KR100395841B1 - 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물, 그 제조방법 및그것을 이용한 포장의 구축방법 - Google Patents

재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물, 그 제조방법 및그것을 이용한 포장의 구축방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물, 그 제조방법 및 그것을 이용한 포장의 구축방법에 관한 것으로서, 재생골재와 보충용 신골재를 이용한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서, 합성골재의 입도가 소정의 범위내에 있는 동시에, 상기 아스팔트 재생골재로부터 회수된 구아스팔트와 신아스팔트로 이루어진 재생 아스팔트의 설계 침입도(針入度)가 35±5(25℃, 1/10㎜)이고, 또 상기 설계침입도의 조정을 재생용 첨가제를 사용하지 않고, 상기 신아스팔트를 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물로서, 가능한한 대량으로 재생골재를 이용하고, 조입도(粗粒度) 아스콘과 동등 이상의 특성을 갖고, 역청안정처리재와 동등 이상의 경제성을 갖는, 기층으로부터 상층노반에 적용가능한 매우 저렴한 아스팔트 혼합물을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물, 그 제조방법 및 그것을 이용한 포장의 구축방법{THE RECLAIMED ASPHALT PAVING MIXTURE WITH LARGE PARTICLE SIZE, METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF AND PAVING METHOD WITH USING THE SAME}
본 발명은 재생골재 및 대입경 골재를 이용한 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법 및 해당 아스팔트 혼합물을 이용한 포장방법에 관한 것이다.
아스팔트 콘크리트(이하, 「아스콘」이라 함) 폐재는 기존 포장의 전환공사나 절삭 오버레이에 의해 발생한다. 즉, 기존 포장에 구조파괴가 생긴 경우에는 포장의 전환공사를 실행하여 보수를 실행하게 되는데, 이 경우에는 아스콘 폐재는 판형상의 잔해라고 하는 형태에 의해 발생한다. 또, 기존 포장에 기능파괴가 생긴 경우에는 주로 절삭 오버레이를 실행하게 되는데, 이 경우에는 아스콘 폐재는 해당절삭 오버레이에 의해 깎여진 상태로 발생한다.
상기 방법으로 발생한 아스콘 폐재는 어느 것이나 콜 크래셔에 걸어 너무 파쇄되지 않도록 적절하게 분쇄하는 동시에, 소정 입도로 조정하고, 아스콘 재생골재(이하, 「재생골재」라 함)로서 재생이용되고 있다. 일반적으로는 아스콘 폐재는 20㎜∼13㎜, 13㎜∼5㎜, 5∼0㎜의 3종류의 입도로 분급하여, 재생이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 최근에는 작업성 등의 관점에서 13㎜ 이상의 골재를 더 파쇄하여 13㎜∼5㎜, 5㎜∼0㎜의 2종류의 입도, 또는 13㎜∼0㎜의 단일 입도로서 분급하지 않고 이용하는 경우가 많아졌다.
종래, 재생골재는 경제적 및 품질적인 이유에서 노반재(路盤材)로서 이용하는 예는 거의 없고, 그 대부분이 표층 및 기층에 이용되는 재생 아스콘의 원재료(아스팔트 및 골재)로서 사용되고 있고, 그 용도가 한정되어 있다. 한편, 도로정비의 진전에 의한 포장스톡의 증대에 수반하는 유지수선의 증가는 아스콘 폐재의 발생량의 증대를 초래하는 결과가 되고 있다.
이와 같은 상황중, 후쿠오카켄에 있어서, 아스콘 폐재의 재생이용의 건전한 발전에 이바지하기 위해, 평성 5년도부터 평성 8년도까지 「재생가열 아스팔트 혼합물의 품질확인업무」가 실시되었다. 도 15는 후쿠오카켄 토목부 업무위탁 보고서에 나타나 있는 조사결과의 발췌이고, 포장폐재를 이용한 포장부분에 있어서, 침입도, 아스팔트량 및 골재입도의 불량률(%)을 조사한 것이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 초년도(평성 5년도)에 있어서 침입도 및 아스팔트량에 대한 불량률은 45%를 넘고, 또 골재입도의 불량률에 대해서도 20%를 넘는예상 이상으로 나쁜 결과가 되었다. 그 때문에, 포장의 품질수준의 향상을 꾀하기 위해 재생골재의 배합률을 30중량% 이하로 하는 등의 잠정적인 관리기준의 개정이 실행되었다.
그 후, 계속 조사를 실행한 결과, 평성 6년도와 평성 7년도에는 품질의 향상이 보였지만, 평성 8년도에는 또 불량률이 평성 5년도의 수준에 가깝게 상승했다. 해당 평성 8년도에 있어서는 특히 침입도의 저하가 현저한 결과를 낳았다.
또, (사)일본아스팔트합재협회에서는 지역별 재생 아스팔트혼합물에 있어서 재생골재의 배합률(중량%)에 관한 실태조사를 실행하고 있다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 1985년(소화60년)의 제 1 회 조사에서는 재생골재의 배합률은 전국 평균 약 65중량%였지만, 1992년(평성4년)의 제 3 회 조사에서는 약 40중량%로 저하했다. 재생골재를 사용한 아스팔트 혼합물의 기술개발의 선진지역인 추부 지방 및 긴키지방에 있어서도 제 3 회 조사에서는 재생골재의 배합률은 약 37중량%로 낮은 수준이 되었다.
이 결과는 후쿠오카켄과 마찬가지로 재생골재의 배합률을 내려서 포장의 품질수준의 향상을 꾀하려고 한 것이다.
또, 소화45년부터 후쿠오카켄에서는 관할하는 노선의 연약 노상(路床)상의 포장에는 연약한 현재의 노상상의 반(盤)작용에 우수하고 연약층과 융합하는 구속층(Fe석탄처리층)을 설치하여 노상을 구축하는 방법을 채용하고, 포장의 장수명화라는 점에서 양호한 결과를 얻고 있다.
그러나, 최근의 추적조사결과「츠쿠시바노 고가센 토질시험 위탁공사 보고서」(평성 8년3월, 후쿠오카켄 토목사무소) 등에 의하면, 상기한 바와 같은 노상구축방법을 적용한 포장에 있어서도, 그 표층 및 기층에 재생골재를 사용하면, 공용개시후 1년∼2년으로 균열이 발생하거나, 유동 바퀴자국 패임이 발생하는 사례가 다발하였다.
이상과 같은 결과에서 후쿠오카켄 토목부에 있어서는 재생 아스콘에 혼입하는 재생골재는 30중량%를 상한으로 하는 대책을 강구하고 있다. 상기한 바와 같은 현상과 재생골재 혼입률의 양적 제한은 전국적으로 볼 수 있는 것이다.
재생골재를 대량으로 사용하는 것이 어려운 원인의 하나는 노면의 완성의 아름다움이나 기계만을 이용하여 포장을 실행한 경우에 있어서 평탄성을 취하기 쉬운 점에서, 신골재만을 이용한 아스콘(기설 아스콘)의 골재로서 「아스팔트 포장요강(평성 4년12월5일 개정판 제 1 쇄, (사)일본도로협회발행)」(이하, 「포장요강」이라 함)으로 정하고 있는 골재의 만족할만한 입도범위의 상한에 가까운 세립(細粒)의 것이 이용되고 있기 때문이다. 이 골재의 세립화의 원인은 근래, 아스팔트 혼합물의 기본적 사항이 경시되고, 열가소성수지가 포함되어 있는 등의 개질 아스팔트에 대한 안이한 의존이 실행되는 실정에 기인한 것이다.
표 2 및 도 17은 상기 사실을 뒷받침하는 것이고, 표 2는 평성5년도∼평성8년도의 4년간에 후쿠오카켄에서 산출한 재생골재 69시료의 평균·최대·최소 입도를 나타낸 것, 도 17은 그 입경가적곡선도를 나타낸 것이다.
이러한 것에 나타낸 바와 같이, 재생골재는 입도의 불균일이 크고, 또 입도범위의 상한을 일탈하는 등의 세립화가 진행되고 있다. 따라서, 재생골재를 아스팔트 혼합물에 이용한 경우에는 조(粗)골재의 맞물림이 부족한 동시에, 유효공극률을 잃게 되어 골재의 마찰저항이 부족하고, 동적 안정도가 저감하여 유동 바퀴자국 패임의 원인이 된다. 그 때문에, 해당 아스팔트 혼합물을 포장에 이용한 경우에는 무거운 차량에는 이겨 낼 수 없다.
체구멍(㎜) 통과질량 백분율(%)
최대값 최소값 평균값
19.0 100.0 100.0 100.0
13.2 100.0 91.2 98.2
4.75 99.7 46.6 71.0
2.36 83.1 27.2 52.5
0.60 48.1 17.9 31.2
0.30 30.2 11.6 20.1
0.15 16.5 7.0 11.3
0.075 12.0 3.6 7.6
아스팔트량(%) 6.80 1.69 4.74
침입도(1/10㎜) 55.0 23.0 30.9
또, 재생골재를 대량 사용하는 것이 어려운 다른 원인으로서는 재생첨가제를 사용하는 것에 있다. 즉, 재생골재를 주체로 한 재생 아스팔트의 설계침입도에 대한 조정은 재생 아스팔트의 침입도가 새로운 재료만을 이용한 경우와 같은 설계침입도에 적합하도록 재생용 첨가제를 첨가하는 것에 의해 실행되는 것이 일반적이다.
그러나, 재생용 첨가제는 「플랜트 재생포장 기술지침(평성4년12월5일 초판 제 1 쇄, (사)일본도로협회 발행」(이하, 「기술지침」이라 함) 제 16 페이지의 표-3.2에 나타낸 바와 같이, 재생 아스팔트의 품질규격(동 17 페이지의 표-3.3 참조)과 동등한 포장용 석유 아스팔트에 비해 경질이다.
양자의 내열성을 박막가열질량 변화율(%)로 비교하면, 재생용 첨가제의 기준값은 포장용 석유 아스팔트의 기준값(0.6% 이하)의 5배(3.0% 이하)가 되고, 그 내열성은 포장용 석유 아스팔트에 비해 현저하게 낮은 것을 알 수 있다(「포장시험법 편람(사단법인 일본도로협회발행), 박막가열시험」참조).
참고로, 표 3에 재생용 첨가제를 이용한 재생 아스팔트와 재생용 첨가제를 이용하지 않은 재생 아스팔트의 박막가열시험에 의한 내열성의 비교를 나타낸다.
