KR100823352B1 - 중온화 아스팔트 조성물과 이를 이용한 저소음 배수 및보수성 개질 아스팔트 콘크리트 제조 방법 및 유색화아스팔트 포장재 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근래 대기 환경 보존과 지구 온난화 방지를 위한 이산화탄소 삭감 대책의 필요성에 적극 부응하는 중온화 아스팔트 제조 및 시공 기술로서 스트레이트 아스팔트 혼합물은 물론 개질 아스팔트 혼합물이나 흡음성 및 배수성 기능을 지닌 특수 아스팔트 혼합물 모두에서 이산화탄소 배출량을 10% 이상 삭감할 수 있다. 본 발명은 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조 및 시공 시 온도를 낮추면서도 품질과 시공성에 전혀 영향을 주지 않으므로 아스팔트 콘크리트 혼합물의 가공 후 장시간의 운송이나(긴 시간 동안의 이동이나) 동절기의 한랭 기온에서 시공 시 다지기 시간을 충분히 확보하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명은 아스팔트 콘크리트 혼합물의 시공 즉시 또는 양생 후 상층부에 미끄럼 저항성을 갖는 아크릴(MMA)계 또는 변성 불포화 폴리에스터계의 유색 박막 코팅 조성물을 도포하여 유색 포장재로도 고품질의 포장체를 얻을 수 있으며, 차열기능을 갖는 골재를 도포하여 열섬현상을 예방할 수 있다.

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Description

중온화 아스팔트 조성물과 이를 이용한 저소음 배수 및 보수성 개질 아스팔트 콘크리트 제조 방법 및 유색화 아스팔트 포장재 시공 방법{Thin layer paving composition, permeable concrete and manufacturing method water permeable warm mix asphalt concrete}

본 발명은 아스팔트 또는 아스팔트 콘크리트(이하, 아스콘이라 함)의 포설가능 온도범위를 낮춘 중온화 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 저소음 배수 및 보수성 개질 아스팔트 콘크리트 제조 방법 및 유색화 아스팔트 포장재 시공 방법에 관한 것이다.

현존의 아스콘은 좁고 혼잡한 구조의 포장면을 시공하는 경우 아스콘의 온도가 낮아지는 경우 조성물이 경화되므로 시공에 어려움이 있으며, 소량 포설 작업 시의 분할 운반이나 생산 공장에서 운송거리가 긴 경우(이동 거리가 먼 경우) 소정의 포설 및 시공온도를 확보하기 어렵다. 또한, 한랭 기후의 시공이나 혹한기의 긴급 보수 작업 시 다지기 시간의 확보가 어려워 대기 시간에 의한 온도 저감 등을 극복하지 못하며, 무엇보다도 고온 제조 및 시공으로 인해 다량의 연료를 소모하고 이산화탄소를 과도하게 배출하는 문제점을 지니고 있다.

이러한 제조 및 시공성의 문제점으로 인해 현존의 아스팔트 혼합물은 강도나 내구성이 보장된 내구연한을 발휘하지 못하여 도로 여건에 부합하지 못하고 파손 또는 변형되는 현상이 많았다. 또한, 고온 제조 및 시공으로 인해 냉각 시간이 길어져 교통 혼잡 구간의 공사 시 교통 개방 시간이 길어져 잦은 민원을 발생시키며, 일반 아스팔트 혼합물 제조 및 시공 과정은 물론 개질 아스팔트 혼합물이나 특수 기능성 아스팔트 혼합물을 제조하는 경우 더욱 높은 가공 온도를 필요로 하기 때문에 과다한 연료 낭비(기존의 160℃ 이상으로 가열하는 아스팔트 혼합물은 1톤당 중유 7~10ℓ를 소비)와 과도한 이산화탄소 발생을 유발하여 대기 환경 오염의 원인이 되고 있다.

특히 현존 아스팔트 혼합물은 한냉 기후에서 시공하거나 보수 작업 시 포설 대기 시간 동안 제품의 온도가 다지기의 적정 온도 이하로 낮아지기 때문에 포설 시공 자체가 어렵고 포설되더라도 포장면의 내구성 및 기능성을 현저하게 떨어뜨리게 된다.

