KR101531707B1 - 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법에 관한 것으로, 13mm 이하의 입도를 갖는 선별토사 70-90중량%와 비소성 무기결합제 10-30중량%를 균질하게 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합단계; 상기 혼합물을 믹서로 믹싱하면서 상기 혼합물 100중량부에 대하여 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 혼합 희석된 액상의 첨가물을 1-20중량부 살포하여 구형상의 골재로 양생하는 첨가물 첨가단계; 첨가물이 첨가된 혼합물을 포설면에 포설하고, 포설면이 굳을 수 있도록 포설된 골재 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 또는 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 물에 희석된 희석물 10-30중량부 및 물 5-30중량부를 배합하여 포설면에 뿌리는 단계; 포설면에 뿌리는 단계가 완료되면, 포설면을 롤러로 다짐 후 양생하여 포장면을 형성하는 경화흙포장단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 시멘트를 사용하지 않고 흙포장이 가능하기 때문에 친환경적이며, 특히 투수성이 유지되기 때문에 주변 생태계 파괴를 막고, 토양의 알카리화를 예방하며, 우천시 수해를 최소화시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법{PERMEABLE SOIL PACKING METHOD USING SELECTIVE HARDENING SOIL}

본 발명은 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 13mm 이하의 선별토사를 비소성 무기결합제, 코폴리머 비닐아세테이트, 에틸렌과의 혼합 조합을 통해 골재 형태로 제조한 후 경화흙 포장을 실시함으로써 지속적인 투수성을 유지할 수 있도록 개발된 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공원, 산책로, 아파트 내부 도로 시공을 위해 아스팔트나 시멘트 콘크리트가 포장되고 있다.

아스팔트나 시멘트 콘크리트는 비교적 높은 강도를 가지며 시공이 용이한 이점이 있으나 태양복사열을 흡수하지 못하고 그대로 대기로 전이시킴에 따라 대기 온도를 상승시키고 공원이나 산책로 등의 경우 주위 자연환경과의 친화성이 떨어지며 시공에 많은 비용이 소요되는 등의 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 아스팔트나 시멘트 콘크리트 대신에 황토, 점토, 자연토 또는 마사토를 주원료로 한 도로포장이 이루어지고 있다.

예컨대, 등록특허 제10454875호에는 천연토양을 주원료로 한 도로포장재 조성물에 있어서, 마사토 50~74wt%; 골재 15∼20wt%; SiO2 15.50wt%, Al2O3 12.12wt%, Fe2O3 2.52wt%, CaO 49.63wt%, MgO 2.12t%, SO3 15.11wt%, R2O 0.60wt%, lg.loss 0.9wt%, 불가피하게 함유되는 불순물 1.5wt%의 조성비율을 갖는 파우더 5∼15wt%; 물 5∼14wt%; 비이온성 수용성 셀룰로오스에테르로 이루어진 보조제 0.5wt% 이하; 아크릴폴리머를 주성분으로 하는 표면강화제 0.25wt% 이하; 안료 0.25wt%로 이루어진 도로포장재 조성물에 대한 기술이 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제10-0929977호에는 마사토 630 내지 1060㎏에 대해, 순환 골재 1150 내지 1610㎏, 시멘트 150 내지 350㎏, 플라이애쉬 60 내지 90㎏, 토양 경화제 0.7 내지 1.5㎏, 혼화제 0.5 내지 1.5㎏, 산화철 3 내지 9㎏와, 구체방수제 0.8 내지 10.5㎏ 및 섬유보강재 1.2㎏을 균일하게 혼합한 토목용 조성물을 구성하여, 도로 포장용 주재료로 이용됨을 특징으로 하는 마사토와 순환골재를 주재료로 하는 토목용 조성물이 개시되어 있다.

뿐만 아니라, 등록특허 제10-0975309호에는 마사토 1500 ∼ 1700kg, 시멘트 170∼ 250kg, 토양 경화제 1.5 ∼ 2.0kg, 발포제 1.5 ∼ 2.0kg, 감수제 1 ∼1.5ℓ, 물 250 ∼ 350ℓ로 이루어지는 도로 포장재를 구성하여, 상기 도로 포장재가 도로 포장에 이용되어, 포장된 도로 표면에 수막의 형성을 방지함을 특징으로 하는 천연토를 이용한 도로 포장재가 개시되어 있다.

하지만, 상기 등록특허들은 부위별로 물성편차가 커서 크랙이나 필링 등과 같은 하자가 자주 발생하여 유지 보수에 많은 비용이 소요되고, 줄눈 작업을 해야 하는 문제가 있다.

또한, 시멘트 등의 경화 작용으로 인해 현장에서 마사토와 시멘트 등을 혼합하여 시공해야 하므로 시공시간이 길어지고 번거롭다는 문제가 있다.

