KR100995092B1 - 생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장체 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장제 시공방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히 설명하면, 최상층인 투수표면층이 생활폐기물 용융 슬래그와 7호 골재 및 시멘트와 물, 안료, 결합제로 이루어져 있어서 노면에 유입되는 우수 등을 직접 노반에 전달하여 주변 환경 및 식생에 도움을 주어 친환경적이고 동시에 버려지는 생활 폐기물 용융 슬래그를 토건 재료로 활용하여 자원 순환 및 환경 보호에도 유익한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 표면층 위에 다양한 색상과 패턴을 갖는 문양 층을 형성하고 그 위에 유성아크릴 공중합체, 아크릴-우레탄 수지, MMA수지, 폴리우레아 및 폴리아스파틱 폴리우레아 수지 중 한 가지 수지를 도포함으로 외관상 노면을 미려하게 장식하고 시각적 이미지를 부각함과 동시에 미끄럼 저항성 증대 및 내 마모성, 내 충격성이 크게 개선하기 위한 것이다.

Description

생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장체 시공 방법{A construction process of water permeability pavement using melting slug from living waste}

본 발명은 생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장체 시공방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히 설명하면, 최상층인 투수표면층이 생활폐기물 용융 슬래그와 7호 골재 및 시멘트와 물, 안료, 결합제로 이루어져 있어서 노면에 유입되는 우수 등을 직접 노반에 전달하여 주변 환경 및 식생에 도움을 주어 친환경적이고 동시에 버려지는 생활 폐기물 용융 슬래그를 토건 재료로 활용하여 자원 순환 및 환경 보호에도 유익한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 표면층 위에 다양한 색상과 패턴을 갖는 문양 층을 형성하고 그 위에 유성아크릴 공중합체, 아크릴-우레탄 수지, MMA수지, 폴리우레아 및 폴리아스파틱 폴리우레아 수지 중 한 가지 수지를 도포함으로 외관상 노면을 미려하게 장식하고 시각적 이미지를 부각함과 동시에 미끄럼 저항성 증대 및 내 마모성, 내 충격성이 크게 개선하기 위한 것이다.

일반적으로 생활 쓰레기 처리 문제는 산업사회가 시작된 후 현재까지도 중요하게 여겨지는 환경문제로서 과거에는 배출되는 생활 쓰레기를 직접매립하거나 소각하여 처리하였다. 하지만, 이러한 처리 방법은 매립지의 부족 및 2차 환경 피해 등을 야기하였기 때문에 배출되는 쓰레기를 효율적이고 안전하게 소각하는 방법들이 연구되거나 쓰레기의 양을 근본적으로 줄이고 배출되는 쓰레기를 선별하여 재활용하는 방법 또한 고안되어 현재에 이르게 되었다.

소각처리법의 경우 소각을 통하여 쓰레기의 양을 감량시켜 소각재를 처리하나, 발생되는 소각재를 고화 처리하여 재매립하고, 소각재 자체의 환경적인 불안정성이 제기되어 이를 개선하기 위하여 선진국을 시작으로 쓰레기를 녹여 처리하는 용융법이 도입되었고 국내에도 최근 도입되기 시작하였다.

여러 가지 폐기물 중 분리 배출되는 플라스틱이나 유리, 금속은 재가공을 거쳐 재이용되고 있으며 건설폐기물과 고로 슬래그 등은 재활용 기술의 개발로 인하여 재활용이 활발하게 이루어지고 있다. 하지만, 생활 쓰레기를 용융하여 처리한 후 발생되는 생활 폐기물 용융 슬래그는 잠재적인 토건재료로서의 성질을 가지고 있음에도 불구하고 관련 재활용 기술이 미비하여 활발하게 사용되고 있지 않다.

한편, 종래의 투수성 포장재 중 가장 활발히 사용되고 있는 투수 콘크리트는 통상적으로 크기가 5mm ~ 40mm인 골재와 시멘트를 사용하여 투수 콘크리트 층을 조성하게 되는데, 이러한 투수 콘크리트 층에 강수나 침수가 반복될 경우, 내부에 수분이 잔류하는 포수상태가 되고, 나아가 상기 골재 사이로 토사 등이 유입되어 투수콘크리트 층에 적재되기도 한다. 이렇게 되면, 투수성 콘크리트 기층에 유입된 토사와, 그 토사가 함유하고 있는 수분이 계절의 변화에 따라 동결 및 해동을 반복하면서 균열이 발생하거나, 도로 표면이 융기되는 등의 하자를 발생하게 된다.

