KR101673262B1 - 친환경 수밀포장 조성물 및 이를 이용한 방수포장 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부는 천연아스팔트로 구성되고 표면에 석분에 의한 코팅층이 형성된 석분코팅볼과 재활용아스콘을 포함하는 친환경 수밀포장 조성물에 관한 것이다.

Description

친환경 수밀포장 조성물 및 이를 이용한 방수포장 시공방법{Eco-environmental watertight paving composition and paving method using the same}

본 발명은 재활용아스콘을 사용하여 친환경적이며 수밀한 페이스트가 조성됨에 의해 들뜸, 포트홀, 침하, 균열, 잡초생성 등 포장구조의 건전성을 저해할 수 있는 요인을 제어할 수 있으며, 첨가제 등에 의해 열섬저감, 소음저감 등 다기능이 발현될 수 있는 수밀포장 조성물 및 이를 이용한 방수포장 시공방법에 관한 것이다.

기존 자전거포장, 도로포장, 보도블럭포장, 영업소포장, 측구포장, 중분대포장,맨홀주변포장 등의 가장 큰 문제점은 포장의 수밀성이 확보되지 못하여 강우시 포장 하부로 우수 및 염화칼슘 침투로 인한 유실, 파손 등에 노출되는 것이다.

예로 도 1a 및 도 1c에서 보는 바와 같이 기존 우레탄 계열, 일반아스콘 또는 투수콘 포장의 경우 여름철 하부구조물 팽창으로 들뜸의 문제가 있고 또한 강우 또는 폭우로 인한 범람 뒤에 포트홀, 균열확대, 침하 등의 문제가 발생되어 이러한 포장이 자전거도로에 적용되는 경우에는 안전사고로 이어지는 문제 및 포장을 다시해야 되어서 예산을 낭비하는 사례가 빈번히 발생된다.

또한 기존 보도블럭의 경우에는 수밀성을 보장하기가 더 어려워 도 1b에서 보는 바와 같이 보도블럭 간의 단차형성, 보도블럭의 탈락, 강우뒤 침하, 균열 등의 문제에 노출되고 있으며 보도블럭, 아스콘, 투수콘, 시멘트포장의 경우는 틈새 사이에 잡초가 번성함에 따라 이를 제거하기 위한 유지관리가 필요하며 이러한 잡초의 번성은 상기에서 언급한 문제발생을 더욱 용이하게 하는 문제가 있다.

한편 아스콘은 아스팔트와 콘크리트가 결합된 것으로서 도로 등의 건설에 선호되고 있는 재료이다. 그러나 이러한 아스콘은 영구적으로 사용할 수 없기에 일정기간이 지나면 교체를 해야 하므로 이로 인해 배출되는 폐아스콘의 처리는 사회적으로 큰 문제가 되고 있다. 특히 아스콘에서 사용되는 아스팔트는 크게 아스팔텐, 레진, 방향족 탄화수소 및 포화 탄화수소로 이루어진 것으로서 원유를 분류할 때 최종적으로 남는 공해물질에 해당한다. 이러한 폐아스콘을 지상 또는 지중에 폐기하면 이에 포함된 아스팔트에 의해 지하수 및 하천, 강 등을 오염시켜 심각한 공해문제를 야기하게 된다. 따라서 폐아스콘으로 인한 공해 발생을 방지하거나 최소화하기 위해 이를 재활용하는 연구가 진행되고 있다.

이러한 폐아스콘을 재활용 한 포장과 관련된 다양한 기술이 제시되고 있는 바, 일 예로 대한민국 특허등록 제10-0867097호에서는 포장용 아스팔트 콘크리트에 있어서, 신골재 및 폐콘크리트 순환골재 중 적어도 어느 하나와; 폐아스콘 순환골재와; 시멘트와; 아크릴폴리머와; 아스팔트의 분산상태를 유지시키는 음이온계 유화아스팔트를 포함하고, 상기 신골재 및 상기 폐콘크리트 순환골재는 입경 30mm 이하로서 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트 중량에서 20중량% 이하를 차지하며, 상기 폐아스콘 순환골재는 입경 10mm 이하가 20중량% 이하, 입경 13mm 이하가 35중량% 이하, 입경 30mm 이하가 45중량% 이하로서 각 입경별 중량의 합이 77중량%~90중량%로 구성되어, 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트 중량에서 상기 폐아스콘 순환골재가 50중량% 이하를 차지하는 것을 특징으로 하는 포장용 아스팔트 콘크리트를 제시하고 있다.

