KR101861173B1

KR101861173B1 - 차열 투수 골재 포장재 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR101861173B1
Application number: KR1020170183556A
Authority: KR
Inventors: 유지형; 김대성
Original assignee: 경일대학교산학협력단; 주식회사 한길산업
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-05-25

Abstract

도로 노반의 상부에 형성되는 본 발명의 차열 투수 골재 포장재는 폴리우레탄 바인더와 차열성 첨가재가 혼합된 결합재 4~10 중량%, 혼합골재 90~96 중량%,를 포함하는 차열투수성 기층(10); 차열투수성 기층(10)의 상부에 형성되되, 표층골재 90~96 중량%, 결합재 4~10 중량%,를 포함하는 구성으로 형성된 차열투수성 표층(20);을 포함한다.

Description

차열 투수 골재 포장재 및 그 시공방법{PAVING COMPOSITION AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 건설분야에 관한 것으로서, 상세하게는 차열 투수 골재 포장재 및 그 시공방법에 관한 것이다.

도로(차도 및 인도)는 다양한 포장 재료로 포장되어 인공적인 상태로 유지된다. 도심지의 도로 포장부는 도시면적의 약 10~20%를 차지하고 있는데, 이로 인해 태양에너지 순환이 원활히 이루어지지 못하여 열섬현상이 발생한다.

열섬현상은 온도가 대기오염이나 인공열 등의 영향으로 주변지역보다 높게 나타나는 현상으로서, 여름철에는 60℃까지 올라가 도심 열대아를 유발하고 있다.

도로 포장부의 또 다른 문제는 대부분의 포장부가 불투수층으로 형성되어 집중호우가 발생하면 빗물을 땅속으로 침투시키지 못해 수해의 원인이 되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도로 주변에 녹지를 형성하거나 오픈스페이스의 확보하여 인공열 발생 억제하고자 하는 노력이 이루어지고 있으나, 근본적으로 도로포장의 온도를 저하시키고 투수성능을 개선시킨 기술은 아직 개발되지 않고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 도로 노면의 온도저감이 가능하고, 배수성능이 우수한 차열 투수 골재 포장재 및 그 시공방법을 제시한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 도로 노반의 상부에 형성되는 본 발명의 차열 투수 골재 포장재는 폴리우레탄 바인더와 차열성 첨가재가 혼합된 결합재 4~10 중량%, 혼합골재 90~96 중량%,를 포함하는 차열투수성 기층(10); 상기 차열투수성 기층(10)의 상부에 형성되되, 표층골재 90~96 중량%, 상기 결합재 4~10 중량%,를 포함하는 구성으로 형성된 차열투수성 표층(20);을 포함한다.

상기 결합재는 상기 결합재의 중량을 기준으로, 상기 폴리우레탄 바인더 50~95 중량%; 상기 차열성 첨가재 5~50 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 첨가재는 알루미늄 실리케이트 중공세라믹 분말, 규사 분말, 제올라이트 분말, 규조토, 황토 분말, 슬래그 분말 중 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 것이 바람직하다.

상기 표층골재는 규사, 자갈, 쇄석, 칼라골재 중 적어도 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 것이 바람직하다.

상기 표층골재는 1~8mm의 입자크기를 갖는 것이 바람직하다.

상기 차열투수성 표층(20)은 공극률이 10~20%인 것이 바람직하다.

상기 혼합골재의 최대치수가 13mm인 것이 바람직하다.

상기 혼합골재는 상기 혼합골재의 중량을 기준으로, 13mm 골재 6~15 중량%; 10mm 골재 6~24 중량%; 5mm 골재 15~35 중량%; 2.5mm 골재 6~24 중량%; 채움재 4~24 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 투수 골재 포장재 시공방법은 상기 기층(10)을 포설하고 다짐하는 기층형성단계; 상기 기층(10)의 상면에 프라이머를 도포하고, 그리드(11)를 설치하는 그리드설치단계; 상기 그리드(11)의 상면에 상기 표층(20)을 타설하고 다짐하는 표층형성단계; 상기 표층(20)을 12~48시간 양생하는 양생단계;를 포함한다.

본 발명의 차열 투수 골재 포장재는 도로 노면의 온도를 저감시킬 수 있기 때문에 도심지의 열섬현상을 줄일 수 있다.

