KR101218598B1 - 친환경 자전거도로용 포장재 조성물 및 그 시공방법 - Google Patents

친환경 자전거도로용 포장재 조성물 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 자전거도로용 포장재 조성물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 지반을 받쳐주는 기반층; 접착층; 및 빗물의 투수를 용이하게 해주는 표면층; 을 포함하되, 상기 기반층은 자연토 55~75중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함하며, 상기 표면층은 규사 10~30중량%, 자연토 40~60중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함하며, 상기 접착층은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 흙조성물을 사용함으로 인해 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않고, 투수성이 우수하여 빗물이 고이지 않아 물 튀김 현상을 방지할 수 있으며, 강도가 콘크리트와 비슷하여 내구성이 우수한 장점이 있다.

Description

친환경 자전거도로용 포장재 조성물 및 그 시공방법{Eco-Friendly Composition for paving bycycle road and Construction method thereof}
본 발명은 친환경 자전거도로용 포장재 조성물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않을 뿐만 아니라 투수성 및 강도가 우수한, 친환경 자전거도로용 포장재 조성물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
최근에 고유가 시대를 극복하기 위한 방안으로 자전거 이용에 관심이 집중되면서 자전거 전용 도로의 포장이 확대되고, 이러한 자전거 전용 도로를 포장하기 위한 여러 가지 탄성 포장재, 투수콘크리트 등과 같은 제품들이 개발되고 있다.
기존의 자전거전용도로 포장재 중 비탄성 포장체인 칼라 아스콘의 경우 제품의 유연성이 떨어져 소성변형, 피로균열 등에 의한 시간의 경과에 따라 크랙이 발생하고, 탈색이 일어나며, 칼라투수콘의 경우에는 기존의 아스팔트, 콘크리트이 단점을 보완하기 보다는 빗물이 스며드는 표면의 홈과 작은 구멍들이 시공된지 얼마 지나지 않아 이물질과 먼지로 막혀 미관을 해칠 뿐 아니라 투수 기능이 떨어지며, 표면이 미끄럽게 포장되기 때문에 미끄럼 저항이 떨어지고, 또한 기초 공사과정이 필요하고 포설 후 일정기간의 양생기간이 필요하며, 양생 후 크랙 발생 따른 내구성 저하 및 시간적, 계절적인 많은 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위한 종래 기술로 대한민국등록특허공보 제10-1178588호(2012.08.30.)에는 슬래그 볼 및 규사를 이용한 자전거도로가 제안되어 있고, 대한민국등록특허공보 제10-1092412호(2011.12.09.)에는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물이 제안되어 있다.
상기 슬래그 볼 및 규사를 이용한 자전거도로는 시멘트를 사용하지 않고 친환경 신소재인 슬래그 볼을 사용한 장점이 있지만 우레탄수지를 바인더로 사용하기 때문에 노후화되면 폐기물을 발생시키는 문제가 있고, 상기 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물은 황토를 주원료로 하여 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않는 장점이 있지만 강도가 약한 문제가 있다.
이에, 본 발명자는 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않을 뿐만 아니라 투수성 및 강도가 우수한 친환경 자전거도로용 포장용 조성물 및 그 시공방법을 개발하였다.
KR 10-1178588 B1 2012.08.30. KR 10-1092412 B1 2011.12.09.
본 발명의 목적은 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않을 뿐만 아니라 투수성 및 강도가 우수한 친환경 자전거도로용 포장용 조성물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 지반을 받쳐주는 기반층; 접착층; 및 빗물의 투수를 용이하게 해주는 표면층; 을 포함하되, 상기 기반층은 자연토 55~75중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함하며, 상기 표면층은 규사 10~30중량%, 자연토 40~60중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함하며, 상기 접착층은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물을 제공한다.
