KR20100125801A

KR20100125801A - 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법

Info

Publication number: KR20100125801A
Application number: KR1020090044676A
Authority: KR
Inventors: 백우현; 전봉호; 이성우
Original assignee: 백우현; 전봉호; 이성우
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2010-12-01
Also published as: KR101092412B1

Abstract

본 발명은 친환경 자전거 전용도로 포장용 조성물질 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 아니하고도 황토를 주원료로 하여 친환경적인 고화제를 개발하여 자연과의 조화를 이루면서 자연생태계를 보호하고 포설 후 노후화되면 폐기물은 발생시키지 않고 자연으로 환원시킬 수 있는 친환경 소재인 황토를 주원료로 하여 자전거 전용도로를 포장할 수 있는 기능성 포장재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 상기 조성물은 생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 된다.

생황토, 카리장석, 무기 고화제, 섬유보강재, 천연감수재, 셀룰로오스, 굴패각, 자전거 도로, 산책로

Description

친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법{Pavement composition for driveway of bicycle and method for paving used it}

본 발명은 친환경 자전거 전용도로 포장용 조성물질 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 아니하고도 황토를 주원료로 하여 친환경적인 고화제를 개발하여 자연과의 조화를 이루면서 자연생태계를 보호하고 포설 후 노후화되면 폐기물은 발생시키지 않고 자연으로 환원시킬 수 있는 친환경 소재인 황토를 주원료로 하여 자전거 전용도로를 포장할 수 있는 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 관한 것이다.

온실가스 배출규제가 새로운 무역장벽으로 등장하고 저탄소 사회로의 산업구조전환, 기후변화관련 거대시장 등장이 예상되는 가운데 자동차 산업이 전체 에너지사용량의 16.4％, CO₂발생량의 16.1％, 교통혼잡비용 GDP의 2.9％ 등으로 고에너 지를 소비하면서 대기오염, 환경오염을 가중시킴은 물론 국민건강을 위협하고 있는 시점에서, 무동력, 무공해, 웰빙의 친환경 녹색 교통수단으로 새롭게 부각되며, 현대인의 건강을 위한 자전거 이용활성화가 권장되면서 자전거 전용도로의 설치가 요구되고 있는 시점에 있다.

근래 주택 등 건축업계에서는 주거환경이 인체에 미치는 영향 및 친근감 등을 고려하여 건축물의 내·외장제로서 시멘트 몰탈(Cement mortar)대신 흙 몰탈을 사용을 선호하는 경향을 보이고 있다. 그에 따라 마사토 등의 흙을 포함하는 각종 건축용 조성물이 제안되고 있다. 그러나 이러한 마사토를 포함하는 건축용 조성물은 자체 점성 또는 부착력이 약해서 일정한 형태로 성형하기 어렵고 강도 및 경도가 약하여 사용 중 깨지거나 크랙이 발생될 뿐 아니라 그 표면이 부스러지는 단점이 있는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

한편, 도로 및 인도 등의 포장재로도 상기와 같이 흙 몰탈을 사용을 선호하는 경향을 보이고 있다. 특히, 친환경 이동수단으로 자전거가 부각되면서 자전거 전용도로가 신설되고 있고, 상기 자전거 도로를 포장하기 위한 재료로 흙 몰탈을 사용하는 경향이 뚜렷하다.

<종래기술현황>

1. 대한민국등록특허 제10-0408594호 “황토 도로포장재와 그 제조방법”

상기 특허는 압축강도가 놓으면서 천연의 황토색을 그대로 유지할 수 있는 도로포장재를 제공하기 위한 수단으로, 황토입자가 미세하고 균일하게 가공된 고순도 황토 분말을 배합하며, 시멘트 배합량 증가에 따른 황토 배합토의 회색화를 보 완하기 위하여 색상 강화제로서 산화철을 첨가하여 천연황토와 같은 색을 발현시키고자 하는 도로포장재를 그 기술사상으로 한다.

2. 대한민국공개특허 제2005-0077453호 “황토길 포장방법”

상기 공개특허는 황토100중량부에 페트로폼 추출물 3부를 골고루 혼합하는 제 1공정과; 상기 제 1공정에서 혼합된 혼합물에 포틀랜드시멘트 200부와 세골제 300부를 혼합한 혼합물을 믹서기로 골로루 혼합하는 제 2공정과; 상기 제 2공정에서 혼합된 혼합물에 팽창제 5부, AE감수제 6부, 중점제 1부와 소량의 합성산화철과 경화촉진제를 투입하는 제 3공정과; 상기 제 3공정을 거친 혼합물에 물 250부를 넣고 비벼서 반죽하는 제 4공정과; 상기 제 4공정에서 만들어진 반죽과 자갈 400부를 포장하고자 하는 부위에 타설하는 제 5공정과; 상기 공정에서 타설된 부위에 봉형 진동기로 다지는 제 6공정과; 상기 공정에 의해 다져진 부위를 마무리하는 공정으로 이루어지는 것을 그 기술사상으로 한다.

