KR100954341B1 - 흙포장용 조성물 및 이를 이용한 흙포장 시공방법 - Google Patents

흙포장용 조성물 및 이를 이용한 흙포장 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 흙 70∼98.9 중량%, 시멘트계 결합재 0.5∼10 중량%, 폴리머계 결합재 0.1∼15 중량% 및 물 0.5∼5 중량%를 포함하며, 상기 시멘트계 결합재는 블레인 분말도가 3,500∼7,000㎠/g 범위인 미립 시멘트, 내구성을 향상시키기 위한 충전재 및 수화반응성을 증가시키기 위한 비정질 칼슘 알루미네이트를 포함하는 흙포장용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 흙이 가진 뛰어난 특성을 살릴 수 있어 미관이 수려하고, 강도 및 내구성이 개선되며, 보수성 및 보습성이 우수함과 동시에 현장에서 시공이 간단하여 짧은 시간 내에 시공이 가능한 자연 친화적인 흙포장용 조성물을 얻을 수가 있다.
흙포장, 화강토, 황토, 시멘트계 결합재, 아크릴계(acrylic) 에멀젼, 폴리머계 결합재

Description

흙포장용 조성물 및 이를 이용한 흙포장 시공방법{Composite for soil pavement and construction method of soil pavement using the composite}
본 발명은 흙포장용 조성물 및 흙포장 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로, 공원, 산책로, 고수부지, 인조석, 조경조형물, 스포츠 시설의 운동장 등의 표층부에 사용해서 흙이 가진 뛰어난 특성을 살릴 수 있어 미관이 수려하고, 강도 및 내구성이 우수하며, 보수성 및 보습성이 우수함과 동시에 현장에서 용이하게 시공이 가능하므로 시공기간을 단축시킬 수 있는 자연 친화적인 흙포장용 조성물 및 이를 이용한 흙포장 시공방법에 관한 것이다.
도심 내의 인공집중에 의해 인공배열의 증가, 건축물에 의한 녹지 감소, 도시화에 의한 대기순화의 악화 등에 의해 도심 내의 기온이 국소적으로 상승하는 열섬현상이 큰 사회문제로 되고 있다. 이것은 한여름에 열대야의 증가에 따라 일사병이나 도시형 집중호우의 증가, 광화학 옥시단트 농도의 상승 등과 관련이 있는 것으로 지적되고 있다. 기온 상승은 공조사용(에너지 사용)의 증대에 의한 배열에 의 해 열섬 현상이 더욱 진행되는 악순환이 발생되고 있다.
또한, 도심지의 보도, 차도, 공원, 주차장 등은 전체적으로 콘크리트 포장이나 아스팔트 포장을 사용하기 때문에 물은 조기에 배수구로 유입되어 하수구로 배출되고, 포장면 위의 저류하는 물은 조기에 증발되고 있다.
이 때문에 도심지에서는 온도가 상승하면 포장면이 고온으로 되므로 도심지 온도가 상승하여 생활환경을 악화시키는 열섬(히트아일랜드) 현상이 발생되고 있다.
따라서, 인공포장으로 인한 열섬 현상을 저감하기 위해서 지하로 수분의 공급이 용이하며 열용량이 적고 수분을 보수할 수 있는 포장 소재의 개발이 필요하다. 이러한 맥락에서 개발되고 있는 것이 흙포장 공법이다.
흙 포장을 위해 흙을 고화시키는 결합재로, 적은 비용으로 흙을 고화시킬 수 있고 사용이 간단하기 때문에 시멘트가 주로 사용되고 있다. 그러나 시멘트계 고화재는 동해에 의한 내구성능 저하, 건조수축에 의한 균열이 발생하는 등의 문제점과 중금속 용출의 위험성을 가지고 있다.
