KR20140115119A

KR20140115119A - 무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물 및 그 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법

Info

Publication number: KR20140115119A
Application number: KR1020130029813A
Authority: KR
Inventors: 손재호
Original assignee: 광진산업개발(주)
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-09-30

Abstract

본 발명은 무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물 및 그 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법에 관한 것으로, 소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 골재 40 ∼ 60 중량부, 제올라이트 20 ∼ 40 중량부, 포틀랜드 시멘트 또는 플라이애쉬 시멘트 7 ∼ 21 중량부, 알루미나 시멘트 3 ∼ 7 중량부, 무수석고 3 ∼ 7 중량부, 감수제 0.05 중량부, 소포제 0.1 중량부, 지연제 0.11 중량부, 분리방지제 0.005 중량부를 포함하는 황토 도로 포장 조성물을 구비하고; 도로 포장할 시공지를 정리하고, 통상의 방법으로 보조 기층을 형성하여 다짐하는 시공지 정리 및 보조기층 형성 단계(S1); 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 보조기층에 50 ∼ 150㎜의 두께로 포설하여 하부표층을 형성하는 하부표층 형성 단계(S2); 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 하부표층에 50 ∼ 100㎜의 두께로 포설하여 상부표층을 형성하되, 양쪽 가장자리에서 중앙 부분으로 갈수록 높아져, 중앙이 볼록한 구조 상부 표층을 형성하는 상부표층 형성 단계(S3); 도로 포장된 도로를 통상의 방법으로 양생하는 양생 단계(S4)로 도로 포장이 완료되어, 황토 도로 포장 조성물로 포장된 도로가 친환경적이고, 내구성과 강도가 우수하며, 무수축성의 특성이 있는 것이다.

Description

무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물 및 그 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법{the pavement composition with non-shrinkage for soil road and the construction method for road paving therewith}

일반적으로 보도나 공원, 산책로, 아파트 내부 도로 시공을 위해 아스팔트나 시멘트 콘크리트 또는 탄성포장재와 같은 도로 포장재로 도로를 포장하고 있으며, 이러한 아스팔트나 시멘트 콘크리트는 비교적 높은 강도를 가지며 시공이 용이한 이점이 있으며, 최근에는 황토가 포함된 황토 포장재가 개발되어 있다.

그래서 환경친화적인 기능성 포장을 제공하고자 하는 목적을 갖고 황토를 원료로 사용하여 포장도로를 형성하고자 개시된 선행기술들을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제408594호에서는 황토도로포장재와 그 제조방법이 개시되어 있는바, 압축강도가 높으면서 황토색상을 그대로 유지할 수 있는 도로포장재를 제공하기 위한 수단으로, 황토입자가 균일하고 미세하게 가공된 고순도 황토분말을 시멘트와 배합하되, 도로의 용도에 따라 시멘트와 최적 강도를 유지할 수 있는 비율로 황토를 배합하며, 시멘트 배합양의 증가에 따른 황토포장재의 회색화를 보완하기 위하여 무기안료인 산화철을 첨가하여 황토와 같은 색을 발현시키고자 하는 기술이 개시되어 있으며, 또 한편, 대한민국 특허공보 제0924133호는, 황토분말 15~50중량%, 석회분말 10~40중량%, 규석광물 입자 20~50중량% 및 수용성 토양고화제 5~25중량%의 비율로 혼합하여 황토몰탈을 제조하는 단계; 자연토 또는 마사토로 되는 주재료 70~90중량%에 상기 황토몰탈 10~30중량%를 첨가하여 건비빔하는 단계; 및 상기 건비빔 단계에서 얻어진 건비빔 조성물에 슬럼프치가 7~10㎝가 되도록 물을 첨가하여 혼합교반하는 습식비빔단계를 포함하는 황토도로용포장재 조성물 제조방법에 대한 내용이 게시되어 있다.

