KR100975671B1 - 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조방법 - Google Patents

저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지구온난화와 이상기후 현상의 원인인 CO2의 배출을 저감함은 물론 친환경성 기능을 향상키기 위하여 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토 또는 마사토를 결합재로 사용하고, 복수의 무기계수용액, 친수성 단섬유(폴리아미드 섬유, 비닐론 섬유, 나일론 섬유), 보강용 매쉬(비닐론 또는 나일론 등 유기계 섬유 매쉬 또는 U형, W형, 평면형 와이어 매쉬)를 사용하여 고강도, 고인성, 내력증대 및 균열억제 등 우수한 구조성능을 보유하며, 명색 경관용 안료를 동시에 혼입하거나 포장체에 도포함으로서 보수성, 단열성, 불연성, 쾌적성 및 경관조화 성능 등의 친환경성이 우수한 투수 및 보수성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법은 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm, 5 ~ 13mm인 단일입도의 굵은골재와 저탄소 혼합시멘트(3성분계 또는 2성분계 혼합시멘트)를 사용하고, 친환경 성능을 향상시키기 위하여 화강암질 풍화토인 기능성 진사토 또는 마사토를 충전재로서 사용하며, 구조성능 보강재로서 친수성 단섬유(폴리아미드 섬유, 비닐론 섬유, 나일론 섬유), 보강용 매쉬(비닐론, 나일론 등 유기계 섬유 매쉬 또는 U형, W형, 평면형 와이어 매쉬), 복수의 무기계수용액과 명색 경관용 안료 및 혼화제를 사용하여 연속공극률을 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.% 형성되도록 제조함으로서 CO2 및 수화열 저감, 지하수위 확보, 쾌적성 및 경관조화 등의 친환경 성능과 투수성, 보수성 및 단열성의 기능을 동시에 가지는 투수 및 보수성 친환경 포장을 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조방법{The Methods to Manufacture an Highly Durable, Environmentally Friendly Permeability Concrete Composite utilizing Low Carbon blended Cement, Performance Weathered Granite Soil, Water Friendly Chopped Fiber, Pigment, Inorganic Water Solution and Reinforcing Mesh, and Permeability Pavement using it}
본 발명은 시멘트의 사용으로 지구내의 증가추세로 있는 CO2 및 수화열을 저감하고 고강도·고내구성능 및 친환경성을 크게 향상하기 위하여, 다량 부산되고 있는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카퓸 등의 산업부산물을 재활용한 혼합시멘트(저탄소 3성분계 혼합시멘트 또는 저탄소 2성분계 혼합시멘트), 기능성 진사토 또는 마사토, 경관명색용 안료, 친수성 단섬유 신소재, 복수의 무기계수용액을 포함하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고내구성 친환경 투수성 포장의 제조방법에 관한 것이다.
최근 경제성장과 산업의 발전으로 인간의 “삶의 질”이 향상됨에 따라 공원, 보도, 산책로 등의 주거생활지역의 쾌적한 환경조성과 도심지역과 시가지 등의 우수유출 및 지하수위의 확보를 위하여 일반콘크리트가 아닌 투수성 콘크리트의 시공이 매년 증가추세에 있다. 투수성 콘크리트의 제조 시 주재료인 시멘트의 사용 증가로 인하여 지구 온난화의 주요 요인인 CO2가 다량 발생하고 있으며 보통포틀랜드시멘트의 사용으로 시멘트의 수화반응시 상당한 열을 발생함으로서 지구의 이상기후가 빈번히 발생할 뿐만 아니라 해수의 온도가 상승하는 현상의 속도가 빨라지고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 CO2 및 수화열이 다량 발생하는 보통포틀랜드시멘트의 사용량을 줄일 수 있는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카퓸을 다량 사용하는 2성분계 또는 3성분계 혼합시멘트를 적극 사용하고, 친환경적인 건설 소재를 혼입한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 개발이 건설 산업에서 절실히 요구되고 있다.
또한 최근에 공원, 호수, 보도 및 경차도, 산책로 등에 사용되고 있는 투수성 콘크리트 포장은 포장판의 강도, 내구성 및 공용성만을 강조함으로써 결합재로 보통포틀랜드시멘트만을 사용하여 왔으며 이는 도심지의 온도상승과 사막화는 물론 보행자로 하여금 불쾌한 이미지를 주고 있다. 현재 건설산업에서는 주택건설 및 도심지의 재개발사업에 친환경적 이미지를 부여하고자 생태공원, 수목원 및 자연형태 호수 등의 건설이 주목받고 있으며, 이의 시공도 증대되고 있는 현실을 감안할 때 포장 재료 또한 보통포틀랜드시멘트 보다는 친환경 혼화재를 혼입한 2성분계 또는 3성분계 혼합시멘트의 사용이 요구될 뿐만 아니라 나아가 친환경 진사토 및 마사토 등의 화강암질 풍화토를 결합재 및 충전재로 사용한 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 개발이 절실히 요구되고 있다.
한편, 최근 친환경적인 시공재료에 관심이 주목됨에 따라 황토를 사용하여 사찰 또는 문화재의 보도 또는 차도의 품격을 높이고 자연 친화적인 분위기를 연출할 수 있고, 보행 시 탄성을 주어 다리의 피로감을 덜어주고 무릎관절을 보호할 수 있도록 한‘황토 모르타르 조성물의 도포방법’(KR 10-0744176)이 공개된 바 있으나, 황토재료와 화학적 재료 등의 물성이 다른 재료가 혼합되어 각 조성물끼리의 접착력이 기존 시멘트 모르타르에 비해 낮아 시공 후에 먼지를 발생하고, 한중과 서중의 온도변화 및 잦은 외력으로 인하여 포장체가 손실되거나 유실되는 우려가 있다.
또한 기존의 투수성 도로 포장재는 공극률을 높인 일부의 투수성 콘크리트는 내부의 공극을 유지하기 위하여 고무류(고무, 폐타이어 등) 등의 재료를 사용하게 되는데 이러한 고무가 포함되는 투수성 도포포장재는 폐기시에 많은 오염물질을 유발하는 문제점을 내포하고 있으며, 특히 투수성과 경관성을 향상시키기 위하여 표층에 콩자갈을 이용하여 포장체를 시공한 경우는 표층에 골재용 접착제를 살포하거나 살포한 후 양생함으로서 접착제의 악취로 인하여 보행자로 하여금 불쾌감을 조성할 수 있으며 환경오염을 유발할 우려가 있다.
한편 기존의‘섬유보강 칼라투수콘크리트’(특1999-0069187)에서 섬유보강재로서 사용된 폴리프로필렌섬유(Polypropylene Fiber) 등이 비친수성으로 보강효과가 낮아 콘크리트에 사용시 박리·박락현상, 접속부 및 연결부의 파괴현상 등의 문제점과 내구수명 확보가 취약한 물성을 가지고 있다.
이에 본 발명에서는 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합재로서 잠재수경성과 포졸란 반응으로 진사토 및 마사토 입자 사이의 결합재로 작용하여 응결·경화됨으로서 시간이 경과됨에 따라 강도가 증진하는 친환경 혼화재가 혼합된 2성분계 또는 3성분계 혼합시멘트를 사용함과 동시에 포장체의 내부를 충전하는 필러(Filler)와 친환경 결합재로서 환경적으로 무해하며 시멘트와 물의 수화반응시 동시에 결합반응이 가능한 화강암질 풍화토인 진사토 또는 마사토를 사용함으로서 상기의 과제를 달성하고자 노력하였으며, 이와 더불어 복수의 무기계수용액을 첨가하여 알칼리 금속류 및 염기가 이온화 반응을 활성화시켜 진사토 또는 마사토에 포함된 이온과 결합을 더욱 강화할 수 있고 포장체의 안정성, 보수성, 쾌적성이 우수한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장을 개발하게 되었다. 또한 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 강도증진은 물론 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제 등 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 섬유, 비닐론 섬유, 나일론 섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 투수성 포장의 조성물로서 혼입하고 U형, W형, 평면형의 와이어 매쉬 또는 섬유매쉬에서 선택되는 어느 하나의 보강용 매쉬를 포장하부에 배근하여 구조적으로 안정하면서 우수한 투수성능, 차량 등의 소음저감 기능을 갖는 저탄소 녹색성장을 위한 포장관련 산업발전에 크게 기여할 수 있는 발명을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 제조함에 있어 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토 또는 마사토, 복수의 무기계수용액, 친수성 단섬유(폴리아미드 섬유, 비닐론 섬유, 나일론 섬유)를 사용하여 CO2 및 수화열을 저감효과와 포장체에 자연적 이미지를 부각시킴과 아울러 내마모성, 내약품성, 내한성 및 내후성 등의 내구성능이 우수하며, 도심지의 열섬저감 효과와 주변환경과의 조화성능이 탁월함은 물론 포장체의 구조적 안정성을 획기적으로 증가시켜 투수성 포장이 가지는 단점인 짧은 내구년한과 연속공극을 확보를 대폭 향상시킬 수 있도록 한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보강용 매쉬(비닐론 또는 나일론 유기계 섬유 매쉬, U형, W형 또는 평면형 와이어 매쉬)를 이용하여 포장을 함으로써, 중차량 등의 통행이 병행될 경우 투수성 포장의 휨강도 및 휨인성을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 명색경관용 안료를 더 첨가하거나 포장체 표면에 도포함으로써, 하천 및 호수, 공원 등의 주위 경관과의 조화를 이룰 수 있음은 물론 포장체의 내마모성, 안정성, 내약품성, 내한성 및 내후성 등의 내구성능을 획기적으로 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 투수성 콘크리트 조성물의 제조 시 CO2 및 수화열을 저감할 수 있는 저탄소 혼합시멘트와 친환경 소재인 기능성 진사토 또는 마사토, 보강용 섬유 신소재인 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유 및 나일론 단섬유와 및 무기계수용액을 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조방법에 관한 것이다.
