KR101310599B1 - 단지, 조경, 공원, 하천, 도로에 사용되는 자연 친화적 투수 포장재 및 투수 포장공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단지, 조경, 공원, 하천, 도로에 사용되는 자연 친화적 포장재 및 포장공법에 관한 것이다.
일 측면에 따른 자연 친화적 포장재는, 바텀 애쉬(Bottom-ash)와, 규사(quartz sand)와, 실리케이트(silicate)를 포함하는 무기질 바인더(binder)가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
일 측면에 따른 자연 친화적 포장공법은, 잔골재 및 굵은 골재 중 어느 하나의 골재와, 바텀 애쉬를 타설하여 포장층을 형성하는 단계; 및 상기 포장층에 실리케이트(silicate)를 포함하는 무기질 바인더(binder)를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 시멘트의 함량을 배제하거나 줄이고, 폐기물로 인식되었던 바텀 애쉬를 활용할 수 있으므로, 환경 오염을 방지하는 것은 물론, 재료의 수급을 용이하게 할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 바텀 애쉬를 열처리하여 형성되는 고강도 초경량골재를 이용함으로써, 지반 포장층의 보온, 보냉, 흡음 효과를 상승시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 무기질 바인더(binder)의 사용으로 인하여 강도가 높은 포장층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

Description

단지, 조경, 공원, 하천, 도로에 사용되는 자연 친화적 투수 포장재 및 투수 포장공법{A eco-friendly pervious paving material and a pervious paving method for a complex, a landscape, a park, a river, and a road}

본 발명은 단지, 조경, 공원, 하천, 도로에 사용되는 자연 친화적 투수 포장재 및 투수 포장공법에 관한 것이다.

화력발전소에서 석탄을 미분기로 분체하여 뜨거운 공기와 함께 고속으로 노내에 주입하여 석탄에 함유된 대부분의 광물질을 용융점 이상인 150 ~ 200도 온도범위에서 부유상태로 순간적으로 연소시킨후, 남는 물질을 석탄회라 부른다.

석탄회는 국내탄(무연탄)의 경우 30~50%, 유연탄은 10~15% 정도의 회분(灰分)을 함유하고 있으며, 연소로의 구조(석탄 연소온도의 변화), 탄의 종류(CaO함량의 변화), 분쇄도, 체류기간, 집진기의 형태에 따라 여러 가지 물리, 화학적인 성질이 변하게 된다. 이 때, 미세한 분말상태인 미분탄은 연소되어 배연가스와 함께 보일러 내에서 배출되는 데 모이는 장소에 따라 바텀 애쉬(Bottom-ash), 신더애쉬(Cinder-ash), 플라이애쉬(Fly-ash)등으로 구분된다.

그 중 바텀 애쉬는 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥에 떨어지는 것으로, 입경은 12.5 정도로 발전소별로 약간의 차이는 있으나, 보통 발생회의 15-25% 정도이고, 덩어리 모양의 괴상(傀狀)을 가진다.

근래에 들어서 잔골재 대체재로서 석탄회를 콘크리트에 활용하기 위한 연구 등 여러 가지 분야에서의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 석탄회 중 플라이애쉬는 활용률이 매년 증가하고 있으나, 바텀 애쉬의 경우에는 거의 대부분이 매립폐기되고 있다.

이러한 바텀 애쉬를 골재로 사용한 예로는 입도 분리를 통해 자연산 및 인공골재의 일부를 대체하거나(공개특허공보 제97-074706호), 열병합 발전소의 바텀 애쉬를 경량 건자제의 제조에 일부 사용한 것(공개특허공보 제97-061815호) 등이 있으나, 대부분의 경우 골재로써의 품질이 낮아 발전소 주변의 노반 성토재로써 소량 사용되는 것 외에는 거의 대부분이 발전소 주변 회사장에 단순 폐기 매립되거나, 내륙 또는 해안 매립지에 매립되었다.

본 발명의 목적은 바텀 애쉬를 활용하여 높은 강도를 발현할 수 있는 자연 친화적 포장재 및 포장공법을 제공하는 것이다.

