KR101596000B1 - 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법 - Google Patents

폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법에 관한 것으로, 폐세라믹이 포설되어 형성되는 기층; 상기 기층 상부에 폐세라믹이 포설되어 적층되는 보조기층; 상기 보조기층 상부에 마사토, 규사 및 폐세라믹이 혼합된 제1 혼합조성물이 포설되어 적층되는 표층; 및 상기 표층 상부에 규사 및 마사토를 혼합한 제2 혼합조성물이 포설되어 적층되는 최상층; 을 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 다공질 폐세라믹의 특성으로 인하여 강우시 물기를 많이 흡수하였다가 건조할 때는 표층 표면으로 수분을 지속적으로 공급하여 건조화를 지연시키는 안정된 조습작용을 하여 비산되는 흙먼지 발생을 최소화하고, 신체의 신진대사를 돕는 원적외선 및 공기중 유해물질을 정화하는 음이온을 방출하는 기능으로 쾌적한 환경하에 운동장을 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법{Pavement using Waste Ceramic for Playground and its Construction Method}
본 발명은 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물빠짐이 좋고 먼지 비산이 억제되고 인체에 무해하며 운동장 조성원가를 절감할 수 있으며 복층구조를 갖는, 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법에 관한 것이다.
대부분의 학교 운동장은 마사토 포장재로 조성되어 있다. 마사토는 화강암이 풍화되면서 흙으로 되어가는 과정의 풍화토이다.
마사토는 자연적 질감을 지니며 시공이 용이하고 비용이 저렴하여 오래전부터 운동장 포장재로 사용되었다.
상기 마사토는 손쉽게 포설, 다짐시공이 가능한 이점이 있는 반면, 우천시에는 투수성이 불량하여 빗물이 고이고 질퍽거리며 운동장 표면이 유실되어 골이 파이는 단점이 있으며, 건조시엔 표면이 건조되어 심한 흙먼지가 발생하는 단점이 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1438190호(2014.09.04.)에는 개질 마사토 100중량부에 대하여 수용액 3~10중량부를 포함하고, 개질 마사토는 질마사 또는 노후 마사토를 포함하는 토양 60~97중량%와, 천연 규사 3~40중량%를 포함하고, 수용액은, 물 100중량부에 대하여 수성 첨가제 2~12중량부를 포함하여 이루어지는 마사토 포장재가 개시되어 있다.
상기 마사토 포장재는 투수성, 비산 억제성능 및 강도가 뛰어난 장점이 있지만 상기 수성 첨가제 중 일부가 인체에 유해할 수 있는 문제가 있다.
KR 10-1438190 B1 2014.09.04.
본 발명의 목적은 물빠짐이 좋고 먼지 비산이 억제되고 인체에 무해하며 운동장 조성원가를 절감할 수 있으며 복층구조를 갖는, 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 폐세라믹이 포설되어 형성되는 기층; 상기 기층 상부에 폐세라믹이 포설되어 적층되는 보조기층; 상기 보조기층 상부에 마사토, 규사 및 폐세라믹이 혼합된 제1 혼합조성물이 포설되어 적층되는 표층; 및 상기 표층 상부에 규사 및 마사토를 혼합한 제2 혼합조성물이 포설되어 적층되는 최상층; 을 포함하는 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재를 제공한다.
상기 기층은 입도범위 0.15~40㎜인 폐세라믹을 포함하고, 상기 보조기층은 입도범위 0.15~13㎜인 폐세라믹을 포함하고, 상기 표층의 제1 혼합조성물은 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50~60중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 30~40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐세라믹 10~20중량%를 포함하고, 상기 최상층의 제2 혼합조성물은 평균입경 1~2㎜의 단립도인 규사 60~80중량% 및 평균입경 1~2㎜의 단립도인 마사토 20~40중량%를 포함하되, 상기 제1 혼합조성물의 합성입도는 0.08㎜체 통과율 1~10% 이다.
상기 표층의 제1 혼합조성물 100중량부에 입도범위 0.15~2㎜의 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag) 10~20중량부를 추가적으로 포함한다.
