KR100406440B1 - 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로포장방법 및 시멘트블록 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황토, 백토, 적토, 흑토 등의 흙을 소성 가공하여 시멘트콘크리트도로 포장 및 시멘트블록 제조의 자재로 사용하는 방법에 관한 것으로, 통상의 다짐콘크리트 방법으로 포설된 기층 상부에, (유기물을 제거하기 위해) 소성 가공 처리한 황토, 적토, 백토, 흑토 중 하나 또는 둘 이상을 백시멘트, 물, 분산제와 혼합하여 그 혼합물을 박층(1∼5㎝)으로 포설하고, 그 위를 로라로 중력 다짐하고, 양생 전 또는 후에 물, 에멀젼수지, 황토, 백시멘트, 분산제 및 실리카흄을 혼합하여 표면에 스프레이하여 표면을 보강 처리하거나 액상하드너를 살포하여 표면을 보강 처리하여 완성되는 도로포장방법과, 도로포장용 자재 중 기층용 재료를 일정한 형틀에 넣고 진동 가압하여 블록의 하부층을 형성하게 하고, 그 후 즉시 상부층에 본 발명의 표층용 재료를 투입하여 진동 가압한 다음 형틀에서 빼내어 습윤 양생 또는 증기 양생을 하여 시멘트블록을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

Description

흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법 및 시멘트블록 제조방법 {Methods of paving cement concrete roads and of making blocks using soil as a part thereof}

본 발명은 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법 및 시멘트블록 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황토, 백토, 적토, 흑토 등의 흙을 소성 가공하여 시멘트콘크리트도로 포장 및 시멘트블록 제조의 자재로 사용하는 방법에 관한 것이다.

흙은 원적외선을 방출하기 때문에 사람이 흙과 접하는 시간이 많을수록 건강에 많은 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로, 종래 흙을 도로포장의 자재나 건축자재로 사용하는 방법이 다수 제안된바 있으나, 모두 실용성이 떨어져 그 어느 것도 실제 사용되지 않고 있는 실정이다.

종래 황토포장으로 알려져 있는 것들 중 대표적인 것은 흙 또는 마사토와 경화액을 혼합하여 포설하여 로라로 다짐하여 완성되는 것과, 황토와 시멘트, 석고 등을 혼합하여 포설, 다짐하여 완성되는 포장을 들 수 있다.

이 중에서, 흙과 마사토에 경화제를 혼합하여 포설하는 것은 다른 자재를 사용하지 않고 전 포장 두께를 오로지 흙 혼합체만으로 포장하는 것으로, 흙을 많이 사용하여 원적외선의 방출량이 많다는 장점은 있으나, 포장재가 안정되지 못하고 경화액이 흙의 종류에 따라 적용 대상이 달리되므로 선정에 어려움이 있다는 결점이 있다.

그리고, 흙을 시멘트 등과 섞어 사용하는 방법은, 소성 가공하지 않는 일반 흙을 사용하는 경우에는, 흙이 시멘트와 혼합되지 않고 뭉쳐져 덩어리로 남아있을 가능성이 많아 그러한 뭉쳐진 흙이 우수 등에 의하여 풀려 포장체에 구멍이 뚫리는 현상을 가져오는 결점이 있고, 소성 가공하여 사용하는 경우에는, 소성 가공을 위한 비용이 추가되는 경제적인 문제뿐만 아니라, 포장의 강도가 매우 낮아 도로의 수명이 극히 짧다는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래 방법의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 흙을 도로포장이나 블록의 일부자재로 사용할 때 적정강도를 보장할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 환경 친화적이고 인체에 유익한 흙의 활용도를 높이고자 하는 것이다.

본 발명은 황토, 적토, 백토, 흑토 중의 하나 또는 둘 이상을 시멘트콘크리트 도로포장 또는 시멘트블록의 제조의 자재로 사용하는 방법에 관한 것인바, 이하에서는 그 구성에 대하여 설명한다.

본 발명은 통상의 다짐콘크리트 방법으로 포설된 기층 상부에, (유기물을 제거하기 위해) 소성 가공 처리한 황토, 적토, 백토, 흑토 중 하나 또는 둘 이상을 백시멘트, 물, 분산제와 혼합하여 그 혼합물을 박층(1∼5㎝)으로 포설하고, 그 위를 로라로 중력 다짐하고, 양생 전 또는 후에 물, 에멀젼수지, 황토, 백시멘트, 분산제를 혼합하여 표면에 스프레이하여 표면을 보강 처리하거나 액상하드너를 살포하여 표면을 보강 처리하여 완성되는 도로포장방법이다.

