KR20110072339A - 경화토 포장재 및 그 포장방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경화토 포장재 및 그 포장방법에 관한 것으로, 미세입자의 박리를 줄이고 포장체 내부에 수분을 함유하고 있는 시간을 연장시켜 포장체의 먼지발생을 억제시키고, 자외선에 의해 포장체 표면의 수명을 단축시켜 포장 후 시간이 경과하면 포장체 표면에 흙의 굵은 입자가 소량을 박리되도록 하여 천연 흙포장의 질감을 높이도록 하는 것이다.

이를 위하여 본 발명의 경화토 포장재는 흙 100중량부, 고화제 5∼20중량부, 분산제 0.1∼3중량부, 물 1∼20중량부, 고흡수성 수지 0.001∼0.1중량부 및 수용성 수지 0.1∼10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

경화토, 포장, 흙, 고흡수성 수지, 수용성 수지, 분산제

Description

경화토 포장재 및 그 포장방법{Soil paving composition for paved road and Pavement method thereof}

본 발명은 경화토 포장재 및 그 포장방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흙, 고화제, 분산제, 물, 고흡수성 수지 및 수용성 수지를 포함하여 경화토 포장재를 제조하고, 이를 이용하여 보조기층의 상부를 포장함으로써, 미관이 우수하고, 시공이 용이하며 친환경적인 바닥포장을 실현하는 것이다.

사람들이 자주 이용하는 각종 스포츠 시설의 운동장과 공원의 산책로, 보도, 특히 문화 유적지의 고풍스런 풍취를 유지하기 위하여 시공포장 재료로서 자연상태의 흙 또는 마사토를 이용하는 것이 가장 바람직하다.

그러나, 흙으로 부지나 도로에 포장할 경우, 장마 시에는 배수성이 좋지 않아 질퍽 거려 운동이나 산책, 관람시 많은 불편함이 따른다. 특히, 학교운동장의 경우는 동절기에 눈이나 비가 포장면의 흙과 함께 동결되면, 완전히 해동될 때까지는 운동장에서의 운동이나 행사에 큰 제약을 받아왔다.

따라서, 자연상태의 흙 또는 마사토를 이용하는 포장방법은 자연 흙의 특성 상 투수성과 안정성이 떨어지므로 그대로 이용하는 것은 현실적으로 어려운 일이 다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 포장 공법에는 콘크리트 포장공법, 아스팔트 포장공법, 마사토와 생석회를 혼합하여 전압다짐한 공법, 흙과 시멘트를 혼합하여 다짐한 공법, 흙과 토양 경화제를 다량 혼합하여 지반을 고화시키는 공법이 현재 진행되고 있다.

그러나 상기 콘크리트 포장공법 및 아스팔트 포장공법은 강도나 내구성 면에서 우수하나 주로 사용되는 포장재료가 아스팔트와 콘크리트로서, 이들의 주원료인 아스콘과 시멘트가 고가이므로 공사원가가 상승되고, 상기 아스팔트와 콘크리트는 모래와 골재를 단순히 아스콘 또는 시멘트에 의해 물리적인 결합상태만 유지하여 도로의 포장을 수행하므로, 빗물 등에 의해 오염성분이 녹아내리거나 화학적 반응에 의해 주변 토양을 악화시킬 뿐만 아니라 콘크리트의 경우 너무 딱딱해 보행감이 좋지 못하고, 아스팔트의 경우 고온에서 쉬 물러지는 단점을 갖는다. 또한 콘크리트와 아스팔트의 색상은 친환경성이 미흡하여, 사람들이 자연과 더불어 자주 이용하는 목적의 공원 산책로 또는 광장, 특히 자연경관을 중시하는 문화 유적지의 주변경관을 해칠 수 있다.

다른 공법으로서, 마사토와 생석회를 혼합하여 전압다짐한 공법은 보행성 및 친환경성은 우수하나, 내구성이 떨어져 잦은 유지보수가 뒤따르는 단점이 있다.

따라서 최근에는 환경친화적이면서도 자연경관을 살릴 수 있고, 구하기 쉬우면서도 비용이 저렴한 흙을 포장재료로 사용하는 공법으로서, 흙과 시멘트를 혼합하여 다짐한 공법 또는 흙과 토양 경화제를 다량 혼합하여 지반을 고화시키는 공법 이시도되고 있다.

