KR101439236B1 - 친환경 흙포장재 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 흙포장재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업부산물인 레드머드를 이용하여 인공토를 제조하고, 이를 흙포장재에 반영함으로서, 우수한 강도발현특성을 구비하고, 적은 비용으로 기존 황토를 사용한 건식 흙 포장의 질감 및 색상을 나타낼 수 있는 경제적이면서 친환경적인 흙포장재 조성물에 관한 것이다.

Description

친환경 흙포장재 조성물 {THE ENVIRONMENT-FRIENDLY COMPOSITION FOR SOIL PAVEMENT}
본 발명은 친환경 흙포장재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업부산물을 이용하여 인공토를 제조하고, 이를 포함하는 흙포장재 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 흙포장은 도로면을 보호하고 평탄성을 높여 사람의 보행과 차량의 주행을 편하게 하기 위한 노면구조물로서, 여러 층으로 이루어진 층구조를 이루며, 표층부의 재질에 따라 역청계(아스팔트) 포장공법, 콘크리트계 포장공법, 블록 포장공법, 마사토와 생석회를 혼합하여 전압다짐한 공법, 흙과 시멘트를 혼합하여 다짐한 공법, 흙과 토양 경화제를 다량 혼합하여 지반을 고화시키는 공법으로 크게 분류된다.
상기 역청계(아스팔트) 포장공법 및 콘크리트계 포장공법은 강도나 내구성 면에서 우수하나 주로 사용되는 포장재료가 아스팔트와 콘크리트로서, 이들의 주원료인 아스콘과 시멘트가 고가이므로 공사원가가 상승되고, 상기 아스팔트와 콘크리트는 모래와 골재를 단순히 아스콘 또는 시멘트에 의해 물리적인 결합상태만 유지하여 도로의 포장을 수행하므로, 빗물 등에 의해 오염성분이 녹아내리거나 화학적 반응에 의해 주변 토양을 악화시킬 뿐만 아니라 콘크리트의 경우 너무 딱딱해 보행감이 좋지 못하고, 아스팔트의 경우 고온에서 쉬 물러지는 단점을 갖는다. 또한 콘크리트와 아스팔트의 색상은 친환경성이 미흡하여, 사람들이 자연과 더불어 자주 이용하는 목적의 공원 산책로 또는 광장, 특히 자연경관을 중시하는 문화 유적지의 주변경관을 해칠 수 있다.
구체적으로 시멘트를 사용한 종래 기술을 살펴보면, 한국등록특허 제10-0438138호(친환경적으로 개량된 토양의 포장 시공 방법)에서는 그 구성성분으로 토양, 시멘트 및 수용성 무기염 조성물을 경화제로 사용하는 방법을 개시하고, 입자의 크기 조절을 통하여 우수한 물성이 발휘된다고 기재되어 있으나, 이는 토양의 입자크기를 한정하는 데 불과하여 종래 시멘트가 사용된 흙포장재 조성물의 문제점을 그대로 포함하고 있다. 또한 시멘트를 사용하지 않는 흙포장재 조성물을 개시하고 있는 한국등록특허공보 제10-0866012호(흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법)는 지오폴리메릭 메트릭스 형성을 통한 흙포장재 조성물을 개시하고 있지만, 지오폴리머 형성과정만을 개시하고 있을 뿐이고 그 효과가 현저한지 여부를 개시하고 있지 않다.
일반적으로 시멘트를 사용하지 않는 흙포장재 조성물은 환경보전 측면에서 상당한 효과가 있기는 하나, 흙 자체 점성 또는 부착력이 약해서 일정한 형태로 성형하기 어렵고, 강도 및 경도가 약하여 사용 중 깨지거나 크랙이 발생될 뿐 아니라, 물에 잘 풀리고, 시간이 지날수록 강도가 약해지는 단점이 있어서 도로용으로 활용하기에 적지 않은 제약이 있다. 또한, 종래 흙 고화제를 사용한 흙포장재의 일반적인 문제점은 양생 중에 비중이 상대적으로 낮은 흙이나 모래 등이 표면으로 떠서 비가 오면 표면강도가 약해지고, 특히 알카리 규산염으로 급결시키면 초기강도가 빨리 나타나는 반면, 후기강도가 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 환경 친화적이면서도 인체에 해를 끼치지 않는 흙을 이용한 흙포장 공법으로 마사토와 생석회를 혼합하여 전압다짐한 공법, 흙과 시멘트를 혼합하여 다짐한 공법, 흙과 토양 경화제를 다량 혼합하여 지반을 고화시키는 공법이 도로 및 보도에 적용되고 있는 추세이다.
