KR100922196B1 - 흙응결제 및 이를 이용한 흙포장공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흙을 응집, 고결시켜 먼지 발생을 억제하고 질척거림을 방지하는 흙응결제 및 이를 이용한 흙포장공법에 관한 것이다. 본 발명의 흙응결제는, 액상 규산리튬 및 액상 규산칼륨으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 규소화합물 50 내지 60 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 22 내지 35 중량%; 및 전분계, 폴리사카라이드계, 셀룰로오즈계 및 아크릴계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 증점제 8 내지 20 중량%;로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 흙포장공법은, 흙과 물을 혼합하는 단계; 상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계; 포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계; 전압된 흙 위에 상기 물과 혼합된 흙을 포설하는 2차 포설단계; 2차 포설된 흙 위에 흙응결제를 살포 또는 도포하는 단계; 및 흙응결제가 살포 또는 도포된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
흙응결제, 규산리튬, 규산칼륨, 벤토나이트, 증점제

Description

흙응결제 및 이를 이용한 흙포장공법{SOIL COAGULANT AND PAVING METHOD USING THIIS}
본 발명은 흙응결제 및 이를 이용한 흙포장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흙을 응집, 고결시켜 먼지 발생을 억제하고 질척거림을 방지하는 흙응결제 및 이를 이용한 흙포장공법에 관한 것이다.
흙포장 도로를 조성할 때에는 흙을 결합시키면서 일정한 강도를 유지하기 위하여 결합제가 혼합되어 사용된다. 이 결합제는 흙과 물과 혼합되어 새로운 반응생성물을 흙속에 생성시켜 흙 입자 사이의 공극을 치밀하게 채워주거나 흙 입자 사이의 정전기적인 인력을 증진시켜 흙의 제 성질을 개선시킨다.
일반적으로 흙을 고화시키는 결합제로는 포틀랜트 시멘트, 슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 등의 시멘트류가 사용되고 있다. 이는 적은 비용으로 흙을 고화시킬 수 있고 사용이 간단하기 때문이다. 그러나 이러한 시멘트류는 동결 융해에 의한 내구성 저하, 건조수축에 의해 균열이 발생하는 문제점이 있고 중금속이 용출될 위험성이 있다.
이에, 환경친화적인 흙고화용 결합제의 개발이 진행되고 있다. 한국특허 제 570958호(환경친화적이며, 속경성 및 고강도 특성을 가지는 흙포장용 조성물)와, 한국특허 제590392호(흙 고화재 및 이를 이용한 흙의 고화방법) 및 한국특허 제632705호(흙 고화포장 조성물과 이를 이용한 흙 고화포장공법) 등에 자연친화적이며 강도 높은 흙포장용 조성물 및/또는 흙고화재가 제시되어 있다. 그러나 상기한 흙포장용 조성물 및/또는 흙고화재는 다량의 시멘트를 원료로서 함유하고 있으므로 시멘트가 갖는 기존의 문제점을 해결하는데는 한계가 있었다.
본 발명의 발명자는 심혈을 기울여 연구한 결과, 시멘트를 이용하지 않으면서도 효과적으로 흙을 응집, 고결시켜 먼지 발생을 억제하고 질척거림을 방지할 수 있는 흙응결제를 개발하여 본 발명에 이르렀다. 또한, 본 발명의 발명자는 이 흙응결제를 이용하여 흙의 보습성 및 통기성이 탁월하며 보행 감각이 우수한 흙포장시공방법을 개발하였다.
본 발명의 목적은 흙을 응집, 고결시켜 먼지 발생을 억제하고 질척거림을 방지하는 흙응결제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 도로포장시 사용되어 단시간에 다짐 효과를 나타내는 흙응결제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 흙응결제를 이용하여 내구성이 우수하고 보행 감각이 좋은 친환경적 포장도로를 시공하는 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 흙응결제는, 액상 규산리튬 및 액상 규산칼륨으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 규소화합물 50 내지 60 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 22 내지 35 중량%; 및 전분계, 폴리사카라이드계, 셀룰로오즈계 및 아크릴계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 증점제 8 내지 20 중량%;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 흙포장공법은, 흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계; 상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계; 포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계; 전압된 흙 위에 상기 물과 혼합된 흙을 포설하는 2차 포설단계; 2차 포설된 흙 위에 상기 흙응결제를 살포 또는 도포하는 단계; 및 흙응결제가 살포 또는 도포된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 흙포장공법은, 흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계; 상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계; 포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계; 상기 물과 혼합된 흙과 상기 흙응결제를 혼합하여 상기 전압된 흙 위에 2차 포설하는 단계; 및 상기 2차 포설된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 흙응결제는 흙과 불용성 가교결합을 형성하여 흙의 응집, 고결을 촉진함으로써 먼지 발생을 억제하고 질척거림을 방지할 뿐만 아니라 흙 응집물의 내구성을 높인다.