그러나 기존의 아스팔트나 시멘트 콘크리트 또는 탄성포장재와 같은 도로 포장재는 태양복사열을 흡수하지 못하고 대기에 전이시킴에 따라 대기 온도를 상승시키고, 공원이나 산책로 등의 경우에는 주위 자연환경과의 친화성이 떨어져 자연경관을 손상시키는 등의 문제점이 있고 특히 시멘트 콘크리트 포장은 수축과 팽창력이 높아 수축줄눈 간격은 2~3m를 표준으로 하고, 팽창줄눈 간격은 30m를 표준으로 하는 단점이 있으며, 탄성포장재는 내구성이 약해 빨리 탈루되는 문제점이 있다.

또한, 종래 일반적인 황토 포장재로 도로를 포장한 경우, 원적외선을 방사하여 인체에 유익한 다수의 효과를 제공하지만, 그 강도가 약하여 표면이 쉽게 부서지고, 충격 등에도 약한 단점과 일정한 강도를 주기 위하여 다량의 고화제 및 각종 첨가제를 혼합하여 실제 황토의 효용을 저하하는 문제도 있었다.

일부 황토 조성물 및 황토포장에서 이러한 문제점을 해결하기 위해 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 굴 껍질 등을 소성하는 방법으로 개발한 고화제성분 등을 사용하고 있으나, 그 사용에 있어서도 경제성, 내동해성, 내염해성, 내산성 등의 문제점과 균열이 발생하는 등의 문제점이 있다.

따라서, 황토가 포함된 도로 포장재로는, 포장면의 강도와 내구성이 뛰어나고, 강우 시 수분이 포장면을 침투하는 과정에서 직접적으로 수분을 흡수토록 하여 노면의 온도를 낮추어 열화현상을 완화하고, 각종 유해물질을 흡착함과 동시에 친환경 소재로 이루어져 유해물질을 방출하지 않으며, 함수량이 많아 포장으로 인한 열화현상을 방지하고 표면이 자연스러울 뿐 아니라 다양한 색상 및 무늬를 표현할 수 있는 미려한 도로포장방법의 제공이 요구된다고 할 수 있다.

그리고 앞서 예시한 특허에 따른 도로 포장재는, 시멘트나 석회 분말 등에 의해서, 황토 분말과의 결합력을 높이고자 하고 있으나, 도로 포장 후의, 내구성 내구력 및 강도가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 골재 40 ∼ 60 중량부, 제올라이트 20 ∼ 40 중량부, 포틀랜드 시멘트 또는 플라이애쉬 시멘트 7 ∼ 21 중량부, 알루미나 시멘트 3 ∼ 7 중량부, 무수석고 3 ∼ 7 중량부, 감수제 0.05 중량부, 소포제 0.1 중량부, 지연제 0.11 중량부, 분리방지제 0.005 중량부를 포함하는 황토 도로 포장 조성물을 구비하고; 도로 포장할 시공지를 정리하고, 통상의 방법으로 보조 기층을 형성하여 다짐하는 시공지 정리 및 보조기층 형성 단계(S1); 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 보조기층에 50 ∼ 150㎜의 두께로 포설하여 하부표층을 형성하는 하부표층 형성 단계(S2); 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 하부표층에 50 ∼ 100㎜의 두께로 포설하여 상부표층을 형성하되, 양쪽 가장자리에서 중앙 부분으로 갈수록 높아져, 중앙이 볼록한 구조 상부 표층을 형성하는 상부표층 형성 단계(S3); 도로 포장된 도로를 통상의 방법으로 양생하는 양생 단계(S4)로 도로 포장이 완료되어, 황토 도로 포장 조성물로 포장된 도로가 친환경적이고, 내구성과 강도가 우수하며, 무수축성의 특성을 가지도록 한다.

