KR101087594B1 - 친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재 - Google Patents

친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재 Download PDF

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(주)아진토건
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Abstract

본 발명은 마사토, 모래 및 시멘트로 되는 주원료에 폐슬러지 광촉매(TiO2), 메타카올린, 황토, 안료, 아크릴수지 보강섬유, 화학 혼화제, 결합수로 조성되는 친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재에 관한 것이다.
상기와 같은 기능성 흙 콘크리트 포장도로는 복잡하고 각박한 도시로부터 해방감을 갖게되며 고향길의 정감을 갖게하는 흙 콘크리트길 또는 황토길이라 하여 휴양시설의 일반도로 공원 및 아파트 산책로, 도심지 자전거도로, 보행자 전용도로, 문화유적지 진입로, 유적지 경내, 광장, 주차장, 사찰경내 및 진입도로 자연경관과 조화를 요하는 지역의 도로포장과 산책로 등에 적용되어 현재까지 사용되어온 소위 흙 콘크리트 도로 또는 황토길에 보다 나은 기능성 및 강도물성, 향상된 천연적인 미감, 친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재에 관한 것이다.

Description

친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재{The functional soil-concrete pavement that funtion of intimate environment is given}
본 발명은 마사토, 모래 및 시멘트로 되는 주원료에 폐슬러지 광촉매(TiO2), 메타카올린, 황토, 안료, 아크릴수지 보강섬유, 화학 혼화제, 결합수로 조성되는 친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재에 관한 것이다.
상기와 같은 기능성 흙 콘크리트 포장도로는 복잡하고 각박한 도시로부터 해방감을 갖게되며 고향길의 정감을 갖게하는 흙 콘크리트길 또는 황토길이라 하여 휴양시설의 일반도로 공원 및 아파트 산책로, 도심지 자전거도로, 보행자 전용도로, 문화유적지 진입로, 유적지 경내, 광장, 주차장, 사찰경내 및 진입도로 자연경관과 조화를 요하는 지역의 도로포장과 산책로 등에 적용되어 현재까지 사용되어온 소위 흙 콘크리트 도로 또는 황토길에 보다 나은 기능성 및 강도물성이 향상된 천연적인 미감이 부여된 친환경 기능성이 부여된 기능성 흙 콘크리트 포장재에 관한 것이다.
최근 급격한 산업의 발전에 따라 환경오염이 심각한 문제로 대두되면서 국내외적으로 친환경에 대한 관심이 높아지고 환경오염방지에 대한 관심과 더불어 건강한 삶에 대한 욕구가 높아지고 있으며 더욱이 현정부의 저탄소 녹색성장의 비전아래 녹색성장을 위한 생태문화공간을 조성하는 사업에 콘크리트가 많이 이용되고 있으나 일반적인 흙 콘크리트의 경우 그 기능 및 성능은 압축강도, 내구성, 시공성 등의 일반적인 물성과 흙을 사용한다는 점을 부각시켜 자연친화적인 포장재라는 것에 한정되어 있는 실정이다.
반면에 본원 발명에서 시도하는 기능성 흙 콘크리트는 종래 흙 콘크리트가 가지는 장점을 가지면서 정수 및 하수처리장에서 발생된 폐슬러지를 재활용하여 생산한 폐슬러지 광촉매(TiO2)를 첨가하므로서 고가의 버진(virgin) 등급의 광촉매(TiO2)에 비해 생산원가를 저렴하게 하므로서 우수한 경쟁력을 가지며 외부에서 에너지공급 없이 태양광 및 빛 에너지만을 이용하여 환경정화를 할 수 있게 하는 물질로서 물리적으로 안정하며 내약품성, 자외선차단성, 분산내구성, 높은 반응성과 활성도를 가지고 있어 대기중의 질소산화물(NOx), 증발성 유기화합물(VOCs) 등 오염물질을 제거할 수 있는 대기정화기능, 수질정화기능, 악취제거해독, 환경정화기능, 보수기능 등을 갖고 있다. 그밖에도 천연색상의 확보와 유지를 위해서 마사토를 사용하고 있고, 또한 주성분이 할로사이트(Hallosite : Al2O3·2SiO2·nH2O)인 고령토를 열처리하여 얻어진 메타카올린의 첨가에 따라 종래 흙 콘크리트의 취약점으로 남아있는 압축강도, 인장강도 등의 강도물성을 향상시킬 수 있고 그밖에도 원적외선 방사기능이 부여되고 또한 더욱 높은 인장 및 파열강도를 얻기 위하여 아크릴 보강섬유와 기능성물질들의 균질화 분산성과 워커빌리티 및 내구성 향상을 위한 화학혼화제로서 멜라민계 고성능 유동화제(MSF)를 사용한다.
