포장용 콘크리트 조립 블록

 포장용 콘크리트 조립 블록

Ⅰ. Interlocking Block이 규격화 되기 까지

네덜란드가 원조인 포장용 Interlocking Block은 본래 소성한 점토벽돌로부터 시작되었으나 원자재의 고갈과 염가의 콘크리트 제품이 생산되므로서 소성점토벽돌은 그 자취를 감추고 Concrete Interlocking Block이 자리하게 되었다.

콘크리트인터록킹블록은 1950년경 네달란드, 서독을 중심으로 보도, 차도, 주차장, 광장, 산책로, 휴식공간등 포장용으로 사용되어 왔고 서구 전지역에 급격히 보급되면서 그 성능과 유용성이 높이 평가되고 있다.

1968년에는 영국에 도입되어 널리 사용되면서 C&CA(Conerete& Cement Association)에서 연구되어 왔고 미국에서는 NCMA(Natisnal Concrete Masonry Association)에서 보, 차도용 블록으로 깊은 관심을 나타내고 ASTM규격C936 "Solid Concrete Interlocking Paving Units"로 규격화 하기에 이르렀다.

1983년 처음으로 우리나라에 기술도입하여 널리 보급되면서 1986년 2월 17일자로 KSF4419로서 보, 차도용 콘크리트 조립블록에 관한 규격이 제정되었다.

Ⅱ. 블록의 특징

이 블록은 서로 맞물리게 하는 역학적 구조효과를 이용한 보, 차도포장 표층용 구조재로서 준비된 기반 또는 기층위에 모래를 3∼5cm두께로 포설한 다음 조립블록을 깔고 가는 모래로서 블록줄눈부분을 채운다음 Compactor 또는 Rammer로서 다짐하여 표면정리하는 방식으로 시공하는 포장용 가장 작은 치수의 블록이다.

Ⅲ. 블록의 장점

1) 다양한 독창적 디자인을 할 수 있다.

2) 블록의 형상과 색채를 조화시켜 다양한 모양의 노면디자인을 할 수 있다.

3) 시공이 용이하고 경제적이다. 시공성이 용이하여 공기단축이 가능하고 시공 후 즉시 교통개방이 가능하며 시공에 있어 기술에 숙련도를 요구하지 않는다.

4) 해체 및 복구가 용이하다.
지하매설물의 유지관리 및 신설에 있어서 용이하게 해체할 수 있으며 해체한 블록은 재사용이 가능하다.
또한 신구표면의 차이가 나타나지 않아 미관을 해치지 않는다.

5) 한냉지역의 시공에 적합하다. 동결융해에 대한 내구성이 크고 궤도차량, 스파이크 타이어, 타이어 체인등에 의한 충격, 마모등에 내구적이다.

이제 우리는 세계수준에서 Interlocking Block을 규격화 했고, 또 KS표시허가 회사가 속출하고 있어 그의 생산품질수준도 향상되었지만, 그것으로 만족할 것이 아니라 유용성을 충분히 활용할 수 있도록 그 용도면을 더 많이 개발해야 한다고 절감하며 온고지신이란 말의 뜻을 되새겨 Interlocking Block의 전래배경과 설계 및 시공에 참고할만한 근원자료를 수집하여 제시하고자 한다.

Ⅳ. 인터록킹블록(Interlocking Block)의 발달약사

네덜란드에서는 포장용블록의 생산을 1950년대 초반부터 시작했었다. 51년도 Watervoort(Arnhem근처)에 있는 한 콘크리트 생산회사 HOUAND에서 BKK포장블록을 처음 소개하였다. 이 블록의 평면(Dimension)은 200mm×105mm였으며 그보다 몇 년전에 도로표식(Road marking)용으로 소개된 자색 콘크리트블록과 아주 흡사하였다. 그런 표식용블록은 주로 소성점토포장용 벽돌(Burnt Clay Paving block)과 같이 쓰였는데 그때부터 계속 벽돌크기의 치수로 생산되었다.

