KR101682142B1 - 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양과 산업부산물인 적토, 재생골재를 사용하여 자원순환을 통한 천연자원 고갈을 방지하여 자연환경을 보호할 수 있으며, 특히 토양과 적토를 사용함으로써 콘크리트도로나 아스콘도로에 비하여 복사열발생량을 현저히 감소시킬 수 있어 도시열섬현상의 주범인 복사열을 감소시킬 수 있는 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법을 개시한다.

Description

경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법{CONSTRUCTION METHOD USING THE COMPOSITION FOR LIGHT LOAD STREET}

본 발명은 토양 45~55중량%와, 재생골재 35~45중량%와, 시멘트 8~16중량%와, 적토 1~5중량%와 토양고화제 1~3중량%를 혼합하여 조성되는 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법에 관한 것이다.

최근 시멘트의 독성물질 배출에 대하여 많은 논란이 있어 왔는바, 환경관련 단체에서 국내 시멘트의 발암물질이 외국보다 3배 많이 검출됐다는 보고 및 주장이 매스컴에 보도되면서, 국내 시멘트는 안전기준을 준수하고 있다는 정부의 주장, 발표가 엇갈리고 있는 가운데 환경부와 국립환경과학원에서는 '시멘트 소성로 환경관리 개선대책'의 일환으로, 국내 시멘트 생산공장(현대시멘트 등 11개 공장)에서 생산한 시멘트 제품에 대한 6가크롬 자율기준 준수여부 및 중금속 함량을 조사한 결과 6가크롬은 평균 11.6㎎/㎏, 최대 24.7㎎/㎏로 모든 공장이 현행자율관리기준(30㎎/㎏)을 준수하고 있는 것으로 나타났다고 보고된바 있다.

그동안 시멘트가 토목과 건축분야에서 강력한 결합력과 높은 강도를 제공하는 소재로 각광을 받아왔고 인류의 건설기술 발전에 큰 공헌을 해온 것은 사실이나, 하나 뿐인 지구를 보존해야 하고 환경을 더 중시해야하는 오늘과 미래사회에서는 인류의 웰빙문화 및 주변 생태계와의 이질감으로 점차 콘크리트 제품은 주민과 환경단체들로부터 그 사용량을 줄이고자 노력하는 대상에 포함될 것이며, 하나뿐인 지구를 살리며 환경을 보호하는 차원에서 시멘트의 대체물질, 대용물질을 찾는 것도 중요한 과제로 인식되고 있고, 본원의 적용분야와 같이 강변이나 산책길 등의 자연환경을 훼손하면서 새롭게 만들어지는 자전거 전용도로를 이루는 원료조성에서는 시멘트나 2차오염원을 야기하는 물질을 사용해서는 본원의 목적을 달성할 수 없음은 자명하다.

한편, 인도, 산책로 및 자전거 전용도로의 시공제품들은 수지 자체의 특성과 더불어 이들이 갖는 단점을 보완하기에는 여러 한계가 있다.

예를 들어, 칼라 아스콘의 경우에는 반발탄성이 미흡하여 발의 피로감이 증대되고 보행감이 떨어지고 접착내구성이 약하여 탈색이 일어나 시인성이 떨어지는 현상을 보이고 있으며, 칼라 투스콘의 경우에는 시공 공정이 복잡하며 제품 포설 후 일정기간의(하절기: 2~3일, 동절기 1~2주) 양생기간이 필요하며, 양생 후에도 여러 단계의 후 공정이 필요하므로 시간적 및 계절적으로 많은 제약이 따른다.

또한, 고무 칩(Rubber Chip) 탄성체 제품의 경우에는 상온 경화형 제품으로 동절기 시공이 어렵고, 타 계절에도 시공 후 개방 시간이 길어 1일 내지 2일 정도의 경화숙성이 필요한 제품으로 교통개방에 상당한 시간이 소요되는 단점을 보이고 있을 뿐만 아니라, 상온경화형 제품으로 비가 내릴 경우 고무 칩의 영향으로 자전거의 브레이크가 제 기능을 발휘하지 못하고 시간이 지남에 따라 탈색 및 탈락현상이 일어나 미관상 거리의 흉물로 변해버리며, 내구성이 현저히 떨어져 제품의 수명이 짧은 문제점을 가지고 있다. 실제 아스팔트의 경우 기온의 변화에 따라 지속적으로 수축, 팽창이 발생하고 있으며, 노면에 가해지는 하중에 의해 소성변형(Rutting), 피로균열(Fatigue crack) 등의 문제점들이 발생하고 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 칼라 아스콘 제품의 경우 내구성이 떨어지고, 고무 칩 제품의 경우 아스팔트와의 수축, 팽창 차이로 인한 들뜸 현상 및 탈락이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 흙 몰탈을 사용하는 것을 선호하는 경향을 보이고 있다. 특히, 친환경 이동수단으로 자전거가 부각되면서 자전거 전용도로가 신설되고 있고, 상기 자전거 도로를 포장하기 위한 재료로 흙 몰탈을 사용하는 경향이 뚜렷하다.