일 측면에 따른 자연 친화적 포장재는, 직경 5mm의 표준 망체를 85% 이상 통과하는 잔골재와, 바텀 애쉬(Bottom-ash)와, 무기질 바인더(binder)가 혼합되어 구성되며, 상기 잔골재는, 규사, 조개류 껍데기 분말, 미립 마사토, 황토 및 흙을 포함하고, 상기 바텀 애쉬는 혼합 전에 열처리된 것이고, 상기 무기질 바인더는, 상기 무기질 바인더의 고형분 100 wt%에 대하여, 실리케이트 75 wt% 내지 85 wt%, 증점제는 1 wt% 내지 5 wt%, 내수성 보강제는 1 wt% 내지 5 wt%, 및 유연성 부여제, 구리계 경화제, 보조 경화제, 습윤제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함한다.

일 측면에 따른 자연 친화적 포장공법은, 잔골재 및 굵은 골재 중 어느 하나의 골재와, 바텀 애쉬를 타설하여 포장층을 형성하는 단계; 및 상기 포장층에 실리케이트(silicate)를 포함하는 무기질 바인더(binder)를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 시멘트의 함량을 배제하거나 줄이고, 폐기물로 인식되었던 바텀 애쉬를 활용할 수 있으므로, 환경 오염을 방지하는 것은 물론, 재료의 수급을 용이하게 할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다.

또한, 바텀 애쉬를 열처리하여 형성되는 고강도 초경량골재를 이용함으로써, 지반 포장층의 보온, 보냉, 흡음 효과를 상승시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 무기질 바인더(binder)의 사용으로 인하여 강도가 높은 포장층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예f 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재는, (A-1)잔골재와, (B)바텀 애쉬와, (C)무기질 바인더를 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 잔골재에는 (a-1)규사(quartz sand)가 포함된다. 또한, 상기 잔골재에는 기타 (a-2)조개류 껍데기 분말, (a-3)미립 마사토, (a-4)황토 및 (a-5)흙 중 어느 하나 이상의 물질이 사용될 수 있다.

상기 바텀 애쉬로는, 열처리된 바텀 애쉬가 사용될 수 있다.

상기 무기질 바인더에는 (c-1) 실리케이트(silicate)가 포함된다. 또한, 상기 무기질 바인더에는 기타 (c-2) 증점제, (c-3) 내수성 보강제, 및 (c-4) 기타 첨가제 중 어느 하나 이상의 물질이 사용될 수 있다.

제 1 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로의 포장층에 있어서, 표층으로 사용되기에 적합하다.

이하 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재의 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 상세히 설명한다.

(A-1) 잔골재

잔골재란 콘크리트용 골재 중 직경 5mm의 구멍을 가지는 표준 망체를 85% 이상 통과하는 골재를 의미한다. 잔골재의 세립분이 증가하면 점성이 증가한다. 잔골재의 경우 0.3㎜이하의 세립분이 부족한 경우에 양질의 포졸란을 적당량 혼화하면, 혼합조성물 내에서 각 구성성분이 분리되는 현상을 감소시킬 수 있다. 즉, 잔골재 함량을 증가시키면 포장재의 분리 현상을 방지하고 균일화하며, 공극률을 낮출 수 있다.

(a-1) 규사

규사는 무수규산인 이산화규소SiO₂성분이 포함된 석영 알갱이 모래이다. 천연규사인 해안규사와 산(山)규사, 그리고 인조규사가 있으며 유리제품과 벽돌 등의 원료로 쓰인다. 천연규사로는 해안에 있는 해안규사와 지층 중에 산출되는 산규사(山硅砂)가 있는데, 해안규사 쪽이 불순물이 적다. 이 밖에 규석을 분쇄하여 분급(分級)한 인조규사가 있다. 유리제품 ·주물사(鑄物砂) ·연마사(硏磨砂) ·산화로상(酸化爐床) 벽돌 등의 원료로 쓰이며, SiO₂96~98%의 것이 쓰인다. 천연규사는 화강암이 풍화·분해하여 석영 알갱이만 모여서 형성된다. 이러한 규사의 성분은 후술할 무기질 바인더의 실리케이트(silicate)와 함께 반응하여 불용성염을 형성하여 포장층의 강도를 높여준다.

(a-2) 조개류 껍데기 분말

상기 조개류 껍데기 분말은 조개류 껍데기를 가는 입자로 갈아내어 형성된다. 조개류 껍데기에는 다량의 탄산칼슘(CaCO₃)이 함유되어 있다. 특히, 굴 껍데기의 경우, 탄산칼슘 94%, 석고 등 기타 성분이 6%로 구성되어 있다. 따라서, 상기 조개류 껍데기 분말은 상기 무기질 바인더와 반응하여 고화제 역할을 할 수 있다.