사회기반시설의 확충과 도심지의 확대로 인하여 시멘트의 수요가 계속 증가함에 따라 지구상내에 지속적으로 문제시 되고 있는 CO2의 발생을 저감할 수 있음은 물론 저탄소 혼합시멘트와 기능성 진사토 또는 마사토를 사용하여 포장체 내부의 부착력과 결합력을 증대, 수화열의 감소, 내구성능 증대 효과를 얻을 수 있고 흙포장과 같이 시각적으로 자연친화적인 느낌을 줄 수 있음은 물론 보행자로 하여금 콘크리트 제품이라는 불쾌감을 해소할 수 있다.
또한 복수의 무기계수용액을 보조결합재로서 더 포함하여 투수성 포장체의 압축, 휨강도 및 인성 증대와 양생기간을 단축할 수 있어 조기에 통행이 가능하고 포장체의 공극을 지속적으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 보강용 친수성 단섬유와 매쉬를 포장체 내부에 삽입하여 제조함으로서 일반콘크리트 포장체와 동일한 휨강도 및 인성을 확보할 수 있고 양생 시 일어나는 건조수축, 소성균열 및 외력에 의한 균열을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 한중시 동결융해에 대한 저항성의 내구성과 장기변형성능 등이 우수한 것을 특징으로 하는 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장 제조 시 CO2의 저감과 초기 및 장기 강도 증진, 균열억제와 휨강도 및 인성을 증대를 위한 친환경 투수성 콘크리트 조성물로서,
(a) 굵은골재는 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm의 단일입도에서 선택되는 어느 하나의 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 사용하고,
(b) 결합재로서, 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%로 혼합한 저탄소 2성분계 혼합 시멘트; 또는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용하고,
(c) 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 제조 시, 쾌적성과 경관조화 성능은 물론 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성을 향상시키기는 충전재로서 진사토 또는 마사토를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부를 사용하고,
(d) 고유동화제 또는 고성능 AE감수제를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하고,
(e) 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용하고,
투수성, 보수성, 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 (b)로 구성되는 결합재(저탄소 2성분계 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트)에 대하여 물-결합재비로 15 ~ 50%로 하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50 Vol.%로 사용하고,
상기 (a)로 구성되는 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며,
고내구성 친환경 투수성 포장의 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 하는 것을 특징으로 친환경 투수성 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 조성비로 할 경우, 놀랍게도 결합재(저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트)와 기능성 진사토 또는 마사토 입사 사이의 결합력 이 증대되어 투수성 콘크리트 조성물의 강도와 동결융해저항성, 내충격성, 마모저항성 등의 내구성능이 크게 향상되며, 일반 투수성 콘크리트 및 흙포장에 비하여 내부 공극의 형성이 균일하여 투수계수가 증대되고 우수의 투수효과가 탁월하다. 한편 결합재로서 저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트를 사용하여 결합재의 잠재수경성과 수화반응시 CaO, SiO2가 용출되어 수화생성물[Ca(OH)2]을 형성하고 알칼리 자극을 받아 CaO-SiO2-Al2O3-NH2O 등의 또 다른 수화생성물을 형성하게 되는 포졸란 반응으로 인하여 흙의 성분을 가진 기능성 진사토 또는 마사토 입자 사이의 결합재로 작용하여 응결·경화되며, 시간이 경과됨에 따라 강도가 증진하는 효과가 탁월하다. 또한 저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트는 기능성 진사토 또는 마사토간의 이온반응을 활발하게 하여 토양내 유기물의 활성분이 유리상태에 있는 시멘트 내 Ca이온을 흡수하여 시멘트의 수화반응을 저하할 수 있는 휴민산을 제거하고, Ca성분과 Al성분, SO4성분이 결합하여 침상결정체 Ettringite를 형성시켜 침상결정체가 진사토 또는 마사토를 감싸서 시멘트와의 일체화 및 결합력이 크게 향상되고 강도 및 내구성능이 크게 향상된다. 또한 기능성 진사토 또는 마사토를 혼입함으로서 회색의 콘크리트 포장 이미지를 벗어날 수 있으며, 흙포장의 특성인 보습성 및 통기성의 확보, 여름철 대지의 복사열 방출을 감소 및 자외선 차단, 주변식물의 식재환경개선 등의 효과가 향상되었고 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킨다.
또한 본 발명은 상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기화합물 보조결합재로, 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가·사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 중차량 등의 통행이 병행될 경우 투수성 포장의 휨강도 및 휨인성을 증대시키기 위하여 U형, W형, 평면형의 와이어 매쉬 또는 섬유 매쉬에서 선택되는 어느 하나의 매쉬를 포장하부에 배근한 후, 상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 투입하여 포장판의 내력을 확보하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장의 제조방법도 본 발명의 범위에 포한된다.
또한, 상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 10 중량부로 더 첨가하여 포장체 상부에 도포할 수 있다.
또한 본 발명은 보도, 공원 및 주차장에 설치되는 포장용 블록으로,
상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되어 보도, 공원 및 주차장에 설치 시 포장의 투수성, 보수성을 극대화하고 소음저감의 기능을 동시에 가지며,
엇갈려 인접하여 적층되는 블록의 측면이 서로 맞물려 적층되도록 측면과 타측면 중앙에 각각 “
Figure 112010030726812-pat00001
”자형 홈(101)이 형성되고, 상기 홈(101) 양측에 인접한 “
Figure 112010030726812-pat00002
”자형 홈(101)에 삽입되는 돌기(102)가 각각 형성되거나, 인접하여 적층되는 블록의 측면이 서로 맞물려 적층되도록 측면과 타측면 중앙에 “
Figure 112010030726812-pat00003
”자형 홈(101)과 “
Figure 112010030726812-pat00004
”자형 돌기(102)가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록도 본 발명의 범위에 포함된다.
또한 본 발명은 보도, 공원 및 주차장에 설치되는 포장용 블록으로,
상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되어 보도, 공원 및 주차장에 설치 시 포장의 투수성, 보수성을 극대화하고 소음저감의 기능을 동시에 가지며,
정사각형으로 되며 측면과 이와 인접한 측면은 요철돌기(103)가 형성되고 나머지 측면은 상기 요철돌기(103)와 상응하는 요철홈(104)이 형성된 측면부 ;
미끄러움을 방지 및 보행자의 위험 경각심을 심어 줌으로서 각종 사고 발생을 억제할 수 있는 미끄럼방지돌기(105)가 형성되는 상면부 ;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록도 본 발명의 범위에 포함된다.
또한 본 발명은 차도, 보도, 공원 및 주차장에 설치되는 잔디블록으로,
상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되어 차도, 보도, 공원 및 주차장에 설치 시 포장의 투수성, 보수성을 극대화하고 잔디블록 사이로 잔디의 식생이 가능하도록 사각형 또는 원형의 잔디홈(201)이 형성된 잔디블록 구체(200) ;
잔디의 식생면적을 확대시키기 위하여 잔디블록 구체(200) 측면과 모서리에 측면홈(202)과 모서리홈(203)이 구비된 잔디블록의 측면부 ;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 잔디블록도 본 발명의 범위에 포함된다.
