KR101103727B1 - 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재 및 이를 이용한 보수성 포장체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배수성 아스팔트 포장체의 공극에 주입되는 주입재에 관한 것으로서, 시멘트 결합재; 제올라이트, 규조토, 슬래그 분말, 버텀애쉬, 석탄재, 석회 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 보수성 첨가재; 실리카 퓸;을 포함하는 구성을 제시함으로써, 장기간에 걸쳐 수분을 머금을 수 있도록 하여 도로 및 도로주변의 기온을 낮춤에 따라 열섬현상을 완화할 수 있고, 강우시 도로노면 유출에 의해 발생되는 비점오염물질을 포장체 내에 흡수하여 정화할 수 있으며, 호우 시 상당량의 빗물을 도로 포장체가 머금도록 하여 홍수피해를 줄일 수 있고, 차량주행 및 보행의 쾌적성을 높일 수 있도록 한다.

Description

배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재 및 이를 이용한 보수성 포장체{POURING MATERIAL FOR POROUS ASPHALT PAVEMENT AND PAVEMENT STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 도로포장 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 보수성 포장의 형성을 위한 재료에 관한 것이다.

현재 대형건물, 공장, 목욕탕 등 공공시설물에서 대량의 지하수를 사용함에 따라 지하수가 고갈되어 지층의 사막화, 지반의 변형 등이 우려되는 반면, 도로포장에 불투수성 재료가 사용됨에 의해 도심의 폭우 시 우수 등의 과도유입에 따른 하천범람, 비점오염원의 하천 직접유출 등이 우려되고 있다.

또한, 도심지의 보도, 차도, 공원, 주차장 등은 전체적으로 불투수성 콘크리트 포장이나 아스팔트 포장을 사용하기 때문에, 우수는 조기에 배수구로 유입되어 하수구로 배출되고, 포장면 위의 저류하는 물은 조기에 증발되므로, 도로포장은 전체적으로 건조 상태를 유지하게 된다.

이와 같은 건조 상태의 포장체는 동일한 가열 조건 하에서 일반 지면에 비해 고온이 되므로, 도시의 기온이 교외보다 높아지는 현상(열섬현상)의 원인이 된다.

따라서, 포장체 내에 보수성 주입재를 동반하여 보수(保水)할 수 있어, 보수된 수분의 기화열에 의해 포장면의 온도를 낮출 수 있는 보수성 포장체의 대한 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

이와 관련된 종래기술 중 투수 시멘트 콘크리트는 시공 후 양생기간이 길어, 전체 공사기간이 오래 걸린다는 문제점을 가지고 있고, 배수성 아스팔트 콘크리트는 공극을 통해 배수가 원활히 이루어질 뿐, 수분을 장시간에 걸쳐 머금을 수 없다는 문제를 안고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 장기간에 걸쳐 수분을 머금을 수 있도록 하여 열섬현상을 방지할 수 있고, 수질정화기능을 가지는 보수성 첨가재를 사용하여 비점오염원의 하천 유출을 방지할 수 있도록 하는 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재 및 이를 이용한 보수성 포장체를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 배수성 아스팔트 포장체의 공극에 주입되는 주입재로서, 시멘트 결합재; 제올라이트, 규조토, 슬래그 분말, 버텀애쉬, 석탄재, 석회 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 보수성 첨가재; 실리카 퓸;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재를 제시한다.

상기 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, 상기 보수성 첨가재는 5 ~ 40중량부, 상기 실리카 퓸은 5 ~ 12 중량부가 혼입된 것이 바람직하다.

상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30 ~ 50 중량부; 초속경 시멘트 50 ~ 70 중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 시멘트 결합재는 조강 시멘트 80 ~ 90 중량부; 플라이애쉬 10 ~ 20 중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 시멘트 결합재 중 초속경 시멘트 100 중량부를 기준으로, 경화지연제 0.3 ~ 0.8 중량부가 더 포함된 것이 바람직하다.

상기 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, AE제 1.0 ~ 3.0 중량부가 더 포함된 것이 바람직하다.

상기 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, 수용성 라텍스 0.1 ~ 0.3 중량부가 더 포함된 것이 바람직하다.

본 발명은 배수성 아스팔트 포장체의 공극에 상기 보수성 주입재가 주입됨으로써 형성된 것을 특징으로 하는 보수성 포장체를 함께 제시한다.