이와 같이 본 발명은, 소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 골재 40 ∼ 60 중량부, 제올라이트 20 ∼ 40 중량부, 포틀랜드 시멘트 또는 플라이애쉬 시멘트 7 ∼ 21 중량부, 알루미나 시멘트 3 ∼ 7 중량부, 무수석고 3 ∼ 7 중량부, 감수제 0.05 중량부, 소포제 0.1 중량부, 지연제 0.11 중량부, 분리방지제 0.005 중량부를 포함하는 황토 도로 포장 조성물을 구비하고; 도로 포장할 시공지를 정리하고, 통상의 방법으로 보조 기층을 형성하여 다짐하는 시공지 정리 및 보조기층 형성 단계(S1); 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 보조기층에 50 ∼ 150㎜의 두께로 포설하여 하부표층을 형성하는 하부표층 형성 단계(S2); 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 하부표층에 50 ∼ 100㎜의 두께로 포설하여 상부표층을 형성하되, 양쪽 가장자리에서 중앙 부분으로 갈수록 높아져, 중앙이 볼록한 구조 상부 표층을 형성하는 상부표층 형성 단계(S3); 도로 포장된 도로를 통상의 방법으로 양생하는 양생 단계(S4)로 도로 포장이 완료되어, 황토 도로 포장 조성물로 포장된 도로가 친환경적이고, 내구성과 강도가 우수하면, 무수축성을 가지는 효과가 있다.

더욱 자세하게는, 도로 포장에 사용한 황토 도로 포장 조성물에 포함된 소성황토와 제올라이트의 각 다공성의 공간에 수분조절기능과 오염물질을 흡착할 수 있도록 하면서, 투수계수를 확보하는 한편 황토성분으로부터 원적외선을 방출하여, 인체에 유익하고 소성황토와 제올라이트를 활용하여 불포화 탄화수소나 극성물질, 기타 유해물질의 흡착력을 높이며, 도로 포장재의 함수효과를 높여 포장재의 열화현상을 방지하여 포장재의 내구성을 높여주며, 시각적으로 미려한 황토색으로 자연과 조화를 이루며, 속경성, 고강도, 무수축성을 가지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법의 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법에 따라 포장된 도로의 단면 예시도.

본 발명에 따른 본 발명은 무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물을 우선 설명하고, 그 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법을 순차로 설명하며, 우선, 황토 도로 포장 조성물을 먼저 설명하면, 황토 도로 포장 조성물은 소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 골재 40 ∼ 60 중량부, 제올라이트 20 ∼ 40 중량부, 포틀랜드 시멘트 또는 플라이애쉬 시멘트 7 ∼ 21 중량부, 알루미나 시멘트 3 ∼ 7 중량부, 무수석고 3 ∼ 7 중량부, 감수제 0.05 중량부, 소포제 0.1 중량부, 지연제 0.11 중량부, 분리방지제 0.005 중량부를 로 구성한다.

먼저, 소성황토나 소성점토는 국내에서 생산되는 소성황토와 소성점토를 적용하고, 소성황토의 화학 조성은 다음 [표 1]에 나타내었다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	F
함량(％)	60.98	25.02	6.7	1.06	0.14	0.79
성분	Na₂O	K₂O	P₂O₅	MnO	Rh₂O₂	Other
함량(％)	0.84	3.17	0.1	0.12	0.36	0.72

한편, 소성황토의 분자구조는 벌집구조 형식인 복층구조여서 다공성 저장공간을 제공하며, 이 공간에 수분조절기능과 오염물질을 흡착할 수 있는 기능을 가지는데, 황토는 원적외선 방사율이 90% 가까이 되므로 인체의 혈액순환을 촉진하고 세포조직을 활성화하는 작용을 하며, 또한, 황토에는 인체의 신진대사에 필요한 미네랄 성분이 다량 포함되어 있고, 그 자체의 성질은 흡착성, 생분해성이 우수하며, 황토는 상기 원적외선 방사 기능뿐만 아니라 음이온을 방출하며, 탈취효과가 우수하고 곰팡이 및 유해세균의 발생을 방지하는 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있는데, 이러한 황토 성분의 특성으로, 소성황토가 포함된 도로 포장재로 포장된 도로에서는 원적외선을 방출하여 인체에 유익함을 주는 효과를 제공하게 되며, 이러한 소성황토는 소성점토를 사용하여도 같은 효과를 가지며, 이들 소성황토, 또는, 소성점토는 소성황토, 또는, 소성점토는 0.02 ∼ 2㎜의 입자 크기를 가진다.