상기 본원발명과 관련된 분야의 종래기술을 알아보면,
국내등록특허공보(등록번호 제457997호)에는 황토콘크리트 조성물이 소개되고 있다. 기술의 구성은 일반시멘트 콘크리트몰탈 제조시 사용되는 시멘트, 골재(잔골재, 굵은골재), 유동화제, 물로 조성되는 시멘트콘크리트 조성물에 황토미세분말을 상기 시멘트중량에 대해서 5~30%를 혼합하여 마이크로 필러효과, 시멘트의 수산화칼륨과의 포졸란 반응에 의해 압축강도를 증진시키는 황토조성물에 관한 것으로 여기에서 황토에 대하여 건조온도와 입경에 따른 비표면적을 한정시킨 황토에 불과할 뿐 통상의 시멘트조성물에 황토를 첨가하여 시멘트콘크리트에 황토색상을 표출시킨 정도의 흙 콘크리트라 할 수 있다.
다른 종래기술로서 국내등록특허공보(등록번호 제460262호)에는 레드머드(Redmud)를 이용한 인조황토몰탈의 제조방법 및 인조황토 시공방법에 관한 기술이 소개되고 있다.
기술의 구성인즉, 보오크사이트에 가성소다를 첨가하고 가열하여 알루민산소다를 추출하고 남은 잔사 즉, 레드머드에 고령토 또는 제올라이트 30~70% 첨가하여 혼합시킨 혼합물을 소성처리하여 활성화시킨 인조황토 100중량부에 생석회 30~50중량부, 미장용모래(잔골재) 70~100중량부, 혼화제 3~5중량부를 혼합해서된 인조황토몰탈로서 이는 인조황토의 함량비율이 지나치게 높고 수경화물질로서 높은 강도를 발현하는 시멘트가 아닌 생석회를 사용하므로서 결합력이 약하여 포장도로로서 소정의 압축강도, 인장강도 등의 물성을 기대할 수 없고 색상 또한 알칼리성이 지속적으로 유지되지 않으면 희미하게 퇴색되는 경향이 있다.
또 다른 종래 관련기술로서 등록특허공보(등록번호 제408594호)에는 황토도로 포장재와 그 제조방법이 개시되어 있다. 기술내용은 시멘트, 자갈, 모래, 황토로 구성된 도로포장재에 있어서 황토를 구워 분쇄한 100~150메쉬 황토분말을 사용하되 시멘트와 황토비율을 1:0.78~1.42이고 붉은색과 노란색의 산화철을 조합한 안료를 시멘트량에 대하여 2.67~5.5%첨가 혼합하여 이 혼합물에 자갈, 모래, 물을 도로의 용도에 따라 시멘트에 대한 황토비 및 산화철(안료)의 첨가비를 조절한 도로포장재와 그 제조방법이라 할 수 있다.
이와 같은 도로포장재는 도로의 용도에 따라 시멘트에 대한 황토비 및 산화철(안료)의 첨가비를 조절하므로서 도로포장재의 구성비가 달라지므로 확정된 발명이라 할 수 없고 특히 시멘트와 황토비율이 대등하다 할 수 있어 이와 같이 황토함량이 많을 경우 강도물성이 저하됨은 당연하다 할 수 있고, 이 발명 역시 특별한 강도보강 없이 통상의 시멘트조성물에 황토 및 적색 또는 황색의 산화철을 첨가하여 천연적인 색상을 발현하는 수준의 흙 콘크리트를 제공하는 정도의 발명이라 할 수 있다.
이상에서 언급한 황토도로나 흙 콘크리트도로는 일반적인 콘크리트 조성물인 굵은골재, 잔골재 또는 모래, 채움재, 혼화제에 황토, 안료(적색 또는 황색 산화철) 등을 첨가한 흙 콘크리트 포장도로라 할 수 있으며 가장 큰 문제는 일반적인 콘크리트조성물(몰탈)에 황토 또는 기타 흙을 첨가하여 흙 콘크리트 조성물을 조성함에 있어 시멘트에 대한 황토 또는 기타 흙 종류의 첨가비율이 높아짐에 따라 흙 콘크리트 포장도로의 압축강도, 인장강도, 파열강도 등의 강도물성이 떨어짐에 있고 사용량을 줄이면 황토 또는 흙길의 운치가 나지 않는다. 그밖에 흙 콘크리트기능은 천연적인 황토 또는 산화철에 의한 붉고 노란색상을 구현하거나 황토에 의한 원적외선 방사기능을 갖는 정도의 흙 콘크리트라 할 수 있는바, 이와 같은 흙 콘크리트의 종래기능들을 그대로 유지하면서 많은량의 흙 사용에 따른 강도의 보강, 내구성의 향상, 보다다양하면서 적극적인 기능을 갖는 기능성 흙 콘크리트를 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 종래 시멘트, 생석회, 기타 수경성을 갖는 물질중의 하나 이상의 수경성물질, 굵은골재, 잔골재 또는 모래, 채움재, 혼화제로 조성되는 일반적인 시멘트콘크리트 조성물에 황토, 점토, 기타 흙 중에서 선택되는 하나의 흙 및 안료(적색 산화철), 합성수지 보강사, 혼화제를 첨가해서되는 흙 콘크리트 조성물(흙길 포장재)의 문제점 해결과 함께 흙 콘크리트에 보다 다양하고 적극적인 기능을 부여한 친환경 기능성을 부여한 기능성 흙 콘크리트 포장재를 제공함에 있다.