그러나 이러한 기술에 의해서도 충분한 수밀성의 확보 및 부착능력저하로 상기에서 언급한 문제점에 노출될 수 있다.

대한민국 특허등록 제10-0867097호

이에 본 발명에서는 재활용아스콘을 사용하여 친환경적이면서도 동시에 수밀성이 확보되도록 하여 들뜸, 포트홀, 균열, 침하, 잡초번성 등 구조적 건전성 저하의 문제를 제어할 수 있는 포장 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 친환경 수밀포장 조성물은 내부는 천연아스팔트로 구성되고 표면에 석분에 의한 코팅층이 형성된 석분코팅볼과 재활용아스콘을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 천연아스팔트와 일반아스팔트를 Premix한 바인더 혼합물이 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 박리저감제가 더 첨가되되, 박리저감제는 소석회 및 아민계열 액상 박리저감제 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 중온화 첨가제가 더 첨가되며, 상기 중온화 첨가제에는 크로마이트와 황산화철이 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 중온화 첨가제에는 이산화바나듐이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 바이오차가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 모노에탄올아민이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 수밀포장 시공방법은, 지면을 정리하는 단계(S10); 정리된 지면에 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 친환경 수밀포장 조성물을 이용하여 포장을 하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S10단계 후에는 정리된 지면에 팽창질석을 살포한 후에 상기 S20단계가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S10단계 후에는 정리된 지면에 폴리머 또는 시트지가 게재되도록 한 후에 상기 S20단계가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S20단계후에는 표면처리하는 단계(S30)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 친환경 수밀포장 조성물은 재활용아스콘을 사용하여 친환경적이며 수밀한 페이스트가 조성됨에 의해 들뜸, 포트홀, 침하, 균열, 잡초생성 등 포장구조의 건전성을 저해할 수 있는 요인을 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 친환경 수밀포장 조성물은 수밀한 페이스트와 부착력의 증가에 의해 기존 포장(아스콘, 시멘트포장 등) 뚜께 대비 20%이상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 친환경 수밀포장 조성물은 첨가제 등에 의해 열섬저감, 소음저감 등의 장점이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 기존 포장구조의 문제점을 나타내는 사진이고,
도 2는 석분코팅볼을 나타내는 절개단면도이고,
도 3은 본 발명의 수밀포장 시공방법을 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 친환경 수밀포장 조성물은 내부는 천연아스팔트로 구성되고 표면에 석분에 의한 코팅층이 형성된 석분코팅볼과 재활용아스콘을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 이에 더하여 천연아스팔트와 일반아스팔트를 Premix한 바인더 혼합물이 더 포함되도록 할 수 있다.

상기 석분코팅볼(100)은 도 2에서 도시된 바와 같이 내부(110)는 천연아스팔트로 구성되고 표면에 석분에 의한 코팅층(120)이 형성된 볼형태를 특징으로 한다.

여기서 "볼형태"라 은 도 2에 도시된 구형을 포함하는 것은 물론 제조과정에서 발생될 수 있는 다양한 형상도 포함되는 것으로 천연아스팔트로 구성되는 무정형의 내부(110)와 상기 내부 표면을 석분에 의한 코팅층(120)에 의해 형성되는 다양한 형상으로 정의한다.

이렇게 구성하는 이유는 재활용아스콘과 천연아스팔트의 배합을 용이하게 하면서 열화를 방지하기 위한 것이다. 종래 재활용아스콘(또는 일반아스팔트)에 천연아스팔트를 혼합시 천연아스팔트는 벌크로 혼합하면서 용융을 시켜야 하므로 배합자체가 용이하지 않고 벌크를 형성하는 천연아스팔트를 가열시 내부까지 용융을 시켜야 하므로 에너지가 많이 소요되고 특히 가열시간이 길어져 아스팔트에 열화가 발생되는 문제가 있었다.