이를 개선하기 위한 일환으로 등록특허 제10-1335835호가 개시된 바 있으나, 이또한 시멘트 경화제를 사용하고 있기 때문에 도로 자체의 강성은 높으나 재료의 특성상 물이 전혀 침투하지 못하는 배수성을 가지고 있으므로 이로 인해 지하 생태계는 물론 주변 생태계를 침탈하고, 강우시 많은 물을 저지대 및 관로로 유출하는 역할을 하게 되어 수해의 원인으로 작용하는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 시멘트의 경우 pH가 13에 달할 정도로 강한 알카리성을 띠기 때문에 토양에 사용할 경우 토양을 사화(死化)시키므로 비친환경적이라는 한계도 안고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 경화재로 시멘트를 사용하지 않으면서도 일정 압축강도 이상을 유지하며, 구형상의 내부 구조를 갖고 있기 때문에 투수성도 우수한 친환경적인 경화흙포장 방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 13mm 이하의 입도를 갖는 선별토사 70-90중량%와 비소성 무기결합제 10-30중량%를 균질하게 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합단계; 상기 혼합물을 믹서로 믹싱하면서 상기 혼합물 100중량부에 대하여 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 혼합 희석된 액상의 첨가물을 1-20중량부 살포하여 구형상의 골재로 양생하는 첨가물 첨가단계; 양생된 골재를 포설면에 포설하고, 포설면이 굳을 수 있도록 상기 골재 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 또는 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 물에 희석된 희석물 10-30중량부 및 물 5-30중량부를 배합하여 포설면에 뿌리는 단계; 포설면에 뿌리는 단계가 완료되면, 포설면을 롤러로 다짐 후 양생하여 포장면을 형성하는 경화흙포장단계;를 포함하되, 상기 포설면에 뿌리는 단계에서, 골재 100중량부에 대하여 폴리에스터 폴리올과 알루민산소다가 1:2의 중량비로 혼합된 혼합물 5-10중량부; 유황 1-5중량부; 알로에베라겔 20-30중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법을 제공한다.

이때, 상기 첨가물 첨가단계에서, 상기 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌은 3:1의 중량비로 혼합되며, 혼합된 혼합물은 2-10배 물에 희석된 상태로 사용되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 혼합단계에서, 상기 혼합물 100중량부에 대해 13mm 이하의 입도를 갖는 코르크, 천연고무, 합성고무, 볏짚, 톱밥 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 조합한 혼합물을 5-10중량부 더 첨가하여 포장면에 탄성을 부여하는 것에도 그 특징이 있다.

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본 발명에 따르면, 시멘트를 사용하지 않고 흙포장이 가능하기 때문에 친환경적이며, 특히 투수성이 유지되기 때문에 주변 생태계 파괴를 막고, 토양의 알카리화를 예방하며, 우천시 수해를 최소화시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법으로 포장한 포장면의 내부 구조를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 투수성 경화흙포장 방법은 시멘트를 사용하지 않고, 선별토사와 비소성 무기결합제 및 액상의 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌 혼합물을 사용하여 친환경적이면서 일정 이상의 압축강도를 갖고, 투수성을 갖출 수 있도록 한 포장 방법을 의미한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 투수성 경화흙포장 방법은 먼저, 13mm 이하의 입도를 갖는 선별토사 70-90중량%와 비소성 무기결합제 10-30중량%를 균질하게 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합단계가 수행된다.

이때, 상기 선별토사는 13mm 이하의 입도를 갖도록 체질하여 선별되며, 상기 비소성 무기결합제는 이산화탄소 무배출형(Cement Zero) 결합제로서 통상 고로슬래그 및 기타 순환자원을 주원료로 하여 분쇄-분급-혼합 제조된 시멘트 무함유 무기결합제를 통칭하는 용어이며, 당해 분야에서는 비소성 무기결합제로 통용된다.

특히, 이러한 비소성 무기결합제는 내산성 및 내해수성이 매우 우수하고, 저알카리성, 저수화발열성, 염화물 고정화 및 유해 중금속 고정화 성능이 우수한 친환경적인 재료이다.

이때, 상기 비소성 무기결합제를 10중량% 미만으로 혼합하면 결합력이 떨어져 일정한 압축강도를 얻을 수 없고, 30중량%를 초과하여 혼합하면 슬럼프 감소율이 급격히 떨어지면서 경화성을 저해함은 물론 상대적으로 선별토사의 첨가량이 줄어들기 때문에 도 1에 예시한 바와 같은 구형상의 입도 및 그로 인한 공극 형성이 어렵고, 공극률 저하로 인해 원하는 투수성을 얻을 수 없으므로 상기 범위로 한정하여 첨가해야 한다.

