KR20100081785A

KR20100081785A - 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법

Info

Publication number: KR20100081785A
Application number: KR1020090001186A
Authority: KR
Inventors: 김영일
Original assignee: 김영일
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-15
Also published as: WO2010079955A2; WO2010079955A3

Abstract

본 발명은 친환경적인 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법에 관한 것으로, 마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토 등과 같은 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 흙 포장용 조성물을 이용하되 상기 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계; 상기 흙 포장용 조성물을 기층위에 포설하는 단계; 진동롤러나 콤팩터 등을 이용하여 다짐하는 단계; 다짐한 포장면 위에 전기장판 등의 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연양생하여 고화시키는 단계로 구성되는 흙 포장 시공 방법으로 시공함으로써 흙에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 시멘트 미사용으로 인하여 시멘트 생산시에 발생되는 CO₂ 가스 의 방출을 억제하여 교토의정서에 의한 CO₂ 발생에 대한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 대기오염을 줄일 수 있고, 시멘트 독성인 Cr⁶⁺등의 발생을 원천적으로 봉쇄할 수 있어 환경 오염을 유발하지 않고 포장된 도로를 이용하는 사람은 물론 시공자나 인근 주민들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있으며, 용이한 시공 방법으로 내구성이 강한 흙 포장을 행할 수 있다.

흙 포장, 흙 포장 시공, 무기질 바인더

Description

흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법{The composition for soil pavement and the construction method of soil pavement using thereof}

본 발명은 친환경적인 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토 등과 같은 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 흙 포장용 조성물을 이용하되 상기 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계; 상기 흙 포장용 조성물을 기층위에 포설하는 단계; 진동롤러나 콤팩터 등을 이용하여 다짐하는 단계; 다짐한 포장면 위에 전기장판 등의 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연양생하여 고화시키는 단계로 구성되는 흙 포장 시공 방법으로 시공함으로써 흙에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기 물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 시멘트 미사용으로 인하여 시멘트 생산시에 발생되는 CO₂ 가스의 방출을 억제하여 교토의정서에 의한 CO₂ 발생에 대한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 대기오염을 줄일 수 있고, 시멘트 독성인 Cr⁶⁺등의 발생을 원천적으로 봉쇄할 수 있어 환경 오염을 유발하지 않고 포장된 도로를 이용하는 사람은 물론 시공자나 인근 주민들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있으며, 용이한 시공 방법으로 내구성이 강한 흙 포장을 행할 수 있는 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도로포장은 도로면을 보호 강화하고 평탄성을 높여 사람의 통행과 차량의 주행을 편하게 하기 위하여 처리된 노면구조물로서, 여러 층으로 이루어진 층구조이며, 각 층은 각각의 역할을 분담하게 된다.

도로포장은 표층부의 재질에 따라 역청계(아스팔트) 포장, 콘크리트계 포장 및 블록 포장으로 크게 분류되는 데, 역청계 포장은 표층부가 아스팔트 또는 타르에 의해 고결된 쇄석 등의 골재로 되어 있는 것으로, 아스팔트 포장, 타르 포장 등과 같이 부르고 있으며, 현재 세계 각국의 도로의 대부분을 차지하고 있고, 그 종류도 대단히 많다.

콘크리트계 포장은 표층부에 콘크리트를 포설한 것인 데, 콘크리트 뿐이거나 콘크리트에 철망을 삽입한 보통의 콘크리트 포장 외에, 철근 콘크리트 포장, 프리스트레스트 콘크리트 포장 등이 있으며, 블록포장은 돌, 벽돌, 시멘트, 나무, 아스팔트 등의 각종 블록을 표층부에 깔아서 된 것으로, 현재 차도에는 별로 쓰이지 않고, 보도나 광장 등에 쓰이고 있을 뿐이다.

