KR100492459B1 - 아스팔트 콘크리트의 개질재 칩 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아스팔트 콘크리트의 품질을 개선시키기 위하여 사용되는 개질재(改質材) 칩(Chip)에 관한 것으로, 3㎜ 이하 크기로 분쇄된 분쇄폐타이어를 100-150℃로 간접 가열하여 입자의 표면을 겔화시키는 공정; 전기 공정의 표면이 겔화된 분쇄폐타이어 100 중량부에 가열된 유재아스팔트, 도로용 아스팔트, 브라운 아스팔트, 천연아스팔트, 컷트백 아스팔트 중의 하나를 5-50 중량부 혼합시키는 공정; 전기 공정의 혼합물에 카본블랙, 석분, 규사분, 시멘트 등의 미세 채움재를 2-30 중량부 추가 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물에 SBS, SIS 또는 LDPE 중 하나 또는 둘 이상을 아스콘 전체 아스팔트 사용량에 대하여 2-10%로 하는 개질재와 유재아스팔트, 도로용 아스팔트, 브라운 아스팔트, 천연아스팔트, 컷트백 아스팔트 중 선택된 아스팔트의 혼합물을 추가 투입하여 150-250℃로 가열 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물을 압출기를 이용하여 소정의 크기로 배출하면서 냉각시키는 공정; 및 전기 공정의 냉각된 혼합물을 소정의 크기로 분쇄 또는 절단하여 칩을 제조하는 공정을 포함하는 아스팔트 콘크리트 개질재 칩 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 개질재 칩에 관한 것이다.

Description

아스팔트 콘크리트의 개질재 칩 및 그 제조 방법{Material to improve quality of asphalt concrete, and the manufacturing method thereof}

본 발명은 아스팔트 콘크리트(이하 "아스콘"이라 한다) 품질을 개선시키기 위하여 사용되는 아스콘 개질재(改質材) 칩(Chip)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공중합체 폴리머인 스티렌 부타디엔 스티렌(Styrene Butadiene Styrene : 이하 "SBS"라 한다), 스티렌 이소프렌 스티렌(Styrene Isoprene Styrene : 이라 "SIS"라 한다), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene : 이하 "LDPE"라 한다) 등 종래 사용되고 있는 아스콘 개질재를 아스콘 포장에 용이하게 적용시킬 수 있도록 개량한 아스콘 개질재 칩 및 그 제조방법에 관한 것이다.

아스콘은 아스팔트와 굵은 골재, 잔골재 및 포장용 채움재 (석회석분, 시멘트 등)를 가열혼합 또는 상온에서 혼합한 것으로 도로포장이나 주차장 등에 널리 사용되고 있다. 그러나, 아스콘에 포함된 아스팔트는 그 물성이 기온의 변화에 민감한 것이어서, 아스콘 포장은 하절기 소성변형으로 포장체에 심한 굴곡이 생겨 자동차의 통행에 지장을 초래하기도 하고, 한편으로 동절기 기온이 급강하는 경우에는 포장체에 균열이 생겨 포장체의 수명을 크게 단축시키기도 한다.

아스콘 개질재는 이러한 아스콘의 문제점을 개선하기 위하여 사용되는 것으로, 아스팔트와 결합하여 아스팔트의 물성을 변화시킴으로써, 하절기 소성변형을 방지하고, 동절기 균열 형성을 방지하고, 또한 포장체의 미끄럼 저항성을 증대시키는 기능을 한다.

종래 널리 사용되고 있는 아스콘 개질재로는 SBS, SIS 또는 LDPE 등이 있으며, 이들 개질재가 아스팔트에 작용하여 아스팔트의 물성을 변화시키는 개념은 도 1에 도시된 바와 같다. 즉, SBS, SIS 또는 LDPE 등의 개질재는 일반적으로 아스콘에 사용되는 아스팔트 양의 약 2-10%를 투입하여 사용되는 것인데, 이들 개질재 입자가 아스팔트 입자와 결합되면, 이들 개질재의 성질에 의하여 하절기 아스팔트의 소성변형이 방지되고, 동절기 균열형성이 방지되며, 또한 포장체의 미끄럼 저항성이 증대되는 것이다.

