KR100632705B1 - 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법 - Google Patents

흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법에 관한 것으로, 그 목적은 흙의 표면질감을 그대로 표현하고, 흙 고화포장에 적용할 수 있는 소정의 압축강도를 구비함과 동시에,노후로 인한 폐기시 흙으로 재활용하여, 폐건축자재로 인한 2차적 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 자연친화적인 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법을 제공하는 것이다.
본 발명은 시멘트 40∼50wt%, 슬래그 30∼40wt%, 석고 7∼10wt%, CSA 4∼8wt%, 플라이애쉬 3∼7wt% 를 혼합하여 황토 파우더를 생성하고, 체거름된 마사토 100 중량부에 상기의 황토파우더 10 내지 15 중량부를 첨가 교반하여 황토파우더 혼합물을 형성하며, 상기 황토파우더 혼합물에 첨가제 1 내지 6 중량부, 안료 1 내지 5 중량부를 첨가하여 건식혼합시킨 다음, 물 12 내지 15 중량부를 첨가 및 교반하여 도로 포장조성물을 형성하고, 상기 혼합교반된 흙 고화포장조성물을 소정두께로 포설하며, 이를 로울러로 반복다짐 및 양생하여 고형화시키도록 되어 있다.
황토파우더, 흙 고화포장, 황토포장, 에트링게이트, 포장공법