그리고 골재는 KS F 2507, 2508에 적합한 부순골재로, 골재의 입도 분포는 13㎜ 체에서 90∼100％ 통과하고 5㎜ 체에서 15％ 통과하며, 2.5㎜ 체에서 5％ 통과하는 골재를 선정하였다.

그리고 제올라이트의 입도 분포를 보면, 제올라이트는 10㎜ 체를 90~100% 통과하고 5㎜ 체를 70~80% 통과하며, 0.08㎜ 체에 거의 다 남는 것을 사용하는데, 이 제올라이트의 화학 조성을 다음 [표 2]에 나타내었다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO
함량(％)	60.7	14.6	2.6	8.1	3.1
성분	Na₂O	K₂O	P₂O₅	H₂O	Other
함량(％)	1.2	0.3	0.17	6.2	3.03

한편, 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭하는 것으로, 이 제올라이트는 이온교환성을 가지며, 제올라이트는 결정구조 내에 교환 가능한 양이온을 함유하고 있기 때문에, 다른 양이온과 자유롭게 교환되며, 이러한 성질에 의해 제올라이트는 다량의 물을 흡착할 수가 있고 결정구조 내에 다른 미립물질을 흡착할 수가 있는 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착하는 성질이 있고, 질소 및 인의 제거 효율이 높으면서 암모니아성 질소를 효과적으로 처리하는 경제적인 생물학적 효과가 있다.

그리고 포틀랜드 시멘트는 1종 보통 포틀랜드 시멘트로, 본 발명에 적용되는 국내 회사 제품의 포틀랜드 시멘트에 대한 화학조성과 광물조성을 [표 5]와 [표 6]에 각각 나타내었다.

성분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO
함량(％)	21.33	3.91	2.41	60.71	1.99
성분	SO₃	TiO₂	K₂O	Na₂O	Blain(cm²/g)
함량(％)	2.3	0.28	1.01	0.18	3600

성분	C₃S	C₂S	C₃A	C₄AF	SM	HM
함량(％)	48.8	23.98	6.27	7.35	3.37	2.14

한편, 포틀랜드 시멘트는 플라이애쉬 시멘트로 대체될 수 있다.

그리고 알루미나 시멘트는 알루미나(Alumina) 성분이 45 ∼ 55％을 포함하는 알루미나 시멘트를 사용하는데, 주로, 알루미나 성분 50％ 이상인 국내 회사 제품을 사용하며, 국내 회사 제품의 알루미나 시멘트에 대한 화학조성과 광물조성을 [표 5]와 [표 6]에 각각 나타내었다.

성분	CaO	Al₂O₃	SiO₂	MgO	Fe₂O₃
함량(％)	35.44	54.5	6.07	0.57	0.81
성분	TiO₂	K₂O	Na₂O	Blain(cm²/g)
함량(%)	2.14	0.3	0.16	4800

성분	CA	C₂AS	CT	C₄AF	CA₂
함량(％)	72	20	5	3	-

한편, 알루미나 시멘트는 알루미나 성분이 많은 시멘트로 알루미산 석회염 시멘트에 속하고, 위 [표 5]와 [표 6]에 기재된 바와 같이, 알루미나 시멘트의 성분 범위는 상당히 넓은데, 알루미나 시멘트는 내화성이 우수하고, 또한, 알루미나 시멘트의 경화제는 규산염시멘트와 달리 알칼리를 방출하지 않으므로, 철근의 방청보호력을 기대할 수 없어, 철근이 들어가지 않는 도로 포장에 적용되어, 친환경적인 효과가 있다.

