고 내구성 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법.

고 내구성 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법.{WATER PERMEABLE CONCRETE PAVEMENT STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 골재, 결합제 등을 혼합하여 특정 크기 이상의 표면 공극 확보하여 기층을 형성함으로써, 우기시 수분을 투수 및 충진시키고 갈수기에는 대기 중에 수분을 증발시키는 것이다.

그리고 상기 기층의 상부에는 표층용 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 기층의 공극에 표층용 투수콘크리트가 칩핑의 형태로 충진될 수 있도록 함으로써, 기층과 표층간의 결합력을 우수하게 하는 것은 물론 포장체의 내구성이 우수하도록 하고, 고흡수성수지로 인해 포장체의 습도 조절과 포장체 내에 포함된 수분의 증발시 기화잠열에 의한 흡열현상이 일어나, 투수콘크리트 포장체의 온도를 강하시킴으로써, 하절기 기온상승에 따른 포장체의 팽창으로 인한 손상을 최소화할 수 있게 하는 것이다.

일반적으로 투수 콘크리트는 골재와 골재 사이의 공극을 통하여 빗물이 지반 으로 스며들게 함으로써 가로수 등의 식물 생장에 도움을 주고, 호우나 폭우 및 장마철에는 빗물이 지반으로 스며들어 흙 속에 저류되게 함으로서 하천과 강이 범람하는 것을 예방하고, 보도에 빗물이 고이거나 흐르지 않아 보행자가 다니기에 편안한 장점을 가지고 있어 도로, 인도, 자전거 도로 등에 많이 보급되고 있는 추세이다.

그러나 이러한 투수 콘크리트는 보통 콘크리트에 비하여 노출 공극이 크기 때문에 많은 단면적이 대기 중에 노출됨으로써, 빗물 등 기타 유해물질이 콘크리트 내부의 기포, 모세관공극, 겔공극 등에 침투되어 용해성 물질을 용출시킴으로서, 콘크리트의 노화가 급속히 진행되어 내구성이 저하되며 시공시 발생하는 블리이딩 현상으로 야기되는 레이탄스와, 폭우 등으로 인한 배수 기능의 한계로 물이 역류할 때 발생하는 표면 백화현상은 복층으로 포장을 실행할 경우 포장층 간의 접착성을 떨어뜨리는 요인이 되므로 별도의 접착층을 설치하여야 할 뿐만 아니라, 특히 백화현상은 내구성의 저하요인 외에 포장체 표면의 미관을 손상시켜 표면 재처리 비용을 증가시키는 등의 문제점을 가지고 있어 기능성 및 경제성의 측면에서 전면적인 재검토가 필요한 실정이다.

이러한 문제점을 시멘트의 수화반응 메카니즘을 통하여 좀더 자세히 살펴보면, 시멘트가 완전히 수화하기 위해서는, 이론적으로 시멘트 무게의 약 25%의 수분이 필요하나, 실제 콘크리트를 혼합할 시에는 물 사용량이 25%를 초과하게 되고, 그 초과된 잉여수가 콘크리트 표면으로 블리이딩 되거나 공기 중으로 증발하여 잉여수가 차지하고 있던 공간의 일부는 시멘트 수화 생성물로 메꿔지고, 나머지 일부 는 공극(모세관공극)으로 남아 있기 때문에 콘크리트의 강도저하, 수축, 균열 등의 원인이 되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 내구성이 좋지 못했던 종래의 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법이 지닌 제반 문제점을 해결하기 위하여, 골재, 결합제, 고흡수성 수지 등을 혼합하여 특정 크기 이상의 표면 공극이 확보되는 기층을 형성하고, 상기 기층의 상부에 표층용 콘크리트를 포설, 다짐하여 기층의 공극에 표층용 콘크리트가 칩핑형태로 충진될 수 있도록 함으로써, 기층과 표층간의 결합력을 우수하게 하는 것은 물론, 기층 및 표층용 투수콘크리트를 골재, 고흡수성 수지, 결합보조재, 포졸란 폴리머 스테아르산염 등과 혼합하여 물성을 개선함으로써 콘크리트의 강도저하, 수축, 균열 등을 방지하고 우수한 강도 및 내구성을 갖도록 하는 고내구성 투수콘크리트 포장재 및 그 포장방법을 제공함에 있다.

