KR100924765B1 - 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물 및 이를 이용한 현장 타설공법 - Google Patents

보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물 및 이를 이용한 현장 타설공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보수성과 배수성이 향상된 도로포장 기술에 관한 것으로, 특히 보수성 향상과 포장에 필요한 충분한 작업시간 확보와 24시간 이내에 완전 통행 개방이 가능하도록 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커 또는 시멘트계 광물질을 주성분으로 하고 작업성과 강도향상을 위한 무수, 이수, 반수 석고와 촉진제 및 지연제를 유사입도의 골재와 혼합하고 산화티탄계 광촉매를 코팅, 혼합 또는 분말 살포함으로써 친수성을 높여 보수성 및 배수성이 향상된 도로포장용 조성물과 이를 이용한 현장 타설공법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 보수성과 배수성이 우수해지므로 도로에 물이 고이지 않고 빠르게 물이 스며들어 보행에 쾌적성을 줄 수 있고 도로 아래쪽으로 적당한 속도의 물빠짐을 유도하여 주변 식생에 물공급이 가능하여 친환경적인 도로포장이 이루어지는 효과가 있다. 또한, 광촉매의 친수작용으로 소량의 물도 보수 가능하며 건조할 경우에는 지중의 수분도 흡수하여 증발시킴으로써 증발시 발생하는 기화잠열에 의하여 열섬현상을 완화시키는 효과가 있다. 그 밖에 광촉매 고유의 방오, 향균, 탈취, NOX, SOX 제거 효과를 얻을 수 있다.
도로포장, 보수성, 배수성, 광촉매, 친수성, 열섬현상

Description

보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물 및 이를 이용한 현장 타설공법{ROAD PAVEMENT COMPOSITION OF ENHANCED RETENTIVENESS AND DRAINAGE, AND CONSTRUCTING METHOD USING THE COMPOSITION}
본 발명은 보수성과 배수성이 향상된 도로포장 기술에 관한 것으로, 특히 보수성 향상과 포장에 필요한 충분한 작업시간 확보와 24시간 이내에 완전 통행 개방이 가능하도록 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커 또는 시멘트계 광물질을 주성분으로 하고 작업성과 강도향상을 위한 무수, 이수, 반수 석고와 촉진제 및 지연제를 유사입도의 골재와 혼합하고 산화티탄계 광촉매를 코팅, 혼합 또는 분말 살포함으로써 친수성을 높여 보수성 및 배수성이 향상된 도로포장용 조성물과 이를 이용한 현장 타설공법에 관한 것이다.
무거운 차량이 통과하지 않는 자전거 도로, 보도, 주차장, 산책로, 문화재 단지 등의 도로(이하, '보행자 전용 도로'로 약칭)는 사람들이 자주 이용하는 생활 공간 및 휴식 공간이므로 자연과 더욱 조화로운 포장을 필요로 한다.
이를 위해 보행자 전용 도로에 대하여 흙 포장, 탄성 포장, 투수성 포장 등 을 행하고 있으나 위와 같은 종래의 포장은 투수성이 미미하거나 과도한 공극으로 이물질이 들어가 투수성을 상실함으로써 주위 식생환경에 악영향을 초래하는 문제점이 있다.
또한, 인위적인 포장은 하절기 열섬 현상등을 야기하는 원인이므로 이러한 단점을 개선하기 위해 세립도 포장, 보수성 포장 등의 공법이 개발되어 사용되고 있다.
하지만, 이러한 종래의 공법은 포장체의 필수요소인 휨강도를 만족시키지 못하며, 또한 이를 포틀랜드 시멘트와 함께 사용할 경우에는 공사기간과 양생기간이 장기화되어 통행에 불편을 주는 등 민원 발생의 원인이 되는 문제점이 있다.
