KR100770785B1 - 포장용 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 왁스를 아스팔트 바인더에 첨가하여 고온특성과 시공성을 동시에 증진시키는 포장용 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법에 관한 것으로, 아스팔트 바인더 85 내지 99 중량%에 왁스 1 내지 15 중량%를 첨가하여 균일상으로 분산함으로써 완성되는 것을 특징으로 하는 포장용 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기한 바와 같이, 아스팔트 바인더에 있어서 개질제로서 왁스를 사용함으로써, 기존 합성수지 소재의 개질제를 함유한 개질 아스팔트가 가지는 문제점이었던 고온에서의 높은 점도 상승을 초래하지 않으므로, 시공온도 상승과 이에 따른 혼합시간의 증가를 억제함에 따라, 작업성 향상, 품질관리의 용이, 기타 시공비용의 절감 효과를 거둘 수 있으며, 왁스로 인한 방수특성이 우수하여 배수성 아스팔트 바인더로 적용가능한 장점이 있다.
왁스, 배수성, 아스팔트, 바인더

Description

포장용 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법{Modified Asphalt Binder for Pavement and Manufacturing Process thereof}
도 1은 배수성 포장의 개략단면도이다.
도 2는 본 발명의 개질 아스팔트 바인더 제조 공정도이다.
도 3은 동적전단유동기 시험의 개략도이다.
도 4는 동적전단유동기 시험에서 δ의 물리적 의미이다.
도 5는 동적전단유동기 시험에서 δ의 측정방법이다.
도 6은 처짐보유동기 시험장비의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 개질 아스팔트 바인더의 동적전단유동기 시험결과이다.
도 8은 본 발명의 개질 아스팔트 바인더의 동점도 시험결과이다.
본 발명은 포장용 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 종래 아스팔트 바인더에 왁스를 첨가함으로써, 기존 개질 아스팔트 바인더와 유사한 성능을 발휘하면서도 종래 문제가 되었던 시공온도에 기인한 품질관리 문제를 해결하고, 왁스로 인한 방수특성이 우수하여 배수성 아스팔트 바인더로 적용가능하며, 일반 고분자 계열의 개질재에 비해 습식혼합시 개질재와 아스팔트의 혼합시간을 단축시킬 수 있는 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 국내에서 사용되는 아스팔트 개질재로는 폴리머 계열의 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene), 고무계열의 폐타이어 재생고무(CRM, Crumb Rubber Modifier), 섬유계열의 화이버(fiber)가 주로 사용된다.
SBS의 경우, 국내에서 가장 폭넓게 사용되고 있는 아스팔트 개질재로서, 아스콘 생산 과정에서 사전배합 방식과 현장배합 방식으로 첨가된다. 최근에 사전배합방식으로 개질 아스팔트 제품을 생산하고 있으며, 다수의 도로 포장 실적을 가지고 있다. 이 제품은 제조공정에서 반응조 시설에 일반아스팔트, SBS, 첨가제를 일정배합비로 혼합하여 생산되며, 품질관리가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 생산설비의 가동 및 개질재의 가격 등으로 타 개질재를 첨가한 개질 아스콘에 비하여 상대적으로 가격이 비싸다는 단점이 있다. 또한 그 밖의 아스콘 회사에서는 덴마크에서 제품화된 SBS 종류의 개질재를 수입하여 현재 적용성 검토를 위한 시험 시공 실적을 가지고 있다.
재생고무(CRM)의 경우, 환경 보호 차원에서 매년 폐기되는 차량용 폐타이어를 이용하여 아스팔트 포장의 성능 개선에 사용하는 개질재로서, 수 년 전부터 국내에 기술이 보급되면서 활용이 확대되고 있다. 최근에 2 가지의 제품이 건설 신기술로 지정되어 도로 포장 재료로 사용되고 있다. 제품별 특징을 살펴보면, CRM과 개질첨가제를 혼합한 제품을 생산하여 현장 배합 방식으로 생산된 아스콘을 배 수성 포장 재료로 사용하고 있으며, CRM과 일반아스팔트를 사전 배합방식으로 혼합한 개질 아스팔트를 생산하여 아스콘 생산에 사용하고 있다.