상기 표층의 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 흙 결합재 2~5중량부를 추가적으로 포함하되,
상기 흙 결합재는 고로슬래그 분말 100중량부에 대하여 소석회 10~20중량부를 포함한다.
또한, 본 발명은 시공할 바닥면에 일정 두께로 폐세라믹을 살포함에 따라 기층이 형성되는 단계(단계 1); 상기 기층 상부에 폐세라믹이 적층되어 보조기층이 형성되는 단계(단계 2); 마사토, 규사 및 폐세라믹이 혼합되어 생성되는 제1 혼합조성물이 상기 보조기층 상부에 포설되어 표층이 형성되는 단계(단계 3); 및 규사 및 마사토를 혼합되어 생성되는 제2 혼합조성물이 상기 표층 상부에 포설되어 최상층이 형성되는 단계(단계 4); 를 포함하는 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 시공방법을 제공한다.
상기 단계 1은 입도범위 0.15~40㎜인 폐세라믹을 200~250㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 85% 이상 되도록 다짐하며, 상기 단계 2는 입도범위 0.15~13㎜인 폐세라믹을 150~200㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 85% 이상 되도록 다짐하며, 상기 단계 3은 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50~60중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 30~40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐세라믹 10~20중량%를 혼합한 제1 혼합조성물을 100~150㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 85% 이상 되도록 다짐하며, 상기 단계 4는 평균입경이 1~2㎜의 단립도인 규사 60~80중량% 및 평균입경 1~2㎜의 단립도인 마사토 20~40중량%를 혼합한 제2 혼합조성물을 5~10㎜ 두께로 포설한다.
본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재는 다공질 폐세라믹의 특성으로 인하여 강우시 물기를 많이 흡수하였다가 건조할 때는 표층 표면으로 수분을 지속적으로 공급하여 건조화를 지연시키는 안정된 조습작용을 하여 비산되는 흙먼지 발생을 최소화하고, 신체의 신진대사를 돕는 원적외선 및 공기중 유해물질을 정화하는 음이온을 방출하는 기능으로 쾌적한 환경하에 운동장을 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 운동장 포장재는 투수성을 크게 향상시켜 비가 그친 후 조기에 운동장 사용이 가능할 뿐만 아니라 폐세라믹의 잔 입자는 마사토의 잔 입자와 함께 표층 조성물을 견고하게 응집 또는 결합시키므로 포장재의 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 운동장 포장재는 폐기처분되던 폐세라믹을 이용하여 자원재활용뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있으며 운동장 조성원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 비교예 2의 제1 혼합조성물의 투수 시간을 실험하는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 운동장 포장재를 통과하는 빗물의 배수시간을 실험하는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 운동장 포장재를 쉼터에 시공한 사진.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 구조를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재를 설명한다.
본 발명에서 사용되는 폐세라믹은 특별히 한정되지 아니하나, 폐내화물을 사용하는 것이 바람직하며, 폐내화벽돌을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 폐세라믹은 제품 생산 공정 단계에서 손상되거나 불량품, 부스러기 등의 폐세라믹 또는 정상적으로 사용 목적을 달성하고 배출되는 폐세라믹을 포함한다.
본 발명의 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재는,
폐세라믹이 포설되어 형성되는 기층(10);
상기 기층(10) 상부에 폐세라믹이 포설되어 적층되는 보조기층(20);
상기 보조기층(20) 상부에 마사토, 규사 및 폐세라믹이 혼합된 제1 혼합조성물이 포설되어 적층되는 표층(30); 및
상기 표층(30) 상부에 규사 및 마사토를 혼합한 제2 혼합조성물이 포설되어 적층되는 최상층(40);
을 포함한다.
상기 기층(10)은 입도범위 0.15~40㎜인 폐세라믹을 포함한다.
상기 기층(10)에서는 폐세라믹을 분쇄하여 사용하며 입도범위의 하한치가 0.15㎜ 미만이면 공극을 막아 물빠짐이 느려지는 문제가 있고, 입도범위의 상한치가 40㎜ 초과이면 공극이 너무 커서 보수성이 저하되는 문제가 있다.
