KR101177890B1 - 도로포장재 및 이를 이용한 도로포장방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부직포층 및 내부에 골재가 채워진 구조체를 이용하여 시공이 간편하고 보수가 용이하며 표면거칠기 및 내충격성이 우수한 도로포장재에 관한 것이다.

Description

도로포장재 및 이를 이용한 도로포장방법{Road paving materials having water permeability and paving method using the same}
본 발명은 도로포장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부직포층 및 내부에 골재가 채워진 구조체를 이용하여 시공이 간편하고 보수가 용이하면서도 우수한 표면거칠기 및 내충격성을 갖도록 한 도로포장재에 관한 것이다.
일반적으로, 도로는 대개 도로 포장재로 포장되고, 이는 그 포장할 도로의 사용자, 또는 그 도로를 주로 많이 이동하게 될 차량, 이륜차, 자전거, 차 등과 같은 교통수단의 종류에 따라 도로 포장재의 종류가 선택되어 도로가 포장된다.
우리나라의 도시 중심가 빌딩 숲과 주거 지역 사이의 도로 대부분은 아스팔트로 포장되어 있다. 이는 시공시 대형 장비가 요구되어 시공성이 비경제적이고 투수성이 약해 우천시 호우 피해를 가중시키고 하천급류를 형성시켜 제방 붕괴 우려 등의 문제를 발생시킨다. 또한, 무거운 하중에 대한 충격에 약해 도로 곳곳이 움푹 패이거나 긁히게 되어 도로 파손으로 인해 몇 년마다 도로포장을 재시공해야 하는 문제점이 있으며, 부분 보수시 기존 아스팔트와의 경계선이 남아 외관상 깔끔하지 못한 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 부직포층 및 내부에 골재가 채워진 구조체를 포함하여 시공이 간편하고 보수가 용이하며 표면거칠기 및 내충격성이 우수한 도로포장재를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 도로포장재를 이용한 도로포장방법을 제공하는 것이다.
하나의 양태로서, 본 발명은 부직포층; 및 내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체;를 포함하며, 상기 구조체는 내부 홀에 골재가 채워지고 상기 부직포층 상단에 설치되는 것을 특징으로 하는 도로포장재에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 구조체는 내부의 홀 모양이 격벽에 의해 구획되어 형성되며, 원형 또는 다각형 모양일 수 있고, 특히 육각형(벌집) 모양인 허니컴 구조체 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 구조체 내부의 격벽은 통공을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 구조체는 격벽 간격 조정이 가능하여 내부 홀 모양이 변형될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 구조체는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 1:1 내지 1:5로 혼합하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 골재는 5~20mm 입경 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 골재는 바텀애쉬 골재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 구조체는 내부 홀에 시멘트 또는 바인더 수지를 추가로 포함하며, 상기 바인더 수지는 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리에스텔 수지 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 골재가 채워진 구조체 상부에 에폭시 수지 코팅층을 추가로 포함할 수 있다.
다른 양태로서, 본 발명은 지면에 부직포를 펼치는 단계; 상기 부직포 상단에 내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체를 설치하는 단계; 및 상기 구조체 홀에 골재를 채우는 단계;를 포함하는 도로포장재 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 도로포장재는 시공이 간편하고 보수가 용이하며 표면거칠기 및 내충격성이 우수한 장점이 있다.
따라서, 일반 자동차 도로, 자전거 도로, 해안도로, 골프장 카트 도로, 주차장, 교량, 인도 및 산책로 등의 다양한 도로포장시 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도로포장재를 구성하는 부직포층(10) 및 내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체(20)를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 도로포장재가 지면에 설치된 상태를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 도로포장재는
부직포층; 및
내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체;를 포함하며,
상기 구조체는 내부 홀에 골재가 채워지고 상기 부직포층 상단에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구성을 보다 도면과 함께 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 도로포장재를 구성하는 부직포층(10) 및 내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체(20)를 나타낸 것이다.
도 2는 상기 도로포장재가 골재(30)가 채워진 채 지면에 설치된 상태를 나타낸 것이다.
본 발명에서 상기 부직포층(10)은 지면 위를 덮어 구조체를 설치할 수 있는 기반을 만들어주며 구조체 내부에 채워지는 골재의 유실을 막는 역할을 한다. 상기 부직포는 물이 투수되는 통상의 것이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 골재에 의한 손상을 최소화하기 위해 두께가 0.1~30 mm, 바람직하게는 0.5~10 mm 인 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 내부에 소정크기의 홀(21)을 복수 개 갖는 구조체(20)는 상기 부직포층 상단에 설치되며 골재를 채울 수 있는 공간을 제공하여 도로포장의 골격을 형성하고, 골재를 결속시켜주는 역할을 한다.