3. 대한민국등록특허 제10-0866012호 “흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법”

상기 특허는 마사토, 황토, 점토 등의 토양 50～90 중량％와 고로슬래그와 메타카올린의 혼합물인 활성필러 10～50 중량％로 이루어진 배합토 65～90 중량％와 규산소다, 가성카리, 인산카리로 이루어진 고화제 10～35 중량％로 구성되는 흙 포장용 조성물을 이용하되 상기 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계；다짐한 포장면 위에 전기장판 등의 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연 양생하여 고화시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙 포장 시공 방법을 그 기 술사상으로 한다.

<종래기술의 문제점>

선행기술에서는 모두 활성황토(소성 황토)를 부분적으로 사용하면서 동시에 일반 골재 및 시멘트와 배합하여 황토길을 얻고자 하는 구성사상을 기본바탕으로 이루어지고 있다.

최근 시멘트의 독성물질 배출에 대하여 많은 논란이 있어 환경오염원 배출에 자유롭지 않으며 대체물질, 대용물질을 적용부분에 있어 개발수준이 충분치 않다.

황토의 결합력을 높이기 위해 자연황토를 높은 온도로 소성시켜 구운 황토를 사용하고자 하였는 바, 이는 생황토 적용에 비해 가격 상승의 요인으로 작용되며 황토의 미세기공속에 잔존하는 미생물을 사멸하여 황토의 본래 특성을 살리지 못한 문제점을 가지고 있다.

흙 포장 시공 방법에 있어서는 현장 포장로 시공에 있어서 도로면의 강도 구현과 크렉, 탈착 방지를 위해 상당량의 시멘트 첨가가 이루어지고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 화학 결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 아니하고도 황토를 주원료로 하여 친환경적인 무기 고화제와 섬유보강제 및 천연 감수제 등 친환경 소재만을 사용하여 자연과의 조화를 이루면서 자연생태계를 보호하고 포설 후 노후화되면 폐기물은 발생시키지 않고 자연으로 환원시킬 수 있는 친환경 소재인 황토를 주원료로 하여 자전거 전용도로를 포장할 수 있는 기능성 포장재 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 무기물 고화제는 소성된 패각분말, 슬래그 분말 및 플라이애쉬를 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 섬유보강재는 셀룰로오스 인 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 천연감수재는 나프탈렌계, 폴리카르본산계 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 무기물 고화제는 총 중량에 대하여, 소성된 패각분말 10 내지 80중량%, 슬래그 분말 10 내지 70중량% 및 플라이애쉬 10 내지 15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물을 제공한다.

본 발명에서는 생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 황토혼합조성물을 준비하는 공정; 자전거 전용도로를 이루기 위한 설계에 따라 도로 폭을 확보하고, 양 측부로 경계석을 마련하여 노면기준으로 상부에 3～10㎝ 정도의 노면층을 남기고 기층면에 3～10㎜ 입도크기의 쇄석을 5～20㎝ 두께로 깔고 표면을 다지고 물을 뿌려주는 노면 초기 다지기 공정; 상기 노면 초기 다지기 공정을 통하여 기층면이 다짐된 상부로 상기 황토혼합조성물을 3～10㎝ 범위로 깔아서 노면층을 형성하며, 중앙부나 일측으로 물이고이지 않도록 수평을 유지하며 고르게 펴주기 작업을 실시하는 노면층 2차 다지기 공정; 및 상기 노면층 2차 다지기 공정을 통하여 마련된 노면층 상부로 수분증발 억제가 필요하여 수분증발 차단막을 덮어 수분증발을 막고 노면 온도 15℃ 이상에서의 건조/경화시키는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로 포장방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 무기물 고화제는 소성된 패각분말, 슬래그 분말 및 석 고를 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 도로 포장방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 섬유보강재는 셀룰로오스 인 것을 특징으로 하는 도로 포장방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 천연감수재는 나프탈렌계, 폴리카르본산계 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 도로 포장방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 무기물 고화제는 총 중량에 대하여, 소성된 패각분말 10 내지 80중량%, 슬래그 분말 10 내지 70중량% 및 플라이애쉬 10 내지 15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로 포장방법을 제공한다.