또한 본 발명은 차도, 보도, 공원 및 주차장에 설치되는 포장판 및 바닥슬래브로, 상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되어 차도, 보도, 공원 및 주차장에 설치 시 포장의 투수성, 보수성을 극대화하고 소음저감의 기능을 동시에 가지며,
투수성 포장판 및 바닥슬래브(300) 하부에 직경 3.0 ~ 10.0mm의 섬유 또는 와이어를 이용한 요철형 또는 평면형 매쉬(301)가 형성되어,
휨 및 전단응력 등의 내력증대와 균열억제 효과가 우수한 차도, 보도, 공원 및 주차장의 포장판과 공장바닥판 등에 적용이 가능한 친환경 투수성 포장판 및 바닥슬래브도 본 발명의 범위에 포함된다.
이하 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm에서 선택되는 어느 하나의 단일입도의 굵은골재와 결합재로서 저탄소 혼합시멘트(3성분계 또는 2성분계 혼합시멘트), 충전재 및 결합 첨가재로서 화강암질 풍화토인 기능성 진사토 또는 마사토, 보조결합재로서 복수의 무기계수용액을 동시에 포함함으로서 투수성 콘크리트의 내부 골재 사이의 부착력과 결합력을 대폭 향상시키고 보습성, 보수성, 온습성 및 단열성을 가지며 자연적인 흙포장의 이미지를 부각시킴과 아울러 친수성 단섬유 신소재와 보강용 매쉬를 투수성 포장체에 추가적으로 포함함으로서 투수성 포장이 가지는 휨강도 및 인성의 저하, 작은 외력 및 4계절이 뚜렷한 우리나라에서의 동결융해에 의한 균열발생, 충격흡수력의 저하 등의 문제점을 대폭 향상시킨 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장을 제조하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서 굵은골재는 입도가 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm, 5 ~ 13mm에서 선택되는 어느 하나의 단일입도를 갖으며, KS규격의 밀도 2.50 ~ 2.80g/㎤, 단위용적질량 1,350 ~ 1,850kg/㎥, 흡수율 0.1 ~ 3.0%, 실적률 48.0 ~ 68.0%인 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40.0 ~ 70.0Vol.% 사용한다.
상기의 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm, 5 ~ 13mm에서 선택되는 어느 하나의 단일입도 부순돌을 사용함으로써 흙포장보다 공극률 확보가 우수하여 투수계수가 증대되고 보도, 경차도, 공원 및 호수의 산책로 등에서의 물고임 현상을 방지함은 물론 지하수위 확보가 우수하며 보수성 및 보습성을 확보함으로서 도심지의 열섬저감 효과가 탁월하다.
상기 결합재는 저탄소 2성분계 혼합 시멘트 또는 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용할 수 있으며, 상기 저탄소 2성분계 혼합 시멘트는 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%로 혼합한 것을 의미한다. 또한, 상기 저탄소 3성분계 혼합 시멘트는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 것을 의미한다.
이때 상기 고로슬래그 미분말은 KS F 2563 규격의 고로슬래그 미분말을 0.1 ~ 60 중량%를 사용한다. 상기 고로슬래그 미분말의 혼입률이 0.1 중량% 미만인 경우는 수화열저감 및 내구성능의 효과가 없으며, 60 중량%를 초과하는 경우는 과도한 고로슬래그 미분말의 혼입으로 투수성 콘크리트 포장 조성물의 응결 및 수화반응 지연으로 초기강도 확보의 어려우며 작업성이 현저하게 나빠진다.
상기 플라이애시는 KS L 5405 규격인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 실리카퓸은 평균입경 1㎛이하, 밀도 2.0 ~ 2.8g/㎤, 분말도 150,000 ~ 320,000㎠/g이고 화학적 주성분이 SiO2 88 ~ 95 중량%, Al2O3 1 ~ 2.5 중량%, Fe2O3 1.5 ~ 5 중량%, CaO 0.3 ~ 2 중량%, 기타 미량의 원소 1 ~ 4 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 플라이애시 또는 실리카퓸은 0.1 ~ 40 중량%로 사용하는 것이 좋다. 0.1 중량% 미만인 경우는 수화열저감, 유동성 및 내구성능 향상의 효과가 없으며, 40 중량%를 초과하는 경우는 플라이애시 및 실리카퓸의 과도한 혼입으로 수화열저감의 효과는 있으나 투수성 콘크리트 포장 조성물의 응결 및 수화반응 지연으로 초기강도와 공기량의 확보가 어려우며 균일한 품질 및 작업성을 확보할 수 없다.
본 발명에서 상기 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성 향상은 물론 쾌적성과 경관 조화를 위한 충전재 및 첨가 결합재로서 입도가 5mm이하, 밀도 2.1 ~ 2.8g/㎤인 화강암질 풍화토인 기능성 진사토 또는 마사토를 결합재(2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트) 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부로 사용한다. 상기 진사토 또는 마사토의 입도가 5mm이하일 경우에 친환경 투수성 포장 조성물 내부의 충전효과를 발휘할 수 있고, 0.01 중량부 미만인 경우는 단위 콘크리트 조성물에서 충전재로서의 효과가 없으며 20 중량부를 초과하여 사용하는 경우는 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트와의 결합력이 현저하게 떨어져 포장체로서의 압축 및 휨강도를 발휘할 수 없다.
또한 상기의 결합재(저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트)는 잠재수경성을 가지며 수화반응시 CaO, SiO2가 용출되어 수화생성물[Ca(OH)2]을 형성하고 알칼리 자극을 받아 CaO-SiO2-Al2O3-NH2O 등의 또 다른 수화생성물을 형성하게 되는 포졸란 반응으로 인하여 흙의 성분을 가진 기능성 진사토 또는 마사토 입자 사이의 결합재로 작용하여 응결·경화되며, 시간이 경과됨에 따라 강도가 증진하는 효과가 탁월하다. 또한 저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트는 기능성 진사토 또는 마사토간의 이온반응을 활발하게 하여 토양내 유기물의 활성분이 유리상태에 있는 시멘트 내 Ca이온을 흡수하여 시멘트의 수화반응을 저하할 수 있는 휴민산을 제거하고, Ca성분과 Al성분, SO4성분이 결합하여 침상결정체 Ettringite를 형성시켜 침상결정체가 진사토 또는 마사토를 감싸서 시멘트와의 일체화가 원활히 될 수 있는 기능을 가지는 시멘트와 흙의 고화체 역할을 담당하게 된다. 기능성 진사토 또는 마사토는 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 내부공극을 충전하여 과도한 페이스트의 혼입을 방지하여 포장체에 균일한 공극분포를 형성할 수 있도록 함은 물론 강도를 증진시키고 회색의 콘크리트 포장 이미지를 벗어날 수 있고, 흙포장의 특성인 보습성 및 통기성의 확보, 여름철 대지의 복사열 방출을 감소 및 자외선 차단, 주변식물의 식재환경개선 등을 극대화 시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 고유동화제 또는 고성능 AE감수제는 투수성 콘크리트 조성물의 작업성을 증대하고, 유동성을 확보하기 위하여 사용되는 것으로, 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 0.01 중량부 미만인 경우는 페이스트의 유동성 및 투수성 콘크리트 조성물의 작업성을 증대시킬 수 없고, 3.0 중량부를 초과하는 경우는 조성물을 강도저하의 원인이 되며 품질확보에 어려움이 있다. 고유동화제로는 밀도 0.9 ~ 1.5g/㎤, pH 5.5 ~ 9.5, 액상으로 고형분 함량이 40 ~ 50 중량%인 나프탈렌 설폰산염 고축합물계 등을 사용할 수 있다. 고성능 AE감수제는 밀도 0.9 ~ 1.3g/㎤, pH 6 ~ 9, Cl-함량이 0.01%이하, 액상으로 고형분 함량이 40 ~ 50 중량%인 폴리카본산계 등을 사용할 수 있다.
상기 보강재는 친환경 콘크리트 조성물의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 구체적으로 예를 들면, 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용할 수 있다. 상기 친수성 단섬유를 0.01 중량부 미만으로 사용하는 경우는 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 향상시킬 수 없고, 0.25 중량부를 초과하는 경우는 과도한 단섬유의 혼입으로 단섬유간의 Fiber-ball 현상으로 조성물의 강도 및 내구성이 현저하게 감소한다. 보다 구체적으로 보강재로서 밀도 1.05 ~ 1.50g/㎤, 길이 5 ~ 30mm, 인장강도 600 ~ 1,900MPa, 탄성계수가 5 ~ 45GPa인 친수성의 유기섬유인 폴리아미드(Polyamide) 단섬유 또는 폴리비닐(Polyvinyl alcohol ; PVA) 단섬유 또는 나일론(Nylon) 단섬유 중에서 선택되는 하나의 친수성 단섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기계화합물 보조결합재로 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가할 수 있다. 상기 부기계수용액을 0.01 중량부 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 5 중량부를 초과하여 사용하는 경우 단일입도의 굵은골재를 둘러싼 시멘트 페이스트의 결합력을 감소시켜 투수성 콘크리트 조성물의 강도 및 내구성이 저하된다.