최근에는 보수성 블럭 또는 배수성 블럭을 이용하여 보행자 전용 도로를 포장하는 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 블럭을 이용한 도로 포장은 블럭을 제조하기 위한 별도의 노력이 필요하며 현장 타설공법에 비해 도로 표면이 평평하지 못하므로 특히 자전거 도로나 주차장 등에 사용하기에는 부적합한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 보수성과 배수성이 탁월하고 휨강도 45㎏f/㎠ 이상의 발현이 24시간 이내에 가능하며 작업 시간을 6시간까지 확보하는 것이 가능하여 작업 직후 보행이 가능하고 24시간 이후 완전 개방하는 것이 가능한 도로포장용 조성물과 이를 이용한 현장 타설공법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 적은 양의 물이나 지중 수분의 신속한 흡수로 보수성 포장의 고유한 특성인 열섬현상 완화 효과를 최대화할 수 있는 도로포장용 조성물과 이를 이용한 현장 타설공법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물은, 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커 79 ~ 95 중량%; 무수 석고, 이수 석고, 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%; 알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염, 알칼리금속황산염, 알칼리금속규산염, 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%; 및 유기산, 유기산의 염류, 인산, 인산 염류, 붕산, 알칼리금속붕산염, 규불화물, 주석산, 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%;를 포함하여 1차 바인더 조성물을 구성하고, 1차 바인더 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중 량%의 혼합물을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물은, 보통포틀랜드시멘트, 조강시멘트, 초조강시멘트, 백시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 시멘트 20 ~ 70 중량%; 칼슘설포알루미네이트계 광물질, 알루미나계 광물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 광물질 20 ~ 76.8 중량%; 무수 석고, 이수 석고, 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%; 알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염, 알칼리금속황산염, 알칼리금속규산염, 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%; 및 유기산, 유기산의 염류, 인산, 인산 염류, 붕산, 알칼리금속붕산염, 규불화물, 주석산, 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%;를 포함하여 1차 바인더 조성물을 구성하고, 1차 바인더 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%의 혼합물을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물은, 산화티탄계 광촉매;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법은, 노반 위에 입경 10 ~ 25㎜인 골재를 포함하는 보조기층을 포설하는 단계; 보조기층을 다지는 단계; 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커 79 ~ 95 중량%와, 무수 석고와 이수 석고와 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되 는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%와, 알칼리금속탄산염과 알칼리금속중탄산염과 알칼리금속황산염과 알칼리금속규산염과 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%와, 유기산과 유기산의 염류와 인산과 인산 염류와 붕산과 알칼리금속붕산염과 규불화물과 주석산과 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%를 혼합하여 도로포장용 조성물을 생성하는 단계; 도로포장용 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%를 균일하게 혼합하는 단계; 혼합물을 포함하여 구성된 도로포장용 조성물을 보조기층 위에 포설하여 표층용 보수성 포장층을 형성하는 단계; 및 포설된 표층용 보수성 포장층을 다지는 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법은, 노반 위에 입경 10 ~ 25㎜인 골재를 포함하는 보조기층을 포설하는 단계; 보조기층을 다지는 단계; 보통포틀랜드시멘트와 조강시멘트와 초조강시멘트와 백시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 시멘트 20 ~ 70 중량%와, 칼슘설포알루미네이트계 광물질와 알루미나계 광물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 광물질 20 ~ 76.8 중량%와, 무수 석고와 이수 석고와 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%와, 알칼리금속탄산염과 알칼리금속중탄산염과 알칼리금속황산염과 알칼리금속규산염과 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%와, 유기산과 유기 산의 염류와 인산과 인산 염류와 붕산과 알칼리금속붕산염과 규불화물과 주석산과 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%를 혼합하여 도로포장용 조성물을 생성하는 단계; 도로포장용 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%를 균일하게 혼합하는 단계; 혼합물을 포함하여 구성된 도로포장용 조성물을 보조기층 위에 포설하여 표층용 보수성 포장층을 형성하는 단계; 및 포설된 표층용 보수성 포장층을 다지는 단계;를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법은, 도로포장용 조성물과 분말 형태의 산화티탄계 광촉매를 혼합하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법은, 표층용 보수성 포장층을 다지기 전에 표층용 보수성 포장층에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포하는 단계;를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법은, 표층용 보수성 포장층이 경화된 후에 표층용 보수성 포장층의 표면을 산화티탄계 광촉매로 코팅 처리하는 단계;를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 보수성과 배수성이 우수해지므로 도로에 물이 고이지 않고 빠르게 물이 스며들어 보행에 쾌적성을 줄 수 있고 도로 아래쪽으로 적당한 속도의 물빠짐을 유도하여 주변 식생에 물공급이 가능하여 친환경적인 도로포장이 이루어지는 효과가 있다.
또한, 광촉매의 친수작용으로 소량의 물도 보수 가능하며 건조할 경우에는 지중의 수분도 흡수하여 증발시킴으로써 증발시 발생하는 기화잠열에 의하여 열섬현상을 완화시키는 효과가 있다.
그 밖에 광촉매 고유의 방오, 향균, 탈취, NOX, SOX 제거 효과를 얻을 수 있다.
