KR20140042002A

KR20140042002A - 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법 및 이 제조방법에 의한 인공경량골재와 이를 이용한 보도 및 그 포장 방법

Info

Publication number: KR20140042002A
Application number: KR1020120107105A
Authority: KR
Inventors: 최재진; 이관호; 문승권
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-07
Also published as: KR101402856B1

Abstract

본 발명은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재의 제조 방법으로 더욱 상세하게는 140℃ 내지 160℃로 유지되는 로터리(Rotary) 믹서에 플라스틱 가소제, 폐비닐, 폐목재 및 광물질 분말을 투입하여 혼합함으로써 인공경량골재의 물성을 향상시키는 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재는 탄소저감효과 및 환경보호에 기여하는 효과가 있으며, 인공경량골재를 콘크리트에 사용할 경우 구조물의 단위용적질량을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재의 제조 방법에 의해 제공되는 인공경량골재는 콘크리트와 부착강도 및 내구성을 향상시켜 토목 및 건축 구조물의 건설재료에 다양하게 적용될 수 있고 보도포장재로 사용할 경우 수지의 사용량을 감소시켜 비용의 경제성을 확보할 수 있게 된다.

Description

폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법 및 이 제조방법에 의한 인공경량골재와 이를 이용한 보도 및 그 포장 방법{Manufacturing method of artificial light weight aggregate that combines Scrap vinyl and wood}

본 발명은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재의 제조 방법으로 더욱 상세하게는 140℃ 내지 160℃로 유지되는 로터리(Rotary) 믹서에 플라스틱 가소제, 폐비닐, 폐목재 및 광물질 분말을 투입하여 혼합함으로써 인공경량골재의 물성을 향상시키고 인공경량골재를 우레탄 수지와 혼합하여 보도포장재로 사용하는 경우에 우레탄 수지의 사용량을 감소시켜 비용의 경제성을 확보할 수 있는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법 및 이 제조방법에 의한 인공경량골재와 이를 이용한 보도 및 그 포장 방법에 관한 것이다.

폐자원재활용업계와 자원순환연대가 밝힌 국내 폐자원 유통 실태 보고서(2009. 4)에 따르면 하루에 발생하는 폐목재 발생량은 5,338톤으로 연간으로 따지면 200여 만 톤이며, 발생되는 폐목재는 소각처리 32%, 매립 16%에 의해 폐기처리 되고 있으며, 재활용 비율은 47% 정도이다.

폐목재에 대한 종래기술은 "대한민국 등록 특허[10-0930324]: 건설폐기물에 포함된 폐목재 및 가연물의 입도·성상별 선별방법"과 같이 재활용이 가능하도록 처리하는 기술과 "대한민국 등록 특허[10-0753425]:폐목재를 이용한 활성탄제조장치" 등 폐목재를 소각하여 연료로 사용하는 기술 등 단순한 재활용에 관한 내용이 대부분인 실정이다.

한편, 농촌의 비닐하우스 등에서 사용된 후 폐기되는 폐비닐의 재활용은 대부분 세척처리를 거친 후 이루어지게 되는데 이에 따른 막대한 처리비용 때문에 일부는 매립 및 소각처리되고 있다. 그러나 문제는 매립되는 폐비닐은 땅속에서 반영구적으로 분해되지 않으며, 소각할 경우 다이옥신 등이 발생되어 심각한 환경오염을 초래한다는 점이다.

폐비닐을 이용한 종래의 골재 제조기술로는 "대한민국 등록 특허[10-0719136]: 구조물 기초의 동착력 감소를 위한 폐비닐골재, 이의 제조방법 및 시공방법"으로 지반말뚝 시공시 동착력의 감소에 효과가 있는 골재 제조에 관한 것으로, 생산품의 사용용도나 사용효과 등이 본 발명과 차이가 있음을 알 수 있다.

한편, 건설기술의 발달로 구조물들이 대형 및 고층화되고 있으며 이에 따라 구조물의 자중이 증대되어 자중 경감에 대한 방안으로 경량골재의 사용이 대두되고 있다.

그러나 국내에는 인공경량골재의 재료로 사용되는 팽창점토나 팽창혈암 등의 부존자원이 거의 없어 사업화가 성공적으로 이루어지지 않고 있으며, 현재까지 국내에서 사용되는 인공경량골재는 수입에 의존하고 있는 상황이다.

