KR20010067731A

KR20010067731A - 생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트 포장방법

Info

Publication number: KR20010067731A
Application number: KR1020010013065A
Authority: KR
Inventors: 최선용
Original assignee: 최선용
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2001-07-13

Abstract

본 발명은 생명수를 저장하는 탄성체 투수 콘크리트의 포장방법(도1)에 관한 것으로 일반 통상의 투수성 포장과 같이 쇄석기층포설 및 다짐 후 시멘트, 골재, 물, 플라이애쉬 또는 폴리머 그리고 저감수축제 완결제가 배합된 제품을 기층용 투수콘크리트(8)에 포설하고 난 다음 다짐이 완료되면 수분보호를 위해 보강포(10)을 도포하여 양생을 시킨 후 고분자 합성수지에 특수시멘트 토너, 회석제가 혼합된 결합제를 기층용 투수콘크리트(8) 상부와 표층콘크리트(14) 부위가 접착될 수 있도록 양 사이드에 일차적으로 분사하여 프라이머 층(12)을 형성시킴으로써 탄성체 투수콘크리트의 공정이 개시된다.

이러한 전기공정을 거쳐 그 위에 겉보기 용적의 깨끗하고 내구성 있는 #8번 골재를 포설 및 다짐을 하고 전기 결합재를 골고루 분사하여 포장체를 갖춘 후 속경화 림스프레이로 탑코팅(16)하므로서 실적율과 다짐율을 제외한 공극율 10∼25%정도의 연속 공극으로 고투수율을 자랑할 수 있는 강력한 고무탄성체 투수콘크리트 포장(20mm∼30mm) 방법이 완성된다.

이러한 방법으로 완성된 탄성체 포장은 첫째 빗물 등이 지중에 침투됨으로 미생물 서식을 물론 토양에 수분을 공급하여 사막화를 방지하고 둘째 고분자 합성 수지에 혼화재가 혼합된 결합재가 분사된 포장체로써 내구성 및 내마모성이 강하고 물리적 화학적 성질이 우수하여 박피현상 및 균열발생이 전혀없어 반 영구적이며 셋째 지반의 부등침하가 발생하여도 빗물등의 고임이 없어 평탄성이 양호하고 탄력성이 풍부한 생명수를 저장하는 탄성체투수콘크리트(일명 생탄콘)의 포장방법(도1)을 제공하는데 그 의의가 있다.

Description

생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트 포장방법{Elastic and Permeable concrete pavement structure to storing basic water}

본 발명은 인도, 자전거 전용도로, 산책로 및 단지내 도로와 소형 주차장 그리고 광장등의 공간부위에 공히 포장할 수 있는 생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트의 포장방법(도1)에 관한 것으로 보다 상세하게는 기층용 투수콘크리트(8) 상부의 도포된 보강포(10)를 덮은 후 고분자 합성 수지와 특수시멘트 그리고 혼화제가 혼합된 혼합물을 분사하여 양 사이드에 프라이머 층(12)을 형성 결합시키고 겉보기 용적의 깨끗한 내구성 있는 #8 골재를 포설하면서 표층면을 정리하고 다짐을 한다. 이렇게 완성된 전기공정에 결합재를 골고루 분사하며 다짐하므로 실적율과 다짐율을 제외한 공극율은 10∼25% 정도의 연속 공극으로 높은 투수율과 장기간의 투수기능을 확보할 수 있었고 강력한 접착력의 고무탄성체 포장으로서 박피와 균열현상을방지하였으며 이로 인한 내구성과 내마모성이 강하여 반 영구적인 생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트 포장방법(도1)을 제시할 수 있었다.

이에 반해 종래의 투수콘크리트 포장은 일반적으로 노상, 휠타층(모래), 쇄석기층 및 투수콘크리트 층으로 되어 있는 것과 투수콘크리트 층 상부에 다시 박층의 세립도 투수콘크리트 층을 둔 포장방법이 있었는가 하면 천연 쇄석과 투수성 수지로 혼합하여 얻어진 혼합재를 일반 콘크리트 층 표면위에 미장식으로 포장하는 방법이 있는데, 이러한 포장방법은 투수성 수지와 혼합된 천연쇄석 혼합재가 콘크리트층 표면과 접착 불량으로 균열이 발생되면서 혼합재가 들뜨거나 부분적으로 떨어져 나가 표층부위가 파손되는 현상이 있다.

