KR101436316B1

KR101436316B1 - 지속적인 공극율 유지로 인한 동상방지, 복사열감소 및 미끄럼 저항성을 개선시킨 포설형 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법

Info

Publication number: KR101436316B1
Application number: KR1020140021740A
Authority: KR
Inventors: 강성순; 김배근
Original assignee: 주식회사 삼기엔텍
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-09-02

Abstract

본 발명은 지속적인 공극율 유지로 인한 동상방지, 복사열감소 및 미끄럼 저항성을 개선시킨 포설형 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 포장이 이루어질 위치의 양측에 경계석을 설치하는 경계석 설치단계와;(ST 1) 노상층의 상부에는 외부로 부터 투수되어진 우수를 배수하기 위한 다수의 투수공이 형성됨과 함께 상부하중 지지를 위한 다수의 보강링이 일정 간격으로 구비되어져 있는 유공관을 수평상태로 설치하는 유공관 설치단계와;(ST 2) 상기 유공관 설치 후 25mm이하의 콘크리트용 쇄석을 포설 및 다짐하는 쇄석기층 시공단계와;(ST 3) 상기 쇄석기층 상부에 13~25mm 크기의 골재 및 시멘트 그리고 혼화재로 굴패각 미분말이 혼합된 투수콘크리트를 포설 및 다짐하는 투수콘크리트층 시공단계와;(ST 4) 상기 경계석을 따라 일정 간격으로 절단날을 이용하여 커팅홈을 형성하는 커팅단계와;(ST 5) 상기 투수콘크리트층 상부에 프라이머를 도포하고 4mm 이하의 폐폴리우레탄칩 60~80중량%, 황산바륨 3~25중량%, 규사 5~20중량%가 혼합된 탄성층을 시공하는 탄성층 시공단계;(ST 6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지속적인 공극율 유지로 인한 동상방지, 복사열감소 및 미끄럼 저항성을 개선시킨 포설형 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법{COLOR ELASTIC PERMEABLE CONCRETE PAVEMENT COMPOSITION AND ITS METHOD THAT IS IMPROVED ON ANTI-FREEZE PROCESS, THE RADIANT HEAT REDUCTION, AND NONSLIP SURFACE BY SUSTAINABLE POROSITY}

본 발명은 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투수된 물을 측구로 강제배수시킴으로서 백화 및 동상현상을 최소화함과 함께 잔존하는 수분의 증발산 작용에 의한 기화열로 복사열을 감소시키고, 포장체의 내구성을 향상시키기 위한 것이다.

종래의 산책로, 보도, 자전거도로, 공원 등에 설치된 포장체 중 투수콘크리트 포장은 표면 및 내부의 공극으로 인한 투수성으로 땅 속의 미생물이 자연스럽게 번식하게 하고, 가로수를 비롯한 식물들을 잘 자라게 하는 등 자연생태계에 일조하는 포장재였으며, 특히 여름철 땅 속의 수분이 증발산되는 기화열로 투수콘크리트 표면 온도를 낮추어 복사열 감소에 다소 효과가 있었다.

이러한 종래기술로는 유색투수성 콘크리트(특허등록 제259543호) 및 높은 강도와 내구성을 지니는 투수성 다공질 콘크리트 조성물(특허등록 제472941호) 등이 있다.

그러나, 상기한 종래 기술들은 지면위에 휠터(모래)층을 형성하고 투수콘크리트층의 골재입도가 13mm 이하로 설계되어 투수된 물이 지면의 낮은 부분과 불투수되는 구간에 저장되어 수분이 시멘트의 가용성분과 더불어 표층 상부로 이동하여 하얀 석출물의 형태로 나타내는 백화현상과 동절기 결빙으로 인한 아이스렌즈가 형성되어 동상현상이 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 투수콘크리트의 문제점을 개선하여 기층용 투수콘크리트층 상부에 탄성칩을 덧씌우는 공법인 폐타이어칩층을 형성한 포장층(특허등록 제404679호), 폐폴리우레탄칩을 이용한 신설도로용 탄성투수 포장체 및 그 포장공법(특허등록 제497995호) 등이 발명되어 산책로, 보도, 공원 등의 포장재로 사용되고 있다.