BKK 포장 블록의 생산방법은 표식용 블록을 만드는 공정에 의한 것이었으며 매우 간단한 공정으로서 작은 진동테이블을 사용하는 방법과 흡사했다. 그 후 팔렛(Pallet type)형 블록생산기계가 많이 사용되면서 이와같은 방법은 점차 없어졌다.

하지만 벽돌크기의 사각형 모양은 처음 소개된 이후 줄곳 전국적으로 표준형태가 되었다. 1952년에는 Zwoll근처의 Kampen에 있는 콘크리트 생산회사인 Chokbeton에서 평면이 1모양인 콘크리트포장용블록을 생산하였다. 서로 물리는 상태로된 이 블록은 길이가 250mm이고 각 끝의 나비가 150mm이고 가운데 나비가 100mm이다. 이 블록은 초기에는 건축용 블록 생산기계로서 그 후보다 기계화된 자동생산공정으로 전환되었다.

하지만 네덜란드에서는 1모양의 블록이나 그밖의 모든 서로 맞물리는 형태의 블록이 시장을 점유하는 비율은 모두 합쳐서 10%를 넘지 않고 있었다.

따라서 사각형포장용콘크리트블록으로 하여금 옛날의 소성점토블록을 사람들의 기억에서 멀리하게 하였다. 그후 많은 포장용블록제작회사들이 전국적으로 세워지게 되었다. 콘크리트 생산회사 뿐만 아니고 소성점토벽돌 생산업자들까지도 많은 새로운 포장용 블록생산회사를 만들었다.

1950년대 까지의 생산량은 약 150만 ㎡정도를 넘어 선다고 추산되었으나(약25개 공장에서 생산) 60년대 초반에는 약 40개 공장에서 500만㎡를 이미 초과생산하는 실정이었다. 같은 기간의 소성점토벽돌의 연간 생산량은 6-7백만㎡정도였다.

50년대와 60년대 초반에 걸쳐 콘크리트포장용 블록의 사용이 급격히 증가한데는 몇가지 필연적인 이유가 있었다. 자연석의 부족에 비하여 진흙(점토)원이 풍부했기 때문에 오랫동안 소성점토벽돌로서 포장하는 전통이 이어져 왔다.

그러나 1945년 이래 전통적인 소성점토포장용 벽돌의 부족현상이 일어났다. 그것은 전후에 시설복구공사에 점토재료가 많이 사용되였고 또 새로운 건물을 축조하는데는 많이 사용되었다.

Kellersmanr의 논문에서는 이렇게 언급한 바 있다
포장용 콘크리트블록은 전혀 새로운 현상으로 생각되어지지는 않아왔다. 사실 포장용 콘크리트블록은 소성점토포장용 벽돌의 대용품으로 사용되었던 것이다. 더더욱 포장용 콘크리트블록은 소성점토포장용벽돌에 비해서 값이 싼 대용품을 제공하였고 이 대용품들은 더 뛰어난 구조적 재질을 가지고 있었다.

따라서 도로기술자나 디자이너 뿐만이 아니고 일반 대중들 마저도 포장용 콘크리트 블록에 매력을 느끼게 되었다.

1960년대 이후 네덜란드에서 포장용 콘크리트블록 산업은 고도로 기계화 되고 자동화된 산업으로 발전하기 시작했다.

기계화에 이어 생산의 자동기계화는 생산공정 뿐만 아니고 기계의 조작과 포장 또는 쌓는 일(Cubing)에 이르기까지 도입되었다. 70년대 후반에 있어서 네덜란드에서의 포장용 콘크리트 블록의 연간생산량은 1976년에 1380만㎡이고, 1978년에는 1580만㎡까지 이르게 되었다. 이것은 인구 1명당 1㎡정도의 계산이었다. 1979년에 있어서의 소성점토포장용벽돌의 총생산량은 150만㎡를 넘지 않았다.

50년대에 있어서의 포장용 콘크리트블록은 도시나 지방의 도로 뿐만 아니라 국도등 모든 종류의 도로에 쓰였다. 그 당시에는 국도를 포함하여 전도로망의 상당량이 소성점토포장용벽돌로 포장되었고 나중에 콘크리트포장용블록으로 포장되었다.