보다 구체적으로, 상기 고분자화합물로서 폴리머 분산제로는 고무계의 SBR Latex, 폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴계의 EVA에멀젼, PAE에멀젼 등을 사용할 수 있으며, 수지는 에폭시 수지 또는 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 고분자화합물은 60 ~ 80 중량%를 사용하는 것이 무기계수용액의 점성확보와 결합재와의 결합력을 증진시킬 수 있음으로 바람직하다.
상기 규산질화합물은 무기계수용액과 결합재와의 결합력을 증대시키기 위하여 사용되는 것으로 규산나트륨, 규산칼슘, 알루미나규산염과 폴리아크릴산 나트륨을 혼합한 화합물 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 0.1 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 무기계수용액의 결합력을 증진시킬 수 있음으로 바람직하다.
상기 계면활성제는 분산성을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로 알킬벤젠술폰산염, 모노알킬인산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 지방산 솔비탄에스테르, 지방산 디에탄올아민, 알킬모노글리세릴에테르 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 0.1 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 무기계수용액의 분산성을 향상시키고 고분자화합물과 시멘트의 결합력을 증진시킴으로 바람직하다.
상기 증점제는 점도를 높이기 위하여 사용되는 것으로 셀롤로우즈계 증점제, 폴리사카라이드계 증점제 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 0.1 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 무기계수용액을 투수성 포장 조성물에 혼입시 페이스트의 흘러내림을 방지할 수 있음으로 바람직하다.
상기 분산제는 분산안정성을 높이기 위하여 사용되는 것으로 옥시카르본산계 분산제, 폴리카르본산계 분산제, 폴리카르복실산계 분산제, 알릴에테르에스테르계 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 0.1 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 무기계수용액에 혼입된 고분자화합물을 분산안정성을 향상시킬 수 있음으로 바람직하다.
상기의 복수 무기계수용액은 흙에 포함되어 있는 Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO 등의 성분은 화학적으로 안정된 결정구조를 이루고 있어 화학반응은 거의 없으나, 미량의 자유 이온이 존재하여 복수의 무기계수용액에 포함된 실리케이트와 반응하여 불용성의 염기결합을 형성하고 안정화된 결합체를 형성함으로서 친환경 투수성 포장 조성물의 결합력을 더욱 증진시킨다. 또한, 무기계 수용액 성분 중 하나인 폴리머 분산제 또는 수지가 결합체 표면에 불용성 막을 형성시킴으로서 조성물의 이탈을 방지하여 내구성 증진에 탁월하며, 기능성 진사토 또는 마사토에 포함되어 시멘트와의 결합을 저해하는 물질과의 결속력을 증대시켜 더욱 역학적, 내구성능이 향상된다.
또한 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 포장을 하는 경우, 포장체 하부에 절곡된 U형, W형 또는 평명형의 와이어 매쉬 중에서 선택되는 어느 하나의 매쉬를 배치하여 중차량 등의 통행이 병행될 경우 투수성 포장의 휨강도 및 휨인성을 증가시킬 수 있다. 이때 상기 매쉬는 포장하부에 배근하여 포장판의 내력을 확보할 수 있다.
본 발명의 또 다른 콘크리트 조성물은 양태는 상기 콘크리트 조성물 각각에 대하여 하기의 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 10.0 중량부로 첨가하거나, 포장체 표면에 도포함으로서 하천 및 호수, 공원 등의 주위 경관과의 조화를 이룰 수 있음은 물론 포장체의 내마모성, 안정성, 내약품성, 내한성 및 내후성 등의 내구성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고내구성 친환경 투수성 포장이 투수성, 보수성 및 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 결합재(저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트) 100 중량부에 대하여, 15 ~ 50 중량부로 사용하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50Vol.%로 조절하고, 상기 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며, 고내구성 친환경 투수성 포장의 조성물 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 함으로써 본 발명이 목적으로 하는 효과를 충분히 달성할 수 있다.
이러한 기법으로 발명된 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 사용하여 도심지 등의 지하수위를 확보하고 강우 시 포장의 물고임 현상을 방지할 수 있으며 보수성, 온열성 및 온습성의 효과로 도심지의 열섬효과를 억제할 수 있을 뿐만 아니라 하기의 투수성 포장체, 투수블록 및 투수패널, 투수성 잔디블록을 제공하는 특징을 갖는다.
본 발명의 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 제조방법에 의한 포장블록, 잔디블록, 포장판 및 바닥슬래브의 구성을 이하에 상세히 설명한다.
도 5, 6은 본 발명의 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 제조방법에 의한 포장블록 Type-A, B, C의 사시도 및 설치도를 나타낸 것이다. 포장블록은 본 발명에 의해 제조된 것으로 보도, 공원 및 주차장에 설치 시 포장의 투수성, 보수성을 극대화하고 소음저감의 기능을 동시에 가지며, 포장블록 구체(100)의 연결홈(101)과 돌기(102)를 이용하여 설치가 용이하고 시공 시간을 단축하는 것을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이 각 포장블록마다 연결홈(101)과 돌기(102)가 형성되어 다른 연결장치를 필요로 하지 않으며 포장블록을 연결시 사각형 모양으로 시공이 가능하다. Type-A에서는 엇갈려 인접하여 적층되는 블록의 측면이 서로 맞물려 적층되도록 측면과 타측면에 각각“
Figure 112010030726812-pat00005
”자형 홈(101)과 돌기(102)가 각각 형성된 것을 나타내며, Type-B에서는 측면중앙에“
Figure 112010030726812-pat00006
”자형 홈(101)이 형성되고 그 외측에는 돌기(102)를 형성되어 아령형태로 된 것을 나타낸다.
한편, 포장블록 Type-C는 구체가 정사각형의 형태이고 구체 측면과 이와 인접한 측면은 요철돌기(103)와 나머지 측면은 상기 요철돌기(103)와 상응하는 요철홈(104)이 형성된 측면부가 구비됨으로서 블록의 일체화가 원활하고 결속력을 증대시켜 블록이 어긋나거나 외력의 충격에 의한 블록의 이탈, 파손 및 부분침하를 방지할 수 있으며, 시공기간 또한 단축시켜 공사 투입비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 포장블록의 상부에 미끄럼방지돌기(105)를 구비하여 미끄러움을 방지하고 보행자에게 위험 경각심을 심어 줌으로서 차량 및 인명사고 발생을 억제할 수 있다.
도 7, 8, 9는 본 발명의 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 제조방법에 의한 잔디블록 Type-A, B의 사시도, 측면도 및 설치도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 보도, 주차장, 공원 및 산책로에 설치되는 잔디블록으로 설치시 잔디블록 구체(200)는 투수성, 보수성을 극대화하여 물고임을 방지하고 지하수위 확보, 열섬저감효과 및 소음저감 효과 등의 친환경성 기능을 가지며, 잔디블록 구체(200) 사이로 잔디의 식생이 가능하도록 사각형 또는 원형의 잔디홈(201)이 형성되어 잔디의 뿌리가 용이하게 내릴 수 있을 뿐만 아니라 잔디블록의 측면 및 모서리에 측면홈(202)과 모서리홈(203)이 구비하여 잔디의 식생면적을 확대시켜 친환경적인 포장 시공이 가능하다.
