KR100449187B1 - 투수성 탄성바닥구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄성바닥구조에 관한 것으로, 탄성바닥구조는 절토지(1)의 상부에 잔자갈 또는 폐건축자재로 된 잔골재(11)들이 접합되어 형성된 하층부(10)와, 상기 하층부(10)의 상부에 우레탄칩(21)들이 서로 접합되어 형성된 표층부(20)로 구성 된다.

본 발명에 의해 노면을 탄성력있는 바닥으로 포장할 수 있을 뿐만 아니라, 우수가 토양으로 서서히 흡수되어 배출되게 함으로써 식물에 충분한 수분을 공급할 수 있고 사상규산과 탄산칼슘을 통해 식물에 영양분을 공급할 수 있게 된다.

Description

투수성 탄성바닥구조{ A elastic bottom structure for water to pass }

본 발명은 탄성바닥구조에 관한 것으로, 특히 보도, 자전거 도로나 산책로, 놀이터 등의 바닥에 설치되는 탄성바닥구조에 관한 것이다.

일반적으로, 보도나 자전거 도로, 산책로, 공원 등의 바닥에는 탄성력이 있는 바닥재를 사용하여 충격을 완화하고, 칼라 콘크리트를 사용하여 쾌적한 환경을 조성하고 있는데, 이러한 탄성바닥구조(102)는 도 1에 도시된 바와 같이, 콘크리트, 아스팔트, 보도블록 등의 기층(101) 위에 시공되어 표면의 투수는 가능하나 기층의 투수가 불가능하여 물이 고이지 않게 배수시키는 구조로 시공하고 있는 실정이다.

따라서, 기층(101) 아래의 토양에까지 우수가 투수되지 않아 수목의 성장을 저해하고 지반이 침하되는 원인이 되고 있으며, 홍수피해를 야기하게 된다.

종래에는 지반을 소정깊이로 절토하여 지층을 형성하고, 절토지반을 평탄화한 다음 그 위에 모래를 살포하며, 모래가 살포된 절토지의 상부에 기층(101)을 포장하고, 기층(101)의 상부에 프라이머(103)를 도포한 후 그 위에 투수성 탄성바닥구조를 포장하였다.

여기서, 탄성바닥구조(102)와 기층(101) 사이에 접착력을 향상시키기 위해 형성된 프라이머(primer)층(103)은 시공 부위를 완전히 건조시킨 후 도포해야 하고, 도포후 비를 맞거나 먼지, 모래 등의 이물질에 오염되었을 경우에는 재도포해야 하므로 우천시나 한파로 인해 공사를 할 수 없게 되고, 특히 신설 포장구간에서는 콘크리트가 양생되기 전까지 포장공사를 할 수 없게 되어 작업조건이 까다롭고 공기가 연장되는 문제점이 있었다.

그리고, 탄성바닥구조(102)의 시공시에 프라이머나 이종의 바인더 등으로 인해 탄성바닥구조(102)와 기층(101)과의 분리현상이나 기포현상에 의해 하자가 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 투수성으로 인해 우수를 토양으로 서서히 흡수되어 배출되게 하고 사상규산이나 탄산칼슘을 통해 식물에 영양분을 공급할 수 있으며 어떠한 기후 조건에도 양질의 시공성을 보장하며 외부적 요인으로 인한 공기의 지연과 시공 후 하자의 요인을 없앰으로 작업성의 향상을 도모하고 프라이머의 도포를 생략함으로 인한 비용과 시간을 절약할 수 있는 투수성 탄성바닥구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 투수성 탄성바닥구조를 나타낸 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 투수성 탄성바닥구조를 나타낸 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 투수성 탄성바닥구조의 포장방법을 나타낸 공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 절토지 2 : 모래층

10 : 하층부 11 : 잔골재

20 : 표층부 21 : 우레탄칩

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 잔골재와 우레탄을 이용한 탄성바닥구조의 일실시예는, 절토지(1)의 상부에 형성되고 잔골재(11)와 사상규산 및 탄산칼슘들이 바인더에 의해 서로 접합되어 형성된 하층부(10)와, 상기 하층부(10)의 상부에 형성되고 우레탄칩(21)들이 바인더에 의해 서로 접합되어 형성된 표층부(20)로 구성되어 있다.

