KR100665604B1 - 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물 및이를 이용한 기존도로의 포장법 - Google Patents
플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물 및이를 이용한 기존도로의 포장법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 기존도로 포장법에 관한 것으로서, 본 발명의 개질 아스팔트 조성물은 (i) 아스팔트 100중량부에 대하여 (ⅱ) 셀룰로오스 파이버 4~8중량부와 (ⅲ) 선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무 100중량부 대비 아미드계 폴리머 20~40중량부, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 20~40중량부 및 유기 고분자 상용화제 30~60중량부가 혼합된 조성 을 갖는 개질제 8~12중량부가 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기존도로 포장법은 기존 도로상에 상기 개질 아스팔트 조성물과 골재를 섞은 개질 아스팔트 혼합물을 포장하기 전에 기존 도로상에 횡방향 도수로(A) 및 종방향 도수로(B)를 형성하고, 상기 종방향 도수로(B)와 측구에 위치하는 배수조를 연결하는 횡방향 배수로(C)를 건식 절삭 공법으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
아스팔트 조성물, 개질, 플랜트 믹스, 기존도로, 포장법, 저소음성, 배수성.
Description
도 1은 본 발명의 포장법에 따라 기존 도로상에 도수로(A,B) 및 배수로(C)가 형성된 상태를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명에 따라 기존 도로상에 개질 아스팔트 혼합물이 포장된 도로의 단면도.
도 3은 종래방법에 따라 기존 도로상에 개질 아스팔트 혼합물이 포장된 도로의 단면도.
* 도로 중 주요 부분에 대한 부호 설명
1 : 기존 도로상에 배수층이 포설된 도로
1a : 배수층 1b : 기존도로(불투수층) 1c : 도로의 갓길부분
2 : 측구 3 : 측구 설치된 배수구
A : 횡방향 도수로 B : 종방향 도수로
C : 횡방향 배수로
본 발명은 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 기존도로의 포장법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 고응집력(High consistency)과 고결합력을 구비하여 저소음성 및 배수성이 우수함과 동시에 통상의 시공 최저온도인 125~135℃에서 필요한 낮은 동점도(Dynamic Viscosity)를 구비하여 시공성 및 다짐성이 뛰어나고 결합강도가 높은 개질 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 기존도로의 포장법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 있어서 개질 아스팔트 조성물이란 통상의 아스팔트에 개질제 등이 혼합되어 있으나 골재는 혼합되지 않은 것, 다시말해 골재와 혼합하기 직전의 조성물을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서 개질 아스팔트 혼합물이란 상기 개질 아스팔트 조성물과 골재가 혼합된 것을 의미한다.
배수성 아스팔트 콘크리트 1950년대 영국에서 활주로의 수막현상을 방지하기 위해서 처음 시공되었고, 1980년대 배수성 아스팔트의 단점인 높은 공극률(개립 아스콘)에 의한 내구성을 향상시키기 위하여 일본에서 고점도 개질 아스팔트가 개발된 뒤, 그 단점을 보완하여 폭넓게 확대되어 2001년부터 일본의 모든 고속도로 및 일반도로에 별다른 특별한 사유가 없는 한 배수성 아스팔트를 의무적으로 사용되록 되었다.
국내에는 1997년 경부 고속도로에 처음 시험포장된 이후로 1999년 건설교통 부가 배수성 포장공법을 신기술 지정하여 점차 확대 적용하고 있으나, 아직까지 골재탈리, 소성변형, 포트홀 등 문제가 발생하여 기술적으로 보완이 절실한 실정이다.
배수성 아스팔트는 공극율을 20%이상 형성시켜, 형성된 공극으로 우천시 우수가 투수되어 도로 표층으로 우수가 고이지 않도록 하는 것으로서, 일반 아스팔트 대비 주행 중 빗물의 비산이 작고, 물보라의 형성이 작아 주행시 시야 확보가 좋을뿐만 아니라 수막현상이 작아 자동차의 노면 미끄럼 방지 효과가 크기 때문에 교통사고 방지효과가 크고, 특히 형성된 공극에 의해 자동차 타이어와 노면과 사이에 주행시 발생되는 에어펌핑 현상에 의한 노면 마찰음을 흡수하기 때문에 기존의 도로대비 약4~8dB정도 소음을 줄일 수 있는 고기능 아스팔트이다.
그러나, 배수성 아스팔트 콘크리트 구조역학적으로 높은 공극에 의한 골재간의 접촉면적이 작기 때문에 일반 아스팔트 콘크리트 대비 골재의 탈리가 쉽고 내구력이 작은 단점이 있다. 배수성 아스팔트 콘크리트는 기층 혹은 중간층에 빗물이 지하로의 투수에 의한 지반침하 현상을 방지하기 위하여 불투수화가 필수사항이며, 이에 텍코팅을 하여 불투수층을 형성한 뒤 그위에 배수층을 포설한다.