에 본 발명에서는 볼타입으로 천연아스팔트를 구성하면서 동시에 표면에 석분에 의한 코팅층(120)이 형성된 석분코팅볼(100)을 재활용아스콘에 혼합하여 포장조성물을 제조토록 함으로써 취급의 용이성을 도모하고 에너지를 절약하면서 열화가 방지되도록 하는 것이다.

상기 코팅층(120)은 석분으로 구성되어 석분코팅볼(100) 간의 벌크화를 방지토록 하여 취급용이성 및 열화방지성을 배가시키도록 하는 것이며 기존에 석분을 채움재로서 별도로 배합하는 공정이 필요없이(또는 적은 량의 배합) 석분코팅볼(100)만의 혼합에 의해 용융과정에서 코팅층(120)을 형성하는 석분이 채움재로서도 배합이 되도록 하는 것이다.

본 발명에서 석분코팅볼(100)은 공장제작에 의해 제품화 되는 것으로 현장에서는 석분코팅볼(100)만을 첨가함으로써 천연아스팔트, 석분이 동시에 배합이 되도록 하는 것이다. 또한 석분이 석분코팅볼(100) 형태로 배합됨에 따라 배합과정에서 균일한 분산이 이루어져 물성의 균일성을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이에 더하여 상기 석분코팅볼(100)에 있어 천연아스팔트에는 크럼러버(CRUMB RUBBER)가 더 첨가되도록 할 수 있다. 이렇게 상기 석분코팅볼(100)의 내부(110)에 천연아스팔트에 더하여 크럼러버(CRUMB RUBBER)가 더 첨가되도록 하여 천연아스팔트의 물성을 향상시키도록 하는 것인데 이 또한 종래에는 천연아스팔트의 물성을 향상시키기 위해 크럼러버(CRUMB RUBBER)가 별도로 배합되도록 하였으나 본 발명에서는 크럼러버(CRUMB RUBBER)도 석분코팅볼(100)에 내재되도록 제품화 하여 현장에서 배합 및 취급이 용이하도록 하는 것이다.

이와 같이 본 발명의 친환경 수밀포장 조성물은 재활용아스콘과 석분코팅볼이 포함되도록 함으로써 친환경적이며 수밀한 페이스트가 조성됨에 의해 도 1a 및 도 1b에서 보는 바와 같이 종래 포장구조에 있어 들뜸, 포트홀, 침하, 잡초생성 등 포장구조의 건전성을 저해할 수 있는 요인을 제어할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.

본 발명의 친환경 수밀포장 조성물에 있어 석분코팅볼과 재활용아스콘의 배합비는 선택적인 것이다.

또한 본 발명의 친환경 수밀포장 조성물에는 박리저감제가 더 첨가되도록 하여 수밀성을 배가시키되, 상기 박리저감제는 소석회 및 아민계열 액상 박리저감제 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 타당하다.

또한 본 발명에서는 상기 조성 외에 중온화 첨가제가 더 포함되도록 하는 예를 제시한다. 일반적으로 아스팔트 포장은 160~170℃의 고온에서 가열 아스팔트 혼합물을 생산하여 시공하지만, 상기 중온화 첨가제가 포함되는 경우 130~140℃ 정도의 온도에서 아스팔트 혼합물을 생산하여 시공할 수 있게 되는 것이다. 이러한 중온화 첨가제는 다양한 공지의 기술이 존재하는 바, 일 예로 폴리에틸렌계 왁스, SBS 또는 LDPE 인 폴리머 등, 오일 등의 혼합물이 사용될 수 있다.

특히 본 발명에서는 상기 중온화 첨가제에 크로마이트와 황산화철이 포함되도록 하는 예를 제시하고 있다. 이는 수축균열, 온도균열 등 균열을 제어하기 위한 것으로 경화과정에서 발생되는 균열은 방수성을 저하시키는 포인트가 되며 내구성저하의 요인이 되기도 하는 것으로 본 발명에서는 상기 중온화 첨가제에 크로마이트와 황산화철이 포함되도록 하는 예를 제시하는 것이다. 상기 크로마이트는 잠열물질로서 경화과정에서 경화열 발생시 경화열 일부를 흡수함으로써 전체 경화열을 저하시키도록 하는 것으로 이러한 작용에 의해 경화열에 의한 균열을 제어할 수 있도록 하는 것이다.