또한, 무수석고에 대한 화학 조성을 [표 7]에 나타내었다.

성분	CaO	SO₃	Fe	Ti	K	Blain(cm²/g)
함량(％)	36.05	62.21	2.96	0.36	1.0	5000

한편, 무수석고는 경석고라고도 불리는 사방정계(斜方晶系)의 광물로, 결정수를 갖지 않는 황산 칼슘염, 결정 석고를 500℃ 이상의 고온으로 구워 얻어진 것으로, 알루미나 시멘트와 적정 배합에서 속경성, 고강도성, 무수축성의 특성이 있다.

그리고 황토 도로 포장재 조성물에는 감수제(고성능 감수제를 사용하는 것이 바람직하다), 소포제, 지연제, 분리방지제와 같은 혼화제가 포함되며, 각 혼화제의 특성과 배합량(소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 각 혼화제의 배합량)을 [표 8]에 나타내었다.

혼화제	특성	사용량 (소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중 량부에 대한 중량부)
감수제	Polycarboxylate	0.05
소포제	Fatty acid	0.1
지연제	Tartaric acid	0.11
분리방지제	Starch	0.005

이렇게 소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 골재 40 ∼ 60 중량부, 제올라이트 20 ∼ 40 중량부, 포틀랜드 시멘트 또는 플라이애쉬 시멘트 7 ∼ 21 중량부, 알루미나 시멘트 3 ∼ 7 중량부, 무수석고 3 ∼ 7 중량부, 감수제 0.05 중량부, 소포제 0.1 중량부, 지연제 0.11 중량부, 분리방지제 0.005 중량부를 포함하는 황토 도로 포장 조성물을 구성한다.

이러한 황토 도로 포장 조성물에 대한 특성을 실험하기 위해서 혼화제(감수제, 소포제, 지연제, 분리방지제)를 제외한 나머지 배합물들에 대한 9개의 실시예를 구성하고, 이들 실시예에 따라, 알루미나 시멘트와 무수석고 배합비율에 따른 압축강도와 팽창 변화(길이 변화)를 측정하고, 9개의 각 실시예에 따른 배합비는 [표 9]와 [표 10]에 나타내었으며, 각 실시예에 따른 조성물 100 중량부에 대해서, 물 16 중량부의 비율로 혼합하여 실험용 도로 포장재를 구성하였다.

종류	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
소성황토	3	3	3	3	3
골재	50	50	50	50	50
제올라이트	30	30	30	30	30
포틀랜드 시멘트	7	7	7	7	7
알루미나 시멘트	3	3.5	4	4.5	5
무수석고	7	6.5	6	5.5	5

종류	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9
소성황토	3	3	3	3
골재	50	50	50	50
제올라이트	30	30	30	30
포틀랜드 시멘트	7	7	7	7
알루미나 시멘트	5.5	6	6.5	7
무수석고	4.5	4	3.5	3

그리고 앞서 준비한 9개의 실시예에 따른 실험용 도로 포장재의 압축 강도와 길이변화율에 대한 실험하였으며, 먼저, 실험용 도로 포장재의 압축강도 실험을 살펴보면, 각 실시예에 따라 제작된 시편은 50㎜ ×50㎜ ×50㎜ 크기로 제작되어, 1일 항습양생 후 탈형하여 항온수조에서 양생하며, 압축강도시험은 KS규격(KS L 5105:2007 주경성 시멘트 모르타르의 압축강도시험방법)에 준하여, 시편 제작 이후 1일, 3일, 7일, 28일 총 4회에 걸쳐서 수행하였으며, 각 실시예에 따른 압축강도결과는 다음 [표 11]에 나타내었다.