또한, 종래의 투수성 콘크리트는 각 골재 사이의 결합력이 부족하기 때문에 인장응력에 취약하여 동결 및 해동과 같은 내부적인 요인과, 하중이나 충격 등 외부적인 요인에 의해 쉽게 파손되는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투수 포장체 시공방법에 있어서, 생활쓰레기를 용융 처리하여 얻어진 용융 슬래그를 주 골재로 재이용하고 노면으로 유입되는 빗물 등을 보조기층으로 직접 배수하여 주변 환경 및 식생에 이로운 것이다.

이와 같이 투수 포장체 시공방법은, 대부분 적, 녹색의 단조로운 기존 투수콘크리트를 탈피하여 조화로운 색상과 패턴을 발현하고 내충격성, 내마모성, 미끄럼 저항성이 개선하고자 함을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 투수 포장체 시공방법은 기층과 순환골재를 이용한 쇄석기층을 형성하는 단계와;

상기 쇄석기층 위에 통과중량 백분율 기준으로 2.5mm 체에서 80% 이상 통과하고, 5mm 체에서는 100% 통과하는 생활폐기물 용융 슬래그 45 ~ 55중량부와, 5mm 체에서 90% 이상 통과하고, 2.5mm 체에서는 90% 미만으로 통과하는 용융 슬래그 100중량부를 기준으로, 쇄석 골재 20 ~ 30중량부와, 보통 포틀랜드 시멘트 12 ~ 23중량부와, 물 3 ~ 8중량부와, 색상안료 0.6 ~ 1.3중량부와, 혼화제 0.1 ~ 0.4중량부로 이루어진 투수 포장층을 7cm ~ 20cm의 두께로 형성하는 단계와;

상기 투수 포장층 위에 폭이 5mm ~ 8mm인 줄눈홈을 형성하는 단계와;

상기 투수 포장층 표면에 1~3mm의 유성 아크릴 우레아 공중합체(아크릴-우레탄수지, MMA 수지, 폴리우레아 및 폴리아스파틱 폴리우레아 수지등)를 사용하여 표면층을 형성하고 필요에 따라 넌슬립층이나 문양층을 조성하는 단계로 이루어진다.

본 발명에 따라 시공된 투수성 포장재는 표면으로 유입되는 물을 배수하여 수막현상을 방지하고 도로의 이용성을 높이며 표층에 설치되는 문양은 미끄럼 방지 및 노면을 미려하게 하고 유입되는 물은 해당 지하 면에 저수되어 주변 식생에 도움을 주고 홍수예방 등의 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 시공된 투수성 포장재는 생활폐기물을 용융하여 얻어진 슬래그를 전체 100중량부를 기준으로 44 ~ 55 중량부를 사용하므로, 자원의 재활용 측면에서 매우 유익하며 폐기물을 자원화하여 사용하게 되므로 자원의 순환 화를 촉진하여 친환경 사회에 공헌할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용융슬래그 투수포장구조를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 대한 단면도
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 대한 단면도
도 4a~ 도 4c는 본 발명에 따른 미끄럼 방지기능을 예시한 평면도
도 5a~ 도 5b는 본 발명에 따른 문양 층이 형성된 투수포장 구조를 촬영한 사진이다.

본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 시공되는 투수성 포장재의 구조는 도 2과 같이, 기층(10)과 보조기층(20), 그리고 투수 포장층(30), 줄눈홈(35), 투수 표면층(40), 넌슬립층(45), 문양층(50), 코팅층(60)으로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 시공방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1) 기층(10) 및 보조기층(쇄석기층)(20)의 조성

먼저, 기층(10)은 일반적으로 설계 시 요구되는 기층(10)을 구성한 다음, 기층(10) 위에 크러셔(crusher)로 분쇄시킨 골재를 포설하고 롤러로 평탄하게 다짐하여 보조기층(쇄석기층(20))을 조성한다. 상기 기층(10) 및 보조기층(쇄석기층)(20)의 조성방법은 통상적인 방법이므로 구체적인 설명은 생략한다.

2) 투수 포장층(30)의 조성

상기 보조기층(쇄석기층)(20) 위에 통과 중량 백분율 기준으로 2.5mm 체에서 80% 이상 통과하고, 5mm 체에서는 100% 통과하는 생활폐기물 용융 슬래그 45 ~ 55중량부와, 5mm 체에서 90% 이상 통과하고, 2.5mm 체에서는 90% 미만으로 통과하는 슬래그를 전체 100중량부를 기준으로 순환용 쇄석 골재 20 ~ 30중량부와, 보통 포틀랜드 시멘트 12 ~ 23중량부와, 물 3 ~ 8중량부와, 색상안료 0.6 ~ 1.3중량부와, 혼화제 0.1 ~ 0.4중량부로 이루어진 투수 포장층을 7cm ~ 20cm의 두께로 형성한다.