본 발명에 따른 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법은 종래 천편일률적으로 시멘트와 골재와 모래의 배합으로 회색의 색깔로 제공되던 종래의 도로구조를 적어도 신체의 건강유지와 자연 경관을 즐기기 위해 제공되는 자전거 전용도로는 자전거 동호인들이 자연과 친화감을 갖고 느끼기 위하여 황토길로 제공되는 자전거 전용도로를 제공하되 화학물질이나 시멘트를 전혀 사용하지 않음으로 환경오염이나 유해물 배출 우려를 사전 제거하고, 천연 황토 및 천연 장석골재를 이용하여 친환경적인 황토길 자전거도로를 제공하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 황토길 자전거 전용도로를 제공하되, 자연친화적 소재만으 로 제공되어 2차적 폐기물 발생이 없는 천연 장석골재와 생황토와 무기바인더와 섬유보강재 및 천연감수재 등의 천연자원 및 친환경적인 소재만으로 구성되는 원료가 사용되는 환경오염 문제에 대한 부담을 없이하고 장석골재와 생황토와 자연소재인 무기바인더를 적정배합비로 혼합하여 공극을 형성하도록 하여 공극을 통한 투수성 확보와 지하수 오염우려나 식물이나 지하미생물에 나쁜 영향을 주는 원인물질 사용이 없는 자연친화적 황토길 시공방법을 제공하는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명은 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물은 카리장석골재, 생황토, 무기물 고화제, 섬유보강재, 천연감수재를 혼합하여 이루어진다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은 생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 이루어진다.

상기 카리장석골재는 다공질에 기인한 다공질에 기인한 투수력 향상과 침상형의 장석골재를 이용함으로써 황토조성물간의 결합력 증대 효과를 가져올 수 있는 것이다.

상기 차리장석골재의 혼합량이 20중량부 미만일 경우 결합력이 약한 단점이 있고, 60중량부를 초과하여 혼합될 경우에는 결합력이 약한 단점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 생황토는 질 좋은 자연 황토를 채취하여 황토의 물리 화학적 특성에의 결정 구조는 2:1 층상구조를 가지는 복층 구조로서 Si와 O의 결합으로 이루어지 사면체 시트와 Al과 O와의 결합으로 이루어진 팔면체 시트가 사면체-팔면체-사면체 시트와 같이 3개의 시트가 반복적으로 걸쳐서 1개의 층상을 구성하는 2:1형 구조이다. 황토의 구조적 특성은 사면체내 Si⁺⁴ 이온대신 Al³⁺이온과 팔면체 내에서 Al³⁺, Fe⁺³이온 대신 Mg⁺², Fe²⁺이온등의 동행치환에 의하여 음전하(negative change)가 일어나며 유해물질을 중화하기 위하여 Na⁺, Ca⁺², Mg⁺², H⁺이온들이 약하게 부착된다. 상기한 바와 같이 황토의 분자구조는 복층구조이고 이 복층구조의 양 끝에 공간이 생기는데 이를 양쪽공극이라 하며 이 공극에 의해 황토내부에 더 많은 빈 공간이 생길 수 있고 이 빈 공간속에 원적외선 영역에 에너지를 저장할 수 있고 흡착력이 강한 황토를 가공하였다. 황토의 구성성분은 표 1과 같다.

성분원소	결과치
SiO₂	48.3644%
Al₂O₃	26.9149%
Fe₂O₃	18.1222%
K₂O	2.8490%
TiO₂	1.5483%
MgO	0.8699%
MnO	0.2897%
SO₃	0.2422%
BaO	0.1492%
P₂O₅	0.1372%
Na₂O	0.0939%
ZrO₂	0.0929%
Cr₂O₃	0.0711%
ZnO	0.0642%
Rb₂O	0.0480%
SrO	0.0467%
NiO	0.0380%
CaO	0.0322%
Co₂O₃	0.0261%

본 발명을 구성하는 상기 무기물 고화제는 소성된 패각분말, 슬래그 분말 및 플라이애쉬(Fly Ash)를 혼합하여 되는 것으로, 상기 무기물 고화제 총중량에 대하여 10 내지 80 중량%의 소성된 패각 분말과, 상기 소성된 패각분말에 견고성을 부여하는 10 내지 70 중량%의 슬래그 분말과, 상기 소성된 패각분말과 슬래그 분말을 접합시키는 10 내지 15중량%의 후라이 에쉬를 포함하여 이루어진다.