특허출원(10-2009-00000074)와의 관계
2009년 1월 2일자로 출원된 동일 출원인의 특허출원10-2009-0000074호(발명의 명칭 : 보수성과 배수성이 향상된 도로포장용 조성물 및 이를 이용한 현장 타설공법)는 2009년 7월 14일자로 특허결정이 내려졌으며, 본 발명에서는 도로포장용 조성물에 포함되는 골재의 입도 분포를 변화시켜 도로포장의 보수성을 기준치 이상으로 유지하면서 강도를 더욱 향상시키는 기술을 개시한다.
즉, 보수성을 유지하기 위해서는 골재의 입도를 5mm 이하로 유지해야 하며, 골재의 입도를 2.5mm 이하로 낮추더라도 기준치 이상의 보수성이 유지될뿐만 아니라 재질의 강도가 더욱 향상되는 특성이 있다. 그러나, 골재의 입도가 0.3mm 이하 로 작아지면 보수성과 배수성이 매우 낮아지므로 골재의 입도는 0.3mm 이상을 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 출원에서는 입경 0.3mm ~ 2.5mm의 분포를 갖는 골재를 사용하는 발명을 제시하며, 이상 설명한 바와 같이 보수성이 유지되면서 강도를 더욱 향상시키는 특성을 가지므로 앞서 출원된 특허출원10-2009-0000074호와 관련하여 특허법 제36조의 대상이 되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[도 1]은 본 발명에 따른 도로포장용 조성물을 포설하여 보수성 포장층이 형성된 전체 도로층의 단면도이다.
본 발명에 따른 보수성 포장층을 이루는 도로포장용 조성물은 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커를 주성분으로 포함하고 여기에 석고, 강도촉진제, 지연제를 포함한 1차 바인더 조성물로 구성되며, 유사입도의 골재와 산화티탄계 광촉매가 더 추가된다.
위의 도로포장용 조성물에 광촉매가 더 추가될 수 있으며, 이후 [도 2]를 참조하여 자세히 설명하겠지만 광촉매는 처음에 조성물에 혼합하지 않고 보수성 포장층을 포설한 후에 분말 살포나 코팅 처리의 방식으로 추가될 수도 있다.
또한, 위의 도로포장용 조성물의 주성분으로 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커만을 사용하는 대신에 시멘트계 광물질의 혼합물을 사용할 수도 있다.
보수성 포장층은 노반 위에 형성된 보조기층을 기반으로 본 발명에 따른 도 로포장용 조성물을 포설하여 형성된다. 이때, 보조기층은 입경이 10 ~ 25㎜ 정도로 비교적 큰 골재를 노반 위에 포설하여 형성된다.
앞서 언급한 바와 같이 보수성 포장층을 이루는 도로포장용 조성물의 주성분은 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커를 사용하는 경우와 시멘트계 광물질의 혼합물을 사용하는 두 가지 경우로 구분할 수 있다.
먼저, 주성분으로 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커를 사용하는 경우에는 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커가 1차 바인더 조성물의 50 ~ 95 중량%를 차지하도록 배합된다. 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커를 사용함으로써 도로포장을 위한 작업시간을 조절하는 것이 용이해지며 초기 강도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 주성분으로 시멘트계 광물질의 혼합물을 사용하는 경우에는 시멘트를 1차 바인더 조성물의 20 ~ 70 중량% 배합하고, 여기에 광물질을 1차 바인더 조성물의 20 ~ 90 중량% 배합함으로써 도로포장용 조성물의 주성분으로 삼을 수 있다. 이때, 시멘트로는 보통포틀랜드시멘트, 조강시멘트, 초조강시멘트, 백시멘트 등이 사용될 수 있으며, 광물질로는 칼슘설포알루미네이트계 광물질, 알루미나계 광물질 등이 사용될 수 있다.
석고는 무수 석고, 이수 석고, 반수 석고 등이 사용된다. 석고는 1차 바인더 조성물의 3 ~ 15 중량%를 차지하도록 배합되며, 석고를 바인더 조성물에 배합함으로써 적당한 작업성 유지가 가능해지고 강도향상이 이루어진다.
강도촉진제는 1차 바인더 조성물의 0.1 ~ 3 중량%를 차지하도록 배합되며, 알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염, 알칼리금속황산염, 알칼리금속규산염, 알 칼리금속수산화물 등이 사용될 수 있다.
지연제는 1차 바인더 조성물의 0.1 ~ 3 중량%를 차지하도록 배합되며, 유기산, 유기산의 염류, 인산, 인산 염류, 붕산, 알칼리금속붕산염, 규불화물, 주석산, 구연산 등이 사용될 수 있다.