한편 경화열을 저감시키기 위해 크로마이트를 다량 함유하는 경우 크로마이트 자체가 경도가 취약하여 전체 강도를 저하시킬 수 있어 본 발명에서는 크로마이트에 더하여 황산화철이 더 배합되도록 하는 예를 제시한다. 황산화철은 아스팔트 바인더의 반응속도를 지연시켜 지속적인 반응이 유도되도록 하는 것으로 페이스트의 자기수축을 제어하게 되는 것이다.

반응지연을 목적으로 첨가되는 황산화철의 첨가에 의해서 페이스트의 수축을 상당히 억제할 수 있다. 이것은 황산화철이 경화과정에서 침상결정을 생성시켜 그 침상결정의 성장압에 의하여 페이스트를 조밀한 구조로 유도하기 때문이다. 즉, 다수의 미세한 침상결정이 발달됨에 따라 팽창압을 얻음으로 수축에 의한 영향을 줄일 수 있으며, 이에 더하여 밀실한 구조에 의해 수밀성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 중온화 첨가제에는 상기 조성 외에도 이산화바나듐이 더 첨가되는 예도 제시한다.

상기 이산화바나듐(VO₂)은 특정 온도 이상에서 전기저항이 감소하여 투광성이 감소하는 광학적 물성 변화를 이용하여 열변성 물질로서 첨가되는 것이다. 전기저항과 적외선의 투과율은 비례하는 것으로 알려져 있는데 상기 중온화 첨가제에 이산화바나듐을 더 첨가하여 전기저항을 감소시킴으로써 적외선의 투과율을 감소시켜 적외선의 투과에 의한 열섬현상을 방지하도록 하는 것이다.

기 이산화바나듐은 상온에 비교적 근접한 온도인 70(상전이 온도)에서 반도체에서 도체로 전기적인 특성이 변화하는데, 반도체 영역에서는 온도 증가에 따라 부(negative)의 전기저항 특성을 나타내고 상전이 온도 이하까지 온도 증가에 따라 지수적으로 전기저항이 감소하게 된다. 이와 같이 이산화바나듐이 더 첨가됨에 의해 전기저항을 감소시켜 포장구조에 적외선차단 효율을 배가시키게 되는 것이다. 즉 열섬현상을 방지토록 하는 것이다.

또한 본 발명의 조성물에는 상기에서 언급한 조성 외에도 바이오차가 더 포함되는 예를 제시한다.

상기 바이오차(Biochar)는 바이오매스, 폐자원들을 무산소 또는 저산소 조건에서 열분해함으로서 얻어지는 다공성 고탄소물질이다.

우선 상기 바이오차가 포장구조에 첨가되면 대기중의 탄소를 고정시킴은 물론 포장구조에서 자동차 등의 배기가스에 포함된 탄소를 흡수할 수 있음으로 인해 획기적으로 탄소고정량을 늘릴 수 있게 되는 것이다.

배기가스 등에 포함된 이산화탄소를 제거함으로써 포장구조 자체가 친환경적인 소재로서 작용하게 되는 것이다. 또한 바이오차는 넓은 표면적과 다양한 작용기에 의해 Cd, Pb, Cu, Zn 등과 같은 중금속을 흡착, 고정할 수 있으며, 바이오차의 높은 pH에 의해 포장구조에서 pH를 상승시켜 중금속과 같은 오염원을 안정시킬 수 있게 되는 것이다.

한편 재활용아스콘의 경우에는 시멘트와 아스팔트 성분이 고착화 되어 천연아스팔트와 상기 중온화 첨가제의 첨가에도 불구 용이한 반응이 이루어지지 않는 문제가 있을 수 있다. 이에 본 발명에서는 상기 조성 외에도 모노에탄올아민(Monoethanolamine)이 더 첨가되도록 하는데 이러한 모노에탄올아민은 재활용아스콘의 개질제로서 첨가되는 것으로 모노에탄올아민은 그 주위에 CO₃ ^{2 -} 이온들이 부착되며 재활용아스콘에 투입되면 부착된 친수성기인 CO₃ ^{2 -} 의 -O^- 가 재활용아스콘 입자 주위의 (+)작용기에 부착되면서 재활용아스콘 입자주위를 친수화시키는 것이다. 즉, 재활용아스콘을 유화시켜 천연아스팔트와의 반응이 용이하게 이루어지도록 하는 것이다.

