KR100679928B1 - 칼라 아스콘 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼라 아스콘 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 칼라 아스콘을 구성함에 있어 무기안료를 포함하는 골재 및 무색 바인더에 더하여 셀룰로오스계 화이버를 첨가함으로써 아스콘 중의 바인더 함량을 높여 칼라 아스콘의 균열 저항성을 향상시켜 수명을 늘리고, 바인더의 흘러내림이나 블리딩현상을 방지함과 동시에 인성을 증가시키며, 아울러 연화점 이하의 영역에서는 강성을 가지고, 연화점 이상에서는 급격히 점도가 낮아지는 특징을 가진 저분자량 폴리머(왁스)를 첨가함으로써 칼라 아스콘의 혼합 및 포설 다짐 시 낮은 다짐온도에서도 높은 다짐도를 갖게 되어 안정적인 포장체를 구성할 수 있는 칼라 아스콘과 이를 제조하는 방법을 제공한다.
차도용 칼라아스팔트, 셀룰로오스계 파이버, 저분자량 폴리머(왁스)

Description

칼라 아스콘 및 그 제조방법{Color ascon and manufacturing method for the same}
본 발명은 칼라 아스콘 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버스 전용차로, 어린이 보호구역 포장 등에 사용되어 시인성 및 미감을 향상시킬 수 있으면서 중차량의 통행이나 그밖의 내유동성이 요구되는 도로에서 소성변형 저항성을 갖는 중차량 도로용 및 내유동성 도로용 칼라 아스콘과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재 국내의 버스 전용차로, 어린이 보호구역 포장 등에 사용되고 있는 칼라 아스콘 포장은 검정색이나 회색 계열의 일반 아스콘과는 달리 무기안료가 일정량 혼합되어 노면에서 고유의 색깔이 표현되도록 한 것으로서, 이러한 칼라 아스콘은 학교나 유치원과 같은 어린이 보호구역 또는 놀이 공원 등의 차도나 인도 등에 주로 시공되고 있다.
칼라 아스콘은 통상 골재, 이들 골재들을 결속하는 역할을 하는 바인더, 그리고 색을 표현하는 무기안료 등을 포함하며, 이때 바인더로는 아스팔트를 사용할 수도 있지만 무기안료의 고유한 색을 발현하기 위하여 아스팔트와 유사한 특성을 갖는 무색의 바인더를 사용하고 있다.
이러한 칼라 아스콘 시공 후 중차량의 통행에 따른 혼합물 유동에 의한 차바퀴 패임(소성변형, Rutting) 현상이 발생되기 쉬운바, 이를 해결하기 위해서는 아스콘 혼합물의 내유동성을 확보하기 위하여 골재의 혼합에 있어서 큰 골재(입도 8∼20mm)의 함유량을 크게 하여야만 한다. 그런데 골재 중 큰 골재의 양이 많으면 바인더로 피복할 골재, 즉 바인더가 피복될 골재의 전체 표면적이 줄어들게 되고 결과적으로 아스콘 내의 바인더 함량이 감소하게 된다. 바인더의 함량이 감소하면, 아스콘의 균열에 대한 저항성이 작아지고, 아스콘 내에서 골재를 잡아주는 힘이 줄어들게 되어 골재의 비산현상을 야기하기 쉽다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 바인더의 점성을 높여 전체 골재에 대한 바인더의 피복 두께를 두껍게 하기도 하지만, 바인더의 점도가 높으면 아스콘 생산 시 생산 온도를 높여야 하고, 포설 시에도 포설 온도 및 다짐온도를 높게 해야 하므로, 따라서 실제 아스콘의 생산, 시공 시 품질관리에 어려움을 초래하게 되고, 생산 시 높은 온도를 유지하기 위하여 많은 연료를 소모하고, 많은 오염물질을 배출하게 된다.
