KR100593502B1 - 친환경 고탄성 투수 블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 고탄성 투수 블록에 관한 것이다.

본 발명은 10mm 체의 통과 중량 백분율이 70~100%이고, 8mm 체의 통과 중량 백분율이 20~70%이고, 5mm 체의 통과 중량 백분율이 10~20%이고, 2.5mm 체의 통과 중량 백분율이 1~10%인 입도 분포를 가지는 100중량%당 94~97중량%의 숯 분말과, 3~6중량%의 바인더로 이루어지는 숯층과(10); 상기 숯층(10)의 상부에 8~19mm의 크기를 가지는 100중량%당 94~97중량%의 골재와, 3~6중량%의 바인더로 이루어지는 골재층(20)과; 상기 골재층(20)의 상부에 5~8mm의 크기를 가지는 100중량%당 83~90중량%의 고무칩과, 10~17중량%의 바인더로 이루어져서 접착되는 제1탄성층(30)과; 상기 제1탄성층(30)의 상부에 2~4mm의 크기를 가지는 100중량%당 40~50중량%의 고무칩과 4~14중량%의 바인더와, 23~30중량%의 음이온과, 23~30중량%의 토르마린 분말로 이루어지는 제2탄성층(40)을 포함하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 기존에 시공되는 포장도로의 기층에서 내부 공간에 의하여 탄성력에 상승효과를 나타내면서 투수되는 많은 양의 물을 저장 및 체류시킬 수 있는 공간이 형성되는 탄성층이 형성되고, 상부층의 표면에는 음이온과 원적외선이 방출되는 기능성 소재로 되는 새로운 표층을 형성함으로서 보행 및 차량 주행시의 충격을 완화시킬 수 있게 되면서, 토르마린과 음이온 방출에 의하여 친환경적이고 유익한 환경의 도로를 제공한다.

친환경, 탄성, 투수성, 저장, 블록, 음이온, 토르마린

Description

친환경 고탄성 투수 블록{.}

도 1은 본 발명의 사시도

도 2는 본 발명의 제1탄성체의 저면을 나타낸 사시도

도 3은 본 발명의 제1탄성체의 단면도

도 4는 본 발명의 설치 상태 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 숯층 20 : 골재층

30 : 제1탄성층 31 : 돌출부

40 : 제2탄성층 S : 공간

본 발명은 도로를 포장하는 블록에 관한 것으로, 특히 평탄 작업을 마치고 도로를 구성하는 기층과 표층 사이에 숯과 골재 및 탄성체로 구성되는 블록 구조물을 형성하면서, 탄성을 발생하면서 지중에 스며드는 물을 저장할 수 있는 공간이 형성되고, 상층부는 토르마린 및 음이온 분말을 혼합하여 형성함으로서 배수 및 투수가 용이하고, 블록이 깔려진 도로 포장체에서 음이온이 방출되면서 토르마린의 작용에 의하여 지중에 스며드는 물을 정화하고 수질을 개선함으로써 시민들의 건강에 이바지할 수 있는 음이온 방출과 수질 개선이 가능하게 되는 친환경 고탄성 투수 블록에 관한 것이다.

근래에 도시개발 및 조경공사를 함에 있어서 빗물을 자연적으로 지중에 유입되게 할 목적으로 투수성을 가지는 포장이 요구되어 여러 가지 투수성 아스팔트, 또는 투수성 콘크리트 등과 같은 제품들이 개발되었으며 이들 제품에 유색 도료를 첨가하여 그동안 도로가 일반적인 아스팔트나 콘크리트에 의하여 포장되어지던 삭막한 도시 환경을 개선하기 위한 시도가 진행되고 있다.