절토지(1)의 상부에는 모래층(2)이 소정두께로 형성되어 절토지(1)의 표면을 견고하게 하고 배수로의 역할도 하게 되며, 그 모래층(2) 위에 하층부(10)가 형성된다.

상기 하층부(10)는 입경 5-50mm의 잔골재 70-90중량부와 바인더 5-10중량부로 구성되고, 상기 잔골재(11)는 잔자갈이나 폐건축자재 칩을 사용하며, 폐건축자재 칩은 주로 폐콘크리트를 분쇄하여 사용하고, 바인더는 우레탄 바인더를 사용한다. 입도가 큰골재를 사용함으로 하지층의 강도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 표층부(20)는 입경 1-5mm의 우레탄 칩 70-90중량부와 바인더 10-20중량부로 구성되고, 상기 우레탄칩(21)은 우레탄 수지로 형성되며 EPDM 이나 폐타이어 등의 고무칩을 우레탄 수지와 혼합하여 형성하는 것도 가능하고, 상기 바인더는 우레탄 바인더를 사용한다.

표 1은 입경 5-50mm의 잔자갈 70-90중량부와 바인더 10-20중량부를 혼합하여 하층부(10)를 형성하고 공극율을 측정한 결과를 나타낸 것이다.

[표 1]

잔자갈(g)	우레탄 바인더(g)	공극율(%)
잔자갈의 입도(mm)	70g	10	18.1
5-10				10-20	20-30	30-40	40-50
10				15	30	10	5
10	25	35	10	5	80g	15	17.5
10	30	40	10	5	90g	20	17.9

표 1에 도시된 바와 같이, 잔자갈은 5-10mm, 10-20mm, 20-30mm, 30-40mm,40-50mm의 혼합비율에 따라 공극율이 달라지고, 우레탄 바인더의 혼합비에 따라 접합력이 달라지며 잔자갈들의 사이를 메워 공극율에도 영향을 미치게 되며, 공극율은 투수율에 직접적인 영향을 미치게 된다.

즉, 잔자갈이나 폐건축자재로 된 잔골재의 크기가 5mm 미만일 경우 잔골재들간의 결합력은 커지나 공극율이 낮아져 투수성이 저하되고, 50mm 이상인 경우에는 공극율이 높아져 투수성이 향상되나 잔골재들간의 결합력이 현저히 저하되며, 이에 결합력이 저하되지 않게 바인더의 배합비를 지나치게 증가시키게 되면 공극율도 함께 저하되므로 5-50mm의 입도를 유지하는 것이 바람직하다.

표 2는 우레탄 칩 70-90g에 대하여 바인더 15-20g을 혼합하여 사용하고 표층부(20)를 형성한 배합비를 나타내며, 이 때 첨가하는 무기안료는 폐타이어칩 시공시 표층부에 색채감을 주어 칼라 탄성바닥구조를 제조할 수 있게 한다.

[표 2]

우레탄 칩(g)	우레탄 바인더(g)	무기안료(g)	우레탄 칩의 입도(mm)
70	5	1	1-5
80	8	3	1-5
90	10	5	1-5

표 2에 도시된 바와 같이, 우레탄 바인더와 무기안료는 우레탄칩의 양이 증가될수록 투입량을 증가시켜야 우레탄칩의 결합력을 유지할 수 있게 되고, 우레탄칩의 입도가 5mm를 초과할 경우에는 공극율이 높아지나 표층부(20)의 표면이 매끄럽지 않게 형성되며, 1mm 미만의 입도는 공극율이 현저히 저하되므로 1-5mm의 입도를 사용하는 것이 바람직하다.

