KR20150053523A - 무시멘트 친환경 포장재 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 포장방법 - Google Patents

무시멘트 친환경 포장재 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 포장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자연토 또는 마사토로 되는 주재료 55~65중량%와 알칼리 활성화 슬래그 모르타르 45~35중량%을 함유하며; 상기 알칼리 활성화 슬래그 모르타르는 KS F 2563의 고로슬래그 미분말 3종의 규정을 만족하는 고로슬래그를 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 65중량% , Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 등과 같은 자극제를 고로슬래그 분체량의 6~20중량%, 물을 20~30중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 무시멘트 친환경 포장방법이 제공되며, 이에 의하면 시멘트를 사용함이 없이 시공장소 또는 인근에서 쉽게 구할 수 있는 자연토 또는 마사토의 조합으로 내구성이 우수한 무시멘트 친환경 포장이 가능하게 되며, 또한 시공이 간편하고, 경제적인 비용으로 시공이 가능하며, 시공된 포장도로는 친환경적이고 환경오염이 없는 등의 효과를 얻을 수 있다.
또한 시멘트 대신 경화제로 사용되는 알칼리 활성화 슬래그 모르타르는 주재료가 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 사용함으써 기존 도로포장보다 더욱 친환경적인 효과를 얻을 수 있다.

Description

무시멘트 친환경 포장재 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 포장방법{Eco-friendly packaging material composition cementless, manufacturing method and packaging method using it}
본 발명은 자연토 또는 마사토를 주재료로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물에 관한 것으로서, 주재료에 시멘트를 배합하지 않고 특정의 알칼리 활성화 슬래그 모르타르를 배합하여 친환경적이고 환경오염이 없으면서도 시공이 간편하고 내구성이 탁월한 무시멘트 친환경 도로용 포장재 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 관한 것이다.
일반적으로 보도나 공원, 산책로, 아파트 내부 도로 시공을 위해 아스팔트나 시멘트 콘크리트가 포장되고 있다. 아스팔트나 시멘트 콘크리트는 비교적 높은 강도를 가지며 시공이 용이한 이점이 있으나, 태양복사열을 흡수하지 못하고 그대로 대기에 전이시킴에 따라 대기 온도를 상승시키고, 도로의 파손시 잔해가 토양 오염원이 되며, 공원이나 산책로 등의 경우에는 주위 자연환경과의 친화성이 떨어져 이질감을 발생시켜 전체 자연경관을 손상시킬 뿐만아니라, 시공에 많은 비용이 소요되는 등의 문제점이 있다. 또한 시멘트의 사용은 에너지 고소비형이며 많은 CO2를 배출하여 환경오염이 발생되고 있다. 최근 교토의정서에 의해 거론되고 있는 각국의 CO2배출량 규제가 점차 구체화되고 있고, 시멘트 수요량은 향수 21세기 초반까지 매년 2.5~5.8% 정도의 증가가 예상되고 있어, 이산화탄소의 배출이 전혀없고 환경부하를 큰 폭으로 감소시킬 수 있는 새로운 경화제의 개발이 필요하다.
종래, 상기한 바와 같은 포장도로의 문제점을 감안하여 아스팔트나 시멘트 콘크리트 대신에 점토, 황토, 자연토 또는 마사토를 주재료로 한 포장도로를 시공하고자 하는 다음과 같은 기술들이 제안된 바 있다.
국내 등록특허 제 10-0718292호에는 마사토 1 당 110~130의 시멘트와, 1~1.5의 콘셀과, 직경 13이하의 골재와, 물에 AE감수제가 첨가되어 이루어진 수용액을 혼합한 후 교반시키되, 상기 골재와 마사토는 3:7의 부피비를 이루도록 하고 선택성분으로 황색산화철과 적색산화철이 상호 3:1의 부피비로 혼합되는 포장토를 이용하여 지반을 포장하는 방법이 제안되어 있다.
국내 등록특허 제10-258133호에는 모토(원지반토), 시멘트분말 및 고화제로 되는 포장토를 이용한 도로포장방법이 제안되어 있다.
국내 공개특허 제2002-0085530호에는 70~91중량%의 흙과 14~18중량%의 시멘트, 0.35~0.49중량%의 안료로 이루어진 혼합물에 1.4~2중량%의 무기계 경화제를 희석시킨 14~18중량%의 물을 첨가하여 구성되는 도로포장용 흙포장 조성물이 제안되어 있다.
국내공개특허 제10-2005-0116769호에는 모토 1에 대하여 시멘트 100kg~200kg을 건식혼합한 교반토와 물 200l~400l에 고화제 1kg~2kg, 화학풀 700g~1200g을 녹인 혼합수용액을 교반 혼합한 몰탈혼합교반토를 기초지반위에 포설하여 마감 미장후 습윤양생시켜 포장시공하는 몰탈식 흙 포장공법이 제안되어 있다.