색상발현에 도움이되는 시멘트, 마사토, 황토, 폐슬러지 광촉매(TiO2), 고령토의 열처리에 따른 결정변화로 얻어지는 메타카올린, 아크릴수지 보강섬유, 화학 혼화제(멜라민계 고성능 유동화제)로 조성되는 기능성 흙 콘크리트 조성물로 강도물성의 향상, 미려한 천연색상의 발현, 대기 및 수질정화기능, 원적외선 방사기능, 악취제거기능 등과 같은 우수한 경쟁력을 확보한 친환경 기능성을 부여할 수 있는 기능성 흙 콘크리트 도로포장재를 제공하므로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.
본 발명에 의한 기능성 흙 콘크리트 포장재는 종래 흙 콘크리트 포장재에 비해 높은 압축강도 및 인장강도를 확보하므로서 내구성을 향상시킬 수 있고 대기 및 수질정화기능 및 항균기능을 발휘하므로서 자정기능을 보유하며 천연색의 발현, 원적외선 방사 및 음이온발생으로 인체에 유익하고 상쾌한 분위기를 조성하는 등 친환경적인 기능성 흙 콘크리트 도로포장재라 할 수 있다.
본 발명은 흙 콘크리트 조성물의 문제점을 개량보완함과 동시에 보다 다양하고 활성적인 기능을 부여한 기능성 흙 콘크리트 조성물과 이 조성물로된 기능성 흙 콘크리트 포장재에 관한 것으로 구체적으로는 마사토 50~70중량%, 모래 10~20중량%, 시멘트 10~30중량%, 메타카올린 0.1~15중량%, 무기안료 0.4~0.8중량%, 황토분말 0.1~3중량%, 폐슬러지 광촉매 1~3중량%, 아크릴수지 보강섬유 0.1~1중량%, 화학 혼화제 0.3~5중량%로 조성되는 기능성 흙 콘크리트 조성물 100중량부에 결합수 3~8중량부를 첨가한 기능성 흙 콘크리트포장재라 할 수 있다.
또한 본 발명 범위는 음이온 발생기능과 광촉매의 활성을 얻기 위해서 상기 기능성 흙 콘크리트 조성물 100중량부에 모나즈석분말 0.1~1중량부와 결합수 3~8중량부를 첨가해서된 기능성 흙 콘크리트 포장재도 본 발명에 포함된다.
모나즈석 분말은 현재 음이온 발생물질로 알려진 물질중에 가장많은 음이온을 발생하는 것으로 알려져 있다.
상기 기능성 흙 콘크리트 조성물에 사용된 시멘트는 포장재에서 발현되는 색상의 흡수 또는 손실방지를 위해서 백시멘트를 사용하는 것이 유리하며 마사토는 조성물내에서 입도분포를 양호하게 하고 내구성을 향상시키기 위하여 입도의 분포를 표(1)과 같이 한정하고 있다.
구분(체) 10mm 5mm 2.5mm 1.2mm 0.6mm 0.3mm 0.15mm
구성비(%) (90~100) (80~100) (70~100) (40~85) (10~60) (5~30) (0~10)
또한 조성물에 첨가되는 메타카올린(Meta Kaolin : Al2O3·2SiO2)은 국내 하동 또는 산청지방에서 많이 산출되는 고령토로부터 얻어지며 이 고령토는 대부분 할로이사이트로 알려져 있는데 고령토를 열처리하면 온도변화에 따라 결정변화를 일으키게 되는데 할로이사이트를 120℃정도로 소성할 경우 카올리나이트와 같은 결정형태인 메타-할로이사이트가 되며, 600℃이상에서 결정수가 탈수되면서 결정구조가 메타카올린형태로 변화하고 980℃이상에서는 메타카올린이 분해되어 뮬라이트(Mullite)와 r-Al2O3가 생성된다. 800℃로 소성한 메타카올린을 첨가함에 따라 압축강도가 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 전반적으로 볼때 첨가량이 10~15%정도가 적당한 것으로 사료된다. 특히 10%를 첨가하였을 경우 3개월이후의 장기강도는 물론 7일부터의 초기강도도 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 메타카올린의 입도에 따른 압축강도를 측정한 결과 325~400mesh 입도의 메타카올린을 첨가하는 경우 압축강도가 가장 우수하였으며 메타카올린을 첨가하지 않은 경우와 비교하면 두배 이상으로 압축강도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