일반적으로 배수층은 공극율을 20 % 이상 형성하도록 골재의 입경이 5 mm- 13 mm인 골재를 매트릭스구조 형성을 시키도록 골재 입자 최적분포로 선정하여 사용한다. 배수성 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트 혼합물에 비하여 아스팔트 코팅된 골재와 골재간의 공극이 크기 때문에 상대적으로 골재와 골재간의 접촉면적이 작아 동일한 접착력 혹은 응력을 갖는 아스팔트 혼합물을 사용할 경우 일반 아스팔 트 혼합물에 비하여 결합제인 아스팔트 단위면적당 받은 에너지 부하량이 크기 때문에 쉽게 골재간의 결합이 떨어져 탈리 가능성이 매우 높다.
따라서, 배수성 아스팔트 혼합물의 경우 60℃에서의 점도가 200,000포이즈 이상을 요구하고 있음과 동시에 보다 강화된 물리적 강도를 요구하고 있다. 이같은 고응력성은 일반 아스팔트 혼합물의 점도가 60℃에서 3000 ~ 5000포이즈임을 비교할 때 비교할 수 없을 정도의 높은 점도임을 알 수 있다.
그러나, 이러한 고점도 고응력의 배수성 아스팔트 혼합물은 공지의 시공온도인 125~135℃에서의 점도가 일반 아스팔트에 비하여 현저히 높기 때문에 다짐성 불량의 가능성이 높아 다짐 시공불량에 의한 소성변형 및 포트홀 발생 가능성이 높은 단점을 갖고 있어서 , 고도의 시공온도 관리가 중요하며 많은 연구자들은 고점도 고응력을 갖으면서 일반 시공온도에서의 시공성 확보를 위한 연구가 과제로 되어있다.
따라서, 배수성 아스팔트 혼합물의 결합제인 아스팔트를 보다 높은 점결력을 갖도록 많은 연구를 거듭한 결과, 에스비알 라텍스(SBR-Latex), 스타이렌-이소프렌-스타이렌(SIS), 스타이렌-부타디엔-스타이렌(이하 "SBS"라고 한다), 스타이렌-에틸렌-부타다이엔-스타이렌(SEBS), 초산비닐에틸렌(Ethylene Vinyl Acetate) 등등 합성고무를 개질제로 사용하여 아스팔트 조성물의 점도를 향상시키는 방법들은 이미 공지의 사실이며, 또한 폴리프로필렌 , 폴리에틸렌 등 합성 수지를 사용하여 점도를 높히고 응력을 높히려는 많은 노력들을 해왔다.
그 중에 경제성 측면에서 SBS 합성고무가 가장 범용적으로 사용되고 있으나 SBS는 아스팔트와 상용성이 좋지 않아서 열용해 혼합하여 방치 시 층분리가 발생하여 아스팔트 혼합물의 층간 품질 불균질성때문에 현실적으로 포장체의 품질 불균질로 문제가 많은 것이 사실이다.
특히, SBS는 아스팔트와 균질하게 열용융 혼합되려면 약 180℃이상에서 최소 5시간 이상 교반하면서 유지해야만 비교적 균질하게 열용융 혼합되기 때문에 공업적으로 SBS개질 아스팔트 조성물은 프리믹스(Premixing Process)방식으로 아스팔트 제조사에서 직접 생산할 수 밖에 없었다.
따라서, 지금까지도 SBS개질 아스팔트 혼합물의 층간분리 방지 연구 및 성에너지 측면에서 열용융 혼합 공정 단축에 많은 심혈을 기울여 오고 있는 실정이다.
대한민국 공고 특허 10-0267575에서는 SBS 개질 아스팔트 조성물의 층분리 안정화를 위해 층분리 안정제로 황화합물 ,알카리메탈하이드록시드를 일정량 투입하는 내용에 관한 것이다. 이같은 SBS 개질 아스팔트 조성물은 프리믹스 타입이기 때문에 이미 생산 공정에서 개질 특성이 확정되어 아스콘 공장으로 공급될 수 밖에 없다. 따라서, 아스콘 공장에서 다양한 등급(grade) 변화에 제약 요소가 될 뿐만 아니라, 저온 내구성이 낮은 문제 등이 있다.
