KR200289645Y1

KR200289645Y1 - 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록

Info

Publication number: KR200289645Y1
Application number: KR2020020018860U
Authority: KR
Inventors: 이영렬
Original assignee: 주식회사 삼기칼라콘
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2002-09-16

Abstract

본 고안은 일정 크기로 분쇄된 폐타이어칩을 이용하여 폐타이어칩 층과 하부는 콘크리트층으로 구성된 단면을 갖는 투수 콘크리트 블록에 관한 것이다.

본 고안의 폐타이어칩 층이 형성된 투수 콘크리트 블록은 폐타이어칩을 이용하여 투수성을 갖고, 걷기 편한 도로를 만드는 수단을 제공하여, 투수 및 통기성이 우수하며 블록의 하층부는 투수콘크리트로 되어 있어 안정성이 좋고, 또한 환경폐기물인 폐타이어를 보도 또는 도로의 포장재료로 사용함으로써 자원 재활용과 환경보호에 기여할 수 있다. 조깅이나 걷기 운동에 아스팔트나 보도블록 등 단단한 노면보다는 완충효과가 있는 기능적인 도로를 제공한다.

본 고안의 폐타이어칩 층이 형성된 투수 콘크리트 블록으로 보도와 도로를 포장하면 지반으로 투수된 빗물이 건조기에는 수분으로 증발될 수 있으므로 가로수의 생명수로 활용되고, 호우나 폭우, 장마철 등에는 공공수역과 도시의 하수도, 하천, 강의 범람 방지에 기여한다. 또, 노면에 물이 고이지 않고 스며들어 안전한 통행이 가능하고, 도로의 경우에는 수막 현상이 없어져 차량의 안전운행이 가능하며, 우수한 흡음성은 차량 통행 소음 해소에 도움이 된다.

Description

폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록{Porous concrete block with waste tire chip layer}

더욱 구체적으로는 하부는 투수 콘크리트 층을 갖고, 상부에는 폐타이어를 분쇄하여 얻은 칩을 재활용한 조성물 층을 형성하여, 내구성과 견고성이 우소하고, 탄력성 및 투수성을 보장하여, 보도, 자전거도로, 산책로(공원, 골프장) 등의 포장에 유효한 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록에 관한 것이다.

최근 자동차 산업의 발달로 인하여 폐타이어의 발생량이 급격하게 늘어나 사회적인 문제로 대두되었다. 이에 따라 폐타이어 처리 문제는 매우 시급한 실정인데, 매립지 부족, 환경오염 및 지역 주민의 혐오시설 기피 등으로 어려움을 겪고 있다. 폐타이어의 처리는 자원의 효율적인 재활용이라는 측면과 환경 보존적인 측면에서 조속히 해결되어야 할 문제로 대두되고 있다.

폐타이어는 여러 종류의 합성 고무류가 주원료로 제조되어 높은 열량을 가진 폐기물이지만 환경오염발생 문제(다이옥신 배출)로 함부로 태울 수 없는 데다 생활수준 등의 향상으로 재활용에 대한 관심과 기존 처리 공정에서의 경제성이 낮아 적체량이 심화되어 환경 파괴와 여러 환경 문제를 유발시킬 수 있는 문제들을 안고 있다.

종래의 도로 포장용 블록은 쇄석 등의 골재와 모래 및 시멘트를 일정 비율로 혼합한 뒤 형틀에서 찍어내어 경화시킴으로써 제조하게 되는 일반적인 보도블록과 폐타이어나 폐고무를 파쇄 및 분쇄하여 얻어지는 미세한 고무칩에 접착제와 안료를 혼합한 후, 상기 혼합물을 특정한 금형에 넣고 성형하여 만드는 고무 블록 등이 있다.

그러나, 이와 같은 보도블록은 역시 투수가 되지 않아 하천 범람의 원인이 되기도 하고, 지하생태계 파괴, 지하수의 부족, 토양의 사막화 등의 환경문제를 일으킨다.

한편 순수하게 고무로 제조한 고무블록은 태양열에 노출될 경우 설치 후 블록 표면의 온도가 높이 올라가 고무 냄새를 많이 유발하게 된다. 또한 2층 구조로 되어 있는 고무 블록은 하절기에 자체가 높은 태양열의 흡수로 블록면의 온도로 급격히 상승하며 블록의 탄성층이 하부 지지층과 분리되는 등의 문제점을 노출시키고 있다.

