KR100404679B1 - 폐타이어 칩 층을 형성한 포장층 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보도, 자전거로, 산책로(공원, 골프장) 등의 포장에 유효한 폐타이어칩 층을 형성한 포장공법에 관한 것으로, 바닥층(노면) 위에 필터층, 쇄석층, 투수 콘크리트층, 폐타이어칩층 및 표면 채색층이 순차적으로 적층 형성되는 투수성 탄성 포장체에 관한 것이다.

본 발명의 폐타이어 칩 층을 형성한 포장체로 보도와 도로를 포장하면 지반으로 투수된 빗물이 건조기에는 수분으로 증발될 수 있으므로 가로수의 생명수로 활용되고, 호우나 폭우, 장마철 등에는 공공수역과 도시의 하수도, 하천, 강의 범람 방지에 기여한다.

그리고 사회적 환경문제인 폐타이어를 재활용하는 것으로 환경보호측면에서도 큰 효과가 있고, 고무가 갖는 탄성으로 인하여 보행시 충격을 흡수하여 피로를 줄일 수 있고, 넘어져도 부상을 줄일 있는 장점이 있다.

Description

폐타이어 칩 층을 형성한 포장층{pavement overlaid with waste tire chip composition}

본 발명은 보도, 자전거로, 산책로(공원, 골프장) 등의 포장에 유효한 폐타이어칩 층을 형성한 포장공법에 관한 것이다.

일반적으로 투수콘크리트는 골재와 골재사이의 공극을 통하여 빗물이 지반으로 스며들게 하여 가로수 등 식물의 생장에 도움을 주고, 호우나 폭우 및 장마철에는 빗물이 지반으로 스며들어 흙속에 저류되게 함으로서 하천과 강이 범람하는 것을 예방하고, 보도에 빗물이 고이거나 흐르지 않아 보행자가 다니기에 편안하다. 이러한 장점 때문에 투수콘크리트 도로를 많이 보급해 나가고 있는 추세이다.

일반적으로 기존의 도로와 인도, 자전거 도로에 대한 투수성 포장에는 투수성 아스팔트 콘크리트와 투수성 시멘트콘크리트가 쓰인다. 그러나, 아스팔트 콘크리트는 하절기에 노면의 변형이 심하고, 아스팔트의 점성 때문에 노면의 공극이 막히는 등 기능상의 헛점이 있다. 이에 비해, 투수성 시멘트콘크리트 포장층은 잔골재를 적게 사용하거나 사용하지 않고, 슬럼프치는 "0"에 가깝게 관리하여 연속 공극이 확보되어 투수가 이루어지는 방식을 처리한다.

그러나, 이러한 투수성 콘크리트 포장층도 다음과 같은 문제점을 안고 있다. 즉, 표면을 미려하게 처리하기 위하여 표면에 에폭시 계통의 도료를 도포하는데 경사로의 경우, 일반 콘크리트보다 미끄러운 문제가 발생하고, 강성 포장이므로 넘어져 다치는 문제도 생긴다.

또한 표면이 거칠고 강도가 떨어지기 때문에 표면 박리현상이 나타나고, 공극에 미세한 먼지 등이 잘 끼어 투수성이 급격히 저하되기 때문에 이를 제거하기 위하여 노면 유지관리비가 과다하게 소모된다.

본 발명의 목적은 지반으로 투수된 우수가 건조기에 지표로 증발되는 쌍방향 투수성으로 가로수에 대한 생명수의 원활한 공급 및 공공수역이나 도시의 하천, 강의 범람을 예방하고, 신속한 투수에 따른 높은 미끄럼 저항으로 안전하고, 편안한 통행과 난반사에 의한 시각장애를 해소하며, 우수한 흡음성에 의한 차량 소음을 감소시킬 수 있는 폐타이어칩 층을 형성한 포장층을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자동차 산업의 발달로 인하여 발생량이 급격하게 늘어나 매립지의 부족, 환경오염(소각시 다이옥신 발생 등) 및 지역 주민의 기피 등으로 어려움을 겪고 있는 폐타이어를 자원의 효율적인 재활용이라는 측면과 환경 보존적인 측면에서 해결할 수 있는 폐타이어칩 층을 형성한 포장층을 제공하기 위한 것이다.

제1도는 기존의 콘크리트 포장층의 단면도와 투수콘크리트 포장층의 단면도이다.

제2도는 본 발명에 의한 폐타이어칩 층을 형성한 포장층의 단면도이다.