이들 개질재들에 대하여 살펴보면 아래와 같다.

SBS는 탄력성이 좋은 부타디엔과 딱딱한 성질의 스티렌이 임의적으로 반응하여 공중합체된 폴리머로서, 이를 고온으로 용해하여 아스팔트에 투입하면, 높은 공용온도에서도 단단한 아스콘 혼합물이 되며, 중간 공용온도에서도 피로균열에 저항 할 수 있는 탄성이 있는 혼합물이 되고, 낮은 공용온도에서도 온도균열에 저항할 수 있는 변하지 않는 강성을 갖는 혼합물이 된다.

그러나 SBS는 물성이 고온에서 용융되는 것이어서 아스팔트에 투입되어 아스팔트와 충분히 혼합시키기 위해서는 150℃이상의 고온을 낼 수 있는 가열장치와 특수 혼합장치인 고전단(high shear) 혼합장치가 반드시 필요한데, 이러한 장치는 가격이 고가일 뿐만 아니라 부피가 커서 각 아스콘 생산공장으로 이동하는 것이 용이하지 않다. 따라서, SBS를 아스콘 개질재로 사용하기 위해서는 아스팔트 제조공장에 가열장치 및 고전단 혼합장치를 설치하여 아스팔트에 미리 SBS를 투입하여 아스팔트와 충분히 혼합한 후, 그 개질재가 포함된 아스팔트를 공사 현장으로 운반하여 사용할 수밖에 없으며, 그렇게 하기 위해서는 아스콘 제조공장에 별도의 아스팔트 탱크를 설치하여야 한다.

이와 같이, SBS를 개질재로 사용하는 종래의 방법은 고가의 장비가 마련하여야 하고, 또한 공정이 복잡하여 상당히 많은 시간이 요구된다. 더구나, 개질재를 아스팔트와 혼합된 상태로 오래 보존하면 아스팔트와 개질재의 분리현상이 발생하여 개질재 투여의 효과가 없게 되므로, 사전에 미리 준비해 둘 수 없다는 문제점이 있다. 이러한 문제점들로 인하여, SBS의 개질재로서의 우수성에도 불구하고, 아직까지 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

SBS와 동종의 공중합체 폴리머로서 아스콘의 개질재로 사용되는 것에는 엘라스토머(Elastomer)인 SIS와, 플라스토머(plastomer)로서 널리 사용되는 아스팔트용 폴리머로는 LDPE 등이 있는데, 이들 개질재를 사용하기 위해서는 SBS와 마찬가지로 고온가열장치 및 고전단 혼합장치가 필요하며, 또한 개질재를 아스팔트와 혼합된 상태로 오래 보존하면 아스팔트와 개질재의 분리현상이 발생하므로 사전에 미리 준비하여 보관할 수 없다는 문제점이 있어, 이들 개질재 역시 아직 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

한편으로, 분쇄폐타이어도 그 물성이 공중합체 폴리머와 유사한 점이 있기 때문에 개질재로 사용될 수 있다. 특히 분쇄폐타이어를 도로 포장재의 일부로 사용하는 경우에는, 자원재활용의 측면에서 유용성이 크다는 점뿐만 아니라, 분쇄폐타이어의 탄성에 의하여 도로에 탄력이 생기고 이로 인하여 도로 주행시 승차감이 좋게 되는 장점들이 있다. 그러나, 분쇄폐타이어를 아스팔트 골재 등과 혼합하여 포장을 하는 경우에, 분쇄폐타이어가 아스팔트와 일체화되지 않고 단순히 섞여있는 상태에서는 분쇄폐타이어가 일종의 이물질로 작용하게 되고 따라서 오히려 포장체의 내구성을 저하시키는 결과를 초래하게 된다.

