KR100583938B1

KR100583938B1 - 아스팔트 콘크리트 포장 이음매 균열 방지 방법

Info

Publication number: KR100583938B1
Application number: KR1020050093518A
Authority: KR
Inventors: 이순익
Original assignee: (주)경보공영; 인해엔지니어링(주)
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2006-05-26

Abstract

본 발명은 아스팔트 콘크리트 포장 이음매 균열 방지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로에 아스팔트 콘크리트를 포설함에 있어서, 아스팔트 콘크리트의 이음매 다짐 및 부착불량으로 인한 빗물이 침투, 균열, 처짐 현상 및 지속적인 교통하중에 의한 압밀 현상으로 발생하는 소성변형을 방지하기 위해, 아스팔트에 유화제, 산 등을 첨가하여 조성된 유화아스팔트를 이용하여 연속된 경사면을 갖는 아스팔트 콘크리트의 포설 방법으로 아스팔트 콘크리트의 이음매로 빗물이 침투하여 내구성이 낮아져 균열, 처짐 현상 및 소성변형이 일어나는 것을 방지하여, 도로의 수명을 연장하고, 도로 보수에 따른 재반 비용을 절감할 수 있어 매우 경제적인 아스팔트 콘크리트 포장 이음매 균열 방지 방법이다.

아스팔트, 콘크리트, 이음매, 균열, 다짐, 소성변형, 빗물침투, 처짐

Description

아스팔트 콘크리트 포장 이음매 균열 방지 방법{A METHOD FOR PREVENTING CONSTRUCTION JOINT CRACK OF ASPHALT CONCRETE PAVED}

도 1은 종래 아스팔트 포장의 이음매를 도시한 개략 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 아스팔트 포장의 이음매를 도시한 개략 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 아스팔트의 중첩포장의 이음매를 도시한 개략 단면도.

도 4는 종래 피니셔의 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 개략 사시도

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 개략 사시도.

도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 개략 사시도.
도 7은 본 발명의 아스팔트 콘크리트 가열방법에 따른 도로 균열부의 보수 과정을 도시한 실시 예도.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1 : 유화 아스팔트 2 : 이음매 3 : 보조기층

4 : 노상 5 : 블록 6 : 보도블록
7 : 균열부

10: 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판

11: 유화 아스팔트 1회 포설층 12: 유화 아스팔트 2회 포설층

13: 유화 아스팔트 3회 포설층

도로는 태고적부터 인류와 함께 발전하여 온 것으로서, 비포장길에서 지금의 고속도로에 이르기까지 근대화되어 왔다. 이러한 도로는 생산에 따른 유통을 원활하게 하여 경제적으로 중요한 기능을 가지며, 정치적, 문화적으로도 중요한 기능을 갖을 뿐만 아니라, 더욱이 우리들의 교통수단으로서 가장 중요한 기능을 갖는다.

이러한 도로는 대부분 시멘트 콘크리트 및 아스팔트 콘크리트로 포장하게 된다. 시멘트 콘크리트는 모래와 자갈을 섞은 시멘트를 물로 반죽한 것으로서, AE콘크리트, 레디믹스트콘크리트, 한중콘크리트, 서중콘크리트, 유동화콘크리트, 수중콘크리트, 프리팩트콘크리트, 숏크리트, 경량골재콘크리트, 중량콘크리트, 매스콘크리트, 펌프콘크리트, 섬유보강콘트리트가 있으며,

아스팔트는 흑색 또는 흑갈색을 띄는 것으로, 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고, 소량의 질소·황·산소가 결합된 화합물들로 이루어져 있는 것으로 석유원유의 성분 중에서 휘발성 유분(油分)이 대부분 증발하였을 때의 잔류물(殘留物)을 이르며, 아스팔트의 종류로는 크게 천연 아스팔트와 석유 아스팔트로 나뉘며, 석유의 경질분이 자연의 힘(태양열, 지열 등)에 의해 증발된 뒤 잔류물의 형태로 산출된 천연아스팔트는 산출상태에 따라 레이크(Lake)아스팔트, 록크(Rock)아스팔트, 샌드(Sand)아스팔트, 아스팔타이트(Asphaltite) 등으로 나누어지며, 그 생산량은 극히 작다.

석유정제와 같은 석유류제품 제조과정에서 얻어지는 석유 아스팔트는 스트레이트 (Straight)아스팔트, 아스팔트 시멘트(Asphalt Cement), 컷백(Cutback) 아스팔트, 유화(Emulsified) 아스팔트, 블로운(Blown) 아스팔트, 개질(Modified)아스팔트 등으로 구분할 수 있다.