그리고 현존의 일반 아스팔트 혼합물은 각기 다른 환경에 놓여 있는 도로의 상황을 고려하지 않고 포장 설치됨으로 과다 중차량에 의한 소성 변형 및 포장체의 대량 파손을 유발함은 물론 주택가와 인접한 도로의 차량 주행 소음이 커서 잦은 민원을 발생시키고 야간 우천 시 빗물에 의한 눈부심 및 수막 형성에 의한 미끄러짐 사고 유발의 문제를 내포하고 있다.

또한 현존의 일반 아스팔트 혼합물은 유색 포장이 필요한 경우 안정된 유색 아스팔트 혼합물을 구현하기가 까다로운 단점이 있다. 현존의 일반 아스팔트 포장 면 위에 유색 포장을 하는 경우 하부 아스팔트 포장의 특성 및 상태를 고려함이 없이 표층부에 과다한 안료만을 투여함으로써 자원의 낭비를 조장하고 접착력 또한 낮아 단기간 내에 골재의 노출로 원하는 성상을 유지하지 못하는 단점을 내포하고 있었다.

본 발명은 중온화 아스팔트 제조 및 시공 기술을 통해 저온에서 시공이 가능한 개질 아스팔트 혼합물을 조성하며, 이를 이용하여 고품질의 유색 박막 코팅 포장체와 시공 방법을 결합하여 현존 아스팔트 혼합물의 제조 및 시공의 한계점과 단점, 그리고 유색 코팅의 문제점을 극복하고자 한다.

또한 본 발명은 상기 중온화 아스팔트와 더불어 저소음 배수 및 보수성 기능을 지닌 아스팔트 조겅물을 제공하고자 하며, 유색 박막 코팅 포장체 도포 시 차열 기능을 갖는 골재를 혼합 도포함으로써, 기온이 높은 여름철 등에 아스팔트의 잠열 및 복사열을 낮츠어 아스팔트에 의한 열섬현상을 예방할 수 있는 조성물 및 이를 달성하기 위한 시공방법을 제공하고자 한다.

구체적으로, 본 발명은 종래의 아스팔트의 혼합 가공 시 발생되는 연료 손실과 이산화탄소 발생량을 크게 저감할 수 있는 중온화 아스팔트 조성물과, 이를 이용한 저소음 배수 및 보수성 특수 기능의 친환경 개질 아스팔트 혼합물을 제공하며, 저온기의 포설 시공성 및 가공 공장과 현장의 이동 시간에 의한 열손실에도 대응이 가능한 아스팔트 혼합물의 컨시스턴시 농도를 조정 가능하게 하는 특수 개질 아스팔트 혼합물을 제공 하고자 한다.

또한 본 발명은 중온화 기술을 통해 아스팔트 혼합물의 제조 및 시공 온도를 스트레이트 아스팔트의 경우 25℃ 내외로 저하시키고, 개질 아스팔트의 경우 30 ~ 40℃ 내외로 저하시킬 수 있는 중온화 아스팔트 조성물을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 중온화 기술을 통해 아스팔트 혼합물의 골재에 따라 혼합 온도를 20℃ 낮추면 이산화탄소는 밀립갭에서 9.4%, 재생 조립에서 11.8%, 재생 아스팔트 처리에서 12.8% 저감시켜 대기 환경 개선 효과를 높이고자 한다.