한편, 대한민국 공개 특허 10-2005-0074414 특허에서는 SBS에 점착성 부여수지 및 오일을 혼합한 고점도 배수성 아스팔트 개질제를 및 이를 함유한 아스팔트 혼합물을 제안하고 있다. 상기 개질제는 특허는 플랜트 믹스 방식의 개질제 제조특허로서 배수성 아스팔트 혼합물의 요구특성인 고응력(High Consistency)에 부합되도록 고점도 개질제로서의 특징을 갖으나, 높은 점도로 인한 공용 시공온도에서의 점도 또한 크기때문에 시공 온도에 따른 민감성이 큰 단점이 있고, 시공 온도를 다소 높게 갖아야 되기 때문에 시공 온도를 조절하기가 곤란하여 포설 현장에서 실제로 시공 온도 저하에 따른 다짐 불량으로 인한 구조 강도 발현에 곤란한 단점이 있다. 따라서, 칸타브로 손실률(%)이 공극율 20% 범위에서 11 ~ 16%로 비산 발생의 우려가 있다.
한편, 대한민국 공고 특허 10-0268067에서는 통상의 아스팔트에 폴리프로필렌, 폐타이어 분말 및 점착성 부여수지로 석유수지를 혼합시킨 저소음 아스팔트 혼합물을 제안하고 있으나, 상기의 경우 배수성 아스팔트를 실현하기 위한 공극율을 형성하더라도 고응력인 고점도를 발현할 수 없기 때문에 형성된 공극에 의한 저소음화는 가능하더라도 내구력이 약하기 때문에 그 효용성은 부족하다.
또한 대한민국 공개 특허 10-2006-0082590에서는 SBS와 폐타이어분말로 구성된 배수성 포장용 바인더를 제공하고 있으나, 점도 및 용해 용이성 등 모든면에서 효용성이 문제가 있다.
배수성 아스팔트의 성능을 정량화하기 위한 연구 결과 , 배수성 아스팔트의 공극률이 통상의 20%일경우 ,공극의 최대 구경이 1.2 ~ 2.5 mm정도이며 투수속도는 0.01 Cm /sec이며 투수계수가 0.003 정도임을 실험적으로 규명하였다. 이같은 연구 결과는 통상의 배수성 아스팔트 배수성능 규격이 0.4 ㎤/(3.14㎠ * 10sec), 즉 직경 1Cm의 원통에 0.4 ㎕(0.4 ㎤)의 물이 10초 이내에 배수되어야 한다란 것을 비교해보면 규격의 투수속도는 0.0127Cm/sec를 의미하며 이는 실험치보다 강화된 것임을 알 수있다. 이는 시간당 빗물의 배수속도가 457 mm/hr임을 의미하며, 국내의 연 평균강우량 1500mm경우 시간당 집중 강우량이 400 mm/hr까지는 소화할 수 있는 탁월한 배수성능임을 규격화한 것임을 알 수 있다.
그러나, 도로는 중앙부를 중심으로 약 2%의 횡방향 구배 구조로 되어있고 차선수가 커질수록 배수이동 거리가 길어지고 ,또한 종방향 구배에 의한 낮은 지역으로 빗물이 흘러 모이고 배수층의 배수속도는 일정하기 때문에 배수 부하량이 커 결국 별도의 배수 강화 구조가 절실하게 필요로 하다.
주지하는 바와같이 배수층의 구조 강도 및 배수기능이 탁월하게 개발된다 하더라도 배수층을 통과한 빗물이 신속하게 배수되어 배수층간에 빗물의 존재량을 극소화하지 못한다면 배수층간에 존재하는 우수가 자동차 주행 시 받는 응력(Shear Stress)에 의하여 골재와 결합제인 아스팔트와의 결합력을 떨어뜨려 골재가 탈리되는 소위 포트홀 발생을 유발한다.
따라서, 배수성 아스팔트 포장 공법은 배수성 아스팔트 자체의 물리 화학적 기능 향상과 더불어 신속하게 배수되어 빗물의 체류 시간을 극소화할 수 있도록 효율적인 배수 설계가 필수사항이다. 국내의 경우, 대부분 배수성 포장공법의 도입이 아직까지 시험적 접근이기 때문에 기존의 도로를 절삭하여 표층을 배수성 아스팔트 혼합물로 포장하는 덧씌우기 공법을 주종으로 이루어지고 있기 때문에 L-형 측구측의 배수공까지 빗물을 신속하게 배수시키지 못하고 있는 실정이다.
한편, 배수성 도로를 포장하는 종래기술을 살펴보면, 일본공개특허 2001-182140에서는 기층에 별도의 도수구 및 도수층을 형성시키지 않은 채 측구의 수공에 배수층의 포장을 원활하게 하면서 불투수층을 통하여 유입된 빗물을 측구의 배 수공으로 유입될 수 있도록 미리 구멍을 뚫은 철판을 매설하는 방법을 제안하고 있다.
또한, 일본 공개특허 평 09-242162, 일본 공개특허 평 10-195808, 일본 공개특허 평 10-237934, 일본 공개특허 2005-23650 등에서는 측구의 측면에 도수공을 뚫은 뒤 도수공에 구멍뚫린 철판, 철망파이프 또는 투수콘크리트성형체 등을 부착시켜 불투수층을 통하여 유입된 빗물을 배수하는 방법을 제안하고 있다.