상기 폐세라믹은 다공질 특성으로 인하여 강우시 표층으로부터 침투하는 물기를 많이 흡수하고 건조시에는 서서히 방출하는 안정된 조습작용을 하는 기능이 있어 표층으로 수분을 지속적으로 공급하여 건조화를 지연시키는 역할을 하여 먼지발생을 최소화하고 여름에는 지열을 차단하고 겨울철에는 결빙을 방지할 수 있으며, 표면적이 큰 다공질 층을 형성함으로써 운동장 표층을 통과한 물속에 포함된 부유물질이 넓은 면적을 접촉하면서 흐르므로 수질을 정화할 수 있다.
또한, 상기 폐세라믹은 고령토, 점토 등의 주성분으로 구성되므로 세라믹 골재의 잔 입자는 굵은 입자와 견고하게 응집 또는 결합되는 이점을 지니고 있으므로 운동장 포장재의 안정성을 높이고, 신체의 신진대사를 돕는 원적외선 및 공기중 유해물질을 정화하는 음이온을 방출하는 특성을 가지고 있어 운동장 표층을 통과한 원적외선과 음이온이 운동장을 이용하는 사람의 건강에 큰 도움을 줄 수 있다.
상기 보조기층(20)은 입도범위 0.15~13㎜인 폐세라믹을 포함한다.
상기 보조기층(20)에서는 폐세라믹을 분쇄하여 사용하며 입도범위의 하한치가 0.15㎜ 미만이면 공극을 막아 물빠짐이 느려지는 문제가 있고, 입도범위의 상한치가 13㎜ 초과이면 공극이 너무 커서 보수성이 저하되는 문제가 있다.
상기 표층(30)의 제1 혼합조성물은 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50~60중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 30~40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐세라믹 10~20중량%를 포함한다.
상기 제1 혼합조성물에 사용되는 마사토는 입도범위의 하한치가 0.15㎜ 미만이면 공극을 막아 물빠짐이 느려지는 문제가 있고, 입도범위의 상한치가 5㎜ 초과이면 규사와의 결합력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 제1 혼합조성물의 입도범위 0.15~5㎜인 마사토가 50중량% 미만 포함되면 내충격성이 떨어지는 문제가 있고, 60중량% 초과 포함되면 투수성이 미흡한 문제가 있다.
상기 제1 혼합조성물의 상기 규사는 천연의 모래로서 투수성을 높이고 먼지발생을 줄이기 위해 둥글고 단단하여 마모저항성이 큰 것을 사용한다. 상기 규사의 입도는 체의 호칭크기와 중량백분율을 기준으로 0.08㎜체 통과율 1~6% 인 것이 바람직하다.
상기 제1 혼합조성물에 사용되는 규사는 입도범위의 하한치가 0.15㎜ 미만이면 공극을 막아 물빠짐이 느려지는 문제가 있고, 입도범위의 상한치가 5㎜ 초과이면 마사토와의 결합력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 제1 혼합조성물의 입도범위 0.15~5㎜인 규사가 30중량% 미만 포함되면 투수성이 떨어지는 문제가 있고, 40중량% 초과 포함되면 내충격성이 미흡한 문제가 있다.
상기 제1 혼합조성물의 폐세라믹은 분쇄하여 사용하며 입도범위의 하한치가 0.15㎜ 미만이면 공극을 막아 물빠짐이 느려지는 문제가 있고, 입도범위의 상한치가 2㎜ 초과이면 마사토 및 규사와의 결합력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 폐세라믹의 잔 입자는 상기 마사토의 잔 입자와 함께 상기 제1 혼합조성물을 견고하게 응집 또는 결합시키므로 포장재의 안정성을 높여 비가 오거나 운동자의 충돌하중으로 인해 운동장 표면이 유실되어 골이 파이거나 요철이 발생하는 것을 방지하는 장점이 있다.
상기 제1 혼합조성물의 입도범위 0.15~2㎜인 폐세라믹이 10중량% 미만 포함되면 제1 혼합조성물의 결합력이 떨어져 표층(30) 표면의 변형이 발생할 수 있는 문제가 있고, 20중량% 초과 포함되면 투수성 및 충격흡수성이 떨어지는 문제가 있다.
