KR101901619B1

KR101901619B1 - 1액형 바이오바인더를 이용한 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 만들어진 투수포장

Info

Publication number: KR101901619B1
Application number: KR1020160096719A
Authority: KR
Inventors: 이동희; 김영도; 손세구
Original assignee: 주식회사 아름다운길
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2018-10-01
Also published as: KR20180014320A

Abstract

본 발명은 인공적인 색상이 아닌 자연색을 표현할 수 있게 한 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 시공된 투수포장에 관한 것으로, 친환경적인 수지바인더를 원료로 사용함에 따라 지역의 환경오염이 없고, 사용하는 작업자는 물론 시공 후 보행자의 건강에도 해가 없는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공 방법 및 이에 의해 시공된 투수포장에 관한 것이다.

Description

1액형 바이오바인더를 이용한 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 만들어진 투수포장{construction methods of pervious pavement using one pack binder and pervious pavement thereby}

본 발명은 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 만들어진 투수 포장에 관한 것으로 상세하게는 인공적인 색상이 아닌 자연색을 표현할 수 있게 한 1액형 바이오바인더를 이용한 투수포장재 시공방법 및 투수포장에 관한 것이다.

또한 본 발명은 친환경적인 수지바인더를 원료로 사용함에 따라 지역의 환경오염이 없고, 사용하는 작업자는 물론 시공 후 보행자의 건강에도 해가 없는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 만들어진 투수포장에 관한 것이다.

도로는 차량이나 사람이 통행하는 공간으로 차량이나 사람의 이동성 확보를 위해 다양한 재료를 사용하여 포장을 하고 있고, 도로용 포장재료는 시멘트, 아스팔트, 폴리머 등의 결합재를 내구성이 우수한 골재 등과 결합하여 사용한다.

이러한 도로 포장재를 사용하여 포장된 도로의 경우, 우천시 배수가 잘 이루어지지 않음에 따라 물이 고이고, 고인 물은 차량이 미끄러지게 하거나 보행자의 보행에 방해가 되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 투수성이 우수한 재질이나 투수성을 높일 수 있는 다양한 도로 포장재 및 시공 방법이 개발되고 있고, 그 예로 특허문헌 1내지 3이 있다.

특허문헌 1은 13㎜체에서 90 - 100% 통과하고 10㎜체에서 50 - 100%통과하며, 5㎜체에서 30 - 80%통과하고 2㎜체에서 0 - 10%통과하는 입도구성으로 된 골재와 5㎜체에서 90 - 100%통과하고 2㎜체에서 0 - 40%이하 통과하며 0.5㎜체에서 0 - 5%통과하는 입도구성으로 된 분쇄폐유리를 선정하는 공정, 선정된 골재와 분쇄폐유리를 물, 시멘트와 배합하고 슬럼프가 0 - 4㎝범위가 되도록 물/시멘트비를 30 - 45%로 하여 재료를 배합하는 공정, 배합된 투수콘크리트를 포설하고 그 표면에 기포제를 살포하는 공정, 기포제가 살포된 투수콘크리트의 표면을 로울러로 다지는 공정이 포함됨을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법이고,

특허문헌 2는 다공성 콘크리트가 포장된 도로의 상층에 칼라 포장층이 포장되어지되, 포장층은 칼라스톤 100중량부부에 아크릴계 바인더 및 커플링제로 제조되는 접착제 6~21중량부가 혼합되어 다공성 콘크리트 도로에 포장하는 것이며,

특허문헌 3은 자연석/인조석 골재와 백시멘트 페이스트가 혼합되어 이루어지되, 백시멘트 페이스트는 일반 시멘트의 페이스트가 아닌 백시멘트와 골재의 색상에 따른 무기질 안료와 커플링제 또는 강도발현용 첨가제의 첨가로 백시멘트 페이스트와 자연석/인조석 골재의 색상을 맞추어 자연 그대로의 느낌이 나도록 하고, 표면에 남아있는 시멘트 페이스트를 그라인딩/와이어브러슁의 공정을 추가하여 표면을 정리하고, 필요에 따라 무색코팅제로 코팅을 하여 수명연장, 표면보호 및 발색, 시인성을 좋게 한 것이다.

이와 같이 다양한 투수 포장재나 포장 방법이 개발되고 있으나, 종래의 칼라 투수포장 방법은 바인더에 안료를 혼합하여 원하는 색상을 표현한 것으로, 안료를 많이 사용할 경우 시간이 경과하면 안료가 용해되어 흘러나옴에 따라 포장이 변색됨은 물론, 흘러나온 도료가 지하수로 침투되어 지하수를 오염시키는 문제가 있다.

또한, 바인더에 안료를 혼합함에 따라 바인더의 점성이 높아지고, 점성이 높아진 바인더가 골재들 사이에 침투하여 골재 사이의 공극을 막음에 따라 투수효과가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 이상의 시멘트계는 물을 흡수하는 무기질 원료로서 물을 흡수한 상태로 먼지나 실트질의 입자들이 유입되면 표면의 장력 등으로 투수포장재 내부에 존재하다가, 바탕의 시멘트의 이온용출 및 이온반응으로 시멘트 표면에 고착되고, 이후 강우시 추가적으로 유입되는 원료 등도 이러한 입자들이 씨드가 됨으로써 공극이 점차적으로 감소하여 결국에는 투수성이 결여되는 문제가 있다. 또한 시멘트를 바인더로 사용하는 것에는 백화문제가 있다. 백화는 시멘트에 잔존하는 CaO 성분이 공기중의 CO₂ 가스와 반응하여 CaCO₃로 석출되는 것으로 봄 가을에 집중적으로 발생되며, 발생된 CaCO₃의 입자들 위에 보행자로부터 제공되는 먼지, 자동차로부터 발생되는 유기물(NOx, SOx) 등이 적층되면서 덩어리화 되고 여기에 곰팡이 포자 등이나 보행등의 마찰에 의해서 포장면이 오염되는 문제, 더불어 덩어리화 된 입자들이 포장재로 유입되어 공극을 메우기 때문에 투수콘크리트의 내구성 저하 및 투수성의 결여로 이어지게 되는 문제가 있다.

또한 수지바인더를 사용하여 시공되는 투수성 포장재의 경우, 종래에는 인체의 유해물질로 사용이 금지되거나 기피되고 있는 톨루엔, 자일렌, 크실렌 등과 같은 휘발성 유기화합물을 사용함에 따라 작업자에 유해할 뿐만 아니라, 포장후 보행자에게도 유해성분이 노출되는 단점이 있다.

또한 기존의 휘발성 유기화합물로 이루어진 바인더의 경우, 화재 발생시 연료 역할을 하여 화재를 가속시키는 문제가 있다.