분쇄폐타이어 사용에 있어 위와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 습식 방법인 맥도날드 방식이 있다. 맥도날드 방식은 아스팔트에 분쇄폐타이어 10-25%를 첨가하여 190-220℃로 30분-1시간이상 고온, 고속 혼합하여 분쇄폐타이어와 아스팔트를 일체화시켜 사용하는 기술이다. 즉, 맥도날드 방식에 의하면, 아스팔트와 분쇄폐타이어가 고온에서 고속으로 혼합됨으로서 아스팔트가 분쇄폐타이어 입자 표면에 공고히 결합되어 일체화를 이루게 된다.

그러나 이 맥도날드 방식에서는 분쇄폐타이어와 아스팔트가 고온에서 계속적으로 12시간이상 접촉되게 되면, 이로 인하여 분쇄폐타이어가 아스팔트에 완전 용해되어질 가능성이 있으며, 그렇게 되면 분쇄폐타이어를 투입하는 효과가 떨어지게 되고, 결과적으로 아스콘의 전체 품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 뿐만 아니라, 맥도날드 방식을 적용하기 위해서는 고가의 숙성장비가 필요하고, 또한 이동식 대형 아스팔트 탱크, 숙성장비, 분쇄폐타이어 트럭, 아스팔트 트럭, 숙성인원 등이 준비되어야 하므로 경제적 부담이 크고, 생산 공정이 번거롭다는 단점이 있다.

분쇄폐타이어와 아스팔트를 일체화시키는 다른 방법으로 본 발명의 발명자에 의하여 제시된 특허 제394092호의 방법이 있는데, 이 방법은 먼저 분쇄폐타이어를 간접 가열하여 분쇄폐타이어의 표면을 겔화시키고, 이에 150-300℃로 가열된 아스팔트를 혼합하여 (표면이 겔화된) 분쇄폐타이어 입자와 아스팔트를 일체화시킨 칩을 제조하여 사용하는 것이다. 이 방법은 간단한 공정으로 분쇄폐타이어와 아스팔트를 일체화를 이룰 수 있기 때문에 전술한 맥도날드 방식에 비하여 매우 경제적이다.

특허 제394092호의 방법에 의하여 제조된 칩의 개념은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같다. 즉, 도 2a에서 보듯이, 일차로 분쇄폐타이어의 표면이 겔화되고 그 겔화된 표면에 아스팔트가 결착되어 전체로서 일체화되며, 또한 도 2b에서 보듯이, 분쇄폐타이어와 일체화된 아스팔트가 추후 추가적으로 투입되는 아스팔트 입자들과 자연스럽게 결착 혼합되어 지는 것이다. 따라서, 특허 제394092호의 방법에 의하면, 분쇄폐타이어가 아스팔트와 (단순히 섞여 있는 상태가 아니라) 보다 공고히 결합된다.

그러나 분쇄폐타이어를 사용하는 주된 목적은 자원 재활용을 통한 환경 보호와 포장체에 탄력을 부여하여 차량 주행 시 승차감을 좋게 한다는 것이므로, 분쇄폐타이어를 사용한다고 하여 포장체의 내구성이 향상되는 것은 아니다. 따라서 분쇄폐타이어를 사용하는 경우에는 포장체의 내구성을 향상시키는 방안이 별도로 강구될 필요성이 있는데, 특허 제394092호에서는 그러한 내구성 향상을 위한 방안이 제시되지 못하였다.