또한 본 발명의 흙응결제는 휘발성 유기물질, 중금속 등이 포함되지 않아 이를 이용하여 흙포장도로를 시공하면 흙의 고유한 성질을 유지하게 되어 환경친화적으로 포장도로를 조성할 수 있다.
또한 본 발명의 흙응결제는 액상이어서 작업성이 빨라 작업 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 흙응결제를 도로포장시 사용하면 단시간에 다짐 효과가 나타나 보행 감각이 좋다.
또한, 본 발명의 흙포장공법으로 시공된 도로는 잘 붕괴되지 않는 일정 공극을 형성하여 보습성 및 통기성이 탁월하다.
또한, 본 발명의 흙포장공법으로 포장도로를 시공하면 도로 표면의 내구성이 강화되어 도로 표면 훼손을 완화시킬 수 있다.
본 발명의 흙응결제는, 액상 규산리튬 및 액상 규산칼륨으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 규소화합물 50 내지 60 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 22 내지 35 중량%; 및 전분계, 폴리사카라이드계, 셀룰로오즈계 및 아크릴계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 증점제 8 내지 20 중량%;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 흙응결제에 있어서, 규소화합물은 흙의 경화속도를 촉진시키는 역할을 하고 표면 코팅 효과가 있어 물의 침투 저항성을 향상시키게 된다. 흙응결제 총중량에 대하여 규소화합물의 함량이 50 중량% 미만이면 흙의 경화속도가 지연되는 문제가 있고 규소화합물의 함량이 60 중량%를 초과하면 타성분의 함량이 낮아짐으로써 입자의 응집 효과가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 흙응결제에서 바람직하게 사용되는 규소화합물은 SiO2 함량이 규소화합물 총중량에 대하여 20 내지 50 중량%이다.
본 발명의 흙응결제에 있어서, 벤토나이트는 흙 입자와 흙응결제 입자 간의 증점 효과를 향상시키는 역할을 하는 것으로 입자들이 분리되지 않고 응집되도록 함으로써 윤활성, 미장성에 의해 작업성을 개선시킨다. 또한, 벤토나이트는 물을 흡착하여 팽윤한다. 흙응결제 충중량에 대하여 벤토나이트의 함량이 22 중량% 미만이면 작업성이 떨어지는 문제가 있고 벤토나이트의 함량이 35 중량%를 초과하면 경화속도가 지연되는 문제가 있다.
본 발명의 흙응결제에 있어서, 바람직하게 사용되는 벤토나이트는 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이다.
본 발명의 흙응결제에 있어서, 증점제는 흙 입자와 흙응결제 입자의 점도를 향상시켜 입자들이 응집되어 접착되도록 함으로써 윤활성 및 작업성을 부여할 뿐만 아니라 건조 및 경화 재료에 대하여 보수성을 부여한다. 흙응결제 충중량에 대하여 증점제의 함량이 8 중량% 미만이면 입자간의 응집 효과가 떨어지는 문제가 있고 증점제의 함량이 20 중량%를 초과하면 경화속도가 지연되는 문제가 있다.
본 발명의 흙응결제에 있어서, 바람직하게 사용되는 증점제는 전분계, 폴리사카라이드계, 셀룰로오즈계 및 아크릴계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이다.
본 발명의 흙응결제는 상술한 구성성분이 상술된 비율로 이루어질 때 흙응결제로서 최대의 효능을 발휘한다.
본 발명의 흙응결제가 상술한 비율로 배합되어 물과 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다. 흙응결제와 물의 배합비는 중량비를 기준으로 1 : 1 ~ 5가 바람직하다. 흙응결제와 물의 보다 바람직한 배합비는 중량비 기준으로 1 : 1.5 ~ 3이다.