더욱이 전자의 박층 세립도 투수콘크리트 포장방법 역시 기층 투수콘크리트 층과 박층의 이중 시방이 굳지 않는 콘크리트 제품의 문제점인 콜트조인트(Cold Joint) 현상으로 접착 불량 결함이 있고 건조수축에 따른 균열 발생으로 내마모 및 내구성이 약하여 박층부위에 포장체가 들뜨는 문제점이 있다. 이러한 국내특허(제134989호)-세립도 투수콘트리트의 박층 포장방법의 청구범위 제1항을 살펴보면 일반 통상의 투수성 포장에서와 같이 노상을 정리하고 휠타층을 포설하며 쇄석기층을 포설 및 이를 다짐하는 공정전기 공정의 쇄석기층 상부의 기층용 투수콘크리트를 포설 및 다짐하는 공정전기 공정의 기층용 투수콘크리트의 다짐 완료 후 표면의 수분이증발하기 전에 중량비로 3mm체에서 80% 이상 통과하고 1mm체에서 10% 이하 통과되는 세립도의 쇄석, 시멘트, 물이 혼합된 세립도 투수 콘크리트를 박층(10~30)으로 포설 및 다짐한 후 이를 통상의 방법으로 양생하고 건조시키는 공정전기 공정의 세립도 박층 투수콘크리트의 표면에 폴리머를 충분히 살포하는 공정 및 통상의 방법으로 캇터기로 가로 줄눈 세로 줄눈을 하여 양생하여 포장을 완성시키는 공정을 포함하는 세립도 박층 투수콘크리트 포장 방법과 일본 특허(제11-1360호) - 투수성 콘크리트 및 그 포장 방법의 청구범위 제1항을 보면 시멘트, 골재, 물, 감수제 및 소석재를 혼합하여 얻어진 혼합물을 노반이나 노상에 설치한 후 이 설치면 표면에 천연쇄석과 투수성 수지를 혼합하여 얻어진 혼합재로 포장하는 것을 특징으로 하는 투수성 콘크리트가 제시되고 있는가 하면 일본특허(제 8-4205호)-투수성 포장방법과 일본특허(제6-108406호)-육상경기장 등에 전천후형 포장체의 표면층 시공 방법등이 제시되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 굳지 않는 콘크리트 제품인 종래의 투수콘크리트 포장방법에 대한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 투수성 포장의 생명력인 겉보기 용적의 공극율 10~25% 정도의 연속공극으로 고투수율과 장기간의 투수기능을 같고 있으면서 빗물등을 노상에 침투시켜 토양과 가로수 등에 자연수를 공급함으로 인해 미생물 서식은 물론 건조기에 투수된 수분이 증발되어 도시의 사막화를 예방하고 공공수역, 도시하천, 강 등에 범람을 방지할 수 있는 천연댐 역할을 할 수 있도록 개량된 탄성체 투수콘크리트 포장방법을 제공함에 있다.

둘째, 윤하중이나 동해 현상으로 보조기층(6)이 파손되더라도 시멘트와 혼합된 고무탄성체 포장인 표층(14)은 휨강도와 인장강도의 확보에 의하여 균열이나 침하 현상이 전혀 없는 탄성체 투수콘크리트 포장을 제공하는데 있다.

셋째, 보수 및 복구공사가 발생하여도 현장에서 즉각 조치하여 통행시킬 수 있으므로 유지 관리비가 절감되는 경제적인 탄성체 투수콘크리트를 제공하는데 그 의의가 있다.

넷째, 기층용 투수콘크리트(8)의 배합 및 생산시에는 환경오염에 문제되는 안료는 사용하지 않으며 줄눈 및 캇팅의 공종과 표면처리 강화제가 불필요한 경제성 있는 탄성체 투수콘크리트 포장을 제공함에 있다.

다섯째, 세립도 투수콘크리트 박층 포장은 기층 투수콘크리트와 박층 부위에 콘크리트 타설이 일체화되지 않아 접착 불량이 발생되는 콜드 조인트(Cold Joint) 현상의 문제점을 해결하기 위하여 양생을 시키고자 보강포(10)를 도포하였고 양생 후 고분자 합성수지에 혼화제가 혼합된 결합재를 골재에 분사시켜 포장체를 형성한 고무탄성체 투수콘크리트 포장방법을 제공하는데 있다.

여섯째, 투수성 수지에 천연 수지를 혼합하여 얻어진 혼합재를 콘크리트 표면에 미장 포장하는 방법은 포장표면과의 접착 불량과 수지의 신장율로 박리현상 및 균열이 발생되기에 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 보강포(10)를 도포하여 양생을 시킨 후 접착력이 강한 고분자 합성수지에 특수시멘트, 토너, 회석재가 혼합된 결합재를 분사하여 프라이머 층(12)을 형성시키고 여기에 골재를 포설한 후 전기결합재를 골고루 분사함으로써 내마모와 내구성이 강한 방 영구적인 탄성체 투수콘크리트를 제공함에 있다.

