KR100829164B1 - 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨분말, 황토 또는 마사토 등 투수성을 갖는 천연자재를 혼합하여 도로포장재의 주재료로 하고, 상기 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합하여 믹싱한 건식 혼합물과, 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 유동제 및 물을 혼합하여서 만들어진 액상 세라믹 바인더를 혼합한 혼합물을 일정시간 양생하고, 이를 일정형태로 가공 및 절삭하여서 되는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로 포장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법은 (a) 0.5 ~ 50 mm 크기의 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨 분말 및 황토 또는 마사토를 혼합한 도로포장재의 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합하여 믹싱함으로써 건식 혼합물을 제조하는 단계; (b) 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 물을 믹싱기에 넣어 격렬하게 믹싱한 후에 소디움 메틸 실리케이트로 구성되는 액상 유동제를 첨가하면서 교반하여 믹싱함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하는 단계; (c) 상기 (a)단계에서 제조된 건식 혼합물과 상기 (b)단계에서 제조된 액상 세라믹 바인더를 혼합하여 믹싱한 후, 이를 지촉건조(指觸乾操,dry-to-the touch)상태로 유지하면서 경화하는 단계; (d) 상기 (c)단계가 완료된 상태의 혼합물을 작업 중인 포장면에 포설한 후 롤러로 압력을 가하고, 포장면을 다짐하여 완전건조상태로 양생하는 단계; 로 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법에 따르면, 자전거도로, 보행자도로, 산책로, 다목적구장 등 각종 체육시설의 바닥면 또는 도로 등을 포장함에 있어 벌목재, 고사 목재 등을 기계를 이용하여 칩 형태로 분쇄한 우드칩 또는 톱밥이나 볏짚, 왕겨 또는 왕겨 분말, 황토 또는 마사토 등 투수성을 갖는 천연자재를 이용하고, 액상 규산나트륨 등으로 구성되는 결합제, 유동제 및 물을 혼합한 것을 액상 세라믹 바인더로 사용하여 유동성과 투수성 및 내구성이 우수한 도로포장재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

우리 주위에서 쉽게 구할 수 있는 벌목재, 왕겨, 볏짚 등 천연 자재를 재활용하는 측면에서 "친환경적" 이며 "자연자원 순손실 방지원칙" 에 부합하고, 포장재료가 천연에 가까운 소재이므로 친밀감을 주며 주변 환경과 조화될 수 있는 녹색환경사업에 적합하게 제공될 수 있다. 또한 투수성이 있는 천연자재들을 사용하므로 빗물이 땅속으로 쉽게 스며들어, 열섬현상을 억제할 뿐만 아니라 빗물 등에 의한 포장재의 훼손 등을 방지하여 포장재의 내구성을 더욱 확보할 수 있는 효과가 있다. 바인더 재료 또한 에멀젼 합성수지(에폭시, 우레탄)가 아닌 천연소재로 만든 액상 세라믹을 사용하였으므로 특수기계나 어려운 작업이 없어 시공성이 뛰어나고, 압축강도와 인장강도 등 콘크리트 구조물 못지않은 내구성을 지닐 뿐만 아니라 탄성효과도 있어 보행자도로, 자전거도로, 운동시설 포장재로 활용이 가능하다.

투수성 도로포장재, 유동제, 도로포장재의 제조방법, 세라믹 바인더

Description

액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법 {Packing Materials That Contain Liquid Ceramic Binder And Have Water Permeability And Method of The Packing Materials}

도 1 은 본 발명에 따른 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법을 나타낸 공정도.

도 2 는 종래 기술에 따른 탄성 포장재를 나타낸 예시도.

도 3 은 본 발명에 따른 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 투수성을 나타낸 예시도.

본 발명은 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨분말, 황토 또는 마사토 등 투수성을 갖는 천연자재를 혼합하여 도로포장재의 주재료로 하고, 상기 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합하여 믹싱한 건식 혼합물과, 규산나트륨 등의 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 유동제 및 물을 혼합하여서 만들어진 액상 세라믹 바인더를 혼합 하여 믹싱한 혼합물을 일정시간 양생하고, 이를 일정형태로 가공 및 절삭하여서 되는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로 포장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 자전거도로, 조깅로, 산책로, 다목적구장 등 각종 체육시설용 탄성포장재로 사용되고 있는 용제형 폴리우레탄계 화학적 복합체 바인더나 접착제는 내용제성, 내한성 및 유연성이 우수하고 다양한 재질에 대하여 접착력이 우수한 특성을 가지고 있으나 톨루엔, 자일렌, 아세톤 등 다량의 용제를 사용함으로써, 환경을 오염시키고 작업자의 안정성에 취약한 문제가 있어, 용제형 폴리우레탄계 화학적 복합체 바인더나 접착제를 갖는 탄성 매트를 도로용 포장재로 사용하기에는 적합하지 않은 문제가 있다.