상기 제1 혼합조성물의 합성입도는 체의 호칭크기와 중량백분율을 기준으로 0.08㎜체 통과율 1~10% 인 것이 바람직하다. 상기 제1 혼합조성물의 합성입도가 0.08㎜체 통과율 1%를 미만이면 결합력이 떨어지는 문제가 있으며, 상기 제1 혼합조성물의 합성입도가 0.08㎜체 통과율 10%를 초과하면 미립의 입자가 너무 많아져서 투수율이 떨어지는 문제가 있다.
상기 최상층(40)의 제2 혼합조성물은 평균입경 1~2㎜의 단립도인 규사 60~80중량% 및 평균입경 1~2㎜의 단립도인 마사토 20~40중량%를 포함한다.
상기 제2 혼합조성물은 운동장 표층(30)의 완성된 표면이 건조시 작은 입자들에 의한 비산 먼지를 줄이고 강우에 의하여 운동장 경사면을 따라 흐르는 빗물과 함께 표층(30) 표면의 작은 입자가 유실되거나 운동장 경사면 아래쪽에 쌓이는 것을 방지하기 위하여 입경 1㎜ 미만의 작은 입자와 입경 2㎜를 초과하는 큰 입자가 최소화되도록 체가름하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제2 혼합조성물의 평균입경이 1~2㎜의 단립도인 규사가 60중량% 미만 포함되면 비산먼지 저감 효과가 미흡해지는 문제가 있고, 80중량% 초과 포함되면 결합력이 떨어져 쉽게 파일 수 있다.
상기 평균입경이 1~2㎜의 단립도인 규사는 입형이 둥글고 단단하고 비산먼지 발생을 줄이기 위해 마모저항성이 큰 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제2 혼합조성물에 사용되는 규사의 평균입경이 1㎜ 미만이면 빗물에 작은 입자가 유실되는 문제가 있고, 2㎜ 초과이면 마사토와의 결합력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 제2 혼합조성물의 평균입경이 1~2㎜의 단립도인 마사토가 20중량% 미만 포함되면 결합력이 떨어져 쉽게 파일 수 있 있고, 40중량% 초과 포함되면 비산먼저 저감 효과가 미흡해지는 문제가 있다.
상기 제2 혼합조성물에 사용되는 마사토의 평균입경이 1㎜ 미만이면 빗물에 작은 입자가 유실되고 비산먼지가 많이 발생하는 문제가 있고, 2㎜ 초과이면 규사와의 결합력이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기 표층(30)의 제1 혼합조성물에 투수성 및 충격흡수성을 높이기 위해 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag)를 추가적으로 포함할 수 있다.
제강슬래그는 본질적으로 철보다 가벼운 것이 비중차에 의해 분리된 것이므로 중금속을 거의 함유하지 않고 있어 환경 유해성이 낮다.
상기 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag)는 제강슬래그를 볼 형태로 아토마이징한 것으로, 고속의 공기를 이용하여 용융상태의 제강슬래그를 급냉시키는 방법으로 제공될 수 있다. 상기의 방법에 의해 생산된 제강슬래그는 볼 형태로 구형화 되었기 때문에 아토마이징 제강슬래그(ASS, Atomizing Steel Slag)라고도 한다. 이와 같이 아토마이징 처리된 제강슬래그 즉, 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag)는 유리 산화칼슘에 의한 팽창 붕괴의 위험이 적으며, 입형이 구형에 가까운 잔골재 형태를 갖기 때문에 건설재료로써 활용될 경우 볼베어링 효과(Ball Bearing Effent)에 의해 유동성이 증가하여 평탄성이 좋고 내구성이 좋아 건설자재로서 갖추어야 하는 강도를 충분히 제공할 수 있다. 특히 구형으로 형성됨에 따라 투수성 및 탄력성이 더욱 증대되어 포장재의 투수성과 탄력성을 보다 향상시키게 된다.
상기 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 입도범위 0.15~2㎜의 급랭 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag) 10~20중량부를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag) 10중량부 미만 포함하면 투수성 및 내충격성의 개선이 충분하지 않을 수 있고, 20중량부 초과 포함하면 급냉 제강슬래그의 검은 색상으로 인해 표층(30)의 자연적 색감과 질감이 미흡해지는 문제가 있다.