화이버(fiber)의 경우, 일반 아스팔트 포장의 소성변형 방지와 장수명을 확보하기 위해 독일에서 1968년에 개발된 SMA (Stone Mastic Asphalt) 포장재료의 생산과정에 첨가되는 개질재로써, 국내에서 도입되어 일반국도와 고속도로 등의 포장용 재료로 많이 활용하고 있다. SMA 포장은 아스팔트 자체의 성능보다는 골재 사이의 맞물림 효과를 활용하여 소성변형 등의 파손방지효과가 우수한 반면에, 생산비용이 일반아스팔트 재료보다 고가인 단점이 있다. 이러한 SMA 재료에 사용하는 화이버 개질재는 골재 사이의 아스팔트를 안정적으로 유지케 할 목적으로 첨가된다.
일반적인 개질재의 첨가비율은 대체적으로 3 내지 15 중량% 정도이며, 아스팔트 바인더에 대한 개질재의 첨가율의 증가는 품질의 개선효과가 있다하더라도 시공비용의 증가를 가져오므로 경제적 효율성을 저하시킨다. 또한 종래 개질 아스팔트 바인더의 경우, 고온에서의 소성변형 저항성을 확보하기 위해 개질재의 첨가량을 증가시키면, 개질제 자체의 특성으로 인해 고온에서 높은 점성을 나타낸다. 따라서, 일반아스팔트 바인더에 비해 20 ℃ 이상 높은 시공온도를 요구하게 되며, 이는 현장에서 품질관리의 어려움을 가져오게 되는 주요한 요인이 될 뿐만 아니라, 이에 따른 작업성 저하와 시공비용의 증가 등을 초래한다.
본 발명은 상기 열거한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존 개질 아스팔트 바인더의 성능은 유지하면서, 작업성을 개선하여 품질관리를 용이하게 할 수 있도록 선별된 저렴한 개질재인 왁스를 이용한 포장용 개질 아스팔트 바인더 및 그 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 포장용 개질 아스팔트 바인더는 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 아스팔트 바인더 85 내지 99 중량%, 및 왁스 1 내지 15 중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 개질 아스팔트 바인더의 제조방법은
(가) 아스팔트를 80 내지 150 ℃로 가열하여 수분을 제거하는 단계;
(나) 상기 아스팔트를 150 내지 180 ℃로 추가 가열 용융시키는 단계; 및
(다) 상기 아스팔트에 왁스를 첨가하고 150 내지 190 ℃에서 30 내지 60 분 동안 교반혼합하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (가)의 아스팔트는 스트레이트 아스팔트, 공기 산화 아스팔트 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 (가)의 아스팔트 및 단계 (다)의 왁스의 중량비는 아스팔트 85 내지 99 중량% 및 왁스 1 내지 15 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 (가)의 아스팔트 및 단계 (다)의 왁스의 중량비는 아스팔트 90 내지 99 중량% 및 왁스 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 개질 아스팔트 바인더는 도로의 배수성 포장에 사용되는 것이 바 람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 개질 아스팔트 바인더는 개질제로서 왁스를 함유함에 그 특징이 있다.
우선, 본 발명의 주된 물질인 아스팔트 바인더는 다양한 아스팔트 물질이 사용될 수 있으나, 그 중에서도 특히 스트레이트 아스팔트, 공기 산화 아스팔트 및 그 혼합물 중에서 선택된 것이 바람직하다.