1. 대한민국 등록특허 제10-0240140호 2. 대한민국 등록특허 제10-0775993호 3. 대한민국 공개특허 제10-2010-0045557호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 인공적인 색상이 아닌 자연색을 표현할 수 있게 한 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 만들어진 투수포장을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 친환경적인 수지바인더를 원료로 사용함에 따라 지역의 환경오염이 없고, 사용하는 작업자는 물론 시공 후 보행자의 건강에도 해가 없는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공방법 및 이에 의해 만들어진 투수포장을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재를 시공하는 방법은 기층의 노상을 평탄화하고, 5~25mm 잡석을 일정한 두께로 다짐하여 기층을 설치하는 기층 시공 단계(S1); 기층 위에 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 3호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 배수층기재를 일정한 두께로 도포하고 다지는 배수층 시공 단계(S2); 적층된 배수층을 상온에서 24~36시간 양생하는 배수층 양생 단계(S3); 양생된 배수층 위에 1 액형 분산형 폴리우레탄계 프라이머를 도포 및 침투시키고 일정시간 경화하는 프라이머층 시공 단계(S4); 프라이머층의 상부에 바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형 바이오바인더에 입도가 3~9mm인 투수포장층용 골재를 혼합하되, 투수포장층용 골재와 1액형바이오바인더의 혼합 비율이 중량비로 100 : 3.5 ~12로 혼합된 투수포장층재를 프라이머층 표면에 포설하는 투수포장층 시공 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배수층 시공 단계(S2)는 배수층 양생 단계(S3)에서 배수층이 수축 팽창에 의해 균열이 발생하는 것을 방지하도록 조인트를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 투수포장층 시공 단계(S5)는 폴리올과 이소시아네이트 혼합물로 이루어진 1액형바이오바인더의 점도를 낮추어 수평을 잡는 작업이 용이하게 하고, 롤러 혹은 흙 손 등의 포설장비나 미장용 도구의 표면에 투수포장층재가 접착되지 않도록 표면을 40~80도로 예열할 수 있다.

상기 투수포장층 시공 단계(S5)에서는 다짐에 의해서 설치된 투수포장층재와 배수층의 수축 및 팽창에 의해서 발생할 수 있는 크랙 및 균열을 억제하기 위해 줄눈(masonry joint)을 더 설치하는 것이 바람직하다.

상기 투수포장층 시공 단계(S5)에 의해 시공된 투수포장층재의 표면에 폴리올과 이소시아네이트로 구성된 저점도 폴리우레탄으로 이루어진 보호재를 도포하는 보호층 시공 단계를 더 수행할 수 있다.

상기한 방법에 의해 시공되는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재는 (A)지층(G)의 노면을 다듬질한 후 5~25mm 잡석을 일정한 두께로 도포한 후 다듬질한 기층; (B)상기 기층에 적층되고, 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 3호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 포러스 콘크리트 배수층; (C)상기 배수층의 상부에 도포되고, 상온에서 경화하며 물에 접촉이 되어도 핀홀이 생성되지 않고, 팽창되지 않는 1액형 분산형 폴리우레탄계 프라이머로 이루어진 프라이머층; (D)바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형 바이오바인더에 입도가 3~5mm골재와 5~7mm의 골재 및 7~9mm의 골재를 2종 혹은 3종으로 구성된 투수포장층용 골재에 혼합하여 믹서기로 믹스하고, 추가로 0.5~1.5mm의 세립자를 투입하여 골재표면에 분포시키고, 배수층 위에 코팅된 프라이머층 표면에 혼합된 투수포장층을 포설 및 다짐하여 완성되는 투수포장층;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 투수포장층용 골재는 천연의 콩자갈, 부순골재를 둥글게 가공한 조경용 골재, 칼라골재, 천연의 화산석, 도자기 파쇄골재, 벽돌 파쇄 골재, 재생골재 중 어느 하나 이상의 혼합 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 골재의 사용은 투수기능과 공극형성과 더불어 압축강도나 휨강도, 미끄러짐 저항성 등에 큰 영향을 미치기 때문에 단일 싸이즈만을 사용하는 것은 바람직하지 않으며, 2종 혹은 3종의 투수포장층용 골재를 사용하는 것이 좋다. 예를 들어 천연의 화산석은 붉은 색상으로 거친 면을 가지고 있으므로 미끄러짐에 매우 강한 저항성을 나타내지만, 바인더의 흡수율이 높고 강도가 낮아서 단일 사용은 곤란하다. 그런데, 여기에 규사나 흑사 등의 강도가 강한 천연골재를 사용하면 화산석의 단점이 극복되고, 천연골재의 주변에 화산석이 위치함으로써 미끄러짐 저항성이 높아지기 때문에 포장소재로서 우수한 기능을 발현하는 제품으로 변화된다. 또한 7~9mm 혹은 3~5mm의 단일 골재를 사용하게 되면 골재가 고르게 분포한 듯한 경관을 연출하나 단일 입자의 조립율이 떨어지기 때문에 균열한 분포를 지니는 포장층을 설치하는데 한계가 있고, 공극에 농도구배가 발생할 가능성이 매우 높기 때문에 압축강도를 위해서나 투수율을 위해서나 반드시 골재의 입자크기에 따른 적절한 배합조건이 필요하다. 바람직한 것은 7~9mm의 골재가 골재 100 중량%를 기준으로 30~40중량%, 5~7mm의 골재가 30~40중량%, 3~5mm 의 골재가 40~50중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 두종을 사용할 경우에는 상대적으로 굵은 골재는 30~40 중량%, 작은 골재는 60~70 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 투수포장층에는 투수포장층용 골재의 표면에 위치하도록 0.5~1.5mm의 크기를 갖는 자연 혹은 인공골재ㄹ로 이루어진 충전보조골재가 더 혼합될 수 있다. 바람직한 사용범위는 투수포장층용 골재 100 중량부에 대해서 충전보조골재를 5~20중량부를 사용하는 것이다. 충전용 보조골재는 주요한 골재인 3~5mm 골재나 5~7mm 골재 혹은 7~9mm 골재의 표면과 계면 등에 위치하면서 포설시 조립율을 높이는 것이 가능하고, 콩자갈이나 천연자갈 중에 미끄러운 골재와 같이 사용할 경우에는 핀효과 및 드레그 효과에 의해서 미끄러짐 저항성을 크게 향상시키는 작용을 한다.