그러나, 특허등록 제404679호의 경우 폐타이어칩층을 형성한 포장층은 하절기 폐타이어 고무냄새로 통행에 지장을 줄 정도로 악취 문제가 대두되고 있으며, 특히 폐타이어칩층의 표면에 에폭시, 우레탄, 아크릴 등의 폴리머를 살포하므로서 우천 후 물기로 인해 미끄럼저항성이 떨어져 보행자나 자전거 이용자가 넘어지는 등의 사고가 빈번하였다.

그리고, 특허등록 제497995호에서는 잔골재(모래)로 구성되는 필터층 사용으로 겨울철 동상으로 인한 표층부상과 13mm 이하의 골재로 구성된 투수콘크리트층이 롤러나 콤팩터 등의 다짐으로 공극이 막혀 투수 및 증발산이 저하되고, 특히 투수 콘크리트층과 탄성칩층의 인터로킹(interlocking)이 원활하지 않아 부풀음현상이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 잔골재(모래)로 구성되는 필터층을 생략하고 25mm의 쇄석골재층에 십자형 유공관을 10m 간격으로 포장면의 폭에 맞게 조절하여 매설함으로서 기층으로 투수된 물을 측구로 강제 배수시켜 백화현상, 복사열감소 및 동상현상을 방지하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 투수콘크리트의 혼화재로 환경 친화적인 자원 재활용을 위해 방해석(Calcite) 구조의 탄산칼슘으로 되어 있는 굴패각 미분말을 사용함으로서 압축강도를 증진시키고 투수콘크리트의 골재 입도를 25mm 이하로 맞춘 다공성구조가 탄성칩과의 인터로킹(interlocking) 작용을 견고하게 하여 탈착현상을 방지하며, 탄성칩과 바인더 혼합시 무기물 충진재와 규사를 첨가하여 우천 후 포장면 바닥의 미끄럼저항성을 개선시키도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체는, 하부로 부터 노상층, 25mm이하의 콘크리트용 쇄석으로 이루어지는 쇄석기층, 13~25mm 크기의 골재 및 시멘트로 이루어지는 투수콘크리트층, 폐폴리우레탄칩으로 이루어지는 탄성층이 층상 구조를 이루는 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체에 있어서, 상기 쇄석기층에는 투수콘크리트층을 통해 투수되어진 우수를 배수하기 위한 다수의 투수공이 형성된 유공관이 수평방향으로 설치되어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 시공공법은, 노상층의 상부에는 외부로 부터 투수되어진 우수를 배수하기 위한 다수의 투수공이 형성됨과 함께 상부하중 지지를 위한 다수의 보강링이 일정 간격으로 구비되어져 있는 유공관을 수평상태로 설치하는 유공관 설치단계와; 상기 유공관 설치 후 25mm이하의 콘크리트용 쇄석을 포설 및 다짐하는 쇄석기층 시공단계와; 상기 쇄석기층 상부에 13~25mm 크기의 골재 및 시멘트 그리고 혼화재로 굴패각 미분말이 혼합된 투수콘크리트를 포설 및 다짐하는 투수콘크리트층 시공단계와; 상기 투수콘크리트층 상부에 프라이머를 도포하고 폐폴리우레탄칩 60~80중량%, 황산바륨 3~25중량%, 규사 5~20중량%가 혼합된 탄성층을 시공하는 탄성층 시공단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체는, 십자형 유공관을 쇄석기층 하부에 매설하여 기층으로 투수된 물이 경계석을 지나 차도측으로 자연배수되어질 수 있도록 함으로서 기존 포장재의 문제점인 동상 및 백화현상을 방지하며, 동시에 잔존하는 물이 증발산할 때의 기화열을 이용하여 포장체 표면의 복사열을 감소시켜 하절기 열섬현상을 개선시키는 효과를 나타낸다.

또한, 투수콘크리트층의 내구성을 높이기 위하여 굴패각 미분말을 혼화재로 사용하여 압축강도를 증진시키고, 투수콘 골재의 입도를 25~13mm로 맞쳐 4mm이하의 폐폴리우레탄칩과 인터로킹(Interlocking)되어 탄성층의 탈리현상을 방지하는 이점을 나타낸다.