이 결과에 의하면, 재생용 첨가제를 이용한 재생 아스팔트는 재생용 첨가제에 포함되는 경질분이 증발하기 때문에 박막가열 질량변화율이 크다는 것을 알 수 있다. 또, 침입도 잔류율에 대해서도 재생용 첨가제를 이용한 재생 아스팔트인 경우는 작고, 가열전의 침입도와 비교하여 가열후의 침입도는 대폭 저하되어 품질의 열화가 현저한 것을 알 수 있다.
한편, 재생용 첨가제를 이용하지 않은 재생 아스팔트는 가열전의 침입도는 작지만, 가열전후의 침입도의 변화는 적고, 그 품질이 안정된 것을 알 수 있다.
시료명 재생 아스팔트의배합조성(중량%) 가열전침입도(1/10㎜) 가열후침입도(1/10㎜) 침입도잔류율(%) 박막가열질량변화율(%)
재생용 첨가제를 이용한 경우 구아스팔트 62.3신아스팔트 31.2재생용 첨가제 6.5 65.0 38.0 58.5 -0.0585
재생용 첨가제를 이용하지 않은 경우 구아스팔트 68.6신아스팔트 31.4재생용 첨가제 - 40.0 33.0 82.5 -0.0468
따라서, 후술하는 바와 같이 재생용 첨가제에 의해 침입도의 조정을 실행한 경우에는 재생 아스팔트는 열열화(열에 의한 경질분의 증발, 산화 등에 의한 경화)를 일으키는 것이 매우 많고, 제조시 및 포장시에 있어서 온도관리를 적절하게 실행하지 않으면, 재생가열 아스팔트 혼합물의 품질의 저하가 현저하다는 결과를 낳았다.
즉, 재생용 첨가제를 사용한 재생가열 아스팔트 혼합물에서는 시험반죽에 의한 목표혼합온도의 설정과 플랜트에 있어서 혼합온도의 관리는 매우 중요하고, 너무 고온이면, 혼합물 중의 아스팔트의 침입도가 현저하게 저하하는 것에 의해 시공성이 손상되는 동시에 시공후의 조기에 균열이 가고, 또 너무 저온이면, 혼합물 중의 아스팔트의 침입도가 현저하게 증대하는 것에 의해 유동 바퀴자국 패임을 초래하게 되어 버린다.
현재, 포장의 유지·수선공사에 의해 아스콘 폐재가 대량으로 발생하고 있는데, 상기 문제점에서 아스콘 폐재의 재생이용률은 낮고, 아스콘 폐재는 증가하고 있다. 따라서, 발생한 아스콘 폐재는 폐기처분을 취하지 않을 수 없고, 폐기처분비의 앙등에 의한 포장의 비용 상승에 더하여 결과적으로 환경문제에까지 발전하는 것에서 재생골재로서 대량으로 유효이용하는 방법의 개발이 요구되고 있다.
또, 근래의 대형차 교통량의 증대는 포장의 공용기간이 설계기간(통상은 10년)을 밑도는 사태를 증가시키고 있고, 포장의 유지·보수비를 증가시키고 있다. 그러나, 근래의 경제불황 등에 의한 세출삭감시책에 따라 파손된 포장의 유지·보수예산에 대해서도 감액되는 방향에 있다. 그 때문에, 10년을 넘는 공용성을 가진 장수명화 포장의 개발이 목표가 되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 제거하기 위해 이루어진 것이고, 가능한한 대량으로 재생골재를 이용하여 종래 기층에 이용되고 있는 조입도 아스콘과 동등 이상의 특성을 갖고, 상층노반에 이용되는 역청안정처리재와 동등 이상의 경제성을 갖는, 기층부터 상층노반에 적용가능한 매우 저렴한 아스팔트 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 덧붙여, 해당 대입경형 재생아스팔트 혼합물의 제조방법 및 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
도 1은 하절기 고온시에 있어서 아스팔트 포장체 중의 깊이 방향의 온도분포를 나타낸 도면,
도 2는 밀입도(密粒度) 아스콘 13의 공극률과 휠 트래킹(wheel tracking)에 의한 변형률의 관계를 나타낸 도면,
도 3은 밀입도 아스콘 13의 200번 체 통과율(%)(필러량)과 휠 트래킹에 의한 변형률의 관계를 나타낸 도면,
도 4는 조입도 아스팔트 혼합물, 역청안정처리재 및 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 중앙입도의 비교를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 제조하기 위한 배치식 플랜트를 나타낸 구성도,
도 6은 재생 아스팔트의 신, 구아스팔트의 배합비율을 결정하는 방법의 설명도,
도 7은 제 1 실시예에 있어서 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 입경 가적(加積)곡선을 나타낸 도면,
도 8은 제 1 실시예에 있어서 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 마샬 안정도 시험의 결과를 나타낸 도면,
도 9는 제 2 실시예에 있어서 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 입경가적곡선을 나타낸 도면,
도 10은 제 2 실시예에 있어서 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 마샬 안정도 시험의 결과를 나타낸 도면,
도 11은 재생가열 역정안정처리재의 마샬 안정도 시험의 결과를 나타낸 도면,
도 12는 재생가열 아스팔트 혼합물의 회수 아스팔트의 침입도와 굽힘 파단응력의 관계를 나타낸 도면,
도 13은 재생가열 아스팔트 혼합물의 회수 아스팔트의 침입도와 굽힘 파단변형의 관계를 나타낸 도면,
도 14는 재생가열 아스팔트 혼합물의 회수아스팔트의 침입도와 노면 성상(性狀)의 관계를 나타낸 도면,
도 15는 포장폐재를 이용한 포장부분에 있어서 침입도, 아스팔트량 및 골재입도의 불량률을 나타낸 도면,
도 16은 지역별 재생골재의 배합률을 나타낸 도면 및
도 17은 평성5년도∼평성8년도에 후쿠오카켄에서 산출한 아스팔트 콘크리트폐재 69시료의 입도분포를 나타낸 입경가적곡선도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 재생골재저장·공급장치 1a, 6a: 저장 빈(bin)
1b, 6b: 절단·반출장치 1c, 6c: 벨트 컨베이어
1e: 콜드 엘리베이터 2, 7: 드럼 드라이어
3, 8: 핫 엘리베이터 4, 9: 핫 사일로
4ow, 9ow: 절단·반출계량장치 6: 신골재저장·공급장치
10: 배치믹서 11: 공급관
11p: 펌프 12: 계량장치
13: 아스팔트 탱크
요컨데, 청구항 1에 기재한 본 발명은 재생골재와 보충용 신골재(이하, 「신골재」라고 함)를 이용한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서, 합성골재의 입도가 표 4에 나타낸 각 체구멍(sieve opening)마다의 통과질량 백분율(%)의범위내에 있는 동시에, 상기 재생골재로부터 회수된 구아스팔트(이하, 「구아스팔트」라 함)와 신아스팔트로 이루어지는 재생아스팔트의 설계침입도가 35±5(25℃, 1/10㎜(이하, 침입도의 단위는 생략한다))이고, 또 상기 설계침입도의 조정을 재생용 첨가제를 사용하지 않고, 상기 신아스팔트만을 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 제공하는 것이다.
체구멍(㎜) 통과질량 백분율(%)
범위 중앙값(중앙입도)
37.5 100 100
26.5 84∼97 90.5
19.0 70∼90 80.0
13.2 55∼75 65.0
4.75 30∼50 40.0
2.36 20∼35 27.5
0.60 11∼23 17.0
0.30 5∼16 10.5
0.15 4∼12 8.0
0.075 2∼7 4.5
또, 청구항 2에 기재한 본 발명과 같이, 상기 재생골재의 배합비율이 전체 골재의 60중량% 이상인 것이 보다 바람직한 것이다.
여기에서, 상기 「기술지침」에 의하면, 재생골재를 주체로 하여 이용하는 재생재는 재생가열 아스팔트 혼합물(재생골재에 필요에 따라 재생용 첨가제, 보충용 골재, 신아스팔트를 더하여 가열혼합한 것)과 재생가열 아스팔트 안정처리노반재(재생골재에 필요에 따라 재생용 첨가제, 보충용 골재, 신아스팔트를 더하여 가열혼합한 노반재)로 분류되는 것이 일반적이다. 그러나, 「기술지침, 제 4 페이지2-2 재생재의 분류」에 기재되어 있는 바와 같이, 재생가열 아스팔트 혼합물과 재생가열 아스팔트 안정처리노반재를 총칭하여 재생가열 아스팔트 혼합물이라는 경우가 있다. 본 발명에 있어서는 아스팔트 혼합물과 아스팔트 안정처리노반재(기층부터 상층노반에 이용하는 것이 가능하다)의 성질을 아울러 갖고, 재생골재를 이용한 아스팔트 혼합물의 개발을 목적으로 하고 있기 때문에, 이 개념에 따라 「재생가열 아스팔트 혼합물」이라는 용어를 이용하는 것으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 재생용 첨가제를 사용하지 않고, 상기 설계침입도에 대한 조정을 신아스팔트만을 이용하여 실행하는 것으로 한 것에서, 재생용 첨가제의 열열화에 수반하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 품질저하를 방지하는 것이 가능하게 된다.
덧붙여서, 재생골재와 신골재로 이루어지는 합성골재의 입도범위를 표 4에 나타낸 바와 같이 정했기 때문에, 종래의 조입도 아스콘과 역청안정처리재가 갖는 성질을 아울러 가진 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물로 하는 것이 가능하게 된다.
그 때문에, 종래의 표층부터 기층용으로 그 용도가 한정되어 있는 재생가열 아스팔트 혼합물을 종래 거의 이용하고 있지 않은 상층노반용의 안정처리노반재로 하여 그 용도를 확대시키는 것에 의해 재생골재의 혼입율을 대폭 상승시킬 수 있다.
또, 2.36㎜ 이하의 세골재 및 0.075㎜ 이하의 필러를 가능한한 줄여서 골재 표면적을 작게 하여 최적 배합시의 아스팔트 막두께의 증가를 꾀하고, 시공시의 치밀화 특성(가공성(workability))과 사용시의 휘는 성질을 확보할 수 있다. 또, 대입경골재를 이용한 것에 의해 동적 안정도가 높고, 바퀴자국 패임에 대해 종래의 밀입도나 조입도 아스콘보다 현격하게 공용성능이 높고, 종래의 신재료만을 사용한 대입경 아스콘과 동등 이상의 성상을 가짐에도 불구하고, 저렴한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물로 할 수 있다.