한편, 최근에는 환경 친화적이면서도 인체에 해를 끼치지 않는 흙을 이용한 포장공법이 자전거 전용 도로 및 보도에 적용되고 있는 추세이다. 그러나, 대부분의 흙 포장 시공 방법은 시멘트나 폴리머를 주바인더로 첨가하고, 기능을 개선하기 위한 첨가제로서 소석회, 석고, 석회석, 고로슬래그, 플라이 애쉬, 메타카올린, 실리카퓸 등의 포졸란 물질을 사용하고 있다.

또한, 종래의 시멘트나 아스팔트를 주성분으로 하는 포장 방법은 매우 손쉬운 작업성과 저렴한 가격으로 많은 분야에서 시공되고 있지만 시멘트를 생산하기 위해서 석탄 또는 석유를 필요로 하며, 소비되는 석탄자원과 석유자원은 연소 과정에서 막대한 CO₂가스를 발생시키고, 시멘트의 원료로 사용되는 석회석은 CaCO₃로 구성되어 시멘트 생산시 CO₂가스를 발생시키는 주된 원료이기 때문에 시멘트의 사용 자체가 환경 오염을 유발하는 문제가 있다. 즉, 시멘트 생산으로 발생되는 CO₂ 가스는 환경오염 및 대기오염을 일으키는 주범 중의 하나이다.

뿐만 아니라, 시멘트나 아스팔트와 같은 포장재에 의한 포장층은 지하 생태계와 주변 생태계를 단절시키는 포장이고, 흙으로부터 인체에 유리한 성분들의 발산을 인위적으로 막아 희귀한 질병 등을 유발하기도 하였다. 최근 이러한 시멘트로 부터 발생되는 많은 환경적문제 등을 근거로 시멘트 사용량 저감에 대한 인식이 국제적으로 확산되고 있으며, 그 예로 소성(燒成)을 행하지 않는 재료의 사용 개념이 도입되고 있으며, 무기바인더로서 개발되는 여러 가지 비시멘트형 소재들이 등장하고 있다. 예를 들어, 지오폴리머(geopolymer) 혹은 미네랄폴리머(mineral polymer)나 인오르가닉폴리머(inorganic polymer)로 명명되는 새롭게 개발된 무기바인더가 있다. 그러나, 아직까지 지오폴리머 기술(geopolymer technique)에 의해 개발된 포장재는 전무한 실정이다.

이러한 환경적, 산업적 인식의 전환을 고려한 시멘트 저감형 제품 및 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 특허 제438138호에는 천연의 흙과 시멘트와 고화재 조성의 범위를 한정하고, 입자의 크기 조절을 통하여 우수한 물성을 유도한 기술이 기재되어 있고, 특허 제625172호는 황토성분이 있는 점성토나 사질토에 제지슬러지, 상수슬러지, 석분토의 조성에 혼화재, 팽창제, 보수제 등을 첨가한 흙 혼합물과 시멘트와 골재를 첨가하고 여기에 다시 수지를 첨가하여 치밀화한 것이 기재되어 있다. 그러나, 상기와 같은 기술은 여전히 시멘트의 접착력에 의존하는 기술들이고, 환경문제 개선에도 효과가 거의 없는 것이다.

또한, 특허 제504987호에는 흙 포장 공사에 있어서 플라이 애쉬나 제지 슬러지 등의 혼화제와 시멘트 및 안료, 소석회, 실리카퓸으로 구성된 토양 강화 개선재가 기재되어 있고, 특허 제789877호, 제570958호, 제581227호, 제775360호 등과 같은 대다수의 흙 포장관련 특허들은 상기 설명한 바와 같이 시멘트에 첨가제 등을 통하여 기능을 향상시킨 포장기술이다.