종래의 도로 포장용 보도블록은 쇄석 등의 골재와 모래 및 시멘트를 일정 비율로 혼합한 뒤 형틀에서 찍어내어 경화시킴으로써 제조하게 되는 일반적인 보도블록과 폐타이어나 폐고무를 파쇄 및 분쇄하여 얻어지는 미세한 고무칩에 접착제와 안료를 혼합한 후, 상기 혼합물을 특정한 금형에 넣고 성형하여 만드는 고무 블록 등이 알려져 왔다.

기존의 투수성 블록은 줄눈을 처리할 때 공극을 메우는 등 불편한 점이 많아 사용에 어려움이 있었다. 또한 일반적인 보도블록은 탄성이 없어 보행시의 느낌이 딱딱하다는 문제점 등 경제적 및 효용성의 측면에서 문제점이 있었다. 일부 고무블록에서는 투수성을 부여하기 위하여 여러 개의 구멍을 인위적으로 뚫기도 하지만, 큰 효과를 나타내지는 못하고 있다.

본 고안은 위와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 지반으로 투수된 우수가 건조기에 지표로 증발되는 쌍방향 투수성으로 가로수에 대한 생명수의 원활한 공급 및 공공수역이나 도시의 하천, 강의 범람을 예방하고, 신속한 투수에 따른 미끄럼 저항으로 안전하고, 편안한 통행과 난반사에 의한 시각장애를 해소하며, 우수한 흡음성에 의한 차량 소음을 감소시킬 수 있는 도로 포장용 폐타이어칩 칼라투수블록을 제공하는데 있다.

이와 같은 종래의 보도블록은 그 내부 재질상의 조직이 치밀하여 블록면을통하여서는 빗물이나 공기도 통과될 수 없었다.

특히 우천시 빗물이 스며들지 않고 계속 고여 있어 보도상의 통행을 방해하는 원인이 되기도 하며 빗물 등이 지하로 침투되지 못하여 하천의 범람원인이 되고 지하수가 고갈되며 토양이 사막화되는 원인이 되기도 한다.

본 고안은 이러한 문제점들을 해결하고자 한 것으로서, 그 목적은 폐타이어칩을 이용한 블록 내부조직에 공극을 형성하여 통기 및 투수가 될 수 있는 폐타이어칩 칼라투수블록을 제공함에 있다. 그러기 위해서는 폐타이어칩 혼합물을 형틀에 넣어 성형할 때 일반 블록보다 결합재의 양을 많이 사용하고, 기존 고무블록처럼 가압하지 않고 가볍게 눌러 공극을 유도하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 또 다른 목적은 사회적 환경문제인 폐타이어를 재활용하는 것으로 고무가 갖는 탄력성으로 인해 보행시 충격을 흡수하여 피로를 줄일 수 있고, 넘어져도 부상을 최소화할 수 있으며, 노약자의 관절보호 등 보행자를 보호할 수 있는 특징이 있다.

제1도는 본 고안에 의한 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록 포장층의 단면도이다.

제2도는 본 고안에 의한 블록의 사시도 및 단면도이다.

제1도 및 제2도에 따라 본 고안을 상세히 설명한다.

본 고안은 블록의 하부에 5~13㎜ 골재로 된 투수콘크리트 층을 형성하고, 입도를 2.5~13㎜로 조정한 폐타이어칩에 바인더, 안료가 혼합된 폐타이어칩 층을 상기 투수콘크리트 층위에 용도에 적합한 두께(보통의 경우는 10~20㎜정도)로 형성하여 만든다.

투수콘크리트층은 골재의 입도를 조정하여 콘크리트가 투수성을 갖도록 한 것으로서 본 고안의 고안자는 이미 특허 제132371호로 등록된 '칼라 투수 콘크리트'에 특허권을 보유하고 있다. 이 발명은 잔골재를 사용하지 않고 6-10mm의 단입도 골재를 사용함으로서 투수성을 향상시킨 투수콘크리트에 대한 것이다. 본 고안의 투수콘크리트층은 특허등록제132371호의 투수콘크리층 위에 폐타이어칩 층을 형성한 것이다.

본 고안에서 투수콘크리트층은 특허등록제132371호가 그 자체로서 마감처리가 되므로 골재가 굵으면 표면이 거칠어 질 우려가 있고, 그 한계는 10mm이었다. 그렇지만 본 고안에서는 투수콘크리트층에 사용하는 골재는 투수콘크리트 층 상부에 폐타이어칩 층이 추가로 형성되기 때문에 특허등록제132371호 보다 약간 굵어도 상관없다. 따라서 본 고안의 투수콘크리트 층에서 사용하는 골재는 5-13mm 범위를 사용한다.

