KR102215587B1

KR102215587B1 - 화산석 송이를 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법

Info

Publication number: KR102215587B1
Application number: KR1020190080763A
Authority: KR
Inventors: 김홍윤
Original assignee: 김홍윤
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-02-15
Also published as: KR20210004397A

Abstract

본 발명은 지반을 포장하기 위한 방법에 있어서, 지반을 평탄하게 정리하고 상기 지반의 양측 가장자리에 경계석을 설치하여 포장위치를 표시하는 시공준비단계(S10)와; 마사토 1m³ 당, 분쇄된 화산석 골재 300 ~ 450kg과, 시멘트성 결합재 300 ~ 350 kg과, 물과 산화철과 AE 감수제로 이루어진 수용액,을 교반하여 포장토를 제조하는 단계(S20)와; 제조된 포장토를 양 경계석 사이의 지반에 포설하고 이렇게 포설된 포장토를 바이브레이터 또는 롤러로 가압하여 다지는 포설 및 다짐단계(S30)와; 지반에 다져진 포장토가 일정기간 습윤상태을 유지하도록 상기 포장토를 양생재로 덮는 양생단계(S40);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법에 관한 것이다.

Description

화산석 송이를 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법 {Pavement Method }

본 발명은 포장되는 지역의 특색에 따라 제주도와 같은 지역에 풍부한 현지 화산석을 이용하여 포장토를 제조 포설함으로써 화산석의 특징인 함수 및 배수 기능을 활용하는 자연토 지반 포장 방범에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 지반에 포설되는 포장토가 시공 현장에서 채취가능한 자연토(마사토)를 주성분으로 함에 따라 시공비용을 절감할 수 있고, 자연자원 이용성을 높일 수 있음과 아울러, 지반에 포설되는 포장토가 퇴화 후 자연토로 환원됨에 따라 환경보전에 이롭고 자연 친화성을 극대화 시킬 수 있으며, 포장 후 태양복사열을 흡수할 수 있는 자연토를 이용한 지반 포장방법에 관한 것이다.

일반적으로 보도나 공원, 산책로, 아파트 내부 도로 시공을 위해 아스팔트나 콘크리트로 포장되고 있다. 상기 아스팔트나 콘크리트는 비교적 높은 강도를 가지며 시공이 용이한 이점이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 아스팔트나 콘크리트를 이용한 포장시공은 전술한 장점이 있는 반면, 다음과 같은 문제점을 노출하였다.

종래기술로서 공개 특허 공개특허 제10-2017-0077396호는 토양과 배합되어 도로의 포장에 이용되는 자연토를 이용한 친환경 포장용 조성물에 있어서, 자연토 50 ~ 70중량%, 고상 고화제 15 ~ 25중량%, 액상 경화제 10 ~ 15중량%, 토양의 가교성을 제공하는 아크릴산 5 ~ 8중량%, 실리콘계 소포제 06 ~ 12중량%, 동결안정제 글리세린 2 ~ 4중량%, 유화제인 소디움라우릴설페이트 04 ~ 08중량% 및 방수제인 규산나트륨 1 ~ 2 중량%을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자연토를 이용한 친환경 포장용 조성물을 개시한다.

종래기술은 또한 주위 자연환경과의 친화성이 떨어져, 딱딱한 이미지를 연출하였으며, 특히 공원이나 산책로 등의 경우에는 이질감을 발생시켜 전체 자연경관을 해치는 문제점이 있었다.

또한 종래의 지반 포장은 시멘트(콘크리트)와 일반 골재를 포함하여 구성되는 포장방법은 시멘트를 포함함으로써 포장 후 건기에 부피 축소로 인하여 포장길에 크랙(Crack)이 발생하고, 우기에 습윤에 의한 부피 증가로 또한 표면 굴곡에 의한 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 본 발명은 포장되는 지역의 특색에 따라 제주도와 같은 지역에 풍부한 현지 화산석을 이용하여 포장토를 제조 포설함으로써 화산석의 특징인 함수 및 배수 기능을 겸비한 자연토 지반 포장 방범에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마사토를 사용하여 자연친화적인 느낌을 형성하면서 또한, 시멘트(콘크리트)를 사용하되 화산석(현지 용어 : 송이) 골재를 포함하여 사용함으로써, 화선석이 구비한 수분 흡수 함유및 배출 기능을 활용하여, 건기에 머금은 수분을 배출하여 축소에 의한 포장길에 크랙(Crack) 발생을 방지하고, 우기에 수분 흡수기능에 의해 부피 증가로 표면 굴곡 발생을 방지할 수 있는 화산석을 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법을 제공하기 위함이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 지반에 포설되는 포장토가 시공 현장에서 채취가능한 자연토(마사토)를 성분으로 하여 시공비용을 절감할 수 있고, 자연자원 이용성을 높일 수 있는 지반 포장방법을 제공하는 데 있다. 아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 지반에 포설되는 포장토가 퇴화 후 자연토로 환원됨에 따라 환경보전에 이로움과 동시에 자연 친화성을 극대화 시킬 수 있으며, 포장 후 태양복사열을 흡수할 수 있는 지반 포장방법을 제공하는 데 있다.