따라서, 환경 친화적인 흙고화용 결합재에 관하여 많은 연구 개발이 진행되고 있다. 대한민국 등록특허공보 제570958호, 대한민국 등록특허공보 제590392호, 대한민국 등록특허공보 제632705호, 대한민국 등록특허공보 제814147호 등에 흙포장용 조성물 및 고화재가 제시되어 있다. 하지만, 상기 흙포장용 조성물 및 고화재는 시멘트가 다량 혼입되어 있어 시멘트가 가지는 기존 문제점을 해결할 수는 없다. 또한, 결합재로서 일반적으로 사용되는 보통 포틀랜드 시멘트는 블레 인(Blaine) 분말도가 약 2,800∼3,500㎠/g로서 물과 접촉하여 시멘트의 수화반응이 느리다는 단점이 있으며, 따라서 경화되는데 시간이 오래 걸려 초기강도 발현이 늦다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 흙이 가진 뛰어난 특성을 살릴 수 있어 미관이 수려하고, 강도 및 내구성이 개선되며, 보수성 및 보습성이 우수함과 동시에 현장에서 시공이 간단하여 짧은 시간 내에 시공이 가능한 자연 친화적인 흙포장용 조성물 및 이를 이용한 흙포장 시공방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 흙 70∼98.9 중량%, 시멘트계 결합재 0.5∼10 중량%, 폴리머계 결합재 0.1∼15 중량% 및 물 0.5∼5 중량%를 포함하며, 상기 시멘트계 결합재는 블레인 분말도가 3,500∼7,000㎠/g 범위인 미립 시멘트, 내구성을 향상시키기 위한 충전재 및 수화반응성을 증가시키기 위한 비정질 칼슘 알루미네이트를 포함하는 흙포장용 조성물을 제공한다.
상기 시멘트계 결합재는, 미립 시멘트 65∼93 중량%, 충전재 5∼15중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 0.2∼20중량%를 포함하며, 상기 충전재는 실리카 분말일 수 있다.
또한, 상기 시멘트계 결합재는, 흙포장용 조성물의 강도, 내구성 및 유동성을 확보하기 위한 감수제 0.1∼2 중량%를 더 포함하며, 상기 감수제는 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제일 수 있다.
상기 폴리머계 결합재는, 무기성분 표면의 양이온과 선택적으로 이온 결합하 고 무기 성분과의 결합으로 부분적으로 접착하여 전체적으로 매트릭스 구조를 형성하여 무기물간 결합을 유도하는 아크릴계 에멀젼을 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 에멀젼은, 아크릴 수지와 반응성 계면활성제를 포함하며, 상기 반응성 계면활성제는, 알킬벤젠 설폰산, 알파-올레핀 설포네이트, 소듐 라우릴 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 에테르 설페이트 및 소듐 디이소옥틸 설포써시네이트 중에서 선택된 적어도 하나의 계면활성제로 이루어지고, 상기 반응성 계면활성제는 상기 아크릴계 에멀젼에 0.05∼3중량% 함유된 것일 수 있다.
또한, 상기 폴리머계 결합재는, 보수성 및 보습성을 향상시키기 위한 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스를 더 포함할 수 있으며, 상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스는 상기 폴리머계 결합재에 대하여 1∼25 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스는 상기 폴리머계 결합재에 대하여 0.6∼0.8 : 0.2∼0.4의 비율로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 흙포장용 조성물은, 흙포장체의 미감을 부여하기 위한 안료 0.05∼1중량%를 더 포함하고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬, 자색 산화철 및 흑색 산화철 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 흙포장용 조성물을 흙포장 하려는 현장의 보조기층 및 기층의 다짐정도를 확인한 후에 1차 포설하는 단계와, 포설한 흙포장용 조성물에 대하여 롤러를 이용하여 1차 다짐하는 단계와, 흙포장용 조성물의 수축에 의한 균열을 방지하기 위하여 줄눈을 시공하는 단계와, 줄눈이 시공된 표면 상부에 표면 구배를 위해 흙포장용 조성물을 2차 포설하는 단계 및 2차 포설된 흙포장용 조성물을 전압하여 2차 다짐하는 단계를 포함하는 상기 흙포장용 조성물을 이용한 흙포장 시공방법을 제공한다.
본 발명에 의한 자연 친화적인 흙포장용 조성물은, 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는다. 본 발명의 자연친화적인 흙포장용 조성물은 블레인 분말도가 3,500∼7,000㎠/g 범위인 미립 시멘트를 포함하는 시멘트계 결합재를 함유함으로써 초기 강도 발현이 가능한 고강도를 얻을 수 있고, 폴리머계 결합재로서 아크릴계 에멀젼, 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스를 함유함으로써 흙 포장 조성물의 보수성 및 보습성이 개선되고 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성이 개선된다.