흙은 여러 가지의 암석이 풍화되어 제자리에 남거나 여러 자연작용으로 운반 퇴적된 부드러운 지표층을 의미하며, 그 구성은 무기질과 생물의 유체가 퇴적된 유기질로 이루어져 있으므로 도로를 포장하는 재료로 흙을 사용한다는 것은 주위의 경관을 해치지 않게 되고 오염의 우려가 없는 매우 자연친화적인 재료이므로 도로 포장조성물로 손색이 없다. 그러나 흙은 매우 다양한 성분을 함유하고 있는 비교적 작은 덩어리의 형태로 결속력이 현저히 떨어지는 재료이므로 이를 그대로 도로 포장재로 사용하기란 용이한 일이 아니다.

이러한 흙을 포장재로 사용하기 위하여 선등록된 대한민국 특허등록 제570958호는 환경친화적이며 속경성 및 고강도 특성을 가지는 흙포장용 조성물에 대하여 개시하고 있다. 상기 대한민국 특허등록 제570958호는 아윈계 광물을 주성분으로 하는 클링커 분말 25 내지 45중량%, 시멘트 10 내지 30중량%, 고로 슬래그 미분말 10 내지 40중량%, 무수석고 10 내지 30중량%, 알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염, 알칼리금속황산염, 알칼리금속규산염, 알칼리금속수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 강도촉진제 0.1 내지 3중량%, 및 유기산, 유기산의 염류, 인산, 인산염류, 붕산, 알칼리금속붕산염, 규불화물, 전분, 당류 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 응결지연제 0.1 내지 3중량%로 이루어진 첨가물을 흙 1㎥에 80~250kg 포함시킨 것을 특징으로 하는 흙포장용 조성물을 제시하고 있다.

또한, 대한민국 특허등록 제590392호는 흙 고화재 및 이를 이용한 흙의 고화 방법에 대하여 개시하고 있다. 상기 대한민국 특허등록 제590392호는 칼슘알루미네이트(3CaO·5Al₂O₃), 트리칼슘실리케이트(3CaO·SiO₂), 칼슘설포알루미네이트(4CaO·3Al₂O₃·SO₃) 및 칼슘, 철, 마그네슘 실리케이트[(Ca, Fe, Mg)SiO₃]를 함유하는 통상의 시멘트조성물 80∼90 중량%와 탈황 석고 0.5∼5 중량% 및 흄드 실리카 또는 플라이 애쉬 5∼15 중량%의 조성물을 일정한 온도에서 건식으로 고속 교반하여 혼합한 흙 고화재에 대하여 제시하고 있다.

그러나 상기한 선등록 특허들은 모두 과량의 고화재나 결합재를 사용하지 않는 이상 포장체의 미세입자의 박리현상이 심해 먼지발생을 억제할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 흙포장이 갖는 제반문제점을 해결하기 위한 것으로, 흙에 고화재, 분산재, 물, 고흡수성 수지 및 수용성 수지를 포함하여 경화토 포장재를 제조함으로써, 미세입자의 박리를 줄이고 포장체 내부에 수분을 함유하고 있는 시간을 연장시켜 포장체의 먼지발생을 억제시키고, 자외선에 의해 포장체 표면의 수명을 단축시켜 포장 후 시간이 경과하면 포장체 표면에 흙의 굵은 입자가 소량을 박리되도록 하여 천연 흙포장의 질감을 높이도록 하는 경화토 포장재 및 그 포장방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 경화토 포장재는 흙 100중량부, 고화제 5∼20중량부, 분산제 0.1∼3중량부, 물 1∼20중량부, 고흡수성 수지 0.001∼0.1중량부 및 수용성 수지 0.1∼10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 수용성수지는 수용성아크릴수지, 수용성우레탄수지 및 수용성에폭시수지로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 한다.

또한 상기 경화토 포장재에 무기질 안료 0.5∼5중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 흙은 마사토, 사질토 및 이들의 혼합물 중 어느 하나이고, 상기 고흡수성수지는 그래프트 중합에 의한 전분계 폴리머, 카복시 메틸화에 의한 셀룰로스계 폴리머 및 가교제공 중합에 의한 합성고분자계 폴리머 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 한다.

그리고 그 포장방법은 상기 경화토 포장재를 보조기층의 상부에 포설하는 단계와, 상기 포설된 포장재의 표면을 정리하는 단계와, 상기 표면이 정리된 포장재를 양생하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 미세입자의 박리를 줄이고 포장체 내부에 수분을 함유하고 있는 시간을 연장시킴으로써 종래 흙포장의 문제점인 미세먼지의 발생을 방지하는 효과를 제공한다.