투수콘크리트층에 사용하는 재료의 배합예는 13㎜ 이하 골재(입도 범위 : 13㎜체를 90~100% 통과하고, 10㎜체를 70~100% 통과하고, 5㎜체를 0~20% 통과하며, 2.5㎜체를 0~5% 통과하는 골재) 1560~1716㎏/㎥, 시멘트 300~380㎏/㎥, 물 84~133㎏/㎥(물-시멘트비 28~30%정도), 혼화제 0.2~0.5㎏/㎥를 혼련하여 사용한다. 이렇게 재료를 배합하면 투수계수 1X10^-3cm/sec, 압축강도 100-300kg/㎠을 얻을 수 있다.

본 고안에서 사용하는 폐타이어칩 층은 2.5mm - 13mm의 폐타이어 칩 100g에대하여 바인더 7-20g, 무기계 안료 1-5g 비율로 혼합하여 사용한다. 바인더는 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 등 다양한 수지를 사용할 수 있다.

표1은 여러 가지 폐타이어 칩 크기에 따른 배합사례를 나타낸 것이다.

	폐타이어칩(g)	바인더(g)	안료(g)	폐타이어 칩의 입도
No.1	100	15	4	2.5㎜~5㎜
No.2	100	13.75	3.75	2.5㎜~7㎜
No.3	100	13.75	3.75	2.5㎜~10㎜
No.4	100	13.75	3.75	5㎜~10㎜

여기서 사용한 폐타이어 칩은 한국자원재생공사에서 생산판매하는 제품을 구입하여 사용하였다. 재생공사에서 판매하는 폐타이어 칩의 규격은 5mm, 7mm, 10mm가 있으며, 이를 구입하여 입도를 조정하기 위하여 각 규격을 2.5mm 체, 5mm 체에서 남은 것으로 입도를 조정하였다. 현재 시판되는 규격에는 13mm 칩이 없지만 이 크기 역시 사용가능할 것으로 판단된다. 투수성을 갖는 폐타이어칩의 입도는 2.5~5㎜, 2.5~7㎜, 2.5~10㎜, 5~10㎜, 2.5~13㎜, 5~13㎜이고, 본 고안이 적용되는 용도에 따라 적절히 선택하여 사용한다.

그리고 바인더는 우레탄을 사용하였으며, 애경화학의 PR-2000-85이었다.

다음으로 폐타이어 칩의 크기에 따른 투수성 시험을 하였다.

폐타이어 칩 층의 투수성은 층을 구성하는 칩의 크기에 따라 달라진다. 폐타이어 칩의 크기에 따라 달라지는 투수성능을 평가하기 위하여 투수계수를 측정하여 표2에 기록하였다.

	폐타이어 칩 입도	투수계수(㎝/sec)
No.1	5~10㎜	10.85×10^-2
No.2	2.5~10㎜	10.68×10^-2
No.3	2.5~7㎜	8.57×10^-2
No.4	2.5~5㎜	8.34×10^-2

표2의 투수계수를 계산하는 식은 다음과 같다.

여기에서 K:투수계수(cm/sec)

L:포장체표층의두께(cm)

a:용기의단면적(cm2)

A:투수단면적(cm2)

h1:측정개시수위(cm)

h2:측정종료수위(cm)

t1-t2:투수시간

계산된 투수계수값을 보면 크게 차이가 나지 않는데, 이는 다짐이 적고, 폐타이어칩 간의 공극이 크기 때문인 것으로, 블록의 경우는 압착력을 가해서 제작하게 되므로 조금 더 작은 값을 가질 것으로 기대되고, 포장체의 경우도 바인더의 양을 늘려서 사용하게 되면 공극을 채우게 되어 조금 더 작은 값을 가질 것으로 판단된다.

위 결과는 폐타이어 칩 층이 투수성을 갖도록 입도를 조정한 경우이고, 만약 비투수성을 필요로 하는 경우에는 자원재생공사에서 판매하는 5㎜, 7㎜, 10㎜ 등의 폐타이어칩을 그냥 배합하면 된다. 위 판매하는 칩에는 미세한 분말부터 소정 규격의 크기까지 다양한 입자가 섞여 있어 판매상태 그대로 사용하면 불투수성을 갖는다. 불투수성을 갖는 경우 폐타이어칩의 입도는 0-5㎜, 0-7㎜, 0-10㎜, 0-13mm의 입도를 갖는다.

