KR101099920B1 - 체육시설, 산책로 및 자전거도로, 건축용 고화재 및 구축재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체육시설, 산책로, 자전거도로 및 건축용 고화재 및 구축재의 제조방법에 관한 것으로서, 마사토, 보통 포틀랜드시멘트 및 이를 제조하는 과정에서 발생하는 미립자 시멘트와 산업부산물인 시멘트 프리히터 더스트를 이용하여 체육시설, 산책로, 자전거도로 및 건축용 고화재의 제조방법 및 상기 제조된 고화재를 이용한 체육시설, 산책로, 자전거도로 및 건축용 고성능 · 고내구성 구축재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

체육시설, 산책로 및 자전거도로, 건축용 고화재 및 구축재의 제조방법{Manufacturing method of hard material using boardwalk and bikelane}

본 발명은 체육시설, 산책로, 자전거도로 및 건축용 고화재 및 구축재의 제조방법에 관한 것으로서, 마사토, 보통 포틀랜드시멘트 및 이를 제조하는 과정에서 발생하는 미립자 시멘트와 산업부산물인 시멘트 프리히터 더스트를 이용하여 체육시설, 산책로, 자전거도로 및 건축용 고화재의 제조방법 및 상기 제조된 고화재를 이용한 산책로 및 자전거 도로용 고성능 · 고내구성 구축재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 국내의 산책로 및 자전거 도로의 경우 자연친화적이면서 통기성이나, 보행감이 뛰어난 흙 또는 황토를 이용한 포장재를 사용하고 있는 실정이다.

그러나, 흙길의 경우 우천 시 빗물에 의해 길이 질척해질 뿐만아니라, 건조 시에 강도 및 내구성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 또한, 흙이나 황토의 높은 흡수력으로 혼합물의 고른 분산결합이 이루어지질 못하고, 부분적인 균열이 발생하는 등 포장체 전반에 걸친 균질한 강도 및 내구성을 구현하는데 실용성면에서 바람직 하지 못하다.

일반적으로 자전거도로, 조깅로, 산책로, 다목적구장 등 각종 체육시설용 탄성포장재로서 현장포설용 탄성매트가 6, 7년 전부터 본격적으로 설치되고 있다. 상기와 같이 설치되는 대부분의 탄성매트는 고무 또는 우레탄으로 이루어져 있으나 투수성 및 미끄럼방지 기능이 문제시되어 왔다.

그리고 설치장소에 따라서는 상기 탄성매트 표면층으로부터 물이 흡수, 즉 투수되지 못하고 고임 현상이 발생하여 기반층과 탄성매트의 표면층 사이에 겨울철과 여름철의 온도차 및 자외선 등의 외부 환경요인에 의해 표면층이 탈색되거나 재료의 분리현상이 발생하여 제품의 수명이 급격히 떨어져 폐기해야 하는 문제가 있었다.

또한 지반침하에 의한 탄성매트의 표면불량 및 미끄럼방지 기능이 부족하여 빗물에 의해 쉽게 보행 및 운동 중 미끄러져 다치는 사고가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다.

한편 투수성 및 미끄럼방지 기능을 부여하기 위한 방법으로 국내 특허등록 제441861호의 "폐타이어, 폐우레탄컬러 고무칩을 이용한 투수성 탄성포장재의 시공방법"에서 시공장소를 평탄화시켜 다진 후, 프라이머를 시공한다음, 평균입경 6~10㎜의 잔골재 또는 규사 70~80중량부 및 입경 4~8㎜로 분쇄한 폐타이어고무칩 10~30중량부를 주성분으로 하는 하부지지층 재료와 3~4㎜ 길이로 절단한 칼라고무칩을 주성분으로 하는 상부 탄성층을 타설하는 방법을 개시하고 있다.

그러나 상기 재료 중 프라이머는 투수성을 방해하여 투수성이 저하하는 문제점이 있고 상부 탄성층 표면에 요철이 없어 빗물에 의해 쉽게 미끄러지는 단점이 있다.

그리고 국내 특허등록 제614439호의 "투수형 3단 탄성포장재"에서는 폐타이어칩, 폐시멘트알갱이, 깬자갈 및 우레탄바인더로 이루어진 1단 기층; 폐타이어칩, 폐목재톱밥 및 우레탄바인더로 이루어진 2단 보조탄성층; 및 재생우레탄칩, EPDM컬러칩, EPDM검정칩 및 우레탄바인더로 이루어진 3단 표층컬러층을 포함하여 이루어진 투수형3단 탄성포장재를 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 투수형 3단 탄성포장재는 투수성은 양호하나 공정이 복잡하고 탄성포장재의 표면에 요철이 없어 빗물에 의해 쉽게 미끄러지는 단점이 있다.상기와 같은 미끄럼을 방지하는 방법으로 국내 특허등록 제 425027호의 "표면에 요철을 갖는 우레탄 시트 및 그 제조방법"을 살펴보면 우레탄수지 기재층과 상기 우레탄수지 기재층 상단에 요변성 수지층을 형성시키는 방법으로 우레탄 프리폴리머 주제와 요변성을 갖는 경화제를 스프레이로 나선형 뿜칠하는 방법을 개시하고 있다.