또한, 포장체 표면의 미끄럼저항성을 개선시켜 보행자 및 자전거 이용자의 사고를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체 시공과정 순서도.
도 2는 본 발명에서의 경계석 커팅상태 평면 구조도.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 시공이 이루어진 투수콘크리트 포장체 단면 구조도.
도 4는 본 발명에서의 유공관 평면 구조도.
도 5는 본 발명에서의 유공관 측면 구조도.
도 6은 본 발명에서의 유공관 내부 단면도.
도 7은 도 6의 A부 확대도.
도 8은 본 발명의 응용 예에서의 중공형 실리게이트 단면 확대도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체 시공과정을 도 1의 순서도 및 도 2 내지 도 3의 시공상태 구조도를 통해 살펴보면 다음과 같다.

<경계석 설치>(ST 1)

먼저, 노상층(10)이 도로측으로 하향 2%횡구배 되도록 시공이 이루어진 상태에서 포장이 이루어질 구간을 따라 도로측과 노상측에 각각 경계석(50,50')을 설치한다.

<유공관 설치>(ST 2)

그리고, 경계석(50,50') 사이의 노상층(10) 상부에 외부로 부터 투수되어진 우수를 배수하기 위한 다수의 투수공(110)이 형성됨과 함께 투수콘크리트층(30)으로 인해 가해지는 상부 하중을 지지하기 위한 다수의 보강링(120)이 일정 간격으로 구비되어져 있는 십자형태의 유공관(100)을 10m 간격으로 포장면의 폭에 맞추어 수평상태로 설치한다.

즉, 이때 설치가 이루어지는 유공관(100)은 HDPE재질로 성형 제작된 것으로서, 도 4에서 나타내어지는 바와 같이 십자형상의 구조를 이루고 있음을 확인할 수 있다.

또한, 유공관(100) 내벽면에는 보강링(120)이 돌출되지 않도록 안착되어질 수 있는 링안착홈(101)이 형성됨으로 보강링(120)으로 인하여 우수의 이동이 차단되는 것을 방지하고, 유공관(100)의 양단부에는 쇄석의 유입을 방지하기 위한 차단망(130)이 구성되며, 유공관(100) 내벽면에는 내구성 향상 및 오염방지를 위한 테프론코팅층(140)이 코팅 형성됨으로서 유공관(100) 내부의 공극이 항상 일정하게 유지됨과 함께 물때 형성으로 인한 오염수 생성을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.

<쇄석기층 시공>(ST 3)

이와 같은 유공관(100)의 설치가 완료되면, 25mm이하의 콘크리트용 쇄석을 포설 및 다짐함으로써 쇄석기층(20)을 시공하게 된다.

<투수콘크리트층 시공>(ST 4)

이후, 쇄석기층(20) 상부에 13~25mm 크기의 골재 60~ 80중량% 및 시멘트 10~30중량% 그리고 혼화재로 굴패각 미분말이 5~10중량% 혼합된 투수콘크리트를 포설하여 투수콘크리트층(30)을 형성시키게 된다.

이때, 혼합되는 굴패각은 탄산칼슘으로 되어 있는데, 치밀한 암석상인 석회석과는 달리 매우 활성이 큰 구조를 이루고 있어 압축강도를 증진시키며, 폐기물 중 하나였던 굴패각을 소성가공하여 석회석 결합재로 재자원화함으로서 환경적, 경제적 이점을 나타낼 수 있게 된다.

그리고, 이와 같이 시공이 이루어지는 투수콘크리트층(30)은 압축강도가 13MPa, 투수계수가 1×10^-1cm/sec 이상으로 나타날 수 있도록 3TON 이하의 롤러다짐을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 투수콘크리트층(30)의 다짐 후 30분 이내에 습윤양생을 위하여 비닐을 덮어주게 되는데, 특히 보행이 빈번한 곳이나 기온 하강시에는 비닐 위에 양생포를 추가로 덮어 발자국 및 기온하강으로 인한 골재탈리를 방지하게 된다.

