KR0128735B1 - 다등급의 겔화된 아스팔트 시멘트 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Description

다등급의 겔화된 아스팔트 시멘트 및 이의 제조방법

본 발명은 신규한 다등급 아스팔트 시멘트(multigrade asphalt cement) 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 추구되는 중요한 특성 중에서 감소된 온도 감수성(temperature susceptibility) 및 감소된 노화 경화속도(rate of age hardning)의 특성을 갖고 있다는 점에서, 도로 및 투핑 건축(roofing construction)및 아스팔트 시멘트 분야에서 통상적인 아스팔트 시멘트의 유리한 대체물로서의 이러한 신규 생성물의 용도에 관한 것이다.

배경

아스팔트 생성물 및 이의 제조방법

아스팔트 조성물을 사용한 포장은 미합중국에서 포장재료의 90%이상을 차지한다. 호수 바닥으로부터 수득한 천연 아스팔트는 일찌기 1874년에 사용되었다. 이후에, 암석 아스팔트 침착물이 미합중국의 남부 및 서부 일부에서 발견되어 이를 포장 표면을 형성하기 위해 분쇄시키고 위치시켜 압연 시켰다. 그러나, 1900년대 초부터, 석유를 정제하는 공정에서 생성되는 아스팔트가 포장 및 투핑 적용 모두에서 지배적이었다.

아스팔트는 암갈색 내지 흑색이고 주요 성분으로서 비튜멘(bitumen)을 함유하는 고점성 재료이며 대부분의 조악한 석유 중엣 다양한 비율로 발견된다. 경량의 오버해드 분획(overhead fraction)을 거의 함유하지 않은, 석유 정제로부터의 아스팔트 잔류물을 통상적으르 아스팔트라 언급한다.

포장용 아스팔트는 아스팔트 시멘트, 커트백 아스팔트(cutback asphalt) 및 아스팔트 유화액으로서 분류된다. 아스팔트 유제 및 커트백 아스팔트를 참조로 할지라도, 본 원에서는 아스팔트 시멘트가 가장 흥미로운 것이다.

아스팔트 시멘트는 도로 또는 투핑 적용 및 특수 제품에 적합한 특성을 갖는 아스팔트이다. 도로 건설용으로, 아스팔트는 유동이 없는 조도(free-flowing consistency)로 가열시킨후, 거의 동일한 온도(통상 250 내지 350℉)로 가열시킨 응집체와 혼합한 다음, 준비된 표면에 위치시키고 압축시킨 후 경화시켜서 아스팔트 콘크리트로 제조한다. 아스팔트 포장의 오랜 역사에서, 아스팔트 시멘트와 응집체를 혼합시키는 가열 혼합 공정(hot-mix process)은 비용과 품질의 가장 양호한 균형을 제공하기 때문에 계속 선택되어온 공정이다. 가열 혼합 공정에 의해, 가열되어 액화된 아스팔트 시멘트를 가열된 응집체와 접촉시켜 레이다운(laydown)및 압축될 수 있는 도포된 응집체를 생성한다.

포장용으로 사용되는 아스팔트 시멘트는 3가지 독특한 변수, 즉 점도, 노화후의 점도 및 침투에 따라 등급화된다. 미합중국에서 가장 통상적인 등급화 시스템 140℉에서 푸와즈(poise) 단위로 측청되는 점도를 기준으로 한다.(AASHTOM-226)[여기서,AASHTO는 미합중국 도로교통 관공서 연합(American Association of State Highway and Transportation Officials)의 약자이다]. 따라서 점도가 140℉에서 250푸와즈인 아스팔트 시멘트는 AC-2.5로 지정하고 연질 아스팔트로 간주한다. 반면에 점도가 140℉에서 4,000푸와즈인 아스팔트 시멘트는 AC-4으로서 공지되어 있으며 경질 아스팔트로 간주한다. 이들 둘 사이의 아스팔트 등급은 이의 각각의 점도와 유사하게 관련지어서 AC-5, AC-10, AC-20 및 AC-30으로 지정한다. 또한 AC-50은 특정 열대 기후 지역에서 사용되고 AC-1은 냉대 기후에서 사용되어 왔다. 표준 아스팔트 등급은 문헌에서 도표화되고 기술되어 있다[참조 : Principles of Construction of Hot-Mix ASphalt Pavements, The Asphalt Institute, Manual Series N. 22(MS-22O, Jnuary 1983, page 14].

미합중국의 서부 일부에서는 노화후의 점도를 기본으로 하는 등급 시스템을 채택하였다. 당해 시스템은 포장재료를 적소에 위치시킨후 포장재료의 점도 특성을 보다 정확하게 반영하고자 하는 것이다. 시험은 140℉에서 아스팔트의 박막의 산화를 가속시켜 아스팔트에서의 노화를 시뮬레이션(simulation)한다(AASHTO M-226). 시험 결과는, 예를 들면, 연질 아스팔트로 간주되는 16,000푸아즈의 점도에 대해서는 AR-160으로 나타낸다. 이러한 등급 시스템은 위에서 언급한 문헌의 제15면에 기술되어 있다.

아스팔트는 또한 표준 침투 시험(AASHTO M-20)에 의해 등급화될 수도 있다. 이러한 시험에서, 특수한 하중을 지닌 표준 바늘이 77℉에서 소정의 시간내에 아스팔트에 침투되는 거리에 의해 아스팔트의 경질성 또는 연질성을 나타낸다. 당해 시험은 위에서 언급된 문헌의 제16면에 기술되어 있다.

루핑 적용을 위해, 아스팔트 시멘트는 아스팔트 롤-루핑(roll-roofing)에서의 조립식 루프, 루프널(shingle) 및 함침제(saturant)의 건축에서 사용된다. 조립식 루프에서 사용되는 아스팔트 시멘트는 ASTM D312에 따라 연화점에 의해 등급화된다[여기서, ASTM은 미합중국 재료시험협회(American Society for Testing Materials)의 약자이다]. 연화점이 낮은 I형 아스팔트는 연질 아스팔트로 간주된다. Ⅳ형 루핑 아스팔트는 연화점이 높아서 경질 아스팔트로 간주된다. 이들 및 중간 등급은 지정된 루프온도 및 경사에서 아스팔트의 유통 감수성을 기준으로 한 것이다. 조립식 루프는 아스팔트 함침된 펠트를 암언시킨 다음, 아스팔트 시멘트를 루프 위에 모핑(mopping)시켜 건조된다. 이러한 공정을 수회 반복하여 방수성 조립식 투프를 생성한다.

아스팔트 시멘트의 다른 특수 적용에는, 예를 들면, 목적하는 용도에 따라 다양한 요구조건을 접속제 및 균열 충전제, 재순환제, 및 방수 및 방습제가 있다.