상기한 방법들은 시멘트를 높은 비율로 사용하기 때문에 시멘트 콘크리트 포장에서 지적한 바와 같은 토양오염의 문제점을 해소하지 못하고 있다.
국내 등록특허 제10-0872860호에는 지반 위에 직경20mm이하의 혼합골재로 형성된 제 1보조기층과, 상기 제 1보조기층의 상부에 직경30-40mm의 골재로 형성된 제 2보조기층과, 제2보조기층 위의 투수탄성층과, 투수탄성층 위의 프라이머층과, 프라이머층의 상부표면에 입도 2~3mm로 분쇄된 맥반석 알갱이 50~60중량%, 입도 2~3mm로 분쇄된 황토 10~15중량%, 입도 2~3mm로 분쇄된 칼라고무칩 10~15중량%를 바인더 15~30중량%로 균일하게 혼합하여 형성된 자연토 혼합층과, 상기 자연토 혼합층의 상부 표면에 도포되어 형성된 탑코팅층을 포함하여 구성된 플렉스 로드 자연토 포장재가 제안되어 있다. 그러나 이 방법은 탑코팅층에 주재료로 사용하는 맥반석입자와 황토분말이 고가의 소재이므로 포장코스트가 지나치게 높아 실용성이 낮은 단점이 있다.
국내 등록특허 제 10-0882888호에는 점토 100 중량부; 점토 100 중량부에 대하여 고화용 수용액 10 중량부로 이루어지되, 상기 고화용 수용액은 그라운드 수용액과 물이 1 : 3 의 중량비율로 배합되고, 상기 그라운드 수용액은 액상규산소다 또는 실리카졸 30~45 wt%, 아크릴계, EVA 계 또는 PVA 계 액상수지 20~30wt%, Na 또는 Ca 벤토나이트 5~20wt%, 암모늄 백반 또는 칼륨백반 5~15wt%, 황토분말 1~10wt%, 셀로로오즈계 또는 폴리사카라이드계 증점제 0.1~5wt%, 안료 0.1~5wt%로 특징으로 하는 도로포장용 점토조성물과; 기층의 다짐상태를 확인하고 다짐상태에 따라 시공방법을 선택하는 단계; 굵은 자갈 및 쇄석으로 기층을 다짐하여 기층표면이 불규칙할 경우, 점토 100 중량부에 대하여 고화용 수용액 10 중량부를 혼합하여 포설하는 단계; 잔자갈 및 토사로 기층을 다짐하여 기층 표면이 규칙적인 경우, 점토 100 중량부에 물 9 내지 15 중량부를 혼합하여 포설하는 단계; 포설에 의해 형성된 포장체 위에 그라운드 수용액과 물이 1 : 3 의 중량비로 혼합된 고화용 수용액을 살포하는 단계; 고화용 수용액의 살포후, 포장체를 다짐하는 단계; 포장체를 양생하는 단계로 이루어진 도로포장용 점토조성물을 이용한 포장방법이 제안되어 있다. 이 방법도 고가의 점토를 주재료로 하기 때문에 포장코스트가 지나치게 높아 실용성이 낮은 단점이 있다.
국내 등록특허 제 10-0884208호에는 마사토 1500kg 당, 제올라이트와 생석회로 이루어진 제올라이트 혼합분말 240 ~ 280kg과, 물과 AE 감수제로 이루어진 수용액을 교반하여 제조하거나, 포장토의 색깔이 황토와 유사한 색깔을 띠도록 하기 위하여 일정량의 산화철(마사토 1500kg 당 5kg) 또는 황토 분말(마사토 1500kg 당5kg)를 추가 배합, 교반하여 제조한 포장토를 이용하여 지반을 포장하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은 주재료인 마사토와 제오라이트 혼합분말을 균일하게 혼합하는 것이 곤란하여 이를 포장시공한 포장도로 전체에 걸쳐 균일한 물성을 얻기 힘들며 그 결과 도로의 내구성이 열악하게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 친환경적이고 환경오염이 없으면서도 시공이 간편하고 내구성이 탁월하며 훨씬 감소된 비용으로 시공이 가능한, 자연토 또는 마사토를 주재료로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 무시멘트 친환경 포장재 조성물을 이용한 친환경 포장방법을 제공하는 데에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명자의 연구에서 시멘트를 배합하지 않은 특정 조성의 알칼리 활성화 슬래그 모르타르가 자연토 또는 마사토로 되는 주재료에 균일하게 혼합되어 내구성이 우수한 무시멘트 친환경 도로포장을 가능하게 하고, 시공이 간편하며, 경제적인 비용으로 시공이 가능하고, 시공된 포장도로는 친환경적이고 환경오염이 없다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.
본 발명에 의하면 무시멘트 친환경 포장재 조성물에 있어서, 자연토 또는 마사토로 되는 주재료 55~65중량%와 알칼리 활성화 슬래그 모르타르 45~35중량%을 함유하며; 상기 알칼리 활성화 슬래그 모르타르는 KS F 2563의 고로슬래그 미분말 3종의 규정을 만족하는 고로슬래그를 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 65중량% , Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 등과 같은 자극제를 고로슬래그 분체량의 6~20중량%, 물을 20~30중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물이 제공된다.
또한 입도 100 메쉬 이상의 황토분말을 자연토 또는 마사토와 같은 주재료의 2~5중량%에 해당하는 만큼 치환하여 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물이 제공된다.