상기 구조체는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE, polyethtylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS, acrylonitrile butadiene styrene), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT, polybutylene terephtalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephtalate), 폴리페닐렌술폰(PPS, polypenylene sufide) 및 폴리 스틸렌(PS, poly styrene) 등의 수지를 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 제조할 수 있다. 바람직하게는 높은 휨강도, 압축강도 및 충격강도를 가질 수 있도록 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 1:1 내지 1:5로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 구조체(20) 내부의 홀(21) 모양은 격벽에 의해 구획되어 형성되며, 원형 또는 다각형 모양일 수 있다. 바람직하게는 도로포장시 자동차 등에 의한 하중에 견디기 위한 강도가 최대화될 수 있는 육각형(벌집모양)인 허니컴 구조체일 수 있다.
또한, 상기 구조체는 격벽 간격 조정이 가능하여 내부 홀(21) 모양이 변형될 수 있다. 예를 들어 상기 구조체의 내부 홀 모양이 정사각형인 경우 격벽 간격 조정을 통해 마름모형으로 접힐 수 있다. 또한, 구조체 격벽을 구성하는 두 개의 판을 일정간격으로 본딩하여 홀을 생성시킨 후 판에 압력을 가해 적정 크기의 내부 홀을 갖도록 조절할 수 있다. 이동시에는 구조체를 완전하게 접거나 눌러 내부 홀이 없는 일자형이 되도록 할 수 있다. 상기 구조체가 이러한 구조를 갖는 경우, 이동시 부피가 줄어들어 편리하며, 포장면적에 대한 조절이 용이해 시공성이 높아지게 된다.
상기 홀(21) 모양의 크기는 도로의 용도 및 지면 조건에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면, 홀 모양이 원형인 경우 하면을 기준으로 직경이 1~20 cm, 바람직하게는 3~10 cm일 수 있다. 또한, 홀 모양이 사각형인 경우 하면을 기준으로 가로 및 세로가 각각 1~20 cm, 바람직하게는 3~10 cm일 수 있다. 홀 모양이 육각형인 경우 한 변의 길이가 1~15 cm, 바람직하게는 2~7 cm일 수 있다. 또한, 홀의 깊이(구조체의 두께)는 1~50 cm, 바람직하게는 5~30 cm, 더욱 바람직하게는 5~10 cm 이다. 또한, 상기 내부 홀 모양을 구획하는 격벽의 두께는 0.1~10 mm 일 수 있으며, 바람직하게는 0.5~5 mm 이다. 본 발명의 구조체는 상기한 홀 모양 및 격벽 두께를 가질 때, 홀 내부에 골재가 채워진 후 도로포장시 하중에 대한 힘을 효과적으로 분산시켜 휨강도 및 충격강도가 높아지게 된다.
상기 격벽은 통공을 가질 수 있으며, 이러한 통공이 존재할 때 투수성을 더욱 높일 수 있다. 상기 통공의 크기 및 개수는 자동차 하중에 대해 격벽이 손상되지 않을 정도의 크기 및 개수이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 통공의 크기는 직경이 0.001~10 mm 일 수 있고, 바람직하게는 0.1~1 mm 일 수 있으며, 통공의 개수는 1~20개/cm2 일 수 있다.
본 발명에서 상기 골재(30)는 상기 구조체 내부 홀에 채워짐으로써 구조체 격벽에 의해 결속되어 흐트러지거나 이탈되지 않게 된다. 상기 골재로는 당업계에서 통상적으로 이용가능한 다양한 종류의 골재를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 자갈, 돌, 모래, 실리카 샌드, 보크사이트, 제강슬러그 등을 적절한 크기로 분쇄시켜 이용할 수 있다. 또한, 미관을 위해 다양한 색상을 띠는 골재를 이용하여 도로포장재에 색상을 부여할 수 있다. 바람직하게는 천연석을 분쇄한 것이나 천연자갈을 이용할 수 있으며, 이러한 경우 질감을 그대로 살리면서도 특별한 도색작업 없이 사용이 가능하여 경제적인 장점이 있다. 또한, 시공 후 원형의 색을 영구적으로 유지할 수 있으며, 크랙이 생기지 않아 외관이 미려한 특징이 있다. 또한, 돌 특유의 차가운 성질로 인해 도로 온도를 낮추어 도시의 열섬현상을 막을 수 있다.
본 발명의 상기 골재는 바텀애쉬 골재를 포함할 수 있다. 바텀애쉬(Bottom Ash)는 석탄이 연소할 때 노안에서 직접 보일러 바닥으로 떨어지는 재를 말하는 것으로, 입경 크기가 다양하며 천연골재의 대체 자원으로 적합하고, 규산질이 60%이상 함유된 다공질로 형성되어 가벼우면서도 강도가 높은 특징이 있다. 또한 바텀애쉬는 일반 천연골재에 비해 그 표면이 대단히 거칠기 때문에 마찰력을 필요로 하는 도로포장재에 적용시 미끄럼 방지 효과를 크게 낼 수 있다.