본 발명은 투수성, 비투수성 또는 배수성 포장 어느 것에나 적용될 수 있는 것으로, 기층이 투수층인 경우 표면층을 투수층으로 하면 전체적으로 투수성 포장이 될 것이고, 기층이 불투수층인 경우 표면층을 투수층으로 하면 전체적으로 배수성 포장체가 될 것이고, 그리고, 기층이 불투수층인 경우에 표면층을 불투수층으로 하면 전체적으로 비투수성 포장체가 될 것이다.

본 발명의 방법을 적용하는 공정을 구체적으로 설명하면, 우선 기층을 포설함에 있어서, 일반적으로 30㎜ 이하의 골재를 사용하되, 투수성의 경우 5㎜체에서 40%이하 통과하고 2.5㎜체에서 10% 이하 통과하는 골재를 사용하고, 불투수층의 경우에는 5㎜체에서 30~80% 통과하고 2.5㎜체에서 10~40% 통과하는 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 골재로는 일반골재, 폐콘트리트를 사용한 재생골재, 스래그 등을 사용할 수 있으며, 위와 같은 골재에 물, 시멘트, 혼화제 및 혼화제 등을 혼합하고, 트럭으로 운반하여 인력 또는 휘니샤로 포설하며, 로라로 다짐하여 기층을 포설한다.

본 발명의 표층은 이와 같이 다짐콘크리트로 포설된 기층 상부에 포설되는 것으로, 소성 가공된 흙에 골재와 시멘트, 물, 혼화제를 혼합하여 포설하는 것이다. 이때 사용되는 골재는 5㎜체에서 70~100% 통과하는 골재를 사용하되, 투수성일 경우에는 1㎜체에서 20% 이하 통과하는 골재를 사용하고, 비투수성의 경우에는 1㎜체에서 20~40% 통과하는 골재를 사용하여야 한다.

자재의 혼합비율은 골재 1㎥ (약 1,700~1,800㎏)에 대하여 시멘트: 250~350㎏, 황토: 시멘트 사용량의 0.1 내지 2 중량부, 물: 80~150㎏를 사용하고, 혼화제 (KS F 2560의 분산제): 시멘트 사용량의 2% 이내를 사용한다. 그리고, 필요에 따라 인장력을 높이기 위하여 보강 섬유를 혼합사용하거나 기층재와 표층재 사이에 망으로 형성된 보강섬유를 설치하는 방법으로 보강섬유를 사용할 수도 있다. 표면 빛 반사가 필요한 경우에는 분쇄 폐유리를 첨가하고, 겨울철의 동해를 예방할 필요가 있는 경우에는 분쇄 폐타이어 첨가할 수 있다. 또한, 착색이 필요한 경우에는 안료를 사용할 수 있으며, 안료 사용시는 시멘트량의 5% 이내 범위에 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 흙을 사용함에 있어서, 다소 취약한 부분은 압축강도가 낮다는 점인데, 강도 보강을 위하여 후라이애쉬, 실리카흄을 혼합, 사용할 수 있다. 특히, 실리카흄은 시멘트와 결합하여 포장체의 강도를 향상시키는데 탁월한 효과가 있으므로, 이러한 실리카흄을 혼합 사용하면, 흙을 사용함에 따른 강도의 취약성을 충분히 보강할 수 있다.

본 발명의 공정을 설명하면, 상기의 재료를 혼합한 후, 통상의 방법으로, 트럭으로 운반하여 인력 또는 휘니샤로 포설하고 로라로 다짐하고, 비닐 등을 덮어 24시간 이상 양생 후 가로 줄눈과 세로 줄눈인 수축 줄눈 및 팽창 줄눈을 설치한다.

양생과정에서 백화현상 또는 표면 색상이 균일하지 못한 현상이 발생하는 경우에는 물 1중량부에 황토 0.1~0.5 중량부, 백시멘트 0.2~2 중량부, 그리고 접착력을 위하여 에멀젼 수지를 혼합하여 그 혼합물을 상부 표면에 살포하면 된다.

