KR100719018B1

KR100719018B1 - 아스팔트 도로 보수제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100719018B1
Application number: KR1020060111685A
Authority: KR
Inventors: 김용석
Original assignee: 김용석
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2007-05-16

Abstract

본 발명은 이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트 100Kg, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트 80Kg, 에폭시수지 100Kg, 폴리올 150Kg로 교반 혼합된 이소시아네이트수지조성물 430kg 중 8kg과; 시멘트30kg, 모래60kg, 골재 40kg, 안료1kg; 카올린1kg , 폐타이어고무분말 20kg을 혼합한 몰탈 혼합물 152kg 중 100kg과 ; 물 10kg; 으로 조성된 아스팔트 도로 보수제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

아스팔트 도로 보수제. 열화방지제, 표면강화제. 내화학성강화제.

Description

아스팔트 도로 보수제 및 그 제조방법{The Aspalt road surface reforming compositoin and method thereof}

본 발명은 이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트, 에폭시수지, 폴리올로 혼합된 이소시아네이트수지조성물과, 시멘트, 모래, 골재, 폐타이어 고무 분말, 물, 안료, 소포제로 조성된 아스팔트 도로 보수제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

아스팔트 콘크리트 포장은 대부분 강설 또는 강우시 포장 파손이 일어나며, 이로 인한 평탄성 저하로 운전중 사고로 까지 이어지고 있어 최단 시간 내에 보수가 이루어져야 한다. 그러나, 현재 시행되고 있는 모든 포장 보수 공법은 강설 또는 강우이 계속되는 상황하에서는 보수가 불가능하며 강설 또는 강우가 그친 후에도 노면이 건조되지 않으면 시공할 수 없어 결국 파손 시점으로부터 많은 시일이 지나야 보수가 가능하여 그간 많은 민원과 사고가 발생 되고 있다.

현재의 포장 보수 공법들은 노면이 건조한 상태 하에서만 시공이 가능하므로 강설 또는 강우시 보수가 불가능하며 기상이 호전되지 않으면 장기간 속수무책으로 방치하고 있는 실정이다.

현재의 포장 보수 공법으로는 보수용으로 특별히 제조된 상온형 아스팔트 혼합물을 현장에서 간편하게 다짐하여 마무리하는 공법(록크하드....등)과 일반 가열형 아스팔트 콘크리트 혼합물을 사용하는 두 가지 방법으로 대별된다.

상온형 아스팔트 보수공법은 사용이 편리한 이점이 있으나 역시 노면이 건조한 상태에서 시공이 가능하며 가열형 아스팔트보다 내구성이 좋지 못하며 고가이다.

따라서, 강설 또는 강우가 멈춘 후 노면이 건조되는 2 내지 3일 후에 일반 가열형 아스팔트를 이용하여 포장을 보수하고 있으며, 가열형 아스팔트 콘크리트 혼합물을 확보할 수 없는 경우에 한하여 상온형 아스팔트 콘크리트를 부득이 사용하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구가 있어 왔다.

예를 들면, 국내등록특허공보 등록번호 제10-637020호에는 아스팔트, 페타이어분말, 스틸렌부타디엔스티렌 및 스티렌부타디엔 고무를 혼합하여 도로봉합재를 제조하는 방법이 기술되어 있으며,

동 공보 등록번호 제10-391234호에는 아스팔트, 유화제, 산, 천연라택스, 저장성향상제, 경화조절용 첨가제, 물로 이루어진 상온에서 박층시공이 가능한 도로포장/균열보수용 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 시공방법이 공개되어 있고,

동 공보 공고번호 제10-187557호에는 아스팔트, 클레이 충진제, 고무분말, 가소제, 합성수지로 조성된 도로봉합제를 이용한 교량 또는 구조물 조인트의 형성 방법이 기재되어 있으며,

