KR101220337B1 - 탄성 폴리머 흙 포장방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MMA수지 70 ~ 85 중량%, 충진재인 탄산칼슘 10 ~ 25 중량%, 경화촉진제 1.2 ~ 5 중량%로 구성되는 바인더 20 ~ 30 중량%와 수분조정이 끝난 토사 70 ~ 80 중량%를 믹서기를 이용하여 골고루 혼합해주는 제1공정; 상기 혼합된 흙포장재를 포설 후 밀대를 이용하여 면을 형성해주는 제2공정; 및 제2공정 후 포장체가 화학반응에 의해 흙고화체를 형성해 양생되는 제3공정으로 이루어지며, MMA수지 400ℓ에 경화촉진제는 100kg이 혼합되고, 상기 토사는 단위중량이 1.7ton/㎥이고, 상기 바인더와 상기 토사가 혼합된 흙포장체의 두께를 5㎝로 형성하여, 흙콘크리트의 비중보다 가벼워 중량의 감소 및 흙포장체의 자체탄성력과 인장강도 및 수밀성으로 방수성 및 내구성을 향상시키도록 하는 탄성 폴리머 흙 포장방법을 제공한다.

따라서, Methly Methacrylate수지 바인더, 탄산칼슘, 경화촉진제, 토사를 혼합한 조성물을 교반하여 도로에 포설하여 완성함으로써, 안정된 보행감을 제공하고, 흙과 직접 혼합하여 도로를 시공할 수 있으며, 보다 견고하고 친환경적인 도로를 형성할 수 있고, 시멘트 없이도 고강도의 탄성 도로를 만들 수 있으며, 도로의 발색을 위하여 별도의 발색제를 첨가하지 않고도 자연적인 흙 색이 발현되는 도로를 형성시킬 수 있다.

흙포장, 흙콘크리트, 황토길, 마사토포장, 자연토포장

Description

탄성 폴리머 흙 포장방법{An elastic polymer soil packing way}

본 발명은 탄성 폴리머 흙 포장방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MMA수지를 이용해 흙과 직접 혼합하여 도로를 시공할 수 있으며, 보다 견고하고 친환경적인 도로를 형성할 수 있도록 하는 탄성 폴리머 흙 포장방법에 관한 것이다.

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종래에는 흙을 이용한 도로 포장공사를 하는 데, 시멘트계의 물질을 이용하였다. 이러한 종래 기술에 따른 시멘트계의 물질은 토사가 점성토 이거나 유기성분을 함유하고 있으면, 결합에 어려운 한계를 갖고있다,

이러한 한계점을 극복하기 위하여, 시멘트에 고화제 및 계면활성제를 첨가하여 흙 포장재로 사용하였다. 이렇게 고화제가 첨가된 시멘트의 경우, 시멘트 색상을 감추기 위하여, 색상용 안료로 산화철을 포함하는 발색제를 첨가하여 시공해야함으로, 시공비가 상승 되고, 시멘트의 수하열 및 고화제의 급격한 수하반응으 로 크랙이 발생하게 되는 문제점을 갖고있다.

이를 방지하기 위하여, 컷팅기를 이용하여 3m마다 수축 줄 눈이 형성되도록 하여 크랙을 유도하는 방법을 사용하고 있으나, 비용 및 시간과 노력이 많이 소요되어 비효율적이며, 친환경 흙길 조성공사의 취지에서 벗어나고 있는 현실이다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 보다 견고하고 저렴하며 동결융해에 우수한 친환경적인 도로를 시공할 수 있는 흙 포장재의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로 흙과 직접 혼합하여 도로를 시공할 수 있으며, 보다 견고하고 친환경적인 도로를 형성할 수 있도록 한 탄성 폴리머 흙 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 흙포장제를 제조하는데 있어서, 토사에 탄산칼슘을 혼합하는 단계; 탄산칼슘이 혼합된 토사에 고분자 결합재인 Methly Methacrylate수지 및 경화촉진제를 혼합하는 단계; 혼합된 혼합물을 일정한 높이로 포설하는 단계; 흙결합재와 경화촉진제에 의한 축·중합 반응을 개시 및 촉진하는 단계; 충전재와 흙결합재가 매트릭스를 형성하는 단계; 포설된 흙포장체를 양생하는 단계;를 포함하여, 투수계수, 압축강도, 휨강도, 내충격성,동결융해저항성, 내약품성 및 내구성 등의 물리·역학적 특성이 우수한 탄성 폴리머 흙 포장방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 MMA수지 70 ~ 85 중량%, 충진재인 탄산칼슘 10 ~ 25 중량%, 경화촉진제 1.2 ~ 5 중량%로 구성되는 바인더 20 ~ 30 중량%와 수분조정이 끝난 토사 70 ~ 80 중량%를 믹서기를 이용하여 골고루 혼합해주는 제1공정; 상기 혼합된 흙포장재를 포설 후 밀대를 이용하여 면을 형성해주는 제2공정; 및 제2공정 후 포장체가 화학반응에 의해 흙고화체를 형성해 양생되는 제3공정으로 이루어지며, MMA수지 400ℓ에 경화촉진제는 100kg이 혼합되고, 상기 토사는 단위중량이 1.7ton/㎥이고, 상기 바인더와 상기 토사가 혼합된 흙포장체의 두께를 5㎝로 형성하여, 흙콘크리트의 비중보다 가벼워 중량의 감소 및 흙포장체의 자체탄성력과 인장강도 및 수밀성으로 방수성 및 내구성을 향상시키도록 하는 탄성 폴리머 흙 포장방법을 제공한다.