상기 투수포장층에는 1액형 바인더의 인장력을 향상시키고 증점을 하기 위한 목적으로 천연의 섬유질의 광물을 추가로 사용할 수 있다. 섬유상의 입자크기는 2~20㎛의 크기를 갖는 특징의 것이 바람직하며, 이들 섬유상의 입자들이 1액형 바인더와 혼합됨에 따라서 초기 점도를 증강시켜 시공시 성형형태를 유지토록하는 것이 가능하며, 경화 후에는 입자들의 횡축 특성에 따라서 포장체의 휨성 및 인장력을 향상시켜 콘크리트 등의 섬유보강 효과와 같은 진보된 폴리우레탄계 포장체를 제공할 수 가 있다. 바람직한 사용범위는 투수포장층용 1액형 바이오바인더 100중량부에 대해서 섬유질의 광물을 30~100중량부를 사용하는 것이다. 30 중량부 미만에서는 균일한 섬유상 광물의 분포 및 인장력 향상 등에 대한 특성을 기대하는 것이 어렵고, 100 중량부를 넘게 되면 점도의 증가로 유동성이 매우 낮아 포설 작업에 어려움이 있고, 바인더로 섬유상의 물질을 모두 감싸는 것이 어렵기 때문에 결합력이 저하하는 문제가 있다.

또한, 상기 투수포장층의 표면에는 보호층이 더 형성되고, 상기 보호층은 스프레이 혹은 롤러 등으로 도포된 폴리올과 이소시아네이트로 구성된 저점도 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 및 시공방법은 골재 자체의 색상이 들어나 표현될 수 있게 함에 따라 변색이 없는 도로포장재를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 물을 흡수하지 않는 폴리우레탄계 바인더를 사용함으로써 내구수명이 장시간 지속되는 투수포장재를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 물을 흡수하지 않는 특성과 이물질과 반응하지 않는 특징으로 작은 먼지나 입자들이 지하로 빠르게 물과 함께 이동됨으로써 포장재의 내부의 공극의 감소가 완화됨으로써 장시간 투수능력이 발휘되는 도로포장재를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 표면에 시멘트를 사용하지 않아, 표면이나 포장체에 백화를 발생시키지 않고, 공기 중의 곰팡이 포자의 유입을 차단하기 때문에 포장체의 심미성이 장시간 유지하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 친환경적인 수지바인더를 원료로 사용함에 따라 지역의 환경오염이 없고, 사용하는 작업자는 물론, 시공 후 보행자의 건강에도 해가 없는 투수포장을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재의 적층 구조를 도시한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재의 시공방법을 설명하기 위한 과정도
도 3은 본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재에 사용되는 골재의 서로 다른 예의 사진
도 4는 본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재의 예시 사진

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 골재 자체의 색상이 들어나 표현될 수 있게 함에 따라 변색이 없고, 친환경적인 수지바인더를 원료로 사용함에 따라 지역의 환경오염이 없고, 사용하는 작업자는 물론 시공 후 보행자의 건강에도 해를 끼치지 않는 다.

본 발명에 따른 1액형 바인더를 이용한 투수포장재를 이용한 투수 포장방법은 먼저, 기층의 노상을 평탄화하고, 5~25mm 잡석을 일정한 두께로 다짐하여 기층을 설치한다(S1).

상기 기층 시공 단계(S1)는 노상면을 잘 고르고, 5~25mm 잡석을 10톤 롤러로 설계된 성형 강도를 발현하도록 자중 다짐함에 의해 이루어진다.

시공된 기층 위에 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 3호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 배수층기재를 일정한 두께로 도포하고 다진다(S2).

상기 배수층 시공 단계(S2)에서 적층된 배수충이 양생과정 중 수축 팽창에 의한 균열이 일어날 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 타설 중에 조인트를 설치하는 것이 바람직하다. 일반 포장재의 조인트는 시공 후 양생이 완료된 이후에 절단하는데, 양생 전에 절단하게 되면 구조체에 스트레스를 부여하지 않고 크랙이나 균열, 박리 현상 등이 일어나는 문제를 사전에 제거할 수 있으므로 배수층을 시공하는 단계에서 조인트를 설치하는 것이 바람직하다.

적층된 배수층을 상온에서 24~36시간 양생한다(S3).

상기 배수층 양생 단계(S3)에서는 표면에 비닐이나 부직포 등을 덮어 줌에 의해 충분한 압축강도가 발현되게 하였다.

배수층이 양생되면, 양생된 배수층 위에 1 액형 수분산형 폴리우레탄계 프라이머를 도포 및 침투시키고 일정시간 경화한다.(S4)

상기 프라이머층 시공 단계(S4)는 배수층과 투수포장층 사이에는 유입될 수 있는 수분층을 차단하고, 배수층과의 결합력을 높이기 위한 것이다. 프라이머 층의 구성은 특별히 제한하는 것은 아니며, 상기 우레탄계 프라이머 이외에 그리드나 부직포 및 이와 유사한 기능을 발현 할 수 있는 것도 가능하다. 바람직한 것은 상부층과 동일한 성분을 주성분으로 하는 우레탄계가 좋다.

상기 배수층과 프라이머층 구조에 있어서, 과중량의 차량등의 이동이 예상되는 경우, 프라이머 층을 배제하고 배수성이 좋은 부직포와 그리드가 일체화된 보조기층재료를 사용할 수 있다. 부직포는 배수성능이 있고, 그리드는 골재의 이탈 및 유동성 억제에 우수하기 때문에 중하중 다짐을 하지 않고도 이를 적용한 투수포장재는 하부층과 상부층이 분리된 상태로 존재하고, 투수포장층재는 부직포/그리드에 완벽하게 고정하고 있기 때문에 자동차의 운행에 의한 스트래스에 하부층이 파손되는 일이 없고, 상부층의 투수포장재 층은 폴리우레탄계의 바인더로 고정되어 휘어짐 등의 약한 탄성을 나타내는 특징으로 하중에 의한 부분적 파손이나 크랙등이 발생하지 않는 특징이 있다.

시공된 상기 프라이머층의 상부에 투수포장층을 시공한다(S5).

상기 투수포장층 시공 단계(S5)는 상부에 바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형바이오바인더에 입도가 3~9mm인 투수포장층용 골재를 혼합하되, 투수포장층용 골재와 1액형바이오바인더의 혼합 비율이 중량비로 100 : 3.5 ~12로 혼합된 투수포장층재를 프라이머층 표면에 포설함에 의해 이루어진다.

상기 1액형 바이오 바인더는 특별히 제한하지는 않으나, 식물로부터 추출한 바이오매스를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 유독한 유기용제로부터 발생할 수 있는 화재나 가스에 의한 중독 등으로부터 작업자들을 보호하기 위한 것이다.

