KR101609360B1

KR101609360B1 - 포장 조성물 및 이의 시공방법

Info

Publication number: KR101609360B1
Application number: KR1020160017986A
Authority: KR
Inventors: 김명래
Original assignee: (주)신연
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2016-04-05

Abstract

본 발명은 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 포장 조성물을 제조하고, 이와 같이 제조된 포장 조성물을 레미콘 차량을 이용하여 혼합 교반 후, 지반에 포설하여 시공함으로써, 포장의 미끄럼방지 기능과 투수성을 향상시킨 포장 조성물 및 이의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포장 조성물은 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포장 시공방법은 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성된 포장 조성물을 레미콘 차량에서 혼합하여 제조한 후, 지반에 포설하여 시공함을 특징으로 한다.

Description

포장 조성물 및 이의 시공방법{Concrete pavement and its construction method}

본 발명은 포장 조성물 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 특히 투수성과 미끄럼방지 기능을 구비한 포장 조성물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

종래의 투수성콘크리트 포장의 경우에는 투수성능은 양호하나 압축강도 및 휨강도등의 역학적 성능 및 내구성능의 저하로 인하여 그 적용성 측면에서 보행자용 도로 및 주차장등에 제한되고 있어 그 성능개선을 통한 대형차량 및 교통량이 많은 일반도로에로의 용도전환이 시급하게 요구되고 있는 실정이다.

이에, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 공개특허 2003-0004194 재생골재 및 쇄석골재를 이용한 하이브리드형 고기능투수콘크리트 포장의 제조방법이 제안되었다.

그 기술적 구성을 살펴보면, 종래의 재생골재 및 쇄석골재를 이용한 하이브리드형 고기능투수콘크리트 포장의 제조방법은 환경친화형 고기능 하이브리드 투수콘크리트 포장의 제조를 위하여 용도에 따라 KS 규격에 맞는 1종 또는 3종의 시멘트와 골재최대치수가 5∼13mm 또는 5∼25mm이고, 비중 2.20∼2.70, 단위용적중량 1,200∼1,700kg/㎥ , 실적율 45.0%∼60.0%인 재생골재 또는 쇄석골재를 사용하고 용도에 따라 비중 1.9∼2.3, 비표면적 3.000c㎠/g 이상, 입자크기 < 4.2×10-2 인 고순도의 플라이애시(Fly Ash) 및 2.5mm이하의 입자를 갖는 것으로 비중 2.60∼2.75의 고로슬래그 잔골재 또는 쇄석잔골재를 페이스트 체적비로 5∼20% 혼입하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 재생골재 및 쇄석골재를 이용한 하이브리드형 고기능투수콘크리트 포장의 제조방법은 콘크리트의 투수성 및 차량의 주행성은 향상되는 이점이 있으나, 미끄럼 방지기능이 구비되어 있지 않아 소규모 도로 및 공원 등지에서는 그 사용이 제한되는 문제가 있다.

공개특허 2003-0004194(공개일: 2003년01월14일)

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 포장 조성물을 제조하고, 이와 같이 제조된 포장 조성물을 레미콘 차량을 이용하여 혼합 교반 후, 지반에 포설하여 시공함으로써, 포장의 미끄럼방지 기능과 투수성을 향상시킨 포장 조성물 및 이의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포장 조성물은 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포장 시공방법은 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성된 포장 조성물을 레미콘 차량에서 혼합하여 제조한 후, 지반에 포설하여 시공함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포장 조성물 및 이의 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 우레탄아크릴레이트 수지를 이용함으로써, 염해 및 융해를 방지하고, 고강도 포장체를 얻을 수 있고, 전선폐기물을 재활용함으로써, 환경오염을 사전에 방지할 뿐만 아니라 제조원가를 절감시킬 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 자전거도로, 보도(압축강도 180kg/m2 이상), 광장, 소형주차장(압축강도 240kg/m2 이상), 차도,아파트 단지내 도로(압축강도 180kg/m2 이상), 우수부하의 절감으로 집중호우시 홍수발생 가능성 저감하며, 배수펌프장 등 우수배제 시설의 건설, 관리비 절감, 토양 생태계 유지 및 지하수량을 확보할 수 있다.

셋째, 본 발명은 미끄럼방지 포장체 시공후 1시간 이내에 양생시간이 소요되어 공사기간 단축으로 경비절감 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 포장 조성물은 소정의 두께 및 너비를 갖는 구조체로서, 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성된다.

여기서, 상기 전선폐기물은 사용후 폐기되는 전선폐기물을 이용하여 환경 오염을 사전에 방지함과 동시에 제조원가를 절감시키는 기능을 갖는 것으로, 전선폐기물을 재활용할 뿐만 아니라 컬러를 부여하는 효과가 있다.