현재 등록된 인공경량골재의 제조 방법에 관한 특허는 "대한민국 공개특허[10-2010-0111947]: 생활 오니 및 폐유리 분말을 이용한 초경량 저온 소성 인공경량골재 제조 방법 및 그에 따라 제조된 인공경량골재", "대한민국 등록특허[10-0997136]: 산업폐기물을 이용한 경량골재 조성물 및 경량골재 제조방법" 등이 있으며, 이러한 종래의 인공경량골재는 수분흡수율이 크고 건조를 할 경우에는 수축 발생 및 강도가 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 폐목재와 폐비닐을 결합한 인공경량골재를 제조 방법을 제공함으로써, 폐목재와 폐비닐의 재활용 비율을 증가시키고 탄소저감효과 및 환경보호에 기여하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공함으로써 인공경량골재를 콘크리트에 사용할 경우 구조물의 단위용적질량을 감소시키려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공함으로써 폐비닐을 폐목재에 코팅하는 공정에 의해 수분흡수율이 낮은 인공경량골재를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 콘크리트에 사용할 경우, 광물질 분말에 의해 제작된 인공경량골재가 콘크리트와 부착강도 및 내구성을 향상시켜 토목 및 건축 구조물의 건설재료에 다양하게 적용될 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공함으로써 인공경량골재를 우레탄 수지와 결합시킨 보도포장재로 사용할 경우, 우레탄 수지의 사용량을 감소시켜 비용의 경제성을 확보하려는 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 폐비닐을 절단하고 플라스틱 가소제를 혼합하는 단계와;

플라스틱 가소제가 첨가된 폐비닐을 로터리(Rotary) 믹서에서 가열하여 용융상태가 되도록 하는 단계와;

플라스틱 가소제가 첨가된 용융상태의 폐비닐에 폐목재 칩을 투입하여 혼합하는 단계; 및

로터리(Rotary) 믹서에서 제조된 인공경량골재를 냉각시키는 단계를 포함하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공한다.

상기 폐비닐의 가열 온도는 140℃ 내지 160℃ 이며, 플라스틱 가소제는 폐비닐 질량의 50% 내지 100%를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법은 별도의 로터리(Rotary) 믹서에 폐비닐로 코팅된 폐목재 칩을 투입하여 광물질 분말을 혼합하는 단계; 및

로터리(Rotary) 믹서에서 광물질 분말을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 로터리(Rotary) 믹서의 내부온도는 140℃ 내지 160℃ 로 유지되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 모래로 구성되는 필터층(10)과; 상기 필터층(10)의 상부에 포설되며 투수성 콘크리트 기층(30)과; 상기 투수성 콘크리트 기층(30)의 상부에 포설되는 인공경량골재 표층(40)을 포함하며,

상기 인공경량골재 표층(40)은 인공경량골재를 상온 경화형 개량 우레탄 수지로 결합시킨 인공경량골재 혼합물로 구성된 것임을 특징으로 하는 보도는 본 발명에 의한 인공경량골재인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 모래로 되는 필터층(10)을 포설하는 단계; 상기 필터층(10)의 상부에, 시멘트, 모래, 순환굵은골재로 구성되고, 단위수량 95~105㎏/㎥이고, 물시멘트 비가 20~35%이며, 상기 순환굵은골재는 입경 2.5~15㎜, 단위골재량 1500~1700㎏/㎥이고, 시멘트 질량의 1.0~2.0중량%의 비공기연행 고성능 감수제를 포함하여, 공극률 15~25%, 투수계수 1~10㎜/s, 압축강도 15~25MPa를 만족시키는 투수성 콘크리트로 된 투수성 콘크리트 기층(30)을 타설하는 단계; 두께 및 폭 2~7㎜, 길이 5~50㎜의 인공경량골재 100중량부에 대하여 상온 경화형 개량 우레탄 수지 75~125중량부를 혼합한 인공경량골재 혼합물을 상기 투수성 콘크리트 기층(30) 상부에 포설하여 인공경량골재 표층(40)을 형성하는 단계를 포함하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 이용한 보도의 포장 방법을 제공한다. 상기 인공경량골재 표층(40)은 본 발명에 의한 인공경량골재를 적용하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 소각 및 매립되는 폐목재 및 폐비닐을 인공경량골재의 재료로 사용함으로써 폐목재와 폐비닐의 재활용 비율을 증가시키고 탄소저감효과 및 환경보호에 기여하는 효과가 있다.