한편, 일본 공개특허 평 08-226163, 일본 공개특허 평 08-326137 등에서는 불투수층에 별도의 도수망, 도수판성형체를 포설한 뒤 그 위에 배수층을 포장하는 공법으로서 배수층을 통과한 우빗물이 불투수층위의 포설된 도수망, 도수판성형체를 통하여 측구의 배수공으로 유도하는 방법을 제안하고 있다.
그러나, 상기 종래 기술들은 분명 배수 성능 강화를 기술임에는 분명하나, 기존의 도로상에 덧씌우기 공법으로 배수성 아스팔트 조성물을 포장하는 경우에는 기존의 측구에 타공을 함과 동시에 다양하게 배수공 혹은 배수 치공을 설치해야 하기 때문에 공사기간이 길어짐에 따른 교통량 부하의 문제와 공사비용 증가 등등의 문제점이 있다
본 발명의 목적은 이와 같은 종래기술의 문제점들을 해결할 수 있도록 고응집력과 고결합력을 구비하여 저소음성 및 배수성이 우수함과 동시에 통상의 시공 최저 온도(125~135℃)에서 필요한 낮은 동점도를 구비하여 시공성 및 다짐성이 뛰어나 플랜트 믹스가 가능하며 결합강도가 높은 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 배수성 아스팔트 도로의 배수층을 통과한 빗물등이 도로에 정체되지 않고 측구에 설치된 배수로로 보다 신속하게 배출되도록 상기 본 발명의 개질 아스팔트 조성물을 포함하는 개질 아스팔트 혼합물을 기존도로 상에 덧씌우기 공법으로 포장하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 20% 이상 공극율을 필수로하는 배수성 아스팔트 콘크리트가 갖는 저소음성 및 배수성 기능을 확보 유지하기 위하여 필요한 고응집력(High Consistency)과 고결합력(High Bonding Strength)을 발휘함과 동시에 통상의 시공 최저온도(125~135℃)에서 필요한 낮은 동점도(Dynamic Viscosity)을 갖기 때문에 시공성 및 다짐성이 뛰어나고 결합강도가 높아 공용성능이 뛰어난 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 개질 아스팔트 조성물을 이용하여 기존도로를 덧씌우기 공법으로 포장할 때 기존도로의 일부를 건식 절삭하여 불투수층 형성을 위한 텍코팅(Tack-Coating)시 텍코트와 하부층(기존도로)의 결합력을 높이고, 저소음-배수층을 통과한 빗물이 도로 전면의 체류시간을 최소화하여, 배수층의 침수열화도를 극소화할 수 있는 기존도로의 포장방법을 제공하고자 한다.
이하 첨부한 도면을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 플랜트 믹스용 저소음 배수성 개질 아스팔트 조성물은, (ⅰ) 아스팔트 100중량부에 대하여 (ⅱ) 셀룰로오스 파이버 4~8중량부와 (ⅲ) 선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무 100중량부 대비 아미드계 폴리머 20~40중량부, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 20~40중량부 및 유기 고분자 상용화제 30~60중량부가 혼합된 조성을 갖는 개질제 8~12중량부가 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 아스팔트 AP-3, AP-5 등과 같은 통상의 석유계 아스팔트로서 그 종류를 특별하게 제한하는 것은 아니다.
상기 셀룰로즈 파이버는 천연 셀룰로즈 파이버로서 자동차 주행시 아스팔트 층간 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력을 향상시키는 역할을 한다.
개질 아스팔트 조성물내 셀룰로즈 파이버의 함량은 아스팔트 100중량부에 대하여 4~8중량부이다. 4중량부 미만인 경우에는 인장력 향상 효과가 저하되고 8중량부를 초과하는 경우에는 인장력 향상 효과는 우수하나 골재와 섞여 개질 아스팔트 혼합물 제조시 상기 혼합물의 점도가 급격히 상승하여 시공점도가 너무 높아지기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 개질제는 선형 SBS합성고무, 아미드계 폴리머, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 및 유기 고분자 상용화제로 구성되며, 상기 개질제 함량은 아스팔트 100중량부에 대하여 8~12중량부 이다.
상기 개질제의 함량이 8중량부 미만인 경우에는 개질 아스팔트 혼합물의 60℃ 점도가 품질 기준인 200,000포아즈 이상을 만족시키지 못하고, 상기 개질제의 함량이 12중량부를 초과하는 경우에는 개질 아스팔트 혼합물의 135℃ 동점도가 품질 기준인 3,000cps이하 범위보다 높아지는 문제가 발생 된다.
통상적으로 SBS합성고무는 그 구조에 따라 레디알 타입과 선형 타입으로 분류되며, 중량평균분자량이 50,000~600,000 정도이고, 스타이렌 함량이 20~50중량%이다.