(a-3) 미립 마사토

상기 미립 마사토는 5mm 미만의 고운 입자를 가진 마사토를 의미한다. 상기 마사토는 유기물 및 황토와 결합하여 입단화(粒團化)를 촉진하는 중요한 역할을 한다.

(a-4) 황토

상기 황토는 주로 실트 크기의 지름 약 0.002~0.005mm인 입자로 이루어진 퇴적물로서, 주로 가는 모래로 되어 있다. 황토는 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, CaCO₃ 등의 성분조성을 가지고 있으며, 동/식물의 성장에 필요한 원적외선을 다량 방사한다. 특히, 황토는 다량의 탄산칼슘(CaCO₃)을 가지고 있어, 쉽게 부서지지 않는 점력을 지니고 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있다.

(a-5) 흙

상기 흙은 암석이 풍화해서 이루어진 미세한 이질물질과 식물의 유체가 미생물에 의해 분해되어 생긴 부식이 서로 섞인 것을 말한다. 토양이라고도 한다. 상기 흙은 수분과 양분을 함유하여, 식물의 생육에 알맞은 환경을 제공한다.

(B) 바텀 애쉬

바텀 애쉬란, 화력발전에서 석탄의 연소시 노벽 등에 부착되어 있다가 자체 무게에 의해 보일러 바닥이 떨어진 후 수집되며, 입경은 약 1mm ~ 40mm 까지 다양하게 분포되어 있어 천연골재의 대체 자원으로 적합하며, 규산질이 60%이상 함유된 다공질로 형성되어 경량이며 양질의 인공 골재이다.

상기 바텀 애쉬는 통기성이 우수하고, 보수, 보비력(保肥力)이 양호하며, 보온, 보냉 효과가 뛰어나다. 또한, 썩지 않아 수명이 반영구적이며, 식물성장에 도움이 되는 다량의 미네랄 성분을 함유한다.

상기 바텀 애쉬는, 그 자체가 가지는 수많은 기공에 의하여 다른 잔골재에 비해 흡수율이 상대적으로 높으므로, 상기 무기질 바인더를 잘 빨아들여 반응할 수 있다.

상기 바텀 애쉬는 열처리될 수 있다. 상기 바텀 애쉬를 약 500~600도 이상의 온도로 열처리 하면, 상기 바텀 애쉬에 포함된 중금속 등의 독성 유해물질을 어느정도 제거할 수 있다. 또한 상기 바텀 애쉬를 약 1200도 이상의 고온의 온도로 열처리하게 되면, 상기 바텀 애쉬에 포함된 중금속 등의 독성 유해 물질을 제거할 수 있다.

특히, 상기 바텀 애쉬는 마이크로 웨이브를 이용하여 열처리될 수 있다. 이러한 저전력 방식의 유전가열 소성기술을 활용하여, 상기 바텀 애쉬에 포함되어 있는 중금속 등의 유해 물질이 제거된 고강도 초경량의 인공 골재를 형성할 수 있다.

구체적으로, 바텀 애쉬를 열처리하여 골재를 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저 상기 바텀 애쉬를 성형틀에 주입하고, 상기 성형틀에 주입된 상기 바텀 애쉬를 건조시켜 성형하고, 건조된 상기 바텀 애쉬를 마이크로 웨이브를 이용하여 가열한다. 상기 마이크로 웨이브를 이용한 열처리 공정을 통하여 바텀 애쉬를 이용한 경량 골재를 형성할 수 있다.

상기 바텀 애쉬를 마이크로 웨이브를 이용하여 가열하는 과정은, 구체적으로 다음과 같다. 상기 바텀 애쉬는 그 배합 전에 마그네트론 등의 마이크로웨이브 초고온 발열체를 이용하여, 1000 ~ 1300도의 초고온 소성로에서 10 ~ 20분간 소성될 수 있다.