본 발명은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공함으로써 인공경량골재를 콘크리트에 사용할 경우 구조물의 단위용적질량을 감소시키는 효과가 있다.

본 발명은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공함으로써 폐비닐을 폐목재에 코팅하는 공정에 의해 수분흡수율이 낮은 인공경량골재를 제공하게 된다.

본 발명은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 콘크리트에 사용할 경우, 광물질 분말에 의해 제작된 인공경량골재가 콘크리트와 부착강도 및 내구성을 향상시켜 토목 및 건축 구조물의 건설재료에 다양하게 적용될 수 있다.

또한 본 발명은 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 제공함으로써 인공경량골재를 우레탄 수지와 결합시킨 보도포장재로 사용할 경우, 우레탄 수지의 사용량을 감소시켜 비용의 경제성을 확보하는 효과가 있다.

도1 은 본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법을 보인 공정도이다.
도 2는 본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 이용한 보도의 일부 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 이용한 보도 포장 방법을 보인 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명에 따른 인공경량골재의 제조방법 및 내용을 도1 을 참고하여 상세히 설명한다. 본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재는 본 발명의 제조 방법에 의하여 인공경량골재A와 인공경량골재B로 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재A의 제조 방법은 도1에 도시한 바와 같이, 폐비닐을 절단하고 플라스틱 가소제를 혼합하는 단계;

플라스틱 가소제가 첨가된 폐비닐을 로터리(Rotary) 믹서에서 가열하여 용융상태가 되도록 하는 단계;

로터리(Rotary) 믹서에서 제조된 인공경량골재를 냉각시키는 단계를 포함한다.

상기 폐비닐을 절단하고 플라스틱 가소제를 혼합하는 단계에 있어서, 폐비닐을 보다 용이하게 용융시키기 위하여 가능하면 작은 크기로 절단한다. 또한 상기 플라스틱 가소제는 통상적으로 널리 사용되고 있는 친환경 가소제를 사용하며, 상기 플라스틱 가소제는 염화비닐ㆍ아세트산비닐 같은 열가소성을 증진시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유지물질로, 작용을 간단히 설명하면 플라스틱은 긴 끝 같은 분자가 모여서 된 것으로, 분자 사이에 서로 끌어당길수록 딱딱해지는데, 이때 분자 사이에 가소제가 끼어들면 플라스틱 분자 사이의 직접 끌어당기는 힘이 약해져 잘 휘게되는 성질이 가지고 있다. 본 발명에서는 폐비닐의 흐름성을 향상시켜 폐목재와 폐비닐의 혼합이 용이하도록 한다.

폐비닐의 흐름성을 향상시키기 위하여 폐비닐 질량의 50% 내지 100%의 가소제를 폐비닐과 잘 혼합한다. 가소제는 최소 폐비닐 질량의 50%정도가 적당하며 경제성을 고려하여 최대 폐비닐에 대한 가소제의 질량비율을 100% 이하로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 플라스틱 가소제가 첨가된 폐비닐을 로터리(Rotary) 믹서에서 가열하여 용융상태가 되도록 하는 단계에 있어서, 믹서 내부온도가 140℃ 내지 160℃를 유지되어야 하며 3분 내지 10분 동안 가열하여 폐비닐이 용융상태가 되도록 한다. 이는 다양한 실시예를 적용하여 본 결과 작업용이도와 경제성을 고려하여 결정된 것이다.

상기 플라스틱 가소제가 첨가되어 흐름성이 향상된 폐비닐에 3~10mm 크기로 제작된 사각형 모양의 폐목재 칩을 투입한 후 혼합하고 상기 로터리(Rotary) 믹서에서 제조된 폐비닐과 폐목재 칩을 결합한 인공경량골재를 상온에서 서서히 냉각시킨다.

본 발명에 의한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재B의 제조 방법은 도1에 도시한 바와 같이, 플라스틱 가소제가 첨가된 폐비닐을 로터리(Rotary) 믹서에서 가열하여 용융상태가 되도록 하는 단계;

플라스틱 가소제가 첨가된 용융상태의 폐비닐에 폐목재 칩을 투입하여 혼합하는 단계;

별도의 로터리(Rotary) 믹서에 폐비닐로 코팅된 폐목재 칩을 투입하여 광물질 분말을 혼합하는 단계; 및

로터리(Rotary) 믹서에서 광물질 분말을 제거하는 단계를 포함한다.