1966년에 포장용콘크리트 블록과 관련하여 최초의 네덜란드 표준규격이 제정 발표되었고 같은 해에 포장용 콘크리트블록은 품질보증과 확인기구인 Komoscheme에서 인정받게 되었다.

1960년대 후반기에 시작된 교통변혁으로 인해서 소성점토포장용 벽돌 뿐만 아니라 포장용콘크리트블록까지도 주도로망에서 제거되었다.

그러나 그것들이 뛰어난 도시도로 특성에 적합성을 가지고 있었기 때문에 이 콘크리트포장용블록은 주거지역, 상가지역, 보행자구역, 서비스 스테이션(Service station), 광장내정, 주차지역 등과 같이 건축물과 인접한 지역에 사용하기에 매우 적합한 재료가 되었다.

이들 작은 크기의 포장용콘크리트블록은 그 색채를 여러 가지로 하여 만들 수 있어 또한 많이 사용하게 되었다. 포장에 있어 점토벽돌보다도 포장용 콘크리트블록을 선택하게 된 것은 무엇보다고 저렴한 가격 때문이었다. 세월이 흐르면서 새로운 논점들이 중요한 요소로서 밝혀졌다.

시가지에 있어서 지하매설물등의 설치를 위하여 포장시설을 제거하거나 복원하는데 있어 편리한 점이라든가 여러 가지 모양 또는 색조로서 도로표면의 모양이나 시각적인 감각을 아름답게 할 수 있다는 점에서 관심을 끌게 되었다.

콘크리트 블록은 컨테이너 터미널(Container terminal) 또는 항구지역에 있는 연안부두등에 매우 내구적이며 사용가치가 있다.

네덜란드에 있어서의 포장용 콘크리트 블록에 관한 발달과정을 끝내면서 다음과 같은 사실을 알아야 한다고 본다. 즉, 네덜란드에서는 포장용 콘크리트블록에 관한 연구가 한계점에 와 있다는 사실이다. 이런 연구의 대부분이 블록자체에만 향하여져 있고 도로의 유지보수비를 줄이는 것등에 관한 좀 더 명확한 연구가 필요하다고 본다. 이와 같은 연구는 한국도로공사의 연구소나 국립건설시험소, 한국건설기술연구원등에서 계속연구할 가치가 있다고 본다.

Ⅴ. 인터록킹블록의 규정과 표준가격

포장용콘크리트 블록에 대한 네덜란드 규정과 표준규격의 역사를 살펴보면 매우 흥미롭다. 왜냐하면 표준 NEN7000의 배경을 잘 설명해 주기 때문이다. 50년대 초기에는 포장용콘크리트 블록에 대한 아무런 특별한 표준이 없었다. 따라서 약간의 규정들이 불완전한 기록으로서 특수한 작업에 대한 시방에 포함되고 있었다.

그 후 소성점토포장용 벽돌에 사용되는 잘 알려진 규정이 많이 쓰여졌는데 예를 들면 운수성에 의해 제기된 도로축조재료에 대한 당시 쓰이던 규정등에 있는 것 등이다(이것은 1950년에 처음 발간되고 1953년에 다시 공포되었다.)

이 규정들은 다음과 같다.

치수에 있어서의 허용범위(공차) 최대 4% Class-A1일 때 흡수성 떨어지는 둥근모양을 갖은 구에 의한 저항성, 소위 말하는 래틀러 테스트(Ratller-test)에 의한 중량감소
그러나 콘크리트포장스래브에 대한 표준규정 No. 501 또는 No.502가 사용되었다. 이들 표준규정이 1950년도 판은 1956년도에 약간 수정되었다.

표준규정은 다음과 같다.

1) 암스러(Amsler) 마모시험

사풍시험에 의한 중량감소

2) 중심점에 체중을 가하여을 때의 휨강도(Mid span 하중적용)

중심하중시험은 200mm Span을 유지하여 시험할 때 40kg f/s의 하중속도로 시험하도록 규정하고 있다.

3) 압축응력시험(공시체, 입방체의 모서리 길이 10mm)

이 표준규격은 최소 휨강도를 규정하지는 않았지만 두께에 따른 최소의 파괴하중을 규정하고 있다.