특허공보 공고번호 특1995-6735호에는 아스팔트, 도로포장용타르, 아크릴계 변성부타디엔 중합체, 염화암모늄을 혼합한 혼화제를 쇄석골재, 시멘트로 혼합하여 제조된 긴급도로보수용재가 공개되어 있으나,

상기와 같은 종래의 공법들은, 수분이 있는 상태에서 건조시켜야 하는 건조공정과, 경화 후에 아스팔트와 같은 탄성률이 상이하여, 일정기간 경과 후 탈리되거나, 공극을 충분히 막아주지 못해 고강도, 방수성, 내구성이 요구되는 다양한 구조물의 사용에 충족하지 못하여 도로에 사용시 강도도 저하되면서 손쉽게 파손되는 빈도가 높으며 나아가, 약품에 대한 내성도 약해져 산이나 알카리, 염, 물, 일광 등에 지속적으로 견디지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인이 선출원한 특허출원번호 제10-2004-0029049호 및 제10-2004-0075597호, 제10-2005-91923호, 발명의 명칭; 균열방지시공방법 및 그에 사용되는 조성물과 콘크리트 표면강화제, 콘크리트표면강화 및 열화 방지시공방법을 개량한 것으로서,

이소시아네이트수지조성물을 이용한 아스팔트 콘크리트 포장 보수 공법을 제안하여 우천 또는 강설기간 중 속수무책으로 파괴된 포장을 방치할 수밖에 없는 실태에 새로운 방법을 제시함으로서 원가절감 및 품질향상은 물론 노면상태에 대한 고객만족도를 향상시킨 아스팔트 도로 보수제 및 그 제조방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트 100Kg, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트 80Kg, 에폭시수지 100Kg, 폴리올 150Kg로 교반 혼합된 이소시아네이트수지조성물 430kg 중 8kg과; 시멘트30kg, 모래60kg, 골재 40kg, 안료1kg; 카올린1kg, 폐타이어 고무 분말 20kg을 혼합한 몰탈 혼합물 152kg 중 100kg과 ; 물 10kg으로 조성된 아스팔트 도로 보수제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

아스팔트 도로는 비교적 강체로 취급되는 시멘트 콘크리트 포장 도로와 달리 약간의 가요성이 있으므로 가요성이 적은 이소시아네이트를 사용할 경우 기존 아스팔트포장과 본 발명의 도로보수제가 이질성으로 인해 유리될 가능성이 높다.

따라서, 이질성을 갖은 도로 보수제가 얼마나 오랫동안 기존 아스팔트 포장도로와 유리되지 않고 내구성을 확보할 수 있는지 현장 시험을 통하여 측정되어야 하며, 도로보수제에 가요성을 증가시키기 위하여 고무가루를 함께 넣어 배합하는 방법을 개량하였다.

최적강도의 아스팔트 포장 도로 보수제 생산을 위하나 선결 조건을 제시하면, 본 발명의 아스팔트 포장 도로 보수제는 아스팔트와 강성이 달라 동질화될 수 없으므로 기본 포장 골재 싸이즈와 동일하게 선정하지 않고 단일화하여 간편하게 사용할 것을 제안하며 최대 골재 싸이즈는 최적의 Workability를 얻을 수 있는 골 재 싸이즈를 Try & Error method에 의해 6밀리로 결정하였다.

아스팔트 포장 도로 보수제에 대한 배합설계는 세계 최소이므로 아직까지 배합설계요령이 발표된 바 없다.

일반 시멘트 콘크리트 포장도로와 성질이 같다는 전제하에서 시멘트 배합설계법과 유사한 배합설계법을 제안할 수도 있겠나, 현재 시행되는 있는 시멘트 콘크리트 포장도로에 사용되는 배합설계법은 통계 및 Try & Error method에 의한 설계법으로 바뀌어져야 한다.