상기 소성 온도와 관련하여, 바텀 애쉬에 포함된 중금속은 대부분 500 ~ 600도의 온도에서 제거가 가능하다. 다만, 용융점이 높은 일부 종류의 중금속은 1000도 미만의 온도에서 제거가 되지 않는다. 그리고 상기 소성 온도가 1300도를 초과하는 경우, 중금속 제거효율의 상승폭은 미미하므로, 열효율 측면에서 불리하다. 따라서, 상기 바텀 애쉬는 1000 ~ 1300의 소성 온도로 소성될 수 있다. 물론, 본 발명이 다른 온도 범위에서 마이크로 웨이브 열처리하는 사상을 배제하는 것은 아님을 밝혀둔다.마이크로 웨이브를 이용하여 소성하는 경우, 상기 바텀 애쉬의 입상 크기에 관계없이, 상기 바텀 애쉬가 가지고 있는 수분(물)에 반응하여 마찰열을 발생시킬 수 있으므로, 내부까지 마이크로파가 침투되어 용이하게 중금속 등의 유해 물질을 제거할 수 있다.

(C) 무기질 바인더

바인더란 시멘트, 석고, 진흙등과 같이 화학물질에 물을 첨가하면서 접착성질을 갖는 물질을 말한다. 상기 바인더에는, C, H, O의 원소가 포함되는 물질로 구성되는 유기 바인더와, 이러한 원소가 포함되지 않는 무기질 바인더로 나뉠 수 있다. 상기 무기질 바인더는 불연성을 가지므로, CO₂의 발생을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 무기질 바인더가 사용된다.

(c-1) 실리케이트( silicate )

상기 무기질 바인더의 조성물은 실리케이트를 포함할 수 있다. 실리케이트는 규소와 산소에 하나이상의 금속염을 함유하는 합성물의 총칭이다. 실리케이트는 예를 들어 규사(SiO2)를 Na₂CO₃ 또는 K₂CO₃, Li₂CO₃ 중의 하나를 택하여 1,100~1,200℃까지 용융시키고 고압스팀을 가하여 생성될 수 있다. 변성 실리케이트는 투명하고 점성이 있는 알카리용액일 수 있다. 실리케이트의 종류로는 소디움실리케이트(Na₂SiO₃), 포타슘실리케이트(K₂SiO₃), 리튬실리케이트(Li₂SiO₃) 등이 있다.

상기 실리케이트는 규사 등의 잔골재 및 상기 바텀 애쉬에 포함되는 성분들과 반응하여 불용성 규산칼슘 수화물을 형성하여 조직을 치밀하게 만든다. 상기 실리케이트의 입자는 포장재의 공극을 통하여 침투하여 알칼리와 반응하여 불용성염을 생성하여 구조물을 강화시킬 뿐 아니라 구조물에 침투되는 열화요인(수분)을 차단하여 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 변성 실리케이트 성분은 구조물의 흡착력(모세관 현상)에 의해 침투하여 구조물 표층부분에 소수층을 형성하고, 보호코팅제 내부에 잔류하는 실리콘 성분은 피막재 내부 소수성 나타내게 한다. 상기 실리케이트는 히드록실기를 가질 수 있고, 상기 히드록실기는 강한 수소 결합 또는 가교 결합을 형성함으로써, 견고한 코팅층을 형성할 수 있다.

상기 실리케이트는 무기질 바인더 조성물의 고형분 100 wt%에 대하여 75 wt% 내지 85 wt%로 포함될 수 있다. 실리케이트의 함량이 75 wt% 미만이면, 점도가 약화될 수 있고, 85 wt%를 초과하면, 저장 안정성이 저하되고, 고점도로 인해 무기질 바인더의 침투가 제대로 이루어지지 않을 우려가 있다. 따라서 실리케이트는 75 wt% 내지 85 wt%로 포함될 수 있다.

(c-2) 증점제

상기 무기질 바인더 조성물은 증점제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 증점제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 카복실알킬셀룰로오즈일 수 있다. 상기 카복실알킬셀룰로오즈에서 알킬의 탄소수는 1 내지 12, 보다 바람직하게는 1 내지 8, 더욱 바람직하게는 1 내지 4일 수 있고, 가장 바람직하게는 카복실메틸셀룰로오즈일 수 있다.

상기 증점제는 무기질 바인더 조성물의 고형분 100 wt%에 대하여 1 wt% 내지 5 wt%로 포함될 수 있다. 상기 증점제의 함량이 1 wt% 미만이면, 그 첨가로 인한 증점 효과가 미미할 수 있고, 5 wt%를 초과하면, 무기질 바인더의 안정성을 저하시키며, 증점 효과 또한 나빠질 수 있다.

(c-3) 내수성 보강제

상기 무기질 바인더 조성물은 내수성 보강제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 내수성 보강제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 산화 아연, 산화 마그네슘 및 산화 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 들 수 있고, 바람직하게는 산화 아연일 수 있다.

