KR101266484B1 - 자전거 전용 도로포장 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노반(10)의 상부에 형성된 투수성 기층(20); 황토 소성볼(31)과 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 투수성 기층(20)의 상부에 형성된 표층(30);을 포함하는 구조를 제시함으로써, 열섬효과 완화성능, 평탄성, 배수성 등이 우수한 자전거 전용 도로포장 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.

Description

자전거 전용 도로포장 구조물 및 그 시공방법{PAVEMENT STRUCTURE FOR BICYCLE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 자전거 전용 도로포장 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반 차량 운행용 도로포장은 중량의 차량이 60km/h 이상의 고속으로 운행되는 것을 전제로 함에 비해, 자전거 전용 도로포장은 가벼운 자전거가 15 ~ 30km/h 정도의 저속으로 운행되는 것을 전제로 한다는 점에서 근본적으로 포장의 설계가 달라져야 한다.

또한 자전거 전용도로의 경우 운행되는 교통량이 일반 도로에 비해 매우 적어 지속적이지 않다.

따라서 포장의 강도가 크거나, 고도의 평탄성이 확보될 필요가 없는 대신, 자전거의 안전한 운행을 위하여 제동을 위한 미끄럼저항과 장기간의 사용을 위한 내구성 향상 등에 고려가 더욱 크게 요구된다는 특징을 갖는다.

현재 국내에서 사용되고 있는 자전거 전용도로의 포장은 미관에 유의한 유색포장, 배수를 고려한 투수성 포장, 친환경 포장인 흙 포장 등 다양한 구조가 제시되고 있다.

그러나 자전거 전용도로의 포장은 그 특성상 열섬효과 완화성능, 평탄성, 배수성이 일반 도로포장에 비해 우수하여야 하는데, 종래의 포장은 그렇지 못하다는 점에서 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 열섬효과 완화성능, 평탄성, 배수성 등이 우수한 자전거 전용 도로포장 구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 노반(10)의 상부에 형성된 투수성 기층(20); 황토 소성볼(31)과 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 상기 투수성 기층(20)의 상부에 형성된 표층(30);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물을 제시한다.

상기 황토 소성볼(31)의 크기는 1~20mm인 것이 바람직하다.

상기 황토 소성볼(31)은 씨드를 중심으로 황토 재료를 성형하여 황토볼을 성장시키는 성형단계; 상기 황토볼을 건조하는 건조단계; 상기 황토볼을 950~1200℃의 온도로 소성하는 소성단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

상기 투수성 기층은 시멘트 4~20 중량%; 쇄석 50~70 중량%; 화강풍화토 5~30 중량%; 보수성 첨가재 2~20 중량%; 물 2~10 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 쇄석의 굵은골재 최대치수는 19mm인 것이 바람직하다.

상기 보수성 첨가재는 마사토, 제오라이트, 규조토, 황토분말 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 자전거 전용 도로포장 구조물의 시공방법으로서, 상기 노반(10)의 상부에 상기 투수성 기층(20)을 형성하는 단계; 상기 황토 소성볼(31)과 상기 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 상기 투수성 기층(20)의 상부에 상기 표층(30)을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물의 시공방법을 함께 제시한다.

본 발명은 열섬효과 완화성능, 평탄성, 배수성 등이 우수한 자전거 전용 도로포장 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.

도 1은 본 발명에 의한 도로포장 구조물의 일실시예의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 도로포장 구조물의 효과를 입증하기 위한 실험과정의 사진.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자전거 전용 도로포장 구조물은 기본적으로, 노반(10)의 상부에 형성된 투수성 기층(20); 황토 소성볼(31)과 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 투수성 기층(20)의 상부에 형성된 표층(30);을 포함하여 구성된다.

황토는 온대지역과 사막 주변부에 나타나는 반건조지역에 넓게 분포하며 지표면의 약 10%를 덮고 있다.

일반적으로 황토는 비옥한 토양으로 덮여 있어 농업에 적합하기 때문에 항상 인구 집중에 영향을 미쳐 왔다.

황토의 효능은 이에서 파장되는 원적외선에 기인하는 것으로 알려져 있다.

원적외선은 세포의 생리작용을 활발히 하고 열에너지를 발생시켜 유해물질을 방출하는 광전효과가 있고, 인체의 독을 제거하는 제독제, 해독제의 효능도 있다.