일곱 번째, 기층 투수콘크리트 층(8)과 표층(14) 사이에 보강포(10)를 도포함으로써 접착력을 강화시켰고 비산먼지 등이 빗물등과 함께 다 공극으로 투수될 때 연속 공극으로 이루어지는 기층 투수콘크리트 층(8)의 공극이 막히지 않아 투수기능이 장기간 유지될 수 있는 탄성체 투수 콘크리트를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 의한 포장방법을 나타낸 단면도

도2는 본 발명에 의한 공정도

본 발명의 기층용 투수콘크리트(8)에는 시멘트, 골재, 물 그리고 혼화재인 플라이애쉬 또는 폴리머와 완결제를 혼합하였고 혼화제로는 수축저감제, AE감수제를 소정의 비율로 배합하여 투수콘크리트 층을 형성시켰으며 여기에 보강포(10)를 도포함으로써 수분증발을 억제시켜 양생이 되도록 하였고 표층의 공극으로 빗물 등이 투수될 때 비산 먼지와 오물을 걸러내는 여과 과정으로 투수기능을 장기화 시켰는가 하면 기층 투수콘크리트(8)와 표층(14)의 접착을 강화시켜 균열이 발생하지 않도록 하였으며 표층(14) 부위에는 고분자 합성수지에 특수시멘트, 토너, 회석제를 배합 비율로 혼합한 후 전기 결합재를 골재위에 분사함으로써 탄성체 투수콘크리트 포장이 형성되는 것을 특징으로 한 생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트 포장방법(도1)이 제공된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

1. 사용재료

가)시멘트

시멘트는 비중이 3.14이고 분말도가 3,200cm2/g 이상이면서 강열감량이 3.0% 이하인 보통 포틀랜드 시멘트와 특수 시멘트를 사용하였으며, 화학 조성 및 물리적 성능은 표 1-1과 1-2와 같다.

표 1-1 보통 포틀랜드 시멘트 화학조성 및 물리적 성능

SiO₂(%)	Al₂O₃(%)	Fe₂O₃(%)	MgO(%)	SO₃(%)	CaO(%)	강열감량(%)	비중	분말도(cm²/g)	비고
20.5	5.8	3.5	3.0	1.8	62	2.0	3.14	3,200

표 1-2 백색 포틀랜드 시멘트 화학조성 및 물리적 성능

가. 화학성분(%)

Ig.loss	Insol	SiO₂(%)	Al₂O₃(%)	Fe₂O₃(%)	CaO(%)	MgO(%)	SO₃(%)	비고
1.7	0.1	23.4	4.7	0.2	65.8	1.8	2.4

나. 물리적 성능

비중	분말도	응결	곡강도(kg/cm²)	압축강도(kg/cm²)	비고
비중	비표면적	초결(h-m)	종결(h-m)	7일	28일	7일	28일
3.07	3820	2-35	4-30	57.1	72.6	285	401

나) 골재

탄성체 투수성 콘크리트에 사용되는 골재는 큰 것과 작은 것이 적당히 혼입된 입도형을 가지면서 깨끗하고 단단하며 내구적인 것이고 유해한 흙, 점토, 유기 불순물이 포함되지 않으며 경화 페이스트의 강도보다 높은 강도를 가지고 있는 표준입도 골재 #56번과 #8번 골재를 사용하였으며 골재별 표준입도는 표 2-1과 2-2와 같다.

표 2-1 잔골재의 표준입도(KSF2526)

체번호(공정치수)	체통과 무게 백분율(%)
10mm	100
No.4(5.0mm)	95~100
No.8(2.5mm)	80~100
No.16(1.2mm)	50~85

표 2-2 굵은 골재의 표준입도

골재번호

체의 공칭치수

체의 통과량 백분율(%)

골재의 공칭치수(mm)