폐비닐을 절단하고 플라스틱 가소제를 혼합하는 단계에 있어서, 폐비닐을 보다 용이하게 용융시키기 위하여 가능하면 작은 크기로 절단한다. 폐비닐의 흐름성을 향상시키기 위하여 폐비닐 질량의 50% 내지 100%의 가소제를 폐비닐과 잘 혼합한다. 가소제는 최소 폐비닐 질량의 50%정도가 적당하며 경제성을 고려하여 최대 폐비닐에 대한 가소제의 질량비율을 100% 이하로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 플라스틱 가소제가 첨가된 폐비닐을 로터리(Rotary) 믹서에서 가열하여 용융상태가 되도록 하는 단계에 있어서, 믹서 내부온도가 140℃ 내지 160℃를 유지되어야 하며 3분 내지 10분 동안 가열하여 폐비닐이 용융상태가 되도록 한다.

상기 별도의 로터리(Rotary) 믹서에 폐비닐로 코팅된 폐목재 칩을 투입하여 광물질 분말을 혼합하는 단계는 광물질 분말이 투입되어 있고 내부온도가 140℃ 내지 160℃ 로 유지되는 로터리(Rotary) 믹서에 폐비닐로 코팅된 폐목재 칩을 용기에 넣고 혼합을 실시하여 이루어진다. 상기 광물질 분말이 혼합된 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 콘크리트에 사용하는 경우, 콘크리트에 대한 물의 비율을 대폭 감소시킬수 있으며 인공경량골재와 콘크리트의 부착강도 및 내구성을 향상시켜 토목 및 건축 구조물의 건설재료에 다양하게 적용될 수 있는 것이다.

상기 로터리(Rotary) 믹서에서 광물질 분말을 제거하는 단계는 폐비닐과 폐목재 칩을 결합한 인공경량골재를 상온에서 서서히 냉각시킨 후, 3mm의 구멍이 형성된 체를 이용하여 부착되지 않은 광물질 분말을 제거하는 것으로 이루어진다.

상기한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법에 의하여 제조된 인공경량골재A는 우레탄 수지 등의 결합재와 결합시킴으로써 목질계 보도포장재로서 사용이 가능하며, 인공경량골재 B형은 모르타르 및 콘크리트 골재로 사용이 가능하게 된다.

도 2는 본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도 포장을 보인 것이다.

본 실시 예에 따른 인공경량골재를 이용한 보도는, 도 2에 도시한 바와 같이, 모래로 이루어진 필터층(10); 상기 필터층(10) 상부에 포설되는 투수성 콘크리트 기층(30); 상기 투수성 콘크리트 기층(30)의 상부에 포설되는 인공경량골재 표층(40)을 포함하여 구성된다.

상기 필터층(10)은 통상적인 모래로 이루어지며, 본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도의 최하층 구조이며, 우수나 강우유출수 등이 지반으로 투수되기 전에 우수나 강우유출수 등에 포함된 오염물질을 여과, 제거하기 위한 것이다.

상기 투수성 콘크리트 기층(30)은 투수성 콘크리트를 타설하는 것으로, 본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도가 침하되는 것을 방지하기 위한 강도를 부여하기 위한 것이다. 또한 일반 비투수성 콘크리트로 구성할 경우 보수성(保水性)과 투수성(透水性)이 거의 없기 때문에 우수나 강우유출수 등이 표면에 잔류하다가 그대로 증발해버리게 되므로 우수나 강우유출수 등이 지하로 스며들지 못하여 도시 지역에서의 지하수 확보에 기여하지 못하게 되고 지하수의 고갈을 초래하게 되는 문제점이 있는 바, 상기 투수성 콘크리트 기층(30)은 우수나 강우유출수 등에 대한 보수성과 투수성을 충분히 구비하게 되므로 도시 지역에서의 지하수 확보에 기여할 수 있고 지하수의 고갈을 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 투수성 콘크리트 기층(30)을 구성하는 투수성 콘크리트는, 시멘트, 모래, 순환굵은골재로 구성되며, 단위수량이 95~105㎏/㎥이고, 물시멘트 비가 20~35%이며, 상기 순환굵은골재는 입경 2.5~15㎜, 단위골재량 1500~1700㎏/㎥이고, 시멘트 질량의 1.0~2.0중량%의 비공기연행 고성능 감수제를 포함하여, 공극률 15~25%, 투수계수 1~10㎜/s, 압축강도 15~25MPa를 만족시키도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 순환굵은골재의 입경을 2.5~15㎜로 하는 것은 입경 2.5㎜이하의 순환굵은골재가 포함될 경우에는 투수성이 극히 저하되며 입경 15㎜이상의 순환굵은골재가 상당량 포함될 경우에는 공극의 지름이 과다하게 크게 되어 강도의 저하 폭이 크게 되기 때문이다.

