KR100240140B1

KR100240140B1 - 칼라투수콘크리트도로포장방법

Info

Publication number: KR100240140B1
Application number: KR1019970052238A
Authority: KR
Inventors: 황익현
Original assignee: 황익현
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR980002442A

Abstract

본 발명은 칼라 투수콘크리트 도로포장방법에 관한 것으로서, 13㎜체에서 90 - 100% 통과하고 10㎜체에서 50 - 100%통과하며, 5㎜체에서 30 - 80%통과하고 2㎜체에서 0 - 10%통과하는 입도구성으로 된 골재와 5㎜체에서 90 - 100%통과하고 2㎜체에서 0 - 40%이하 통과하며 0.5㎜체에서 0 - 5%통과하는 입도구성으로 된 분쇄폐유리를 선정하는 공정, 상기 선정된 골재와 분쇄폐유리를 물, 시멘트와 배합하고 슬럼프가 0 - 4㎝범위가 되도록 물/시멘트비를 30 - 45%로 하여 재료를 배합하는 공정, 상기 배합된 투수콘크리트를 포설하고 그 표면에 기포제를 살포하는 공정, 상기 기포제가 살포된 투수콘크리트의 표면을 로울러로 다지는 공정이 포함됨을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법을 제공한다.

Description

칼라 투수콘크리트 도로포장방법{Road paving method of color water-permeation concrete}

본 발명은 칼라 투수콘크리트 도로포장방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적정 입도를 갖는 투수성 콘크리트에 잔입자 크기의 분쇄폐유리를 적정량 혼합함으로써 투수성을 증대시키고 또한 로울러 다짐전에 투수콘크리트의 표면으로 기포제를 살포함으로써 투수콘크리트 입자가 로울러에 달라붙는 것을 방지할 수 있도록 한 칼라 투수콘크리트 도로포장방법에 관한 것이다.

대체로 일반 콘크리트는 우기시에 빗물등이 지하로 투수가 되지 않은 상태에서 콘크리트 표면상에 고여 있게 되면 이로 인해 차량등이 주행중 빗물에 미끄러져서 사고로 이어지는 사례가 많았으며 상기 일반 콘크리트는 고속으로 질주하는 차량등으로 인해 소음이 발생되는 데, 투수콘크리트는 이러한 것을 방지하기 위해 개발된 것으로서 우수등이 상기 투수콘크리트를 통해 지하로 용이하게 투수되며 또한 차량이 고속으로 주행할 경우에도 이 차량에서 발생하는 소음을 흡수하는 기능이 구비된 우수한 콘크리트라고 할 수 있겠다.

이러한 상기 투수콘크리트에 대한 종래기술은 본 출원인에 의하여 이미 특허되었거나 현재 출원 계속중인 특허 제36315호, 특허출원 제95-24082호등이 있다.

여기서 특허 제36315호에서의 유색 투수성 콘크리트는 19㎜체에서 100%통과하고 13㎜체에서 95 - 100%통과하며 5㎜체에서 5 - 40%통과하고 2.5㎜체에서 0 - 27%통과하는 입도구성을 갖으면서 슬럼프가 0이고 로울러로 다짐하여 완성시켰다.

그러나, 상기와 같은 발명은 로라로 다짐시 투수콘크리트가 로라 표면에 붙는 것을 방지하기 위하여 로라 표면에 많은량의 살수를 하게 되는 데 이때 살수된 물에 의하여 투수콘크리트 표면에 붙어 있는 시멘트 페이스트가 벗겨져 투수콘크리트의 표면 강도가 극히 불량하게 되어 포장이 완료된 도로상으로 차량이 지나가면 차륜과의 마찰에 의해 도로 표면입자가 떨어져 상기 포장도로 차체의 내구성이 떨어지는 결과가 되었고 또한 살수된 물에 의하여 투수성이 극히 불량해졌다.