커트백 아스팔트는, 아스팔트가 아스팔트 시멘트를 사용하거나 유화시키지 않고 보통 사용하는 것보다 더 낮은 온도에서 액화되는 것을 목적하는 경우에 사용된다. 커트백은 본무 공정으로 통상 적용된다. 이들은 아스팔트를 석요 용매[예 : 나프타, 케로젠 또는 연료유] 중에 용해시킴으로써 제조 한다. 커트백에 관련된 본무 및 냉각 혼합 적용은 둘 다 대기에 용매를 방출시킴으로써 환경 및 안전성 문제를 일으킨다. 또한, 1970년대의 에너지 위기때에 이러한 목적을 위한 석유 용매를 사용함으로써 그 당시 강요되었던 보존 조치에 역행하게 되어, 결과적으로 오늘날 커트백 사용이 실질적 감소되었다.

아스팔트 유화액은, 커트백이 아스팔트 성분으로서 사용될 수 있을지라도, 이의 제조를 위해 통상적으로 어떠한 용매도 사용되지 않는다(이들은 통상 유중수 유제이다). 아스팔트 플럭스(asphalt flux)는 가열시켜 액화시키고 아스팔트의 구상체(globule)를 물 속에 분산시킨 다음 계면활성제를 사용하여 밀링(milling)시켜 안정한 수증유 유화액을 생성한다. 아스팔트 유화액은 여러 가지 유형 중의 한 가지일 수 있으며, 이에는 유화액을 제조하기 위해 사용되는 계면활성제에 좌우되어, 음이온성, 양이온성 및 비이온성이 포함된다. 유화액은 아스팔트 유화액의 박막을 도로 표면에 적용시킨후 응집체를 덮어서 방수도로를 제공하기 위해 기준 도로를 밀봉시킬때 사용된다. 아스팔트 유화액은 또한 도로 기반 위의 적소에서 응집체와 혼합하거나, 냉각 토련기 공정(cold pugmil process)에 의해 응집체와 혼합시킨 다음 도로 위에서 포장기계(paver)를 사용하여 분배시키기 위하여 사용될 수도 있다. 유화액은 통상 냉각 혼합 공정과 연관되며 가열 혼합으로서 사용되는 경우 대개 통상적인 가열 혼합 공정에 비하여 더 낮은 온도가 사용된다.

아스팔트 유화액은 가열 혼합 공정에서 사용되어 아스팔트 콘크리트를 생성할 수 있지만 고유한 제조상의 곤란성에 의해 아스팔트 시멘트의 사용을 일반적으로 선호하게 된다. 가열혼합 공정에서의 아스팔트 유화액과 관련된 이러한 문제점 중의 일부가 후술되어 있다.

배치 가열 혼합 공장에서, 유화액(대개 약 30중량%의 물을 함유함)을 가열시키는 경우 방출되는 수중기는 종종 응집체가 비교적 고온으로 되는 경우 폭발적인 힘으로 배출되어 안전성 및 환경적 문제를 야기시킨다. 연속 드럼 가열 혼합 공장에서, 단시간의 혼합은 종종 물을 충분히 방출시키기에는 불충분하다. 이러한 2가지의 가열 혼합 제조 공정에서, 유화액 중에 함유된 물을 증발시키기 위해 다량의 에너지 추가량이 필요하다. 이러한 수중유 유화액은 충분히 낮은 온도에서 저장하는 경우 동결처리하기때문에 결과적으로 유화액이 조기에 파괴된다. 경우에 따라, 유제가 과열되는 경우, 물은 조기에 상실되고 유화액이 전환될 수 있어서 점재적으로 취급상의 심각한 문제를 야기시키고 결과적으로는 생성물의 용도가 상실된다.

품질의 견지에서 가장 중요한 것은 응집체에 접착된 유화액 잔류물로부터 가능한한 신속하고 완전하게 물을 제거할 필요가 있다. 유화액의 수상(water phase)에 의해 레이다운하는 경우, 아스팔트 콘크리트 중의 물의 함량이 언제나 높아지게되고 연속되는 증발속도는 환경적 조건에 의해 영향을 받을 수있다. 따라서, 아스팔트 유화액으로부터 제조되는 아스팔트 콘크리트의 경화 단계에서 건조 속도 및 정도는 둘 다 불확실하여 경화 공정 중의 소정의 지점에서도 중요한 특성의 가변성이 예측된다.

가열 혼합 공정에서 사용된 아스팔트 유화액에서 높은 부유성(high float)의 유화액을 불리워지는 음이온성 유화액의 부류가 포함된다. 이러한 유화액의 제조는, 유화액이 대개 톨유(tall oil)로서 존재하는 유기산의 동일반응계 내에서의 비누화 반응에 의해 안정화되는, 오랫 동안 계속되어온 정립된 방법을 갖고 있다. 잔류를 특성이 향상된 아스팔트는 가열 혼합 공정에서 물을 제거시킨후에 생성된다.

예를 들면, 미합중국 특허 제2,855,319호에는 톨유를 수산화나트륨을 사용하여 비부화시켜 경화된 아스팔트 콘크리트의 유화액 잔류물에 향상된 특성을 제공하는 유화제로서 적용하는 톨유 비누를 제조하는 유화액이 기술되어 있다. 미합중국 특허 제3,904,428호에도 유사하게 다량의 물의 존재하에 수산화나트륨을 사용하여 비누화시킨 톨유를 특정 온도 범위에서 아스팔트 시멘트를 사용하여 분쇄시켜 통상적인 양의 아스팔트보다 더 많은 양을 함유하는 점성의 젤리형 매스를 생성하는 아스팔트 유화액이 기술되어 있다. 높은 함량의 아스팔트에 의해 아스팔트가 습윤 융집체로부터 배수되는 경향을 감소시켜 더 완전한 도포물이 수득되는 것으로 기술되어 있다.

미합중국 특히 제4,4200,084호에는 톨유를 우선 아스팔트의 특성에는 영향을 주지만 유화액의 파괴에는 영향을 주지 않는 각종 개질제로 예비처리된 아스팔트와 혼합시키는 고부유성 유화액 공정이 기술되어 있다. 또한, 예를 들면, 수용액 속에서 부식제와 반응시킨 톨유를 함유하는 유화제를 아스팔트와 혼합시키는 공정도 기술되어 있다. 유화제 성분의 비율은 아스팔트의 조성이 변화됨에 따라 다양할 수 있다.

응집체 위의 물을 배수하고 이에 아스팔트 시멘트의 결합을 용이하게 하기 위한, 유화액 중의 계면활성제의 중요성이 문헌에 강조되어 있다[참조 : A publication of the Tall Oil products Division of the Pulp Chemicals Associations, Tall Oil and Its Uses(F. W. Dodge Company, 1965)]. 이를 위해, 문헌에는 도로적용을 위한 아스팔트를 유동화시킬때의 유화제로서 톨유 지방산을 사용하는 것이 기술되어 있다.