특히, 상기 전선폐기물은 포장 조성물의 성분에서 35~40 중량%를 사용함이 바람직하다.

또한, 상기 시멘트는 다른 성분인 전선폐기물, 규사, 우레탄아크릴레이트 수지를 고형 물질로 결합시킬 수 있는 점착성 및 응집성을 가진 재료이다.

특히, 상기 포장 조성물의 성분에서 시멘트 25~30 중량%를 차지함이 바람직하다.

여기서, 상기 시멘트가 25중량% 미만이면 강도가 감소되고, 30중량%를 초과하면 강도가 증가된다.

그리고, 상기 1호 규사는 포장 조성물의 공극을 일정하게 유지시켜 투수성이 향상된다.

상기 1호 규사는 포장 조성물의 성분에서 20~30 중량%를 차지함이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 포장 조성물에 우레탄아크릴레이트 수지를 첨가하여, 투수, 내화학성, 고강도를 부여할 수도 있음을 밝혀둔다.

여기서, 상기 우레탄아크릴레이트 수지는 포장 조성물의 성분에서 10~15 중량%를 차지함이 바람직하다.

특히, 상기 우레탄아크릴레이트 수지는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖는 하이브리드(hybride) 수지이다.

상기한 우레탄아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.

여기서, 상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 매우 다양하다.

또한, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate; MMA), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxy ethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등의 유성 수지와; 부틸 아크릴레이트 단위체 22%, 메틸 메타크릴레이트 단위체 22%, Ethorylated Monylphenol 1%, 물 54%, 나프탈린계(나프탈렌 술폰산 포르말린) 또는 폴리 카본산계(폴리에틸렌 글리콜 술포산 에테르) 1% 등의 수용성 수지가 있다.

우레탄아크릴레이트 수지는 시멘트에서 발생하는 카드뮴(Cd), 납(Pb), 수은(Hg), 육가 크롬(Cr⁶⁺) 등의 중금속 성분이 전혀 없으며, 피부, 눈, 호흡기관 등 인체에 자극을 주는 브롬(Br)과 독성 및 부식성이 강한 염소(Cl) 등 할로겐 성분도 전혀 없는 수지이다.

상기한 우레탄아크릴레이트 수지는 유기질 코팅재로 난연성 수지에 해당하는 것으로, 경화된 우레탄아크릴레이트 수지는 지속적으로 높은 외부 열원이 가해질 경우에는, 연소할 수 있으나 열원이 없어지면 16초 이내에 불이 꺼지고 더 이상 저절로 연소되지 않는다.

또한, 종래 합성수지의 경우 화재시 합성수지가 타면 유독가스가 발생되나, 우레탄아크릴레이트 수지로 된 코팅 및 방수재는 유독가스가 발생되지 않는 장점이 있다.

한편, 상기 포장 조성물 100중량부에 대하여 고화제 5중량부를 첨가한다.

상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된다.

여기서, 상기 염기성 무기질은 CaO 57.34 중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나, CaO 94.68중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.

특히, 상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성된다.

즉, 상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지와 염기성 무기질 및 실리카흄이 소정의 비율로 혼합하여 제조된 혼합물이다.

여기서, 상기 폴리실리콘 슬러지는 그 성상이 밝은 회색빛을 띄고 있으며, 75중량%를 배합한다.

상기한 폴리실리콘 슬러지는 다음과 같은 물리, 화학적 성질을 나타낸다.

폴리실리콘 슬러지 특성

물리적 특성
함수율(%)		밀도(g/㎤)		분말도(㎠/g)		Cl이온(%)	강열감량(5)
61.5		1.95		7122		2.77	19.1
화학적 특성
SiO₂	Al₂O₃	CaO	SO₃	MgO	P₂O₅	K₂O	Na₂O
46.6	0.57	49.4	0.16	0.69	0.01	0.08	2.16

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지는 함수율 61.5%로 높은 함수율로 배출되며, 밀도가 낮고 가벼우며, 분말도가 7122㎤/g로 미세한 분말 형태로서, 화학조성은 대부분 SiO₂와 CaO로 조성되어 있고, 알칼리성분인 K₂O와 Na₂O가 미량 포함되어 있다.

또한, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지 분말을 60℃에서 24시간 이상 건조시킨 후, 얻은 결정상은 CaCO₃ 로 이루어져 있으며, Na₂O와 Cl의 화합물인 NaCl이 소량 포함되어 있다.

특히, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지의 특징적 사항은 유리질 SiO₂를 함유하고 있어, 포틀랜드시멘트와 반응시 포졸란 반응성을 나타내는 것으로 예측된다.