이러한 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-0408594호에 "황토 도로포장재와 그 제조방법”이 개시되어 있다. 상기 특허는 압축강도가 놓으면서 천연의 황토색을 그대로 유지할 수 있는 도로포장재를 제공하기 위한 수단으로, 황토입자가 미세하고 균일하게 가공된 고순도 황토 분말을 배합하며, 시멘트 배합량 증가에 따른 황토 배합토의 회색화를 보완하기 위하여 색상 강화제로서 산화철을 첨가하여 천연황토와 같은 색을 발현시키고자 하는 도로포장재를 그 기술사상으로 한다.

다음으로, 대한민국공개특허 제2005-0077453호에 "황토길 포장방법”이 개시되어 있다. 상기 공개특허는 황토100중량부에 페트로폼 추출물 3부를 골고루 혼합하는 제 1공정과; 상기 제 1공정에서 혼합된 혼합물에 포틀랜드시멘트 200부와 세골제 300부를 혼합한 혼합물을 믹서기로 골로루 혼합하는 제 2공정과; 상기 제 2공정에서 혼합된 혼합물에 팽창제 5부, AE감수제 6부, 중점제 1부와 소량의 합성산화철과 경화촉진제를 투입하는 제 3공정과; 상기 제 3공정을 거친 혼합물에 물 250부를 넣고 비벼서 반죽하는 제 4공정과; 상기 제 4공정에서 만들어진 반죽과 자갈 400부를 포장하고자 하는 부위에 타설하는 제 5공정과; 상기 공정에서 타설된 부위에 봉형 진동기로 다지는 제 6공정과; 상기 공정에 의해 다져진 부위를 마무리하는 공정으로 이루어지는것을 그 기술사상으로 한다.

상기의 선행기술에서는 모두 활성황토(소성 황토)를 부분적으로 사용하면서 동시에 일반 골재 및 시멘트와 배합하여 황토길을 얻고자 하는 구성사상을 기본바탕으로 이루어지고 있다. 그러나, 황토의 결합력을 높이기 위해 자연황토를 높은 온도로 소성시켜 구운 황토를 사용하고자 하였는데, 황토 자체의 단가가 고가일 뿐만 아니라, 황토를 높은 온도로 소성처리시 제조단가가 더욱 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 토양과 산업부산물인 적토 및 재생골재를 사용하여 자원의 순환, 재활용이 가능하며, 기존의 콘크리트 도로나 아스콘 도로에 비해 복사열 발생량을 현저히 감소시켜 도시의 열섬현상을 줄일 수 있는 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 토양 고화제1~3중량%와, 적토 1~5중량%와, 시멘트 10~16중량%와, 재생골재 35~45중량%와, 토양 45~55중량%를 혼합하여 경하중도로용 조성물을 조성하는 단계와; 설계사양대로 도로 폭을 확보하고 양 측부로 경계석을 마련한 다음 경계석과 경계석 사이에 보조기층을 설치하는 단계와; 상기 보조기층 위에 수분이탈을 방지하기 위하여 PE필름(폴리에틸렌필름)을 설치하는 단계와; 상기 PE필름 위에 상기 경하중도로용 조성물을 타설한 다음 중앙부나 일측으로 물이 고이지 않도록 고르게 펴주면서 상기 경계석의 상단면과 평행하도록 하는 단계와; 상기 경하중 도로용 조성물에 함유된 수분이 수화반응에 의해 증발하는 것을 방지할 수 있도록 표면에 PE필름을 설치하는 단계와; 상기 경하중 도로용 조성물의 표면을 압착하는 단계; 및 상기 경하중 도로용 조성물에 함유된 수분이 수화반응에 의해 증발하는 것을 방지하고, 도로의 통행이 개방되기 전까지 도로를 보호할 수 있도록 표면에 PE필름을 설치하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 경하중 도로용 조성물의 표면을 압착하는 단계에서는 도로의 강도 증진을 위해 2~3회 반복하여 압착하되 0~10℃에서는 4시간 간격으로, 10~20℃에서는 3시간 간격으로, 20~30℃에서는 2시간 간격으로, 30℃이상에서는 1시간 간격을 두고 압착하며, 작업 종료 후 다음 작업이 이루어질 때까지 습윤양생하여 바람의 영향을 받지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

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상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 경하중도로용 조성물은 토양과 산업부산물인 적토, 재생골재를 사용하여 자원순환을 통한 천연자원 고갈을 방지하여 자연환경을 보호할 수 있으며, 특히 토양과 적토를 사용함으로써 콘크리트도로나 아스콘도로에 비하여 복사열발생량을 현저히 감소시킬 수 있어 도시열섬현상의 주범인 복사열을 감소시킬 수 있으며, 토양에서 원적외선 및 음이온이 발생하여 쾌적한 보행환경을 제공할 수 있다.

