KR100789572B1 - Asphalt Composition Containing Modified Sulfur Binder and Asphalt Concrete Using the Same - Google Patents

Asphalt Composition Containing Modified Sulfur Binder and Asphalt Concrete Using the Same Download PDF

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KR100789572B1 KR1020050043758A KR20050043758A KR100789572B1 KR 100789572 B1 KR100789572 B1 KR 100789572B1 KR 1020050043758 A KR1020050043758 A KR 1020050043758A KR 20050043758 A KR20050043758 A KR 20050043758A KR 100789572 B1 KR100789572 B1 KR 100789572B1
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Abstract

본 발명은 액상에서의 저장 안정성이 우수하면서도 이를 액상으로부터 고상으로 전환시키는 과정에서 과냉각과 같은 비효율 요소가 최대한 억제되어 향상된 유용성을 갖는 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 조성물, 상기 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 콘크리트에 관한 것으로, 아스팔트 콘크리트를 제조함에 있어서 우수한 작업성을 나타내면서 종래의 일반 아스팔트 콘크리트에 비하여 향상된 기계적 강도 특성을 발휘할 수 있다. The present invention is excellent in the storage stability in the liquid phase, but in the process of converting it from the liquid phase to the solid phase, an inefficient element such as supercooling is suppressed as much as possible, the asphalt composition containing a modified sulfur binder having improved usability, asphalt concrete using the asphalt composition In the present invention, while exhibiting excellent workability in producing asphalt concrete, it can exhibit improved mechanical strength characteristics compared to conventional general asphalt concrete.

개질유황결합재, 아스팔트 콘크리트, 잔골재, 굵은 골재, 마샬 안정도 Modified sulfur binder, asphalt concrete, fine aggregate, coarse aggregate, Marshall stability

Description

개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트{Asphalt Composition Containing Modified Sulfur Binder and Asphalt Concrete Using the Same}Asphalt Composition Containing Modified Sulfur Binder and Asphalt Concrete Using the Same}

도 1은 본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 종래의 아스팔트 콘크리트 내의 일반 아스팔트의 사용량과 본 발명에 따른 아스팔트 조성물(개질유황결합재+일반 아스팔트)의 사용량과의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the relationship between the amount of general asphalt used in conventional asphalt concrete and the amount of asphalt composition (modified sulfur binder + general asphalt) according to the present invention according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 구체예에 있어서, 습식법에 따라 아스팔트 콘크리트를 제조하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면이다.2 is a view schematically showing a process for producing asphalt concrete according to a wet method in one embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 구체예에 있어서, 건식법에 따라 아스팔트 콘크리트를 제조하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면이다.3 is a view schematically showing a process for producing asphalt concrete according to a dry method in another embodiment of the present invention.

도 4는 실시예 2에서 140℃에서 용융된 순수 유황, 그리고 실시예 1의 용융된 샘플 1, 3 및 5 각각을 냉각하는 과정 중 시간 경과에 따른 경도(Shore D)를 측정한 결과를 도시하는 도면이고,Figure 4 shows the results of measuring the hardness (Shore D) over time during the cooling of the pure sulfur melted at 140 ℃ in Example 2, and each of the molten samples 1, 3 and 5 of Example 1 Drawing,

도 5a 및 도 5b는 각각 실시예 2에서 샘플 1 및 3을 고상화시킨 후에 관찰한 결정 구조의 전자현미경 사진이고, 그리고5A and 5B are electron micrographs of the crystal structure observed after solidifying Samples 1 and 3 in Example 2, respectively, and

도 6은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 액상 샘플 2∼5의 점도가 130℃의 저장 과정 중 시간에 따라 변화하는 정도를 나타내는 도면이고, 6 is a view showing the degree to which the viscosity of the liquid samples 2 to 5 prepared in Example 3 of the present invention changes with time during the storage process at 130 ° C.

도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예 5에 따라 습식법 및 건식법에 따라 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트를 제조하는 과정을 도시하는 도면이고, 7a and 7b is a view showing a process for producing an asphalt concrete containing a modified sulfur binder according to the wet method and dry method according to Example 5 of the present invention,

도 8은 본 발명의 실시예 6에 따라 일반 아스팔트 콘크리트와 본 발명의 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트 사이의 휠 트래킹(wheel tracking) 테스트 결과를 도시하는 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing wheel tracking test results between general asphalt concrete and asphalt concrete containing the modified sulfur binder according to the sixth embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예 6에 따라 일반 아스팔트 콘크리트와 본 발명의 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트 사이의 휠 트래킹 테스트 결과를 도시하는 휠 트래킹 시편 사진이다.FIG. 9 is a photograph of a wheel tracking specimen showing wheel tracking test results between general asphalt concrete and asphalt concrete containing the modified sulfur binder according to the sixth embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예 7에 따라 일반 아스팔트 콘크리트와 본 발명의 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트 사이의 간접인장강도 테스트 결과를 나타내는 도면이다.10 is a view showing the indirect tensile strength test results between the asphalt concrete containing the modified sulfur binder of the present invention and the general asphalt concrete according to Example 7 of the present invention.

본 발명은 개질유화결합재를 함유하는 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 액상에서의 저장 안정성이 우수하면서도 이를 액상으로부터 고상으로 전환시키는 과정에서 과냉각과 같은 비효율 요소가 최대한 억제되어 향상된 유용성을 갖는 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 조성물 및 이를 이용하여 제조된, 우수한 작업성 및 기계적 물성을 갖는 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an asphalt composition containing a modified emulsion binder and concrete using the same. More specifically, the present invention provides an asphalt composition containing a modified sulfur binder having excellent storage stability and improved usefulness while being excellent in terms of storage stability in a liquid phase but suppressing inefficient elements such as supercooling in the process of converting the same from a liquid phase to a solid phase. The present invention relates to an asphalt concrete having excellent workability and mechanical properties and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 아스팔트는 상온에서 흑색을 띄며, 끈끈한 반고체상태의 매우 점성이 높은 재료로 당업계에서 널리 알려져 있다. 이러한 아스팔트는 전형적으로 가열 아스팔트 콘크리트 또는 가열 아스팔트 혼합물(hot mix asphalt, HMA)의 재료로서 주로 사용되며, 이는 아스팔트 포장공사에 사용된다. 즉, 아스팔트 콘크리트는 기본적으로 아스팔트와 골재와의 혼합물 형태를 의미하는 바, 아스팔트를 가열하면 매우 쉽게 액화되어 골재와 잘 혼합되며, 그 자체가 끈끈하기 때문에 골재와 잘 부착되어 HMA를 형성하게 된다.In general, asphalt is black at room temperature and is widely known in the art as a highly viscous material of a sticky semi-solid state. Such asphalt is typically used primarily as a material for heated asphalt concrete or hot mix asphalt (HMA), which is used in asphalt paving. That is, asphalt concrete basically means a mixture form of asphalt and aggregate. When the asphalt is heated, it is easily liquefied and mixed well with the aggregate, and because it is sticky itself, it adheres well with the aggregate to form HMA.

상술한 아스팔트는 상업적 측면에서 크게 천연계 아스팔트 및 석유계 아스팔트로 구분된다. 천연계 아스팔트는 원유의 자연적 산물로서 CS2에 용해되는 탄화수소의 혼합물이며 상온에서 고체 또는 반고체인 역청질의 물질이다. 석유계 아스팔트는 원유의 정제과정에서 생산되며, 탄화수소가 콜로이드 형태로 석유에 분산되어 있는 구조를 가지고 있다. 1900년대 초 원유의 정제방법이 발명된 이래로, 자동차 산업과 더불어 정유산업이 급속도로 발전됨에 따라 점차적으로 양질의 석유계 아스팔트가 대량으로 생산되기 시작하였고, 이에 따라 천연 아스팔트의 중요도가 상대적으로 떨어지게 되었다. As described above, the asphalt is classified into natural asphalt and petroleum asphalt in the commercial aspect. Natural asphalt is a natural product of crude oil, a mixture of hydrocarbons soluble in CS 2 and a bituminous substance that is solid or semisolid at room temperature. Petroleum-based asphalt is produced during refining of crude oil, and has a structure in which hydrocarbons are dispersed in petroleum in colloidal form. Since the refinery of crude oil was invented in the early 1900s, with the rapid development of the oil industry along with the automobile industry, high-quality petroleum-based asphalt began to be produced in large quantities, and natural asphalt became less important. .

그러나, 단순히 아스팔트만을 사용하여 골재와 혼합한 아스팔트 콘크리트는 점차 증대되는 물성 요구 수준을 충족할 수 없기 때문에 이를 개선하기 위하여 다양한 개질 성분을 첨가하는 방안이 제시되어 왔다. However, since asphalt concrete mixed with aggregate using only asphalt cannot meet the increasing demand for physical properties, various reforming components have been proposed to improve this.

이러한 방안 중 주목할 만한 기술은 유황을 개질 성분으로 사용하는 것이다. 실제 유황은 원유 정제 공정 중 필수적으로 수행되는 탈황 공정 결과 다량으로 얻어지는 성분으로서, 그 활용 방안이 지속적으로 요구되어 왔다. 이러한 유황 성분은 종래에 몰타르 또는 콘크리트 제조시 결합재로서 널리 사용되어 왔으며, 또한 아스팔트 콘크리트 제조에 있어서도 단독으로 또는 다른 성분(예를 들면, 고무 성분, 고분자 등)과 함께 사용되어 왔다. 이와 관련한 종래기술은 하기와 같다.A notable technique of these options is the use of sulfur as a reforming component. In fact, sulfur is a component that is obtained in large quantities as a result of the desulfurization process that is essentially performed in the crude oil refining process, and its utilization method has been continuously required. Such sulfur components have conventionally been widely used as binders in the manufacture of mortar or concrete, and have also been used alone or in combination with other components (eg, rubber components, polymers, etc.) in asphalt concrete production. The related art in this regard is as follows.

미국특허번호 제3,738,853호는 유황 : 아스팔트의 혼합비(중량 기준)가 적어도 1 : 1로 조절된 유황-아스팔트-골재의 사용을 개시하고 있다. 또한, 미국특허번호 제4,756,763호는 먼저 유황을 용융된 아스팔트와 혼합하여 균일한 혼합물을 형성시킨 후에, 고상 펠렛 형태(아스팔트에 대한 펠렛의 중량비가 적어도 2.3 이상)로 형성시킨 다음, 이러한 고상 펠렛을 현장으로 이송하여 가열 하에서 골재와 혼합함으로써 아스팔트 콘크리트를 제조하는 방법을 개시하고 있다.U.S. Patent No. 3,738,853 discloses the use of sulfur-asphalt-aggregates in which the mixing ratio of sulfur to asphalt (by weight) is at least 1: 1. U.S. Pat. No. 4,756,763 also discloses that first, sulfur is mixed with molten asphalt to form a uniform mixture, and then formed into a solid pellet form (weight ratio of pellets to asphalt is at least 2.3 or more). Disclosed is a method for producing asphalt concrete by transferring to a site and mixing with aggregate under heating.

미국특허번호 제5,672,645호는 유황과 아스팔트를 혼합한 후에 이를 고분자(예를 들면, 우레탄, 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머 등)와 균일하게 혼합시켜 사용성 고분자-아스팔트 블렌드를 제조함으로써 도로 등의 용도에 적용하는 기술을 개시하고 있다. 한편, 미국특허번호 제6,180,697호는 아스팔트를 교반할 수 있을 정도로 가열한 다음, 열가소성 엘라스토머 및 가교 조성물(2-머캅토벤조티아졸 및 유황으로 이루어짐)을 순차적으로 투입하여 교반함으로써 아스팔트-고분자 조성물을 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 상기 아스팔트-고분자 조성물은 골재와 혼합되어 도로 포장 등의 용도에 적용될 수 있다.U.S. Pat.No. 5,672,645 discloses a method for use in road applications by mixing sulfur and asphalt and then uniformly mixing it with polymers (e.g. urethanes, polyesters, thermoplastic elastomers, etc.) to produce usable polymer-asphalt blends. The technique is disclosed. Meanwhile, US Patent No. 6,180,697 discloses an asphalt-polymer composition by heating asphalt so as to be stirred, and then sequentially adding and stirring a thermoplastic elastomer and a crosslinking composition (comprising 2-mercaptobenzothiazole and sulfur). Disclosed is a manufacturing method, wherein the asphalt-polymer composition may be mixed with aggregate and applied to road pavement and the like.

이외에도, 미국특허번호 제6,743,839호는 (A) 아스팔트 90∼99 중량% 및 공 액 디엔 모노머와 유황으로부터 유래된 반복 단위를 갖는 폴리디엔 고무 1∼10 중량%로 이루어지는 개질 아스팔트 시멘트 1∼10 중량%; 및 (B) 골재 90∼99 중량%로 이루어지는 아스팔트 콘크리트를 개시하고 있다. 또한, 일본 특개평 13-348485호는 유황을 첨가한 고무 개질 아스팔트를 개시하고 있다.In addition, US Pat. No. 6,743,839 discloses (A) 1-10% by weight of modified asphalt cement consisting of 90-99% by weight of asphalt and 1-10% by weight of polydiene rubber having a repeating unit derived from conjugated diene monomer and sulfur. ; And (B) asphalt concrete comprising 90 to 99% by weight of aggregate. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 13-348485 discloses a rubber-modified asphalt added with sulfur.

상술한 선행기술은 아스팔트 콘크리트에 순수 유황을 사용하거나, 주로 고무계 성분 또는 고분자를 주된 개질 성분으로 사용하되 추가적으로 유황을 첨가하거나 유황으로 고무 또는 고분자를 개질시킨 기술로 볼 수 있다.The above-mentioned prior art can be seen as a technique in which pure sulfur is used in asphalt concrete, or a rubber-based component or a polymer is mainly used as a main reforming component, but additionally sulfur or a rubber or a polymer is modified with sulfur.