그러나 상기와 같이 제조된 우레탄 시트는 미끄럼방지 기능은 양호하나 시트 표면에 공극이 없어 투수성이 불량한 문제점이 있다.

상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1목적은 시공성 및 소요 강도를 발휘하기 위해서 분말도가 3 000~6 000 cm²/g인 보통 포틀랜드 시멘트, 그리고 시멘트 생산과정 중 분쇄공정의 밀출구에서 배출하는 분말도가 6 000~8 000 cm²/g인 미립자 시멘트 및 소성공정 중에서 발생하는 비산분진을 포집한 미세입자, 즉, 분말도가 8 000~10 000 cm²/g인 시멘트 프리히터 더스트를 이용하여, 이들 결합재간의 분말도 차이로 입도분급을 이루어, 시공성을 향상시키면서도 친환경적인 고화재를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2목적은 분말형 고성능 감수제, 분말형 공기연행제 및 팽창제를 사용함으로서, 고화재에 유동성, 강도 및 동결융해에 대한 저항성을 증가시켜 주면서도, 건조수축을 감소시켜 균열발생을 방지하고, 또한 구축재에 미려감을 부여하기 위하여 레드머드를 첨가하여 기존의 콘크리트색갈이 아닌 적색 계열의 색깔을 띄게 하는데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산책로, 체육시설 표층재 및 자전거 도로용 고화재의 제조 방법으로 마사토 100중량부에 대하여 10~50 중량부의 보통 포틀랜드시멘트, 1~30 중량부의 조기강도 발현에 효과적인 미립자 시멘트(도 1 참조) 및 1~30 중량부의 보통 포틀랜드시멘트를 제조하는 과정에서 발생하는 더스트를 포집장치로 집진하여 얻은 시멘트 프리히터 더스트를 첨가한다(도 1 참조). 다음, 상기 결합재를 혼합하여 제조된 고화재에, 시공성을 용이하게 하기 위하여 0.1~1 중량부의 분말상 고성능 감수제, 공기량을 증가시켜 주어 겨울철 동결융해작용에 대한 저항성을 부여하기 위하여 0.01~0.1 중량부의 공기연행제, 장기간에 걸쳐 태양열사 등에 의하여 구축재의 수분 증발로 발생나는 건조수축 및 이에 따른 균열현상을 방지하기 위하여 1~10 중량부의 팽창제, 색감을 부여하기 위하여 1~15 % 중량부의 레드머드를 첨가하여 친환경적이면서도 고강도 · 고내구성인 산책로 및 자전거 도로의 구축재 제조방법을 제공하게 된다.

본 발명은 고화재 제조에 투입되는 결합재간의 입도분급 및 분말상 고성능 감수제에 의해서 시공성이 용이하게 되고, 분말상 공기연행제에 의해서 겨울철에 발생하는 동결융해 작용에 대한 저항성을 크게 할 뿐만아니라, 팽창제에 의하여 장기간에 걸쳐 수분 증발로 인하여 발생하는 건조수축 및 균열발생을 억제하는 효과가 있다.

도 2는 본 발명에 따른 구축재의 모르터 상태에서의 유동성을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 구축재의 모르터 상태에서의 공기량을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 구축재의 재령경과에 따른 압축강도를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 구축재의 휨강도를 나타낸 그래프,
도 10은 색을 보다 정량적으로 나타내기 위하여 국제조명위원회(Commission Internationale de I｀Ecairage, CIE)의 a*b* 색도환(色度環, Chromaticity Diagram)을 나타낸 도면.

상기와 같은 본 발명의 제 1목적을 달성하기 위해서 본 발명은 배수 및 함수에 효과적인 마사토에 대하여 10~50 중량부의 보통 포틀랜드시멘트, 10~30 중량부의 미립자 시멘트 및 10~30 중량부의 시멘트 프리히터 더스트를 첨가하여 이루어진 고화재를 제조한다. 표 1에 상기 결합재간의 화학적 성질을 비교한다.