여기에서, 입도분포를 조정하기 위한 신골재는 바람직하게는 4호 쇄석(입경 37.5㎜∼20㎜)만, 많아도 4호 쇄석에서 6호(입경 13㎜∼5㎜)쇄석까지의 2종류 내지 3종류 정도로 가능한한 최소종류의 단입도 골재를 사용하는 것이 재생골재를 보다 많이 사용하기 위해서는 바람직한 것이다.
또, 청구항 3에 기재한 본 발명은 청구항 1에 기재한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 표 4의 각 체구멍에 있어서 상기 합성골재의 실제 통과질량 백분율(%)과, 상기 표 4의 체구멍마다의 통과질량 백분율(%) 범위의 중앙값과의 각각의 차의 절대값을 모든 체구멍에 대해 총합하는 것에 의해 정의되는 입도 근사지수가 20 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 입도 근사지수라는 지표를 도입한 것에 의해 종래, 현장기술자의 경험 및 감에 의존한 입도의 결정을 객관적이면서 정량적으로 지수화하여 용이하게 실행할 수 있다.
또, 청구항 4에 기재한 본 발명은 청구항 1에 기재한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 신골재가 소정량의 아스팔트로 프리코트되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 상기 신골재가 소정량의 아스팔트로 프리코트되어 있는 점에서 신골재의 입자에 아스팔트를 균일하게 피복할 수 있기 때문에, 고품질의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물로 할 수 있다.
또, 청구항 5에 기재한 본 발명은 이하의 각 공정을 포함하는 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 1항에 기재한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 제조방법을 제공하는 것이다.
(1) 소정 온도로 가열된 소정량의 상기 신골재를 건식혼합하는 제 1 공정.
(2) 상기 신골재에 소정 온도로 가열된 소정량의 신아스팔트를 가하여 습식혼합하는 제 2 공정.
(3) 상기 신골재와 상기 신아스팔트에 소정 온도로 예열된 소정량의 상기 재생골재를 가하여 습식혼합하는 제 3 공정.
따라서, 본 발명에 의하면 신골재에 신아스팔트를 가하여 습식혼합한 후에 재생골재를 가하여 또 습식혼합하는 것에 의해, 단시간의 혼합으로 재생골재와 신골재의 입자 양쪽에 아스팔트를 균일하게 피복할 수 있고, 용이하게 고품질의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 제조하는 것이 가능하게 된다.
또, 청구항 6에 기재한 본 발명은 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 1항에 기재한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 이용하고, 시크리프트 공법을 사용하여 포장을 실행하는 것을 특징으로 하는 포장의 구축방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 청구항 1 내지 청구항 5의 어느 1항에 기재한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 이용하는 동시에, 시크리프트 공법을 적용하여포장의 단시간화 및 효율화를 꾀할 수 있다.
본 발명에 관련된 대입경형 아스팔트 혼합물의 실시형태에 대해 첨부도면 등을 참조하여 상세하게 설명한다.
(본 발명의 기본 개념)
본 발명의 최대 목적은 가능한한 대량으로(바람직하게는 60중량% 이상) 재생골재를 이용하고, 기층용의 조입도 아스콘과 동등 이상의 기능을 갖는 동시에, 상층노반에도 적용가능한 아스팔트 혼합물을 제조하는 것에 있다.
그 때문에, 본 발명에서는 재생아스팔트의 설계침입도를 35±5라는 통상보다 낮은 값으로 설정하는 동시에, 2.36㎜이하의 세골재 및 0.075㎜이하의 필러를 가능한한 줄여서 골재표면적을 작게 하여 최적배합시의 아스팔트 막두께가 늘어나는 것을 꾀하고, 시공시의 치밀화 특성(가공성)과 공용시의 휘는 성질을 확보하는 것으로 했다. 이것에 의해, 설계침입도의 조정에 재생용 첨가제를 사용하지 않고, 열열화에 기인하는 아스팔트 혼합물의 품질변동을 대폭 개선하는 것이 가능하게 된다.
동시에, 아스팔트 막층의 두께가 늘어나는 것에 의해 저감하는 것이 예상되는 마샬 안정도 및 동적 안정도를 보상하기 위해 대입경 골재(최대입경 37.5㎜)를 이용하는 것으로 했다. 이것에 의해 골재의 맞물림과 유효공극률을 확보하여 마샬안정도 및 동적 안정도의 향상을 꾀하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 기층부터 상층노반에 적용하는 이유에 대해 설명한다.
본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 대입경골재를 이용하기 때문에 동적 안정도가 높고, 유동 바퀴자국 패임에 대해 종래의 밀입도나 조입도 아스콘보다 현격하게 공용성능이 높고, 이것에 비교하여 완성면은 거칠고 평탄성이 약간 떨이지는 결점이 있다.
현재 일본에서는 노면의 완성의 아름다움으로부터 완성면의 정밀함이 요구되고, 또 물이 잘 고이지 않는 점에서 높은 평탄성이 요구되기 때문에, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 기층부터 상층노반의 부위, 즉 어디까지나 기반에 이용하는 것으로 한 것이다.
또, 아스팔트 혼합물의 동적 안정도를 변화시키는 요인 중에서 가장 큰 것의 하나는 외기온도이다. 참고로 일본에 있어서 하절기 고온시의 포장체의 온도분포를 도 1에 나타낸다.
상기 도 1에 의하면, 아스팔트 포장체의 온도는 표면에서 약 20㎝ 깊이까지는 외기온도의 영향을 받는 것을 알 수 있다. 그 온도는 표면에서는 60℃, 표면에서 5㎝에서는 55℃, 표면에서 10㎝에서는 45℃, 표면에서 20㎝에서는 40℃에 달하고 있다. 그 때문에, 주행차량이 대형화되는 현상하에서는 외기온도의 영향을 받는 약 20㎝의 부위까지는 동적 안정도에 우수한 아스팔트 혼합물을 적용하지 않으면 포장의 장수명화는 달성할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 적용대상을 기층부터 상층노반의 부위로 하는 것에 의해 유동 바퀴자국 패임에 관한 염려도 경감된다.
또, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 특성을 살려서저비용의 포장을 구축하려면, 포장두께가 두꺼운 경우가 바람직하기 때문에, 무거운 차량 구분(설계교통량 구분: C교통, D교통)의 포장에 이용하는 것이 가장 적합하다.
이하에, 이러한 기본 개념에 대해 상세하게 설명한다.
(재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 구성)
(1) 설계침입도
재생골재를 이용한 현재 상태의 플랜트 재생포장기술은 상기 「기술지침」에 상세하게 기재되어 있다. 해당 「기술지침」에 있어서 포장의 구조설계 및 후술하는 재생골재의 품질은 상기 「포장요강」 등에 적합한 것을 원칙으로 하여 재생골재를 이용한 경우의 등가환산계수 및 그 적용에 대해서도 새로운 재료를 이용한 경우와 동등하게 다루는 것으로 되어 있다.
상기 「기술지침」에 의하면, 구아스팔트의 침입도는 20 이상, 재생아스팔트의 설계침입도는 40 이상으로 하는 것이 정해져 있고, 시공시의 치밀화 특성과 공용시의 휘는 성질을 확보하기 위해 재생 아스팔트의 설계침입도가 40미만인 경우에는 재생용 첨가제에 의해 설계침입도를 조정하지 않으면 안 된다. 재생골재에 포함되는 구아스팔트는 포장의 공용중에 노화를 받고, 그 침입도는 통상 30정도로 크게 저하하기 때문에, 통상 재생용 첨가제에 의해 설계침입도를 조정할 필요가 있다.
그러나, 본 발명에서는 재생 아스팔트의 열열화를 방지하기 위해 당초부터 해당 재생용 첨가제를 사용하지 않고, 설계침입도에 대한 조정을 신아스팔트의 첨가만으로 실행하는 것으로 하고 있다. 그 때문에, 설계침입도는 「기술지침」에 정해져 있는 설계침입도보다 낮은 값이 되지 않을 수 없다. 통상 구아스팔트의 침입도는 30정도이기 때문에, 본 발명에서는 재생 아스팔트의 설계침입도를 상기 30∼40(통상의 기준값의 하한값)의 중앙값인 35를 기준으로 하고, 실제 제조시의 오차를 예상하여 ±5의 허용범위를 정하여 설정하는 것으로 했다. 그리고, 설계침입도의 저하에 의한 아스팔트 혼합물의 성상을 후술하는 다른 구성요건에 의해 보충하는 것으로 한 것이다.
또, 이론적으로는 설계침입도는 20 내지 40의 범위로 설정하는 것이 가능하다.
(2) 골재의 입도분포
○ 입도분포결정의 연구방식
주지한 바와 같이, 밀입도 아스콘이나 조입도 아스콘 등의 포장용 아스팔트 혼합물은 일반적으로 5호(입경 20㎜∼13㎜), 6호(입경 13㎜∼5㎜), 7호(입경 5㎜∼2.5㎜)로 불리는 단입도 쇄석과 세골재(입경 2.36㎜∼0.075㎜) 및 필러(입경 0.075㎜ 이하)를 소정의 입도가 되는 배합률로 조합시킨 것에 포장용 석유 아스팔트를 점결재로서 가열혼합하고, 고온의 상태로 전압(轉壓) 치밀화를 실행하는 것에 의해 상온시에 소정의 강도를 얻도록 한 것이다.
따라서, 역학적으로는 조골재의 맞물림, 세골재 등의 마찰저항 및 필러와 아스팔트의 혼합물(필러 비튜멘(bitumen: 역청))의 교착력에 기대하는 것에서 아스팔트 혼합물은 항상 유효한 공극률을 가질 필요가 있다. 아스팔트는 온도 의존성이높기 때문에, 공극률을 잃은 경우에는 하절기 고온시에 전단강도가 부족하여 유동 바퀴자국 패임을 일으키고, 반대로 공극률이 너무 크면 혼합물 중의 아스팔트가 급격하게 노화하여 균열 파괴에 이르게 된다.
도 2는 밀입도 아스콘(13)(단, 필러량 5%∼11%의 경우)의 공극률과 휠 트래킹에 의한 변형률(접지압=6.4㎏/㎠, 60℃시)의 관계를 나타낸 것이다.