본 발명에 따른 개질제를 구성하는 선형 SBS합성고무는 스테아렌 함량이 30~35중량%이고, 25%톨루엔 용액 점도가 4,000~5,000cps인 것이 바람직하다.
선형 SBS합성고무 대신에 레디얼 타입 SBS 합성고무를 사용하는 경우에는 레디얼 타입 SBS합성고무의 용융분산속도가 선형 SBS합성고무보다 낮아 동일조성비 라도 개질 아스팔트 조성물의 60℃점도가 현격하게 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 아미드계 폴리머는 분자량이 2,000미만인 것으로서, 아미드기로 인해 골재와 개질 아스팔트 조성물 간의 박리저항성 및 결합력을 향상시키고, 아스팔트의 산화를 방지시키는 역할을 한다.
또한, 상기 폴리아미드 폴리머는 개질 아스팔트 혼합물의 100℃에서 내구력을 유지시키면서도 포설온도인 135℃에서의 동점도를 낮추어 다짐 강도를 향상시키는 역할도 한다. 상기 아미드계 폴리머는 출원인이 앞서 등록받은 국내 등록특허 제0432048호에도 언급되어 있다.
상기 개질제내 아미드계 폴리머 함량은 선형 SBS합성고무 100중량부 대비 20~40중량부 이다. 20중량부 미만인 경우에는 135℃에서의 동점도가 높아져 시공성이 떨어지고 고온특성 개선에 바람직하지 못하고, 40중량부를 초과하는 경우에는 고온특성은 개선되고 135℃에서의 동점도가 낮아져 시공성은 양호해지나 결합력이 떨어지는 문제가 발생 된다.
상기 고비점 방향족 탄화수소는 인화점이 240℃ 이상이고, 100℃에서의 동점도가 15~30cps인 방향족 탄화수소류 윤활유로서, 함량은 선형 SBS합성고무 100중량부 대비 20~40중량부 이다. 20중량부 미만에서는 아스팔트에 대한 SBS합성고무의 용융분산성이 저하되고, 40중량부를 초과하는 경우에는 상기 용융분산성은 향상되나 개질 아스팔트 혼합물이 고응력을 발휘하는데는 어려움이 있다.
상기 고비점 방향족 탄화수소의 구체적인 예로는 렌케르트 오일(RENKERT OIL)회사의 상품명 레노일(RENOIL) 285,3850 또는 8125등과 왁신디아(WAXINDIA)회사의 상품명 RPO-290 등이다.
상기 유기 고분자 상용화제는 지환족 탄화수소 폴리머로서 선형 SBS합성고무와 통상의 아스팔트를 용융혼합할 때 분산성을 향상시키는 분산안정제 역할과 아스팔트의 접착을 향상시켜 개질 아스팔트 혼합물의 결합력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 유기 고분자 상용화제의 함량은 선형 SBS합성수지 100중량부에 대해 30~60중량부 이다. 30중량부 미만인 경우 분산성 및 접착성 개선 효과가 미미하고 60중량부를 초과하는 경우에는 아스팔트의 점도를 떨어뜨려 응력이 감소되는 문제가 발생 된다.
상기 유기 고분자 상용화제의 구체적인 예로는 엑손 모빌 케미칼(EXON MOBILE(CHEMICAL)회사의 상품명 에스코레즈(ESCOREZ) 5380 또는 5320, 이스트 만(EASTMAN)회사의 상품명 레갈레즈(REGALREZ)1018, 코오롱유화 주식회사의 상품명 SU-100 또는 120등이다.
본 발명에 따른 상기의 개질 아스팔트 조성물을 골재와 혼합하면 도로 포장용 개질 아스팔트 혼합물이 제조된다.