제3, 4도는 본 발명에 의한 실시예를 보인 단면도이다.

제5도는 본 발명에 의한 폐타이어 칩 층을 형성한 포장층의 공법을 보인 공정도이다.

제2도를 참조하며, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 바닥층(노면) 위에 필터층, 쇄석층, 투수 콘크리트층, 폐타이어칩층 및 표면 채색층이 순차적으로 적층 형성되는 투수성 탄성 포장체로서,상기 필터층은 잔골재(모래)가 포설된 것이고, 상기 쇄석층은 입자의 크기가 25 mm 이하인 콘크리트용 쇄석을 포설하고 다져 형성된 것이고, 상기 투수 콘크리트층은 입자의 크기가 5 ~ 13mm 인 골재, 시멘트 및 혼화재를 물과 배합하고 포설하여 양생된 것으로써 100kg/cm²이상의 압축강도와 1 ×10^-3cm/sec 이상의 투수 계수를 가지는 것이고, 상기 폐타이어칩층은 입자의 크기가 2.5 ~ 7 mm 인 폐타이어칩과 상기 폐타이어칩 100g에 대하여 바인더로써 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 아크릴 수지 10 ~ 25g과 무기계 안료 1 ~ 4g 의 비율을 갖는 혼합물을 10 ~ 20mm 의 두께로 포설하여 형성된 것이고, 상기 표면 채색층은 상기 폐타이어칩층의 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 아크릴 수지를 살포하여 채색된 것임을 특징으로 하는 투수성 탄성 포장체에 관한 것이다.

투수콘크리트는 골재의 입도를 조정하여 콘크리트가 투수성을 갖도록 한 것으로서 본 발명의 발명자는 이미 특허 제132371호로 등록된 '칼라 투수 콘크리트'에 특허권을 보유하고 있다. 이 발명은 잔골재를 사용하지 않고 6-10mm의 단입도 골재를 사용함으로서 투수성을 향상시킨 투수콘크리트에 대한 것이다. 본 발명의투수콘크리트층은 특허등록제132371호의 투수콘크리층 위에 폐타이어칩 층을 형성한 것이다.

본 발명에서 투수콘크리트층은 특허등록제132371호가 그 자체로서 마감처리가 되므로 골재가 굵으면 표면이 거칠어 질 우려가 있고, 그 한계는 10mm이었다. 그렇지만 본 발명에서는 투수콘크리트층에 사용하는 골재는 투수콘크리트 층 상부에 폐타이어칩 층이 추가로 형성되기 때문에 특허등록제132371호 보다 약간 굵어도 상관없다. 따라서 본 발명의 투수콘크리트 층에서 사용하는 골재는 5-13mm 범위를 사용한다. 투수콘크리트층에 사용하는 재료의 배합예는 5~13㎜ 골재 1560~1716㎏/㎥, 시멘트 300~380㎏/㎥, 물 84~133㎏/㎥(물-시멘트비 28~30%정도), 혼화제 0.2~0.5㎏/㎥를 혼련하여 사용한다.

본 발명에서 사용하는 폐타이어칩 층은 2.5~5㎜, 2.5~7㎜, 2.5~10㎜, 5~10㎜, 2.5~13㎜, 5~13㎜의 폐타이어 칩 100g에 대하여 바인더 10-25g, 무기계 안료 1-4g 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 바인더는 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 등 다양한 수지를 사용할 수 있다. 바인더는 폐타이어칩을 접합하기 위한 것으로 바인더의 종류에 따라 사용량이 다소 달라질 수 있다.

폐타이어 칩 층에 혼합하는 무기안료는 색채감을 주기 위한 것으로서 폐타이어칩 층에 혼입하여 사용하거나, 별도 공정으로 처리할 수 있다. 즉 폐타이어칩 층을 형성한 다음 폐타이어칩 층의 표면에 에폭시, 우레탄, 아크릴 등의 폴리머를 살포하여 채색하는 단계를 더 가져도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

표1은 여러 가지 폐타이어 칩 크기에 따른 배합사례를 나타낸 것이다.