상기 비공기연행 고성능 감수제를 시멘트 질량의 1.0~2.0중량% 포함하는 것은 동결융해가 심하지 않은 상기 투수성 콘크리트 기층(30)의 투수계수를 만족시키면서도 콘크리트 강도를 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 투수성 콘크리트 기층(30)은 시공 후 재령 28일 강도가 15~25MPa에 이르는 것으로 확인되었다.

상기 인공경량골재 표층(40)은 본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도의 표면층, 즉 보행자의 발바닥이 직접 닿는 부분으로서, 인공경량골재를 상온 경화형 개량 우레탄 수지로 결합시킨 인공경량골재 혼합물을 포설하고 롤러나 진동다짐기 등으로 다져서 평탄화한 것으로서, 보행자의 인체에 무리를 주지 않으며 쾌적성과 안정성 및 보행성 향상의 기능을 가지는 고내구성을 동시에 만족시킬 수 있도록 한 것이다.

상기 인공경량골재 표층(40)을 구성하는 인공경량골재 혼합물에 사용되는 인공경량골재는 두께 및 폭 2~7㎜, 길이 5~50㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 인공경량골재 표층(40)을 구성하는 인공경량골재의 두께 및 폭이 2㎜이하이고 길이가 5㎜이하일 경우에는 상온 경화형 개량 우레탄 수지의 소요량이 크게 증가하게 되어 비경제적으로 되며, 인공경량골재의 두께 및 폭이 7㎜이상이고 길이가 50㎜이상인 경우에는 상기 인공경량골재 표층(40)의 표면이 거칠어지고 내구성이 저하되기 때문이다.

또한 상기 인공경량골재 혼합물은, 상기 인공경량골재 100중량부에 대하여 상기 상온 경화형 개량 우레탄 수지 75~125중량부를 혼합하여 인공경량골재가 상온 경화형 개량 우레탄 수지에 의해 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 상온 경화형 개량 우레탄 수지가 75중량부 이하일 경우에는 우수나 강우유출수가 상기 인공경량골재 표층(40)에 침투하였을 때 인장강도의 저하 폭이 크게 되며, 상기 상온 경화형 개량 우레탄 수지가 125중량부 이상일 경우에는 상기 인공경량골재 표층(40)의 공극량이 감소되어 투수성이 크게 감소하게 되기 때문이다.

상기 인공경량골재 표층(40)은 상기 인공경량골재와 상온 경화형 개량 우레탄 수지가 혼합된 인공경량골재 혼합물을 포설하고, 롤러나 진동다짐기 등으로 다져서 평탄화하는 것이다.

상기 인공경량골재 표층(40)은 인공경량골재를 상온 경화형 개량 우레탄 수지와 혼합하여 결합한 것으로, 상기 투수성 콘크리트 기층(30)과 상기 인공경량골재 표층(40) 사이에 별도의 프라이머층을 형성하지 않고서도 상기 인공경량골재 표층(40)이 상기 투수성 콘크리트 기층(30)에 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

또한 투수성을 충분히 만족하면서도 필터층(10)에 따른 보도 침하 등을 방지하기 위하여 상기 필터층(10)과 투수성 콘크리트 기층(30) 사이에 쇄석으로 되는 투수성 보조 기층(20)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

다음 표는 상기 투수성 콘크리트 기층(30)의 물성 실험 결과를 보인 것이다.

이하, 본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도 포장 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도 포장 방법은, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 모래로 되는 필터층(10)을 포설하는 단계;

도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 필터층(10)의 상부에 투수성 보조 기층(20)을 포설하는 단계;

도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 투수성 보조 기층(20)의 상부에, 투수성 콘크리트 기층(30)을 타설하는 단계;

도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 상기 투수성 콘크리트 기층(30)의 상부에 인공경량골재 표층(40)을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 필터층(10)을 포설하는 단계는 통상적인 모래를 포설하고 롤러나 진동다짐기를 사용하여 다짐으로써 평탄화하는 것에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 필터층(10)은 본 발명에 의한 인공경량골재를 이용한 보도를 포설하고자 하는 지반에 모래층이 형성되어 있을 경우에는 별도의 모래를 포설하지 않고 기존 모래층을 롤러나 진동다짐기 등으로 다져서 평탄화하는 것으로 대체할 수 있다.