상기 급냉 제강슬래그의 입도범위의 하한치가 0.15㎜ 미만이면 공극을 막아 물빠짐이 느려지는 문제가 있으며, 입도범위의 상한치가 2㎜ 초과이면 내충격성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재는 다공질 폐세라믹의 특성으로 인하여 강우시 물기를 많이 흡수하였다가 건조할 때는 표층 표면으로 수분을 지속적으로 공급하여 건조화를 지연시키는 안정된 조습작용을 하여 비산되는 흙먼지 발생을 최소화하고, 신체의 신진대사를 돕는 원적외선 및 공기중 유해물질을 정화하는 음이온을 방출하는 기능으로 쾌적한 환경하에 운동장을 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 운동장 포장재는 투수성을 크게 향상시켜 비가 그친 후 조기에 운동장 사용이 가능할 뿐만 아니라 폐세라믹의 잔 입자는 마사토의 잔 입자와 함께 표층 조성물을 견고하게 응집 또는 결합시키므로 포장재의 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 운동장 포장재는 폐기처분되던 폐세라믹을 이용하여 자원재활용뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있으며 운동장 조성원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재는 초등학교 운동장, 중학교 운동장, 고등학교 운동장, 대학교 운동장, 광장, 쉼터 등에 적합하도록 구성되어 있다.
한편, 축구 전용구장, 생태숲, 탄방로, 조깅로, 둘레길, 산책로 등은 운동장 표면이 운동하는 사람 등 외력에 의한 충돌하중으로 파이거나 비가 오면 학교 운동장보다 급한 종단 경사 때문에 표면에 골이 생기고 포장재가 과도하게 유실되는 현상이 발생되므로 포장재의 표층(30)의 보다 높은 결합력과 강도가 요구된다.
따라서 상기 용도로 사용되는 운동장 포장재는,
상기 표층(30)의 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 흙 결합재 2~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 흙 결합재 2중량부 미만 포함되면 표층의 강도가 적어 표면 변형에 대한 저항성이 적고, 5중량% 초과 포함되면 충격흡수성이 떨어질 수 있다.
상기 흙 결합재는 고로슬래그 분말 100중량부에 대하여 소석회 10~20중량부를 포함한다. 상기 고로슬래그 분말 100중량부에 대하여 소석회 10중량부 미만 포함하면 고로슬래그의 수화반응이 충분하지 않으며, 소석회 20중량부 초과 포함하면 미반응 촉매제로 인하여 강도가 저하된다.
상기 운동장 표층(30)에서 고려해야 하는 조건은 운동하는 사람이 넘어지는 경우 부상방지를 위해서 충격 흡수성이 좋아야 하는 반면 강우에 의해 운동장 표면이 유실되어 골이 파이거나 운동하는 사람 등 외력에 의한 충격하중에 의해 요철이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 표층(30) 조성물이 적절한 강도와 결합력이 있어야 하는데 두 가지 요구되는 조건의 균형을 맞추는 것이 중요하다. 상기 흙 결합재의 주성분인 고로슬래그 분말은 물과 접촉하면 칼슘이온(Ca2+)이 용출되고 그 표면에 불투수성 산화피막이 형성되어 단독으로는 수화반응을 할 수 없지만 촉매제인 소석회(Ca(OH2))에 의한 자극을 받아 불투수 피막이 파괴되므로 고로슬래그 분말로부터 SiO2, Al2O3, CaO, MgO 등의 용출이 촉진되어 수화반응이 지속되고 에트린자이트(ettringgite)가 생성되고 수화작용이 지속되어 경화된다. 상기 제1 혼합조성물에 물과 혼합한 상기 흙 결합재를 더 사용함으로써 상기 제1 혼합조성물이 응결 및 경화과정을 통하여 상기 두 가지 표층(30)의 요구조건을 충족할 수 있다. 이때 물은 상기 제1 혼합조성물의 다짐에 필요한 최적함수비와 같은 양을 사용하면 된다.
다음은, 본 발명에 따른 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 시공방법을 설명한다.