또한, 도로, 공원, 산책로, 고수부지, 인조석, 조경조형물, 스포츠 시설의 운동장 등의 표층부에 사용해서 흙이 가진 뛰어난 특성을 살릴 수 있어 미관이 수려하고, 강도 및 내구성이 우수하며, 자연 친화적이며, 현장에서 용이하게 시공이 가능하여 시공기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시멘트의 사용량이 적으므로 종래의 시멘트계 고화재가 갖고 있는 문제점이 거의 없다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖고 보수성 및 보습성이 우수한 흙포장용 조성물은 흙 70∼98.9 중량%, 시멘트계 결합재 0.5∼10 중량%, 폴리머계 결합재 0.1∼15 중량% 및 물 0.5∼5 중량%를 포함한다.
상기 시멘트계 결합재는 미립 시멘트, 내구성을 향상시키기 위한 충전재 및 수화반응성을 증가시키기 위한 비정질 칼슘 알루미네이트를 포함한다. 또한, 상기 시멘트 결합재는 흙포장용 조성물의 강도, 내구성 및 유동성을 확보하기 위하여 감수제 0.1∼2 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리머계 결합재는 아크릴계(acrylic) 에멀젼을 포함한다. 또한, 상기 폴리머계 결합재는 보수성 및 보습성을 강화시키기 위해 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 흙포장용 조성물은 흙포장체의 미감을 부여하기 위한 안료를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흙포장용 조성물은 주변에서 풍부하게 찾아볼 수 있는 흙을 주원료로 사용하므로 용이하게 저렴한 비용으로 구입할 수 있 고, 폐기하는 경우에도 2차 오염을 거의 발생시키지 않으므로 별도의 처리 공정이 필요하지 않으며 친환경적이라는 장점이 있다. 흙포장용 조성물에 사용되는 흙으로는 화강암이 풍화되어 생긴 흙인 마사토, 화강토 또는 황토를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 미립 시멘트는 블레인(Blaine) 분말도가 3,500∼7,000㎠/g으로서, 일반 보통 포틀랜드 시멘트의 블레인 분말도가 약 2,800∼3,500㎠/g인 것과 비교하여 매우 미립으로 물과 접촉하여 시멘트의 수화반응이 빠르기 때문에 시멘트의 초기강도를 증진시킬 뿐만 아니라 시멘트 경화체의 장기강도 역시 증진된다. 상기 미립 시멘트는 시멘트계 결합재에 대하여 65∼93 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 미립 시멘트의 함량이 65중량% 미만일 경우 흙에 대한 결합성이 미약하고 초기 강도 발현이 작으며, 93 중량%를 초과할 경우에는 수화 반응이 너무 빠르게 이루어져 작업성이 좋지 않을 수 있다.
상기 충전재로는 실리카 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 실리카 분말은 SiO2 함량이 99.7% 이상의 고순도(高純度)의 분말을 말하며, 내산, 내알칼리, 내열성 및 경도가 매우 높고, 열팽창율, 전기전도율, 마모성은 극히 낮은 성질을 가지므로 안정성을 요구하는 충전재로 사용된다. 상기 충전재는 시멘트계 결합재에 대하여 5∼15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 충전재의 함량이 5중량% 미만일 경우 작업성, 부착 강도 및 내구성 향상 효과가 미약하고, 15 중량%를 초과할 경우에는 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다. 상기 실 리카 분말 대신에 충전재로서 실리카흄, 플라이애쉬 및 고로슬래그 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 사용하여도 된다.
상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 수화반응성 증대를 위하여 블레인(Blaine) 분말도를 7,000∼9,000㎠/g 정도로 분쇄한 무기질계 초속경 재료로서, 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수십일에 경과해야 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수시간 내에 얻을 수 있게 한다. 상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 시멘트계 결합재에 대하여 0.2∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 비정질 칼슘 알루미네이트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 그 함량이 0.2중량% 미만일 경우 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약하고, 20 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 감수제는 조성물의 강도, 내구성 및 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 상기 감수제는 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있다. 상기 감수제는 시멘트계 결합재에 대하여 0.1∼2 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위내에서 상기 시멘트계 결합재는 촉진제, 지연제 및 소포제 등과 같은 첨가제를 10 중량% 범위 내에서 더 포함할 수 있다.