이에 본 발명은 상기 열거한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 무기안료를 포함하는 골재 및 무색 바인더에 더하여 셀룰로오스 화이버와 저분자량 폴리머(왁스)를 첨가함으로써, 바인더의 양을 증가시키더라도 골재 사이에 위치된 셀룰로오스 화이버가 바인더를 흡수하여 골재를 고정시킴으로써 잉여되는 바인더가 없어서 궁극적으로 아스콘 내의 바인더량을 증가시킬 수 있게 되어 아스콘의 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있으며, 저분자량 폴리머(왁스)가 고온에서는 점도 강화 및 윤활제로의 작용하여 통상에 비하여 낮은 온도에서 아스콘의 생산 및 시공이 가능하도록 하여 아스콘의 생산 및 시공에 있어서 품질관리를 용이하게 하고, 아스콘 생산 시 투입되는 에너지를 절감하고, 발생되는 오염물질을 감소시킬 수 있는 중차량 도로용 칼라 아스콘을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 화이버와 저분자량 폴리머(왁스)를 첨가함으로써, 바인더의 양을 증가시키더라도 골재 사이에 위치된 셀룰로오스 화이버가 바인더를 흡수하여 골재를 고정시킴으로써 잉여되는 바인더가 없어서 궁극적으로 아스콘 내의 바인더량을 증가시킬 수 있게 되어 아스콘의 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있으며, 저분자량 폴리머(왁스)가 고온에서는 점도 강화 및 윤활제로의 작용하여 통상에 비하여 낮은 온도에서 아스콘의 생산 및 시공이 가능하도록 하여 아스콘의 생산 및 시공에 있어서 품질관리를 용이하게 하고, 아스콘 생산 시 투입되는 에너지를 절감하고, 발생되는 오염물질을 감소시킬 수 있는 내유동성 도로용 칼라 아스콘을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 생산 및 시공에 있어 용이한 중차량 도로용 칼라 아스콘의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 생산 및 시공에 있어 용이한 내유동성 도로용 칼라 아스콘의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제는, 골재, 무색 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘에 있어서, 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 3 내지 8%, 150㎛체 통과분 골재 6 내지 15%, 300㎛체 통과분 골재 10 내지 21%, 600㎛체 통과분 골재 15 내지 28%, 2.36mm체 통과분 골재 30 내지 50%, 4.75mm체 통과분 골재 40 내지 63%, 13.2mm체 통과분 골재 70 내지 90%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재 94∼95중량%와 무색 바인더 5∼6중량%로 이루어진 기재 100중량부에 대하여, 셀룰로오스계 화이버를 0.2∼0.5중량부로 포함하고, 수평균분자량 1,000 내지 10,000이며, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부로 포함하는 중차량 도로용 칼라 아스콘으로부터 달성될 수 있다.
또한, 골재, 무색 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘에 있어서, 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 2 내지 10%, 150㎛체 통과분 골재 3 내지 12%, 300㎛체 통과분 골재 5 내지 16%, 600㎛체 통과분 골재 10 내지 23%, 2.36mm체 통과분 골재 28 내지 38%, 4.75mm체 통과분 골재 35 내지 55%, 10.0mm체 통과분 골재 56 내지 74%, 13.2mm 통과분 골재 69 내지 84%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재 94∼95중량%와 무색 바인더 5∼6중량%로 이루어진 기재 100중량부에 대하여, 셀룰로오스계 화이버를 0.2∼0.5중량부로 포함하고, 수평균분자량 1,000 내지 10,000이며,에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부로 포함하는 내유동성 도로용 칼라 아스콘으로부터 상기한 기술적 과제는 달성될 수 있다.