그리고, 왁스는 상온에서 고체 상태이면서 온도를 높이면 유체로 변하는 분자량 수백 정도의 물질인데, 광택, 윤활 작용 및 방수, 방부 효과가 있기 때문에 이와 같은 특징을 필요로 하는 여러 분야에 단독 또는 기타 수지류와 섞이어(blended) 사용된다. 또한 양초 및 접착제, 잉크, 계면활성제의 원료로도 많이 사용된다. 왁스에는 많은 종류가 있으나, 주로 녹는 온도(융점, 融點)에 따라 저융점왁스 (일반 파라핀왁스, 밀납 등) 와 고융점왁스 (마이크로크리스탈린왁스, 카나우바왁스, 합성왁스 등) 로 나누기도 하며, 원료에 따라 석유계왁스(파라핀, 마이크로크리스탈린왁스), 동물성 천연왁스, 식물성 천연왁스, 합성왁스 등으로 분류하기도 한다. 또한 넓은 의미의 왁스에는 반유동성의 바세린, 액체 상태의 유동형 파라핀, 액체 파라핀 등이 포함된다. 따라서 어떠한 왁스들은 상온에서 반유동상이거나, 완전 유동상일 수도 있다. 겔 형태의 왁스도 있으나 이는 주로 유동상의 왁스와 겔 형성 고분자 수지를 섞은 것이므로 순수한 왁스로 분류하기는 힘드나, 광의의 왁스에 포함된다고 할 수 있다.
본 발명의 개질제로서의 왁스는 상기 왁스들 중 폴리에틸렌왁스, 변성 폴리에틸렌왁스, 폴리아미드왁스, 하이드록시왁스, 스테아미드왁스 및 그 혼합물 중에서 선택된 것이 바람직하고, 특히 고밀도 산화 단중합 (High Density Oxidized Homopolymer) 폴리에틸렌왁스가 더욱 바람직하다.
선택된 상기 왁스를 상기 아스팔트 바인더에 첨가하고 균일상으로 분산함으로써 본 발명의 개질 아스팔트 바인더가 완성된다.
이러한 개질제로서의 왁스 첨가에 의해 본 발명의 개질 아스팔트 바인더는 종래 SBS와 같은 합성수지 개질제의 첨가에서처럼 고온에서 높은 점도 상승을 초래하지 않으므로, 현장에서 실제 시공시 작업성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 도로 포장체의 고온특성 향상을 위해 SBS와 같은 합성수지 재료의 개질제를 첨가하는 경우 개질 아스팔트 바인더의 점도가 현저하게 상승하였다. 따라서, 골재와의 완전한 혼합을 위해 일반아스팔트 바인더에 비해 약 20 ℃ 이상의 시공온도 상승과 이에 따른 혼합시간의 증가가 불가피하였던 바, 이로 인한 작업성 저하, 품질관리의 어려움, 기타 시공비용의 상승이 초래되었다.
상기 종래 개질제에 비해 본 발명에서 채택한 개질제인 왁스는 아스팔트 바인더와의 혼합시 점도 상승이 일어나지 않으므로 추가로 시공온도를 상승시킬 필요가 없어 작업성의 개선 및 용이한 품질관리를 도모할 수 있다.
나아가, 본 발명의 포장용 개질 아스팔트 바인더는 방수효과가 뛰어난 왁스를 개질제로 함유하므로 중교통량 이상 도로의 배수성 포장재로 사용하는 것이 바람직하다.
배수성 포장이란 도 1에 도시된 바와 같이 노면에서 빗물을 신속히 포장체 밖으로 배수하는 것을 목적으로 하는 포장방법으로서, 배수성 포장용 아스팔트 혼합물을 표층 또는 기층에 이용하여, 보조기층 이하로 빗물이 침투하지 않는 구조를 갖는다. 이는 포장체를 통하여 우수를 노상에 침투시킴으로써 흙 속으로 환원시키는 투수성 포장과 달리 중차량의 통행을 허용할 수 있는 조건을 갖추어야 한다. 요구되는 안정성, 내구성을 충족시키는 배수성 포장은 우천시의 물튀김 방지, 수막현상(hydroplaning)의 방지, 야간 우천시의 노면반사 완화 및 노면 표시의 시인성 향상, 차량 주행소음의 저감 등의 장점을 갖고 있다.
본 발명의 개질 아스팔트 바인더에 첨가되는 개질제인 왁스는 앞서 언급한 바와 같이 아스팔트 바인더의 고온특성을 개선할 뿐만 아니라, 그 자체의 방수특성으로 인해 아스팔트 포장체의 배수성을 증대시켜, 배수성 포장체의 기능을 극대화 시키는 장점도 있다.
특히, 본 발명의 개질재인 왁스는 종래 사용되던 합성수지재의 개질재에 비해 가격이 저렴하여 개질 아스팔트 바인더의 전체 제조단가를 낮출 수 있어, 경제성이 뛰어난 장점 또한 가지고 있다.