도 10, 11은 본 발명의 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 제조방법에 의한 포장판 및 바닥슬래브 Type-A, B의 시공 측면도 및 정면도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 중·경차도, 보도, 주차장, 공원 및 산책로에 설치가 가능한 것으로 포장판 및 바닥슬래브 구체(300) 사이에 요철형 또는 평면형 매쉬(301)를 삽입하여 차량 및 보행자 등의 외력에 대한 휨 및 전단응력 등의 내력증대와 균열억제 효과가 우수하며 포장판 및 바닥슬래브 구체(300)는 본 발명에 의한 포장 조성물로 제조됨으로서 우수한 투수성, 보수성, 온열성을 가지며 도심지의 열섬저감효과와 우수한 소음저감효과를 가지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 친환경 혼화재인 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나 또는 2종류를 보통포틀랜드시멘트와 혼합한 저탄소 2성분계 혼합시멘트 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트와 기능성 진사토 또는 마사토를 혼합하여 투수성 콘크리트 조성물을 구성함으로써, CO2 발생량을 감소시키고 포장체 내부의 수화열 저감, 골재 사이의 부착력 및 결합력 증대의 효과를 가지며 투수성 포장체에 인위적으로 형성시킨 공극을 일률적으로 확보할 수 있고, 포장의 내구년한을 증대시킴으로서 투수성 포장의 보수 및 보강비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 친환경 투수성 포장에 인위적으로 형성시킨 공극으로 인하여 낮은 강도특성과 콘크리트 침하에 의한 균열, 외력에 의한 파손, 골재의 박락현상 등을 방지하기 위한 친수성 단섬유 신소재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유를 첨가하여 사용하고, 보강용 매쉬로서 비닐론 또는 나일론의 유기계 섬유 매쉬, U형, W형, 평면형 와이어 매쉬를 사용하여 기존 투수성 포장이 가지는 낮은 휨강도·인성으로 발생하는 균열과 내구성 저하의 문제를 동시에 해결함은 물론 구조적 안정성을 대폭 향상시켜 포장체의 보수·보강에 소요되는 비용을 절감할 수 있어 경제적인 가치창출 효과가 우수하며, 포장체의 교체로 인한 폐기물 처리비용 또한 절감할 수 있다.
이러한 친환경 투수성 콘크리트의 조성물에 복수의 무기계수용액을 더 혼합함으로서 투수성 포장의 결합력과 초기강도를 증대시킴은 물론 진사토 또는 마사토의 흙과의 결합을 더욱 증진시킬 수 있으며, 명관경관용 안료를 투수성 포장 조성물에 더 첨가하거나 포장체에 한층 더 도포해 줌으로서 기존 콘크리트 투수성 포장의 딱딱한 이미지를 탈피할 수 있고 내마모성, 내후성, 내유성, 내수성, 미끄럼저항성, 통기성, 미장성 및 시공성이 좋아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장의 제조개념도
도 2는 본 발명에 사용된 2성분계 및 3성분계 저탄소 혼합시멘트
도 3는 본 발명에 의해 제조된 투수성 콘크리트 조성물의 SEM촬영 사진
도 4는 친수성 단섬유 및 보강용 매쉬를 혼입한 투수성 콘크리트 조성물의 휨인성 곡선
도 5는 본 발명에 의해 제조된 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 흡음측정 장비
도 6은 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장용 블록의 사시도
도 7은 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장용 블록의 설치도
도 8은 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장용 잔디블록의 평면도
도 9는 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장용 잔디블록의 측면도
도 10은 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장용 잔디블록의 설치도
도 11은 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장판 및 바닥슬래브의 시공 측면도
도 12는 본 발명에 의해 제조된 투수성 포장판 및 바닥슬래브의 시공 정면도
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예에 사용된 원료는 다음과 같다.
굵은골재는 밀도 2.66g/㎤인 부순돌을 사용하였다.
결합재로 보통포틀랜드시멘트는 밀도 3.14g/㎤, 분말도 3,200㎠/g인 것을 사용하였다. 또한 2성분계 혼합시멘트로 밀도 3.14g/㎤, 분말도 3,200㎠/g인 보통포틀랜드시멘트 60 중량%와 밀도 2.94g/㎤, 분말도 4,500㎠/g인 물성의 고로슬래그 미분말 40 중량%로 혼합된 것을 사용하였다. 또한 3성분계 혼합시멘트로 밀도 3.14g/㎤, 분말도 3,200㎠/g인 보통포틀랜드시멘트 40 중량%와 밀도 2.94g/㎤, 분말도 4,500㎠/g인 물성의 고로슬래그 미분말 40 중량%, 밀도 2.21g/㎤, 분말도 3,288㎠/g인 물성의 플라이애시 20 중량%로 혼합된 것을 사용하였다.
포장체 내부의 충전재로서 밀도 2.56g/㎤인 화강암질 풍화토의 기능성 진사토를 사용하였으며, 보조 결합재로서 SBR Latex를 75 중량%, 규산나트륨 3.5 중량%, 알킬벤젠술폰산염계 계면활성제 2 중량%, 셀롤로우즈계 증점제 2 중량%, 폴리카르본산계 분산제 1.5 중량%, 물 16 중량%를 혼합한 복수의 무기계수용액을 사용하였다.
투수성 포장 조성물의 내부에 목표로 하는 연속공극률 및 투수계수를 확보하기 위하여 페이스트(결합재+물)의 흐름값을 180±10%로 설정하고 혼화제(밀도 1.21g/㎤, pH 8, 액상으로 고형분 함량이 43 중량%인 폴리카본산계 고성능 AE감수제(S사의 ROAECON-PEMA SR5000F)의 첨가량을 결정하였다.
또한 섬유신소재로서 밀도 1.13g/㎤, 인장강도 820MPa인 폴리아미드 단섬유와 밀도 1.30g/㎤, 인장강도 1,560MPa인 비닐론 단섬유 및 밀도 1.15g/㎤, 인장강도 890MPa인 나일론 단섬유를 사용하였다.
주변 경관조화 성능과 내구성능을 향상시키기 위한 명색경관용 안료로서 pH 4 ~ 7인 산화철 안료(O사의 WC YELLOW 313)를 사용하였다.
이하 비교예 및 실시예(표 1, 2, 3)와 같은 배합조건 하에서 Omni믹서로 혼합한 후 실험을 다음과 같이 수행하였다.
고내구성 친환경 투수성 포장에 사용되는 재료의 균등혼합에 의한 품질 만족을 위하여 강제식 믹서 또는 Omni 믹서를 사용하며, 혼합시멘트와 기능성 진사토 또는 마사토, 명색 경관용 안료, 굵은골재 및 전체 섬유신소재(폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유 또는 나일론 단섬유)의 50Vol.%를 60 ~ 120초 동안 혼합하는 Dry-Mixing단계와; 혼합수{물+(고유동화제 또는 고성능 AE감수제)}, 복수의 무기계수용액 및 전체 섬유신소재(폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유 또는 나일론 단섬유)의 50Vol.%를 Dry-Mixing단계를 거친 투수성 콘크리트 조성물과 120 ~ 180초 동안 분할투입방법으로 1차 및 2차 Wet-Mixing단계를 거쳐 고내구성 친환경 투수성 포장 조성물의 혼합을 실시한다. 또한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 성능을 평가하기 위한 공시체의 제작은 소정의 몰드에 굳지 않은 콘크리트를 2층으로 타설한 후 가압형 진동다짐기 또는 봉다짐기를 이용하여 각각의 층마다 다짐을 실시하며, 제작된 공시체의 양생은 24 ~ 48시간 동안 습윤양생을 실시한 후 탈형하여 소정의 기간 동안 23±2℃의 수조에 수중양생을 실시하였다.
연속공극률과 투수계수시험은 일본콘크리트공학협회 『포러스콘크리트의 설계시공법 확립에 관한 연구위원회』의 공극률 및 투수계수 시험방법(안)에 준하여 측정하였다. 압축강도 시험은 φ100×200mm의 원주형 공시체를 제작하여 KS F 2405『콘크리트의 압축강도 시험방법』에 준하여 측정하였으며, 휨강도는 150×150×550mm의 각주공시체를 제작하여 KS F 2408『콘크리트의 휨강도 시험방법』에 준하여 평가하였다. 고내구성 친환경 투수성 포장의 내구성 평가의 일환으로 동결융해저항성 시험을 실시하였으며, 시험방법은 75×75×355mm의 각주공시체를 제작하여 KS F 2456 『급속동결융해에 대한 콘크리트의 저항시험방법』중에 A법(수중 급속 동결융해시험)에 준한 것으로 -18℃ ~ +4℃에서 1일 6사이클로 상대동탄성계수가 60%이하로 될 때까지 소정의 사이클별로 1차 공명주파수를 측정함과 아울러 외관상태를 관찰하여 내동해성을 평가하였다. 또한, 내충격성을 평가하기 위하여 500×500×100mm의 패널 공시체를 제작하여 재령 28일에서 3kg의 강구를 1m 높이에서 자유낙하시켜 공시체의 파괴시 낙하회수를 측정하여 평가하였다.
본 발명에 의해 제조된 고내구성 친환경 투수성 포장의 차량 및 원동기의 소음과 생활소음 등의 소음저감을 평가하기 위하여 φ98×100mm의 공시체를 제작하고 KS F 2814-1『임피던스관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법, 제1부:정재파비법』에 준하여 임피던스관에 의해 흡음계수를 측정하여 소음저감 특성을 평가하였다. 흡음계수의 측정은 임피던스관의 한쪽 끝에 시료를 충진하고 다른 한쪽 끝에 부착된 스피커에 의한 순음이 발생하면 관내에 정재파가 생겨 1/4간격으로 음압의 최대값과 최소값을 측정하고, 다음 식1을 사용하여 정재파비 n을 구하였다.