또한, 골재, 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘의 제조방법에 있어서, 160∼190℃로 가열된, 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 3 내지 8%, 150㎛체 통과분 골재 6 내지 15%, 300㎛체 통과분 골재 10 내지 21%, 600㎛체 통과분 골재 15 내지 28%, 2.36mm체 통과분 골재 30 내지 50%, 4.75mm체 통과분 골재 40 내지 63%, 13.2mm체 통과분 골재 70 내지 90%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재를 전체 기재 중 94∼95중량% 양으로 혼합기에 투입하는 단계; 상기 혼합기에 셀룰로오스계 화이버를 기재 100중량부에 대해 0.2∼0.5중량부의 양으로 첨가한 후 교반하는 단계; 140∼180℃로 가열된, 무색 바인더를 전체 기재 중 5∼6중량%의 양으로 혼합기 내부에 분사하는 단계; 및 수평균분자량 1,000 내지 10,000이며, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부의 양으로 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 중차량 도로용 칼라 아스콘의 제조방법을 통해서도 상기한 기술적 과제는 달성될 수 있다.
또한, 골재, 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘의 제조방법에 있어서, 160∼190℃로 가열된, 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 2 내지 10%, 150㎛체 통과분 골재 3 내지 12%, 300㎛체 통과분 골재 5 내지 16%, 600㎛체 통과분 골재 10 내지 23%, 2.36mm체 통과분 골재 28 내지 38%, 4.75mm체 통과분 골재 35 내지 55%, 10.0mm체 통과분 골재 56 내지 74%, 13.2mm 통과분 골재 69 내지 84%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재를 전체 기재 중 94∼95중량% 양으로 혼합기에 투입하는 단계; 상기 혼합기에 셀룰로오스계 화이버를 기재 100중량부에 대해 0.2∼0.5중량부의 양으로 첨가한 후 교반하는 단계; 140∼180℃로 가열된, 무색 바인더를 전체 기재 중 5∼6중량%의 양으로 혼합기 내부에 분사하는 단계; 및 수평균분자량 1,000 내지 10,000이며, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부의 양으로 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 내유동성 도로용 칼라 아스콘의 제조방법을 통해서도 상기한 기술적 과제는 달성될 수 있다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 있어서, 통상 칼라 아스콘에 포함되는 주요한 성분인 골재, 무기안료 및 무색 바인더를 "기재"로서 통칭한다.
또한 본 발명에 있어서, 일정의 입도 범위를 갖는 골재 중 일정량이 무기안료로 대체된 골재를 일컬어 "무기안료를 포함하는 골재"라 칭한다.
본 발명의 칼라 아스콘에서 사용되는 저분자량 왁스는 수평균분자량이 1,000∼10,000인 것으로, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 것으로, 이들은 연화점 이하의 온도에서는 강도가 우수한 고체상태지만, 연화점 이상의 온도에서는 급격하게 점도가 낮아져, 이형제 또는 윤활제로 기능한다. 다시 말해 저분자량 왁스의 경우 연화점 이하의 온도에서는 높은 강성을 갖게 되므로 칼라 아스콘 시공 후 소성변형에 있어서 취약한 온도 범위에서는 아스콘에 강성을 부여하지만, 아스콘을 혼합, 다짐하는 고온영역에서는 점도가 낮아지고, 윤활제로의 역할을 하여 비교적 낮은 온도에서도 혼합이 수월할 뿐만 아니라 다짐 시 비교적 낮은 온도에서도 우수한 다짐도를 나타내 비교적 낮은 온도에서 아스콘을 혼합, 다짐할 수 있도록 한다.
이와 같은 역할을 하는 저분자량 폴리머(왁스)는 기재를 이루는 무색 바인더 100중량부에 대해 3 내지 5중량부 되도록 사용하는바, 만일 저분자량 폴리머(왁스)의 사용량이 지나치게 증가하게 되면 잉여의 바인더로서 작용하게 되어 드레인 다운값(drain down)이 증가하거나 포장 시 다짐에 의해 저분자량 왁스가 표면으로 상승하여 발생하는 플러싱(flushing)을 야기할 수 있다. 또한 그 사용량이 적으면 다짐온도를 낮추는 효과가 미미하다.
