KR19980068371A - 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법과 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 도로 위에 시공되어 차량의 제동효과를 높이기 위한 골재에 관한 것이며, 그 목적은 제강슬래그를 이용하여 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법과 그 골재를 이용한 미끄럼 방지용 도로의 시공방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제강슬래그의 부피팽창비가 1% 이하가 되도록 시효처리한 후 파쇠·분급하여 구성되는 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 표층, 기층, 보조기층 및 원지반으로 이루어지는 도로에 미끄럼 방지용 골재를 시공하는 방법에 있어서, 상기 제강슬래그 골재를 2㎜미만:1-30중량%, 2㎜이상-4㎜미만:50-85중량%, 4㎜이상-6㎜이하:5-35중량%로 분급하여 엑폭시수지와 혼합하고 이 혼합물을 상기 표층 위에 뿌려 가압하여 이루어지는 미끄럼 방지용 골재를 이용한 도로의 시공방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법과 시공방법

본 발명은 각종 도로의 표층에 시공되어 차량의 제동효과를 높이기 위한 골재에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 제강슬래그를 이용한 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법과 그 골제를 이용한 미끄럼방지용 도로의 시공방법에 관한 것이다.

최근, 승용차의 대중화와 더불어 교통사고의 증가 추세로 각종 도로의 급커브, 언덕, 교차점, 곡선부분 등에서 차량 주행속도 감속을 통한 교통사고예방의 필요성이 점점 커지고 있다.

종래, 이러한 필요의 일환으로 도로위에 요철을 만들어 운전자의 주의를 환기시켜 차량의 주행속도를 감속하는 방법이 사용되었으나, 상기 방법은 주행차량의 급정지로 차량에 무리가 생기고 만일 차량의 감속이 안되는 경우 오히려 차량 일부분이 파손되는 문제가 도로가 손상되는 일이 자주 발생하여 원상복구에 시간이 소요될 뿐 아니라 교통사고 예방 및 교통의 흐름에 크게 움을 주지 못하고 있는 실정이다.

다른 방법으로는 도로위에 장석을 박아 차량의 주행속도를 감속시키는 방법이 이용되었는데, 도로 파손으로 인해 이 또한 도로의 수명을 단축시키는 문제가 발생하고 있다.

상기와 같이 차량의 주행속도를 물리적 또는 인위적으로 감소시킴으로써 생기는 제반 문제를 해결하기 위하여 천연암인 편암, 규사, 금강사 등을 적당한 입도로 파쇄한 골재를 도 1과 같이 시공하여 차량의 타이어와 도로의 마찰계수를 높여 차의 제동거리를 단축시킴으로써 차량의 흐름과 운전자의 승차감의 저하없이 교통사고를 예방하기 위한 방법이 새로운 기술로 각광 받고 있다.

그러나, 차량의 제동력 향상을 위해 도로에 시공되는 천연골재는 골재의 강도가 다소 약하여 시공후 골재가 파손되고, 골재와 골재의 공극이 커져서 운행중 급정지를 하면 제동정지 거리가 기대 효과에 크게 못 미치는 문제가 있다. 또한, 이러한 천연 골재는 양질의 품직을 갖춘 제품의 구입이 어렵고, 가격도 고가여서 상용하기가 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써 제철소 부산물인 제강슬래그를 안정화 처리함으로써 내구성, 미끄럼저항성, 시공성 등이 우수한 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 미끄럼 방지용 골재를 적절한 입도의 구성비로 하여 도로에 시공함으로써 제동효과가 우수한 미끄럼 방지용 도로의 시공방법을 제공하는데 있다.

도 1(a)는 미끄럼 방지용 골재가 시공된 도로의 단면을 나타내는 단면도

(b)는 미끄럼 방지용 골재가 도로에 시공된 일례를 나타내는 모식도

도 2는 시효처리기간에 따라 제강슬래그의 입도별 부피팽창비를 나타내는 그래프

도 3은 본 발명의 미끄럼 방지용 골재를 나타내는 사진과 그 골재가 시공된 도로의 일례를 나타내는 사진

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제강슬래그의 부피팽창비가 1% 이하가 되도록 시효처리한 후 파쇄·분급하여 구성되는 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 표층, 기층, 보조기층 및 원지반으로 이루어지는 도로에 미끄럼 방지용 골재를 시공하는 방법에 있어서, 상기 제강 슬래그 골재를 2㎜미만:1-30중량%, 2㎜이상-4㎜미만:50-85중량%, 4㎜이상-6㎜이하:5-35중량%로 분급하여 엑폭시수지와 혼합하고 이 혼합물을 상기 표층 위에 뿌려 가압하여 이루어지는 미끄럼 방지용 골재를 이용한 도로의 시공방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 미끄럼 방지용골재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

일반적으로 슬래그는 크게 고로 슬래그와 제강 슬래그로 구분되며, 제강슬래그는 다시 전로슬래그와 전기로슬래그로 나뉘어 진다.