이상 배합된 1차 바인더 조성물에 입경 0.3 ~ 5㎜인 유사입도의 골재를 배합하여 도로포장용 조성물을 이루게 된다. 즉, 골재의 입도가 0.3mm 이하로 작아지면 배수성이 매우 약해지고 골재의 입도가 5mm를 넘게되면 보수성이 매우 약해지므로 입경 0.3 ~ 5mm의 골재를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 입경 0.3 ~ 2.5mm의 골재를 사용하는 경우와 2.5mm ~ 5mm의 골재를 사용하는 경우를 나누어 비교해보면, 입경 0.3 ~ 2.5mm의 골재를 사용할 경우에는 골재 사이의 공극이 작아 수분을 보다 적게 보유하게 되어 2.5mm ~ 5mm의 골재를 사용하는 경우에 비해 보수성능이 다소 떨어지지만 여전히 기준치 이상의 보수성을 유지할 수 있다. 또한, 2.5mm ~ 5mm의 골재를 사용하는 경우에 비해 높은 강도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
1차 바인더 조성물은 전체 조성물의 10 ~ 40 중량%를 차지하도록 배합되며, 유사입도의 골재는 전체 조성물의 30 ~ 90 중량%를 차지하도록 배합된다. 유사입도의 골재를 조성물에 포함함으로써 도로포장용 조성물 내에 많은 공극을 유지할 수 있게 된다.
위와 같은 구성으로 이루어진 도로포장용 조성물은 배수성이 좋을 뿐만 아니라 15% 이상의 적당한 보수율을 함께 지니게 되어 도로표면을 통해 흡수된 물이 아 래로 빠지는 속도를 적당히 유지할 수 있다.
즉, 물이 한꺼번에 빠져나가지 않고 2~3일 정도의 시간을 두고 빠져나가므로 주변 식생에 지속적인 물 공급이 가능하고 도로 아래로는 지하수를 형성하는 등 친환경적인 도로포장을 제공할 수 있다.
또한, 위 구성의 도로포장용 조성물을 이용하여 도로포장 작업을 실시하면 가사시간을 4시간부터 최장 6시간까지 확보할 수 있어 작업에 유리하다.
그리고, 시공을 마친 도로 포장체는 24시간 휨강도가 45㎏f/㎠ 이상인 초조강성의 고휨강도를 보이며, 도로 포장체 내에는 유사입도의 골재로 인한 연속 기공이 형성되어 소음을 제거하는 흡음제 역할도 하게 된다.
또한, 도로 표면에도 유사입도의 골재로 인해 적당히 거친 표면이 형성되므로 미끄러짐이 방지되어 자전거 도로에 이용될 경우 양호한 주행성을 확보할 수 있게 된다.
[도 2]는 [도 1]의 보수성 포장층에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포하거나 코팅처리하여 친수표면처리가 이루어진 단면을 확대하여 나타낸 단면도이다.
앞서 [도 1]에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 도로포장용 조성물에는 분말 상태의 산화티탄계 광촉매를 혼합하여 추가할 수도 있지만 [도 2]와 같이 도로포장용 조성물을 사용하여 보수성 포장층을 포설한 후에 광촉매를 분말 살포하거나 코팅처리하여 친수표면처리를 할 수도 있다.
광촉매는 빛을 받으면 강한 산화력이 생겨 화학반응을 촉진시키는 산화티탄 계 물질로서 향균, 탈취 등의 용도로 사용되고 있다.
하지만, 본 발명에서는 광촉매의 이러한 화학적 성질보다는 빠른 물빠짐을 유도할 수 있는 광촉매의 물리적인 성질을 이용하여 앞서 [도 1]에서 제시한 보수성 포장층의 배수성을 더욱 높이는데 활용하였다.
즉, 광촉매는 친수성이 뛰어나서 도로 표층의 대수접촉각을 10°이하로 크게 낮출 수 있다. 따라서, 도로 표면의 물을 빠르게 흡수할 수 있어서 도로에 물이 고이지 않으며, 적은 양의 물도 빨리 흡수하여 보수성 포장의 기능을 향상시킬 수 있다. 도로 표면에 광촉매를 적용했을 경우와 그렇지 않은 경우의 대수접촉각의 차이는 매우 크며 이에 대해서는 후술하는 [도 6]의 실험 결과를 통해 알 수 있다.
앞서 [도 1]에서 제시한 도로포장용 조성물은 보수성이 우수하므로 이를 사용하여 도로를 포장하면 도로포장내에 수분을 보수하여 가지고 있는 장점이 있다. 그러나, 빗물과 같은 물뿐만 아니라 안개, 이슬 등과 같이 극히 적은 양의 수분까지도 보수할 필요성이 있다.