상기 무기물 고화제의 제조 방법을 설명하면, 패각을 소성로에서 소성 하는 소성 과정과, 상기 소성과정에서 소성된 패각을 분쇄기에서 분쇄하여 미세한 패각분말을 만드는 분쇄 과정과, 슬래그를 상기 분쇄기에서 분쇄하여 슬래그 분말을 만드는 제 2분쇄 과정과, 10 ~ 80 중량%의 상기 소성된 패각 분말 및 10 ~ 70 중량%의 상기 슬래그 분말을 10 ~ 15 중량%의 플라이애쉬와 함께 혼합하는 혼합과정으로 이루어진다.

상기“무기물”은 생활 기능을 가지지 않은 물질로서 주로 광물계에 존재하 여서 탄소를 함유하지 않는 물질이다. 상기 “무기물”은 공기, 물, 금, 은, 흙 등의 광물 류 및 이들을 원료로 하여서 인공적으로 만든 물질을 함께 일컫는 용어이다.

“고화제”는 연질 상태의 물질을 딱딱한 고체 상체로 경화시키는 물질을 의 미한다. 상기 “패각”은 조개의 껍데기를 의미하며, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 패각은 굴패각을 의미한다. 상기 패각으로서 상기 굴 패각 이외에도 각종 조개류의 껍데기나 갑각류의 껍데기를 이용할 수 있다.

상기 소성된 패각 분말은 50 내지 95 중량%의 산화칼슘(Ca0), 0 내지 10중 량%의 산화마그네슘(Mg0) 및 0 ~ 30 중량%의 기타 물질로 이루어져 있다.

상기 슬래그 분말은 30 내지 50 중량%의 규산(SiO₂)과, 10 내지 20 중량%의 알루미나(Al₂0₃), 30 내지 50중량%의 산화칼슘(Ca0), 0 내지 10 중량%의 산화마그네슘(Mg0) 및 0 내지 15 중량%의 기타 물질로 이루어져 있다.

본 발명에 사용되는 무기물 고화제에 제조방법에 대한 일실시예를 설명하면,

먼저 굴 양식장에서 폐기하려고 하는 천연 굴패각을 굴 양식장에서 수집한 다.

상기 수집된 천연 굴패각의 화학적인 조성(組成, COMPOSITION)은 표2과 같다.

성 분	CaC0₃	MgC0₃	P₂0₅	K₂0	Si0₂	기 타
백분율 (중량%)	92 ~ 98	0 ~ 5	0 ~ 5	0 ~ 5	0 ~ 5	0 ~ 10

이 경우 상기 천연 굴패각의 비중은 2.5 ~ 3.0 이고, 상기 천연 굴패각의 수 소 이온 지수(PH)는 8 ~ 10 이다.

다음에 수집한 천연 굴패각을 정화시킴과 동시에 상기 천연 굴패각에 포함된 유독성의 유기물을 제거시키도록 소성로에서 800 ~ 1500℃의 온도 하에 0.5 ~ 5 시간 동안 가열한다. 그러면 상기 굴패각이 소성로에서 강한 열을 받아서, 굴패각의 화학적인 조 성이 표 2와 같이 변화됨과 동시에 상기 굴패각의 중량이 최초 수집된 천연 굴패각의 중량의 50 ~60%의 중량으로 감소한다. 소성된 굴패각의 비중은 1.5 ~ 2.5이다. 상기 소성된 굴패각의 수소 이온지수는 10 ~ 12로서, 천연 굴패각보다 알칼리성이 높아진다.

천연 굴패각을 소성로에서 800 ~ 1500℃의 온도 하에 0.5 ~ 5시간 동안 가열하였을 경우의 소성된 굴패각의 화학적인 조성은 하기 표3과 같다.

성 분	Ca0	Mg0	Si0₂	Al₂0₃	Fe₂0₃	기 타
백분율 (중량%)	50 ~ 95	0 ~ 10	0 ~ 13	0 ~ 6	0 ~ 2	0 ~ 20

다음에는 상기 굴패각을 분쇄기에서 0.1 ~ 200의 지름을 갖도록 분쇄하고, 분쇄된 굴패각 분말로부터 체에 의해 0.1 ~ 200의 지름을 갖는 굴패각 분말을 분리여과한다.

다음에는 제철소에서 폐기된 슬래그를 제철소로부터 수집한다.

이어서 상기 슬래그를 상기 분쇄기에서 0.1 ~ 200의 지름을 갖도록 분쇄한다. 다음에 분쇄된 슬래그 분말로부터 체에 의해 0.1 ~ 200의 지름을 갖는 슬래그 분말을 분리한다. 고로 슬래그의 화학적인 조성은 표 4와 같다.