따라서 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고내구성 투수콘크리트 포장체의 포장방법은,
기층용 재생골재 또는 파쇄골재를 준비하는 단계와,
상기 준비된 기층용 재생골재 또는 파쇄골재 70～95중량%에 결합제 5～30중량%를 혼합하여 기층용 투수콘크리트를 준비하는 단계와,
상기 준비된 기층용 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 기층을 포장하는 단계와,
표층용 재생골재 또는 파쇄골재를 준비하는 단계와,
상기 준비된 표층용 재생골재 또는 파쇄골재 65～93중량%에 결합제 5～30중량% 및 안료 2～5중량%를 혼합하여 표층용 투수콘크리트를 준비하는 단계와,
상기 준비된 표층용 투수콘크리트를 기층에 포설, 다짐하여 표층을 포장하되, 기층의 표면 공극에 표층용 투수콘크리트가 칩핑되는 형태로 결합되도록 하는단계를 포함하여 이루지며,

상기 기층용 투수콘크리트 및 표층용 투수콘크리트에 사용된 결합제는 포틀랜드 시멘트 40～68중량%, 결합보조재 5～25중량%, 포졸란 폴리머 스테아르산염 0.03～0.3중량%, 물 25～35중량% 및 고흡수성 수지 0.00025~0.0105중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한 상기 기층용 재생골재 또는 파쇄골재는 1.5 mesh체에서 100% 통과하고 2mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과 하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고,

상기 포장된 기층은 그 표면 공극의 70% 이상이 공극 최소크기가 8mesh이상 이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기층용 재생골재 또는 파쇄골재는 0.8mesh체에서 100% 통과하고 1mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고,

상기 포장된 기층은 그 표면 공극의 55% 이상이 공극 최소 크기가 3mesh 이상이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 표층용 재생골재 또는 파쇄골재는 2mesh체에서 100% 통과하고 2.5mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과 하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고,

상기 포장된 표층은 그 표면 공극의 70% 이상이 공극 최소크기가 9mesh이상이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 결합보조재는 고로수쇄슬래그, 포졸란 및 정제 플라이애쉬로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고흡수성 수지는 그래프트 중합에 의한 전분계 폴리머, 카복시 메틸화에 의한 셀룰로스계 폴리머 및 가교 제공 중합에 의한 합성고분자계 폴리머 중 어느 하나를 사용하며, 그 사용량은 포장의 기능 및 특성에 적합한 재료에 따라 조 절하되, 배합 시험에 의해서 결정한다.

그리고 본 발명에 의한 고내구성 투수콘크리트 포장체는 기층용 재생골재 또는 파쇄골재 70～95중량%에 결합제 5～30중량%를 혼합하여서 되는 기층용 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 기층이 형성되고,
상기 기층의 상부에는 표층용 재생골재 또는 파쇄골재 65～93중량%에 결합제 5～30중량% 및 안료 2～5중량%를 혼합하여서 되는 표층용 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 표층이 형성되지며, 상기 기층의 표면 공극에 표층용 투수콘크리트가 칩핑되는 형태로 결합되어 형성되며,
상기 결합제는 상기 기층용 투수콘크리트 및 표층용 투수콘크리트에 사용된 결합제는 포틀랜드 시멘트 40～68중량%, 결합보조재 5～25중량%, 포졸란 폴리머 스테아르산염 0.03～0.3중량%, 물 25～35중량% 및 고흡수성 수지 0.00025~0.0105중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

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또한 상기 기층용 재생골재 또는 파쇄골재는 1.5 mesh체에서 100% 통과하고 2mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고,

상기 포장된 기층은 그 표면 공극의 70% 이상이 공극 최소크기가 8mesh이상이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기층용 재생골재 또는 파쇄골재는 0.8mesh체에서 100% 통과하고 1mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고,

상기 포장된 기층은 그 표면 공극의 55% 이상이 공극의 최소 크기가 3mesh 이상이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 표층용 재생골재 또는 파쇄골재는 2mesh체에서 100% 통과하고 2.5mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과 하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고,

