KR101569504B1 - 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마감층을 아스팔트로 제작하여 미관을 미려하게 함은 물론, 아스팔트로 이루어진 마감층과 모르타르 타설에 의해 형성되는 기초층을 개질시켜 물리적 강도, 화학적 안정성, 열저항성, 수분 저항성을 향상시킬 수 있으면서, 인상장치에 맨홀뚜껑 받침대를 클램핑만 하여도 노면과의 높이를 조절할 수 있는아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법에 관한 것으로, 개질된 모르타르를 이용하여 기초층을 형성하고, 개질된 아스팔트 혼합물을 이용하여 마감층을 형성하는 단계를 포함함으로써, 기초층이 차량하중에 의한 지반 침하를 방지함과 동시에 기초층의 침하에 따라 발생할 수 있는 반사균열을 방지해 마감층의 소성변형을 방지할 수 있고, 마감층을 노면과 동일한 아스팔트로 형성하여 미관을 미려하게 함은 물론, 아스팔트 혼합물에 실레인이 코팅되어 있는 바잘트 섬유를 혼합하여 마감층을 친환경적이면서 소성변형, 수분 저항성, 열저항성, 구조적 안정성 및 화학적 안정성을 향상시킬 수 있으며, 현장에서 모르타르를 교반할 수 있는 믹서장치를 이용하여 모르타르를 고르게 교반시켜 모르타르의 교반 불량에 따른 부실시공을 예방함은 물론, 맨홀뚜껑 받침대의 높이조절을 쉽게 실시하여 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법을 제공한다.

Description

아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법{repair method of Manhole}

본 발명은 마감층을 아스팔트로 제작하여 미관을 미려하게 함은 물론, 아스팔트로 이루어진 마감층과 모르타르 타설에 의해 형성되는 기초층을 개질시켜 물리적 강도, 화학적 안정성, 열저항성, 수분 저항성을 향상시킬 수 있으면서, 인상장치에 맨홀뚜껑 받침대를 클램핑만 하여도 노면과의 높이를 조절할 수 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법에 관한 것이다.

일반적으로, 도로의 지하에는 상수관, 하수관, 전력 케이블, 통신 케이블 등의 각종 시설물이 수없이 많이 매설되어 있고, 이러한 각종 시설물 등은 필요에 따라 수시로 보수를 행하여야 한다. 따라서, 도로의 지하에 각종 시설물의 유지 보수를 위해 일정간격을 두고 맨홀이 시공되어 있다.

도 1은 도로의 건설시 최초에 시공되어 있는 상태의 맨홀 구조를 보여준다. 도 1에 의하면, 지하 관로와 연통되게 원형의 중공부(12)가 형성된 맨홀슬라브(10)가 지중에 매설되고, 맨홀슬라브(10) 위에는 금속재의 원통형 맨홀뚜껑 받침대(20)가 올려져 있으며, 맨홀뚜껑 받침대(20)의 상단에는 금속재의 맨홀뚜껑(22)이 얹혀져 있다.

그리고, 맨홀뚜껑 받침대(20) 외측에는 기층재와 표층재가 순차적으로 포장되어 도로의 노면층(24)을 이루고 있다.

이때, 도로는 시공된 후 자동차의 주행에 따른 반복적인 하중이 작용하여 지반이 침하되므로, 도로 노면이 갈라지거나 파손된다. 따라서, 대략 5년 주기로 덧씌우기 작업(오버레이 시공)을 실시하며, 이로 인해, 도로의 노면층(24) 위에 오버레이층(16)이 형성되어, 맨홀뚜껑 받침대(20)의 상단이 오버레이층(16)의 표면보다 낮아지게 되고, 이 경우 맨홀 부분이 도로면 보다 움푹 들어가게 되므로 노면층(24)을 덧씌우기 전에 맨홀의 높이를 노면층(24) 위의 오버레이층(16)과 일치되도록 인상 조정하기 위한 맨홀 보수 공사를 수행한다.

또한, 도로에 시공된 맨홀은 이후 도로를 통해 차량 또는 사람이 통행하면, 계속적인 진동과 하중으로 인해 맨홀을 구성하는 벽돌(14)이 깨지거나 서로 대향되는 안쪽으로 밀리면서 침하가 일어나서 도로면의 일부분이 내려앉게 되며, 이 경우에도 맨홀의 높이를 인상 조정하기 위한 맨홀 보수 공사를 수행한다. 특히, 경사진 도로에 설치된 맨홀의 경우, 맨홀의 침하 현상이 더 심하게 나타나므로, 경사진 도로에는 맨홀 보수 공사를 더 자주 시행한다.

이러한 맨홀 보수 및 인상 공사를 수행하는 과정을 설명하면, 침하된 맨홀커버 받침대의 주면을 컷팅기나 굴착기 등의 장비를 이용하여 굴착하여 제거한다. 이어서, 맨홀커버 받침대의 상단 높이를 높이조절장비를 이용하여 맨홀커버 받침대의 상단 높이를 노면층의 높이와 동일하도록 조절한다. 다음으로, 이렇게 맨홀커버 받침대의 높이를 노면층의 높이와 맞춘 상태에서 맨홀커버 받침대의 주위에 기초 채움재를 충진 경화시킨 다음, 기초 채움재 위에 마감재를 충진 경화시켜 맨홀 보수 작업을 완료한다.

그런데, 종래의 맨홀 보수방법의 경우, 기초 채움재와 마감재의 내구성이 상대적으로 낮기 때문에, 맨홀 보수작업을 상대적으로 자주 시행해야 하는 단점이 있다. 또한, 기초 채움재와 마감재의 경화 양생 시간이 상대적으로 길어서 비교적 장기간 동안 교통을 통제해야 하는 등의 불편을 초래하는 문제점이 있으며, 아울러, 충진과 다짐용 진동 장비가 요구되어 맨홀 보수 작업도 번거로운 등의 문제점이 있다

이러한, 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-0773122호를 제안한 바 있다.

이 등록특허는 맨홀뚜겅 주위의 도로층을 절단 및 제거한 후, 맨홀뚜겅 받침대에 결합할 수 잇는 너트브라켓과 이 너트브라켓에 결합하여 맨홀뚜껑 받침대를 인상시키기 위한 조절볼트를 작동시켜 맨홀뚜껑 받침대의 상단부를 도로 노면과 일치 시키고, 맨홀뚜껑 받침대 주위의 굴착된 공간부에 기초 채움용 초속경 몰탈을 타설 및 경화시켜 공정을 완료한다.

이러한, 등록특허는 조절볼트를 제어하여 맨홀뚜껑 받침대를 인상시킴으로서 경사정도에 상관없이 높이 조절을 할 수 있음은 물론, 맨홀뚜껑 받침대를 높게 인상시키지 않아도 되어 안전성을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있었다.

(특허문헌 1) KR10-0773122 B1, 맨홀보수공법

하지만, 상술한 등록특허의 경우 노면을 형성하고 있는 아스팔트 포장층과 다른 재질로 구성되어 미관상 좋지 않은 문제점이 있었다.

또한, 맨홀뚜껑 받침대를 조절볼트로 일일히 조절하여야 하기 때문에 그에 따른 시공시간이 길어지는 문제점도 노출되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법은 노면과 동일한 재질의 아스팔트 혼합물을 이용해 마감처리를 하여 미관을 미려하게 함은 물론, 아스팔트 혼합물에 바잘트 섬유가 포함되어 마감층이 친환경적이면서 소성변형, 수분 저항성, 열저항성, 구조적 안정성 및 화학적 안정성을 향상시킬 수 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모르타르를 개질시켜 모르타르를 통해 형성되는 기초층을 일체화시킴으로써 차량하중에 의한 지반침하 방지 및 그로 인한 마감층의 소성변형을 방지할 수 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모르타르의 교반시 현장에서 모르타르를 교반할 수 있는 믹서장치를 이용하여 작업성을 향상시킴은 물론 모르타르를 고르게 교반시켜 교반 불량에 따른 부실시공을 예방할 수 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법을 제공하는데 있다.