일례로서, 도 2 에 도시된 바와 같이 미끄럼방지 기능을 가진 도로용 포장재로 사용하기 위해 탄성 매트를 사용하여 표면에 요철을 주는 다양한 방법을 설명한다. 도로용 포장재로 사용하고 있는 표면에 요철을 갖는 우레탄 시트는 우레탄수지 기재층(100)과, 상기 우레탄수지 기재층(100) 상단에 요변성 수지층(200)을 포함한다.

그러나 상기와 같은 종래의 도로용 포장재는 우레탄 폴리폴리머 주제와 요변성을 갖는 경화제를 스프레이로 나선형 뿜칠하는 방법을 사용하고 있어 보통 3년 내지 5년 사용하면 자외선 등의 외부 환경요인에 의해 탄성 매트 표면이 탈색되거는 등의 내광성 문제, 하층으로부터 분리, 훼손되는 현상이 일어나 제품의 수명이 급격히 떨어져 폐기해야 하는 등의 내구성 문제 등이 발생하고 있다.

그리고 상기 도로용 포장재인 탄성 매트는 고가의 제품임에도 불구하고 이를 유지 보수하는 방법이 없었고, 있다 하더라도 특히, 투수성이 불량하여 표면층에서 빗물이 지표면으로 흡수되지 못하여 고임 현상이 발생하고 있다. 이는 상기 도로용 포장재인 탄성 매트제품의 투수성 면에서 매우 부족하여 열섬현상(Heat Island Effect)을 초래하고 시각적 측면에서 아름답지 못한 자연색을 갖지 못하고 촉감적인 측면에서 콘크리트 또는 아스팔트 같은 촉감을 주어 상대적으로 자연친화적이지 못하다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 자전거도로, 보행자도로, 산책로, 다목적구장 등 각종 체육시설의 바닥면 또는 도로 등을 포장함에 있어 벌목재, 고사 목재 등을 기계를 이용하여 칩 형태로 분쇄한 우드칩 또는 톱밥이나 볏짚, 왕겨 또는 왕겨 분말 등 투수성을 갖는 도로포장재료를 이용하고, 액상 규산나트륨 등으로 구성되는 결합제, 유동제 및 물을 혼합한 것을 액상 세라믹 바인더로 사용하여 유동성과 투수성 및 내구성이 우수한 도로포장재 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법은 우드칩 또는 볏짚을 왕겨 또는 왕겨분말, 황토 또는 마사토 등을 함께 고르게 섞어 사용하므로, 우리 주위에서 쉽게 구할 수 있는 벌목재, 왕겨, 볏짚 등 천연 자재를 재활용하는 측면에서 "친환경적" 이며 "자연자원 순손실 방지원칙" 에 부합하고, 포장재료가 천연에 가까운 소재이므로 친밀감을 주며 주변 환경과 조화될 수 있는 녹색환경사업에 적합하게 제공될 수 있다. 또한 투수성이 있는 천연자재들을 사용하므로 빗물이 땅속으로 쉽게 스며들어, 열섬현상을 억제할 뿐만 아니라 빗물 등에 의한 포장재의 훼손 등을 방지하여 포장재의 내구성을 더욱 확보할 수 있는 효과가 있다. 바인더 재료 또한 에멀젼 합성수지(에폭시, 우레탄)가 아닌 천연소재로 만든 액상 세라믹을 사용하였으므로 특수기계나 어려운 작업이 없어 시공성이 뛰어나고, 압축강도와 인장강도 등 콘크리트 구조물 못지않은 내구성을 지닐 뿐만 아니라 탄성효과도 있어 보행자도로, 자전거도로, 운동시설 포장재로 활용이 가능하다. 한편 다양한 색소를 첨가하여 사용할 때는 칼라포장, 천연소재 그대로 사용하면 자연색 그대로를 이용할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재는 도로용 포장재에 있어서, 0.5-50 ㎜ 크기의 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨분말 및 황토 또는 마사토를 혼합한 도로포장재의 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합하여 믹싱한 건식 혼합물과; 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 소디움 메틸실리케이트로 구성되는 액상유동제 및 물을 혼합한 액상 세라믹 바인더를; 혼합하여서 만들어진 혼합물을 일정시간 양생한 후 일정형태로 가공 및 절삭하여서 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도로포장재를 구성하는 각 성분은 다음과 같은 특성을 가진다.