따라서, [도 2]에서 제시하는 광촉매를 이용한 친수표면처리가 [도 1]의 도로포장층에 추가되면 보수성 포장층 표면과 수분과의 대수접촉각을 낮춤으로써 극히 적은 양의 수분까지도 잘 보수할 수 있으므로 보수성 포장의 보수기능을 강화시키는 장점이 있다.
이때, 광촉매를 도로포장용 조성물에 미리 배합하면 별도의 친수표면처리 작업을 할 필요가 없어 시공에 편리하고, 포장층 하부의 수분도 잘 흡수하여 증발시켜 발생하는 기화잠열에 의하여 포장층 상부의 온도상승을 억제하여 열섬현상을 감 소시킬 수 있다.
또한, 광촉매를 별도의 친수표면처리를 통해 분말살포 또는 코팅처리할 경우에는 보수성 포장층 표면과 접하는 수분과의 대수접촉각을 낮춤으로써 수분의 표면장력을 저감시키고 따라서 표면에서 포장층내로 수분이 흡수되는 보수성을 강화시켜 보수량을 증대시키므로 수분 증발에 따른 기화잠열 발생과 그에 따른 열섬현상 억제 효과를 향상시킨다.
[도 3]은 본 발명에서 산화티탄계 광촉매를 분말 혼합한 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 노반 위에 입경 10 ~ 25㎜인 골재를 포함하는 보조기층을 포설한다(S11). 보조기층의 두께는 약 10㎝ 정도로 포설하는 것이 적당하다.
그리고, 포설된 보조기층을 다진다(S12).
그 다음으로, 보조기층 위에 포설할 도로포장용 조성물을 준비한다(S13). 이때, 도로포장용 조성물은 앞서 설명한 바와 같은 배합 구성을 갖는 혼합물이며, 이는 레미콘 공장에서 미리 혼합하여 시공 현장으로 운반할 수도 있고 현장에서 혼합하여 준비할 수도 있다.
그리고, 준비된 도로포장용 조성물에 분말 형태의 산화티탄계 광촉매를 혼합한다(S14). 이때, 광촉매도 역시 현장에서 혼합될 수도 있지만 외부에서 미리 도로포장용 조성물과 혼합한 후에 현장으로 운반해올 수 있다.
그런 후에, 위의 혼합물을 포함하여 구성된 도로포장용 조성물을 피니셔 등 의 장비를 사용하여 보조기층 위에 일정하게 포설하여 표층용 보수성 포장층을 형성한다(S15). 보수성 포장층은 약 5㎝ 정도의 두께로 포설하는 것이 적당하다.
마지막으로, 포설된 표층용 보수성 포장층을 진동 롤러 등으로 다져서 도로 포장을 완성한다(S16).
[도 4]는 본 발명에 따른 도로포장용 조성물로 형성된 보수성 포장층을 다지기 전에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포하는 방식의 현장 타설공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도이다.
(S21) ~ (S24)와 (S26)은 앞서 [도 3]과 각 단계와 동일하며, 광촉매를 혼합하는 단계(S14) 대신에 광촉매를 분말 살포하는 단계(S25)가 추가되었다.
즉, 표층용 보수성 포장층이 포설된 후 이를 다지기 전에 표층용 보수성 포장층에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포한다(S25).
그런 후에 광촉매가 살포된 표층용 보수성 포장층을 다져서 도로 포장이 완성된다(S26).
[도 5]는 본 발명에 따른 도로포장용 조성물로 형성된 보수성 포장층이 경화된 후 산화티탄계 광촉매를 코팅 처리하는 방식의 현장 타설공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도이다.
(S31) ~ (S35)는 앞서 [도 3]의 각 단계와 동일하며, 광촉매를 혼합하는 단계(S14) 대신에 광촉매를 코팅처리하는 단계(S36)가 추가되었다.
즉, 다져진 표층용 보수성 포장층이 경화된 후에 도로 표면을 산화티탄계 광촉매로 코팅 처리하여 도로포장을 마무리한다(S36).
이하, 본 발명에 따른 도로포장용 조성물에 대하여 실험을 실시한 결과는 다음과 같다.