표 3은 상기 표 1에 도시된 하층부(10)와 표 2에 도시된 표층부(20)가 일체로 접합된 투수성 탄성바닥구조의 투수계수를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

[표 3]

표층부(중량%)	하층부(중량%)	투수계수(cm/sec)
30	70	8.26×10-2
20	80	7.84×10-2
10	90	7.12×10-2

표 3에 도시된 바와 같이, 상기 하층부(10)에 대한 표층부(20)의 중량비가 30중량%를 초과하게 되면 투수율이 급격히 저하되며, 10중량% 미만일 경우에는 투수율은 좋으나 탄성력을 지닌 표층부(20)가 너무 얇아져 탄성력을 제대로 발휘하지 못하게 되므로 하층부(10)에 대한 표층부(20)의 중량비를 10-30중량%로 유지하는 것이 바람직하다.

투수계수를 계산하는 식은 다음과 같다.

K : 투수계수(cm/sec)

L : 포장체표층의두께(cm)

a : 용기의단면적(cm²)

A : 투수단면적(cm²)

h1 : 측정개시수위(cm)

h2 : 측정종료수위(cm)

t1-t2 : 투수시간

상기 잔골재들을 접합시키는 바인더는 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 등 다양한 수지를 사용할 수 있으나, 상기 우레탄 칩들을 접합시키는 바인더의 경우 우레탄계를 사용하는 것이 바람직하므로 잔골재들을 접합시키는 바인더도 우레탄계를 사용하여 바인더의 종류를 일치시키는 것이 바람직하다.

즉, 상기 잔골재(11)들을 서로 접합시키는 바인더와 우레탄칩(21)들을 서로 접착시키는 바인더는 동일한 바인더를 사용하여 하층부(10)와 표층부(20)가 일체로 견고하게 결합될 수 있도록 함으로써 하층부(10)와 표층부(20)의 분리현상을 방지하고 거품이 발생하는 현상도 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 바인더와 함께 알카리성 탄산칼슘과 사상규산(砂狀硅酸)이 첨가되어 우수에 의해 서서히 장시간에 걸쳐 용해되어 토양에 흡수되고, 식물에 공급되어 생장을 촉진시킬 수 있게 된다. 또한 공극에 위치하는 탄산칼슘이나 사상규산은 자체가 용해됨으로 인하여 하지층의 강도에 영향을 주지 않는 구조로 압착됨으로 용해로 인한 강도저하는 우려하지 않아도 된다.

한편, 황토가 물과 반응하여 입자간의 응집현상이 발생하고 그로 인해 체적감소 현상이 발생하게 되는데, 이 때 토양에 공급된 탄산칼슘은 수화반응을 일으키면서 체적이 팽창되어 토양의 체적감소를 억제시킴으로써 지반침하로 인한 투수성 탄성바닥구조의 파손 및 균열을 방지하는 역할도 하게 된다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 투수성 탄성바닥구조의 포장방법을 설명하면,

먼저, 지반을 소정깊이로 절토하여 지층을 형성하고, 절토지를 평탄화한 후 모래를 살포한다.

모래가 살포된 절토지 위에 잔골재와 바인더를 혼합하여 소정두께로 포설한다.

이 때 혼합되는 잔골재는 잔자갈이나 분쇄한 폐콘크리트를 먼저 50mm 체로 걸러 50mm 이하의 잔골재만을 선별하고, 걸러진 50mm 이하의 잔골재를 40mm 체, 30mm 체, 20mm 체, 10mm 체에 순차적으로 통과시켜 50-40mm, 30-40mm, 20-30mm, 10-20mm, 10mm 미만의 입도별로 잔골재를 선별하며, 10mm 체를 통과한 잔골재를 5mm 체로 다시 걸러 5mm 이상의 잔골재만을 선별한다.

5-50mm의 크기로 선별된 잔골재를 입도별로 구분하여 세척하고 건조시키며, 이 때 세척공정과 건조공정은 선택적으로 할 수 있고, 체걸음 공정과 세척공정에서는 대부분의 불순물이 함께 제거되나 제거되지 않은 불순물은 별도의 불순물 제거공정을 거쳐 불순물을 완전하게 제거한다.

불순물이 제거되고 건조된 잔골재를 5-10mm, 10-20mm, 20-30mm, 30-40mm, 40-50mm의 입도별로 함량을 달리하여 제1혼합조에 투입하고, 우레탄 바인더를 소정의 배합비로 함께 투입하여 소정시간 동안 혼합한다.