흙 포장은 사람들이 자주 이용하는 산책로나 공원, 운동장, 인도 등에서의 포장재이기 때문에 자연상태의 흙이나 친환경적 소재를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 이 포장재의 시공을 위한 자연훼손이나 파괴 등은 2차 환경오염을 일으키기 때문에 바람직하지 않다. 뿐만 아니라, 흙만을 이용한 포장재는 빗물에 의해서 손상되는 경우가 많으며, 시멘트의 대체 소재에 대한 대안은 아직도 미흡한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 흙만을 이용하는 포장재가 쉽게 손상되는 단점을 해결하고, 시멘트를 사용하지 않아 친환경적이면서도 인체에 해를 미치지 않고 내구성이 강한 흙 포장용 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 흙 포장용 조성물에 의해서 산성 토양의 중화 혹은 약 알칼리화를 도모하며, 자연 환경 파괴를 최소화하는 흙 포장용 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적의 조성물을 이용하여 친환경적인 흙 포장 시공 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적들 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토 등과 같은 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물 과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 흙 포장용 조성물을 이용하되 상기 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계; 상기 흙 포장용 조성물을 기층위에 포설하는 단계; 진동롤러나 콤팩터 등을 이용하여 다짐하는 단계; 다짐한 포장면 위에 전기장판 등의 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연양생하여 고화시키는 단계로 구성되는 흙 포장 시공 방법으로 시공함으로써 흙에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되어 내구성이 강한 흙 포장을 행할 수 있도록 하였다.

본 발명에 따른 흙 포장은 시멘트 미사용으로 인하여 시멘트 생산시에 발생되는 CO₂ 가스의 방출을 억제하여 교토의정서에 의한 CO₂ 발생에 대한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 대기오염을 줄일 수 있고, 시멘트 독성인 Cr⁶⁺등의 발생을 원천적으로 봉쇄할 수 있어 환경 오염을 유발하지 않고 포장된 도로를 이용하는 사람은 물론 시공자나 인근 주민들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있으며, 용이한 시공 방법으로 내구성이 강한 흙 포장을 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 흙 포장용 조성물은 마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토 등과 같은 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 것으로 특징지워진다.

또한, 본 발명에 따른 흙 포장 시공 방법은 마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토 등과 같은 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계; 상기 흙 포장용 조성물을 기층위에 포설하는 단계; 진동롤러나 콤팩터 등을 이용하여 다짐하는 단계; 다짐한 포장면 위에 전기장판 등의 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연양생하여 고화시키는 단계로 구성되는 것으로 특징지워진다.

본 발명에서 사용되는 토양은 일반적으로 지표에서 얻어지는 붉은 색의 진흙(적점토)과 황토 등의 점질토와, 고령토, 백토, 마사토 등의 사질토 등이 가능하며, 토양의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 대체로 입경이 0.8 ∼ 0.005mm인 실트성분과 세립질 및 과립의 입자가 30% : 40% : 30% 정도의 비율로 적당히 섞여있는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에서는 여러 가지 점토입자의 특성이 골고루 섞여 있는 규석광산으로부터 발생된 표층토를 사용하였다. 상기 표층토는 입자의 크기가 212㎛ 미만(평균입경이 50㎛)인 것 30 ~ 50wt%의 범위를 가지며, 212㎛ 이상 ∼ 2mm 이하의 입자가 50 ~ 70wt% 범위인 것으로 점질과 사질이 적당히 혼합되어 있는 특징이 있다.

바인더에서 광물질 분말은 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 것을 사용한다.

상기 광물질 분말에는 인체에 해를 끼치지 중금속이 함유되지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 성분 이외에 미량의 원소들이 함유될 수도 있고, 상기 성분들 중에서 일부가 함유되지 않거나 다른 성분들로 치환된 광물질도 사용 가능하다. 또한, 광물질 분말의 원소 구성비는 특별히 제한되는 것은 아니지만, C, O, Mg, Al, Si, S, Cl 및 Ca는 반드시 함유되어야 하며, 각각의 원소들의 기능이 명확하게 규명되지는 않았지만 상기의 원소들 각각이 함유되지 않았을 경우에는 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 없다.

