KR100632699B1 - 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법에 관한 것으로, 그 목적은 흙의 부드러운 감촉이 느껴지고, 소정의 표면마모성을 구비하며, 우수한 투수성을 구비하여 지하수의 고갈을 방지함과 동시에, 소정의 압축강도 및 저알칼리성를 구비하고, 노후로 인한 폐기시 흙으로 재활용하여, 폐건축자재로 인한 2차적 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 자연친화적인 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 슬래그 미분말 55∼65wt%, 천연무수석고 35∼45wt% 를 혼합하여 연질파우더를 생성하고, 체거름된 마사토 100 중량부에 상기의 연질파우더 6 내지 12 중량부를 첨가 교반하여 연질파우더 혼합물을 형성하며, 상기 연질파우더 혼합물에 첨가제 1 내지 6 중량부를 첨가하여 건식혼합시킨 다음, 물 12 내지 15 중량부를 첨가 및 교반하여 흙 연질포장용 조성물을 형성하고, 상기 혼합교반된 흙 연질포장용 조성물을 소정두께로 포설하며, 이를 로울러로 반복다짐 및 양생하여 pH 8.5∼9.5, 강도 4∼10㎏_f/㎠ 를 구비하도록 되어 있다.

연질파우더, 도로포장, 황토포장, 흙 연질포장, 포장공법

Description

흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법 {Composites for tendered soil pavement and pavement method for using composites}

도 1 은 본 발명에 따른 흙 연질포장용 조성물의 생성공정을 보인 블록 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 시공흐름을 보인 블록 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 반응 메카니즘을 보인 예시도

본 발명은 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법에 관한 것으로, 자연상태의 토양(마사토)에 무기 반응성 재료를 주로하는 파우더를 투입하여 저알칼리성의 환경친화적인 부드러운 흙의 촉감을 느낄 수 있는 흙 연질포장을 형성하고, 노후로 인한 폐기시 자연으로 환원시켜 흙으로 재사용할 수 있는 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법에 관한 것이다.

일반적으로, 마사토는 암석이 부서지거나 풍화하여 생성된 것으로, 지구의 지층 분포상 상당량이 존재하여, 국내 지층에서는 60% 이상이 분포되어 있고, 그 분포위치가 지리적으로 접근이 용이한 하천주변, 낮은 구릉이나 산 등에 산재되어 있으며, 통기성, 배수성 등이 매우 우수하다.

근래 주택 등 건축업계에서는 주거환경이 인체에 미치는 영향 및 친금감 등을 고려하여 건축물의 내·외장재로서 시멘트 몰타르(Cement mortar) 대신 흙 몰타르의 사용을 선호하는 경향을 보이고 있고, 그에 따라 마사토 등의 흙을 포함하는 각종 건축용 조성물이 제안되고 있다.

그러나, 이러한 마사토를 포함하는 건축용 조성물은 자체 점성 또는 부착력이 약해서, 일정한 형태로 성형하기 어렵고, 강도 및 경도가 약하여 사용 중 깨지거나 크랙이 발생될 뿐 아니라, 그 표면이 부스러지는 단점이 있는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 흙의 부드러운 감촉이 느껴지고, 소정의 표면마모성을 구비하며, 우수한 투수성을 구비하여 지하수의 고갈을 방지함과 동시에, 소정의 압축강도 및 저알칼리성을 구비하는 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 노후로 인한 폐기시 흙으로 재활용하여, 폐건축자재로 인한 2차적 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 자연친화적인 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 마사토 100 중량부에 대하여, 연질파우더 6 내지 12 중량부, 첨가제 1 내지 6 중량부 및, 물 12 내지 15 중량부를 포함하여 이루어진 흙 연질포장용 조성물과 이를 이용한 흙 연질포장공법을 제공한다.

상기 마사토는 흙으로 풍화되기 전 단계의 것으로, 그 입자크기는 직경이 2∼6㎜인 것을 사용한다.

상기 연질파우더는 첨가되는 슬래그 미분말 55∼65wt%, 천연무수석고 35∼45wt% 로 이루어져 있으며, 그 물성은 [표1]과 같다.

[표1]

[표2]

상기 [표2]는 슬래그 미분말 대 무수석고를 65 대 35 로 혼합한 연질파우더 에 대한 개략적인 화학조성을 표시한 것으로, 이와 같은 화학조성은 정확하게 수치로 일치하는 것이 아니며, 본 발명의 화학조성은 이러한 비율을 포함하는 범위를 구비한다.

상기 슬래그 미분말은 잠재수경성을 구비하는 것으로, 약 5,000∼7,000㎠/ｇ의 미분말을 사용하며, 바람직하게는 6,000㎠/ｇ을 사용한다.

상기 무수석고는 슬래그의 잠재수경성을 촉진시키고, 수축 및 팽창을 방지하며, 장기적인 강도증진을 위해 첨가한다.