또한, 투수성능이 우수하기 때문에 여름철 집중호우에 대한 수해를 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포장재 압축강도 시험 결과.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포장재 휨강도 시험 결과.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포장재 간접인장강도 시험 결과.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포장재의 표면 온도를 측정한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포장재 온도시험 결과.
도 6은 실시예 1의 공시체
도 7은 실시예 3의 공시체
도 8은 휨강도 시험을 나타내는 도면.
도 9는 간접인장강도 시험을 위한 실시예 8.9.10 의 공시체
도 10은 온도시험을 위한 실시예 11과 비교예 공시체
도 11은 노반 상부에 본 발명의 기층과 표층이 형성된 것을 나타내는 도면.

본 발명에 따른 차열 투수 골재 포장재 및 그 시공방법의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 투수 골재 포장재 및 그 시공방법에 관하여 상세히 설명한다.

결합재는 결합재의 중량을 기준으로, 폴리우레탄 바인더 50~95 중량%; 차열성 첨가재 5~50 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

첨가재는 알루미늄 실리케이트 중공세라믹 분말, 규사 분말, 제올라이트 분말, 규조토, 황토 분말, 슬래그 분말 중 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 것이 바람직하다.

이 경우, 결합재는 골재의 표면에 도포되어 열을 차단 시키는 성능이 우수하고, 열을 반사시키는 효과가 우수하다.

표층(10)의 열 반사 성능이 우수한 것은 결합재에 사용되는 첨가재의 열적 특성에 기인한 것으로서, 중공세라믹 분말, 규사 분말의 열 반사 성능이 우수하기 때문이다.

특히, 제올라이트 분말, 규조토, 황토분말, 슬래그 분말은 단열 성능이 우수하다.

또한 본 발명의 결합재는 KS M 6080의 환경 유해성 평가기준을 모두 만족하는 것으로서 친환경 결합재이다.

표층골재는 규사, 자갈, 쇄석, 칼라골재 중 적어도 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 것이 바람직하다.

표층골재는 1~8mm의 입자크기를 갖는 것이 바람직하다.

차열투수성 표층(20)은 공극률이 10~20%인 것이 바람직하다.

혼합골재의 최대치수가 13mm인 것이 바람직하다.

혼합골재는 상기 혼합골재의 중량을 기준으로, 13mm 골재 6~15 중량%; 10mm 골재 6~24 중량%; 5mm 골재 15~35 중량%; 2.5mm 골재 6~24 중량%; 채움재 4~24 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 혼합골재는 입자의 크기와 혼합량이 상기와 같이 한정되어 있기 때문에 충전재를 사용하지 않고도 표층에 공극을 형성하기 때문에 투수성 확보가 가능하다.

또한, 공극률이 10~20% 수준을 유지하기 때문에 침투된 물을 노반이나 측구로 신속하게 이동시킬 수 있다.

아래 표는 본 발명의 표층(20)과 기층(10)의 강도를 측정하기 위한 배합비를 나타낸 것으로서, 표1은 기층(10)의 배합비 실시예이고, 표2는 표층(20)의 배합비 실시예이다.

기층 배합비

혼합골재			결합재
8mm 골재	3mm 골재	석분	폴리우레탄 바인더	차열성 첨가재
786 kg	315 kg	472 kg	85 kg	43 kg

표층 배합비

표층골재	결합재
표층골재	폴리우레탄 바인더	차열성 첨가재
1547 kg	102 kg	51 kg

본 발명의 기층(10)과 표층(20)의 압축강도 시험은 직경 10cm, 높이 20cm의 원통형 공시체를 각각 제작하여 시험하였다.

시험은 KS F 2405 시험방법에 따라 시험하였고, 시험결과는 도 1과 같다.

도 1에서 실시예 1,2는 표층(20) 배합비로 제작된 공시체이며, 실시예 3,4는 기층(10) 배합비로 제작된 공시체로서, 표층(20) 배합비로 제작된 공시체는 25MPa 이상의 압축강도를 나타냈고, 기층(10) 배합비로 제작된 공시체는 20MPa 이상의 압축강도를 갖는 것으로 확인되었다.

도 6의 공시체는 실시예 1의 공시체이고, 도 7의 공시체는 실시예 3의 공시체 이다.

휨강도 시험은 폭 15cm, 높이 15cm, 길이 55cm의 직육면체 공시체를 제작하여 실시하였다. 공시체는 하면으로 부터 13cm의 기층(10)을 형성하고, 기층(10) 상부에 2cm의 표층(20)을 형성하여 제작된 것으로서, KS F 2408의 시험방법으로 실시하였다.

도 2에서와 같이, 실시예 5, 6, 7의 휨 강도는 평균 5.43MPa 이며, 최대하중은 45000N임을 확인하였다.