상기 내수성 보강제의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm, 보다 바람직하게는 30 nm 내지 400 nm, 더욱 바람직하게는 50 nm 내지 300 nm일 수 있다. 본 발명에서 상기 내수성 보강제의 평균 입경이 10 nm 미만이면, 제조에 따른 경제성이 저하될 우려가 있고, 500 nm를 초과하면, 침전의 우려가 있어 무기질 바인더의 안정성을 저하시킬 수 있다.

상기 내수성 보강제는 무기질 바인더 조성물의 고형분 100 wt%에 대하여 1 wt% 내지 5 wt%로 포함될 수 있다. 상기 내수성 보강제의 함량이 1 wt% 미만이면, 그 첨가로 인한 내수성 보강 효과가 미미할 수 있고, 5 wt%를 초과하면, 무기질 바인더의 안정성 및 기타 물성을 변화시킬 수 있다.

(c-4) 기타 첨가제

상기 무기질 바인더 조성물은 기타 유연성 부여제, 구리계 경화제, 보조 경화제, 습윤제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

정리하면, 상기 무기질 바인더 조성물은 실리케이트 75 wt% 내지 85 wt%와, 증점제 1 wt% 내지 5 wt%와, 평균 입경이 10 nm 내지 500 nm인 내수성 보강제 1 wt% 내지 5 wt%와, 기타 유연성 부여제, 구리계 경화제, 보조 경화제, 습윤제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

상기 무기질 바인더 조성물을 혼합하여 고형분 혼합물을 제조하고, 상기 고형분 혼합물을 물과 혼합하여 수성 무기질 바인더 용액을 제조할 수 있다. 수성 무기질 바인더 용액의 제조 시, 고형분 혼합물과 물의 혼합 비율(중량비)은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 4 : 6 내지 6 : 4 일 수 있다.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재는, (B)바텀 애쉬와, (C)무기바인더와, (D)굵은 골재를 포함할 수 있다. 이하, 제 1 실시 예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

구체적으로 상기 굵은 골재에는 (d-1)자갈 등의 잡석, (d-2)조립 마사토, (d-3)쇄석, (d-4)조개류 껍데기가 포함될 수 있다.

제 2 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로의 포장층에 있어서, 기층으로 사용되기에 적합하다.

이하 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재의 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 상세히 설명한다.

(D) 굵은 골재

굵은 골재는 천연 자갈과 인공 쇄석으로 5㎜의 체에 90%(토목에서는 85%) 이상 남는 콘크리트용 골재를 말한다. 건축에서는 25㎜ 이하의 굵은 골재를 사용한다. 상기 굵은 골재는 지반 포장층이 흘러내리지 않고 일정한 형태를 유지하도록 할 수 있다. 입자의 크기를 다양화함으로써, 공극률을 줄여 포장층이 높은 강도를 가지도록 할 수 있다.

(d-1) 자갈

상기 자갈은 직경 1~5mm로 형성될 수 있다. 상기 자갈의 직경이 1mm 미만이면, 투수기능을 제대로 하지 못하고, 상기 자갈의 직경이 5mm를 초과하면, 배합이 좋지 못하고, 강도가 저하되며, 작업성 역시 좋지 못하기 때문에 1mm ~ 5mm의 입도를 선별하여 사용할 수 있다.

(d-2) 조립 마사토

마사토는 화강암질 암석의 풍화 잔적토로 그 모암은 화강암이 주이지만 이것과 성질이 가까운 결정성 심성암(화강섬록암)이나 편마암 등도 포함되는 것이 일반적이다. 풍화잔적토이기 때문에 풍화의 정도에 따라 바위에 가까운 것에서 실트, 점토와 같은 세립토까지 광범위한 것을 포함한다. 암석과의 구별은 반드시 명확하지는 않으나 일반토공기계로 굴착할 수 있는 것은 마사토로 포함되며 입경으로 구분하면 조립(5mm 이상), 미립(5mm 미만)으로 구분할 수 있다. 상기 마사토는 식물의 장기적인 생장을 위해 필수적인 요소로서 배수와 통기성을 좋게 하고 유기물 및 황토와 결합하여 입단화를 촉진하는 중요한 역할을 한다.