그리고 특허 제36315의 표면이 조립해지도록 하기 위해 잔입자를 많이 사용할 경우에는 로울러 다짐에 따라 투수성을 상실하게 되므로 잔입자골재(5mm이하)의 사용량을 40%로 제안하였고, 그 하한선을 5%로 제안한 것은 상기 골재의 잔입자가 5%이하의 경우에 잔입자골재의 부족으로 골재채움율이 적어지기 때문에 콘크리트의 강도가 높아지는 것을 기대할 수 없었다. 한편 상기 잔입자골재의 사용량을 40%이상으로 할 경우에 단위 수량을 낮추고 로울러 다짐시 살수량을 적게하여도 높은 투수성을 기대할 수 없었다.

잔입자가 많은 투수콘크리트에 대한 예를 더 들어보면, 일본의 고투수성을 갖는 시멘트 구축물 제조방법에서 잔입자 골재구성이 5mm에서 50 - 100% 통과하도록 되어 있는 데 이것은 잔입자로만 구성된 콘크리트라고 볼 수 있으며 이러한 잔입자 골재에 시멘트, 물, 감수제를 혼합하여 콘크리트 완성시 로울러 다짐을 하게 되면 투수성이 떨어지기 때문에 일반 콘크리트와 같이 형틀에 부어서 완성시켰었다.

이렇게 상기와 같이 투수성이 불량해지는 원인은 1)골재에 잔입자가 많이 포함되면 로울러 다짐작업시 투수콘크리트의 형성이 어렵게 되고, 2)투수콘크리트의 입자가 로울러에 달라 붙는 것을 방지하기 위해서 많은량의 살수를 하게 되는데 이때 이 살수작업에 의한 수분이 투수콘크리트의 내부로 침투하여 잔입자들 사이에 형성된 작은공극들을 막음으로 인해 투수성이 떨어지게 되며, 3)많은량의 살수에 의해 투수콘크리트 표면의 시멘트가 씻겨지게 되면 표면강도가 대단히 약해지기 때문에 보행 또는 차량통행시 투수콘크리트 표면의 입자가 이탈되어 내구성이 나빠지고, 4)로울러 다짐작업시 모든 표면의 균등한 다짐은 사실상 불가능하고 부분적으로 규정횟수 이상의 반복다짐작업을 수행하게 되는 표면이 생기며 이에따라 이 표면은 살수량이 많아지게 되고 그 결과 살수에 의해 씻긴 시멘트물이 부분적으로 완전공극을 메우게 됨으로 투수 콘크리트 표면에 투수부분과 불투수부분이 형성되어 그 표면이 지저분해지며 특히 곡선포장 부분이나 장소가 협소한 경우에는 로울러의 회전반복 다짐으로 상기와 같은 현상이 더욱 심하게 발생하게 된다.

한편 투수성이 저하되는 예로 또다른 발명인 특허출원 제95-24082호인 세립도 투수 콘크리트 박층포장방법에 대해 살펴보면 이 발명은 25㎜의 기층용 투수 콘크리트를 포설하고 그 상부에 3㎝이하로 박층포장하는 공법이며 상기 박층포장 재료로는 1㎜ - 3㎜의 모래를 사용하고 분쇄폐유리를 이 모래사용량의 10%이상 사용하였다. 그런데 상기 사용된 유리입자는 그 크기가 3㎜이하이기 때문에 이 유리입자에 의해 유도되는 기포도 3㎜이하가 되며 표면층을 3㎝이상으로 포장할 경우에 상기 유리입자에 의해 발생되는 기포는 그 크기가 너무 작아서 연속기포가 되지 못하고 갇힌 공극이 되어 연속공극을 형성시키지 못하기 때문에 박층포장에서는 적절하지만 후층포장에서는 원하는 투수성을 얻기가 힘들었다.