보고에 의하면 메타카올린의 결정형태가 시멘트와 포졸란반응이 가장 활발한 것으로 보고되어져 있다.(경향기포 콘크리트의 압축강도에서 메타카올린의 효과 ; 한국지구시스템 공학회지 2008.)
황토는 입경 150㎛이하의 미분된 황토를 사용하고 이를 첨가하므로서 원적외선을 방사하므로서 온열, 숙성, 자정, 건습, 중화, 공명작용, 악취제거, 공기정화, 해독 등 유익한 기능을 발생시킨다.
폐슬러지 광촉매(TiO2)는 정수 및 하수처리장에서 발생된 폐슬러지중에 응집제로 사용되었던 황산티탄 및 염화티탄을 재활용한 폐슬러지 광촉매를 사용하므로서 고가의 버진(virgin) 등급의 이산화티탄을 사용하는 것에 비해 엄청난 경쟁력을 가질 수 있고 내산성, 내알칼리성, 자외선 차단력, 분산내구성의 높은 반응성과 활성도 등의 많은 장점을 가지고 있어 대기중 NOx, VOCs 등 오염물질을 제거할 수 있는 대기정화능력과 시공물 표면이 오염원을 제거할 수 있는 방오성능, 항균성능 등 환경오염의 저감기능을 두루 갖추고 있다.
또한 보강섬유로서 아크릴섬유를 사용한다. 아크릴수지는 친수성이 강하여 황토와 골재, 시멘트간의 결합에서 균열을 방지하기 위해 1kg/㎥를 첨가하는 것이 인장강도, 파열강도의 물성향상이나 작업성에 있어서 유리하다.
그밖에 화학 혼화제로서는 멜라민계 고성능 유동화제(Melamine sulfonated formaldehyde polycondensation, MSF)를 사용하며 멜라민계 고성능 유동화제에 의한 콘크리트물성개선을 시멘트-콘크리트계의 분산성(유동성) 개선작용과 밀접하며, 이것은 주로 고체입자의 표면에 흡착된 고유동화제에 의해 전기 이중층이 형성되고 표면 전위의 증가에 기인한 정전기적 반발력(electrostatic repulsion) 증가로 시멘트입자의 분산과 고유동화제 흡착층의 입체적 장애(steric hindrance)에 의한 시멘트입자의 분산과 혼합수의 표면장력(surface tension) 저감에 다른 시멘트입자의 분산, 그리고 혼합후 혼합수에 용출된 칼슘이온(Ca2+)의 포착으로 칼슘이온 농도저감에 따른 C3S의 수화억제 등의 작용에 의해 작용되는 것으로 알려져 있다.
Figure 112011050157565-pat00001
멜라민술폰산염은 석고 플라스터용 분산제, 콘크리트 2차제품의 표면 개선제, 아민기(-NH2)와 히드록실기(-OH)의 비공유 전자쌍의 시멘트 입자로의 안정한 흡착을 유도하여 콘크리트의 유동 특성을 개선하며, 자유수와의 수소결합에 의한 콘크리트의 블리딩(bleeding) 저감, 콘크리트 내부로의 안정한 기포 연행 및 망목상 분자 구조에 의한 콘크리트의 레올로지(rheology)를 향상시키는 장점을 가지고 있어 아래와 같은 특성을 가진다.
o 단위수량 12~15% 이상 감소 및 압축강도 증대
o 분산작용, 공기연행 작용에 의한 Workability 및 내구성 개선
o 비 염화로서 철근부식 없음
o 단위수량 감소로 블리딩 감소 및 수밀성 향상 등
멜라민계 고성능 유동화제(Melamine sulfonated formaldehyde polycondensation, MSF)는 기존의 AE감수제 보다 단위수량을 크게 감소, Workability 개선 및 내구성을 향상시키는 탁월한 성능을 발휘하는 콘크리용 화학혼화제이다
상기 본 발명 기능성 흙 콘크리트 조성물의 물성과 기능성을 알아보기 위하여 기능성 흙 콘크리트 포장재의 기능성을 주도하는 광촉매의 첨가량에 따른 기능성을 실험하되 광촉매를 첨가하지 않은 시료 1을 제외하고는 본 발명 기능성 흙 콘크리트 조성물의 조성범위 내에서 강도를 주도하는 시멘트첨가량에 대한 광촉매의 비를 5%, 10%, 15%로 대체하여 각각 첨가시료 시료 2,3,4를 아래 표(2)와 같이 실시예로 제작하였다.
기능성 흙 콘크리트 시료 1~4의 조성표. 단위:중량%
조성물＼구분 시료 1 시료 2 시료 3 시료 4 비고
마사토 50 50 50 50