전 세계적으로 시멘트 콘크리트포장도로의 배합설계법을 만들어 쓰고 있는 나라는 찾아보기 힘들며, 선진 외국에서는 이미 통계 및 시행착오법으로 최적의 혼합물을 만들어내고 있다.

본 발명에서는 몰탈 혼합물에 폐고무 분말을 13.16중량% 첨가해야 아스팔트와 유사한 탄성을 갖으며, 그보다 적으면, 아스팔트와 같은 탄성을 갖을 수 없으며, 보다 많으면 탄성이 많아질 뿐 아니라 원가가 높아지므로 몰탈혼합물 중량 대비 13.33중량%(전체조성물 대비 11.15중량%)가 적당하다.

본 발명의 아스팔트 포장 도로보수제 시험뱃치의 Workability와 Stickiness를 Test한 후 결정하되 경제성을 감안하여 골재 무게는 몰탈혼합물 중량대비 23.32중량%(전체조성물 대비 22.3중량%)가 적당하다.

최대 골재 싸이즈는 최적의 Workability를 얻을 수 있는 골재 싸이즈를 Try & Error method에 의해 6밀리로 결정하였다.

소포제는 통상 카올린을 사용하며, 카올린의 첨가량은 몰탈혼합물 중량 대비 1중량%가 적당하며, 0.658중량% 미만에서는 소포제로서의 기능을 충분히 발휘할 수 없으며, 0.658중량%보다 많을 때에는 물성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서 사용되는 아스팔트 포장 도로 보수제 중 이소시아네이트의 수지조성물은 습도, 수분 및 물과 반응하고 분자구조상 유연성이 풍부하며, 내마모성, 굴곡성, 내약품성, 내한성, 내열성, 점착성, 내구성이 우수한 도막을 형성하여 콘크리트 균열보수재, 단면복구재, 신구콘크리트 접착재, 도료 등의 용도로 널리 사용하고 있다.

이소시아네이트의 유도체는 배합변성에 따라 지수재, 주입재, 변성형 도료 등에도 사용되며, 고 반응성 N=C=O 기를 가진 물질로서 강한 극성기를 형성하여 좋은 접착력을 갖는다.

본 발명의 아스팔트 포장 도로 보수제는 초기 부착강도가 높은 이소시아네이트 몰탈을 사용하며, 특히 습윤 시에도 부착강도가 높은 이소시아네이트 몰탈의 성질을 이용하여 균열 및 누수를 방지하기 위함이다.

본 발명에서 사용되는 이소사이네이트 수지는 디페닐메탄디이소시아네이트, 메틸렌비스(4,1-페놀)디이소시아네이트, p-톨루엔술포닐이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4`-디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트폴리머, 중에서 선택된 하나 또는 둘이상의 화합물임을 알 수 있고,

본 발명에서 사용되는 아크릴수지는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 메틸메타클릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴 중에서 선택된 어느 하나의 화합물이며,

본 발명의 에폭시수지는 디글리시달에테르비스페놀A, 비스페놀A-에피크로로히드린 중에서 선택된 어느 하나의 화합물이며, 에폭시수지는 점도 11,000~14,000인 것이 방수 효과를 극대화하는데 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 폴리올은, 에틸렌글리콜, 글리세롤, 부탄디올, 트리메틸롤프로판에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용하며, 기능은 유화제로 사용되며 균열방지제를 안정한 상태로 장기간 보관하고 분산능력을 향상시켜 균일한 배합과 작업성을 좋게 한다.

본 발명에서 균열되고 누수된 부분에 'V'자형 홈을 형성한 다음, 그 홈에 상기 도로 보수제로 충전하는 방법인것이다.