상기 투수포장층 시공 단계(S5)에서 수평을 잡는 스크리드의 접촉면, 고데(흙 칼)의 접촉면 등에는 가열장치를 설치하여 표면의 온도가 40 ~ 80도가 되도록 예열시키는 것이 바람직하다. 이러한 예열은 폴리올과 이소시아네이트 혼합물인 1액형 바이오 바인더의 점도를 급격하게 저하시켜 포설단계에서 수평을 잡는 작업이 용이하도록 하며, 흙 칼이나 스크리드의 표면에 접착되지 않게 하는 효과가 있다.

수평을 잡은 후에는 포설된 투수포장층재를 20~50분간 방치하여 상온 경화반응이 진행되도록 방치하여 포장재의 점도를 증가시킨다. 점도가 증가되어 손이나 도구 등을 이용하여 포설한 투수포장층재를 눌렀을 때 탄성이 없이 누르는 힘이 그대로 적용되는 시점, 즉 골재외부에 코팅되어 있는 바인더가 다짐에 의해서 롤러 표면에 들러붙지 않고 롤러의 자중으로 투수포장층재를 압착시켰을 때 롤러의 자중이 그대로 투수포장층재에 전달되어 팽창되지 않고 압착된 그대로 유지될 때(다짐력이 포장재에 그대로 작용할 때) 롤러 다짐을 실시한다. 이러한 롤러 다짐의 경우, 차량 통행이 빈번한 도로나 강한 결합력이 요구되는 중북부 이상의 지역에서는 보다 좋은 효과를 얻을 수 있다. 이러한 롤러 다짐력에 의한 시공은 중하중이 예상되는 지역에 미리 중하중의 힘으로 압착하여 포장재를 시공함으로써 향후 하중이 많이 나가는 차량등이 이동할 때 다짐이 약하여 파손될 우려를 사전에 방지하는 효과와 더불어 강한 강도발현을 유도하기 위한 것이다.

상기의 중하중의 다짐공정은 기존 수지계 포장에서는 사용하지 않던 기술로, 본 발명에서는 중하중 다짐을 하게 되면, 투수포장층재 20mm 정도의 두께에서도 경중량 차량의 이동이 가능한 특징을 발현한다.

기존 차량통행을 위한 수지계 포장에서는 밀폐형태의 포장재로 구성되었기 때문에 빗물의 유실과 수지계 바인더가 분말과 골재 대비 20% 정도의 양이 소요되었으나, 본 발명에 의한 투수성 포장재의 시공방법은 3.5~12% 정도의 바인더의 사용과 중하중의 다짐으로 차량통행이 가능하고, 빗물의 유실을 방지할 수 있는 것이다.

또한 차량의 이동이 예상되는 포장을 시공할 때에는 상기의 중하중 다짐과는 다른 부직포와 그리드를 시공하는 것이다. 이 때 프라이머는 하부층과 상부층의 접착력을 높이기 위한 시공요소이기 때문에 생략할 수 있다. 하부층의 배수층의 수분의 유무에 관계없이 부직포가 부착된 그리드를 설치하고, 표층 투수포장층재를 포설후, 평탄화 및 가벼운 롤러나 흙손 등으로 눌러서 미장하는 것으로 포장을 완성하게 된다. 부직포와 그리드는 특별히 제한하지는 않으며, 시중에서 구매할 수 있는 동일한 기능을 할 수 있는 것이면 가능하다. 부직포는 물의 배수가 되어야 하고, 그리드는 사용하는 골재가 그리드 내부에 들어가는 정도의 직경 10mm 전후의 픽셀을 갖는 것이 바람직하며, 차량의 중량 등에 따라서 그리드의 픽셀은 그 이상도 가능하므로 이를 제한하지는 않는다.

유동성이 저하된 투수포장층재의 경우, 테플론 등과 같은 이형성이 강한 소재를 코팅한 크로스 롤러 혹은 열선이 삽입된 열 롤러 스크리드를 이용하여 포설 및 다짐하여 준다.

또한 상기 투수포장층 시공 단계(S5)에서는 다짐에 의해서 설치된 투수포장층재와 배수층의 수축 및 팽창에 의해서 발생할 수 있는 크랙 및 균열을 억제하기 위해 줄눈(masonry joint)을 더 설치하는 것이 바람직하다. 일반 포장에서는 양생이 완료된 이후에 줄눈을 형성시키고, 이형물로 실리콘 등을 삽입하여 팽창 및 수축에 의한 균열 등을 억제하나, 본 발명에서는 시공 과정 중에 줄눈을 설치함으로써 완성된 포장면에 진동 등에 의해서 스트레스를 가하지 않아 균열이 발생하는 것을 방지하고 다짐후 자연양생으로 포장시공이 완료되기 때문에 공기를 단축할 수 있는 이점이 있다.

상기 투수포장층 시공 단계(S5)에 의해 시공된 투수포장층재의 표면에 폴리올과 이소시아네이트 및 실리콘으로 구성된 저점도 실리콘우레탄계나 아크릴 우레탄계 바인더를 시공함으로써 자외선에 강한 내성 및 오염방지 등의 보호층 시공 단계(S6)를 더 수행하는 것이 바람직하다.

상기 보호층 시공 단계(S6)에서 시공되는 보호층은 설치가 완료된 포장재의 상부에 내구성을 향상시키고, 색상변형 및 마모성을 향상시키기 위한 것이다.

이하, 상기한 방법에 의해 이루어지는 투수포장의 구조에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 투수포장은 도 1에 도시한 바와 같이, (A)지층(G)의 노면을 다듬질한 후 5~25mm 잡석을 일정한 두께로 도포한 후 다듬질한 기층(10); (B)상기 기층에 적층되고, 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 3호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 포러스 콘크리트 배수층(20); (C)상기 배수층의 상부에 도포되고, 상온에서 경화하며 물에 접촉이 되어도 핀홀이 생성되지 않고, 팽창되지 않는 1액형 수분산형 폴리우레탄계 프라이머로 이루어진 프라이머층(30); (D)바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형바이오바인더에 입도가 3~5mm, 5~7mm, 7~9mm의 범위를 갖는 투수포장층용 골재를 2종 혹은 3종을 혼합한 것을 프라이머층 표면에 포설한 투수포장층(40)을 포함한다.

도 3은 본 발명에 사용되는 골재의 서로 다른 예의 사진이고, 도 4는 본 발명에 의해 만들어진 포장재의 단층 사진이다.

상기 기층(10)은 포장이 되는 도로를 평탄화하고, 포장재가 지층과 일체화되게 하기 위한 층으로, 상기한 바와 같이, 5~25mm 잡석을 고르게 펼친 후 고중량(10톤)의 롤러로 다짐하여 설계된 성형 강도를 발현할 수 있도록 다짐질하여 형성된다.