성분	Si0₂	Al₂0₃	Fe₂0₃	Ca0	Mg0
백분율(%)	32	17	1	42	3

플라이애쉬(Fly Ash)는 화력발전소에서 발생하는 석탄연소재로 뛰어난 포졸란(Pozzolan)활성을 가지는 물질이다. 플라이애쉬의 화학적인 조성은 하기 표 5와 같다.

성분	Si0₂	Al₂0₃	Fe₂0₃	Ca0	Mg0
백분율(%)	60	27	9	3	1

다음에 혼합기에서 10 ~ 80 중량%의 상기 소성된 굴패각 분말, 10 ~ 70 중량%의 슬래그 분말 및 10 ~ 15 중량%의 플라이애쉬를 균일하게 혼합한다.

그러면 본 발명의 일실시예에 의한 무기물 고화제가 제조된다.

위와 같이 제조된 본 발명의 무기고화제는 고로 후라이 에쉬 및 굴패각 중의 산화칼슘이 반응하여 다량의 에트린가이드(Etringite)가 생성되는데 이것의 화학성분은 3CaO, Al₂0₃. 3CaSO₄, 32H₂O이며 이 성분은 다량의 물을 결합수로서 취하여 함수비를 저하시킴과 동시에 토립지의 이동을 억제하는 역할을 하게 되어 고화를 용이하게 하는 작용을 하며 산화칼슘, 수산화칼슘, 규산칼슘 등으로부터 용출하는 Ca⁺이온이 토립자를 응집시키게 된다. 또한 규산칼슘에 의하여 수화물이 생성되어 토양의 고화강도를 더욱 상승시키게 되며 생황토에 포함되어 있는 SiO₂, Al₂O₃ 등의 가용성분이 수산화칼슘과 불용성을 수화물을 생성하여 포졸란을 활성화시켜 경화를 촉진시키게 된다.

한편, 연약한 지반을 강화시키는 연약지반 강화제로서 본 발명에 따른 무기 물 고화제를 사용하여도 좋다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 무기물 고화제는 생황토 100중량부에 대하여 20~60중량부를 혼합하는 것이 바람직한데, 만일 그 혼합량이 20중량부 미만일 경우 경화성의 발현이 느려지는 단점이 있고, 60중량부를 초과할 경우에는 경화성의 발현이 너무 빠르게 되어 조성물간의 균일한 결합이 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 조성물에 사용되는 상기 섬유보강재는 생황토 100중량부에 대하여 1~5중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 만일 그 혼합량이 1중량부 미만일 경우 결합력이 약해지는 단점이 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 결합력은 우수하나 제조원가가 증가하는 단점이 있다. 단, 제조원가에 구애받지 않는 경우라면 5중량부를 초과하여 혼합하여도 무방하나, 본 발명이 추구하고자 하는 목적에는 맞지 않는다.

상기 섬유보강재로는 셀룰로오스를 사용하는 것이 좋으며, 본 발명을 저해하지 않는 범위 내에서 상기 셀룰로오스 외의 통상 사용되는 섬유보강재를 적의 선택하여 사용하여도 무방하며, 상기 셀룰로오스와 적정 비율로 혼합하여 사용하여도 좋다.

본 발명에 사용되는 상기 천연감수재는 생황토 100중량부에 대하여 0.1~5중량부를 혼합하는 것이 바람직하며, 만일 그 혼합량이 0.1중량부 미만일 경우 감수효과가 저하되는 단점이 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 감수효과가 극상하여 경화속도는 빨라질 수 있으나, 너무 빠른 경화로 골재의 불균일한 결합이 일어날 수 있는 문제가 있고, 또한, 제조원가가 상승하는 단점을 가지게 된다.

상기 천연감수재는 통상 사용되는 감수재를 사용하여도 무방하나, 바람직하게는 나프탈렌계, 폴리카르본산계 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 사용되는 상기 천연감수재는 친수성이 있어 물 함량을 4~5% 줄여주며, 황토조성물간 배합비를 향상시켜주어 크렉, 접착력 향상, 강도 증진의 효과를 가져올 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 황토함유조성물을 이용하여 도로를 포장하는 방법을 설명하면,

먼저, 생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 황토혼합조성물을 준비한다.

다음으로, 자전거 전용도로를 이루기 위한 설계에 따라 도로 폭을 확보하고, 양 측부로 경계석을 마련하여 노면기준으로 상부에 3～10㎝ 정도의 노면층을 남기고 기층면에 3～10㎜ 입도크기의 쇄석을 5～20㎝ 두께로 깔고 표면을 다지고 물을 뿌려주는 노면 초기 다지기를 한다.