한편, 아스팔트 바인더에 대한 왁스의 첨가비율은 아스팔트 바인더 85 내지 99 중량% 및 왁스 1 내지 15 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 아스팔트 바인더 90 내지 99 중량% 및 왁스 1 내지 10 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 왁스의 첨가량이 1 중량% 미만인 경우 전술한 왁스 첨가의 제 효과가 충분히 발현되지 않으며, 15 중량%를 초과하는 경우 왁스의 높은 가격으로 인해 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 아스팔트 바인더 자체의 바인더로서의 제 물성이 감소하는 경향을 보인다.
본 발명의 개질 아스팔트 바인더의 제조방법은 다음과 같다.
먼저 일반아스팔트 바인더를 80 내지 150 ℃로 가열 용융하여 상기 아스팔트 바인더의 유동성을 확보함과 동시에 내부의 수분을 제거한다. 이 때 가열온도가 80 ℃ 미만이면 상기 아스팔트 바인더 내부의 수분이 충분히 제거되지 않는다.
상기 수분이 제거된 아스팔트 바인더를 150 내지 180 ℃로 추가 가열하여 용융된 아스팔트 바인더의 유동성을 증가시킨다. 이후 단계인 교반공정시 아스팔트 바인더 및 왁스 혼합물의 온도 상승이 필연적인 바, 용이한 적정 온도제어를 위해 추가 가열은 180 ℃ 이하가 바람직하다.
용융된 상기 아스팔트 바인더 85 내지 99 중량%에 대하여 왁스 1 내지 15 중량%를 첨가하고, 균질한 분산상이 되도록 30 내지 60 분 동안 교반하여 본 발명의 개질 아스팔트 바인더를 완성한다. 교반시간이 30 분 미만이면 왁스가 충분히 혼합되지 않아 균질한 분산상을 얻기 어려우며, 교반시간이 60 분을 초과하는 경우 아스팔트의 노화 및 왁스의 성능 저하를 가져올 수 있다.
특히, 교반으로 인해 아스팔트 바인더와 왁스의 혼합물의 온도가 상승하게 되는데, 그 온도가 190 ℃를 넘지 않도록 제어하는 것이 필요하다. 혼합물의 온도가 190 ℃를 초과하면 마찬가지로 아스팔트의 노화 및 왁스의 성능 저하가 초래될 수 있기 때문이다.
본 발명의 제조방법에 대한 개략도를 도 2에 도시하였다.
한편, 완성된 개질 아스팔트 바인더의 물성 평가를 위해, 침입도 시험, 고온영역에서의 소성변형저항성을 알아보기 위한 온도단계별 동적전단유동기 시험, 저온영역에서의 온도균열저항성을 알아보기 위한 온도단계별 처짐보유동기 시험을 실시하였고, 추가로 동점도를 측정하였다. 공지의 동점도 측정을 제외한 나머지 시험방법은 다음과 같다.
먼저, 침입도 시험 (Penetration Test)은 고체 또는 반고체상태의 아스팔트에 대하여 굳기(consistency)를 측정하는 시험법으로, 아스팔트 포장의 공용 중 평균온도라고 가정된 25 ℃에서 100 g의 하중이 재하된 바늘이 5 초 동안 아스팔트 시멘트 시료에 관입된 깊이를 0.1 mm 단위로 측정함으로써 이루어진다. 아스팔트의 굳기(consistency)가 부드러울수록 침입도는 커지며, 침입도 2 이하와 500 이상의 값은 신뢰할 수 없는 범위로 보고 있다.
그리고, 동적전단유동기 (Dynamic Shear Rheometer, DSR) 시험은 아스팔트 바인더에 대한 시간 및 온도의 영향을 동시에 측정하기 위하여 고안된 동적전단유동기를 사용하여 고온영역에서의 소성변형저항성을 측정하는 방법이다. 도 3은 상기 동적전단유동기 시험법의 개략도로서, 하부의 고정판과 상부의 스핀들 사이에 시료를 장착하고 스핀들에 의해 일정한 변형률(strain)이 발생하도록 비틀림을 가하고 이때 발생되는 토크(T)와 위상각(δ)을 측정하여 복합전단계수(Complex shear modulus, G*)를 계산한다. 여기서 복합전단계수는 탄성과 점성 두 가지 형태의 저항능력으로 구성되어 있다.