본 발명은 이러한 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 투수 콘크리트에 골재의 잔입자 대신 분쇄폐유리를 사용함으로써 표면의 밀립성이 유지되는 상태에서 투수성을 증대시키며 또한 로울러 다짐작업시 기포제를 사용하여 살수량을 줄임으로써 투수성 향상 및 표면강도를 증가시킬 수 있도록 한 칼라 투수콘크리트 도로포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 13㎜체에서 90 - 100% 통과하고 10㎜체에서 50 - 100%통과하며, 5㎜체에서 30 - 80%통과하고 2㎜체에서 0 - 10%통과하는 입도구성으로 된 골재와 5㎜체에서 90 - 100%통과하고 2㎜체에서 0 - 40%이하 통과하며 0.5㎜체에서 0 - 5%통과하는 입도구성으로 된 분쇄폐유리를 선정하는 공정, 상기 선정된 골재와 분쇄폐유리를 물, 시멘트와 배합하고 슬럼프가 0 - 4㎝범위가 되도록 물/시멘트비를 30 - 45%로 하여 재료를 배합하는 공정, 상기 배합된 투수콘크리트를 포설하고 그 표면에 기포제를 살포하는 공정, 상기 기포제가 살포된 투수콘크리트의 표면을 로울러로 다지는 공정이 포함되는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명에 의한 칼라 투수콘크리트 도로포장방법을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 골재입도 및 분쇄폐유리를 선정하는 공정, 상기 골재 및 분쇄폐유리를 시멘트, 물 등과 배합하는 공정, 배합된 투수콘크리트를 포설하고 기포제를 살포하는 공정, 기포제가 살포된 투수콘크리트를 다지는 공정, 그리고 다짐작업이 완료된 투수콘크리트를 양생하고 절단하며 폴리머를 살포하는 공정등으로 나눌 수 있다.

상기 골재입도 및 분쇄폐유리입도를 선정하는 공정에서 골재입도의 구성은 13㎜체에서 90 - 100% 통과하고 10㎜체에서 50 - 100%통과하며 5㎜체에서 30 - 80%통과하고 2㎜체에서 0 -10%통과하는 골재를 최대다짐기준으로 1㎥을 사용하며 이 최대다짐기준의 골재(1500 - 1850㎏/㎥)에 잔입자의 보완과 투수성의 향상을 위해 기포발생용 분쇄폐유리를 사용하는데 그 입자의 구성은 5㎜체에서 90 - 100%통과하고 2㎜체에서 0 - 40%이하 통과하고 0.5㎜체에서 0 - 5%통과하는 분쇄폐유리를 골재사용량의 0.5 - 10%범위에서 사용한다. 여기서 분쇄폐유리를 10%이상 사용하게 되면 투수콘크리트의 강도가 심하게 떨어지게 되며 0.5%이하로 사용하게 되면 투수성의 향상에 도움이 되지 않으므로 상기 분쇄폐유리의 사용량은 골재사용량의 2 - 7%의 범위가 가장 바람직하다. 그리고 상기 분쇄폐유리는 5㎜이하 통과분이 많으므로 투수콘크리트의 표면이 밀립하게 된다.

상기 재료를 배합하는 공정에서는 준비된 골재 및 분쇄폐유리에 시멘트를 250 - 420㎏/㎥ 범위에서 사용하고 물은 슬럼프가 0 - 4㎝범위가 되도록 90 - 140㎏/㎥범위에서 사용하며 감수제는 시멘트 사용량의 2%이내의 범위에서 사용한다. 그리고 필요에 따라서 고강도용 투수콘크리트일 경우에는 고강도 시멘트를 사용하거나 폴리머를 사용하는 데 이 폴리머로는 SBR Latex, 에멀젼타입의 에폭시, 에멀젼타입이 아크릴수지 또는 에멀젼 EVA 등을 사용한다. 여기서 상기 투수콘크리트에 색상을 입히고자 할 때는 내후성이 우수한 무기질안료를 사용하고 그 사용량은 시멘트 사용량의 10%이내의 범위에서 사용하며 또한 인장강도 및 휨강도, 크랙의 발생을 방지하기 위해서 보강섬유인 폴리프로필렌섬유, 폴리에틸렌섬유, 탄소섬유, 강섬유를 실모양으로 하여 투수콘크리트에 배합할 수가 있다. 한편 상기 재료를 배합하는 공정에서 분쇄폐유리의 면과 시멘트가 강제로 혼합될 때 이들이 서로 마찰을 일으키는 과정에서 굵은 기포가 발생하고 이 기포는 포설다짐 후 공극으로 남게되며 이러한 공극은 입자에 갇혀있지 않고 연속해서 이어지는 연속공극으로 형성된다.