본 발명은 종래 개질재들의 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고가의 장치나 복잡한 과정을 거치지 않고도 용이하게 사용할 수 있는 개질재 칩을 제공하는 것이다. 즉, 본 발명은 종래 개질재들에 아스팔트를 일체화가 되게 혼합하여 칩으로 제조한 후 아스콘에 투입 사용으로써, 개질재의 아스콘 투입에 별도 고가의 장비나 복잡한 공정이 필요하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 분쇄폐타이어 사용에 따른 장점을 최대한 살리면서 동시에 포장체의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. 즉, 본 발명은 분쇄폐타이어와 개질재를 함께 혼합한 칩을 제조하여 사용함으로써, 분쇄폐타이어 사용에 따른 장점을 살리면서 동시에 분쇄폐타이어 사용으로 인하여 초래될 수 있는 내구성 저하의 문제점을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 개질재 칩은 종래 개질제인 SBS, SIS, LDPE 등을 별도의 가열장치나 고전단 설비 없이도, 추후 아스팔트 및 골재 등과 용이하게 혼합될 수 있도록 하는 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 방법은 SBS, SIS, LDPE 등의 개질재를 아스팔트와 함께 가열하여 용융 혼합 후, 이를 압축기 등을 이용하여 적당한 크기로 배출하면서 공랭식 또는 수랭식으로 냉각시키고, 그 후 분쇄기 또는 절단기로 분쇄 또는 절단하여 소정 크기의 칩으로 제조하는 것이다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 개질재 칩 제조방법은 SBS, SIS 또는 LDPE 등의 개질재의 하나 또는 둘 이상 혼합한 것 100 중량부에 대하여 아스팔트를 20-300 중량부 준비하는 공정, 전기 공정에서 준비된 아스팔트를 150-250℃로 가열하여 용융 상태로 만드는 공정, 전기 공정의 용융된 아스팔트에 개질재를 서서히 투입하면서 가열 혼합하는 공정, 전기 공정의 혼합물을 압출기 등을 이용하여 소정의 크기로 배출하면서 공냉 또는 수냉의 방식으로 식히는 공정, 및 전기 공정의 냉각된 혼합물을 적당한 크기로 분쇄 또는 절단하여 칩을 제조하는 공정으로 이루어 진 것이다.

이와 같이 하여 제조된 본 발명의 개질재 칩은 적당한 용기에 넣어 보관하였다가 아스콘 포장 현장에서 아스콘의 타 재료들과 함께 아스콘 믹서에 투입하여 사용하면 된다.

아스팔트는 약 60℃에서 연화되는데 반하여 아스팔트와 골재 채움재 등이 혼합된 아스콘은 약 150℃이상에서 연화된다. 본 발명은 이러한 현상을 활용한 것으로, 본 발명의 개질재 칩이 아스콘 믹서에 투입되면, (타 아스콘 재료들이 연화되기 전인) 60℃ 근방에서 본 발명의 개질재 칩에 함유된 아스팔트가 미리 연화 (활성화)되어 개질재와 분리되기 때문에, 개질재 입자들이 (추후 150℃ 근방에서 연화되는) 아스콘 전반에 용이하게 분산되어지는 것이다.

도 3a는 본 발명의 개질재 칩의 개념을 도시한 것이고, 도 3b는 본 발명의 개질재 칩의 아스팔트가 연화되어 활성화되는 개념을 도시한 것이다. 즉, 도 3a에 도시되어 있듯이, 본 발명의 개질재 칩이 아스팔트와 결착되어 있다가, 아스콘 믹서에서 연화되면 도 3b에 도시되어 있듯이 아스팔트가 활성화되어 개질재 입자와 분리되므로, 그 분리된 개질재 입자들이 자유로이 아스콘 전반에 분산되어 진다.

