KR20210062176A - 강도, 연성 및 내구성이 향상된 조립식 다공성 투수 블록 - Google Patents

Abstract

우수 배출 효율성 및 이물질 제거 효율이 우수하며, 강도 및 연성이 향상되어 지반 침하에 대한 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 조립 형식으로 사용 가능하여 시공성 및 일체성이 우수한 조립식 다공성 투수 블록이 개시된다. 본 발명은 콘크리트 블록이 삽입되는 복수의 개구부가 상하방향으로 형성되고, 상기 개구부를 형성하는 가로 및 세로 측벽의 접점에는 상하방향으로 관통된 투수공이 형성되는 격자판이 상하로 적층되되, 상부 격자판과 하부 격자판의 상기 개구부의 일부가 대응되도록 계단식으로 적층되는 블록 프레임; 및 상기 블록 플레임의 개구부에 삽입되고, 압축강도가 20MPa 이상인 콘크리트 블록을 포함하는 조립식 다공성 투수 블록을 제공한다.

Description

강도, 연성 및 내구성이 향상된 조립식 다공성 투수 블록{Composite, porous, permeable block with improved strength, ductility and durability}

본 발명은 조립식 다공성 투수 블록에 관한 것으로 보다 상세하게는 강도, 연성 및 내구성이 향상된 조립식 다공성 투수 블록에 관한 것이다.

보도블록 또는 인터로킹 블록의 투수성이 낮아 지하수의 고갈, 지반의 변형 등의 현상이 발생할 수 있어, 우수한 투수성을 갖는 투수 콘크리트 포장 및 투수 블록이 사용되고 있지만 기존에 사용되는 투수 콘크리트는 사용 재령이 지남에 따라 공극 틈새에 이물질이 쌓여 투수성능이 현저히 저하되고, 이에 따라 투수 블록의 수분 유출감소 및 흡수율 증가로 인해 겨울철에는 동결융해에 의한 파괴 및 내구성 저하의 피해가 발생되기도 한다.

더욱이 물리적인 보완을 거치지 않은 상태의 다공성 콘크리트는 일정 강도 및 공극률을 유지 못할 뿐만 아니라 기존 콘크리트와 동일한 내구성능을 확보하지 못하는데, 낮은 수준의 압축강도 및 휨강도와 취성파괴 모드는 사람 보행에 따른 마찰력으로 블록의 파손 및 골재 손실 등을 야기하며 내구년한의 감소뿐만 아니라 주변의 미관에 악영향을 미칠 수 있다.

또한 투수 콘크리트나 투수 아스콘의 경우 수도·전기 등 지반 굴착을 필요로 하는 공사에서 보도의 일부를 절개해야하는 경우 공사 후 복구가 까다로우며 복구 이후에도 본래의 미관을 상실하는 문제점이 발생한다.

또한 블록의 시공과정에서 바탕면의 다짐 불량 시 토사유실로 인한 지반 침하의 영향으로 투수블록들의 부분적인 처짐 및 탈락현상을 발생시키기도 하며, 이는 블록 전체의 내구성 저하 및 기능 상실의 원인이 된다.

한국 등록특허 제1282096호에서는 보도블록의 부분 침하를 방지하면서도, 투수성 구조를 가지며, 시공 시간을 단축할 수 있고, 또한 종래 널리 사용하는 통상적인 경계석과 보도블록을 그대로 사용할 수 있어 적용가능성이 높은 투수성 보도블록 침하방지 구조를 개시하고 있으나, 본 발명의 투수통로 및 계단식 조립구조에 대해 기재하지 않는다.

한국 등록특허 제1448335호에서는 사람이 통행하는 인도 또는 소로 및 자전거도로의 포장을 위해 매설 방식으로 시공되는 조립식블록을 이용하여 저류조를 구비하는 도로의 시공방법을 개시하고 있으나, 본 발명의 투수통로 및 계단식 조립구조에 대해 기재하지 않는다.