벌목재, 고사 목재 등을 기계를 이용하여 칩 형태로 분쇄한 우드칩은 포장재 에 탄력성을 부여하고 특히, 우드칩은 투수성이 강하기 때문에 포장재가 투수성을 갖도록 한다. 뿐만 아니라 강도를 향상시키는 효과가 있으며 자연질감을 표현하기 위한 목적으로도 사용이 가능하고 일반골재와의 혼합이 가능한 크기이어야 하므로 0.5-50mm 가 적당한 칩의 크기에 해당한다. 또한 톱밥, 볏짚 종류의 것도 우드칩의 효과를 나타낼 수 있기 때문에 우드칩을 대신하여 단독 사용가능하다.

우드칩 또는 볏짚 간의 공극으로 인한 결합력 저하를 막기 위하여 흙을 사용하는데 투수성 및 보수성의 향상을 위하여 황토 또는 마사토를 사용한다. 야외 현장의 흙을 사용하여도 좋으므로 생산자원의 소모를 크게 절약할 수 있으며 특히 마사토는 화강암(퇴화부식층)의 풍화작용에 의한 부식토이어서 다공성 특성을 가지고 있어 우수한 투수성을 가질 수 있고, 이외에 보수력도 부여하여야 하므로 그 크기는 1.0-5.0 mm가 좋다. 다만 도로포장재의 제조에 있어서 물이 배합되므로 황토 또는 마사토의 수분함량은 10% 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 다공성을 지닌 것으로서 보수력과 투수성을 부여할 수 있는 화산재 또는 소각재도 건식 모르타르 주재료의 하나로 사용할 수 있다. 특히 화산재 또는 소각재는 누수로 인해 포장재 중 나트륨 실리케이트가 반응물의 하나로 포함되어 있는 경우에 양생의 완성도에 따라 습한 환경하에서 수분을 잃고 이물질이 밖으로 배출되어 백색을 띠게 되는 포장재의 백화현상(efflorescence)을 방지하는 기능을 부여하는 특징이 있다.

왕겨 또는 왕겨 분말은 리그닌 15-22%/wt, 섬유소 55-60%/wt, 회분 12-20%/wt 이 주성분으로 포장재의 강도 개선 및 백화 방지의 목적으로 사용한다.

모래는 도로 포장재의 제조에 있어서 도로포장재의 포설 및 성형작업시 유동성을 확보하고 포장재의 충진재로서 사용한다.

시멘트는 건식 고화제로서 통상 사용되는 시멘트류를 사용한다.

물은 액상의 유동성을 확보하기 위하여 3 ~ 13 wt% 가 좋으며 일반적으로 주변에서 얻을 수 있는 물을 사용한다.

또한 경화제로서 붕산 화합물 또는 규불화소다 재료 중 어느 하나 이상을 사용하면 이들이 갖고 있는 산성 성분이 액상 세라믹 바인더를 구성하는 규산화합물의 알칼리성을 중화시키는 기능을 하여 포장재의 강알칼리성이 완화될 뿐만 아니라 도로포장재를 경화시키는 역할을 한다.

규산알칼리화합물 즉, 규산 나트륨, 규산 칼륨, 규산 리튬 등으로 구성되는 액상 세라믹 바인더는 화학적 반응에 의해 기공이 많은 토양구조를 견고하게 할 수 있으며, 특히 시멘트 혼합에 이러한 액상 규산 나트륨 등을 사용하면 시멘트에 내산성, 내열성, 내수성을 부여하는 장점이 있으며 액상 규산 나트륨등이 혼합된 시멘트는 작업이 쉽고 경제적이며 어떤 표면에도 잘 부착되는 특성을 가지게 된다. 따라서 상기의 규산알칼리화합물이 액상을 갖기 위해서는 규산나트륨 등의 몰비가 2.5-3.2 정도이어야 하며 규산나트륨의 몰비는 다음과 같은 공식에 의해 계산된다.

규산 나트륨의 몰비 = SiO₂/Na₂O 의 중량비 ×1.032

규산칼륨, 규산리튬의 몰비도 같은 방식으로 계산한다.

이상과 같이 본 발명의 도로포장재를 구성하는 물질들은 대부분 무기성을 가지므로 기존의 에폭시 수지나 우레탄 수지 등을 이용한 도로포장재와 달리 내광성 및 내구성을 가지며 냄새가 없으므로 작업환경이 개선되는 효과도 있다. 뿐만 아니라, 상기의 도로포장재는 일정한 형틀에 넣어 압력을 가하여 정치 후 탈형하여 경화시킴으로써 블록 형태로 제조함으로써 좁은 면적 또는 파손된 도로의 일부분 등에도 사용할 수 있고, 다양한 색상의 안료를 첨가하여 도로포장재의 심미감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법은, (a) 0.5 ~ 50 mm 크기의 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨 분말 및 황토 또는 마사토를 혼합한 도로포장재의 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합함으로써 건식 혼합물을 제조하는 단계,