또한 본 발명은 중온화 기술로 혼합된 아스팔트 혼합물의 시공 시 냉각 속도를 현저하게 단축하여 교통 혼잡 지역의 교통 개방 시간을 크게 단축하여 이로 인한 민원 발생 문제의 해결을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 시공 즉시 또는 양생 후 상층부에 아크릴(MMA)계 또는 변성 불포화 폴리에스터계의 유색 박막 코팅 조성물을 도포하여 유색 포장재로도 견고하고 배수 기능 및 개질화된 포장체의 기능성과 내구성을 그대로 유지하며 유지 보수가 용인한 유색 포장재를 이루는 조성물과 이를 시공하는 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 다공성 무기재료 또는 이들을 소성시킨 후 분쇄한 차열기능을 갖는 다공성골재 또는 발포골재를 더 첨가하여 미끄럼 방지 및 차열 효과를 갖는 유색 포장재를 이루는 조성물과 이를 시공하는 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 교량면이나 터널 내부 시공 시에 충분한 다지기 효과를 발휘하고 한랭 기온에서 시공 시 아스팔트 혼합물의 온도를 다지기에 적합한 시간을 현존의 아스팔트 혼합물에 비해 최대 30분 이상 길게 유지 확보하여 고품질의 포장면을 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아스팔트 혼합물 제조 시 특수 첨가제를 배합하여 아스팔트 피막 표면의 점도, 즉 아스팔트 혼합물의 컨시스턴시(consistency: 반죽 질기) 농도를 조정하는 기술로서 아스팔트의 조성과 분자량 분포를 조정하는 첨가제를 응용하는 기술이다. 또한 본 발명의 중온화 아스팔트 기술은 일반 아스팔트 혼합물은 물론 개질 아스팔트 혼합물, 저소음 배수 및 보수성 아스팔트 혼합물 같은 기능성 아스팔트 제조 및 시공에도 적용된다. 또한 본 발명은 중온화 아스팔트 혼합물의 포장 시공 즉시 또는 양생 후 상층부에 아크릴(MMA)계나 변성 불포화 폴리에스터계 같은 유색 박막 코팅 조성물을 도포하여 유색 포장재로 시공하여도 고품질을 구현하는 환경친화적인 기술이다.

일반적으로 아스팔트시멘트는 온도가 높으면 액체 상태가 되고, 저온에서는 매우 딱딱해지며, 아스팔트의 종류에 따라 이 감온성(感溫性)이 달라진다. 또 아스팔트는 가소성(可塑性)이 풍부하고 방수성, 전기절연성, 접착성 등이 크며, 화학적으로 안정한 특징을 가지고 있다. 따라서 통상 아스팔트 콘크리트의 시공 시 조성물을 160~200℃에서 혼합한 후, 시공 장소까지 이동시키고 포설을 하는 단계에서 조성물의 온도가 내려가 1차다짐 온도가 140~150℃ 정도에서 시공이 되고 있으며, 온도가 110℃ 이하로 내려가기 전에 빠른 시간에 시공을 해야 한다.

본 발명은 이러한 통상의 시공온도 이하에서도 유동성을 가지므로 시공이 가능한 아스팔트 콘크리트를 제공하고자 연구를 한 결과, 중온화 첨가제로서 피셔 트로프슈법(Fischer Tropsch synthesis)에 의해 제조된 왁스(wax)상의 탄소수 40 ~ 115인 알칸화합물을 사용함으로써, 통상의 아스콘의 1차다짐 온도인 140 ~ 150℃보다 낮은 온도인 120 ~ 130℃사이에서도 유동성을 가지므로 포설 및 다짐이 가능하게 되는 것을 알 게 되었다. 종래의 아스콘에 비하여 넓은 온도범위인 120 ~ 200℃의 1차다짐 가능온도 범위를 갖는 아스콘용 조성물을 개발하게 되어 본 발명을 완성하였으며, 중온구간 즉, 100 ~ 130℃, 고온구간 즉, 140 ~ 200℃에서 모두 시공이 가능한 조성물을 제공하고자 한다.

즉, 본 발명에서 중온이란 통상의 아스팔트 콘크리트에 비하여 낮은 시공온도를 의미하는 것이며, 본 발명에서 대략 90 ~ 120℃사이의 온도에서도 시공이 가능한 아스콘을 의미하는 것이다.

보다 구체적으로 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여, 중온화 첨가제로서 피셔 트로프슈법(Fischer Tropsch synthesis)에 의해 제조된 왁스(wax)상의 탄소수 40 ~ 115인 알칸화합물을 0.1 ~ 90 중량부로 혼합하여 중온시공이 가능하도록 제조한 중온화 아스팔트 조성물을 개시한다.