본 발명은 우수 배출 효율성 및 이물질 제거 효율이 우수하며, 강도 및 연성이 향상되어 지반 침하에 대한 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 조립 형식으로 사용 가능하여 시공성 및 일체성이 우수한 조립식 다공성 투수 블록을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 콘크리트 블록이 삽입되는 복수의 개구부가 상하방향으로 형성되고, 상기 개구부를 형성하는 가로 및 세로 측벽의 접점에는 상하방향으로 관통된 투수공이 형성되는 격자판이 상하로 적층되되, 상부 격자판과 하부 격자판의 상기 개구부의 일부가 대응되도록 계단식으로 적층되는 블록 프레임; 및 상기 블록 플레임의 개구부에 삽입되고, 압축강도가 20MPa 이상인 콘크리트 블록을 포함하는 조립식 다공성 투수 블록을 제공한다.

또한, 상기 블록 프레임은 높이가 40~80mm 이고, 상기 상부 격자판과 상기 하부 격자판의 대응된 개구부의 측벽에는 높이 20~40mm인 블록 노출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록을 제공한다.

또한, 상기 블록 프레임은 일측에 끼움 돌출부가 형성되고, 타측에 상기 돌출부에 대응하는 삽입부가 형성되어, 복수의 상기 블록 프레임이 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록을 제공한다.

또한, 상기 블록 프레임의 상부 격자판의 상면에는 상기 투수공에 대응되는 관통공이 형성되는 모르타르 표층이 구비되고, 상기 표층의 상면에는 상기 관통공을 연결하는 배수로가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록을 제공한다.

또한, 상기 콘크리트 블록은 밀도 2.6 g/cm³ 이상, 입경 5∼25 mm인 골재 및 밀도 3.05 g/cm³ 이상의 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여, 시멘트-골재비 25~30%, 물-시멘트비 20~25%, 시멘트 총 중량에 대하여 감수제 0.3~0.5중량%로 배합한 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록을 제공한다.

본 발명은 우수 배출 효율성 및 이물질 제거 효율이 우수하며, 강도 및 연성이 향상되어 지반 침하에 대한 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 조립 형식으로 사용 가능하여 시공성 및 일체성이 우수한 조립식 다공성 투수 블록을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투수 블록의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투수 블록의 정면 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투수 블록의 후면 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 프레임의 평면도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 조립식 다공성 투수 블록은 우수 배출 효율성 및 이물질 제거 효율이 우수하며, 강도 및 연성이 향상되어 지반 침하에 대한 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 조립 형식으로 사용 가능하여 시공성 및 일체성이 우수하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투수 블록의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 콘크리트 블록(15)이 삽입되는 복수의 개구부(12)가 상하방향으로 형성되고, 상기 개구부(12)를 형성하는 가로 및 세로 측벽의 접점에는 상하방향으로 관통된 투수공(13)이 형성되는 격자판(14)이 상하로 적층되되, 상부 격자판(14)과 하부 격자판(14)의 상기 개구부(12)의 일부가 대응되도록 계단식으로 적층되는 블록 프레임(11); 및 상기 블록 플레임(11)의 개구부(12)에 삽입되고, 압축강도가 20MPa 이상인 콘크리트 블록(15)을 포함하는 조립식 다공성 투수 블록(10)을 개시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투수 블록의 정면 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투수 블록의 후면 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 블록 프레임(11)은 지면과 인도 등의 포장블록 사이에 구비되는 구조체로서, 격자판(14)과 상기 격자판(14)에 구비되는 개구부(12) 및 투수공(13)으로 이루어지고, 포장블록의 하부 지지층의 강도 및 연성을 향상시키는 역할을 한다. 따라서 포장블록의 하부에서 지지층이 되는 콘크리트 블록(15)은 상기 개구부(12)에 내입된다. 상기 개구부(12)는 삼각, 사각 등의 다양한 형상의 외부틀 내부에 형성된 격벽의 개방된 상부 및 하부의 중공이다.