본 발명은 무기질계 시멘트에 폴리올레핀계 아라미드 섬유와 폴리올레핀 섬유로 이루어진 모르타르용 섬유 보강재를 혼합하여 차량하중에 의한 지반 침하를 방지함과 동시에 기초층의 침하에 따라 발생할 수 있는 반사균열을 방지해 마감층의 소성변형을 방지할 수 있다.

특히, 본 발명은 마감층을 노면과 동일한 아스팔트로 형성하여 미관을 미려하게 함은 물론, 아스팔트 혼합물에 실레인이 코팅되어 있는 바잘트 섬유를 혼합하여 마감층을 친환경적이면서 소성변형, 수분 저항성, 열저항성, 구조적 안정성 및 화학적 안정성을 향상시킬 수 있다.

그리고 현장에서 모르타르를 교반할 수 있는 믹서장치(100)를 이용하여 모르타르를 고르게 교반시켜 모르타르의 교반 불량에 따른 부실시공을 예방하면서 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 지반이 침하되어 하강된 맨홀뚜껑 받침대의 높이 조정시 인상장치를 이용해 클램핑 하는 작업만으로 맨홀뚜껑 받침대의 상단 높이를 노면과 동일한 위치에 배치시켜 작업성을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 일반적인 맨홀 시공공법에 의해 시공된 맨홀의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법의 순서를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에서의 맨홀뚜껑을 인상하기 위한 인상장치를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에서의 맨홀뚜껑 받침대 인상단계를 도시한 상태도.
도 5는 본 발명에서의 기초층 형성단계를 도시한 상태도.
도 6은 본 발명에서의 믹서장치를 도시한 사시도.
도 7은 도 6을 다른 각도에서 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에서의 믹서장치를 분해한 분해 사시도.
도 9는 본 발명에서 믹서장치에 형성된 교반부의 회전 반경을 도시한 상태도.
도 10은 본 발명에서 믹서장치의 배출부를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명에서 믹서장치의 집진부와 모르타르 주입호스를 결합한 상태를 도시한 상태도.
도 12는 본 발명의 믹서장치에서 제1, 3 교반 날개부를 도시한 부분 단면도.
도 13은 본 발명의 믹서장치에서 제2, 3 교반 날개부를 도시한 부분 단면도.
도 14는 본 발명에서의 믹서장치를 차량에 싣는 과정을 도시한 상태도.
도 15는 본 발명에서의 마감층 형성단계를 도시한 상태도.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

본 발명은 집진장치가 부착된 원형 커터기를 이용하여 노면 절단 및 굴착하는 굴착단계와, 맨홀뚜껑 받침대를 인상하는 맨홀뚜껑 받침대 인상단계와, 골재와 채움재 및 시멘트가 포함된 무기질계 시멘트와 무기질계 시멘트 전체 100중량부에 대하여 19 ∼ 38㎜의 길이로 이루어진 폴리올레핀계 아라미드 섬유 30 ∼ 55중량%와 19 ∼ 38㎜의 길이로 이루어진 폴리올레핀 섬유 45 ∼ 70중량%로 이루어진 모르타르용 섬유 보강재 1 ∼ 2중량부를 혼합한 모르타르를 타설하여 기초층을 형성하는 기초층 형성단계와, 상기 기초층 위에 골재, 채움재, 아스팔트를 포함하는 가열 아스팔트 혼합재 및 가열 아스팔트 혼합재 전체 100중량부에 대하여 실레인이 표면에 코팅되어 있는 필라멘트사인 바잘트 섬유 0.5 ∼ 1.0중량부를 혼합한 아스팔트 혼합물을 타설하여 마감층을 형성하는 마감층 형성단계;로 이루어져 있다.

1. 굴착단계

본 단계를 실시하기에 앞서 현장의 차량 및 보행을 통제하는 한편, 보행자 또는 차량의 안전 및 작업자의 안전을 위한 펜스 및 경고문구가 있는 표지판을 설치하고, 본 공법을 위해 필요한 컷팅기, 굴착장비, 인상장치(200), 믹서장치(100) 및 아스팔트 혼합물을 교반할 수 있는 장치 등을 준비하도록 한다.

그런 후, 컷팅기를 이용하여 노면(A)을 절삭하는 작업을 실시하도록 하며, 이때에, 컷팅기는 도면에서는 도시하지 않았지만, 본 출원인이 출원한 등록특허 제10-0792624호에서의 원형 컷팅기를 이용하도록 한다.

상술한 등록특허의 컷팅기는 원형 컷팅기로서 고속으로 회전함과 동시에 공전하는 원형 커팅날과 집진기를 포함하는 건식의 노면 원형 컷팅기로서 컷팅력이 매우 뛰어남은 물론, 컷팅시 발생하는 분진은 집진기를 통해 집진되어 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 노면(A)의 컷팅이 이루어지게 되면 유압 브레이커와 같은 굴착장비를 이용하여 맨홀뚜껑 받침대(2) 주변의 원형 커팅된 부분의 기초층(3)을 굴착한 후 본 단계를 완료할 수 있게 된다.

2. 맨홀뚜껑 받침대 인상단계

본 단계는 맨홀뚜껑 받침대(2) 상부를 노면(A)과 일치시키는 공정으로서, 도 4 내지 도 5에서와 같이 안착부(210)와 상기 안착부(210)에 결합하는 다수의 맨홀뚜껑 클램핑부(220)로 구성되는 인상장치(200)를 이용하여 실시할 수 있다.

즉, 상기 인상장치(200)는 노면(A)에 안착하는 안착턱(211)이 포함된 안착부(210)가 형성되고, 맨홀뚜껑 받침대(2)에 형성되어 있는 맨홀뚜껑 거치부 측면(2b)을 클램핑할 수 있는 맨홀뚜껑 받침대 클램핑부(220)가 형성된 구조로 이루어져 있으며, 이때에, 작업자가 맨홀뚜껑 받침대(2)를 인상장치(200)에 형성되어 있는 맨홀뚜껑 받침대 클램핑부(220)를 이용해 맨홀뚜껑 받침대(2)의 맨홀뚜껑 거치부 측면(2b)을 완전히 클램핑하였을 때에 맨홀뚜껑 받침대(2)의 상단부가 노면(A)과 일치될 수 있도록 구성되어 있다.

특히, 상술한 안착부(210)는 2개소가 한조를 이루어 구성되어 있으며, 이는 폭조절바(230)에 의해 간격을 조절할 수 있도록 되어 있고, 안착부(210)의 상단에는 맨홀뚜껑 클램핑부(220)를 결합하기 위한 위치조절 슬라이딩 홈(212)이 형성되어 있어, 다양한 직경으로 이루어진 맨홀에 적용할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 작업자는 인상장치(200)를 통해 맨홀뚜껑 받침대(2)를 클램핑하는 작업만으로도 손쉽게 맨홀뚜껑 받침대(2) 상부를 노면(A)과 일치시키는 작업을 수행할 수 있다.

3. 기초층 형성단계

본 단계는 맨홀뚜껑 받침대(2) 주위의 굴착된 공간에 모르타르를 타설 및 경화시켜 기초층(3)을 형성하기 위한 단계이다.

여기서, 본 발명은 도 5에서와 같이 이 단계를 실시하기에 앞서 맨홀뚜껑 받침대 내부(2a)에 공기주입용 팩커(5)를 설치해 공기 주입 후 맨홀 슬라브 사이의 공간 측면을 막은 다음 모르타르를 타설한다.