상기 기층의 상부에는 배수층(20)이 적층되고, 상기 배수층(20)은 입도가12 ~ 15mm인 쇄석을 포설한 후 다짐에 의해 형성된다.

상기 배수층(20)은 노면의 물이 용이하게 배수될 수 있게 하기 위한 층으로, 특수시멘트계 배합조건은 상기한 바와 같이, 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 3호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 포러스 콘크리트로 이루어지며, 기존의 포러스 콘크리트로 배수층 구성할 때와 비교하여 150% 이상의 압축강도를 발현할 수 있다. 상기 배수층에 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 백시멘트, 알루미나 시멘트, 지오폴리머 시멘트 등이 가능하며, 이들 어느 것 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 황산바륨은 상기 배수층의 구조형성에 있어서 물과 접촉으로 이온상태로 되어 Ba²⁺로 되고 바인더 조성물 내에 생성된 OH^-이온과 반응하여 Ba(OH)₂ 등의 불용성화합물로 재석출 및 수경성화합물내에 침입 및 치환등의 형태로 존재하면서, 칼슘이온에 의한 Ca(OH)₂(용해도 0.129%), CaSO₄(용해도 0.208%) 보다 용해도가 1/10,000~1/100,000,000 이하이기 때문에 포장체가 물에 장시간 접촉해도 내수성을 지속할 수 있는 특성을 발휘하게 된다. 또한 이러한 불용성 화합물들은 매우 낮은 용해도뿐만 아니라 유해한 중금속을 흡착하는 흡착물질로 잘 알려져 있기 때문에 수질 내의 유해한 중금속의 흡착을 통하여 정화하는 기능이 부여될 수 있는 특성이 있다.

상기 고로슬래그는 일반적으로 시멘트의 혼화재로서 사용하는 3종 슬래그이며, 특별히 제한하는 것은 아니나 평균입자 크기가 5~10㎛의 범위를 갖는 3종 슬래그를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 초미립자의 고로슬래그 입자들은 사용된 시멘트로부터 제공되는 OH^- 이온으로부터 입자외부의 잠재수경성 피막이 파괴되고, 포함되어 있는 Si-O나 Al-O 등의 공유결합물질을 절단함으로써 보다 많은 양이온이 수경성 물질과 반응하여 치밀한 결합체를 형성시키는 것이 가능하다. 또한 앞에서 서술한 양이온인 바륨은 C-S-H 수경성 불용성화합물의 생성시 치환 및 침입 등의 원리로 내부에 존재하면서 내수성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한 고로슬래그는 시멘트와 반응하여 장기강도를 높이는 효과가 있고, 내산성이나 내알칼리성 등을 시멘트 조성에 부여하는 역할로 사용하였다.

상기 규사 6호의 사용은 포러스 콘크리트의 동결융해 저항성을 높이기 위하여 사용하였다. 규사를 골재 100 중량부에 대해서 5~10중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 5중량부 이하로 사용하면 시멘트의 강도 및 적절한 공기량 확보가 어렵고, 이 범위를 넘게 되면 공극률이 저하하게 되어 지하로의 빠른 물의 이동이 어렵게 된다.

상기 글루코산 나트륨은 감수제로서 사용하였다. 특별히 제한하지는 않으나 분말형 및 액상형을 모두 사용할 수가 있으며, 다른 감수제를 사용하게 되면 압축강도가 목표치에 이를 수 없는 문제가 있다.

상기 골재는 특별히 제한하여 한정하지는 않는다. 폐콘크리트로부터 재 생산되는 재생골재, 자연의 콩자갈, 천연의 암석을 부순 쇄석 등을 사용하는 것이 가능하다. 특히 입평이 둥근형태를 띠는 골재가 바람직하다.

상기 사용된 배수층을 구성하는 재료는 사용 범위를 벗어나게 되면 배수층이 갖는 물리적 특성을 달성하기 어려운 문제가 있다.

적층이 완료된 배수층(20)은 상온에서 24 ~ 36 시간동안 양생하여 굳혀지고, 이때 표면에 비닐 등을 덮어 비닐양생한다.

상기 프라이머층(30)은 그 위에 적층되는 투수포장층(40)과 아래의 배수층(20)이 견고하게 접착되게 하기 위한 층으로, 1액형 수분산형 폴리우레탄계 프라이머를 롤러나 스프레이를 이용하여 도포 및 침투시키고 일정시간 경화하여 적층된다.

수분산형 폴리우레탄계 프라이머는 폴리이소시아네이트와 카르복실기를 포함하는 카프로락톤 폴리올을 포함하는 폴리올로부터 제조되는 폴리우레탄 예비중합체로부터 제조된 수분산 폴리우레탄(특허 제0728809호)등과 같은 물에 분산되어도 핀홀이나 발포되지 않는 것을 사용하여야 하며, 특별히 재료를 제한하지는 않으나, 이와 유사한 물질을 사용하여 하부층의 수분의 존재에도 프라이머를 시공할 수 있는 제품등도 사용가능하다. 이러한 수분산형 폴리우레탄은 표면에 물기가 있어도 물과 반응하여 발포되거나 핀홀 등의 문제를 일으키지 않기 때문에 하부층에 설치한 배수층의 양생이 미흡하여 물을 포함하고 있더라도 공기를 늦추지 않고 시공할 수 있는 장점이 있다.

또한 프라이머 층의 사용이 어려울 경우, 부직포와 그리드가 일체화된 보조기층을 사용하는 것도 가능하다.

상기 투수포장층(40)은 실질적으로 노면이 되는 층으로, 천연의 자갈이나 쇄석 및 규사를 일정한 온도로 가열하면서 색상을 부여한 칼라골재, 천연의 화산석, 도자기 파쇄골재, 벽돌 파쇄 골재를 사용하는 것이 가능하다.

상기 투수포장층(40)은 바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형 바이오바인더를 사용하고 있고, 1액형 바이오바인더에 입도가 3~9mm인 투수포장층용 골재를 혼합하되, 투수포장층용 골재와 1액형 바이오바인더의 혼합 비율이 중량비로 100 : 3.5 ~12로 혼합하여 도포된다.

상기 1액형 바이오 바인더와 투수포장층용 골재의 혼합비율이 투수포장층용 골재 100중량부에 대하여 1액형 바이오 바인더가 3.5중량 %를 넘지 않으면, 투수포장재의 압축강도가 기준치에 미달하게 되고, 작업성에 있어서도 유동성이 저하되는 문제로 평탄성 작업과 다짐작업에 문제가 있으며, 투수포장층용 골재 100중량부에 대하여 1액형 바이오 바인더가 12 중량%를 넘으면, 가격이 매우 높아지기 때문에 경제성이 결여되고, 천연자갈 등에 이와 같은 비율로 첨가하게 되면 투수포장재의 공극이 미달되어 투수기능을 발현할 수 없으며, 잉여의 바이오 바인더는 골재로부터 흘러내려 배수층을 메우는 상황이 되기 때문에 본 발명에서 얻고자 하는 물리적 특성을 확보하는 것이 어렵다.