본 발명에서 상기 중온화첨가제는 비석유계 고분자물질로서, 석탄에서 추출되는 것으로 분자량이 40 ~ 115인 파라핀계열의 왁스로서, 분자량이 30 전후인 통상의 역청 아스팔트 내의 파라핀왁스와는 전혀 상이한 물리적 성질을 나타낸다. 상기 중온화 첨가제는 115℃ 이상 이상에서 완전하게 용해가 되고, 비교적 간단한 혼합에 의해 아스팔트 내에 균질하게 분산되며, 한번 아스팔트에 분산이 되고 난 후 보관 중에 분리가 발생하지 않아 저장안정성이 뛰어나고, 소량을 첨가하더라도 용해온도인 115℃ 이상에서 아스팔트의 점도를 급격하게 낮추고, 아스팔트의 연화점 을 급격히 높이는 기능을 한다. 이에 따라 대기온도의 상승에 따르는 아스팔트 포장도로의 감온성을 획기적으로 개선시키며, 생산 및 시공 시의 온도를 10 ~ 30℃ 낮추어 도로포장 공사 후의 신속한 교통개방이 요구되는 도심지 및 고속도로 등의 야간공사와 동절기 시공 시 온도저하 문제를 완화시킬 수 있다.

또한, 상기 중온화첨가제의 연화점인 115℃ 미만에서는 급격하게 경화가 진행되므로, 양생시간이 단축되고, 골재와 아스팔트의 가열 및 시공과정에서 대기환경오염 물질인 이산화탄소 및 황산화물, 질산화물 등의 배출을 저감시키는 친환경적인 아스팔트 조성물을 제공할 수 있다.

상기 중온화첨가제는 아스팔트의 함량에 대하여 0.1 ~ 90 중량부, 구체적으로는 1 ~ 50 중량부, 보다 바람직하게는 1.5 ~ 5 중량부를 사용하며, 0.1 중량부 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 90중량부를 초과하는 경우 원가상승으로 인한 경제성의 문제가 있을 수 있다.

또한, 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 아민계 또는 소석회 박리방지제가 0.01 ~ 20 중량부 더 첨가되는 경우 아스팔트와 골재의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 박리방지제는 아스팔트에 첨가되어 일반아스콘 또는 폐아스콘골재와 같이 함수비가 높은 골재의 사용으로 인한 혼합물 내의 수분에 따른 박리문제를 해결할 수 있다. 0.01 중량부 미만으로 사용하는 경우 효과가 미미하며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 아스팔트의 연화점을 낮추는 문제와 원가상승으로 인한 경제성의 문제가 있을 수 있다. 박리방지제의 예를 들면 Akzo Nobel사의 Wetfix BE, KAO사의 GRIPPRT 4131 등이 있으며 이들에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 중온화 아스팔트 조성물은 평균입경이 1 ~ 20mm인 골재 100 중량부에 대하여, 아스팔트 3 ~ 6 중량부, 스티렌계 수지, 에틸렌계 수지, 에틸렌비닐아세테이트수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 보강수지 0.1 ~ 1.0 중량부 및 섬유보강제 0.1 ~ 0.5중량부를 포함하며, 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 중온화 첨가제가 0.1 ~ 25 중량부로 포함된다.

또한 본 발명에서 상기 보강수지는 재생수지를 사용하는 것도 가능하다.

상기 보강수지는 농업용 폐비닐(LDPE)을 용융하여 압출한 펠릿 또는 이를 분쇄한 분말을 사용하는 것이 가능하며, 상기 스티렌계 수지는 발포폴리스티렌(EPS)을 용융 압출한 펠렛 또는 이를 분쇄한 분말을 사용하는 것이 가능하다. 본 발명은 이러한 재생수지를 사용하는 경우에도 물성에 영향이 없으며, 제조단가를 낮출 수 있다.