(b) 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 물을 믹싱기에 넣어 격렬하게 믹싱한 후에 소디움 메틸 실리케이트로 구성되는 액상 유동제를 첨가하면서 교반하여 믹싱함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하는 단계,

(c) 상기 (a)단계에서 제조된 건식 혼합물과 상기 (b)단계에서 제조된 액상 세라믹 바인더를 혼합하여 믹싱한 혼합물을 지촉건조(指觸乾操, dry-to-the touch)상태로 유지하면서 경화하는 단계,

(d) 상기 (c)단계가 완료된 상태의 혼합물을 작업 중인 포장면에 포설한 후 롤러로 압력을 가하고 포장면을 다짐하여 완전건조상태로 양생하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 (c)단계에서 지촉건조상태란 손가락으로 대어 보았을 때 접착성은 있으나 도료가 묻어나지 않는 건조상태를 의미한다.

특히 도로포장재의 제조방법에 있어 작업성을 높이기 위하여 규산 화합물로 인한 급결을 방지하고 도로포장재의 포설 및 성형 작업시의 유동성을 확보하기 위해서 액상 세라믹 바인더를 제조하면서 유동제를 첨가하는데 이 때 유동제로서는 소디움 메틸 실리케이트 또는 포타슘 실리케이트로 구성된 유무기 복합화합물(액상물)중 어느 하나 이상을 사용한다.

또한 유동제로서 미량의 사이클릭 포스포네이트 계통의 난연제를 더 첨가할 수 있다. 본래 이 물질은 난연을 부여하기 위한 물질이지만 소디움 메틸 실리케이트 등과 혼용하여 사용하면 유동성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

먼저, 혼합기에 벌목재 또는 고사목재 등을 잘게 분쇄한 우드칩 또는 볏짚과 왕겨 또는 왕겨 분말을 넣고 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 등 간의 결합을 위해 황토 또는 마사토를 첨가하고 도로 포장을 위한 시멘트, 액상 세라믹 바인더의 알칼리성 중화 및 도로포장재의 경화를 위해 붕산화합물 또는 규불화 소다로 구성된 경화제 를 첨가하여 믹싱함으로써 건식 혼합물을 제조한다.

규산나트륨 등의 액상 규산화합물과 물을 섞어 교반기로 충분히 교반한 다음 소디움 메틸 실리케이트로 구성된 유동제를 넣어 다시 교반하여 줌으로써 액상 세라믹 바인더를 상기 건식 혼합물과 별도로 제조한다.

그 다음에 상기에서 각각 제조된 건식 혼합물과 액상 세라믹 바인더를 혼합기에 넣고 믹싱하여 혼합물을 형성하고, 이를 일체로서 지촉건조(指觸乾操, dry-to-the touch)상태를 유지하면서 경화시킨다.

이를 도로포장을 할 포장면에 포설하고 롤러를 이용하여 가압하면서 충분히 다짐하여 주면 1시간 내지 2시간 내로 경화가 가능하고 8시간 후면 완전건조되어 도로포장재의 양생이 완료된다. 이 경우 양생강도는 일반 시멘트 콘크리트와 동일한 강도를 나타내면서도 우드칩, 왕겨, 황토 등에 의하여 투수성이 확보된다. 이는 도 3에서 보이는 바와 같다.

이하 실시예를 통하여 본 발명에 관해 자세히 설명하기로 한다.

<실시예>

본 발명의 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법에 있어서, 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재를 이루는 성분은 특별한 단서가 없는 한 중량퍼센트(wt%)로 나타내며, 이는 중량단위(Kg)에 대하여 각각의 성분을 중량퍼센트(wt%)로 환산하여 구체적으로 설명한다. 실시예에서는 대략 0.5 ~ 5.0 Cm 의 크기를 가진 우드칩(Chip)으로서 나무껍질 또는 볏짚 15Kg 을 실험재료의 작업기준으로 한다.

본 발명의 실시예에서 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재는, 아래 표 1과 같이 실시예1 ~ 5의 배합번호에 따라 나무껍질 칩 또는 볏짚 칩, 황토 또는 마사토, 화산재 또는 소각재, 왕겨 또는 왕겨분말, 모래, 시멘트, 경화제, 3호 규산소다(몰비가 3인 규산나트륨), 물, 유동제1, 유동제2를 중량퍼센트를 달리하여 배합하였다.

[표 1]

상기와 같이 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법에 있어서 실시예 1 ~ 5 에 근거하여 실험한 결과를 아래에 설명한다.