이렇게 하여, 혼합단계가 완료되면 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 혼합 희석된 액상의 첨가물을 1-20중량부 살포하면서 믹싱(Mixing)하는 첨가물 첨가단계를 수행한다.

상기 첨가물 첨가단계는 혼합물이 믹싱되는 동안 선별토사 내의 골재와 미분 형태인 비소성 무기결합제가 서로 바인딩되면서 골재를 중심으로 뭉칠 뿐만 아니라 미분들끼리도 뭉쳐 도 1과 같은 입상 구조, 즉 구형상의 입도를 유지한 채 양생되어 일정강도를 갖도록 하기 위한 과정이며, 믹싱방법은 회전하는 접시를 이용할 수도 있으나 보편적인 방법인 믹서(Mixer)를 이용하는 것이 바람직하다.

이때, 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌은 3:1의 중량비로 배합되되, 배합물은 약 2-10배 물에 희석된 상태로 사용되어야 한다.

결국, 첨가물이 살포되어 구형화로 양생된 혼합물은 일종의 골재, 즉 도 1의 도시와 같이 공극을 형성하는 양생된 골재가 되는 것이다.

덧붙여, 상기 혼합단계에서 코르크, 천연고무, 합성고무, 볏짚, 톱밥 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합한 혼합물이 상기 혼합물 100중량부에 대해 5-10중량부 더 첨가되면 포장면에 탄성을 부여할 수 있다.

이 경우, 이들 혼합물은 13mm 이하의 입도를 가져야 균질한 혼합이 가능하다.

이렇게 하여, 포장면에 대한 포설준비가 완료되면, 양생된 골재를 포설면에 포설하고, 포설면이 굳을 수 있도록 포설된 골재 혼합물 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 또는 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 물에 희석된 희석물 10-30중량부 및 물 5-30중량부를 배합하여 포설면에 뿌리는 살포단계가 수행된다.

이때, 상기 포설된 골재 혼합물의 경화를 증대시키면서 경화시간을 줄일 수 있도록 골재 혼합물 100중량부에 대하여 폴리에스터 폴리올과 알루민산소다가 1:2의 중량비로 혼합된 혼합물 5-10중량부; 유황 1-5중량부; 알로에베라겔 20-30중량부를 더 첨가할 수 있다.

이 경우, 폴리에스터 폴리올은 경화시 유동성을 높이기 위한 유동화제로 작용하며, 상기 알루민산소다는 경화시간을 단축시키면서 초기 강도를 높이기 위해 첨가되는 비정질화 물질로서 액상으로 첨가된다.

또한, 상기 유황은 지나친 알카리화 억제에 의해 산성화되는 것을 막기 위한 균형제로 첨가되며, 특히 중금속 중화 작용에 기여하게 된다. 때문에, 과량 첨가되어서는 안되며 상기와 같은 범위로 제한되어야 한다.

그리고, 상기 알로에베라겔은 주로 건강보조식품이나 혹은 화장품을 위해 사용되는 성분이지만, 본 발명에서는 겔 형태로서 라텍스 성분이 포함되어 있기 때문에 산도를 변화시키지 않으면서 바인딩 효과를 높이고, 세균과 곰팡이 등에 대한 살균력은 물론 독소 중화 기능을 위해 첨가된다.

다만, 효능 발휘를 위해서는 적어도 20중량부 이상으로 첨가되어야 하며, 30중량부를 초과하면 점성이 높아져 성형성을 떨어뜨리므로 상기 범위로 한정해야 한다.

이후, 상기 포설면을 롤러로 다짐 후 양생하여 포장면을 형성하는 경화흙포장단계가 수행된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 경화흙포장 방법은 시멘트를 전혀 사용하지 않기 때문에 매우 친환경적이며, 비알카리성을 띠며, 조직 구조가 구형상에 가깝기 때문에 투수성이 우수하며, 장수명화가 가능한 장점을 가진다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예1]

선별토사 77중량%, 비소성 무기결합제 23중량%를 믹서에 투입하여 2분간 교반하여 균질한 혼합물을 만든 후, 코폴리머 비닐아세테이트+에틸렌을 물에 6배 희석한 희석물을 상기 혼합물 100중량부에 대하여 7중량부 투입한 후 다시 2분간 접시에 회전시켜 골재와 미분이 구형상으로 골재화되도록 하고; 양생된 골재를 포장면에 포설한 후 골재 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 15중량부와, 물 10중량부를 배합하여 포설면에 뿌린 후 롤러로 다짐하고 양생하였다.

[실시예2]

상기 실시예1과 동일하게 진행하되, 다만 희석물의 첨가시 코폴리머 비닐아세테이트+에텔렌을 물에 2.5배 희석하여 투입한 것만 다르게 진행하였다.