또한, 토양의 자연스러운 질감은 주변환경과 조화를 이뤄 자연스러운 환경제공과 내구력까지 갖추어 각종 공원 및 산책로 테마산책로, 자전거전용도로, 문화제시설도로, 하천산책로 등에 목적이나 용도에 따라 다양하게 사용이 가능하므로 실용성이 현저히 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법을 나타내는 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 경하중도로용 조성물을 통해 시공된 경하중도로의 단면도.
도 3 내지 11은 본 발명의 실시예에 따라 경하중도로를 시공하는 과정을 촬영한 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법에 관한 것으로, 본 발명에서 경하중도로라 함은 인도, 산책로, 자전거 도로와 같이 차도에 비해 상대적으로 하중의 영향이 적은 도로를 말한다.

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먼저, 본 발명은 토양 고화제1~3중량%와, 적토 1~5중량%와, 시멘트 10~16중량%와, 재생골재 35~45중량%와, 토양 45~55중량%를 혼합하여 경하중도로용 조성물을 조성한 다음 물과 함께 반응시켜 준비한다. 이때, 혼합에서 현장설치까지 90분을 초과하지 않아야하며 90분이 지나면 적토와 토양의 고분말이 기타재료와 분리되어 목적하는 강도를 실현할 수 없다. 적토와 토양은 유기물 토양입자 표면의 전하 이온이 토양고화제와 만나 Ca+로 치환, 교환반응하여 콜로이드 실리카, 알루미나 등이 증가되는 효과를 나타낼 수 있다. 본 과정에서 에트링자이트수화물(3C³A·CaSO₄·32H₂O)이 생성되어 고결력을 일으키는데 혼합후 장시간 지체하면 이온반응이 수화반응에 의해 재분리 될 수 있기 때문이다.

다음으로, 도 3과 같이 설계사양대로 도로 폭을 확보하고 양 측부로 경계석을 마련한 다음 경계석과 경계석 사이에 보조기층을 설치한다. 도로 폭은 공사 발주처인 시,군,구 지방자치단체나 또 다른 공사 발주처에서 인도나 산책로 또는 자전거 전용도로를 이루기 위한 설계 사양대로 도로 폭을 확보하여 양 측부로 경계석을 시공하여 마련하며, 비교적 작은 입도로 부순 자갈 또는 쇄석등을 적층하고 다짐하여 보조기층을 형성한다.

다음으로, 도 4 내지 6과 같이 상기 보조기층 위에 수분이탈을 방지하기 위하여 PE필름(폴리에틸렌필름)을 설치한 다음 그 위에 상기 경하중도로용 조성물을 타설한다. 타설시에는 도로의 중앙부나 일측으로 물이 고이지 않도록 고르게 펴주면서 상기 경계석의 상단면과 평행하게 한다.

다음으로, 도 7과 같이 상기 경하중 도로용 조성물에 함유된 수분이 수화반응에 의해 증발하는 것을 방지할 수 있도록 표면에 PE필름을 설치한다. 본 발명에 따른 경하중도로용 조성물은 물과 반응시켜 사용하기 때문에 시멘트와 물이 화합하면서 수화반응이 발생하게 되며, 수화작용에 수반되어 수화열이 발생하게 된다. 이러한 수화열은 수분 증발을 촉진시키는 원인이 되기 때문에 상기 경하중 도로용 조성물을 타설한 후 표면에 PE필름을 덮어 수분이 증발하는 것을 방지한다.

다음으로, 상기 경하중 도로용 조성물의 표면을 하기의 표 1과 같은 조건으로 압착한다.

공정내용	기온(℃)	작업횟수	대기시간(hr)	양생방법
표면 압착	0~10	2~3	4	습윤(PE)양생
	10~20	2~3	3
	20~30	2~3	2
	30~40	2~3	1

상기의 표 1과 같이 도로의 강도 증진을 위해 2~3회 반복하여 압착하되 0~10℃에서는 4시간 간격으로, 10~20℃에서는 3시간 간격으로, 20~30℃에서는 2시간 간격으로, 30℃이상에서는 1시간 간격을 두고 압착하며, 작업 종료 후 다음 작업이 이루어질 때까지 습윤양생하여 바람의 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.