본 발명은 장기간에 걸쳐 수분을 머금을 수 있도록 하여 도로 및 도로주변의 기온을 낮춤에 따라 열섬현상을 완화할 수 있고, 강우시 도로노면 유출에 의해 발생되는 비점오염물질을 포장체 내에 흡수하여 정화할 수 있으며, 호우 시 상당량의 빗물을 도로 포장체가 머금도록 하여 홍수피해를 줄일 수 있고, 차량주행 및 보행의 쾌적성을 높일 수 있도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명은 기본적으로 배수성 아스팔트 포장체의 공극에 주입되는 주입재에 관한 것으로서, 시멘트 결합재; 제올라이트, 규조토, 슬래그 분말, 버텀애쉬, 석탄재, 석회 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 보수성 첨가재; 실리카 퓸;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 시멘트 결합재, 보수성 첨가재, 실리카 퓸을 포함하는 일종의 시멘트 밀크 주입재를 제조하고, 이를 기시공된 배수성 아스팔트 포장체에 타설하여 그 공극에 스며들어 경화되도록 함으로써, 배수성 아스팔트와 보수성 시멘트 밀크 경화물의 복합체인 보수성 포장체가 형성되도록 한 것이다.

이러한 구성을 취하는 경우, 배수성 아스팔트 포장체의 공극으로 스며든 수분이 위 보수성 주입재에 의한 보수성 시멘트 밀크 경화물에 흡수되어 장기간에 걸쳐 보존되는바, 도로 및 도로주변의 기온을 낮춤에 따라 열섬현상을 완화할 수 있고, 강우시 도로노면 유출에 의해 발생되는 비점오염물질을 포장체 내에 흡수하여 정화할 수 있으며, 호우 시 상당량의 빗물을 도로 포장체가 머금도록 하여 홍수피해를 줄일 수 있고, 차량주행 및 보행의 쾌적성을 높일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 보수성 첨가재인 제올라이트, 규조토, 슬래그 분말, 버텀애쉬, 석탄재, 석회 등은 모두 산업부산물(폐기물)이므로, 이들을 재활용한다는 친환경적 측면에서도 그 의의가 크다고 볼 것이다.

여기서, 제올라이트(Zeolite)는 화산회가 열수에 의한 속성작용을 받아 생성된 광물로서, 물분자가 결정수 형태로 구조 중에 존재하는 함수 알루미나 규산염 광물을 말한다.

다공성으로 인해 비표면적이 크므로 세공에 의한 중금속 흡착, 탈취 및 수분의 흡착 특성이 우수하고, 습도 조절 및 탈취의 특성을 나타내며, 특히 수은, 아연, 카드뮴 등의 중금속을 잘 흡착하고, 암모니아에 대한 선택적 흡착성을 가지는 특징이 있다.

규조토는 평균 50㎛-100㎛ 크기의 규조류(Diatom)라고 불리는 부유성 조류 껍데기로 이루어진 퇴적물의 집합체를 말한다.

규조는 생존 시 물에서 실리카를 흡수해 세포벽을 만드는데, 이러한 규조들의 퇴적물이 속성 작용을 받아 굳어져 퇴적암을 만들면 규조암(diatomite)이라 하며, 통상적으로 이것도 함께 광석의 의미로 규조토로 합쳐 부른다.

규조토는 대부분이 비정질 실리카(Amorphpus silica)로 구성되며, 여기에 소량의 결정질 실리카(Crystalline silica)가 존재한다.

규조 자체의 복잡한 구조와 그 껍데기의 일차 및 이차 공극 때문에 규조토는 매우 낮은 밀도를 가지며, 이로 인하여 규조토는 매우 훌륭한 여과보조재, 흡착재, 첨가재, 운반재, 그리고 연마재로 사용되고 있다.

배합비는 위 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, 보수성 첨가재 5 ~ 40중량부, 실리카 퓸 5 ~ 12 중량부가 혼입되는 것이 적절한 것으로 나타났다.

상술한 구성성분 및 배합비만으로도 위 효과를 충분히 얻을 수 있지만, 본 발명에 의한 주입재는 기시공된 배수성 아스팔트 포장체에 타설되는 방식으로 시공되는 바, 시공시간 동안 교통폐쇄로 인한 불편함을 최소화하기 위해서는 초속경 시멘트 또는 조강 시멘트를 적용하는 것이 더욱 바람직하다.