가열 혼합 및 냉각 혼합 포장 공정의 일반적인 견지는 문헌에서 밝혀진다[참조 : Highway Engineering, Wright Paquette, 4th lasion Edition (John Wiley Sons, 1979)]. 가열 혼합 공정에서 대한 더욱 최근의 견지는 문헌에 기술되어 있다[참조 : Principles of Construction of Hot-Mix Asphalt Pavements, The Asphalt ZInstitute, Manual Series NO.22 (MS-22), January 1983]. 아스팔트 유화액을 사용하는 냉각 혼합 공정에 대해서는 문헌을 참조한다[참조 : A Basic Asphalt Enulsion Manual, The Asphalt Institute, Manual Series NO.19 (MS-19), March 1979].

비누화 반응은 통상적인 액체 탄화수소[예 : 가솔린]의 응고화 반응시에 적용하여 이의 안전한 취급 및 사용을 용이하게 한다. 예를 들면 ,미합중국 특히 제2,385,817호에는 스테아르산과 로진의 혼합물을 수산화나트륨 및 소량의 무수 메틸 알코올을 사용하여 비누화시켜 금속성 비누를 수득하는 동일 반응계 내에서의 형성반응에 의한 통상적인 액체 탄화수소의 응고화 반응이 기술되어 있다. 알코올은 반응을 촉진시키기 위한 것이다. 액체 탄화수소는 가솔린, 및 쉽게 연화될 수 있고 연소성 연료로서 사용되는 다른 석유 증류물이다. 그 자체로서, 이들은 아스팔트 잔류물 보다 석유 정제 공정에서 휠씬 더 경량의 유분(cut)이다.

유사하게, 경량의 석유 유분을 기준으로 하는 것과 같은 비누 유지가, 예를 들면, 문헌에 기술되어 있다[참조 : Lockhart, American Lubricants(Chemical Publishing Company,m 1927), page 163 et Seq. 및 미합중국 특허 제3,098,823호]. 물이 유지에서 바람직하지 않은 성분이라는 것은 당연한 것이다. 예를 들면, 미합중국 특허 제2,394,907호에서 유지는 비반응성 액체 매질[예 : 광물성유] 중에 수산화나트륨을 현탁시키고, 수산화 나트륨을 현탁액 중에서 분쇄시킨후, 물을 가하지 않고 지방산을 비누화시켜 제조한다. 혼합물을 비누화 온도로 가열시키는 것은, 부산물로서 바람직하지 않은 물이 생성되므로 제거시켜야만 하는, 반응을 개시시키는 것을 기술되어 있다.

미합중국 특허 제2,888,,402호에 유사한 반응이 기술되어 있지만 가열시에 방출되고 비누화 반응을 개시시키는 것으로 가정될 수 있는 수화물을 함유하는 금속 수산화물을 사용하는 반응이 기술되어 있다. 물의 공급원으로서 구체적으로 언급되는 수산화리튬은 제1단계 비누화 반응을 개시시킨후 다른 금속 수산화물이 사용되는 제2단계를 수행한다.

오가노겔(organogel)이 동일반응계 내에서의 비누화에 의해 생성되는 유지를 오랜 역사동안 폭넓게 사용함에도 불구하고, 아스팔트를 이용하는 분야에서는 아스팔트 재료가 겔 형성되는 실질적인 이들을 수득하기 위해 유지 기술로 해석되거나 유지 기술을 채택하지 않는다. 대신, 도로, 투핑 건축 및 특수아스팔트 적용에의 아스팔 적용은 통상적인 아스팔트 시멘트의 기술적 분야를 본 발명에서도 체택하고 커트백 및 유제 공정의 기술적 분야도 다소 체택한다.

아스팔트 시멘트 특성의 연구

현재, 아스팔트 시멘트 포장 적용을 위해 아스팔트 콘크리트가 고온에서 심하게 연화되거나 저온에서 균열되지 않는 것을 주위해서 선택해야만 한다. 이러한 선택은 더 연질 등급의 아스팔트를 북부 또는 냉대 기후에서 사용하고 더 경질 등급의 아스팔트를 남부 또는 온대 기후에서 사용하기 위해 필요하다. 그러나, 대부분의 기후에서 포장재료는 아스팔트 선택을 절충시켜야만하는 고온 및 저온 둘 다의 극단에 노출되므로, 기상적인 온도의 전범위에 걸쳐 어떤 특정 등급의 아스팔트도 완전히 적합하지는 않다.

따라서, 아스팔트 콘크리트 적용에서 아스팔트 시멘트의 온도 감수성이 가장 중요하다. 아스팔트는 저온에서 급격히 경화되거나 균열되지 않고 고온에서 구조적 보존성을 보유해야만 한다. 그러나, 이러한 특성은 또한 수 회의 온도변화 사이클, 동결 및 해동 및 끊임없이 변화하는 하중에 대해 아스팔트포장에서 지속되어야만 한다. 점도의 로그-로그로서 도시되는 점도/온도 곡선의 기울기가 낮을수록 아스팔트 시멘트의 온도 감수성은 더욱 양호해진다.

환경 및 교통에서의 지숙되는 노출에 의해 산화됨으로써, 아스팔트 시멘트는 노화됨에 따라 경화된다. 노화 경화는 상당한 관심을 기울여야만 하는 또 다른 아스팔트 콘크리트의 특성이다. 점도의 로그-로그로서 도시되는 점도/시간곡선의 기울기가 낮을수록 아스팔트의 노화 경화 특성은 더욱 양호해진다.

또한, 아스팔트 콘크리트로서 제조되는 아스팔트 시멘트는 통상적인 기후 및 노화에 노출되는 경우 양호한 내구성을 나타내는 것이 중요하다. 내구성은 기후 및 교통량의 일반적인 조건하에서 시간에 걸친 붕해 저항성이다. 반복되는 동결 및 해동 뿐만아니라 노화 공정에 의해 수득되는 산화는 내구성에 영향을 미치는 인자이다.

아스팔트 시멘트가 파열성(brittlness) 및 균열을 고려하여 저온과 일치하는 최저 AC 등급이 더 점성인 더 높은 AC 등급의 고온 특성을 손상시키지 않고 혼입될 수 있는 경우에 정성적으로 이상적인 것으로 되는 것은 명백하다. 불행하게도, 존재하는 가열 혼합 아스팔트 공정에서 AC 등급들을 혼합하는것은 기술적으로는 쉽지만 특성들의 절충이 불만족스럽게되는 것은 불가피하다. 예를 들면, 지정된 등급의 아스팔트를 배합시키는 경우에는 배합물 중에서 개개 등급의 바람직한 온도 의존성 점도는 보존되지 않으며, 혼합된 생성물은 초기 값들 사이의 중간값인 점도 특성을 갖는다.