	폐타이어칩(g)	바인더(g)	안료(g)	폐타이어 칩의 입도
No.1	100	15	4	2.5㎜~5㎜
No.2	100	13.75	3.75	2.5㎜~7㎜
No.3	100	13.75	3.75	2.5㎜~10㎜
No.4	100	13.75	3.75	5㎜~10㎜

여기서 사용한 폐타이어 칩은 한국자원재생공사에서 생산판매하는 제품을 구입하여 사용하였다. 재생공사에서 판매하는 폐타이어 칩의 규격은 5mm, 7mm, 10mm가 있으며, 이를 구입하여 입도를 조정하기 위하여 각 규격을 2.5mm 체, 5mm 체에서 남은 것으로 입도를 조정하였다. 현재 시판되는 규격에는 13mm 칩이 없지만 이 크기 역시 사용가능할 것으로 판단된다.

그리고 바인더는 우레탄을 사용하였으며, 애경화학의 PR-2000-85이었다.

다음으로 폐타이어 칩의 크기에 따른 투수성 시험을 하였다.

폐타이어 칩 층의 투수성은 층을 구성하는 칩의 크기에 따라 달라진다. 폐타이어 칩의 크기에 따라 달라지는 투수성능을 평가하기 위하여 투수계수를 측정하여 표2에 기록하였다.

	폐타이어 칩 입도	투수계수(㎝/sec)
No.1	5~10㎜	10.85×10-2
No.2	2.5~10㎜	10.68×10-2
No.3	2.5~7㎜	8.57×10-2
No.4	2.5~5㎜	8.34×10-2

표2의 투수계수를 계산하는 식은 다음과 같다.

여기에서 K:투수계수(cm/sec)

L:포장체표층의두께(cm)

a:용기의단면적(cm2)

A:투수단면적(cm2)

h1:측정개시수위(cm)

h2:측정종료수위(cm)

t1-t2:투수시간

계산된 투수계수값을 보면 크게 차이가 나지 않는데, 이는 다짐이 적고, 폐타이어칩 간의 공극이 크기 때문인 것으로, 블록의 경우는 압착력을 가해서 제작하게 되므로 조금 더 작은 값을 가질 것으로 기대되고, 포장체의 경우도 바인더의 양을 늘려서 사용하게 되면 공극을 채우게 되어 조금 더 작은 값을 가질 것으로 판단된다. 이 때 폐 타이어 칩 입도를 2.5-7mm 정도로 하는 경우 내부 공극이 비교적 작게 형성되어 상기 표2와 같이 투수성을 충분히 확보할 수 있으면서도, 공극이 폐색될 우려가 적으며, 표층의 거칠기가 크지 않아 보행자 등이 편하게 걷거나 운행 할 수 있으며, 미관상 수려한 효과를 가질 수 있다.

위 결과는 폐타이어 칩 층이 투수성을 갖도록 입도를 조정한 경우이고, 만약 비투수성을 필요로 하는 경우에는 자원재생공사에서 판매하는 5㎜, 7㎜, 10㎜의 입도의 폐타이어칩을 그냥 배합하면 된다. 위 판매하는 칩에는 미세한 분말부터 소정규격의 크기까지 다양한 입자가 섞여 있어 판매상태 그대로 사용하면 불투수성을 갖는다.

제5도를 참조하며, 본 발명의 폐타이어칩 층을 형성한 칼라콘크리트를 포장하는 공정에 대하여 설명한다.

<제1공정>

노상이 충분한 지지력을 발휘하도록 충분히 다지고, 그 위에 필터층을 설치하여 노상토가 노반으로 침투하지 못하게 방지한다.

<제2공정>

상기 필터층 위에 소정의 형상이 되도록 인력 또는 도저 등을 이용하여 재료가 분리되지 않도록 쇄석층을 포설하고 다진다. 이때의 다짐은 최적 함수비에서 로울러 또는 컴팩터 등을 이용한다. 쇄석층의 재료로서는 25㎜ 이하의 깨끗한 막 부순돌(크러셔런), 입도조정쇄석, 재생 콘크리트 골재 등이 있다.

<제3공정>

기층 투수콘크리트를 상기 쇄석층 위에 포설하고 다진다. 기층투수수콘크리트층은 5~13㎜ 범위의 입도를 가진 골재를 사용하여 소정의 강도(압축강도 100㎏/㎠ 이상)와 투수성(투수계수 1×10^-3㎝/sec)을 확보한다.

<제4공정>

기층 투수콘크리트가 양생되면 줄눈(Cutting)을 설치한다. 균열을 방지하기 위하여 컷팅을 하고, 물청소를 한다. 위에 폐타이어칩 층을 씌우므로 실링 처리는하지 않는다.