그러나, 순수 유황을 사용하는 기술의 경우, 기계적 물성에 있어서 많은 문제점을 야기하고 있다. 이러한 순수 유황을 결합재로 사용하는 경우에 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 개질재(modifier)로서 특정한 첨가용 화합물을 사용하는 방안이 연구되었다. 특히, 이러한 첨가용 화합물로서, 디시클로펜타디엔은 가격이 저렴하여 경제성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 강도의 발현에 양호한 작용을 하는 것으로 알려져 있다(New Uses of Sulfur-Ⅱ, pp. 68∼77(1978)).However, in the case of using pure sulfur, many problems are caused in mechanical properties. In order to solve the problems caused when using pure sulfur as a binder, a method of using a specific compound for addition as a modifier has been studied. In particular, as such a compound for addition, dicyclopentadiene is known to have a low price and excellent economical efficiency, and to have a good effect on the development of mechanical strength (New Uses of Sulfur-II, pp. 68 to 77 ( 1978).

이와 관련하여, 일본 특공평 2-28529호 및 이의 대응 미국특허번호 제4,391,969호는 유황 및 2∼20 중량%의 시클로펜타디엔 올리고머 혼합물-디시클로펜타디엔을 함유하는 개질제(modifier)를 반응시킨 고분자로 이루어지는 개질유황결합재를 개시하고 있는 바, 이때 상기 개질제 내의 시클로펜타디엔 올리고머의 함량이 적어도 37%일 것을 요구하고 있다. 상기 특허에 따르면, 이러한 개질유황결합재가 아스팔트 용도로 적용될 수 있음이 간략하게 언급되어 있으나, 주로 몰타르 또는 콘크리트에 적용됨을 중심으로 기술하고 있다. 상기 특허에 따르면, 유황 및 개질제의 조성을 가열한 후에 경화시키는 과정을 수반하며, 이때 이러한 시클로펜타디엔 올리고머는 시클로펜타디엔의 3량체(trimer), 4량체(tetramer) 및 5량체(pentamer)와 같이 디시클로펜타디엔 이외의 올리고머를 의미한다. 특히, 개질제로서 디시클로펜타디엔 뿐만 아니라 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 일정 함량 이상으로 첨가하는 점에 그 특징이 있다. In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-28529 and its corresponding US Pat. No. 4,391,969 disclose polymers reacted with a modifier containing sulfur and from 2 to 20% by weight of a cyclopentadiene oligomer mixture-dicyclopentadiene. It discloses a modified sulfur binder consisting of, wherein the content of the cyclopentadiene oligomer in the modifier is required to be at least 37%. According to the patent, it is briefly mentioned that such a modified sulfur binder can be applied for asphalt use, but mainly describes the application to mortar or concrete. According to the patent, a process of heating the composition of sulfur and a modifier is followed by curing, wherein such cyclopentadiene oligomers, such as trimers, tetramers and pentamers of cyclopentadiene, It means oligomers other than dicyclopentadiene. In particular, there is a feature in that not only dicyclopentadiene but also a trimer or more oligomer of cyclopentadiene is added in a predetermined amount or more as a modifier.

이상과 같이, 유황을 시클로펜타디엔계 개질제로 개질시킨 결합재는 종래에는 주로 몰타르 또는 콘크리트에 적용되어 왔다. 또한, 그 적용에 있어서도 일단 별도로 유황 및 디시클로펜타디엔과 같은 개질 성분의 반응 생성물인 결합재를 고상으로 제조한 다음, 추후 골재를 사용하여 콘크리트 등의 건축 또는 토목 자재 용도로 적용 시 가열 하에서 골재와 특정 비율로 혼합하고 냉각하는 방식, 또는 유황, 개질 성분 및 골재를 특정 공정 조건 하에서 일거에 용융 혼합한 후에 냉각하는 방식을 채택하고 있다. 그러나, 고온의 용융된 결합재를 고상으로 냉각시키는 과정은 생산성 및 에너지 효율 면에서 문제점으로 지적되고 있으며, 고상화를 위한 설비투자 역시 제조원가 상승요인으로 작용되고 있는 실정이다. 이는 아스팔트 콘크리트의 제조에 있어서도 문제시되는 현상이다.As described above, the binder in which sulfur is modified with a cyclopentadiene-based modifier has conventionally been mainly applied to mortar or concrete. In addition, in the application thereof, a binder, which is a reaction product of a modified component such as sulfur and dicyclopentadiene, is separately prepared in a solid phase, and then, when the aggregate is used for construction or civil engineering materials such as concrete, A method of mixing and cooling at a specific ratio or by melting and mixing sulfur, modified components and aggregates in one step under specific process conditions is employed. However, the process of cooling the hot molten binder to a solid phase has been pointed out as a problem in terms of productivity and energy efficiency, and facility investment for solidification is also acting as a factor in manufacturing cost. This is a phenomenon that is also a problem in the production of asphalt concrete.

또한, 실제 고상화를 위한 냉각 단계에서 반응생성물이 실온 조건임에도 불구하고 고상으로 존재하기보다는 과냉각된 상태, 즉 점액 상태로 존재하는 경향을 갖는다. 따라서, 과냉각 상태가 해소되어 고상화되기까지 상당한 시간을 요하므로 시간 및 경제성 면에서 심각한 단점을 갖고 있다. 특히, 개질 성분의 함량이 증가할수록 중합 반응이 증가하는 만큼, 이러한 과냉각 현상은 더욱 악화된다.In addition, in the cooling step for actual solidification, the reaction product tends to exist in a supercooled state, that is, in a slime state, rather than in a solid state, even though it is a room temperature condition. Therefore, since the supercooled state requires a considerable time until the solidification is eliminated, there is a serious disadvantage in terms of time and economics. In particular, as the content of the modifying component increases, the polymerization reaction increases, such a supercooling phenomenon becomes worse.

이와 관련하여, 종래 기술의 경우, 액상 형태에 적합한 결합재 제조를 위한 조성, 공정 조건 등에 대하여는 구체적으로 언급하고 있지 않을 뿐만 아니라, 기존의 고상 형태의 결합재 제조에서 고려되지 않은 기술적 과제가 해결될 필요가 있다. 특히, 골재와의 혼합에 앞서 일정 온도 이상에서 저장될 수 있어야 하고, 이러한 저장 기간 동안 물성의 변화를 최대한 억제할 수 있는 방안이 고려되어야 한다. 또한, 종종 전술한 고상 개질유황결합재에서 나타나는 문제점을 감수하고라도 이러한 액상 개질유황결합재를 고상으로 저장·이송하는 것이 요구되는 경우가 있는 바, 이러한 액상 개질유황결합재가 고상화를 위한 냉각 과정에서 과냉각과 같은 현상이 최대한 억제될 수 있는 성상을 갖도록 하는 것도 중요한 고려 요소이다. In this regard, in the case of the prior art, not only does not specifically mention the composition, process conditions, etc. for manufacturing a binder suitable for the liquid form, but also a technical problem that is not considered in manufacturing a conventional solid form binder needs to be solved. have. In particular, it should be able to be stored above a certain temperature prior to mixing with the aggregate, and the way to suppress the change of physical properties as much as possible during this storage period should be considered. In addition, it is often required to store and transport the liquid reformed sulfur binder as a solid phase even in view of the above-described problems in the solid reformed sulfur binder. The liquid reformed sulfur binder is supercooled during the cooling process for solidification. It is also an important consideration to ensure that the same phenomenon can be suppressed as much as possible.

상기의 점을 고려하여, 본 출원인은 국내특허출원번호 제2005-23423호에서 종래에 알려진 결합재 및 고상 개질유황결합재와 동등 이상의 기계적 물성을 나타내면서, 액상 저장 과정에서 점도 등의 물성 변화가 최대한 억제할 수 있고, 경우에 따라 고상으로 전환시 과냉각 현상이 효과적으로 억제된 개질유황결합재 및 이의 제조방법을 개시하고 있다. 또한, 본 출원인의 국내특허출원번호 제2005-34898호는 상기 특허에서 개시된 개질유황결합재를 사용한 몰타르 및 콘크리트를 개시하고 있다.In view of the above, the present applicant exhibits mechanical properties equivalent to those of the conventionally known binders and solid-state modified sulfur binders in Korean Patent Application No. 2005-23423, and the change of physical properties such as viscosity in the liquid storage process can be suppressed as much as possible. In some cases, a modified sulfur binder and a method for producing the same are disclosed, in which a supercooling phenomenon is effectively suppressed when converted to a solid phase. In addition, the applicant's Korean Patent Application No. 2005-34898 discloses mortar and concrete using the modified sulfur binder disclosed in the patent.

그러나, 상술한 결합재가 아스팔트에서도 그 장점이 최대한 발휘되고, 아스팔트 콘크리트에 요구되는 다양한 기계적 물성 및 화학적 물성을 만족시키도록 각종 골재와의 혼합비 등의 조건을 보다 구체적으로 규명할 필요가 있다.However, it is necessary to more specifically identify the conditions such as the mixing ratio with various aggregates in order that the above-described binder material exhibits its advantages even in asphalt to the maximum and satisfies various mechanical and chemical properties required for asphalt concrete.

종래에 알려진 일반 아스팔트 콘크리트 및 유황 성분을 주된 결합재 성분으로 사용한 선행기술의 단점을 극복하기 위하여, 본 발명자들은 국내특허출원번호 제2005-23423호에 개시된 개질유황결합재를 기초로 하여 우수한 기계적, 그리고 화학적 물성을 갖는 개질유황 아스팔트 및 이로부터 제조되는 아스팔트 콘크리트를 개발하게 된 것이다.In order to overcome the shortcomings of the prior art using conventional asphalt concrete and sulfur components known in the prior art as the main binder components, the present inventors have made excellent mechanical and chemical based on the modified sulfur binder disclosed in Korean Patent Application No. 2005-23423. It is to develop a modified sulfur asphalt having physical properties and asphalt concrete prepared therefrom.

따라서, 본 발명의 목적은 액상에서도 종래의 고상의 개질유황결합재와 동등 이상의 기계적 물성을 나타내면서, 액상 유지 과정에서 점도와 같은 물성의 변화가 최대한 억제될 수 있고, 특별히 고상화가 요구되는 경우에 있어서는 냉각 과정 중 과냉각 현상을 최대한 억제될 수 있는 저장·이송이 가능한 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to show the mechanical properties equivalent to those of the conventional solid-state modified sulfur binder in the liquid phase, while the change in physical properties such as viscosity in the liquid phase holding process can be suppressed as much as possible, and cooling is particularly required when solidification is required. It is to provide an asphalt composition and a asphalt concrete containing the modified sulfur binder that can be stored and transported to minimize the supercooling phenomenon during the process.

본 발명의 다른 목적은 상기 아스팔트 조성물을 이용하여 아스팔트 콘크리트를 효과적으로 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for effectively producing asphalt concrete using the asphalt composition.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 면에 따르면, 유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 실질적으로 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하며, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위인 개질유황결합재 및 아스팔트를 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, melting of 96 to 98% by weight of sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier substantially free of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene Asphalt comprising a reaction product under the conditions, comprising a modified sulfur binder and asphalt in which the tetragonal crystal content of sulfur is in the range of 40 to 80% by weight in the reaction product in a weight ratio of 2: 8-5: 5. A composition is provided.

본 발명의 제2 면에 따르면, (A) 아스팔트 조성물 2∼10 중량% 및 (B) 골재 90∼98 중량%를 포함하며, According to a second aspect of the invention, it comprises (A) 2 to 10% by weight asphalt composition and (B) 90 to 98% by weight aggregate,

상기 아스팔트 조성물은 (ⅰ) 유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 실질적으로 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하며, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위인 개질유황결합재 및 (ⅱ) 아스팔트가 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트가 제공된다.The asphalt composition comprises (i) a reaction product under melting conditions of 96 to 98% by weight sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier that is substantially free of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene. A modified sulfur binder having a tetragonal crystal content of sulfur in the reaction product in the range of 40 to 80% by weight, and (ii) asphalt concrete, characterized in that the asphalt consists of a weight ratio of 2: 8-5: 5.

본 발명의 제3 면에 따르면, According to a third aspect of the invention,

a) 개질 유황 결합재 및 아스팔트를 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 가열 혼합 조건 하에서 용융 혼합하여 아스팔트 조성물을 제조하는 단계; 및a) melt-mixing the modified sulfur binder and asphalt at a weight ratio of 2: 8-5: 5 under heat-mixing conditions to prepare an asphalt composition; And

b) 상기 아스팔트 조성물 2∼10 중량%에 골재 90∼98 중량%를 가열 혼합 조건 하에서 혼합하는 단계;b) mixing 90 to 98 wt% of the aggregate with 2 to 10 wt% of the asphalt composition under heat mixing conditions;

를 포함하며, 상기 아스팔트 조성물은 (ⅰ) 유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 실질적으로 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하며, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위인 개질유황결합재 및 (ⅱ) 아스팔트가 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 이루어진 것임을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트의 제조방법이 제공된다. Wherein the asphalt composition comprises (i) a reaction product under melting conditions of 96 to 98% by weight of sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier that is substantially free of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene. Including the modified sulfur binder in the reaction product in the tetragonal crystal content of sulfur in the range of 40 to 80% by weight and (ii) Asphalt production of asphalt concrete, characterized in that consisting of a weight ratio of 2: 8-5: 5. A method is provided.

