KR100355700B1 - 재생골재와 폐유리 골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트콘크리트 혼합물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연간 1900만톤 이상 배출되어 50%이상이 재활용되지 못하고 처분되고 있어 경제적손실 및 환경오염문제를 야기하고 있는 폐유리와 폐콘크리트 및 폐아스콘을 이용하여 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하고자 하는 것으로 재생골재와 폐유리 골재를 아스팔트 콘크리트 혼합물 골재로 이용함으로써 저온 균열이 우수하고, 표면휘도, 마찰상태가 양호하면서 겨울철 눈을 신속하게 녹이는 특징을 갖는 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조에 관한 것이다.

본 발명은 폐유리를 파쇄하여 제조된 입도 20mm이하의 폐유리골재와 폐콘크리트와 폐아스콘을 파쇄하여 제조된 입도 20mm이하의 재생골재와 신재골재, 하이플롯트 유화아스팔트(중속경화형, 완속경화형), 재생첨가제(석유계), 박리방지재를 사용하며 제조순서는 상온(대기중 온도)에서 먼저 재생골재와 폐유리골재 및 신재골재를 혼합한 합성입도를 KS F 2349에 규정된 표층용 미립도 및 개립도 아스팔트 혼합물의 규정입도를 만족시키도록 설정한 다음 폐유리골재, 재생골재 및 신재골재에 수분을 투입하여 프리웨팅을 30초∼60초 실시하고 그 배합에 하이플롯트 유화아스팔트와 재생첨가제, 박리방지제를 30초∼60초 혼합하여 제조하며 폐유리 골재와 재생골재는 각각 골재배합률로 5∼30%, 10∼70% 혼입하고 하이플롯트 유화아스팔트는 혼합물 중량의 3∼15%를 혼입하며 재생첨가제는 구재 아스팔트량의 5∼20%를 혼입하며 박리방지제는 하이플롯트 유화아스팔트량의 1∼5%를 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하는데 있어 폐유리골재와 재생골재를 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 골재로 이용함으로써 폐유리와 재생골재의 재활용 촉진을 통한 자원의 유효이용으로 국가의 에너지절약 및 외화절감과 폐유리와 폐콘크리트 및 폐아스콘의 불법처분에 의한 환경피해의 예방은 물론 상온식으로 제조함으로서 배출가스 및 분진배출이 없어 환경친화적이며 가열용 석유연료를 사용하지 않으므로 경제적이며 포장수명이 증진된다.

Description

재생골재와 폐유리 골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조방법{Manufacturing Methods of Surface Cold Asphalt Concrete Mixture Using Recycled Aggregate and Waste Glass Aggregates}

본 발명은 대부분 불법 매립 또는 처분되고 있는 유색 폐유리와 폐아스콘 및 폐콘크리트를 재활용하여 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하기 위한 것으로 폐유리 골재와 재생골재의 혼입률, 하이플롯트 유화아스팔트와 폐유리골재 및 재생골재의 혼합성, 폐유리골재의 피막률 등을 최적으로 결정하여 일반 아스팔트 콘크리트 혼합물의 성능을 갖으면서 표면휘도가 뛰어난 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

국내의 연간 유리 총 생산량은 약 420만 ton이며 이 중 약 36 %가 창유리 등에 사용하는 판유리, 6 %가 유리섬유제품, 58 %가 병등의 용기를 포함한 소모적 유리제품으로 사용되고 있다. 그러나 최근 도시화와 산업화에 따라 폐유리의 발생량은 1999년에는 692,000톤, 2001년에는 740,000톤으로 계속 증가하고 있어 폐유리의 적정처리 및 재활용 문제가 사회적 관심사로 대두되고 있다. 외국의 경우 오래전부터 폐유리병 재활용에 노력하여 왔으며 알코올음료, 청량음료, 조미료, 우유 등의 병류는 대부분 공병으로 회수하고 세정하여 재이용하는 병회수 방식이 정착되어 있으며 깨진 병, 약품병, 화장품병 등도 파쇄, 용융시켜 재 이용하거나 도로포장재, 블록원료, 유리대리석, 유리타일, 유리섬유, 발포용 경량골재 등으로 재이용하고 있다. 우리나라도 외국과 마찬가지로 공병을 회수하여 재이용하고 있으며 수집된 일회용 폐유리병은 선별하여 원료로 사용하기 위한 파쇄과정을 거친후 이들 파쇄물을 대부분 신병제조의 원료로서 재활용 하고 있으나 그 양이 미비한 실정이다. 또한 노후된 건축물의 해체와 재개발, 도로포장의 해체 및 유지보수의 증가로 인하여 폐아스콘과 폐콘크리트의 발생량(년간 1800만톤)이 급격히 증가하고 있어 심각한 환경오염 및 자원낭비의 문제를 야기하고 있는 실정이다.