상기 배합된 재료를 포설하고 기포제를 살포하는 공정에서는 우선 믹서트럭이나 덤프트럭등으로 투수콘크리트를 현장으로 운반하는데 그 소요시간은 대략 2시간 이내로 하며 이렇게 운반된 재료를 휘니샤, 포크레인 또는 인력으로 해당 장소에 평탄하게 포설시키고 나서 AE제 또는 기포제를 물과 1 : 5 - 30으로 혼합하여 포설된 투수콘크리트 표면에 100㎡당 5㎏ - 50㎏로 살포시킨다.

상기 투수콘크리트를 다지는 공정에서는 기포제 살포가 완료된 투수 콘크리트의 표면에 최적밀도의 96%이상으로 로울러 다짐작업을 시작한다. 이때 상기 기포제에 의해 로울러표면과 투수콘크리트 입자가 서로 달라붙지 않게 되며 또한 이 기포제를 사용함으로써 살수량을 50%이상 줄일 수 있게 된다. 그리고 상기 로울러 다짐과정에서 기포제의 일부가 투수 콘크리트의 내부로 침투되며 골재끼리 마찰하는 동안 기포가 발생되어 공극으로 남게된다.

상기 양생 및 절단하고 폴리머를 살포하는 공정에서는 통상의 방법대로 다짐이 끝난 투수콘크리트에 비닐과 양생포를 덮어서 1일이상 양생한 후 살수하고 그 표면에 줄눈을 형성시키며 필요에 따라 폴리머를 살포하는 데 폴리머에 안료를 혼합하여 살포할 수도 있다.

그 결과 연속공극율이 12%이상, 투수계수가 4×10^-1㎝/sec이상이며 강도가 150㎏/㎤이상인 칼라 투수콘크리트 포장도로가 완성되었다.

이하 본 발명에 의한 칼라 투수콘크리트의 도로포장방법에 대해서 첨부된 비교예 및 실시예를 살펴본다.

(비교예) 도로길이 100m, 폭 3m이며 50m부분에서 30°로 굽어져 있는 자전거 도로를 포장두께 7㎝로 포설하고 색상은 녹색으로 하며 굵은 골재 최대치수를 10㎜로 하고 표면 다짐시의 살수는 최소량인 150㎏/100㎡를 살수하고 로울러 다짐횟수는 4회를 기준으로 하며 강도는 180㎏/㎠로 하고 투수계수는 10×10^-2㎝/sec 이상으로 하였다.

제1공정) 골재입도 선정공정

구 분	19㎜	13㎜	10㎜	5㎜	2㎜
시험결과	100%	100%	88.7%	45.5%	3.2%
규 격	100%	90-100%	50-100%	30-80%	0-10%

제2공정) 배합공정

구 분	W/C	단위재료량(㎏/㎥)	비 고
구 분	W/C	물	비 고	시멘트	골 재	감수제	녹색안료
재료량	40%	124	310	1740	1.5	18.6

※골재의 최대다짐 단위용적중량이 1㎥당 1740이므로 이를 투수 콘크리트 1㎥로 적용하였다.

제3공정) 운반공정

덤프트럭으로 운반하여 운반시간은 2시간 이내로 하였다.

제4공정) 포설공정

휘니샤로 포설하며 휘니샤가 닿지 않는 구간은 인력으로 포설하였다.

제5공정) 다짐공정

투수 콘크리트를 로울러로 다짐하는데 4회를 기준으로 다짐을 하며 곡선부분에서는 살수량을 줄여서 다짐을 하여 반복다짐시 표면의 형상이 동일하게 되도록 하고 살수량은 150㎏/100㎡로 하였다.

제6공정) 양생 및 절단 폴리머 살포공정

다짐완료후 통상의 방법대로 비닐로 덮고 1일이상 양생후 표면은 크랙방지와 솟음방지를 위한 수축줄눈 및 팽창줄눈을 설치하며 에폭시에 안료를 혼합하여 표면에 살포하였다.