위상각 δ는 가해진 전단응력과 전단변형률 발생 사이의 시간차로서 δ값이 0에 가까워질수록 응력과 변형률 발생 사이에 시간차가 없어지는 것을 뜻하므로 점점 탄성체와 같은 거동을 하게 되는 것이다. 도 4와 도 5는 이러한 점을 설명하고 있다.
동적전단유동기 시험은 노화되지 않은 원래의 바인더와 단기노화(RTFO노화)시료, 그리고 장기노화(PAV노화) 시료에 대하여 모두 수행한다. 여기서, 단기노화는 회전박막가열시험 (Rolling Thin Film Oven, RTFO)을 통해 아스팔트 바인더를 노화시키며, 이는 아스팔트 혼합물 생산 및 시공 단계의 아스팔트 노화를 모사한다. 그리고, 장기노화는 압력노화시험 (Pressure Aging Vessel, PAV)을 통해 시료를 제작하며, 반드시 단기노화시험을 거친 시료를 장기노화시키게 된다. 장기노화는 공용년수가 5 내지 10 년 정도 경과된 아스팔트 포장의 노화를 모사한다.
동적전단유동기 프로그램에서 G*값은 다음의 식을 사용하여 계산된다.
Figure 112006054063110-pat00001
여기서, τ = 2 T / π r 3
T = 시료에 가해지는 최대 토크,
r = 아스팔트시료의 반경,
γ = θ d / 2 h
d = 아스팔트시료의 직경
h = 아스팔트시료의 두께
이다.
또한, 처짐보유동기 (Bending Beam Rheometer) 시험은 저온영역에서의 온도균열저항성을 측정하는 시험이다. 지금까지의 아스팔트 바인더 시험법들은 25 ℃와 60 ℃ 등 제한적인 범위에서의 물리적 특성에 대하여 측정하였다. 그러나 실제 공용중인 아스팔트 포장은 고온과 중간온도는 물론이고 빙점 이하의 낮은 온도조건의 영향도 받고 있으며, 이때의 아스팔트는 매우 단단하여 탄성체와 유사한 거동을 하게 된다. 처짐보유동기는 이러한 저온조건 하에서의 아스팔트 특성을 평가하기 위하여 빔 이론을 기초로 개발된 장치로서 아스팔트의 물리적 경화에 대한 참고자료의 제공이 주된 목적이다. 시편의 제작은 단기노화(RTFO)를 수행한 시료를 다시 장기노화(PAV)시킨 시료로 시편을 제작하게 된다.
실제 시험에서는 포장이 경험하게 될 가장 낮은 온도조건 하에서 빔의 형태로 제작된 아스팔트 시료에 크리프(Creep) 하중(일정하중)을 240 초 동안 가하여 처짐을 측정하고 크리프 하중에 대한 저항능력인 크리프 강성(St)과 강성의 변화율(m-value)을 계산한다.
도 6은 처짐보유동기 시험장비의 모식도이다. 처짐보유동기 시험의 결과 데이터들은 컴퓨터 제어에 의해 자동적으로 계산된다.
계산된 강성이 300 MPa 이상이면, 아스팔트 바인더는 상당히 취성적(brittle)이라고 볼 수 있으며, 이러한 아스팔트 바인더는 저온조건에서의 성능이 나쁠 가능성이 크다고 볼 수 있다. 따라서 수퍼페이브 시방서는 크리프 강성 값이 300 MPa 이하가 되도록 권고하고 있다. 만일 그 이상인 경우에는 추가적인 직접전단시험을 실시하여, 파괴시 인장변형량이 1 % 이상이 되는지를 확인할 필요가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
실시예
실시예 1: 침입도 시험
아스팔트 바인더 (SK 주식회사. 제품명: AP5)에 왁스 (ACWAX사. 제품명: AC-395)를 각각 3, 5 및 7 중량% 첨가한 후 침입도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
첨가량 (중량%) 3 5 7
침입도 39.3 35.3 34.3
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 왁스의 첨가량이 증가할수록 침입도 값이 감소하였으며, 전체적으로 종래 개질제인 SBS에 비해 굳기가 더 좋은 것으로 나타났다.