상기 노면 초기 다지기가 끝나면, 기층면이 다짐된 상부로 상기 황토혼합조성물을 3~10㎝ 범위로 깔아서 노면층을 형성하며, 중앙부나 일측으로 물이고이지 않도록 수평을 유지하며 고르게 펴주기 작업을 실시하는 노면층 2차 다지기를 한다.

상기 노면층 2차 다지기가 끝나면, 마련된 노면층 상부로 수분증발 억제가 필요하여 수분증발 차단막을 덮어 수분증발을 막고 노면 온도 15℃ 이상에서의 건조/경화시킨다.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기에 기술되는 실시예로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예)

본 발명의 배합방법은 생황토를 혼입한 혼합물의 물리적 특성을 규명하기 위해 다음과 같은 영향인자를 요인으로 배합계획을 수립하여 실시하였다. 우선 생황토의 혼입량 변하에 따른 특성을 분석하기 위하여 무기고화제, 카리장석골재를 동일한 비율로 고정시키고 황토를 일정한 비율로 변화시켰다. 이에 따라 황토혼합물에 소요되는 무기 고화제, 생황토, 카리장석골재 중량배합비를 2:4:2, 2:5:2, 2:6:2, 2:7:2, 2:8:2로 설정하고 Flow 값이 15-20cm의 범위 내에 포함되는 물황토혼합물비를 각각 2개씩 추출하여 배합인자로 설정하여 본 발명을 완성시켰다. 배합비 및 인자에 대한 값은 하기 표 6에 나타내었다.

요인	배합비(C:M:S)	Flow(cm)
인자	2:4:2, 2:5:2, 2:6:2, 2:7:2, 2:8:2	15-20
수준	5	2

※C(무기고화재), S(카리장석골재), M(생황토)

본 발명 자전거 길 황토 혼합물에 사용한 소재로서 생황토는 비중이 2.40-2.44인 점토성 천연광물을 사용하였고 카리장석골재는 비중이 2.49인 골재를 사용하였다. 본 실험에서 사용한 카리장석골재는 수중에 30여 시간 이상 침수시켜 유기 불순물은 제거한 뒤 10mm이하의 체로 체가름을 실시한 후 입도를 조정하여 시료로 사용하였으며 황토는 건조상태의 골재를 사용하였다. 골재의 물리적 성질 및 체가름곡선은 KSF 2504(잔골재의 비중 및 흡수율 사험방법), KSF2505(골재의 단위용적중량 시험방법), KSF2502(골재의 체가름 시험방법)에 따라서 실시하였다.

상기와 같이 표6의 배합인자를 기초로 본 발명의 조성물을 이용하여 하기의 표 7과 같이 시료를 제조하여 물성시험을 하였다.

시료	중량배합비	W/C(%)	중량배합(㎏/㎥)
시료	중량배합비	W/C(%)	C	M	S	W	섬유보강재	천연감수재	Flow (cm)	단위용적 중량 (t/㎥)	압축강도 (㎏f/㎤) (28일)	투수계수 (cm/s) (28일)
1	2:4:2	60	448	869	448	269	15	5	14	2.09	448	2.0×10^-3
2	2:4:2	80	410	820	410	328	10	5	18	2.05	410	2.0×10^-4
3	2:5:2	80	377	943	377	302	10	5	15	2.05	377	2.0×10^-5
4	2:5:2	100	350	875	350	350	10	10	19	1.98	350	4.0×10^-3
5	2:6:2	100	325	974	325	325	20	10	17	2.01	325	5.0×10^-3
6	2:6:2	120	305	915	305	365	20	20	21	1.95	305	6.0×10^-3
7	2:7:2	100	304	1064	304	304	30	10	15	1.95	304	7.0×10^-3
8	2:7:2	120	286	1001	286	343	30	20	23	2.03	286	7.0×10^-4
9	2:8:2	120	269	1076	269	324	40	20	17	1.94	269	8.0×10^-3
10	2:8:2	140	255	1020	255	357	40	30	20	2.00	255	8.0×10^-4

※각재료의 비중 →C(무기고화재) : 3.15

S(카리장석골재) : 2.50

M(생황토) : 2.43

상기 표 7에서 W는 물이다.