상기 고상 고화제는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)를 분쇄하여 제조한 고화제이며, 상기 액상 경화제는 리튬 실리케이트 80~90중량%에 아크릴 에멀전계 폴리머 10~20중량%를 혼합하여 30~40분 교반한 변성 리튬 실리케이트이며, 상기 무기질 추출수는 황토 49~53중량%, 장석 12~16중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 15~19중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 6~10중량%, 질산칼슘(Ca(NO3)2) 4~8중량% 및 산화칼슘(CaO) 2~6중량%를 혼합하여 분말화한 무기질 파우더 0.5~2중량%를 98~99.5중량%의 물과 2~4시간 혼합한 후, 23~25시간 침전시키고 저온 열성 과정을 통하여 생산한 추출수인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 자연토를 퍼내는 단계(단계 1); 기반층을 형성하는 단계(단계 2); 상기 기반층 상부에 접착층을 형성하는 단계(단계 3); 및 상기 접착층 상부에 표면층을 형성하는 단계(단계 4); 를 포함하되, 상기 단계 2는, 상기 단계 1에서 퍼낸 자연토 55~75중량%에 고상 고화제 10~20중량%를 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%에 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 고상 고화제가 혼합된 자연토에 혼합한 후, 기반층을 형성하며, 상기 단계 3은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 혼합하여, 상기 기반층 상부에 접착층을 형성하며, 상기 단계 4는 상기 단계 1에서 퍼낸 자연토 40~60중량%에 규사 10~30중량% 및 고상 고화제 10~20중량%를 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%에 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 규사 및 고상 고화제가 혼합된 자연토에 혼합한 후, 상기 접착층 상부에 표면층을 형성하는 것임을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 자전거도로용 포장재 조성물은, 흙조성물을 사용함으로 인해 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않고, 투수성이 우수하여 빗물이 고이지 않아 물 튀김 현상을 방지할 수 있으며, 강도가 콘크리트와 비슷하여 내구성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자전거도로의 단면도.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자전거도로의 단면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 친환경 자전거도로용 포장재 조성물을 설명한다.
본 발명에 따른 친환경 자전거도로용 포장재 조성물은 지반을 받쳐주는 기반층(10), 접착층(20) 및 빗물의 투수를 용이하게 해주는 표면층(30)을 포함함다.
상기 기반층(10)은 지반을 받쳐주는 역할을 수행하며, 자연토 55~75중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함한다.
상기 자연토는 일반적인 흙으로서, 자전거도로의 발생토를 사용함으로, 시공시 퍼낸 흙을 폐기하지 않아도 되므로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기 고상 고화제는 석회, 석고, 보크사이트(Bauxite)를 주성분으로 하는 소성 화합물인 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Alumivate)를 분쇄하여 클링커(Clinker) 형태로 제조되며, 이러한 클링커는 3CaO·3Al2O3·CaSO4인 아우인(Hauyne), CaO·CaSO4인 유리석회 및 CaSO4인 무수석고라는 3가지 광물을 포함한다. 상기 3가지 광물이 수화반응에 의해 칼슘 설포 알루미네이트 수화물을 생성하는데, 상기 수화반응에서 3CaO·3Al2O3·CaSO432H2O인 에트링자이트(Ettringite)라는 침상의 결정이 생성된다. 상기 칼슘 설포 알루미네이트(CSA)는 3CaO·3Al2O3·CaSO로 이루어진 화합물로서, 상기 칼슘 설포 알루미네이트(CSA)는 수화하여 에트링자이트를 생성하며, 각 조성에 따라 팽창성, 급경성 또는 고강도성이 발현될 수 있다.
상기 액상 경화제는 변성 리튬 실리케이트 조성물로서, 리튬 실리케이트(Lithium Silicates) 조성물의 장점은 규산나트륨이나 규산칼륨보다 더 높은 몰 비의 액상 제품을 만들 수 있다는 것이다. 리튬실리케이트 용액을 가열하면 리튬이온은 높은 온도에서 칼슘이온처럼 침전 특성을 보이는데, 이러한 현상은 가역 반응이다. 또한, 이러한 리튬실리케이트 용액은 뜨거우면 고형화되고, 25℃ 정도에서 냉각시키면 수 시간 내에 다시 투명하고 안정된 액체의 리튬 실리케이트가 된다. 이러한 리튬 실리케이트의 SiO2 농도가 20~25%이고, 몰비가 8에 가까워 실온에서 안정하고 점도가 낮다. 이러한 리튬 실리케이트의 안정성은 수화된 리튬이온이 수화된 나트륨이나 칼륨이온 보다 더 커서 수화된 양이온은 큰 실리카 미셀들(Micelles)을 안정시킬 수 있다. 이러한 리튬 실리케이트 80~90중량%에 아크릴 에멀전계 폴리머 10~20중량%를 혼합하여 30~40분 교반하면 액상 경화제인 변성 리튬 실리케이트 조성물이 생성된다. 여기서, 각종 계면활성제와 지방질분자는 극성기와 무극성 소수기로 이루어져 있고, 양자의 균형에 따라 분자의 회합 상태가 변한다. 이들 분자는 용액 중에서 반데르발스(van der Waals) 힘 등에 의해서 회합하여 열역학적으로 안정한 회합체를 만들어 콜로이드성을 나타내는데, 이러한 회합체를 미셀이라고 한다.