다음으로는, 상기와 같이 제조된 개질 아스팔트 혼합물을 기존도로상에 덧씌우기 공법으로 포장함에 있어서, 기존도로와 불투수층의 텍-코팅층과 결합력을 높이고 저소음-배수층을 통과한 빗물이 도로 전면에 체류하는 시간을 최소화하기 위한 본 발명의 기존도로 포장법에 대해 도면 등을 통하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 기존도로의 포장방법은, 기존도로(1b)의 횡방향을 따라 일정간격으로 상기 기존도로를 건식 절삭하여 폭이 20~30㎜이고, 깊이가 5~10㎜인 횡방향 도수로(A)를 형성하고, 기존도로의 갓길(1c)의 종방향을 따라 상기 갓길을 건식 절삭하여 폭이 30~40㎜이고 깊이가 10~20㎜인 종방향 도수로(B)를 형성하고, 상기 종방향 도수로(B)와 측구(2)안에 설치된 배수조(3)가 마주하는 측구(2)의 벽을 제거한 후 그 바닥면을 횡방향으로 건식 절삭하여 상기 종방향 도수로(B)와 배수조(3)를 연결해 주는 폭이 300~400㎜이고 깊이가 50㎜인 횡방향 배수로(C)를 형성하고, 상기 횡방향 도수로(A)와 종방향 도수로(B)가 형성된 기존 도로(1b)상에 텍코팅(Tack-Coating)하여 코팅층을 형성하고, 상기 코팅층 위에 (ⅰ) 아스팔트 100중량부에 대하여 (ⅱ) 셀룰로오스 파이버 4~8중량부와 (ⅲ) 선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무 100중량부 대비 아미드계 폴리머 20~40중량부, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 20~40중량부 및 유기 고분자 상용화제 30~60중량부가 혼합된 조성을 갖는 개질제 8~12중량부가 혼합되어 있는 개질 아스팔트 조성물과 골재로 이루어진 개질 아스팔트 혼합물을 포장하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따라 기존도로상에 도수로(A,B) 및 배수로(C)가 건식 절삭에 의해 형성되어 있는 상태를 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따라 기존 도로상에 개질 아스팔트 혼합물이 포장된 도로의 단면도이고, 도 3은 종래 방법에 따라 기존 도로상에 개질 아스팔트 혼합물이 포장된 도로의 단면도이다.
종래에는 기존 도로상에 텍-코팅(Tack-Coating)후 도 3과 같이 개질 아스팔트 혼합물이 포장되어 배수층을 형성하기 때문에 배수층을 통과한 빗물은 도로 전면에 장시간 체류하게 되며, 기존 도로와 텍-코팅층간의 접착력이 낮은 문제가 있었다.
특히 상기의 경우 불투수층이 측구 벽보다 낮기 때문에 도로 전면에 체류하는 빗물이 측구에 설치된 배수구를 통해 원활히 배수되지 못하였다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 본 발명에서는 도 1 및 도 2에 도시된바와 같이 먼저 기존도로(1b)의 횡방향을 따라 일정간격으로 상기 기존도로를 건식 절삭하여 폭이 20~30㎜이고, 깊이가 5~10㎜인 횡방향 도수로(A)를 형성한다.
다음으로는, 기존도로의 갓길(1c)의 종방향을 따라 상기 갓길을 건식 절삭하여 폭이 30~40㎜이고 깊이가 10~20㎜인 종방향 도수로(B)를 형성한다.
다음으로는, 상기 종방향 도수로(B)와 측구(2)안에 설치된 배수조(3)가 마주하는 측구(2)의 벽을 제거한 후 그 바닥면을 횡방향으로 건식 절삭하여 상기 종방향 도수로(B)와 배수조(3)를 연결해 주는 폭이 300~400㎜이고 깊이가 50㎜인 횡방 향 배수로(C)를 형성한다.
다음으로는, 상기 횡방향 도수로(A)와 종방향 도수로(B)가 형성된 기존 도로(1b)상에 타르(Tar)를 코팅하여 코팅층을 형성한다.
마지막으로는, 상기 코팅층 위에 (ⅰ) 아스팔트 100중량부에 대하여 (ⅱ) 셀룰로오스 파이버 4~8중량부와 (ⅲ) 선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무 100중량부 대비 아미드계 폴리머 20~40중량부, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 20~40중량부 및 유기 고분자 상용화제 30~60중량부가 혼합된 조성을 갖는 개질제 8~12중량부가 혼합되어 있는 개질 아스팔트 조성물과 골재로 이루어진 개질 아스팔트 혼합물을 포장한다.
본 발명에 따라 기존도로상에 저소음-배수성 개질 아스팔트 혼합물을 포장하는 경우, 도로 배수층(1a)를 통과한 빗물은 불투수층 위에 형성된 횡방향 도수로(A)를 통해 도로의 갓길(1c)에 길이방향으로 형성된 종방향 도수로(B)로 신속하게 배출된다.
아울러, 상기 종방향 도수로(B)에 모인 빗물은 상기 도수로를 따라 흘러가다가 측구벽을 제거하고 설치한 횡방향 배수로(C)를 통해 측구(2)에 설치된 배수로(3)로 신속하게 배출된다. 따라서, 배수층(1a)을 통과한 빗물을 도로 전면에 장기간 체류하지 않고 배수조(3)를 통해 신속하게 제거될 수 있다.
이하 실시예 밀 비교실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에 의해서 그 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
개질 아스팔트 조성물의 제조 및 평가
실시예
1
먼저, 스타이렌 함량이 30중량%인 선형 SBS합성고무 100중량부에 대하여 분자량이 1,800인 아미드계 폴리머 20중량부, 100℃에서 동점도가 20cps인 고비점 방향족 탄화수소(상품명 : RENOIL 285) 20중량부 및 유기 고분자 상용화제(상품명 : ESCOREZ 5300) 30중량부가 혼합된 혼합물을 개질제로 제조하였다.