이러한 투수성 도로 포장체는 균열과 침하를 방지할 수 있는 강도를 유지하는 기능과 투수성의 효과에 관하여 집중적으로 개발되고 있으며, 그러나 시민의 건강을 고려한 도로 포장체의 시공에 관한 개발, 예를 들면 음이온에 의하여 인체에 유익한 효과를 제공하거나 지중에 침투되는 물을 정화시켜서 지하수 자원을 보존할 수 있는 방법에 관한 개발은 시도되지 않고 있으며, 단지 도로 표면에 우레탄 표층을 형성함으로써 보행시의 충격을 완화시킬 수 있는 우레탄 도로 포장체가 소개되고 있다.

우레탄 도로 포장체의 시공은 콘크리트와 같은 노면이 차량의 타이어나 보행자의 보행시에 충격을 주게 됨으로써 차량에서는 심한 진동과 소음이 발생하고, 보행자에게는 발의 뒤꿈치로부터 척추와 대뇌에 충격이 전달되어 국민 보건에 좋지 않은 영향을 주게 되는 문제점을 해결할 수 있기 때문에 도로 포장체에 구조적 기능성을 부여한다는 측면에서 바람직한 시공 방법이 될 수 있다.

종래 도로 포장체에서 개선되어야 할 사항으로 요구되는 것은 포장 공사에서 절실하게 요청되는 굽힘강도와 인장강도를 부여하여 완성된 포장체의 균열방지와 완충작용을 할 수 있게 됨과 동시에 일상생활에 유익한 환경을 제공할 수 있는 환경친화적인 도로 포장체를 제공할 수 있는지의 여부에 관한 것이다.

그러나 골재와 시멘트의 혼합물로 구성되는 일반적인 도로 포장체 만으로는 상기한 조건을 모두 만족시킬 수 없다.

일반적으로 음이온이 인체에 미치는 유익한 작용은 신경계통 및 혈액, 세포, 임파액 등에 생기를 주어 약화된 기능을 강화시키고 활력을 주는 자율신경계 조절 작용을 하게 되는데, 혈액 중에 미네랄 성분인 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 이온화 율을 상승시켜 알칼리화의 진행을 통해 혈액을 정화해주고, 엔돌핀, 엔케피린이라는 물질을 발생시켜서 혈청 속에 칼슘과 나트륨의 이온화율의 상승으로 혈액정화, 피로회복, 체력의 회복뿐 아니라 강한 통증이 있던 부분의 세포를 건강하게 활성화시켜서 통증을 완화시키고, 세포막에서의 전기적 물질교류로 혈액을 정화해 주면서, 작용혈청 중에 포함된 면역 성분인 글로부린의 양을 증가 시켜서 감염증세에 대한 저항력을 높여주는 작용을 하며, 또한 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질, 즉 담배연기 아황산가스, 질소산화물, 일산화 탄소, 오존 및 각종 유기물질 들의 양이온을 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하는 공기정화기능과 세균이나 먼지, 곰팡이, 오염된 입자들을 중화 및 제거하는 작용을 하는 것이다.

토르마린(Tourmaline)은 6각 주상형의 결정을 갖는 붕규산염으로 육방정계에 속하는 천연광물로서 결정 자체가 전기를 발생하는 특성을 가지고 있는 것으로, 원석이나 분말은 수분에 닿으면 순간적으로 수분에 방전을되며, 분리된 수소이온(H+)은 마이너스 전극에 끌려서 방출되는 전자와 결합되어 중화되고 수소가스(H2)가 되어 증발하여 물이 알카리 이온화가 된다. 또 수산이온(OH-)은 주변의 물 분자와 결합하여 히드록실(H₃O₂) 음이온이라고 하는 계면활성물질이 된다.

히드록실 이온은 물을 최적의 pH7.4로 약 알카리화 시키고, 발생되는 원적외선은 경이적으로 높은 수치를 나타내서, 강력한 열효과와 높은 침투력으로 인체에 혈액순환촉진, 혈액 정화 및 혈전용해 효과가 있고, 인체내에서 면역기능을 향상시키면서 자율신경을 자극하여 교감신경의 흥분을 억제하며 산성화된 인체를 환원시키는 역할을 하는 것이다.