한편, 응용 예로서 굴패각 혼합시 단열효율 증대를 위해 내부 공간을 형성하고 있는 중공형 알루미늄 실리게이트(31)를 추가로 1~3중량% 혼합할 수도 있게 되는데, 알루미늄 실리게이트(31)의 외벽면에는 단열효과를 극대화하기 위해 도 7에서와 같이 유리섬유층(32)이 코팅 형성된 것이 사용되게 된다.

<커팅홈 형성>(ST 5)

이와 같이 투수콘크리트층(30)의 시공이 완료되면 줄눈을 5m 간격으로 설치 함과 함께 5m 간격으로 차도측 경계석(50)을 포함한 포장면에 대한 절단날을 이용한 all cutting 을 도 2와 같은 형태로 실시하여 커팅홈(51)이 형성되어지도록 한 후 투수콘크리트와 경계석 슬러지를 제거하기 위하여 고압살수로 세척을 실시하게 된다.

이때, 커팅홈(51)은 기층에 설치된 유공관(100)과 간섭이 발생되지 않는 위치에 형성시킴으로서, 절단날에 의한 유공관(100) 파손을 방지토록 함이 바람직하다.

<탄성층 시공>(ST 6)

그리고, 투수콘크리트층(30)의 상부에 프라이머를 도포하고 4mm 이하의 크기로 파쇄된 폐폴리우레탄칩 60~80중량%에 미끄럼저항성의 표면마찰지수를 높여주기 위한 황산바륨 3~25중량%, 규사 5~20중량%가 혼합된 탄성층(40)을 포설하며, 포설 후 80~100℃로 가열된 20~30kg의 항온롤러로 탄성층(40)을 전압 다짐하고 양생한다.

이후, 대략 80℃로 가열한 흙손으로 마무리 다짐하여 포장체를 완성시키게 된다.

이와 같은 과정에 의해 시공이 이루어진 본 발명의 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체는, 쇄석기층(20)에 십자형 유공관(100)이 매설되어짐과 함께 커팅홈(51)이 형성되어져 있기 때문에, 쇄석기층(20)으로 투수된 물이 2%횡구배를 따라 차도측 측구로 빠지게 된다.

따라서, 지속적인 공극율이 유지되어 투수성이 극대화되어질 수 있게 되고, 백화현상, 복사열감소 및 동상현상을 방지하며, 이와 함께 쇄석기층(20) 내에 잔존하는 물이 증발산할 때의 기화열을 이용하여 포장체 표면의 복사열을 감소시켜 하절기 열섬현상을 개선시킬 수 있게 된다.

또한, 투수콘크리트층(30)의 내구성을 높이기 위하여 굴패각 미분말을 혼화재로 사용함으로 하기의 [표 1]에서 나타내어지는 바와 같이 압축강도를 증진시키고, 투수콘크리트 골재의 입도를 25~13mm로 맞춤으로서 탄성층(40)을 이루는 4mm이하의 폐폴리우레탄칩이 골재사이의 공극으로 상호 맞물리는 인터로킹(Interlocking)현상이 이루어져 프라이머와 바인더 약화로 발생되는 부풀음현상으로 인한 탄성층(40)의 탈리현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 탄성층(40)의 표면 미끄럼저항성(BPN;British Pendulum Number)이 개선되어 보다 쾌적한 보행감 및 자전거 주행감을 나타낼 수 있게 된다. 더불어 기존 포장체인 아스팔트나 콘크리트 상부의 미끄럼도막 포장시, 무기물충전제인 황산바륨 또는 탄산칼슘과 규사를 2차로 혼합하여 도포함으로서 미끄럼저항성과 차열효율을 높이는데 동일한 효과를 볼 수 있게 된다.