아스팔트 콘크리트 포장은 표층→기층→보조기층→노상으로 확산분포시켜 하중을 절감하는 형식으로 이루어지는 것으로, 일반적 포장방법을 살펴보면,

아스팔트 디스트리뷰터를 이용하여 보조 지층면에 유제(MC-1등)를 살포하고(프라임 코팅), 기층을 포설하고(보통 두께: 10cm), 아스팔트 디스트리뷰터를 이용하여 기층면에 유제(RSC-4등)를 살포하고, 표층을 포설하고(보통 두께: 5cm), 청소하여 마무리하게 된다. 이와 같은 아스팔트의 포장시 장비는 아스팔트 피니셔가 이동하면서 일정 두께로 아스팔트를 포설하고, 머캐덤 로올러, 타이어 로올러, 탠덤 로올러가 순차적으로 표면을 매끄럽게 마무리해준다.

이러한 도로의 포장과정 중 아스팔트의 포설은 넓은 도로의 면을 한꺼번에 일체로 포설할 수 없기 때문에 일정 폭으로 나눠서 도로의 종방향으로 연속적으로 아스팔트를 포설하게 된다.

기존의 아스팔트 포장은 표준 포설폭을 2.5 ~ 3m로 하여 종방향으로 포설하고, 생성된 종방향 이음매가 차선 표식선과 일치하도록 시공하였다. 이때 종방향의 이음매는 지면에 대해 수직방향으로 형성되어, 이음매 부분의 다짐 및 부착불량으로 다짐밀도의 저하를 유발하여 큰 공극률을 형성시키면서 혼합물의 투수성을 증가시키고, 빗물침투 등에 의한 균열 및 처짐 현상이 발생하고, 이런 다짐 부족에 기인하여 아스팔트 포장층의 공극률이 높아지게 되면, 교통 하중에 의한 압밀현상으로 소성변형이 일어난다.

이와 같은 현상은 도로의 수명을 단축시 킬 뿐만 아니라 교통사고 위험요소를 안고 있어 차를 이용한 도로 주행시 매우 위험하며, 또한 이와 같은 이음매를 보수하기 위해 추가비용을 투여해야 하기 때문에 매우 비경제적이다.

또한 아스팔트 포설작업은 연속하여 하루에 한꺼번에 끝내는 것이 아니라 몇일에 거쳐 포설작업을 하기 때문에 포설작업이 중단된 후 다시 연속하여 포설작업을 하고자 할 경우, 먼저 포설된 아스팔트의 온도가 낮아 유동성이 떨어져, 먼저 포설된 아스팔트의 이음매에 연속하여 포설하고자 할 경우 먼저 포설된 아스팔트와 포설하고자 하는 아스팔트의 이음매 부분의 결합력이 극히 떨어져 도로의 포설작업이 원활하지 못한 단점을 갖는다.

상기와 같이 기존의 아스팔트 포장방법에 의한 도로의 포장시 이음매 부분의 다짐 및 부착불량으로 인한 빗물침투, 균열, 처짐 및 소성변형으로 인한 도로의 수명단축 등의 문제점을 해결하고자, 새로운 아스팔트 포설 방법을 제공하여 이음매에서 발생하는 상기 문제점을 해결할 수 있는 아스팔트 포장의 이음매 균열 방지 방법을 제공하고, 장시간 소요되는 포설작업의 특성상 포설작업 중단 후 작업 재기시, 온도가 낮아 유동성이 떨어진 먼저 포설된 아스팔트의 온도를 전체적으로 균일하게 상승시켜 유동성을 부여하여 연속포설작업이 원활하게 이루어질 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 구성을 갖는다.

도 1은 종래 아스팔트 콘크리트 포장의 이음매를 도시한 개략단면도, 도 2는 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트 포장의 이음매를 도시한 개략단면도, 도 3은 본 발명에 따른 아스팔트의 중첩포장의 이음매를 도시한 개략 단면도, 도 4는 종래 피니셔의 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 개략 사시도, 도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 개략 사시도, 도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 개략 사시도를 나타낸 것이다.

도 1과 도 2는 아스팔트 콘크리트 포장도로의 아스팔트(1)를 중심으로 개략 도시한 것으로 블록(5)에 연장되어 형성되는 양측 보도블록(6) 사이에 형성된 아스팔트로 포설된 도로를 나타낸 것이다. 도 1과 도 2에 도시된 아스팔트(1)의 이음매를 각각 비교하여 보면, 기존의 이음매(2)는 노면에 대해 수직형태로 형성되어 있는 반면, 본 발명의 이음매는 노면에 대해 사선으로 형성됨을 확인할 수 있다.