상기 슬래그 미분말(고로슬래그를 분쇄 분급한 분말)과 무수석고는 잠재수경성을 가지고 있는 물질로서, 두가지의 혼합물이 물과 접촉하면, 미량의 CaO, SiO₂ 가 용출하여 슬래그 표면에 수화생성물을 형성하며, 또 알카리의 자극을 받으면 CaO-SiO₂-Al₂O₃-NH₂O 등의 수화생성물을 형성하게 되며, 이것이 토양 입자 사이의 결합재로 작용하여 응결경화되게 되므로, 시간이 경화됨에 따라 강도가 증진하게 된다.

상기와 같은 연질파우더는 6 중량부 이하 첨가시에는 다른 첨가물들과의 반응저하로 인하여 압축강도가 저하되고, 12 중량부를 초과할 경우, 반응성의 향상에 따라 필요이상의 압축강도를 얻을 수 있으나, 투수성 저하 및 부드러운 흙 표면질감을 구현하기 곤란하며, 경제적 비용부담이 증가되고, 다른 성분들의 함량에 영향을 미치게 되므로, 적정량을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 재유화형 분말수지로 분산물질과 같은 효과를 나타내며, 물에 분산된 분말수지는 건조나 경화 후, 물에 녹지 않는 비가역적인 폴리머필름을 형성하고, 안료나 충진재 등을 결합시켜 유기 또는 무기계 하지와의 접착력을 증가시킨다.

즉, 상기 첨가제는 로울러 전압시 토분자의 점착력을 증대시키는 것으로, 에틸 하이드록시 에틸 셀룰로즈 등을 사용하며, 6 중량부를 초과하여 첨가할 경우, 점성이 증가되어 작업성 즉, 포설에 어려움이 있으며, 로울러 전압시 그 표면에 묻어나는 현상이 발생된다.

상기 물은 청수로서, 12 내지 15 중량부를 첨가하며, 기준량을 초과하여 사용할 경우, 혼합물의 다짐이 안되고, 투수와 강도가 약해지는 경향이 있으며, 기준량보다 적게 사용할 경우, 재료가 정상적으로 혼합되지 않고 분리되는 현상이 발생되므로, 최적 함수비에 가깝도록 그 양을 조절하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 마사토에 연질파우더, 첨가제 및, 물을 첨가하여 혼합할 시, 마사토와 물의 수화반응에 의해 경화되고, 슬래그의 잠재수경성 및 마사토내 수산화칼슘과 마사토 및 슬래그내의 포졸란 물질과의 반응에 의해 강도가 증진되도록 되어 있다. 또한, 본 발명은 용출된 다량의 칼슘이온 및 재유화형 분말수지에 의해 토양입자가 응집되어 다짐효과가 증대되고 공극이 충진되도록 되어 있다.

즉, 연질파우더에 의한 본 발명은 슬래그의 잠재수경성과, 마사토 및 슬래그의 포졸란 반응에 의해 약 4∼10㎏_f/㎠ 정도의 강도를 구비하도록 연질 경화된다.

이하 본 발명의 반응을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

- 슬래그 미분말 + 무수석고 + H₂O

→ 수화반응촉진

- 수화생성물 Ca(OH)₂ + 포졸란 물질 SiO₂ + H₂O

→ C-S-H (CaO·SiO₂·H₂O) 생성

- 3CaO·Al₂O₃ (무기반응성 재료로부터 용출) + 3CaSO₄ + 32H₂O

→ 3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O (Ettringite 형성)

도 3 은 본 발명에 따른 반응 메카니즘을 보인 예시도를 도시한 것으로, 이와 같이, 본 발명은 슬래그의 잠재수경성, 포졸란반응, 응집반응을 통해 pH 8.5∼9.5 정도의 저알카리성 및 부드러운 흙질감을 구비하는 소정강도를 달성하고, 장기강도가 증진되도록 되어 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 도로포장 조성물 생성을 보인 블록 예시도를 도시한 것으로, 상기와 같이 이루어지는 본 발명은 체거름에 의해 마사토의 불순물을 제거하는 이물질 제거단계(S`100)와, 상기 체거름된 마사토에 연질파우더를 첨가하여 이를 건식 고속 믹서기로 혼합하는 연질파우더 투입단계(S`200)와, 상기 연질파우더와 마사토의 혼합분말에 첨가제를 첨가하여 건식혼합하는 첨가제 투입단계 (S`300)와, 상기 마사토, 연질파우더 및, 첨가제가 혼합된 혼합분말에 물을 살수하여 혼합 교반하는 청수 투입단계(S`400)를 통해 연질 포장용 조성물을 생성한다.