<실시예1>

실시예1에 있어서 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재를 제조하기 위해 나무껍질 칩 15kg, 황토 흙 20kg 에 차례로 왕겨분말 6.2kg, 모래 40kg, 시멘트20kg, 강알칼리성 완화와 경화의 목적으로 사용되는 규불화소다 2kg을 혼합기에 투입하여 충분히 혼합하여 건식 혼합물을 제조하였다. 이와 별개로 3호 규산소다 26kg과 물10kg를 각반기로 충분히 교반한 다음 유동제1인 소디움메틸실리케이트 액상 7kg를 투입하고 교반한 후 유동제 2인 사이클릭 포스포네이트(Cyclic phosphonate)계통의 액상을 10g을 투입하여 충분히 교반하여 혼합함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하였다.

즉, 실시예1에서 사용된 도로포장재는 표 1에 나타난 바와 같이 도로포장재의 주재료로서 나무껍질 10.3wt%, 황토흙 13.7wt%, 모래 27.3wt%, 왕겨 4.2 wt%로 구성되고 여기에 시멘트 13.7 wt%, 경화제 1.3 wt%를 배합하여 전체에서 소계 70.5 wt% 함유하고, 액상세라믹바인더는 3호 규산소다 17.8wt%, 물 6.8 wt%, 유동제1 소디움메틸실리케이트 4.9 wt%, 기타 미량의 유동제2를 배합하여 전체에서 소계 29.5 wt% 함유하도록 제조하였다.

실시예1의 실험 결과 제조된 도로포장재는 도로 포장면에의 포설 및 성형 작업시 유동성이 양호한 혼합상태로, 그 강도(Kg/㎠)가 14 일 경과후 180 Kg/㎠ 이 되고, 투수상태가 좋으며, 수축율(%)이 0.6 % 으로 되고 내수성이 양호한 결과를 얻었다.

또한 실시예 1과 같은 제조방법으로 3호 규산소다와 물을 20% 감소시켜 각각 21kg과 11kg을 투입하여 혼합한 후 포설이나 성형이 가능하지만 액상물이 20%이하이면 유동성이 없으며 작업성이 저하된다.

또한 3호 규산소다와 물을 50% 증가시켜 각각 39kg과 16kg을 투입하여도 포설이나 성형은 가능하지만 액상물이 50%를 초과하였을 경우에는 경화 후의 물의 투수가 어려우며 탄력성이 급격히 떨어지게 된다.

한편 실시예1에서 3호 규산소다와 물을 1차 혼합하여 교반한 후 유동제1인 소디움메틸실리케이트를 첨가하여 믹싱하고, 다시 미량의 유동제 2인 사이클릭 포스포네이트(Cyclic phosphonate)를 첨가하여 교반하는 경우 약간 엉기는 현상이 발생하였다.

<실시예 2>

실시예2는 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재를 제조하기 위해 나무껍질 칩 15kg, 황토 흙 20kg 에 차례로 소각재 10kg, 왕겨분말 6.2kg, 모래 30kg에 시멘트20kg, 강알칼리성 완화와 경화의 목적으로 사용되는 규불화소다 2kg을 혼합기에 투입하여 충분히 혼합하여 건식 혼합물을 제조하였다. 이와 별개로 3호 규산소다 31kg과 물15kg를 각반기로 충분히 교반한 다음 유동제1인 소디움메틸실리케이트 액상 10kg를 투입하고 교반한 후 유동제 2인 사이클릭 포스포네이트(Cyclic phosphonate)계통의 액상을 10g을 투입하여 충분히 교반하여 혼합함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하였다.

즉, 실시예2에서 사용된 도로포장재는 표 1에 나타난 바와 같이 도로포장재의 주재료로서 나무껍질칩 9.4 wt%, 황토흙 13.7 wt%, 모래 18.8 wt%, 왕겨 3.9 wt%, 소각재 6.3 wt%로 구성되고 여기에 시멘트 12.6 wt%, 경화제 1.2 wt%를 배합하여 전체에서 소계 64.8 wt% 함유하고, 액상세라믹바인더는 3호 규산소다 19.5 wt%, 물 9.4 wt%, 유동제1 소디움메틸실리케이트 6.3 wt%, 기타 미량의 유동제2를 배합하여 전체에서 소계 35.2 wt% 함유하도록 제조하였다.

실시예2의 실험 결과 제조된 도로포장재는 도로 포장면에의 포설 및 성형 작업시 유동성이 양호한 혼합상태로, 그 강도(Kg/㎠)가 14 일 경과후 180 Kg/㎠ 이 되고, 투수상태가 좋으며, 수축율(%)이 0.8 % 로 되고 내수성이 양호한 결과를 얻었다. 즉 실시예2의 실험결과 도로포장재는 수축율(%)이 0.8 % 으로 되는 것을 제외하면 실시예 1과 같은 결과를 확인할 수 있다.