상기 골재의 입자 크기는 도로의 용도에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 0.1~30 mm 의 입경을 가질 수 있고, 바람직하게는 5~20 mm 이다. 이러한 입자 크기일 때 적절한 표면거칠기를 나타내 미끄럼 방지기능을 가질 수 있다.
본 발명의 상기 도로포장재는 도로 포장시 대형 장비가 요구되지 않아 시공이 간편하며, 도로가 파손되는 경우 보수시 파손 부위에 동일 종류의 골재를 채우면 되므로 보수가 용이하고 이음새 표시가 없어 깔끔한 처리가 가능한 특징이 있다.
본 발명에서 상기 구조체는 내부 홀에 상기한 골재 외에 골재의 결합력을 더욱 증진시키기 위한 시멘트 및 바인더 수지 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 시멘트로는 당업계에 공지된 다양한 종류의 시멘트를 이용할 수 있으며, 예를 들면, 포트랜드시멘트, 속경성 CSA 시멘트, 플라이애시 시멘트 및 고로슬래그 시멘트 등이 가능하며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 바인더 수지로는 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 상기 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 폴리에스텔 수지 등이 가능하고, 열가소성 수지로서는 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지 및 폴리에틸렌 수지 등이 가능하다. 이러한 수지를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 시멘트 및 바인더 수지는 골재 총 중량에 대해 1~40중량%로 첨가할 수 있다.
또한, 이러한 시멘트 및 바인더 수지의 첨가량을 조절하여 도로포장재의 투수성을 조절할 수 있다. 투수성의 크기는 시멘트 및 바인더 수지 사용량이 많을수록 작아지게 되며, 예를 들어, 투수성 도로포장재로 이용시에는 골재 총 중량에 대해 시멘트 또는 바인더 수지를 1~20중량%로 첨가할 수 있으며, 불투수성 도로포장재로 이용시에는 21~40중량%로 첨가할 수 있다.
또한, 상기 도로포장재는 도색 과정이 필요한 경우 골재 표면에 도료를 도포하거나, 골재 자체를 도료로 코팅하는 방식으로 색상을 부여할 수 있다. 특히 바텀애쉬 골재에 도료를 입혀 이용하게 되면, 바텀애쉬 골재의 기공 사이로 도료입자가 침투되어 색상 유지력이 높고, 외부의 물리적 환경에 대해 변색되거나 벗겨질 우려가 거의 없는 특징이 있다.
본 발명에서 이용 가능한 도료로는 색상 부여를 위한 다양한 안료 및 염료 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 안료이다. 안료로는 내후성 및 내마모성이 뛰어난 무기계 안료를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 발색하고자 하는 색상에 따라 산화철(적색, 황색, 흑색), 산화티탄(백색), 유산바륨(무색), 탄산바륨(무색), 알루민산나트륨(무색), 크롬산화물(녹색) 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 상기 도료는 골재 100중량부에 대해 1~10중량부로 첨가시켜 이용할 수 있다.
본 발명의 상기 도로포장재는 골재가 채워진 상태의 구조체 상부에 에폭시 수지 코팅층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 에폭시수지 코팅층은 골재간 결합력을 향상시켜 표면에서 골재의 이탈을 막는 역할을 한다. 또한, 상기 에폭시수지의 첨가량 조절을 통해 도로포장재의 투수성을 조절할 수 있으며, 투수성 도로포장재일 경우, 상기 에폭시수지는 골재 100 중량부에 대해 0.1~20중량부를 도포시켜 코팅층을 형성시킬 수 있고, 바람직하게는 1~5중량부이다. 또한, 불수투성 도로포장재일 경우 상기 에폭시 수지는 골재 100 중량부에 대해 21~40중량부를 도로시킬 수 있다. 또한, 도색이 필요한 경우, 에폭시수지에 도료를 섞어 용해시킨 후 골재 표면에 도포시켜 이용할 수 있다.
본 발명의 상기 도로포장재는 다양한 도로, 예를 들면, 일반 자동차 도로, 자전거 도로, 해안도로, 골프장 카트 도로, 주차장, 교량, 인도, 광장, 보행로 및 산책로 포장시 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 도로로 이어지는 비탈진 산이나 방제 등에 적용하여 천재지변에 의한 골재의 유실을 최소화할 수 있다.