시료 1~4는 각각의 조성물로서 5cm×5cm×0.3cm 크기의 시료이다.
천연사 15 15 15 15
시멘트 20 19 18 17
폐슬러지 광촉매
(TiO2)		 0 1 2 3
메타카올린 10 10 10 10
무기안료(Fe2O3) 0.5 0.5 0.5 0.5
황토분말 2 2 2 2
보강섬유 0.5 0.5 0.5 0.5
화학혼화제 2 2 2 2
계 100 100 100 100
상기 표(2)의 시료 1~4로 압축강도를 측정한 결과 (표)3의 결과를 얻을 수 있었다.
시료 1~4의 압축강도.
시료 압축강도(MPa) 비고
1 2 3 평균
1 19.3 21.9 22.5 21.3
시멘트 대비
2 20.2 21.7 19.2 20.4
3 22.2 21.2 18.5 20.6
4 20.0 21.9 20.8 20.9
상기 표(3)에서 알 수 있는 바와 같이 기능성 흙 콘크리트 조성물에 폐슬러지 광촉매 첨가비 1~3%범위 내에서는 압축강도에 큰 영향이 없고 전체적으로는 종래 흙 콘크리트에 비해 우수한 압축강도를 나타내고 있다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이 메타카올린 및 보강섬유(토목섬유)를 첨가하므로서 얻어진 결과라 할 수 있다.
또한 표4~표7의 시료 1~4의 폐슬러지 광촉매성능을 평가하기 위하여 가스백 B법에 의한 아세트알데히드 및 NO2의 제거율을 알아보았다.
o 시험방법(가스백B법, 실험실 온도 : 23±℃5℃)
1. 5cm(가로)×5cm(세로), 두께 0.3cm의 시료를 시험전 3시간 동안 자외선을 조사하여 전처리함.
2. 5L용량의 PVF수지 가스백(동경 테오드란트 제) 4개를 준비하여 시료를 넣고 봉입한 후 시험가스 90μmol/mol을 제조하여 각각의 가스백에 3L씩 주입함.
3. 2개는 램프조사하에서 20시간 동안의 시험가스 농도변화를 측정하며, 2개는 램프조사를 하지 않고 20시간 동안 시험가스 농도변화를 측정함.
4. 시험가스의 농도는 가스검지관을 사용하여 측정함.
5. 자외선 램프는 20 W blacklight 램프(Sanyo denki) 2개를 설치하고 자외선 광도계(Konica-Minota UD-10, UD-360)를 이용하여 시료표면에서의 자외선 광도를 1.0mW/㎠로 조절함.
※ 제거율의 계산.
제거율의 계산(%) = [(암조건 농도 평균)-(명조건 농도 평균)]/(암조건 농도 평균)
상기 방법으로 실험측정한 시료 1~4까지의 아세트알데히드 및 NO2의 제거율을 알아보면 표4~표7과 같다.
시료 1로 시험한 CH3CHO 및 NO2 제거율.
구분 조건 초기농도
(μmol/mol)		 말기농도
(μmol/mol)		 제거율(%) 평균제거율(%)
아세트알데히드
CH3CHO		 암조건 90 90 75 75 7
5
명조건 90 90 70 70
암조건 90 90 75 75 3
명조건 90 90 75 70