상기 포장된 표층은 그 표면 공극의 70% 이상이 공극 최소크기가 9mesh이상이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 결합보조재는 고로수쇄슬래그, 포졸란 및 정제 플라이애쉬로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

상기 고흡수성 수지는 그래프트 중합에 의한 전분계 폴리머, 카복시 메틸화에 의한 셀룰로스계 폴리머 및 가교 제공 중합에 의한 합성고분자계 폴리머 중 어느 하나를 사용하며, 그 사용량은 포장의 기능 및 특성에 적합한 재료에 따라 조절하되, 배합 시험에 의해서 결정한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.
먼저 통상의 방법으로 쇄석기층을 조성하여 투수콘크리트의 포장이 용이하도록 한다. 그리고 상기 기층용 재생골재 또는 파쇄골재 70～95중량%에 결합제 5～30중량%를 혼합하여 기층용 투수콘크리트를 준비한다.
상기 기층용 투수콘크리트를 구성하는 결합제는 포틀랜드 시멘트 40～68중량%, 결합보조재 5～25중량%, 포졸란 폴리머 스테아르산염 0.03～0.3중량%, 물 25～35중량% 및 고흡수성 수지 0.00025~0.0105중량%로 이루어지는 것을 사용하는 바, 상기 고흡수성 수지는 상기 물 사용량의 0.001~0.03중량% 추가되는 것이 바람직하므로, 결합제 내에 고흡수성 수지 0.00025~0.0105중량%를 포함하도록 한다.
상기와 같이 혼합하여 기층용 투수콘크리트가 준비되면 이를 먼저 조성하여 둔 쇄석기층에 포설, 다짐하여 포장을 기층의 포장을 완성한다.

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상기와 같이 기층 포장이 완료되면 다시 표층을 포장하는 데 표층을 포장할 시에는 기층용 투수콘크리트가 경화되기 전에 표층을 포장하도록 한다.

상기 표층용 투수콘크리트를 포장할 시에는 골재로서 5mesh체에서 100% 통과하고 6mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～30%통과하는 재생골재를 사용하도록 하여 표층의 특성에 알맞도록 한다.

또한 상기 표층용 골재로는 2mesh체에서 100% 통과하고 2.5mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과 하는 것을 이용하여, 포장된 표층은 그 표면 공극의 70% 이상이 공극 최소크기가 9mesh이상이 되도록 할 수도 있는 것이다.

상기 표층의 결합제는 기층용 결합제와 동일한 것을 사용하는 것으로 이에 대한 설명은 이미 상기 기층을 설명함에 있어 충분히 설명되었으므로 생략하도록 한다.

그리고 상기 결합제를 혼합할 시에 골재의 배합량을 낮추고 안료를 추가로 2 ～5중량% 혼합하여 콘크리트재의 색감을 표현할 수 있는 것으로, 표층용 투수콘크리트 이므로 우수한 색감을 가질 수 있도록 한다.

상기 안료의 혼합비는 2～5중량%로 하는 것이 바람직한 바, 상기 안료의 혼합비가 2중량% 미만이 되면 소량이 되어 색감이 충분히 표현되지 못하고 5중량%를 초과하면 과량이 되기 때문이다. 또한 추가적으로 토르말린과 같은 음이온 방출물질을 추가로 혼합할 수도 있는 것으로, 토르말린과 같은 음이온 방출물질은 음이온의 방출은 물론 원적외선의 방출 작용을 갖는 것이다. 상기 토르말린의 투입량은 포장체의 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 소량 투입한다.

상기와 같은 방법으로 표층용 콘크리트가 준비되면 이를 기층에 포설, 다짐하여 표층용 콘크리트가 기층의 표면 공극에 칩핑형태로 박히도록 함으로써 포장을 완성한다.