이 결과에 의하면, 공극률이 3%∼4%를 경계로 하여 그 이하가 되면 변형률은 급격하게 증대하여 골재의 맞물림이나 마찰저항을 잃게 되는 것을 나타내고 있다.
또, 도 3은 밀입도 아스콘(13)의 200번 체구멍 통과율(%)(필러량)과 휠 트래킹에 의한 변형률(접지압=6.4㎏/㎠, 60℃시)의 관계를 나타낸 것이다.
이 결과에 의하면, 필러량을 5%∼11%로 변화시키면, 최적 아스팔트량(O.A.C.)은 6.2중량%, 5.7중량%, 5.4중량%, 5.2중량%로 변화하는데(도면 중에는 표시하지 않음), 그 때의 변형률은 거의 일정하다. 반대로, 아스팔트량이 일정(6.2중량%)한 때에는 필러량이 증가하면 변형률은 그 양에 비례하여 증대하는 것을 나타내고 있다.
이와 같이, 치밀한 포장혼합물의 성상은 공극률에 의해 지배되는데, 한편 그 공극률은 골재입도나 최대입경, 아스팔트량이나 아스팔트 성상 등에 의해 크게 영향받는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에서는 재생 아스팔트의 설계침입도는 35±5로 정하고 있다. 이와 같이 낮은 침입도를 이용한 아스팔트 혼합물에 대해 시공시의 치밀화 특성과 공용후의 휘는 성질을 확보하기 위해 골재입도의 2.36㎜ 통과율을 작게 하여 세골재량을 줄이는 동시에, 최대입경을 크게 하여 대입경 골재량을 증가시키는 것에 의해, 혼합물의 전체골재 표면적을 줄여 아스팔트 막두께의 증가를 꾀하도록 하고 있다.
그러나, 아스팔트 막두께의 증가를 꾀하는 것은 골재의 마찰저항에 의한 강도의 저감이 생기는 점에서 본 발명에서는 대입경 골재를 이용하는 것에 의해 생기는 골재의 맞물림에 의한 강도의 저감 방지와, 유효공극률의 확보를 꾀하는 것으로 하고 있다.
또, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 기층 및 상층노반(주로 상층노반 상부)에 적용하고, 대량의 재생 아스팔트를 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한 것이다. 그 때문에, 그 기능은 종래 기층에 이용되는 조입도 아스팔트 혼합물과 동등 이상인 동시에, 상층 노반에 이용되고 대입경 골재를 사용하고 있는 역청안정처리재와 동등 이상의 경제성을 맞추는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명에서 사용하는 합성골재(재생골재 및 신골재)의 입도분포는 종래의 조입도 아스콘 및 역청안정처리재의 양쪽이 갖는 기능을 만족하도록 이하의 방법으로 결정하는 것으로 했다.
○ 입도분포 결정방법
일반적으로 아스팔트의 기능 및 성상은 0.075㎜ 체구멍, 2.36㎜ 체구멍의 통과질량 백분율 및 최대입경에 의해 정해지고, 이 3점을 연속곡선으로 묶는 것에 의해 다른 입경의 통과질량 백분율이 정해진다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 이용되는 골재의 입도분포는 종래 「포장요강(제 92 페이지 표-4.5.1, 제 80 페이지 표-4.2.5)」에 기재되어 있는 조입도 아스팔트 혼합물 및 역청안정처리재의 양쪽의 입도분포를 참고로 하여 양쪽의 기능을 만족하도록 결정하게 된다. 표 5는 종래의 조입도 아스팔트 혼합물 및 역청안정 처리재의 입도분포를 나타낸 것이다.
체구멍(㎜) 조입도 아스콘(20) 역청안정처리재
통과질량 백분율(%) 중앙값(중앙입도) 통과질량 백분율(%) 중앙값(중앙입도)
53.0 - - 100 100
37.5 - - 95∼100 97.5
26.5 100 100 - -
19.0 95∼100 97.5 50∼100 75
13.2 70∼90 80 - -
4.75 35∼55 45 - -
2.36 20∼35 27.5 20∼60 40
0.60 11∼23 17 - -
0.30 5∼16 10.5 - -
0.15 4∼12 8 - -
0.075 2∼7 4.5 0∼10 5
따라서, 본 발명에서는 입경 2.36㎜ 이하의 입도분포는 표 5에 나타낸 조입도 아스콘과 동일 입도분포로 하는 동시에, 최대입경을 조입도 아스콘보다 대입경인 37.5㎜로 했다. 그리고, 2.36㎜에서 37.5㎜의 입도는 각종 시험의 결과 및 입도결정의 경험식(탈보트식 등)을 참고로 하여 원활한 입경가적곡선을 형성하도록 결정했다(도 4).
○ 사용골재
입도분포를 조정하기 위한 신골재는 바람직하게는 4호 쇄석만, 많아도 4호쇄석을 주체로 하여 5호 쇄석 또는 6호 쇄석을 더한 2종류 내지 3종류 정도로 가능한한 최소종류의 단입도골재를 사용하는 것이 재생골재를 보다 많이 사용하기 위해서는 바람직한 것이다. 그 이유는 신골재의 주체가 되는 4호 쇄석은 대입경골재를 주체로 하고 있는데 대해, 재생골재는 20㎜ 이하의 조골재 및 세골재이고, 양자의 입도는 거의 중복되지 않기 때문이다.
또, 재생골재를 보다 많이 사용하기 위해서는 재생골재를 20㎜∼13㎜, 13㎜∼5㎜, 5㎜∼0㎜의 3종류로 분급하여 사용하는 것이 바람직한 것이다(실시예 2 참조).
○ 입도근사지수
상기 체구멍마다의 입도는 각 입도범위의 중앙값을 예정입도로 하여 이 값에 가능한한 근사한 합성입도로 하는 것이 배합 밸런스 상 바람직한 것이다.
그래서, 예정입도인 각 입도범위의 중앙값에서 실제의 입도범위가 어느 정도 괴리되어 있는지를 객관적 및 정량적으로 나타내는 지표로서 입도근사지수라는 개념을 도입했다. 즉, 입도근사지수라는 것은 상기 표 4의 각 체구멍마다에 있어서 합성골재의 실제의 통과질량 백분율(%), 표 4의 각 체구멍마다의 통과질량 백분율(%) 범위의 중앙값과의 차의 절대값을 모든 체구멍에 대해 총합하는 것에 의해 정의할 수 있다.
이 입도근사지수는 여러가지 배합에서 실험한 결과, 20 이하(보다 바람직하게는 15 이하)이면, 필요한 품질의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물로 하는 것이 가능하고, 20을 넘는 값이면 다시, 신골재의 종류, 배합률 등을 재고하여 배합설계를 하는 것이 바람직하다는 것이 확인되었다.
따라서, 해당 입도근사지수를 이용하는 것에 의해 지금까지 현장기술자가 경험 및 감으로 판단한 골재배합의 적부를 용이하게 개략 파악할 수 있게 된다.
(3) 신골재의 프리코팅
본 발명에서는 재생골재를 이용하기 때문에, 신골재만을 사용하는 경우와 비교하여 신아스팔트의 첨가량은 매우 적어진다. 그 때문에, 종래의 혼합방식으로서는 신골재에 충분한 아스팔트 피막의 형성이 곤란하게 되고, 이것이 아스팔트 박리현상의 원인이 되어 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 내수성을 손상하는 것이 염려된다.
구체적으로 설명하면, 종래 배치식 플랜트를 이용하여 재생골재를 주체로 한 재생가열 아스팔트 혼합물을 제조하는 경우에는 재생골재와 신골재를 5초 정도 건식혼합한 후에 아스팔트를 더하여 습식혼합하는 방법에 의해 실행했다. 그 때문에, 상기 건식혼합에서는 아스팔트가 전혀 부착되어 있지 않은 신골재가 재생골재의 구아스팔트에서 충분히 피복되지 않고, 아스팔트가 부착되지 않은 신골재에는 가열된 재생골재의 구아스팔트나 신아스팔트가 융합되기 힘들고, 부착 아스팔트량에 불균일이 생기는 경우가 있었다. 또, 아스팔트가 부착하는데 시간을 필요로 하여 혼합시간을 길게 할 필요가 생겼다.
이와 같은 혼합시간의 연장은 균일 혼합의 관점에서는 바람직하지만, 혼합중에 온도저하가 증대하여 목표혼합온도를 밑돌거나, 또는 증대하는 온도저하를 고려하여 신골재의 가열온도 및 또는 재생골재의 예열온도를 높이지 않으면 안 되고,아스팔트 혼합물의 온도변성·열화의 가능성을 높이는 문제를 갖고 있다. 또, 부착 아스팔트량이 불균일하면, 시공시의 작업성이나 시공후의 포장체의 품질특성에 불균일을 증대시키는 문제를 갖고 있다.
그 때문에, 종래와 같은 방법에 의해 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 제조하기 위해서는 많은 노력을 요하고 있다.
본 발명은 해당 문제점을 해결하기 위해 신골재에 아스팔트를 프리코트하는 것으로 했다. 이것에 의해 신골재에 미리 아스팔트가 부착되어 있기 때문에, 재생골재와 신골재에 대한 아스팔트의 부착량이 분균일하게 되지 않고, 또 혼합시간도 단축할 수 있고, 내수성이 우수한 고품질 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물로 하는 것이 가능하게 된다.
(4) 기타
○ 마샬 안정도 시험 및 휠 트래킹 시험
아스팔트 혼합물의 배합을 결정하기 위해서는 소정의 조건하에서 마샬 안정도 시험 및 휠 트래킹 시험(「포장시험법 편람」참조)을 실행하고, 그 기준값을 만족하도록 하지 않으면 안 된다. 그러나, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 대입경 골재를 이용하기 때문에, 통상의 마샬 안정도 시험에 이용되는 시험체를 이용하여 시험하는 것은 적절하지 않다.
그래서, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 배합설계에 있어서는 표 6에 나타낸 조건하에서 현재의 조입도 아스콘과 동등 이상의 마샬 안정도 시험 및 휠 트래킹 시험에 대한 기준값(표 7)을 만족하도록 실행하는 것이 적절한 배합설계를 실행하는데 필요하다.
휠 트래킹 시험은 마샬 안정도 시험에서 구할 수 있는 최적 아스팔트량으로 실시하는 것으로 한다. 또, 표 7에 나타낸 잔류안정도는 다음 식에 의해 구하는 것이다.