상기 광물질 분말은 200 ∼ 325메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것을 사용하는 것이 효과적이며, 입도가 200메쉬 미만일 경우에는 시공되는 흙 포장의 강도가 만족스럽지 못한 문제점이 있고, 325메쉬를 초과할 경우에는 제조 원가가 상승되어 경제적이지 못하다.

한편, 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로는 Li ,Na, K, Rb, Cs, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg의 염화물을 의미하는 것으로 1종 이상이 사용되어야 하고, 클러스터화된 물에 의해서 미네랄 입자가 콜로이드 용액을 형성하고, 형성된 콜로이드 용액은 광물질 분말의 미네랄과 결합하여 바인더로서의 기능을 나타내게 된다.

보통 물은 35개 내외의 물분자가 연결되어 대단히 큰 클러스터를 이루고 있으며, 아황산가스, 탄산가스, 일산화탄소, 염소 가스등이 물에 녹아 들어가면 이것들이 물분자의 클러스터 사이에 붙어 엉키게 될 뿐만 아니라 이들 가스류가 물에 용해되어 황산, 아황산, 탄산, 염산등으로 되면서 물을 산성화시키고, 수은, 납, 카드뮴, 알루미늄을 비롯한 유독중금속류도 클러스터에 엉키게 된다. 이렇게 물을 산성화시키는 가스류나 유독금속을 포함하고 있는 클러스터가 큰 물은 인체에 유해한 효과를 나타낼 뿐만 아니라 본 발명에서는 결합력의 저하 원인이 되어 본 발명에서 얻고자 하는 효과가 발현되지 않게 된다.

따라서, 본 발명에서는 4 ∼ 14㎛대의 원적외선방사, 자화처리, 초음파처리 등을 통하여 물분자의 클러스터를 5 ∼ 6개의 분자로 세분화하여 물분자의 클러스터 사이에 엉키어있던 유독가스를 공중으로 날려보내고 중금속류는 침전시켜 상등 액만을 취한 클러스터화된 물을 사용한다.

클러스터화된 물은 공지된 다양한 방법으로 제조 가능하고, 공지된 안정화 방법으로 안정화시킨 것을 사용하는 것이 바람직하며, 클러스터화되지 않은 물을 본 발명에서 사용할 경우에는 바인더의 결합력이 저하되는 문제점이 있다.

클러스터화된 물에 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 투입하여 용해한다. 이 때 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물의 사용량은 클러스터화된 물의 중량에 대하여 1 ∼ 60중량%의 양을 사용하는 것이 효과적이며, 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물이 1중량% 미만으로 사용될 경우에는 광물질 분말로부터 유래되는 미네랄 성분과의 결합력이 저하되는 단점이 있고, 60중량%를 초과할 경우에는 첨가 상승 효과가 미약하다.

클러스터화된 물에 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속염화물을 용해시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제를 제조한다.

희토류 원소로는 란탄늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로피움, 가돌리늄, 테르비움, 디스프로슘, 홀미움, 에르비움, 투리움, 이트븀, 루테늄, 스칸듐, 이트륨 등이 사용 가능하며, 게르마늄도 사용 가능하다. 희토류 원소를 소량 함유하는 물은 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속염화물의 보조제로서의 기능을 수행함과 동시에 살균 및 정균 작용에 의하여 미네랄과 콜로이드 용액의 결합이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 한다. 희토류 원소의 함유량은 전체 클러스터화된 물의 중량에 대하여 1중량% 미만으로 사용하는 것이 효과적이며, 희토류 원소를 함유하는 물에서도 물은 클러스터화된 물을 사용한다.

한편, 제조되는 액상의 결합제에 pH 조절제를 사용하여 제조되는 제품의 pH가 약알칼리성이 되도록 하며, pH 조절제의 사용량은 요구되는 pH에 따라 적절히 조절될 수 있다.