시험결과)

구 분	슬럼프(㎝)	공극율(%)	투수계수(㎝/sec)	압축강도(㎏/㎠)	표면상태
시험결과	0	10.2	5.2×10-2	215	표면입자가 쉽게 떨어지고 부분적으로 덩어리진 부분이 있고 특히 곡선부에서는 덩어리진 부분이 심하고 표면이 대단히 지저분해 보였다.
규 격	0 - 4	12%이상	10×10-2	180이상	표면이 균질하여 차량통행시 표면입자의 이탈이 없어야 한다.
판 정	합 격	불합격	불합격	합 격	불 합 격

(실시예)

도로길이 100m, 폭 3m이며 50m부분에서 30°로 굽어져 있는 자전거 도로를 포장두께 7㎝로 포설하고 색상은 녹색으로 하며 굵은 골재 최대치수를 10㎜로 하고 표면 다짐시의 살수는 최소량인 150㎏/100㎡를 살수하고 로울러 다짐횟수는 4회를 기준으로 하며 강도는 180㎏/㎠로 하고 투수계수는 10×10^-2㎝/sec 이상으로 하였다.

제1공정) 골재 및 분쇄폐유리 입도 선정공정

1) 골재의 입도

2) 분쇄폐유리의 입도

구 분	10㎜	5㎜	2㎜	0.5㎜
시험결과	100	99.5	7.0	0.1
규 격	100	90 - 100	0 - 40	0 - 5

제2공정) 배합공정

재료명	W/C	단위재료량(㎏/㎥)	비 고
재료명	W/C	물	비 고	시멘트	골재	분쇄유리	감수제	녹색안료
재료량	32.9	102	310	1680	50	1.5	18.6

※ 골재와 분쇄유리를 혼합한 골재단위중량 1㎥가 1730㎏/㎥임.

제3공정) 운반 및 포설공정

덤프트럭으로 운반하여 작업현장까지 2시간 이내로 운반한 후 휘니샤로 포설하며 휘니샤가 닿지 않는 구간은 인력으로 포설하였다.

제4공정) 기포제 살포공정

기포제를 물과 1 : 10으로 혼합하여 스프레이로 포설된 투수콘크리트 표면에 골고루 30㎏/100㎡가 되도록 살포하였다.

제5공정) 로울러 다짐공정

다짐은 탄뎀로라로 하고 로라다짐시 살수량은 30㎏/100㎡으로 하였다.

제6공정) 양생 및 절단 폴리머 살포공정

다짐완료후 통상의 방법으로 1일이상 양생후 표면의 크랙방지와 솟음방지를 위하여 수축줄눈 및 팽창줄눈을 형성시켰으며 에폭시를 안료와 혼합하여 표면에 25㎏/100㎡를 살포하였다.

시험결과)

구 분	슬럼프(㎝)	공극율(%)	투수계수(㎝/sec)	압축강도(㎏/㎠)	표면상태
시험결과	0	17.4	8.2×10-1	209	표면에 빛반사가 있고 표면입자가 강하게 붙어 있었으며 커브에서도 표면상태가 균질함
규 격	0 - 4	12%이상	10×10-2	180이상	표면이 규질하고 차량통행시 표면입자의 이탈이 없어야 한다.
판 정	합격	합격	합격	합격	합격

