KR200393573Y1 - 폐시멘트콘크리트 및 탄성칩으로 시공한 투수성 탄성바닥재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐타이어, 폐폴리우레탄(수지)고무 제품을 비롯한 각종 폐고무는 물론 폐시멘트콘크리트 등의 폐기되는 자원의 재활용으로 시공경비의 절감, 공기단축은 물론 환경공해의 피해를 줄이고 투수성을 갖게하므로서 토양의 재순환계로의 기능을 살릴 수 있는 친환경적인 탄성바락포장재로서 원토 또는 보조기층 위에 골재의 규격을 적절히 선택하여 최상의 내전단력과 내충격성을 발휘할 수 있는 쇄석기초층을 형성하고 그 위에 쇄석기초층의 간극(공간)에 충진되어 쇄석기초층의 내전단력 향상과 함께 상층에 적층되는 보강탄성바닥층과의 강력한 접착으로 보강탄성바닥층의 밀림현상을 보강하는 폐시멘트 콘크리트 분쇄층이 형성되며 보강탄성바닥층 위에 적층되는 표면바닥층은 강력한 접착력으로 보강탄성바닥층과 접착되어 탄성층을 형성함과 동시에 투수성을 갖게 되는 폐시멘트콘크리트 및 탄성칩으로 시공된 투수성탄성바닥재

Description

폐시멘트콘크리트 및 탄성칩으로 시공한 투수성 탄성바닥재{ELASTIC PAVEMENT OF PREMEATING WATER USING WASTE CEMENTCONCRETE AND ELASTIC CHIP}

본 고안은 폐시멘트콘크리트 및 탄성칩으로 시공한 투수성 탄성바닥재에 관한 것으로 구체적으로는 통상의 원토 또는 보조기층 위에 쇄석기초층, 폐시멘트콘크리트 분쇄층, 보강탄성바닥층 표면탄성바닥층의 순서로 적층시킨 폐시멘트콘크리트 및 탄성칩으로 시공한 투수성 탄성바닥재에 관한 것이다.

최근 우리나라에는 아파트의 재건축, 수명이 다한 고층 건축물, 폐기되는 보도블럭, 시멘트콘크리트 차도 및 보도의 개보수 등으로 발생되는 시멘트콘크리트 골재 폐기물의 양은 실로 엄청나며 또한 자동차 산업의 발달과 수요의 급증으로 발생하는 폐타이어, 그리고 공업재료, 건축재료 및 생필품의 다양화로 폐합성수지를 비롯한 합성고무폐기물의 발생량 또한 날로 증가하고 있는 실정이다.

이와 같은 폐기물은 매립한다 해도 수십년이 지나도 쉽게 분해되지 않으며 토양이 오염되어 토양의 재순화계로서의 기능을 상실하게 되며 유기성 폐기물은 소각해도 2차 공해를 유발시키는 폐기물질로 환경오염의 주범으로서 이들의 처리문제는 심각한 것이라 아니할 수 없고 오늘날에 살고 있는 인류들이 해결할 당면한 과제가 아닐 수 없다.

이와 같은 문제점 해결의 일환으로 폐기되는 시멘트 콘크리트 및 골재 등은 매립지의 매립용이나 일정크기로 파쇄하거나 미세분말화하여 콘크리트 몰탈 또는 시멘트 몰탈용의 새로운 골재 또는 모래와 함께 첨가하여 사용하고 도로의 보조기층 또는 포장공사의 보조기층의 충진물로 사용되나 소비량은 극히 미미하고 이용의 효율성 또한 극히 미흡한 실정이다.

그리고 폐타이어는 선박의 가장자리 그리고 항만 또는 선착장의 도크벽면, 도로구조물 등에 원형그대로 부착 고정하여 완충부재로 사용하는가 하면 폐타이어를 일정크기로 세절 입자화하여 접착제의 혼합으로 보도, 광장, 공원 각종 운동용 코트 등에 탄성포장재로 이용하고 있으며 좀더 효율적인 이용으로는 폐타이어를 일정크기로 절단하여 이를 과산화수소 희석용액에 침지 고열 및 고압으로 처리하여 가황처리한 고무특성을 없애고 가소성을 부여하므로서 미가황고무(원료고무)의 특성이 부여되도록 재생처리하기도 한다.

그밖에 합성고무들도 위와 같은 방법으로 이용되거나 재생처리되고 있으나 그량이 극히 미미하고 부가가치가 낮은 분야에 이용되고 있는 실정이다.