잔골재와 바인더의 혼합물을 포설한 후에는 평탄화작업을 하고, 롤러를 사용하여 일정한 압력을 가하면서 표면을 압축한다.

평탄화된 잔골재와 바인더의 혼합층 위에 우레탄칩과 탄산칼슘 또는 사상규산을 바인더와 혼합하여 포설한다.

우레탄 칩은 5mm 이하로 분쇄하고 불순물을 제거하여 제2혼합조에 투입하고, 우레탄 바인더를 소정의 배합비로 함께 투입하여 소정시간 동안 혼합하며, 시공현장의 온도, 습도등 기후 및 여건에 맞추어 경화촉진제나 희석제를 첨가하여 혼합하는 것도 가능하다.

또한, 우레탄 바인더와 함께 제2혼합조에 선택적으로 투입하고, 폐타이어 칩을 사용하여 표층을 시공할 경우 무기안료를 투입하지 않고 포장완성 후 표면에 에폭시와 함께 살포하거나 도포롤러를 사용하여 채색하는 것도 가능하다.

우레탄칩과 바인더의 혼합물을 포설한 후에는 평탄화하고, 항온롤러를 사용하여 일정한 압력을 가하면서 표면을 압축한 후 양생시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 탄성바닥구조에 의하면, 노면을 탄성력있는 바닥으로 포장할 수 있을 뿐만 아니라, 투수성으로 인해 우수가 토양으로 서서히 흡수되어 배출됨으로써 식물에 충분한 수분을 공급할 수 있고, 우수의 배수가 서서히 이루어저 지반의 토사유출이 없으며 우수가 온전히 땅속으로 유입될수 있는 구조체를 형성하여 홍수의 조절을 할 수 있으며, 인접하는 하수구의 용량을 줄일 수 있고 그에 따라 노면을 넓게 확보할 수 있으며 하수도 시공에 소요되는 경비를 줄일 수 있고, 탄산칼슘과 사상규산을 통해 식물에 영양분을 공급할 수 있는 효과가 있다. 또한 폐 건축자재를 이용하여 적절한 강도를 지닌 하지층을 형성하고 형성된 하지층에 접착제(프라이머)도포 없이도 바로 표층을 시공하여도 하지층의 표면이 거칠지만 하지층 골재 전체에 바인더가 고르게 도포되어 있음으로 표층의 바인더와 결합력을 극대화 할 수 있게 되어 표층과 하지층의 분리 현상이 일어나지 아니한다.

본 발명의 가장 중요한 것은 어떠한 기후조건에도 탄성바닥재의 시공을 할 수 있으며 그 시공이 간편할 뿐 아니라 시공과정이 간단하고 시공 후 하자의 요인이 없어지므로 하자에 대한 부담을 줄임으로 결과적으로 시공의 단가를 낮출 수 있다.

Claims (7)

1. 지반을 소정깊이로 절토하여 평탄화한 절토지(1) 위에 형성되고, 탄성력이 있는 투수성 탄성바닥구조에 있어서,

   상기 절토지(1)의 상부에 형성되고, 잔자갈이나 폐건축자재 칩으로 된 잔골재(11)들이 사상규산이나 탄산칼슘 중 적어도 어느 하나가 포함된 바인더에 의해 서로 접합되어 형성하되 입경 5-50mm의 상기 잔골재(11) 70-90중량부와 바인더 5-10중량부로 구성된 하층부(10)와; 상기 하층부(10)의 상부에 형성되고, 우레탄칩(21)들이 사상규산이나 탄산칼슘 중 적어도 어느 하나가 포함된 바인더에 의해 서로 접합되어 형성하되 입경 1-5mm의 우레탄 칩 70-90중량부와 바인더 10-20중량부로 구성된 표층부(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 탄성바닥구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 잔골재(11)들을 서로 접합시키는 바인더와 우레탄칩(21)들을 서로 접합시키는 바인더는 동일한 우레탄 바인더인 것을 특징으로 하는 투수성 탄성바닥구조.
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