KR100972339B1 - 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법 - Google Patents

친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법에 관한 것으로, 천연 골재 1400~1900 ㎏, 시멘트 300~500 ㎏, 황토 분말 50~500 ㎏, 섬유재료 10~50 ㎏, 무기안료 1~60 ㎏, 물 100~300 ㎏의 비율로 포함되는 조성물로 이루어지되, 상기 섬유재료는 균열방지를 위한 보강재로서 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 탄소 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 6~35 ㎏과, 셀룰로오스 섬유 3~10 ㎏과, 동결융해성 강(鋼)섬유 1~5 ㎏의 비율로 각각 함유하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 천연 골재가 체 통과 중량 백분율 기준 25mm 체 100 중량%, 19mm 체 95∼100 중량%, 13mm 체 53∼78 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성된 투수성 골재, 체 통과 중량 백분율 기준 19mm 체 100 중량%, 13mm 체 92∼100 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성된 투수성 골재, 또는 입도 25mm 이하로 형성된 비투수성 골재인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 이용한 포장방법은 지반정리 및 거푸집설치단계와; 상기 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 혼합하는 원료혼합단계와; 상기 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 타설하는 시공단계와; 전압 또는 표면마무리단계와; 양생단계의 순으로 이루어지며, 상기 시공단계 후 포장의 균열을 방지하기 위한 줄눈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물은 인체의 세포를 활성화시켜 혈액순환과 신진대사를 원활히 할 수 있는 원적외선 방사 황토 분말을 다량 혼합함으로써 골재류와 시멘트로 조성되는 일반적인 콘크리트 포장재에 비해 햇빛에 의한 복사열의 방출을 감소시키고, 아울러 시공된 포장면의 크랙을 방지하기 위한 다양한 섬유재료를 첨가하여 도로 포장면의 균열을 방지하며, 황토의 자연적인 정화작용 덕분에 환경유해 원인이 되는 중금속 또는 폐수발생이 현저히 감소하게 되어 깨끗하고 쾌적한 환경을 조성하게 된다. 또한, 본 발명의 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물로 시공된 자전거 도로 또는 산책로 등의 포장은 투수성이 양호하여 강수 시 도로 표면에 수막이 잘 형성되지 않아 포장된 도로를 사용하는 운전자나 보행자의 안전성을 확보할 수 있음과 동시에 자연적인 풍취를 나타내게 되고, 포장면의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법{BIO YELLOW SOIL COMPOSITION FOR PAVING MATERIALS WITH GOOD ENVIRONMENT AND PAVING PROCESS THEREBY}
본 발명은 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 골재류와 시멘트로 구성되는 일반적인 콘크리트 포장재에 인체의 세포를 활성화시켜 혈액순환과 신진대사를 원활히 할 수 있는 원적외선 방사 황토를 혼합하여 햇빛에 의한 복사열의 방출을 감소시키고, 아울러 시공된 포장면의 크랙을 방지하기 위한 다양한 섬유재료를 첨가하여 도로의 균열을 방지하여 내구성을 증가시킴으로써, 사람들이 자주 이용하는 각종 스포츠 시설의 운동장과 공원의 산책로, 보도, 자전거 도로 등에 자연적인 풍취를 나타내고, 환경유해 원인이 되는 중금속이 발생되지 않을 뿐만 아니라 폐수발생이 전혀 없는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 포장공법 및 아스팔트 포장공법은 강도나 내구성 면에서 우수하나 주로 사용되는 포장재료가 아스팔트와 콘크리트로서, 상기 아스팔트와 콘크리트는 모래와 골재를 단순히 아스콘 또는 시멘트에 의해 물리적인 결합상태만 유지하여 도로의 포장을 수행하므로, 빗물 등에 의해 오염성분이 녹아내리거나 화학적 반응에 의해 주변 토양을 악화시킬 뿐만 아니라 콘크리트의 경우 너무 딱딱해 보행감이 좋지 못하고, 또한 콘크리트와 아스팔트의 색상은 친환경성이 미흡하여, 사람들이 자연과 더불어 자주 이용하는 목적의 공원 산책로 또는 광장, 특히 자연경관을 중시하는 문화 유적지의 주변경관을 해칠 수 있다.