또한 본 발명의 칼라 아스콘에는 무기안료를 포함하는 골재 및 무색 바인더에 더하여 셀룰로오스계 화이버를 첨가하는데, 바람직하게는 흡유량이 크며 투입의 용이성을 고려하여 펠릿(pellet)상인 셀룰로오스계 화이버를 사용한다. 이 셀룰로오스계 화이버는 아스콘 제조 과정 중 바인더를 분사하기 전에 골재와 혼합되는데, 이와 같이 골재에 더하여 셀룰로오스계 화이버를 첨가하면 분사된 바인더가 골재에 피복될 뿐만 아니라 셀룰로오스계 화이버가 바인더를 흡수하는 역할을 하게 되어 궁극적으로 아스콘 중 바인더 함량을 높임으로써 균열에 대한 저항성이 향상된다. 셀룰로오스계 화이버는 미세한 공극이 형성된 미세조직 구조를 가지므로 바인더를 흡수하는 성질을 가지며, 따라서 바인더를 종전에 비해 다량으로 포함하더라도 잉여의 바인더가 발생되지 않거나 그 양을 줄일 수 있으며, 이로 인해 아스콘 중의 바인더 함유량을 증가시킬 수 있다. 아스콘 중에 바인더의 함유량이 증가하게 되면 골재의 결속력을 증대시킬 수 있어 아스콘의 강성을 향상시킬 수 있어 중차량 도로용 칼라 아스콘으로서도 적합한 소성변형 저항성을 가질 수 있다.
이와 같은 역할을 하는 셀룰로오스계 화이버의 사용량은 기재 100중량부에 대해 0.2 내지 0.5중량부인바, 만일 그 함량이 적으면 만족할만한 정도의 아스콘 중 바인더의 함유량 증가효과를 얻기 어렵고 또한 만족할만한 결합력을 얻을 수 없고, 그 함량이 지나치게 많을 경우 일정량의 바인더 사용량에 비하여 지나치게 기재의 함량이 증가되어 결합력이 저하될 수 있다.
한편, 칼라 아스콘에 있어서 기재를 구성하는 주요한 성분인 골재는, 중차량 도로인 경우, 아니면 사람이나 자전거 등과 같은 정도의 내유동성이 요구되는 도로인 경우에 따라서 골재의 입도범위를 조절할 수 있는데, 중차량 도로의 경우에는 입도가 큰 골재의 함유량을 증가시키는 것이 바람직하다.
바람직한 중차량 도로용 아스콘의 골재 입도범위는 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 3 내지 8%, 150㎛체 통과분 골재 6 내지 15%, 300㎛체 통과분 골재 10 내지 21%, 600㎛체 통과분 골재 15 내지 28%, 2.36mm체 통과분 골재 30 내지 50%, 4.75mm체 통과분 골재 40 내지 63%, 13.2mm체 통과분 골재 70 내지 90%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖는 것이다.
중차량 도로용이 아닌 경우의 아스콘의 바람직한 골재 입도범위는 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 2 내지 10%, 150㎛체 통과분 골재 3 내지 12%, 300㎛체 통과분 골재 5 내지 16%, 600㎛체 통과분 골재 10 내지 23%, 2.36mm체 통과분 골재 28 내지 38%, 4.75mm체 통과분 골재 35 내지 55%, 10.0mm체 통과분 골재 56 내지 74%, 13.2mm 통과분 골재 69 내지 84%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖는 것이다.
중차량 도로용이거나 내유동성 도로용 아스콘에 있어서 상기한 입도 범위를 갖는 골재 중 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체되는 것이 바람직하다. 이때의 무기안료는 각별히 한정되는 것은 아니며, 시공되는 포장 도로의 조건 등에 따라 초록색, 주황색, 파란색을 발현할 수 있는 안료를 사용할 수 있다. 이러한 안료는 미세한 분말형태이며 골재들과 함께 조합 분산되어 고착되어 착색이 이루어져 색을 발현한다. 무기안료의 사용량은 골재의 결속력과 경화 후 강도의 증가 등을 고려하였을 때 상기 범위로 골재의 일부량을 대체하는 것이 바람직하다.