또한 상기 블록 프레임(11)의 투수율을 높이기 위해 상기 격벽을 형성하는 가로 및 세로 측벽의 접합부에는 수직으로 관통된 투수공(13)이 형성된다. 상기 투수공(13)은 상기 블록 프레임(11)의 상하를 관통하는 다수의 투수 통로(통공)이고, 이러한 투수 통로의 분포는 우천 시 빗물이 지면으로 쉽게 흡수되도록 하여 투수 블록이 시공되어 있는 보도면의 우수 범람을 방지할 수 있다. 상기 투수공(13)의 경우 투수 블록의 배수공 형성과 이물질의 원활한 배출 및 다공성 콘크리트 타설 시 골재에 의한 막힘 현상을 방지하기 위하여 관경을 5 mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 격자판(14)은 강도 및 연성이 우수한 프라스틱 재료를 이용하여 압출성형될 수 있으며, 특히 본 발명은 지반 침하에 의한 포장블록의 굴곡을 방지하기 위해서 한 쌍의 격자판(14)을 상하로 적층하여 일체로 성형한다.

상기 격자판(14)은 상기 개구부(12)에 내입된 콘크리트 블록(15)의 높은 강성을 이용하여 압축하중과 변형에 저항하는 동시에 상기 격벽을 형성하는 측벽에 의해 콘크리트 블록(15)을 구속함으로써 블록의 일체성을 확보하고, 압축강도, 휨강도 및 내구성 증진에 기여한다.

또한 상기 블록 프레임(11)의 높이(H) 즉, 상기 상부 격자판 및 상기 하부 격자판을 포함한 높이(H)는 시공조건에 맞추어 제작될 수 있고, 상기 격벽을 형성하는 측벽에는 내입되는 다공성 콘크리트의 골재 입경을 고려하여 콘크리트 블록(15)이 노출되는 노출구(16)가 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 블록 프레임(11)의 높이(H)는 40~80mm 일 수 있고, 상기 상부 격자판(14)과 상기 하부 격자판(14)의 대응된 개구부(12)의 측벽에는 다공성 콘크리트 내 골재의 입경을 고려하여 높이 20~40mm인 블록 노출구(16)가 형성되는 것이 우수 배출 및 이물질 제거 측면에서 바람직하다.

또한 상기 블록 프레임(11)은 적층된 격자판(14)이 서로 맞물려 지반 침하에 의한 분리, 이탈 및 파손을 방지하고 조립을 간편하게 하기 위하여 상기 하부 격자판의 일측에 끼움 돌출부(17)가 형성되고, 타측에 상기 돌출부(17)에 대응하는 삽입부(18)가 형성되어, 복수의 상기 블록 프레임(11)은 상기 돌출부(17)와 상기 삽입부(18)에 의해 끼움 결합될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 프레임의 평면도이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 블록 프레임(1)은 인접한 상기 블록 프레임(11)의 상기 상부 격자판(14)과 상기 하부 격자판(14)이 상기 하부 격자판(14)의 일측 및 타측에 형성된 상기 돌출부(17)와 상기 삽입부(18)에 의해 상호 맞물림으로써 조립과 분리가 간편하고 유지관리 및 교체 시공이 용이하다.

본 발명에 따른 조립식 다공성 투수 블록(10)의 투수 효과를 극대화하기 위해서 일반적으로 사용되는 보도블록을 대체하여 상기 블록 프레임(11)의 상부 격자판(14)의 상면에는 상기 투수공(13)에 대응되는 관통공(19a)이 형성되는 모르타르 표층(19)이 대략 10mm 두께로 구비될 수 있고, 상기 표층(19)의 상면에는 상기 관통공(19a)을 연결하는 배수로(19b)가 형성되는 것이 바람직하다. 이는 도로표면의 미관을 좋게하는 동시에 물고임 현상을 방지하고 설치 장소에 대한 범용성을 가지게 한다. 또한 상기 표층(19)의 재질을 다양하게 함으로써 미끄럼 방지가 필요한 장소에서 이용자의 안전을 도모할 수 있다.