지반을 포장하기 위한 방법에 있어서,

지반을 평탄하게 정리하고 상기 지반의 양측 가장자리에 경계석을 설치하여 포장위치를 표시하는 시공준비단계(S10)와;

마사토 1m³(마사토 1500kg~1800kg) 당, 분쇄된 화산석 골재 300 ~ 450kg과, 시멘트성 결합재 300 ~ 350 kg과, 물과 산화철과 AE 감수제로 이루어진 수용액,을 교반하여 포장토를 제조하는 단계(S20)와;

제조된 포장토를 양 경계석 사이의 지반에 포설하고 이렇게 포설된 포장토를 바이브레이터 또는 롤러로 가압하여 다지는 포설 및 다짐단계(S30)와;

지반에 다져진 포장토가 일정기간 습윤상태을 유지하도록 상기 포장토를 양생재로 덮는 양생단계(S40);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법.

본 발명에 따르는 경우, 마사토를 사용하여 자연친화적인 느낌을 형성하면서 또한, 시멘트(콘크리트)를 사용하되 화산석(현지 용어 : 송이) 골재를 포함하여 사용함으로써, 화선석이 구비한 수분 흡수 함유및 배출 기능을 활용하여, 건기에 머금은 수분을 배출하여 축소에 의한 포장길에 크랙(Crack) 발생을 방지하고, 우기에 수분 흡수기능에 의해 부피 증가로 표면 굴곡 발생을 방지할 수 있는 화산석을 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르는 경우, 지반에 포설되는 포장토가 시공 현장에서 채취가능한 자연토(마사토)를 성분으로 하여 시공비용을 절감할 수 있고, 자연자원 이용성을 높일 수 있는 지반 포장방법을 제공하는 데 있다. 아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 지반에 포설되는 포장토가 퇴화 후 자연토로 환원됨에 따라 환경보전에 이로움과 동시에 자연 친화성을 극대화 시킬 수 있으며, 포장 후 태양복사열을 흡수할 수 있는 지반 포장방법이 제공된다.

도 1 은 본 발명에 따른 포장시공 과정을 나타낸 블럭도.
도 2 는 본 발명에 따른 포장시공 과정을 나타낸 흐름도.

이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 화산석을 이용한 친환경 자연토 지반 포장방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1 은 본 발명에 따른 포장시공 과정을 나타낸 블럭도이다.

	A	B	C
골재/마사토 (중량기준 :마사토 1m³(1500~1800kg) )	375kg /마사토 1m³	300kg/마사토 1m³ 이하	450kg/마사토 1m³ 이상
성능	적정강도 유지 및 균열방지	강도 저하	균열 발생

<포장토의 골재 함량에 따른 성능비교>

포장토에 첨가되는 골재는 너무 크지 않은 크기로, 적어도 15mm이하의 크기로 첨가되는 것이 바람직한데, 골재의 바람직한 첨가량에 대하여 설명한다. 상기 골재는 마사토와 관계되어 그 함량이 결정되어 지는데, 이때, 상기 골재와 마사토의 비가 375kg : 마사토 1m³일 경우에 균열 현상이 방지되면서도 적정강도를 유지하는 등 가장 바람직한 것으로 나타났고, 상기 골재와 마사토의 비가 300 : 마사토 1m³이하이면, 압축강도 등 하중에 대한 강도가 저하되는 문제점이 있었으며, 또한, 상기 골재와 마사토의 비가 450kg : 마사토 1m³ 이상이면, 균열이 발생하는 문제점이 있었다.