실시예 2: 동적전단유동기 시험
도 7은 왁스를 첨가한 아스팔트 바인더의 동적전단유동기 (TA Instruments사. 제품명: CAS 500) 시험 (original) 결과를 나타내고 있다. 그림에서 나타낸 것과 같이 왁스의 경우, 첨가량의 증가에 따라 G*/sinδ 값이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
표 2는 왁스 3 중량% 첨가시 70, 76 및 82 ℃에서의 단기노화 후 동적전단유동기 시험결과를 나타낸다.
온도 (℃) 70 76 82
G*/sinδ 3.821 2.984 2.301
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 단기노화 후의 G*/sinδ 값 모두 시공조건을 충족시키는 것으로 나타났다.
실시예 3: 처짐보유동기 시험
표 3은 왁스 3 중량% 첨가시 0, -6 및 -12 ℃에서의 장기노화 후 처짐보유동기 (ATS사. 제품명: TCS-01)시험 결과 강성 및 그 변화율을 나타낸다.
온도 (℃) 0 -6 -12
강성 79.8458 161.8356 305.2358
강성의 변화율 (m-value) 0.321 0.2907 0.2626
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 장기노화 후의 강성 및 그 변화율 역시 모두 시공조건을 충족시키는 것으로 나타났다.
실시예 4: 동점도 시험
도 8은 왁스를 첨가한 바인더의 135 ℃에서의 동점도 실험결과이다. 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 왁스의 첨가율이 증가함에 따라 동점도가 증가하는 경향을 보이고는 있으며, 동점도의 범위가 400 내지 600 cp 정도의 값을 나타내고 있어, 왁스의 특성인 작업성 개선 효과가 충분히 발현되는 것으로 판단된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 아스팔트 바인더에 있어서 개질제로서 저렴한 왁스를 사용함으로써, 기존 합성수지 소재의 개질제를 함유한 포장용 개질 아스팔트가 가지는 문제점이었던 고온에서의 높은 점도 상승을 초래하지 않으므로, 시공온도 상승과 이에 따른 혼합시간의 증가를 억제함에 따라, 작업성 향상, 품질관리의 용이, 기타 시공비용의 절감 효과를 거둘 수 있으며, 왁스로 인한 방수특성이 우수하여 배수성 아스팔트 바인더로 적용가능한 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 스트레이트 아스팔트 바인더 85 내지 99 중량%, 및
    왁스 1 내지 15 중량%
    를 함유하는 포장용 개질 아스팔트 바인더.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트레이트 아스팔트 바인더의 함량은 90 내지 99 중량%이고, 상기 왁스의 함량은 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 포장용 개질 아스팔트 바인더.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포장용 개질 아스팔트 바인더는 도로의 배수성 포장에 사용되는 것을 특징으로 하는 포장용 개질 아스팔트 바인더.