한편, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 탄산칼슘 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 탄산칼슘은 액상을 안정화시키며 충전제 역할 및 표면 착색제 역할을 하는 것으로 표면 활성도를 증대시키고 작업성을 개량하는 효과가 있다. 탄산칼슘 1 중량% 미만으로 배합되면 작업성이 떨어지는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하여 배합되면 타성분의 함량이 낮아짐으로써 흙의 경화 속도가 지연되는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 메타카올린 5 내지 15 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 메타카올린은 카올린을 특수처리하여 흙과 혼화가 잘되도록 하는 혼화제로 에트린자이트를 형성하여 흙의 응집, 고결 능력을 증진시킴으로써 압축강도 및 내구성을 향상시킨다. 또한 메타카올린은 표면의 활성도를 증대시키고 작업성을 개량하는 효과가 있다. 메타카올린이 5 중량% 미만으로 배합되면 작업성이 떨어지는 문제점이 있고, 15 중량%를 초과하여 배합되면 타성분의 함량이 낮아짐으로써 흙의 경화 속도가 지연되는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 석회 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 석회는 알칼리 자극제로 작용하는 것으로서 불투과성의 산화피막이 형성되어 수화반응이 중단되는 입자에 작용하여 산화피막을 파괴시키고 수화반응을 다시 진행시켜 강도를 증진시키는 역할을 한다. 또한 석회는 건조수축 방지 효과를 나타내며 흙포장의 포장면의 보습성을 유지하도록 하고 면을 잡는 작용도 한다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 슬래그 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 슬래그는 잠재수경성을 갖고 있는 것으로 단독으로 반응하지 않으나 반응 및 자극제가 첨가되면 강도를 증진시키고 흙을 응집시키는 작용을 한다. 즉 수화시 수화광물인 에트린자이트를 형성하여 급속한 강도를 발현하게 된다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 석고 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 석고는 황산염 자극제로 작용, 반응시 생성되는 황산염을 자극하여 반응이 활발하게 일어나게 함으로써 수화를 촉진시켜 에트린자이트를 형성함으로써 흙포장재의 강도를 증진시킴은 물론 건조수축 방지 역할을 한다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 황토 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 황토는 원적외선을 방사하여 인체에 이로울 뿐만 아니라 열전도율이 높아 지열의 발산이 적으며 강알칼리성을 약알칼리성으로 낮춰주는 효과가 있다. 또한 색질감이 뛰어나고 빛을 흡수하여 보행자에게 시각적으로 안정감을 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 유동화제 1 내지 2 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 유동화제는 각 성분의 분산성을 향상시켜 혼합 효율을 높이며 포장체의 내구성을 향상시킨다. 이 유동화제는 리그닌계, 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카본산계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 흙응결제는 흙응결제 총중량에 대하여 안료 0.1 내지 5 중량%가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 안료는 주변환경과의 조화를 고려하고 보행자의 시각에 편안한 색으로 선택되어 사용될 수 있다.
본 발명의 흙응결제의 물리적 성질을 표 1에 나타내었다.
항목 특징
pH 4.0 ~ 6.0
비중 1.0 이상
색상 하얀색
성상 유동성 액체
본 발명의 흙응결제는 흙 입자 표면에 흡착되어 있는 Na+, K+, H+, Mg2+ 등이 Ca2+ 등의 이온과 반응하여 불용성 가교 결합을 형성함으로써 흙 입자간의 응집, 고결화를 촉진하여 불용성 막을 형성한다. 이 불용성 막으로 흙 입자 표면의 내마모성도 증대된다.
이어, 본 발명의 흙응결제를 이용하여 흙포장시공하는 공법을 설명한다.
본 발명의 흙응결제를 이용한 흙포장시공 공법을 설명하는데 있어, 앞서 설명된 흙응결제와 동일하게 적용되는 것은 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
본 발명의 흙포장공법은,
흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계;
상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계;
포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계;
전압된 흙 위에 상기 물과 혼합된 흙을 포설하는 2차 포설단계;
2차 포설된 흙 위에 본 발명의 흙응결제를 살포 또는 도포하는 단계; 및
흙응결제가 살포 또는 도포된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1에 본 발명의 흙포장공법의 일실시예의 플로우차트가 도시되어 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 우선 흙과 물을 혼합한다(혼합단계). 이때, 흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
이어, 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설한다(1차 포설).