무기안료를 포함하는 골재의 사용량은 전체 기재 중 94 내지 95중량%인 것이 소성변형 저항성 측면에서 바람직하다.
한편 무색 바인더는 골재의 결속력을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 특히 무기안료로 인한 우수한 발색 품질을 얻기에 유용하다. 이와 같은 무색의 바인더는 각별히 한정되는 것은 아니며 통상 아스콘의 바인더로 유용한 아스팔트와 동등한 수준의 물성을 만족시킬 수 있는 무색의 바인더이면 가능하다. 무색 바인더의 사용량은 전체 기재 중 5 내지 6중량%인 것이 강성의 지나친 상승이나 결속력을 저해시키지 않는 면에서 바람직하다. 특히 무색 바인더의 사용량이 지나치게 많을 경우에는 아스콘 중 잉여 바인더가 존재하여 바인더의 흐름에 따라 드레인 다움값이 증가하거나, 포장 시 다짐에 의해 바인더가 표면으로 상승하여 플러싱(flushing)을 야기할 수 있다.
이와 같은 칼라 아스콘의 제조는, 160∼190℃로 가열된, 무기안료를 일부 포함하는 골재를 혼합기에 투입하고, 여기에 셀룰로오스계 화이버를 첨가한 후 교반한다. 그리고 나서, 140∼180℃로 가열된, 무색 바인더를 혼합기 내부에 분사한다. 그 다음, 저분자량 폴리머(왁스)를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부 되도록 첨가하여 혼합한다.
이와 같이 혼합된 아스콘은 140℃ 정도의 다짐 온도에서도 99% 이상의 다짐도를 보인다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 8
본 발명의 셀룰로오스 화이버 및 저분자량 폴리머를 첨가한 칼라 아스콘(실시예)과 기존의 칼라 포장용 개질바인더(비교예)의 물성 및 다짐온도를 비교하기 위하여 다음과 같이 혼합물을 준비하였다.
160∼190℃로 가열된, 다음 표 1과 같이 입도 분포를 조절하되, 골재 중 70㎛ 체 통과분 100중량부에 대해 1∼2중량부를 무기안료 대체한 무기안료를 포함하는 골재 94∼95%를 혼합기에 투입하고, 여기에 셀룰로오스계 화이버를 무기안료를 포함하는 골재와 무색 바인더로 이루어진 기재 100중량부에 대해 0.2 내지 0.5중량부로 첨가한 후 교반하였다. 그리고 나서, 140℃로 가열된, 무색 바인더를 전체 ㄱ기재 중 5 내지 6중량% 되도록 혼합기 내부에 분사하였다. 그 다음, 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 종류의 저분자량 왁스를 무색 바인더량의 3∼5중량% 되도록 첨가하여 혼합함으로써 칼라 아스콘을 제조하였다. 얻어진 1.2kg의 칼라 아스콘을 사용하여 물성 시험용 공시체를 혼합물의 온도 각각 140℃, 160℃에서 양면 50회 다짐을 하여 제작하였다.
물성 시험은 KS F 2351 역청혼합물의 압축강도 시험방법에 따라 마샬안정도 및 공극률을, KS F 2376 역청혼합물의 회복탄성계수 시험방법(간접인장시험)에 따라 간접인장강도를 측정하였으며, 다지기 전 혼합물을 사용하여 아스팔트 드레인 다운 시험을 실시하였다. 드레인다운 시험은 고속도로공사 전문시방서 제 9장 아스팔트 콘크리트 포장공사의 시험방법을 사용하였다. 또한 혼합물의 온도가 160℃일 때 다짐하여 제작한 공시체의 공극률과 혼합물의 온도가 140℃일 때 다짐하여 제작한 공시체의 공극률을 이용하여 다음식을 사용하여 다짐도를 계산하였다. 그 결과는 다음 표 3과 같다.