따라서 상기 콘크리트 포장공법, 아스팔트 포장공법과 다른 공법으로, 마사토와 생석회를 혼합하여 전압다짐한 공법은 보행성 및 친환경성은 우수하나, 내구성이 떨어져 잦은 유지보수가 뒤따르는 단점이 있고, 최근에는 환경 친화적이면서도 자연경관을 살릴 수 있고, 구하기 쉬우면서도 비용이 저렴한 흙을 포장재로 사용하는 공법으로서, 흙과 시멘트를 혼합하여 다짐한 공법, 흙과 토양 경화제를 다량 혼합하여 지반을 고화시키는 공법이 시도되고 있다.
흙(soil) 또는 토양은 암석이나 동식물의 유해가 오랜 기간 침식과 풍화를 거쳐 생성되고 운반 퇴적된 땅을 구성하는 물질을 의미하며, 그 구성이 무기질과 생물의 유체가 퇴적된 유기질로 이루어져 있으므로 도로를 포장하는 재료로 흙을 사용한다는 것은 주위의 경관을 해치지 않게 되고 오염의 우려가 없는 매우 자연친화적인 재료이므로 도로 포장조성물로 손색이 없다. 그러나 흙은 매우 다양한 성분을 함유하고 있는 비교적 작은 덩어리의 형태로 결속력이 현저히 떨어지는 재료이므로 이를 그대로 도로 포장재로 사용하기란 용이한 일이 아니고, 특히 우리나라의 토양은 염기성 토양이 적고 산성토양이 넓은 지역에 분포되어 있어 농작물 뿐만 아니라 건설자재로의 사용조차 불리한 실정이다. 그럼에도 불구하고, 대한민국 공개특허 제10-2002-85530호에서는 결속력이 떨어지는 흙을 무기계 경화제에 견고하게 결합될 수 있도록 70∼91중량%의 흙과 14∼18중량%의 시멘트, 0.35∼0.49중량%의 안료로 이루어진 혼합물에 1.4∼2중량%의 무기계 경화제를 희석시킨 14∼18중량%의 물을 첨가하는 흙포장 조성물을 개시한 바 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2002-23907호에서는 토양 1㎥에 대해 시멘트 20∼500kg 및 시멘트경화제 0.8kg∼3kg을 혼합하여 토양을 단립결합시켜 표층, 기반을 형성하는 것에 있어서, 상기 토양은 입자경 70㎛ 이하의 실드 또는 점토분을 30중량% 내지 40중량% 함유하는 사질토, 실드질토, 점성토 중 1종을 선택한 토질로 하고, 입자경 70㎛ 이상에서 25㎜ 정도까지의 모래나 잔돌로서 상기 토양의 60중량% 내지 70중량% 범위로 함유되는 친환경적으로 개량된 토양의 포장 시공방법을 제공하고 있다.
그러나 자연의 흙을 그대로 이용하는 상기 공법들은 장기간 습윤상태가 지속되면, 흙으로 환원되고 투수성이 떨어져 동절기에 동결 융해되며, 흙과 시멘트의 혼합시 조건 또는 그 비율에 따라 흙 입자의 팽윤 작용에 의한 균열정도가 심각한 수준이다.
그리고 대한민국 등록특허 제10-0621963호를 보면, 토양에 수재 슬래그를 첨가함으로써 상기 수재 슬래그의 주성분인 가용성 규산질 성분으로 인하여 산성화된 토질을 개질하고 상기 수재 슬래그 입자의 기공으로 인하여 투수성이 향상된 환경 친화적인 조성물로서, 상기 흙포장재용 조성물을 포장면에 포설한 후, 압력을 가하여 다지는 공정으로 우수한 강도의 투수층을 갖는 바닥 포장방법을 제공하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 10-0632207호에서는 셀룰로오스 섬유 보강재를 첨가하여 균열방지 특성을 가지도록 한 도로포장용 재료의 제조 방법을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제10-2008-0100117호에는 마사토를 주재로 하여 시멘트, 토양 경화제, 발포제, 감수제 등을 혼합한 흡수성 도로 포장재에 관한 기술이 개시되어 있다.