100

90

75

65

50

40

25

19

13

10

No.4

No.8

No.16

357

50~No.4

100

95~100

35~70

10~30

0~5

4

40~19

100

90~100

20~55

0~15

0~5

467

40~No.4

100

95~100

35~70

10~30

0~5

5

25~13

100

90~100

20~55

0~10

0~5

56

25~10

100

90~100

40~75

15~35

0~15

0~5

57

25~No.4

100

95~100

25~60

0~10

0~5

6

19~10

100

90~100

20~55

0~15

0~5

67

19~No.4

100

90~100

20~55

0~10

0~5

7

13~No.4

100

90~100

40~70

0~15

0~5

8

10~No.4

100

85~]100

10~30

0~10

0~5

다) 함성고분자

폴리머 콘크리트 재료로서 결합재인 시멘트의 대용 혹은 시멘트와 같이 사용하는 콘크리트의 총칭으로서 불포화 폴리에스테르, 에폭시 폴리우에탄, 프란, 페놀 등의 열경화성 합성수지를 말하며 합성 고분자로 만들어진 탄성체 투수콘크리트는 일반적으로 혼합 후 1시간 이내에 고열을 내면서 경화하고 재령 1일에서 압축강도 200∼500kg/cm2 인장강도 50kg/cm2 이상이 되지만 경화 초기에는 0.05∼0.1% 수축하는 성질이 있으며 사용되는 초경화림스프레이의 화학조성 및 물리적 성능은 표 3-1과 같다.

표 3-1 초속경화림스프레이

	림스프레이-100	림스프레이-200	림스프레이-300	림스프레이-400(난연 Type)
점도(cps/25℃)A액/B액	800/900	80/900	300/900	60/1000
불휘발분(%)	100	100	100	100
배합비(부피)A액/B액	100/100	100/100	100/100	100/100
경도	90(Shore A)	60(Shore A)	70(Shore A)	50(Shore A)
인장강도(kgt/cm²)	130	200	330	140
신율(%)	250	90	20	90
인열강도(kgt/cm²)	45	90	95	85

라) 혼화재

혼화재료는 시멘트, 물, 골재 이외의 재료로서 몰탈콘크리트에 특별한 품질을 부여하거나 성질을 개선하기 위하여 첨가되는 재료로 탄성체 기층 투수콘크리트에 사용된 혼화제는 플라이애쉬 또는 폴리머와 완결제이고 표층투수콘크리트에는 회석제, 토너를 시멘트량의 5% 정도 이상을 혼합하여 사용하였다.

마) 혼화제

혼화제는 물리 화학적 작용에 의해 경화 전후의 콘크리트 및 경화중의 콘크리트 성질을 개선하거나 경제성 향상 등의 목적으로 사용되는 재료로서 탄성 기층 투수 콘크리트에 사용된 혼화제로는 수축저감제, AE 감수제를 용적에 계산되지 않는 시멘트량의 1% 정도 이하의 약품적으로 소량 사용하였다.

2. 탄성체 투수콘크리트의 실험

가)투수성 콘크리트의 배합 및 측정

투수성콘크리트는 빗물 등이 포장체를 통과할 수 있도록 연속공극을 가지는 다공성 콘크리트로서 굵은 골재만 사용하고 모래와 같은 잔골재는 사용하지 않고 만드는 것으로 제한된 크기의 골재 주위에 시멘트 풀이 형성되어 골재들을 결합시키는 원리로서 전기 사용재료로 구성된 탄성체 투수성 콘크리트 배합비를 살펴보면 기층 투수콘크리트(8)에 사용된 시멘트는 서로 결합될 수 있을 정도의 양인 260∼400kg/m³, 물-시멘트 비는 30% 정도이고 골재는 #56번 골재로 최대치수는 25mm이고 공극율은 10~25% 정도로 사용목적에 따라 결정하며 단위 시멘트 양은 320kg/m³이며 혼화재는 15∼20kg/m³정도로 콘크리트의 배합을 정하였다. 그리고 표층 투수콘크리트(14)에는 합성 고분자로 칼라우레탄을 20∼40kg/m³사용하였으며 혼화재는 3∼5kg/m³정도로 혼합하였고 이러한 결합재를 최대치수 10mm인 #8 골재위에 분사하여 포장체를 형성시킨 후 측정한 결과 연속 공극율은 19.0%에서 24.1%의 범위를 나타내었고 투수계수는 0.39cm/sec에서 0.70cm/sec 까지 나타났으며 압축강도와 인장강도는 재령 14일에서 169kg/cm²와 18.2kg/cm²를 나타내었는가 하면 재령 28에서는 압축강도가 254kg/cm²이며 인장강도는 26.9kg/cm²를 나타내었다.

나) 투수성에 미치는 연속공극율과 투수계수

가장 이상적인 투수성 콘크리트는 투수성과 강도가 높은 것으로서 이것으 연속 공극율이 크고 공극율이 작은 것을 말한다.

이렇게 연속된 공극을 많이 생기게 하면 투수계수는 자연적으로 높아지고 압축강도는 커지는 것이다.