한편, 본 발명에서의 모르타르는 골재와 채움재 및 시멘트가 포함된 무기질계 시멘트와 무기질계 시멘트 전체 100중량부에 대하여 19 ∼ 38㎜의 길이로 이루어진 폴리올레핀계 아라미드 섬유 30 ∼ 55중량%와 19 ∼ 38㎜의 길이로 이루어진 폴리올레핀 섬유 45 ∼ 70중량%로 이루어진 모르타르용 섬유 보강재 1 ∼ 2중량부를 혼합하여 제조된다.

여기서, 상기 아스팔트 혼합물을 제조하는 과정은 아스팔트 혼합용 믹싱기에 아스팔트와 골재를 혼합하여 아스팔트가 녹을 수 있을 정도의 온도로 가열하면서 이 아스팔트 혼합용 믹싱기에 폴리올레핀계 아라미드 섬유와 폴리올레핀 섬유로 이루어진 모르타르용 섬유 보강재를 공기를 이용해 불어주면서 아스팔트 혼합용 믹싱기에 공급하면 모르타르용 섬유 보강재는 공기에 의해 분산되어 아스팔트 혼합용 믹싱기로 공급된다.

물론, 상기와 같이 혼합재의 공급과정에서도 아스팔트 혼합용 믹싱기 내의 온도 및 교반 작업은 그대로 유지된 상태로 혼합재가 공급이 이루어지기 때문에 혼합재들은 골재와 골재 사이에 침투되어 넓은 범위(x, y, z축 방향)에 분포하게 된다.

여기서, 상술한 모르타르용 섬유 보강재는 물리적 특성(인장강도, 강인성, 내열성, 탄성력)이 뛰어난 폴리올레핀계 아라미드 섬유(용융점 460 ∼ 500℃)와 폴리올레핀 섬유(용융점 140 ∼ 150℃)의 조합으로 이루어져 있으며, 상술한 폴리올레핀 섬유의 경우 아스팔트 혼합용 믹싱기에서의 작업온도 보다 낮은 온도에서 용융하는 폴리올레핀 섬유를 이용하게 된다.

따라서, 상기 아스팔트 혼합용 믹싱기를 이용한 교반작업시 혼합재의 폴리올레핀계 아라미드 섬유와 폴리올레핀 섬유는 분산이 원활히 이루어져 고르게 분포된 상태에서 아스팔트 혼합용 믹싱기에서의 작업온도에 의해 폴리올레핀 섬유가 용융하여 아스팔트에 의해 접착력을 부여 받는 골재에 접착됨은 물론, 폴리올레핀계 아라미드 섬유와도 접착력이 형성하게 되어 폴리올레핀계 아라미드 섬유와 골재를 연결하는 가교역할 및 완충역할을 수행하게 된다.

특히, 상술한 폴리올레핀 섬유는 용융되면서 골재와 골재 사이의 공극으로 침투하게 되어 무기질계 시멘의 골재 사이에 형성된 공극을 일부 메워줌으로써 강도를 개선할 수 있다.

또한, 상술한 폴리올레핀 섬유는 폴리올레핀계 아라미드 섬유보다 더 얇은 필라멘트사로 이루어져 있기 때문에 아스팔트 혼합용 믹싱기에서 공급받는 열원에 의해 더욱 빠르게 용융점에 도달할 수 있으며, 필라멘트사로 이루어진 폴리올레핀계 아라미드 섬유의 섬유사 사이로 침투되어 폴리올레핀계 아라미드 섬유와의 긴밀한 접착이 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 시공시 아스팔트 포장층 전체가 하나의 구조체로서 연결된 상태로 시공이 이루어지게 되어 교통하중이 특정 구간에서 발생하였을 때에 이 교통하중을 기초층(3) 전체에 분산시켜 맨홀뚜껑 받침대(2)가 교토하중에 의해 침하하는 현상을 방지함은 물론, 그에 따라 후술할 마감층(4)이 반사균열에 따른 소성변형도 예방할 수 있게 된다.

여기서, 상술한 모르타르용 섬유 보강재 무기질계 시멘트와 혼합하여 모르타르를 개질시키기 위한 용도로 활용하게 되는데 임계치 미만으로 혼합할 경우에는골재 사이의 공극을 메워 강도를 개선할 수 있는 효과 및 기초층(2) 전체를 연결하는 효과를 얻을 수 없어 교통하중 발생시 지반 침하가 발생할 우려가 있고, 임계치를 초과하게 될 경우에는 모르타르의 시공성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 상술한 모르타르용 섬유 보강재를 구성하는 폴리올레핀계 아라미드 섬유의 혼합량을 임계치 미만으로 혼합할 경우에는 강도개선의 효과를 얻을 수 없게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 폴리올레핀 섬유의 혼합량이 줄어들게 되면서 폴리올레핀계 아라미드 섬유와 골재를 연결하는 결합력이 저하되는 문제가 있다.

한편, 본 발명에서의 상술한 모르타르의 교반은 믹서장치(100)를 이용하여 실시하게 된다.

상기 믹서장치(100)는 소형으로 제작된 것으로 기초층에 타설하기 이전에 모르타르를 현장에서 바로 교반하여 사용할 수 있도록 구성되어 있다.

이를 상세히 살펴보면,

본 발명의 믹서장치(100)는 지지부(110), 수납부(120), 교반부(130), 배출부(140) 및 커버(150)로 구성된다.

우선, 지지부(110)는 도 6 내지 도 8에서와 같이 수평, 수직 방향으로 연장되어 있는 다수의 프레임(111)으로 이루어져 있으며, 선단에는 프레임으로 이루어진 프레임 지지대(112)가 형성되고, 후단에는 프레임 지지대(112)에 결합되어 있는 바퀴(113)로 구성된다.

또한, 상측에 수직 방향으로 연장된 프레임(111)은 손잡이 역할을 수행하도록 구성되어 작업자가 본 발명에서의 믹서장치(100)를 손쉽게 이동시킬 수 있다.

특히, 본 명세서의 도면에서는 상세히 도시하지 않았지만, 바퀴(113)에는 록킹장치가 형성되어 정지상태 있을 때에 안정성을 도모할 수 있도록 할 수도 있다.

다음으로, 수납부(120)는 상기 지지부(110)에 지지 및 결합되는 구성으로 모르타르를 수납할 수 있는 구성이다.

이러한, 수납부(120)는 상부가 개방된 원통형상으로 이루어져 있으며, 내부에는 모르타르를 수납하기 위한 교반 공간부(121)가 형성되어 있고, 이 교반 공간부(121) 내의 중앙에는 외측에 형성되어 있는 모터(122)의 회전력을 전달받는 회전봉(123)이 수직 방향으로 돌출되어 형성된 구조로 이루어져 있다.

여기서, 상술한 모터(122)는 통상적으로 높은 회전속도(RPM : revolution per minute - 분당 회전수)를 형성하기 때문에 회전봉(123)과의 결합시 감속기어(124)를 더 부착하는 것이 좋다.

또한, 상기 교반 공간부(121)의 바닥면에는 모르타르를 배출하기 위한 배출홀(121a)이 형성된다.

다음으로, 교반부(130)는 상기 수납부(120)의 교반 공간부(121)에 형성되어 있는 회전봉(123)에 결합하여 모터(122)에 의해 회전봉(123)이 회전할 때에 같이 회전해 수납부(120)의 교반 공간부(121) 내에 수납된 모르타르 재료들을 교반하기 위해 설치된다.

따라서, 상기 수납부(120)의 회전봉(123)과 결합할 수 있도록 내측에 공간이 형성된 형태의 회전봉 결합부(134)가 수직방향으로 돌출되어 형성되어 있고, 이 회전봉 결합부(134)에 연결되되, 등간격으로 형성되는 제1, 2, 3 교반 날개부(131, 132, 133)가 외측방향으로 연장된 구조로 구성되어 있다.