이산화질소
NO2 		암조건 90 90 75 70 3
5
명조건 90 90 70 70
암조건 90 90 70 75 7
명조건 90 90 70 65
※ 폐슬러지 광촉매 함량 : 0%
시료 2로 시험한 CH3CHO 및 NO2 제거율.
구분 조건 초기농도
(μmol/mol)		 말기농도
(μmol/mol)		 제거율(%) 평균제거율(%)
아세트알데히드
CH3CHO		 암조건 90 90 75 75 10
10
명조건 90 90 70 65
암조건 90 90 75 75 10
명조건 90 90 70 65

이산화질소
NO2 		암조건 90 90 75 70 14
12
명조건 90 90 60 65
암조건 90 90 70 75 10
명조건 90 90 65 65
※ 폐슬러지 광촉매 함량 : 1%
시료 3으로 시험한 CH3CHO 및 NO2 제거율.
구분 조건 초기농도
(μmol/mol)		 말기농도
(μmol/mol)		 제거율(%) 평균제거율(%)
아세트알데히드
CH3CHO		 암조건 90 90 70 75 17
20
명조건 90 90 60 60
암조건 90 90 75 75 23
명조건 90 90 55 60

이산화질소
NO2 		암조건 90 90 75 70 18
19
명조건 90 90 55 60
암조건 90 90 75 75 20
명조건 90 90 60 60
※ 폐슬러지 광촉매 함량 : 2%
시료 4로 시험한 CH3CHO 및 NO2 제거율.
구분 조건 초기농도
(μmol/mol)		 말기농도
(μmol/mol)		 제거율(%) 평균제거율(%)
아세트알데히드
CH3CHO		 암조건 90 90 75 70 31
31
명조건 90 90 50 50
암조건 90 90 70 75 31
명조건 90 90 50 50

이산화질소
NO2 		암조건 90 90 70 70 29
29
명조건 90 90 50 50
암조건 90 90 70 70 29
명조건 90 90 50 50
※ 폐슬러지 광촉매 함량 : 3%
이상의 표4의 시료 1은 폐슬러지 광촉매를 첨가하지 않은 기능성 흙 콘크리트 조성물로서 다른 조성물의 조성비는 동일하다.
또한 시료 2,3,4는 기능성 흙 콘크리트 조성물의 강도를 좌우하는 시멘트 사용량에 대하여 폐슬러지 광촉매를 각각 5%, 10%, 15%를 첨가하고 다른 조성물을 동일한 조성비를 갖도록 하여 얻어진 시료들이다.
상기 표4~표7에 나타난 바와 같이 폐슬러지 광촉매(TiO2)의 첨가량을 증가시키면 아세트알데히드 및 이산화질소 제거율이 증가하지만 시멘트 첨가량에 대하여 15%이상 또는 전체조성물에 대한 조성비 3%이상에서는 제거율이 극히 완만하게 증가하는 것으로 첨가량에 비해 큰 효과를 얻지못하며 비록 폐슬러지 광촉매라 하더라도 다량으로 사용하면 도로포장재 제조단가 상승에 크게 영향하게 된다.
그밖에 시료 1~4로 항균시험을 한 결과 표8과 같은 결과를 얻었다.
항균시험
시험균주 : 대장균(Escherichia coli ATCC 8739)
황색포도상구균(Staphylococus ATCC 6538 P)
시험방법 : 시료위에 시험균주를 접촉한후에 10cm거리에서 2시간 UVlamp에 노출시킨후 세균감소율을 측정함.
시료 1~4의 항균실험결과.