상기 실시예의 결과, 전체적으로는 큰 차이를 보이지 않았으나 KSF2322의 기준치 (1.0×10^-3)을 훨씬 웃도는 결과를 나타내었다. 플로우 값은 원료의 힙형과 표면조직의 상태에 따라 영향을 받게 된다. 생황토의 경우는 표면조직에 미분을 표함하고 있어서 단위수량을 감소시킬 것으로 예상 되었다. 본 발명에서 플로우값의 범위는 15-20cm를 기준으로하여 도일한 배합비에서 각각 2개씩의 인자를 정하였다. 플로우값은 생황토의 량이 많이 질수록 증가하는 현상을 보였으며, 동일 플로우 값을 얻기 위한 무기 고화제 비는 생황토의 량이 많아질수록 증가하였다. 이는 생황토에 미분이 많이 함유되어 있으며 생황토와 물이 혼합되었을 때 점성이 강해지기 때문에 감소하는 것으로 판단된다. 골재의 단위용적중량은 골제의 겉보기비중,형상 및 입자의 조성, 함수율, 계량방법 등에 따라 달라지며 동일한 등급과 입자의 형태에서 골제의 단위 용적중량은 비중에 비례한다. 그러나 동일한 비중이라도 단위용적중량이 다르게 나타날 수 있는데, 이는 서로의 공극율이 다르기 때문이라고 할 수 있다. 즉 그 입형이 구형일수록 무겁고, 부정형 또는 모가 나있을수록 가볍다. 일반적으로 황토혼합물의 단위용적중량은 2.00-2.50+/㎥정도로서, 굳지 않은 황토혼합물과 경화된 기건상태의 황토혼합물은 약 0.1+/㎥의 중량차이가 있다. 이는 수분의 증발로 인한 단위용적중량이 감소에 기인한다고 할 수 있다. 본 발명에서 측정한 황토혼합물 단위용적중량 1.94-2.09+/㎥로 나타났다. 일반 몰탈에 비하여 낮은 범위의 값을 나타냈으며, 황토의 중량배합비율이 증가할수록 단위용적중량은 점차 저하되는 경향이 나타났으나 비중의 차이가 2.43과 2.50인 점으로 볼 때 큰 변화는 없는 것으로 판단된다. 황토혼합물 강도는 고화제의 강도 물고화제비 이외에도 골재의 강도, 골재의 공극율, 골재의 사용량에 따라 영향을 받는다. 역학적 성능이 좋은 골재는 기건단위 용적중량과 강도와의 상관관계에서 가볍고 강도가 큰 것일수록 비강도가 높게 된다. 본 발명에서 나타난 압축강도의 범의는 71-238㎏f/㎠로 나타났으며, 황토와 모래에 대한 배합비가 커질수록 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다. 생황토가 증가할수록 강도감소 현상이 나타나고 있으며, 이는 생황토가 카리장석골재에 비하여 상대적으로 압축강도를 저하시키는데 기인하는 것으로 판단된다. 고하제량이 많은 소록 압축강도가 커지는 것은 고화제량이 많을 때 기인하는 것으로 판한된다. 고화제량이 많을수록 압축강도가 커지는 것은 고화제량이 많을 때 흙입자에 충분히 혼합되어 concrete의 이론과 마찬가지로 강도가 증대되는 것으로 사료된다.

이상의 결과, 생황토를 사용한 황토혼합물의 제조에 관한 실험배합방법을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 생황토는 비중이 2.43이고, 기건단위용적층량은 1.586㎏/㎥으로 나타났다. 흡수율은 4.6%로서 보통잔골재에 비해서 높은 것으로 나타나 현장배합시에 충분한 흡수가 요구되며, 물과 혼합하였을 경우 상당히 점성이 높아지므로 시공상에 주의가 필요한 것으로 나타났다.

2) 본 실험에서 단위용적중량은 1.94-2.09ton/㎥로 나타났다. 황토의 량이 증가할수록 단위용적중량을 감소하였다.

3) 본 발명에서 플로우값을 15-20㎝으로 고정시킨 후 배합비를 2:4:2에서 2:8:2까지 1씩 증가시켜 시료를 제작한 후 28일 재령에서 조사한 결과 압축강도는 71-238㎏f/㎠로 나타났으며 배합비가 증가할수록 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다. 이는 점토의 성분이 증가함에 따라 황토혼합물의 부착강도를 떨어뜨리는 강도감도현상으로판단된다.

이상의 결과를 볼 때 생황토를 일정비율을 홉합하여 제조한 황토혼합물의 물리적 특성은 전체적으로 양호한 것으로 나타났으며 자전거 도로 및 산책길황토혼합물로서의 소용압축강도 및 제반여건 등을 고려해 볼 때 2:5:2 배합과 2:6:2 배합이 적합한 것으로 사료된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물과 이를 이용하여 포장된 자전거 전용 도로는 다음과 같은 기대효과를 얻을 수 있습니다.