잔류안정도(%)=(60℃·48시간 수침후의 안정도/안정도)×100
마샬안정도 시험조건
탬핑(tamping) 장치 높이 45㎝, 중량 4.5㎏
탬핑 회수(회) 75회
시험체 길이(㎝) 직경 10.16㎝, 높이 10.0㎝
안정도시험 시험체 길이(㎝) 높이 6.35㎝(높이 10.0㎝의 시험체를 절단)
시험항목 기준값
마샬안정도 시험 항목 탬핑 회수(회) 75
공극률(%) 3∼7
포화도(%) 65∼85
마샬 안정도(kgf) 750 이상
플로우값(1/100㎝) 20∼40
잔류 안정도(%) 75 이상
휠 트래킹 시험 동적 안정도(회/㎜) 3000 이상
또, 마샬안정도 시험에 의한 최적 아스팔트량의 설정은 「포장요강」에 정해져 있는 바와 같지만, 공극율(%), 포화도(%), 안정도(kgf), 플로우값(1/100㎝)의 모든 기준값을 만족하는 아스팔트량의 범위(이하, 「공통범위」라 함)를 구하고, 그 중앙값을 설계 아스팔트량으로 하는 것이 일반적이다.
(본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 제조방법)
본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 적합한 제조방법에 대해 배치식 플랜트를 이용한 병설가열 혼합방식으로 실행한 경우를 예로 들어 설명한다.
(A) 사용하는 플랜트의 개요
사용하는 플랜트에 대해 간단하게 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 해당 플랜트는 재생골재 공급수단과, 신골재 공급수단과, 배치 믹서(10)와, 아스팔트 탱크(13)를 주요부로 하여 구성되어 있다.
재생골재 공급수단은 재생골재저장·공급장치(1)와, 드럼 드라이어(2)와, 핫 사일로(4)로 주요부가 구성되어 있다.
재생골재저장·공급장치(1)는 저장빈(1a)과 그 하부에 설치되어 있는 절단·반출장치(1b)로 구성되어 있고, 소정의 입도로 분급된 재생골재마다 복수기 설치되어 있다.
또, 해당 재생골재저장·공급장치(1)와 드럼 드라이어(2)는 벨트 컨베이어(1c) 및 콜드 엘리베이터(1e)를 통해 접속되어 있고, 드럼 드라이어(2)와 핫 사일로(4)는 핫 엘리베이터(3)를 통해 접속되어 있다.
그 때문에, 재생골재저장·공급장치(1)로부터 공급된 재생골재는 벨트 컨베이어(1c) 및 콜드 엘리베이터(1e)에 의해 드럼 드라이어(2) 내에 반송되고, 예열된 후, 핫 엘리베이터(3)를 통해 핫 사일로(4) 내에 저장되도록 되어 있다.
신골재 공급수단은 신골재저장·공급장치(6)와, 드럼 드라이어(7)와, 핫 사일로(9)로 주요부가 구성되어 있다.
신골재저장·공급장치(6)는 저장빈(6a)과 그 하부에 설치되어 있는 절단·반출장치(6b)로 구성되어 있고, 쇄석의 종류마다 복수기 설치되어 있다.
또, 해당 신골재저장·공급장치(6)와 드럼 드라이어(7)는 벨트 컨베이어(6c)를 통해 접속되어 있고, 드럼 드라이어(7)와, 핫 스크린(도시하지 않음)을 갖는 핫 사일로(9)는 핫 엘리베이터(8)를 통해 접속되어 있다.
그 때문에, 신골재저장·공급장치(6)로부터 공급된 신골재는 벨트 컨베이어(6c)에 의해 드럼 드라이어(7)내에 반송되어 가열된 후, 핫 엘리베이터(8)를 통해, 핫 스크린으로 체구멍 분류된 후, 핫 사일로(9)내에 저장되도록 되어 있다.
또, 핫 사일로(4, 9)의 하부에는 저장된 재생골재 및 신골재를 절단·반출하기 위한 절단·반출계량장치(4ow, 9ow)가 각각 설치되어 있고, 핫 사일로(9)의 하부에는 배치믹서(10)가 설치되어 있다. 해당 배치믹서(10)는 핫 컨베이어(5c)를 통해 핫 사일로(4)와 접속되어 있는 동시에, 공급관(11)을 통해 아스팔트 탱크(13)와 연통되어 있다. 또, 해당 공급관(11)의 중도부에는 펌프(11p) 및 계량장치(12)가 설치되어 있고, 소정량의 아스팔트를 배치믹서(11)에 공급가능하게 되어 있다.
(B) 제조방법
본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 상기 플랜트를 사용한 이하의 3공정에 의해 제조된다. 또, 각 공정에 있어서, 신골재, 신아스팔트, 재생골재의 혼합량은 상기 배합설계에 의해 결정한 값을 기초로 현장배합으로 필요한 양을 산출한 양으로 하고, 또 혼합온도는 소망하는 제품이 되도록 적절하게 정한 것이다.
(1) 제 1 공정
본 공정은 소정 온도로 가열된 소정량의 신골재를 건식혼합하는 공정이다.
즉, 신골재저장·공급장치(6)로부터 공급된 신골재를 드럼 드라이어(7)로 소정 온도로 가열하고, 핫 스크린으로 체 분류하고, 핫 사일로(9)내에 저장한 후, 절단·반출계량장치(9ow)에 의해 소정량을 배치믹서(10) 내에 투입하고, 약 5초간 건식혼합하는 작업을 실행하게 된다.
(2) 제 2 공정
본 공정은 상기 건식혼합된 신골재에 소정온도로 가열된 소정량의 신아스팔트를 더하여 습식혼합하는 공정이다.
즉, 상기 건식혼합된 신골재에 아스팔트 탱크(13)에서 소정온도로 가열된 신아스팔트를 계량장치(12)에 의해 소정량 첨가하여 약 5초간 습식혼합하는 작업(프리코팅)을 실행하게 된다.
(3) 제 3 공정
본 공정은 상기 습식혼합(프리코팅)에 이어서 상기 신골재와 신아스팔트에 소정 온도로 예열된 소정량의 상기 재생골재를 더하여 또 습식혼합하는 공정이다.
즉, 재생골재저장·공급장치(1)로부터 공급된 재생골재를 드럼 드라이어(2)로 소정온도로 예열하고, 핫 사일로(4)내에 저장한 후, 절단·반출계량장치(4ow)에 의해 소정량을 배치믹서(10) 내에 투입하고, 또 약 35초∼40초간 습식혼합하는 작업을 실행하게 된다.
상기 제조방법에 의하면, 신골재에 신아스팔트를 더하여 습식혼합한 후에 재생골재를 더하여 또 습식혼합하는 것에 의해 단시간의 혼합으로 재생골재와 신골재의 입자 양쪽에 아스팔트를 균일하게 피복할 수 있고, 아스팔트의 온도변성·열화를 방지하는 것이 가능하기 때문에, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 용이하게 제조하는 것이 가능하게 된다.
또, 건식혼합 및 습식혼합의 시간은 대충의 표준을 나타낸 것이고, 해당 시간에 제한되는 것이 아닌 것은 말할 것도 없다.
(본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 이용한 포장의 구축방법)
본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 이용한 포장의 구축방법에 대해 설명한다.
본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 조골재율을 작게 하고, 또 골재의 최대입경을 크게 하는 동시에, 재생아스팔트의 설계침입도를 낮게 설정한 것에서 포장에 있어서는 1층에 완성 두께가 10㎝ 이상인 시크리프트 공법의 적용이 시공상 바람직한 것이다.
시크리프트 공법 자체는 종래 이용되는 방법과 같지만, 아스팔트 혼합물을 균일하게 까는 작업은 균일한 포장체 밀도 및 평탄성을 확보하기 위해 아스팔트 피니셔의 속도나 치밀화 장치의 회전수 등을 배려하여 1층을 통해 연속하여 실행하는 것이 바람직하다. 따라서, 사용하는 아스팔트 피니셔는 1회에 소정의 균일하게 까는 두께를 시공하는 것이 가능한 기계를 이용하는 것으로 하고, 1층의 완성 두께에 따라 하기의 기계로 한다.
(A) 1층의 완성 두께가 20㎝ 이하인 경우는 치밀화 장치에 싱글 탬퍼와 진동 스크리드를 아울러 갖는 TV 사용형 아스팔트 피니셔, 또는 그것과 동등 성능을 구비한 아스팔트 피니셔를 사용한다.
(B) 1층의 완성 두께가 20㎝를 넘는 경우는 치밀화 장치에 더블 탬퍼나 프레셔 바 등을 이용한 더욱 치밀한 형태의(강화형) 스크리드를 구비한 아스팔트 피니셔를 사용한다.
상기 시크리프트 공법을 적용하고, 1회로 소정의 균일하게 까는 두께를 시공하는 것이 가능한 아스팔트 피니셔를 이용하여 연속 균일 깔기를 실행하는 것에 의해 이후의 전압(轉壓) 작업을 포함하는 포장공사에서의 시공시간은 통상 포장의 경우와 비교하여 약 1/2의 단시간이 된다. 그 때문에, 시공비용에 관해서도 대폭 삭감할 수 있다.
또, 본 발명에서는 종래 재생 아스팔트 혼합물의 치밀화 특성을 향상시키기 위해 실행되는 재생용 첨가제에 의한 침입도 조정을 실행하지 않지만, 해당 시크리프트 공법을 채용하는 것에 의해 용이하게 치밀화 작업을 실행할 수 있기 때문에, 그 점에 대해서도 개선할 수 있다.
(실시예)
다음에 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 관해 구체적 실시예를 나타낸다.
◎ 실시예 1(본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 배합결정)
본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 배합결정에 대해 실제의 시험결과를 기초로 구체적으로 설명한다.
또, 본 실시예에서 이용한 재생골재 및 신아스팔트의 성상 및 재생아스팔트의 조건은 표 8에 나타낸 바와 같다.
실시예 1에 있어서 재생골재 및 신아스팔트의 성상 및 재생아스팔트의 조건
구아스팔트의 침입도(1/10㎜, 25℃) 29.3
신아스팔트의 침입도(1/10㎜, 25℃) 68.0
재생골재의 구아스팔트 함유량 4.95중량%
목표재생 아스팔트량 4.0중량%
(A) 설계침입도에 대한 조정
재생아스팔트의 설계침입도에 대한 조정은 이하의 순서에 의해 실행한다(「기술지침(제 117 페이지∼제 128 페이지, 부록-3 재생가열 아스팔트 혼합물의 배합설계예)」참조).