다음으로, 통상의 아스팔트(AP-5등급) 100중량부에 대하여 상기와 같이 제조된 개질제 8.5중량부와 셀룰로오즈 파이버 5중량을 혼합하여 개질 아스팔트 조성물을 제조하였다.
실시예
2 내지
실시예
3 및
비교실시예
1 내지
비교실시예
4
SBS합성고무의 종류, 결합제의 조성비 및 개질 아스팔트 조성물의 조성비를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 개질 아스팔트 조성물을 제조하였다.
| 구분 | 실시예 | 비교실시예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 개질제 성분 및 조성비 | 레디알타입 SBS합성고무 | - | - | - | 100 | - | 100 | - |
| 선형 SBS 합성고무 | 100 | 100 | 100 | - | 100 | - | 100 | |
| 아미드계 폴리머 | 20 | 30 | 20 | 21 | 21 | 33 | 28 | |
| 고비점 방향족 탄화수소 | 20 | 30 | 20 | 21 | 21 | 33 | 28 | |
| 유기고분자 상용화제 | 30 | 45 | 60 | 50 | 50 | 50 | 42 | |
| 개질 아스팔트 조성물의 성분 및 조성비 | 통상의 아스팔트(AP-5) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 개질제 | 8.50 | 8.50 | 10.25 | 6.10 | 6.10 | 8.50 | 14.0 | |
| 설룰로오스 파이퍼 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교실시예 1 내지 비교실시예 4에서 제조한 개질 아스팔트 조성물의 60℃점도 및 135℃점도를 평가한 결과는 표 2와 같다.
| 구분 | 품질 기준 | 실시예 1 | 비교실시예 1 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 60℃점도 (Poise) | 200,000 이상 | 560,000 | 820,000 | 1,027,550 | 32,000 | 89,700 | 57,000 | 1,400,000 |
| 135℃동점도 (Cp) | 3,000 이하 | 2,100 | 2,350 | 2,600 | 3,200 | 3,500 | 1,240 | 3,600 |
한편, 실시예 2에서 제조한 개질 아스팔트 조성물의 각종 물성을 평가한 결과는 표 3과 같다.
| 구분 | 품질기준 | 실시예 2 |
| 침입도(25℃,100g,5초), 0.2㎜ | 40이상 | 50.3 |
| 연화점(℃) | 70이상 | 102.8 |
| 박막가열후 질량변화율(%) | 0.6이하 | 0.154 |
| 박막가열후 침입도 잔류율(%) | 65%이상 | 88.1 |
| 60℃점도(Poise) | 200,000이상 | 820,000 |
| 135℃동점도(Cp) | 3,000이하 | 2,350 |
| 바인더 휨시험 벤딩에너지 (10-3 Mpa, -20℃) | 90이상 | 91.5 |
| 바인더 휨시험 벤딩 스티프니스(Mpa, -20℃) | 500이하 | 330,4 |
개질 아스팔트 혼합물의 제조 및 평가
실시예
4
13㎜크기의 체는 100%통과하고 10㎜크기의 체는 69%통과하고, 4.75㎜크기의 체는 17.8%통과하고, 2.36㎜크기의 체는 14.1%통과하고, 0.6㎜크기의 체는 10.3%통과하고 0.3㎜크기의 체는 7.05%통과하고 0.15㎜크기의 체는 5.53%통과하고, 0.074㎜크기의 체는 4.73%통과하는 입도 분포를 갖는 94.8kg을 180℃로 가열한 후 여기에 실시예 1에서 제조한 개질 아스팔트 조성물 5.2kg을 투입하여 1분간 혼합하여 개질 아스팔트 혼합물을 제조한다.
제조한 개질 아스팔트 혼합물의 물성을 평가한 결과는 표 4와 같다.
| 구분 | 요구물성 | 실시예 4 | ||
| 일본규격 | 도로공사 규격 | 건설교통부 규격 | ||
| 칸타브로손실율(%) | 20이하 | 20이하 | 20이하 | 5.3 |
| 마샬안정도(kgf) | 350이상 | 500이상 | 500이상 | 555 |
| 잔류안정도(%) | 75이하 | 75이상 | 75이상 | 84 |
| 동적안정도(회/㎜) | 1,500이상 | - | 3,000이상 | 3,484 |
| 변형량(㎜) | - | - | - | 0.010699 |
| 공극율(%) | 20이상 | 20이상 | 20이상 | 23 |
| 배수성능 | 10이상 | 10이상 | 10이하 | 5 |
상기 시험 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 개질 아스팔트 조성물 및 이로 제조된 개질 아스팔트 혼합물은 배수성 아스팔트 혼합물 규격에 그 성능이 부합됨을 알 수 있다.