구분	압축 강도(MPa)
구분	1 일	3 일	7 일	28 일
실시예 1	29	crack	crack	crack
실시예 2	28	44	45	47
실시예 3	28	36	39	45
실시예 4	29	35	40	43
실시예 5	27	34	34	42
실시예 6	26	31	33	43
실시예 7	24	29	31	40
실시예 8	24	28	29	39
실시예 9	21	27	32	39

위 [표 11]에 보인 바와 같이, 초기 재령에서의 압축강도는 무수석고 함량이 알루미나 시멘트의 함량보다 많을 때 높게 보였고, 실시예 1과 실시예 4에 따른 도로 포장재 시편에서 가장 높은 29 MPa으로 보였으며, 재령 1일 이후의 압축강도는 무수석고 비율이 증가할수록 높게 나타났으나, 실시예 1에 따른 실험용 도로 포장재 시편은 팽창균열이 재령 1일 이후에 발생하여 압축강도 시험에서 제외하였다.

또한, 모든 배합예에서 재령 1일에 자전거도로, 주차장용 건설재료 품질기준인 21 MPa 이상의 압축강도를 보였으며, 재령 28일에는 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예, 실시예 7에 따른 실험용 도로 포장재 시편에서 40 MPa 이상의 우수한 압축강도를 보였다.

다음으로, 실험용 도로 포장재의 길이변화율 실험을 살펴보기에 앞서, 실제로, 무수축 특성을 파악하기 위해서, KS규격에서는 팽창률 시험을 실시하도록 규정하고 있으나, 팽창률시험으로는 수축 특성은 파악하기 어려우므로, 이를 대체하여 길이변화율을 실시하였으며, 앞서 [표 9]와 [표 10]에 기재한 9개의 실시예에 따른 실험용 도로 포장재로 KS L 5107(시멘트 오토클레이브 팽창도 시험방법)에 규정하는 25㎜ ×25㎜ ×285㎜ 크기로 시편을 제작하여, 시편 탈형 후 1일은 항습양생 하였으며, 27일간은 항온항습조건(온도 20℃, 습도 65%)에서 양생하였으며, 길이변화율 측정시험은 KS L 5107에 준하여 재령 6시간, 9시간, 12시간, 24시간에 실시하였으며, 그 이후 재령에서는 1일 1회씩 실시하였으며, 표준조건(온도 20℃, 습도 65%)에서의 실시예에 따른 길이변화율 실험 결과를 다음 [이미지 01]에 나타내었다.

[이미지 01]

위 [이미지 01]에 보인 바와 같이, 무수석고가 알루미나 시멘트보다 반 이상 혼합된 실시예의 경우 초기에 팽창이 진행된 후, 서서히 수축하는 현상이 나타나지만, 무수석고가 알루미나 시멘트보다 반미만으로 혼합된 실시예의 배합은 팽창 없이 바로 수축하는 거동을 확인할 수 있는데, 다시 말하면, 시험 표준 조건에서 무수석고 함량이 알루미나 시멘트보다 동일비율(50％ 이상) 이상이 되어야 초기 팽창이 발생할 수 있음을 알 수 있다.

또한, [이미지 01]을 보면, 길이변화율은 모든 배합에서 재령 8일까지 크게 변화하지만, 재령 8일 이후에는 변화 폭이 많이 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 수화 초기 에트린자이트(무수석고)에 의한 팽창과 건조수축이 재령 8일 이내에 대부분 발생함을 보이는 결과이다.