만일 상기 콘크리트 기층(10)의 두께가 7cm 미만이면 상층부에서 전달되는 하중을 하층부인 보조기층(쇄석기층)(20)에 안정적으로 전달할 수 없고 균열이 발생할 가능성이 증가하며 외부 하중에 능동적으로 저항할 수 없는 동시에 보조기층(쇄석기층)(20)으로부터 투수 포장층(30)이 탈락되기 쉽다. 반대로 20cm를 초과하면 투수성이 저하되고 투수 포장층(30) 내의 보수량이 증가하여 동결 및 해동으로 인한 하자가 발생할 수 있으며 시공비만 증가할 뿐, 추가적인 상승효과를 기대할 수 없다.

또한, 상기 슬래그의 크기가 5mm보다 클 경우 투수구조체 사이의 공극을 효율적으로 메꾸어 줄 수 없기 때문에 강도가 악화될 수 있고 상기 쇄석 골재의 크기가 2.5mm미만이면 투수 포장층(30)의 투수성이 현저하게 불량해지며 반대로 크기가 5mm를 초과하면 투수 포장층(30)의 투수성은 향상되나 상기 슬래그와 균일하게 혼합되기 어렵고 투수 포장층(30)의 표면에 생기는 공극이 너무 많아져서 투수 포장층(30) 속으로 유입되는 이물질의 양이 증가하여 하자가 발생할 우려가 크고, 또 상기 공극의 크기가 커지면 보행감이나 운행 중 진동으로 인해 자전거 등의 승차감이 불량하게 될 우려가 크다.

상기 시멘트는 상기 슬래그와 쇄석 골재를 고정시키는 기능을 하는데, 그 함량이 12중량부 미만이면 슬래그와 쇄석골재 표면에 시멘트가 충분히 코팅되지 않아서 골재 사이의 접착력이 감소하며 결과적으로 투수 포장층(30)의 강도가 저하되는 원인이 된다. 반대로 시멘트의 함량이 23중량부를 초과하면 잉여 시멘트가 투수 포장층(30)내의 슬래그와 골재의 공극으로 침입하여 공극감소로 인한 투수성 감소가 발생하며 경제성도 나빠지게 된다. 상기 시멘트와 결합하여 시멘트 페이스트를 이루는 물이 3중량부 미만이면 시멘트와 효과적으로 혼합되지 않아 경화 불량이 발생하여 포장체의 강도가 감소하며 반대로 8중량부를 초과하면 포장체의 유동성이 증가하여 다짐작업이 어렵게 되어 밀실한 포장체를 이룰 수 없고 잉여 시멘트 페이스트가 포장면 위로 솟아오르는 블리딩 현상이 발생하거나 포장체 내부로 스며들어 투수성이 현저히 감소하게 된다.

상기 색상 안료는 투수 포장층(30)에 색상을 부여하기 위한 목적으로 사용되며 투수 포장층(30) 형성 후 문양층(50)을 조성하거나 투수 표면층(40)형성 시 색상을 부여할 경우 생략할 수도 있다. 안료는 통상적으로 사용되는 일반 안료를 사용하는데 안료가 0.6중량부 미만이면 효과적인 색상발현을 할 수 없으며 반대로 1.3중량부를 초과하게 되면 균일한 조색이 되지 않고 경우에 따라 안료가 뭉쳐 얼룩지게 된다.

상기 혼화제는 일반적인 콘크리트에 사용되는 유동화제와 AE제로서 투입되는 물의 양이 적은 상기 투수 포장체 조성물에 유동성을 부여하여 시공성을 높이고 포장체 조성물 내 연행공기를 발생하여 동결융해 등의 하자에 저항하기 위한 목적으로 사용된다. 상기 혼화제가 0.1중량부 미만이면 원하는 성능 개선을 기대하기 어렵고 반대로 0.3중량부를 초과하면 추가적인 성능개선을 기대하기 어렵고 경제성이 나빠지게 된다.

본 발명에서는 상기 보조기층(쇄석기층)(20)를 형성한 후, 바람직하기로는 투수 포장층(30)을 포설하기 이전에 살수하여 쇄석기층과 투수 포장층 사이의 접착력을 높인 후 상기와 같은 조성으로 이루어진 투수 포장 조성물을 포설하고 다짐하여 투수 포장층(30)을 형성한다. 이때 상기 투수 포장층(30)의 다짐정도는 강도시험 공시체의 90% 이상으로 다짐하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 투수 포장층(30)을 다짐할 때는 롤러나 콤팩터(compactor)를 사용한다. 또한, 곡선부나 기계 다짐이 곤란한 경우에는 흙손을 이용하여 표면마감을 실시할 수 있다. 투수 포장층(30)의 다짐 시에는 포장면의 평탄성을 유지해야 하며, 모든 공정이 연속적으로 이루어져야 포장면의 내구성 및 물리적 성능이 저하되지 않는다.