이에, 대한민국 공개특허 제2002-0085530호(도로포장용 흙포장 조성물)에서는 결속력이 떨어지는 흙을 무기계 경화제에 견고하게 결합될 수 있도록 70∼91중량%의 흙과 14∼18 중량%의 시멘트, 0.35∼0.49 중량%의 안료로 이루어진 혼합물에 1.4∼2 중량%의 무기계 경화제를 희석시킨 14∼18 중량%의 물을 첨가하는 흙포장재 조성물을 개시한 바 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0438138호(친환경적으로 개량된 토양의 포장 시공 방법)에서는 토양 1㎥에 대해 시멘트 20∼500kg 및 시멘트경화제 0.8kg∼3kg을 혼합하여 토양을 단립 결합시켜 표층, 기반을 형성하는 것에 있어서, 상기 토양은 입자경 70㎛이하의 실드 또는 점토분을 30 중량% 내지 40 중량% 함유하는 사질토, 실드질토, 점성토 중 1종을 선택한 토질로 하고, 입자경 70㎛이상에서 25㎜정도까지의 모래나 잔돌로서 상기 토양의 60 중량% 내지 70 중량% 범위로 함유되는 친환경적으로 개량된 토양의 포장 시공 방법을 제공하고 있다.
그러나 자연의 흙을 그대로 이용하는 상기 공법들은 장기간 습윤상태가 지속되면, 흙으로의 환원되고, 투수성이 떨어져 동절기에 동결 융해되며, 흙과 시멘트의 혼합시 조건 또는 그 비율에 따라 흙 입자의 팽윤 작용에 의한 균열을 보일 수 있다.
이에 본 발명자들은 산업부산물인 레드머드 슬러지를 이용하여 인공토를 제조하고, 이를 흙포장재에 반영함으로서, 상기의 문제점을 보완하여 높은 내구성, 편리한 시공성, 자연스러운 흙의 질감으로 자연환경과 친화적인 흙포장재 조성물을 제공하고자 본 발명을 완성하였다.
한국등록특허공보 등록번호 제10-0438138호(2004.06.21) 한국등록특허공보 등록번호 제10-0866012호(2008.10.23) 한국공개특허공보 공개번호 제2002-0085530호(2002.11.16)
본 발명은 산업부산물을 이용한 인공토를 포함하는 친환경 흙포장재 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 해결 수단에 의하여 구현된다.