따라서 기존에 시공되는 포장도로의 기층에서 내부 공간에 의하여 탄성력에 상승 효과를 나타내는 탄성층이 형성되고, 상부층의 표면에는 음이온과 원적외선이 방출되는 기능성 소재로 되는 새로운 표층으로 형성함으로서 보행 및 차량 주행시의 충격을 완화시킬 수 있게 되면서, 토르마린과 음이온 방출에 의하여 친환경적이고 유익한 환경의 도로를 제공할 수 있게 될 것이다.

이와 같이 음이온 방출과 수질 개선이 가능한 본 발명의 고탄성 투수블록은, 100중량%당 94~97중량%의 숯 분말과, 3~6중량%의 바인더로 이루어지는 숯층과;

상기 숯층의 상부에 100중량%당 94~97중량%의 골재와, 3~6중량%의 바인더로 이루어지는 골재층과; 상기 골재층의 상부에 100중량%당 83~90중량%의 고무칩과, 10~17중량%의 바인더로 이루어지는 제1탄성층과; 상기 제1탄성층의 상부에 100중량%당 40~50중량%의 고무칩과 4~14중량%의 바인더와, 23~30중량%의 음이온과, 23~30중량%의 토르마린 분말로 이루어지는 제2탄성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 제1탄성층의 하부면에 적정한 간격을 두고 다수개의 공간을 연속적으로 형성하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 도로 포장 공사를 하기 위하여 다져진 기층 상부면에 통상적인 보도블록을 설치하는 방식으로 제2탄성층이 상부에 위치하도록 연속적으로 놓여져서 시공된다.

본 발명은 상층부를 구성하는 제2탄성부로의 탄성과 음이온 및 원적외선 방출에 의한 효과와 함께, 토르마린에 의하여 수질을 개선하는 효과를 나타내며, 제1탄성층에 형성되는 공간은 블록 구조체의 탄성을 향상시키면서 투수되는 물을 저항하여 체류시키면서 서서히 하층부로 투수되게 함으로써 보다 향상된 탄성과 투수성을 발휘한다. 또한 하층부를 이루는 숯층에서는 지중으로 스며드는 물을 정화 및 여과시켜서 생태계를 보존하고 양질의 지하수 자원을 확보할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명의 10mm 체의 통과 중량 백분율이 70~100%이고, 8mm 체의 통과 중량 백분율이 20~70%이고, 5mm 체의 통과 중량 백분율이 10~20%이고, 2.5mm 체의 통과 중량 백분율이 1~10%인 입도 분포를 가지는 숯 분말 94~97중량%와 3~6중량%의 바인더를 혼합하여 300㎟의 면적을 가지는 형틀 내에 3~7mm 두께의 숯층(10)을 형성한다.

상기 숯층(10)의 상부면에, 자갈, 재생골재, 쇄석으로부터 선택되거나 이들의 혼합물로 되는 것으로 8~19mm 크기의 입도 분포를 가지는 골재 250~350g에 바인더 15~18g을 자갈 믹서기에서 혼합하여 25mm의 두께의 골재층(20)을 형성한다.

상기 골재층(20)의 상부에 놓여지는 것으로, 재생고무, 폐타이어, 구두밑창, 우레탄, 각종 고무를 분쇄하여서 되는 고무칩, 또는 이들의 혼합물로 되는 고무칩으로서, 입자의 크기가 5~8mm의 입도 분포를 갖는 160~180g의 고무칩과, 24g~27g의 바인더를 믹서기에서 혼합하고, 300㎟의 면적을 가지는 형틀에 넣어 굳혀서 제1탄성층(30)을 형성한다.

이때 제1탄성층(30)의 한쪽 면에는 적정한 간격을 두고 돌출되는 다수개의 돌출부(31)가 형성되도록 성형한다.

상기 제1탄성층(30)의 돌출부(31)가 아래쪽을 향하게 하여, 골재층(20) 상부면에 접착제로 고정시킨다.