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본 발명에 따른 탄성 폴리머 흙 포장방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 흙포장체를 5cm이하로 감소시키고도, 충격을 흡수하고, 균열의 발생을 억제하며, 흙포장체의 강도와 수밀성을 향상시킬 수 있고, 토사와 혼합하여 바인더 수지에 고정된 상태로 경화시킴으로써 통행시 미끄럼을 방지하여 보행자의 안전성 및 보행감을 확보할 수 있다.

둘째, 한겨울에도 시공이 가능하고, 우수한 접착력으로 흙벽돌 제작에도 접목이 가능하며, 어떠한 종류의 포장 하자 보수에도 접목할 수 있음과 동시에, 환경오염을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 균등한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 탄성 폴리머 흙 포장방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 탄성 폴리머 흙 포장방법은 제1공정과, 제2공정과, 제3공정으로 이루어진다.
제1공정은 MMA수지와 탄산칼슘 및 경화촉진제로 구성된 바인더와 토사를 믹서기를 이용하여 골고루 혼합해주는 공정이다.

상기 바인더를 구성하는 상기 MMA수지는 고분자 결합재로서, 본 발명에 따른 탄성 폴리머 흙 포장방법에서 접착제의 역할을 수행한하고, 경화촉진제는 접착제 역할뿐만 아니라 바인더와 토사가 혼합된 흙포장재의 경화를 촉진시키는 역할을 한다.
경화 촉진제의 분량은 온도에 따라 변화될 수 있으며, 양생과정 중에는 긴 탄소분자(-C-C-C-) 고리가 생성되어, 자연환경과 사용연도의 영향하에서 견디는 특성을 부여된다.
상기 MMA수지는 에스테르, 아크릴 또는 메틸 메타크릴염을 기초로 한 화학적 합성물로서, 그 특징은 탄소 이중결합 집합체(C=C)이며, 이 제품 체계의 중요 화학구조는 CH₂=(CCH₃)COOH 이다.
상기 바인더는 접착제 역할을 하는 MMA수지 70 ~ 85중량%와 충진재 역할을 하는 탄산칼슘 10 ~ 25중량%와 접척제 및 경화를 촉진시키는 역할을 하는 경화촉진제 1.2 ~ 5중량%로 구성된다.

상기 MMA수지와 탄산칼슘과 경화촉진제로 구성된 바인더 20 ~ 30중량%에 수분 조정이 끝난 토사 70 ~ 80중량%를 혼합하여 흙포장재를 생성한다. 상기 바인더와 토사의 혼합은 믹서기를 이용하여 골고루 혼합한다.
상기 토사는 일반적으로 지표에서 얻어지는 붉은 색의 진흙(적점토)과 황토 등의 점질토와, 고령토, 백토, 마사토 등의 사질토 등이 가능하며, 토사의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 대체로 입경이 0.8～ 0.005mm인 실트성분과 세립질 및 과립의 입자가 30% : 40% : 30% 정도의 비율로 적당히 섞여있는 것이 바람직하다.
특히, 상기 토사는 점토입자의 특성이 골고루 섞여 있는 규석광산으로부터 발생된 표층토를 사용한다.

상기 토사와 상기 바인더를 구성하는 탄산칼슘은 통상적인 필러로서 사용되는 것으로, 탄산칼슘은 그 입도가 약 600mesh의 것을 이용하는바, 입경이 8㎛로서 탄성 MMA수지 바인더에 혼합되어 강도를 증진시키면서 자기수평성을 확보하기 위함이이며, 상기 토사는 입자의 크기가 212㎛ 미만(평균입경이 50㎛)인 것 30 ~ 50wt%의 범위를 가지며,212㎛ 이상 ～ 2mm 이하의 입자가 50 ~ 70wt% 범위인 것으로 점질과 사질이 적당히 혼합되어 있는 오염되지 않은 토양을 이용하는바, 그 이유는 MMA수지 바인더와 혼합되어 강도를 증진시키면서 수밀성을 저하 시키지 않는 입경이기 때문이다.

또한, 상기 토사는 단위중량이 1.7ton/㎥로서 흙콘크리트의 비중보다 가볍고, 전체 두께5cm의 흙포장체를 형성함으로써, 자체 중량의 감소 및 흙포장체의 자체탄성력과 인장강도 및 수밀성으로 방수성 및 내구성을 확보하는 것이다.

상기와 같은 흙포장재는 충진재인 탄산칼슘과 토사 혼합물 85 ～ 75중량%에 MMA수지 바인더 25 ～ 15중량%에 배합되어 사용되는바, 이는 바인더의 배합비가 10중량% 미만이면 경화가 이루어지지 않아 바닥재로서의 기능이 나타나지 않고 25중량%를 초과하더라도 더 이상의 강도증진 이 안되 시공비 상승요인, 문제점이 있기 때문이다.