이어, 포설된 흙을 전압다짐한다(1차 전압).
이어, 상기 전압된 흙 위에 앞서 물과 혼합된 흙을 포설한다(2차 포설).
이어, 2차 포설된 흙 위에 본 발명의 흙응결제를 적용한다. 이때 흙응결제는 물에 희석되어 사용되는 것이 바람직한데, 흙응결제와 물의 배합비는 중량비를 기준으로 1 : 1 ~ 5가 바람직하다. 흙응결제는 포설된 흙 위에 도포 또는 살포 등의 방법으로 적용되는 것이 바람직하다. 이때 물과 배합된 흙응결제는 흙 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량%가 사용되는 것이 바람직하다.
이어, 흙응결제가 적용된 흙을 전압하는 공정을 시행한다(2차 전압).
이어, 크랙방지를 위하여 줄눈시공을 할 수 있다. 이는 온도와 습도에 따라 흙포장체가 팽창 또는 수축하게 되어 발생되는 크랙을 방지하기 위함이다.
상기 단계를 거친후 선형잡기 및 마무리하고 건조, 양생시킨다.
한편, 상기 혼합단계에서 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트가 더 혼합되어 시공될 수 있다. 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트의 혼합물은 결합제의 역할을 하는 것으로 이는 흙과의 결합성이 좋아 흙을 응집시키고 고결시킨다. 이때, 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트의 혼합물이 흙 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
상기한 결합제 투여시 흙의 응집, 고결 효과 상승 메카니즘을 보다 상세하게 설명한다.
혼합단계에서 흙, 결합제 및 물을 혼합시키면 결합제의 수화반응으로 발생하는 열에 의해 수분을 증발시켜 흙 내의 수분을 감소시키며 다짐을 촉진하게 된다.
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 열
또한, 결합제 성분 중 칼슘 이온이 물에 분산되어 있는 흙 입자에 가해지면, 흙 입자 표면에 흡착되어 있던 Na+, K+, H+, Mg2+ 등이 Ca2+에 의하여 치환되는 이온교환반응이 일어난다. Ca(OH)2가 이온교환 용량 이상으로 가해지면 수산화이온(OH-)이 증가하여 물은 알칼리성이 되며 Ca2+는 더욱 다량으로 흡착된다. 이로 인하여 서로 반발하고 있던 흙 입자가 결합되어 커다란 덩어리가 되는 단결화가 일어난다.
또한, 상기 결합제 성분 중 석회는 장기적으로 공기 중의 탄산과 반응하여 탄산칼슘(CaCO3)을 형성한다. 이 반응으로 알루민산칼슘과 탄산칼슘이 반응하여 흙을 응집고결시키는 작용을 한다. 석회는 이산화탄소를 석회석으로 고정시키고 탄산칼슘화가 진행되며 응집고결화가 촉진되어 흙포장체가 안정화된다.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
특히 상기 혼합단계에서 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트로 이루어지는 결합제가 혼합될 때에는, 상기 결합제는 생석회, 소석회 및 폐석회로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석회 40 내지 55 중량%; 고로슬래그, 제강슬래그 및 비철슬래그로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 슬래그 30 내지 45 중량%; 천연무수석고, 알파형 반수석고, 인산석고 및 폐석고로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석고 5 내지 15 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 1 내지 10 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
결합제 중 석회의 함량은 결합제 총중량에 대하여 40 내지 55 중량%가 바람직하다. 석회의 함량이 40 중량% 미만일 경우에는 소기의 응집력 및 강도 발현이 어려운 문제점이 있고, 석회 함량이 55 중량%를 초과하면 과팽창할 우려가 있다.
결합제 중 슬래그의 함량은 결합제 총중량에 대하여 30 내지 45 중량%가 바람직하다. 슬래그의 함량이 30 중량% 미만일 경우에는 강도 발현이 미비하고, 슬래그 함량이 45 중량%를 초과하면 타성분인 자극제의 양이 적어 흙의 응집이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.