유사하게는, 투핑 아스팔트 시멘트를 투프 건축에 적용시키는 경우 온도 감수성 및 노화 경화에 대한 관심이 고조된다. 아스팔트 재료의 조립식 투핑 도포물은 미합중국에서 상업적이고 산업적인 투핑의 대부분을 차지한다. 조립식 투핑은 아스팔트를 투핑 아스팔트 시멘트로서 고온으로 적용시킨다는 점에서 아스팔트와 아스팔트 함침된 메트의 교회 충돌을 레이다운시키는 것이 포함된다.

죠인트 및 균열 충전재, 재순환제, 방수제 및 방습제를 포함하는 특수 아스팔트 적용(ASTM D449)은 또한 관련된 생성물의 긍극적인 성능을 결정할때 온도 감수성 및 노화 경화와 관련된다.

따라서, 본 발명의 목적 중에는 (1) 감소된 온도 감수성 및 저속 노화경화를 포함하는, 통상적인 아스팔트 시멘트의 특성보다 향상된 겔화된 아스팔트를 제공하고, (2) 통상적인 가열 혼합 아스팔트 공정에 의해 가열 혼합 장치, 표준 투핑 적용 장치 및 특수 아스팔트 적용 장치가 존재할때 상기의 결과를 성취하는 것이다.

발명의 요약

본 발명의 실행에서, 신규한 다등급 아스팔트 시멘트는 액화된 아스팔트 물질을 겔화시켜 제조한다. 이것은 이후에 추가로 기술되는 바와 같이 거의 무수 상태의 액화된 아스팔트 중에서 하나 이상의 지방산 및 하나 이상의 수지산을 알칼리 금속 염기를 사용하여 비누화시키거나 이비누화된 생성물을 액화된 아스팔트에 가함으로써 성취된다. 생성된 겔화된 아스팔트 시멘트는 통상적인 공정에서 도로, 투핑 및 특수 적용에 사용된다.

발명의 상세한 설명

가열 혼합 공정에서 사용되는 승온에서의 통상적인 아스팔트 시멘트는 액체의 리올로지 특성(rheological property)을 갖는다. 아스팔트는 응집체와의 이를 혼입하고 아스팔트 콘크리트로서 이를 레이다운하여 이의 특정한 점도-온도 상관관계에 따라 유통성 액체로 남는다. 이러한 물리적 상태에서, 응집체는, 응집체의 온도, 특성 및 표면적, 및 기공의 크기 및 배열과 같은 인자에 따라 유동될 수 있다.

본 발명에 이르러, 아스팔트는, 비누화 반응이 개시될 수 있는 액화된 아스팔트 내에서의 이온화 영역을 형성하기 위해, 소량의 이온화 액체만을 필요로하는 직접적인 비누화 반응에 의해 겔화될 수 있는것으로 밝혀졌다. 반응이 진행됨에 따라 생성되는 물은 아스팔트 및 비누화 성분을 함유하는 전체 혼합물에 침투되는 반응을 유지시킬 만큼 충분하다. 이러한 물은 본 발명의 일부로서 제거된다.

본 발명에 따라 제조되는 겔화된 다등급 아스팔트의 정성적 장점 때문에, 낮은 AC등급(지점도)의 아스팔트를 선택하여 높은 등급(즉, 고점도)의 아스팔트의 고온 특성을 나타내면서 상기 등급의 저온 특성을 갖는 아스팔트 콘크리트를 제조한다. 사실상, 이러한 아스팔트 시멘트는 어떤 단일 등급, 또는 등급들의 혼합물에 의해 수득되는 것보다 점도/온도 곡선의 편평도가 더 크게 한다. 유사하게는, 노화 경화 특성이 형상되고 점도/시간 곡선의 편평화가 더 큰 것으로 관찰된다.

따라서, 본 발명에서 사용되는 다등급아스팔트라는 용어는 통상적인 아스팔트 시멘트에 비하여 감소된 온도 감수성 및 향상된 노화 경화 특성을 갖는 신규한 겔화된 아스팔트 시멘트를 기술하기 위해 체택되었다. 다등급 아스팔트 시멘트는 하기한 신규 공정에 의해 제조되며, 약 220℉이상에서 발포없이 저장될 수 있는 이의 특성으로 나타낸 바와 같이 본질적으로 무수 상태임을 추가의 특징으로 한다. 이것은 통상적인 가열 혼합 방법에 의해 아스팔트 콘크리트를 생성하기 위해 응집체와 혼합하는 것이 적합할 뿐만 아니라 통상적인 투광 및 특수 적용을 위해 적합하다.

본 발명의 공정에서, 겔화된 거의 무수 상태의 다등급 아스팔트 시멘트는 거의 무수 상태인 액화된 아스팔트 물질을 겔화시키고, 하나 이상의 지방산 및 하나 이상의 수지산을 거의 무수의 입자 형태인 미분된 알칼리 금속 염기를 사용하여 비누화시킨 다음, 반응 혼합물로부터 반응수를 제거함으로써 생성된다. 반응 성분과 통상 관련된 물은 대개 이것이 반응 혼합물로부터 방출됨에 따라 반응수의 발포가 급격하게되도록 반응 속도를 가속시키지 않으면서 비누화 반응을 개시시킬 만큼 충분하다.

아스팔트 물질은 특성한 아스팔트 공급원[예 : 천연 아스팔트, 암석 아스팔트 또는 바람직하게는 석유정제 공정에서 수득된 석유 아스팔트]으로부터 유도될 수도 있다. 아스팔트는 AASHTO 및 ASTM에 의해 현재 등급화된 것들 중에서 선택될 수 있거나, 어떤 특정한 등급 정의에도 속하지 않는 각종 아스팔트들의 혼합물일 수 있다. 이에는 공기 취입된 아스팔트, 진공 증류된 아스팔트, 증기 증류된 아스팔트, 커트백 아스팔트 또는 투핑 아스팔트가 포함된다. 아스팔트 부가제[예 : 스트립 방지제 또는 중합체]를 아스팔트 속에 혼입시킬 수 있다. 바람직하게는, 포장용으로 등급된 아스팔트가 바람직한 본 발명의 다등급 아스팔트는 연질 등급[예 : AC-5]을 사용한다. 또한, 단독으로 또는 석유 아스팔트와 혼합하여 사용되는 천연 또한 합성 길소나이트(gilsonite)가 선택될 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 합성 아스팔트 혼합물은, 예를 들면, 미합중국 특허 제4,437,896호에 기술되어 있다.

비누화 성분을 함유하는 액화된 아스팔트 물질은 비누화반응을 용이하게 하기 위해 고전단 분쇄기에 통과시켜 알칼리 금속 염기의 입자 크기를 감소시키고 염기 및 유기산 성분을 액화된 아스팔트 중에 완전히 분산시킨다. 고전단 분쇄기는 염기 물질의 입자 크기를 약 425μ이하로 감소시키는 형태이어야만 한다.

