KR20180127562A - 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물 및 그 조성물을 이용한 보도 블럭의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물 및 그 조성물을 이용한 보도 블럭의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바텀 애쉬 50~62 중량부, 감수제 0.9~1.3 중량부, 포틀랜드시멘트 17~18 중량부, 골재 11~ 16 중량부, 흄드실리카 2~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 폐기물을 재활용한 바텀 애쉬 복합 조성물과 포틀랜드 시멘트 조성물을 복합하여 사용하되, 투수를 위한 구멍을 생성할 필요가 없어 이물질이 보도 블럭에 쌓이지 아니하므로 보도 블럭의 외관에 따른 미감을 향상시키는 작용효과가 기대된다.

Description

투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물 및 그 조성물을 이용한 보도 블럭의 제조방법{Composition of block for sidewalk enhancing the water and air permeability and the manufacturing method of the block for sidewalk}

본 발명은 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물 및 그 조성물을 이용한 보도 블럭의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투수 유지 성능을 갖는 재활용 소재를 적용한 보도 블럭이며, 강도가 강화되고, 복수의 층으로 구성된 친환경 블럭을 제조할 수 있다.

현대 도시에서는 아스팔트와 콘크리트가 차지하는 지면의 면적이 넓어지면서 빗물을 흡수하는 능력이 떨어지고 있다. 대부분의 빗물이 오염물질을 동반해 하천으로 흘러간다. 그러나, 기후가 변화하고 있고, 따라서 강수량이 적어져 물이 부족해질 수도 있다는 우려 때문에, 수자원의 보호 및 이용이 중요해지고 있으며, 따라서, 지면에 빗물이 스며들도록 기술이 개발되어야 한다.

한편, 집중 호우가 올 때면, 지면이 빗물을 제대로 흡수하지 못하기 때문에 저지대에서는 침수현상이 자주 발생되고 있다. 이를 예방하기 위해서는 배수 시설이 확보되는 것이 좋은데, 많은 예산이 투입되어야 하며 따라서 상습 침수지가 배수 시설을 확보하는데에는 많은 시간이 소요될 수 있다.

또한, 빗물이 땅에 흡수되어야 지하수가 풍부해지고 강물도 일정 수량을 유지할 수 있다. 그렇지 못하면 지하수 고갈은 물론 지반 침하로 건물이 붕괴될 위험도 있는 것이다. 그럼에도 불구하고 도시에서의 불투수 면적율은 계속하여 증가하고 있는 실정이다.

따라서, 상대적으로 적은 예산이 투입되면서 즉각적인 시공이 가능한 투수 블럭을 적용할 필요성이 높아지고 있다.

이러한 투수 블럭과 관련하여, 대한민국 공개특허 제2016-46516호에서는 시멘트와 모래로 구성되며, 불투수층으로 형성되는 강도층; 상기 강도층 상에 형성되며, 시멘트, 모래 및 자갈로 구성되는 투수층; 상기 투수층 상에 일정한 두께로 형성되며, 투수성을 가지는 투수성 미장층; 상기 강도층과 투수층을 하측에서 상측으로 관통하여 형성되는 배수구멍; 상기 투수성 미장층에 상측에서 하측 방향으로 일정한 깊이로 음각되어 상기 투수성 미장층에 투수 지속면을 형성하는 투수성 지속홈;을 포함하는 투수성 보도블럭을 개시하고 있다.

그러나, 상기 기술은 투수의 용이성과 장기 지속성을 확보하기 위한 기술적 방안이어서 본 발명과는 상이하며, 특히 유해성 시멘트를 많이 사용함으로써, 환경 오염의 문제를 피할 수 없다는 문제점이 존재한다. 또한, 배수구멍이 존재하므로 반드시 이물질이 쌓일 수 있으며, 이러한 이물질이 일부 연통구와 배수구멍을 통하여 배출된다고 하여도 장시간이 지나면 구멍이 막힐 수 밖에 없는 문제점이 존재한다.

한편, 현재 국내에서 투수 블럭이 가장 일반적으로 적용되는 곳은 '보도'이다. 기실 불투수 면적을 가장 많이 차지하는 것은 아스팔트 도로이지만 아직 투수블록을 적용하기에는 하중부담 등 기술적인 한계가 있는 것으로 알려졌다. 특히 투수블록은 타이어 마모에 약한 문제점도 있다. 이와 같은 내구성의 문제는 도로만큼은 아닐지언정 보도 블럭의 경우에도 마찬가지이다. 그러므로, 투수성을 확보하면서도 강도가 우수하고 친환경적인 보도 블럭의 제조가 요망되고 있다.

대한민국공개특허 제2016-46516호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐기물 또는 산업용 재활용 바텀 애쉬 복합 조성물을 유효성분으로 함유하도록 함으로써 자원 재활용에 이바지함과 동시에 보도 블럭의 통기성과 투수성을 향상시키는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 투수성과 통기성을 향상시키면서도 내구성 또한 확보되도록 한 보도 블럭을 제조하는 것이다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 바텀 애쉬 50~62 중량부, 감수제 0.9~1.3 중량부, 포틀랜드시멘트 17~18 중량부, 골재 11~ 16 중량부, 흄드실리카 2~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물을 제공한다.