본 발명의 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재 시공방법은,
시공할 바닥면에 일정 두께로 폐세라믹을 살포함에 따라 기층(10)이 형성되는 단계(단계 1);
상기 기층(10) 상부에 폐세라믹이 적층되어 보조기층(20)이 형성되는 단계(단계 2);
마사토, 규사 및 폐세라믹이 혼합되어 생성되는 제1 혼합조성물이 상기 보조기층(20) 상부에 포설되어 표층(30)이 형성되는 단계(단계 3); 및
규사 및 마사토를 혼합되어 생성되는 제2 혼합조성물이 상기 표층(30) 상부에 포설되어 최상층(40)이 형성되는 단계(단계 4);
를 포함한다.
상기 단계 1은 입도범위 0.15~40㎜인 폐세라믹을 200~250㎜ 두께로 포설하며 최대건조밀도의 85% 이상 되도록 다짐하는 것이 바람직하다.
상기 입도범위 0.15~40㎜인 폐세라믹을 200㎜ 미만의 두께로 포설하면 겨울철 동결현상이 발생하여 부풀어 오르는 문제가 있으며, 폐세라믹의 안정적인 조습작용 및 수질정화 작용이 미흡해지는 문제가 있으며, 250㎜ 초과의 두께로 포설해도 추가적인 효과를 기대할 수 없다.
상기 단계 2는 입도범위 0.15~13㎜인 폐세라믹을 150~200㎜ 두께로 포설하며 최대건조밀도의 85% 이상 되도록 다짐하는 것이 바람직하다.
상기 입도범위 0.15~13㎜인 폐세라믹을 150㎜ 미만의 두께로 포설하면 겨울철 동결현상이 발생하여 부풀어 오르는 문제가 있으며, 폐세라믹의 안정적인 조습작용 및 수질정화 작용이 미흡해지는 문제가 있으며, 200㎜ 초과의 두께로 포설해도 추가적인 효과를 기대할 수 없다.
상기 단계 3은 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50~60중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 30~40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐세라믹 10~20중량%를 혼합한 제1 혼합조성물을 100~150㎜ 두께로 포설하며 최대건조밀도의 85% 이상 되도록 다짐하는 것이 바람직하다.
상기 제1 혼합조성물을 100㎜ 미만의 두께로 포설하면 충격흡수성이 저하되고 충격하중에 의해 골이 파여 보조기층이 노출되는 문제가 있으며, 150㎜ 초과의 두께로 포설해도 추가적인 효과를 기대할 수 없다.
상기 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 입도범위 0.15~2㎜의 단립도인 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag) 10~20중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 단계 4는 평균입경이 1~2㎜의 단립도인 규사 60~80중량% 및 평균입경 1~2㎜의 단립도인 마사토 20~40중량%를 혼합한 제2 혼합조성물을 5~10㎜ 두께로 포설하는 것이 바람직하다.
상기 제2 혼합조성물을 5㎜ 미만의 두께로 포설하면 표층(30)의 평탄성 확보가 어렵고, 비산먼지가 많이 발생하고 표층(30)의 유실을 방지하기 어려우며, 10㎜ 초과의 두께로 포설하면 표면이 작은 충격에도 깊게 파이는 문제가 있다.
축구 전용구장, 생태숲, 탄방로, 조깅로, 둘레길, 산책로 등과 같이 포장재의 표층(30)의 보다 높은 결합력과 강도가 요구되는 경우에는,
상기 표층(30)의 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 흙 결합재 2~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 흙 결합재는 고로슬래그 분말 100중량부에 대하여 소석회 10~20중량부를 포함한다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐내화벽돌 10중량%를 혼합하여 제1 혼합조성물을 제조하였다.
입도범위 0.15~5㎜인 마사토 60중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 30중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐내화벽돌 10중량%를 혼합하여 제1 혼합조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
입도범위 0.15~5㎜인 마사토 45중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 45중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐내화벽돌 10중량%를 혼합하여 제1 혼합조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
입도범위 0.15~5㎜인 마사토 70중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 20중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐내화벽돌 10중량%를 혼합하여 제1 혼합조성물을 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 제1 혼합조성물의 투수성능을 비교 실험하기 위해, 직경 100㎜, 높이 200㎜이고, 바닥판은 원활한 배수를 위한 구멍이 있는 투명한 아크릴 원형관을 준비하였다, 상기 아크릴 원형관 내부에 상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 제1 혼합조성물을 100㎜ 두께로 포설시키고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다져 넣고 표층면 위에서 높이 40㎜가 되도록 물을 채운 후 표층 표면에 물이 잦아들 때까지 투수 소요시간과 투수계수를 측정하여 표 1 및 도 2에 나타내었다.