	A	B	C
시멘트 결합재 함량 마사토 1m³(1500~1800kg) 기준	300~350㎏	300㎏ 이하	350㎏이상
성능	적정강도 유지, 지반과 융화	충분한 강도 기대하기 어려움	강도 증가하나 지반과 이질감 발생

<포장토의 시멘트 함량에 따른 성능비교>

즉, 상기 표에서 알 수 있듯, 시멘트 함량이 300㎏ 이하이면, 충분한 강도를 기대하기 어려우며, 반대로 350㎏ 이상으로 너무 많으면, 강도는 증가하나, 흙 고유의 질감을 기대하기 어려우며, 기존 지반과의 이질감이 발생하여, 융화되지 못하는 문제점이 발생하게 된다. 이에 더하여, 고가의 시멘트 사용량이 증가함에 따라 시공비용이 상승되는 문제점도 더불어 발생하게 됨은 물론이다. 또한, 상기 범위(300~350㎏)에서도 가장 바람직한 시멘트의 함량은 325㎏인 것으로 나타났다.

패각은 주성분이 탄산칼슘(CaCo₃)이 80~90% 이상이고, 잔량의 인산칼슘{Ca₃(Po₄)₂}와, 미량의 탄산마그네슘(MaCo₃)을 포함한다. 패각 분말은 결합재의 강도를 증가시키는 기능을 하며 너무 양이 많은 경우 결합력이 약해진다. 패각 입자는 입자크기가 0.2 ~ 1 mm로 이루어진 분쇄된 패각(Shell) 입자를 말한다. 해변에 인접한 지역의 경우 패각을 구하기 쉽고 분쇄기를 이용하여 분쇄 후 사용함으로써 인조 시멘트 사용량을 줄이면서 포장길의 전체적인 강도를 증가 시킬 수 있으면서 자연친화적 포장로를 조성할 수 있다.

패각 혼합분말은 패각 7 : 생석회 3의 중량비로 진공 믹서 등 기계장치에 의해 정확하고 골고루 섞는 것이 관건이다. 생석회는 알칼리성으로 산성을 중화시키며 수분과 접촉시 미세한 팽창력과 정밀도가 생긴다. 굳는 성질은 시일이 걸리지만 한번 굳으면 시일이 갈수록 굳는 성질을 갖는다. 제올라이트는 특성상 습기를 빨아들이며 접착력을 증가시켜 균열 등을 최소화 한다.

	A	B	C
생석회/ 패각 (중량비)	3/7	3/7 이하	3/7 이상
성능	적정강도 및 균열방지	균열발생 및 강도 저하	적정 양생 시간 초과

<패각분말 생석회의 함량에 따른 성능비교>

즉, 상기 생석회는 패각분말과 관계되어 그 함량이 결정되어 지는데, 이때, 상기 생석회와 패각분말의 비가 3:7 일 경우에 균열 현상이 방지되면서도 적정강도를 유지하는 등 가장 바람직한 것으로 나타났고, 상기 생석회와 패각분말의 비가 3:7 이하이면, 압축강도 등 하중에 대한 강도가 저하되고 균열이 발생하는 문제점이 있었으며, 또한, 상기 생석회와 패각분말의 비가 3:7 이상이면, 양생시간이 너무 길어지는 문제점이 있었다.

인조 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트를 사용하고 양생 시간 단축을 위해 속경화성을 갖는 알루미나 시멘트를 추가로 사용할 수 있다.

	A	B	C
균열방지 콘셀 함량 마사토 1m³ 기준	1~1.5㎏	1㎏이하	1.5㎏이상
성능	적정의 휨강도 유지할 수 있으며, 균열방지됨	휨강도 기대하기 어려움	휨강도 저하하여 균열발생

균열방지용 콘셀은 닥나무재 펠릿형 콘셀 또는 한지슬러지로 제조된 한지슬로지 펠릿형 콘셀일 수 있다. 닥나무 펠릿형 콘셀은 참닥나무, 삼지닥나무, 꾸지닥나무를 물과 함께 찧어서 펠릿 상태로 제조된 후 첨가될 수 있다. 이때, 상기 콘셀은 포장토가 질긴감을 유지하여 조각 조각 부서지는 것을 방지하도록 한다.

섬유질이 매우 길고 질긴 특성을 갖는 닥나무를 주원료로 하여 제조된 폐 한지슬러지를 3 cm 이하 크기로 절개한 후 생성된 한지슬로지를 물에 불린 과정으로 거친 후 다시 건조하여, 2 ~ 3 cm 크기의 펠릿으로 제조된 한지슬로지 펠릿형 콘셀을 사용할 수 있다.