본 발명의 제4 면에 따르면, 아스팔트, 개질유황결합재 및 골재를 가열 혼합 조건 하에서 혼합하는 단계를 포함하며, According to a fourth aspect of the present invention, the method includes mixing asphalt, modified sulfur binder and aggregate under heat mixing conditions,

상기 개질유황결합재는 유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상 의 올리고머를 실질적으로 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하며, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위이고,The reformed sulfur binder comprises a reaction product under melting conditions of 96 to 98% by weight sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier substantially free of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene. The tetragonal crystal content of sulfur in the product ranges from 40 to 80% by weight,

상기 아스팔트 및 개질유황결합재의 중량비는 2 : 8∼5 : 5이고, 그리고The weight ratio of the asphalt and the modified sulfur binder is 2: 8 to 5: 5, and

상기 혼합물 내에서 상기 아스팔트 및 개질유황결합재로 이루어지는 아스팔트 조성물, 그리고 골재의 함량이 각각 2∼10 중량% 및 90∼98 중량%인 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트의 제조방법이 제공된다. Asphalt composition consisting of the asphalt and the modified sulfur binder in the mixture, and the method for producing asphalt concrete, characterized in that the content of the aggregate is 2 to 10% by weight and 90 to 98% by weight, respectively.

이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다.Hereinafter, the present invention can be achieved by the following description with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 있어서, "액상에서의 저장 안정성"은 제조된 액상의 개질유황결합재의 가장 중요한 물성 중 하나인 점도를 중심으로 설명되며, 구체적으로는 제조된 개질유황결합재의 저장 온도 범위에서 최대한 점도 특성이 안정적으로 유지될 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서, "시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 실질적으로 함유하지 않는"이라는 표현은 개질제 내에서 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머가 불순물로서 최대 0.5 중량%, 바람직하게는 최대 0.2 중량%까지 함유될 수 있음을 의미한다. In the present invention, the "storage stability in the liquid phase" is described based on the viscosity, which is one of the most important physical properties of the produced reformed sulfur binder in the liquid phase, specifically, the maximum viscosity characteristics in the storage temperature range of the produced reformed sulfur binder This means that it can be kept stable. In addition, in the present invention, the expression “substantially free of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene” indicates that at most 0.5 wt%, preferably at most 0.2, of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene as impurities in the modifier. It can be contained by weight percent.

한편, 본 발명에 있어서, 아스팔트 콘크리트(asphalt concrete)는 통상 아스콘으로 알려져 있으며, 이외에도 아스팔트, 아스팔트 혼합물, HMA(hot mix asphalt) 등으로 지칭되고 있다. 일반적으로, 아스팔트 콘크리트는 아스팔트 (asphalt)와 골재(굵은 골재 및/또는 잔 골재)를 가열 혼합한 것을 의미하며, 경우에 따라서는 포장용 필러(예를 들면, 석분과 같은 미네랄 필러)를 더 추가할 수 있으며 도로포장 또는 주차장 등에 적용되고 있다. 또한, 사용목적, 용도, 기능, 공법 등에 따라 다양하게 구분되고 있다.On the other hand, in the present invention, asphalt concrete (asphalt concrete) is commonly known as asphalt, in addition to asphalt, asphalt mixture, HMA (hot mix asphalt) and the like. In general, asphalt concrete refers to heat-mixing asphalt (asphalt) and aggregates (coarse aggregates and / or fine aggregates), and in some cases, additional packing fillers (eg, mineral fillers such as stone powder) may be added. It is applied to road pavement or parking lot. In addition, it is variously classified according to the purpose of use, use, function, construction method, and the like.

개질유황결합재Reformed Sulfur Binder

전술한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 개질유황결합재는 국내특허출원번호 제2005-23423호에 개시된 것으로서, 본 발명의 참고문헌으로 포함된다. 이에 대한 설명은 하기와 같다:As described above, the modified sulfur binder used in the present invention is disclosed in Korean Patent Application No. 2005-23423, which is included as a reference of the present invention. The explanation is as follows:

본 발명에 따라 제공되는 개질유황결합재는 유황을 소량의 개질제와 용융 조건 하에서 반응시킨 것으로서, 상기 반응 결과 폴리설파이드가 생성되어 개질에 따른 물성 향상 효과를 부여한다. 이와 관련하여, 보다 구체적인 반응 메커니즘은 미국특허번호 제4,311,826호에 설명되어 있으며, 상기 선행문헌 역시 본 발명에 있어서 참고 문헌으로 포함된다.The reformed sulfur binder provided in accordance with the present invention is a reaction of sulfur with a small amount of modifier under melting conditions, and as a result of the reaction, polysulfide is produced to give a physical property improving effect according to the reforming. In this regard, more specific reaction mechanisms are described in US Pat. No. 4,311,826, which is also incorporated by reference in the present invention.

본 발명에 따르면, 개질유황결합재 제조를 위하여 사용될 수 있는 유황은 통상적인 유황 원소를 사용할 수 있으며, 특히 원유의 정제 과정으로부터 유래하는 유황 또는 광산으로부터 유래하는 천연유황을 사용할 수 있다.According to the present invention, sulfur which can be used for the production of reformed sulfur binders may use conventional sulfur elements, and in particular, sulfur derived from the refining process of crude oil or natural sulfur derived from mines.

유황 개질을 위하여 사용되는 개질제는 디시클로펜타디엔계 개질제이다. 이러한 개질제는 개질 성분으로 디시클로펜타디엔(DCP)을 포함하며, 상기 디시클로펜타디엔에 시클로펜타디엔(CP) 및/또는 이들의 유도체(예를 들면, 메틸시클로펜타디엔(MCP), 메틸디시클로펜타디엔(MDCP))를 선택적으로 더 함유할 수 있다(예를 들 면, DCP 이외의 개질 성분은 전체 개질 성분 중 약 20 중량% 이하일 수 있음). 또한, 상기 개질제는 디펜텐, 스티렌모노머, 비닐톨루엔 등과 혼합된 형태로 제공될 수도 있다. 특히 주목해야할 사항은 상기 개질제 내에 전술한 선행기술, 예를 들면 미국특허번호 제4,311,826호 및 제4,391,969호에서 개시된 바와 달리, 의도적으로 특정 함량 이상의 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 함유하지 않고, 오히려 이러한 올리고머를 실질적으로 함유하지 않는 형태의 개질제를 사용해도 의도하는 기술적 특징을 달성할 수 있다는 점이다. 따라서, 본 발명은 개질 성분으로서 디시클로펜타디엔 단독 사용이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 특히, 상기 개질제는 개질 성분이 전형적으로 바람직하게는 적어도 약 80 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 98 중량%의 순도를 갖는 형태로 제공될 수도 있다. 이러한 형태의 개질제의 예시적인 조성의 경우, 디시클로펜타디엔 약 65∼75 중량%, 시클로펜타디엔 약 10∼20 중량%, 이들의 유도체(MCP, MDCP 등) 약 10∼20 중량%, 그리고 기타 성분 약 0.1∼1.5 중량%이다.Modifiers used for sulfur reforming are dicyclopentadiene-based modifiers. Such modifiers include dicyclopentadiene (DCP) as a modifier and include cyclopentadiene (CP) and / or derivatives thereof (e.g., methylcyclopentadiene (MCP), methyldicyte) in the dicyclopentadiene. Clopentadiene (MDCP)) may optionally be further contained (e.g., a modification component other than DCP may be up to about 20% by weight of the total modification component). In addition, the modifier may be provided in the form of a mixture of dipentene, styrene monomer, vinyl toluene and the like. Of particular note is that the modifier does not intentionally contain at least a certain amount of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene, rather than as disclosed in the foregoing prior arts, for example US Pat. Nos. 4,311,826 and 4,391,969, rather The use of modifiers in a form that is substantially free of such oligomers can also achieve the intended technical features. Therefore, it is to be understood that the present invention enables the use of dicyclopentadiene alone as a modifying component. In particular, the modifier may be provided in a form in which the modifying component typically has a purity of preferably at least about 80% by weight, more preferably at least 90% by weight, and most preferably at least 98% by weight. For exemplary compositions of this type of modifier, about 65-75 wt% dicyclopentadiene, about 10-20 wt% cyclopentadiene, about 10-20 wt% derivatives thereof (MCP, MDCP, etc.), and others About 0.1-1.5 weight percent of the component.

종래 기술의 경우, 정유공장 나프타 분해 공정의 크래커 잔류물 등 정제되지 않은 유분을 사용하여 제조과정 또는 사용과정 중에 역한 냄새의 발생을 야기하고, 분석하기 곤란한 여러 가지 물질로 인하여 반응조건 및 생성물 성상과의 관계를 충분히 입증하기 곤란하였다. 그러나, 본 발명의 경우에는 비교적 정제된 디시클로펜타디엔를 사용함으로써 이와는 차별화된다. In the prior art, the use of unrefined fractions, such as cracker residues in refinery naphtha cracking processes, leads to the generation of adverse odors during manufacturing or use, and due to various substances that are difficult to analyze, It was difficult to fully prove the relationship of. However, in the case of the present invention, it is differentiated by using relatively purified dicyclopentadiene.

한편, 본 발명에 따르면, 개질유황결합재 제조 시 유황과 개질제와의 중합에 의한 발열반응으로 인하여 반응물의 급격한 온도상승이 일어난다. 이로 인하여 부 생성물의 형성 및 런어웨이(run-away) 반응이 야기될 수 있는 바, 이를 방지하기 위하여 개질제를 서서히 일정량으로 투입하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 일단 유황을 약 140℃로 용융시킨 후에 개질제를 서서히 투입하고, 약 135∼145℃의 용융 조건 하에서(바람직하게는, 교반 하에서) 반응시킨다. 이때, 반응시간은 개질제의 사용량 등에 따라 조절되는데, 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 약 40∼80 중량%, 바람직하게는 약 60∼80 중량%의 범위가 되는 시점까지 반응시킨다. 특히, 본 발명에서 유황의 사방정계 결정 함량을 전술한 범위로 한정하는 이유는 상기 범위 내에서 유황의 화학개질 정도가 결합제로서의 원하는 물성 및 성능으로 발현할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 유황 및 디시클로펜타디엔계 개질제를 97:3으로 사용한 경우에는 약 140℃에서 전형적으로 약 1∼3시간 정도 경과한 후에 상기 사방정계 결정의 함량 범위에 도달할 것이다.On the other hand, according to the present invention, a rapid temperature rise of the reactants occurs due to the exothermic reaction by polymerization of sulfur and the modifier in the production of the modified sulfur binder. This may cause the formation of side products and run-away reactions, it is preferred to slowly add a certain amount of modifier to prevent this. For example, once the sulfur is melted to about 140 ° C., the modifier is slowly added and reacted under melting conditions of about 135 to 145 ° C. (preferably with stirring). At this time, the reaction time is controlled according to the amount of the modifier used, the reaction product is reacted to the point where the tetrahedral crystal content of sulfur in the reaction product is in the range of about 40 to 80% by weight, preferably about 60 to 80% by weight. In particular, the reason why the tetragonal crystal content of sulfur in the present invention is limited to the aforementioned range is because the chemical modification degree of sulfur can be expressed in the desired physical properties and performance as a binder within the above range. For example, when sulfur and dicyclopentadiene-based modifiers are used at 97: 3, the content range of the tetragonal crystals will be reached after typically about 1 to 3 hours at about 140 ° C.

이와 관련하여, 사방정계 결정의 함량은 고상을 전제로 하는 개념으로 이해될 수 있으나, 실제 고상의 개질유황결합재 내의 사방정계 결정 함량을 DSC(differential scanning calorimeter) 등의 장치를 이용하여 측정하는 과정에서 용융이 수반되므로, 액상의 개질유황결합재에도 특별한 무리 없이 적용될 수 있다. In this regard, the content of the tetragonal crystal may be understood as a concept based on the solid phase, but in the process of measuring the tetragonal crystal content in the modified sulfur binder using solid phase scanning calorimeter (DSC), etc. Since it involves melting, it can be applied to liquid reformed sulfur binders without any particular difficulty.

상기 반응 생성물은 반응 완료 시 바람직하게는 약 10∼800 cP, 보다 바람직하게는 약 10∼100 cP의 점도(135℃ 기준)를 나타낸다.The reaction product preferably exhibits a viscosity (based on 135 ° C.) of about 10 to 800 cP, more preferably about 10 to 100 cP, upon completion of the reaction.

본 발명에 따르면, 상기 개질제의 사용량은 반응물의 전체 중량을 기준으로 약 2∼4 중량%, 보다 바람직하게는 약 2∼3 중량%, 가장 바람직하게는 약 3 중량% 수준으로 사용된다. 만약 2중량% 미만의 개질제를 사용할 경우, 반응 진척도의 기 준을 제시하는 반응 생성물 내의 사방정계 결정의 함량이 반응 전의 유황과 특별히 차별화되지 않기 때문에 폴리설파이드의 함량이 전술한 범위에 미달되는 바, 의도하는 유황 개질의 효과를 기대하기 곤란하다. 반면, 개질제의 사용량이 4 중량%를 초과할 경우에는 액상 저장과정(예를 들면, 전형적인 저장 온도인 130∼140℃에서 저장할 경우)에서 지속적인 중합반응 등에 의하여 현격한 점도 상승을 야기한다. According to the present invention, the amount of the modifier is used at a level of about 2 to 4% by weight, more preferably about 2 to 3% by weight, and most preferably about 3% by weight, based on the total weight of the reactants. If less than 2% by weight of modifier is used, the content of polysulfide is less than the above-mentioned range because the content of tetragonal crystals in the reaction product which indicates the standard of reaction progress is not particularly differentiated from sulfur before the reaction. It is difficult to expect the effect of the intended sulfur modification. On the other hand, when the amount of the modifier exceeds 4% by weight, it causes a sharp increase in viscosity due to continuous polymerization during liquid phase storage (for example, when stored at 130 to 140 ° C, which is a typical storage temperature).

