KR100971283B1

KR100971283B1 - 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재

Info

Publication number: KR100971283B1
Application number: KR1020090075969A
Authority: KR
Inventors: 백우현
Original assignee: 가나기업(주)
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2010-07-20

Abstract

본 발명은 친환경 자전거 전용도로 및 산책로 포장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유해 화학결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 않고 친환경 적인 천연소재를 원료로 하여 친환경적인 포장재를 구성함으로써, 자연생태계를 보호할 수 있고, 포장재의 노후화 되어도 친환경적인 소재의 노후된 포장재를 자연으로 환원시킬 수 있는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재에 관한 것이다.

본 발명의 도로 포장재는 카리장석골재 10~40중량%, 가공황토 20~70중량%, 무기물 고화재 10~50중량%, 섬유보강재 2~10중량% 및 천연감수제 1~6중량%가 혼합되어 구성된다.

카리장석, 가공황토, 무기 고화재, 자전거 도로, 산책로, 도로포장재

Description

천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재 {stroll path and bicycleexclusive road pavement using natural materials}

본 발명은 친환경 자전거 전용도로 및 산책로 포장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유해 화학결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 않고 친환경 적인 천연소재를 원료로 하여 친환경적인 도로 포장재를 구성함으로써, 자연생태계를 보호할 수 있고, 포장재의 노후화 되어도 친환경적인 소재의 노후된 포장재를 자연으로 환원시킬 수 있는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재에 관한 것이다.

최근 온실가스 배출규제가 새로운 무역장벽으로 등장하고 녹색성장 사회로의 산업구조 전환이 활발하게 진행되고 있는 가운데 자동차 산업이 전체 에너지 사용량의 16.4%, CO₂발생량의 16.1%, 교통혼잡비용이 GDP의 2.9% 등으로 화석연료 에너지를 소비하면서 발생되는 대기오염과 환경오염으로 인하여 자연생태계의 파괴를 가중시킴으로써 국민건강을 위협하고 이는 시점에 이르렀다.

따라서, 무동력, 무공해, 웰빙시대의 친환경 녹색 교통수단으로 자전거가 새롭가 부각되고 있다. 또한, 산책이나 조깅으로 건강을 유지하려는 사람들이 늘어나면서 자전거 전용도로와 산책로는 필수적인 현대인의 친환경 시설물로 등장하고 있는 시점에 있고 많은 자전거 전용도로와 산책로가 신설되다. 특히, 친환경 이동수단으로 자전거와 도보가 부각되면서 자전거 전용도로와 산책로의 포장재로 친환경소재를 사용하는 경향이 뚜렷해지고 있다.

자전거 전용도로와 산책로의 포장에 대한 선행기술의 조성물은 콘크리트 포장재의 대체 대안으로서 토양과 토양 고화제 조성물을 함께 혼합하여 일정한 수준의 강도를 가지는 방법이 제안되고 있으며 종래의 토양고화제는 시멘트나 석회를 아크릴이나 우레탄 등의 고분자계 분산제와 혼합하여 사용하는 것이 일반화 되어 있다.

또한, 선행기술에서는 활성황토(소성황토)를 일정한 비율로 사용하면서 동시에 일반 골재나 시멘트를 배합하여 황토길을 포장하는 것을 기본 바탕으로 시행되고 있다. 이와 같이 콘크리트 포장에 대한 대체물질의 적용에 있어서 도로면의 강도 구현과 크랙 및 탈색방지를 위해 아직도 상당량의 시멘트를 첨가하여 시공하고 있는 실정에 있으며 이로 인한 생태계에 이변이 속출하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 유해 화학결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 않고 친황경적인 천연소재를 주원료로 구성된 포장재를 구성함으로써, 인간과 자연이 조화를 이루면서 자연생태계를 보호하고 포장 후 노후화된 도로를 재포장공사할 때 폐기물이 발생하지 않는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 포장재는 카리장석골재 10~40중량%, 가공황토 20~70중량%, 무기물 고화재 10~50중량%, 섬유보강재 2~10중량% 및 천연감수제 1~6중량%가 혼합되어 구성된다.

이때, 상기 가공황토는 자연건조된 황토를 700~800℃의 온도에서 약 2~4시간 소성됨으로써, 양쪽공극을 가지는 복층구조의 분자구조를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 무기물 고화재는 무기물을 고화시키는 소성굴패각 분말 10~40중량%, 상기 소성된 굴패각 분말에 견고성을 부여하는 고로슬래그 분말 20~60중량% 및 플라이애쉬 30~70중량%가 혼합되어 구성된다.