상기 무기질 추출수는 황토 49~53중량%, 장석 12~16중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 15~19중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 6~10중량%, 질산칼슘(Ca(NO3)2) 4~8중량% 및 산화칼슘(CaO) 2~6중량%를 혼합하여 분말화한 무기질 파우더 0.5~2중량%를 98~99.5중량%의 물과 2~4시간 혼합한 후, 23~25시간 침전시키고 저온 열성 과정을 통하여 생산한 추출수이다.
상기 기반층(10)은 자연토 55~75중량%에 고상 고화제 10~20중량%를 고르게 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%와 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 고상 고화제가 혼합된 자연토에 투입하여 제조하는 것이 바람직하다.
상기 액상 경화제와 상기 고상 고화제가 접촉하게 되면, 잠재 수경성의 특성을 갖는 고상 고화제의 입자 피막이 파괴되고, 이러한 입자를 구성하는 Si-O와 Al-O의 공유결합이 끊어지면서 Si이온과 Al이온을 용탈시킨 상태에서 자연토와 혼합된다. 이때, 무기질 폴리머(Polymer) 반응에 의하여 mM2O·nSiO2·Al2O3·xH2O가 형성된다. 여기서, M은 K, Na 또는 Ca 일 수 있다. 이러한 반응물질에 무기질 추출수의 혼합으로 인해 내구성이 우수하고 친환경적인 흙조성물을 제조할 수 있다.
상기 표면층(30)은 빗물의 투수를 용이하게 해주는 역할을 수행하며, 규사 10~30중량%, 자연토 40~60중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함한다.
상기 규사는 빗물 투수의 공간 확보 및 주위 환경과의 조화로운 색감을 제공하기 위해 포함된다.
상기 자연토는 일반적인 흙으로서, 자전거도로의 발생토를 사용함으로, 시공시 퍼낸 흙을 폐기하지 않아도 되므로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기 고상 고화제, 액상 경화제 및 무기질 추출수는 상기 기반층(10)의 고상 고화제, 액상 경화제 및 무기질 추출수를 사용할 수 있다.
상기 표면층(30)은 자연토 40~60중량%에 규사 10~30중량% 및 고상 고화제 10~20중량%를 고르게 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%와 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 규사 및 고상 고화제가 혼합된 자연토에 투입하여 제조하는 것이 바람직하다.
상기 접착층(20)은 상기 기반층(10)과 상기 표면층(30)을 접착하는 역할을 수행한다.
상기 접착층(20)은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 혼합하여 이루어진다.
상기 고상 고화제는 상기 기반층(10)의 고상 고화제를 사용할 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 친환경 자전거도로 포장용 조성물을 이용한 시공방법을 설명한다.
본 발명에 따른 친환경 자전거도로 포장용 조성물의 시공방법은,
자연토를 퍼내는 단계(단계 1);
기반층(10)을 형성하는 단계(단계 2);
상기 기반층(10) 상부에 접착층(20)을 형성하는 단계(단계 3); 및
상기 접착층(20) 상부에 표면층(30)을 형성하는 단계(단계 4);
를 포함한다.
상기 단계 1은 자전거도로를 시공할 위치에 있는 자연토를 퍼낸 후에 노면을 수평으로 다지는 단계이다.
단계 2는 상기 단계 1에서 퍼낸 자연토 55~75중량%에 고상 고화제 10~20중량%를 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%에 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 고상 고화제가 혼합된 자연토에 혼합한 후, 기반층(10)을 형성하는 단계이다.
상기 고상 고화제는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)를 분쇄하여 제조한 고화제일 수 있다.
상기 액상 경화제는 리튬 실리케이트 80~90중량%에 아크릴 에멀전계 폴리머 10~20중량%를 혼합하여 30~40분 교반한 변성 리튬 실리케이트일 수 있다.
상기 무기질 추출수는 황토 49~53중량%, 장석 12~16중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 15~19중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 6~10중량%, 질산칼슘(Ca(NO3)2) 4~8중량% 및 산화칼슘(CaO) 2~6중량%를 혼합하여 분말화한 무기질 파우더 0.5~2중량%를 98~99.5중량%의 물과 2~4시간 혼합한 후, 23~25시간 침전시키고 저온 열성 과정을 통하여 생산한 추출수일 수 있다.
상기 단계 3은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 혼합하여, 상기 기반층(10) 상부에 접착층(20)을 형성하는 단계이다.
상기 고상 고화제는 상기 단계 2의 고상 고화제를 사용할 수 있다.