또한 흙포장의 질감을 최대로 하여 자연친화적인 포장체를 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 경화토 포장재에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 배합, 혼합비는 별도의 설명이 없다면 모두 경화토 포장재 내의 흙 100중량부를 기준으로 하는 것이다.

본 발명의 경화토 포장재는 흙, 고화제, 분산제, 물, 고흡수성 수지 및 수용성 수지를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 흙은 본 발명의 주 구성물로서 현장에서 체취한 흙을 그대로 사용할 수도 있으며, 더욱 바람직하게는 마사토, 사질토 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용한다. 아울러 현장의 상황에 따라 최대입자의 크기가 19mm, 13mm, 10mm, 8mm, 5mm 또는 3mm 미만 중 어느 하나가 되도록 하여 사용하도록 하며, 일정한 규격을 갖도록 함이 바람직하나, 이를 반드시 제한하지는 않는다.

그리고 상기 고화제는 상기 흙 입자들을 1차 결속하여 포장의 내구성을 높이는 것으로, 시멘트 또는 석회를 이용할 수 있는 바, 포장재 내에서 5∼20중량부의 범위 내에서 사용하는 바, 상기 고화제가 5 중량부 미만이 되면 1차 결속의 효과가 미미하여 포장체로서의 기능이 저하되고 20중량부를 초과하면 과량이 되어 친환경적인 포장재로서의 기능이 미미하게 되기 때문이다.

또한 상기 분산제는 고화제와 마사토 또는 사질토를 물과 혼합하거나 현장 포설할 시 제품의 품질 및 작업효율을 높이기 위해서 사용되는 것으로, 폴리올레핀계 왁스(polyolefin wax), 칼슘 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 아마이드 왁스 등을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서 상기 분산제는 포장재 내에서 0.1∼3중량부의 범위 내에서 사용하는 바, 상기 분산제가 0.1중량부 미만이면 그 효과가 미미하여 분산이 용이하게 이루어지지 않고 3중량부를 초과하더라도 더 이상의 분산효과가 나타나지 않고 제품의 원가만 상승하기 때문이다.

그리고 상기 물은 고화제의 수화반응을 일으켜 흙과 고화제의 분산을 막고 일체화된 포장체로서의 결속을 다지기 위한 것으로, 그 사용량을 제한하는 것은 아니나 바람직하게는 포장재 내에서 1∼20중량부의 범위 내에서 사용하는 바, 상기 물이 1중량부 미만이 되면 수화반응이 어렵고 20중량부를 초과하면 과량이 되어 양생시간이 길어지며 내구성이 좋지 못하게 되기 때문이다. 이때 상기 물의 혼합량을 조절함으로써, 습식과 건식포장을 할 수 있게 된다.

또한 고흡수성 수지는 하절기 포장체의 온도를 낮추고, 포장체 내부에 수분을 함유하고 있는 시간을 연장시켜 포장체의 먼지발생을 억제시키는 효과를 내기 위한 것으로, 그래프트 중합에 의한 전분계 폴리머, 카복시 메틸화에 의한 셀룰로 스계 폴리머 및 가교제공 중합에 의한 합성고분자계 폴리머 중 선택된 1종 또는 2종의 혼합수지를 사용할 수 있다. 그리고 상기 고흡수성 수지는 포장재 내에서 0.001∼0.1중량부의 범위 내에서 사용되는 바, 상기 고흡수성 수지가 0.001중량부 미만이 되면 그 효과가 미미하게 되고, 0.1중량부를 초과하면 과량이 되어 포장재의 제조원가가 상승됨은 물론 포장체의 물성이 오히려 저하될 우려가 있기 때문이다.

그리고 상기 수용성 수지는 포장체의 미세입자의 박리를 줄임으로써 먼지발생을 억제하고, 고화제와 흙, 물로 이루어진 포장체의 내부 결속을 더욱 견고히 하기 위한 것이다. 아울러 최종적으로는 자외선에 의해여 포장체 표면의 수명을 단축시켜 포장 후 시간이 경과함에 따라 포장체의 표면에 흙의 굵은 입자가 소량으로 박리되도록 하여, 천연 흙포장의 질감을 높일 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 수용성 수지로는 수용성아크릴수지, 수용성우레탄수지 및 수용성에폭시수지로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 사용할 수 있으나, 이를 반드시 제한하지 않으며 기타 다른 종류의 수용성 수지 역시 사용가능함은 물론이다. 또한 상기 수용성 수지는 포장재 내에서 0.1∼10중량부의 범위 내에서 사용가능한 바, 상기 수용성 수지가 0.1중량부 미만이면 그 효과가 미미하게 되고 10중량부를 초과할 경우 과량이 되어 제품의 원가가 상승함은 물론 포장체의 물성이 저하될 수 있기 때문이다.