이와 관련하여, 흥미로운 사실은 개질제의 사용량이 4 중량%를 초과한 경우에도 반응 생성물 내에서 유황의 사방정계 함량이 요구되는 수준을 충족할 수 있음에도 불구하고, 본 발명과 같이 한정하는 범위(2∼4 중량%)와 대비하면, 액상 저장 과정에서 시간에 따라 현저한 점도 상승을 초래한다는 점이다. 이는 본 발명이 개질제로서 디시클로펜타디엔을 단독으로 사용하는 경우에도 그 사용량을 특정한 범위로 조절함으로써 개질유황결합재의 액상 저장 안정성이 확보됨을 의미하며, 고상의 개질유황결합재 제조를 전제로 하여 반응 생성물의 점도를 일정하게 유지하기 위하여 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 상당한 량으로 사용할 것을 요구하는 종래의 선행기술과는 상이하다.In this regard, it is interesting to note that even when the amount of the modifier exceeds 4% by weight, even though the tetragonal content of sulfur in the reaction product can meet the required level, the range defined in the present invention (2 to 4% by weight) results in a significant viscosity increase over time in the liquid storage process. This means that even when dicyclopentadiene is used alone as the modifier, the liquid storage stability of the reformed sulfur binder is ensured by adjusting the amount thereof to a specific range, and the reaction product is based on the preparation of the solid reformed sulfur binder. It differs from the prior art which requires the use of a considerable amount of oligomers of at least trimers of cyclopentadiene to maintain a constant viscosity of.

특히, 후술하는 바와 같이, 액상으로 제조된 개질유황결합재를 고상화시키는 과정에서 4 중량%를 초과하는 경우에는 생성물의 과냉각(super-cooling) 현상을 유발하는 요인으로 작용하여 요구 수준의 경도를 달성하기 위하여 유황의 융점보다 현저히 낮은 온도, 예를 들면 상온에서조차 단시간에 고상화가 이루어지지 않고, 실제 많은 시간을 방치해야 하는 문제점을 야기한다.In particular, as described below, when the modified sulfur binder prepared in the liquid phase exceeds 4% by weight in the process of causing a super-cooling phenomenon of the product to achieve the required level of hardness For this reason, the solidification is not performed in a short time even at a temperature significantly lower than the melting point of sulfur, for example, at room temperature, and causes a problem of leaving a lot of time in fact.

본 발명에 따르면, 최종 생성물인 개질유황결합재의 적용 분야의 요구 특성 등을 고려하여 다양한 첨가 성분을 1 또는 2 이상 사용할 수 있다.According to the present invention, one or two or more of various additives may be used in consideration of characteristics required in the field of application of the modified sulfur binder, which is a final product.

이와 관련하여, 반응 과정에서 분산도를 높이기 위하여 초과첨가물(super-addition)로서 유황과 개질제의 총 중량을 기준으로 약 0.1∼5 중량%의 카본 또는 카본블랙과 같은 가소제(plasticizer)를 추가적으로 사용할 수 있다. 또한, 건축 또는 토목 자재에 미감 또는 식별 기능을 요구하는 추세에 부응하여, 당업계에서 알려진 여러 가지 안료, 특히 무기 안료(예를 들면, 산화철 등)를 역시 유황과 개질제의 총 중량을 기준으로 약 0.1∼5 중량% 첨가하여 다양한 색상의 개질유황결합재를 제조할 수 있다. 이외에도, 유황 자체가 갖는 자극적인 냄새로 인한 불쾌감을 감소시키기 위하여 방향 목적으로 상기 반응 과정에서 이소아밀아세테이트 또는 페네틸알코올, 바람직하게는 페네틸알코올을 유황과 개질제의 총 중량을 기준으로 약 0.01∼2 중량% 더 첨가할 수 있다. 이와 같이, 방향 성분이 첨가된 개질유황결합재는 제조 또는 시공 시 바닐라향, 장미향 등을 부여함으로써 작업성 등을 향상시킬 수 있다. In this connection, about 0.1 to 5% by weight of a plasticizer such as carbon or carbon black may be additionally used as a super-addition to increase the dispersion in the reaction process, based on the total weight of sulfur and modifier. have. In addition, in response to the trend of requiring aesthetic or identification capabilities in construction or civil engineering materials, various pigments known in the art, in particular inorganic pigments (eg iron oxide, etc.), are also based on the total weight of sulfur and modifiers. By adding 0.1 to 5% by weight, modified sulfur binders of various colors can be prepared. In addition, isoamyl acetate or phenethyl alcohol, preferably phenethyl alcohol, in the reaction process for the purpose of fragrance in order to reduce the discomfort due to the irritating smell of sulfur itself, based on the total weight of sulfur and modifier, 2 weight percent may be added. As such, the modified sulfur binder to which the aromatic component is added may improve workability by providing vanilla, rose, and the like during manufacture or construction.

상술한 바와 같이, 유황과 개질제의 반응에 따라 얻어진 반응생성물의 액상에서의 저장·이송 온도는 바람직하게는 약 130∼140℃, 보다 바람직하게는 약 135℃ 수준이다. 예를 들면, 약 130℃에서 2주간의 액상 저장 시 상기 액상 개질유황결합재의 점도 범위는 바람직하게는 약 10∼1000 cP, 보다 바람직하게는 약 10∼500 cP 수준이다.As described above, the storage / transport temperature in the liquid phase of the reaction product obtained by the reaction of sulfur and the modifier is preferably about 130 to 140 ° C, more preferably about 135 ° C. For example, the viscosity range of the liquid reformed sulfur binder during two weeks of liquid storage at about 130 ° C. is preferably about 10-1000 cP, more preferably about 10-500 cP.

또한, 본 발명에 있어서, 액상의 개질유황결합재의 저장·이송 온도는 전술한 유황과 개질제의 반응 온도에 비하여 약 2∼5℃ 낮게 설정하는 것이 바람직하 다. 예를 들면, 반응온도가 약 140℃인 경우, 저장 온도는 약 135℃ 수준이다.In addition, in the present invention, it is preferable that the storage / transfer temperature of the liquid reformed sulfur binder is set to about 2 to 5 ° C. lower than the reaction temperature of the sulfur and the modifier described above. For example, when the reaction temperature is about 140 ° C., the storage temperature is at about 135 ° C. level.

한편, 본 발명에서 사용 가능한 액상의 개질유황결합재는 장거리 수송 또는 소량 사용을 목적으로 하는 경우에 있어서, 고상화된 형태로 변형시킬 수 있다. 즉, 유황 및 개질제의 용융된 반응생성물을 비커 마이크로경도수가 약 15∼30, 바람직하게는 약 20∼30으로 도달할 때까지 냉각시킨다. 이와 관련하여, 본 발명에서 사용 가능한 유황개질결합재는 유황과 개질제를 용융 조건 하에서 반응시킨 액상의 생성물 또는 이를 액상으로 저장시킨 형태, 또는 상술한 바와 같이 고상화된 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. On the other hand, the liquid reformed sulfur binder material usable in the present invention can be transformed into a solidified form in case of long-distance transport or small amount use. That is, the molten reaction product of sulfur and modifier is cooled until the beaker microhardness reaches about 15-30, preferably about 20-30. In this regard, the sulfur reforming binder usable in the present invention should be understood to include a liquid product in which sulfur and a modifier are reacted under melting conditions, or a form in which it is stored as a liquid, or a solidified form as described above.

본 발명의 바람직한 태양에 따르면, 일단 반응 후 또는 저장 중에 있는 액상의 개질유황결합재를 반응기, 저장탱크 또는 별도의 설비 내에서 약 120∼125℃, 보다 바람직하게는 약 125℃ 전후로 냉각시킨 후에 이를 진행하는 컨베이어 스틸 벨트와 같은 이송 수단 상에 분배기 또는 depositer로부터 떨어뜨리고 상기 컨베이어 벨트 형태의 진행에 따라 냉각시킨다. 이때, 컨베이어 벨트 상의 냉각 분위기는 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면 상온도 가능하다. 이러한 태양의 경우, 과냉각 현상의 악화를 추가적으로 억제할 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 상기 태양에 따라 제조되는 고상의 개질유황결합재는 냉각과정 중 플레이크 형태 등으로 자체 입자화되는 경향을 갖기 때문에 취급 면에서 유리하다. 이외에도, 반구, 펠렛 등의 형태로 냉각시킬 수도 있다.According to a preferred aspect of the present invention, once the liquid reformed sulfur binder is reacted after or in storage in a reactor, a storage tank or a separate facility, it is cooled to about 120 to 125 ° C, more preferably about 125 ° C. It is separated from the distributor or depositer on a conveying means, such as a conveyor steel belt, and cooled as the conveyor belt progresses. At this time, the cooling atmosphere on a conveyor belt is not specifically limited, For example, normal temperature is possible. This aspect has the advantage of further suppressing the deterioration of the supercooling phenomenon. In particular, the solid-state modified sulfur binder prepared according to the above aspect is advantageous in terms of handling since it has a tendency to self-granulate in the form of flakes during cooling. In addition, it can also cool in the form of hemispheres, a pellet, etc.

아스팔트asphalt

본 발명에 있어서, 아스팔트는 당업계에서 각종 토목용, 특히 도로 포장 용 도에서 사용되는 종류가 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 아스팔트는 통상적으로 상온에서는 고체 또는 반고체(semi-solid) 상태로 존재하나, 가열시 용융 액상화되는 성질을 갖고 있다. 석유계 아스팔트의 경우, 정유공정의 다양한 종류의 직류(straight-run) 아스팔트가 그대로 사용되거나, 또는 상기 직류 아스팔트를 파라핀 증류액(distillate), 방향족, 나프텐계 유분 또는 이들의 혼합물로 희석시킨 희석 아스팔트가 사용될 수 있다. 아스팔트는 널리 단단한 정도를 기준으로 하여 여러 등급으로 구분되며, 이와 관련하여 침입도(penetration), 점도 및 공용성 등급이 있다. In the present invention, asphalt may be used in the art in various kinds of civil engineering, in particular road pavement for use without particular limitation. Asphalt is generally present in a solid or semi-solid state at room temperature, but has a property of melt liquefaction upon heating. In the case of petroleum-based asphalt, various types of straight-run asphalt of the refinery process are used as it is, or diluted asphalt obtained by diluting the DC asphalt with paraffin distillate, aromatic, naphthenic oil, or a mixture thereof. Can be used. Asphalt is divided into several grades on the basis of its predominance of hardness, and in this regard, there are penetration, viscosity and compatibility grades.

아스팔트 침입도 등급은 ASTM D 946 (KS M 2208)에 규정되어 있는데, 이는 아스팔트의 침입도 시험결과를 이용해서 아스팔트를 분류하는 방법이다. 즉, 표준 침을 기준 온도에서 규정된 하중 및 시간 동안 아스팔트에 관입시켜, 그 관입량을 아스팔트의 침입도로 규정하는 시험이다. 보다 구체적으로, 25℃에서 아스팔트의 경도를 나타내는 지수로서, 아스팔트에 규정된 침의 바늘로 100g의 힘으로 5초 동안 눌렀을 때의 침의 관입 깊이를 0.1㎜ 단위로 나타낸 값으로 이 값이 작을수록 단단한 아스팔트를 의미한다. 상기 침입도에 의한 등급에는 40-50, 60-70, 85-100, 120-150, 200-300 등의 5가지 표준 침입도 등급범위가 있다. 따라서, 침입도 40-50의 아스팔트는 침입도 200-300의 아스팔트보다 단단한 아스팔트이다. 국내에서 생산되는 대표적인 도로포장용 아스팔트는 침입도 85-100(AP-3) 및 침입도 60-70(AP-5)의 2종류이다. Asphalt penetration ratings are specified in ASTM D 946 (KS M 2208), which is a method of classifying asphalt using the results of asphalt penetration tests. In other words, the standard needle is introduced into the asphalt for a specified load and time at the reference temperature, and the penetration amount is defined as the penetration of the asphalt. More specifically, it is an index indicating the hardness of asphalt at 25 ° C., which represents the penetration depth of the needle in 0.1 mm units when pressed for 5 seconds with a force of 100 g using the needle of the needle specified in the asphalt. It means hard asphalt. There are five standard invasion grade ranges, such as 40-50, 60-70, 85-100, 120-150, 200-300. Thus, asphalt with a penetration of 40-50 is asphalt that is harder than asphalt with a penetration of 200-300. Representative road paving asphalt produced in Korea is of two types: penetration 85-100 (AP-3) and penetration 60-70 (AP-5).

아스팔트를 등급화하는 다른 방법은 점도를 기준으로 한 것으로서, 이 규정 은 노화이전의 아스팔트의 점도를 기준으로 하거나, 회전박막가열오븐(RTFO) 시험 후의 노화된 아스팔트의 점도를 기준으로 하여 아스팔트의 규격을 나눈다. Another method of grading asphalt is based on viscosity, which is based on the viscosity of the asphalt prior to aging, or on the basis of the viscosity of the aged asphalt after the RTFO test. Divide

이외에도, 기언급한 바와 같이 아스팔트의 포장의 공용성을 기준으로 하는 방법 등이 알려져 있다. In addition, as mentioned above, the method etc. which are based on the commonality of the pavement of asphalt are known.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 전술한 침입도 85-100(AP-3) 또는 침입도 60-70(AP-5)에 해당하는 아스팔트를 사용할 수 있다. 또한, 전형적인 아스팔트의 점도(동점도)의 범위는 135℃에서 약 175∼350 cSt 수준이다.In the present invention, preferably, asphalt corresponding to the above-mentioned invasion degree 85-100 (AP-3) or invasion degree 60-70 (AP-5) can be used. In addition, the range of viscosity (kinematic viscosity) of typical asphalt is at a level of about 175-350 cSt at 135 ° C.