이때, 상기 굴패각 분말은 소성로에서 600~850℃의 온도에서 0.5~5 시간동안 소성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 섬유보강재는 셀룰로오스인 것이 바람직하고, 상기 천연 감수제는 나프탈렌계 또는 폴리카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 카리장석골재, 가공황토 및 무기물 고화재는 100~250 메쉬 크기의 입도인 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 자전거 전용도로 및 산책로의 포장재는 자연에서 채취한 천연 소재를 이용하는 것이기 때문에 쾌적한 환경을 조성함으로써 이용자의 건강 증진에도 크게 도움을 줄 수 있고, 자연친화적인 소재만으로 환경오염의 문제에 대한 부담을 경감시킬 수 있고 장석골재와 소성황토와 자연소재인 무기물 고화제를 적정배합비로 혼합하여 다공질을 형성하도록 하여 공극을 통한 투수성 확보와 지하수 오염우려나 식물이나 지하 미생물에 악영향을 끼치지 않는다.

또한, 본 발명에 사용되는 소재로 폐기물에서 생산되는 굴폐각, 고로슬래그 및 플라이애쉬를 사용하기 때문에 생산비용을 절감할 수 있고, 노후화된 도로를 재포장공사할 때 노후된 포장재를 자연으로 환원시킬 수 있기 때문에 폐기물이 발생하지 않는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재 에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 친환경 자전거 전용도로 및 산책로의 포장재 조성물은 카리장석골재 10~40중량%, 가공황토 20~70중량%, 무기물 고화제 10~50중량%, 섬유보강재 2~10중량%, 천연감수제 1~6중량%를 혼합하여 구성된다.

상기 카리장석골재는 다공질에 기인한 투수력 향상과 다공질의 장석골재를 이용함으로써 포장재 조성물 간의 결합력을 증대 시킬 수 있는 것으로서 조성물 총중량에 대하여 분말 형태로서 10~40중량%를 혼합하는 것이 바람직한데, 카리장석 혼합율이 10중량% 미만일 경우 조성물 간의 결합력이 약해지고, 40중량%를 초과하여 혼합될 경우에도 오히려 결합력이 약해지기 때문이다.

그리고, 가공황토는 조성물 총중량 에 대하여 분말 형태로서 20~70중량%를 혼합하는 것이 바람직한데, 상기 가공황토는 자연 황토를 채취하여 황토의 물리,화학적 특성에 적합하도록 가공처리한다.

국내에서 산출되는 황토를 채취하여 일광으로 자연건조한 후 소성로를 이용하 여 750℃의 온도에서 약 3시간 정도 소성시킨 후 냉각하여 150메쉬(mesh) 크기로 분쇄한다. 상기와 같이 가공된 황토의 분자구조는 복층구조이고 이 복층구조의 양 끝에 빈 공간이 생기는데 이를 양쪽공극이라 하며 이 공극에 의해 황토 내부에 더 많은 빈공간이 생길 수 있고, 이 빈 공간에 수분조절기능과 오염물질을 흡착할 수 있도록 황토를 가공하였다. 본 발명에 사용된 황토의 구성성분은 표 1 및 2와 같다.

[표 1] 황토의 화학적 조성비

성분원소	화학조성비(%)
SiO₂	63.3985
Al₂O₃	1838600
Fe₂O₃	5.2596
K₂O	4.6673
CaO	3.0775
Na₂O	1.5818
MgO	1.4128
TiO₂	0.8159
P₂O₅	0.2278
SO₃	0.2108
MnO	0.1385
ZrO₂	0.1272
SrO	0.0874
Cr₂O₃	0.0539
Rb₂O	0.0418
ZnO	0.0370
Y₂O₃	0.0022

그리고, 본 발명을 구성하는 무기물 고화제는 무기물을 고화시키는 소성굴패각 분말, 상기 소성된 굴패각 분말에 견고성을 부여하는 고로슬래그 분말 및 플라이애쉬를 적정비율로 혼합하여 구성되는 것으로 소성된 패각분말 10~40중량%과, 상기 소성된 패각분말에 견고성을 부여하는 고로 슬래그 분말 20~60중량%와, 상기 패각분말과 고로슬래그 분말을 결합시키는 플라이애쉬 30~70중량%가 혼합되어 구성된다.

상기 무기물 고화제는 다음과 같이 제조된다.

먼저, 굴 양식장에서 폐기하려는 천연 굴패각을 수집한다. 상기 굴패각은 표 2에 도시한 바와 같은 화학적 조성비를 갖는다.