현재 국가 차원에서 대량으로 발생되고 건설폐기물인 폐콘크리트와 폐아스콘의자원화를 추진하고 있으며 폐아스콘과 폐콘크리트의 불법 매립으로 인한 환경오명의 피해를 방지하기 위하여 지정부산물로 지정하고, 재활용률을 선진국 수준으로 끌어 올리기 위하여 분주히 노력하고 있다. 그러나 폐콘크리트의 경우는 어초, 바닥깔기돌, 골석, 바닥다짐재, 콘크리트용 골재와 지반개량에 쓰이고 있고 폐아스콘의 경우는 역청안정처리 노반재의 재료, 상온안정처리 노반재의 재료 및 입상 노반재의 재료 등으로 쓰이고 있으나 도로 표층용 재료로의 활용은 미비한 실정이다.

현재 대부분 사용하고 있는 가열 아스팔트 혼합물은 아스팔트와 골재를 가열하여 제조하기 때문에 저온균열에 취약하고 가열에 따른 아스팔트가 산화되어 포장 수명이 단축되며 배출가스, 분진 및 악취를 배출하며 고온이기 때문에 화상위험 등 산업안전이 취약한 특성을 가지고 있다.

본 발명은 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하는데 있어 폐유리골재와 재생골재를 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 골재로 이용함으로써 폐유리와 재생골재의 재활용 촉진을 통한 자원의 유효이용으로 국가의 에너지절약 및 외화절감과 폐유리와 폐콘크리트 및 폐아스콘의 불법처분에 의한 환경피해의 예방은 물론 상온식으로 제조함으로서 배출가스 및 분진배출이 없어 환경친화적이며 가열용 석유연료를 사용하지 않으므로 경제적이며 표면조도 등의 성능이 탁월한 폐유리 골재와 재생골재 사용한 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조 및 현장활용에 그 목적이 있다.

도 1은 유화분산자와 아스팔트의 흡착 모식도

도 2는 재생골재와 폐유리골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트 혼합물의 제조 흐름도

도 3은 재생골재와 폐유리골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트 혼합물의 단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 : 폐유리 골재 2 : 재생골재

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 재료를 사용한다.

폐유리 골재는 유색폐유리를 폐유리 전용 파쇄기인 포라우다를 사용하여 파쇄한 골재의 입도 20mm이하인 것을 골재 배합률 5∼30%로 사용하였으며 그 물리·화학적 특성은 표 1과 같다.

도 1과 같은 특성을 가진 하이 플롯트 유화아스팔트는 ASTM D 977의 규정을 만족하는 저장안정도 1이하, 신도 40 이상인 중속경화형과 완속경화형을 혼합물 중량의 3∼15%를 혼입하여 사용하였고 폐유리 골재와 하이플롯트 유화아스팔트와의 박리를 최소화하기 위하여 박리방지제인 소석회(Ca(OH)₂)를 하이플롯트 유화아스팔트량의 1∼5% 사용하였으며 재생첨가제는 ASTM D 4552의 규정을 만족하는 비중 1.075, 황함량 1.25%인 석유계를 구재아스팔트의 함량에 대하여 5∼20%를 첨가하였다.

아스콘 재생골재는 KS F 2572의 규정을 만족하는 입도 20mm이하, 구재 아스팔트함량 5.2%, 침입도 34인 것을 골재배합률로 10∼70% 사용하였고 콘크리트 재생골재는 KS F 2573의 규정을 만족하는 입도 20mm이하, 비중 2.29, 흡수량 0.4%인 것을 골재배합률로 10∼70% 사용하였으며 굵은골재, 잔골재, 부순모래 및 채움재는 일반적인 아스팔트 콘크리트 혼합물 생산에 사용되는 것으로 KS규격을 만족하는 것을 사용하였다.

본 발명의 배합(표2)은 상온(대기중온도)에서 KS F 2349에 규정된 표층용 미립도 및 개립도 아스팔트 혼합물의 규정입도에 준하여 도 2와 같은 절차에 따라 도 3의 혼합물을 제조한다. 또한 사전시험으로 원심석유당량 시험을 통하여 예비 하이플롯트 유화아스팔트량을 산정하였으며 골재의 최적 코팅률을 결정하기 위하여 각 골재에 대하여 코팅 시험을 실시하여 최적함수비를 산출하였다.