Figure 112010030726812-pat00007
(상기 식1에서, n : 정재파비, Pmax : 음압의 최대 값, Pmin : 음압의 최소 값이다.)
흡음계수 at는 위에서 구한 정재파비를 이용하여, 다음 식2에 의해 구하였다.
Figure 112010030726812-pat00008
(상기 식2에서, : 흡음계수, n : 정재파비이다.)
하기 실험에서는 단위결합재를 336kg/㎥, 단위수량을 84kg/㎥, 골재입도가 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm, 5 ~ 13mm인 단일입도 부순돌을 1,910kg/㎥ 사용하여 배합하였다.
[표 1] 고내구성 친환경 투수성 포장의 배합 실시예 및 비교예
Figure 112010030726812-pat00009
(주1) 물-결합재비(%) : 물/결합재(2성분계 시멘트 또는 3성분계 시멘트)×100, 중량비
(주2) 보통포틀랜드시멘트 혼입률 : (보통포틀랜드시멘트/결합재)×100, 중량비
(주3) 2성분계 혼합시멘트 혼입률 : (보통포틀랜트시멘트 60 중량%, 고로슬래그 미분말 40 중량%를 혼합한 2성분계 혼합시멘트/결합재)×100, 중량비
(주4) 3성분계 혼합시멘트 혼입률 : (보통포틀랜트시멘트 40 중량%, 고로슬래그 미분말 40 중량% 및 플라이애시 20 중량%를 혼합한 3성분계 혼합시멘트/결합재)×100, 중량비
(주5) 진사토 혼입률 : (진사토/결합재)×100, 중량비
(주6) 섬유 혼입률 : (섬유/결합재)×100, 중량비
(주7) 고성능 AE감수제 혼입률 : (고성능 AE감수제/결합재)×100, 중량비
하기 실험에서는 단위결합재를 336kg/㎥, 단위수량을 84kg/㎥, 골재입도가 5 ~ 10mm인 단일입도 부순돌을 1,910kg/㎥ 사용하여 배합하였다.
[표 2] 고내구성 친환경 투수성 포장의 배합 실시예
Figure 112010030726812-pat00010
(주1) 물-결합재비(%) : 물/결합재(2성분계 시멘트 또는 3성분계 시멘트)×100, 중량비
(주2) 3성분계 혼합시멘트 혼입률 : (보통포틀랜트시멘트 40 중량%, 고로슬래그 미분말 40 중량% 및 플라이애시 20 중량%를 혼합한 3성분계 혼합시멘트/결합재)×100, 중량비
(주3) 진사토 혼입률 : (진사토/결합재)×100, 중량비
(주4) 섬유 혼입률 : (섬유/결합재)×100, 중량비
(주5) 고성능 AE감수제 혼입률 : (고성능 AE감수제/결합재)×100, 중량비
하기 실험에서는 단위결합재를 336kg/㎥, 단위수량을 84kg/㎥, 골재입도가 5 ~ 10mm인 단일입도 부순돌을 1,910kg/㎥ 사용하여 배합하였다.
[표 3]고내구성 친환경 투수성 포장의 배합 실시예
Figure 112010030726812-pat00011
(주1) 물-결합재비(%) : 물/결합재(2성분계 시멘트 또는 3성분계 시멘트)×100, 중량비
(주2) 3성분계 혼합시멘트 혼입률 : (보통포틀랜트시멘트 40 중량%, 고로슬래그 미분말 40 중량% 및 플라이애시 20 중량%를 혼합한 3성분계 혼합시멘트/결합재)×100, 중량비
(주3) 진사토 혼입률 : (진사토/결합재)×100, 중량비
(주4) 비닐론 단섬유 혼입률 : (비닐론 단섬유/결합재)×100, 중량비
(주5) 무기계수용액 혼입률 : (무기계수용액/결합재)×100, 중량비
(주6) 명색경관용 안료 혼입률 : (명색경관용 안료/결합재)×100, 중량비
(주7) 고성능 AE감수제 혼입률 : (고성능 AE감수제/결합재)×100, 중량비
다음의 표 4는 비교예 및 실시예(표1, 2, 3)에 대한 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 품질특성 측정결과를 나타낸 것이다.
[표 4] 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 품질특성
Figure 112010030726812-pat00012
(주1) 동결융해저항성은 -18~4℃를 1싸이클로 하여 상대동탄성계수가 60%될 때까지 싸이클을 측정한 것으로서 다공성 콘크리트의 경우 보통은 40싸이클 이상이며 우수는 50싸이클 이상이다.
(주2) 내충격성은 강구의 낙하회수가 2~3회 이면 보통이고, 4회 이상은 우수이다.
비교예 및 실시예에 대한 품질특성 시험결과를 고찰하여 보면, 공극률은 동일 골재입도에서 2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트를 사용함에 따라 실측 공극률은 감소하는 경향을 나타냈으며, 이는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카퓸이 보통포틀랜드시멘트의 밀도보다 작기 때문에 동일 물-결합재(2성분계 혼합시멘트 또는 3성분계 혼합시멘트)비에서 결합재가 상대적으로 증가되기 때문에 기인된 것으로 판단된다. 그러나 목표공극률과 실측공극률의 차이는 ±2.5% 이내로 허용범위를 벗어나지 않았다. 또한 진사토, 섬유신소재 및 명색경관용 안료를 혼입한 경우의 공극률은 다소 감소하는 경향을 나타냈으며, 이는 진사토, 섬유신소재 및 명색경관용 안료를 결합재에 대한 질량비로 첨가사용하여 복합체 내부에 형성된 공극을 충전시켰기 때문으로 판단된다. 한편 진사토, 섬유신소재 및 명색경관용 안료를 적정량 혼합한 경우, 공극률은 다소 하락하나 압축강도와 휨강도가 증가될 뿐만 아니라, 동결융해저항성이나 내충격성에 있어서도 모두 우수한 효과를 가지는 예상하지 못한 결과를 얻을 수 있었다.
고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 투수계수 특성은 저탄소 혼합시멘트, 진사토, 섬유신소재, 명색경관용 안료를 혼입함에 따라 공극률의 특성과 유사하게 다소 감소하는 것으로 나타났으나, 비교예 및 실시예 모두 투수성 콘크리트로 규정하고 있는 기준값(1×10-2cm/sec)을 만족하는 것으로 나타났다. 한편 충전재로 사용된 기능성 진사토를 혼입할 경우 목표공극률을 낮추기 위하여 과다하게 사용된 페이스트로 인하여 공시체 하부의 공극막힘 현상을 현저히 완화시켜 투수성 포장체의 공극분포를 일정하게 유지할 수 있음을 확인하였다.
압축강도 특성은 동일 목표공극률에서 골재입도가 작을수록 우수한 압축강도 특성을 나타내었으며, 이와 같은 강도특성은 골재입도가 작을수록 일정 단위용적 안에 형성되는 시멘트 페이스트로 피복된 골재의 접점수 및 접지면적이 증가되어 강도 시험을 위한 Load 재하 시 외부 응력에 대한 저항능력 및 응력분산 면적이 증가되었기 때문인 것으로 판단된다. 또한 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 보통포틀랜드와 하나 또는 2종류를 혼합한 2성분계 또는 3성분계 혼합시멘트를 사용한 실시예의 투수성 포장의 경우 보통포틀랜드시멘트만을 사용한 비교예와 동등하거나 그 이상의 강도를 나타내었다. 이와 같은 이유는 초기 이후에는 포졸란 반응으로 인하여 결합재의 강도가 증진하고 보통포틀랜드시멘트보다 혼화재의 분말도가 크기 때문에 Filler효과에 의한 페이스트의 수밀성이 증대될 뿐만 아니라 보통포틀랜드시멘트와의 밀도 차이에 의한 상대적인 결합재량의 증가로 결합재의 강도가 향상되는 것으로 확인되었다. 한편, 진사토를 혼입함에 따라 목표공극률이 감소하고 수화반응의 증대 및 페이스트와의 결합력을 증대시켜 압축강도는 약 7.7 ~ 15.9% 정도 증가하였으며, 섬유신소재(폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유)를 혼입함에 따라 일반 및 포러스콘크리트의 취성파괴를 개선시켜 변형률이 크게 향상되어 연성거동을 나타내었다. 또한 복수의 무기화합물 보조결합재인 무기계수용액과 명색경관용 안료를 첨가하여 사용함에 따라 친환경 투수성 포장의 압축강도는 이를 혼입하지 않은 경우에 비하여 약 1.1 ~ 2.5MPa 정도가 증가하는 현상을 나타내어 강도확보에 더욱 효과적인 것으로 나타났다.