[표 2] 천연 굴패각의 화학적 조성비

성 분	CaC0₃	MgC0₃	P₂0₅	K₂0	Si0₂	기 타
백분율 (중량%)	92 ~ 98	0 ~ 5	0 ~ 5	0 ~ 5	0 ~ 5	0 ~ 10

수집한 천연 굴패각을 정화시킴과 동시에 천연 굴패각에 포함된 유독성의 유기물을 제거하도록 소성로에서 600~850℃의 온도에서 0.5~5시간 동안 가열한다. 굴패각이 소성로에서 강한 열을 받아서 굴패각의 화학적인 조성이 표 3과 같이 변화됨과 동시에 굴패각의 중량이 최초 수집된 천연 굴패각 중량의 50~60%의 중량으로 감소한다.

소성된 굴패각의 비중은 1.5~2.5이다. 상기 소성된 글패각의 수소이온지수는 10~12로서 천연 굴패각보다 알칼리성이 높아진다. 천연굴패각을 소성로에서 600~850℃의 온도 하에 약 5시간 동안 가열하였을 경우의 소성된 굴패각의 화학적인 조성비는 다음의 표 3과 같다.

[표 3] 소성된 굴패각의 화학적 조성비

성 분	Ca0	Mg0	Si0₂	Al₂0₃	Fe₂0₃	기 타
백분율 (중량%)	50 ~ 95	0 ~ 10	0 ~ 13	0 ~ 6	0 ~ 2	0 ~ 20

그리고, 고로 슬래그는 광양제철소로부터 수집한 고로 슬래그를 사용하였으며 본 발명에 사용한 고로 슬래그의화학적 조성은 다음의 표 4와 같다.

[표 4] 고로 슬래그의 화학적 조성비

성분	Si0₂	Al₂0₃	Fe₂0₃	Ca0	Mg0
백분율(%)	32	17	1	42	3

그리고, 플라이애쉬는 화력발전소에서 발생하는 석탄연소재로 뛰어난 포졸란(Pozzolan)활성을 가지는 물질이다. 본 발명에 사용한 플라이애쉬는 삼천포 화력발전소의 플라이애쉬를 사용하였으며 그 화학적인 조성은 다음의 표 5와 같다.

[표 5] 플라이애쉬의 화학적 조성비

성분	Si0₂	Al₂0₃	Fe₂0₃	Ca0	Mg0
백분율(%)	60	27	9	3	1

상기의 굴패각 분말 10~40중량%, 고로 슬래그 분말 20~60중량% 및 플라이애쉬 30~70중량%를 혼합기에 투입하여 균일하게 혼합함으로써 무기물 고화제가 제조된다. 상기와 같이 제조된 무기물 고화제는 플라이애쉬 및 굴패각 중의 산화칼슘이 반응하여 다량의 에트린가이드(Etringite)가 생성되는데 이것의 화학성분은 3CaO, Al₂O₃, 3CaSO₄, 32H₂O 이며 이 성분은 다량의 물을 결합수로서 취하여 함수비를 저하시킴과 동시에 토립지의 이동을 억제하는 역할을 하게 되어 고화를 용이하게 하는 작용를 하며 산화칼슘, 수산화칼슘, 규산칼슘에 의하여 수화물이 생성되어 토양의 고화강도를 더욱 상승시키게 되며 가공황토에 포함되어 있는 SiO₂, Al₂O₃ 등의 가용성분이 수산화칼슘과 불용성 수화물을 생성하여 포졸란을 활성화시켜 경화를 촉진 시키게 된다.

한편, 연약한 지반을 강화시키는 연약지반 강화제로서 무기물 고화제를 사용하여도 좋다.

상기와 같이 제조된 무기물 고화제는 조성물 총중량에 대하여 10~50중량%를 혼합하는 것이 바람직한데, 만일 혼합량이 10중량% 미만일 경우에는 경화성의 발현이 느려지고, 혼합량이 50중량%를 초과할 경우에는 경화성의 발현이 너무 빠르기 때문에 무기물 고화제가 조성물 총중량에 대해 10~50중량% 함유되는 것이 바람직하다.

그리고, 보강섬유재는 조성물 총중량에 대해 2~10중량%가 혼합된다. 상기 보강섬유재로는 셀룰로오스를 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명을 저해하지 않는 범위 내에서 셀룰로오스 외에 통상 사용되는 섬유보강재를 임의로 섬택하여 사용하여도 무방하다. 이때, 보강섬유재는 결합력의 견고성을 향상시킬 뿐 아니라, 포장재에 탄성력을 부여한다.