<실시예 3>

다음, 본 발명의 실시예 3에 대하여 설명한다. 실시예 3는 표 1에 예시되고 있으며 표 1에 나타낸 실시예 1을 변형한 것이다.

실시예3은 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재를 제조하기 위해 칩형태의 볏짚 15kg, 마사토 60kg에 차례로 왕겨분말 6.2kg을 넣고 시멘트20kg, 강알칼리성 완화와 경화의 목적으로 사용되는 규불화소다 2kg을 혼합기에 투입하여 충분히 혼합하여 건식 혼합물을 제조하였다. 이와 별개로 3호 규산소다 35kg과 물20kg를 각반기로 충분히 교반한 다음 유동제1인 소디움메틸실리케이트 액상 15kg를 투입하고 교반한 후 유동제 2인 사이클릭 포스포네이트(Cyclic phosphonate)계통의 액상을 10g을 투입하여 충분히 교반하여 혼합함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하였다.

즉, 실시예3에서 사용된 도로포장재는 표 1에 나타난 바와 같이 도로포장재의 주재료로서 볏짚 8.6 wt%, 황토흙 34.5 wt%, 왕겨 3.6 wt%로 구성되고 여기에 시멘트 11.5 wt%, 경화제 1.1 wt%를 배합하여 전체에서 소계 59.3 wt% 함유하고, 액상세라믹바인더는 3호 규산소다 20.7 wt%, 물 11.5 wt%, 유동제1 소디움메틸실리케이트 8.6 wt%, 기타 미량의 유동제2를 배합하여 전체에서 소계 40.7 wt% 함유하도록 제조하였다.

실시예3의 실험 결과 제조된 도로포장재는 도로 포장면에의 포설 및 성형 작업시 유동성이 양호한 혼합상태로, 그 강도(Kg/㎠)가 14 일 경과후 180 Kg/㎠ 이 되고, 액상 세라믹 바인더의 중량 퍼센트가 증가함에 따라 투수상태가 좋지 않으나, 수축율(%)이 1.5 % 로 되며, 또한 내수성이 양호한 결과를 얻었다. 즉 실시예3의 실험결과 도로포장재는 수축율(%)이 1.5 % 로 되어 유동성은 다소 감소하고 동일한 강도의 포설이나 성형은 가능하지만 투수성이 약간 떨어진다는 결과를 확인할 수 있다.

<실시예 4>

다음, 본 발명의 실시예 4에 대하여 설명한다. 실시예 4는 표 1에 예시되고 있으며 표 1에 나타낸 실시예 1을 변형한 것이다.

실시예4는 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재를 제조하기 위해 나무껍질 칩 15kg, 황토 흙 20kg 에 차례로 왕겨분말 6.2kg, 모래 40kg에 시멘트20kg, 강알칼리성 완화와 경화의 목적으로 사용되는 규불화소다 2kg을 혼합기에 투입하여 충분히 혼합하여 건식 혼합물을 제조하였다. 이와 별개로 3호 규산소다 22kg과 물10kg을 각반기로 충분히 교반한 다음 유동제1인 소디움메틸실리케이트 액상 0.7kg를 투입하고 교반한 후 유동제 2인 사이클릭 포스포네이트(Cyclic phosphonate)계통의 액상을 20g을 투입하여 충분히 교반하여 혼합함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하였다.

즉, 실시예4에서 사용된 도로포장재는 표 1에 나타난 바와 같이 도로포장재의 주재료로서 나무껍질칩 11.0 wt%, 황토흙 14.7 wt%, 모래 29.4 wt%, 왕겨 4.6 wt%로 구성되고 여기에 시멘트 14.7 wt%, 경화제 1.5 wt%를 배합하여 전체에서 소계 75.9 wt% 함유하고, 액상세라믹바인더는 3호 규산소다 16.1 wt%, 물 7.4 wt%, 유동제1 소디움메틸실리케이트 0.5 wt%, 기타 미량의 유동제2를 배합하여 전체에서 소계 24.1 wt% 함유하도록 제조하였다.

실시예4의 실험 결과 제조된 도로포장재는 도로 포장면에의 포설 및 성형 작업시 유동성이 좋지 못한 혼합상태로 이는 실시예1에 비해 소량의 유동제를 사용하는 데다 액상 세라믹 바인더의 중량퍼센트도 다소 적기 때문이다. 따라서 그 강도(Kg/㎠)가 14 일 경과후 150 Kg/㎠ 이 되나, 실시예1과 같은 제조유동성이 감소되어 포설, 성형등은 가능하나 포설 등의 작업시 다소 뻑뻑하고 수축율(%)이 0.4 % 로 되는 결과를 얻었으며, 투수성과 내수성은 양호한 결과를 얻었다.