3) 줄눈홈의 형성 및 마무리 공정

상기 투수 포장층(30)을 포설하고 다짐한 후 경화되기 전, 상기 투수 포장층(30)에다 5 ~ 10m 간격으로 폭이 5mm ~ 8mm인 줄눈홈(35)을 형성한다. 일반적으로 포장층 위에 미치는 하중이 증가하면 포장층 상부에는 압축응력이 발생하고, 그 하부에는 인장응력이 발생하게 된다. 이때 상기 투수 포장층(30)에다 줄눈홈(35)을 형성하면, 상기 압축 및 인장응력의 중립축을 하향시켜 하중이 증가하여도 투수 포장층(30)이 주로 압축응력을 받는 대신, 상대적으로 적은 인장응력을 부담하게 되어 인장력으로 인한 투수 포장층(30)의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명에서 상기 줄눈홈(35)의 간격이 5m 미만이면 경제성이 저하되고, 10m를 초과하면 충분한 중립축의 하향을 기대할 수 없다. 상기 줄눈홈(35)은 줄눈홈 너비에 맞는 막대 등을 이용하여 눌러 형성하는 것이 바람직하나, 투수 포장층(30)이 경화 된 후 다이아몬드 절단기를 사용하여 통상적인 방법으로 형성하여도 무방하다.

줄눈이 형성된 후 줄눈의 보호를 위하여 줄눈 채움재를 사용할 수 있는데 이 경우 줄눈 채움재는 우레탄 수지계열의 탄성이 있는 재료이어야 한다.

4) 투수 표면층(40)의 형성

상기 투수 포장층(30)을 충분히 양생시킨 후, 도 1에서 보여지는 본 발명의 실시 예에서와 같이, 상기 투수 포장층(30) 위에 추가적으로 투명 또는 특정 색상이 발현된 유성 아크릴 우레아 공중합체(아크릴-우레탄수지, MMA 수지, 폴리우레아 및 폴리아스파틱 폴리우레아 수지 등)로 이루어지는 수지로 투수 표면층(40)을 1~3mm(0.5 ~ 1.5kg/)의 두께로 스프레이로 분사하거나 롤러로 도포하여 형성한다. 상기 수지는 통상적으로 이용되는 제품을 사용하며, 상기 투수 포장층(30) 포설시 안료를 첨가하여 컬러 투수 포장층을 형성하였을 경우에는 투수 표면층(40)을 생략하거나 색상이 없는 수지를 사용하여야 하고 안료를 첨가하지 않은 상태의 투수 포장층(30)을 포설할 경우에는 색상이 있는 것을 사용하여 미려한 외관을 형성하도록 한다.

이때 상기 투수 포장층(30)의 투수 공극이 폐색되지 않도록 세심히 주의하며 형성하여야 하는데 상기 투수 표면층(40)의 두께가 1mm미만으로 형성되면 통행에 따른 피막 내구성을 확보하기 힘들어 표면층이 쉽게 마모되며 반대로 3mm를 초과하면 상기 투수 포장층(30)위에 피막을 형성하고 남은 잉여 수지가 포장면의 투수 공극 사이로 침투하여 투수 포장체의 투수성을 저하시킴과 동시에 경제성이 악화된다.

이러한 과정을 통하여 형성된 투수 표면층(40)은 점도가 25~40cc이며 물리적 특성은 압축강도가 300kgf/cm2, 인장강도 55kgf/cm2,부착강도 800kgf/cm2, 내마모성은 17이상을 나타내며 특히 내충격성 및 내화성 등이 우수하여 투수 포장체가 외부충격에 의해 쉽게 파손되거나 변형이 되지 않는 장점이 있고 하층부인 투수 포장층(30)의 골재가 경년 변화에 따른 포장면 품질 열화 등의 원인으로 포장면에서 분리되는 것을 방지하는 기능과 형성된 줄눈 홈의 내구성을 증가시키는 역할을 한다.