또한 , 배수성 아스팔트 혼합물의 가장 취약한 부분인 공극율이 높기 때문에 유발되는 골재의 비산 발생 불량 때문에 야기되는 내구성 결함은 , 그 판단 척도인 칸타브로 손실율이 본 발명의 품질이 5.3%로서 매우 우수하기 때문에 충분하게 내구성을 유지할 수 있음을 뜻한다.
아울러, 소성변화 안정성 또한 매우 안정적이며 배수성의 본래 기능인 배수 성능면에서도 5초로서 매우 우수함을 알 수 있다.
다시말하면 , 배수 성능이 5초의 의미는 배수속도가 0.0255㎝ /sec로 환산될 수 있으며 이는 앞서 언급한 국내 강우강도를 충분하게 소화해 낼 수 있음을 의미하는 고기능성이다.
실시예 4에서 제조된 개질 아스팔트 혼합물을 앞에서 설명한 본 발명의 포장방법에 따라 기존도로상에 도포한 결과 시간당 500㎜이상의 강우 강도를 원활하게 소화하는것으로 측정되었다.
통상적인 배수성 아스팔트 콘크리트는 잘알려진 딜시이론(Darcy-theory)을 적용시 포장공사 후 1년내에는 시간당 450㎜정도의 강우 강도를 소화하며, 포장 후 3년이 경과하면 시간당 120㎜정도의 강우 강도만을 소화할 수 있을 것으로 추정되고 있다.
본 발명에 따른 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물은 고응집력과 고결합력을 구비하여 저소음성 및 배수성이 우수함과 동시에 통상의 시공 최저온도(125~135℃)에서 필요한 낮은 동점도를 구비하여 시공성 및 다짐성이 뛰어나고 결합강도등이 높은 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 기존도로의 포장법은 건식 절삭법으로서 종래와 같이 물을 사용하지 않기 때문에 텍-코팅층(Tack-Coation layer)과 하부층인 기존도로와의 결합력을 높이고, 종-횡방향으로 빗물이 유도용 도수로를 형성시킴으로서 도로의 저소음-배수층을 통과한 빗물이 도로내 체류시간을 최소화하여 배수층의 침수열화도를 극소화하여 도로의 내구수명을 극대화 하는 효과가 있다.
Claims (5)
- (ⅰ) 아스팔트 100중량부에 대하여 (ⅱ) 셀룰로오스 파이버 4~8중량부와 (ⅲ) 선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무 100중량부 대비 아미드계 폴리머 20~40중량부, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 20~40중량부 및 유기 고분자 상용화제 30~60중량부가 혼합된 조성을 갖는 개질제 8~12중량부가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물.
- 제1항에 있어서, 선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무는 스타이렌 함량이 30~35중량%인 것을 특징으로 하는 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물.
- 제1항에 있어서, 고비점 방향족 탄화수소 화합물은 100℃에서의 동점도가 15~30cps인 것을 특징으로 하는 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물.
- 제1항에 있어서, 유기 고분자 상용화제는 지환족 탄화수소 폴리머인 것을 특징으로 하는 플랜트 믹스용 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물.
- 기존도로(1b)의 횡방향을 따라 일정간격으로 상기 기존도로를 건식 절삭하여 폭이 20~30㎜이고, 깊이가 5~10㎜인 횡방향 도수로(A)를 형성하고, 기존도로의 갓길(1c)의 종방향을 따라 상기 갓길을 건식 절삭하여 폭이 30~40㎜이고 깊이가 10~20㎜인 종방향 도수로(B)를 형성하고, 상기 종방향 도수로(B)와 측구(2)안에 설치된 배수조(3)가 마주하는 측구(2)의 벽을 제거한 후 그 바닥면을 횡방향으로 건식 절삭하여 상기 종방향 도수로(B)와 배수조(3)를 연결해 주는 폭이 300~400㎜이고 깊이가 50㎜인 횡방향 배수로(C)를 형성하고, 상기 횡방향 도수로(A)와 종방향 도수로(B)가 형성된 기존 도로(1b)상에 텍-코팅하여 코팅하여 코팅층을 형성하고, 상기 코팅층 위에 (ⅰ) 아스팔트 100중량부에 대하여 (ⅱ) 셀룰로오스 파이버 4~8중량부와 (ⅲ)선형 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 합성고무 100중량부 대비 아미드계 폴리머 20~40중량부, 고비점 방향족 탄화수소 화합물 20~40중량부 및 유기 고분자 상용화제 30~60중량부가 혼합된 조성을 갖는 개질제 8~12중량부가 혼합되어 있는 개질 아스팔트 조성물과 골재로 이루어진 개질 아스팔트 혼합물을 포장하는 것을 특징으로 하는 저소음-배수성 개질 아스팔트 조성물을 이용한 기존도로의 재포장방법.
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