알루미늄 제련 부산물인 레드머드 슬러지를 이용하여 제조된 산업부산물 인공토, 골재, 결합재 및 물을 포함하는 친환경 흙포장재 조성물을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 친환경 흙포장재 조성물은 상기 산업부산물 인공토 10~60 중량%, 골재 30~80 중량%, 결합재 3~20 중량% 및 물 1~10 중량%으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 친환경 흙포장재 조성물의 인공토는 레드머드 슬러지, 기포활성화제, 제지애시나 플라이애시 또는 이들의 혼합물 및 산화칼슘을 함유하는 혼합물을 양생하는 단계; 및 상기 양생된 혼합물을 파쇄하여 인공토 분말 상을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 레드머드 슬러지는 Na2O 함량이 4~6 중량%이고, 함수율 50~70 중량%일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 기포 활성화제는 붕사, 붕산아연, 잔탄검, 아라비아검, 황산알루미늄, 젤라틴, 글리세린, 프로필렌글리콜, 알긴산나트륨, 펜탄에리스리톨, 올리고당, 폴리인산나트륨, 글르코만난, 셀룰로오스 화이버, 글루텐, 카복시 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 제지애시는 유리석회 함량 30~50 중량%이고, MgO 함량 5~15 중량%를 함유하고, 비중 2.25~3.05, 비표면적 2,500~5,000 ㎠/g일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 플라이애시는 유리석회 함량이 40~60 중량%인 고칼슘 플라이애시일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 골재는 부순자갈, 강자갈, 슬래그골재, 폐콘크리트 순환골재, 폐아스팔트 순환골재 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결합재는 시멘트, 알칼리활성화 무시멘트 결합재 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리활성화 무시멘트 결합재는 알루미노 규산염계 산업부산물 100 중량부에, 석탄재, 제지애시, 플라이애시 또는 이들의 혼합물 5~50 중량부 및 알칼리활성화 자극제 1~30 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미노 규산염계 산업부산물은 철 제련 슬래그 미분말, 동 제련 슬래그 미분말 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 알칼리활성화 자극제로서 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 황산나트륨 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 흙포장재 조성물은, 추가적으로 첨가제를 1~3 중량%로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 첨가제는 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate), 부틸아크릴레이트 모노머(Buthylacrylate monomer), 아크릴로나이트릴(Acrylonitrile), 메틸아크릴산(Methylacrylic acid) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 흙포장재 조성물은, 산업부산물 인공토를 흙포장재에 사용함으로서 우수한 강도발현특성을 구비하여 계절변화에 대한 적응성이 우수하고 시공 후 유지관리가 편하다는 장점이 있다.
또한 경화속도가 빨라 시공 후 단시간 내에 개방 가능하며, 적은 비용으로 기존 황토를 사용한 흙 포장의 질감 및 색상을 나타낼 수 있음으로써, 경제적이고 친환경적인 흙포장재 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.
본 출원인은 이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 알루미늄 제련 부산물인 레드머드 슬러지를 이용하여 제조된 산업부산물 인공토, 골재, 결합재 및 물을 포함하는 친환경 흙포장재 조성물을 제공한다.
상기 산업부산물 인공토는 10~60 중량%, 바람직하게는 15~50 중량%로 혼합될 수 있다. 이때, 상기 산업부산물 인공토의 함량이 10 중량% 미만으로 포함하는 경우 흙포장재에 반영시 기존 황토를 사용한 건식 흙포장의 질감 및 색상을 구현할 수 없으며, 60 중량% 초과로 포함하는 경우 강도발현특성이 저하되어 동결융해와 같은 내구성의 문제가 발생될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 골재는 30~80 중량%, 바람직하게는 40~60 중량%로 혼합될 수 있다. 이때, 상기 골재의 함량이 30 중량% 미만으로 포함하는 경우 수축균열이 발생하고 투수성이 떨어지는 문제점을 나타내며, 80 중량% 초과로 포함하는 경우 강도가 저하하여 바람직하지 않다.
또한 상기 결합재를 3~20 중량%, 바람직하게는 5~15 중량%로 혼합될 수 있다. 이때, 결합재의 함량이 5 중량% 미만으로 포함하는 경우 충분한 단립결합을 얻기 어려우며, 20 중량% 초과로 포함하는 경우 콘크리트와 같은 질감으로 변화되어 흙포장의 느낌을 기대할 수 없어 바람직하지 않다.
상기 산업부산물 인공토는 레드머드 슬러지, 기포활성화제, 제지애시나 플라이애시 또는 이들의 혼합물 및 산화칼슘을 함유하는 혼합물을 양생하는 단계; 및 상기 양생된 혼합물을 파쇄하여 인공토 분말 상을 제조하는 단계; 로 제조될 수 있다.