상기 제1탄성층(30)의 상부면에는 2~4mm 크기의 입도 분포를 갖는 EPDN 50~65g과, 바인더 10~14g과, 음이온 20~40g과, 토르마린 20~40g을 교반기에서 혼합하여서 되는 제2탄성층(40)을 형성한다.

바인더는 통상적으로 시멘트 모르타르에 첨가할 수 있는 천연고무와 합성고무를 포함하는 모든 혼화제, 예를 들면 SBN · NBR · 에폭시계 · 아크릴계 · 우레탄계의 수지가 사용될 수 있다. 이러한 바인더는 통상적으로 에멀젼으로 첨가할 수도 있다.

음이온 파우더는 SiO₂, Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃, ZnO, P₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Ce₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Pr₂O₃, ThO₂, Dy₂O₃, SO₃으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가물로 되며, 폴리우레탄의 제조시에 혼합됨으로서 지속적으로 음이온을 방출할 수 있게 된다.

또한 음이온 파우더는 SiO₂, Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃, ZnO, P₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Ce₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Pr₂O₃, ThO₂, Dy₂O₃, SO₃으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가물로 되며, 폴리우레탄의 제조시에 혼합됨으로서 지속적으로 음이온을 방출할 수 있게 된다.

상기 음이온 파우더를 이루는 물질에 대한 개별적 음이온 방출 시험 분석 결과는 다음의 표 1과 같다.

시료	분석결과	시험 분석방법
SiO2	2.70	습식분석 및 기기분석 (ICP-OES)
Al2O3	물검출
CaO	0.32
Fe2O3	0.35
ZnO	물검출
P2O3	29.3
TiO2	0.83
ZrO2	0.80
Ce2O3	25.6
La2O3	11.5
Y2O3	0.98
Gd2O3	0.81
Nd2O3	10.3
Sm2O3	1.69
Pr2O3	5.62
ThO2	7.15
Dy2O3	0.27
SO3	0.13
기기분석 (CS분석기)

상기 음이온 파우더에 대한 음이온 방출 시험 분석 결과는 다음의 표 2와 같다.

시료	음이온(ION/CC)	시험 분석방법
음이온 파우더	30410	시험방법 KICM-FIR-1042 시험편 내경:44mm, 높이 297mm의 원기둥

토르마린의 일반적인 성분과 특성은 다음의 표 3과 같다.

원소명	중량%	Mol%	질량
Na	2.53	1.85	22.98
Li	2.30	5.56	20.8
Fe	-	-	-
Mg	-	-	-
Al	17.86	11.11	161.8
B	3.58	5.56	32.43
Si	18.69	11.11	168.51
O	54.70	57.41	495.98
H	0.40	7.40	4.03
계	100.0	100.0	906.65

본 발명의 블록을 이용한 도로 포장 방법은 도로 표면의 굴곡에 대하여 평탄작업을 하고 청소 및 정리하여 기층(50)을 형성한 다음, 상기 기층(50) 상부에 본 발명의 블록을 포설하여서 완성된다.

본 발명에서의 숯층(10), 골재층(20), 제1탄성층(30), 제2탄성층(40)은 최적의 공극률을 가지고 신속하게 우수를 지중에 흡수시킬 수 있다.

숯층(10)은 5~10%의 공극률을 가지고 지중에 스며드는 우수를 여과 및 정화하여 토양에 유익한 미생물의 성장할 수 있는 최적의 환경을 제공하여 지중 생태계를 보존하고, 토질을 개선시킬 수 있게 된다.

골재층(20)은 25~35%의 공극률과 30~40kg/㎠의 굽힘강도를 가지고 본 발명의 구조체 중에서 가장 빠른 투수율을 발휘함과 동시에 숯층(10)과 제1 · 제2탄성층(30,40)에 의하여 상대적으로 취약할 수 있는 굽힘강도를 보강하게 된다.

제1탄성층(30)은 20~30%의 공극률을 가지고 지면에서 스며드는 우수를 신속하게 배수시키면서, 보행자의 체중을 흡수하여 보행 충격을 완화시켜주게 된다.