도1은 본 고안의 폐타이어칩 칼라투수블록의 포장 단면도이고, 도2a는 폐타이어칩 칼라투수블록의 사시도이며, 도2b는 그 단면도이다.

도시된 바와 같이 폐타이어칩 층이 형성된 콘크리트 블록은 상부는 페타이어칩 층이 형성되고, 하부는 투수콘크리트 층으로 구성되어 있다.

여기서, 폐타이어칩 층의 크기는 투수콘크리트 층보다 1-2mm 정도 크게 제작된다. 기존 투수성 블록은 줄눈 처리에서 문제가 있었으나, 본 고안은 폐타이어칩의 탄성을 이용하여 줄눈에 모래를 채우지 않고, 그냥 설치할 수 있다.

본 고안의 폐타이어칩 층이 형성된 콘크리트 블록의 제조과정은 다음과 같다.

투수콘크리트 층을 형성하기 위하여, 형틀에 투수콘크리트를 부어 성형하고 가열·가압하여 초기 양생한다. 투수 콘크리트 층이 양생되면 그 위에 폐타이어칩혼합물을 넣고 양생하여 칩 층을 형성한다.

상층부를 성형할 때는 압력을 많이 가하면 공극이 막혀 투수성능을 발휘하지 못하므로, 적절한 압력으로 가압하며, 따로 열은 가하지 않는다. 어느 정도 경화가 되면 탈형하여 자연양생을 하여 폐타이어칩 층이 형성된 콘크리트 블록을 완성한다.

이상과 같은 본 고안의 폐타이어칩 층이 형성된 투수 콘크리트 블록은 폐타이어칩을 이용하여 투수성을 갖고, 걷기 편한 도로를 만드는 공법으로서, 다음과 같은 효과가 있다.

투수 및 통기성이 우수하며 블록의 하층부는 투수콘크리트로 되어 있어 안정성이 좋고, 또한 환경폐기물인 폐타이어를 보도 또는 도로의 포장재료로 사용함으로써 자원 재활용과 환경보호에 기여할 수 있다. 조깅이나 걷기 운동에 아스팔트나 보도블록 등 단단한 노면보다는 완충효과가 있는 기능적인 도로를 제공한다.

Claims

투수 콘크리트 층; 및

상기 투수 콘크리트 층 위에 10~20㎜두께로 형성한 폐타이어칩 층;

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록.
제1항에서, 상기 폐타이어칩 층은 투수성을 갖기 위하여 2.5mm - 13mm의 폐타이어 칩 100g에 대하여 바인더 7-20g, 무기계 안료 1-5g 비율로 혼합한 것으로 형성된 폐타이어칩 층인 것을 특징으로 하는 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록.
제2항에서, 상기 폐타이어칩 층은 용도에 따라 각각 2.5mm - 5mm, 2.5mm - 7mm, 2.5mm - 10mm, 5mm - 10mm, 2.5mm - 13mm, 5mm - 13mm의 입도범위를 갖는 것을 특징으로 하는 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록.
제1항에서, 상기 폐타이어칩 층은 불투수성을 갖기 위하여 0mm - 13mm의 폐타이어 칩 100g에 대하여 바인더 7-20g, 무기계 안료 1-5g 비율로 혼합한 것으로 형성된 폐타이어칩 층인 것을 특징으로 하는 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록.
제3항에서, 상기 폐타이어칩 층은 용도에 따라 각각 0mm - 5mm, 0mm - 7mm, 0mm - 10mm, 0mm - 13mm의 입도범위를 갖는 것을 특징으로 하는 폐타이어칩 층을 형성한 콘크리트 블록.
제1항에서, 상기 투수 콘크리트 층은 13㎜이하 골재(입도 범위 : 13㎜체를 90~100% 통과하고, 10㎜체를 70~100% 통과하고, 5㎜체를 0~20% 통과하며, 2.5㎜체를 0~5% 통과하는 골재) 1560~1716㎏/㎥, 시멘트 300~380㎏/㎥, 물 84~133㎏/㎥, 혼화재 0.2~0.5㎏/㎥를 혼합하여 제조한 것인 것을 특징으로 하는 폐타이어칩 층을 형성한 투수 콘크리트 블록.