결합재 종류	화학 성분 (%)								LSF	SM	IM	블레인 분말도 (㎠/g)
	LOI	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O
OPC	0.35	21.88	5.02	3.66	64.18	2.01	1.83	0.92	90.44	2.52	1.37	3 380
FC	0.54	21.24	5.01	3.68	62.91	2.00	3.17	1.31	89.55	2.44	1.36	6 953
CKD	36.99	10.11	3.69	4.38	42.12	1.32	0.44	0.88	102.19	2.35	1.35	10 980

또한, 본 발명의 제 2목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 상기와 같이 제조된 고화재에 대하여 유동성을 향상시킬 수 있도록 0.1~1 중량부의 분말형 고성능 감수제와 겨울철 반복적인 동결융해 작용으로 인한 하자 발생을 방지할 수 있도록 0.01~0.1 중량부의 분말형 공기연행제 및 수분증발로 인해 발생하는 건조수축을 저감할 수 있도록 1~10 중량부의 팽창제를 첨가한다.

또한, 구축재에 미려감을 부여하기 위하여 1~15 중량부의 레드머드를 첨가할 수도 있다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 아래 실시예에 나타낸 구성은 어디까지나 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 어떠한 경우에도 본 발명의 기술적 범위를 하기에서 제시한 실시예로 제한되어서는 안된다.

[실시예1]

마사토에 대하여 보통 포틀랜드시멘트, 미립자 시멘트, 시멘트 프리히터 더스트의 적정 치환율을 선정하기 위하여 각각 0, 25, 50, 75, 100 %씩 하여, 결합재를 조성하였는데, 그 결과를 보면 다음과 같다.

유동성의 경우 미립자 시멘트 또는 시멘트 프리히터 더스트의 치환율이 높을수록 분말도가 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 크기 때문에, 목표 유동성을 발휘하는데에 필요한 물의 양이 증가하여 유동성이 감소하는 것으로 나타났다.(도 2 참조)

압축강도 및 휨강도의 경우 미립자 시멘트의 치환율이 증가할수록 조기재령의 수화반응이 활발하게 진행되어, 초기강도가 증가하는 것으로 나타났고, 시멘트 프리히터더스트의 치환율 증가에 따라서는 강도발현율이 감소하여, 100 %를 사용할 경우 강도발현이 없는 것으로 나타났다.(도 4 및 도 6 참조)

[실시예2]

또한, 상기 실시예를 통하여, 결합재들간의 치환율 범위를 정하여, 새로운 고화재를 제조한다. 다음, 새롭게 제조된 고화재에 대하여 시공성, 동결융해 작용에 대한 저항성 및 건조수축에 의한 균열방지를 위하여, 분말상 고성능 감수제 0.1~1 중량부, 분말상 공기연행제 0.01~0.1 중량부, 팽창제를 1~10 중량부 첨가 또는 치환하였으며, 구축재에 미려감을 부여하기 위하여 레드머드 1~15 중량부를 첨가였다. 그 결과를 보면 다음과 같다.

유동성은 분말상 감수제를 첨가한 후 플로우 치는 약 20 %증가한 170 mm로 나타났고, 공기량은 약 75 %증가한 3 %로 나타났으며(도 3 참조), 압축강도 및 휨강도는 팽창제의 수화반응 과정에서 생성하는 에트린 자이트에 의하여, 공기량 증가로 인한 강도 저하를 보완해 주어, 약 15~30 %증가한 20 MPa 및 8 MPa로 타나났다. 건조수축길이변화율은 약 30 %정도 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 발색측정의 경우 색을 보다 시각적, 정량적으로 나타내기 위하여 국제조명위원회 a*b* 색도환에 의하여 색도값을 분석하여 보면 본 발명에서 개발한 제품의 경우 레드머드의 첨가에 의하여, 적색계열의 색도값으로 나타났다.(도 10 참조)

Claims (4)

1. 마사토 100중량부에 대하여 분말도가 3000~6000 cm²/g인 보통 포틀랜드시멘트 10~50중량부, 분말도가 6000~8000 cm²/g인 미립자 시멘트 10~30중량부 및 분말도가 8000~10000 cm²/g인 시멘트 프리히터 더스트 10~30중량부를 혼합하여 고화재를 제조하는 방법.
2. 마사토 100중량부에 대하여 분말도가 3000~6000 cm²/g인 보통 포틀랜드시멘트 10~50중량부, 분말도가 6000~8000 cm²/g인 미립자 시멘트 10~30중량부 및 분말도가 8000~10000 cm²/g인 시멘트 프리히터 더스트 10~30중량부, 분말상 고성능 감수제 0.1~1 중량부 및 분말상 공기연행제 0.01~0.1중량부를 혼합하여 구축재를 제조하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   건조수축으로 인한 균열 저감을 위해 1~10중량부의 팽창제 및 미감을 부여하기 위해 1~15중량부의 레드머드를 더 혼합하여 구축재를 제조하는 방법.
4. 삭제

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