1956년 수정판에 있는 눈에 띨만한 교정은 콘크리트 포장 Slab을 위한 시험은 공시체를 48시간 물속에 담가둔 후에 시험하도록 되어 있다. 그런데 포장용 콘크리트 블록의 시험은 다음과 같은 두가지 보기로 설명되어 있다.

①1952년도에는 10개씩 그조의 시료를 국립도로 시험소에서 시험하였다.

(이당시 국립도로 시험소는 헤이그에 있었다.
블록 시료들은 No.1국도(State road No.1)에서 사용된 블록중에서 채취된 것이었다. 콘크리트 포장 Slab에 대한 완전히 새로운 표준(NEN7014)은 1972년 1월에 발간되었는데 여기에서 1초당 재하속도 0.55±0.02N/㎟(0.5±0.2kg f/s)로 규정하고 있다.
휨강도(Flexible Strengh)는 등급에 차이 없이 5.5N /㎟(55kgf/㎠)보다 작으면 안된다고 규정하고 있다.

이 시험들은 흡수성, 밀도 10kg하중 철구낙하 저항시험등과 관련된 것이다.

②같은 해에 10개 블록의 시료를 헤이그에 있는 재료시험소에서 시험하였다. 이 시험들은 입방체 공시체로서 인장강고, 사풍시험(중량감소), 밀도 휨강도와 연결융해의 반복 시험이었다.

이상에서 말한 두 경우 모두 빈약한 기록과 정관에서 규정한 내용에 의해서 시험하여졌다. 그 후 몇 년이 지난 다음 헤이그 재료 시험소에서 Retller test (AsTMC-7 1942)와 Amster 마모시험을 실시하였다.

첫 번째 규정(1955)

1955년에 네델란드 국립도로 시험소에서 초안의 형태로 아마도 세계에서 최초로 포장용콘크리트 블록에 대한 규정(Specification for Concrete Paving block)을 발간하였는데 이 규격서는 타자로된 몇장에 불과했다. 단지 네가지 필요조건만을 포함시키고 있었는데 그중 하나만 이 구조적인 품질자체에 관한 것이었다.

사실 이런 규격마저도 몇 년전에 소성점토포장용 벽돌과 같이 쓰이던 백색 콘크리트 표시용 벽돌을 위해 발간된 것에서 따온 것이다. 평면치수(Dimension)에 관한 필요조건은 확실히 빠져 있었는데 그 이유는 포장용 콘크리트 블록의 치수를 소성점토포장용 벽돌의 치수와 맞추어야 할 필요가 없었기 때문이다.

또한 광택이나 백색표면에 대한 필요조건도 물론 빠져 있었다. 그러나 치수의 허용공차, 미끄럼저항, 휨강도에 대한 필요조건은 있었다. 말할것도 없이 이런 규격들은 단지 사각형 블록에 한정된 것이다. 치수의 허용공차는 3%로 고정하였다. 이 조건은 소성점토포장용 벽돌의 허용치(A-1급 경우 4%)보다 엄격한 것이었다.

이런 사실로 보아 포장용 콘크리트 블록의 균일성이 엄격하다는 것을 알 수 있다. 그러나 그것은 3가지 치수 즉 길이, 폭, 두께를 모두 같은 방법으로 다루는데 이것은 소성점토제품의 특징적인 것이다. (건조시의 성형수축) 그러나 그것은 콘크리트 제품의 치수가 변할 수 있는 이유를 무시한 것이다.(주입시에 또는 콘크리트를 채울 때 또는 몰드의 마모등)

미끄럼 저항은 다음과 같이 규격화 되어 있다.

마찰게수 f=0.45이다. 왜냐하면 마찰계수가 작을때에 미끄럼사고를 많이 볼 수 있기 때문이다. (공포된 마찰계수는 100% 미끄럼과 20km/h속도에서의 측정치와 관계된다. 미끄럼저항은 Leroux 진동기구를 사용하여 측정하여야 한다. 이런 값은 일정 값이 얻어질 때까지 두가지 다른 방향에서 실시하여야 하는데, 두 측정치의 가장 낮은 값을 설계에 채택하여야 한다. 포장용 콘크리트 블록의 휨강도는 60 kg f/㎠보다 작으면 안된다.