또한 상기 중온화 아스팔트 조성물은 골재 100 중량부에 대하여, 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트 등의 다공성 무기재료를 0.1 ~ 50 중량부 더 첨가하는 것도 가능하다. 상기 다공성 무기재료가 첨가되는 경우 아스팔트 시공 후, 다공성 물질이 수분을 함유하고 있게 되므로 아스팔트포장체의 온도를 낮출 수 있으며, 특히 여름철에 발생하는 열섬(Heat Island) 현상을 방지할 수 있으므로 바람직하다. 즉, 아스팔트의 잠열(복사열)을 방지할 수 있는 효과가 크다. 0.1 중량부 미만으로 사용하는 경우 효과가 미미하며, 50 중량부를 초과하는 경우 아스팔트 조성물의 강도가 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 상기 중온화 아스팔트 조성물의 공극에 초속경 무수축 시멘트 밀크를 주입하여 아스팔트혼합 물의 연성기능과 시멘트혼합물의 강성기능이 적절히 조화를 이룬 반강성포장재를 구현할 수도 있다.

이하는 본 발명의 조성물에 사용되는 성분들에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 상기 골재는 13 ~ 32mm의 굵은 골재와 10mm 이하의 잔골재 및 스크리닝스를 혼합하여 사용하며, 필요에 따라 채움재를 더 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 이때 각각 골재의 혼합비는 시공하고자 하는 혼합물의 공극율에 맞게 마샬배합설계법에 따라 조정한다.

본 발명에서 상기 아스팔트는 통상적으로 시용되는 아스팔트라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 상기 아스팔트는 골재 100 중량부에 대하여 2 ~ 8 중량부, 보다 바람직하게는 3 ~ 5 중량부를 사용한다.

본 발명에서 상기 스티렌계 수지는 골재의 표면과 아스팔트가 화학적으로 결합되어 골재의 탈리가 발생하는 것을 방지하고, 내구성을 증가시키기 위하여 사용하는 것으로, 스티렌계 수지의 재활용품을 사용하여도 무방하다. 상기 스티렌계 수지의 재활용은 발포폴리스티렌(EPS)을 용융 압출한 펠렛 또는 이를 분쇄한 분말을 사용하는 것이 가능하다. 제품 형태는 분말 형태가 플래이크 또는 펠렛 보다 용해시간이 짧은 장점이 있어 바람직하다. 그 함량은 골재 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 1.0중량부, 보다 바람직하게는 0.2 ~ 0.5 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 초과하는 경우 조성물의 점도가 급상승하고, 제조단가가 상승하므로 바 람직하지 않다.

또한, 에틸렌계 수지로는 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 에틸렌초산비닐공중합수지, 폴리(메타)아크릴수지에서 선택된 어느 하나 이상의 열가소성수지를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌 30 ~ 60 중량%와 고밀도폴리에틸렌 40 ~ 70 중량%을 혼합하여 사용하는 경우 요구되는 유동성을 만족할 수 있다. 보다 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌 20 ~ 30 중량%, 저밀도폴리에틸렌 10 ~ 20 중량%, 고밀도폴리에틸렌 20 ~ 30 중량%, 아크릴수지 30 ~ 70 중량%, 에틸렌초산비닐공중합수지 10 ~ 20 중량%를 혼합하여 사용하는 경우 저온 시공 시 아스콘의 유동성이 보존되며 90 ~ 120℃에서도 유동성을 가지며 그 이하의 온도가 되면 경화되기 시작하는 것을 알 수 있었다.

상기 보강수지는 재생수지를 사용하는 것도 가능하며, 농업용 폐비닐(LDPE)을 용융하여 압출한 펠릿 또는 이를 분쇄한 분말을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에서 상기 폴리에틸렌계 수지 및 폴리(메타)아크릴계수지는 90 ~ 120℃의 연화점을 갖으며, 통상 시공되는 아스팔트에 비하여 낮은 온도에서도 유동성을 갖도록 한다. 따라서 본 발명에서는 상기 수지들을 아스팔트와 혼합하여 사용하는 경우 아스팔트와의 혼화성이 우수할 뿐만 아니라 아스팔트의 굳는 온도를 낮출 수 있음을 발견하였다.