실시예에 대한 휨강도 시험결과를 고찰하여 보면, 혼합시멘트 사용에 따른 휨강도의 경향은 압축강도와 유사하였으며, 진사토 및 무기계수용액, 명색경관용 안료를 혼입할 경우 휨강도가 다소 증가하였다. 한편, 친수성 섬유신소재인 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유 및 나일론 단섬유를 혼입한 경우 섬유신소재를 혼입하지 않은 경우보다 우수한 휨강도 특성을 나타내었다. 이러한 원인은 섬유신소재를 사용함으로서 콘크리트 자체의 인성증대, 균열저항성의 향상되고 외력에 의한 충격흡수 능력이 향상되었기 때문이다.
실시예에 대한 동결융해저항성 시험결과를 분석하여 보면 모든 실시예에서 보통이상의 동결융해저항성을 나타냈으며, 섬유신소재와 무기계수용액 및 명관경색용 안료를 혼입할 경우 우수한 동결융해저항성을 나타냈다. 또한 진사토를 혼입할 경우에도 보강요소를 혼입함으로서 보통포틀랜드시멘트만을 사용한 경우보다 우수한 동결융해저항성을 나타냈다. 이러한 경향은 콘크리트와 접착성이 탁월하고 고인성·고탄성인 섬유신소재를 혼입함에 따라 콘크리트 조직내부의 구속력과 인장강도를 증가시키고 동결 및 융해에 의한 골재분리 및 페이스트 탈락을 방지할 뿐만 아니라 보조결합재인 무기계수용액 및 명관경색용 안료를 혼입함에 따라 골재와 시멘트 페이스트간의 결합력이 증대되었기 때문인 것으로 판단된다.
실시예의 내충격성 시험결과를 고찰하여 보면 2성분계 또는 3성분계 혼합시멘트, 진사토를 혼입함에 따라 강도의 증가로 내충격성이 크게 향상되었으며, 섬유신소재와 보강용 매쉬를 혼입함에 따라 내충격성은 크게 향상되는 경향을 나타내었다. 이러한 원인은 고인성·고탄성의 섬유신소재를 사용함에 따라 콘크리트 내부에 3차원 랜덤분산된 섬유신소재의 복합체 구속능력 향상과 외력에 의한 충격완화는 물론 매트릭스 내부에서 충격에너지를 흡수함에 따라 내충격성이 크게 증대되는 것으로 판단된다. 또한 목표공극률 및 골재입도가 증가함에 따라 내충격성은 다소 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 강도특성의 경향과 유사한 것으로 확인되었다.
다음의 표 5는 비교예 및 실시예(표 1, 2)에 대한 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 내마모성 및 등가휨강도의 결과를 나타낸 것이다.
[표 5] 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 내마모성 및 휨인성 지수
Figure 112010030726812-pat00013

본 발명에 의한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 내마모성 특성을 평가하기 위하여 골재시험용 Los Angeles 마모시험기에 지름이 47.5mm인 강구(무게:438g)를 6개씩 넣고 φ100×63.5mm의 공시체를 제작하여 300회까지 회전시킨 후 공시체의 질량감소율을 측정하였으며, 등가휨강도는 휨강도 시험 시 변형률 게이지를 설치하여 응력-변형률을 구한다면 KS F 2566에 준용하여 산출하였다. 이에 대한 결과를 살펴보면 친수성 단섬유 신소재인 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유 또는 나일론 단섬유를 혼입할 경우 섬유를 혼입하지 않은 경우에 비하여 투수성 포장의 마모에 의한 질량감소율은 약 5.1 ~ 9.9% 감소하였으며, 이는 섬유신소재를 혼입함에 따라 매트릭스의 부착력 및 내부 구조의 치밀성 향상으로 마모저항성 시험 시 발생하는 충격에너지에 의해 발생하는 균열에 대한 저항능력이 향상되었기 때문으로 판단된다. 또한 친수성 단섬유와 보강용 매쉬를 동시에 혼입할 경우 등가휨강도가 크게 증대되었으며 평면형보다 U형의 경우가 약 22%정도 등가휨강도가 크게 나타났다. 이러한 원인은 친수성 단섬유에 사용함으로서 포장 자체의 인성증대, 균열저항성의 향상은 물론 보강용 매쉬를 동시에 혼입함에 따라 투수성 포장체의 일체성이 더욱 향상되고 외력에 의한 내력이 크게 향상되었기 때문으로 판단된다.
다음의 표 6은 비교예 및 실시예(표 1, 2)에 대한 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 소음저감 특성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
[표 6] 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 소음저감 특성
Figure 112010030726812-pat00014
저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 소음저감 특성을 평가하기 위하여 φ98×100mm의 공시체를 제작하고 KS F 2814-1『임피던스관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법, 제1부:정재파비법』에 준하여 임피던스관을 사용하여 중심주파수 영역에서의 흡음계수를 측정하였으며, 이중 250, 500, 1,000, 2,000Hz 에서의 흡음계수를 산술평균한 NRC(Noise Reduction Coefficient)를 평가·분석하였다. 도 4는 본 발명의 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토, 친수성 단섬유 신소재, 경관명색용 안료 및 무기계수용액과 보강용 매쉬를 이용한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 소음저감 특성을 임피던스관에 의해 측정하는 전경을 나타낸 것이다. 먼저 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 골재 입도에 따른 소음특성을 살펴보면 골재입도가 클수록 다소 큰 평균흡음률을 나타내었으며, 이는 골재입도가 클수록 최고를 나타내는 흡음률이 500Hz와 1,000Hz에 가까워지고 목표공극률 다소 증가되기 때문에 비표면적이 상대적으로 커지며 주파수가 발생하였을 때 연속 공극내에서 주파수의 공진현상으로 상쇄되기 때문인 것으로 판단된다. 기능성 진사토를 혼입함에 따라 평균 NRC가 감소하는 경향을 나타내었지만 친수성 단섬유 신소재를 혼입함에 따라 평균 NRC가 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 경향은 친수성 단섬유의 혼입으로 음에너지가 포장체 내부에 침투되면서 섬유에 의한 음에너지 충격흡수와 비표면적의 증대로 소음의 상쇄효과가 커지나 진사토의 혼입으로 공극이 충전되기 때문에 평균 NRC가 다소 감소하는 것으로 판단된다.
이상의 결과로부터 저탄소 혼합시멘트, 기능성 진사토를 이용한 고기능성 콘크리트의 강도 및 내구성능의 향상과 휨인성 증대로 인한 균열저항성을 향상시키기 위하여 친수성 단섬유(폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유 또는 나일론 단섬유)와 보강용 매쉬를 사용하고, 포장체의 내력증진과 내후성, 내유성, 방활성 및 주변경관과의 조화를 향상하기 위하여 복수의 무기계수용액과 명색경관용 안료를 혼합한 고내구성 친환경 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 투수성 포장을 제조함으로서 우수한 역학적 특성 및 구조적 내력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 포장체의 투수성, 보수성, 보습성 및 단열성을 극대화시킴으로서 도심지의 사막화, 홍수화 등을 방지하고 열섬효과를 저감함은 물론 지하수자원의 확보 및 친환경 공원과 도심지 조성에 적합한 포장으로의 적용성을 확인할 수 있었다.
100 : 포장용 블록의 구체 101 : 포장용 블록의“
Figure 112010030726812-pat00015
”자형홈
102 : 포장용 블록의“
Figure 112010030726812-pat00016
”자형 돌기 103 : 포장용 블록의 요철돌기
104 : 포장용 블록의 요철홈 105 : 포장용 블록의 미끄러럼방지돌기
200 : 포장용 잔디블록의 구체 201 : 포장용 잔디블록의 잔디홈
202 : 포장용 잔디블록의 측면홈 203 : 포장용 잔디블록의 모서리홈
300 : 포장판 및 바닥슬래브의 구체 301 : 요철형 또는 평면형 매쉬

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 1) 투수성 포장의 휨강도 및 휨인성을 증대시키기 위하여 U형, W형, 평면형의 와이어 매쉬 또는 섬유 매쉬에서 선택되는 어느 하나의 매쉬를 배근하는 단계;
    2) 상기 매쉬에 (a) 굵은골재는 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm의 단일입도에서 선택되는 어느 하나의 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 사용하고, (b) 결합재로서, 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%를 혼합한 저탄소 2성분계 혼합 시멘트; 또는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용하고, (c) 친환경 투수성 포장의 제조 시, 쾌적성과 경관조화 성능은 물론 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성을 향상시키기는 충전재로서 진사토 또는 마사토를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부를 사용하고, (d) 고유동화제 또는 고성능 AE감수제를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하고, (e) 친환경 투수성 포장의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용하고, 투수성, 보수성, 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 (b)로 구성되는 결합재(저탄소 2성분계 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트)에 대하여 물-결합재비로 15 ~ 50 중량%로 하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50 Vol.%로 사용하고, 상기 (a)로 구성되는 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며, 고내구성 친환경 투수성 포장의 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물을 투입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장의 제조방법.