상기 폴리머계 결합재는 흙포장용 조성물의 경화시간, 작업성, 내구성, 보수 성 및 보습성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, 아크릴계(acrylic) 에멀젼을 포함하며, 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머와 메틸셀룰로오스를 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 에멀젼은 아크릴 수지에 반응성 계면활성제를 첨가하여 만든 것이다. 아크릴 수지는 메틸메타아크릴레이트(methylmethacrylate; MMA) 등을 비롯한 순수 아크릴 에스테르계 단량체를 주성분으로 하는 접착바인딩 제제로서 사용되며, 이러한 아크릴 수지에 반응성 계면활성제를 첨가한 아크릴계 에멀젼은 시멘트를 비롯한 골재들과의 혼합 시 접착제로서의 성능뿐만 아니라 감수효과가 탁월하여 고강도의 성능발현 및 레벨링성과 크렉방지 효과 등이 우수하다. 이러한 아크릴계 에멀젼을 사용하게 되면 경화된 후의 접착강도, 파괴강도가 탁월하며, 시멘트의 강도를 높여줌으로써, 접착후의 탈착을 방지함과 동시에 내구성이 매우 우수하다. 상기 반응성 계면활성제로는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있으나, 흙포장용 조성물의 성분으로 함유되는 시멘트계 결합재, 흙 등의 성분들과의 반응성 등을 고려하여 음이온성 계면활성제인 것이 더욱 바람직하다. 음이온성 계면활성제를 함유하는 아크릴계 에멀젼을 사용함으로써 무기성분 표면의 양이온과 선택적으로 이온 결합하고 무기 성분과의 결합으로 부분적으로 접착하여 전체적으로 매트릭스 구조를 형성하여 무기물간 결합을 유도할 수 있다. 예를 들면, 상기 반응성 계면활성제로 알킬벤젠 설폰산(alkylbenzene sulfonic acid), 알파-올레핀 설포네이트(alpha-olefin sulfonate), 소듐 라우릴 에테르 설페이트(sodium lauryl ether sulfate), 암모늄 라우릴 에테르 설페이트(ammonium lauryl ether sulfate), 소듐 디이소옥틸 설포써시네이트(sodium diisooctyl sulfosuccinate) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 반응성 계면활성제는 아크릴계 에멀젼에 대하여 0.05∼3중량% 함유되는 것이 바람직하다.
폴리머계 결합재로 아크릴계 에멀젼만을 사용할 경우에는 조성물의 내구성은 증가하나 보수성 및 보습성이 미약하므로 보수성 및 보습성을 향상시키기 위하여 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머와 메틸셀룰로오스를 사용한다.
상기 폴리머계 결합재에 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머와 메틸셀룰로오스가 포함되면 조성물의 점성이 커져 작업성이 우수하게 됨과 동시에 물의 흡수를 촉진하여 보수성 및 보습성이 개선된다. 상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머와 메틸 셀룰로오스는 0.6∼0.8 : 0.2∼0.4의 비율로 혼합한 것이 바람직하다. 상기 비율을 벗어나는 경우에는 보수성 및 보습성 개선의 효과가 미약하다. 상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머와 메틸 셀룰로오스는 폴리머계 결합재에 대하여 1∼25 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머와 메틸 셀룰로오스의 함량이 25 중량%를 초과하면 흙포장용 조성물의 보수성 및 보습성은 개선되지만 안정성이 저하되어 흙포장용 조성물의 조기 강도발현이 저하되며, 1 중량% 미만이면 흙포장용 조성물의 보수성 및 보습성 효과가 미약하다.
상기 폴리머계 결합재는 흙포장용 조성물에 대하여 0.1∼15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 폴리머계 결합재의 함량이 15 중량%를 초과하면 흙포장용 조성물의 점도가 너무 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하되고, 폴리머계 결합재의 함량이 0.1 중량% 미만이면 만족할만한 내구성을 기대하기 어렵고, 보수성 및 보습성이 미 약하다.
상기 안료는 흙포장체의 미감을 부여하기 위한 것으로, 통상적인 여러 가지 안료를 사용할 수 있으며, 특히 무기 안료가 바람직하다. 상기 무기 안료로는 산화티탄(백색), 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철(카본 블랙) 등을 포함할 수 있으며, 안료의 함량은 흙포장용 조성물 총 중량에 대해 0.05∼1.0중량%인 것이 바람직하다.