상기 콘크리트 블록(15)은 외부에 노출되는 포장블록을 하부에서 지지하기 위한 일정 수준의 강도와 더불어 투수 배출을 용이하게 하기 위한 일정 수준의 공극률을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 다공성 콘크리트 블록(15)의 제작은 합성수지 프레임에 조성된 투수통로의 막힘 방지 및 공극형성을 위하여 밀도 2.6 g/cm³ 이상, 입경 1∼30 mm 범위를 갖는 골재 및 밀도 3.05 g/cm³ 이상의 보통포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있고, 바람직하게는 밀도 2.76 g/cm³ 이상, 입경 5∼25 mm 범위를 갖는 골재 및 밀도 3.14 g/cm³ 이상의 보통포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 또한, 투수 블록의 공극률 및 압축강도를 고려하여 시멘트-골재비 10∼35% 및 물-시멘트비 20∼40%로 할 수 있고, 바람직하게 시멘트-골재비 15~20% 및 물-시멘트비 25~30%로 할 수 있으며, 투수블록 배합에 있어 비교적 낮은 수준의 물-시멘트비에 따른 시멘트 페이스트의 유동성 감소를 고려하여 시멘트 총 중량의 0.3∼0.5 중량%의 고성능 감수제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 시멘트 총 중량의 0.35~0.45 중량%의 고성능 감수제를 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 시멘트-골재비가 25% 미만이면 압축강도가 저하될 수 있고, 30%를 초과하면 투수 블록의 공극률이 낮아질 수 있다. 또한, 물-시멘트비가 20% 미만이면 투수 블록의 공극률이 저하될 수 있고, 25%를 초과하면 압축강도가 저하될 수 있다.

또한, 상기 고성능 감수제의 함량이 0.3중량% 미만이면 페이스트의 유동성이 감소되어 타설 작업에 불리할 수 있고, 0.5중량%를 초과하면 압축강도가 저하될 뿐만 아니라, 재료분리 현상이 발생할 수 있다.

상기 고성능 감수제는 콘크리트 시공을 할 때 콘크리트 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제이다. 상기 감수제는 거품을 일으키는 성질이 뛰어난 계면활성제로서, 콘크리트 중에 작은 기포를 고르게 발생시켜 내동결 융해성, 내식성, 내구성 등을 개선한다. 또한, 상기 감수제는 교량포장용 콘크리트 조성물의 유동성을 좋게 하여 부어 넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있다.

일반적으로 교량포장용 콘크리트 조성물에 사용되는 감수제의 감수율은 일반적으로 10 내지 15%정도이나 그 중 감수율이 20 내지 30%인 것을 본 발명에서는 고성능 감수제라 통칭한다. 상기 고성능 감수제는 나프탈렌형, 멜라민형, 폴리카르복실산형, 아미노 술폰산형 감수제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 나프탈렌형 감수제로서 대표적인 것은 변성리그닌, 알킬아릴술폰산 및 활성지속폴리머, 폴리알킬아일슬폰산염과 반응성고분자, 알킬아릴술폰산염고축합물, 슬폰산기카르복실기 함유 다원폴리머, 알킬나프탈렌슬폰산염, 알킬아릴술폰산염변성리그닌공축합물과 변성리그닌, 리그닌유도체와 알킬아릴술포네이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상을 들을 수 있다.

상기 멜라민형 감수제로서 대표적인 것은 변성메칠멜라민축합물과 수용성특수고분자화합물, 슬폰화멜라민고축합물 또는 이들로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.