황토는 아주 가는 모래가 모여 만들어진 흙이라 할 수 있다.

이는 석영, 장석, 운모, 방해석 등 다양한 광물 입자로 구성되는데, 화학적 조성은 실리카 40~50%, 철분 5~6%, 알루미나 20~30%, 산화마그네슘 2%, 나트륨 2%, 칼륨 1.5%, 석회 8% 등으로 구성되어 있다.

황토 소성볼(31)은 위와 같은 황토를 소성하여 만든 1~20mm 직경의 볼을 의미하며, 다음과 같은 공정에 의해 제조된다.

씨드(소성볼의 모체)를 중심으로 상술한 황토 재료를 성형기에 의해 성형하여 황토볼을 성장시킨다.

위 황토볼의 수분을 제거하도록, 건조실에서 건조한다.

건조된 황토볼을 950~1200℃의 고온에서 소성하여 높은 강도를 갖도록 한다.

이와 같이 제조된 황토 소성볼은 상술한 황토의 물성에 더하여, 조골재와 유사한 물리적 성능을 가지게 된다.

본 발명에 의한 도로포장 구조물에서는, 이러한 황토 소성볼과 아스팔트 바인더를 혼합하여 표층(30)을 형성하도록 함으로써, 자전거 전용 도로포장의 친환경성을 극대화하도록 한 것이다.

또한 필러(충전재)를 사용하지 않고 황토 소성볼과 아스팔트 바인더의 혼합만으로 표층을 형성하므로 배수성을 갖게 되고, 완만한 구형 구조의 황토 소성볼을 골재로 삼아 포장층을 형성하므로 평탄성이 우수하며, 황토 특유의 물성으로 인하여 우수한 열섬현상 완화성능을 갖는다는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 의한 도로포장 구조물의 표층(30)에서는, 황토 소성볼(31)의 색상이 잘 발현되도록, 바인더로서 무색 아스팔트를 사용한다.

흑색 이외의 유색 혼합물에 사용되는 무색 아스팔트는 화학적으로 합성 또는 정제된 재료를 사용하여 일반 아스팔트 혼합물과 유사하거나 향상된 성능을 가지도록 배합 설계된 아스팔트 바인더를 의미한다.

이는 그 자체가 투명하여 착색이 가능하다는 특징이 있다.

무색 아스팔트 바인더는 일반 아스팔트 바인더의 각 구성성분을 대체하는 성분의 혼합에 의해 구성되는데, 그 구체적 조성은 표 1에 나타난 바와 같다.

즉, 일반 아스팔트 바인더의 아스팔틴은 폴리머가, 말틴은 석유수지(resin)가, Saturates는 프로세스 오릴이 그 기능을 대신하도록 되어 있다.

이하, 표층(30)의 하부에 형성되는 투수성 기층(20)의 실시예에 관하여 설명한다.

이는 기본적으로, 시멘트 4~20 중량%; 쇄석 50~70 중량%; 화강풍화토 5~30 중량%; 보수성 첨가재 2~20 중량%; 물 2~10 중량%;를 포함하는 콘크리트 조성물에 의해 형성되는 구성을 취하며, 표층(30)을 통해 침투된 물을 다시 투수시켜 노반(10)이나 측구 등으로 배수하는 역할을 한다.

보수성 첨가재는 마사토, 제오라이트, 규조토, 황토분말 등과 같은 보수성 재료로서, 투수성 기층(20)에 침투한 물을 어느 정도 머금고 있다가 서서히 배출하는 역할을 하므로, 도로포장 구조물 전체의 열섬현상 완화성능을 높이는 효과가 있다.

다만 이는 기본적으로 강도가 약한 재질이므로, 그 혼입량을 일정량 이하로 제한하여야 한다.

표 2는 보수성 첨가재의 함량 변화에 따른 투수성 기층의 압축강도 변화를 실험한 것이고, 표 3은 보수성 첨가재의 함량 변화에 따른 투수성 기층의 투수계수 및 흡수율의 변화를 실험한 결과이다.

실험 결과를 종합하면, 보수성 첨가재의 함량은 2~20 중량%가 적절한 것으로 파악된다.