즉, 제1 교반 날개부(131)는 회전봉 결합부(134)에 연결되어 있는 제1 수평 연결대(131a)와 상기 제1 수평 연결대(131a)에서 연장되되 하향 연장되어 형성되는 제1 수직 연결대(131b)가 구성되어 있으며, 상기 제1 수직 연결대(131b)의 단부에는 제1 메인 날개(131c)가 결합되어 있다.

또한, 제2 교반 날개부(132)는 제1 교반 날개부(131)와 마찬가지로 회전봉 결합부(134)에 결합하는 제2 수평 연결대(132a), 제2 수직 연결대(132b) 및 제2 수직 연결대(132b)의 단부에 결합하는 제2 메인 날개(132c)와 제2 수직 연결대(132b)의 중간 부분에 형성되는 제2 보조 날개(132d)가 구성된다.

그리고 제3 교반 날개부(133)는 회전봉 결합부(134)에 결합하는 제3 수평 연결대(133a), 제3 수직 연결대(133b) 및 제3 수직 연결대(133b)의 단부에 결합하는 제3 메인 날개(133c)가 형성되고, 상기 제3 메인 날개(133c)에서 수직 방향으로 연장되어 형성되는 제3 보조 날개(133d)로 구성된다.

여기서, 상기 제1 교반 날개부(131)에 형성되어 있는 제1 메인 날개(131c)는 회전봉 결합부(134)와 인접한, 다시 말해, 수납부(120)의 교반 공간부(121) 중앙 부분과 인접한 위치에서 배치되도록 제1 수평 연결대(131a)의 길이를 형성하도록 하고, 제3 교반 날개부(133)에 형성된 제3 메인 날개(133c)는 수납부(120)의 교반 공간부(121) 가장자리에 배치되도록 제3 수평 연결대(133a)의 길이를 형성하도록 하며, 도 10에서와 같이 제2 교반 날개부(132)의 제2 메인 날개(132c)는 제1, 3 메인 날개(131c, 133c) 사이에 배치되도록 제2 수평 연결대(132b)의 길이를 형성해 각각 다른 직경 범위에서 모르타르 재료들을 교반할 수 있도록 함으로써, 제1, 2, 3 교반 날개부(131, 132, 133)에 과부하가 발생하지 않도록 구성되어 있다.

또한, 상기 제1, 2, 3 교반 날개부(131, 132, 133)에 형성되어 있는 제1, 2, 3 메인 날개(131c, 132c, 133c)가 수납부(120)의 바닥면과 인접한 상태에서 회전할 수 있는 길이로 제1, 2, 3 수직 연결대(131b, 132b, 133b)를 형성하는 것이 좋다.

다음으로, 배출부(140)는 도 6 내지 도 8에서와 같이 상기 수납부(120)에 형성된 교반 공간부(121)의 외측 중 배출홀(121a)이 형성되어 있는 위치에 형성되어 교반 공간부(121) 내의 모르타르를 배출시킬 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 배출부(140)는 도 10에서와 같이 교반 공간부(121)에 형성된 배출홀(121a)과 대응하는 홀(143)이 형성되어 있고, 이 홀(143)이 형성된 위치에 배치되어 홀(143)을 닫거나 열릴 수 있도록 손잡이(141a)를 포함하는 배출 도어(141)가 결합되어 있으며, 상기 배출 도어(141)의 하측에는 모르타르를 배출하기 위해 배출 그릴판(142a)을 포함하는 배출호퍼(142)가 형성되어 있다.

또한, 상기 배출부(140)에는 배출도어(141)가 모르타르의 배출을 차단하기 위해 닫힌 상태를 유지할 때에 결합하기 위한 결합홈(144)이 형성된다.

여기서, 상기 배출 도어(141)는 본 발명에서는 힌지(H)에 의해 회전할 수 있는 구성으로 이루어져 있으나, 이에 한정되지 않고 슬라이딩 방식, 가로, 세로 방향으로 배출 도어(141)를 개폐하는 방식 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.

다음으로, 커버(150)는 상기 수납부(120)의 상단에 결합하는 구성으로, 상단면에는 그릴(151)이 형성되어 있고, 이 그릴(151)이 형성된 상단에는 포대에 담겨져 있는 시멘트를 터트릴 수 있도록 칼날부(152)가 구성된다.

상기 커버(150)는 본 명세서의 도면에서는 힌지(H)에 의해 열릴 수 있는 형태로 구성하였으나, 단순히 탈, 부착 형태로 결합할 수도 있을 것이며, 수납부(120)에 근접센서를 더 형성해 모터(121)의 구동시 작업자가 커버(150)를 개방하였을 경우 자동으로 모터(121)의 구동이 멈추도록 제어할 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 도 12에서와 같이 수납부(120)의 교반 공간부(121) 측면에 집진홀(121b)을 형성하고, 이 집진홀(121b)에 연결할 수 있는 집진 연결라인(161) 및 집진기(162)로 구성된 집진부(160)를 형성할 수 있다.

또한, 상기 배출부(140)의 배출 호퍼(142)에 연결할 수 있는 모르타르 주입호스(170)를 더 포함할 수도 있으며, 지지부(110)를 구성하는 프레임(111) 중 수직으로 형성되어 있는 프레임(111)에 보조바퀴(180)를 더 형성할 수도 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 믹서장치(100)는 모르타르 타설시 작업현장에서 모르타르의 재료인 시멘트, 모레, 물, 채움재, 모르타르용 섬유 보강재 등을 편리하고 빠르게 혼합하여 사용할 수 있게 된다.

이러한 과정에 대해 보다 상세히 살펴보면,

작업자가 믹서장치(100)의 커버(150)를 개방한 후 상술한 모르타르 재료들을 수납부(120)의 교반 공간부(121)에 투입한 후 커버(150)를 닫는다. 그런 후, 시멘트 포대에 담겨있는 시멘트를 개봉하기 위해 작업자가 커버(150)에 형성되어 있는 칼날부(152)에 시멘트 포대를 약간의 힘을 주어 떨어뜨리게 되면 칼날부(152)에 의해 시멘트 포대가 찢어지게 되고, 이렇게 찢어진 포대 내의 시멘트는 커버(150)에 형성된 그릴(151)을 통과해 수납부(120)의 교반 공간부(121)로 투입된다. 따라서, 사용자가 시멘트 포대를 개봉하기 위한 도구를 준비하지 않아도 개봉을 할 수 있어 작업 효율성을 높일 수 있게 되는 것이다.

상술한 과정에서 본 발명에서의 믹서장치(100)에는 집진부(160)가 연결되어 있어 상기와 같이 시멘트 포대의 개봉 및 시멘트 투입시 발생하는 분진을 흡입하여 작업자의 작업환경을 개선시킬 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 모르타르의 재료가 모두 수납부(120)의 교반 공간부(121)에 수납되면 전원을 인가하여 모터(121)를 구동시키고, 구동된 모터(121)의 회전력은 감속기어(124) 및 회전봉(123)으로 전달되어 회전봉(123)에 결합되어 있는 교반부(130)가 회전하게 된다.

여기서, 상기 교반부(130)는 도 12 내지 도 13에서와 같이 제1, 2, 3 교반 날개부(131, 132, 133)가 교반 공간부(121) 내에서 다른 직경으로 회전할 수 있도록 배치되어 있기 때문에, 교반 공간부(121) 내의 모르타르 재료가 다량 있더라도 교반의 효율성이 향상됨은 물론, 교반부(130)에 과부하가 발생하지 않아 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 상기 제2 교반 날개부(132)에는 제2 수직 연결대(132b)의 단부에 연결되어 교반 공간부(121)의 바닥면에 인접하게 배치되어 있는 제2 메인 날개(133c)와 더불어 제3 수직 연결대(133b)의 중간 부분에 연결된 제2 보조 날개(132d)가 구성되어 있어, 교반 공간부(121)의 바닥면뿐만 아니라, 교반 공간부(121)의 중간 부분에 있는 모르타르 재료들의 교반 작업도 실시할 수 있게 되어 교반의 효율성을 향상시킬 수 있다.