상기 투수포장층(40)에 사용되는 투수포장층용 골재는 각종 암석을 분쇄하여 제조한 쇄석을 그대로 사용하거나 이를 크러셔 등을 이용하여 모서리 등을 다듬어 천연의 콩자갈과 같은 형태의 골재를 사용하는 것이 가능하며, 3~5mm, 5~7mm, 7~9mm의 범위가 되도록 선별 및 선정하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 투수포장층(40)에는 혼합되는 투수포장층용 골재에는 상기한 3 ~ 9mm 골재 100 중량부에 대해서 0.5~1.5mm의 크기를 갖는 자연 혹은 인공골재로 이루어진 충전보조골재 5 ~20 중량부를 추가할 수 있다.

상기 충전보조골재는 투수포장층용 골재들 사이의 공극을 메우는 역할을 한다.

상기 충전보조골재는 투수포장층용 골재들 사이에 존재하면서 투수포장재의 휨강도를 1.5배 상승시키는 역할로 작용하며, 투수포장층용 골재의 표면에 부착됨으로써 단일 투수포장층용 골재만을 사용하는 것으로부터 발생할 수 있는 미끄러짐성을 완화하여 보행자의 편이성을 높이는 것이 가능하게 된다.

또한 투수포장층은 추가로 휨강도를 향상시키고 잠재적 증점제로서 골재의 중량에 따른 재료분리를 막기 위한 목적으로 섬유질을 첨가할 수가 있다.

섬유질은 특별히 제한하는 것은 아니며, 천연의 섬유질 광물질은 해포석, 규회석 등의 광물질이 사용가능하며, 인공섬유는 나이론 섬유, PP 섬유, PE 섬유 등이 가능하다. 바람직한 섬유질 광물의 입자크기는 2~20㎛ 이며, 이 이상의 섬유길이는 분산성이 나쁘기 때문에 혼합에 문제가 있다. 또한 인공섬유는 0.5~2mm의 범위의 길이를 갖는 섬유질을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 섬유질이 너무 길게 되면 혼합에 농도구배가 발생하여 압축강도가 하락하는 문제가 있다.

섬유질의 사용량은 1액형 바이오 바인더 100중량부 대비 30 중량부 내지 100 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 천연섬유질만 사용하거나 인공섬유질만 사용할 수 있고, 이를 혼합하여 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 인공 섬유 5~10 중량%에 대해서 천연섬유질 95 내지 90 중량%를 사용하는 것이 좋다. 섬유질의 사용량에 있어서 설정 범위를 벗어나게 되면, 작업성이 결여되거나 원하는 물리적 특성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 천연의 섬유질을 사용하는 것은 섬유질과 더불어 미세입자들이 포함되어 있기 때문에 바인더의 증점제 역할로도 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한 투수포장층은 압축강도를 향상시키기 위한 목적으로 섬유질 대신에 무기질 필러를 사용하는 것이 가능하다. 무기질 필러는 골재와 규사 및 바인더 사이의 충진성을 부여하고, 다짐시 밀도를 높이는 작용을 하여 압축강도 및 휨강도를 향상시키는 것이 가능하기 때문이다.

무기질 필러의 사용량은 골재 100 중량부(충전용 보조골재 포함) 대비 0.5 내지 5 중량부를 사용하는 것이 좋다. 0.5 중량부 이하로 사용하면 향상시키고자 하는 물리적 특성발현이 어렵고, 5 중량부를 넘게 되면 동일함량의 바인더로의 성형 어려워 바인더의 추가사용으로 경제성이 결여되는 문제가 있다. 더욱 바람직한 사용량은 골재와 충전골재의 혼합무게 대비 1 내지 3 중량부이다.

또한, 상기 투수포장층(40)을 이루는 1액형 바이오바인더는 투명도가 우수하고 결합력 및 경질을 띠는 것이 바람직하고, 환경 친화적인 식물을 이용하여 제조하는 바이오매스의 바이오 폴리올과 경질 폴리에테르 폴리올을 사용한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 투수포장재의 상기 투수포장층(40)의 표면에는 보호층(50)이 더 형성될 수 있다.

상기 보호층(50)은 투수포장층의 내구성을 향상시키고, 색상변형 및 마모성을 향상시키기 위해 설치되는 층으로, 스프레이 혹은 롤러 등으로 도포된 폴리올과 이소시아네이트 및 실리콘으로 구성된 저점도 실리콘우레탄계나 아크릴이 포함된 아크릴우레탄계의 보호층으로 이루어질 수 있다.

상기 보호층(50)에 사용되는 저점도 우레탄은 0.15 ~ 0.3 L/m²가 사용될 수 있다.

<실시예>- 1액형 바인더를 이용한 투수포장 시공 방법 및 이에 의해 시공된 투수포장

하기에 기재된 순서대로 수행하여, 1액형 바인더를 이용한 투수포장재(실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 2)를 제조한다.

[실시예 1]

1) 노상면을 잘 고르고, 5~25mm 잡석을 10톤 롤러로 설계된 성형강도를 발현하도록 자중 다짐하여 보조기층을 설치하는 단계;

2) 상기 설치된 보조기층 위에 13mm로 시판되고 있는 쇄석(골재의 입도는 10mm over가 12%, 4～10mm 범위의 골재가 85%, 4mm under가 3%로 구성)을 74중량%, 보통포틀랜드 시멘트 14.7중량%, 황산바륨 0.4%, 고로슬래그 4.8중량%, 6호 규사 6중량%, 글루콘산나트륨 0.1중량%로 구성된 포러스콘크리트 배수층을 롤러 스크리드를 사용하여 포설 및 다짐하는 단계;

3) 설치된 배수층이 양생과정 중 수축 및 팽창에 의해 일어날 수 있는 균열을 제어하는 조인트 설치 단계;

4) 배수층이 완료된 이후 상온에서 24시간~36시간 비닐양생하는 단계;

5) 설치된 배수층 위에 수분산성 폴리우레탄 수지를 롤러나 스프레이를 이용하여 도로 및 침투시키고 일정시간 경화하는 프라이머 설치 단계;