상기 마사토의 직경이 5mm 미만이면, 투수성능이 좋지 못하므로, 본 발명에서는 직경이 5mm 이상인 조립 마사토를 선별하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 바텀 애쉬 및 굵은 골재의 고형분을 100wt% 라고 할 때, 상기 조립 마사토의 비율을 5 ~ 20 wt%가 되도록 할 수 있다. 상기 조립 마사토가 5 wt% 이하로 첨가되게 되면 상기 마사토의 효능을 발휘하기 어렵고, 20 wt% 이상 첨가하게 되면 원료 배합에 있어 점도가 너무 높게 되어 혼합의 어려움이 있으므로, 다른 성분 조성들과의 관계성을 고려하여 상기 범위로 첨가될 수 있다.

(d-3) 쇄석

쇄석은, 암석과 큰 옥석을 쇄석기로 파쇄하여 만든 자갈을 의미하며, 쇄석자갈이라고도 한다.

상기 쇄석은 상기 조립 마사토의 직경보다 작은 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 쇄석의 직경은 1mm ~ 5mm일 수 있다. 상기 쇄석의 직경이 1mm 미만이면, 투수기능을 제대로 하지 못하고, 상기 쇄석의 직경이 5mm를 초과하면, 배합이 좋지 못하고, 강도가 저하되며, 작업성 역시 좋지 못하기 때문에 1mm ~ 5mm의 입도를 선별하여 사용할 수 있다.

상기 바텀 애쉬 및 굵은 골재의 고형분을 100wt% 라고 할 때, 상기 쇄석은 다른 조성물의 배합비를 고려하여, 4 ~ 24 wt% 첨가될 수 있다. 상기 쇄석이 4 wt% 미만이면 적정효과를 보기가 어렵고, 24 wt% 를 초과하면 재료 상호간의 적정량을 초과하기 때문이다.

(d-4) 조개류 껍데기

조개류 껍데기를 이용한 패화석비료는, 농지의 토양개량제로 주로 사용되는 석회비료보다 더 큰 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 굴 껍데기를 이용한 패화석비료의 경우, 알카리 성분을 47% 이상 함유하고 있으며 kg당 유기물 및 붕소를 각각 13g 및 1.6mg 함유하는 등 미량원소를 다량 포함하고 있어 산성화된 토양과 유기물이 부족한 토양의 개량 효과가 탁월하다. 패화석비료의 토양개량효과 시험 결과 패화석 비료를 살포한 후 작물을 재배했던 포장의 토양유기물 함량은 재배 전후 모두 2.7%를 유지했으나, 소석회를 사용한 포장에서의 유기물 함량은 2.0%로 낮아져 유기물 보충력 측면에서 패화석비료가 우수한 것으로 나타났다. 패화석비료는 소석회와 마찬가지로 토양산도의 교정능력도 충분해 상추와 양배추 등 6종의 작물재배 시험에서도 6%에서 최고 164%까지 수확량 증가효과를 볼 수 있었다.

상기 바텀 애쉬 및 굵은 골재의 고형분을 100wt% 라고 할 때, 상기 조개류 껍데기는 1 ~ 5 wt% 첨가될 수 있다. 상기 조개류 껍데기가 1 wt% 미만으로 첨가되면, 상기 조개류 껍데기의 효능이 발휘되기 어렵고, 상기 조개류 껍데기가 5 wt%를 초과하게 되면, 배합이 좋지 못하고, 강도가 저하되는 문제가 있으므로, 상기 범위로 첨가될 수 있다.

한편, 상기 바텀 애쉬 및 굵은 골재의 고형분을 100wt% 라고 할 때, 상기 바텀 애쉬는 70 ~ 90 wt%일 수 있다. 상기 바텀 애쉬가 70 wt% 미만으로 첨가되면 투수기능을 제대로 발휘하지 못하고, 상기 바텀 애쉬가 90 wt%를 초과하게 첨가되면 투수성은 향상되지만 상기 포장층의 압축 강도 및 내구성이 저하되므로, 상기 범위로 첨가될 수 있다.