골재aggregate

아스팔트 콘크리트에 사용하는 골재로는 대표적으로 굵은 골재(coarse aggregates) 및 잔골재(finely divided aggregates)가 사용된다. 일반적으로, 골재의 품질 또는 입도는 포장의 성능에 큰 영향을 주며, 산지에 따라 물리-화학적인 특성이 다르다. 일반적으로 굵은 골재는 2.5㎜(No. 8)체에 남는 골재를 의미하는 한편, 잔골재는 2.5㎜체를 통과하고 0.08㎜(No. 200)체에 남는 골재를 의미한다.As aggregate for asphalt concrete, coarse aggregates and finely divided aggregates are used. In general, the quality or particle size of the aggregates has a great impact on the performance of the pavement, and the physical-chemical properties vary from place to place. Generally, coarse aggregates mean aggregates that remain in 2.5 mm (No. 8) sieves, while fine aggregates mean aggregates that pass through 2.5 mm sieves and remain in 0.08 mm (No. 200) sieves.

아스팔트 콘크리트에 사용되는 골재에 대한 입도 또는 품질은 역청포장용으로 사용하기 위한 굵은 골재 및 잔골재에 대하여 규정하고 있는 KS F 2357 규격에 따른다. KS F 2357 규격은 '역청 포장 혼합물용 골재'에 대한 한국산업규격으로써 골재의 품질과 굵은 골재와 잔 골재의 입도에 대하여 규정하고 있다.The granularity or quality of aggregates used in asphalt concrete is in accordance with KS F 2357, which is specified for coarse aggregates and fine aggregates for use in bitumen pavement. The KS F 2357 standard is the Korean industrial standard for 'aggregate for bitumen pavement mixture' and specifies the quality of aggregate and the size of coarse aggregate and fine aggregate.

굵은 골재는 부순 골재(쇄석), 부순 슬래그, 부순 자갈 등으로서, 바람직하게는 점토, 실트, 유기물 등의 유해 물질을 함유하지 않는 것이 바람직하다(KS F 2357 규격 참조). 잔골재는 암석, 자갈 등을 깨어 얻어진 부순 모래(스크리닝스), 자연 모래 또는 이들의 혼합물로서, 먼지, 점토, 유기물 등의 유해물질을 함유하지 않는 것이 바람직하다(KS F 2357 규격 참조). 본 발명에 따르면, 상기 골재 성분은 아스팔트 조성물이 적용되는 구체적인 용도, 제조사, 골재의 산지 및 성상 등에 따라 적절하게 굵은 골재 및/또는 잔골재를 사용할 수 있다.The coarse aggregate is crushed aggregate (crushed stone), crushed slag, crushed gravel, or the like, and preferably contains no harmful substances such as clay, silt, organic matter (see KS F 2357 standard). Fine aggregates are crushed sand (screenings) obtained by breaking rocks, gravel, and the like, natural sand or mixtures thereof, and preferably contain no harmful substances such as dust, clay and organic matter (see KS F 2357 standard). According to the present invention, the aggregate component may be suitably coarse aggregate and / or fine aggregate, depending on the specific use, manufacturer, production site and properties of the aggregate to which the asphalt composition is applied.

필러filler

본 발명에 있어서, 아스팔트 콘크리트 내에 전술한 개질유황결합재, 아스팔트 및 골재 이외에 선택적으로 당업계에서 알려진 필러를 사용할 수 있다. 이러한 필러 성분으로서, 예를 들면 석분(석회 석분), 포틀랜드 시멘트, 소석회, 플라이애쉬, 회수 더스트, 전기로 제강 더스트, 기타 적합한 광물성 물질의 분말을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 필러의 입도 등의 특성은 예를 들면 KS F 3501 규격에 기재되어 있다. 상기 필러 성분은 아스팔트 콘크리트 100 중량부에 대하여 약 1∼5 중량부의 초과 첨가물(super-addition) 형태로 사용 가능하다.In the present invention, fillers known in the art may optionally be used in addition to the above-described modified sulfur binders, asphalt and aggregates in asphalt concrete. As such a filler component, for example, lime powder (lime lime powder), portland cement, slaked lime, fly ash, recovered dust, furnace steelmaking dust, and powders of other suitable mineral substances may be used alone or in combination. Characteristics such as particle size of the filler are described in, for example, the KS F 3501 standard. The filler component may be used in the form of about 1 to 5 parts by weight of super-addition based on 100 parts by weight of asphalt concrete.

한편, 필요에 따라 박리방지제, 섬유성질 보강재, 동결 지연재, 재생용 첨가제 등과 같이 당업계에서 알려진 다양한 첨가 성분을 더욱 사용할 수 있다. 예를 들면, 이러한 기타 첨가제는 아스팔트 콘크리트 100 중량부에 대하여 약 1∼5 중량부의 초과 첨가물 형태로 사용 가능하다.On the other hand, if necessary, various additives known in the art may be further used, such as an anti-peeling agent, a fibrous reinforcement material, a freezing retardant material, and an additive for regeneration. For example, such other additives may be used in the form of about 1 to 5 parts by weight of excess additives based on 100 parts by weight of asphalt concrete.

일반적으로, 아스팔트 콘크리트의 손상은 여러 가지 형태로 나타나게 되는 바, 소성변형 및 균열이 대표적인 손상의 종류이다. 교통수요의 폭증 및 중량화로 인하여 도로포장의 파손이 심화되고 있다. 또한, 일반 아스팔트는 감온성이 크기 때문에 온도에 따른 물성변화가 심하고, 특히 하절기 기온상승으로 인한 점도감소( 유동성)가 크기 때문에 소성변형으로 인한 포장파손을 초래하고 있는 실정이다.In general, the damage of asphalt concrete appears in various forms, plastic deformation and cracks are typical types of damage. Due to the explosive and heavy traffic demand, the road pavement is getting worse. In addition, general asphalt has a high temperature sensitivity, so the physical properties change with temperature, and in particular, due to the large viscosity decrease (fluidity) due to the temperature rise in summer, the situation is causing pavement damage due to plastic deformation.

본 발명은 액상에서의 저장안정성이 우수한 개질유황결합재가 갖는 작업성 등의 장점을 최대한 확보함과 동시에, 이를 일반 아스팔트와 함께 또는 일반 아스팔트를 부분적으로 대체 사용하여 전술한 문제점을 해결하고자 한다.The present invention attempts to solve the above-mentioned problems by using the modified asphalt binder with excellent storage stability in a liquid state as much as possible, and at the same time, using it or partially replacing the general asphalt.

이와 관련하여, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 개질유황결합재 및 아스팔트를 적절한 비율로 혼합한(즉, 일반 아스팔트를 부분적으로 개질유황결합재로 대체한) 것으로서, 아스팔트 조성물 내의 개질유황결합재의 사용량 또는 치환량이 일정 수준 미만인 경우에는 소성변형 저항성 등의 성능에 있어서 일반 아스팔트와 비교하여 의도하는 물성 개선 효과를 달성하기 곤란하다. 반면, 개질유황결합재의 사용량을 증대시킴에 따라 소성변형 저항성 및 간접인장 강도가 증가한다. 그러나, 일정 수준을 초과하여 사용될 경우, 일반 콘크리트와 유사하게 강성의 콘크리트 거동을 나타낼 수 있으므로 아스팔트 콘크리트의 재료로 적합하지 않게 된다. 개질유황결합재의 사용량과 관련한 아스팔트 콘크리트의 물성 변화 경향을 하기 표 1에 나타내었다.In this regard, the asphalt composition according to the present invention is a mixture of the modified sulfur binder and the asphalt in an appropriate ratio (that is, the general asphalt is partially replaced by the modified sulfur binder), and the amount or replacement amount of the modified sulfur binder in the asphalt composition is If less than a certain level, it is difficult to achieve the intended improvement of physical properties compared to general asphalt in the performance such as plastic deformation resistance. On the other hand, as the amount of the modified sulfur binder is increased, the plastic deformation resistance and the indirect tensile strength increase. However, when used in excess of a certain level, it can exhibit a rigid concrete behavior similar to that of ordinary concrete, so it is not suitable as a material for asphalt concrete. The change in the properties of asphalt concrete in relation to the amount of modified sulfur binder is shown in Table 1 below.

개질유황결합재의 사용량(치환량)Usage of substituted sulfur binder (replacement amount) 소량 ⇔ 다량 Small amount ⇔ large amount 경도 소성변형 저항성 간접인장 강도Hardness Plastic Strain Resistance Indirect Tensile Strength 무름 딱딱함 약간 개선됨 커짐 약간 높음 높음  Softness Slightly improved Large Slightly high High

따라서, 최종 아스팔트 콘크리트에서 의도하는 수준의 물성을 고려하여 개질유황결합재의 사용량(치환량)을 조절할 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 개질유황결합재 및 아스팔트의 혼합비는 중량 기준으로 약 2 : 8 내지 약 5 : 5, 바람직하게는 약 3 : 7 내지 약 4 : 6의 범위이다.Therefore, it is necessary to adjust the usage amount (replacement amount) of the modified sulfur binder in consideration of the intended level of physical properties in the final asphalt concrete. According to the invention, the mixing ratio of the modified sulfur binder and asphalt ranges from about 2: 8 to about 5: 5, preferably from about 3: 7 to about 4: 6, by weight.

한편, 본 발명에 따르면, 상술한 개질유황결합재-함유 아스팔트 조성물은 각종 골재와 혼합하여 아스팔트 콘크리트를 형성한다. 이와 관련하여, 아스팔트 콘크리트가 실제 적용되는 용도(예를 들면, 표층 또는 기층) 등의 변수에 따라 상기 아스팔트 조성물과 골재와의 혼합비가 변화할 수 있으나, 아스팔트 콘크리트 내에서 아스팔트 조성물의 함량은 전형적으로 약 2∼10 중량%, 보다 전형적으로는 약 3∼7 중량%(즉, 골재의 함량은 전형적으로 약 90∼98 중량%, 보다 전형적으로는 약 93∼97 중량%)의 범위이면 특별한 문제없이 적용 가능하다.Meanwhile, according to the present invention, the above-described modified sulfur binder-containing asphalt composition is mixed with various aggregates to form asphalt concrete. In this regard, the mixing ratio of the asphalt composition and the aggregate may vary depending on variables such as the application of the asphalt concrete in actual use (eg, surface layer or substrate), but the content of the asphalt composition in the asphalt concrete is typically If it is in the range of about 2 to 10% by weight, more typically about 3 to 7% by weight (ie, the aggregate content is typically about 90 to 98% by weight, more typically about 93 to 97% by weight), no particular problem Applicable

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 전술한 아스팔트 조성물 및 골재의 혼합 비율의 범위 내에서 종래에 사용되는 일반 아스팔트 사용량에 대한 아스팔트 조성물(즉, 개질유황결합재 및 아스팔트)의 최적 사용량을 용이하게 정량화할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, within the range of the mixing ratio of the above-mentioned asphalt composition and aggregate, it is easy to quantify the optimal amount of the asphalt composition (ie, modified sulfur binder and asphalt) with respect to the conventional asphalt amount used conventionally. Can be.

통상적으로, 일반 아스팔트만을 사용한 아스팔트 콘크리트(즉, 일반 아스팔트 및 골재)의 경우, 일반 아스팔트의 함량은 약 1∼9 중량% 수준이다. 그러나, 개질유황결합재의 비중은 일반 아스팔트의 비중보다 약 1.8배정도 크기 때문에 이를 무시할 경우에는 골재를 둘러싸는 아스팔트의 절대량이 부족하여 올바른 포장을 할 수 없다. 따라서, 기존의 일반 아스팔트만을 사용할 경우에 상기 개질유황결합재로 부분적으로 치환함에 있어서, 치환율(즉, 20∼50 중량% 범위 내에서 결정됨)을 먼저 정한 후에 하기 수학식 1에 대입하여 적정 사용량을 구할 수 있다. Typically, for asphalt concrete using only plain asphalt (ie, plain asphalt and aggregate), the content of plain asphalt is on the order of about 1-9 weight percent. However, since the specific gravity of the modified sulfur binder is about 1.8 times larger than that of the general asphalt, if it is ignored, the absolute amount of asphalt surrounding the aggregate is insufficient, so that the pavement cannot be properly packed. Therefore, in the case of using only conventional asphalt, in the partial substitution with the modified sulfur binder, the substitution rate (ie, determined in the range of 20 to 50% by weight) is first determined, and then substituted into the following Equation 1 to obtain an appropriate amount of use. Can be.

A=(18000×B)/(18000-80×C+B×C×0.8) A = (18000 × B) / (18000-80 × C + B × C × 0.8)

상기에서,In the above,

A는 개질유황결합재를 사용할 경우의 아스팔트 조성물의 량(즉, 개질유황결합재+일반 아스팔트; 단위는 중량%)이고,A is the amount of asphalt composition when using a modified sulfur binder (ie, modified sulfur binder + normal asphalt; unit is% by weight),

B는 종래의 아스팔트 콘크리트에서 사용된 일반 아스팔트의 사용량(중량%)이며, 그리고B is the amount (% by weight) of ordinary asphalt used in conventional asphalt concrete, and

C는 치환량(20∼50 중량%)C is substitution amount (20-50 wt%)

예를 들면, 일반 아스팔트 5.8중량%(B)를 사용하고, 개질유황결합재로 30중량%(C)를 치환할 경우, 수학식 1의 계산 결과 아스팔트 조성물의 량은 약 6.6중량%(A)가 된다. 따라서, 하기 수학식 2 및 3에 의하여 각각 개질유황결합재 및 일반 아스팔트의 사용량을 각각 정할 수 있다.For example, when 5.8% by weight (B) of ordinary asphalt is used and 30% by weight (C) is substituted with the modified sulfur binder, the calculation result of Equation 1 indicates that the amount of asphalt composition is about 6.6% by weight (A). do. Therefore, the amounts of the modified sulfur binder and the general asphalt may be determined by Equations 2 and 3, respectively.