이상과 같은 폐기물의 종래 이용방법을 구체적으로 예시하면 국내등록특허공보 등록번호 제10-0441861호(공개일자:2002.09.16)에 의하면 발명의 명칭을 "폐타이어, 폐우레탄 컬러고무칩을 이용한 투수성 탄성포장재의 시공방법에 관한 것으로 이와 같은 투수성 탄성포장재는 노상층(원토)층 위에 필터층(모래), 프라이마층, 하부지지층, 상부탄성층의 순서로 적층된 고무칩을 이용한 투수성 탄성포장재로서 우선 이와 같은 포장재에 있어서 선행조건은 투수성, 내구성, 탄성 등이 선행되어야 한다. 그러나 이와 같은 포장재는 필터층 위에 프라이마 층이 형성되어 있다. 원래 프라이마층은 방수공법에 방수목적으로 형성되거나 방수, 기밀성이 요구되는 도로에 첨가되거나 토목 건축에 있어서 금속구조물의 외기차단용 표면 코팅용으로 이용되고 있어 이와 같은 바닥포장재에 기초층이 형성되어야 할 위치에 프라이마층을 형성함은 투수성을 기대하기 어렵다.

또한 내구성에 있어서도 차도, 보도, 광장 등에 시공되는 탄성포장재는 우수한 충격강도 및 전단강도가 선행되어야 하고 이와 같이 시공하기 위해서는 우수한 기초층이 확보되지 않고서는 지지층이나 상부탄성층이 아무리 잘 설계되어도 공중누각에 불과하다. 예를들어 아스팔트 또는 탄성포장재에 있어서 통상의 원토층(노상층)이나 보조기층 위에 적층되는 기초층이 충격이나 전단력에 견딜 수 있도록 설계되어야만 외부의 악조건에 의한 소성변형을 최소화 할 수 있고 이로 인해 내구성을 연장시킬 수 있다. 특히 기초층에 있어서는 골재의 사용 그것도 크기의 선택에 큰 영향을 받게 되는 골재의 사용으로 맞물림의 역학적 효과에 의한 우수한 전단력을 확보하지 않으면 않된다. 그럼에도 불구하고 이건 포장재에 있어서는 아스팔트 또는 이와 같은 탄성포장재에 있어서 최우선적으로 요구되는 전단력을 확보할 수 있는 기초층이 결여되어 있다.

또 다른 종래기술로서 투수콘이라 하여 자갈이나 쇄석에 고점도의 고무화 아스팔트, 폴리우레탄 수지 그리고 합성수지 등으로 두껍게 코팅하여 기초층 위에 포설한 후 열 로울러 다짐하므로서 자갈 또는 쇄석에 코팅된 코팅층끼리 접착되어 간극이 형성된 포장층이 형성되는 바닥포장재로 시공 초기단계에 어느기간까지는 투수기능도 우수하고 잘 견디나 시간이 경과하면 자갈 또는 쇄석, 서로간의 접착력이 약하고 자갈 또는 쇄석이 외부충격을 흡수하지 못하므로서 표면층으로부터 박리되고 한번 파임현상이 일어나면 기하 급수적으로 박리현상이 가속화되는 문제점이 있어 결국 사양화되는 바닥포장재로 전락되었다.

그밖에도 기존의 방식으로 콘크리트 또는 아스콘시공 마감 후 그 위에 탄성포장재를 타설한 바닥포장재도 있으나 이는 콘크리트 양생에 소요되는 시간이 길어 공기가 길어지고 콘크리트층과 탄성포장재층이 확연히 구분되어 탄성층의 밀림현상이 두드러지게 나타나며 투수성 또한 기대할 수 없는 바닥포장재라 하겠다.

본 고안은 폐타이어, 폐폴리우레탄 수지제품을 비롯한 각종 폐고무는 물론 페콘크리트(시멘트) 등의 폐기되는 자원의 재활용으로 시공경비의 절감, 공기단축은 물론 환경공해의 피해를 줄이고 투수성을 갖게 하므로서 토양의 재순환계로의 기능을 살릴 수 있는 친환경적인 바닥포장재로서 기능적으로는 쇄석기초층의 골재규격을 적절히 선택하여 최상의 내전단력과 내충격성을 발휘할 수 있는 쇄석기초층을 확보하고 그 위에 쇄석기초층의 간극(공간)에 충진되어 기초층의 내전단력 향상과 함께 탄성층과의 강력한 접착으로 탄성층의 밀림현상을 보강함은 물론 탄성칩의 크기 선택과 적절한 바인더의 선택으로 투성을 확보한 우수한 투수성을 갖는 투수성 탄성바닥재를 제공함에 있다.

본 고안은 재생(순환) 시멘트 콘크리트 또는 재생(순환) 골재와 탄성칩으로 시공하여 종래 탄성포장재(바닥재) 또는 투수성의 탄성포장재(바닥재)의 문제점을 개선하여 내구성, 내전단력, 내충격성이 뛰어난 투수성 탄성포장재(바닥재)에 관한 것으로 이를 구체적으로 설명하면 종래 아스팔트 포장재 또는 탄성포장재(바닥재)에 기본적으로 시공하는 원토층(노상층) 또는 보조기층(1) 위에 도 1에서와 같이 쇄석기초층(2), 폐시멘트콘크리트 분쇄층(3), 보강탄성바닥층(4), 표면탄성바닥층(5)의 순서로 타설 시공한 투수성 탄성포장재에 관한 것이다.