다짐도(%)= {100-A} / {100-B}
여기에서 A : 140℃ 혼합물을 다짐하여 제작한 혼합물의 공극률
B : 160℃ 혼합물을 다짐하여 제작한 혼합물의 공극률
그리고 실시예 1 내지 4의 경우는 다음 표 1의 입도범위를 갖는 골재 중 중차량용 밀입도로 표시된 골재를 사용한 예이고, 실시예 5 내지 8의 경우는 다음 표 1의 입도범위를 갖는 골재 중 내유동성 밀입도로 표시되는 골재를 사용한 예이다.
골재의 입도 범위
혼합물의 종류 중차량도로용 밀입도 내유동성도로용 밀입도
통 과 질 량 백 분 율 (%) 26.5㎜ 100 100
19.0㎜ 95∼100 95∼100
13.2㎜ 70∼90 69∼84
10.0㎜ 56∼74
4.75㎜ 40∼63 35∼55
2.36㎜ 30∼50 28∼38
600 ㎛ 15∼28 10∼23
300 ㎛ 10∼21 5∼16
150 ㎛ 6∼15 3∼12
70 ㎛ 3∼8 2∼10
구분 저분자량 왁스 종류
실시예 1, 실시예 5 폴리에틸렌계 왁스
실시예 2, 실시예 6 폴리프로필렌계 왁스
실시예 3, 실시예 7 피셔트롭시 왁스
실시예 4, 실시예 8 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라 아스콘을 제조하되, 다만 셀룰로오스계 화이버와 저분자량 왁스를 첨가하지 않았다. 얻어진 칼라 아스콘에 대해 동일한 방법으로 마샬안정도 및 간접인장강도, 공극률을 측정하였으며, 다지기 전 혼합물을 사용하여 드레인 다운 시험을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 3과 같다.
비교예 2
상기 실시예 5과 동일한 방법으로 칼라 아스콘을 제조하되, 다만 셀룰로오스계 화이버와 저분자량 왁스를 첨가하지 않았다. 얻어진 칼라 아스콘에 대해 동일한 방법으로 마샬안정도 및 간접인장강도, 공극률을 측정하였으며, 다지기 전 혼합물을 사용하여 드레인 다운 시험을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 3과 같다.
마샬안정도 (kgf) 흐름치 (1/10mm) 간접인장강도 (kgf) 공극률(%) 다짐도(%) 드레인다운값(%)
실시예 1 다짐온도 140℃ 1195 38 13.2 3.2 99.59 0.14
160℃ 1215 34 14.8 2.8 -
실시예 2 다짐온도 140℃ 1194 38 13.1 3.1 99.59 0.13
160℃ 1214 33 14.7 2.7 -
실시예 3 다짐온도 140℃ 1195 37 13.2 3.2 99.49 0.14
160℃ 1214 33 14.6 2.7 -
실시예 4 다짐온도 140℃ 1193 36 13.0 3.2 99.59 0.13
160℃ 1213 32 14.7 2.8 -
실시예 5 다짐온도 140℃ 994 37 11.7 3.5 99.28 0.17
160℃ 1035 33 12.8 2.8 -
실시예 6 다짐온도 140℃ 993 36 11.7 3.4 99.38 0.16
160℃ 1034 32 12.8 2.8 -
실시예 7 다짐온도 140℃ 992 35 11.7 3.4 99.28 0.17
160℃ 1033 33 12.8 2.7 -
실시예 8 다짐온도 140℃ 994 36 11.7 3.5 99.18 0.16
160℃ 1034 33 12.8 2.7 -
비교예 1 다짐온도 140℃ 854 42 5.2 16.2 86.8 0.47
160℃ 1047 39 6.4 3.5 -
비교예 2 다짐온도 140℃ 676 41 4.5 18.6 84.1 0.54
160℃ 892 35 5.8 3.2 -
상기 표 3의 물성 시험 결과를 살펴보면 모든 혼합물이 혼합물의 안정도 기준인 500kgf 이상을 만족하였으나 실시예의 경우가 비교예의 혼합물에 비하여 큰 값을 나타냄을 알 수 있다.