규정된 중심점 하중시험은 앞에서 언급한 콘크리트 Slab의 시험에 관한 표준 No.502에서 규정한 중심점 하중 시험과 같다. 다만 블록의 길이 (약200mm) 때문에 Span의 길이가 150mm로 줄어들었다. 이 시험은 포장용 콘크리트 시험의 블록에서 이미 잘 알려져 있고 60kg f/㎠인 최소값이 충분한 실용적인 품질을 보장한다고 밝혀져 있다.

이 시험은 어떤 압축강도 시험보다도 훨씬 간단하고 비용이 훨씬 적게 든다. 압축강도에 비해서 휨강도는 마모저항이나 내구성에 대해 훨씬 더 좋은 기준이라고 생각될 수 있다.

도로포장의 경우 하중이 결정적 요소가 되므로 블록은 압축보다는 휨에 대한 고려가 더 중시되어 포설하여야 한다.

비록 이러한 규정들이 국도의 포장을 다루는 국립도로 연구소에 의해 만들어졌지만 60년대 중반까지 이런 규정들은 시 또는 지방당국에 의해서도 사용되었다.

1955년에 발간된 포장용 콘크리트 블록에 대한 최초의 네덜란드 규정은 포장용 콘크리트 블록에 대한 최초의 표준규격(NEN7000)이 발간된 해인 1966년 까지 약간의 수정이 있었을 뿐이다.

1957년에 최초의 규정은 운수성에 의해 발간될 도로 축조재료에 대한 규정( Specification for Road building Materials)의 새로운 판과 합쳐졌다.

그때 인터록킹 블록에 있어서 인터록킹 효과를 개량하기 위해 치수의 허용공차를 4각형블록의 경우 3%가 돼야 한다는 조항이 더하여졌다. 또한 미끄럼저항에 대한 비교치의 결과를 더 많이 얻어서 Leroux값 67일 때 (68대신에)f=0.45으로 되었는데 이것이 사실 유일한 수정이었다.

1962년에 도로축조재료에 대한 규정에 관해 새로운 판이 나왔다. 포장용 콘크리트 블록에 관해 유일하게 바뀌어진 것은 또 다시 한조항의 첨가와 한 조항의 수정이었다. 첨가된 조항은 치수의 허용공차에 관한 것이다. 4각형 블록의 경우 이 헝용공차는 3%로 고정된 채이었으나 단지 주요도로에 대해서라는 제한이 있었다.

이 때부터 주요도로를 제외한 기타의 도로에 대해 다음과 같은 전문화된 조항이 가입되기 시작했다. 길이와 나비에 관해서 허용공차가 3%이다. 그러나 두 개의 허용공차는 최대 4mm 5%로 커졌다. 이런 전문화된 조항은 여러 가지 시험에서 시찰하여온 SCW-Working Group D-2에 의해 만들어진 제안과 다소 일치하고 있다. 유일하게 수정된 조항은 휨강도 시험에 관한 것이다.

100mm나비의 블록에 있어 최소 파괴하중이 60kg f/㎠으로 규정되었다.(최소 휨강도 대신에) 강도에서 하중으로 전환한 것은 콘크리트 포장 Slab에 당시 적용되던 표준규격 N501과 같은 것이다.

1967년에 도로축조재료에 대한 규정의 새로운 판이 나왔고 약 1년뒤인 포장용 콘크리트 블록에 관한 표준규격 NEN7000의 초판이 나오게 되었다.

네덜란드의 도로축조역사는 1957년 12월에 있었던 도로축조연구센타(SCW)의 설립으로 주목되어진다.

처음 SCW-Working Group의 한 Team이었던 D-2는 1959년에 설립되었고 매우 광범위한 포장용 콘크리트 블록의 이용과 제작 및 시험이라는 주제로 활동을 시작하였다.

이 Working Group은 그 당시 있던 네덜란드 규정(Eisen 1957년 발표) 에 대하여 비평적인 평을 하는 것과 또 다른 가능한 필요조건의 연구로 신체의 활동을 제한하였다.