그리고 압축강도 시험 시편 중에서 팽창균열이 재령 2일에 발생한 실시예 1에 따른 실험용 도로 포장재 시편의 최대 길이변화율은 약 0.1%로 나타났으며 그 실시예 1에 따른 실험용 도로 포장재 시편의 경우, 수조에서 양생한 압축강도 시편에서는 팽창균열이 발생하였으나, 길이변화 시편에서는 팽창균열이 발생하지 않았으므로, 수중 양생시 팽창량은 더 클 것으로 예상되므로, 실제로 황토 도로 포장재 조성물의 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 무수석고를 결합제로 조성할 경우, 과팽창에 주의하여야 함을 알 수 있고, 또한, [이미지 01]을 보면, 실시예 3에 따른 실험용 도로 포장재 시편은 무수축성, 즉 초기팽창 이후 수축하여 길이가 원점으로 돌아오는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 앞서 실험한 각 실시예의 실험 결과를 보면, 배합 특성상 지연제를 첨가하지 않고는 충분한 작업시간을 확보하기 어려우므로, KS 기준 초결 60분 이상을 확보하기 위해 모든 배합에 지연제를 추가하며, 지연제로는 주석산을 사용하며, 이외에, 도로 포장재의 성질을 개선하기 위해서, 감수제(고성능 감수제를 사용하는 것이 바람직하다), 소포제, 분리방지제와 같은 혼화제가 더 포함된다.

참고로, 알루미나 시멘트 비율이 높은 배합일수록 종결이 늦게 발생하는 이유는 알루미나 시멘트의 수화 반응이 다음의 반응식으로 이루어진다.

3CA ＋12H₂O→(CAH₁₀,C₂AH₈, C₄AH₁₃)→C₃AH₆＋4Al(OH)₃

위의 반응식을 보면, 초기수화물에는 CaO가 Al₂O₃보다 많이 필요하므로, 알루미나 시멘트 비율이 증가할수록 무수석고(CaSO₄)의 함량이 감소하므로 CaO의 공급원이 줄어들어 알루미나 시멘트의 반응이 상대적으로 활발하지 못하여 종결이 늦어지는 것으로 사료된다.

이러한 황토 도로 포장재 조성물은 보행로, 산책로, 자전거도로, 마을 길, 주차장 등의 포장 등에 적용하며, 황토 도로 포장재 조성물을 이용한 도로 포장 방법을 도1의 공정도 및 도2의 단면도를 참고하여 설명하면, 먼저, 시공지 정리 및 보조기층 형성 단계(S1)는 도로 포장할 시공지를 정리하고, 통상의 방법으로 보조 기층을 형성하여 다짐하는 단계로, 도로 포장의 설계사양에 따라 도로 포장할 시공지(노상)을 정리, 다짐한 후, 도로의 측방에 경계석(10)을 시공하고, 상기 노상의 상부에 설계사양에 따른(통상 150 ∼200㎜ 두께) 보조기층(20)을 포설하고 다진다.

참고로, 보조기층(20)은 표층으로부터의 하중을 지지하고 분산시켜 노상으로 전달하게 되며, 보조기층(20)의 재료로는 막부순돌, 막자갈, 슬래그 등으로 시방서에 적합하게 시공한다.

이어지는, 하부표층 형성 단계(S2)는 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 보조기층(20)에 포설하여 하부표층(30)을 형성하는 단계로, 준비한 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합·교반하여 슬럼프값 8 정도를 가지는 도로 포장재를 보조기층(20)으로 타설하는데, 도로 포장재는 시공 설계에 따라 50 ∼ 150㎜의 두께로 타설하여, 표면을 평탄하게 한다.

다음으로, 상부표층 형성 단계(S3)는 앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 하부표층(30)에 포설하여 도로 상부의 형태로 상부표층(40)을 형성하는 단계로, 준비한 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합·교반하여 슬럼프값 8 정도를 가지는 도로 포장재를 하부표층(30)으로 타설하는데, 도로 포장재는 시공 설계에 따라 50 ∼ 100㎜의 두께로 타설하되, 일반적인 도로의 구조와 같이, 양쪽 가장자리에 중앙으로 갈수록 1 내지 3도 정도의 완만한 경사를 형성하여, 양쪽 가장자리에서 중앙 부분으로 갈수록 높아져, 중앙이 볼록한 구조 상부표층(40)을 형성하여, 도로에 물이 가장자리로 빠지도록 한다.