[실시예3]

선별토사 70중량%, 비소성 무기결합제 30중량%를 믹서에 투입하여 2분간 교반하여 균질한 혼합물을 만든 후, 코폴리머 비닐아세테이트+에틸렌을 물에 5배 희석한 희석물을 상기 혼합물 100중량부에 대하여 7중량부 투입한 후 다시 2분간 접시에 회전시켜 골재와 미분이 구형상으로 골재화되도록 하고; 양생된 골재를 포장면에 포설한 후 골재 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 15중량부와, 물 10중량부를 배합하여 포설면에 뿌린 후 롤러로 다짐하고 양생하였다.

[실시예4]

상기 실시예3과 동일하게 진행하되, 배합물을 만들 때 상기 골재 100중량부에 대하여 폴리에스터 폴리올과 알루민산소다가 1:2의 중량비로 혼합된 혼합물 8중량부; 유황 3중량부; 알로에베라겔 25중량부를 더 첨가 혼합한 것만 다르게 진행하였다.

[비교예]

선별토사 50중량%, 비소성 무기결합제 50중량%를 믹서에 투입하여 2분간 교반하여 균질한 혼합물을 만든 후, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 물을 10중량부 투입한 후 다시 2분간 접시에 회전시켜 골재와 미분이 골재화되도록 하여 양생하고; 양생된 골재를 포설면에 포설한 후 골재 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 35중량부와 물 20중량%를 포설면에 뿌린 후 롤러로 다짐하고 양생하였다.

상기 실시예들과 비교예를 통해 얻은 포장면의 압축강도는 다음 표 1과 같았다.

구분	압축강도(kgf/㎠)
	1일 후	7일 후	28일 후
실시예1	92	131	225
실시예2	98	135	236
실시예3	99	140	244
실시예4	99	142	248
비교예	110	170	284

또한, 상기 실시예들과 비교예의 투수계수를 측정한 결과 다음 표 2와 같았다.

구분	투수계수(cm/sec)
실시예1	5.03 ×10-3
실시예2	3.11 ×10-3
실시예3	1.55 ×10-3
실시예4	1.56 ×10-3
비교예	2.48 ×10-6

측정결과, 본 발명에 따른 실시예들의 경우, 압축강도가 높아질수록 이에 비례하여 투수계수도 낮아짐을 알 수 있었으나, 그래도 본 발명 실시예들은 충분한 투수력을 확보하고 있는 것으로 확인되었다.

그러나, 비교예의 경우에는 상대적으로 압축강도는 우수하지만, 투수계수는 현저히 낮아 투수성이 거의 없는 것으로 확인되었다.

특히, 실시예4의 경우에는 성형성이 우수하면서도 다른 실시예들에 비해 도포 후 초기 경화시간이 단축됨을 확인할 수 있었다.

이를 통해, 본 발명에 따른 포장방법을 채택할 경우, 기존 시멘트 시공법을 완전히 대체하는 압축강도를 가지면서 투수성도 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (4)

13mm 이하의 입도를 갖는 선별토사 70-90중량%와 비소성 무기결합제 10-30중량%를 균질하게 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합단계;
상기 혼합물을 믹서로 믹싱하면서 상기 혼합물 100중량부에 대하여 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 혼합 희석된 액상의 첨가물을 1-20중량부 살포하여 구형상의 골재로 양생하는 첨가물 첨가단계;
양생된 골재를 포설면에 포설하고, 포설면이 굳을 수 있도록 상기 골재 100중량부에 대해 비소성 무기결합제 또는 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌이 물에 희석된 희석물 10-30중량부 및 물 5-30중량부를 배합하여 포설면에 뿌리는 단계;
포설면에 뿌리는 단계가 완료되면, 포설면을 롤러로 다짐 후 양생하여 포장면을 형성하는 경화흙포장단계;를 포함하되,
상기 포설면에 뿌리는 단계에서, 골재 100중량부에 대하여 폴리에스터 폴리올과 알루민산소다가 1:2의 중량비로 혼합된 혼합물 5-10중량부; 유황 1-5중량부; 알로에베라겔 20-30중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법.

청구항 1에 있어서;
상기 첨가물 첨가단계에서, 상기 코폴리머 비닐아세테이트와 에틸렌은 3:1의 중량비로 혼합되며, 혼합된 혼합물은 2-10배 물에 희석된 상태로 사용되는 것을 특징으로 하는 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법.

청구항 1에 있어서;
상기 혼합단계에서, 상기 혼합물 100중량부에 대해 13mm 이하의 입도를 갖는 코르크, 천연고무, 합성고무, 볏짚, 톱밥 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 조합한 혼합물을 5-10중량부 더 첨가하여 포장면에 탄성을 부여하는 것을 특징으로 하는 선별토사를 이용한 투수성 경화흙포장 방법.

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