이는 고속도로에서 사용되는 콘크리트포장 설계 기준 4.5MPa보다 휨강도가 우수한 것을 확인할 수 있다.

도 8은 휨강도 시험장비에 대한 것으로서, 실시예 5가 시험체에 설치된 것을 나타낸다.

간접인장강도시험은 직경 10.1cm, 높이 7.6cm 인 원통형 공시체를 제작하여 실시하였는데, 공시체는 5.6cm의 기층(10)을 형성한 후 2cm의 표층(20)을 형성하여 제작되었다.

간접인장강도 시험은 KS F 2382의 방법에 따라 실시되었고, 제작된 공시체는 도 9와 같다.

도 3은 실시예 8, 9, 10에 대한 간접인장강도 시험결과로서, 간접인장강도는 최대 2.55N/㎟ 이며, 터프니스는 약 42,900~69,000N·mm 로 표층용 아스팔트 혼합물의 품질 기준값을 상회하는 것으로 확인되었다.

도 4는 본 발명의 차열 투수 골재 포장재의 열 반사 성능을 확인하기 위하여 실시한 온도시험의 결과를 도시한 것으로서, 실시예 11은 직경 10.1cm, 높이 7.6cm의 원통형 공시체를 제작하되, 5.6cm의 기층(10)을 형성하고, 상부에 2cm의 표층(2)을 형성하여 제작하였다.

비교예는 일반 아스팔트 콘크리트 포장재료를 사용하여 직경 10.1cm, 높이 7.6cm의 원통형 공시체를 제작하였다. 비교예와 실시예11의 공시체는 도 10과 같다.

온도시험은 실시예11와 비교예의 공시체를 25℃로 유지되는 시험실에 설치하고, 200분 동안 1300W/㎥의 광선에 노출시켜 공시체 하부로 부터 1cm, 2cm, 3cm, 및 표면의 온도를 측정하였다.

시험결과는 도 5와 같고, 표면에서의 온도는 실시예가 71℃, 비교예가 87.3℃로서, 실시예 11이 비교예보다 약 16℃ 저감되는 것을 확인 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 투수 골재 포장재 시공방법은 기층(10)을 포설하고 다짐하는 기층형성단계; 기층(10)의 상면에 프라이머를 도포하고, 그리드(11)를 설치하는 그리드설치단계; 그리드(11)의 상면에 표층(20)을 타설하고 다짐하는 표층형성단계; 표층(20)을 12~48시간 양생하는 양생단계;를 포함한다.

10 : 기층 11 : 그리드
20 : 표층

Claims

도로 노반의 상부에 형성되되,
폴리우레탄 바인더와 차열성 첨가재가 혼합된 결합재 4~10 중량%,
혼합골재 90~96 중량%,를 포함하는 차열투수성 기층(10);
상기 차열투수성 기층(10)의 상부에 형성되되,
표층골재 90~96 중량%,
상기 결합재 4~10 중량%,를 포함하는 구성으로 형성된 차열투수성 표층(20);을 포함하되,
상기 결합재는 상기 결합재의 중량을 기준으로,
상기 폴리우레탄 바인더 50~95 중량%;
상기 차열성 첨가재 5~50 중량%;가 혼합되고,
상기 첨가재는
알루미늄 실리케이트 중공세라믹 분말, 규사 분말, 제올라이트 분말, 규조토, 황토 분말, 슬래그 분말 중 어느 하나 이상이 혼합되어 형성되며,
상기 표층골재는
규사, 자갈, 쇄석, 칼라골재 중 적어도 어느 하나 이상이 혼합되어 형성되고,
상기 표층골재는 1 ~ 8mm의 입자크기를 갖으며,
상기 차열투수성 표층(20)은 공극률이 10 ~ 20% 이고,
상기 혼합골재는 최대치수가 13mm 이며,
상기 혼합골재는 상기 혼합골재의 중량을 기준으로,
13mm 골재 6~15 중량%;
10mm 골재 6~24 중량%;
5mm 골재 15~35 중량%;
2.5mm 골재 6~24 중량%;
채움재 4~24 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차열 투수 골재 포장재.
삭제
삭제
삭제
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삭제
삭제
제1항의 차열 투수 골재 포장재 시공방법으로서,
상기 기층(10)을 포설하고 다짐하는 기층형성단계;
상기 기층(10)의 상면에 프라이머를 도포하고, 그리드(11)를 설치하는 그리드설치단계;
상기 그리드(11)의 상면에 상기 표층(20)을 타설하고 다짐하는 표층형성단계;
상기 표층(20)을 12~48시간 양생하는 양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차열 투수 골재 포장재 시공방법.