이때 사용되는 에멀젼 수지로는 에폭시, 아크릴, EVA, SBR라텍스 등을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 아크릴 수지를 혼합 사용하는 것이 좋다. 사용량은 시멘트 사용량의 5∼30% 이내에서 혼합 사용하며, 표면 강도의 획기적인 강도 증대를 높이기 위하여 실리카흄을 사용하며 그 사용량은 시멘트 사용량의 2∼30% 범위에서 혼합하여 살포하는 것이 좋다. 실리카흄은 극미세의 분말상으로 되어 있기 때문에 시멘트콘크리트 내부에 형성된 기공을 메워 궁극적으로 강도를 현저히 상승시키는 역할을 한다.

또한 표면층의 내부 강도 및 표면 강도를 높이기 위하여 액상 하드너를 물과 1∼10 배수로 혼합하여 기건 상태로 양생된 포장체에 내부까지 침투되도록 살포하면 표면의 시멘트가 수정질화되어 강도가 30% 이상 증대되며, 상기와 같이 제조된 살포제는 투수성 포장재, 배수성 포장재에 적용하므로 표면 강도 증대 및 전체적인 강도 증대, 내부공극 부식 방지에 큰 역할을 할 수 있게 된다. 또한 미끄럼 저항성을 높이기 위하여 상기 재료에 2㎜ 이하의 규사를 혼합 살포함으로 미끄럼 저항성을 높일 수 있으며 투수성의 경우는 1㎡당 2㎏ 이내 비투수성의 경우에는 1㎡당 5㎏ 이내의 범위에서 살포한다. 본 발명은 상기와 같은 공정으로 완성되는 것이다.

한편, 본 발명은 시멘트블록 제조방법도 제공하는 것으로, 구체적으로는, 앞서 설명한 도로포장용 자재 중 기층용 재료를 일정한 형틀에 넣고 진동 가압하여 블록의 하부층을 형성하게 하고, 그 후 즉시 상부층에 본 발명의 표층용 재료를 투입하여 진동 가압한 다음 형틀에서 빼내어 습윤 양생 또는 증기 양생을 하여 시멘트블록을 제조하는 것이다.

특히, 본 발명에 의하여 생산되는 시멘트블록은 흙이 포함됨으로 인하여 소정의 원적외선이 방출되기 때문에 도로나 보도에 적용되는 경우, 인체의 건강에 유익한 작용을 하는 장점이 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예에서는, 차량이 일일 100대 미만으로 통행하는 골목길을 비투수성으로 포장하는데, 폭이 6m 길이가 500m이고, 색상은 황토색이고, 포장 두께는 기층용 다짐콘크리트가 13㎝, 표층용 비투수콘크리트가 2㎝로 포장하며 강도는 휨강도 기준 45㎏/㎠로 하기로 하였다. 본 실시예의 공정은 하기와 같았다.

제1공정 : 기층 포설 공정

기층용 다짐콘크리트인 불투수층의 입도분포가 25㎜체에서 97% 통과하고 4㎜체에서 55% 통과하며, 2.5㎜체에서 15% 통과하는 골재를 선정하며 이 골재 1㎥인 1780㎏에 시멘트 340㎏, 물 115㎏, 혼화제를 지연제로서 1.2㎏를 혼합하여 덤프트럭으로 운반하였다. 운반된 기층용 다짐콘크리트를 아스콘용 휘니샤로 15㎝로 포설하고 로라로 다짐하여 13㎝가 되도록 최적 다짐하였다.

제2공정 : 황토 포장재로 표층 포설공정

5㎜체에서 100% 통과하고 1㎜체에서 2.2% 통과하는 골재 1㎥ 즉 1720㎏과 백시멘트와 소성황토를 1 : 0.15의 비율로 혼합한 황토혼합물 350㎏ (즉 시멘트 304㎏, 황토 46㎏)와 물 122㎏, 혼화제는 지연제를 사용하고 그 사용량은 1.7㎏을 혼합하며, 강도를 증가시키기 위하여 실리카흄을 사용하는데 실리카륨은 시멘트 사용량의 5%인 17.5㎏을 혼합하였다. 이 혼합물을 덤프트럭으로 현장으로 운반하여, 제1공정에서 포설된 기층재 상부에, 기층재를 포장 후 90분 이내에, 이 황토 포장재 혼합물을 아스콘용 휘니셔로 두께 2.4㎝가 되도록 포설하고 그 위를 로라로 다짐하여 최종적으로 두께 2㎝가 되도록 하였다.