<실시예 5>

다음, 본 발명의 실시예 5에 대하여 설명한다. 실시예 5는 표 1에 예시되고 있으며 표 1에 나타낸 실시예 1을 변형한 것이다.

실시예5는 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재를 제조하기 위해 나무껍질 칩 15kg, 황토 흙 20kg 에 차례로 왕겨분말 6.2kg, 모래 40kg에 시멘트20kg, 강알칼리성 완화와 경화의 목적으로 사용되는 규불화소다 2kg을 혼합기에 투입하여 충분히 혼합하여 건식 혼합물을 제조하였다. 이와 별개로 3호 규산소다 40kg과 물20kg를 각반기로 충분히 교반한 다음 유동제1인 소디움메틸실리케이트 액상 20kg를 투입하고 교반한 후 유동제 2인 사이클릭 포스포네이트(Cyclic phosphonate)계통의 액상을 20g을 투입하여 충분히 교반하여 혼합함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하였다.

즉, 실시예5에서 사용된 도로포장재는 표 1에 나타난 바와 같이 도로포장재의 주재료로서 나무껍질칩 8.2 wt%, 황토흙 10.9 wt%, 모래 21.8 wt%, 왕겨 3.4 wt%로 구성되고 여기에 시멘트 10.9 wt%, 경화제 1.2 wt%를 배합하여 전체에서 소계 56.4 wt% 함유하고, 액상세라믹바인더는 3호 규산소다 21.8 wt%, 물 10.9 wt%, 유동제1 소디움메틸실리케이트 10.9 wt%, 기타 미량의 유동제2를 배합하여 전체에서 소계 43.6 wt% 함유하도록 제조하였다.

실시예5의 실험 결과 제조된 도로포장재는 도로 포장면에의 포설 및 성형 작업시 유동성이 양호한 혼합상태로, 그 강도(Kg/㎠)가 14 일 경과후 200 Kg/㎠ 이 되나 투수상태가 다소 좋지 않으며, 수축율(%)이 2.0 % 로 되고 내수성은 양호한 결과를 얻었다. 즉, 실시예 5는 액상 세라믹 바인더가 실시예1에 비해 다량의 43.6 wt% 로 되어 유동성은 양호하지만 그 강도(Kg/㎠)가 14 일 경과후 200 Kg/㎠ 으로 크게 되고, 다소 투수가 어렵다는 결과를 확인할 수 있다.

결국 실시예1 내지 실시예5에 의해 제조된 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재는 탄력성. 투수성, 작업성 및 강도가 우수함을 상기와 같이 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법은 자전거도로, 보행자도로, 산책로, 다목적구장 등 각종 체육시설의 바닥면 또는 도로 등을 포장함에 있어 벌목재, 고사 목재 등을 기계를 이용하여 칩 형태로 분쇄한 우드칩 또는 톱밥이나 볏짚, 왕겨 또는 왕겨 분말 등 투수성을 갖는 천연자재를 도로포장재의 주재료로 이용하고, 액상 규산나트륨 등으로 구성되는 결합제, 유동제 및 물을 혼합한 것을 액상 세라믹 바인더로 사용한 도로포장재 및 그 제조방법에 의해 유동성과 투수성 및 내구성이 우수한 효과를 가지며, 에멀전 수지등을 사용하지 않으므로 냄새, 유독물질 등의 배출이 없어 작업환경을 개선하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법은 우드칩 또는 볏짚을 왕겨 또는 왕겨분말, 황토 또는 마사토 등을 함께 고르게 섞어 사용하므로, 우리 주위에서 쉽게 구할 수 있는 벌목재, 왕겨, 볏짚 등 천연 자재를 재활용하는 측면에서 "친환경적" 이며 "자연자원 순손실 방지원칙" 에 부합 하고, 포장재료가 천연에 가까운 소재이므로 친밀감을 주며 주변 환경과 조화될 수 있는 녹색환경사업에도 적합한 효과가 있다. 또한 투수성이 있는 천연자재들을 사용하므로 빗물이 땅속으로 쉽게 스며들어, 열섬현상을 억제할 뿐만 아니라 빗물 등에 의한 포장재의 훼손 등을 방지하여 포장재의 내구성도 확보할 수 있는 효과가 있다.