이때, 레드머드 슬러지 100 중량부에, 기포 활성화제를 0.05~2.0 중량부, 바람직하게는 0.1~1.0 중량부로 혼합될 수 있다. 기포 활성화제의 함량이 레드머드 슬러지 100 중량부에 대해 0.05 중량부 미만이면, 미립분말 슬러지인 레드머드의 함수율을 저감시키기 위해 혼합물을 혼합할 때 비빔성능이 저하하고, 2.0 중량부 초과이면, 다량의 기포로 인하여 인공토의 강도 등의 역학적 성능이 저하하기 때문에 바람직하지 않다.
이어 제지애시, 플라이애시 또는 이들의 혼합물은 레드머드 슬러지 100 중량부에, 90~250 중량부, 바람직하게 95~200 중량부로 혼합될 수 있다. 이때, 제지애시, 플라이애시 또는 이들의 혼합물의 함량이 레드머드 슬러지 100 중량부에 대해 90 중량부 미만이면, 목표 인공토 함수율인 15±5 중량%를 만족하기 힘들고, 250 중량부 초과이면, 급속한 수분 증발과 고화에 의해 발열이 급속하게 진행되어 다음 단계의 혼합 조작이 어려워 바람직하지 않다.
이어 산화칼슘은 레드머드 슬러지 100 중량부에, 5~50 중량부, 바람직하게 10~20 중량부로 혼합될 수 있다. 이때, 산화칼슘의 함량이 레드머드 슬러지 100 중량부에 대해 5 중량부 미만이면, 인공토양의 경화성능이 저하되고, 50 중량부 초과이면, 급속한 화학반응으로 인하여 오히려 비빔성능이 저하되어 바람직하지 않다.
또한 양생 시간은 혼합물의 화학반응이 대부분 종료되고 자연건조 될 수 있도록 1~2일 양생시키는 것이 바람직하다.
상기 레드머드 슬러지는 제한되지는 않지만, 예를들어 산화알루미늄(Al(OH)3) 및 알루미나(Al2O3)를 제조하는 과정에서 발생하는 산업 부산물로, 공정 중에 사용되는 미회수 가성소다 용액으로 인하여 Na2O 함량이 4~6 중량%이고, pH 11~12의 강알카리성을 지닌 함수율 50~70 중량%일 수 있다.
상기 기포 활성화제는 비표면적이 23.53㎡/g 정도로 입자가 매우 미분말 레드머드 슬러지를 혼합시, 혼합효율을 향상시키기 위하여 다량의 기포를 생성시키기 위한 것으로서 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게 붕사, 붕산아연, 잔탄검, 아라비아검, 황산알루미늄, 젤라틴, 글리세린, 프로필렌글리콜, 알긴산나트륨, 펜탄에리스리톨, 올리고당, 폴리인산나트륨, 글르코만난, 셀룰로오스 화이버, 글루텐, 카복시 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 제지애시는 종이 제조공정 중 펄프 슬러지를 약 800~1000 ℃에서 소각한 후 발생된 것으로 매우 많이 발생되는 폐자원 중의 하나이며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유리석회 함량 30~50 중량%이고, MgO 함량 5~15 중량%를 함유하고, 비중 2.25~3.05, 비표면적 2,500~5,000㎠/g인 것이 더욱 좋다.
상기에 언급되는 용어 “미분말”은 평균입경이 1~20㎛ 또는 비표면적이 1,000~10,000 ㎠/g인 것을 의미한다.
또한 상기 플라이애시는 중소규모의 열병합 발전소에서 질산화물의 배출을 최소화하기 위하여 연소온도를 비교적 저온인 850℃ 정도로 유지하고, 암모니아를 분무하는 등의 방법을 채택함으로써 발생되는 것으로, 열병합 발전과정에서 화력발전소에서 발생·정제되는 F급 플라이애시(KS L 5405)와는 매우 상이한 화학적 특성을 가지는 고칼슘 플라이애시를 의미하며, 상기 고칼슘 플라이애시는 다량의 유리석회를 포함하고 있는데, 이는 물과 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하게 되고, 자경효과에 의해 초기강도를 발휘하게 한다. 또한 수산화칼슘에서 방출되는 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(CSH) 및 칼슘알루미네이트 수화물(CAH) 등을 생성함으로써 경화되는 특징이 있다. 결과적으로 시멘트의 사용 없이도 시멘트와 유사한 수화반응 메커니즘을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 플라이애시는 유리석회 함량이 40~60중량%인 고칼슘 플라이애시일 수 있다.