그리고, 천연감수제는 나프탈렌계 또는 폴리카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로서, 본 발명의 조성물 총중량에 대해 1~6중량%가 혼합되는 것이 바람직한데, 천연감수제가 1중량% 미만으로 혼합되면 감수효과가 떨어지고, 6중량%를 초과하여 혼합되면 감수효과가 과도하게 증가하기 때문에 상기와 같은 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 포장재의 구성요소 중 카리장석골재, 가공황토 및 무기물 고화재는 분말형태로 혼합되는 데 입도가 100~250메쉬 크기의 입도로 혼합되는 것이 바람직하 다.

상기와 같이 카리장석골재 10~40중량%, 가공황토 20~70중량%, 무기물 고화재 10~50중량%, 섬유보강재 2~10중량% 및 천연감수제 1~6중량%를 혼합하여 구성된 본 발명의 자전거 전용도로 및 산책로 포장재를 시공하여 양생시킨 후 물이 투수되는 투수 계수와 압축강도를 시험한 결과는 다음의 표 6 및 표 7과 같다.

[표 6] 투수 계수 시험결과

시험항목	단위	결과	시험방법
투수계수(K)	cm/sec	2.8×10^-5	KSF23225

[표 7] 압축강도 측정결과

재령일 강도	1일	3일	7일	28일
꺽임강도kgf/cm²	25	54	87	97
압축강도kgf/cm²	75	156	210	256

상기와 같은 카리장석골재 10~40중량%, 가공황토 20~70중량%, 무기물 고화재 10~50중량%, 섬유보강재 2~10중량% 및 천연감수제 1~6중량%가 혼합되어 구성된 본 발명을 이용하여 자전거 전용도로 및 산책로를 포장하는 시공예를 설명한다.

먼저, 카리장석골재 10~40중량%, 가공황토 20~70중량%, 무기물 고화재 10~50중량%, 섬유보강재 2~10중량% 및 천연감수제 1~6중량%를 혼합하여 포장재를 준비하는 공정과;, 자전거 전용도로 및 산책로를 시공하기 위한 설계에 따라 도로 폭을 확보하고, 양 측부로 경계서을 마련하여 노면 기준으로 상부에 5~15cm 정도의 노면 층을 남기고 5~15mm 입도 크기의 쇄석을 3~8cm 두께로 깔고 표면을 다진 후 물을 뿌려주는 노면 초기 다지기 공정과;, 상기 노면 초기 다지기 공정을 통하여 기층면이 다짐된 상부로 본 발명의 포장재를 5~15cm 두께로 깔아서 노면층을 형성하며 노면층에 물이 고이지 않도록 수평을 유지하기 위하여 자동 수평 작업을 실시하는 노면층 2차 다지기 공정과;, 상기 노면 2차 다지기 공정을 통하여 형성된 노면층으 ㄹ완성시켜 주며 이때 노면 온도는 10℃ 이상에서의 온도로 건조 경화시키는 공정으로 시공된다.

또한, 본 발명에 사용되는 소재로 폐기물에서 생산되는 굴폐각, 고로슬래그 및 플라이애쉬를 사용하기 때문에 생산비용을 절감할 수 있고, 강도가 우수하며, 노후화된 도로를 재포장공사할 때 노후된 포장재를 자연으로 환원시킬 수 있기 때문에 폐기물이 발생하지 않는 효과가 있다.

Claims

카리장석골재 10~40중량%,

700~800℃의 온도에서 약 2~4시간 소성됨으로써, 양쪽공극을 가지는 복층구조의 분자구조를 가지는 가공황토 20~70중량%,

굴패각 분말 10~40중량%, 고로슬래그 분말 20~60중량% 및 플라이애쉬 30~70중량%가 혼합되어 구성된 무기물 고화재 10~50중량%,

섬유보강재 2~10중량%,

천연감수제 1~6중량%가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 굴패각 분말은 소성로에서 600~850℃의 온도에서 0.5~5 시간동안 소성된 것을 특징으로 하는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재.
제 1항에 있어서,

상기 섬유보강재는 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재.
제 1항에 있어서,

상기 천연 감수제는 나프탈렌계 또는 폴리카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재.
제 1항에 있어서,

상기 카리장석골재, 가공황토 및 무기물 고화재는 100~250 메쉬 크기의 입도인 것을 특징으로 하는 천연소재를 이용한 자전거 전용도로 및 산책로 포장재.