상기 폴리카르복실산형 감수제로서 대표적인 것은 불포화 카르복시산 단량체를 단일 성분으로 포함하는 공중합체 또는 그의 염, 예컨대, 폴리(알킬렌 글리콜)모노아크릴레이트, 폴리(알킬렌 글리콜)모노메타크릴레이트, 무수말레인산 및 스티렌의 공중합체, 아크릴레이트나 메타크릴레이트의 공중합체 및 이들 단량체와 공중합가능한 단량체로부터 유도되는 공중합체 등을 포함할 수 있다.

상기 아미노 술폰산형 감수제로서 대표적인 것은 방향족아미노슬폰산계 고분자화합물, 방향족고분자축합물과 리그닌슬폰산유도체 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.

상기 고성능 감수제의 사용량은 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 약 4 내지 6%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 철근과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 적정 사용량을 엄수해야 한다.

이와 같이 구성되는 조립식 다공성 투수 블록(10)은 지면과 외부 포장블록 사이에서 포장블록을 지지하는 것으로서, 보행 시 마찰력에 의한 골재파손 방지를 위하여 기존 투수블록의 압축강도 10MPa 수준보다 높은 압축 강도 20 MPa 이상, 바람직하게는 압축강도 20~40 MPa인 다공성 콘크리트 블록(15)을 포함하고, 휨 강도와 휨 연성을 향상시키기 위하여(기존 투수블록의 휨 강도는 5 MPa 이하) 콘크리트 블록(15)을 구속하는 블록 프레임(11)과 다공성 콘크리트 블록(15)을 조합하고, 투수성 향상 및 유지관리 향상을 위하여 적층형 블록 프레임(11)에 투수통로(통공) 및 콘크리트 블록 노출부를 형성하였으며, 침하 방지 및 시공성 향상을 위한 계단식 적층하여 끼움 맞춤이 용이한 장점이 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 조립식 다공성 투수 블록 11 : 블록 프레임
12 : 개구부 13 : 투수공
14 : 격자판 15 :콘크리트 블록
16 : 노출구 17 : 돌출부
18 : 삽입부 19 : 표층
19a : 관통공 19b : 배수로
H : 블록 프레임 높이 h : 노출구 높이

Claims (5)

1. 콘크리트 블록이 삽입되는 복수의 개구부가 상하방향으로 형성되고, 상기 개구부를 형성하는 가로 및 세로 측벽의 접점에는 상하방향으로 관통된 투수공이 형성되는 격자판이 상하로 적층되되, 상부 격자판과 하부 격자판의 상기 개구부의 일부가 대응되도록 계단식으로 적층되는 블록 프레임; 및
   상기 블록 플레임의 개구부에 삽입되고, 압축강도가 20MPa 이상인 콘크리트 블록을 포함하는 조립식 다공성 투수 블록.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블록 프레임은 높이가 40~80mm 이고, 상기 상부 격자판과 상기 하부 격자판의 대응된 개구부의 측벽에는 높이 20~40mm인 블록 노출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록.
3. 제1항에 있어서,
   상기 블록 프레임은 높이가 40~80mm 이고, 상기 상부 격자판과 상기 하부 격자판의 대응된 개구부의 측벽에는 높이 20~40mm인 블록 노출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록.
4. 제1항에 있어서,
   상기 블록 프레임의 상부 격자판의 상면에는 상기 투수공에 대응되는 관통공이 형성되는 모르타르 표층이 구비되고,
   상기 표층의 상면에는 상기 관통공을 연결하는 배수로가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록.
5. 제1항에 있어서,
   상기 콘크리트 블록은 밀도 2.6 g/cm³ 이상, 입경 1∼30 mm인 골재 및 밀도 3.05 g/cm³ 이상의 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여, 시멘트-골재비 10~35%, 물-시멘트비 20~40%, 시멘트 총 중량에 대하여 감수제 0.3~0.5중량%로 배합한 것을 특징으로 하는 조립식 다공성 투수 블록.
   
   

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