첫째, 시멘트 포장도로가 아니며, 활성(소성)황토가 아닌 생황토를 이용하여 도로의 크렉 방지와 토양오염을 주지 않는 특징을 갖으며, 노면의 이상 고온 및 결빙을 방지할 수 있다.

둘째, 정부부처(국토부농식품부)의 4대강 살리기 및 주변정비사업 일환인 둔치를 계단식으로 정비하여 다양한 활용방안을 강구(하천환경 정비 760㎞)하고 자전거길(1,297㎞)도 설치하려는 뉴딜 정책으로 자전거 전용도로 사업성은 현재 매우 낙관적으로 판단된다.

셋째, 기술개발 성공에 따른 특화도로(산책로, 조깅로 등)의 개설 수요가 증가할 것으로 판단된다.

넷째, 기존 콘크리트 전용도로의 황토길 포장도로로의 대체가 가능하여 CO₂ 절감과 폐기물에 감소 효과를 득할 수 있어 녹색 포장도로 시공법의 기술적 우위를 선점할 수 있다.

다섯째, 노면의 이상 고온과 결빙 및 투수성 확보가 가능하여 사업비 절감과 운전자의 불편 최소화 및 안전성을 확보할 수 있는 도로 설계가 가능하다.

여섯째, 자연친화적 설계가 가능하며, 자전거 전용도로의 도로망 구축 및 법령정비의 정부 시책과 맞물려 교통 체중 대체 효과와 이용자의 건강 증진에 도움을 줄 수 있는 시너지효과를 기대할 수 있다.

일곱째, 각 지방자치단체에서 구상하고 있는 자전거 전용도로의 이상적 설계 방안 제시를 통해 안전하고 품격 있는 건강한 교통도시 구현과 전용도로 확대 방안에 따른 지역소재 중소기업의 일자리 창출 기대효과에도 크게 일조할 것이다.

Claims

황토혼합조성물에 대하여,

생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 무기물 고화제는 소성된 패각분말, 슬래그 분말 및 플라이애쉬를 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유보강재는 셀룰로오스 인 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 천연감수재는 나프탈렌계 또는 폴리카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 친환경 자전거 전용도로용 포장재 조성물.
제 2 항에 있어서,

상기 무기물 고화제는 총 중량에 대하여, 소성된 패각분말 10 내지 80중량%, 슬래그 분말 10 내지 70중량% 및 플라이애쉬 10 내지 15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 자전거도로용 포장재 조성물.
생황토 100중량부에 대하여 카리장석골재 20~60중량부, 무기물 고화제 20~60중량부, 섬유보강재 1~5중량부, 천연감수재 0.1~5중량부, 물 30~40중량부를 혼합하여 황토혼합조성물을 준비하는 공정;

자전거 전용도로를 이루기 위한 설계에 따라 도로 폭을 확보하고, 양 측부로 경계석을 마련하여 노면기준으로 상부에 3～10㎝ 정도의 노면층을 남기고 기층면에 3～10㎜ 입도크기의 쇄석을 5～20㎝ 두께로 깔고 표면을 다지고 물을 뿌려주는 노면 초기 다지기 공정;

상기 노면 초기 다지기 공정을 통하여 기층면이 다짐된 상부로 상기 황토혼합조성물을 3～10㎝ 범위로 깔아서 노면층을 형성하며, 중앙부나 일측으로 물이고이지 않도록 수평을 유지하며 고르게 펴주기 작업을 실시하는 노면층 2차 다지기 공정; 및

상기 노면층 2차 다지기 공정을 통하여 마련된 노면층 상부로 수분증발 억제가 필요하여 수분증발 차단막을 덮어 수분증발을 막고 노면 온도 15℃ 이상에서의 건조/경화시키는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로 포장방법.
제 6 항에 있어서,

상기 무기물 고화제는 소성된 패각분말, 슬래그 분말 및 플라이애쉬를 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 도로 포장방법.
제 6 항에 있어서,

상기 섬유보강재는 셀룰로오스 인 것을 특징으로 하는 도로 포장방법.
제 6 항에 있어서,

상기 천연감수재는 나프탈렌계 또는 폴리카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도로 포장방법.
제 7 항에 있어서,

상기 무기물 고화제는 총 중량에 대하여, 소성된 패각분말 10 내지 80중량%, 슬래그 분말 10 내지 70중량% 및 플라이애쉬 10 내지 15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로 포장방법.