그리고 상기에서 별도의 설명은 생략되었지만 콘크리트 표면을 컷팅하고 별도의 표면처리공정을 추가로 시공할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 본 발명의 고내구성 투수콘크리트 포장체는,

기층용 재생골재 또는 파쇄골재 70～95중량%에 결합제 5～30중량%를 혼합하되, 상기 결합제는 포틀랜드 시멘트 40～68중량%, 결합보조재 5～25중량%, 포졸란 폴리머 스테아르산염 0.03～0.3중량%, 물 25～35중량% 및 고흡수성 수지 0.00025~0.0105중량%로 되는 기층용 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 기층이 형성되고,

상기 기층의 상부에는 재생골재 또는 파쇄골재 65～93중량%에, 포틀랜드 시멘트 40～68중량%, 결합제 5～30중량% 및 안료 2～5중량%를 혼합하되, 상기 결합제는 포틀랜드 시멘트 40～68중량%, 결합보조재 5～25중량%, 포졸란 폴리머 스테아르산염 0.03～0.3중량%, 물 25～35중량% 및 고흡수성 수지 0.00025~0.0105중량%로 되는 표층용 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 표층이 형성되어지되, 상기 기층의 표면 공극에 표층용 투수콘크리트가 칩핑되는 형태로 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 것으로서, 기층용 콘크리트와 표층용 콘크리트의 결합력이 우수하고 그 내구성을 향상시키기 위해 콘크리트의 자체 내구성을 향상시키는 것은 물론, 기층의 공극을 일정크기 이상으로 확보하고 상기 공극에 표층용 콘크리트를 칩핑형태로 충진시켜 그 층간 결합력을 우수하게 한 것이다.

그리고 상기 결합체의 기층용 골재는 이미 상기 포장방법에서 설명한 바와 같은 특징을 갖는 것으로, 1.5 mesh체에서 100% 통과하고 2mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과하는 재생골재 또는 파쇄골재로 되고, 상기 포장된 기층은 그 표면 공극의 70% 이상이 공극 최소크기가 8mesh이상이 되도록 할 수도 있고, 또한 0.8mesh체에서 100% 통과하고 1mesh체에서 90～100% 통과하며 10mesh체에서 0～25%통과하는 재생골재로 되고, 상기 포장된 기층은 그 표면 공극의 55% 이상이 공극의 최소 크기가 3mesh 이상이 될 수도 있는 것으로서 이를 제한하는 것은 아니다.

또한 각 포장체의 결합제는 이미 상기 포장방법에서 충분히 설명되었으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

이상의 설명에서는 본 발명의 포장체를 복층으로 포장하는 것에 대해서만 설명하였지만, 본 발명의 포장체를 단층으로 할 수도 있는 것으로서, 복층의 시공시 기층을 포장하는 방법과 동일한 방법으로 포장체를 포장하되, 그 골재의 입자크기를 제한하여 단층의 투수포장체를 완성하는 것도 가능함은 물론이다.

즉, 재생골재 또는 파쇄골재를 준비하고, 준비된 재생골재 또는 파쇄골재 70～95중량%에 앞서 충분히 설명된 결합제 5～30중량%를 혼합하여서 되는 투수콘크리트를 준비한 후, 상기 준비된 투수콘크리트를 포설, 다짐하여 단층의 포장체를 구성할 수도 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 이를 반드시 제한하는 것은 아닌 것으로, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내 에서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

상기에서 설명된 바와 같이 본 발명의 고내구성 투수콘크리트 포장체 및 그 포장방법에 따르면, 골재, 결합제, 고흡수성 수지 등을 혼합하여 특정 크기 이상의 표면 공극이 확보되는 기층을 형성하고, 상기 기층의 상부에 표층용 콘크리트를 포설, 다짐하여 기층의 공극에 표층용 콘크리트가 칩핑형태로 충진될 수 있도록 함으로써, 기층과 표층간의 결합력을 우수하게 하는 것은 물론, 고흡수성 수지에 의해 포장체의 습도 조절과 포장체 내에 포함된 수분의 증발시 기화잠열에 의한 흡열현상이 일어나, 투수콘크리트 포장체의 온도를 강하시킴으로써 하절기 기온상승에 따른 포장체의 팽창으로 인한 손상을 최소화 할 수 있게 되는 등의 유용한 효과를 제공한다.

또한 기층 및 표층용 투수콘크리트를 골재, 결합보조재, 포졸란 폴리머 스테아르산염 등과 혼합하여 물성을 개선함으로써 우수한 강도 및 내구성을 갖도록 하며, 버려지는 폐자원인 폐콘크리트를 분쇄하여 재생골재로서 재활용함으로써, 자원을 절약하는 것은 물론 산업폐기물로 인한 환경오염을 방지하는 효과를 제공한다.