본 발명에서 상기 보강수지는 골재 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1.0 중량부, 보다 바람직하게는 0.2 ~ 0.5중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하여 자재의 탈리 현상이 발생할 우려가 있고, 1.0 중량부를 초과하는 경우 아스팔트 조성물의 점도가 현저히 높아져 중온화시공이 어려워지고 원가상승으로 인해 경제성이 낮아지므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 소성변형을 방지하고 아스팔트의 내구성을 보다 강화시키며, 골재와 아스팔트간의 접착력 및 골재의 피복 두께를 증진시키고, 아스팔트의 흘러내림 등을 방지하기 위한 목적으로 상기 조성물에 섬유를 첨가하였다. 본 발명에서 상기 섬유는 셀룰로오스섬유, 금속섬유 또는 폴리아미드계, 폴리에스터계, 폴리우레탄계, 폴리우레아계, 폴리에틸렌계, 폴리염화비닐계, 폴리플루오로에틸렌계, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리프로필렌계에서 선택되는 1종 이상의 합성섬유를 사용하는 것이 가능하며, 보다 바람직하게는 상기 셀룰로오스섬유를 사용하며, 셀룰로오스 섬유는 표면에 많은 공극을 가지고 있어 다량의 아스팔트 흡수능력으로 아스팔트의 흘러내림 및 골재의 피복 두께를 증진시켜주는 역할을 하며, 포설작업 후 온도가 내려감에 따라 골재간의 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라 피로균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 상기 섬유의 함량은 골재 100중량부에 대하여 0.1~0.5중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 0.5중량부를 초과하여 사용하는 경우 조성물의 점도가 너무 급격하게 상승하여 포설 작업이 용이하지 못하게 되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 중온화 아스팔트 조성물은 90 ~ 120℃에서 다짐가능하며, 70℃ 미만의 온도에서 교통개방이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 중온화 아스팔트 조성물은 연화점이 70 ~ 90℃이고, 동 적안정도가 3000 ~ 3500(회/mm)이다.

이하는 본 발명의 아스콘을 포설하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 아스콘은 중온, 즉 통상의 아스콘 포설 온도보다 낮은 온도인 90~120℃에서도 시공이 가능한 유동성을 갖으며, 이러한 특성에 따라 휘니셔를 사용하지 않고 인력포설을 하는 경우에도 충분한 1차다짐을 할 수 있다.

또한 본 발명은 높은 공극율은 갖는 저소음 배수 및 보수성 아스콘의 약점인 내구성을 보강하기 위하여, 유색 박막 코팅 조성물을 이용한 상층강화공법을 추가할 수 있으며, 미끄럼 방지 효과를 부여하는 것도 가능하다. 특히, 상층강화공법에 사용되는 조성물의 경우 아스팔트의 내부까지 스며들 수 있는 정도의 우수한 침투성 및 빠른 경화시간을 갖으며, 접착강도 마모강도가 우수하고 휘발성유기화합물을 배출하지 않는 조성물을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 유색 박막 코팅 조성물을 도포할 때, 상기 조성물과 혼합하거나 또는 상기 조성물을 도포한 후 그 상부에 다공성의 차열기능을 갖는 골재를 흩어 뿌림으로써 아스팔트의 열섬(Heat island)현상을 개선할 수 있으며, 미끄럼 방지 효과를 갖는 아스콘 도로를 완성할 수 있다.

즉, 시공방법을 구체적으로 설명하면,

a) 평균입경이 1 ~ 20mm인 골재 100 중량부에 대하여, 아스팔트 3 ~ 6 중량부, 스티렌계 수지, 에틸렌계 수지, 에틸렌비닐아세테이트수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 보강수지 0.1 ~ 1.0 중량부 및 섬유보강제 0.1 ~ 0.5중량부를 혼합하 고, 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 중온화 첨가제 0.1 ~ 90중량부를 혼합하여 중온화 아스팔트 조성물을 제조하는 단계;

b) 상기 중온화 아스팔트 조성물을 포설하고 90 ~ 120℃에서 다짐하는 단계;

c) 상온에서 양생하는 단계;

를 포함한다.