본 발명에서는 천연암석과 유사한 성분을 가지며 비중이 2이상인 제강슬래그이면 모두 사용 가능하다. 특히, 본 발명에 적합한 글래그는 천연암보다 무겁고 견고한 비중이 3이상으로 강도 특성이 우수하며, 그 입도가 16㎜이하이면 더욱 좋다. 보통 제강슬래그는 CaO와 SiO₂가 주성분으로 이루어져 있는데, 본 발명에 적합한 제강슬래그의 대표적인 조성으로는 CaO:40-50%, SiO₂:13-25%, 산화철(FeO, Fe₂O₃):15-20%, Al₂O₃:1-10%, MgO:6-7%, MnO:4-6%를 예로 들 수 있다.

본 발명에서는 제강공정에서 큰 덩어리로 나온 후 적당한 크기로 파쇄되어진 제강슬래그를 도로의 골재로 이용하기 위해서 상기 석회석(CaO) 성분중 유리석회석(Free CaO)을 안정화시키는 시효처리를 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 제강슬래그 골재가 시효처리 없이 도로위에 시공도면 제강슬래그의 석회석중 유리석회석(Free CaO)성분이 하기 반응식(1)와 같이 공기중의 물(H₂O)을 숩게 흡수하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)으로 되고, 이에 따른 부피팽창을 일으켜 골재의 강도가 약화되어 도로에 악영향을 일으키기 때문이다. 즉, 골재로 사용하기 위해서는 시효처리에 의한 안정화가 필요하다.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂…… (1)

본 발명에서 제강슬래그의 강도 약화를 방지하기 위해 실시되는 시효처리방법은 제강슬래그를 오토클레이브처리하거나 수증기에서의 시효처리하는 것은 물론 별도의 설비없이 대기중에 자연시효처리 할 수 있다. 제강슬래그를 대기중의 수분과 접촉하도록 하는 자연시효처리후에는 슬래그의 수화반응을 완료한 다음 슬래그 덩어리의 내부가 반응하여 팽창되면서 작은 덩어리로 자연파쇄되고 파쇄된 슬래그는 더 이상의 수화반응과 부피팽창이 없이 골재가 최종적으로 안정화된다.

제강슬래그를 미끄럼 방지용 골재로 사용하기 위한 대기중 시효처리시 가장 중요한 문제는 슬래그에 따른 적절한 부피팽창비를 얻는 것이다.

본 발명에 의한 시효처리에 있어 제강슬래그의 부피팽창비가 1% 이하가 되는 팽창안정성을 유지하는 것이다. 그 이유는, 제강슬래그를 일반골재로 사용할 때는 부피팽창비가 3% 이하여도 그 용도를 충분히 만족할 수 있으나, 미끄럼 방지용 골재는 도로 표층에 시공되어 항상 대기중의 물과 접촉함으로 팽창비를 최대한 낮추는 것이 요구되기 때문이다. 특히, 미끄럼용 골재는 차량하중으로 골재가 붕괘되는 것을 방지하기위해서는 부피팽창비가 1%이하로 최대한 안정된 제강슬래그 골제가 각별히 요구되는 것이다.

본 발명자의 실험결과에 의하면 도 2에 나타낸 바와 같이 부피팽창비가 1% 이하가 되기 위해서는 제강슬래그 입도가 30㎜이상의 경우 8개월 이상의 기간이 소요되며, 제강슬래그 입도가 20-30㎜의 경우 6개월의 기간이 소요되며, 16㎜이하의 경우 15-30일의 기간이 소요되었다. 즉, 제강슬래그 입도가 작을수록 부피팽창이 안정화되는 기간이 단출되는데, 그 이유는 제강슬래그중에 있는 유리석회석이 대기중 물과 반응할 수 있는 조건이 더 유리하기 때문이다. 따라서, 본 발명에서 자연시효처리기간은 부피팽창비가 1%이하가 되는 15-30일간 할 수도 있으며 시효기간을 단축하기 위하여 물을 살수할 수도 있다.