  5. (a) 굵은골재는 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm의 단일입도에서 선택되는 어느 하나의 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 사용하고,
    (b) 결합재로서, 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%를 혼합한 저탄소 2성분계 혼합 시멘트; 또는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용하고,
    (c) 친환경 투수성 포장의 제조 시, 쾌적성과 경관조화 성능은 물론 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성을 향상시키기는 충전재로서 진사토 또는 마사토를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부를 사용하고,
    (d) 고유동화제 또는 고성능 AE감수제를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하고,
    (e) 친환경 투수성 포장의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용하고,
    투수성, 보수성, 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 (b)로 구성되는 결합재(저탄소 2성분계 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트)에 대하여 물-결합재비로 15 ~ 50 중량%로 하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50 Vol.%로 사용하고,
    상기 (a)로 구성되는 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며,
    고내구성 친환경 투수성 포장의 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물로 제조되어 포장시 투수성, 보수성을 극대화하며,
    엇갈려 적층되는 블록의 측면이 서로 맞물려 적층되도록 측면과 타측면 중앙에 각각 “
    Figure 112010048597121-pat00033
    ”자형 홈(101)이 형성되고, 상기 홈 (101) 양측에 “
    Figure 112010048597121-pat00034
    ”자형 홈(101)에 삽입되는 돌기(102)가 각각 형성되거나, 적층되는 블록의 측면이 서로 맞물려 적층되도록 측면과 타측면 중앙에 “
    Figure 112010048597121-pat00035
    ”자형 홈(101)과 “
    Figure 112010048597121-pat00036
    ”자형 돌기(102)가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록.
  6. (a) 굵은골재는 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm의 단일입도에서 선택되는 어느 하나의 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 사용하고,
    (b) 결합재로서, 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%를 혼합한 저탄소 2성분계 혼합 시멘트; 또는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용하고,
    (c) 친환경 투수성 포장의 제조 시, 쾌적성과 경관조화 성능은 물론 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성을 향상시키기는 충전재로서 진사토 또는 마사토를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부를 사용하고,
    (d) 고유동화제 또는 고성능 AE감수제를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하고,
    (e) 친환경 투수성 포장의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용하고,
    투수성, 보수성, 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 (b)로 구성되는 결합재(저탄소 2성분계 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트)에 대하여 물-결합재비로 15 ~ 50 중량%로 하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50 Vol.%로 사용하고,
    상기 (a)로 구성되는 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며,
    고내구성 친환경 투수성 포장의 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물로 제조되어 포장시 투수성, 보수성을 극대화하며,
    정사각형으로 되며 측면과 이와 인접한 측면은 요철돌기(103)가 형성되고 나머지 측면은 상기 요철돌기(103)와 상응하는 요철홈(104)이 형성된 측면부 ;
    미끄럼방지돌기(105)가 형성되는 상면부 ;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록.
  7. (a) 굵은골재는 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm의 단일입도에서 선택되는 어느 하나의 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 사용하고,
    (b) 결합재로서, 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%를 혼합한 저탄소 2성분계 혼합 시멘트; 또는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용하고,
    (c) 친환경 투수성 포장의 제조 시, 쾌적성과 경관조화 성능은 물론 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성을 향상시키기는 충전재로서 진사토 또는 마사토를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부를 사용하고,
    (d) 고유동화제 또는 고성능 AE감수제를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하고,
    (e) 친환경 투수성 포장의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용하고,
    투수성, 보수성, 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 (b)로 구성되는 결합재(저탄소 2성분계 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트)에 대하여 물-결합재비로 15 ~ 50 중량%로 하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50 Vol.%로 사용하고,
    상기 (a)로 구성되는 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며,
    고내구성 친환경 투수성 포장의 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물로 제조되어 포장시 투수성, 보수성을 극대화하고 잔디의 식생이 가능하도록 사각형 또는 원형의 잔디홈(201)이 형성된 잔디블록 구체(200) ;
    잔디의 식생면적을 확대시키기 위하여 잔디블록 구체(200) 측면과 모서리 에 측면홈(202)과 모서리홈(203)이 구비된 잔디블록의 측면부 ;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 잔디블록.
  8. (a) 굵은골재는 5 ~ 8mm, 5 ~ 10mm 또는 5 ~ 13mm의 단일입도에서 선택되는 어느 하나의 부순돌 또는 폐콘크리트 순환골재를 사용하고,
    (b) 결합재로서, 보통포틀랜드시멘트 40 ~ 99.9 중량%와 고로슬래그 미분말, 플라이애시 또는 실리카퓸에서 선택되는 하나를 0.1 ~ 60 중량%를 혼합한 저탄소 2성분계 혼합 시멘트; 또는 보통포틀랜드시멘트 30 ~ 99 중량%와 고로슬래그 미분말 0.1 ~ 60 중량% 및 플라이애시 또는 실리카퓸 0.1 ~ 40 중량%를 혼합한 저탄소 3성분계 혼합 시멘트를 사용하고,
    (c) 친환경 투수성 포장의 제조 시, 쾌적성과 경관조화 성능은 물론 포장체의 내부결합력 증진과 수밀성을 향상시키기는 충전재로서 진사토 또는 마사토를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 20.0 중량부를 사용하고,
    (d) 고유동화제 또는 고성능 AE감수제를 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 3.0 중량부를 사용하고,
    (e) 친환경 투수성 포장의 강도증진, 건조수축의 저감, 내마모성 증대, 휨강도 증가 및 균열억제와 같은 구조성능을 크게 향상시킬 수 있는 보강재로서 폴리아미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 나일론 단섬유에서 선택되는 어느 하나의 친수성 단섬유를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.25 중량부를 사용하고,
    투수성, 보수성, 단열성을 확보하기 위하여 물을 상기 (b)로 구성되는 결합재(저탄소 2성분계 또는 저탄소 3성분계 혼합시멘트)에 대하여 물-결합재비로 15 ~ 50 중량%로 하여 페이스트(결합재+물)를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 5 ~ 50 Vol.%로 사용하고,
    상기 (a)로 구성되는 굵은골재를 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 40 ~ 70Vol.% 사용하며,
    고내구성 친환경 투수성 포장의 내부에 공극률이 단위 콘크리트 전체용적(1㎥) 대비 8 ~ 30Vol.%로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 콘크리트 조성물로 제조되어 포장시 투수성, 보수성을 극대화하며,
    투수성 포장 판 및 바닥슬래브(300) 하부에 직경 3.0 ~ 10.0mm의 섬유 또는 와이어를 이용한 요철형 또는 평면형 매쉬(301)가 형성되어,
    내력증대와 균열억제 효과가 우수한 친환경 투수성 포장판.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기화합물 보조결합재로, 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가·사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장의 제조방법.
  10. 제 4항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01~10 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장의 제조방법.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기화합물 보조결합재로, 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가·사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록.
  12. 제 5항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01~10 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록.
  13. 제 6항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기화합물 보조결합재로, 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가·사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록.
  14. 제 6항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01~10 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 블록.
  15. 제 7항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기화합물 보조결합재로, 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가·사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 잔디블록.
  16. 제 7항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01~10 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장용 잔디블록.
  17. 제 8항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물의 결합력과 초기강도를 증대시키기 위한 복수의 무기화합물 보조결합재로, 폴리머 분산제 또는 수지에서 선택되는 하나의 고분자화합물 60 ~ 80 중량%, 규산질화합물 0.1 ~ 5 중량%, 계면활성제 0.1 ~ 5 중량%, 증점제 0.1 ~ 5 중량%, 분산제 0.1 ~ 5 중량%, 물 1 ~ 20 중량%로 혼합한 복수 무기계수용액을 결합재 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량부를 첨가·사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장판.
  18. 제 8항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 명색경관용 안료를 결합재 100 중량부에 대하여, 0.01~10 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 투수성 포장판.

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