  5. 하기 단계를 포함하는 포장용 개질 아스팔트 바인더의 제조방법:
    (가) 스트레이트 아스팔트를 80 내지 150 ℃로 가열하여 수분을 제거하는 단계;
    (나) 상기 스트레이트 아스팔트를 150 내지 180 ℃로 추가 가열 용융시키는 단계; 및
    (다) 상기 스트레이트 아스팔트에 왁스를 첨가하고 150 내지 190 ℃에서 30 내지 60 분 동안 교반혼합하는 단계.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 (가)의 스트레이트 아스팔트 및 단계 (다)의 왁스의 중량비는 아스팔트 85 내지 99 중량% 및 왁스 1 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는 포장용 개질 아스팔트 바인더의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (가)의 스트레이트 아스팔트 및 단계 (다)의 왁스의 중량비는 아스팔트 90 내지 99 중량% 및 왁스 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 포장용 개질 아스팔트 바인더의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 포장용 개질 아스팔트 바인더는 도로의 배수성 포장에 사용되는 것을 특징으로 하는 포장용 개질 아스팔트 바인더의 제조방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011025116A1 (ko) * 2009-08-31 2011-03-03 한국건설기술연구원 중온 아스팔트 혼합물용 저탄소 첨가제, 이를 이용하여 제조된 중온화 아스팔트 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법
US8679244B2 (en) 2011-11-16 2014-03-25 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Asphalt compositions modified by styrenic block copolymer and vegetable wax
KR101505829B1 (ko) * 2013-11-07 2015-03-25 한국화학연구원 아스팔트 개질제 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 아스팔트 혼합물
KR20150075898A (ko) 2013-12-26 2015-07-06 한국철도기술연구원 철도용 개질 아스팔트 조성물 및 아스팔트 노반
KR102269539B1 (ko) 2019-12-24 2021-06-28 (주)신아 에이치에스 폐플라스틱 성분을 활용한 개질아스콘 제조방법
KR20240006864A (ko) 2022-07-07 2024-01-16 인성에이앤티 주식회사 베이스 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 개질 아스팔트 바인더 조성물

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010067657A (ko) * 2001-03-02 2001-07-13 최명부 도로포장 아스팔트 발수제 제조방법
JP2003055559A (ja) 2001-08-10 2003-02-26 Kao Corp 道路舗装用改質アスファルト組成物
US20040102547A1 (en) 2000-08-25 2004-05-27 Cowley Lloyd Graham Use of a bitumen/wax composition
JP2004238498A (ja) 2003-02-06 2004-08-26 Tajima Roofing Co Ltd 改質ブローンアスファルトの製造方法と改質ブローンアスファルト。
JP2004315826A (ja) 2004-05-21 2004-11-11 Tajima Roofing Co Ltd 低温度施工可能な熱工法用改質アスファルト。
KR20050090336A (ko) * 2005-08-19 2005-09-13 홍영근 아스팔트 개질제, 및 이를 포함하는 아스팔트 조성물
JP2006022290A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Nippon Oil Corp 劣化・老化防止用アスファルト改質剤

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040102547A1 (en) 2000-08-25 2004-05-27 Cowley Lloyd Graham Use of a bitumen/wax composition
KR20010067657A (ko) * 2001-03-02 2001-07-13 최명부 도로포장 아스팔트 발수제 제조방법
JP2003055559A (ja) 2001-08-10 2003-02-26 Kao Corp 道路舗装用改質アスファルト組成物
JP2004238498A (ja) 2003-02-06 2004-08-26 Tajima Roofing Co Ltd 改質ブローンアスファルトの製造方法と改質ブローンアスファルト。
JP2004315826A (ja) 2004-05-21 2004-11-11 Tajima Roofing Co Ltd 低温度施工可能な熱工法用改質アスファルト。
JP2006022290A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Nippon Oil Corp 劣化・老化防止用アスファルト改質剤
KR20050090336A (ko) * 2005-08-19 2005-09-13 홍영근 아스팔트 개질제, 및 이를 포함하는 아스팔트 조성물

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011025116A1 (ko) * 2009-08-31 2011-03-03 한국건설기술연구원 중온 아스팔트 혼합물용 저탄소 첨가제, 이를 이용하여 제조된 중온화 아스팔트 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법
US8679244B2 (en) 2011-11-16 2014-03-25 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Asphalt compositions modified by styrenic block copolymer and vegetable wax
KR101505829B1 (ko) * 2013-11-07 2015-03-25 한국화학연구원 아스팔트 개질제 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 아스팔트 혼합물
KR20150075898A (ko) 2013-12-26 2015-07-06 한국철도기술연구원 철도용 개질 아스팔트 조성물 및 아스팔트 노반
KR102269539B1 (ko) 2019-12-24 2021-06-28 (주)신아 에이치에스 폐플라스틱 성분을 활용한 개질아스콘 제조방법
KR20210082132A (ko) 2019-12-24 2021-07-02 (주)신아 에이치에스 폐플라스틱 성분을 활용한 개질아스콘 제조방법
KR20210082133A (ko) 2019-12-24 2021-07-02 (주)신아 에이치에스 폐플라스틱 성분을 활용한 개질아스콘 제조방법
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