그러나 상기 선행기술들은 모두 환경적인 측면과 구조적인 측면, 시공상의 편의성을 다 같이 충족시키기 어려운 문제점이 있으므로, 이에 본 발명은 기존의 콘크리트 포장공법을 이용한 도로 포장재로서, 기존의 콘크리트 조성물에 환경 친화적이고 인체에 유익한 원적외선을 발산하는 다량의 황토와 여러 가지 종류의 섬유재료를 적정량 첨가함으로써 포장재의 강도와 내구성을 더욱 개량하게 되어, 본 발명을 완성한 것이다.
본 발명은 골재류와 시멘트로 구성되는 일반적인 콘크리트 바닥용 포장재에 인체의 세포를 활성화시켜 혈액순환과 신진대사를 원활히 할 수 있는 원적외선 방사 황토 분말을 다량 혼합하여 햇빛에 의한 복사열의 방출을 감소시키고, 아울러 시공된 포장면의 크랙을 방지하기 위한 다양한 섬유재료를 첨가하여 포장면의 균열이 방지됨으로써 내구성을 향상시키며, 황토의 정화 특성에 의해 환경유해 원인이 되는 중금속이 발생되지 않고 폐수발생이 전혀 없는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명자의 선등록 특허 제0563005호 발명의 아스팔트 포장재에 사용되는 투수성 천연 골재를 원료로 사용함으로써 사람들이 자주 이용하는 각종 스포츠 시설의 운동장과 공원의 산책로, 보도, 자전거 도로 등에 투수성이 양호한 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 이용한 포장방법을 제공하여 자연적인 풍취를 나타냄과 아울러 시공상의 정밀성과 편의성을 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명의 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물은, 천연 골재 1400~1900 ㎏, 시멘트 300~500 ㎏, 황토 분말 50~500 ㎏, 섬유재료 10~50 ㎏, 무기안료 1~60 ㎏, 물 100~300 ㎏의 비율로 포함되는 조성물로 이루어지되, 상기 섬유재료는 균열방지를 위한 보강재로서 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 탄소 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 6~35 ㎏과, 셀룰로오스 섬유 3~10 ㎏과, 동결융해성 강(鋼)섬유 1~5 ㎏의 비율로 각각 함유하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 천연 골재가 체 통과 중량 백분율 기준 25mm 체 100 중량%, 19mm 체 95∼100 중량%, 13mm 체 53∼78 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성된 투수성 골재, 체 통과 중량 백분율 기준 19mm 체 100 중량%, 13mm 체 92∼100 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성된 투수성 골재, 또는 입도 25mm 이하로 형성된 비투수성 골재 인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 이용한 포장방법은 지반정리 및 거푸집설치단계와; 상기 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 혼합하는 원료혼합단계와; 상기 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 타설하는 시공단계와; 전압 또는 표면마무리단계와; 양생단계의 순으로 이루어지며, 상기 시공단계 후 포장의 균열을 방지하기 위한 줄눈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물은 인체의 세포를 활성화시켜 혈액순환과 신진대사를 원활히 할 수 있는 원적외선 방사 황토 분말을 다량 함유함으로써 골재류와 시멘트로 조성되는 일반적인 콘크리트 바닥용 포장재에 비해 햇빛에 의한 복사열의 방출을 감소시키고, 아울러 시공된 포장면의 크랙을 방지하기 위한 다양한 섬유재료를 첨가함으로써 도로 포장면의 균열을 방지하여 내구성을 증대시키며, 황토의 자연적인 정화작용 덕분에 환경유해 원인이 되는 중금속 또는 폐수발생이 현저히 감소하게 되어 깨끗하고 쾌적한 노면 환경을 조성하게 된다.
또한, 본 발명의 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물로 시공된 자전거 도로 또는 산책로 등의 포장은 투수성이 양호하여 강수 시에도 도로 표면에 수막이 잘 형성되지 않아 포장된 도로를 사용하는 운전자나 보행자의 안전성을 확보할 수 있음과 동시에 자연적인 풍취를 나타내게 되고, 기존의 콘크리트 포장방법을 그대로 이용하여 시공상의 정밀성과 편의성을 제고시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물의 포장 공정도이다.