본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

제1공정

이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트 100Kg, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트 80Kg, 에폭시수지로 디글리시달에테르비스페놀A 100Kg, 폴리올로 에틸렌글리콜 150Kg로 교반 혼합하여 이소시아네이트수지조성물을 제조한 다음,

제2공정

시멘트30kg, 모래60kg, 골재(6mm미만), 40kg, 폐타이어고무분말 20kg, 안료1kg, 카올린1kg을 혼합하여 몰탈 혼합물을 제조한 다음 ,

상기 몰탈 혼합물 100kg에 물 10kg과 제1공정에서 제조된 이소시아네이트수지조성물 8kg을 혼합하여 도로 보수제를 제조한 다음,

제3공정

균열부를 약 5Cm 이상 'V'자 형상의 홈으로 커팅한 다음, 잔재 및 이물질을 깨끗이 제거한 후에, 상기 제2공정에서 제조된 도로 보수제를 상기 홈에 부어 편형하게 하여 30분 동안 양생시켜 아스팔트도로를 보수하였다.

상기와 같이 제조된 아스팔트 도로 보수제는 이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트 100Kg, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트 80Kg, 에폭시수지 100Kg, 폴리올 150Kg로 교반 혼합된 이소시아네이트수지조성물 430kg 중 8kg 과; 시멘트30kg, 모래60kg, 골재 40kg, 안료1kg; 카올린1kg, 폐타이어고무분말 20kg을 혼합한 몰탈 혼합물 152kg 중 100kg 과; 물 10kg로 조성된 아스팔트 도로보수제임을 알 수 있었다.

실험예 1

가. 위치

- 이정 : 남해고속도로 133.3㎞ 구룡료 순천방향 4차로 우측 바퀴부

- 지사 : 창원지사 관내

나. 조사 일시 : 2006. 10. 25 15:00~16:00

다. 시험 방법 : 강우 재현 후 습윤 상태 포트홀 보수

라. 재료 구성

구분	이소시아네이트조성물	물	혼합물	비고
배합비	8 kg	10kg	100 kg

구분	혼합물						비고
구분	시멘트	모래	골재	폐타이어분말	안료	소포제	비고
배합비	30 kg	60kg	40kg	20 kg	1kg	1kg

마. 강도 시험

본 발명의 아스팔트 포장 도로 보수제는 아스팔트포장의 긴급 보수용으로 사용되어야 하므로 30분, 1시간, 4시간, 1일, 7일 강도를 모두 알아야 한다.

공시체는 10㎝ 소형 몰드를 사용하여 각각 3개씩 제작하고, 도로보수제의 최 적 S/a등을 찾기 위한 비교 시험용으로 필요에 따라 7일 강도용 몰드를 추가 제작하여 비교한다.

강도시험 결과 만족한 값을 얻을 수 없는 경우 도로보수제의 S/a를 조정하여 상기 시험을 반복하여야 하며, 강도가 너무 많이 나오는 경우 우선 현 배합비를 채택하여 현장에 적용하고 물시멘트비를 낮게 한 시험 공시체를 만들어 강도 시험을 거친 후 변경 사용토록 한다.

결합 원리를 살펴보면, 주 경화제인 이소시아네이트 수지조성물은 물과 반응하여 응고가 진행되며 이때 시멘트를 첨가하여 진행 속도를 조절하고,

이소시아네이트수지조성물은 시멘트 콘크리트와 같이 강성이므로 아스팔트 포장 도로보수제가 아스팔트 포장의 특성인 가요성을 가지기 위하여 각종 물질을 첨가할 수도 있으며, 내 마모성을 증가하고 경제적인 혼합물을 만들기 위해 모래와 골재를 배합할 수 있다.

아스팔트는 물에 약하기에 비가 내릴 때 및 그 이후에 보수에 대하여 완전건조시까지 방법을 찾지 못하였다. 이에 비가 내리는 중에도 사고를 방지하고자 보수를 할 수 있는 수용성 이소시아네이트 수지를 이용하여 아스팔트의 탄성과 휨 압축강도를 동반한 모르터를 개발하게 되었다. 물이 있는 곳에서도 물기 제거후 바로 작업이 가능한지를 시험하였고 충진후 30분 후에 차량을 통과 이상이 없음을 확인하였다. 이소시아네이트 수지는 수용성으로 물이 있어도 사용이 가능하고 아스팔트의 탄성 및 강도는 골재와 폐타이어 고무를 이용하여 보완하였다.