또한, 겔화도니 아스팔트 시멘트는 예비형성된 비누를 액화된 아스팔트에 가하여 생성할 수 있다. 본질적으로 반응수를 함유하지 않는 예비형성된 비누는 비교적 경질이므로, 이를 액화된 아스팔트에 가하기 전에 분쇄시키거나 용융시키는 것이 바람직하다. 동일 반응계내와 외부의 비누화반응 사이의 선택은 각종 인자의 균형화를 필요로 한다. 동일 반응계나 반응에서 액화된 아스팔트 중에 바람직하지 않은 물이 생성될지라도 물은 일반적인 온도에서 쉽게 증발된다. 외부의 반응은 반응, 저장, 분쇄(비누 생성물을 고체 비누로서 유지시키는 경우)및 전이를 위한 추가의 단계 및 장치를 필요로 한다. 비누를 용융시킴으로써 온도 조절의 임계(criticality)가 도입되고 액화된 아스팔트 보다 일반적으로 더 높은 온도의 사용이 가능하게 된다. 따라서, 동일반응계 내에서 비누화 반응을 수행하는 것이 바람직하다.

아스팔트 물질, 바람직하게는 석유 아스팔트를 가열시켜 유리 유동가능한 액체를 제조하거나 약간 더높은 온도로 가열시켜 비누화 반응의 물의 증발을 촉진시킨다. 약 350내지 약 450℉온도를 사용할 수 있으며 약 400℉온도가 바람직하다.

알칼리 금속 염기는 알칼리 금속, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 금속염(예 : 금속성 나트륨, 산화나트륨, 탄산나트륨 또는 바람직하게는 수산화나트륨)이거나 상용하는 칼륨 또는 리튬 화합물을 수 있다. 바람직하게는, 염기는 거의 무수 상태이어야만 하고 첨가시에는 미분된 입자 형태이어야만 한다.

비누화 가능한 유기산(본 발명의 목적을 위해 이의 에스테르를 호함함)은 탄소원자수가 약 12내지 약 24인 하나 이상의 포화되거나 포화되지 않은 측쇄 또는 직쇄 지방산일 수 있다. 예로는 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 유기 설폰산이 있다. 수지산은 예를 들면, 아비에트산, 네오-아비에트산, 디하이드록시아비에트산, 팔투스트르산 또는 이소덱스트로피마르산 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

유기산 성분은 바람직하게 및 편리하게는 톨유의 형태로 가한다. 톨유는 제지공정에서 목재 펄프의 온침(digestion)에서 수득한 액체 수지상 물질이다. 시판중인 톨유는 일반적으로 지방산, 주로 탄소원자수가 18인 산, 수지산, 및 스테롤, 고급 알코올, 왁스 및 탄화수소를 포함하는 비누화제(unsaponifiable)의 착물을 함유한다. 톨유는 목재 펄프를 공급하는 산림의 지리학적 위치를 포함하는 다수의 인자에 따라 상기 성분들의 비율이 다양하다. 바람직하게는, 톨유 중의 비누화 가능하지 않은 물질은 약 30% 미만이어야 한다(ASTM D803). 수지산에 대한 지방산의 비율은 약 0.7내지 약 20어야 하고, 바람직하게는 약 1 : 1이다. 조악한 톨유를 사용하는 경우, 아스팔트 약 2중량 %를 화학양론적 양 이상의 알칼리금속 염기와 반응시키는 것이 바람직하다. 비 톨유(non-tal1 oil) 공급원으로부터 정제된 톨유 또는 개개의 지방산을 선택하는 경우, 또는 지방산을 합성 톨유 중에서 수지산과 배합시키는 경우, 그 양은 조악한 톨유의 산 성분에 근접해야만 한다. 일반적으로, 알칼리 금속 염기와 톨유를 완전히 중화시키는 것이 바람직한데, 이는 거의 동물량의 산 및 염기를 의미한다.

비누화 반응을 개시시키기 위해, 극소량의 이온화 매체[예 : 물]만이 존재할 필요가 있다. 예를 들면, 흡습성 염기(예 : 거의 무수상태만 수산화나트륨 반응물)의 표면에서 수분으로서 통상 존재하는 물이 보통 충분하다. 유사하게는, 시판되는 조악한 톨유 중에 통상 존재하는 물의 양은 반응을 개시시키기 위한 양보다 많다. 하나 이상의 수화물 분자와 관련된 염기(예 : 수화된 수산화리튬)를 선택하는 경우, 액화된 아스팔트의 열은 반응을 개시시킬 만큼 충분한 물을 방출시킨다.

전체 반응 시스템이 어떤 물 또는 다른 이온화 매체도 함유하지 않는 경우(예를 들면, 무수의 비흡수성 염기 및 무수상태의 정제된 톨유를 사용하는 경우), 소량의 물을 액화된 아스팔트에 가함으로써 반응이 개시된다. 물론, 이러한 첨가는 물이 증발되기 전에 액화된 아스팔트 중에 혼입되는 지점에서 이루어지는 것이 중요하다. 분쇄기의 목(throat)에서 도는 목 부근에서의 주입이 보통 충분하다. 대략적으로, 아스팔트를 기준으로 하여 물의 양은 약 0.001중량% 미만인 것이 충분한 것으로 밝혀졌다. 실제로, 비누화 반응을 실행하는 경우에는 표준 기술로 측정될 수 없을 만큼의 물의 양에 의해 진행된다.

이온화 매체의 공급원과는 무관하게, 분쇄 단계에서 성취되는 긴밀한 혼합은 통상적으로 증발이 이루어지기 전에 목적하는 분배를 성취할 만큼 충분하다. 물론, 반응수가 형성되기 때문에 충분량의 이온화 매체가 존재하고 이때 증발되는 것이 본질적으로 무수상태인 아스팔트 시멘트를 생성하고자 하는 것이다. 소량의 알코올[예 : 메틸 알코올 및 기타의 저급 지방족 알코올]을 이온화 매체로서 유사하게 사용할수 있다. 알칼리 급속 수산화물과의 반응에 의해 형성된 알코올레이트는 반응이 진행됨에 따라 물이 수득되는 동일한 방법으로 비누화 반응을 촉진시킨다. 미합중국 특허 제2,385,817호에는 액체 탄화수소[예 : 가솔린]를 비누화시키는 경우 알코올레이트의 촉진된 특성이 기술되어 있다. 일반적으로, 알코올은 다른 성분의 저장 및 취급을 필요로하는 공정의 복잡성 때문에 사용하지 않는다.