이하에서 본 발명의 흙포장용 조성물을 이용한 흙포장 시공방법을 설명한다.
흙포장 시공방법은 현장의 보조기층 및 기층의 다짐 정도를 확인한 후, 상기 시멘트계 결합재 0.5∼10 중량%와 마사토, 화강토 또는 황토와 같은 흙 70∼98.9 중량%를 혼합하는 단계와, 흙과 시멘트계 결합재의 혼합물에 물 0.5∼5 중량%와 폴리머계 결합재 0.1∼15 중량%를 혼합하여 흙포장용 조성물을 얻는 단계와, 상기 흙포장용 조성물을 흙포장 시공하려는 현장에 포설하는 1차 포설 단계와, 포설한 조성물을 롤러 등을 이용하여 1차 다짐하는 단계와, 흙포장용 조성물의 수축에 의한 균열을 방지하기 위하여 줄눈을 시공하는 단계와, 줄눈이 시공된 흙포장용 조성물 상부에 표면 구배를 위하여 흙포장용 조성물을 2차 포설하는 단계 및 2차 포설된 흙포장용 조성물을 전압하여 2차 다짐하는 단계를 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
시멘트계 결합재 6.9 중량%, 화강토 88 중량%, 황토 2 중량% 및 백색안료(산화티탄) 0.1 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1 중량%, 폴리머계 결합재 2중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 시멘트계 결합재는 미립 시멘트 92 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 2 중량%, 실리카 분말 5.7 중량% 및 감수제 0.3 중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 결합재는 아크릴계 에멀젼만을 사용하였다.
<실시예 2>
시멘트계 결합재 6.9 중량%, 화강토 88 중량%, 황토 2 중량% 및 백색안료(산화티탄) 0.1 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1 중량%, 폴리머계 결합재 2중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 시멘트계 결합재는 미립 시멘트 92 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 2 중량%, 실리카 분말 5.7 중량% 및 감수제 0.3 중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 결합재는 아크릴계 에멀젼 85 중량%, 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 9 중량% 및 메틸셀룰로오스 6 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
시멘트계 결합재 6.9 중량%, 화강토 88 중량%, 황토 2 중량% 및 백색안료(산화티탄) 0.1 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1 중량%, 폴리머계 결합재 2중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 시멘트계 결합재는 미립 시멘트 92 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 2 중량%, 실리카 분말 5.7 중량% 및 감수제 0.3 중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 결합재는 아크릴계 에멀젼 90 중량%, 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 6 중량% 및 메틸셀룰로오스 4 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 6.9 중량%, 화강토 88 중량%, 황토 2 중량%, 백색안료(산화티탄) 0.1 중량% 및 물 3 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하여 일반 흙포장용 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
보통 포틀랜드 시멘트 6.9 중량%, 화강토 88 중량%, 황토 2 중량% 및 백색안 료(산화티탄) 0.1 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1 중량%와 아크릴계 에멀젼 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 흙포장용 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따른 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 흙포장용 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 하였다.
아래의 표 1은 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
구분 압축강도(kgf/㎠)
1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 95 135 232
실시예 2 111 172 282
실시예 3 101 162 269
비교예 1 50 96 172
비교예 2 68 120 201
표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 시공 후 1일이 경과하면 경화되기 때문에 작업을 수행할 수 있지만, 비교예 1 및 비교예 2는 1일이 경과하여도 경화 정도가 낮아 작업을 수행하는데 어려움이 있다. 또한, 완전히 경화된 후에도 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따른 경화속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 흙포장용 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도 시험을 하였다.
아래의 표 2는 24일 기건양생한 휨강도의 결과이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
휨강도(kgf/㎠) 45 58 50 23 35
표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3의 경화 속도가 빠르고 고강도 및 내구성을 갖는 흙포장용 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 조성물을 KS F 4004에 규정한 방법에 준하여 물에 7일간 침지한 후 최대 흡수율을 측정하였고, 측정 후 조성물의 표면 상태를 확인하였다.