본 발명은 천연 골재 1400~1900 ㎏, 시멘트 300~500 ㎏, 황토 분말 50~500 ㎏, 섬유재료 10~50 ㎏, 무기안료 1~60 ㎏, 물 100~300 ㎏의 비율로 포함되는 조성물로 이루어지되, 상기 섬유재료는 균열방지를 위한 보강재로서 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 탄소 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 6~35 ㎏과, 셀룰로오스 섬유 3~10 ㎏과, 동결융해성 강(鋼)섬유 1~5 ㎏의 비율로 각각 함유하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물에 관한 것이다.
이하에서는, 본 발명의 구성에 대한 각 성분의 작용을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
상기 천연 골재는 일반적으로 보통의 강모래, 강자갈, 쇄석 등과 같이 밀실, 견고한 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 경량 골재를 이용한 콘크리트는 강모래, 강자갈을 이용한 콘크리트의 약 3배 정도 중성화가 빠르게 진행하며 이것을 개선하기 위해서는 AE제, 분산제 등의 표면 활성제를 적당량 사용하는 것이 효과적이다. 즉, 본 발명에서는 고비중의 양질 골재의 사용, 혹은 물, 시멘트, 공기량, 세공량이 낮게 되도록 함으로써 탄산가스의 침입을 저지시켜 중성화 진행속도를 효과적으로 지연시켜 열화를 최대한 억제하여 포장재의 내구성을 증대시킨다.
또한, 상기 천연 골재는 강도를 증진하기 위해서는 25mm 이하의 입도를 갖는 일반 골재를 사용하게 되지만(예를 들면, 체 통과 중량 백분율 기준 25mm 체 100 중량%, 19mm 체 90∼100 중량%, 13mm 체 70∼90 중량%, 5mm 체 40∼60 중량%의 입도), 투수성이 증진된 포장재를 제조하기 위한 골재는 체 통과 중량 백분율 기준 25mm 체 100 중량%, 19mm 체 95∼100 중량%, 13mm 체 53∼78 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성하거나, 체 통과 중량 백분율 기준 19mm 체 100 중량%, 13mm 체 92∼100 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성하는 것이 바람직하고, 이는 본 발명자가 등록받은 특허 제10-0563005에 개시되어 있는 아스팔트 혼합물에 관한 발명 중 골재의 입도에 관한 기술을 응용하여 본 발명의 콘크리트 포장재에 부분적으로 적용함으로써 더욱 개선된 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
그리고 황토 분말은 탄산칼슘에 의해 느슨하게 교결되어 있는 연황색 퇴적물로서, 공극률이 큰 실리카(Silica), 산화알루미늄(Aluminina), 산화철 등으로 구성되어 있는데, 황토의 특성은, (1) 입자가 곱고 많은 산소를 함유하고 있으며, (2) 정화능력이 뛰어나고 탈취, 탈지의 성질이 있으며, (3) 진동이나 지진, 폭발로 인한 충격에 강하고 질기며, (4) 원적외선 방사가 탁월하여 인체에 가장 유익한 에너지 곡선에 근접, 인체의 중심부분이 35℃의 체온을 유지, 혈류량을 유지시켜 신진대사 촉진으로 피로를 풀어주는 역할을 하며, (5) 보통 황토 1g 속에는 약 2억~2억5천 마리의 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 복합적으로 순환작용을 일으킬 뿐만 아니라 인체에 유익한 원적외선을 방출하여 해독력, 흡수력, 자정력 등이 뛰어난 것으로 알려져 있다.
상기 황토 분말은 시멘트와 더불어 고결제의 역할을 하는 것으로, 그 사용량은 시멘트 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 1.0 배(10~100 중량부)의 양으로 첨가하는 것이 바람직하고(황토 분말 50~500㎏ / 시멘트 300~500㎏), 상기 황토 분말의 함량이 0.1 배 미만이 될 경우 황토 함량의 부족으로 인해 그 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 발휘하지 못하게 된다는 것은 명백한 것이고, 황토 분말의 함량이 1.0 배를 초과할 경우에는 도로 포장재가 시공된 후의 양생단계 또는 사용 중에 미세크랙이 발생할 우려가 있어 포장재의 내구성이 저하되는 것이므로, 시멘트와 황토 분말의 비율을 상기와 같이 적절하게 조정하는 것이 매우 중요하다.
