 알루미늄 공장의 부산물로 생성되는 레드머드를 들 수 있으며, 이들 골재와 다른 천연 골재를 적절하게 배합함으로써 천연색을 그대로 이용할 수 있다.

또, 색을 띠는 인공 골재의 제공을 목적으로, 천연 골재의 혼합공정에 첨가하여 사용하는 안료로는, 고온에서 안정하기만 하면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 적색 골재를 목적으로 하는 경우에는 합성 산화철 또는 벤카라가 적합하며, 오렌지색이나 황색 골재의 경우에는 합성 산화철과 물을 적당하게 혼합하여 사용하며, 녹색 골재의 경우에는 산화크롬이나 시멘트그린(부탄시아닌 블루), 청색 골재의 경우에는 코발트블루((Co, Mg)O, Al₂O₃) 또는 유기안료, 백색 골재의 경우에는 이산화티탄, 흑색 골재의 경우에는 카본 블랙 등을 사용할 수 있다.

또, 염료 용액에의 침지법에 의해 인공 골재의 제공을 목적으로 하는 경우, 골재를 4~7메쉬로 분쇄한 후 염료 용액중에 침지하는 것이 바람직하며, 사용되는 염료로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 염기성 염료, 산성 및 금속착염 염료, 반응성 염료, 산화염료, 식물염료, 유용염료 등 유기염료를 사용할 수 있다.

이때, 염료 입자의 골재에의 침투를 촉진하기 위하여 용매로 물, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 메틸에틸케톤, 에틸에테르, 벤질알콜, 아세톤 등을 단일 또는 혼합하여 사용한다. 이때, 짙은 농도의 염료 용액 중에서 단시간 염색하는 것보다 희석된 염료 용액 중에서 장시간 염색하는 것이 견뢰도(堅牢度)의 증진면에서 바람직하다.

또한, 내광견뢰도를 높이기 위한 보조염착제도 사용할 수 있다.

한편, 불소-에폭시 수지의 색과 다른 색의 골재를 사용하면, 입체감을 줄 수 있으며, 운전자의 시야에 쉽게 들어와 위험 신호로 쉽게 인식될 수 있다.

본 발명에 의해 제공되는 인공 골재는 단독으로 사용할 수 있으며, 천연 골재와 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 인공 골재의 도로 포장은, 먼저 노면과의 접착력을 증진시키기 위하여 표면처리제(coupling agent)로 처리한 후, 여기에 불소-에폭시 변성수지를 접착제로 하여 골재를 노면에 접착, 고착시킴으로써 시공한다.

본 발명의 미끄럼 방지시설의 시공에 사용되는 표면처리제는 실란계 표면처리제이며, 예를 들면, γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-aminopropyltriethoxysilan)을 사용한다. 이때, 천연 골재와 인공 골재를 혼용하는 경우, 골재의 강도는 인공 골재의 양으로 조정할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

산업체에서 다량 발생하는 산업 페기물을 재활용하기 위해 제철공장에서 나오는 제강 슬러지나 수산화알루미늄 공장에서 부산물로 발생하는 레드머드를 이용하였다.

먼저, 레드머드 60kg을 10~30메쉬 이하로 분쇄하였고, 여기에 점토 15kg, 도석 25kg을 10~30메쉬로 분쇄하여 소량의 물유리와 함께 첨가하여 혼합하였다. 이때, 수분함량은 10~12%가 되게 하였다. 다시 15메쉬로 체거름을 한 다음, 사출기로 사출시켰다. 이를 일정한 크기로 잘라서 제환기에 넣고 콩모양의 환을 만든 다음 상온에서 건조시켰다. 건조된 것을 1000~1200℃에서 2시간 소결시킨 후 냉각시켰다. 얻은 골재의 강도등의 물성을 측정하여 하기의 표 1에 정리 하였다.

[실시예 2~5]

천연 골재를 하기의 표1에 명시한 조성으로 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 인공 골재를 얻었다.

[실시예 6]

실시예 1에서, 천연 골재의 혼합물에 합성 산화철 30kg을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 적색의 인공 골재를 얻었다. 얻은 골재의 강도는 210kg·f/㎠였다.

[실시예 7]

폐도자기, 규사 및 실시예 1에서 만든 인공골재를 분쇄기에 넣고 4~7메쉬로 분쇄시킨 후, 혼합 골재와, 염료 로다인 B 0.2g/ℓ, 메틸렌 블루 0.03g/ℓ을 메탄올이 함유된 물에 넣어, 골재를 침지시켰다. 이때, 처리 온도는 60℃로 하여 5시간 염색시켜서 분홍색 골재를 얻었다. 이때, 염색은 상온에서도 가능하며, 좀더 장시간 소요된다.

[실시예 8]

아스팔트 도로의 언덕길 경사면에 1m 간격으로 30cm 넓이의 대상구역을 물로 여러번 세척한 후 건조시켰다. 먼저, γ-아미노프로필트리에톡시실란 5중량%, 알코올 40중량%, 증류수 5중량%, 톨루엔 40중량%, n-부탄올 5중량%, 부틸셀로솔브(Butyl Cellosolve) 5중량%를 혼합하여, 노면을 표면처리하였다. 30cm 넓이의 대상구역 양측에 2개의 마스킹 테이프를 횡축 방향으로 부착시켰다. 마스킹 테이프로 구획된 30cm 넓이의 처리구획내에, 2액형 불소-에폭시 변성 수지와 트리 에틸렌테트라아민(경화제)을 1:1의 비율로 혼합하여 도포하고, 그 위에 실시예 1의 골재를 살포하였다. 이때 골재들이 단일층이 될 수 있도록 얇게 도포시키고 균일하게 분산시켜 다짐 로울러로 충분히 누른 다음, 마스킹 테이프를 제거하여 자연 경화시켰다.

[비교예 1]

실시예 8에서, 실시예 1의 골재 대신에 제강 슬러지를 그대로 사용한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로 미끄럼 방지층을 시공하였다.

[비교예 2]

실시예 8에서, 실시예 1의 골재 대신에 폐도자기를 그대로 사용한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로 미끄럼 방지층을 시공하였다.

[시험예]

실시예 8, 비교예 1 및 비교예 2에서 시공한 미끄럼 방지층을 1, 3, 4개월 후에 노면으로부터의 벗겨짐 현상이 없는지를 확인하였다.

Claims (4)

1. 수산화알루미늄 공장의 부산물로 생성되는 레드머드 60중량%, 진흙 10~20중량%, 및 도석, 폐자기 또는 규석 20~30중량%를 분쇄, 혼합하여 페이스트상으로 한 후, 1000~1200℃에서 소결시킴을 특징으로 하는 미끄럼 방지용 골재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 페이스트상에, 합성 산화철, 벤카라, 산화크롬, 시멘트그린, 코발트블루, 이산화티탄 및 카본 블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 안료를 첨가함을 특징으로 하는 골재의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기한 소결처리된 골재를 염료 및 안료 용액 중에 침지시키는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 골재의 제조방법.
4. 미끄럼 방지용 골재를 도로의 노면에 포장함에 있어서, 노면을 실란계 표면 처리제로 처리한 후, 불소-에폭시 변성수지를 접착제로 하여, 제1항의 제조방법에 따라 제조되는 골재를 또는 제1항의 제조방법에 따라 제조되는 골재와, 철강 슬러그, 수산화알루미늄 공장의 부산물로 생성되는 레드머드, 도석, 폐도자기, 규석 또는 물유리와의 혼합 골재를 노면에 접착, 고착시킴을 특징으로 하는 미끄럼 방지시설의 포장방법.