상기 친환경 흙포장재 조성물에 있어서, 골재는 부순자갈, 강자갈, 슬래그골재, 폐콘크리트 순환골재, 폐아스팔트 순환골재 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 이는 흙포장재 조성물에 있어서 30~80 중량%, 바람직하게는 40~60 중량%로 혼합될 수 있다. 이때, 상기 골재의 함량이 30 중량% 미만으로 포함하는 경우 수축균열이 발생하고 투수성이 떨어지는 문제점을 나타내며, 80 중량% 초과로 포함하는 경우 강도가 저하하여 바람직하지 않다.
상기 골재는 입도에 따라 친환경 흙포장재의 강도, 작업성 및 내구성에 영향을 준다. 이때, 상기 골재의 입도는 특별히 제한되지는 않으나, 적용되는 표장면에 따라 골재의 입도를 조절함으로써 워커빌리티 또는 강도 조절이 가능하다.
또한 상기 결합재는 시멘트, 알칼리활성화 무시멘트 결합재 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 알칼리활성화 무시멘트 결합재는 알루미노 규산염계 산업부산물 100 중량부에, 유리석회 함량이 10~70 중량%인 석탄재, 제지애시, 플라이애시 또는 이들의 혼합물 5~50 중량부 및 알칼리활성화 자극제 1~30 중량부를 포함할 수 있다.
알칼리활성화 무시멘트 결합재는 수경성 알칼리-알칼리토 결합재로서 슬래그 분말에 액상의 알칼리 화합물을 조합하거나, 조해성이 큰 알칼리 화합물과 슬래그를 혼합 분쇄한 형태를 가진다. 상기 슬래그나 알루미노 규산염계 산업부산물이 해리되어 축중합을 통해 안정한 수화물을 생성하기 위해서는 자극제나 촉진제가 필요하다.
이에 상기 알칼리활성화 무시멘트 결합재에서는 알루미노규산염계 산업부산물 100 중량부에 대하여, 5~50 중량부, 바람직하게는 5~20 중량부로 조절될 수 있다. 이때, 석탄재, 제지애시, 플라이애시 또는 이들의 혼합물이 5 중량부 미만인 경우, 강도발현이 작고, 50 중량부 초과인 경우, 경화시 팽창에 의한 균열발생 우려가 높아 바람직하지 않다. 또한 알칼리활성화 자극제는 알루미노 규산염계 산업부산물 100 중량부에 대하여, 1~30 중량부, 바람직하게는 5~20 중량부로 조절될 수 있다. 이때, 알칼리활성화 자극제가 1 중량부 미만일 경우, 초기 강도가 낮게 발현되고, 30 중량부 초과일 경우 급속한 경화반응으로 균열발생 우려가 높아 바람직하지 않다.
또한 상기 알루미노 규산염계 산업부산물은 특별히 제한되지 않으나 통상의 기술분야에서 알려진 철 제련 슬래그 미분말, 동 제련 슬래그 미분말 또는 이들의 혼합물 일 수 있다.
상기 알칼리활성화 자극제로서 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 황산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함 할 수 있다. 상기 알루미노 규산염계 산업부산물은 물과 접촉하면서 입자 표면에 치밀한 불투성의 산성 피막이 생기며, 이때 상기 알칼리활성화 자극제로 인해 경화가 시작된다. 이렇게 제조된 흙포장재는 상기의 제시된 알칼리활성화 무시멘트 결합재만으로도 시멘트를 사용하였을 경우와 유사한 강도발현 특성을 보일 수 있다.