■ 실시예 1
아래의 [표 1]은 실시예 1과 비교예의 조성물질을 나타낸 것이다. [표 1]에서 실시예 1은 칼슘 설포 알루미네이트계 광물질, 무수/이수/반수 석고, 촉진제를 기본 조성으로 배합한 혼합물이며, 여기에 [표 2]에 나타낸 유사입도의 골재를 배합하여 실시예 1의 조성물이 완성된다.
이때, 실시예 1의 포장재 1㎥ 당 사용되는 포장용 조성물은 380㎏으로 하였다.
그리고, 비교예 1은 보통포틀랜드시멘트를 100% 사용한 경우이고, 비교예 2는 조강시멘트를 100% 사용한 경우이다.
[표 1]
Figure 112009044694426-pat00001
[표 2]
Figure 112009044694426-pat00002
[표 2]는 실시예 1에 사용되는 골재의 입도 분포를 나타낸 것으로, 골재의 입도 분포에 따라 입경 2.5mm ~ 5mm의 분포를 갖는 실시예 1-1과 0.3mm ~ 2.5mm의 분포를 갖는 실시예 1-2, 실시예 1-3으로 각각 구분하였다.
그리고, [표 1]의 조성물에 [표 2]의 골재를 혼합한 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3의 포장재의 강도 측정을 위하여 일정 형상을 갖는 틀에 조성물을 투입하여 공시체를 제작하고 상대습도 95%, 온도 23℃의 양생조건에서 기건양생을 행 하였다.
이후, 각각 12시간, 1일, 3일, 7일, 28일의 휨강도를 측정한 결과를 아래의 [표 3]에 나타내었다.
[표 3]
Figure 112009044694426-pat00003
[표 3]을 살펴보면 기존의 투수성 포장재에 사용되고 있는 보통포틀랜드시멘트(비교예 1)과 조강시멘트(비교예 2)에 비해서 본 발명에 따른 실시예 1의 경우에 초기재령(12시간 및 1일)에서의 강도가 매우 높은 경향을 나타내고 있다.
즉, 실시예 1의 경우 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3 모두 현상타설 시공시에 타설 후 12시간 이내에 35㎏f/㎠ 이상의 휨강도 발현이 가능하여 즉시 통행이 가능하며, 24시간 이내에 포장구조체로서 요구되는 45㎏f/㎠ 이상의 휨강도를 완벽하게 발현하는 것을 확인할 수 있다.
이때, 실시예 1-2와 실시예 1-3의 휨강도가 실시예 1-1의 경우에 비해 높게 발현됨을 확인할 수 있다. 즉, 0.3mm ~ 2.5mm의 골재 입도 분포를 갖는 실시예 1-2와 실시예 1-3가 2.5mm ~ 5mm의 골재 입도 분포를 갖는 실시예 1-1의 경우에 비해 보다 높은 휨강도를 발현하고 있음을 알 수 있다.
■ 실시예 2
앞서 실시예 1에서 제작된 공시체 성상을 이용하여 포장재 내부의 수분을 유지하는 보수성능을 측정한 시험 결과를 아래 [표 4]에 나타내었다. 여기에서는 이를 실시예 2로 표기하기로 한다. 또한, 앞서 [표 2]의 골재 분포를 여기에서도 그대로 대응시켜 [표 2]의 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3의 골재를 혼합한 경우를 각각 실시예 2-1, 실시예 2-2, 실시예 2-3으로 표기하기로 한다.
이때, 보수성능을 측정하기 위한 방법은 다음과 같다.
ㆍ공시체의 용적 : V1
ㆍ탈형 후 24시간 이상 수중 포화(공기를 완전히 제거)시킨 수중중량 : W1
ㆍ공시체를 60℃에서 통풍건조시킨 건기중량 : W0
Figure 112009044694426-pat00004
Figure 112009044694426-pat00005
ㆍ아래 [표 4]에서 절건중량은 건기중량(W0)을 의미하고, 전공극률은 최대보수율(체적비), 보수율은 최대보수율(질량비)를 의미한다.
[표 4]
Figure 112009044694426-pat00006
위의 [표 4]에 나타난 실시예 2의 보수성능 시험 결과를 일본 JIPEA 기준치인 0.15g/㎤와 비교해볼 때 기준성능을 만족함을 확인할 수 있다.
즉, 실시예 2-1은 0.227g/㎤의 높은 보수성능을 나타내며, 실시예 2-2와 실시예 2-3의 경우에도 각각 0.195와 0.171의 보수성능을 나타냄으로써 실시예 2-1의 보수성능에 비해서는 다소 낮은 수치를 보이지만 일본 JIPEA 기준치를 충분히 만족하고 있으며 비교예 1과 비교예 2에 비해서도 월등히 높은 보수성능을 나타내고 있음을 알 수 있다.