(1) 도 6은 재생 아스팔트의 신, 구아스팔트의 배합비율을 결정하는 방법의 설명도이고, 종축에 신, 구아스팔트 침입도, 횡축에 신, 구아스팔트의 배합률이 나타나 있다.
본 도면에 나타낸 바와 같이, 구아스팔트의 침입도(29.3)를 좌종축 상에, 신아스팔트의 침입도(68.0)를 우종축 상에 각각 두고, 양자를 직선으로 묶는다.
(2) 이 직선과, 본 발명에서 정한 설계침입도(35)에서 횡축으로 평행하게 그은 선과의 교점을 구하고, 이 교점에서 종축과 평행하게 그은 횡축과의 교점이 신아스팔트와 구아스팔트의 배합비율이 된다. 본 실시예에서는 신아스팔트는 약 22중량%, 구아스팔트는 약 78중량%가 된다.
(3) 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 목표재생 아스팔트량은 약 4.0중량%인 점에서 이 값을 상기 신아스팔트량과 구아스팔트량의 배합비율인 22(중량%) 대 78(중량%)로 비율에 따라 나누면, 신아스팔트량은 0.88중량%, 구아스팔트량은 3.12중량%가 된다.
(4) 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물 중에 포함되어야 하는 구아스팔트량은 3.12중량%이고, 실제로 재생골재에 포함되는 구아스팔트 함유량은 4.95중량%이기 때문에, 재생골재 배합률은 다음 식과 같이 약 65%로 산출된다(합성입도<1>).
재생골재 배합률=(구아스팔트량(중량%)/구아스팔트 함유량(중량%))×100
=(3.12/4.95)×100=63.0≒65%
(B) 골재배합률의 결정
(1) 사용하는 재생골재 및 신골재의 입도와, 각 입도의 예정입도를 기초로 합성입도를 산출하면 표 9, 도 7과 같다. 여기에서 신골재로서 4호 쇄석, 6호 쇄석을 이용하는데, 해당 쇄석은 JIS규격으로 정한 입도로부터 세밀하게 파쇄된 것을 이용하고 있다.
또, 예정입도는 상기 표 4에 나타낸 합성골재의 각 체구멍마다의 통과질량 백분율의 중앙값을 그 값으로 하여 정하고 있다. 또, 도 7에 나타낸 상한값 및 하한값은상기 표 4에 나타낸 각 체구멍을 통과하는 골재의 통과질량 백분율의 범위의 상한값 및 하한값에 대응하고 있다.
(2) 도 7의 입경가적곡선에 나타낸 바와 같이, 상기 (A)-(4)에서 구한 합성입도<1>(재생골재 65중량%, 신골재 35중량%의 비율로 배합, 표 9 하단 및 도 7에 나타낸다「합성입도1」)는 4.75㎜ 이하의 골재입도가 상한값에 가까운 값이 되는 것에서 입도의 밸런스가 나쁘다. 그 때문에, 신골재(6호 쇄석, 13∼4.75㎜)를 10% 더하고, 재생골재를 10중량% 줄여 55중량%로 하면, 합성입도<2>(표 9 상단 및 도 7에 나타낸 「합성입도2」)가 되어 거의 예정입도를 만족하는 입도를 얻을 수 있다. 이 때의 입도근사지수는 15.4이다.
(C) 신아스팔트의 첨가량
상기 표 9의 결과에서 골재배합률을 구하면 표 10이 된다. 여기에서 얻은 합성골재에 목표재생 아스팔트량(4.0중량%)을 중심으로 0.5% 간격으로 신아스팔트량을 변화시켜 더하는 것에 의해 작성한 시험체(표 11에 나타낸 5종류의 혼합물)에 대해 마샬 안정도 시험을 실행하고, 설계재생 아스팔트량을 결정한다.
또, 표 12는 이론최대밀도를 나타낸 것이다.
골재의 종류 골재만(%) 구아스팔트를 포함(%)
재생골재 13∼0 55.0 57.86
4호 쇄석 35.0 35.0
6호 쇄석 10.0 10.0
계 100.0 102.86
설계침입도(1/100㎜) 35.0
구아스팔트량(외할(外割)%) 2.86
신아스팔트량(외할%) 1.31
재생AS량(%) 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
재생AS량(외할%) 3.09 3.63 4.17 4.71 5.26
구AS량(외할%) 2.86
신AS량(외할%) 0.23 0.77 1.31 1.85 2.40
구AS/신AS 93/7 79/21 69/31 61/39 54/46
① ② ③ ④
재료의 종류 배합률(%) 계산에 이용하는 비중(밀도) ②/③
재생골재 13∼04호 쇄석6호 쇄석 57.8635.010.0 2.5322.7042.757 22.85212.9443.627
∑②= 102.86 ∑④= 39.423
⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
신아스팔트량% 신아스팔트의 비중 ⑤/⑥ ∑④ ⑦+⑧ 이론최대밀도(∑②+⑤)/⑨
0.230.771.311.852.40 1.035 0.2220.7441.2661.7871.971 39.423 39.64540.16740.68941.21041.394 2.6002.5882.5602.5412.534
마샬 안정도 시험의 결과를 표 13 및 도 8에 나타낸다.
해당 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 신아스팔트량의 첨가량이 불과 0.23중량%(재생아스팔트량 3.0중량%)∼2.40중량%(재생아스팔트량 5.0%중량)의 모든 범위에서 마샬 안정도가 1300kgf 이상이라는 높은 값을 만족하고 있다. 덧붙여 혼합물의 점성을 나타내는 플로우값도 재생 아스팔트량 3.0중량%∼4.7중량%의 범위에서 기준값을 만족하고, 충분한 유연성을 나타내고 있다.
또, 공극률은 종래 기층용으로 이용되는 조입도 아스콘의 기준값(3중량%∼7중량%)을 재생아스팔트량 3.0중량%∼4.3중량%의 범위에서 만족하고 있는데, 그 이상의 재생 아스팔트량에서는 공극률이 부족하다는 결과가 된다.
◎실시예 2(본 발명에 관련된 아스팔트 혼합물의 배합결정)
실시예 1에서는 합성입도에 있어서의 문제점에서 재생골재의 배합률이 55중량%였다.
그러나, 이 배합률에 의한 경우의 상기 마샬 안정도 시험결과에 의하면, 그 혼합물은 충분한 유연성을 갖고 있는 점에서, 여기에서는 실시예 1에서 사용한 재생골재(65중량%, 합성입도 1)를 13㎜∼5㎜ 및 5㎜∼0㎜의 입경으로 분급하는 것과, 4호 쇄석 및 5호 쇄석을 JIS규격으로 정해진 입도로 개선하는 것으로 하여 다시 배합설계를 실행하는 것으로 했다.
(A) 골재배합률의 결정
(1) 「포장요강, 제 308 페이지∼제 312 페이지 부록-6 아스팔트 혼합물의 골재배합비의 결정예」에 규정하는 작도법에서 재생골재(입경 5㎜∼0㎜) 25중량%, 재생골재(입경 13㎜∼5㎜) 40중량%(65중량%-25중량%), 4호 쇄석 35중량%(100중량%-65중량%)의 배합으로 했다(표 14 하단 및 도 9에 나타낸다「합성입도3」).
(2) 합성입도<3>에서는 19㎜∼13.2㎜의 입도가 부족한 점에서 이것을 보충하기 위해 4호 쇄석 대신에 5호 쇄석을 8중량% 더하여 4호 쇄석 27중량%(35중량%-8중량%)로 했다(표 14 상단 및 도 9에 나타낸 「합성입도4」). 또, 이 때의 입도근사지수는 14.8이다.
상기 배합설계에 있어서 합성입도를 표 14에, 입경가적곡선을 도 9에 각각 나타낸다.
(B) 신아스팔트의 첨가량
상기 표 14의 결과에서 골재배합률을 구하면 표 15가 된다. 여기에서 얻을 수 있는 합성골재에 목표재생 아스팔트량(4.0중량%)을 중심으로 0.5중량% 간격으로 신아스팔트량을 변화시켜 부가하는 것에 의해 작성한 시험체(표 16에 나타낸 5종류의 혼합물)에 대해 마샬 안정도 시험을 실행하고, 설계재생 아스팔트량을 결정한다.
또, 표 17은 이론최대밀도를 나타낸 것이다.
재생골재의 분급과 입도개선한 4호 및 5호 쇄석을 이용하는 것에 의해 재생골재의 배합률은 약 68중량%가 되고, 또 목표재생 아스팔트량을 약 4.0중량%로 하면, 구아스팔트와 신아스팔트의 혼합비율은 82:18(표 16)이 되었다.
골재의 종류 골재만(%) 구아스팔트를 포함(%)
재생골재 13∼5 40.0 41.67
재생골재 5∼0 25.0 26.74
4호 쇄석 27.0 27.0
5호 쇄석 8.0 8.0
계 100.0 103.41
설계침입도(1/100㎜) 35.0
구아스팔트량(외할%) 3.41
신아스팔트량(외할%) 1.30
재생AS량(%) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
재생AS량(외할%) 3.63 4.17 4.71 5.26 5.82
구AS량(외할%) 3.41
신AS량(외할%) 0.22 0.76 1.30 1.85 2.41
구AS/신AS 94/6 82/18 72/28 65/35 59/41
① ② ③ ④
재료의 종류 배합률(%) 계산에 이용하는 비중(밀도) ②/③
재생골재 13∼5재생골재 5∼04호 쇄석5호 쇄석 41.6726.7427.08.0 2.5952.4332.7402.747 16.05810.9919.8542.912
∑②= 103.41 ∑④= 39.815
⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
신아스팔트량% 신아스팔트의 비중 ⑤/⑥ ∑④ ⑦+⑧ 이론최대밀도(∑②+⑤)/⑨
0.220.761.301.852.41 1.035 0.1260.7341.2561.7872.329 39.815 39.31140.54941.07141.60242.144 2.6362.5692.5492.5302.511
표 18 및 도 10에 마샬 안정도 시험의 결과를 나타낸다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 공통범위의 아스팔트량은 3.8중량%∼4.4중량%가 되고, 신골재만을 이용한 경우의 조입도 아스콘의 기준값을 충분히 만족하는 동시에, 마샬 안정도는 2000kgf라는 경이적인 값을 나타내기에 이르렀다.