아스팔트(1)가 포설된 표층은 교통하중을 일부지지하여 하부 층으로 전달하는 역할 외에 표면 수의 침입을 방지하여 하부 층인 기층 보조기층(3) 및 노상(4)을 보호한다.

이에 대한 도로의 아스팔트의 포설 방법을 살펴보면,

도로에 아스팔트를 포설하는 것에 있어서,

종 방향으로 2.5 ~ 10m의 폭의 아스팔트를 포설하고, 먼저 포설된 아스팔트의 일측 경사면에 동일 높이를 갖는 아스팔트를 연속적으로 포설하여, 포설된 아스팔트 각각의 연결부위가 사선을 갖도록 포설하고, 포설 작업을 일정시간 동안 중단한 후 다시 개시할 때에는, 먼저 포설된 아스팔트를 가열하여 유동성을 부여한 후 연속하여 포설한다. 이때 사선의 경사각은 5 ~ 85°를 유지하도록 한다.

이와 같이 최초 포설된 아스팔트의 상부 면으로 중첩 포설시에는 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 포설된 아스팔트의 상부 면에 형성된 이음매의 위치와 일치하지 않도록 다음에 포설되는 아스팔트의 이음매가 엇갈리도록 중첩 포설한다.

이는 벽돌 쌓기와 같은 엇갈린 형태로 포설하는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 이음매가 엇갈린 형태로 포설됨으로써, 빗물침투, 균열 및 소성변형에 대해 효과적이다.

아스팔트의 포설시 이음매가 사선형태로 포설되기 위해서는 기존의 피니셔의 아스팔트 콘크리트 포장 표면 마무리 판의 형태를 변형시켜 줌으로써 해결될 수 있다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이 피니셔에 고정되어 있는 기존의 마무리 판(10)의 좌·우측 판을, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 사선형태로 고정하여 사용하면 된다. 이때, 도 5는 마무리 판(10)의 제 1 실시 예로서, 좌, 우측판을 서로 대칭형태의 사선을 이루는 것이고, 도 6은 마무리 판(10)의 제 2 실시 예로서, 좌, 우측판을 서로 평행하도록 사선을 이루는 것이다. 이와 같이 마무리 판(10)은 필요에 따라 좌 또는 우측 판의 사선 방향을 달리하여 아스팔트 포설시 사용하면 된다.

상기와 같은 포설 방법으로 도로의 포장이 완성되나, 도로의 포장은 작업특성상 작업 당일에 마무리되는 것이 아니라 수일에 거쳐 진행하는 경우가 많다. 이와 같이 당일에 아스팔트의 포설이 완료되지 않는 경우는, 먼저 포설한 아스팔트에 연속하여 아스팔트 포설 작업이 이뤄져야 하지만, 먼저 포설한 아스팔트의 온도가 이미 떨어져 있어, 연속하여 포설하는 아스팔트의 이음매와 먼저 포설한 아스팔트의 이음매 부분이 잘 결합 되지않는 단점을 갖는다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 먼저 포설한 아스팔트의 온도를 일정 높이로 상승시켜 유동성을 부여한 후, 상기 아스팔트의 이음매에 연속하여 아스팔트를 포설한다.

포설한 아스팔트의 가열은 마그네트론에서 발생하는 전자파를 이용하거나, 가스 또는 경유를 이용할 수 있다.

먼저 마그네트론에서 발생하는 2450M㎐의 초고주파로 5 ~ 30분 동안 가열하여 아스팔트 전체 온도를 65 ~ 85℃로 상승시켜, 연속하여 포설하는 아스팔트와 먼저 포설한 아스팔트의 이음매 부분의 결합력을 증가시켜 포설 작업을 연속하여 진행하거나,

LPG가스, 경유 또는 적외선 히터에서 발생되는 적외선 중 선택되는 1종을 이용하여 130 ~ 180℃로 10분 ~ 1시간 동안 가열하여 먼저 포설된 아스팔트의 유동성을 증가시켜 이음매 부분과 일치시켜 연속하여 포설한다. 이때 가열온도를 130℃ 이하로 할 경우에는 유동성을 증가시키기 어려우며, 180℃ 이상으로 할 경우에는 아스팔트 표면이 타버리는 단점이 발생한다.