구 분	항 목	압축강도(MPa)	투수계수(cm/sec)
투수콘크리트층	시험치	20	1×10^-1
투수콘크리트층	기준치	18	1×10^-2

구 분	항 목	시간	대기	종래	본 발명
탄성층	온 도	12:00	31℃	42℃	38℃
		14:00	33℃	45℃	41℃
		16:00	32℃	44℃	39℃
	BPN	시험치		38	60
	BPN	기준치	40

10 : 노상층 20 : 쇄석기층
30 : 투수콘크리트층 40 : 탄성층
50,50' : 경계석 51 : 커팅홈
100 : 유공관 110 : 투수공
120 : 보강링

Claims

경계석(50,50') 내측에 하부로 부터 노상층(10), 25mm이하의 콘크리트용 쇄석으로 이루어지는 쇄석기층(20), 13~25mm 크기의 골재 및 시멘트로 이루어지는 투수콘크리트층(30), 폐폴리우레탄칩으로 이루어지는 탄성층(40)이 층상 구조를 이루는 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체에 있어서,
상기 쇄석기층(20)에는 투수콘크리트층(30)을 통해 투수되어진 우수를 배수하기 위한 다수의 투수공(110)이 형성된 십자형 구조의 유공관(100)이 수평방향으로 설치되어지며;
상기 경계석(50)에는 유공관(100)을 통해 배수되어진 우수가 차도측으로 배출되어질 수 있도록 커팅홈(51)이 관통 형성되고;
상기 유공관(100) 내부에는 투수콘크리트층(30)에 의한 상부 하중 지지를 위한 다수의 보강링(120)이 일정 간격으로 구비되며;
상기 유공관(100) 내벽면에는 보강링(120)이 돌출되지 않도록 안착되어질 수 있는 링안착홈(101)이 형성되고;
상기 유공관(100)의 양단부에는 쇄석의 유입을 방지하기 위한 차단망(130)이 구성되며;
상기 유공관(100) 내벽면에는 내구성 향상 및 오염방지를 위한 테프론코팅층(140)이 코팅 형성되고;
상기 투수콘크리트층(30)은 혼화재로 굴패각 미분말이 포함됨으로서, 투수콘크리트층은 압축강도가 13MPa, 투수계수가 1×10^-1cm/sec 이상으로 나타내며;
상기 투수콘크리트층(30)에는 단열효율 증대를 위해 내부 공간을 형성하고 있는 중공형 알루미늄 실리게이트(31)가 혼합되되, 상기 알루미늄 실리게이트(31)의 외벽면에는 유리섬유층(32)이 코팅 형성된 것을 특징으로 하는 포설형 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체.
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청구항 1에 있어서,
상기 탄성층(40)은 폐폴리우레탄칩 60~80중량%에 황산바륨 3~25중량%, 규사 5~20중량%가 추가로 혼합됨으로 포장체의 미끄럼저항성의 표면마찰지수를 높여주게 됨을 특징으로 하는 포설형 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체.
포장이 이루어질 위치의 양측에 경계석을 설치하는 경계석 설치단계와;(ST 1)
노상층의 상부에는 외부로 부터 투수되어진 우수를 배수하기 위한 다수의 투수공이 형성되며, 내부에는 상부 하중 지지를 위한 다수의 보강링이 일정 간격으로 구비되고, 내벽면에는 보강링이 돌출되지 않도록 안착되어질 수 있는 링안착홈이 형성되며, 양단부에는 쇄석의 유입을 방지하기 위한 차단망이 구성되고, 내벽면에는 내구성 향상 및 오염방지를 위한 테프론코팅층이 코팅 형성된 유공관을 수평상태로 설치하는 유공관 설치단계와;(ST 2)
상기 유공관 설치 후 25mm이하의 콘크리트용 쇄석을 포설 및 다짐하는 쇄석기층 시공단계와;(ST 3)
상기 쇄석기층 상부에 13~25mm 크기의 골재 및 시멘트, 혼화재인 굴패각 미분말 및 단열효율 증대를 위해 내부 공간을 형성함과 함께 외벽면에는 유리섬유층이 코팅 형성된 중공형 알루미늄 실리게이트가 혼합된 투수콘크리트를 포설 및 다짐하는 투수콘크리트층 시공단계와;(ST 4)
상기 경계석을 따라 일정 간격으로 절단날을 이용하여 커팅홈을 형성하는 커팅단계와;(ST 5)
상기 투수콘크리트층 상부에 프라이머를 도포하고 4mm 이하의 폐폴리우레탄칩 60~80중량%, 황산바륨 3~25중량%, 규사 5~20중량%가 혼합된 탄성층을 시공하는 탄성층 시공단계;(ST 6)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 포설형 칼라 탄성 투수콘크리트 포장체 포장방법.