본 발명에서 주재료로 아스팔트를 사용하는 것은 아스팔트가 열에 잘 녹고 아스팔트 콘크리트의 주재료인 아스팔트와 같은 재질로서 분산이 쉽고, 빠르게 이루어질 수 있기 때문이다. 본 발명에서 사용되는 아스팔트로는, 도로포장용 아스팔트, 컷트백 아스팔트, 브라운 아스팔트, 천연 아스팔트, 타르 등 어느 것이나 사용할 수 있으나, 아스팔트의 감온성 효과를 증대시킬 수 있기 위해서는 브라운 아스팔트 또는 천연 아스팔트, 침입도 40 이하의 저 침입도의 아스팔트를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 개질재 칩 제조에 있어서 아스팔트를 개질재 100 중량부에 대하여 20-300 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 아스팔트를 개질재 100 중량부에 대하여 300 중량부 이상 사용하면, 최종 제품인 개질재 칩의 부피가 너무 커져 운반이나 사용에 불편이 많고, 한편으로 아스팔트를 20 중량부 이하로 사용하면 아스팔트와 개질재가 충분히 혼합되지 못하고 개질재 입자끼리 뭉쳐 있을 가능성이 높다. 그렇게 되면 개질재 칩이 아스콘 믹서에서 연화되어 분산될 때 분산력이 떨어져 전체 아스팔트와의 혼합이 충분히 되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.

용융된 아스팔트에 개질재를 투입 혼합함에 있어서는 온도가 150-250℃로 유지되도록 계속 가열하는 것이 필요하다. 이때 미세 채움재를 투입 혼합할 수 있으나, 미세 채움재는 개질재와 아스팔트가 충분히 혼합된 후에 투입하는 것이 바람직하다. 미세 채움재로는 카본블랙, 석분, 규사분, 시멘트 등이 있는데, 이들 미세 채움재를 추가 혼합하면 아스콘의 강도 및 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

가열 혼합된 혼합물을 냉각 후 분쇄 또는 절단하여 칩을 제조함에 있어서, 분쇄 또는 절단되는 개체의 크기는 되도록 5㎜ 이하로 작게 하는 것이 좋으며, 바람직하게는 3㎜ 이하로 하는 것이 좋다. 본 발명의 개질재 칩의 크기를 되도록 작게 하는 이유는 아스콘 믹서에서 연화되는데 소요되는 시간을 줄이기 위함이다.

한편, 본 발명의 개질재 칩은 분쇄폐타이어를 혼합하여 제조할 수도 있다. 본 발명의 개질재 칩에 분쇄폐타이어를 혼합하게 되면, 분쇄폐타이어 사용의 장점인 자원재활용 및 도로 포장체에 탄성 부여 등의 효과를 누릴 수 있음과 동시에, 개질재 사용의 장점인 아스콘의 하절기 소성변형 방지, 동절기 균열형성 방지, 내구성 강화 등의 효과를 누릴 수 있다.

본 발명에 있어서 분쇄폐타이어를 혼합하여 개질재 칩을 제조하는 방법은 분쇄폐타이어와 유재 아스팔트 등이 일체화되도록 혼합한 후에, (앞서 설명한) 개질재와 아스팔트의 혼합물을 추가 혼합하여, (유재 아스팔트와 일체화된) 분쇄폐타이어와 결착시켜 칩으로 제조하는 것이다.

본 발명의 분쇄폐타이어를 혼합하여 개질재 칩을 제조하는 공정은, 5㎜ 이하, 바람직하게는 3㎜ 이하 크기로 분쇄된 분쇄폐타이어를 100-150℃가 되도록 간접 가열하여 입자의 표면을 겔화시키는 공정, 전기 공정의 표면이 겔화된 분쇄폐타이어 100 중량부에 유재아스팔트, 도로용 아스팔트, 브라운 아스팔트, 천연아스팔트, 컷트백 아스팔트 중의 하나를 5-50 중량부를 혼합시키는 공정, 전기 공정의 혼합물에 카본블랙, 석분, 규사분, 시멘트 등의 미세 채움재를 2-30 중량부 추가 혼합하는 공정, 전기 공정의 혼합물에 SBS, SIS 또는 LDEP 등의 개질재와 아스팔트의 혼합물을 추가하여 150-250℃로 가열 혼합하는 공정, 전기 공정의 혼합물을 압출기 등을 이용하여 소정의 크기로 배출하면서 공랭 또는 수랭의 방식으로 식히는 공정, 및 전기 공정의 냉각된 혼합물을 적당한 크기로 분쇄 또는 절단하여 칩을 제조하는 공정으로 이루어 진 것이다.