Description

흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법 {Composites for solidified soil pavement and pavement method for using composites}
도 1 은 본 발명에 따른 흙 고화포장 조성물 생성을 보인 블록 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 시공흐름을 보인 블록 예시도
본 발명은 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법에 관한 것으로, 마사토에 파우더를 투입하여 강도를 증진시키고, 흙의 표면질감과 마모, 양생 후에도 자연스러운 흙 색깔을 유지하며, 노후로 인한 폐기시 자연으로 환원시켜 흙으로 재사용할 수 있는 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법에 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 있어서 건축용으로 활용하기에 적지 않은 제약이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 흙의 표면질감을 그대로 표현하고, 우수한 투수성에 의해 지하수의 고갈을 방지하며, 흙 고화포장에 적용할 수 있는 소정의 압축강도를 구비하는 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 노후로 인한 폐기시 흙으로 재활용하여, 폐건축자재로 인한 2차적 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 자연친화적인 흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법을 제공하는 것이다.
본 발명은 마사토 100 중량부에 대하여, 황토파우더 10 내지 15 중량부, 첨가제 1 내지 6 중량부, 안료 1 내지 5 중량부 및 물 12 내지 15 중량부를 포함하여 이루어진 흙 고화포장 조성물과 이용한 흙 고화포장공법을 제공한다.
상기 마사토는 흙으로 풍화되기 전 단계의 것으로, 그 입자크기는 직경이 2∼6㎜인 것을 사용한다.
상기 황토파우더는 첨가되는 마사토 및 물과 반응하여, 흙 고화포장조성물을 경화시키는 것으로, 시멘트 40∼50wt%, 슬래그 30∼40wt%, 석고 7∼10wt%, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 4∼8wt%, 플라이애쉬 3∼7wt% 로 이루어져 있으며, 그 물성은 [표1]과 같다.
[표1]
Figure 112006039749248-pat00007
상기와 같은 황토파우더는 10 중량부 이하 첨가시에는 다른 첨가물들과의 반응저하로 인하여 압축강도가 저하되고, 15 중량부를 초과할 경우, 반응성의 향상에 따라 필요이상의 압축강도를 얻을 수 있으나, 경제적 비용부담이 증가되고, 다른 성분들의 함량에 영향을 미치게 되므로, 적정량을 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트, 슬래그, 석고, 칼슘설포알루미네이트(CSA), 플라이애쉬의 범위는 황토파우더의 물성 및 색상 기타 조건을 만족시키기 위한 범위이며, 상기 슬래그는 고로슬래그를 의미한다.
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 안료는 파우더 형태의 무기안료 특히, 적색 산화철(산화제2철)의 파우더를 사용하며, 흙의 자연스러운 질감을 연출하기 위한 것으로, 5 중량부 이하를 첨가하며, 과다 첨가될 경우 피막을 형성하게 되므로, 투수성 및 색상의 질감이 저하된다. 또한, 안료의 혼합에 따라 단위수량이 증가하여 강도저하에 영향을 줄 수 있으므로, 안료 1 내지 5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
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 황토파우더, 첨가제, 안료 및 물을 첨가하여 혼합할 시, 에트링게이트의 생성에 의해 조기강도가 발현되고, 마사토 및 시멘트와 물의 수화반응에 의해 경화되며, 수화반응시 생성되는 수산화칼슘과 시멘트, 마사토, 플라이애쉬 및 슬래그의 포졸란 반응에 의해 강도가 증진됨과 동 시에, 생성된 에트링게이트에 의해 토립자가 단립화 되어 다짐효과가 증대되도록 되어 있다.
즉, 황토파우더에 의한 본 발명의 고결반응은 다음과 같은 특징이 있다.
① 칼슘설포 알루미네이트계 무기재 사용으로 조기강도 발현
3CaO·Al2O3 (시멘트 중의 성질) + 3CaSO4 (석고) + 32H2O (물)
→ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (Ettringite)
② 포졸란 반응에 의한 고강도 발현
시멘트 수화시 생성되는 Ca(OH)2 + 포졸란 물질 SiO2 + H2O
→ C-S-H (CaO·SiO2·H2O) 생성
점성토 광물질 Al2O3 + 포졸란 물질 SiO2 + H2O
→ A-S-H (Al2O3·SiO2·H2O) 생성
③ 에트링게이트(Ettringite)에 의한 토립자 단립화 현상으로 다짐효과 증대
에트링게이트(Ettringite)의 침상결정구조사이에 다량의 미세한 토립자가 구속되어 거대 토립자로 변하게 되므로 흙의 다짐효과가 향상됨.
이와 같이, 본 발명은 크게 반응초기에 칼슘설포알루미네이트(CSA)와 석고의 반응에 의한 에트링게이트의 생성을 통해 초기강도가 증진되고, 점토, 시멘트, 슬래그와 물에 의한 수화반응이 이루어지며, 수화반응에 따른 수산화칼슘과 포졸란 물질과의 포졸란 반응이 이루어져 흙의 물성 및 장기강도가 증진되도록 되어 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 흙 고화포장 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 황토파우더를 첨가하여 이를 건식 고속 믹서기로 혼합하는 황토파우더 투입단계(S`200)와, 상기 황토파우더와 마사토의 혼합분말에 첨가제 및 안료를 순차적으로 첨가하여 건식혼합하는 첨가제 투입단계(S`300)와, 상기 마사토, 황토파우더, 첨가제 및 안료가 혼합된 도로 포장 혼합분말에 물을 살수하여 혼합 교반하는 청수 투입단계(S`400)를 통해 흙 고화포장 조성물을 생성하며, 이와 같이 생성된 흙 고화포장 조성물은 건식 고속믹서기로 교반 한 후, 약 50∼80 분 이내에 포설 및 다짐하여야 한다.
이때, 상기 마사토에, 황토파우더, 첨가제, 안료 및 물을 순차적으로 투입하는 것은 재료들의 균질한 혼합을 통한 제품을 얻기 위한 것이며 또한, 시공상의 편리성을 위한 것이다 .
도 2 는 본 발명에 따른 시공흐름을 보인 블록 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 시멘트 40∼50wt%, 슬래그 30∼40wt%, 석고 7∼10wt%, CSA 4∼8wt%, 플라이애쉬 3∼7wt% 를 혼합하여 황토 파우더를 생성하는 단계(S100)와, 체거름된 마사토 100 중량부에 상기의 황토파우더 10 내지 15 중량부를 첨가 교반하여 황토파우더 혼합물을 형성하는 단계(S200)와, 황토파우더 혼합물에 첨가제 1 내지 6 중량부, 안료 1 내지 5 중량부를 첨가하여 건식혼합시키는 단계(S300))와, 이에 물 12 내지 15 중량부를 첨가 및 교반하여 도로 포장조성물을 형성하는 단계(S400)와, 상기 혼합교반된 흙 고화포장조성물을 소정두께로 포설하는 단계(S500)와, 이를 로울러로 반복다짐하여 고형화시키는 단계(S600)로 이루어져 있다.
이때, 상기 흙 고화포장 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, 포장면의 폭이 넓을 경우, 양생후 포장면 길이와 폭에 따라 약 3∼5 m 마다 줄눈을 시공하고, 양생 후, 포장표면에 액상표면 강화제를 스프레이 건이나 로울러 또는 붓 등으로 도포시공할 수 있다.
상기와 같이 혼합교반된 도포포장 조성물은 흙 고화포장에 한정되는 것은 아니며, 자전거도로, 소형차로, 공원, 운동장, 인도, 산책로, 벽돌, 블록, 옹벽 등등 목적에 맞도록 다양하게 시공할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
시멘트, 슬래그, 플라이애쉬, 석고, 칼슘설포알루미네이트(CAS)를 [표2]와 같이 배합하여 황토파우더를 각각 제조하고, 상기 각각의 황토파우더를 [표3]과 같이 마사토, 첨가제, 안료, 물에 배합한 후, 이에 대한 압축강도(재열28일) 및 투수계수를 측정하였다. 그 결과는 [표4]와 같다.
[표2]
Figure 112006039749248-pat00008
[표3]
Figure 112006039749248-pat00009
[표4]
Figure 112005076512022-pat00004
상기에서와 같이, 본 발명은 압축강도(재령28일) 130㎏f/㎠ 이상 또한, 투수계수 10-6이상으로 만족하고 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 투수계수는 본 발명의 목적인 지하수고갈을 방지하기 위한 것으로, 10-6이상이면 만족하나, 10-5~10-6을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 서 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 현지에서 용이하게 채취할 수 있는 마사토에 황토파우더 및 물을 첨가 혼합하여, 황토파우더내 성분들과의 반응에 의해 우수한 강도 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 자연스러운 흙의 색상과 촉감을 그대로 유지할 수 있어, 보행성이 우수하고, 복사열이 감소되는 등 많은 효과를 구비하고 있다.