한편, 믹서장치를 통해 모르타르 재료를 교반하다 보면 항상 외주면에서 재료들이 들러붙게 되어 뭉치는 현상이 발생하게 되고, 이렇게 뭉쳐져 있는 모르타르 재료들은 완전히 교반된 상태가 아니기 때문에 물성이 완전치 못하게 되는데, 이러한 모르타르 재료들이 포함된 상태의 모르타르를 시공면에 타설하게 될 경우 양생이 이루어진 이후에 교반이 완전히 이루어지지 않은 모르타르가 타설된 부분에서 공극이 발생하게 되어 크랙 등이 발생해 부실시공으로 이어질 수 있고, 차후 작업이 완료된 상태에서는 외주면에 들러붙은 모르타르 재료를 세척하기도 매우 번거로운 문제가 있다.

하지만, 본 발명에서는 교반부(130)의 제3 교반 날개부(133)에 형성되어 있는 제3 보조 날개(133c)가 수직방향으로 돌출된 형태로 구성되어 있어 회전시 교반 공간부(121)의 외주면에 있는 모르타르 재료들이 들러붙지 않도록 작용하기 때문에 교반 공간부(121)에 투입된 모르타르 재료 전체를 고르게 교반하여 부실시공을 줄이면서 차후 세척과정도 손쉽게 실시할 수 있도록 작용하게 된다.

특히, 상기와 같이 교반부(130)를 통해 모르타르 재료들의 교반 초기에는 시멘트 분진이 비산하는 경우가 발생하게 되는데, 본 발명에서는 앞서 설명한 집진부(160)를 초기에 작동시킴으로써 분진에 의한 작업자의 환경을 개선시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 교반부(130)를 통한 모르타르 재료의 교반이 완료되면 작업자가 배출부(140)에 형성된 배출 호퍼(142) 밑에 교반이 완료된 모르타르를 담기 위한 통(b)을 배치한 후 배출 도어(141)의 손잡이(141a)를 이용해 교반 공간부(121)에 형성된 배출홀(121a) 및 배출부(140)의 홀(143)을 개방시키게 되면, 교반 공간부(121)에 수납되어 있는 모르타르가 배출 호퍼(142)를 통해 배출된다.

여기서, 상기 배출부(140)의 배출 도어(141)가 개방된 상태에서도 교반부(130)는 계속 회전하면서 모르타르를 교반 및 회전시키는 작동을 하게 된다.

따라서, 최초에는 교반 공간부(121)에 수납된 모르타르가 자중에 의해 배출부(140)를 통해 배출되지만, 교반 공간부(121) 내에 모르타르의 양이 많지 않거나, 또는, 배출홀(121a) 및 배출부(140)가 형성된 위치에 남아 있는 모르타르의 양이 적어 자중에 의해 배출이 이루어지지 않을 경우에도 교반부(130)부에 의해 모르타르가 배출홀(121a) 및 배출부(140)로 유도되어 배출 효율성을 높임으로써 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 배출된 모르타르는 작업자가 통(b)에 수납된 모르타르는 작업자가 기초층(3)을 형성하기 위해 타설함으로써 작업이 완료될 수 있다.

한편, 또 다른 실시 예로서 배출부(140)의 배출 호퍼(142)에 결합할 수 있는 모르타르 주입호스(170)를 형성해 배출부(140)의 배출 도어(141)를 개방한 상태에서 바로 도로측구(2)에 교반된 모르타르를 타설하여 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서의 믹서장치(100)는 앞서 설명한 바와 같이 간단한 구성으로 이동이 쉽기 때문에 소량의 모르타르를 타설하는 시공시 매우 용이하게 이용될 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같은 믹서장치(100)는 소형으로 제작된 만큼 수화물 적재함이 형성되어 있는 트럭(T)을 이용하여 이동하게 된다.

상기 트럭(T)의 수화물 적재함은 일정 높이에 형성되어 있는데, 도 14에서와 같이 본 발명에서의 믹서장치(100)에는 보조바퀴(180)가 형성되어 있어 수하물 적재함에 믹서장치(100)를 적재하는 과정이 매우 편리하여 이 또한 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있게 작용한다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 모르타르 타설시 믹서장치를 통해 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

4. 마감층 형성단계

본 단계는 상술한 기초층 형성단계 이후 도 15에서와 같이 노면(A)과 동일한 재질로 이루어진 아스팔트를 이용하여 마감하는 단계로서 맨홀뚜껑 받침대(2)를 인상하고 있던 인상장치(200)를 제거하는 작업을 선행하도록 한다.

한편, 본 발명에의 마감층(4)을 구성하는 재료는 아스팔트를 포함하고 있는 가열 아스팔트 혼합재 및 가열 아스팔트 혼합재 전체 100중량부에 대하여 실레인이 코팅되어 있는 바잘트 섬유를 혼합한 아스팔트 혼합물을 이용하고 있으며, 이때에, 상기 가열 아스팔트 혼합재는 골재, 채움재, 아스팔트를 포함하는 통상의 구성으로 이루어져 있다.

상술한 아스팔트 혼합물에 대해 보다 구체적으로 살펴보면,

상기 아스팔트는 주지하다시피 석유원유의 성분 중에서 휘발성 유분이 대부분 증발하였을 때의 잔류물로 흑색 또는 흑갈색을 띠는 것으로, 주요성분은 수소 및 탄소이며 소량의 질소, 황, 산소가 결합된 화합물들로 이루어져 있다.

이러한, 아스팔트는 저온에서는 매우 딱딱해지지만 온도가 높으면 액체 상태가 된다. 따라서, 골재, 채움재 및 바잘트 섬유와의 혼합시에는 일정 온도를 유지하도록 하는데, 이때에 아스팔트의 온도는 약 160 ∼200℃로 가열하는 것이 적당하며, 이 온도보다 낮을 경우에는 아스팔트의 유동성이 저하된다.

한편, 상기와 같이 용융된 아스팔트는 골재, 채움재 및 바잘트 섬유와 혼합시 유동성이 좋지 않아 미세립자 형태의 바잘트 섬유가 골재 및 채움재가 수납된 교반기 내에서 고르게 분산이 이루어지지 않게 된다.

따라서, 본 발명은 아스팔트를 투입하기 전 골재, 채움재 및 바잘트 섬유를 약 2 ∼ 4분간 교반하여 바잘트 섬유가 고르게 분포될 수 있도록 하는 것이 중요하다.

한편, 상기와 같이 골재, 채움재 및 바잘트 섬유의 혼합 후 용융된 아스팔트를 투입 및 교반하게 되면 바잘트 섬유가 고르게 분산된 바잘트 섬유가 포함된 아스팔트 혼합물을 제작할 수 있게 되며, 이때에, 상기와 같이 제작된 바잘트 섬유가 포함된 아스팔트 혼합물은 포설하기 전까지 160 ∼ 200℃를 유지할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 바잘트 섬유는 화산암의 일종인 현무암을 약 1,300℃ 전, 후의 용융로에서 용융하여 1,200℃의 상태에서 노즐을 통해 용융방사하여 제작된 필라멘트사의 형태로서 그 직경은 10 ∼ 16㎛이다.

특히, 본 발명에서는 바잘트 섬유를 용융방사할 때에 바잘트 섬유 표면에 실레인을 코팅하여 바잘트 섬유에 유연성을 부여함은 물론, 화학적 성능을 부가할 수 있도록 구성된다.