투수 완료 시간(분) 투수계수(㎝/sec) 적합성
실시예 1 80 2.4×10-4 적합
실시예 2 120 1.7×10-4 적합
비교예 1 40 4.9×10-4 부적합
비교예 2 240 8.1×10-5 부적합
표 1을 보면, 실시예 1 및 실시예 2의 제1 혼합조성물은 40㎜ 높이의 물이 투수되는데 80분 및 120분이 소요되어 투수성이 우수한 것을 알 수 있다.
비교예 1의 제1 혼합조성물은 투수성은 매우 우수하나 외부충격에 의해 표층이 쉽게 변형되어 운동장 포장재로 부적절하며, 비교예 2의 제1 혼합조성물은 투수 완료 시간이 4시간이나 소요되므로 운동장 포장재로 부적절하다.
입도범위 0.15~40㎜인 폐내화벽돌을 240㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다짐하여 기층을 형성시키고, 입도범위 0.15~13㎜인 폐내화벽돌을 180㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다짐하여 보조기층을 형성시키고, 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐내화벽돌 10중량%를 혼합한 제1 혼합조성물을 120㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다짐하여 표층을 형성시켜 운동장 포장재를 제조하였다. 상기 제1 혼합조성물의 합성입도는 0.08㎜체 통과율 10% 이하가 되도록 하였다.
[실험예 2]
본 발명에 따른 운동장 포장재를 통과하는 빗물의 배수시간을 측정하기 위하여, 도 3과 같이 배수홈통이 구비된 내측치수 가로 600㎜, 세로 500㎜, 높이 600㎜, 두께 10㎜의 아크릴 틀에 실시예 3의 운동장 포장재를 포설하였다. 상기 배수홈통은 상기 아크릴 틀의 측면 하단에 위치하며, 바닥을 제외한 상단면과 양측면에 배수 구멍이 뚫어지고 한변의 치수가 100㎜이며, 상단면과 양측면을 맹암거용 여과섬유로 덮었다. 표층면 상부에는 가로 600㎜, 세로 500㎜, 높이 60㎜의 물을 채울 수 있는 공간을 확보하고 균일하게 물을 뿌릴 수 있도록 하고 살수량을 조절할 수 있는 밸브 및 타이머 등 살수장치를 부착하고 운동장 포장재를 채우고 남은 높이 60㎜의 공간에 물의 공급수량 및 배수량이 균형을 이루어질 때까지 물을 가득 채운 시점으로부터 표층 상부에 물이 완전히 배수되는 시점까지 소요시간을 측정하였다. 운동장 표층 상부에 빗물이 운동장 경사면 배수 없이 높이 60㎜ 고여 있는 경우를 가정한 실험 결과 배수에 소요되는 시간 즉 표층 표면에 빗물이 흡수 완료될 때까지 120분이 측정되었다.
따라서 강우로 인해 운동장에 60㎜의 빗물이 고여 있는 조건에서 배수 완료되는 시간 약 2시간과 표층의 적절한 건조시간이 약 2시간 걸리는 경우 강우가 끝나고 약 4 시간 후에는 운동장을 다시 사용할 수 있는 장점이 있다.
입도범위 0.15~40㎜인 폐내화벽돌을 240㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다짐하여 기층을 형성시키고, 상기 기층 상부에 입도범위 0.15~13㎜인 폐내화벽돌을 180㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다짐하여 보조기층을 형성시키고, 상기 보조기층 상부에 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐내화벽돌 10중량%를 혼합한 제1 혼합조성물을 120㎜ 두께로 포설하고 최대건조밀도의 90%가 되도록 다짐하여 표층을 형성시켰다. 상기 제1 혼합조성물의 합성입도는 0.08㎜체 통과율 10% 이하가 되도록 하였다. 상기 표층 상부에 평균입경이 1~2㎜의 단립도인 규사 70중량% 및 평균입경 1~2㎜의 단립도인 마사토 30중량%를 혼합한 제2 혼합조성물을 10㎜ 두께로 표층의 요철을 평탄하게 고르고 다짐하여 최상층을 형성시켜 운동장 포장재를 제조하였다.