Claims (7)

  1. 마사토 100 중량부
    시멘트 40∼50wt%, 슬래그 30∼40wt%, 석고 7∼10wt%, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 4∼8wt%, 플라이애쉬 3∼7wt% 로 이루어진 황토파우더 10 내지 15 중량부,
    에틸 하이드록시 에틸 셀룰로즈 1 내지 6 중량부,
    적색 산화철 1 내지 5 중량부 및,
    물 12 내지 15 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 흙 고화포장 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서;
    상기 흙 고화포장 조성물은 투수계수 10-5∼10-6인 것을 특징으로 하는 흙 고화포장 조성물.
  4. 삭제
  5. 시멘트 40∼50wt%, 슬래그 30∼40wt%, 석고 7∼10wt%, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 4∼8wt%, 플라이애쉬 3∼7wt% 를 혼합하여 황토 파우더를 생성하고,
    체거름된 마사토 100 중량부에 상기의 황토파우더 10 내지 15 중량부를 첨가 교반하여 황토파우더 혼합물을 형성하며,
    상기 황토파우더 혼합물에 에틸 하이드록시 에틸 셀룰로즈 1 내지 6 중량부, 적색 산화철 1 내지 5 중량부를 첨가하여 건식혼합시킨 다음,
    물 12 내지 15 중량부를 첨가 및 교반하여 도로 포장조성물을 형성하고,
    상기 혼합교반된 흙 고화포장조성물을 소정두께로 포설하며,
    이를 로울러로 반복다짐 및 양생하여 고형화시키는 것을 특징으로 하는 흙 고화포장 조성물을 이용한 흙 고화포장공법.
  6. 제 5 항에 있어서;
    상기 포설되는 흙 고화포장 조성물은 9∼30㎝ 두께로 포설되는 것을 특징으로 하는 흙 고화포장 조성물을 이용한 흙 고화포장공법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 포설되어 양생된 포장면에는 길이와 폭에 따라 3∼5m 마다 줄눈이 더 시공되는 것을 특징으로 하는 흙 고화포장 조성물을 이용한 흙 고화포장공법.
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