또한, 상기 a)단계에서 상기 아스팔트조성물의 골재 100 중량부에 대하여 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트 등의 다공성 무기재료가 0.1 ~ 50 중량부 더 첨가되는 경우 상기 무기재료의 다공성에 의해 수분을 유지할 수 있으므로, 아스팔트의 열섬(Heat island)현상을 개선할 수 있는 아스콘 도로를 완성할 수 있다.

또한 필요에 따라 상기 c) 단계 후, 미끄럼 저항성을 갖는 아크릴(MMA)계 또는 변성 불포화 폴리에스터계의 유색 박막 코팅 조성물을 도포하는 단계;를 더 추가하는 것도 가능하다. 이때 상기 유색 박막 코팅 조성물의 도포 시 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트 등의 다공성 무기재료 또는 상기 다공성 재료를 응집시켜서 소성한 후 분쇄한 차열기능을 갖는 골재를 혼합하여 살포하거나, 또는 상기 유색박막코팅조성물의 도포 후 그 상부에 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트 등의 다공성 무기재료 또는 상기 다공성 재료를 응집시켜서 소성한 후 분쇄한 차열기능을 갖는 골재를 살포한다.

본 발명에서 상기 차열기능을 갖는 골재는 소성과정을 통하여 다공성을 극대화한 것으로, 소성 전에 비하여 내마모성이 향상된다. 또한 상기 차열기능을 갖는 골재로서 발포골재, 바텀애쉬 등도 포함된다. 그 크기는 입경이 0.1 ~ 10mm 정도인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서 특히, 상기 유색 박막 코팅 조성물에 사용되는 수지바인더로는 아크릴계수지를 사용하는 것이 아스팔트와의 접착성이 우수해지므로 상층 강화부가 하부와 분리되지 않도록 고정시켜주는 역할을 할 수 있다. 본 발명에서는 특히 메타크릴계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 속경화성 아크릴계 수지로 이액형 아크릴계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 상층강화공법에 사용되는 마감재 또는 아스팔트용 유성도료는 투명하거나 안료가 첨가되어 색상을 발현하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 중온화 아스팔트 혼합물은 아스팔트 콘크리트의 제조 및 시공 시 혼합물의 온도를 저하시켜 혼합물을 소량으로 분할 운반하거나 협소한 장소의 시공 시나 혼합물의 이동 거리 및 대기 시간이 긴 경우에도 혼합물의 온도 확보가 어려운 문제를 해결함으로써 시공성이 저하되지 않는다.

본 발명의 중온화 아스팔트 혼합물은 한랭한 시기의 시공이나 혼합물 온도 저하가 빠른 교량 표면 포장 및 터널 내 시공 시 다지기 시간을 연장하여 충분한 시공 효과를 발휘하게 한다.

본 발명의 중온화 아스팔트 혼합물은 통상적인 고온 아스팔트 혼합물에 비해 냉각 시간을 크게 단축시켜 교통 개방 시간을 단축시킨다.

본 발명의 중온화 아스팔트 혼합물은 흡음성 및 투수성 기능을 지닌 개질 아스팔트 혼합물의 혼합 가공 시 개질제의 선택폭을 크게 향상시킴으로써 고강도, 고품질, 고기능의 아스팔트 포장재와 아스팔트 혼합물의 생산이 가능하게 한다.

본 발명의 중온화 아스팔트 혼합물은 통상적인 아스팔트 혼합물 제조 시보다 온도를 25 ~ 40℃ 이하로 제조 가공이 가능하게 함으로써 이산화탄소 발생량을 14 ~ 25% 정도까지 저감시키는 효과와 연료 절감 효과를 얻는다.