상기와 같은 바잘트 섬유는 5 ∼ 10㎜의 길이의 것을 사용하게 된다.

여기서, 본 발명의 바잘트 섬유의 길이가 임계치 미만일 경우 골재, 채움재 및 바잘트 섬유가 용융된 아스팔트에 의해 점성을 부여받은 후 아스팔트가 굳어졌을 때에 골재 사이를 연결하여 소성변형을 방지하기 위한 기능을 수행하지 못하게 되고, 바잘트 섬유 길이가 임계치를 초과하게 될 경우에는 고르게 분산이 이루어지지 않음은 물론, 공극이 발생하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 상술한 아스팔트 혼합물에는 개질재를 더 부여하여 개질 아스팔트 혼합물을 제작할 수도 있으며, 이때에, 개질재는 고무 및 열가소성 엘라스토머 등 다양한 형태의 것을 이용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바잘트 섬유가 포함된 아스팔트 혼합물에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

바잘트 섬유 물성자료

물성목록	물성값
길이(㎜)	4 ∼ 12
직경(㎛)	10 ∼ 16
색상	골든 브라운
평균 오일 흡수율(%)	70
최대 수분량(%)	0.5
상대밀도(비중)(g/㎤)	2.463

바잘트 섬유 성분

화학성분	함량
SiO2	57.2
Al2O3	18.2
CaO	5.5
MgO	5.0
Na2O+K2O	4.6
TiO2	1.0
Fe2O3+FeO	8.1
기타	0.4

본 발명은 아스팔트 혼합물의 공극을 줄이고, 골재간의 네트워크 및 유연성을 부가하여 균열에 대한 저항성(소형변형)을 증가시키기 위한 것이다.

즉, 아스팔트 혼합물의 거동특성은 고온에서는 골재들 사이에서의 네트워크 특성에 의한 영향을 받게 되고, 저온에서는 아스팔트가 파손의 주요 인자가 되기 때문에 이러한 문제점을 개선하여 소성변형을 방지하기 위한 것이 본 발명에서의 마감층(4)을 형성하는 목적이다.

따라서, 본 발명에서의 마감층(4)은 현무암을 용융하여 필라멘트사를 제조하고, 이를 일정 길이로 재단한 바잘트 섬유를 이용한다. 이러한, 바잘트 섬유는 1,200℃ 전, 후의 온도에서 용융하여 제작되기 때문에 고온에서 배합하여야 하는 아스팔트와의 혼합시에도 바잘트 섬유의 물성 변화가 발생하지 않게 되며, 또한, 비금속섬유로 전기적 특성이 발생하지 않게 되어 전식에 따른 물성의 변화가 발생하지 않기 때문에, 우수한 열저항성 및 전식에 의한 산화방지 기능을 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서의 바잘트 섬유는 작은 크기로 형성되어 골재 사이에 공극을 메워주는 역할을 수행하여 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 상술한 바잘트 섬유는 광물섬유로서 고온에서의 우수한 물성 및 고온에서 유해물질이 발생하지 않으며, 전기적 안정성과 더불어 고인장력 및 높은 탄성력에 따른 연신율이 높기 때문에 시공 이후 발생하는 계절별 소성변형 인자에 대항하는 소성변형 방지 및 운행하는 자동차에 의한 휠루팅(Wheel rutting)에 의한 동적 소성변형을 방지할 수 있게된다.

또한, 산이나 알칼리 및 염기성 등에 의한 부식환경에서도 화학적 안정성이 우수하다.

따라서, 화학적 성질을 갖는 콘크리트 구조물 및 아스팔트에 적용시에도 화학적으로 안정적이면, 겨울철에도 매우 우수한 물성을 유지할 수 있게 된다.

이러한, 바잘트 섬유는 수분흡수율이 낮기 때문에 운반이나 저장이 용이한 장점을 가지고 있다.

한편, 상기와 같은 바잘트 섬유는 본 발명에서는 표면에 실레인(silane)을 코팅하여 사용하게 된다.

상기 실레인은 수소화규소의 한 계열로서 화학식은 SiH₄, 특이한 냄새가 나는 무색 기체로, 녹는점은 184.7℃, 끊는점은 112℃이다.

상기와 같은 실레인은 상온경화되어 겔타입으로 변하는게 되는 것으로, 바잘트 섬유 표면에 코팅되어 유연성을 부가함은 물론, 아스팔트와의 혼합시 아스팔트의 높은 온도에 의해 액상화되었다가 식는 과정에서 바잘트 섬유와 아스팔트간의 가교역할을 수행함은 물론, 아스팔트를 일부 개질화시키는 역할을 수행할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서는 골재 및 채움재의 혼합시 바잘트 섬유를 1차로 혼합한 후 아스팔트를 혼합하여 바잘트 섬유가 고르게 분산되고, 이렇게 분산된 바잘트 섬유는 아스팔트 혼합물의 제조시 실레인에 의해 골재 사이에서의 네트워크 성질이 향상된 상태로 시공이 이루어지기 때문에, 바잘트 섬유의 고유 성질인 고인장력 및 높은 소성변형 방지 기능과 이에 따른 휠루팅(wheel rutting) 방지 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상술한 실레인은 골재와 골재 사이에 배치된 바잘트 섬유와 골재 간의 물리적 가교 역할을 수행함은 물론, 골재와 바잘트 섬유 간의 방수성을 향상시키게 되어 수분에 의해 골재와 바잘트 섬유의 박리현상을 방지함으로써 바잘트 섬유와 골재 간의 결속력을 더욱 높일 수 있게 되어 구조적 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

[실시 예 1] : 아스팔트 혼합물 제조

본 발명에서는 바잘트가 포함된 일반 아스팔트 혼합물을 이용하여 실험을 실시하였다.

1. 본 발명의 일반 아스팔트 혼합물 제조

가열 아스팔트 혼합재를 구성하는 입도 13㎜인 골재와 채움재 및 가열 아스팔트 혼합재 전체 중량 대비 0.3중량%의 실레인이 코팅된 길이 6mm, 직경 15㎛인 바잘트 섬유를 아스팔트 혼합용 믹싱기에 혼합하여 약 2분간 믹싱하였고, 이 아스팔트 혼합용 믹싱기에 추가로 가열 아스팔트 혼합재 전체 중량 대비 아스팔트의 함량을 달리하여(4.0중량%, 4.5중량%, 5.0중량%, 5.5중량%, 6.0중량%) 약 3분간 믹싱하였으며, 이때에, 혼합한 아스팔트는 163℃였고, 아스팔트 혼합용 믹싱기의 온도는 약 145℃였다.

2. 비교대상 아스팔트 혼합물 제조

가열 아스팔트 혼합재를 구성하는 입도 13㎜인 골재와 채움재를 아스팔트 혼합용 믹싱기에 혼합하여 약 2분간 믹싱하였고, 이 아스팔트 혼합용 믹싱기에 추가로 가열 아스팔트 혼합재 전체 중량 대비 아스팔트 함량을 달리하여(4.0중량%, 4.5중량%, 5.0중량%, 5.5중량%, 6.0중량%) 약 3분간 믹싱하였으며, 이때에, 혼합한 아스팔트는 163℃였고, 아스팔트 혼합용 믹싱기의 온도는 약 145℃였다.

[실시 예2] : 마샬 안정도 및 흐름값 시험

본 마샬시험법은 아스팔트 혼합물의 배합을 결정하기 위하여 실시하는 시험으로, 본원 발명의 콘크리트 혼합물과 비교대상 콘크리트 혼합물을 이용하여 지름 100㎜, 두께 약63㎜로 다짐 작업하여 원판형 공시체를 제작한 후, KS F 2337:2012의 기준에 따라 실험을 실시하였다.