마샬안정도시험은 KS F 2337 「마샬시험기를 사용한 역청혼합물의 소성흐름에 대한 저항력시험방법」에 따라 실시하여 25℃에서 공극률, 포화도, 흐름값, 안정도를 구하였다.

간접인장강도시험(indirect tensile strength : ITS)은 25℃에서 공시체 상단에 반경 50.8mm의 원형홈이 있는 재하대를 이용하여 50mm/min의 속도로 하중을 재하하였으며, 이때 공시체는 시험전 3시간동안 25℃의 항온기에 보관하였다.

동적안정도시험은 30cm×30cm×5cm(B×L×T)의 공시체를 직경이 46cm인 가압롤러로 17∼23cm/sec의 다짐속도로 다짐하여 가열 및 온도조절장치가 부착된 고온 항온실내에서 반복차륜 하중에 대한 동적안정도를 측정하였으며, 이때 시험온도는 60℃, 차륜접지압은 5.6kgf/cm², 차륜통과회수는 42회/분, 차륜주행거리는 23cm/회, 트랙킹시간은 60분으로 하였으며, 시험차륜의 폭은 5cm, 직경은 20cm인 것을 사용하였고, 공시체는 실온에서 18시간 양생한후 시험온도인 60℃에서 6시간 양생하였다.

표면 조도 시험은 100cm×100cm×10cm(B×L×T)의 평판 공시체를 제작하여 LUX-METER TES-1336의 조도계를 사용하여 표면조도를 측정하였다.

폐유리 골재와 재생골재를 이용한 포장용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 품질특성은 표3과 같다. 마샬안정도, 간접인장강도, 동적안정도는 폐유리 골재와 재생골재를 혼입하므로서 폐유리 골재와 재생골재를 혼입하지 않은 혼합물과 유사한 품질성능을 나타내었으며 표면조도는 폐유리 골재를 혼입하지 않은 경우에 비하여 2.5∼3.0배 향상되는 것으로 나타났다.

상기와 같은 시험결과를 통하여 아스팔트 콘크리트 혼합물 제조시 폐유리 골재와 재생골재를 적정의 박리방지제 및 재생첨가제를 혼입함으로써 유동저항성, 동적안정도, 균열저항성 등의 역학적성능이 일반 아스팔트콘크리트와 유사하며 특히 표면휘도가 크게 향상됨을 확인하였다.

상술한 바와 같이 본 발명은 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하는데 있어 재생골재와 폐유리 골재를 아스팔트 콘크리트 혼합물 골재로 이용함으로써 저온 균열이 우수하고, 표면휘도, 마찰상태가 양호하면서 겨울철 눈을 신속하게 녹이는 특징을 가진 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조함으로써 폐유리와 재생골재의 재활용을 통한 자원의 유효이용으로 국가의 에너지절약 및 외화절감과 환경피해의 예방에 크게 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 폐유리와 재생골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조시 폐유리를 파쇄하여 제조된 입도 20mm이하, 비중 2.50∼2.53인 폐유리골재와 폐콘크리트를 파쇄하여 제조된 입도 20mm이하, 비중 2.20∼2.50의 재생골재와 폐아스콘을 파쇄하여 제조된 입도 20mm이하, 구재아스팔트함량 3.80∼5.00, 구재아스팔트 침입도 20∼50의 재생골재와 신재골재와 저장안정도 1이하, 신도 40 이상인 하이 플롯트 유화아스팔트(중속경화형, 완속경화형), 비중 1.0∼1.1인 석유계 재생첨가제, 박리방지재를 사용하여 상온(대기중 온도)에서 먼저 재생골재와 폐유리골재 및 신재골재를 혼합한 합성입도를 KS F 2349에 규정된 표층용 미립도 및 개립도 아스팔트 혼합물의 규정입도를 만족시키도록 한 다음 폐유리골재, 재생골재 및 신재골재에 수분을 투입하여 프리웨팅을 30초∼60초 실시하고 그 배합에 하이플롯트 유화아스팔트와 재생첨가제, 박리방지제를 30초∼60초 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 재생골재와 폐유리 골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조방법
2. 제 1항에 있어서,

   폐유리 골재와 재생골재는 각각 골재배합률로 5∼30%, 10∼70% 혼입하고 하이플롯트 유화아스팔트는 혼합물 중량의 3∼15%를 혼입하며 재생첨가제는 구재 아스팔트량의 5∼20%를 혼입하며 박리방지제는 하이플롯트 유화아스팔트량의 1∼5%를 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 재생골재와 폐유리 골재를 사용한 표층용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조방법