균열방지용 펠릿은, 콘크리트와 응집력을 증가시키며 장기간 노출에 따른 콘크리트의 표면 미세 균열 발생을 방지하는 유리한 효과를 갖는다. 한지슬러지는 질긴 섬유소를 다량 함유하는 것이다. 균열방지용 펠릿은 제조 과정에서 천연고무나무수액이 더 포함될 수 있다.

균열방지용 펠릿이 본 발명에 사용되는 경우 건조시 나타나는 마사토, 화산석 골재와 시멘트의 분리현상을 방지할 수 있다. 한지의 섬유소와 엉겨붙은 시멘트가 건조시에도 한지에 의해 결합이 유지됨으로써 황토의 통풍, 통습, 탈취, 공기정화 및 유해가스 제거 등의 고유특성이 그대로 유지될 수 있게 된다. 한지 슬러지는 여기서, 천연고무나무수액과 한지슬로지로 이루어진 균열방지성 콘셀은 콘크리트(시멘트)와 응집력을 증가시키며 장기간 노출에 따른 시멘트의 미세 균열 발생을 방지한다.

<포장토의 콘셀 함량에 따른 성능비교>

균열방지용 콘셀은 포장토가 질긴감을 유지하여 조각 조각 부서지는 것을 방지하도록 한다. 상기 표에서 알 수 있듯, 상기 콘셀의 함량이 1㎏ 이하이면, 휨강도를 기대하기 어려우며, 상기 콘셀의 함량이 1.5㎏ 이상이면 휨강도가 현저히 저하하여 균열이 발생하는 것으로 나타났다.

이에, 균열을 방지하면서도 적정의 휨강도를 유지하기 위해서 상기 콘셀의 함량은 1~1.5㎏ 인 것이 바람직하며, 이 중에서도 1.2㎏ 인 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다.

아울러, 본 발명에 따르면, 포장토에 일정량의 산화철이 함유되는데, 이는 함유된 산화철에 의해 포장토의 색깔이 황토와 유사한 색깔을 띠도록 하기 위함이다. 이에 상기 포장토가 황토와 비슷한 색깔을 유지하기 위해서는 상기 산화철을 이루는 황색산화철과 적색산화철이 최적의 비율로 혼합되어야 하며, 상기 황색산화철과 적색산화철의 가장 바람직한 혼합비율은 부피비를 기준으로 3:1이다.

한편, 상기 첨가물에서 수용액은 물에 일정량의 AE감수제가 첨가되어 이루어지는데, 이때, 상기 물은 마사토 1㎥ 당 200ℓ이며, 상기 AE감수제는 전체 수용액에 대하여 0.3%의 부피를 갖도록 첨가된다. 여기서, 상기 AE감수제에 관하여 간략히 설명하면, 상기 AE감수제는 발포성(發泡性)이 현저한 계면활성제(界面活性劑)로서, 콘크리트 중에 미소한 독립된기포(氣泡)를 고르게 발생시켜 내동결융해성(耐凍結融解性),내식성(耐蝕性) 등 내구성을 개선시킴과 동시에, 콘크리트(시멘트, 패각분말)의 유동성을 좋게 하여 부어넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성(水密性)을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있는 것으로 알려져 있다.

다만, 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 골재 , 마사토 등 다른 첨과물과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 상기와 같이 첨가량을 유지해야 하는 것이다.

아울러, 본 발명에 따르면, 포장토에 일정량의 산화철(마사토 1m³ 당 5kg) 또는 황토 분말(마사토 1m³ 당 5kg)이 함유되는데, 이는 함유된 산화철에 의해 포장토의 색깔이 황토와 유사한 색깔을 띠도록 하기 위함이다. 이에 상기 포장토가 황토와 비슷한 색깔을 유지하기 위해서는 상기 산화철을 이루는 황색산화철과 적색산화철이 최적의 비율로 혼합되어야 하며, 상기 황색산화철과 적색산화철의 가장 바람직한 혼합비율은 부피비를 기준으로 3:1이다. 황토분말 사용시 산화철을 사용하지 않는다.

다시, 전술한 포설 및 다짐단계에서는 상기와 같은 공정에 의해 제조된 포장토를 양 가장자리에 설치된 경계석(포장 위치 표시) 사이의 지반에 포설하고 포설된 포장토를 건설기계를 이용하여 가합함과 동시에 다지게 된다.