초속경 시멘트를 적용하는 경우에는, 시멘트 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트 30 ~ 50 중량부; 초속경 시멘트 50 ~ 70 중량부;를 혼합하여 적용하는 것이 좋고, 조강 시멘트(3종 시멘트)를 적용하는 경우에는, 조강 시멘트 80 ~ 90 중량부; 플라이애쉬 10 ~ 20 중량부;를 혼합하여 적용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

이와 같이 초속경 시멘트 또는 조강 시멘트를 적용하는 경우, 지나치게 경화가 빨리 이루어짐으로써 발생할 수 있는 작업성의 저하를 방지하기 위해서는, 시멘트 결합재 중 초속경 시멘트 100 중량부를 기준으로, 경화지연제 0.3 ~ 0.8 중량부가 더 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

작업성의 개선을 위해서는, 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, AE제 1.0 ~ 3.0 중량부를 더 혼입하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

동결 융해 방지, 건조수축 방지 및 경화 후 강성을 띄는 시멘트 밀크 주입제의 강성을 연성화하기 위해서는, 수용성 라텍스 0.1 ~ 0.3 중량부를 더 혼입하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

이하, 본 발명에 의한 주입재 및 보수성 포장체의 성능을 알아보기 위한 실시예 및 시험예에 관하여 설명한다.

비교예는 보통 포틀랜드 시멘트와 초속경 시멘트를 40 : 60의 비율로 혼합하고, 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 AE제 2.0중량부, 초속경 시멘트의 100 중량부를 기준으로, 경화지연제 0.8중량부를 첨가하여 제조한 시멘트 밀크이다.

본 발명의 실시예 1은 비교예와 기본적으로 동일하되 보수성 첨가재를 시멘트의 100 중량부를 기준으로 10 중량부를 첨가하여 제조한 주입재이다.

본 발명의 실시예 2는 실시예 1과 기본적으로 동일하되, 보수성 첨가재를 시멘트의 100 중량부를 기준으로 20 중량부를 첨가하여 제조한 주입재이다.

본 발명의 실시예 3은 실시예 1과 기본적으로 동일하되, 보수성 첨가재를 시멘트의 100 중량부를 기준으로 30 중량부를 첨가하여 제조한 주입재이다.

위 배합비를 정리하면 다음 표 1과 같다.

표 2는 상술한 비교예 및 실시예의 성능을 시험한 결과이다.

Flow 치는 굳기전의 주입재를 대상으로 시험하였으며, 강도, 흡수율, 상대 동탄성 계수에 관한 실험은 주입재의 경화물을 대상으로 하였고, 온도저감효과에 관한 실험은 주입재가 주입된 배수성 아스팔트 포장체를 대상으로 하였다.

표 2에 나타난 바와 같이, 일반 시멘트 밀크에 비해 본 발명에 의한 주입재는 강도 측면에서도 우수하지만, 흡수율 및 온도저감 측면에서도 대단히 우수한 물성을 갖는 것으로 나타났다.

특히, 실시예 3과 같은 배합비를 적용하면 15~20℃의 온도저감 효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났는데, 이는 열섬현상의 완화를 위하여 대단히 큰 의의를 가지는 것이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 배수성 아스팔트 포장체의 공극에 주입되는 주입재로서,
   시멘트 결합재;
   제올라이트, 규조토, 버텀애쉬, 석탄재 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 보수성 첨가재;
   실리카 퓸;을 포함하고,
   상기 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로,
   상기 보수성 첨가재는 5 ~ 40중량부, 상기 실리카 퓸은 5 ~ 12 중량부가 혼입되며,
   상기 시멘트 결합재는
   보통 포틀랜드 시멘트 30 ~ 50 중량부;
   초속경 시멘트 50 ~ 70 중량부;를 포함하고,
   상기 시멘트 결합재 중 초속경 시멘트 100 중량부를 기준으로, 경화지연제 0.3 ~ 0.8 중량부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 시멘트 결합재는
   조강 시멘트 80 ~ 90 중량부;
   플라이애쉬 10 ~ 20 중량부;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, AE제 1.0 ~ 3.0 중량부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재.
7. 제6항에 있어서,
   상기 시멘트 결합재 100 중량부를 기준으로, 수용성 라텍스 0.1 ~ 0.3 중량부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 배수성 아스팔트 포장체용 보수성 주입재.
8. 배수성 아스팔트 포장체의 공극에 제1항, 제4항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항의 보수성 주입재가 주입됨으로써 형성된 것을 특징으로 하는 보수성 포장체.
9. 삭제