또한 상기 충진재인 탄산칼슘과 토사는 3:7로 혼합하는 것이 가장 바람직하나, 이를 제한하는 것은 아니며, 탄산칼슘이 25중량% 미만이거나 토사가 75중량%를 초과하면 공극이 증가하여 물성이 좋지못하므로, 탄산칼슘 25 ～ 15중량%와 토사 85 ～ 75중량%의 범위 내에서 적절히 혼합하여 사용하도록 한다.

상기 제2공정은 상기 바인더와 상기 토사가 혼합된 흙포장재를 포설한 후, 밀대를 이용하여 면을 형설해주는 공정이다. 상기 흙포장재의 포설은 면적이 넓은 경우에는 별도의 포설 장비를 이용하는 것이 바람직하나, 면적이 넓지 않은 경우에는 포설 장비가 아닌 작업자의 수작업에 의해 이루어질 수 있다.
상기 제3공정은, 상기 제2공정 후 포장체가 화학반응에 의해 흙고화체를 형성해 양생되는 공정이다.

본 발명에 따른 탄성 폴리머 흙 포장방법은 다음과 같다. 흙 포장의 기초 면인 골재층은 10 ~ 20cm높이로 형성하며 진동 로울러를 이용하여 다짐밀도를 95%이상 되게 기층 면을 형성하며, 형성된 기층면 위에 흙포장재를 혼합, 포설한다.

재료의 특성상 현장배합을 원칙으로 하며, 이때 모빌믹서를 이용하여 생산하였다.

먼저 점질과 사질이 적당히 혼합되어 있는 오염되지 않은 토사 1,700kg에 탄산칼슘320kg을 골고루 혼합한 후 MMA수지 400ℓ에 경화촉진제 100kg을 투입하여 토사에 MMA수지가 골고루 혼합되도록 믹싱 후 기층면 위에 흙포장재를 포설하고 밀대를 이용하여 포장면을 형성해 완성하였다

상기 흙포장재는 혼합후 곧바로 포설하여야하며 경화 촉진제의 투여량에 따라 경화속도를 조절할수 있다.
반응 수지의 경화는 제2성분으로, 분말경화 촉진제(BPO)를 첨가해서 만드는 것이다. 상기 분말경화 촉진제는 전체적 경화를 달성하기 위해서, 반응 수지에는 분말경화 촉진제가 화학적 경화를 시도하는 유일한 기능을 갖고있고 분말경화 촉진제는 화학적 반응에서 촉매제로서 작용하므로 완전히 양생된 수지의 물성에는 영향을 주지 않는 것이다.

상기와 같이 형성되는 흙포장체는 56.5MPa의 높은 압축강도와 8.6N/㎟의 인장강도로서 기존 시멘트계 흙포장보다 인장강도가 높고 자체 탄성력이 높아 보행시 충격을 흡수하고 균열 발생을 억제할 수 있는 것이다,

상기 흙포장층이 완성되면, 12시간의 양생시간을 거쳐 도로를 개방한다.

이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시 예에 한하여 설명하였지만 이를 반드시 제한하는 것은 아닌 것으로, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.
따라서, 흙포장체를 5cm이하로 감소시키고도, 충격을 흡수하고, 균열의 발생을 억제하며, 흙포장체의 강도와 수밀성을 향상시킬 수 있고, 토사와 혼합하여 바인더 수지에 고정된 상태로 경화시킴으로써 통행시 미끄럼을 방지하여 보행자의 안전성 및 보행감을 확보할 수 있다.
또한, 한겨울에도 시공이 가능하고, 우수한 접착력으로 흙벽돌 제작에도 접목이 가능하며, 어떠한 종류의 포장 하자 보수에도 접목할 수 있음과 동시에, 환경오염을 방지할 수 있다

도 1은 탄성 폴리머 흙 포장제의 실제작물이다.

Claims (3)

1. MMA수지 70 ~ 85 중량%, 충진재인 탄산칼슘 10 ~ 25 중량%, 경화촉진제 1.2 ~ 5 중량%로 구성되는 바인더 20 ~ 30 중량%와 수분조정이 끝난 토사 70 ~ 80 중량%를 믹서기를 이용하여 골고루 혼합해주는 제1공정;

   상기 혼합된 흙포장재를 포설 후 밀대를 이용하여 면을 형성해주는 제2공정; 및

   제2공정 후 포장체가 화학반응에 의해 흙고화체를 형성해 양생되는 제3공정으로 이루어지며,

   MMA수지 400ℓ에 경화촉진제는 100kg이 혼합되고,

   상기 토사는 단위중량이 1.7ton/㎥이고, 상기 바인더와 상기 토사가 혼합된 흙포장체의 두께를 5㎝로 형성하여, 흙콘크리트의 비중보다 가벼워 중량의 감소 및 흙포장체의 자체탄성력과 인장강도 및 수밀성으로 방수성 및 내구성을 향상시키도록 하는 탄성 폴리머 흙 포장방법.
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