한편 본 발명의 방수포장 시공방법은 도 3에서 보는 바와 같이 지면을 정리하는 단계(S10); 정리된 지면에 상기 친환경 수밀포장 조성물을 이용하여 포장을 하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 수밀포장 시공방법은 보도블럭 포장의 대체, 주차장의 신설 및 보수, 도로포장 신설 및 보수, 자전거도로 신설 및 보수, 측구 및 중분대 측구 보수, 강상판포장 및 절삭 오버레이 포장 보수 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

한편 본 발명은 시공방법의 실시 예로서 상기 S10단계후에는 정리된 지면에 입자성분말을 살포한 후에 상기 S20단계가 수행되도록 하는 것이다. 상기 입자성분말은 팽창질석을 사용하는 것이 타당하다.

팽창질석은 질석을 소성하여 팽창시킨 골재로서 이와 같이 팽창질석을 사용하는 이유는 소성과정에서 공극의 유기물을 제거함으로써 공극의 유기물이 상층에 도포되는 상기 친환경 수밀포장 조성물의 반응을 방해함으로써 강도를 저하시킬 수 있는 것을 방지하는 것이며, 팽창질석이 상기 친환경 수밀포장 조성물의 도포에 의해 포장구조에 매립된 상태로 게재됨으로써 이질의 재질 간의 접합면에 마찰력을 향상시켜 부착력을 강화시키며 팽창계수의 차이를 보정하여 균열 등을 제어할 수 있게 되는 것이다. 또한 팽창질석은 다공성이므로 포장구조에서 발생되는 소음을 흡수하여 차음층으로서 기능도 하게 되는 것이다.

또한 본 발명의 시공방법에서는 지면과 포장구조의 부착력을 강화시키기 위한 예로 상기 S10단계후에는 정리된 지면에 폴리머 또는 시트지가 게재되도록 한 후에 상기 S20단계가 수행되도록 하는 예를 제시한다. 여기서 폴리머는 공지의 재질이 사용될 수 있으므로 그 설명을 생략하며 시트지의 경우도 공지의 재질이 사용될 수 있으므로 그 설명을 생략한다.

또한 본 발명에서는 상기 S20단계후에는 표면처리하는 단계(S30)가 더 포함되는 예를 제시한다.

여기서 표면처리로는 상기 친환경 수밀포장 조성물을 이용하여 시공된 포장층의 표면에 마찰력증진을 위한 골재치핑, 타이닝, 그루빙, 그라인딩 등의 처리를 할 수 있다. 또한 이러한 그루빙 등의 표면처리로 인해 소음을 줄이도록 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

100 : 석분코팅볼

Claims (11)

1. 내부는 천연아스팔트로 구성되고 표면에 석분에 의한 코팅층이 형성된 석분코팅볼과, 크로마이트와 황산화철에 더하여 적외선 투과율의 감소를 위한 이산화바나듐이 포함된 중온화 첨가제와, 재활용아스콘과, 상기 재활용아스콘을 유화시키기 위한 모노에탄올아민이 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 수밀포장 조성물.
   
2. 제 1항에 있어서,
   천연아스팔트와 일반아스팔트를 Premix한 바인더 혼합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 수밀포장 조성물.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   바이오차가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 수밀포장 조성물.
   
7. 삭제
8. 지면을 정리하는 단계(S10);
   정리된 지면에 제 1항, 제 2항, 제 6항 중 어느 한 항의 친환경 수밀포장 조성물을 이용하여 포장을 하는 단계(S20);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방수포장 시공방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 S10단계후에는 정리된 지면에 팽창질석을 살포한 후에 상기 S20단계가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 방수포장 시공방법.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 S10단계후에는 정리된 지면에 폴리머 또는 시트지가 게재되도록 한 후에 상기 S20단계가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 방수포장 시공방법.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 S20단계후에는 표면처리하는 단계(S30)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방수포장 시공방법.

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