대략적인 시험방법은 상, 하에 있는 2매의 원호형 재하판사이에 공시체를 세로로 끼워 약 1분간 50㎜의 일정 속도로 가압하여 공시체가 파괴할 때까지 나타난 최대 하중과 그것에 대응하는 변형량을 측정한다. 전자를 마샬 안정도, 후자를 흐름값이라 한다. 이때에, 시험온도는 60℃에서 30분간 침수하여 상온에서 시험하였으며, 그 결과 값은 [표 3] 내지 [표 4]에 기재되어 있고, [표 5] 내지 [표 6]에서는 이에 대한 데이터를 도표로 표시하였다.

[실시 예3] : 아스팔트 혼합물의 밀도 시험

상기 실시 예1에서의 아스팔트 함량에 따른 본 발명의 일반 아스팔트 혼합물과 비교대상 혼합물 1,200g으로 각각 개량한 후 KS F 2377:2001에 제시되어 있는 선회 다짐기(Gyratory Compactor : GC)를 이용하여 실시한 후 공시체의 질량과 크기를 실측하여 부피 밀도를 산출하였으며, 그에 대한 부피 밀도에 대한 결과 값은 [표 3] 내지 [표 4]에 기재되어 있고, [표 5] 내지 [표 6]에서는 이에 대한 데이터를 도표로 표시하였다.

[실시 예4] : 다져진 아스팔트 혼합물의 공극률 시험

공극률이란 다져진 아스팔트 혼합물의 용적 중 공극이 차지하는 용적을 백분율로 나타낸 것이다.

이 시험은 KS F 2364:2013에서 규정한 KS F2353 또는 KS F2446에 따라 다져진 아스팔트 혼합물의 겉보기 밀도를 구한다. 입도나 아스팔트 함유량의 차이에서 오는 영향을 피하기 위하여 비교될 수 있는 아스팔트 혼합물의 이론 최대 밀도를 KS F 2366에 따라 구했으며, 이를 위해 다져진 아스팔트 혼합물과 같은 시료의 겉보기 밀도와 이론 최대 밀도를 구한 후 하기의 식에 의해 공극률(%)를 산출하였고, 그 결과 값은 [표 3] 내지 [표 4]에 기재되어 있고, [표 5] 내지 [표 6]에서는 이에 대한 데이터를 도표로 표시하였다.

바잘트 섬유 0.3%혼합한 아스팔트 혼합물

아스팔트변형량 (%)	안정성 (kN)	유동성 (㎜)	부피밀도 (g/㎤)	공극률 (%)
4.0	13.2	2.38	2.410	5.7
4.5	11.08	2.45	2.435	4.2
5.0	10.66	2.41	2.442	3.6
5.5	7.87	2.45	2.447	2.4
6.0	8.86	3.2	2.439	2.0

섬유를 혼합하지 않은 아스팔트 혼합물

아스팔트변형량 (%)	안정성 (kN)	유동성 (㎜)	부피밀도 (g/㎤)	공극률 (%)
4.0	9.82	2.20	2.430	5.1
4.5	8.13	2.45	2.462	3.2
5.0	8.60	2.42	2.479	1.8
5.5	7.72	2.38	2.466	1.7
6.0	4.16	2.31	2.438	2.1

상기에서와 같이 바잘트 섬유를 적용한 일반 아스팔트 혼합물은 바잘트 섬유를 적용하지 않은 아스팔트 혼합물과 비교시 안정도 및 흐름값이 개선되었음을 알 수 있고, 특히, 공극률이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

이는, 실레인을 코팅한 바잘트 섬유가 아스팔트를 흡수하여 유효 아스팔트의 필림두께가 증가함으로써 바잘트 섬유를 적용하지 않은 아스팔트 혼합물보다 잔류 안정성이 높아진 것으로 추측된다.

[실시 예5] : 휠 트랙킹(휠루팅) 시험

KS F 2374:2010의 시험규정에 의해 아스팔트 혼합물을 롤러로 다짐한 공시체에 시험 차륜 하중을 반복적 가하여 동적 안정도 및 변형률을 측정하기 위한 것이다.

가. 공시체 제작

1) 공시체 제작은 실시 예1에서 제작한 바잘트 섬유를 0.3중량% 혼합한 본 발명의 일반 아스팔트 혼합물과 바잘트 섬유를 혼합하지 않은 아스팔트 혼합물 및 폴리에스테르 섬유가 0.3중량%가 혼합된 아스팔트 혼합물을 이용해 300㎜ × 300㎜ × 50㎜ 크기(4,500㎤)의 공시체를 제작하였다.

그런 후, KS F 2374:2010의 규정에 의한 시험순서로 시험을 실시하였다.

대략적인 시험방법을 살펴보면, 공시체의 온도(60±2℃)가 안정된 이후 시험 차륜하중을 686±10N로 설정하여 왕복 주행시켰으며, 변형량은 최초에 중앙부를 통과하는 때의 다이얼 게이지의 눈금을 원점으로 하며, 1분, 5분, 30분, 45분, 60분 경과한 때의 침하 깊이를 측정기록하였고, 변형속도의 계산은 일정화되는 45분, 60분의 15분간의 변형량을 측정하여 구하였다.

이때에, 변형속도는 하기 식에서와 같다.

RD : 함수비(%)

d₆₀ : 60분에서의 변형량(mm)

d₄₅ : 45분에서의 변형량(mm)

동적안정도(DS)는 공시체의 표면으로부터 1mm 변형하는데 소요되는 시험차륜의 통과횟수로서 다음 식으로 구했다.

DS : 동적안정도(시간/mm)

d₁ : t₁(일반적으로 45분)에서의 변형량(mm)

d₂ : t₂(일반적으로 60분)에서의 변형량(mm)

C : 크랭크에 의한 변속 구동형 시험기를 사용한 경우의 보정계수 = 1.0

그에 대한 실험결과는 [표 7]와 같다.

동적안정성 시험결과

	섬유 미포함	폴리에스테르 섬유	바잘트 섬유
동적안정성(시간/mm)	1,204	1,344	1,411

시험과정 중 바잘트 섬유가 포함되지 않은 공시체 및 폴리에스테 섬유가 포함된 아스팔트 혼합물에 비해 바잘트 섬유를 포함한 일반 아스팔트 혼합물이 바퀴자국의 깊이가 더 작게 형성되어 있다. 특히, 아스팔트 혼합물은 고온에서 골재들의 움직임이 이루어지게 되는데, 이때에 본 발명에서의 바잘트 섬유는 아스팔트 혼합물 내의 골재들의 거동을 제한하여 안정성을 강화하고, 전단변형, 특히, 수직 변형을 줄여주는 작용을 하는 것으로 판단된다.

[실시 예6] : 수분 저항성 시험

이 시험은 아스팔트 혼합물의 건조 상태에서의 간접 인장 강도와 수분 포화 동결융해 후 상태의 간접 인장강도를 측정하여 수분 저항성을 측정하는 인장 강도비(Tensile strength ratio : TSR)를 시험하는 것이다.

실시 예1에서의 바잘트 섬유가 포함된 아스팔트 혼합물과 바잘트 섬유가 포함되지 않은 아스팔트 혼합물을 지름 100mm, 두께 63.5±2.5mm인 공시체를 각각 제작하되, 3개는 건조상태를 유지하고 3개는 동결융해 처리 후 SK F 2398에서 규정한 방법으로 시험한다.