상기와 같이 제조되는 액상의 결합제와 광물질 분말은 각각 10 ∼ 90중량%의 양으로 혼합되어 흙 포장용 바인더 조성물이 제조된다. 액상의 결합제가 10중량% 미만이거나 광물질 분말이 90중량%를 초과할 경우에는 시공되는 흙 포장도로의 강도가 낮고, 경화 시간이 오래 소요되는 단점이 있으며, 액상의 결합제가 90중량%를 초과하거나 광물질 분말이 10중량% 미만일 경우에는 흙 포장도로의 강도는 향상되지만 시공이 용이하지 못한 문제점이 있다.

액상의 결합제와 광물질 분말이 혼합되면 급격하게 응축 및 경화가 발생하게 되므로 사용하기 직전에 혼합하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계; 상기 흙 포장용 조성물을 기층위에 포설하는 단계; 진동롤러나 콤팩터 등을 이용하여 다짐하는 단계; 다짐한 포장면 위에 전기장판 등의 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연양생하여 고화시키는 단계를 행하여 흙 포장 시공을 행한다.

본 발명의 흙 포장용 조성물을 이용한 흙 포장 시공방법에 있어서 흙 포장용 조성물의 배합은 건식, 반건식, 습식으로 상기 설명한 조성 비율에 따라서 배합할 수 있다.

상기 흙 포장용 조성물 준비단계, 포설단계, 다짐단계는 흙 포장을 균일하고 완전하게 시공할 수 있는 방법이라면, 특별히 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 선택하여 적용할 수 있다.

흙 포장용 조성물을 이용한 흙 포장 시공에 있어서 다짐이 완료된 표층면의 양생은 25 ∼ 80℃의 온도에서 양생하며, 하절기에는 자연 양생이 가능하지만 하절기를 제외한 시기에는 빠른 보행 및 통행을 위해서 경화를 촉진하기 위해서는 시중에서 판매되고 있는 양생포나 비닐 등을 이용하여 표층면을 덮고 스팀이나 온풍기를 이용하여 양생할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 (주)세기센추리에서 판매하고 있는 건조매트(롤러형, 원적외선이 방사되는 난방용 필름 80℃ 발열)를 이용하여 60℃하에 4시간 이상 보온 양생하여 1일 후에 보행이 가능하도록 할 수 있다.

본 발명의 흙 포장재용 조성물을 이용한 흙 포장 시공의 작용 기전은 명확히 밝혀지지는 않았지만 무기질과 클러스터화된 물이 흙과 함께 강하게 결합되어 높은 강도를 나타낼 뿐만 아니라 시멘트나 합성수지의 사용없이 무기질만으로 흙 포장 시공이 가능해진다..

즉, 무기질 및 흙의 무기물이 클로스터화된 물에 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되어 기존의 시멘트의 유해성을 차단하고, 압축강도가 10 ~ 30MPa인 포장기반을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 흙 포장 시공시의 작용매카니즘을 설명하는 모식도이다.

Claims

마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙 포장용 조성물.
마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 토양 50 ∼ 90중량%와 C 5 ∼ 81.7%, O 20 ∼ 86.7%, Mg 1 ∼ 67.7%, Al 1 ∼ 67.7%, Si 3 ∼ 69.7%, S 0.5 ∼ 67.2%, Cl 0.5 ∼ 67.2%, Ca 2 ∼ 68.7%, Ti 0.1 ∼ 66.8%, Mn 0.05 ∼ 66.75%, Fe 0.05 ∼ 66.75% 및 In 0.1 ∼ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ∼ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 클러스터화된 물에 투입하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ∼ 90중량%로 구성되는 바인더 10 ∼ 40중량%로 구성되는 흙 포장용 조성물을 준비하는 단계; 상기 흙 포장용 조성물을 기층위에 포설하는 단계; 진동롤러 또는 콤팩터를 이용하여 다짐하는 단계; 다짐한 포장면 위에 가열장치가 부착된 양생기구를 포설하고 양생하거나 자연양생하여 고화시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙 포장 시공 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 양생은 25 ∼ 80℃의 온도에서 행하는 것을 특징으로 하는 흙 포장 시공 방법.