상기한 도로포장재의 제조방법은 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨분말, 황토 또는 마사토 등을 도로포장재의 주재료로 하여 시멘트, 경화제등을 혼합한 건식 혼합물을, 결합제와 유동제 및 물을 혼합하여 제조하는 액상 세라믹 바인더와 혼합하여 믹싱한 혼합물을 일체로서 지촉건조상태를 유지하면서 경화한 뒤에, 포장면에 두께 3.0 ~ 12.0 cm로 포설하여 일정한 롤러도 압력을 가하고 포장면을 다진 후 3-4시간 내에 사용할 수 있다. 바인더 재료 또한 에멀젼 합성수지(에폭시, 우레탄)가 아닌 천연자재로 만든 액상 세라믹을 사용하였으므로 특수기계나 어려운 작업이 없어 시공성이 뛰어나다. 한편 다양한 색소를 첨가하여 사용할 때는 칼라포장, 천연소재 그대로 사용하며 자연색 그대로 이용할 수 있다.

아울러 본 발명의 액상세라믹바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법은 종래의 압축강도와 인장강도를 갖는 도로 포장재 못지 않은 압축 내지 인장강도를 지닐 뿐 아니라 탄성효과를 지니므로 환경, 조경, 토목시설의 포장재뿐만 아니라 건축시설물에도 활용될 것으로 기대되고, 나아가 환경 보전 측면에서 국가 또는 지역자치 단체 등에서 적극적으로 그 활용을 확대해 나갈 필요가 있다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 도로용 포장재에 있어서,

   0.5-50 ㎜ 크기의 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨분말 및 황토 또는 마사토를 혼합한 도로포장재의 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합하여 믹싱한 건식 혼합물과; 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 소디움 메틸실리케이트로 구성되는 액상유동제 및 물을 혼합한 액상 세라믹 바인더를; 혼합하여서 만들어진 혼합물을 일정시간 양생한 후 일정형태로 가공 및 절삭하여서 되는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로 포장재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 도로포장재의 주재료는 화산재 또는 소각재, 모래 중 어느 하나 이상을 더 혼합하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재.
3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액상 세라믹 바인더를 구성하는 결합제로서 규산알칼리화합물은 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 중 어느 하나 이상으로 만들어지고, 그 규산알칼리화합 물의 몰비 (SiO₂/{Na,K,Li}₂0의 중량비×1.032)가 2.5 내지 3.2인 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액상 세라믹 바인더를 구성하는 액상 유동제로서 사이클릭 포스포네이트계통의 난연제로 구성되는 액상 유동제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재.
5. 도로용 포장재의 제조방법에 있어서,

   (a) 0.5 ~ 50 mm 크기의 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨 분말 및 황토 또는 마사토를 혼합한 도로포장재의 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합함으로써 건식 혼합물을 제조하는 단계;

   (b) 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 물을 믹싱기에 넣어 믹싱한 후에 소디움 메틸 실리케이트로 구성되는 액상 유동제를 첨가하면서 교반하여 믹싱함으로써 액상 세라믹 바인더를 제조하는 단계;

   (c) 상기 (a)단계에서 제조된 건식 혼합물과 상기(b)단계에서 제조된 액상 세라믹 바인더를 믹싱한 혼합물을 지촉건조(指觸乾操,dry-to-the touch)상태를 유지하면서 경화하는 단계;

   (d) 상기 (c)단계가 완료된 상태의 혼합물을 작업 중인 포장면에 포설한 후 롤러로 압력을 가하고, 포장면을 다짐하여 완전건조상태로 양생하는 단계;

   로 제조되는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 (a)단계에 화산재 또는 소각재, 모래 중 어느 하나 이상을 더 추가한 것을 도로포장재의 주재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법.
7. 청구항 5 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 (b)단계에서 제조되는 액상 세라믹 바인더를 구성하는 결합제로서 규산알칼리화합물은 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 중 어느 하나 이상으로 만들어지고, 그 규산알칼리화합물의 몰비(SiO₂/(Na,K,Li)₂0의 중량비×1.032)가 2.5 내지 3.2인 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법.
8. 청구항 5 내지 청구항 7의 어느 한 항에 있어서,

   상기 (a)단계에서 제조되는 건식혼합물은 시멘트 10.9 wt% 내지 14.7 wt%, 도로포장재의 주재료와 경화제를 합하여 56.4 wt% 내지 75.9 wt%로 구성되도록 제조하고, 상기 (b)단계에서 제조되는 액상 세라믹 바인더는 소디움메틸실리케이트로 구성되는 액상 유동제 0.5 wt% 내지 10.9 wt%, 물과 규산알칼리화합물로 구성된 결합제를 합하여 24.1 wt% 내지 43.6 wt% 로 구성되도록 제조함을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법.
9. 청구항 5 내지 청구항 8의 어느 한 항에 있어서,

   상기 (b)단계의 마지막에 사이클릭 포스포네이트계통의 난연제로 구성되는 액상 유동제를 0.01 wt% 내지 0.02 wt% 첨가하여 교반함으로써 믹싱하는 단계를 더 추가하여 액상 세라믹 바인더를 제조하는 것을 특징으로 하는 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재의 제조방법.

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