결합제 중 석고의 함량은 결합제 총중량에 대하여 5 내지 15 중량%가 바람직하다. 석고의 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 소기의 강도 발현이 어려우며 건조수축 효과가 떨어지는 문제점이 있고, 석고 함량이 15 중량%를 초과하면 과팽창할 우려가 있다.
결합제 중 벤토나이트의 함량은 결합제 총중량에 대하여 1 내지 10 중량%가 바람직하다. 벤토나이트의 함량이 1 중량% 미만일 때는 작업성이 떨어지는 문제점이 있고, 벤토나이트의 함량이 10 중량%를 초과하면 과도한 증점성으로 인한 재료 뭉침 현상이 일어나는 문제점이 있다.
또한, 상기 혼합단계에서 황토, 유동화제가 더 혼합되어 시공될 수 있다. 이때, 흙 100 중량부에 대하여 황토 1 내지 10 중량부 및 유동화제 1 내지 2 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 유동화제는 리그닌계, 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카본산계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 흙포장공법 중 2차 포설단계에서, 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트의 혼합물이 흙 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 더 혼합되어 시공될 수 있다. 상기 혼합물은 생석회, 소석회 및 폐석회로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석회 40 내지 55 중량%; 고로슬래그, 제강슬래그 및 비철슬래그로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 슬래그 30 내지 45 중량%; 천연무수석고, 알파형 반수석고, 인산석고 및 폐석고로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석고 5 내지 15 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 1 내지 10 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 바람직하게 사용되는 흙은 마사토이다. 마사토는 SiO2를 주요 구성물질로 하고 Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO 등이 흙의 종류에 따라 구성 비율을 달리 하여 함유되어 있다. 마사토의 상기한 성분들은 화학적으로 안정한 결정 구조를 이루고 있어 화학반응성은 거의 없다. 그러나 본 발명의 흙응결제는 안정적 구조의 마사토를 반응에 참여시켜 고화를 촉진시키고 응집, 고결성을 높인다. 그러나 본 발명의 흙응결제가 마사토에 한정되어 고화능을 발휘하는 것은 아니다.
본 발명의 다른 흙포장공법은,
흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계;
상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계;
포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계;
상기 물과 혼합된 흙과 본 발명의 흙응결제를 혼합하여 상기 전압된 흙 위에 2차 포설하는 단계; 및
상기 2차 포설된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 2에 본 발명의 흙포장공법의 다른 실시예의 플로우차트가 도시되어 있다.
본 발명의 다른 흙포장공법은 앞서 기술된 흙포장공법과 기본적 공정은 유사하다. 다만 1차 전압단계후, 상기 물과 혼합된 흙과 본 발명의 흙응결제를 혼합하여 상기 전압된 흙 위에 2차 포설하는 공정을 시행하고, 이어 2차 포설된 포장체를 2차 전압하는 공정을 시행하는 것에 차이점이 있다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 흙응결제 및 이를 이용한 시공방법을 보다 구체적으로 설명한다.
<실시예 1> 흙응결제 제조
규산리튬(액상, SiO2 22%), 나트륨계 벤토나이트, 전분계 및 폴리사카라이드계 증점제를 표 2의 구성비로 혼합하여 흙응결제를 제조하였다.
규산리튬(액상) (g) 나트륨계 벤토나이트 (g) 전분계 증점제 (g) 폴리사카라이드계 증점제(g)
실시예 1-1 600 300 50 50
실시예 1-2 550 320 40 90
<실시예 2> 흙포장도로 시공
마사토 1000kg, 물 150kg을 혼합하였다. 이 혼합물을 작업장에 포설하고, 전압다짐하였다. 이어 앞서 혼합된 혼합물을 2차로 포설하였다. 실시예 1-1에서 제조된 흙응결제를 물과 1 : 2의 중량비로 배합한 후 100kg을 2차 포설된 흙 위에 살포하였다. 이어 2차로 전압다짐한 후 선형잡기와 마무리를 하였으며 건조, 양생하여 흙포장도로를 시공하였다.