본 발명의 아스팔트 포장 도로 보수제는 비가 올 때 응급보수를 신속히 함으 로써 물 고임 방지 및 연쇄적인 아스팔트 파손방지로 인한 사고에도, 신속 대체할 수 있는 효과가 있는 것이다.

실험예 2

실시예와 같이 시공된 콘크리트구조물을 한국화학시험연구원에서 실험하였으며, 실험결과는 표와 같다.

표

시험항목	단위	실험결과	시험방법	비고
도포후의 겉모양		이상없음	KS F 4930:2002	도포량 3m²/L
물흡수계수비 (표준상태)		4,1	KS F 4930:2002
내투수성 (투수비)		0.085	KS F 4930:2002
내열성(50±1℃×24시간)		표면에 이상없음

실험예3

실시예와 같이 시공된 아스팔트 도로 보수제에 대한 강도시험 및 길이변화율 및 내약품성, 내화학적 성질에 대한 시험을 한 결과 다음과 같다.

표

시험항목	단위	실험결과	시험방법	비고
부착강도	N/cm²	71	KS F 4916 :1999
인장강도 (28)	N/mm²	1.9	KS F 5104 :1986
길이변화율	%	0.007	KS F 4916 :1999
흡수율	%	2.9	KS F 4916 :1999
내충격성		이상 없음	KS F 4716 :2001
내알카리성		이상 없음	KS F 4715 :2001

상기와 같이 실험결과에 따라, 본 발명은 침투성, 내흡수성, 내투수성 등이 KS 표준규격 시험 기준치보다 양호한 것으로 나타내고 있다.

상기와 같은 본 발명은 균열에 대한 내구성이 탁월하고 높은 온도에서 변형안정성이 있으며, 폐타이어 말을 혼합함로서, 우수한 탄성을 구비하며, 골재의 결합력 향상으로 우수한 내구성, 내후성이 있으며, 작업공정을 단순화하여 작업시간을 단축시켰으며, 시공후 30분 이내에 개방이 가능하므로 교통이 혼잡한 곳에 특히 효과가 있어 토목 및 건축 시공 및 보수분야 등에 다양하게 이용될 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims

아스팔트 도로 보수제에 있어서,

이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트 100Kg, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트 80Kg, 에폭시수지로 디글리시달에테르비스페놀A 100Kg, 폴리올로 에틸렌글리콜 150Kg로 교반 혼합하여 이소시아네이트수지조성물 430kg 중 8kg과 ;

시멘트30kg, 모래60kg, 골재(6mm미만) 40kg, 폐타이어고무분말 20kg, 안료1kg, 카올린1kg 을 혼합한 몰탈 혼합물 152kg 중 100kg 과;

물 10kg; 로 조성되어 있음을 특징으로 하는 아스팔트 도로보수제.
아스팔트 도로보수제의 제조방법에 있어서,

제1공정

이소시아네이트 디페닐메탄디이소시아네이트 100Kg, 아크릴수지로 메틸메타클릴레이트 80Kg, 에폭시수지로 디글리시달에테르비스페놀A 100Kg, 폴리올로 에틸렌글리콜 150Kg로 교반 혼합하여 이소시아네이트수지조성물을 제조한 다음,

제2공정

시멘트30kg, 모래60kg, 골재(6mm미만) 40kg, 폐타이어고무분말 20kg, 안료1kg, 카올린1kg을 혼합하여 몰탈 혼합물을 제조한 다음 ,

상기 몰탈 혼합물 100kg에 물 10kg과 제1공정에서 제조된 이소시아네이트수지조성물 8kg을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 아스팔트 도로보수제의 제조방법.