D=A×C/100 D = A × C / 100

E= A-D E = A-D

상기에서,In the above,

A 및 C는 전술한 바와 같고,A and C are as described above,

D는 아스팔트 조성물 내의 개질유황결합재 사용량(중량%)이며, 그리고D is the amount of modified sulfur binder used in the asphalt composition (% by weight), and

E는 아스팔트 조성물 내의 일반 아스팔트 사용량(중량%)이다.E is the general asphalt usage (% by weight) in the asphalt composition.

따라서, 종래의 아스팔트 콘크리트에 있어서 일반 아스팔트를 개질유황결합재로 치환한 아스팔트 조성물의 량이 6.6중량%인 경우, 개질유황결합재의 사용량은 상기 수학식 2에 따라 약 2.0 중량%이고, 일반 아스팔트의 량은 수학식 3에 따라 약 4.6 중량%가 된다. Therefore, in the conventional asphalt concrete, when the amount of the asphalt composition in which the general asphalt is replaced with the modified sulfur binder is 6.6 wt%, the amount of the modified sulfur binder is about 2.0 wt% according to Equation 2, and the amount of the general asphalt is According to equation (3) is about 4.6% by weight.

도 1은 상기 수학식 1을 이용하여 종래의 아스팔트 콘크리트 내의 일반 아스팔트의 사용량과 본 발명에 따른 아스팔트 조성물(개질유황결합재+일반 아스팔트)의 사용량과의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the relationship between the amount of general asphalt used in conventional asphalt concrete and the amount of asphalt composition (modified sulfur binder + general asphalt) according to the present invention by using Equation (1).

예를 들면, 일반 아스팔트를 5.8중량% 사용하는 경우(부호 ①), 개질유황결합재로 30중량%(부호 ②)를 치환하고자 한다면, 아스팔트 조성물(개질유황결합재+일반아스팔트)의 사용량은 6.6중량%(부호 ③)임을 알 수 있다.For example, when using 5.8% by weight of ordinary asphalt (symbol ①), if you want to replace 30% by weight (symbol ②) with modified sulfur binder, the amount of asphalt composition (modified sulfur binder + general asphalt) is 6.6% by weight. (Sign ③).

전술한 바와 같이, 아스팔트 콘크리트의 배합식의 경우, 사용되는 골재의 조성, 골재의 산지 등에 따라 상이할 수 있다. 또한, 아스팔트 콘크리트의 제조사에 따라 사용하는 배합식이 다양할 수 있다. 다만, 기층의 경우, KS F 2357에서 언급된 골재번호 '467'을 사용할 경우에는 일반적으로 아스팔트(예를 들면, AP-5)를 약 3.5∼4.0 중량%로 사용하는 한편, 표층의 경우, 골재번호 '78'을 사용할 경우에는 약 5.5∼6.0중량%를 사용한다. 상기 수학식 1 내지 3을 고려할 때, 대표적인 기층 및 표층에 있어서의 아스팔트 콘크리트 조성은 하기 표 2와 같다(개질유황결합재의 치환율: 30중량%).As described above, in the case of the formula of asphalt concrete, it may be different depending on the composition of the aggregate used, the production site of the aggregate. In addition, the formulation used may vary depending on the manufacturer of the asphalt concrete. However, in case of the base layer, when using the aggregate number '467' mentioned in KS F 2357, asphalt (for example, AP-5) is generally used at about 3.5 to 4.0% by weight, while in the case of surface layer, aggregate is used. When using the number '78', use about 5.5 to 6.0% by weight. Considering the above Equations 1 to 3, the asphalt concrete composition in the representative base layer and the surface layer is shown in Table 2 (substitution rate of the modified sulfur binder: 30% by weight).

구분division 성분ingredient 일반 아스팔트 콘크리트(중량%)General asphalt concrete (% by weight) 본 발명의 아스팔트 콘크리트(중량%)Asphalt concrete of the present invention (% by weight) 기층1 Substrate 1 골재 #467Aggregate # 467 96.0∼97.596.0 to 97.5 95.4∼96.095.4-96.0 AP-5AP-5 3.5∼4.03.5 to 4.0 2.8∼3.22.8 to 3.2 개질유황결합재Reformed Sulfur Binder -- 1.2∼1.41.2 to 1.4 표층2 Pave 2 골재 #78Aggregate # 78 94.0∼94.594.0 to 94.5 93.1∼93.793.1 to 93.7 AP-5AP-5 5.5∼6.05.5-6.0 4.4∼4.84.4 to 4.8 개질유황결합재Reformed Sulfur Binder -- 1.9∼2.11.9 to 2.1

1: 표층과 보조기층 사이에 위치하며, 표층에 가해지는 교통 하중을 지지하는 역할을 하고; 1 : located between the surface layer and the auxiliary base layer, and serves to support the traffic load applied to the surface layer;

2: 교통 하중에 접하는 최상부의 층으로 교통 하중을 하층에 분산시키거나 빗물의 침투를 막고 타이어에 마찰력을 제공하는 역할을 함. 2 : It is the uppermost layer in contact with the traffic load, which distributes the traffic load to the lower floor or prevents rainwater from penetrating and provides friction to the tire.

한편, 본 발명에 있어서, 개질유황결합재를 일반 아스팔트 및 골재와 혼합하여 아스팔트 콘크리트를 제조하는 공정은 습식법 및 건식법으로 구분될 수 있다.On the other hand, in the present invention, the process for producing asphalt concrete by mixing the modified sulfur binder with general asphalt and aggregate can be divided into wet and dry methods.

도 2는 본 발명의 일 구체예에 있어서, 습식법에 따라 아스팔트 콘크리트를 제조하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 구체예에 있어서, 건식법에 따라 아스팔트 콘크리트를 제조하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면이다.2 is a view schematically showing a process for producing asphalt concrete according to a wet method in one embodiment of the present invention, Figure 3 is a process for producing asphalt concrete according to a dry method in another embodiment of the present invention It is a figure which shows schematically.

상기 구체예에서, 개질유황결합재를 사용하기 위하여 기존의 아스팔트 콘크리트 플랜트의 아스팔트 저장 탱크 또는 혼합 믹서를 그대로 사용할 수 있으며, 개질유황결합재를 투입하기 위한 별도의 장치 또는 공정만 설치하면 충분하다.In the above embodiment, in order to use the reforming sulfur binder, an asphalt storage tank or a mixing mixer of an existing asphalt concrete plant may be used as it is, and it is sufficient to install only a separate device or process for injecting the reforming sulfur binder.

습식법의 경우, 전술한 혼합 비율로 개질유황결합재 및 아스팔트를 가열 혼합 조건 하에서 용융 혼합하여 아스팔트 조성물을 제조한다. 이때, 개질유황결합재와 아스팔트가 용융되면서 균일하게 혼합할 수 있도록 조건을 설정하는 것이 바람직하며, 예를 들면 혼합 온도를 바람직하게는 약 130∼140℃, 보다 바람직하게는 약 134∼136℃로 설정할 수 있다. 이때, 개질유황결합재는 액상 또는 고상 형태로 저장 탱크에 도입되어 아스팔트와 혼합될 수 있다. 특히, 아스팔트는 약 130∼140℃에서 예열하여 액상 또는 융용된 상태로 도입하는 것이 바람직하다. 저장 탱크 내에서의 혼합 시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 약 3∼5 분이면 적당하다. 그 다음, 저장탱크로부터 아스팔트 조성물을 골재와 함께 또는 순차적으로 혼합 믹서 내로 도입한다. 이때, 혼합 믹서에 도입하기에 앞서 골재를 약 150∼160℃로 예열하는 것이 바람직하다. 그 다음, 골재와의 혼합과정에서 아스팔트 조성물이 용융 상태를 유지할 수 있도록 가열 혼합 조건 하에서 아스팔트 조성물 및 골재를 균일하게 혼합함으로써 아스팔트 및 개질유황결합재가 골재를 충분히 둘러싸는 것이 바람직하다. 상기 혼합 온도는 바람직하게는 약 130∼140℃, 보다 바람직하게는 약 134∼136℃의 온도 조건 하에서 조절되어 가열 아스팔트 콘크리트를 제조한다. 혼합 시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 약 0.5∼3 분이다.In the wet method, the asphalt composition is prepared by melting and mixing the modified sulfur binder and the asphalt under the heat mixing conditions at the aforementioned mixing ratio. At this time, it is preferable to set the conditions so that the modified sulfur binder and the asphalt can be uniformly mixed while being melted. For example, the mixing temperature is preferably set to about 130 to 140 ° C, more preferably about 134 to 136 ° C. Can be. At this time, the reformed sulfur binder may be introduced into the storage tank in a liquid or solid form and mixed with asphalt. In particular, the asphalt is preferably introduced in a liquid or molten state by preheating at about 130 to 140 ℃. Although the mixing time in a storage tank is not specifically limited, It is suitable in about 3 to 5 minutes. The asphalt composition is then introduced into the mixing mixer together with the aggregate or sequentially from the storage tank. At this time, the aggregate is preferably preheated to about 150 to 160 ° C. prior to introduction into the mixing mixer. Then, it is preferable that the asphalt and the modified sulfur binder sufficiently surround the aggregate by uniformly mixing the asphalt composition and the aggregate under the heat mixing conditions so that the asphalt composition can maintain the molten state during the mixing with the aggregate. The mixing temperature is preferably controlled under temperature conditions of about 130 to 140 ° C., more preferably about 134 to 136 ° C. to produce heated asphalt concrete. The mixing time is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 3 minutes.

한편, 건식법의 경우, 상술한 조성범위 내에서 아스팔트, 개질유황결합재 및 골재를 일거에 혼합 믹서에 공급하여 가열 조건, 바람직하게는 약 130∼140℃, 보다 바람직하게는 약 134∼136℃에서 혼합하여 가열 아스팔트 콘크리트를 제조하는 공정이다. 공급되는 아스팔트 및 개질유황결합재의 성상을 비롯하여, 혼합 전에 바람직하게는 골재를 예열하는 점 등은 습식법과 동일하다. 이때, 혼합시간은 바람직하게는 약 0.5∼3 분으로 조절된다.On the other hand, in the dry method, the asphalt, modified sulfur binder and aggregate are supplied to the mixing mixer at once within the above-described composition range and mixed under heating conditions, preferably about 130 to 140 ° C, more preferably about 134 to 136 ° C. By heating asphalt concrete manufacturing process. The properties of the asphalt and modified sulfur binders supplied, and the point of preheating the aggregates, preferably before mixing, are the same as in the wet process. At this time, the mixing time is preferably adjusted to about 0.5 to 3 minutes.

전술한 습식법 및 건식법에서 수반되는 혼합과정은 교반을 수반하는 것이 바람직하다. It is preferable that the mixing process accompanying the above-described wet method and dry method involves stirring.

이하 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to the following Examples.

실시예 1Example 1

하기 표 1에 기재된 조성의 반응물(총 100g 기준)을 사용하여 유황 및 디시클로펜타디엔(DCP)을 반응시켰다. 이때, 반응은 140℃에서 예열 용융된 유황에 디시클로펜타디엔을 서서히 첨가하면서 상기 온도를 유지시켰다. 또한, 유황 및 디시클로펜타디엔의 반응이 발열반응인 점을 고려하여 온도의 급상승이 일어나지 않도록 하였으며, 총 반응시간은 약 3시간이었다. 반응생성물 내의 물성(밀도 및 점도), 및 유황의 사방정계 결정 함량을 하기 표 3에 나타내었다.Sulfur and dicyclopentadiene (DCP) were reacted using reactants of the composition shown in Table 1 (based on 100 g total). At this time, the reaction was maintained at the temperature while slowly adding dicyclopentadiene to the sulfur preheated at 140 ℃. In addition, considering that the reaction of sulfur and dicyclopentadiene is exothermic, the temperature increase was not caused, and the total reaction time was about 3 hours. Physical properties (density and viscosity) in the reaction product, and the tetragonal crystal content of sulfur are shown in Table 3 below.

샘플Sample 조성(중량%)Composition (% by weight) 물성Properties 사방정계 결정의 함량3(중량%)Content of tetragonal crystal 3 (% by weight) 유황brimstone DCPDCP 밀도1 (g/㎤)Density 1 (g / cm 3) 점도2 (cP)Viscosity 2 (cP) 1One 9999 1One 1.921.92 1111 9090 22 9898 22 1.901.90 1313 7878 33 9797 33 1.871.87 2525 6767 44 9696 44 1.861.86 4343 6060 55 9595 55 1.831.83 6565 5252

1: 25℃에서 ASTM D70에 따라 측정되고, 1 : measured according to ASTM D70 at 25 ° C.,

2: 135℃에서 ASTM D4402에 따라 측정되고, 그리고 2 : measured according to ASTM D4402 at 135 ° C., and

3: PerkinElmer사의 상품명 Pyris 6로 측정된 개질유황결합재 내에서의 유황의 사방정계 결정 함량을 의미함. 3 : Mean content of tetragonal crystals of sulfur in the modified sulfur binder measured under the trade name Pyris 6 of PerkinElmer.

실시예 2Example 2

개질제의 사용량이 개질유황결합재의 기계적 물성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 140℃에서 용융된 순수 유황, 그리고 실시예 1 중 용융 상태의 샘플 1, 3 및 5를 냉각하였으며, 시간 경과에 따른 경도(Shore D)를 ASTM 2240에 의하여 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. In order to examine the effect of the amount of the modifier on the mechanical properties of the modified sulfur binder, pure sulfur melted at 140 ° C., and samples 1, 3, and 5 in the molten state of Example 1 were cooled, and the hardness over time. D) was measured according to ASTM 2240. The results are shown in FIG.