<실시예 3> 흙포장도로 시공
마사토 1000kg, 결합제 100kg(생석회 50kg, 고로슬래그 35kg, 천연무수석고 10kg, 나트륨계 벤토나이트 5kg), 황토 50kg, 리그닌계 유동화제 10kg, 물 150kg을 혼합하였다. 이 혼합물을 작업장에 포설하고, 전압다짐하였다. 이어 앞서 혼합된 혼합물을 2차로 포설하였다. 실시예 1-1에서 제조된 흙응결제를 물과 1 : 2의 중량비로 배합한 후 90kg을 2차 포설된 흙 위에 살포하였다. 이어 2차로 전압다짐한 후 선형잡기와 마무리를 하였으며 건조, 양생하여 흙포장도로를 시공하였다.
<실시예 4> 흙포장도로 시공
마사토 1000kg, 결합제 100kg(생석회 50kg, 고로슬래그 35kg, 천연무수석고 10kg, 나트륨계 벤토나이트 5kg), 황토 50kg, 리그닌계 유동화제 10kg, 물 150kg을 혼합하였다. 이 혼합물을 작업장에 포설하고, 전압다짐하였다. 실시예 1-2에서 제조된 흙응결제를 물과 1 : 3의 중량비로 배합한 후 120kg을 앞서 혼합된 혼합물과 혼합한 후 이를 전압된 흙 위에 2차로 포설하였다. 이어 2차로 전압다짐한 후 선형잡기와 마무리를 하였으며 건조, 양생하여 흙포장도로를 시공하였다.
<비교예 1>
실리카졸(액상), 나트륨계 벤토나이트, 전분계 및 폴리사카라이계 증점제를 표 3의 구성비로 혼합하여 흙응결제를 제조하였다.
실시카졸(액상) (g) 나트륨계 벤토나이트 (g) 전분계 증점제 (g) 폴리사카라이드계 증점제(g)
1 350 600 25 25
2 800 150 25 25
<비교예 2>
마사토 1000kg, 물 150kg을 혼합하였다. 이 혼합물을 작업장에 포설하고, 전압다짐하였다. 이어 앞서 혼합된 혼합물을 2차로 포설하였다. 비교예 1에서 제조된 흙응결제를 물과 1 : 2의 중량비로 배합한 후 2차 포설된 흙 위에 살포하였다. 이어 2차로 전압다짐한 후 선형잡기와 마무리를 하였으며 건조, 양생하여 흙포장도로를 시공하였다.
<시험예 1>
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 흙응결제 각 1kg에 물 2kg을 혼합한 후 1㎡ 면적의 흙도로 위에 1kg을 도포하고 흙도로의 마모감량을 측정하고 수중에 침수시켜 응집성을 관찰하여 표 4에 나타내었다.
마모감량(mg/mm2) (KS F 2813) 응집성
실시예 1-1 1.2 풀리지 않음
실시예 1-2 1.2 풀리지 않음
비교예 1-1 1.6 60% 풀림
비교예 1-2 1.4 30% 풀림
무처리 1.6 70% 풀림
표 4에 나타나 있는 것과 같이, 실시예 1에서 제조된 흙응결제의 경우 비교예의 흙응결제 및 무처리에 비하여 마모감량이 훨씬 적으며 응집력이 커서 수중 침수시 흙이 풀리지 않음을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
실시예 1-1에서 제조된 본 발명의 흙응결제와 시멘트계 고화제, F사 고화제 및 S사 고화제를 폐기물공정시험법에 의하여 유해물질 검출시험을 행하고 그 결과를 표 5에 나타내었다.
시험항목 단위 본 발명의 흙응결제 시멘트계 고화제 F사 고화제 S사 고화제
As mg/kg 불검출 불검출 2.84 0.17
Pb mg/kg 불검출 불검출 0.22 0.14
Hg mg/kg 불검출 불검출 0.01 0.0006
Cd mg/kg 불검출 불검출 0.22 불검출
CN- mg/kg 불검출 불검출 불검출 불검출
Cr+6 mg/kg 불검출 0.51 불검출 불검출
Cu mg/kg 불검출 불검출 22.6 0.15
유기인화합물 mg/kg 불검출 불검출 불검출 불검출
테트라클로로 에틸렌 mg/kg 불검출 불검출 불검출 불검출
트리클로로 에틸렌 mg/kg 불검출 불검출 불검출 불검출
표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 흙응결제에서는 중금속 등 유해물질이 검출되지 않았으나, 시멘트계 고화제, F사 고화제 및 S사 고화제에서는 유해물질이 검출되었다. 따라서, 본 발명의 흙응결제를 이용하여 흙포장을 하게 되면 친환경적 흙포장이 이루어짐으로써 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.