1957년 Eisen에서는 휨강도를 최소한 60kg f/㎠으로 규정하였다. 그 당시 주변 여러나라에서 나온 규정에서도 비슷한 최소값과 같은 시험법을 볼 수 있다.

벨기에 (Belgium) 표준규격 NBN269 1957년 제2판, 개개의 휨강도 60kg f/㎠, 평균휨강도 72kg f/㎠

위의 규정들은 Span과 하중재하속도에서 약간의 차이가 있다.

SCW보고서 No.1은 1963년에 나왔다. 보고서의 특징으로 "표준규격화"와 전문화(Differentiation)모두를 목적으로 한다는 점이다. SCW보고서 No.13은 평면치수의 표준규격화 즉, 길이 213mm 나비105mm의 표준규격화를 강력하게 주장하였다. 그 보고서는 또한 포장도로의 형에 따라 필요조건의 전문화를 도입하였다.

평면치수의 허용공차는 다음과 같이 고정되었다.

(가) 길이가 212mm보다 작으면 안되고 (따라서 최대 -1mm) 216mm보다 크면 안된다. (최대 +3mm)당시 사용하던 Eisen(1962)과 비교하여 허용공차는 3%또는 6mm에서 4mm로 줄어든 것인데 콘크리트 특성으로 인해서 그런 일이 생길 수가 있었다.

(나) 나비가 104mm 이상(최대-1mm), 107mm이하로서 (최대+2mm) 1962년 Eisen과 비교하면 이 공차는 근본적으로 변하지 않았다.

주요도로(Main Road)포장용 블록의 두께 허용공차는 -3mm, 기타 도로에 사용될 블록의 허용공차는 -5mm

SCW 보고서 No. 13에 도입된 허용공차는 사실상 표준규격 NEN7000(1966년)을 예견한 것이다.

SCW보고서 No.13은 다음의 조항들을 언급하였다.

휨강도 시험은 중심적 하중시험법으로 할 것과 압축시험은 입방체나, 반 블록을 사용할 것과, 강철구의 낙하 시험, 인장강도시험, Ratller test(ASTM C-7), 흡수성 시험, 부피 및 무게, Amster마모시험, 사풍시험에 의한 마모감량 시험등 그러나 Working Group은 휨강도 시험보다 더 좋은 시험방법은 없다고 결론지었다.

이례적으로 매섭고 긴 1962년과 1963년의 겨울로 인해서 블록표면에 한정된 손상을 입게 되엇다. 일정한 구역에서 각기 다른 손상정도를 나타낸다는 사실은 주목할만한 일이었다. Working Group은 손상정도와 블록의 특성사이에 어떤 관계를 지울려고 시도했다.

몇 개의 도로에서 시료를 채취하는데 각각의 시료는 3개부분으로 했다. 즉 손상이 없는 부분, 약간 손상받은 부분 심하게 손상받은 부분등으로 구분했다.

사료로 채취한 블록을 여러가지 시험을 거치게 한후에 결론이 얻어졌다.

어떤 블록들은 1962년이나 1957년에 나온 Eisen에 나와 있는 기록에 전혀 일치하지 않았다.

몇몇의 경우는 휨강도 규정과 일치하지 않았다. 그러나 관찰되는 손상들은 표면 부분의 품질이 불충분하다고 가정해야만 설명될 수 있었다. 따라서 Working Group은 사풍시험으로만 블록을 평가할 수 있다고 결정지었다.

결국 당시에 사용하던 동결융해(Fleeze thaw) 시험은 동결과 휨강도 사이에 어떤 관계도 보이지 않는다고 결론을 지었다.

1964∼1966년 사이에 Working Group D-2는 1966년에 나온 표준규격 NEN7000을 만드는데 참여하였다.

그후 Working Group D-2의 활동은 1978년 2월에 최종적으로 발표된 보고서를 만드는데 집중되었다. 콘크리트 포장용 블록에 대한 SCW 보고서 No.44는 확실히 최근에 나온 가장 완전한 발표이다.

이 보고서는 네덜란드 뿐만 아니고 국제적으로는 큰 관심을 끈 이유를 잘 설명해 준다.