시험 항목		 시험 결과
시험방법
초기농도
(CFU/mL)		 2시간 후 농도
(CFU/mL)		 세균감소율
(%)

대장균에 의한 항균시험		 시료 1 1.8 × 104 1.8 × 104 -



-
시료 2 1.8 × 104 ＜ 10 99.9
시료 3 1.8 × 104 ＜ 10 99.9
시료 4 1.8 × 104 ＜ 10 99.9

황색포도상구균에 의한 항균시험		 시료 1 1.4 × 104 1.4 × 104 -
시료 2 1.4 × 104 ＜ 10 99.9
시료 3 1.4 × 104 ＜ 10 99.9
시료 4 1.4 × 104 ＜ 10 99.9
※ 시료 3(기능성 흙 콘크리트 조성물에 2%의 폐슬러지 광촉매가 함유)의 항균시험결과 99.9%의 세균감소율을 나타내었다.
그밖에 시료 1~4로 원적외선시험을 한 결과 표9와 같은 결과를 얻었다.
시료 1~4의 원적외선시험결과.
구분
(TiO2 함유)		 원적외선 방사에너지(W/㎡) 원적외선 방사율 측정조건
시료 1 373.25 0.925
40℃, 5~20 ㎛
시료 2 373.04 0.925
시료 3 372.80 0.924
시료 4 372.74 0.924
※ 표 9에서와 같이 시료1~시료4의 경우 방사에너지는 약 373 W/㎡와 방사율이 약 92.40%로 높게 나타남을 알 수 있다.
이상에서 실험 및 실험을 통하여 알 수 있는 바와 같이,
본 발명에 의한 기능성 흙 콘크리트 포장재(기능성 흙 콘크리트 포장도로)는 메타카올린 및 아크릴수지 보강섬유로 높은 압축강도 및 인장강도를 확보하므로서 내구성을 향상시킬 수 있으며 폐슬러지 광촉매(TiO2)를 적용하므로서 대기 및 수질정화기능, 항균성을 발휘하므로서 자정기능을 보유하며 황토분말을 적용하므로서 원적외선의 방사 및 음이온발생기능으로 인체에 유익하고 미려한 색상의 발현, 상쾌한 분위기로 정감을 갖게하는 친환경적인 기능성 흙 콘크리트 포장도로라 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 마사토 50~70중량%, 천연사 10~20중량%, 시멘트 10~30중량%, 메타카올린 0.1~15중량%, 무기안료 0.4~0.8중량%, 황토분말 0.1~3중량%, 폐슬러지 광촉매 1~3중량%, 아크릴수지 보강섬유 0.1~1중량%, 화학 혼화제 0.3~5중량%로 구성되는 기능성 흙 콘크리트 조성물 100중량부에 결합수 3~8중량부를 첨가해서 되는 기능성 흙 콘크리트 포장재.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 마사토는 10mm메쉬 통과량이 90~100%, 5mm메쉬 통과량이 80~100%, 2.5mm메쉬 통과량 70~100%, 1.2mm메쉬 통과량 40~85%, 0.6mm메쉬 통과량 10~60%, 0.3mm메쉬 통과량 5~30%, 0.15mm메쉬 통과량이 0~10%임을 특징으로 하는 기능성 흙 콘크리트 포장재.
  3. 청구항 제1항에 있어서, 메타카올린은 할로이사이트가 주성분인 고령토를 800℃까지 열처리하므로서 얻어진것으로 (325~400)mesh입도의 메타카올린임을 특징으로 하는 기능성 흙 콘크리트 포장재.
  4. 청구항 제1항에 있어서, 폐슬러지 광촉매(TiO2)는 정수 및 하수처리장에서 발생된 폐슬러지를 재활용하여 생산한 폐슬러지 광촉매로(TiO2)로 대기중의 질소산화물(NOx), 증발성 유기화합물(VOCs) 등 오염물질을 제거할 수 있는 대기정화기능, 수질정화기능, 악취제거해독, 환경정화기능 등을 갖고 있음을 특징으로 하는 기능성 흙 콘크리트 포장재.
  5. 청구항 제1항에 있어서, 화학 혼화제는 아래 구조식(1)로 표시되는 멜라민계 고성능 유동화제(Melamine sulfonated formaldehyde polycondensation, MSF)임을 특징으로 하는 기능성 흙 콘크리트 포장재.
    Figure 112011050157565-pat00002
    ----------(1)
  6. 청구항 제1항에 있어서, 기능성 흙 콘크리트조성물 100중량부에 모나즈석분말 0.1~1중량부 및 결합수 3~8중량부를 첨가해서 되는 기능성 흙 콘크리트 포장재.
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