상기와 같이 시효처리한 후 시공이 보다 편리하고 장시간 사용할 수 있는 특성을 고려하여 적절한 입도로 파쇄·분급하는데, 바람직한 크기는 차량의 제동거리, 골재의 공극, 접착성, 마모성 및 시공성이 우수한 6㎜이하의 범위로 파쇄·분급하는 것이다.

상기와 같이 파쇄·분급된 미끄럼방지용 골재는 시효처리 과정에서 골재분말에 미분의 가루가 부착되는 수가 있으며, 이러한 미분가루는 골재의 비중과 흡수량에 영향을 미치므로 물로 세척하고, 자연 건조하거나 고온의 온도 약 60℃이상의 온도에서 건조할 수도 있다. 상기와 같이 제조된 골재는 도로의 미끄럼 방지 수단으로 시공되도록 제공되어진다.

이하, 본 발명의 미끄럼 방지용 골재의 시공방법에 대하여 도 1을 일례로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 제조된 6㎜이하의 미끄럼 방지용 골재를 2㎜미만의 세골재는 10-30중량%, 2㎜이상-4㎜미만의 중간골재는 50-85중량%, 4㎜이상-6㎜이하의 골재는 5-35중량%로 구성되도록 하여 시공하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 4㎜이상-6㎜이하의 골재가 많은 경우 골재와 골재의 맞물림 사이에 공극이 증가되어 접착성이 낮은 골재가 쉽게 떨어지고, 시공후 장기 유지보수에 비용이 증가되기 때문이다. 상기 2㎜이상-4㎜미만의 골재 즉, 중간 골재량이 많은 경우 4㎜이상-6㎜이하 및 2㎜미만의 골재량이 감소되어 접착성과 골재의 공극으로 인한 맞물림이 좋지 않아 미끄럼 저항을 높이지 못한다. 상기 2㎜미만의 세골재는 10-30중량%의 범위를 벗어나는 경우 굵은 골재와 중간골재의 공극으로 인한 맞물림이 열악해진다.

싱가와 같이 입도 분포를 가지는 골재를 도로에 접착하기 위한 방법은 우선, 상기 골재를 엑폭시수지와 혼합하고, 이 혼합물을 도 1(a)와 같이 형성된 원지반, 보조기층, 기층, 표층으로 이루어지는 도로의 표층위에 도 1(b)와 같이 뿌려 가압하여 시공할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

중량% CaO:46%, SiO₂:20%, 산화철(FeO, Fe₂O₃):18%, Al₂O₃:5%, MgO:6%, MnO:5%로 이루어지고 16㎜이하의크기로 파쇄된 전로슬래그의 부피팽창비가 1%이ㅎ가 되도록 20일동안 대기중에 방치하여 시효처리한 다음 6㎜이하의 크기로 파쇄·분급하고, 상기 골재의 흡수율, 비중, 마모율, 유해물질 잔존여부를 측정하였다. 이때, 측정방법과 그 결과는 아래에 나타내었다.

상기와 같이 실시한 결과

1)흡수율

흡수율은 토목재료시험방법에 의하여 측정한 결과 1-2%로서 천연골재의 흡수율이 약 4-5%인 것과 비교하여 흡수율이 우수하여 골재의 강도 특성이 우수한 것이라 사료되었다.

2)비중

천연암인 편암의 비중이 2.5, 경암의 비중이 3인 것과 비교하여 본 발명의 골재의 비중은 3.4로 골재가 견고하고 무거워 강도와 내구성이 우수함을 알 수 있다.

3) 마모율

차량의 급제동시 골재 마모시험을 로스안젤스 시험 D방법으로 한 결과 마모율이 15-18%로서 내구성이 우수하였다.

4) 유해물질

유출시험결과 용출수의 유해물질은 검출되지 않아 본 발명의 골재를 자연골재로 대치할 수 있는 충분한 조건을 확인할 수 있었다. 따라서, 천연 자원의 절약면에서 제철 부산물을 재활용함으로 자연보호에 기여하고 환경 친화적 골재로서 크게 공헌할 것으로 사료된다.