또, 마샬 안정도 시험을 실행하는데 있어서, 재생 아스팔트량을 3.0중량%부터 하지 않고, 3.5중량% 이상으로 한 이유는 재생 아스팔트량을 3.0중량%로 하면, 본 발명의 특징인 「신골재(4호, 5호 쇄석)으로의 프리코팅」에 필요한 신아스팔트 첨가량을 확보할 수 없기 때문이다.
이 결과에서 재생골재를 60중량% 이상 혼합하는 본 발명의 목적을 달성하는 것이 가능하게 되었다. 또, 본 발명에서는 재생골재를 신골재의 대체골재로 하여 이용할뿐만 아니라, 신아스팔트의 대체 아스팔트로 하여 이용하는 것인데, 본 실시예에서는 구아스팔트와 신아스팔트의 혼합비율은 82:18이 되어 비싼 가격의 신아스팔트를 절약할 수 있는 결과가 되었다.
◎실시예 3
본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물과, 종래 이용되고 골재의 최대입경이 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물과 동일한 재생가열 역청안정처리재의 성상에 대해 이하의 각 항목에 관해 비교대조시험을 실행했다.
또, 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 표 9 및 도 7에 나타낸 골재입도(합성입도2)를 갖는 것이다. 또, 상기 재생가열 역청안정처리재는 표 5 및 도 4에 나타낸 역청안정처리재의 골재입도를 갖는, 재생골재를 이용한 역청안정처리재이고, 재생용 첨가제를 사용하며 설계침입도를 70으로 한 것이다.
(1) 아스팔트 막두께의 비교
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 재생 아스팔트의 설계침입도는 35라는 낮은 값을 이용하고 있다. 이와 같은 낮은 설계침입도를 이용한 경우에 충분한 치밀화 특성과 공용후의 휘는 성질을 확보하기 위해서는 혼합물의 아스팔트 막두께의 증가를 꾀하는 방법이 가장 효과적이다.
일반적으로 아스팔트 혼합물에 있어서 아스팔트 막두께는 골재표면에 한결같은 두께의 아스팔트 피막이 형성된다고 가정하는 것에 의해 사용골재의 전체 표면적과 사용 아스팔트량에서 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다(「포장기술의 질문응답·제 3 권」(건설도서 쇼와 52년 6월 1일)의 「3-13 아스팔트 혼합물의 아스팔트 막두께와 그 구하는 방식」참조).
μ; 아스팔트 막두께(10-3㎜)
A; 전체골재에 대한 소요 아스팔트량(중량%)
S; 전체골재의 단위중량당 표면적(㎡/㎏)
γa; 아스팔트의 비중
우선, 양자의 아스팔트 막두께에 대한 비교를 실행한다.
표 19 및 표 20은 재생가열 역청안정처리재 및 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 아스팔트 막두께를 골재표면적과 마샬 배합시험에 의한 최적 아스팔트량(단, 재생가열 역청안정처리재의 최적 아스팔트량에 관해서는 후술, 도 11)에서 산출한 것이다.
이 결과에 의하면, 재생가열 역청안정처리재와 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 골재표면적은 전자=8.19㎡/㎏, 후자=5.98㎡/㎏이다. 또, 각각의 최적 아스팔트량에 있어서 아스팔트 막두께는 전자=5.08(10-3㎜), 후자=6.96(10-3㎜)이 되어 후자는 전자의 약 1.4배가 되었다. 이와 같이, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에서는 아스팔트 막두께의 증가를 꾀하는 것에 의해 충분한 치밀화 특성 및 공용 후의 휘는 성질의 확보를 꾀할 수 있다.
체구멍 호칭치수 통과질량 백분율(중앙입도-%) 표면적계수(SA계수) 표면적
100×SA
① ② ③ ②×③
53.0㎜37.5㎜26.5㎜19.0㎜13.2㎜9.50㎜4.75㎜2.36㎜1.18㎜0.60㎜0.30㎜0.15㎜0.075㎜ 100.097.586.075.069.0(63.5)51.540.0(33.0)26.019.012.05.0 0.40.40.40.40.40.40.40.81.63.86.012.032.0 40.039.034.430.027.625.420.632.052.898.8114.0144.0160.0
계 818.6
∴표면적=8.186㎡/㎏
(같은 입도에서의 재생혼합물의 최적 아스팔트량=4.0%에 있어서 아스팔트 막두께의 계산결과)
μ=A/S·γa
μ : 미크론(10-3㎝)
A : 전체골재에 대한 소요 아스팔트량(중량%)
S : 전체골재의 단위중량 당 표면적(㎡/㎏)
γa: 아스팔트의 비중
μ=0.040㎏÷8.186㎡/㎏×1040㎏/㎡
= 5.08(10-3㎜)
체구멍 호칭치수 통과질량 백분율(중앙입도-%) 표면적계수(SA계수) 표면적
100×SA
① ② ③ ②×③
53.0㎜37.5㎜26.5㎜19.0㎜13.2㎜9.50㎜4.75㎜2.36㎜1.18㎜0.60㎜0.30㎜0.15㎜0.075㎜ 100.090.580.065.057.540.027.522.017.010.58.04.5 0.40.40.40.40.40.40.40.81.63.86.012.032.0 40.036.232.026.023.016.022.035.264.663.096.0144.0
계 598.0
∴표면적=5.98㎡/㎏
(같은 입도에서의 재생혼합물의 최적 아스팔트량=4.1%에 있어서 아스팔트 막두께의 계산결과)
μ=A/S·γa
μ : 미크론(10-3㎝)
A : 전체골재에 대한 소요 아스팔트량(중량%)
S : 전체골재의 단위중량 당 표면적(㎡/㎏)
γa: 아스팔트의 비중
μ=0.040㎏÷5.98㎡/㎏×1040㎏/㎡
= 6.96(10-3㎜)
(2) 마샬 안정도
재생역청 안정처리재에 있어서 마샬 안정도 시험결과(표 21 및 도 11)와 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서 마샬 안정도 시험의 결과(표 13 및 도 8)를 비교하면 표 22에 나타낸 바와 같다. 또, 이 결과는 각각 배합설계로 정해진 최적 아스팔트량에 기초한 것이다.
이것에 의하면, 전자의 마샬 안정도(794kgf)와 비교하여 후자의 마샬 안정도(1639kgf)는 약 2배라는 높은 값을 나타내게 되어 매우 양호한 결과가 되었다.
적요 아스팔트량 밀도 공극률 포화도 안정도 플로우값
% g/㎤ % % kgf 1/100㎝
재생가열 역청안정처리재(설계침입도=70, 재생용 첨가제) 4.0 2.434 4.9 65.7 794 28.7
재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(설계침입도=38, 구As/신As=69/31) 4.0 2.476 3.7 72.2 1,639 32.0
(3) 휠 트래킹 시험(실내혼합물)
재생가열 역청안정처리재와 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 휠 트래킹 시험에 의한 동적 안정도를 구하면, 표 23과 같다.
이 결과에 의하면, 전자의 동적 안정도(1750회/㎜)와 비교하여 후자의 동적 안정도(3706회/㎜)는 약 2.1배라는 높은 값을 나타내게 되어 매우 양호한 결과가 되었다.
또, 이 휠 트래킹 시험은 플랜트에 의해 제조된 아스팔트 혼합물을 이용하지 않는 점에서 편의적으로 휠 트래킹 시험(실내 혼합물)이라 부른다.
적요 아스팔트량 기준밀도 평균밀도 치밀화 정도 변형량의 차 동적안정도
% g/㎤ g/㎤ % ㎜ 회/㎜
재생가열 역청안정처리재(설계침입도=70, 재생용 첨가제) 4.0 2.434 2.473 101.6 0.36 1,750
재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(설계침입도=38, 구As/신As=69/31) 4.0 2.476 2.471 99.8 0.17 3,706
(4) 휠 트래킹 시험(플랜트 혼합물)
일반적으로 아스팔트 혼합물은 플랜트로 제조된 경우, 혼합물 중의 아스팔트가 열열화하기 때문에 딱딱해지고, 동적 안정도는 그 만큼 증대하는 것이 알려져 있다. 본 시험은 아스팔트 플랜트에 의해 제조된 재생가열 역청안정처리재와 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서 성상을 비교하기 위해 플랜트 혼합한 각 아스팔트 혼합물을 시공중의 아스팔트 피니셔로부터 채취하여 휠 트래킹 시험을 실행한 것이다.
표 24는 재생가열 역청안정처리재와, 2종류의 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(구아스팔트와 신아스팔트의 배합비율=69대31, 설계침입도=38, 「A」) 및 (구아스팔트와 신아스팔트의 배합비율=82대18, 설계침입도=34, 「B」)에 대한 휠 트래킹 시험의 결과와, 플랜트 혼합물의 아스팔트 침입도(표 24중, 「회수As 침입도」)에 대해 나타낸 것이다.
재생가열 역청안정처리재에서는 플랜트 혼합물의 회수침입도는 44(침입도 잔류율≒63%)로 저하하고, 동적 안정도는 상기 (3)에 나타낸 실내혼합물에 의한 경우의 3.6배에 해당하는 6300(회/㎜)이라는 값을 나타냈다.
한편, 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(A)에서는 회수침입도는 33(침입도 잔류율≒87%)이 되어 동적 안정도는 실내혼합물에 의한 경우의 1.2배에 해당하는 4500(회/㎜)이라는 값을 나타냈다.
또, 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(B)에서는 플랜트 혼합물의 회수침입도는 32(침입도 잔류율≒94%)가 되어 동적 안정도는 7200(회/㎜)이라는 매우 높은 값을 나타냈다.
적요 회수As침입도 기준밀도 평균밀도 치밀화정도 변형량의 차 동적안정도
1/10㎜ g/㎤ g/㎤ % ㎜ 회/㎜
재생가열역청안정처리재(설계침입도=70, 재생용 첨가제) 44.0 2.434 2.429 99.8 0.100 6,300
재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(설계침입도=38, 구As/신As=69/31) 33.0 2.476 2.413 97.5 0.140 4,500
재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(설계침입도=34, 구As/신As=82/18) 32.0 2.462 2.445 99.3 0.087 7,200
(5) 단순 굽힘 시험에 의한 비교
본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 표 24에 나타낸 동적 안정도에서 판단하면, 하절기 고온영역에서의 내(耐) 유동에 관한 기준은 충분히 만족되는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 그 반면, 동절기 저온영역에서의 휘는 성질이 염려되는 점에서 상기 휠 트래킹 시험(플랜트 혼합물)과 같은 각 혼합물에 대해 「포장시험법 편람 3-7-5」에 준거한 굽힘 시험(단, 시험온도=15℃)을 실행했다. 시료는 휠 트래킹 시험(플랜트 혼합물)에 이용한 아스팔트 혼합물과 동일한 것을 사용했다.