본 발명에 의하면 무시멘트 친환경 포장재 조성물에 있어서, 조성물의 슬럼프치가 10~18 cm가 되는 양으로 물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 무시멘트 친환경 포장재 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
(a) KS F 2563의 고로슬래그 미분말 3종의 규정을 만족하는 고로슬래그를 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 65중량% , Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 등과 같은 자극제를 고로슬래그 분체량의 6~20중량%, 물을 20~30중량% 비율로 혼합, 비빔하여 알칼리 활성화 슬래그 모르타르를 제조하는 단계,
(b) 자연토 또는 마사토로 되는 주재료 55~65중량%에 상기 알칼리 활성화 슬래그 모르타르 45~35중량%를 첨가하여 비빔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물의 제조방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 상기 비빔 단계에서 입도 100 메쉬 이상의 황토분말을 자연토 또는 마사토와 같은 주재료의 2~5중량%에 해당하는 만큼 치환하여 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물의 제조방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 상기한 포장재 조성물을 로면에 포장하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 도로 포장방법이 제공된다.
본 발명에 의하면 시멘트를 사용함이 없이 시공장소 또는 인근에서 쉽게 구할 수 있는 자연토 또는 마사토의 조합으로 내구성이 우수한 무시멘트 친환경 도로포장이 가능하게 되며, 또한 시공이 간편하고, 경제적인 비용으로 시공이 가능하며, 시공된 포장도로는 친환경적이고 환경오염이 없는 등의 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 무시멘트 친환경 도로포장재 조성물은 자연토 또는 마사토로 되는 주재료(이하, 이를 '모토'라 약칭합니다.)와 알칼리 활성화 슬래그 모르타르로 이루어진다.
본 발명에서 자연토는 시공하고자 하는 장소에서 채취한 흙, 근처의 산이나 들, 강에서 채취한 보통의 흙을 의미하는 것이며, 본 발명의 조성물에서 모토는 채취한 자연토 또는 마사토를 통상의 방법으로 파.분쇄한 후 체거름으로 선별하여 준비할 수 있다.
본 조성물에서 모토에 배합되는 알칼리 활성화 슬래그 모르타르는 KS F 2563의 고로슬래그 미분말 3종의 규정을 만족하는 고로슬래그를 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 65중량% , Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 등과 같은 자극제를 고로슬래그 분체량의 6~20중량%, 물을 20~30중량%를 함유한다.
본 발명의 알칼리 활성화 슬래그 모르타르는 모토에 결합력을 부여하고 제철과정에서 발생되는 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 재활용함으로써 친환경적 특성을 가진다.
본 발명의 황토분말은 모토에 결합력을 부여하고 황토몰탈이 모토에 균일하게 혼합되도록 배합하는 것으로서 입도가 100 메시 보다 작은, 즉 황토분말이 100 메쉬보다 굵은 경우에는 모토에 충분한 결합력을 부여하는 것이 곤란하고 그 결과 포장도로의 내구성 저하를 조래할 수 있기 때문에, 입도 100 메쉬 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 황토 분말은 미세 입자일 수록 바람직하나 미세할수록 생산원가가 높기 때문에 경제적인 측면에서 100 ~ 350 메쉬의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 황토 분말은 점성이 큰 황토에서 생산한 것이 보다 효과적이다. 본 발명의 모토 조성에서 황토분말의 함량은 2~5중량%이며 다량사용시 코스트 상승을 초래하여 바람직하지 못하다.
본 발명의 자극제는 Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 를 사용할 수 있으며 고로슬래그 미분말과 반응하여 결합력을 부여한다. 고로슬래그 미분말이 순수한 물과 접촉하면 유리 상태인 칼슘이온(Ca2+)이 용출되면서 입자 표면에 실리케이트가 풍부하고 치밀한 ASH6 피막을 형성한다. 이 피막은 투과성이 없으므로 고로슬래그 입자내부의 이온 용출을 억제 및 입자로의 물의 침투를 막아 수화반응을 정지시킨다. 그러나 수산화칼슘, 석고와 같은 ASH6 피막에 대한 자극성 물질이 존재하면 OH- 혹은 SO2 2 -이온이 고로슬래그 입자표면에 흡착되면서 ASH6 피막을 파괴시켜, 입자내부에 포위되어 있던 Ca2 +, Mg2 +, Al3 +등과 같은 이온이 용출된다. 용출된 이온은 수경성 물질로서 C-S-H수화물 혹은 알루민산칼슘 수화물을 생성하며 경화한다. Ca(OH)2, Na2SiO4 을 자극제로 사용할 경우 20%에서 가장 큰 압축 강도를 보이고, CaCO3 , CaSO4를 자극제로 사용할 경우는 각각 15%와 9%에서 가장 큰 압축강도를 나타내므로 자극제의 함량을 조절하여 도로의 용도에 따라 원하는 강도에 따라 시공이 가능하다는 장점도 있다.