<시험예 3>
실시예 3에서 시공한 도로와 비교예 2에서 시공한 도로의 압축강도(KS L 5105)와 투수계수(KS F 2322)를 측정하고 그 결과를 표 6에 나타내었다.
압축강도(N/㎟) 투수계수 (28일, ㎝/S)
3일 7일 28일
실시예 2 0.5 1.5 2.5 4.0 X 10-3
비교예 2 0.3 1.2 2.1 4.0 X 10-5
표 6에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 압축강도가 비교예 2의 압축강도보다 높음을 알 수 있었다. 또한 실시예 2의 투수계수는 KS F 2322의 기준치(1.0 X 10-3)를 훨씬 웃도는 결과를 나타내었으며, 비교예 2에 비하여 양호한 투수계수를 나타내었다.
본 발명의 구체예가 제시되어 있지만 본 발명이 상기에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양하게 변형 가능하고 이러한 변형은 하기한 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 흙포장공법의 일실시예의 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 흙포장공법의 다른 실시예의 플로우차트이다.

Claims (11)

  1. 액상 규산리튬 및 액상 규산칼륨으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 규소화합물 50 내지 60 중량%;
    나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 22 내지 35 중량%;
    전분계, 폴리사카라이드계, 셀룰로오즈계 및 아크릴계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 증점제 8 내지 20 중량%; 및
    리그닌계, 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카본산계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 유동화제 1 내지 2 중량%;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙응결제.
  2. 청구항 1에 있어서,
    흙응결제 총중량에 대하여 탄산칼슘 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙응결제.
  3. 청구항 1에 있어서,
    흙응결제 총중량에 대하여 메타카올린 5 내지 15 중량%가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙응결제.
  4. 청구항 1에 있어서,
    흙응결제 총중량에 대하여 석회 1 내지 10 중량%, 슬래그 1 내지 10 중량% 및 석고 1 내지 10 중량%가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙응결제.
  5. 삭제
  6. 흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계;
    상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계;
    포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계;
    전압된 흙 위에 상기 물과 혼합된 흙을 포설하는 2차 포설단계;
    2차 포설된 흙 위에 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 흙응결제를 살포 또는 도포하는 단계; 및
    흙응결제가 살포 또는 도포된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙포장공법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 혼합단계에서 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트의 혼합물이 흙 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 더 혼합되되, 상기 혼합물은 생석회, 소석회 및 폐석회로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석회 40 내지 55 중량%; 고로슬래그, 제강슬래그 및 비철슬래그로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 슬래그 30 내지 45 중량%; 천연무수석고, 알파형 반수석고, 인산석고 및 폐석고로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석고 5 내지 15 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 1 내지 10 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙포장공법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 2차 포설단계에서 석회, 슬래그, 석고 및 벤토나이트의 혼합물이 흙 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 더 혼합되되, 상기 혼합물은 생석회, 소석회 및 폐석회로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석회 40 내지 55 중량%; 고로슬래그, 제강슬래그 및 비철슬래그로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 슬래그 30 내지 45 중량%; 천연무수석고, 알파형 반수석고, 인산석고 및 폐석고로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 석고 5 내지 15 중량%; 나트륨계 및 칼슘계로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 벤토나이트 1 내지 10 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙포장공법.
  9. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 혼합단계에서 흙 100 중량부에 대하여 황토 1 내지 10 중량부 및 유동화제 1 내지 2 중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 흙포장공법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 흙응결제가 물과 1 : 1 ~ 5 중량비로 배합되어 이용되는 것을 특징으로 하는 흙포장공법.
  11. 흙 100 중량부에 대하여 물 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계;
    상기 물과 혼합된 흙을 작업장에 포설하는 1차 포설단계;
    포설한 흙을 전압하는 1차 전압단계;
    상기 물과 혼합된 흙과 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 흙응결제를 혼합하여 상기 전압된 흙 위에 2차 포설하는 단계; 및
    상기 2차 포설된 포장체를 2차 전압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흙포장공법.
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