위 공정에서 분쇄폐타이어를 100-150℃로 가열하는 것은 분쇄폐타이어의 표면을 겔화시키되 분쇄폐타이어 입자들이 과대 팽창되는 것을 방지하기 위함이다. 온도를 100℃ 이하로 가열하면 분쇄폐타이어 표면의 겔화가 어렵고, 150℃ 이상으로 가열하면 분쇄폐타이어 입자들이 과대 팽창될 우려가 있다.

위 공정들 중 분쇄폐타이어와 아스팔트를 일체화시킴에 있어서, 분쇄폐타이어 100 중량부에 대하여 아스팔트의 사용량을 5-50 중량부로 한 것은 5 중량부 이하의 경우 분쇄폐타이어 코팅량이 부족하게 되어 분쇄폐타이어와 아스팔트의 일체화(숙성)가 제대로 이루어지지 못할 염려가 있고, 50 중량부 이상의 경우에는 아스팔트가 과량으로 되어 사용되어 최종 제품인 개질재 칩의 부피가 너무 크게 되어 사용에 불편함을 초래할 수 있기 때문이다.

위 공정에 있어서, 분쇄폐타이어와 아스팔트의 혼합물에 카본블랙, 석분 규사분, 시멘트 등의 미세 채움재를 추가 혼합하는 이유는 분쇄폐타이어가 150℃의 고열에서 팽창되면서 분쇄폐타이어의 입자끼리 붙음을 방지하기 위함이다. 이들 미세 채움재를 2 중량부 이하로 사용하면 분쇄폐타이어 입자끼리의 부착을 충분히 방지할 수 없고, 또한 30 중량부 이상 사용은 불필요한 중량만 높이게 되므로, 이들 미세 채움재의 사용은 2-30 중량부로 한정하는 것이 바람직하다.

위 공정에 있어서, SBS, SIS, LDPE 등의 개질재와 아스팔트 혼합물을 추가하여 150-250℃로 가열 혼합하는 것은, 분쇄폐타이어 사용으로 인하여 초래될 수 있는 포장체 내구성 저하를 방지하고 나아가 포장체의 하절기 소성변형방지, 동절기 균열방지의 효과를 얻기 위함이다. 용융된 아스팔트와 개질재를 투입 혼합함에 있어서는 온도가 150-250℃로 유지되도록 계속 가열하는 것이 필요하다.

이때 개질재와 아스팔트 혼합물의 사용량은 포장되는 아스콘 전체에 사용되는 아스팔트 양을 감안하여 정한다. 즉, 투입되는 SBS, SIS 또는 LDPE 등 개질재의 총량이 아스콘 전체 아스팔트 사용량에 대하여 2-10%가 적정량임을 감안하여 정하여야 한다. 따라서 본 발명의 개질재 칩에 있어서 그에 함유된 SBS, SIS 또는 LDPE 등의 비율이 높은 경우에는 본 발명의 개질재 칩 투입량을 적게 하여야 할 것이고, 반대로 이들 개질재의 함유 비율이 적은 경우에는 본 발명의 개질재 칩 투입량을 많이 하여야 할 것이다.

본 발명의 개질재 칩 제조방법에 있어서, 필요에 따라 황, 파라핀, 아교, 송진 등을 혼합할 수도 있다. 물론, 필요에 따라 광섬유, 셀룰로오스 섬유, 폴리머 섬유 등의 보강섬유를 첨가할 수도 있다. 본 발명에 이러한 재료들을 혼합하여 사용하면, 아스콘의 품질을 극대화시킬 수 있다.

이하, 실시예에 의거 본 발명을 설명한다.