[실시예 2]

실시예 1의 골재를 하기표 1과 같이 입도별로 중량비를 달리하여 분급한 후, 골재를 엑폭시수지와 혼합한 다음, 이 혼합물을 도 1(a)와 같이 원지반, 보조기층, 기층, 표층으로 이루어지는 도로의 표층위에 도 3과 같이 뿌려 가압하고 시공한후 하기표 1과 같이 측정한 다음 그 결과를 학표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기표 1에 나타난 바와 같이 비교예(1)의 경우 4㎜이상-6㎜이하 골재가 적고, 2㎜미만의 세골재가 많아 골재와 도로 표층의 접착성과 골재간의 공극이 적어 맞물림 불량으로 차량의 타이어와 골재가 시공된 도로와의 미끄럼마찰저항에 큰 향상효과가 없었다.

또한, 비교예(2)의 경우 4㎜이상-6㎜이하 골재가 많고, 2㎜이상-4㎜미만의 중간 골재가 적어 골재와 도로 표층의 접착성과 골재간의 공극이 커서 맞물림 및 차량의 타이어와 골재가 시공된 도로와의 미끄럼마찰저항에 큰 향상효과가 없었다.

또한, 비교예(3)의 경우 4㎜이상-6㎜이하 골재가 아주 많고, 2㎜이상-4㎜미만의 중간 골재가 매우적어 골재와 도로 표층의 접착성과 골재간의 공극이 커서 맞물림이 매우 불량하여 차량의 타이어와 골재가 시공된 도로와의 미끄럼 마찰저항이 효과가 다소 미흡하였다.

반면에 본 발명의 조건을 만족하는 발명예(1-2)의 경우 골재와 도로 표층의 접착성과 골재간의 맞물림 특성이 우수하였다.

특히, 종래 노면의 미끄럼 마찰저항 60-70정도이나 발명예의 경우 미끄럼 방지 골재 사용후 미끄럼마찰저항이 100이상으로 기존 노면보다 40-6-0% 증가하였다. 이러한 미끄럼 마찰저항값은 노면의 표면 조직과 시험기의 평면 슬라이더간의 마찰 저항에 대한 상관관계를 나타내는 값이므로 타이어에 의한 마찰저항은 이보다 클 것으로 사료된다.

또한, 실제 주행시험을 한 결과, 종래의 요철 또는 장석을 도로에 설치하여 교통사고를 예방하는 방법은 차량 주행시 운전자의 승차감이 뒤떨어지고, 차량의 흐름을 억제하여 교통체증의 문제가 있었으나, 본 발명은 제강슬래그를 원료로한 미끄럼방지 골재를 규격별로 사용함으로서 운전자의 승차감이 타제품을 사용하는 것보다 훨씬 좋고, 교통흐름에 별 영향없이 없었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제철산업에서 발생되는 부산물인 제강 슬래그를 안정화시키는 시효처리후 절적한 입도로 파쇄함으로써 자연골재보다 가격이 저렴하고, 강도, 흡수율, 안정도, 접착성, 미끄럼저항성, 마모율 등의 제반 물성이 뛰어남과 동시에 자원을 리싸이클링하여 환경친화적인 미끄럼 방지용 골재를 제공할 수 있고, 상기 제공된 골재는 적절한 입도 구성비로 도로에 시공함으로써 노면의 마찰계수를 높이고 골재와 골재의 맞물림, 내구성, 그리고 시공이 편리하며 장기간 유지되어 교통사고를 예방 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

특히, 본 발명의 미끄럼 방지용 골재는 시가지 교차점의 정지선, 고속도로의 곡선부 급구배 구간 및 미끄럼 마찰계수가 적은 노면등의 교통사고 취약부에 시공되어 교통체증없이 도로의 교통 위험요소 제거 및 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 제강슬래그의 부피팽창비가 1%이하가 되도록 시효처리한 후 파쇄·분급하여 구성되는 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 파쇄·분급은 제강슬래그 입도가 6㎜이하로 행함을 특징으로 하는 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제강슬래그는 CaO:40-50%, SiO₂:13-25%, 산화철(FeO, Fe₂O₃):15-20%, Al₂O₃:1-10%, MgO:6-7%, MnO:4-6%로 이루어짐을 특징으로 하는 도로의 미끄럼 방지용 골재의 제조방법.
4. 표층, 기층, 보조기층 및 원지반으로 이루어지는 도로에 미끄럼 방지용 골재를 시공하는 방법에 있어서,

   제 1항의 제강슬래그 골재를 2㎜미만:10-30중량%, 2㎜이상-4㎜미만:50-85중량%, 4㎜이상-6㎜이하:5-35중량%로 분급하여 엑폭시 수지와 혼합하고 이 혼합물을 상기 표층 위에 뿌려 가압하여 이루어짐을 특징으로 하는 미끄럼 방지용 골재를 이용한 도로의 시공방법.