■ 실시예 3
실시예 3의 시험 결과는 [도 6]에 도시되어 있다.
[도 6]은 산화티탄계 광촉매를 사용하여 조성물의 표면을 친수처리하였을 때 의 대수접촉각의 변화를 측정하여 비교예와 함께 나타낸 그래프이다.
여기에서, 실시예 3은 본 발명에 따른 도로포장용 조성물을 현장타설한 후 산화티탄계 광촉매를 이용하여 조성물의 표면을 친수처리하였을 때의 대수접촉각의 변화를 나타낸 것이다.
그리고, 비교예 1은 본 발명에 따른 도로포장용 조성물을 타설한 후 표면을 친수처리하지 않은 경우이며, 비교예 2는 기존에 사용되는 보통포틀랜드시멘트를 이용한 조성물의 경우이다.
[도 6]의 결과를 통해 실시예 3의 경우 물과의 접촉각이 평균 6°이하로 매우 낮은 수치를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
■ 실시예 4
아래의 [표 5]는 본 발명에 따른 보수성 포장체로 물의 흡수 시험을 실시한 결과를 나타낸 것이다.
실시예 4의 공시체는 4×4×16㎝로 제작하였으며, 60℃의 건조로에서 24시간 건조시킨 것을 사용하였다. 건조상태의 공시체는 바닥면으로부터 물을 끌어올릴 수 있도록 부직포를 깐 위에 설치하고 바닥면을 5㎜ 정도 물에 잠기게 하여 시험 개시 전, 10분, 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 6시간, 10시간, 24시간마다 공시체의 중량을 측정한 후 24시간 함침하여 표면의 수분을 씻어내고 수중중량을 측정하였다.
물의 흡수 높이는 아래와 같이 산출하였다.
Figure 112009044694426-pat00007
t : 공시체 높이
W1 : 탈형 후 24시간 이상 수증 포화(공기를 완전 제거)시킨 수중중량
W0 : 공시체를 60℃에서 통풍건조시킨 건기중량
Wi : 각 흡수시간마다의 공시체 중량
이때, 실시예 4는 친수표면처리된 공시체이다.
그리고, 비교예 1은 본 발명의 조성물로 조성된 공시체이지만 친수표면처리는 되지 않은 경우이며, 비교예 2는 기존 포장에서 사용되는 보통포틀랜드시멘트로 조성된 공시체로 친수표면처리는 되지 않은 경우이다.
[표 5]
Figure 112009044694426-pat00008
그리고, [도 7]에는 산화티탄계 광촉매를 사용하여 친수처리된 보수성 포장체의 시간별 물 흡수높이의 변화를 측정하여 비교예와 함께 나타낸 그래프를 나타 내었다.
[표 5]와 [도 7]의 결과를 통해 비교예 1과 비교예 2의 경우에 비해 실시예 4의 경우에 시간 변화에 따른 물의 흡수높이가 증가함을 확인할 수 있다.
이를 앞서 [표 4]에 나타난 실시예 2의 시험 결과와 종합해볼 때 본 발명에 따른 도로포장용 조성물은 보수성능과 흡수성능이 모두 뛰어나며 충분히 보수된 수분이 증발하면서 발생하는 기화잠열로 인한 노면온도의 상승을 억제하는 보수성 포장의 기능을 효과적으로 발휘함을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[도 1]은 본 발명에 따른 도로포장용 조성물을 포설하여 보수성 포장층이 형성된 전체 도로층의 단면도,
[도 2]는 [도 1]의 보수성 포장층에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포하거나 코팅처리하여 친수표면처리가 이루어진 단면을 확대하여 나타낸 단면도,
[도 3]은 본 발명에서 산화티탄계 광촉매를 분말 혼합한 도로포장용 조성물을 이용한 현장 타설공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도,
[도 4]는 본 발명에 따른 도로포장용 조성물로 형성된 보수성 포장층을 다지기 전에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포하는 방식의 현장 타설공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도,
[도 5]는 본 발명에 따른 도로포장용 조성물로 형성된 보수성 포장층이 경화된 후 산화티탄계 광촉매를 코팅 처리하는 방식의 현장 타설공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도,
[도 6]은 산화티탄계 광촉매를 사용하여 조성물의 표면을 친수처리하였을 때의 대수접촉각의 변화를 측정하여 비교예와 함께 나타낸 그래프,
[도 7]은 산화티탄계 광촉매를 사용하여 친수처리된 보수성 포장체의 시간별 물 흡수높이의 변화를 측정하여 비교예와 함께 나타낸 그래프이다.