주지하는 바와 같이, 콘크리트는 시멘트, 물, 잔골재, 굵은골재와 각종 혼화재료를 혼합하여 만든 비빔재료이며, 온도나 습도에 따라 수축하고 팽창하는 성질을 지니고 있다. 따라서 건조수축균열은 콘크리트 중의 수분이 건조됨으로 인해 발생하는 것으로 기온이나 습도 등의 환경조건과 콘크리트의 수축을 구속하는 조건에 따라 여러 가지 형태로 발생한다.
참고로, 콘크리트 포장재의 열화 현상은 내구성에 직접적인 영향을 끼치는바, 콘크리트 포장재의 내구성은 콘크리트 구조물을 둘러싼 주위환경이나 콘크리트 자체의 내적인 원인에 의해 저하된다. 외적요인으로는 물리적, 화학적 혹은 기계적인 것. 즉 기상작용, 온도의 영향, 마모, 전해작용 및 천연 혹은 공업적인 액체나 가스의 침식에 의한 것 등이 있다. 또한 보호되지 않는 콘크리트는 가혹한 환경조건하에서는 성능이 저하되고 이러한 원인에 의해 발생되는 손상의 정도는 콘크리트 자체의 품질에 의해서 크게 달라질 수도 있다. 내적 원인으로서는 알칼리 골재 반응, 골재와 시멘트 페이스트와의 열적 성질의 상위에 의한 체적변화, 혹은 콘크리트의 투수성 등이 있다.
여기서 말하는 내구성은 단독의 원인에 의해 발생되는 예는 거의 없으며, 대부분의 경우 몇 개의 요인이 복합적으로 영향을 미치며 이러한 손상의 원인을 특정한 인자에 의한 것으로 단정하기는 어려운 경우가 많다. 거의 모든 열화가 예를 들면, 건조수축→미세크랙 발생→수분침투→동결융해→크랙발생→동결융해, 중성화, 염해, 화학적 침식과 같은 현상으로 이루어진다고 본다. 이것은 콘크리트가 가지고 있는 단점으로서 균열억제가 거의 불가능하고 그것에 따라오는 여러 가지 현상은 균열이 없을 때 보다 더욱 빠르게 진행될 것이라는 사실은 당연한 것이다.
상기와 같은 이유로, 본 발명에서는 섬유재료를 보강재로서 시멘트 100 중량부를 기준으로 하여 0.02 내지 0.1 배(2~10 중량부)의 양으로 첨가하게 되는데(섬유재료 10~50㎏ / 시멘트 300~500㎏), 상기 섬유 보강재는 도로 포장재의 주성분인 시멘트와 황토 분말과 함께 인장 강도를 더욱 높여 주고, 각 재료들이 잘 결합하게 해 주는 것으로, 이러한 섬유 보강재는 아래에 기재된 범위 내에서 종류별로 적정량 혼합하는 것이 중요하다.
한편, 섬유 보강재는 일반적으로 콘크리트의 인장저항 능력을 증대하고 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하는 등 역학적 성질을 개선, 보강하기 위하여 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 콘크리트에 분산시켜 넣은 것을 말한다.
상기 섬유 보강재는 그 종류에 따라, 합성수지 섬유 보강재, 셀룰로오스 섬유 보강재, 유리 섬유 보강재, 강섬유 보강재 등을 들 수 있는데, 본 발명에서는 합성수지 섬유 보강재로서 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 탄소 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 섬유를 잘게 자른 것을 사용하여 포장재의 결합력을 높이게 된다.