또한 간접인장강도에서도 비교예에 비하여 실시예에서 월등히 증가함을 알 수 있다. 이는 셀룰로오스 화이버와 저분자량 폴리머가 첨가됨으로서 균열에 대한 저항성이 향상된 결과로 판단된다.
특히 아스콘에 있어서 잉여 바인더가 존재하는 경우 바인더의 흐름에 따라 드레인 다운 값이 증가하거나, 포장 시 다짐에 의해 바인더가 표면으로 상승하여 발생하는 플러싱을 야기할 수 있어, 잉여 바인더의 존재 유무를 알기 위하여 실시한 드레인 다운 시험을 실시하고 있으며 그 값을 0.3이하 되도록 하고 있는데, 본 발명 실시예에 따르면 드레인 다운 값이 0.3이하의 값을 가지는 반면 비교예에서는 0.3 이상의 값을 나타내 바인더가 과잉으로 혼합된 것을 알 수 있다. 이는 셀룰로오스 화이버가 잉여분의 바인더를 흡수하여 고정시켜 혼합물을 안정화시킨 것으로 볼 수 있다. 또한 140℃와 160℃로 다짐한 혼합물을 비교하여 보면 실시예는 안정도, 간접인장강도, 공극률, 흐름값이 큰 차이가 나지 않는 반면, 비교예에서는 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 또한 혼합물의 온도가 160℃일 때 다짐하여 제작한 공시체의 공극률과 혼합물의 온도가 140℃일 때 다짐하여 제작한 공시체의 공극률을 사용하여 계산한 다짐도에서도 실시예는 99%이상을 나타내고 있는 반면, 비교예는 90% 이하의 다짐도를 나타내고 있다. 이는 본 발명에 따라 첨가된 저분자량 왁스가 아스콘 내에서 윤활제의 역할을 하여 비교적 낮은 온도에서도 보다 원활하게 다짐이 된 결과라 하겠다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 셀룰로오스계 화이버와 저분자량 왁스를 첨가하여 제조된 칼라 아스콘은 바인더의 양을 증가시키더라도 골재 사이에 위치된 셀룰로오스 화이버가 바인더를 흡수하여 골재를 고정시킴으로써 잉여되는 바인더가 없어서 궁극적으로 아스콘 내의 바인더량을 증가시킬 수 있게 되어 아스콘의 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있으며, 저분자량 왁스가 고온에서는 점도 강화 및 윤활제로의 작용하여 통상에 비하여 낮은 온도에서 아스콘의 생산 및 시공이 가능하도록 하여 아스콘의 생산 및 시공에 있어서 품질관리를 용이하게 하고, 아스콘 생산 시 투입되는 에너지를 절감하고, 발생되는 오염물질을 감소시킬 수 있어서 중차량 도로용이나 내유동성 도로에 있어서 시인성 및 미감을 향상시킬 수 있는 칼라 아스콘으로 유용하다.

Claims (4)

  1. (정정)골재, 무색 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘에 있어서,
    통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 3 내지 8%, 150㎛체 통과분 골재 6 내지 15%, 300㎛체 통과분 골재 10 내지 21%, 600㎛체 통과분 골재 15 내지 28%, 2.36mm체 통과분 골재 30 내지 50%, 4.75mm체 통과분 골재 40 내지 63%, 13.2mm체 통과분 골재 70 내지 90%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재 94∼95중량%와 무색 바인더 5∼6중량%로 이루어진 기재 100중량부에 대하여,
    셀룰로오스계 화이버를 0.2∼0.5중량부로 포함하고,
    수평균분자량 1,000 내지 10,000이며, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부로 포함하는 중차량 도로용 칼라 아스콘.