특히 돌출부(31)는 골재층(20)과 제1탄성층(30) 사이에 일정한 가격으로 공간(S)을 형성하게 되는데, 이 공간(S)은 상부로부터 작용하는 하중에 제1탄성층(30)이 신축적으로 대응하여 변형함으로써 제1탄성층(30)의 탄성률을 향상시키고, 또한 많은 양의 우수가 체류할 수 있는 공간을 제공함으로써 신속한 지중 배수가 가능하게 된다.

제2탄성층(40)은 15~25%의 공극률을 가지고 우수를 지중에 침투시키면서 보행자의 보행 충격을 흡수한다. 그리고 음이온 파우더와 토르마린에서 방출되는 은이온과 원적외선에 의하여 보행자에게 의학적으로 유익한 영향을 주고, 지중에 스며드는 우수를 정화시켜 지하수의 수질과 토질을 개선하는 효과를 제공하게 된다.

이와 같은 본 발명의 블록은 시공된 다음, 그 상부에 표층(60)을 더 설치할 수 있다.

이러한 표층(60)은 약 10~20mm 정도의 두께로 되는 투수콘을 포설하거나 일반적인 보도블록, 인트로킹, 점토블록, 바닥 타일 등을 설치할 수도 있으며, 이 경우에도 제1탄성층(30) 및 제2탄성층(40)의 작용으로 완충 효과를 얻을 수 있다.

그리고 상기한 실시예에서는 본 발명이 블록으로 제작되어 시공되는 것으로 설명하였으나, 도로 포장 현장에서 기층 위에 직접 시공될 수도 있다.

또한 본 발명은 일반 도로는 물론이고, 주차장, 우레탄 포장체를 비롯한 탄성 포장체, 화장실 바닥, 발코니, 옥상 등에 설치하면 신속하게 투수되어 물이 고이는 일이 없으며, 공원이나 실내 등에 설치하게 되면 보행자가 보행을 할 때에 편안한 탄성을 느끼게 되고, 신체에 작용하는 충격을 최소화할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같은 본 발명은 제1탄성층과 공간을 형성하는 제2탄성층의 탄성에 의하여 보행시의 충격을 완화시키고, 많은 양의 물을 저장하여 체류시킬 수 있게 되어 우수가 급속하게 지중으로 스며들게 하며, 또한 토르마린에 의한 원적외선 방사 효과와 음이온의 계면활성 및 환원작용에 의하여 인체에 유익하고, 지중에 스며드는 물의 수질을 개선하여 지하수 자원을 최적의 상태로 보존할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

10mm 체의 통과 중량 백분율이 70~100%이고, 8mm 체의 통과 중량 백분율이 20~70%이고, 5mm 체의 통과 중량 백분율이 10~20%이고, 2.5mm 체의 통과 중량 백분율이 1~10%인 입도 분포를 가지는 100중량%당 94~97중량%의 숯 분말과, 3~6중량%의 바인더로 이루어지는 숯층과(10);

상기 숯층(10)의 상부에 8~19mm의 크기를 가지는 100중량%당 94~97중량%의 골재와, 3~6중량%의 바인더로 이루어지는 골재층(20)과;

상기 골재층(20)의 상부에 5~8mm의 크기를 가지는 100중량%당 83~90중량%의 고무칩과, 10~17중량%의 바인더로 이루어져서 접착되는 제1탄성층(30)과;

상기 제1탄성층(30)의 상부에 2~4mm의 크기를 가지는 100중량%당 40~50중량%의 고무칩과 4~14중량%의 바인더와, 23~30중량%의 음이온과, 23~30중량%의 토르마린 분말로 이루어지는 제2탄성층(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고탄성 투수 블록.

제 1 항에 있어서, 제1탄성층(30)의 하부면에 적정한 간격을 두고 다수개의 돌출부(31) 사이에 공간(S)이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고탄성 투수 블록.

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