6) 상기 표층에 사용하는 투수포장층용 골재는 흑사로 명명되어 시중에서 시판되고 있는 5~7mm 것을 40중량%, 3~5mm의 크기를 갖는 강자갈을 60중량%를 혼합한 골재를 사용하였다. 혼합골재는 혼합골재와 1액형 바이오 바인더 부분에서 혼합골재를 96.5 중량%가 되도록 계량하고, 1액형 바이오 바인더는 폴리올 주제 38.5 중량%와 이소시아네이트계 경화제 61.5 중량%으로 구성된 것을 3.5중량%를 계량하여 혼합골재에 첨가하여 콘크리트 혼합용 믹서를 사용하여 30초간 골재와 혼합하는 단계;

7) 상기 균일하게 혼합된 혼합물에 0.5~1.5mm의 크기의 가는 규사 혹은 모래를 골재 100 중량부 대비 5 중량부를 첨가하여 골재표면 혹은 골재 주변에 입자들을 위치시키는 단계;

8) 상기 투수포장층용 혼합물을 스크리드나 흙손 등을 이용하여 균일한 두께로 포설하여 재료의 수평을 잡는 단계;(이 때 수평을 잡는 스크리드의 접촉면, 흙 손의 접촉면 등에는 가열 혹은 전열장치 등을 이용하여 표면 온도가 40℃를 넘도록 하여 재료의 충진성과 표면장력을 억제하여 준다)

9) 포설된 투수포장층용 혼합물은 20~50분간 방치하여 자연적 점도가 증가되도록 유도하는 단계;

10) 상기 투수포장층용 혼합물의 점도가 증가하여 악력으로 혼합물을 눌렀을 때, 손에 바인더가 묻어나지 않으면서 다져지는 점도에 도달하면 1톤 롤러나 롤러스크리드, 컴팩터 등을 이용하여 강제 다짐을 실시하는 단계; (이때 1톤 롤러는 진동을 가하지 않는 상태에서 다짐을 해야한다. 진동에 의해서 증가된 점도가 감소하면 바인더의 결합력이 저하하게 되어 포장재를 완성할 수 없다. 또한 롤러 다짐은 1~2회 다짐을 원칙으로 한다. 잦은 다짐으로 골재의 표면에 손상이 발생할 수 있다.)

11) 상기 롤러 다짐으로 구성된 배수층과 투수포장재는 하부층과 상부층의 온도차이 및 사용된 재료의 수축, 팽창 등에 의한 균열억제를 위해 조인트를 설치하는 단계;

12) 설치가 완료된 포장재의 상부에 내구성을 향상시키고, 색상 변형 및 마모성을 향상시키기 위하여 동질 저점도 폴리우레탄을 스프레이 혹은 롤링 등의 방법으로 표면에 도포하는 단계(0.2L/m²)로 구성되는 투수포장재 및 그 시공방법이다.

상기 실시예 1에 따라서 실시된 투수포장재의 물리적 특성은 다음과 같다.

상기 배수층으로 사용된 포러스 콘크리트의 공시체는 압축강도와 공극률은 Φ100×200mm를 3회 다짐을 통하여 제조하였고, 휨강도는 40mm×40mm×160mm의 3연형 몰드에 충진하여 제조하였다. 28일 압축강도는 35.5MPa이었으며, 공극률은 16%, 휨강도는 7.2MPa을 발현하였다.

상기 실시예 1에 따라서 혼합된 상부의 투수포장층재는 압축강도 등의 물리적 특성을 측정하기 위하여 50×50×50(mm) 규브몰드에 충진하여 시편을 제조하였으며, 그 결과 28일 압축강도는 21.8MPa 이었으며, 공극률은 26%, 휨강도는 5.2MPa을 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 표층에 사용하는 골재와 바인더의 혼합비율을 골재 95중량%와 바인더 5중량%로 변경하였다. 그 결과, 28일 재령 압축강도는 24.3MPa, 공극률은 24%, 휨강도는 7.4MPa을 나타내었다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 표층에 사용하는 골재와 바인더의 혼합비율을 골재 93중량%와 바인더 7 중량%로 변경하여 사용하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 28MPa, 공극률은 16%, 휨강도는 8.5MPa을 발현하였다.

[실시예 4]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 표층에 사용하는 골재 중 강모래를 마사볼(물로 세척하여 3~5mm로 선별한 마사골재)로 변경하고, 골재와 바인더의 혼합비율을 골재 95중량%와 바인더 5중량%로 변경하여 사용하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 15MPa, 공극률은 23%, 휨강도는 4.5MPa을 발현하였다. 이러한 강도발현의 특징은 마사볼의 압축강도가 강자갈과 다르기 때문이며, 마사볼에 포함되어 있는 분말 성분들이 바인더를 흡수하기 때문에 바인더가 골재의 표면에 균일하게 포설되지 않은 이유로 판단된다.

[실시예 5]

실시예 4와 동일하게 시행하되, 골재와 바인더의 혼합비율을 골재 90중량%와 바인더 10 중량%로 변경하였다. 세척한 마사볼의 잔존하는 분말성분으로 바인더의 사용량이 증가하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 22MPa, 공극률은 21%, 휨강도는 6.5MPa을 발현하였다.

[실시예 6]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 표층에 사용하는 골재는 강자갈을 제외하고 마사볼과 규사 2호를 중량비로 1:1로 혼합하였으며, 골재와 바인더의 혼합비율은 골재 95중량%와 바인더 5중량%로 변경하여 사용하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 21MPa, 공극률은 22%, 휨강도는 5.7MPa 이었다.

[실시예 7]

실시예 1과 동일하게 시행하되 표층에 사용하는 골재는 흑사 5~7mm 40중량%와 벽돌파쇄 골재(3~5mm) 60중량%을 혼합한 것으로 변경하였으며, 골재와 바인더의 혼합비율은 골재 93중량%, 바인더 7중량%를 사용하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 17MPa, 공극률은 20%, 휨강도는 5.3MPa이었다.

[실시예 8]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 골재는 강자갈을 제외하고 맥반석 골재로 변경하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 18.3MPa, 공극률은 23%, 휨강도는 5.9MPa 이었다.

[실시예 10]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 골재는 3~5mm의 범위를 갖는 규사로 변경하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 19.6MPa, 공극률은 24.8%, 휨강도는 6.3MPa 이었다.

[실시예 11]

실시예 2와 동일하게 시행하되, 골재는 자연흑사 7~9mm 30중량%, 강자갈 3~5mm 50중량%, 마사토로부터 채취 선별된 마사석 5~7mm 20중량%로 변경하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 19.5MPa, 공극률은 24%, 휨강도는 6.8MPa 이었다.

[실시예 12]

실시예 2와 동일하게 시행하되, 규회석과 나이론 섬유를 95:5의 비율로 혼합한 섬유질을 골재와 충전보조골재의 혼합골재 100 중량부에 대해서 0.1 중량부를 첨가하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 18.9MPa, 공극률은 21% 이었고, 휨강도는 9.6MPa을 발현하였다.