하기 실시예는 본 발명의 실행을 예시한 것이다

1갤론의 가열되고 절연시킨 원추형 바닥 용기에 400℉로 예열된 AC-2 아스팔트 시멘트 1500g을 가한다. 원추형 바닥을 밸브시켜 아스팔트가 고전단 콜로이드 분쇄기를 통과하도록 하고 용기의 상단으로 복귀도록 한다. 아스팔트는, 수산화나트륨 비이드 3.7g을 순환하는 아스팔트에 가하면서, 분쇄기를 통해 순환시킨다. 비이드는 바람직하지 안은 무의 도입을 방지하기 위해 수분으로부터 보호시킨다. 혼합물은 샘플이 제 40번 매쉬(425μ)스크린을 통해 회수될 때까지 약 2분 동안 계속순환시킨다. 조악한 톨유 30g을 순환하는 혼합물에 가한다. 연속되는 반응에 의해 조악한 톨유 중의 유기산 물당 물 1몰이 생성되며 물은 가열 및 혼합이 계속 되면서 발포되어 사라진다. 반응이 진행됨에 따라 혼합물의 점도는 상승한다. 혼합은 완결 반응을 의미하는, 어떠한 추가의 발포도 관찰되지 않을때까지 톨유를 첨가한 후 약 15분 동안 계속한다. 샘플은 시험용으로 회수한다.

각종 시험의 결과는, 상기 방법에 의해 다등급 처리를 하기 전의 아스팔트 시멘트의 샘플에 대한 시험 결과와 함께, 표 1및 제1도 내지 제3도에 나타내었다.

실시예 2

당해 실시예는 실시예 1의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 1의 AC-20 아스팔트 시멘트 대신 AC-5아스팔트 시멘트를 사용한다. 수득한 아스팔트 시멘트의 물리적 특성을 표1및 제1도 내지 제3도에 나타내고 실시예 1의 다등급 처리를 수행하기 전의 동일한 아스팔트 시멘트를 시험함으로써 수득한 특성과 비교하였다.

실시예 3

당해 실시예는 실시예 1의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 1의 AC20 아스팔트 시멘트 대신 AC-10 아스팔트 시멘트를 사용한다. 수득한 아스팔트 시멘트의 물리적 특성은 표 1 및 제1도 내지 제3도에 나타내고 실시예 1의 다등급 처리를 수행하기 전의 동일한 아스팔트 시멘트를 시험함으로써 수득한 특성과 비교하였다. 표 1 및 제1도 내지 제3도에서, 설명할 목적으로, 다등급 겔화된 아스팔트를 140℉의 점도의 측면으로 통상적인 아스팔트 등급 및 동등한 등급[여기서, 이러한 등급들은 다등급 처리에 의해 전환된다]둘 다로 나타내었다. 예를 들면, MG-5-20은, 점도 특성이 140℉에서 AC-20아스팔트를 나타내는, AC-5 아스팔트로 부터 제조되는 다등급 아스팔트를 의미한다.

[표 1]

표 1에 나타낸 결과는 다등급 처리전(통상적인 가열 혼합 아스팔트 시멘트 등급의 각종 특성을 비교한 것이다. 시험은 아스팔트의 온도 감수성을 결정하기 위한 폭넓게 사용되는 2가지 방법을 포함한다.

첫번째 방법은 문헌에 보고된 파이페르 및 반도오르말(Pfeiffer VanDoormal)에 의해 개발된 침투지수(PI)이다[참조 : Journal of Institute of Petroleum Technologists 12 : 414(1936)]. 이러한 방법에서는 전형적인 도로 비튜멘(road bitumen)의 값을 0으로 가정한다. 0이상의 값은, 정상적인 아스팔트 시멘트보다, 온도 감수성이 적고 0이하의 값은 온도 감수성이 크다. 표 1은 PI가 시험되는 모든 아스팔트 등급이 다등급 처리에 의해 현저히 향상됨을 나타낸다.

두번째 방법은 하기 문헌에서 보고된 맥레오드(McLeod)에 의해 개발된 침투 점수수(PVM)이다[참조 : Proceedings of Asphalt Paving Technologists 41 : 424(1972)]. PVN은 우수하고 열등한 아스팔트의 PVN지수값에 비하여 아스팔트의 고온 점도 뿐만 아니라 침투를 사용한다. 또한, 0이상의 값은 아스팔트가 0이하의 값인 것보다 온도 감수성이 적은 것을 의미한다. 표 1은 시험도닌 모든 아스팔트도 또한 다등급 처리에 의해 온도 감수성이 유사하게 실질적으로 향상됨을 나타낸다.

제1도는 점도의 척도인 침투와 온도의 상관 관계를 도시한다. 다등급 아스팔트는 더 편평한 경사를 생성시키는데, 이는 온도 감수성이 더 적은 것을 의미한다.

유사하게, 제2도는 다등급 공정에 의해 향상된 아스팔트에 대한 점도/온도 곡선의 경사가 더 편평하다는 것을 그래프로 도시한 것이다. 또한, 모든 다등급 처리된 아스팔트는 통상적으로 처리되지 않은 아스팔트 보다 온도 감수성이 더 적은 것을 의미하는 더 편평한 경사를 갖는다.

표 1은 또한 아스팔트의 노화 경화 특성에 대한 본 발명의 방법의 효과를 나타낸다. 아스팔트 물질에 대한 열 및 공기의 효과에 대한 ASTM D 1754시험법(TFOT)을 사용하여 아스팔트의 노화 경화 속도를 특징지운다. 또한, TFOT후의 아스팔트의 점도를 TFOT전의 점도로 나눔으로써 수득한 노화 경화속도를 나타낸다. 박막 오븐 전의 점도에 대한 박막 오븐 후의 점도의 비율을 노화 지수라고 한다. 표 1은 TFOT 및 노화 지수 둘 다의 측면에서 다등급 처리시킨 아스팔트의 실질적인 향상을 나타낸다.

박막 오븐 시험은 노화 시간을 5시간 내지 15시간을 증가시켜 아스팔트의 박막을 장기간 노화시키는 효과를 나타내기 위해 확장한다. 표 1은 아스팔트의 노화 경화속도가 실시예에 기술된 바와 같이 처리시킴으로써 크게 감소됨을 나타낸다.

제3도는 박막 오븐 시험에서 노화 경화 시간의 함수로서 점도 변화를 도시한 것이다. 다등급 아스팔트의 노화 경화 속도가 통상적인 아스팔트 보다 더 느린 것을 의미하는 점도/TFOT 곡선의 경사가 더 낮도록 생성시키는 것이 명백하다.

아스팔트 시멘트의 점도를 측정하는 통상적인 방법[예 : AST D217 및 MASTM D2171]은 아스팔트가 비뉴톤성(non-Newtonian)이기 때문에 다등급 아스팔트에 적용되지 않음을 주지해야만 한다. 비뉴톤성으로 인해 진공 모세관 점도기에 의해 아스팔트 유화액 잔류를 및 비뉴톤성 비튜멘의 점도는 바람직한 시험 방법이다. 여러 가지 시험의 결과는 상기 방법에 의해 다등급 처리를 수행하기 전에 아스팔트 샘플에 대해 수득한 시험 결과와 함께 표 1에 나타내었다.