제3공정 : 양생공정 및 줄눈 설치공정

포설 후 통상의 방법에 의거, 비닐과 양생포를 1일 덮고 걷으면서 양생 살수를 하였다. 그리고, 다이아몬드 컷터기로 가로줄눈, 수축줄눈을 5m 간격으로 두고 팽창 줄눈은 20m 간격으로 완전 절단하여 백업제 및 우레탄 실링제로 처리하였으며 세로줄눈은 폭이 6m이므로 30m 간격으로 컷터기로 완전 절단하여 백업제 및 우레탄 실링제로 처리하였다.

제4공정 : 표면 보호제 살포

양생 및 줄눈 설치 과정에서 표면의 황토색상이 균일하지 않았고 백화가 있어 표면 처리하기로 결정하고 물 10kg, 황토 3kg, 시멘트 12kg, 에멀젼 아크릴수지 2kg, 지연제 0.1kg, 실리카흄 1㎏을 혼합하여 표면층 1㎡당 1.2kg가 되도록 살포하고, 그 상부에 물과 희석된 아크릴 수지를 1㎡당 0.2kg을 살포하여 표면처리제의 겉마름을 방지하였다.

상기와 같이 하여 완성된 본 실시예의 도로포장체에 대하여 투수계수, 강도, 색상 및 충격시험을 하였는바, 그 결과는 아래 표1과 같다.

[표 1]

구분	투수계수(㎝/sec)	휨 강도(㎏/㎠)	색상	충격시험(코아 채취)
시험치	기층	비투수	55	이상 무	이상 무
	표층	비투수	52	이상 무	이상 무
규격	비투수	45 이상	한도견본비교	코아 채취에 의해 기층과 표층이 분리되지 않을 것

(* 위 표의 투수계수시험은 현장 투수 시험으로 한 것이다.)

[실시예 2]

본 실시예에서는 소성 가공된 황토를 첨가하여 도로용 시멘트블록을 제조하기로 하였다. 제조되는 블록의 크기는 폭 10cm, 길이 20cm, 두께 6cm로 하되, 하부층은 5.2cm로 하고 상부층은 0.8cm로 하며, 강도는 휨강도 기준으로 30kg/㎠되도록 하였다. 본 실시예의 공정은 하기와 같았다.

제1공정 : 하부층 생산 및 다짐공정

25㎜체에서 100% 통과하고 13㎜체에서 100% 통과하며 5㎜체에서 70% 통과하고 2.5㎜체에서 5.0% 통과하는 골재를 선정하여 이 골재 1㎥에 해당하는 1620㎏을 계량하고, 이에 시멘트 320㎏, 물 95㎏, 혼화제 1.5㎏을 혼합하여 20×10×6㎝ 형틀에 투입하여 진동 가압으로 다짐하였다.

제2공정 : 상부층 생산 및 다짐공정

5㎜체에서 100% 통과하고 1㎜체에서 5.0% 통과하는 골재를 선정하여 이 골재 1㎥에 해당하는 1580㎏에, 황토와 시멘트가 2 : 8로 혼합한 혼합물 380㎏과, 물 88㎏, 실리카흄 1㎏을 혼합하여, 위 제1공정에서 형성된 하부층의 상부에 투입하며 진동, 가압으로 다짐하였다.

제3공정 : 형틀 제거 및 양생공정

전기 공정에서 가압 다짐으로 성형된 성형물을 형틀에서 빼내어, 양생실로 이송하여 습윤 양생한 후, 파랫트에 쌓아 현장으로 이동하여 보도에 설치하였다.

상기와 같이 하여 완성된 본 실시예의 블록에 대하여 투수계수, 휨 강도, 색상 및 치수를 측정하였는바, 그 결과는 아래 표2와 같다.

[표 2]

구분	투수계수	휨강도	색상	치수
시험치	5.4×10-1	58	이상 무	이상 무
규격	10×10-2㎝/sec이상	30㎏/㎠	한도견본비교	±2㎜이내

본 발명은 시멘트도로포장이나 시멘트블록에 흙을 포함시키되, 이러한 도로포장체나 블록이 적정 강도를 갖도록 보유할 수 있도록 함으로써 그 활용범위를 대폭 확대할 수 있도록 한 것이다. 흙은 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 것인바, 이러한 흙이 도로포장체나 블록에 포함되도록 하는 본 발명은 환경 친화적이고 나아가 도시인들의 건강 유지에 매우 유익한 것이라 하겠다.