또한 시공하고자 하는 도로의 용도에 따라, 요구특성에 따라 본 조성물에 골재, 점토, 플라이애쉬, 시멘트, 고분자바인더 등도 배합할 수도 있으며, 이러한 골재로는 시멘트 콘크리트 제조에 통상적으로 사용되는 것을 이용할 수 있고, 점토로는 카올린계 점토나 몬모릴로나이트계 점토 등을 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 무시멘트 친환경 포장재 조성물에 있어서, 자연토 또는 마사토로 되는 주재료 55~65중량%와 알칼리 활성화 슬래그 모르타르 45~35중량%을 함유하며; 상기 알칼리 활성화 슬래그 모르타르는 KS F 2563의 고로슬래그 미분말 3종의 규정을 만족하는 고로슬래그를 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 65중량% , Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 등과 같은 자극제를 고로슬래그 분체량의 6~20중량%, 물을 20~30중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 황토분말을 자연토 또는 마사토와 같은 주재료의 2~5중량%에 해당하는 만큼 치환하여 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물
  3. 제 1항에 있어서, 골재를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물
  4. 제 1항에 있어서, 점토를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물
  5. 제 1항에 있어서, 플라이애쉬를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물
  6. 제 1항에 있어서, 시멘트를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물
  7. 무시멘트 친환경 포장재 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) KS F 2563의 고로슬래그 미분말 3종의 규정을 만족하는 고로슬래그를 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 65중량% , Na2SiO4, CaSO4, Ca(OH)2, CaCO3 등과 같은 자극제를 고로슬래그 분체량의 6~20중량%, 물을 20~30중량% 비율로 혼합, 비빔하여 알칼리 활성화 슬래그 모르타르를 제조하는 단계,
    (b) 자연토 또는 마사토로 되는 주재료 55~65중량%에 상기 알칼리 활성화 슬래그 모르타르 45~35중량%를 첨가하여 비빔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장재 조성물의 제조방법.
  8. 상기 청구항 1 내지 6중 어느 한 항 기재의 무시멘트 친환경 포장재 조성물을 로면에 포장하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 친환경 포장방법.
KR1020130135575A 2013-11-08 2013-11-08 무시멘트 친환경 포장재 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 포장방법 KR20150053523A (ko)

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KR1020130135575A KR20150053523A (ko) 2013-11-08 2013-11-08 무시멘트 친환경 포장재 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 포장방법

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160140073A (ko) * 2015-05-29 2016-12-07 경일대학교산학협력단 흙포장 조성물 및 이를 이용한 흙포장 공법
KR20190013061A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 전의현 활성화슬래그를 활용한 무시멘트 컬러콘크리트용 바인더 및 이를 이용해 제조되는 콘크리트

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KR20160140073A (ko) * 2015-05-29 2016-12-07 경일대학교산학협력단 흙포장 조성물 및 이를 이용한 흙포장 공법
KR20190013061A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 전의현 활성화슬래그를 활용한 무시멘트 컬러콘크리트용 바인더 및 이를 이용해 제조되는 콘크리트

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