<제5공정>

폐타이어칩, 바인더(우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 등), 안료를 혼합한 폐타이어칩 조성물을 상기 기층투수콘크리트층 위에 10~20㎜ 두께로 포설하고, 핸드로울러나 컴팩터 등으로 다진다. 이때 로울러나 컴팩터에 열을 가하거나 기름이나 약품을 발라 폐타이어칩이 달라붙지 않도록 전압하고, 양생이 될 때까지 통행을 금지시킨다. 이 공정에서 층간 접착을 견고히 하기 위하여 폐타이어칩 층을 포설하기 전에 프라이머를 살포할 수 있다. 그리고 폐타이어칩 칼라투수콘크리트는 10~20㎜의 두께로 평탄성이 유지될 수 있도록 포설하면 충분하며, 투수계수는 1×10^-3㎝/sec 이상 되도록 다진다. 이렇게 다지면, 기층투수콘크리트의 공극 사이와 줄눈 사이로 폐타이어칩 칼라투수콘크리트가 채워지게 되는데, 이는 두 층간의 접착을 보다 완벽하게 이뤄지게 한다.

폐타이어칩은 2.5~5㎜, 2.5~7㎜, 2.5~10㎜, 5~10㎜, 2.5~13㎜, 5~13㎜ 등 투수성능에 따라 다양한 범위의 것을 사용될 수 있으며, 2.5-7mm 범위가 바람직하다. 비투수의 경우는 0~5㎜, 0~7㎜, 0~10㎜, 0~13㎜의 범위의 것을 사용한다. 본 공정에서 착색용 안료를 첨가할 경우에는 폐타이어의 4중량% 이내에서 제한하는 것이 바람직하다.

<제6공정>

폐타이어칩 층에 안료를 사용하지 않았을 경우에는 층의 표면에 에폭시, 우레탄, 아크릴 등의 폴리머를 살포하여 채색할 수 있다. 이 경우 채색 뿐만 아니라표면강도를 높이는 효과도 있다.

한편 제4도와 같이 기층이 신규로 포설하는 투수콘크리트 뿐만 아니라 이미 설치되어 있는 보도블럭에 폐타이어칩 층을 추가로 형성하여 포장하는 방법도 가능함은 당연하다.

본 발명의 폐타이어 칩 층을 형성한 포장층으로 보도와 도로를 포장하면 지반으로 투수된 빗물이 건조기에는 수분으로 증발될 수 있으므로 가로수의 생명수로 활용되고, 호우나 폭우, 장마철 등에는 공공수역과 도시의 하수도, 하천, 강의 범람 방지에 기여한다.

또, 노면에 흥건히 물이 괴지 않고 흐르지도 않음으로 안전통행이 가능하고, 도로의 경우에는 미끄럼 저항이 증대되어 차량의 안전운행이 가능하며, 노면에 괸 물기에 의한 난반사가 대폭 줄어 시각장애현상이 해소되고, 우수한 흡음성은 차량 통행 소음 해소에 도움이 된다.

그리고 사회적 환경문제인 폐타이어를 재활용하는 것으로 환경보호측면에서도 큰 효과가 있고, 고무가 갖는 탄성으로 인하여 보행시 충격을 흡수하여 피로를 줄일 수 있고, 넘어져도 부상을 줄일 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 바닥층(노면) 위에 필터층, 쇄석층, 투수 콘크리트층, 폐타이어칩층 및 표면 채색층이 순차적으로 적층 형성되는 투수성 탄성 포장체로서,

   상기 필터층은 잔골재(모래)가 포설된 것이고, 상기 쇄석층은 입자의 크기가 25 mm 이하인 콘크리트용 쇄석을 포설하고 다져 형성된 것이고, 상기 투수 콘크리트층은 입자의 크기가 5 ~ 13mm 인 골재, 시멘트 및 혼화재를 물과 배합하고 포설하여 양생된 것으로써 100kg/cm²이상의 압축강도와 1 ×10^-3cm/sec 이상의 투수 계수를 가지는 것이고, 상기 폐타이어칩층은 입자의 크기가 2.5 ~ 7 mm 인 폐타이어칩과 상기 폐타이어칩 100g에 대하여 바인더로써 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 아크릴 수지 10 ~ 25g과 무기계 안료 1 ~ 4g 의 비율을 갖는 혼합물을 10 ~ 20mm 의 두께로 포설하여 형성된 것이고, 상기 표면 채색층은 상기 폐타이어칩층의 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 아크릴 수지를 살포하여 채색된 것임을 특징으로 하는 투수성 탄성 포장체.
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