여기에서 쇄석기초층은 12㎜ 쇄석이 80wt%, 5㎜의 쇄석 15wt%, 나머지가 2㎜의 작은 쇄석이거나 또는 굵은 모래를 균질성을 갖게끔 혼합시켜 다짐한 쇄석기초층이며 이 세석기초층 위에 다짐으로 적층되는 층은 폐시멘트콘크리트 분쇄층이고 이층은 6㎜에서 분말입자까지 균일하게 분포되도록 시멘트 콘크리트를 분쇄하여 다짐한 층으로서 쇄석기초층과 탄성층을 연결시키는 일종의 가교층이라 할 수 있다.

또한 폐시멘트 콘크리트 분쇄층 위에 적층되는 1차 탄성 바닥층(보강탄성바닥재)는 폐기된 고무 특히 페타이어, 합성고무제품, 폴리우레탄 제품 등을 세절한 고무칩, 타르, 경화성 폴리우레탄 접착제(바인더)를 혼합 경화시킨 탄성 바닥재로서 배합비는 탄성 고무칩 입경 5~6㎜ 범위의 것을 50~60wt% 경화형폴리우레탄 접착제 8~10wt%, 나머지가 타르(Tar)로 구성되며 표면탄성바닥층은 입경 3㎜~4㎜의 고무 또는 폴리우레탄칩 80~85wt%에 15~20wt% 경화형 폴리우레탄 수지접착제를 사용하여 포설 다짐한 표면바닥층이다.

이상의 쇄석기초층에 있어서 쇄석크기의 차이와 각각의 함량은 다짐 작업후 내전단력을 향상시킴에 있어 필수조건이라 할 수 있다.

좀더 구체적으로 설명하면 12㎜ 전후의 쇄석이 강력한 다짐으로 맞물림이 형성된 상태에서 발생되는 단위 간극에 충진될 수 있는 가장 큰 입도가 5㎜ 전후이고 12㎜의 큰 입자와 5㎜ 입자가 충진되어 맞물림이 형성된 상태에서 발생되는 간극에 충진될 수 있는 가장 큰 입자가 2㎜ 전후의 작은 입자 내지는 굵은 모래라 할 수 있으며 이와 같이 형성된 쇄석기초층이 내전단력이 가장 우수한 것으로 나타났다.

폐시멘트 또는 재생골재층의 입자는 적어도 쇄석기초층의 요철면에 박힐 수 있고 또한 하층탄성바닥층의 타르를 흡수하여 고화되므로서 층의 수평 지지력을 갖일 수 있어야 하므로 미끄럼을 방지할 수 있는 최대 골재 입자 6㎜에서 타르를 다량 흡수하여 고화될 수 있는 분말입자까지 균일하게 분포된 입자가 필요하다.

또한 하층 탄성바닥층은 전술한 바와 같이 고무칩 또는 폴리우레탄칩 50~60wt%, 경화성 우레탄 바인더 8~10wt%, 나머지가 타르(Tar)로 구성되는 조성비로서 여기에서 타르는 아스팔트와 생산과정이 다르고 또한 성분비도 서로 다른 판이한 재료로서 물리적 화학적 특성이 달라 사용 후의 재료의 거동과 공용성도 크게 차이를 보이며 특히 타르는 우수한 접착력과 삼투 경화성이 있어 시멘트 콘크리트 분쇄층에 대부분의 량이 침투하여 시멘트 콘크리트 분쇄층을 경화시키므로서 이층의 수평지지력을 갖게 하므로서 전체층의 내전단력이 향상되고 초기 단계에서는 고무칩 또는 폴리우레탄칩에 가소성을 부여하므로서 다짐 작업시 시멘트 콘크리트 분쇄층의 세골재에 박혀 요철면을 형성할 수 있도록 하므로서 층간의 밀림현상을 방지하고 타르의 우수한 접착력으로 층간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 또 경화형 폴리우레탄 접착제는 고무칩 또는 폴리우레탄칩간에 강한 접착력으로 접착시킨다. 또 여기에서 폴리우레탄 접착제의 량을 많이 사용하면 칩과 칩사이에서 발생하는 간극(공간)을 메우게 되므로서 투수성을 기대할 수 없으며 타르는 접착제의 뭉침을 방지한다.