기존의 콘크리트를 기준으로 적토의 미분말은 불순물에 해당한다. 더욱이 고분말의 적토는 조성물로서 타설 후 시멘트의 입자, 모래 자갈, 재생골재가 중력에 의해 하단으로 가라앉으면서 물과 섞여 올라와 조성물의 표면에 떠오르는 블리딩(bleeding)현상이 발생하게 된다. 기존의 콘크리트는 상기와 같은 블리딩 현상으로 인해 상부가다공질 되어 강도, 수밀성, 내구성이 저하되어 골재, 수평철근 밑에 수막이 생겨 시멘트 풀과의 접착력이 현저히 저하되는 문제점이 발생하였다. 따라서, 적토의 미분말이 시멘트와 반응하지 못하고 물과 섞여 떠오르는 현상을 억제하기 위하여 토양고화제를 첨가하여 수화속도 증진 및 응결촉진을 하고는 있으나 현장여건이나 기후여건 등으로 인해 잔여 미분말이 물과 섞여 블리딩될 수 있으므로, 계절(기온)별로 블리딩 현상이 발생하는 타이밍에 맞추어 강제로 압착함으로써 블리딩에 의한 조성물의 박리를 막을 수 있다.

또한 도 9와 같이 경하중도로 표면의 미끄럼방지와 이용자의 건강기능을 부여하기 위하여 표면을 논슬립(nonslip)돌기를 형성하여 보행자의 미끄러짐으로 인한 안전사고를 방지하고, 근육이나 관절에 무리가 가지 않도록 할 수 있으며, 상기의 조건대로 표면 압착작업을 완료하였더라도 통행이 허가될 때까지는 습윤양생을 유지하여 압축강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 습윤양생시에는 도 10과 같이 상기 경하중 도로용 조성물에 함유된 수분이 수화반응에 의해 증발하는 것을 방지하고, 도로의 통행이 개방되기 전까지 도로를 보호할 수 있도록 표면에 PE필름을 설치한다.

도 11은 습윤양생을 마치고 도로를 개방한 상태로서, 보행자의 미끄러짐을 방지하고 입체감, 심미성을 향상시킬 수 있도록 도로의 표면을 거칠게 형성한 상태이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 경하중도로용 조성물은 천연골재사용에 의한 자연파괴를 억제하기 위하여 재생골재를 사용하고 알루미늄 생산후 잔존물인 적토를 재사용하여 자원을 재활용하여 표면의 자연토양성분과 색상이 복사열을 감소시켜 지구온난화를 방지할 수 있다. 또한, 토양고화제의 요건과 산업부산물 적토 및 토양, 재생골재, 시멘트를 특정 조성비로 혼합조성하여 시공함으로써 친환경 경하중도로의 요건을 충족하는 압축강도를 가지며, 자연경관과 잘어우러지는 자연질감의 경하중도로를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 토양 45~55중량%와, 재생골재 35~45중량%와, 시멘트 8~16중량%와, 적토 1~5중량%와 토양고화제 1~3중량%를 혼합하여 경하중도로용 조성물을 조성하는 단계와;
   설계사양대로 도로 폭을 확보하고 양 측부로 경계석을 마련한 다음 경계석과 경계석 사이에 보조기층을 설치하는 단계와;
   상기 보조기층 위에 수분이탈을 방지하기 위하여 PE필름(폴리에틸렌필름)을 설치하는 단계와;
   상기 PE필름 위에 상기 경하중도로용 조성물을 타설한 다음 중앙부나 일측으로 물이 고이지 않도록 고르게 펴주면서 상기 경계석의 상단면과 평행하도록 하는 단계와;
   상기 경하중 도로용 조성물에 함유된 수분이 수화반응에 의해 증발하는 것을 방지할 수 있도록 표면에 PE필름을 설치하는 단계와;
   상기 경하중 도로용 조성물의 표면을 압착하는 단계; 및
   상기 경하중 도로용 조성물에 함유된 수분이 수화반응에 의해 증발하는 것을 방지하고, 도로의 통행이 개방되기 전까지 도로를 보호할 수 있도록 표면에 PE필름을 설치하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 경하중 도로용 조성물의 표면을 압착하는 단계에서는 도로의 강도 증진을 위해 2~3회 반복하여 압착하되 0~10℃에서는 4시간 간격으로, 10~20℃에서는 3시간 간격으로, 20~30℃에서는 2시간 간격으로, 30℃이상에서는 1시간 간격을 두고 압착하며,
   작업 종료 후 다음 작업이 이루어질 때까지 습윤양생하여 바람의 영향을 받지 않도록 한 것을 특징으로 하는 경하중도로용 조성물을 이용한 경하중도로의 시공방법.
   
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