Claims (10)

1. 30㎜ 이하의 골재 1㎥에 시멘트 250~350㎏, 물 80~150㎏, 혼화제 (지연제): 시멘트 사용량의 2% 이내의 비율로 혼합한 시멘트콘크리트를 포설 및 다짐하여 기층을 포설하는 단계;

   전기 단계에서 기층 포설 후 90분 이내에 그 상부에, 5㎜체에서 70~100% 통과하는 골재 1㎥에, 시멘트: 250~350㎏, 황토: 시멘트 사용량의 0.1 내지 2 중량부, 물: 80~150㎏, 혼화제 (KS F 2560의 분산제): 시멘트 사용량의 2% 이내를 혼합한 혼합물을 포설 및 다짐하여 표층을 포설하는 단계; 및

   전기 단계의 포설 후, 1일 이상 양생하고 통상의 방법으로 줄눈을 설치하고 기건 상태에서 폴리머인 에폭시, 아크릴수지, 우레탄 중 1개를 선정하여 표면 강도를 높이기 위하여 살포하는 단계를 포함하는, 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트 콘크리트 도로 포장방법.
2. 제1항에 있어서, 표층의 포설에 1㎜체에서 20% 이하 통과하는 골재를 사용하여 투수성의 표층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법.
3. 제1항에 있어서, 표층의 포설에 1㎜체에서 20~40% 통과하는 골재를 사용하여 불투수성의 표층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는시멘트콘크리트도로 포장방법.
4. 제1항에 있어서, 기층 포설에 5㎜체에서 40%이하 통과하고 2.5㎜체에서 10% 이하 통과하는 골재를 사용하여 투수성의 기층을 포설하는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법.
5. 제1항에 있어서, 기층 포설에 5㎜체에서 30~80% 통과하고 2.5㎜체에서 10~40% 통과하는 골재를 사용하여 불투수성의 기층을 포설하는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법.
6. 제1항에 있어서, 표층용 시멘트큰크리트 혼합시 실리카흄을 시멘트 사용량의 3~30% 범위에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법.
7. 제1항에 있어서, 표면강도 증가를 위한 표면살포제로서 물 1 중량부에 백시멘트 0.2~2 중량부와 시멘트 사용량의 2~30%에 해당하는 아크릴수지, 시멘트 사용량의 2~30%에 해당하는 실리카흄을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트콘크리트도로 포장방법.
8. 30㎜ 이하의 골재 1㎥에 시멘트 250~350㎏, 물 80~150㎏, 혼화제 (지연제):시멘트 사용량의 2% 이내의 비율로 혼합하여 시멘트콘크리트를 제조하고, 이를 블록형틀에 투입한 후 가압, 진동하여 블록의 하부층이 형성되도록 하는 단계;

   전기 공정에서 형성된 하부층의 상부에, 5㎜체에서 70~100% 통과하는 골재 1㎥에, 시멘트: 250~350㎏, 황토: 시멘트 사용량의 0.1 내지 2 중량부, 물: 80~150㎏, 혼화제 (KS F 2560의 분산제): 시멘트 사용량의 2% 이내를 혼합한 혼합물을 투입한 후 가압, 진동하여 상부층이 형성되도록 하는 단계;

   전기 공정에서 성형된 블록을 형틀로부터 분리시킨 후, 이를 양생실에서 습윤 양생하는 단계; 를 포함하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트블록 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 하부층에 사용되는 골재로 5㎜체에서 40% 통과하고, 2.5㎜체에서 10% 이하 통과하는 것을 사용하고, 상부층에 사용되는 골재가 1㎜체에서 20% 통과하는 것을 사용하여 전체적으로 투수성 블록이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트블록 제조방법.
10. 제8항에 있어서, 하부층에 사용되는 골재로 5㎜체에서 30~80% 통과하고, 2.5㎜체에서 10~40% 이하 통과하는 것을 사용하고, 상부층에 사용되는 골재가 1㎜체에서 20~40% 통과하는 것을 사용하여 전체적으로 비투수성 블록이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 흙을 자재의 일부로 사용하는 시멘트블록 제조방법.