또한, 셀룰로오스(cellulose) 섬유 보강재는 동결저항성, 강도, 인성 및 강성 등이 우수한 목재에서 추출한 셀룰로오스 섬유의 표면에 수산기(OH)를 가지도록 특수 가공하여 콘크리트 내에서 분산과 부착을 촉진하며, 작은 유효직경(약 0.015㎜)으로 시멘트 복합체를 더욱 밀실하게 만들고, 비교적 높은 비표면(약 0.13㎤／ｇ)과 단위체적당 차지하는 섬유수(약 1100개／㎤)가 많기 때문에 포장재 내에서 미소 균열을 억제하고 안정화하며, 섬유의 가교작용 및 높은 인장 강도로 인하여 포장재의 내구성 및 휨인성을 증대하고, 피로하중 및 반복하중에 대한 저항력을 증대시키는 등의 특성을 발휘하게 된다.
그리고 상기 2종의 섬유 보강재와 별도로 동결융해성 강(鋼)섬유 보강재를 첨가하게 되면, 압축강도 뿐만 아니라 콘크리트의 최대 약점인 낮은 인장강도 및 온도의 영향을 개선할 수 있고, 연성이 우수하여 충격하중과 반복하중을 받음으로써 발생하는 콘크리트 포장재의 열화 현상을 최대한 방지할 수 있게 된다.
여기에서 본 발명자가 수많은 실험을 거듭하여 연구한 결과, 상기 합성수지 섬유 보강재와 셀룰로오스 섬유 보강재, 강섬유 보강재는 섬유재료 총중량을 기준으로 각각 6~35, 3~10, 1~5의 비율로 첨가하는 것이 포장재의 작업성과 물성을 개선하기에 가장 바람직한 것으로 조사되었다(합성수지 섬유 6~35㎏ / 셀룰로오스 섬유 3~10㎏ / 강(鋼)섬유 1~5㎏).
다음으로 본 발명에 의한 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물은 색상 발현을 위한 무기안료와 물을 적정량 첨가하여 혼합물을 구성하게 되는데, 그 비율은 천연 골재 1400~1900 ㎏, 시멘트 300~500 ㎏, 황토 분말 50~500 ㎏, 섬유재료 10~50 ㎏과 대비하여 무기안료 1~60 ㎏, 물 100~300 ㎏을 첨가하여 혼합시키는 것이 거푸집이 설치된 지반에 타설하여 포장면을 매끄럽게 시공하기에 적합하다.
마지막으로, 본 발명에 따른 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 이용한 포장방법은 시공단계 후 양생단계로서 보통 24시간 이상 건조시키게 된다는 것은 당업자에게 자명한 것이고, 시공현장의 상태에 따라 필요시 포장의 균열을 방지하기 위한 줄눈을 형성할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 수많은 실험을 거쳐 완성되었으나, 이하에서는 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
(실시예 1)
혼합기에 골재 1400 g, 시멘트 300 g, 황토 분말 100 g, PE 섬유 10 g, 셀룰로오스 섬유 10 g, 강(鋼)섬유 5 g, 무기안료(바이엘,엘리먼츠,데이비스칼라) 5 g 및 기타 분산제, 소포제, 경화촉진제 소량을 첨가하여 균일하게 혼합하여 무기질 칼라 파우더를 조성한 다음, 물을 150 g 첨가하여 제조된 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 2 mm의 두께로 시험용 시편에 도포하고, 경화시켜 도막을 형성하였다.
(실시예 2)
혼합기에 골재 1900 g, 시멘트 500 g, 황토 분말 100 g, PE 섬유 20 g, 셀룰로오스 섬유 3 g, 강(鋼)섬유 2 g, 무기안료(바이엘,엘리먼츠,데이비스칼라) 50 g 및 기타 분산제, 소포제, 경화촉진제 소량을 첨가하여 균일하게 혼합하여 무기질 칼라 파우더를 조성한 다음, 물을 200 g 첨가하여 제조된 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 2 mm의 두께로 시험용 시편에 도포하고, 경화시켜 도로 포장재의 도막을 형성하였다.
(비교예 1) ~ (비교예 3)
비교예 1 내지 비교예 3에 따른 무기질 칼라 파우더의 조성은 표 1에 기재된 바와 같이 다양한 배합비를 제시하며(기타 분산제, 소포제, 경화촉진제 등의 성분은 실시예와 공통됨), 무기질 칼라 파우더로 도로 포장재의 시편을 제조하는 방법은 상기 실시예 1, 2와 같다.
상기 도로 포장재의 시편에 대한 각 실시예 및 비교예에 대한 배합재료 및 그 배합량을 다음 표 1에 나타내었다.