(실시예)

300m 구간을 정하여 차량 통행을 위한 아스콘 도로포장을 함에 있어서, 그 중 100m는 일반 아스콘으로 포장하고(이하 "포장A"라 한다), 100m는 본 발명의 (분쇄폐타이어가 혼합되지 아니한) 개질재 칩을 첨가한 아스콘 포장(이하 "포장B"라 한다)을 하기로 하고, 나머지 100m는 본 발명의 분쇄폐타이어가 혼합된 개질재 칩을 첨가한 아스콘 포장(이하 "포장C"라 한다)을 하기로 하였다.

본 실시예에서 포장B에 사용된 개질재는, 천연아스팔트인 길소나이트(Gilsonite) 90㎏, 카본블랙 10㎏를 200℃로 가열하여 완전히 용융시키고, 이에 SBS 60㎏를 서서히 투입하면서 교반기로 교반하여 완전하게 혼합시키고, 이 혼합물을 폭 30㎝ 두께 0.5㎝로 수조에 투입하여 냉각시킨 다음 즉시 꺼내서 고무분쇄기로 5㎜의 크기로 분쇄하여 제조한 것이다. 이 개질재 칩은 사전에 제조하여 3㎏ 씩 계량하여 PP 비닐 포장에 보관해 둔 것이다.

본 실시예에서 포장C에 사용된 개질재는, 열 매체가 설치된 이중 벽의 1차 믹서에서 0.6㎜ 이하로 분쇄된 분쇄폐타이어 100㎏을 50℃로 가열하고, 이에 브라운아스팔트를 15㎏을 투입하여 혼합하여 5분경과 후 5㎏의 시멘트를 투입하여 분쇄폐타이어의 입자를 이완시키면서 140℃로 가열 혼합하고, 이 혼합물에 150-250℃로 가열된 혼합된 SBS 30㎏과 브라운 아스팔트 30㎏을 투입하여 혼합하고, 이 혼합물을 압출기 호퍼에 투입, 압출하여 지름 10㎜로 빼내어 수조에서 냉각 시킨 후 3㎜로 분쇄 하였다. 이 개질재 칩 역시 사전에 제조하여 3㎏ 씩 계량하여 PP 비닐 포장에 보관해 둔 것이다.

포장A는 개질재를 사용하지 아니한 일반적인 아스콘 포장이다. 그리고, 포장B와 포장C는 개질재를 사용하였다는 점만이 포장A와 다를 뿐, 사용된 자재들은 일반 아스콘 포장의 자재와 거의 동일하였다. 본 실시예에서는 기존의 시멘트 콘크리트 포장체 상부에 포장A, 포장B 및 포장C를 오버레이(overlay)식으로 포장하였으며, 포장A, 포장B 및 포장C에 사용된 자재 및 사용비율은 표2와 같다.

(표 2)

구분	아스팔트	골재	Filler(CaCo3)	개질재	계	비고
포장A	5.5	91.5	3.0	-	100	단위 : %
포장B	5.5	90.6	3.0	0.9	100
포장C	5.5	90.0	3.0	1.5	100

본 실시예에 사용된 골재의 입도와 합성 입도분포 (갭입도 기준 : Filler로서 CaCo₃ 3% 포함)는 표3과 같다.

(표 3)

체크기(㎜)	19	13	10	#4	#8	#30	#200	비고
통과중량백분율(%)	100	100	81.0	35.7	19.6	11.7	6.2	사용골재입도
	100	90-100	70-90	24-42	15-25	5-15	3-7	합성입도분포

본 실시예에서 상기의 재료들을 155-163℃로 가열 혼합한 후 덤프트럭으로 현장으로 운반하여 포설하였다. 포장B의 개질재는 현장에서 아스콘 믹서에 투입, 혼합시켜 바로 사용하였다. 현장 포설에 있어서는 통상의 방법에 따라 휘니샤로 포설한 다음 마카담, 탠덤로라와 타이어 로라로 다짐하였다. 다만, 포장C의 경우는 타이어 로라를 사용하지 않았다. 타이어 로라를 사용하면 분쇄폐타이어가 타이어 로라에 붙을 우려가 있기 때문에, 분쇄폐타이어를 사용한 아스콘 배합에서는 일반적으로 타이어 로라를 사용하지 않는다.