배수층(투수성 기층)의 두께 및 목표공극률(15~20%)을 고려할 때, 쇄석의 굵은골재 최대치수는 19mm인 것이 적절한 것으로 나타났다.

본 발명에 의한 자전거 전용 도로포장 구조물의 시공방법은, 노반(10)의 상부에 상술한 투수성 기층(20)을 형성하는 단계; 황토 소성볼(31)과 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 상기 투수성 기층(20)의 상부에 표층(30)을 형성하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 의한 도로포장 구조물의 효과를 입증하기 위한 실험결과에 관하여 설명한다.

CTB 배수층(투수성 기층)이 설치된 포장구조체의 열 특성 평가를 위하여 실내실험을 수행하였다.

여름철 날씨를 가정하기 위하여 실내온도를 29℃로 유지하였고, 모든 공간을 통제하여 바람은 없는 상태로 하였으며, 비교예(일반 아스팔트 도로포장 구조물)와 본 발명의 실시예를 전제로 하여, CTB층에 수분을 공급하지 않은 경우와 수분을 공급한 경우로 나누어 2회에 걸쳐 실험을 수행하였다(도 2).

1차 실험으로 포장구조체에 수분은 공급하지 않고 6시간에 걸쳐 약 650W/㎥의 광선을 쪼여주면서 표면과 포장아래 5cm에서 10분 간격으로 온도를 측정하였다.

2차 실험은 CTB 배수층에 수분을 2시간 정도 충분히 공급한 다음 수분이 모두 증발하는 시간까지 가열하고 그 후 냉각하여 포장구조체의 온도변화를 측정하였으며, 나머지 조건은 위 1차 실험과 동일하다.

표 4에 나타난 바와 같이, 1차 실험 결과, 건조상태에서 가열 6시간 후, 비교예의 경우 85.3도를 나타내고 있으며, 본 발명의 실시예의 경우 71.3도로 14도 정도 낮게 나타났다.

2차 실험 결과, 수분을 충분히 공급하여 가열 6시간 후, 비교예는 58.3도의 온도를 나타내고 있으며, 본 발명의 실시예는 42.1도로 아스팔트 콘크리트 포장에 비해 16도 정도 낮게 나타났다.

이와 같은 열 특성 평가 결과, 아스팔트 콘크리트 포장(비교예)에 비하여 황토볼 포장(본 발명의 실시예)의 온도특성이 우수한 것으로 나타났으며, 포장구조체의 안정성 및 주행 평탄성 확보를 위해 설치된 CTB를 이용한 배수층 형성으로 지속적인 수분 공급이 이루어지게 하여 하절기 포장체의 온도를 더욱 낮출 수 있을 것으로 판단된다.

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.

10 : 노반 20 : 투수성 기층
30 : 표층 31 : 황토 소성볼

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 노반(10)의 상부에 형성된 투수성 기층(20);
   황토 소성볼(31)과 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 상기 투수성 기층(20)의 상부에 형성된 표층(30);을 포함하고,
   상기 황토 소성볼(31)은
   씨드를 중심으로 황토 재료를 성형하여 황토볼을 성장시키는 성형단계;
   상기 황토볼을 건조하는 건조단계;
   상기 황토볼을 950~1200℃의 온도로 소성하는 소성단계;를
   포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물.
4. 노반(10)의 상부에 형성된 투수성 기층(20);
   황토 소성볼(31)과 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 상기 투수성 기층(20)의 상부에 형성된 표층(30);을 포함하고,
   상기 투수성 기층은
   시멘트 4~20 중량%;
   쇄석 50~70 중량%;
   화강풍화토 5~30 중량%;
   보수성 첨가재 2~20 중량%;
   물 2~10 중량%;를 포함하는 콘크리트 조성물에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 쇄석의 굵은골재 최대치수는 19mm인 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물.
6. 제4항에 있어서,
   상기 보수성 첨가재는 마사토, 제오라이트, 규조토, 황토분말 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 자전거 전용 도로포장 구조물의 시공방법으로서,
   상기 노반(10)의 상부에 상기 투수성 기층(20)을 형성하는 단계;
   상기 황토 소성볼(31)과 상기 무색 아스팔트 바인더의 혼합물에 의해, 상기 투수성 기층(20)의 상부에 상기 표층(30)을 형성하는 단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 전용 도로포장 구조물의 시공방법.

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