  2. (정정)골재, 무색 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘에 있어서,
    통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 2 내지 10%, 150㎛체 통과분 골재 3 내지 12%, 300㎛체 통과분 골재 5 내지 16%, 600㎛체 통과분 골재 10 내지 23%, 2.36mm체 통과분 골재 28 내지 38%, 4.75mm체 통과분 골재 35 내지 55%, 10.0mm체 통과분 골재 56 내지 74%, 13.2mm 통과분 골재 69 내지 84%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재 94∼95중량%와 무색 바인더 5∼6중량%로 이루어진 기재 100중량부에 대하여,
    셀룰로오스계 화이버를 0.2∼0.5중량부로 포함하고,
    수평균분자량 1,000 내지 10,000이며,에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부로 포함하는 내유동성 도로용 칼라 아스콘.
  3. (정정)골재, 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘의 제조방법에 있어서,
    160∼190℃로 가열된, 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 3 내지 8%, 150㎛체 통과분 골재 6 내지 15%, 300㎛체 통과분 골재 10 내지 21%, 600㎛체 통과분 골재 15 내지 28%, 2.36mm체 통과분 골재 30 내지 50%, 4.75mm체 통과분 골재 40 내지 63%, 13.2mm체 통과분 골재 70 내지 90%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재를 전체 기재 중 94∼95중량% 양으로 혼합기에 투입하는 단계;
    상기 혼합기에 셀룰로오스계 화이버를 기재 100중량부에 대해 0.2∼0.5중량부의 양으로 첨가한 후 교반하는 단계;
    140∼180℃로 가열된, 무색 바인더를 전체 기재 중 5∼6중량%의 양으로 혼합기 내부에 분사하는 단계; 및
    수평균분자량 1,000 내지 10,000이며, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부의 양으로 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 중차량 도로용 칼라 아스콘의 제조방법.
  4. (정정)골재, 바인더 및 무기안료를 기재로 포함하는 칼라 아스콘의 제조방법에 있어서,
    160∼190℃로 가열된, 통과질량백분율 기준으로 70㎛체 통과분 골재 2 내지 10%, 150㎛체 통과분 골재 3 내지 12%, 300㎛체 통과분 골재 5 내지 16%, 600㎛체 통과분 골재 10 내지 23%, 2.36mm체 통과분 골재 28 내지 38%, 4.75mm체 통과분 골재 35 내지 55%, 10.0mm체 통과분 골재 56 내지 74%, 13.2mm 통과분 골재 69 내지 84%, 19.0mm체 통과분 골재 95 내지 100% 및 26.5mm체 통과분 골재 100%인 입도 범위를 갖되, 70㎛ 체 통과분 골재 100중량부에 대해 1∼2중량부 양만큼은 무기안료로 대체된 무기안료를 포함하는 골재를 전체 기재 중 94∼95중량% 양으로 혼합기에 투입하는 단계;
    상기 혼합기에 셀룰로오스계 화이버를 기재 100중량부에 대해 0.2∼0.5중량부의 양으로 첨가한 후 교반하는 단계;
    140∼180℃로 가열된, 무색 바인더를 전체 기재 중 5∼6중량%의 양으로 혼합기 내부에 분사하는 단계; 및
    수평균분자량 1,000 내지 10,000이며, 에틸렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리에틸렌계 왁스, 프로필렌을 중합 또는 공중합하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스 및 이들 중합체 또는 공중합체를 열분해하여 얻어진 저분자량 폴리프로필렌계 왁스, 석유계 왁스, 피셔트롭시(Fisher-Tropsch) 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 1종 이상의 저분자량 왁스를 무색 바인더 100중량부에 대해 3∼5중량부의 양으로 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 내유동성 도로용 칼라 아스콘의 제조방법.
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