최대 흡수율이 높으면 흙 포장체의 보수 및 보습성이 우수함을 나타내는 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
흡수율(%) 2.2 3.3 3.0 12.5 2.0
7일 침지 후 표면상태 변화 없음 변화 없음 변화 없음 해리 발생 변화 없음
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 흡수율이 낮았다. 실시예 1의 경우는 폴리머계 결합재로 아크릴계 에멀젼만을 사용한 경우로서, 실시예 2 및 실시예 3에 비하여 최대 흡수율이 낮은 것으로 나타났다.
한편, 실시예들 중에서는 실시예 2의 경우가 최대 흡수율이 가장 높은 것으로 나타났는데, 실시예 2의 경우는 폴리머계 결합재로서 흡수성 폴리머인 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스의 함량이 실시예 3에 비하여 상대적으로 많이 첨가된 경우로서 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스의 함량이 많으면 최대 흡수율이 증가한다는 것을 알 수 있다. 이로부터 폴리머계 결합재로서 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스를 함유하는 경우, 본 발명의 흙포장용 조성물은 보수성 및 보습성이 우수할 것으로 기대된다.
한편, 실시예 1 내지 실시예 3은 7일간 침지하여도 물에 의하여 조직이 손상되는 현상(해리)이 발생하지 않음을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (9)

  1. 흙 70∼98.9 중량%, 시멘트계 결합재 0.5∼10 중량%, 폴리머계 결합재 0.1∼15 중량% 및 물 0.5∼5 중량%를 포함하며,
    상기 시멘트계 결합재는 블레인 분말도가 3,500∼7,000㎠/g 범위인 미립 시멘트 65∼93 중량%, 내구성을 향상시키기 위한 실리카 분말 5∼15중량%, 수화반응성을 증가시키기 위한 블레인 분말도가 7,000∼9,000㎠/g인 비정질 칼슘 알루미네이트 0.2∼20중량%를 포함하고,
    상기 폴리머계 결합재는, 무기성분 표면의 양이온과 선택적으로 이온 결합하고 무기 성분과의 결합으로 부분적으로 접착하여 전체적으로 매트릭스 구조를 형성하여 무기물간 결합을 유도하는 아크릴계 에멀젼과, 보수성 및 보습성을 향상시키기 위한 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스를 포함하며,
    상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스는 상기 폴리머계 결합재에 대하여 1∼25 중량% 함유되며,
    상기 아크릴계 에멀젼은, 아크릴 수지와 반응성 계면활성제를 포함하며, 상기 반응성 계면활성제는, 알킬벤젠 설폰산, 알파-올레핀 설포네이트, 소듐 라우릴 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 에테르 설페이트 및 소듐 디이소옥틸 설포써시네이트 중에서 선택된 적어도 하나의 계면활성제로 이루어지고, 상기 반응성 계면활성제는 상기 아크릴계 에멀젼에 0.05∼3중량% 함유된 것을 특징으로 하는 흙포장용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 시멘트계 결합재는,
    흙포장용 조성물의 강도, 내구성 및 유동성을 확보하기 위한 감수제 0.1∼2 중량%를 더 포함하며, 상기 감수제는 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제인 것을 특징으로 하는 흙포장용 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 및 메틸셀룰로오스는 상기 폴리머계 결합재에 대하여 0.6∼0.8 : 0.2∼0.4의 비율로 함유된 것을 특징으로 하는 흙포장용 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 흙포장체의 미감을 부여하기 위한 안료 0.05∼1중량%를 더 포함하고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬, 자색 산화철 및 흑색 산화철 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 흙포장용 조성물.
  9. 제1항에 기재된 흙포장용 조성물을 흙포장 하려는 현장의 보조기층 및 기층의 다짐정도를 확인한 후에 1차 포설하는 단계;
    포설한 흙포장용 조성물에 대하여 롤러를 이용하여 1차 다짐하는 단계;
    흙포장용 조성물의 수축에 의한 균열을 방지하기 위하여 줄눈을 시공하는 단계;
    줄눈이 시공된 표면 상부에 표면 구배를 위해 흙포장용 조성물을 2차 포설하는 단계; 및
    2차 포설된 흙포장용 조성물을 전압하여 2차 다짐하는 단계를 포함하는 제1항에 기재된 흙포장용 조성물을 이용한 흙포장 시공방법.
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