또한, 상기 염기성 무기질은 CaO, Al₂O₃, FeO₃, SO₃, MgO, K₂O, F로 구성되어, 20중량%를 배합한다.

그리고, 상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성되어, 20중량%를 배합한다.

특히 상기 경소 백운석은 제철소 등에서 발생되는 슬러지를 통상의 방법으로 괴상화 처리한 다음 건조시킨 후, 800∼1,000℃의 온도에서 40∼80분 동안 소성하여 제조된다.

염기성 무기질의 화학적 특성Ⅰ

CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	SO₃	MgO	K₂O	F
57.34	2.52	1.44	0.67	0.22	37.34	0.29	0.18

염기성 무기질의 화학적 특성Ⅱ

CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	SO₃	K₂O	F
94.68	2.52	1.44	0.67	0.22	0.29	0.18

한편, 실리카흄은 건식법으로 만들어진 실리카 미립자의 한 종류로서, 4염화규소, 클로로실란 등을 수소와 산소의 분위기에서 고온연소시켜 제조하며, 5중량%를 배합한다.

즉, 상기 실리카흄은 실리콘 메탈 또는 페로실리콘을 제조하는 과정에서 발생하는 미세 입자를 전기적 집진장치로 모아놓은 것이다.

여기서, 상기 실리카(SiO₂)는 융해온도가 높기 때문에 상당히 고온에서 작업한다.

특히, 상기 실리콘 메탈은 원광석, 코크스, 우드칩을 함께 넣고 고온(약 2천도)으로 가열하여 순수한 실리콘 메탈을 얻는다.

이때 발생하는 입자(fume)을 모은 것이 실리카흄이다.

실리카흄의 화학적 특성

습윤량	비표면적	비중	SiO2	CaO	Fe₂O₃	Al₂O₃	Na₂O₃	K₂O	MgO
0.1	20,000	2.05	92	1.2	2.4	1.3	0.1	1.2	0.4

고화제 배합비율(%)

폴리실리콘 슬러지	75%
염기성 무기질	20%
실리카흄	5%

고화제 중량(%)

SiO₂		Al₂O₃		CaO		SO₃		MgO		P₂O₅		K₂O		Na₂O		Fe₂O₃
%		%		%		%		%		%		%		%		%
46.6	34.95	0.57	0.43	49.11	37.095	0.16	0.12	0.69	0.52	0.01	0.01	0.08	0.06	2.16	1.62	0.67	0.5
2.52	0.5	1.44	0.29	57.2	11.4	0.22	0.04	37.2	7.44			0.29	0.06			0.18
92	4.6	1.3	0.06	1.2	0.06			0.4	0.02			1.2	0.06	0.1	0.005	2.4
	40.05		0.78		48.555		0.16		7.98		0.01		0.18		1.625		0.66

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 포장 시공에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 포장 시공방법은 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성된 포장 조성물을 레미콘 차량에서 혼합하여 제조한 후, 지반에 포설하여 시공한다.

죽, 본 발명에 따른 전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 포장 조성물이 이루어지고, 상기 포장 조성물 100중량부에 대하여 고화제 5중량부를 첨가하되, 상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성되며, 상기 염기성 무기질은 CaO 57.34 중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나, CaO 94.68중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나 SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되며, 상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성된 고화제를 첨가하여 레미콘 차량에서 혼합하여 제조한 후, 제조된 포장 조성물을 지반에 일정한 두께 및 폭으로 포설하여 포장을 시공한다.

본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims

전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 포장 조성물이 구성되고, 상기 포장 조성물 100중량부에 대하여 고화제 5중량부를 첨가하며, 상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 조성물.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 CaO 57.34 중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 조성물.
제1항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 CaO 94.68중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 조성물.
제1항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 조성물.
제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성됨을 특징으로 하는 포장 조성물.
전선폐기물 35~40 중량%, 시멘트 25~30 중량%, 1호 규사 20~30중량%, 우레탄아크릴레이트 수지 10~15 중량%로 구성된 포장 조성물을 레미콘 차량에서 혼합하여 제조한 후, 지반에 포설하여 시공하되, 상기 포장 조성물 100중량부에 대하여 고화제 5중량부를 첨가하며, 상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 시공방법.
삭제
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제8항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 CaO 57.34 중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 CaO 94.68중량%, SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 SiO₂ 2.52중량%, Al₂O₃ 1.44중량%, FeO₃ 0.67중량%, SO₃ 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K₂O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 포장 시공방법.
제8항, 제11항, 제12항, 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성됨을 특징으로 하는 포장 시공방법.