[실시예 13]

실시예 5와 동일하게 시행하되, 시멘트 분말을 1액형 바인더 100 중량부에 대해서 50 중량부를 추가로 첨가하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 28MPa로 상승하였고, 공극률은 17%로 감소하였으며, 휨강도는 7.6MPa로 나타났다.

[실시예 14]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 중하중의 롤러 다짐과 프라이머 층을 배제하고, 배수성이 10×10^-1cm/sec의 성능을 나타내는 부직포/그리드를 배수층위에 설치하고 상부의 투수포장층재를 흙손을 이용하여 미장 시공하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 표층에 사용하는 골재와 바인더의 비율을 골재 97.5 중량%와 바인더 2.5 중량 %로 변경하여 사용하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 9.6MPa, 공극률은 28%, 휨강도는 1.4MPa을 나타내었다. 이러한 결과는 바인더의 사용량이 충분치 않기 때문에 골재의 표면에 충분한 양의 바인더가 코팅되지 않아 결합력이 낮은 이유이다.

[비교예 2]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 표층에 사용하는 골재를 자연흑사 7~9mm의 단일 골재로 사용하였으며, 골재 96.5 중량%와 바인더 3.5 중량 %로 변경하여 사용하였다. 그 결과 28일 재령 압축강도는 12.4MPa, 공극률은 31%, 휨강도는 3.4MPa을 나타내었다. 이러한 결과는 내부의 과량의 공극 및 골재와 골재의 접착면적이 적고, 골재와 골재의 중첩부위가 작기 때문에 바인더의 결합력이 충분히 발현할 수 있는 접합부위가 상대적으로 적기 때문에 압축강도 및 휨강도가 낮은 것이다.

10: 기층
20: 배수층
30: 프라이머층
40: 투수포장층
50: 보호층

Claims

기층의 노상을 평탄화하고, 5~25mm 잡석을 일정한 두께로 다짐하여 기층을 설치하는 기층 시공 단계(S1); 기층 위에 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 6호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 배수층기재를 일정한 두께로 도포하고 다지는 배수층 시공 단계(S2); 적층된 배수층을 상온에서 24~36시간 양생하는 배수층 양생 단계(S3); 양생된 배수층 위에 1 액형 수분산형 폴리우레탄계 프라이머를 도포 및 침투시키고 일정시간 경화하는 프라이머층 시공 단계(S4); 프라이머층의 상부에 바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형바이오바인더에 입도가 3~9mm인 투수포장층용 골재를 혼합하되, 투수포장층용 골재와 1액형바이오바인더의 혼합 비율이 중량비로 100 : 3.5 ~12로 혼합된 투수포장층재를 프라이머층 표면에 포설하는 투수포장층 시공 단계(S5)를 포함하는 투수포장재를 시공하는 방법에 있어서,
상기 배수층 시공 단계(S2)는 배수층 양생 단계(S3)에서 배수층이 수축 팽창에 의해 균열이 발생하는 것을 방지하도록 조인트를 설치하고,
상기 투수포장층 시공 단계(S5)는 폴리올과 이소시아네이트 혼합물로 이루어진 1액형 바이오바인더의 점도를 낮추어 수평을 잡는 작업이 용이하게 하고, 표면에 접착되지 않도록 롤러의 표면을 40 ~80도로 예열하며,
상기 투수포장층 시공 단계(S5)에 의해 시공된 투수포장층재의 표면에 폴리올과 이소시아네이트 및 실리콘으로 구성된 저점도 실리콘우레탄계 혹은 아크릴이 포함된 아크릴우레탄계로 이루어진 보호재를 도포하는 보호층 시공 단계(S6)를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공방법.
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제1항에 있어서,
상기 투수포장층 시공 단계(S5)에서는 다짐에 의해서 설치된 투수포장층재와 배수층의 수축 및 팽창에 의해서 발생할 수 있는 크랙 및 균열을 억제하기 위해 줄눈(masonry joint)을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공방법.
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제1항에 있어서,
상기 투수포장층은 휨강도를 향상시키고 잠재적 증점제로서 골재의 중량에 따른 재료분리를 막기 위한 섬유질을 첨가되는 것을 특징으로 하는 1액형 바인더를 이용한 투수포장재 시공방법.
제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한항의 방법으로 시공되는 투수 포장으로,
(A)지층(G)의 노면을 다듬질한 후 5~25mm 잡석을 일정한 두께로 도포한 후 다듬질한 기층(10); (B)상기 기층에 적층되고, 중량비로 시멘트 15~17%, 황산바륨 0.3~0.5%, 고로슬래그 3.6~5.1%, 6호 규사 5~7%, 글루콘산나트륨 0.07~0.15%, 12~15mm 입도 쇄석골재 74%로 혼합하여 제조된 포러스 콘크리트 배수층(20); (C)상기 배수층의 상부에 도포되고, 상온에서 경화하며 물에 접촉이 되어도 핀홀이 생성되지 않고, 팽창되지 않는 1액형 분산형 폴리우레탄계 프라이머로 이루어진 프라이머층(30); (D) 바이오 폴리올(bio polyol)과 경질 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyols)이 혼합된 주제와, 이소시아네이트 화합물로 구성되는 경화제를 중량비로 30~100 : 30 ~100으로 혼합한 1액형 바이오바인더에 입도가 3~9mm인 투수포장층용 골재를 혼합하되, 투수포장층용 골재와 1액형 바이오바인더의 혼합 비율이 중량비로 100 : 3.5 ~12로 혼합된 것을 프라이머층 표면에 포설된 투수포장층(40);을 포함하되,
상기 투수포장층용 골재는 칼라골재, 천연의 화산석, 도자기 파쇄골재, 벽돌 파쇄 골재 중 어느 하나 이상의 혼합 골재이고,
상기 투수포장층(40)에는 투수포장층용 골재 100중량부에 대해, 0.5~1.5mm의 크기를 갖는 자연 혹은 인공골재로 이루어진 충전보조골재가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 1액형 바인더를 이용한 투수포장.
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제7항에 있어서,
상기 투수포장층(40)의 표면에는 보호층(50)이 더 형성되고,
상기 보호층(50)은 스프레이 혹은 롤러로 도포된 폴리올과 이소시아네이트로 구성된 저점도 폴리우레탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 1액형 바인더를 이용한 투수포장.
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제7항에 있어서,
상기 투수포장층은 휨강도를 향상시키고 잠재적 증점제로서 골재의 중량에 따른 재료분리를 막기 위한 섬유질을 첨가되는 것을 특징으로 하는 1액형 바인더를 이용한 투수포장.