아울러, 포장하고자 하는 현장의 여건에 따라 다양한 칼라가 요구될 경우, 상기 포장재에 무기질 안료를 추가로 포함할 수 있는 데, 상기 무기질 안료는 일반적으로 포장재에서 사용되고 있는 것은 모두 사용가능하며 그 색상을 제한하지도 않는다. 그리고 상기 무기질 안료는 포장재 내에서 0.5∼5중량부의 범위 내에서 사용되는 바, 상기 무기질 안료가 0.5중량부 미만이 되면 색상의 발현이 어렵고 5중량부를 초과하게 되면 포장체의 물성에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

상기에서와 같이 본 발명의 경화토 포장재는 흙 100중량부, 고화제 5∼20중량부, 분산제 0.1∼3중량부, 물 1∼20중량부, 고흡수성 수지 0.001∼0.1중량부 및 수용성 수지 0.1∼10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로, 이외에도 무기질 안료가 추가될 수 있음은 물론, 기타 일반적인 포장재에서 사용되는 다른 구성물을 추가로 포함할 수 있음은 당연하다.

이하 본 발명에 따른 경화토 포장재의 포장방법을 설명한다.

본 발명의 경화토 포장재는 공원의 산책로, 보도, 각종 스포츠 시설의 운동장, 문화 유적지는 물론 도로의 포장 등에도 적용가능하다.

먼저 상기와 같은 구성으로 되는 경화토 포장재를 준비한 후, 상기 준비된 경화토 포장재를 보조기층의 상부에 포설한다. 상기 보조기층은 통상의 방법에 따라 마련된 것으로, 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 경화토 포장재가 포설되면, 상기 포설된 포장재의 표면을 정리하는 데, 수분의 함유량, 즉 물의 함유량에 따라 습식과 건식으로 구분할 수 있다. 습식은 통상의 물콘크리트 타설방법과 같이, 타설 후 포장재의 표면을 밀대 등으로 정리하며, 건식의 경우 린콘크리트의 타설방법과 같이 포설 후 로라로 다짐하도록 하는 것으로, 그 표면의 정리방법을 제한하지 않는다.

그리고 상기 포장재의 표면이 정리되면, 이를 양생하고 줄눈처리하여 포장체의 포장을 완성하는 것이다. 이때 상기 양생, 줄눈처리 등의 과정은 통상의 포장재 포장방법에 따른다.

이상에서와 같이, 본 발명의 경화토 포장재 및 그 포장방법에 따르면, 포장체의 표면을 흙으로 포장하여 친환경적인 느낌을 줄 수 있음은 물론, 미세먼지의 발생을 억제하면서도 표면에 굵은 흙 입자가 박리될 수 있어 천연 흙포장의 질감을 최대한 높일 수있도록 한 것이다.

Claims (5)

1. 경화토 포장재에 있어서,

   흙 100중량부, 고화제 5∼20중량부, 분산제 0.1∼3중량부, 물 1∼20중량부, 고흡수성 수지 0.001∼0.1중량부 및 수용성 수지 0.1∼10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경화토 포장재.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수용성수지는 수용성아크릴수지, 수용성우레탄수지 및 수용성에폭시수지로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 하는 경화토 포장재.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 경화토 포장재에 무기질 안료 0.5∼5중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 경화토 포장재.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 흙은 마사토, 사질토 및 이들의 혼합물 중 어느 하나이고,

   상기 고흡수성수지는 그래프트 중합에 의한 전분계 폴리머, 카복시 메틸화에 의한 셀룰로스계 폴리머 및 가교제공 중합에 의한 합성고분자계 폴리머 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 하는 경화토 포장재.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 경화토 포장재를 준비하는 단계와,

   상기 준비된 경화토 포장재를 보조기층의 상부에 포설하는 단계와,

   상기 포설된 포장재의 표면을 정리하는 단계와,

   상기 표면이 정리된 포장재를 양생하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경화토 포장재의 포장방법.