상기 도 4로부터 샘플 1은 순수 유황과 같이 시간이 경과할수록 경도가 점차 저하되는 반면, 샘플 3 및 5는 점차 경도가 증가함을 알 수 있다.From FIG. 4, it can be seen that Sample 1 gradually decreases in hardness as time passes, such as pure sulfur, while Samples 3 and 5 gradually increase in hardness.

이와 함께, 샘플 1 및 샘플 3을 상온에서 고형화시킨 후, 그 결정 구조를 전자 현미경을 통하여 관찰하였다. 그 결과를 도 5a 및 도 5b에 각각 나타내었다. In addition, after solidifying sample 1 and sample 3 at room temperature, the crystal structure was observed through the electron microscope. The results are shown in FIGS. 5A and 5B, respectively.

상기 도 5에 따르면, 샘플 1은 매우 불규칙하고 큰 결정이 다수 존재하는 반면, 샘플 3은 상대적으로 결정이 작고, 규칙적인 배열을 갖고 있다. 이는 샘플 1의 경우, 불충분한 개질에 따른 과다한 결정 성장으로 인하여 순수 유황과 유사한 결정구조를 갖는 반면, 샘플 3의 경우, 적절한 량의 개질제 사용으로 인하여 화학적 개질이 충분히 이루어짐으로써 지나친 결정 성장이 완화됨을 가리킨다. 따라서, 샘플 3이 샘플 1에 비하여 추후 성형 시 취성 등에 있어서 우수한 특성을 부여할 수 있음을 알 수 있다.According to FIG. 5, sample 1 has a very irregular and large number of crystals, while sample 3 has a relatively small crystal and has a regular arrangement. This shows that in case of sample 1, crystal structure is similar to that of pure sulfur due to excessive crystal growth due to insufficient reforming, while in case of sample 3, excessive chemical growth is alleviated by sufficient chemical modification by using an appropriate amount of modifier. Point. Therefore, it can be seen that Sample 3 can impart excellent characteristics in brittleness, etc. at the time of forming later than Sample 1.

실시예 3Example 3

실시예 1에 따라 반응시켜 생성된 개질유황결합재(시료 2∼5)를 130℃에서 저장하였으며, 시간 경과에 따른 점도 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 6에 도시하였다. The modified sulfur binder (Samples 2 to 5) produced by the reaction according to Example 1 was stored at 130 ° C., and the viscosity change over time was observed. The results are shown in FIG.

상기 도 6에서 도시된 바와 같이, 개질제로서 디시클로펜타디엔 단독을 사용하더라도 개질제 사용량을 2∼4 중량%로 조절한 경우(샘플 2∼4)에는 액상에서 6주 이상을 저장하더라도 안정화된 점도 특성을 나타내었다. 반면, 개질제로서 5 중량%의 디시클로펜타디엔을 사용한 경우(샘플 5)에는 결합재 내에서의 유황의 사방정계 결정 함량이 52 중량%로서 요구 수준을 만족하고 있음에도 불구하고 액상 저장시 3주 후에는 10000 cP 이상을 나타내었다. 상기 결과를 종합할 때, 개질유황결합재의 액상 저장성에 있어서 개질제의 사용량이 중요한 요소임이 확인되었다. 또한, 샘플 2 및 3이 보다 안정적인 저장성을 나타내고 있는 점에 비추어, 바람직한 개질제의 사용량은 2∼3 중량% 수준임을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, even when dicyclopentadiene alone is used as the modifier, when the amount of modifier used is adjusted to 2 to 4 wt% (samples 2 to 4), even when stored for 6 weeks or more in the liquid phase, stabilized viscosity characteristics Indicated. On the other hand, when 5% by weight of dicyclopentadiene was used as a modifier (Sample 5), after 3 weeks in liquid storage, although the tetragonal crystal content of sulfur in the binder satisfied the required level of 52% by weight, 10000 cP or more. In summary, it has been found that the amount of the modifier used is an important factor in the liquid shelf life of the reformed sulfur binder. In addition, in view of the more stable storage properties of Samples 2 and 3, it can be seen that the preferred amount of modifier is 2 to 3% by weight.

실시예 4Example 4

본 발명에 있어서, 고상화 과정에서의 과냉각의 정도를 평가하기 위하여 실시예 1에 따라 반응을 수행한 후에 140℃의 용융된 반응생성물(샘플 2∼5)로부터 각각 5g의 샘플을 얻어 상온에서 냉각시켜 비커 마이크로경도수가 15(최소)에서 30(최대)에 도달할 때까지 소요되는 시간을 측정하였다. 이때, 비커 마이크로경도수는 Matsuzawa사의 상품명 DMH-1로 측정하였다. 상기 테스트 결과를 하기 표 4에 나타내었다.In the present invention, after evaluating the degree of supercooling during the solidification process, 5 g of samples were respectively obtained from the molten reaction product (samples 2 to 5) at 140 ° C. and cooled at room temperature. The time required for the beaker microhardness to reach 15 (minimum) to 30 (maximum) was measured. At this time, the beaker microhardness number was measured by Matsuzawa brand name DMH-1. The test results are shown in Table 4 below.

샘플Sample 고형화에 소용되는 총 시간(분)Total time spent solidifying (minutes) 22 10∼1510 to 15 33 15∼2015-20 44 20∼3020-30 55 50∼6050 to 60

상기 표에 비추어, 본 발명에 따른 액상의 개질유황결합재에 해당하는 샘플 2∼4가 샘플 5에 비하여 심각한 과냉각 현상을 억제할 수 있기 때문에 고형화에 요구되는 시간이 상당히 낮은 수준임을 확인할 수 있다.In view of the above table, it can be seen that samples 2 to 4 corresponding to the reformed sulfur binder in the liquid phase according to the present invention can suppress the severe supercooling phenomenon compared to sample 5, so that the time required for solidification is considerably low.

실시예 5Example 5

상기 표 1의 샘플 3의 조성을 갖는 개질유황결합재(고상분말 형태)를 사용하여 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이 습식법 및 건식법에 따라 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트를 제조하였다(개질유황결합재 치환량: 20 중량%).Using modified sulfur binder (solid powder form) having the composition of Sample 3 of Table 1, asphalt concrete containing the modified sulfur binder was prepared according to the wet method and the dry method as shown in FIGS. 7A and 7B (replacement amount of modified sulfur binder). : 20% by weight).

- 습식법-Wet method

1) AP-5 등급의 아스팔트를 135℃로 가열하여 유동성(점도: 약 350 cP)을 가지게 한 다음, 1000g을 용기에 투입하였다. 그 후, 고체 분말 형태인 개질유황결합재(SPC)를 135℃의 상기 아스팔트가 담겨있는 용기에 부어 3분 동안 용융 혼합하였다(아스팔트 조성물). 이때, 개질유황결합재의 투입량은 아스팔트 : 개질유황결합재의 중량비가 2 : 8이 되도록 조절하였으며, 혼합은 교반 조건(1000 rpm) 하에서 수행하였다.1) AP-5 grade asphalt was heated to 135 ° C. to have fluidity (viscosity: about 350 cP), and then 1000 g was added to the vessel. Thereafter, a modified sulfur binder (SPC) in the form of a solid powder was poured into a container containing the asphalt at 135 ° C. and melt mixed for 3 minutes (asphalt composition). At this time, the input amount of the modified sulfur binder was adjusted so that the weight ratio of asphalt: modified sulfur binder is 2: 8, mixing was performed under stirring conditions (1000 rpm).

2) 160℃의 오븐 내에서 KS F2357 규격을 충족하는 골재를 예열하여 수분을 제거하였다. 그 다음, 혼합믹서 내에 상기 예열된 골재 4680g를 투입한 후에 상기 아스팔트 조성물 중 320g을 투입하였다. 온도를 135℃로 유지하면서 상기 아스팔트 조성물 및 골재를 1 분 동안 교반 조건(300 rpm) 하에서 신속하게 혼합하였다.2) The moisture was removed by preheating the aggregate meeting the KS F2357 standard in an oven at 160 ° C. Then, 4680 g of the preheated aggregate was added to the mixed mixer, and then 320 g of the asphalt composition was added thereto. The asphalt composition and aggregate were rapidly mixed under stirring conditions (300 rpm) for 1 minute while maintaining the temperature at 135 ° C.

3) 상기 단계 2)에서 얻어진 가열 아스팔트 콘크리트를 135℃로 가열된 몰드에 넣고 성형하였다. 이때, 몰드는 후술하는 테스트 규격에 부합하는 몰드를 사용하였다.3) The heated asphalt concrete obtained in step 2) was put into a mold heated to 135 ° C and molded. At this time, a mold was used that meets the test standard described later.

- 건식법Dry method

1) 160℃의 오븐 내에서 KS F2357 규격을 충족하는 골재를 예열하여 수분을 제거하였다.1) The aggregate meeting the KS F2357 standard was preheated in an oven at 160 ° C. to remove moisture.

2) 그 다음, 상기 예열된 골재를 혼합 믹서에 투입하고, 상기 습식법에 개시된 사용량과 동일한 혼합 비율이 되도록 135℃에서 가열한 아스팔트(AP 5) 및 고체 분말 형태의 개질유황결합재를 순차적으로 투입하였으며, 135℃의 온도 조건 및 교반 조건(300 rpm) 하에서 1 분 동안 신속하게 혼합하였다.2) Then, the preheated aggregate was added to a mixing mixer, and asphalt (AP 5) heated at 135 ° C. and a reformed sulfur binder in solid powder form were sequentially added to the same mixing ratio as that of the wet method. The mixture was rapidly mixed for 1 minute under a temperature condition of 135 ° C. and a stirring condition (300 rpm).

3) 상기 단계 2)에서 얻어진 가열 아스팔트 콘크리트를 135℃로 가열된 몰드에 넣고 성형하였다. 이때, 몰드는 후술하는 테스트 규격에 부합하는 몰드를 사용하였다.3) The heated asphalt concrete obtained in step 2) was put into a mold heated to 135 ° C and molded. At this time, a mold was used that meets the test standard described later.

- 상술한 건식법과 동일한 방식으로, 아스팔트 조성물 내의 개질유황결합재의 치환율을 각각 30 중량% 및 50 중량%로 변화시키면서 아스팔트 콘크리트를 제조하였다. 또한, 이와는 별도로 개질아스팔트를 사용하지 않고 아스팔트 콘크리트를 제조하였다(대조구).-Asphalt concrete was prepared in the same manner as the dry method described above, while changing the substitution rate of the modified sulfur binder in the asphalt composition to 30% by weight and 50% by weight, respectively. In addition, asphalt concrete was produced without using modified asphalt separately (control tool).

상기와 같이 제조된 4가지 시료에 대하여 마샬 테스트법에 의하여 물성을 측정하였다. 마샬 테스트법은 아스팔트 혼합물의 경험적인 물성을 측정하는 방법으로서 KS F 2337의 기준에 따라 수행하였다. 마샬 테스트의 목적은 표준 실험실 다짐도로 다져진 아스팔트 콘크리트의 강도를 측정하기 위한 것이다. 또한, 마샬 테스트는 아스팔트 혼합물의 최적 아스팔트 함량을 결정하기 위한 마샬 배합 설계법의 일부 물성 항목으로 사용되며, 아스팔트 콘크리트의 품질 관리에도 적용된다. 상기 테스트에 따라 측정된 물성 중, 마샬 안정도는 공시체(구체적으로, 지름 101.6㎜, 높이 63.5㎜의 원통 공시체)를 옆으로 세운 상태로 하중을 걸어 공시체가 파괴될 때까지 가해진 하중으로써 공시체가 견딜 수 있는 최대 하중을 나타낸다. 또한, 흐름값(변형량)은 최대 하중에 이를 시점까지의 공시체의 총 수직 변위를 의미하는 것으로, 하중이 가해지는 시작점부터 시료가 파괴될 때까지의 총 주식 변위를 나타낸다. 마샬 테스트법은 국내 아스팔트 콘크리트의 성능을 간편한 방법으로 측정할 수 있는 대표적 물성 값으로서, 아스팔트 함량 및 골재 합성 입도 선정 등 배합설계의 기준으로 사용되고 있다.Physical properties of the four samples prepared as described above were measured by the Marshall test method. Marshall test method was performed according to the standard of KS F 2337 as a method of measuring the empirical properties of the asphalt mixture. The purpose of the Marshall test is to measure the strength of asphalt concrete compacted with standard laboratory compaction. The Marshall test is also used as a part of the properties of Marshall formulation design to determine the optimal asphalt content of asphalt mixtures and also applies to the quality control of asphalt concrete. Among the properties measured according to the above test, Marshall stability is a load applied to the specimen (specifically, a cylindrical specimen of 101.6 mm in diameter and 63.5 mm in height) placed sideways, and is a load applied until the specimen is destroyed. Indicates the maximum load. In addition, the flow value (deformation amount) means the total vertical displacement of the specimen up to the point at which the maximum load is reached, and represents the total stock displacement from the starting point of the load until the sample is destroyed. Marshall test method is a representative property value that can measure the performance of domestic asphalt concrete in a simple way, it is used as the basis of the mix design, such as asphalt content and aggregate composite particle size selection.

상기와 같이 제조된 4개의 아스팔트 콘크리트에 대한 마샬 테스트 결과를 하기 표 5에 나타내었다.Marshall test results for the four asphalt concrete prepared as described above are shown in Table 5.