본 발명의 도로포장재 시공방법은 지면에 부직포를 펼치는 단계; 상기 부직포 상단에 내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체를 설치하는 단계; 및 상기 구조체 홀에 골재를 채우는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
또한 상기 시공방법은 골재가 채워진 상태의 구조체 상부에 에폭시 수지를 부어 코팅층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예1 ~6, 비교예1 ~2. 도로포장재 제조
실시예 1
지면에 부직포를 펼치고 그 상단에 내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체를 설치한 후 골재를 채워 도로포장재를 제조하였다. 이때 부직포의 넓이는 가로 세로 각각 50cm가 되도록 하였으며, 구조체의 크기도 부직포 넓이에 맞게 절단하여 사용하였다. 구조체는 폴리에틸렌 및 폴리카보네이트를 1:1로 혼합한 수지를 이용하여 통상의 수지 조형물 제조방법으로 제조하였으며, 홀의 모양이 한 변의 길이가 2cm 인 육각형(벌집모양)이 되도록 하였으며, 홀의 높이(구조체 두께)는 5cm, 격벽의 두께가 1mm가 되도록 하였다. 이후 상기 구조체 내부의 홀에 골재를 채워넣었으며, 이때 골재는 갈색 빛을 띄는 천연자갈(평균 직경이 1cm 정도)을 이용하였다.
실시예 2~4
상기 실시예 1에서 홀의 모양 및 높이, 격벽의 두께를 하기 표 1과 같이 조절한 것 외에는 실시예 1과 동일한 공정으로 도로포장재를 제조하였다.
종류 내부 홀 모양
(한 변의 길이)
홀 높이 격벽 두께
실시예 1 정육각형 (2cm) 5cm 1mm
실시예 2 정육각형 (2.5cm) 4cm 1.5mm
실시예 3 정사각형 (4cm) 5cm 1mm
실시예 4 정사각형 (4cm) 6cm 2mm
실시예 5
상기 실시예 1에서 격벽에 다수개(약 10개/1cm2)의 통공(직경 0.1mm)을 형성시켜 구조체를 제조한 후 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 도로포장재를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 골재 100 중량부에 대해 아크릴 수지 35중량부를 혼합한 후 구조체 내부 홀에 채워 넣어 포장재가 불투수성을 갖도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 도로포장재를 제조하였다.
비교예 1
골재에 아크릴 수지를 혼합한 후 형틀에 넣고 24시간 동안 양생시켜 도로포장재 블록(가로 50cm × 세로 50cm × 두께 5 cm)을 제조하였다. 이때 골재 100 중량부에 대해 아크릴 수지 10 중량부를 사용하였다.
비교예 2
지면 위에 아스팔트를 포설하였다(가로 50cm, 세로 50cm, 두께 5cm).
시험예 . 도로포장재 물성 검사
상기 실시예1~6 및 비교예1~2에서 제조한 도로포장재를 대상으로 내충격성, 투수성, 마찰력의 물성을 검사하였다. 구체적으로 내충격성은 도로포장재가 손상될 때 상면에 가해지는 직하중 값을 조사하였으며, 투수성은 투수 계수를 측정하였고, 마찰력은 미끄럼 저항성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
직하중 값(ton) 투수계수(10-1㎝/sec) 미끄럼저항성(BPN)
실시예 1 220 1.9×10-1 60
실시예 2 290 1.8×10-1 58
실시예 3 320 1.9×10-1 59
실시예 4 360 1.8×10-1 58
실시예 5 210 2.1×10-1 58
실시예 6 250 불투수 45
비교예 1 180 1.2×10-1 51
비교예 2 170 불투수 25
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예1~5의 투수성 도로포장재는 구조체를 사용하지 않은 비교예1이나 아스팔트인 비교예2에 비해 내충격성이 높으면서도 투수성 및 미끄럼저항성이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 실시예6의 불투수성 도로포장재는 아스팔트에 비해 내충격성 및 미끄럼저항성이 우수한 것으로 나타났다.
10 - 부직포층
20 - 내부에 홀을 갖는 구조체
21 - 홀
30 - 골재

Claims (11)

  1. 부직포층; 및
    내부에 소정 크기의 홀을 복수 개 갖는 구조체를 포함하며,
    상기 구조체는 내부 홀에 골재가 채워지고 상기 부직포층 상단에 설치되고,
    상기 구조체는 폴리에틸렌과 폴리카보네이트를 폴리에틸렌:폴리카보네이트=1:1로 혼합한 수지로 제조되고,
    상기 구조체 내부의 홀 모양은 격벽에 의해 구획되어 형성되며, 원형 또는 다각형 모양이고,
    상기 격벽은 통공을 가지고,
    상기 구조체는 내부 홀 모양이 육각형인 허니컴 구조체이고,
    상기 구조체는 격벽 간격 조정이 가능하여 내부 홀 모양이 변형되고,
    상기 골재는 5~20mm 입경 크기를 가지고,
    상기 골재는 바텀애쉬 골재를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 골재가 채워진 구조체 상부에 에폭시 수지 코팅층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 내부 홀에 시멘트 또는 바인더 수지를 추가로 포함하며,
    상기 바인더 수지는 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리에스텔 수지 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 도로포장재.
  11. 삭제
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