마지막으로, 양생 단계(S4)는 도로 포장된 도로를 통상의 방법으로 양생하는 단계로, 상부표층(40) 상부에 수분증발 차단막을 덮어 수분증발을 막고 24시간 동안 양생하면, 도로 포장이 완료된다.

이러한 도로 포장 방법에 의해 완료된 도로는, 황토 도로 포장 조성물에 의해서 친환경적이고, 내구성과 강도가 우수하며, 무수축성의 특성이 있는 것이다.

다시 말하면, 도로 포장에 사용한 황토 도로 포장 조성물에 포함된 소성황토와 제올라이트의 각 다공성의 공간에 수분조절기능과 오염물질을 흡착할 수 있도록 하면서, 투수계수를 확보하는 한편 황토성분으로부터 원적외선을 방출하여, 인체에 유익하고 소성황토와 제올라이트를 활용하여 불포화 탄화수소나 극성물질, 기타 유해물질의 흡착력을 높이며, 도로 포장재의 함수효과를 높여 포장재의 열화현상을 방지하여 포장재의 내구성을 높여주며, 시각적으로 미려한 황토색 또는 다양한 색상의 포장길을 제공하여 자연과 조화를 이루며, 속경성, 고강도, 무수축성의 도로 포장재를 제공한다.

10 : 경계석 20 : 보조기층
30 : 하부표층 40 : 상부표층

Claims

소성황토 또는 소성점토 1 ∼ 5 중량부에 대해서, 골재 40 ∼ 60 중량부, 제올라이트 20 ∼ 40 중량부, 포틀랜드 시멘트 또는 플라이애쉬 시멘트 7 ∼ 21 중량부, 알루미나 시멘트 3 ∼ 7 중량부, 무수석고 3 ∼ 7 중량부, 감수제 0.05 중량부, 소포제 0.1 중량부, 지연제 0.11 중량부, 분리방지제 0.005 중량부를 포함하는 황토 도로 포장 조성물을 구성하여,
상기 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재가 도로 포장에 사용되어 친환경적이고, 내구성과 강도가 우수하며, 무수축성의 특성이 있음을 특징으로 하는 무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 골재의 입도는,
13㎜ 체에서 90∼100％ 통과하고 5㎜ 체에서 15％ 통과하며, 2.5㎜ 체에서 5％ 통과하고,
상기 제올라이트의 입도는,
10㎜ 체를 90~100% 통과하고 5㎜ 체를 70~80% 통과하며, 0.08㎜ 체에 남는 것이며,
상기 알루미나 시멘트는 알루미나 성분이 45 ∼ 55％인 것을 특징으로 하는 무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물.
도로 포장의 시공 방법에 있어서,
청구항 1 또는 청구항 2에 해당하는 황토 도로 포장 조성물이 구비되어;
도로 포장할 시공지를 정리하고, 통상의 방법으로 보조 기층을 형성하여 다짐하는 시공지 정리 및 보조기층 형성 단계(S1);
구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를, 상기 형성한 보조기층에 50 ∼ 150㎜의 두께로 포설하여 하부표층을 형성하는 하부표층 형성 단계(S2);
앞서 구비된 황토 도로 포장 조성물에 물을 혼합한 도로 포장재를 상기 형성한 하부표층에 50 ∼ 100㎜의 두께로 포설하여 상부표층을 형성하되, 양쪽 가장자리에서 중앙 부분으로 갈수록 높아져, 중앙이 볼록한 구조 상부 표층을 형성하는 상부표층 형성 단계(S3);
도로 포장된 도로를 통상의 방법으로 양생하는 양생 단계(S4)로 도로 포장이 완료되어,
황토 도로 포장 조성물로 포장된 도로가 친환경적이고, 내구성과 강도가 우수하며, 무수축성의 특성이 있음을 특징으로 하는 무수축성 특성을 갖는 황토 도로 포장 조성물을 이용한 도로 포장 방법.