시험 방법을 간력히 설명하면, 25℃에 2±0.5시간 동안 담겨진 건조 시험용 공시체와 동결융해 시험용 공시체를 꺼내어 KS F 2382에 따라 간접 인장 강도 시험기의 재하헤드에 장착한 후 50mm/min의 속도로 일정하게 하중을 가하여 수직 파괴가 발생할 때 까지 하중을 재하한 후의 최대 하중값을 이용해 각각의 공시체의 인장가도 값을 구한 후 건조 공시체의 인장 강도 평균값을 수분 처리 공시체의 인장강도 평균값으로 나누어 인장강도비를 계산하였으며, 그 결과 값은 [표 8]에서와 같다.

수분 안정성 결과값

	45분 안정성 (kN) - 60℃	28시간 안정성 (kN) - 60℃	잔류 안정성
비교대상	8.60	7.70	89.53
본 발명	7.53	7.22	95.85

상기에서와 같이 바잘트 섬유를 포함한 일반 아스팔트 혼합물은 섬유를 포함하지 않은 아스팔트 혼합물에 비해 안정성 및 잔류 안정성이 더 좋은 결과를 얻은 것을 알 수 있다. 이는, 실레인이 코팅된 바잘트 섬유가 골재 및 아스팔트와의 결합을 증대함은 물론, 아스팔트가 바잘트 섬유에 흡수되어 수분 저항성을 향상시켜 줌으로써 수분에 의한 박리현상을 방지하여 건전한 상태의 아스팔트 혼합물이 증가하였음을 의미한다.

본 단계에서는 상술한 바와 같은 아스팔트 혼합물을 포설한 후 이를 다짐기를 이용해 다짐작업을 하여 노면(A)과 동일한 재질로 이루지되 친환경적이면서 소성변형, 수분 저항성, 열저항성, 구조적 안정성 및 화학적 안정성이 높은 마감층(4)을 형성할 수 있게 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.

1 : 맨홀뚜껑 2 : 맨홀뚜껑 받침대 2a : 맨홀뚜껑 받침대 내부
2b : 맨홀뚜껑 거치부 측면 3 : 기초층 4 : 마감층 5 : 팩커
100 : 믹서장치
110 : 지지부
111 : 프레임 112 : 프레임 지지대 113: 바퀴
120 : 수납부
121 : 교반 공간부 121a : 배출홀 121b : 집진홀
122 : 모터 123 : 회전봉 124 : 감속기어
130 : 교반부
131 : 제1 교반 날개부
131a : 제1 수평 연결대 131b : 제1 수직 연결대 131c : 제1 메인 날개
132 : 제2 교반 날개부
132a : 제2 수평 연결대 132b : 제2 수직 연결대 132c : 제2 메인 날개
132d : 제2 보조 날개
133 : 제3 교반 날개부
133a : 제3 수평 연결대 133b : 제3 수직 연결대 133c : 제3 메인 날개
133d : 제3 보조 날개
134 : 회전봉 결합부
140 : 배출부
141 : 배출 도어 141a : 손잡이 142 : 배출 호퍼
142a : 배출 그릴판 143 : 홀 144 : 결합홈
150 : 커버
151 : 그릴 152 : 칼날부
160 : 집진부
161 : 집진 연결라인 162 : 집진기
170 : 모르타르 주입호스
180 : 보조바퀴
200 : 인상장치
210 : 안착부 211 : 안착턱 212 : 위치조정 슬라이딩 홈
220 : 맨홀뚜껑 클램핑부
230 : 폭조절바

Claims (8)

1. 집진장치가 부착된 원형 커터기를 이용하여 노면 절단 및 기초층을 굴착하는 굴착단계;
   맨홀뚜껑 받침대를 인상장치를 이용하여 인상하는 맨홀뚜껑 받침대 인상단계;
   골재와 채움재 및 시멘트가 포함된 무기질계 시멘트와 무기질계 시멘트 전체 100중량부에 대하여 19 ∼ 38㎜의 길이로 이루어진 폴리올레핀계 아라미드 섬유 30 ∼ 55중량%와 19 ∼ 38㎜의 길이로 이루어진 폴리올레핀 섬유 45 ∼ 70중량%로 이루어진 모르타르용 섬유 보강재 1 ∼ 2중량부를 믹서장치를 이용하여 혼합한 모르타르를 타설하여 기초층을 형성하는 기초층 형성단계;
   상기 기초층 위에 골재, 채움재, 아스팔트를 포함하는 가열 아스팔트 혼합재 및 가열 아스팔트 혼합재 전체 100중량부에 대하여 실레인이 표면에 코팅되어 있는 필라멘트사인 바잘트 섬유 0.5 ∼ 1.0중량부를 혼합한 아스팔트 혼합물을 타설하여 마감층을 형성하는 마감층 형성단계;로 이루어져 있으며,
   상기 기초층 형성단계에서 모르타르를 구성하고 있는 모르타르용 섬유 보강재의 폴리올레핀계 아라미드 섬유와 폴레올레핀 섬유는 다수의 필라멘트사의 다발로 이루어지며, 폴리올레핀계 아라미드 섬유를 구성하는 필라멘트사보다 폴리올레핀 섬유의 필라멘트사의 굵기를 더 얇게 형성하는 것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 맨홀뚜껑 받침대 인상단계에서의 인상장치는 노면에 맞닿는 안착턱과 위치조절 슬라이딩 홈을 포함하고 있는 안착부와 상기 안착부의 위치조절 슬라이딩 홈에 결합하되 맨홀뚜껑 거치부 측면을 클램핑할 수 있는 맨홀뚜껑 받침대 클램핑부로 구성되어 있는 것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 기초층 형성단계에서 모르타르를 구성하고 있는 모르타르용 섬유 보강재 중 폴리올레핀계 아라미드 섬유의 용융점은 460 ∼ 500℃이고, 폴리올레핀 섬유는 140 ∼ 150℃인 것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 기초층 형성단계에서의 믹서장치는,
   다수의 프레임과 프레임 지지대 및 바퀴로 구성되는 지지부;
   상기 지지부의 상측에 형성되되 상측이 개방되어 있으며, 내부에 모르타르를 혼합할 수 있는 교반 공간부가 형성되고, 외측 하부에 형성된 모터에 의해 구동하는 회전봉이 교반 공간부 내부의 중앙에 형성되어 있는 수납부;
   상기 수납부에 형성된 모터의 구동에 의해 회전하면서 교반 공간부의 모르타르를 교반할 수 있도록 수납부의 회전봉에 결합하는 회전봉 결합부를 형성하고, 상기 회전봉 결합부에서 외측 방향으로 연장되며, 수납부의 교반 공간부 내에서 회전할 때에 다른 직경 범위로 회전하는 제1, 2, 3 교반 날개부로 구성된 교반부;
   상기 수납부에 형성된 교반 공간부 하측에 형성된 배출홀이 형성된 위치에 설치되어, 교반 공간부 내에서 혼합이 완료된 모르타르의 배출을 제어하기 위해 열림 및 닫힘이 가능하도록 결합된 배출 도어와 배출 도어 하측 배출 그릴판을 포함하는 배출 호퍼로 구성되는 배출부;
   상기 수납부의 상측에 결합하며, 그릴과 시멘트 포대를 찢을 수 있는 칼날부와 그릴을 포함하는 커버;로 이루어진 것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 기초층 형성단계에서 모르타르를 구성하고 있는 모르타르용 섬유 보강재의 폴리올레핀 섬유는 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 또는 이들의 중합체인것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 마감층 형성단계에서의 아스팔트 혼합물은 가열 아스팔트 혼합재의 골재, 채움재에 바잘트 섬유를 혼합한 후 용융된 아스팔트를 투입 및 혼합하여 제조되는 것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 마감층 형성단계에서의 아스팔트 혼합물을 구성하는 바잘트 섬유는 길이 4 ∼ 12㎜이고 직경이 10 ∼ 16㎛인 것에 특징이 있는 아스팔트로 이루어진 마감층을 포함하는 맨홀 보수공법.

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