Claims (8)

  1. 칼슘 설포 알루미네이트계 클링커 79 ~ 95 중량%;
    무수 석고, 이수 석고, 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%;
    알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염, 알칼리금속황산염, 알칼리금속규산염, 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%; 및
    유기산, 유기산의 염류, 인산, 인산 염류, 붕산, 알칼리금속붕산염, 규불화물, 주석산, 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%;
    를 포함하여 1차 바인더 조성물을 구성하고,
    상기 1차 바인더 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%의 혼합물을 포함하여 구성되는 도로포장용 조성물.
  2. 보통포틀랜드시멘트, 조강시멘트, 초조강시멘트, 백시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 시멘트 20 ~ 70 중량%;
    칼슘설포알루미네이트계 광물질, 알루미나계 광물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 광물질 20 ~ 76.8 중량%;
    무수 석고, 이수 석고, 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%;
    알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염, 알칼리금속황산염, 알칼리금속규산염, 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%; 및
    유기산, 유기산의 염류, 인산, 인산 염류, 붕산, 알칼리금속붕산염, 규불화물, 주석산, 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%;
    를 포함하여 1차 바인더 조성물을 구성하고,
    상기 1차 바인더 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%의 혼합물을 포함하여 구성되는 도로포장용 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도로포장용 조성물은 산화티탄계 광촉매;를 더 포함하여 구성되는 도로포장용 조성물.
  4. 노반 위에 입경 10 ~ 25㎜인 골재를 포함하는 보조기층을 포설하는 단계;
    상기 보조기층을 다지는 단계;
    칼슘 설포 알루미네이트계 클링커 79 ~ 95 중량%와, 무수 석고와 이수 석고와 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%와, 알칼리금속탄산염과 알칼리금속중탄산염과 알칼리금속황산염과 알칼리금속규산염과 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%와, 유기산과 유기산의 염류와 인산과 인산 염류와 붕산과 알칼리금속붕산염과 규불화물과 주석산과 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%를 혼합하여 도로포장용 조성물을 생성하는 단계;
    상기 도로포장용 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%를 균일하게 혼합하는 단계;
    상기 혼합물을 포함하여 구성된 도로포장용 조성물을 상기 보조기층 위에 포설하여 표층용 보수성 포장층을 형성하는 단계; 및
    상기 포설된 표층용 보수성 포장층을 다지는 단계;
    를 포함하여 구성되는 현장 타설공법.
  5. 노반 위에 입경 10 ~ 25㎜인 골재를 포함하는 보조기층을 포설하는 단계;
    상기 보조기층을 다지는 단계;
    보통포틀랜드시멘트와 조강시멘트와 초조강시멘트와 백시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 시멘트 20 ~ 70 중량%와, 칼슘설 포알루미네이트계 광물질와 알루미나계 광물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 광물질 20 ~ 76.8 중량%와, 무수 석고와 이수 석고와 반수 석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 석고 3 ~ 15 중량%와, 알칼리금속탄산염과 알칼리금속중탄산염과 알칼리금속황산염과 알칼리금속규산염과 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 ~ 3 중량%와, 유기산과 유기산의 염류와 인산과 인산 염류와 붕산과 알칼리금속붕산염과 규불화물과 주석산과 구연산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 지연제 0.1 ~ 3 중량%를 혼합하여 도로포장용 조성물을 생성하는 단계;
    상기 도로포장용 조성물 10 ~ 40 중량%와 입경 0.3 ~ 2.5㎜인 유사입도 골재 60 ~ 90 중량%를 균일하게 혼합하는 단계;
    상기 혼합물을 포함하여 구성된 도로포장용 조성물을 상기 보조기층 위에 포설하여 표층용 보수성 포장층을 형성하는 단계; 및
    상기 포설된 표층용 보수성 포장층을 다지는 단계;
    를 포함하여 구성되는 현장 타설공법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 현장 타설공법은, 상기 도로포장용 조성물과 분말 형태의 산화티탄계 광촉매를 혼합하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 현장 타설공법.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 현장 타설공법은, 상기 표층용 보수성 포장층을 다지기 전에 상기 표층용 보수성 포장층에 산화티탄계 광촉매를 분말 살포하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 현장 타설공법.
  8. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 현장 타설공법은, 상기 표층용 보수성 포장층이 경화된 후에 상기 표층용 보수성 포장층의 표면을 산화티탄계 광촉매로 코팅 처리하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 현장 타설공법.
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