상기 조성물에는 자갈 분말 3 중량부, 점토석 2 중량부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상기 조성물에는 수용성 알칼리염 3 중량부, 강도보강재 2~2.2 중량부, 규산나트륨 2 중량부, 모르타르 1~1.2 중량부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상기 감수제는 나프타린산, 카복실산 또는 인산칼륨 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 1) 바텀 애쉬 50~62 중량부, 감수제 0.9~1.3 중량부, 포틀랜드시멘트 17~18 중량부, 골재 11~16 중량부, 흄드실리카 2~3 중량부, 강도보강재 2~2.2 중량부, 모르타르 1~1.2 중량부, 자갈분말 3 중량부, 수용성 알칼리염 3 중량부, 점토석 2 중량부, 규산나트륨 2중량부를 혼합하여 보도 블럭용 조성물을 제조하는 단계; 2) 상기 조성물에 상기 조성물 100 중량부에 대하여 수용성 용매 18 ~ 26중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 3) 상기 혼합물을 몰드의 하단에 장입하고 충전 및 압축하는 단계; 및 4) 상기 압축된 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭의 제조방법을 제공한다.

1) 단계에서, 자갈분말을 배제하여 1) 내지 3) 단계를 수행하여 하부 보도 블럭용 압축 성형물을 제조하고, 1) 단계에서, 골재를 배제하여 1) 내지 3 단계를 수행하여 상부 보도 블럭용 압축 성형물을 제조하며, 상기 하부 보도 블럭용 압축 성형물과 상기 상부 보도 블럭용 압축 성형물을 상호 적층하여 압축하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 폐기물을 재활용한 바텀 애쉬 복합 조성물과 포틀랜드 시멘트 조성물을 복합하여 사용하되, 투수를 위한 구멍을 생성할 필요가 없어 이물질이 보도 블럭에 쌓이지 아니하므로 보도 블럭의 외관에 따른 미감을 향상시키는 작용효과가 기대된다.

또한, 폐기물을 재활용한 바텀 애쉬 복합 조성물을 사용함으로써, 강도, 일광 견뢰도, 내화학성 등 내구성을 강화시킬 수 있는 작용효과가 기대된다.

또한, 골재와 가는 자갈을 혼합해서 사용하되, 각 층별로 분리하여 사용함으로써, 투수성을 향상하면서도 내구성 또한 확보할 수 있는 작용효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 보도 블럭의 제조 공정도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하도록 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 보도 블럭 제조용 조성물은 아래와 같은 성분으로 구성된다.

1. 바텀 애쉬 50~62 중량부

2. 고성능 감수제 0.9~1.3 중량부

3. 포틀랜드시멘트 17~18 중량부

4. 점토석 2 중량부

5. 일반 골재 11~16 중량부

6. 흄드실리카(혼화제) 2~3 중량부

7. 자갈 분말 3 중량부

8. 수용성 알칼리염 3 중량부

9. 강도보강재 2~2.2 중량부

10. 규산나트륨 2 중량부

11. 모르타르 1~1.2 중량부

이 중, 일반 골재와 자갈 분말은 각각 하층과 상층을 이루는 조성물에만 함유되도록 할 수 있다. 이는 하나의 보도 블록을 이루는 상층은 투수를 용이하게 하고, 하층은 강도를 확보하도록 하기 위함이다.

상기 성분들을 화학 성분의 함량을 기초로 보면 다음과 같다.

① SiO₂ : 52.5 중량부

② Al₂O₃ : 21.6 중량부

③ Fe₂O₃ : 3.75 중량부

④ CaO, Na₂O : 3.42 중량부

⑤ K₂O : 0.14 중량부

⑥ MgO : 0.88 중량부

⑦ TiO₂ : 1.17 중량부

⑧ SO₃ : 2.91 중량부

상기 화학 성분의 함량은 바람직한 함량으로서, 조성물의 성분이 가변적인 이상 상시 화학 성분 또한 가변적이다.

여기서, 상기 바텀 애쉬는 화력발전소에서 석탄 연소시 발생하는 부산물로서, 입자 크기는 20㎛ 이하의 것을 사용하며, 바람직하게는 바텀 애쉬 입자의 크기는 1~20㎛ 이다.

상기 조성물에는 용매가 0.15~0.26 중량부 포함됨으로써, 성형을 위한 반죽을 제조한다.

상기 감수제는 나프타린산, 카복실산 및 인산칼륨(KHPO₄) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.

골재로서는 일반 골재 이외에 바텀 애쉬, 제강 슬래그, 동제련 슬래그, 니켈제련 슬래그 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있다.

특히 본 발명에서는 2종의 골재를 사용하는데, 일반 골재와 자갈 분말을 사용한다. 여기서, 굵은 골재의 입경은 2.5~2.7mm, 가는 골재 입경은 1~2.27mm의 것을 사용한다. 굵은 골재는 보도 블럭의 하부에 사용되며, 가는 골재는 상부에 사용된다. 가는 골재가 사용되는 상부는 굵은 골재가 사용되는 하부에 비하여 투수성은 다소 저하되나, 강도는 보다 높다.