단계 4은 상기 단계 1에서 퍼낸 자연토 40~60중량%에 규사 10~30중량% 및 고상 고화제 10~20중량%를 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%에 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 규사 및 고상 고화제가 혼합된 자연토에 혼합한 후, 상기 접착층(20) 상부에 표면층(30)을 형성하는 단계이다.
상기 고상 고화제, 액상 경화제 및 무기질 추출수는 단계 2의 고상 고화제, 액상 경화제 및 무기질 추출수를 사용할 수 있다.
상기 시공은 1℃ 이상의 온도에서 작업하는 것이 바람직하고, 시공 후에는 3시간 동안 수분이 들어가지 않도록 표면을 덮는 것이 바람직하며, 시공온도가 1℃ 미만일 경우에는 표면 다짐시에 열성 로울러를 이용하면 양생을 효과적으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 자전거도로용 포장재 조성물은 흙조성물을 사용함으로 인해 노후화되어도 폐기물을 발생시키지 않고, 투수성이 우수하여 빗물이 고이지 않아 물 튀김 현상을 방지할 수 있으며, 강도가 콘크리트와 비슷하여 내구성이 우수한 장점이 있다.
10 : 기반층 20 : 접착층
30 : 표면층

Claims (4)

  1. 지반을 받쳐주는 기반층;
    접착층; 및
    빗물의 투수를 용이하게 해주는 표면층;
    을 포함하되,
    상기 기반층은 자연토 55~75중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함하며,
    상기 표면층은 규사 10~30중량%, 자연토 40~60중량%, 고상 고화제 10~20중량%, 액상 경화제 10~20중량% 및 무기질 추출수 5~10중량%를 포함하며,
    상기 접착층은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고상 고화제는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)를 분쇄하여 제조한 고화제이며,
    상기 액상 경화제는 리튬 실리케이트 80~90중량%에 아크릴 에멀전계 폴리머 10~20중량%를 혼합하여 30~40분 교반한 변성 리튬 실리케이트이며,
    상기 무기질 추출수는 황토 49~53중량%, 장석 12~16중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 15~19중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 6~10중량%, 질산칼슘(Ca(NO3)2) 4~8중량% 및 산화칼슘(CaO) 2~6중량%를 혼합하여 분말화한 무기질 파우더 0.5~2중량%를 98~99.5중량%의 물과 2~4시간 혼합한 후, 23~25시간 침전시키고 저온 열성 과정을 통하여 생산한 추출수인 것을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물.
  3. 자연토를 퍼내는 단계(단계 1);
    기반층을 형성하는 단계(단계 2);
    상기 기반층 상부에 접착층을 형성하는 단계(단계 3); 및
    상기 접착층 상부에 표면층을 형성하는 단계(단계 4);
    를 포함하되,
    상기 단계 2는, 상기 단계 1에서 퍼낸 자연토 55~75중량%에 고상 고화제 10~20중량%를 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%에 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 고상 고화제가 혼합된 자연토에 혼합한 후, 기반층을 형성하며,
    상기 단계 3은 고상 고화제 65~80중량%, 산화칼슘(CaO) 5~15중량%, 불산석고 10~15중량%, 수산화리튬(Lithium hydroxide, LiOH) 0.1~0.5중량%, 카바이트(Carbide) 0.1~3중량% 및 플루오린화칼슘(CaF2) 1~5중량%를 혼합하여, 상기 기반층 상부에 접착층을 형성하며,
    상기 단계 4는 상기 단계 1에서 퍼낸 자연토 40~60중량%에 규사 10~30중량% 및 고상 고화제 10~20중량%를 혼합하고, 액상 경화제 10~20중량%에 무기질 추출수 5~10중량%를 혼합하여 상기 규사 및 고상 고화제가 혼합된 자연토에 혼합한 후, 상기 접착층 상부에 표면층을 형성하는 것임을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물의 시공방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 고상 고화제는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)를 분쇄하여 제조한 고화제이며,
    상기 액상 경화제는 리튬 실리케이트 80~90중량%에 아크릴 에멀전계 폴리머 10~20중량%를 혼합하여 30~40분 교반한 변성 리튬 실리케이트이며,
    상기 무기질 추출수는 황토 49~53중량%, 장석 12~16중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 15~19중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 6~10중량%, 질산칼슘(Ca(NO3)2) 4~8중량% 및 산화칼슘(CaO) 2~6중량%를 혼합하여 분말화한 무기질 파우더 0.5~2중량%를 98~99.5중량%의 물과 2~4시간 혼합한 후, 23~25시간 침전시키고 저온 열성 과정을 통하여 생산한 추출수인 것을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물의 시공방법.
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