재 료 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비고
골재(㎏) 1400
(투수성 골재)		 1900
(비투수성 골재)		 1400
(투수성 골재)		 1900
(비투수성 골재)		 1600
(비투수성 골재)
시멘트(㎏) 300 500 300 500 400
황토 분말(㎏) 100 100 100 100 -
PE 섬유 10 20 - 10 10
셀룰로오스 섬유(㎏) 10 3 10 - -
강(鋼)섬유(㎏) 5 2 - - -
무기안료(㎏) 5 50 5 50 25 산화철계
물(㎏) 150 200 150 200 200
경화 후 공극률(%) 20 15 18 12 11
(실험예)
상기 실시예 1, 2에 의한 시험시편과 비교예 1, 2, 3의 일반 콘크리트 포장재 조성물로 시험시편을 제작하여 비교 시험을 하였고, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
물성 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비고
인장강도(28일, 상온양생, ㎏/㎠) 52 55 35 33 21 KS F 4041: 2004
압축강도(28일, 상온양생, ㎏/㎠) 210 350 165 240 160 KS F 4041: 2004
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 또는 실시예 2의 포장재 시편은 비교예 1 내지 비교예 3과 비교하여, 황토 분말과 섬유재료의 사용으로 인한 공극율이 높아 경량의 재질임에도 불구하고 인장강도, 압축강도 등의 면에서 모두 우수하였으며(투수성 골재를 사용한 경우에는 실시예 1과 비교예 1에서와 같이 인장강도 48.6%, 압축강도 27.3% 우수하였으며, 비투수성 골재를 사용한 경우에는 실시예 2와 비교예 2, 3과 같이 인장강도 66.7~161.9 %, 압축강도 45.8~118.8 % 우수함), 또한 일반 콘크리트 포장재에 비해 다량의 황토와 여러 가지 종류의 섬유재질로 포함하고 있어 포장재료의 비열이 낮기 때문에 햇빛에 의한 복사열도 감소된다는 것을 충분히 예측할 수 있었다.
상기와 같이 구성된 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하고, 각종 스포츠 시설의 운동장과 공원의 산책로, 보도, 자전거 도로 등의 포장재로서 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.

Claims (6)

  1. 천연 골재 1400~1900 ㎏, 시멘트 300~500 ㎏, 황토 분말 50~500 ㎏, 섬유재료 10~50 ㎏, 무기안료 1~60 ㎏, 물 100~300 ㎏의 비율로 포함되는 조성물로 이루어지되,
    상기 섬유재료는 균열방지를 위한 보강재로서 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 탄소 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 6~35 ㎏과, 셀룰로오스 섬유 3~10 ㎏과, 동결융해성 강(鋼)섬유 1~5 ㎏의 비율로 각각 함유하는 것을 특징으로 하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 천연 골재는 체 통과 중량 백분율 기준 25mm 체 100 중량%, 19mm 체 95∼100 중량%, 13mm 체 53∼78 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량% 입도로 형성된 투수성 골재인 것을 특징으로 하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 천연 골재는 체 통과 중량 백분율 기준 19mm 체 100 중량%, 13mm 체 92∼100 중량%, 5mm 체 10∼31 중량%, 2.5mm 체 10∼21 중량%의 입도로 형성된 투수성 골재인 것을 특징으로 하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 천연 골재는 입도 25mm 이하로 형성된 비투수성 골재인 것을 특징으로 하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물.
  5. 지반정리 및 거푸집설치단계와;
    천연 골재 1400~1900 ㎏, 시멘트 300~500 ㎏, 황토 분말 50~500 ㎏, 섬유재료 10~50 ㎏, 무기안료 1~60 ㎏, 물 100~300 ㎏의 비율로 포함되는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 혼합하는 원료혼합단계와;
    상기 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 타설하는 시공단계와;
    전압 또는 표면마무리단계와;
    양생단계; 의 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 이용한 포장방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시공단계 후 포장의 균열을 방지하기 위한 줄눈을 형성하는 것을 특징으로 하는 친환경 포장재용 바이오 황토 조성물을 이용한 포장방법.
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