더욱이 혼화재를 혼합한 탄성체 투수성 콘크리트와 혼화재를 넣지 않은 일반 투수성 콘크리트를 비교하면 혼화재를 종류별로 5%와 10%를 사용하였을 때 사용량이 10% 일때보다 5% 사용하였을때의 연속 공극율이 높은 것을 알수 있었고 혼화재를 혼합하지 않은 일반 투수성콘크리트와 비교하여 혼화재를 5% 정도 혼합하였을 경우의 투수계수는 일반 투수성 콘크리트 보다 투수계수가 25% 정도 적은 것을 알 수 있으나 건설 교통부의 도로 포장 설계시공지침에서 제안한 투수계수 1×10^-2cm/sec 보다는 25배 정도 큰것이며 압축강도와 인장강도가 증진된 혼화재를 혼합한 탄성체 투수성 콘크리트로 만족할 수 있었다. 그리고, 탄성체 투수성 콘크리트에서 혼화재 혼합량 5%일 경우 3종류의 투수계수를 혼화재별로 비교해 본 결과 KSL362 폴이머,플라이애쉬, 칼라우레탄 순으로 나타났으며 압축강도의 크기는 투수계수크기와 반대로 칼라우레탄, 플라이애쉬, KSL362 폴리머 순으로 나타났다.

또한, 혼화재를 혼합한 포장체의 강도증진을 알아본 결과 혼화재를 넣지 않은 포장체보다 압축강도는 70∼100% 이상 인장강도는 50~70% 정도 크게 나타났다.

본 발명에 따른 탄성체 투수콘크리트는 기층투수콘크리트층(8) 상부에 보강포(10)을 도포하여 양생 시 수분증발을 방지하도록 하였고 표층투수콘크리트(14)와 밀착 접목될 수 있도록 칼라우레탄 수지(KSF3211)에 특수시멘트, 회석제, 토너를 혼합한 결합재를 양 사이트에 분사시켜 프라이머층(12)을 형성 후 #8번 골재를 포설 및 다짐하고 나서 전기 결합재를 골고루 분사시켜 포장체를 구성하고 난 후 속경화림스프레이로 탑코팅(16)하므로써 내마모와 내구성이 강한 고강도 제품을 확보하게 되었으며 다음과 같은 이점을 가진다.

가) 빗물 등이 지중에 침투되어 미생물서식은 물론 토양에 수분을 공급하여 가로수 등에 자연수를 공급하여 도시의 사막화를 방지할 수 있다.

나) 표층이 고분자 합성수지에 혼화재가 혼합된 결합재가 골재에 분사된 포장체로서 내구성 및 내마모성이 강하고 물리적 화학적 성질이 우수하여 발피 현상과 균열발생이 전혀없는 반 영구적 포장체이다.

다) 지반의 부등침하가 발생하여도 빗물등의 고임이 없어 평탄성과 탄력성이 양호하여 통행에 지장이 없다.

라) 보수 및 복구공사가 발생하여도 현장에서 믹싱 타설하여 통행시키므로 유지관리비가 절감된다.

마) 기층 투수콘크리트에 보강포를 도포하므로서 콜트조인트(Cold Joint) 문제점을 해결하였고 비산먼지 등이 표층의 공극을 통해 침투될 때 보강포에 의하여 걸러짐으로서 연속공극으로서의 투수기능을 장기간 유지시킬 수 있었다.

바) 기층투수콘크리트 제품을 벳치프랜트로 생산할 시 환경오염에 문제되는 안료는 사용하지 않으며 줄눈 및 캇팅의 공종과 표면처리 강화제가 불필요하게 되어 보다 경제적이 된다.

사) 시공 후 30분~1시간 이내에 통행이 가능하므로 공기를 단축시킬 수 있다.

Claims

기층용 투수콘크리트(8)에는 시멘트, 골재, 물 그리고 혼화재인 폴리머 또는 플라이애쉬를 혼합하였고 혼화제로는 수축저감제, 완결제를 소정의 비율로 배합하여 투수콘크리트층을 형성시켰으며 표층 투수콘크리트(14) 칼라우레탄 수지(KSF3211)에 백시멘트, 토너, 회석제를 소정의 배합비율에 의거 혼합한 후 전기 결합재를 골재위에 골고루 분사하여 포장체를 형성시킨 후 속경화림스프레이로 탑코팅(16) 하는 것을 특징으로 하는 생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트 포장방법(도1)
제1항에 있어서 기층용 투수콘크리트(8) 상부에는 보강포(10)를 도포하여 양생 및 콜드조인트(Cold Joint) 현상을 해결하고 장기간의 투수기능을 확보하는 것을 특징으로 한 생명수를 저장하는 탄성체 투수콘크리트 포장 방법(도1)