상기 비교예에서 공극율 및 투수계수에서 불합격 판정이 나온 원인은 상기 투수 콘크리트에 5㎜체에서 통과되는 잔입자골재가 다량 혼합되어 있기 때문에 로울러 다짐작업시 투수 콘크리트의 내부로 침투된 살수로 인해 공극율 및 투수계수가 떨어졌던 것이다. 또한 상기 살수과정에서 도로의 회전되는 부분에서는 직선부분과 살수량이 불균등하게 되는데 이것은 다시말해서 상기 로울러가 회전부분에서 회전시 수차례의 커브를 틀어야만 회전이 가능하기 때문에 이러는 동안에 회전부분에서는 규정의 4회다짐이 초과되는 결과를 초래하게 되고 그에 따라 살수량이 많아져서 투수 콘크리트의 표면에서 씻긴 시멘트물이 부분적으로 공극을 메우게 되므로 표면이 투수부분과 불투수부분으로 덩어리져서 지저분해졌다. 반면에 본 발명의 실시예에서는 골재의 잔입자 대신에 분쇄폐유리를 사용함으로써 포장도로 표면의 밀립성을 유지하는 동시에 투수성이 향상되었고 또한 로울러 다짐작업시 기포제를 사용함으로써 살수량이 줄어들어 표면이 매끈하게 처리되었다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 칼라 투수콘크리트는 종래의 투수콘크리트와는 달리 적정량의 분쇄폐유리를 골재에 섞어 사용함으로써 투수콘크리트 표면의 밀립성을 좋게 유지하는 동시에 투수성을 증대시킬 수 있었고 또한 로울러 다짐작업시 기포제를 살포함으로써 골재의 입자가 로울러에 달라붙지 않았다. 그리고 다짐작업에서 살수량이 줄어들어 투수콘크리트의 표면에 부분적인 불투수 공간의 발생과 불균질면의 발생을 방지하는 동시에 상기 투수콘크리트의 표면에 기포막의 형성으로 수분의 급격한 증발을 차단시켜 양생효과를 증대시킬 수 있었으며 다짐작업시 이 기포제의 일부가 투수콘크리트의 내부로 침투되어 기포를 형성시키고 이 기포가 공극으로 남게되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 상기 투수콘크리트의 배합과정에서 무기질안료를 사용함으로써 원하는 색상을 얻을 수 있고 분쇄폐유리를 사용함으로 폐자원을 재활용하는 효과 등을 얻을 수 있다.

Claims

13㎜체에서 90 - 100% 통과하고 10㎜체에서 50 - 100%통과하며, 5㎜체에서 30 - 80%통과하고 2㎜체에서 0 - 10%통과하는 입도구성으로 된 골재와 5㎜체에서 90 - 100%통과하고 2㎜체에서 0 - 40%이하 통과하며 0.5㎜체에서 0 - 5%통과하는 입도구성으로 된 분쇄폐유리를 선정하는 공정,

상기 선정된 골재와 분쇄폐유리를 물, 시멘트와 배합하고 슬럼프가 0 - 4㎝범위가 되도록 물/시멘트비를 30 - 45%로 하여 재료를 배합하는 공정,

상기 배합된 투수콘크리트를 포설하고 그 표면에 기포제를 살포하는 공정,

상기 기포제가 살포된 투수콘크리트의 표면을 로울러로 다지는 공정이 포함됨을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법.

제1항에 있어서, 상기 분쇄폐유리의 사용량은 골재사용량의 0.5 - 10%범위에서 사용됨을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법.

(정정)제1항에 있어서, 상기 재료배합공정시 감수제를 시멘트 사용량의 2%이내로 투입하여 배합하는 것을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법.

(정정)제1항에 있어서, 상기 재료배합공정시 무기질안료를 시멘트 사용량의 10%이내로 투입하여 배합하는 것을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법.

제1항에 있어서, 상기 기포제는 물의 사용량에 1 : 5 - 30으로 혼합되고 투수콘크리트의 표면에 5㎏/100㎡ - 50㎏/100㎡가 되도록 살포됨을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트 도로포장방법.

19㎜체와 13㎜체에서 90 - 100%통과되고 10㎜체에서 50 - 100%통과되며 5㎜체에서 30 - 80%통과되고 2㎜체에서 0 - 10%통과되는 골재가 1500 - 1850㎏/㎥사용되고, 10㎜체에서 100%통과되고 5㎜체에서 90 - 100%통과되며 2㎜체에서 0 - 40%통과되고 0.5㎜에서 0 - 5%통과되는분쇄폐유리가 골재사용량의 0.5 - 10%사용되며, 물이 90 - 140㎏/㎥사용되고, 시멘트가 250 - 420㎏/㎥사용되며, 감수제가 시멘트 사용량의 2% 이내로 사용되고, 안료가 시멘트 사용량의 10%이내로 사용됨을 특징으로 하는 칼라 투수콘크리트.