상기 투수 표면층(40)을 형성할 때 필요한 경우 미끄럼 방지 기능을 부여하기 위하여 도 2와 같이, 상기 투수 표면층(40)에 도포된 수지를 엠보싱 롤이나 엠보싱 레이크를 사용하여 불규칙한 표면 형상을 형성함으로써 넌슬립층(45)을 조성할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시 예에서는 도 3과 같이, 상기 투수 표면층(40)위에 문양층(50)을 형성한 후 코팅층(60)을 형성할 수도 있다. 이때 문양층(50)은 다양한 색소가 첨가된 칼라 폴리우레아 수지나 아크릴-우레탄 에멀젼 수지를 사용하며 도 4~ 도 4c와 같이, 다양한 문자나 도형, 무늬 등의 패턴으로 구성된다.

상기 문양 층은 주변 환경과 조화를 이루는 색상과 모양을 구성하여 외관상 포장구조를 미려하게 장식함은 물론 상기 문양층(50)은 주변과 조화를 이루는 패턴이 양각으로 형성되어 있어서 미끄럼 방지기능을 갖는다. 상기 코팅충(60)은 형성된 문양층(50)을 통행하중 등으로부터 보호하는 역할을 하며 상기 투수 표면층(40)에서 사용되는 수지를 이용하여 조성하되 하부의 문양층(50)이 선명하게 드러날 수 있도록 안료가 첨가되지 않은 투명한 것을 사용하여야한다.

이 경우 상기 투수 포장층(30)의 공극이 막히지 않도록 특별히 주의해야 하며, 바람직하기로는 상기 투수 표면층(40)을 생략하거나 최대한 얇게 형성한 후, 문양층(50)을 형성하고 문양층(50) 상부에 코팅층(60)을 형성하여 상기 투수 포장층(30)의 투수 공극이 막히지 않도록 세심히 시공하여야 한다. 도 5~ 도 5b는 이러한 과정을 통하여 문양 층이 형성된 포장구조를 촬영한 사진이다.

마지막으로 필요에 따라 도료를 이용하여 차선 및 안내선을 표시한다. 이때 사용되는 도료는 일반적으로 사용되는 도로용 페인트로서 상온 경화형, 수용성, 가열형, 융착식 중 한 가지를 사용하며 표시된 차선이 충분히 건조 한 후 일반인에게 통행을 개방한다.

이상 본 발명에 대한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 상기 실시 예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 특히 본 발명은 편의상 투수포장재용으로 한정하였으나, 본 발명의 목적과 구성이 동일한 범위 내에서 산책로, 공원, 광장, 보차도 및 자전거 도로 이외에도 포장용 투수 블록 등으로도 다양하게 사용할 수 있다

10 : 기층 20 : 보조기층(쇄석 골재 층)
30 : 투수 포장층 35 : 줄눈홈
40 : 투수 표면층 45 : 넌슬립층
50 : 문양층 60 : 코팅층

Claims (5)

1. 기반층과 순환골재를 이용한 쇄석기층을 형성하는 단계와;
   상기 쇄석기층 위에 투수 포장층을 7cm ~ 20cm의 두께로 형성하는 단계와;
   상기 투수 포장층 위에 폭이 5mm ~ 8mm인 줄눈홈의 간격을 5 ~ 10m 간격으로 형성하는 단계와;
   상기 투수 포장층 표면에 1~3mm의 유성 아크릴 우레아 공중합체를 사용하여 투수 표면층을 형성하고, 넌슬립층이나 문양층을 조성하는 단계로 시공되며;
   상기 투수 포장층은 통과중량 백분율 기준으로 2.5mm 체에서 80% 이상 통과하고, 5mm 체에서는 100% 통과하는 생활폐기물 용융 슬래그 45 ~ 55중량부와, 5mm 체에서 90% 이상 통과하고, 2.5mm 체에서는 90% 미만으로 통과하는 용융 슬래그 100중량부를 기준으로, 쇄석 골재 20 ~ 30중량부와, 보통 포틀랜드 시멘트 12 ~ 23중량부와, 물 3 ~ 8중량부와, 색상안료 0.6 ~ 1.3중량부와, 혼화제 0.1 ~ 0.4중량부로 이루어지고;
   상기 넌슬립층은 상기 투수 표면층을 엠보싱 롤이나 엠보싱 레이크를 사용하여 불규칙한 표면 형상이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장체 시공 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 우레아 공중합체는 아크릴-우레탄수지, MMA 수지, 폴리우레아 및 폴리아스파틱 폴리우레아 수지 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장체 시공 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 투수 표면층은 점도가 25~40cc이며 물리적 특성은 압축강도가 300kgf/cm2, 인장강도 55kgf/cm2,부착강도 800kgf/cm2, 내마모성은 17이상을 나타내도록 구성한 것을 특징으로 하는 생활폐기물 용융 슬래그를 이용한 투수 포장체 시공 방법.
5. 삭제

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