상기의 비교 시험으로부터, 다등급 처리는 침투성, 점도 및, 5 및 15시간 TFOT노화 후 점도에 상당히 및 유리하게 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 140˚에서의 처리 전의 AC-5아스팔트의 점도는 530푸아즈이다. 동일한 아스팔트의 다등급 처리에 의한 점도가 AC-20 아스팔트의 AASHTO M-226의 점도 요구조건에 부합되는 2200푸아즈로 상승된다. 유사하고도 극적으로 아스팔트 각각의 노화 경화성은 다등급 처리에 의해 현저히 향상된다.

실시예 4

당해 실시예는 1의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 1의 아스팔트 시멘트 대신에 AC-10 1500g을 사용하고 실시예 1의 수산화나트륨 대신에 무수 수산화칼륨 5.25g사용 한다. 시험 결과를 표 2에 나타내었다.

실시예 5

당해 실시예는 실시예 4의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 4의 수산화칼륨 대신에 무수 수산화리튬 2.24g을 사용한다. 시험 결과를 표 2에 나타내었다.

실시예 6

당해 실시예는 실시예 4의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 4의 수산화칼륨 대신에 무수 탄산나트륨 5g을 사용한다. 시험 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

표 2는 모든 아스팔트 시멘트가, 기본 아스팔트로서 AC-10을 사용하는 대조군에 비하여, 침투 지수 및 장기간 노화 지수를 기준으로 하는 온도 감수성이 현저히 향상됨을 나타낸다.

실시예 7

당해 실시예는 실시예 4의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 34의 수산화칼륨 대신에 나트륨 금속 2.2g을 사용한다. 소량의 기포가 관찰된다. 시험 결과를 표 3에 나타내었다.

실시예 8

당해 실시예는 실시예 4의 방법에 따라 수행하고, 단 조악한 톨유는 우선 아스팔트 시멘트에 가한 다음 혼합 하고 수산화나트륨 비이드를 고전단 콜로이드 분쇄기에 가한다. 결과를 표 3에 나타내었다.

본 실시예에 의해 화학물질을 역순으로 가하는 경우에는 다등급 처리된 아스팔트의 특성에 중요한 효과도 주지않음을 입증한다.

실시예 9

실시예 1의 용기에 300˚로 가열된 조악한 톨유 500g 및 이후에 수산화나트륨 비이드 62.5g을 혼합하면서 가한다. 수득한 혼합물로부터 33.75g을 회수하고 400℉으로 유지시킨 AC-10 아스팔트 1500g에 가한다. 생성된 혼합물은 고전단 콜로이드 분쇄기를 통과시킨다. 다등급 생성물을 상기와 같이 시험하며 그 시험 결과를 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 결과는 실시예 7 내지 9의 다등급 아스팔트 생성물에 대해 수득한 물리적 특성을 나타낸다. 그 결과는 성분의 첨가 순서에는 무관하게 AC-10대조군에 비하여 다등급 아스팔트 시멘트의 온도 감수성 및 노화 경화선에서의 현저한 향상을 나타낸다.

실시예 10

시험은 혼합물 중에 남아 있는 수분에 대한 부유 잔류물을 다량으로 함유하는 아스팔트 유화액 잔류물의 감수성을 입증하기 위해 수행된다. ASTM제 8번의 세척된 석회석을 AC-5 아스팔트로부터 제조된 다등급 아스팔트 시멘트 4중량%로 도포하고(MG5-20 아스팔트 시멘트를 수득함) 유사하게 제조된 통상적인 AC-20 아스팔트(ASSHTO M-226)와 비교한다. HFMS-2h 아스팔트 유화액(ASSHTO M-140)을 또한 잔류하는 아스팔트 혼합물 4중량%를 제조하기 위해 유화액 5.7중량%를 가함으로써 응집체와 혼합한다. 아스팔트 시멘트 각각의 배치(batch)는 300℉에서 90초 동안 응집체와 혼합한다. 응집체는 물을 제거하기 위해 HFMs-2h 아스팔트 유화액과 대략 100℉이상 더 높은 온도로 가열한다. 모든 경우에서 최종 혼합물의 온도는 275℉이다.

각각의 혼합물 대략 300g을 직경이 8인치인 제4번 시브에서 300℉의 오븐 속에 1시간 동안 위치시킨다. 팬을 각각의 시브하에 위치시켜 배수물을 받는다. 결과는 다음과 같다 :

이러한 시험 결과는, 통상적인 AC-20아스팔트 시멘트, 및 아스팔트 유화액의 다량의 부유물 중간위치의 잔류물에 비교한, 응집체로부터의 이동에 대한 다등급 아스팔트의 내성을 나타낸다. 다량의 부유 잔류물의 특정한 특성은 가열 혼합물에서 아스팔트의 감소된 이동률을 뜻한다. 이러한 시험은 AC-200에 대해서 상기의 것이 사실임을 나타내지만 다등급 아스팔트는 HFMS유화액 잔류를 보다 매우 우수하다.

실시예 11

실시예 10의 혼합물의 특성을 폭넓은 범위의 온도에 걸쳐 측정한다. 이러한 시험의 목적은 이들 시험에 의해 다등급 아스팔트 시멘트가 아스팔트 응집체 혼합물(주로, 물질의 최종 용도)의 특성을 향상시키는지의 여부를 측정하기 위한 것이다.

실시예 10의 배수 연구에서 사용되는 동일한 아스팔트를 당해 실시예의 아스팔트 응집체 혼합물 연구에 사용한다. ASTM 제 5번 응집체, 제8번 응집체 및 미분된 모래를 혼합하여 3/4인치의 조밀한 혼합물을 형성시킨다(ASTMD-3515). 응집체 및 아스팔트를 혼합시키기 전에 300℉으로 가열하고, 단 HFMS-2h는 400℉에서 응집체 및 77℉에서 HFMS-2f와 90초 동안 혼합한다. 개개의 혼합한 혼합물은 아스팔트 함량이 4.5중량%이다. 각각의 혼합물은 ASTM D-1559에 따라 75 취입 마샬 압축기(blows Marshall compaction)에서 입축한다. 각각의 아스팔트를 갖는 4가지 혼합물을 제조하고 4가지 온도, 즉 140℉, 100℉, 77℉ 및 40℉에서 시험한다. 이러한 온도범위는 실제로 직면하는 폭넓은 포장온도 범위를 나타낸다. 강성은 ASTM-D-1559 및 ASTM D-1560에 따라 마샬 및 비암(Hveem) 장치로 측정한다. 결과를 표 4에 나타내었다.