또한 투수성에 관계되는 것은 칩입자의 크기가 균일해야하며 작거나 미세입자가 포함되면 투수성이 나빠진다. 요약하면 크기가 일정한 고무칩을 사용해야하며 접착제의 량을 가능한 한 적게 사용하는 것이 좋다.

그러므로 보강탄성바닥층에서는 고무 또는 폴리우레탄칩의 크기가 5~6㎜로 크기 범위로 한정되고 폴리우레탄 바인더 역시 8~10wt%에 불과하다.

표면탄성바닥층에 있어서는 고무 또는 폴리우레탄칩의 크기가 3㎜~4㎜ 전후의 균일성을 갖는 입자 85~90wt%와 10~15wt%의 경화형 폴리우레탄 바인더를 사용하고 있으며 표면층이므로 치밀성 있어야 하므로 칩의 크기가 제1 탄성 포장층보다 적어야 하고 접착제의 사용량도 탄성칩과 접착제로만 비교할 때 표면탄성바닥층의 접착제 사용량이 보강탄성바닥층의 접착제양과 비슷하거나 약간 적다.

위와 같은 구성으로 이루어지는 각층의 시공방법은 쇄석기초층은 원토층(노상층)이나 보조기층 위에 시공되고 3~5㎝ 두께로 포설하여 차륜 로울러 또는 기타 수단으로 다짐하고 그 위에 2㎝ 전후의 시멘트 콘크리트 분쇄물을 포설하고 역시 로울러 다짐한 다음 그 위에 타르, 고무 또는 폴리우레탄 입자, 경화형 폴리우레탄 접착제를 혼합 가열 혼합시킨 혼합물을 타설하여 역시 로울러 다짐하여 경화시킨 다음 고무 또는 폴리우레탄 입자와 폴리우레탄 바인더를 혼합시킨 혼합물을 포설하여 전압 다짐하여 경화시킨면 이건 고안의 투수성 탄성포장재가 완성된다.

본 고안은 폐타이어를 비롯한 폐고무, 폐우레탄수지, 폐시멘트, 콘크리트 및 재생골재 등을 이용하여 시공한 투수성 탄성바닥재는 경비절감은 물론 환경공해의 피해를 줄이고 투수성을 갖게 하므로서 토양 재순환계로의 기능을 살릴 수 있는 친환경적인 포장바닥재로서 기능적으로는 쇄석기초층에 큰 쇄석입자, 중간 쇄석입자, 작은 쇄석입자의 크기와 사용량을 효율적으로 선택하므로서 맞물림효과를 최대화하므로서 우수한 내전단력을 확보할 수 있고 층과 층사이에 맞물림효과와 강력한 접착력으로 내전단력을 더욱 향상시키므로서 층과 층간의 밀림현상이 발생하지 않으므로 뒤틀림현상이나 파열현상을 방지할 수 있으며 소성변형에 대한 저항성을 높일 수 있다. 그밖에도 탄성층에 있어서 탄성입자의 적절한 선택과 접착제의 한정으로 탄성입자와 입자간의 간극을 형성하므로서 투수성을 갖는 재생콘크리트 및 탄성칩으로 시공한 투수성 탄성바닥재라 할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 탄성바닥재의 적층상태를 나타낸 단면도

Claims (5)

1. 원토층 또는 보조기초층 위에 쇄석기초층, 폐시멘트콘크리트 분쇄층, 보강탄성바닥층, 표면탄성바닥층의 순서로 시공한 폐시멘트콘크리트 및 탄성칩으로 시공한 투수성 탄성바닥재.
2. 청구항 1에 있어서 쇄석기초층은 12㎜ 쇄석이 80wt%, 5㎜ 쇄석 15wt%, 나머지가 2㎜의 작은 쇄석이거나 굵은 모래를 균질성을 갖게끔 혼합시켜 다짐한 쇄석기초층임을 특징으로 하는 투수성 탄성바닥재.
3. 청구항 1에 있어서 폐시멘트콘크리트 분쇄층은 폐시멘트콘크리트를 분쇄한 6㎜에서 분말입자까지 균일하게 분포된 폐시멘트콘크리트 분쇄층임을 특징으로 하는 투수성 탄성바닥재.
4. 청구항 1에 있어서 보강탄성바닥층은 고무 또는 폴리우레탄칩 입경 5㎜~6㎜ 범위의 것을 50~60wt%, 경화성 폴리우레탄 접착제 8~10wt%, 나머지가 타르(Tar)로 구성된 혼합물을 가열혼합시켜 다짐한 보강탄성바닥층임을 특징으로 하는 투수성 탄성바닥재.
5. 청구항 1에 있어서 표면탄성바닥층은 입경 3~4㎜ 고무 또는 우레탄칩 80~85wt%, 경화형 폴리우레탄 접착제 15~20wt% 혼합물로 다짐한 표면탄성바닥층임을 특징으로 하는 투수성 탄성바닥재.