표 25에 그 결과를 나타낸다.
도 12 및 도 13은 일반적인 재생가열 아스팔트 혼합물의 회수 아스팔트의 침입도와 굽힘 파단응력 및 굽힘 파단 변형의 관계를 나타낸 공지 자료(「재생가열 아스팔트 혼합물 품질 확인업무 위탁보고서」(후쿠오카켄 토목부 기획검사과, (재)도로보전기술센터, 평성 6년3월)이다.
표 25에 나타낸 이번 시험의 결과를 도 12 및도 13 중에 플롯해 보면, 재생역청안정처리재의 파단강도는 관계곡선보다도 상위에 있고, 파단 변형은 관계곡선보다도 하위에 있어서, 일반적인 동일 침입도의 재생가열 아스팔트 혼합물과 비교하여 위험한 것을 나타내고 있다.
또, 본 발명의 2종류의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 설계침입도의 차이에 의한 차는 거의 없고, 파단강도는 관계곡선보다도 하위에 있고, 파단 변형은 관계곡선보다도 상위에 있어서, 휘는 성질이 풍부하다. 따라서, 회수침입도에서 45∼50을 나타내는 일반적인 재생혼합물과 같은 정도의 휘는 성질을 갖는 것이다.
적요 회수As침입도 기준밀도 평균밀도 치밀화 정도 굽힘강도 굽힘변형
1/10㎜ g/㎤ g/㎤ % kgf/㎠ %
재생가열 안청안정처리재(설계침입도=70, 재생용 첨가제) 44.0 2.434 2.395 98.4 110.5 0.69
재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(설계침입도=38, 구As/신As=69/31) 33.0 2.476 2.419 97.7 83.4 1.12
재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물(설계침입도=34, 구As/신As=82/18) 32.0 2.462 2.427 98.6 81.6 1.10
또, 도 14는 공용중의 일반적인 아스팔트 포장의 노면성상과 현장 절취 시험체의 공극률(%)과, 회수 아스팔트의 침입도(1/10㎜)를 나타내는 대표적인 공지자료(「메이신고속도포장조사보고서」, 1967년)이다.
이것에 의하면, 노면이 정상인 부분에서는 아스팔트 혼합물의 공극률은 3.5%이하에서 회수 아스팔트의 침입도가 45 이상의 범위이고, 침입도가 45 이하가 되면 균열의 발생율이 높아지는 것을 나타내고 있다.
도 12 및 도 13에서 회수침입도 45에 대응하는 굽힘 성상을 구하면 파단강도는 약 88.0(kgf/㎠)이고, 파단 변형은 약 1.1(%)이다.
한편, 본 발명의 재생혼합물의 회수침입도(32∼33)에 대응하는 굽힘 성상은 파단강도가 81.0∼83.0(kgf/㎠)이고, 파단 변형은 1.1∼1.2(%)가 되어 있다. 따라서, 본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 종래 기술에 의한 아스팔트 혼합물의 회수침입도 45에 대응하는 굽힘 성상에 비교하여 동등 또는 보다 큰 휘는 성질을 확인할 수 있었다.
(5) 프리코팅 효과
본 발명에 있어서 신아스팔트의 첨가량은 표 11 및 표 16에 나타낸 바와 같이 0.76중량%∼1.31중량%라는 적은 양이다. 그 때문에, 상기한 바와 같이 종래의 제조방법에서는 신골재에 충분한 아스팔트 피막의 형성이 곤란해지고, 이것이 아스팔트 박리현상의 원인이 되어 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 내수성을 손상하는 것이 염려된다.
여기에서는 청구항 5에 기재한 제조방법에 의해 제조한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물과, 프리코팅하지 않은 신골재를 이용한 종래의 방법에 의해 제조한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 대해 수침 마샬 안정도 시험(「포장시험법편람3-7-1」에 준거(단, 수침 96시간에 있어서 계측을 추가실시했다))을 실행하고, 신골재에 대한 아스팔트 프리코팅 효과의 확인을 실행했다.
또, 프리코팅하지 않은 신골재를 이용한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 제조방법은 각각 별도 계열의 사일로에 저장된 신골재와 재생골재를 계량조에서 계량하여 믹서에 투입하고, 5초간 건식혼합한 후, 신아스팔트를 스프레이하여 40초간 습식혼합하여 실행하는 것이다.
수침 마샬 안정도 시험의 기준값은 60℃·30∼40분간 수침후의 마샬 안정도(표준 마샬 안정도)에 대한 60℃·48시간 수침후의 마샬 안정도(수침 마샬 안정도)를 잔류안정도로 하여 수학식 2로 나타내고, 75% 이상인 것을 필요로 한 것이다.
표 26에 나타낸 결과에 의하면, 아스팔트 프리코팅을 실행하지 않은 경우에 있어서도 기준값은 만족하지만, 프리코팅의 효과는 꽤 큰것을 나타내고 있다.
적요 수침시간 기준밀도 평균밀도 치밀화정도 안정도 플로우값 잔류안정도
g/㎤ g/㎤ % kgf 1/10㎜ %
프리코팅 있음구As/신As=69/31설계침입도=38아스팔트량=4.0 30분간 2.476 2.488 99.5 1,720 31.0 -
48시간 2.471 99.8 1,763 34.0 102.5
96시간 2.477 100.0 1,436 36.0 83.5
프리코팅 없음구As/신As=69/31설계침입도=38아스팔트량=4.0 30분간 2.476 2.459 99.3 1,651 32.0 -
48시간 2.449 98.9 1,329 36.0 80.5
96시간 2.451 99.0 1,164 38.0 70.5
◎실시예 4
본 발명의 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물과, 해당 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물과 동일한 골재입도를 갖는 신재만을 이용한 대입경 아스팔트 혼합물에 대해 그 성상을 비교하기 위해 휠 트래킹 시험(플랜트 혼합물)을 실행했다. 그 결과, 후자의 동적 안정도는 3000(회/㎜)이 되고, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 값(4500, 7200(회/㎜))과 비교하여 그 값을 크게 밑돌았다.
이와 같은 결과가 된 이유는 신재만을 이용한 경우에는 신아스팔트의 침입도가 50 이상으로 커지기 때문에, 본 발명과 동일 입도의 골재를 이용해도 대입경 아스팔트 혼합물의 특성을 발휘할 수 없기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 재생골재와 대입경 골재를 조합시켜 이용하는 것에 의해 매우 현저한 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 관련된 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 의하면 기층용의 조입도 아스콘과 동등 이상의 기능을 갖는 동시에, 상층노반에 적용된 재생가열 역청안정처리재와 동등 이상의 경제성을 갖는 점에서 아스콘 폐재의 재생이용률을 대폭 증가시키고, 현재 스톡이 증대하는 중인 아스콘 폐재의 폐기처분에 의한 포장공사비의 비용감축과, 폐기처분에 수반되는 환경문제의 해결을 꾀하는 것이 가능하다.
또, 골재에 대입경 골재를 사용한 점에서 아스팔트량을 종래의 밀입도·조입도 아스콘에 비해 적게 할 수 있기 때문에, 경비적으로는 같은 두께의 밀입도·조입도 아스콘 등 보다 휠씬 저렴하다.
또, 골재에 대입경 골재를 사용한 점에서 골재의 맞물림이 강하고 동적 안정도가 높아서 유동 바퀴자국 패임에 강한 재료이기 때문에, 포장체의 공용연수도 연장할 수 있다.
또, 종래는 이와 같이 조입도 아스콘과 역청안정처리재의 양쪽의 입도분포를 아울러 갖는 골재의 배합을 갖는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물은 존재하지 않기 때문에, 본 발명은 획기적인 발명이다.

Claims (6)

  1. 아스팔트 재생골재와 보충용 신골재를 이용한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물에 있어서,
    합성골재의 입도가 표 1에 나타낸 각 체구멍마다의 통과질량 백분율(%)의 범위내에 있는 동시에,
    상기 아스팔트 재생골재로부터 회수된 구아스팔트와 신아스팔트로 이루어지는 재생아스팔트의 설계침입도가 35±5(25℃, 1/10㎜)이고, 또 상기 설계침입도의 조정을 재생용 첨가제를 사용하지 않고, 상기 신아스팔트를 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물.
    체구멍(㎜) 통과질량 백분율(%) 범위 중앙값(중앙입도) 37.5 100 100 26.5 84∼97 90.5 19.0 70∼90 80.0 13.2 55∼75 65.0 4.75 30∼50 40.0 2.36 20∼35 27.5 0.60 11∼23 17.0 0.30 5∼16 10.5 0.15 4∼12 8.0 0.075 2∼7 4.5
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아스팔트 재생골재의 배합비율이 전체골재의 60중량% 이상인 것을 특징으로 하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표 1의 각 체구멍에 있어서 상기 합성골재의 실제의 통과질량 백분율(%)과, 상기 표 1의 각 체구멍마다의 통과질량 백분율(%)의 범위의 중앙값과의 각각의 차의 절대값을 모든 체구멍에 대해 총합하는 것에 의해 정의되는 입도근사지수가 20 이하인 것을 특징으로 하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충용 신골재가 소정량의 아스팔트로 프리코트되어 있는 것을 특징으로 하는 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물.
  5. (1) 소정온도로 가열된 소정량의 보충용 신골재를 건식혼합하는 제 1 공정,
    (2) 상기 보충용 신골재에 소정온도로 가열된 소정량의 신아스팔트를 더하여 습식혼합하는 제 2 공정, 및
    (3) 상기 보충용 신골재와 상기 신아스팔트에 소정온도로 예열된 소정량의상기 아스팔트 재생골재를 더하여 습식혼합하는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른, 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재한 재생가열 대입경형 아스팔트 혼합물을 이용하여 시크리프트 공법을 사용하여 포장을 실행하는 것을 특징으로 하는 포장의 구축방법.
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