[표 4]

이러한 결과는 다등급 아스팔트 시멘트로부터 제조된 아스팔트 콘크리트의 강성(즉, 안정성)은 통상적인 아스팔트 시멘트 만큼 크게 증가되지 않는다는 것을 나타낸다.

이러한 결과는 또한 유화액혼합물(HFMS2h)이 고온에서의 안정성이 매우 낮으며, 이는 불완전한 경화(즉, 잔류 수분의 존재)에 기인할 수 있다는 것을 나타낸다.

실시예 12내지 14에서, 다등급 아스팔트 시멘트를 제조하는 방법에서 비누화 반응을 개시시키는데 필요한 최소량의 물을 입증하기 위해 시험이 수행된다.

실시예 12

AC-10아스팔트 1500g을 400℉로 가열하고 실시예 1에서 사용한 동일 용기에 가한다. 수산화나트륨 3.75g도 또한 무수의 용용 상태로 예열시키고 아스팔트에 가한후 1분 동안 분쇄시킨다. 톨유를 275˚로 2시간 동안 가열하여 이를 완전히 건조시킨다. 건조된 톨유 30g을 아스팔트와 가성 소다 혼합물에 가하고 15분 동안 분쇄시킨다. 시험 결과를 표 5에 나타내었다.

실시예 13

당해 실시예는 실시예 12의 방법에 따라 수행하고, 단 실시예 1의 AC-20 수산화나트륨 대신에 나트륨 금속 2.2g을 사용한다. 시험 결과를 표 5에 타나내었다.

실시예 14

당해 실시예는 13의 방법에 따라 수행하고, 단 물 0.015g을 톨유에 가하고 아스팔트에 가하기 전에 혼합한다.

[표 5]

이러한 결과는 비누화 반응이 실시예 12및 14에서 진행되며, 아스팔트 시멘트에서 비교할만한 특성이 관찰된다는 것을 나타낸다. 반응이 실시예 12에서 발생하며, 이때 모든 반응물은 특별하게 건조시킨다. 그러나, 충분량의 수분(실험실에서 측정 가능한 양 이하)이 시스템 중에 존재하여 반응을 개시시킨다.

톨유를 건조시키는 동일한 방법이 연속됨에도 불구하고, 실시예 13에서는 어떠한 반응도 발생되지 않는다. 여기서, 실시예 12의 무수의 용융된 수산화나트륨 대신에 금속성 나트륨을 사용한다.

금속성 나트륨 및 무수 톨유를 다시 사용하지만, 또한 소량의 물(아스팔트의 0.001중량%)을 혼합물에 가함으로써 비누화 반응이 실시예 14에 나타낸 바와 같이 일어난다.

실시예 15

당해 실시예는 실시예 1의 방법에 따라 수행하고, 단 AC-20 대신에 1형 투핑 아스팔트(ASTM D312)를 사용한다. 표 6에서, 시험 결과는 전형적인 투핑 시험에 의해 기본 아스팔트와 비교한다.

[표 6]

이러한 시험 결과는 당해 실시예에 처리된 아스팔트는 I형 투핑 아스팔트의 저온 특성 및 II형 투핑 아스팔트의 고온 특성을 지닌다는 것을 나타낸다. 또한, 처리된 아스팔트에서 PI가 상당히 낮아지는데, 이는 온도 감수성이 적음을 나타낸다.

Claims (14)

1. 거의 무수 상태인 액화된 아스팔트를 겔화시킴으로써 생성된 다등급의 겔화된 아스팔트 시멘트.
2. 제1항에 있어서, 톨유 및 적어도 비누화 가능한 양의 거의 무수 상태인 알칼리 금속 수산화물을 거의 무수 상태인 액화된 아스팔트에 가함으로써 생성된 겔화된 아스팔트 시멘트.
3. 제2항에 있어서, 톨유가 지방산과 수지산을 0.7내지 2의 비로 함유하는 겔화된 아스팔트 시멘트.
4. 거의 무수 상태인 아스팔트 물질을 액화시키는 단계(a) 당해 물질내에서 하나 이상의 지방산 및 하나 이상의 수지산을 적어도 비누화 가능한 양의 거의 무수 상태인 알칼리 금속 염기와 반응시킴으로써 비누화시키는 단계(b) 및 반응수를 제거하여 겔화된 다등급 아스팔트 시멘트를 생성시키는 단계(c)를 포함하는, 겔화된 다등급 아스팔트 시멘트의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 아스팔트 물질이 석유 아스팔트인 방법.
6. 제5항에 있어서, 거의 무수 상태인 석유 아스팔트를 가열하여 액화시키고, 당해 아스팔트에 거의 무수 상태이고 미분된 입자 형태인 알칼리 금속 수산화물을 가하고, 생성된 혼합물을 전단 분쇄시켜 알칼리 금속 수산화물 입자의 입자 크기를 감소시킨 다음, 당해 업자를 석유 아스팔트 속에 분산시키고, 여기에 비누화 가능한 양의 톨유를 혼합하면서 가하여 겔화된 다등급 아스팔트 시멘트를 생성[여기서, 반응 시스템은 적은 양이지만 거의 발포를 일으키지 않고 비누화 반응을 개시하기에 충분한 양의 물을 포함한다]시킨 다음, 아스팔트 겔로부터 반응수를 제거하는 방법.
7. 제5항에 있어서, 톨유와 알칼리 금속 수산화물을 예비혼합시켜 석유 아스팔트에 가하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 톨유가 지방산과 수지산을 0.7내지 2의 비로 함유하는 방법.
9. 제1항에 따르는 겔화된 시멘트를 거의 무수 상태의 응집체와 혼합하는 단계(a), 겔과 응집체의 혼합물을 포장되는 표면에 분배시키는 단계(b) 및 분배된 혼합물을 목적하는 목적하는 밀도로 압축시킴으로써 아스팔트 콘크리트의 레이다운(laydown)을 생성시키는 단계(c)를 포함하는 방법.
10. 아스팔트 함침된 펠트를 루프 표면에 적용시키고 롤링(rolling)시키는 단계(a)및 제1항에 따르는 다등급 아스팔트 시멘트 충 하나 이상을 몹핑(mopping)시킴으로써 분배하여 아스팔트 루프를 생성시키는 단계(b)를 포함하는 루핑 방법.
11. 제5항에 있어서, 아스팔트 물질이 AC-1, AC-2.5, AC-5, AC-10, AC-20, AC-30, AC-40, AC-50 또는 이들의 혼합물이거나 I형, 또는 II형 또는 III형 루핑 아스팔트 또는 이들의 혼합물인 방법.
12. 제11항에 있어서, 지방산과 수지산이 톨유로서 첨가되는 방법.
13. 제12항에 있어서, 알칼리 금속 염기가 알칼리 금속 수산화물인 방법.
14. 제13항에 있어서, 알칼리 금속 염기가 수산화나트륨인 방법.