치환율(중량%)Substitution rate (wt%) 안정도(㎏)Stability (kg) 흐름값(1/100㎝)Flow value (1/100 cm) 일반 아스팔트 콘크리트(AP5)Plain Asphalt Concrete (AP5) 00 1,4921,492 2929 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트Asphalt concrete with modified sulfur binder 2020 1,5741,574 3030 3030 1,7561,756 3232 5050 1,9711,971 3434

상기 표의 결과에 따르며, 본 발명에 따라 개질유황결합재를 함유하는 아스팔트 콘크리트는 국내 시방 기준을 만족하고, 흐름에 대한 저항 특성이 우수한 것으로 판단되는 등, 개질 효과가 뚜렷함을 확인할 수 있다.According to the results of the above table, according to the present invention, asphalt concrete containing a modified sulfur binder may satisfy the domestic specification, and it may be confirmed that the modification effect is clear, such as being excellent in resistance to flow.

실시예 6Example 6

본 실시예에서는 실시예 5에서 제조된 아스팔트 콘크리트(개질유황결합재의 치환율: 30 중량%) 및 개질유황결합재를 사용하지 않은 일반 아스팔트 콘크리트(대조구)에 대하여 소성변형 저항성 평가를 위한 휠 트래킹(wheel tracking) 테스트를 수행하였다. 휠 트랙킹 테스트는 동적 반복 크리프(creep) 테스트의 일종으로, 영국의 도로교통운수연구소(TRRL)에서 개발되었으며, 실제 도로가 고온 환경 조건일 때 중차량 주행으로 인한 소성 변형을 시뮬레이션함으로써 아스팔트 콘크리트의 내유동성을 평가하는데 사용된다. 전술한 마샬 안정성 테스트법을 이용하여 유동 저항성을 어느 정도 평가할 수 있으나, 휠 트랙킹 테스트는 차륜을 주행시키기 때문에 보다 직접적인 평가 방법으로 간주되고 있다. 테스트 장비로서 크랭크 방식의 변속 구동형 시험기를 사용하였으며, 이를 통하여 포장의 표층과 동일한 형상으로 제작된 아스팔트 콘크리트의 빔 표면을 소정의 접지압 및 고무 경도를 가진 솔리드 타이어로 주행시켜 차륜 침하량의 시간 변화를 측정하였다. 이러한 테스트 결과를 계산하여 아스팔트 혼합물의 소성 변형 저항을 평가할 수 있다. 통상적으로, 휠 트랙킹 시험을 통하여 측정되는 물성에는 변형률 및 동적 안정도가 있으며, 이 중에서 동적 안정도는 값이 클수록 소성 변형에 대한 저항성이 큰 것으로 평가된다. In this embodiment, wheel tracking for evaluation of plastic deformation resistance for the asphalt concrete prepared in Example 5 (replacement rate of the modified sulfur binder: 30% by weight) and general asphalt concrete without the modified sulfur binder (control) ) Tests were performed. The wheel tracking test is a type of dynamic repeated creep test developed by the UK's Road Traffic and Transport Research Institute (TRRL), which simulates plastic deformation due to heavy vehicle driving when actual roads are subjected to high temperature environmental conditions. Used to assess liquidity. Although the above-mentioned Marshall Stability Test method can be used to evaluate the flow resistance to some extent, the wheel tracking test is regarded as a more direct evaluation method because the wheels are driven. As a test equipment, a crank-type shift-driven tester was used, and through this, the beam surface of asphalt concrete manufactured in the same shape as the surface layer of the pavement was driven by a solid tire having a predetermined ground pressure and rubber hardness to change the time of wheel settling. Measured. The results of these tests can be calculated to evaluate the plastic deformation resistance of the asphalt mixture. Typically, the physical properties measured through the wheel tracking test have strain and dynamic stability. Among them, the higher the dynamic stability, the greater the resistance to plastic deformation.

상기 휠 트랙킹 테스트 결과를 도 8 및 9에 나타내었다.The wheel tracking test results are shown in FIGS. 8 and 9.

도 8에 따르면, 일반 아스팔트 콘크리트의 경우 동적 안정도가 792(회/㎜)이었으나, 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트의 경우에는 12,352(회/㎜)이었다. 이는 전자의 경우에는 차륜에 의하여 표면 1㎜가 침하되기 위하여는 792회 반복해야 하는 반면, 후자의 경우에는 12,352회를 반복해야 됨을 의미한다. 따라서, 본 발명의 아스팔트 콘크리트는 일반 아스팔트 콘크리트에 비하여 소성변형에 대한 저항성이 약 16배 향상되었음을 알 수 있다.According to FIG. 8, in the case of general asphalt concrete, the dynamic stability was 792 (times / mm), but in the case of asphalt concrete according to the present invention, 12,352 (times / mm). This means that in the former case, 792 times must be repeated in order to subside 1 mm of the surface by the wheel, while the latter case should be repeated 12,352 times. Therefore, it can be seen that the asphalt concrete of the present invention has about 16 times improved resistance to plastic deformation compared to general asphalt concrete.

실시예 7Example 7

본 실시예에서는 실시예 5에서 제조된 아스팔트 콘크리트(개질유황결합재의 치환율: 30 중량%) 및 개질유황결합재를 사용하지 않은 일반 아스팔트 콘크리트(대조구)에 대하여 간접인장강도 테스트(ASTM D 4123)를 수행하였다. 온도는 저온(-10℃)과 상온(25℃)에서 각각 수행하였다. 윤하중은 포장층 하단에 인장응력을 유발하기 대문에 아스팔트 혼합물에 대한 인장강도 값은 아스팔트 혼합물의 강도를 파악하는데 가장 중요한 요소 중의 하나라고 할 수 있다. 인장강도는 간접인장강도 테스트에 의하여 평가될 수 있으며, 상기 테스트를 통하여 측정된 간접인장 강도는 포장의 균열 저항성을 평가하는데 중요한 물성 중의 하나로 사용된다. In this example, the indirect tensile strength test (ASTM D 4123) is performed on the asphalt concrete prepared in Example 5 (replacement rate of the modified sulfur binder: 30 wt%) and general asphalt concrete without the modified sulfur binder (control). It was. Temperature was carried out at low temperature (-10 ℃) and room temperature (25 ℃) respectively. Since the wheel load causes tensile stress at the bottom of the pavement layer, the tensile strength value for the asphalt mixture is one of the most important factors in determining the strength of the asphalt mixture. Tensile strength can be evaluated by indirect tensile strength test, the indirect tensile strength measured through the test is used as one of the important physical properties to evaluate the crack resistance of the pavement.

간접인장강도 테스트 결과를 도 10에 나타내었다.Indirect tensile strength test results are shown in FIG. 10.

도 10에 따르면, 상온(25℃)에서 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트의 간접인장강도가 일반 아스팔트 콘크리트에 비하여 약 2.4배 정도 높게 나타나는 등, 저온 및 상온에서의 인장균열 저항성이 크게 향상되었음을 알 수 있다.According to Figure 10, it can be seen that the tensile cracking resistance at low and room temperature is significantly improved, such as the indirect tensile strength of the asphalt concrete according to the present invention at room temperature (25 ℃) is about 2.4 times higher than that of ordinary asphalt concrete. .

전술한 바와 같이, 본 발명은 액상 저장 과정에서 점도와 같은 물성의 변화가 최대한 억제될 수 있는 개질유황결합재를 사용하여 아스팔트 콘크리트의 제조시 우수한 작업성을 가지면서 종래의 일반 아스팔트 콘크리트에 비하여 향상된 기계적 강도 특성을 부여할 수 있는 장점을 갖는다. As described above, the present invention is improved mechanically compared to conventional asphalt concrete while having excellent workability in the production of asphalt concrete using a modified sulfur binder that can be suppressed the change of physical properties such as viscosity in the liquid storage process as possible It has the advantage of giving strength characteristics.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.

Claims (13)

유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하며, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위인 개질유황결합재 및 아스팔트를 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.Tetrahedral crystals of sulfur in the reaction product, comprising reaction products under melting conditions of 96% to 98% by weight of sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier containing no oligomer of at least trimers of cyclopentadiene. Asphalt composition, characterized in that it comprises a modified sulfur binder and asphalt in the content of 40 to 80% by weight in a weight ratio of 2: 8-5: 5. 제1항에 있어서, 상기 아스팔트가 침입도 85∼100(AP3 등급) 또는 침입도 60∼70(AP5 등급)인 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.The asphalt composition according to claim 1, wherein the asphalt has a penetration of 85 to 100 (AP3 grade) or a penetration of 60 to 70 (AP5 grade). 제1항에 있어서, 상기 디시클로펜타디엔계 개질제는 개질 성분으로 디시클로펜타디엔(DCP)에 시클로펜타디엔(CP), 디시클로펜타디엔의 유도체, 시클로펜타디엔의 유도체 또는 이들의 혼합물을 더 포함한 것임을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.The method of claim 1, wherein the dicyclopentadiene-based modifier further comprises dicyclopentadiene (DCP), cyclopentadiene (CP), derivatives of dicyclopentadiene, derivatives of cyclopentadiene or mixtures thereof as a modifier. Asphalt composition, characterized in that it comprises. 제1항에 있어서, 상기 반응 생성물이 10∼800 cP의 점도(135℃ 기준)를 갖는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.The asphalt composition of claim 1, wherein the reaction product has a viscosity of 10 to 800 cP (based on 135 ° C). 제1항에 있어서, 상기 유항 개질 결합재가 130℃의 저장온도에서 10∼1000 cP의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.The asphalt composition according to claim 1, wherein the oil reforming binder has a viscosity of 10 to 1000 cP at a storage temperature of 130 ° C. 제1항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물 내의 개질유황결합재 및 아스팔트의 혼합비가 3 : 7 내지 4 : 6 의 범위인 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.The asphalt composition of claim 1, wherein the mixing ratio of the modified sulfur binder and the asphalt in the asphalt composition is in the range of 3: 7 to 4: 6. 제1항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물 100 중량부에 대하여 1∼5 중량부의 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.The asphalt composition of claim 1, further comprising 1 to 5 parts by weight of a filler based on 100 parts by weight of the asphalt composition. (A) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 아스팔트 조성물 2∼10 중량% 및 (B) 골재 90∼98 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트.An asphalt concrete comprising (A) 2 to 10% by weight of the asphalt composition according to claim 1 and 90 to 98% by weight of the (B) aggregate. 제8항에 있어서, 상기 골재는 KS F 2357 규격을 충족하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트.The asphalt concrete of claim 8, wherein the aggregate meets the KS F 2357 standard. a) 개질 유황 결합재 및 아스팔트를 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 가열 혼합 조건 하에서 용융 혼합하여 아스팔트 조성물을 제조하는 단계; 및a) melt-mixing the modified sulfur binder and asphalt at a weight ratio of 2: 8-5: 5 under heat-mixing conditions to prepare an asphalt composition; And b) 상기 아스팔트 조성물 2∼10 중량% 및 골재 90∼98 중량%를 가열 혼합 조건 하에서 혼합하는 단계;b) mixing 2-10 wt% of the asphalt composition and 90-98 wt% of the aggregate under heat mixing conditions; 를 포함하며, 상기 아스팔트 조성물은 (ⅰ) 유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하며, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위인 개질유황결합재 및 (ⅱ) 아스팔트가 2 : 8∼5 : 5의 중량비로 이루어진 것임을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트의 제조방법.Wherein the asphalt composition comprises (i) a reaction product under melting conditions of 96 to 98% by weight of sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier containing no oligomer of at least trimers of cyclopentadiene; , Modified sulfur binder having a tetragonal crystal content of sulfur in the reaction product in the range of 40 to 80% by weight and (ii) asphalt is a method of producing asphalt concrete, characterized in that consisting of a weight ratio of 2: 8 to 5: 5. 제10항에 있어서, 상기 a) 및 b) 단계에서의 혼합 온도가 130∼140℃인 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트의 제조방법.The method of claim 10, wherein the mixing temperature in the steps a) and b) is 130 to 140 ℃. 아스팔트, 개질유황결합재 및 골재를 가열 혼합 조건 하에서 혼합하는 단계를 포함하며, Mixing the asphalt, the modified sulfur binder and the aggregate under heat mixing conditions, 상기 개질유황결합재는 유황 96∼98 중량% 및 시클로펜타디엔의 3량체 이상의 올리고머를 함유하지 않는 디시클로펜타디엔계 개질제 2∼4 중량%의 용융 조건 하에서의 반응생성물을 포함하고, 상기 반응생성물 내에서 유황의 사방정계 결정 함량이 40∼80 중량% 범위이고,The modified sulfur binder includes a reaction product under melting conditions of 96 to 98% by weight of sulfur and 2 to 4% by weight of a dicyclopentadiene-based modifier containing no oligomer of at least 3 monomers of cyclopentadiene, and in the reaction product. The tetragonal crystal content of sulfur ranges from 40 to 80% by weight, 상기 아스팔트 및 개질유황결합재의 중량비는 2 : 8∼5 : 5이고, 그리고The weight ratio of the asphalt and the modified sulfur binder is 2: 8 to 5: 5, and 상기 혼합물 내에서 상기 아스팔트 및 개질유황결합재로 이루어지는 아스팔트 조성물, 그리고 골재의 함량이 각각 2∼10 중량% 및 90∼98 중량%인 것을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트의 제조방법.Asphalt composition consisting of the asphalt and the modified sulfur binder in the mixture, and the method for producing asphalt concrete, characterized in that the content of aggregate is 2 to 10% by weight and 90 to 98% by weight, respectively. 제12항에 있어서, 상기 혼합 온도가 130∼140℃인 것을 특징으로 하는 아스 팔트 콘크리트의 제조방법.The method for producing asphalt concrete according to claim 12, wherein the mixing temperature is 130 to 140 ° C.
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