본 실시예에서 포장된 포장A, 포장B 및 포장C에 대하여 동적 안정도, 회복탄성계수 및 마모량을 시험하였는바, 그 결과는 표4와 같다.

(표 4)

품명항목	포장A	포장B	포장C	기준
동적안정도 (회/㎜)	360	6,500	8,500	1,500이상
회복탄성계수 : 5℃(MPa)	9,540	3,550	2,500	-
마모량(㎠) (라벨링 시험)	1.270	0.350	0.310	-

표4에서 보듯이, 포장B 및 포장C의 경우 소형변형의 기준인 동적 안정도가 개질재를 사용하지 않은 포장A에 비하여 급격히 향상되었고, 저온균열의 기준인 저온에서 회복탄성계수가 개질재를 사용하지 않은 포장A에 비하여 1/3 수준으로 안정되었으며, 라벨링 시험에 의한 마모량 역시 개질재를 사용하지 않은 포장A에 비하여 약 1/4에 해당할 정도로 개선되었음을 알 수 있었다.

본 발명은 공중합체 폴리머인 SBS, SIS 또는 LDPE 등 종래 사용되고 있는 아스콘 개질재를 아스콘 포장에 용이하게 적용시킬 수 있도록 개량한 아스콘 개질재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 아스콘 개질재는 그 사용이 용이 간편할 뿐만 아니라, 하절기 소성변형방지, 동절기 균열형성방지 및 미끄럼 저항의 향상 등 아스콘 품질을 충분히 개선시킬 수 있는 매우 유용한 것이다.

도 1은 아스팔트 콘크리트에서 개질재의 작용을 도시한 개념도,

도 2a는 분쇄폐타이어 입자와 아스팔트의 결합을 도시한 개념도,

도 2b는 도 2a의 결합이 아스팔트 전체에 확산된 것을 도시한 개념도,

도 3a는 아스팔트와 개질재의 결합을 도시한 개념도,

도 3b는 도 3a의 결합에서 아스팔트가 활성화된 상태를 도시한 개념도이다.

Claims (11)

1. 3㎜ 이하 크기로 분쇄된 분쇄폐타이어를 100-150℃로 간접 가열하여 입자의 표면을 겔화시키는 공정; 전기 공정의 표면이 겔화된 분쇄폐타이어 100 중량부에 가열된 유재아스팔트, 도로용 아스팔트, 브라운 아스팔트, 천연아스팔트, 컷트백 아스팔트 중의 하나를 5-50 중량부 혼합시키는 공정; 전기 공정의 혼합물에 카본블랙, 석분, 규사분, 시멘트 등의 미세 채움재를 2-30 중량부 추가 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물에 SBS, SIS 또는 LDPE 중 하나 또는 둘 이상을 아스콘 전체 아스팔트 사용량에 대하여 2-10%로 하는 개질재와 유재아스팔트, 도로용 아스팔트, 브라운 아스팔트, 천연아스팔트, 컷트백 아스팔트 중 선택된 아스팔트의 혼합물을 추가 투입하여 150-250℃로 가열 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물을 압출기를 이용하여 소정의 크기로 배출하면서 냉각시키는 공정; 및 전기 공정의 냉각된 혼합물을 소정의 크기로 분쇄 또는 절단하여 칩을 제조하는 공정을 포함하는 아스팔트 콘크리트 개질재 칩 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 개질재와 혼합되는 아스팔트는 침입도 40 이하의 아스팔트인 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트 개질재 칩 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 제조되는 개질재 칩의 크기가 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트 개질재 칩 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 카본블랙, 석분, 규사분, 시멘트 중 하나 또는 둘 이상을 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트 개질재 칩 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 황, 파라핀, 아교, 송진 중의 하나 또는 둘 이상을 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트 개질재 칩 제조방법.
6. 제1항의 방법에 의하여 제조된 아스팔트 콘크리트 개질재 칩.
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