또한, 상기 양생단계는 상기 포설 및 다짐단계를 통해 다져진 포장토가 일정기간 습윤상태를 유지하도록 하는데, 이를 위해 이 단계에서는 상기 포장토의 표면을 양생재로 덮게 된다. 여기서, 상기 양생재로서는 PE 필름(Polyethylene Film)이 채택되어 사용될 수 있다.

상기와 같은 양생단계를 거친 후, 포장토가 굳게되면, 표면정리단계가 수행되는데, 상기 표면정리단계에서는 균열 발생 및 이물질 존재 여부 등을 확인하며, 포장토의 표면을 매끄럽게 정리하게 된다.

본 발명은 포장토를 제조단계 전에, 화산석을 0.3 ~ 1.5 cm로 분쇄하여 화산석 골재를 제조하는 화산석 골재 제조 단계(S60)를 더 포함한다.

포장토를 제조하는 단계(S20)에서, 마사토 1m³ 당, 0.3 ~ 1.5cm로 분쇄된 화산석 골재 375kg과, 시멘트성 325kg과, 물과 산화철과 AE 감수제로 이루어진 수용액을 교반하여 포장토가 제조된다.

포장토를 제조하는 단계(S20)에서, 시멘트성 결합재는, 결합재 100중량%당, 보통포틀랜드 시멘트 60~70중량%와, 알루미나 시멘트 20~25중량%와, 고로슬래그 분말 10~15중량%로 구성된 속경화성 결합재를 사용하여 진행된다.

포장토를 제조하는 단계(S20)에서, 시멘트성 결합재는, 결합재 100중량%당 인조 시멘트 70 ~ 50중량%와 패각 혼합물 30 ~ 50중량%를 포함하되, 패각 혼합물은 100중량%당 입도 0.2 ~ 1mm의 패각 분말 70 중량%와 생석회 30 중량% 비율(7:3)로 구성된다.

본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.

아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

S10 : 시공준비단계
S20 : 포장토 제조 단계
S30 : 포설 및 다짐단계
S40 : 양생단계

Claims

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지반을 포장하기 위한 방법에 있어서,
지반을 평탄하게 정리하고 상기 지반의 양측 가장자리에 경계석을 설치하여 포장위치를 표시하는 시공준비단계(S10)와;
마사토 1m³당, 분쇄된 화산석 골재 300 ~ 450kg과, 시멘트성 결합재 300 ~ 350 kg과, 물과 산화철과 AE 감수제로 이루어진 수용액,을 교반하여 포장토를 제조하는 포장토 제조 단계(S20)와;
제조된 포장토를 양 경계석 사이의 지반에 포설하고 이렇게 포설된 포장토를 바이브레이터 또는 롤러로 가압하여 다지는 포설 및 다짐단계(S30)와;
지반에 다져진 포장토가 일정기간 습윤상태을 유지하도록 상기 포장토를 양생재로 덮는 양생단계(S40);
을 포함하여 구성되되,

상기 포장토를 제조단계 전에,
화산석을 0.3 ~ 1.5 cm로 분쇄하여 화산석 골재를 제조하는 화산석 골재 제조 단계(S60);를 더 포함하고,

상기 포장토를 제조하는 단계(S20)에서,
마사토 1m³ 당, 0.3 ~ 1.5cm로 분쇄된 화산석 골재 375kg과, 시멘트성 결합재 325kg과, 물과 산화철과 AE 감수제로 이루어진 수용액을 교반하여 포장토가 제조되고,

상기 시멘트성 결합재는,
결합재 100중량%당 인조 시멘트 70 ~ 50중량%와 패각 혼합물 30 ~ 50중량%를 포함하되,
상기 패각 혼합물은 100중량%당 입도 0.2 ~ 1mm의 패각 분말 70 중량%와 생석회 30 중량% 비율(7:3)로 구성되고,

포장토를 제조하는 단계(S20)에서,
닥나무재 펠릿형 콘셀 또는 한지슬러지로 제조된 한지슬러지 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 균열방지용 콘셀이 마사토 1500kg 당 1~1.5kg 함유되고,

포장토를 제조하는 단계(S20)에서,
마사토 1m³ 당 5kg의 황토분말을 추가로 함유하고,

상기 포장토를 제조하는 단계는,
포장토가 마사토 1m³ 당 5kg의 산화철을 추가로 함유하되,
상기 산화철은 황색산화철과 적색산화철이 상호 3:1의 부피비로 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 자연토 지반 포장방법.