본 발명에 따른 흙포장재 조성물은, 추가적으로 상기 첨가제를 1~3 중량%, 바람직하게는 1.5~2.5 중량%로 포함 할 수 있다. 이때, 상기 첨가제가 1 중량% 미만일 경우, 흙포장재의 인장강도 및 휨강도가 낮아 사용 중 균열발생의 위험이 높고, 3 중량% 초과로 포함하는 경우 압축강도가 저하하고 점도가 높아져 작업성이 떨어져 바람직하지 않다. 상기의 첨가제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate), 부틸아크릴레이트 모노머(Buthylacrylate monomer), 아크릴로나이트릴(Acrylonitrile), 메틸아크릴산(Methylacrylic acid) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또한 상기 흙포장재 조성물 자체로 건식공법(롤러다짐)으로 기반을 형성할 수 있다. 이때, 공극이 많고 밀도가 낮아 시멘트에 의한 단립결합도 충분하지 않고 강도 측면에서 만족되지 않기 때문에 상기 기반에 압력을 가하는 것이 바람직하다. 이때, 압력은 적용되는 지반에 따라 기반이 완전히 다져지는 정도가 달라질 수 있으므로 특별히 한정하지 않는다. 그러나 보다 바람직하게는 50∼150 kgf/cm2 압력으로 수행된다. 상기 기반의 두께는 두꺼울수록 바람직하며, 적용 지반에 따라 상기 압력은 달라질 수 있다.
상기 흙포장재 조성물이 적용될 수 있는 포장면은 보행자의 통로인 보도, 자전거 도로 및 산책로, 차량 통행로 및 주차장, 기계화 영농을 위한 기계화 경작로, 산림의 관리를 위한 임도, 등산로, 사찰 및 문화유적지의 진입로 및 탐방로, 생태공원조성시 부지 및 관람로, 학교운동장의 원지반 조성 또는 체육시설의 기반조성 등이 있으며, 이들의 보조기층 또는 표층기반으로 적용된다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 여러 가지 변형 또는 수정할 수 있음은 이 분야에서 당업자에게는 명백한 것이다.
레드머드 슬러지 40.5g, 글리세린 0.5g, 제지애시 40g 및 산화칼슘 20g을 포함하는 인공토를 제조하였다.
레드머드 슬러지 30.5g, 글리세린 0.5g, 제지애시 35g 및 산화칼슘 30g을 포함하는 인공토를 제조하였다.
레드머드 슬러지 30.5g, 글리세린 0.5g, 제지애시 60g 및 산화칼슘 10g을 포함하는 인공토를 제조하였다.
레드머드 슬러지 25.5g, 글리세린 0.5g, 제지애시 50g 및 산화칼슘 35g을 포함하는 인공토를 제조하였다.
(시험예1)
실시예1 내지 4를 제조한 후, 시공하여 각각의 수분함량과 일축압축강도(KS F 2343-압밀 배수 조건 아래서 흙의 직접 전단시험방법)를 측정하였다.
구분 수분함량
(중량%)		 일축압축강도
(MPa)		 비고
실시예 1 19 0.45
실시예 2 16 0.55
실시예 3 12 0.38
실시예 4 9 0.40
그 결과, 레드머드 슬러지에 함수율 저감용으로 사용된 제지애시의 함량이 증가할수록 함수율이 감소하고, 일축 압축강도가 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 산화칼슘을 첨가함으로서 압축강도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
산업부산물 인공토, 골재, 부틸아크릴레이트 모노머 및 물을 포함하는 흙포장재 조성물을 제조하였다.
구분 골재(mm) 인공토 결합재 첨가제 물
시멘트 무시멘트
실시예 5 60 20 - 10 6 4
실시예 6 60 20 5 5 6 4
실시예 7 60 20 10 - 6 4
실시예 8 40 40 10 - 6 4
실시예 9 20 60 10 - 6 4
(시험예2)
실시예5 내지 9를 제조한 후, 시공하여 각각의 압축강도(KS F 2405-콘크리트의 압축강도 시험방법)를 측정하였다.
구분 압축강도(MPa)
7일 28일
실시예 5 10.1 19.8
실시예 6 12.4 20.2
실시예 7 13.2 20.5
실시예 8 8.8 14.6
실시예 9 6.7 10.7
(시험예3)
실시예5 내지 9를 제조한 후, 시공하여 각각의 휨강도(KS F 2408-콘크리트의 휨강도 시험방법)를 측정하였다.