도 2 는 본 발명에 따른 시공흐름을 보인 블록 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 슬래그 미분말 55∼65wt%, 천연무수석고 35∼45wt%를 혼합하여 연질파우더를 생성하는 단계(S100))와, 체거름된 마사토 100 중량부에 상기의 연질파우더 6 내지 12 중량부를 첨가 교반하여 연질파우더 혼합물을 형성하는 단계(S200)와, 연질파우더 혼합물에 첨가제 1 내지 6 중량부를 첨가하여 건식혼합시키는 단계(S300))와, 이에 물 12 내지 15 중량부를 첨가 및 교반하여 흙 연질포장용 조성물을 형성하는 단계(S400)와, 상기 혼합교반된 흙 연질포장용 조성물을 소정두께로 포설하는 단계(S500)와, 이를 로울러로 반복다짐하여 고형화시키는 단계(S600)로 이루어져 있다.

이때, 상기 흙 연질포장용 조성물은 포장용도에 따라 9∼30㎝의 범위내에서 그 두께를 달리하여 포설하며, 포설면은 먼저 0.8∼1 톤 또는 2.5톤, 3.5톤 로울러로 천천히 다짐한다.

또한, 양생 후 포장표면에 액상표면 강화제를 스프레이 건이나 로울러 또는 붓 등으로 도포시공할 수 있다.

상기와 같이 시공되는 흙 연질포장용 조성물은 흙 연질포장으로서 약 4∼10㎏_f/㎠ 정도의 강도를 구비한다.

상기와 같이 혼합교반된 흙 연질포장용 조성물은 자전거도로, 소형차로, 공원, 고궁, 테니스장, 운동장, 인도, 산책로 등등 목적에 맞도록 다양하게 시공할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

슬래그 미분말, 천연무수석고, 소석회를 아래의 [표3]과 같이 혼합하여 각각의 파우더를 형성하고, 상기 각각의 파우더와 마사토, 첨가제 및 물을 하기의 [표4]와 같이 혼합한 후, 이에 대한 압축강도와 투수계수 및 pH를 측정하였으며, 그 결과는 [표5]와 같다.

[표3]

[표4]

[표5]

상기에서와 같이, 본 발명은 압축강도(28일 재령강도) 4∼10㎏f/㎠(9㎏f/㎠), 투수계수 10^-3∼10^-4정도, pH 8.5∼9.5 의 저알칼리를 만족하고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 흙 연질포장에 관한 것으로, 현지에서 용이하게 채취할 수 있는 마사토에 슬래그 미분말과 천연무수석고로 이루어진 연질파우더 및 물을 첨가 혼합하여, 연질파우더내 성분들과의 반응에 의해 부드러운 흙 질감을 구비하면서 소정강도 및 투수성을 구비하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 자연 친화적이므로, 유해중금속 또는 유독물질이 거의 함유되어 있지 않으며, 폐기처리시 흙으로 재활용되므로, 2차적인 환경오염이 발생되지 않는다.

또한, 본 발명은 발끝으로 자연스러운 흙의 색상과 촉감을 그대로 유지할 수 있어, 보행성이 우수하고, 복사열이 감소되는 등 많은 효과를 구비하고 있다.

Claims (7)

1. 마사토 100 중량부

   슬래그 미분말 55∼65wt%, 천연무수석고 35∼45wt% 로 이루어진 연질파우더 6 내지 12 중량부,

   에틸하이드록시 에틸셀룰로즈 1 내지 6 중량부,

   물 12 내지 15 중량부로 이루어져 pH 8.5∼9.5 를 구비하는 것을 특징으로 하는 흙 연질포장용 조성물.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 흙 연질포장용 조성물은 4∼10㎏_f/㎠ 의 강도를 구비하는 것을 특징으로 하는 흙 연질포장용 조성물.
4. 삭제
5. 삭제
6. 슬래그 미분말 55∼65wt%, 천연무수석고 35∼45wt% 를 혼합하여 연질파우더를 생성하고,

   체거름된 마사토 100 중량부에 상기의 연질파우더 6 내지 12 중량부를 첨가 교반하여 연질파우더 혼합물을 형성하며,

   상기 연질파우더 혼합물에 첨가제로 에틸하이드록시 에틸셀룰로즈 1 내지 6 중량부를 첨가하여 건식혼합시킨 다음,

   물 12 내지 15 중량부를 첨가 및 교반하여 흙 연질포장용 조성물을 형성하고,

   상기 혼합교반된 흙 연질포장용 조성물을 소정두께로 포설하며,

   이를 로울러로 반복다짐 및 양생하여 pH 8.5∼9.5, 강도 4∼10㎏_f/㎠ 를 구비하는 것을 특징으로 하는 흙 연질포장용 조성물을 이용한 흙 연질포장공법.
7. 제 6 항에 있어서;

   상기 포설되는 흙 연질포장용 조성물은 9∼30㎝ 두께로 포설되는 것을 특징으로 하는 흙 연질포장용 조성물을 이용한 흙 연질포장공법.

Images