상기 규산나트륨은 수용성 알칼리 규산염으로서, 규산 칼륨이 대신 사용될 수도 있다.

보도 블럭의 표면에는 통상적인 제법에 따라서 색상을 내는 안료가 사용될 수 있다.

상기 강도 보강재는 아크릴산 비닐 유기질 섬유, 코코베타인산 껍질을 사용할 수 있다.

그 밖에도 지오 폴리머, 플라이 애쉬, 레드머드산화물을 더 사용할 수 있다.

도 1에서는 상기와 같은 조성물을 사용하여 보도 블럭을 제조하는 방법에 관한 흐름도를 나타내었다.

도시된 바와 같이, 본 발명은

1) 바텀 애쉬 50~62 중량부, 감수제 0.9~1.3 중량부, 포틀랜드시멘트 17~18 중량부, 골재 11~16 중량부, 흄드실리카 2~3 중량부, 강도보강재 2~2.2 중량부, 모르타르 1~1.2 중량부, 자갈분말 3 중량부, 수용성 알칼리염 3 중량부, 점토석 2 중량부, 규산나트륨 2중량부를 혼합하여 보도 블럭용 조성물을 제조하는 단계;

2) 상기 조성물에 상기 조성물 100 중량부에 대하여 수용성 용매 18 ~ 26중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;

3) 상기 혼합물을 몰드의 하단에 장입하고 충전 및 압축하는 단계; 및

4) 상기 압축된 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이로써, 2층으로 구성된 보도 블럭을 제조할 수 있다. 상층은 강도가 확보되고, 하층은 투수성의 확보가 가능하다.

이 때, 1) 단계에서, 자갈분말을 배제하여 1) 내지 3) 단계를 수행하여 하부 보도 블럭용 압축 성형물을 제조하고, 1) 단계에서, 골재를 배제하여 1) 내지 3 단계를 수행하여 상부 보도 블럭용 압축 성형물을 제조하며, 상기 하부 보도 블럭용 압축 성형물과 상기 상부 보도 블럭용 압축 성형물을 상호 적층하여 압축한다.

상기 압축되어 제조된 보도 블럭 성형체는 스팀 양생 박스에서 65~70℃의 온도를 유지하여 고화하는데, 이때 고화시간은 20~30분으로 한다.

이후에 상온에서 보도 블럭을 양생하는데, 이 때, 9~10시간 유지한다.

이와 같이 제조된 보도 블럭에 대하여 투수성을 시험하였다.

이를 위하여 본 발명의 보도 블럭을 20×20 cm의 정사각형으로 제조하고, 블럭의 상단면에 고르게 물을 가하여 물빠짐 흡수의 양을 측정하였다.

통기성 투수성 물 빠짐 성분의 측정은 2017 년 05월 16일 (재)한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 시행하였고, 시험기간은 2017년 05월 16일부터 2017년 05월 27일로 하였다.

그 결과, 투수성이 우수한 것으로 조사되었다.

	가한 물의 양(ml)	통과한 물의 양(ml)
실시예1	500	125
실시예2	500	130
비교예	500	55

실시예 1과 2의 조성과 함량은 서로 동일하다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 바텀 애쉬 50~62 중량부, 감수제 0.9~1.3 중량부, 포틀랜드시멘트 17~18 중량부, 골재 11~ 16 중량부, 흄드실리카 2~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조성물에는 자갈 분말 3 중량부, 점토석 2 중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조성물에는 수용성 알칼리염 3 중량부, 강도보강재 2~2.2 중량부, 규산나트륨 2 중량부, 모르타르 1~1.2 중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물.
4. 제1항에 있어서,
   상기 감수제는 나프타린산, 카복실산 또는 인산칼륨 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭 조성물.
5. 1) 바텀 애쉬 50~62 중량부, 감수제 0.9~1.3 중량부, 포틀랜드시멘트 17~18 중량부, 골재 11~16 중량부, 흄드실리카 2~3 중량부, 강도보강재 2~2.2 중량부, 모르타르 1~1.2 중량부, 자갈분말 3 중량부, 수용성 알칼리염 3 중량부, 점토석 2 중량부, 규산나트륨 2중량부를 혼합하여 보도 블럭용 조성물을 제조하는 단계;
   2) 상기 조성물에 상기 조성물 100 중량부에 대하여 수용성 용매 18 ~ 26중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
   3) 상기 혼합물을 몰드의 하단에 장입하고 충전 및 압축하는 단계; 및
   4) 상기 압축된 혼합물을 건조하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   1) 단계에서, 자갈분말을 배제하여 1) 내지 3) 단계를 수행하여 하부 보도 블럭용 압축 성형물을 제조하고,
   1) 단계에서, 골재를 배제하여 1) 내지 3 단계를 수행하여 상부 보도 블럭용 압축 성형물을 제조하며,
   상기 하부 보도 블럭용 압축 성형물과 상기 상부 보도 블럭용 압축 성형물을 상호 적층하여 압축하는 것을 특징으로 하는 투수성 및 통기성이 우수한 보도 블럭의 제조방법.

Images