구분 휨강도(MPa)
7일 28일
실시예 5 2.21 3.02
실시예 6 2.29 3.09
실시예 7 2.34 3.19
실시예 8 9.58 1.48
실시예 9 6.19 0.97
(시험예4)
실시예5 내지 9를 제조한 후, 시공하여 각각의 동결융해 압축강도(KS F 2456-급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항시험방법)를 측정하였다.
구분 동결융해 압축강도(%)
실시예 5 87.5
실시예 6 90.2
실시예 7 91.2
실시예 8 82.6
실시예 9 75.4
그 결과, 본 발명에 따른 흙포장재 조성물에 있어서, 인공토의 사용비율이 높아질수록 굵은 골재의 용적이 줄어들기 때문에 압축장도, 휨강도 및 동결융해 압축강도가 감소하고 수축량이 증가하기 때문에 내구성에 문제가 발생하게 된다. 따라서 인공토의 사용량은 20 중량% 가 바람직하다.
또한, 알칼리성화 무시멘트 결합재만으로도 시멘트와 유사한 강도발현특성을 나타냄을 확인하였다.

Claims (14)

  1. (a)레드머드 슬러지 100중량부에, 기포활성화제 0.05~2.0 중량부, 제지애시나 플라이애시 또는 이들의 혼합물 90~250 중량부 및 산화칼슘 5~50 중량부를 혼합하여 양생한 후 파쇄하여 제조된 산업부산물 인공토 10~60 중량%, (b)골재 30~80 중량%, (c)결합재 3~20 중량% 및 (d)물 1~10 중량%를 포함하는 친환경 흙포장재 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 레드머드 슬러지는 Na2O 함량이 4~6 중량%이고, 함수율 50~70 중량%인 친환경 흙포장재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기포 활성화제는 붕사, 붕산아연, 잔탄검, 아라비아검, 황산알루미늄, 젤라틴, 글리세린, 프로필렌글리콜, 알긴산나트륨, 펜탄에리스리톨, 올리고당, 폴리인산나트륨, 글르코만난, 셀룰로오스 화이버, 글루텐, 카복시 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 이들의 혼합물인 친환경 흙포장재 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제지애시(Paper ash)는 유리석회 함량 30~50 중량%이고, MgO 함량 5~15 중량%를 함유하고, 비중 2.25~3.05, 비표면적 2,500~5,000㎠/g인 친환경 흙포장재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 플라이애시는 유리석회 함량이 40~60 중량%인 고칼슘 플라이애시인 친환경 흙포장재 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 골재는 부순자갈, 강자갈, 슬래그 골재, 폐콘크리트 순환골재, 폐아스팔트 순환골재 또는 이들의 혼합물인 친환경 흙포장재 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 결합재는 시멘트, 알칼리활성화 무시멘트 결합재 또는 이들의 혼합물인 친환경 흙포장재 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 알칼리활성화 무시멘트 결합재는 알루미노 규산염계 산업부산물 100 중량부에, 석탄재, 제지애시 또는 이들의 혼합물 5~50 중량부 및 알칼리활성화 자극제 1~30 중량부를 포함하는 것인 친환경 흙포장재 조성물.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 알루미노 규산염계 산업부산물은 철 제련 슬래그 미분말, 동 제련 슬래그 미분말 또는 이들의 혼합물인 친환경 흙포장재 조성물.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 알칼리활성화 자극제로서 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 황산나트륨 또는 이들의 혼합물인 친환경 흙포장재 조성물.
  13. 제 1항에 있어서,
    추가적으로 첨가제를 1~3중량%로 더 포함하는 친환경 흙포장재 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 첨가제는 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate), 부틸아크릴레이트 모노머(Buthylacrylate monomer), 아크릴로나이트릴(Acrylonitrile), 메틸아크릴산(Methylacrylic acid) 또는 이들의 혼합물인 친환경 흙포장재 조성물.
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