정리하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 친화적 포장재는, 상기 바텀 애쉬 및 굵은 골재의 고형분을 100wt% 라고 할 때, 상기 바텀 애쉬는 70 ~ 90 wt%, 상기 조개류 껍데기는 1 ~ 5 wt%, 상기 조립 마사토는 5 ~ 20 wt%, 상기 자갈은 4 ~ 24%일 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 자연 친화적 포장 공법에 대하여 설명한다. 각 물질들에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 지반을 평평하게 고르고, 상기 지반 위에 상기 포장층의 하층에 해당하는 기층을 형성한다. 상기 기층에는, 상대적으로 입자의 크기가 큰 굵은 골재가 포함될 수 있다. 상기 굵은 골재는 예를 들어, (d-1)자갈 등의 잡석, (d-2)조립 마사토, (d-3)쇄석, (d-4)조개류 껍데기 중 하나 이상의 물질일 수 있다.

또한, 상기 기층은 상기 바텀 애쉬를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 바텀 애쉬는 열처리 과정을 통하여 형성된 뒤에 포설될 수 있다. 상기 바텀 애쉬는 먼저 상기 굵은 골재와 교반된 이후에 함께 포설될 수도 있다.

그리고 형성된 기층 위에 상기 무기질 바인더를 도포한다. 상기 무기질 바인더는 상기 기층에 침투하여 상기 기층을 이루는 물질들과 반응하여 불용성염을 형성함으로써, 강도를 높여준다. 한편, 경우에 따라서 상기 무기질 바인더를 도포하는 과정은 후술하는 기층의 형성 이후에 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 무기질 바인더는 굵은 골재 및 바텀 애쉬와 교반된 이후에 함께 포설될 수도 있다.

다음으로 상기 기층 위에, 상기 포장층의 상층에 해당하는 표층을 형성한다. 상기 표층에는, 상기 기층보다 상대적으로 입자의 크기가 작은 잔골재가 포함될 수 있다. 상기 잔골재는 (a-1)규사를 포함한다. 또한, 상기 잔골재는 (a-2)조개류 껍데기 분말, (a-3)미립 마사토, (a-4)황토 및 (a-5)흙 중 어느 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.

또한, 상기 표층은 상기 바텀 애쉬를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 바텀 애쉬는 열처리 과정을 통하여 형성된 뒤에 포설될 수 있다. 상기 바텀 애쉬는 먼저 상기 잔골재와 교반된 이후에 함께 포설될 수도 있다.

그리고 형성된 표층 위에 상기 무기질 바인더를 도포한다. 상기 무기질 바인더는 상기 표층 내지 기층에 침투하여 상기 표층 내지 기층을 이루는 물질들과 반응하여 불용성염을 형성함으로써, 포장층의 강도를 높여줄 수 있다.

한편, 상기 무기질 바인더는, 상기 기층 및 표층의 상부에 각각 도포되거나, 상기 기층 및 표층이 형성된 이후에 상기 표층의 상부에 도포되어, 상기 기층 및 표층이 동시에 결합되게 할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 시멘트의 함량을 배제하거나 줄이고, 폐기물로 인식되었던 바텀 애쉬를 활용할 수 있으므로, 환경 오염을 방지하는 것은 물론, 재료의 수급을 용이하게 할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 바텀 애쉬를 열처리하여 형성되는 고강도 초경량골재를 이용함으로써, 지반 포장층의 보온, 보냉, 흡음 효과를 상승시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 무기질 바인더의 사용으로 인하여 강도가 높은 포장층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

1. 직경 5mm의 표준 망체를 85% 이상 통과하는 잔골재와,
   바텀 애쉬(Bottom-ash)와,
   무기질 바인더(binder)가 혼합되어 구성되며,
   상기 잔골재는, 규사, 조개류 껍데기 분말, 미립 마사토, 황토 및 흙을 포함하고,
   상기 바텀 애쉬는 혼합 전에 열처리된 것이고,
   상기 무기질 바인더는, 상기 무기질 바인더의 고형분 100 wt%에 대하여,
   실리케이트 75 wt% 내지 85 wt%,
   증점제는 1 wt% 내지 5 wt%,
   내수성 보강제는 1 wt% 내지 5 wt%, 및
   유연성 부여제, 구리계 경화제, 보조 경화제, 습윤제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 자연 친화적 포장재.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 바텀 애쉬는 마이크로 웨이브를 이용하여 저전력 방식으로 열처리되는 것을 특징으로 하는 자연 친화적 포장재.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 바텀 애쉬는 1000 ~ 1300도의 소성로에서 소성되는 것을 특징으로 하는 자연 친화적 포장재.
   
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   굵은 골재를 더 포함하고,
   상기 굵은 골재는, 조개류 껍데기, 조립 마사토 및 자갈 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연 친화적 포장재.
   
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