상기 투수성 보조 기층(20)을 포설하는 단계는 상기 필터층(10) 상부에 쇄석을 포설하고 롤러나 진동다짐기 등으로 다져서 평탄화하는 것에 의하여 이루어진다. 상기 투수성 보조 기층(20)은 현장 여건에 따라 생략할 수 있다.

상기 투수성 콘크리트 기층(30)을 포설하는 단계에서는 시멘트, 모래, 순환굵은골재의 단위수량 95~105㎏/㎥이고, 물시멘트 비가 20~35%이며, 상기 순환굵은골재는 입경 2.5~15㎜, 단위골재량 1500~1700㎏/㎥이고, 시멘트 질량의 1.0~2.0중량%의 비공기연행 고성능 감수제를 포함하여, 공극률 15~25%, 투수계수 1~10㎜/s, 압축강도 15~25MPa를 만족시키는 투수성 콘크리트를 상기 필터층(10) 또는 투수성 보조 기층(20) 상부에 타설하는 것이다.

상기 투수성 콘크리트 기층(30)은 상기 투수성 보조 기층(20)이 포설되지 않은 경우에는 상기 필터층(10) 상부에 직접 포설할 수 있다.

상기 인공경량골재 표층(40)을 형성하는 단계는, 인공경량골재와 상온 경화형 개량 우레탄 수지의 혼합물을 상기 투수성 콘크리트 기층(30) 상부에 포설하고 롤러나 진동다짐기 등으로 다져서 평탄화하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.

상기 인공경량골재 혼합물을 두께 및 폭 2~7㎜, 길이 5~50㎜의 인공경량골재 100중량부에 대하여 상온 경화형 개량 우레탄 수지 75~125중량부를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

아래는 본 발명에 의한 하나의 실시예를 설명한 것이다.

[실시예]

아래 표는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재의 제조방법으로 제작된 인공경량골재를 보도포장재로 사용한 경우의 시험 결과이다.

폐목재 칩은 장방형으로 분쇄한 임목부산물을 10mm 크기의 채로 쳐서 통과시킨 후, 3mm 크기의 채에 남는 폐목재 칩과 상기 폐목재 칩에 폐비닐을 결합한 폐목재 칩을 각각 사용하였다.

아울러, 상기 폐목재 칩 질량에 대한 우레탄 수지의 질량을 0.8%의 배합조건으로 하고, 18ℓ 용량의 강제식 믹서에 폐목재 칩과 우레탄 수지를 투입하여 1분 동안 혼합한다. 우레탄 수지가 혼합된 폐목재 칩을 철제 몰드에 넣어 평평하게 고른 후에 7.3kN/m²의 압력으로 5분간 가압, 성형하여 30mm두께의 시험체를 제작하였으며, 10일이 경과한 후에 시험체의 물성시험을 실시하였다. 각 시험체의 인장강도, 투수계수, 탄력성 시험결과는 다음 표에 나타낸 바와 같다.

[표1]

표1 에 나타난 것과 같이 폐비닐이 결합된 폐목재 칩을 사용한 시험체는 폐비닐이 결합되지 않은 폐목재 칩을 사용한 경우에 비하여 인장강도가 약 18% 증가하는 매우 우수한 결과를 나타냈다.

투수성 보도포장재에서 요구되는 투수계수는 0.1mm/sec이다. 실시예의 실험 결과 폐목재 칩의 투수계수는 0.47mm/sec으로 나타났으며, 폐비닐이 결합된 폐목재 칩의 투수계수는 0.32mm/sec으로 나타나 투수성 보도포장재에서 요구되는 투수계수(0.1mm/sec)를 상회하는 결과를 나타냈다.

탄력성 시험에 있어서 충격 흡수성을 나타내는 GB계수와 반발 탄성을 나타내는 SB계수는 모두 40%이하로서 인조잔디 계열의 포장면과 유사한 분포를 보이는 것으로 나타났다. 일반적으로 GB계수와 SB계수의 값이 둘 다 작으면 작을수록 보행자의 몸에 대한 부담이 적으며 GB계수에 대한 SB계수의 비는 그 값이 클수록 보행자가 보행을 하는데 편안함을 느낀다.