상기 운동장 포장재를 쉼터에 시공한 사진을 도 4에 나타내었다.
[실험예 3]
종래의 일반 마사토 운동장과 실시예 4의 운동장 포장재를 견본 현장(10m × 10m)에서 표층면의 건조상태가 동일한 조건에서 인공 바람에 의한 먼지 발생량을 육안 관측하였다. 인공바람은 엔진블로워(3.8마력, 공기배출구의 최대공기속도 87m/초)를 운동장 표면과 동일 위치에 두고 10m/초, 20m/초의 풍속을 2가지 바람을 불어내어 비산먼지 발생량을 비교한 결과, 본 발명에 의한 운동장 포장재에서 발생한 비산먼지는 종래의 일반 마사토 운동장 포장면에서 발생한 비산 먼지량의 최소 50%, 최대 80% 까지 감소시킬 수 있는 수준임을 확인하였다.
[실험예 4]
본 발명에 사용되는 폐내화벽돌 및 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag)의 중금속 함유량을 시험하여 표 2에 나타내었다.
구분 단위 환경보전법
기준치
폐내화벽돌
(입경 5㎜이하로 분쇄)
급냉 제강슬래그
카드뮴(Cd) ㎎/㎏ 4 이하 0.64 불검출
비소(As) ㎎/㎏ 25 이하 불검출 불검출
수은(Hg) ㎎/㎏ 4 이하 불검출 불검출
납(Pb) ㎎/㎏ 200 이하 19.6 불검출
6가크롬(Cr(Ⅵ)) ㎎/㎏ 5 이하 불검출 불검출
시험 방법은 환경부 고시 「환경오염공정시험기준」에 따름
본 발명에 사용되는 폐내화벽돌 및 급냉 제강슬래그에 대해 환경보전법 제10조 관련 「어린이 활동공간의 바닥에 사용된 모래 등 토양에 대한 환경안전관리기준」의 중금속 기준에 적합 여부를 실험한 결과, 표 2와 같이 규정된 기준치에 적합한 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 폐세라믹이 포설되어 형성되는 기층;
    상기 기층 상부에 폐세라믹이 포설되어 적층되는 보조기층;
    상기 보조기층 상부에 마사토, 규사 및 폐세라믹이 혼합된 제1 혼합조성물이 포설되어 적층되는 표층; 및
    상기 표층 상부에 규사 및 마사토를 혼합한 제2 혼합조성물이 포설되어 적층되는 최상층;
    을 포함하되,
    상기 폐세라믹은 폐내화벽돌을 사용하며,
    상기 기층은 입도범위 0.15~40㎜인 폐세라믹을 포함하고,
    상기 보조기층은 입도범위 0.15~13㎜인 폐세라믹을 포함하고,
    상기 표층의 제1 혼합조성물은 입도범위 0.15~5㎜인 마사토 50~60중량%, 입도범위 0.15~5㎜인 규사 30~40중량% 및 입도범위 0.15~2㎜인 폐세라믹 10~20중량%를 포함하고,
    상기 최상층의 제2 혼합조성물은 평균입경 1~2㎜의 단립도인 규사 60~80중량% 및 평균입경 1~2㎜의 단립도인 마사토 20~40중량%를 포함하며,
    상기 제1 혼합조성물의 합성입도는 0.08㎜체 통과율 1~10% 인,
    폐세라믹을 활용한 운동장 포장재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 표층의 제1 혼합조성물 100중량부에 입도범위 0.15~2㎜의 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag) 10~20중량부를 추가적으로 포함하는 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 표층의 제1 혼합조성물 100중량부에 대하여 흙 결합재 2~5중량부를 추가적으로 포함하되,
    상기 흙 결합재는 고로슬래그 분말 100중량부에 대하여 소석회 10~20중량부를 포함하는 폐세라믹을 활용한 운동장 포장재.
  5. 삭제
  6. 삭제
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