상기한 아스팔트는 물(Water: H₂O) 90 ~ 99중량%에 지방성 아민 0.5 ~ 2중량%와 아세트산(acetic acid) 0.5 ~ 2중량%를 첨가한 제1 조성물 100중량%에 대한 10 ~ 20중량%와 아스팔트 80 ~ 90중량%의 혼합으로 구성된 유화아스팔트로, 엥글러도(Engler Degree; 25℃)가 5 ~ 10이고, 체잔류분(1.18mm) 질량%가 0.1 ~ 0.3이고, 증발 잔류분 질량%가 60 ~ 80인 측정수치를 갖는 것을 사용한다.

상기 지방성 아민으로는 메틸아민(Methyl Amine: CH₃NH₂)이 쓰인다.

이와 같은 유화 아스팔트를 이용한 사선형의 포설 방법으로 아스팔트의 포설에 따른 다짐 및 부착이 뛰어나, 빗물 침투가 일어나지 않으며, 이로 인한 처짐 등의 현상이 발생 되지 않는다.

유화 아스팔트는 감압잔사유(VR, Vacuum Residue)에 유화제, 안정제로써 양이온계는 지방 디아민염, 암모늄염유화제 및 각종 첨가제를 Tank에 용해시켜 혼합, 분산시켜 제조한다.

상기한 구성을 실시 예를 통해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

유화아스팔트

실시 예 1 :

물(Water: H₂O) 99중량%에 메틸아민(Methyl Amine: CH₃NH₂) 0.5중량%와 아세트산(acetic acid) 0.5중량%를 첨가한 제1 조성물 100중량%에 대한 10중량%와 아스팔트(Asphalt) 90중량%로 조성된다.

실시 예 2 :

물(Water: H₂O) 96중량%에 지방성 아민 2중량%와 아세트산(acetic acid) 2중량%를 첨가한 제1 조성물 100중량%에 대한 20중량%와 아스팔트 80중량%로 조성된다.

실시 예 3 : 아스팔트 포설

상기 실시 예 1 또는 2와 같이 조성된 유화아스팔트를 이용하여

아스팔트 피니셔가 이동하면서 일측 경사면을 제외한 나머지 부분의 두께가 5㎝가 되고, 폭이 3.6m가 되도록 포설한다. 먼저 포설된 아스팔트와 동일 높이로 경사면에 일치하여 연속적으로 포설한다. 이때 절단면은 포설된 각각의 아스팔트의 이음매가 사선으로 형성되도록 한다. 아스팔트의 포설이 완료되면 머캐덤 로올러, 타이어 로올러, 탠덤 로올러가 순차적으로 표면을 매끄럽게 마무리하여 아스팔트의 포장을 마무리한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 이와 같은 아스팔트 콘크리트 포장방법은 기존의 다짐 및 부착불량으로 인한 도로이음매의 균열, 처짐, 소성변형, 빗물침투와 같은 문제점을 해결하여 포장도로의 수명을 연장하고 보수에 따른 추가 비용을 절감하여 경제적인 효과를 갖고, 먼저 포설된 아스팔트와 일정시간이 경과된 후 포설되는 아스팔트 이음매 부분의 원활한 결합방법을 제공함으로써, 장시간이 소요되는 아스팔트의 포설작업이 원활하게 이루어질 수 있어, 공기시간의 단축 효과를 가져온다.

Claims

종 방향으로 2.5 ~10m의 폭의 아스팔트를 포설하고, 먼저 포설된 아스팔트의 일측 경사면에 동일 높이를 갖는 아스팔트를 연속적으로 포설하여, 포설된 아스팔트 각각의 연결부위가 사선을 갖도록 포설하여 가열하는 것에 있어서,

상기 아스팔트는 물(Water:H₂O) 90 ~ 99중량%에 지방성 아민 0.5 ~ 2중량%와 아세트산(Acetic acid) 0.5 ~ 2중량%를 첨가한 제1조성물 100중량%에 대한 10 ~ 20중량%와 아스팔트 80 ~ 90중량%의 혼합으로 이루어진, 엥글러도(Engler Degree:25℃)가 5 ~ 10이고, 체잔류분(1.18mm) 질량%가 0.1 ~ 0.3이고, 증발 잔류분 질량%가 60 ~ 80인 유화아스팔트로, 그 유화아스팔트를 마그네트론에서 발생하는 2450MHz의 초고주파로 5 ~ 30분 동안이거나, LPG가스 또는 경유를 이용하여 130 ~ 180℃로 10분 ~ 1시간 동안 가열하여 사선을 갖도록 포설하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장의 이음매 균열방지방법.
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