실시예에 의한 폐목재 칩과 폐비닐이 결합된 폐목재 칩의 SB계수/GB계수 비는 0.65∼0.8의 값을 나타내었으며, 일반적인 아스팔트 포장에서 SB계수/GB계수 비가 0.17∼0.28의 값을 나타내는 것에 비교하여 상대적으로 높은 값을 나타내는 것으로 나타났다.

위와 같은 보도포장재로 상술한 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 적용함으로써 우레탄 수지의 사용량을 감소시켜 비용의 경제성을 확보하게 된다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 필터층 20 : 투수성 보조 기층
30 : 투수성 콘크리트 기층 40 : 인공경량골재 표층

Claims

폐비닐을 절단하고 플라스틱 가소제를 혼합하는 단계와;
플라스틱 가소제가 첨가된 폐비닐을 로터리(Rotary) 믹서에서 가열하여 용융상태가 되도록 하는 단계와;
플라스틱 가소제가 첨가된 용융상태의 폐비닐에 폐목재 칩을 투입하여 혼합하는 단계; 및
로터리(Rotary) 믹서에서 제조된 인공경량골재를 냉각시키는 단계를 포함하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 플라스틱 가소제는 폐비닐 질량의 50% 내지 100%를 첨가하며, 로터리(Rotary) 믹서의 유지온도를 140℃ 내지 160℃로 하는 것을 특징으로 하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법.
제1 항에 있어서,
별도의 로터리(Rotary) 믹서에 폐비닐로 코팅된 폐목재 칩을 투입하여 광물질 분말을 혼합하는 단계; 및
로터리(Rotary) 믹서에서 광물질 분말을 제거하는 단계를 더 포함하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법.
제3 항에 있어서,
상기 별도의 로터리(Rotary) 믹서의 내부온도가 140℃ 내지 160℃ 로 유지되는 것을 특징으로 하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재 제조 방법.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 인공경량골재.
모래로 구성되는 필터층(10)과;
상기 필터층(10)의 상부에 포설되며 투수성 콘크리트 기층(30)과;
상기 투수성 콘크리트 기층(30)의 상부에 포설되는 인공경량골재 표층(40)을 포함하며,
상기 인공경량골재 표층(40)은 인공경량골재를 상온 경화형 개량 우레탄 수지로 결합시킨 인공경량골재 혼합물로 구성된 것임을 특징으로 하는 보도에 있어서,
상기 인공경량골재 표층은 제5 항의 인공경량골재인 것을 특징으로 하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 이용한 보도.
모래로 되는 필터층(10)을 포설하는 단계;
상기 필터층(10)의 상부에, 시멘트, 모래, 순환굵은골재로 구성되고, 단위수량 95~105㎏/㎥이고, 물시멘트 비가 20~35%이며, 상기 순환굵은골재는 입경 2.5~15㎜, 단위골재량 1500~1700㎏/㎥이고, 시멘트 질량의 1.0~2.0중량%의 비공기연행 고성능 감수제를 포함하여, 공극률 15~25%, 투수계수 1~10㎜/s, 압축강도 15~25MPa를 만족시키는 투수성 콘크리트로 된 투수성 콘크리트 기층(30)을 타설하는 단계;
두께 및 폭 2~7㎜, 길이 5~50㎜의 인공경량골재 100중량부에 대하여 상온 경화형 개량 우레탄 수지 75~125중량부를 혼합한 인공경량골재 혼합물을 상기 투수성 콘크리트 기층(30) 상부에 포설하여 인공경량골재 표층(40)을 형성하는 단계를 포함하되 상기 인공경량골재 표층은 제5 항의 인공경량골재인 것을 특징으로 하는 폐비닐과 폐목재를 결합한 인공경량골재를 이용한 보도의 포장 방법.
폐비닐로 코팅된 폐목재 칩을 포함하는 인공경량골재.
제8항에 있어서 상기 폐비닐은 상기 폐비닐 질량의 50% 내지 100%에 해당하는 플라스틱 가소제를 첨가하여 유지온도가 140℃ 내지 160℃인 로터리(Rotary) 믹서에서 상기 폐목재 칩에 결합된 것을 특징으로 하는 인공경량골재.