본 발명의 중온화 아스팔트 혼합물과 이를 이용한 유색 박막 코팅은 아스팔트 혼합물의 시공 즉시 또는 양생 후 상층부에 아크릴(MMA)계 또는 변성 불포화 폴리에스터계와 같은 유색박막 코팅 조성물을 도포하여 신속한 교통 개방과 색상의 보수 및 유지 관리가 용이한 고품질의 유색 포장재를 제공한다. 또한, 다공성 무기재료를 이용하여 내구성뿐만 아니라, 미끄럼방지기능, 차열효과 등을 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 중온화 아스팔트 조성물은 조성물의 혼합 후 시공장소까지 이송하는 과정에서 조성물의 온도가 일반아스콘의 1차 다짐온도인 140 ~ 150℃ 보다 내려가는 경우에도 시공이 가능하다.

이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 아래의 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

이하 본 발명에서 물성은 하기의 방법으로 측정하였다.

1) 공극율 : 다져진 아스팔트 혼합물의 용적 중 공극이 차지하는 용적을 백분율로 나타낸 것으로 공시체의 실측밀도와 이론최대밀도(KS F 2366)를 시험법에 따라 구한 뒤에 계산하였다.

2) 마샬안정도 : 제작한 아스팔트 공시체를 59 ~ 61℃의 수조에 30 ~ 40분간 수침시킨 후 일정한 변형속도 45 ~ 55mm/min으로 압축하고, 최대 하중이 감소하기 시작하는 순간의 흐름치를 1/100cm 단위로 기록하였다.(KS F 2349)

3) 동적안정도 : 동적안정도는 휠트랙킹실험(KS F 2374)방법에 따라 60℃에서 300mm× 300mm× 50mm의 공시체에 접지압 6.4kg/㎠의 힘을 바퀴로 가하여 패임깊이당 왕복회수(회/mm)를 측정하였으며, 그 수치가 높을수록 동적안정도가 우수하다는 것을 나타내는 것으로 변형이 적다는 것을 의미한다.

4) 연화점 : 고온에서 아스팔트의 내유동성의 정도를 판별하기 위한 실험으로, 연화점이 높다는 것은 아스팔트 재료의 점성이 크다는 것을 의미하며, 여름철과 같은 높은 온도에서 아스팔트 혼합물이 교통차량의 하중을 받게 될 때 소성변형이 발생하는 온도를 의미한다. 이는 KS M 2250(환구법)의 방법에 따라 실험하였다.

5) 투수계수시험 : KS F 2494방법에 따라 지름 약 100mm 원주형 공시체를 투 수원통 내부에 위치시킨 후 투수원통의 상단으로부터 25℃의 물을 채운 후 시험시작 후 일정시간내에 배수되는 물의 양을 메스실린더로 측정하여 산식에 따라 구하였다.

6) 박리저항성 : 직접전단박리실험을 실시하였다. 실험방법은 Dynamic Immersion Test(Sweden, Method No. AA1, 1999)에 따라 실시하였으며, 상온의 물이 담긴 유리제 시료병에 5 ~ 10mm의 아스팔트가 코팅된 골대를 넣고 24시간 동안 60rpm으로 시료병을 회전시키며, 이때 혼합무이 서로 부딪쳐 마찰이 일어나도록 유리병 내부에 유리제 막대를 비스듬히 거치하여 코팅된 골재의 동적전단박리현상을 일으키게 한다. 실험결과는 육안으로 평가하였다.

[실시 예 1]

최대 입경이 13mm(20mm 통과중량백분율 100%, 13mm 통과중량백분율 97.5%, 5mm 통과중량백분율 28%, 2.5mm 통과중량백분율 18.5%, 0.3mm 통과중량백분율 9%, 0.08mm 통과중량백분율 4.5%)인 개립도 골재 100 중량부에 대하여, 침입도가 60~80인 일반 아스팔트(AP-5) 5 중량부, 저밀도폴리에틸렌 보강수지 0.5 중량부, 셀룰로오스섬유 0.3 중량부 및 중온화 첨가제로서 새소빗(sasobit, sasol사)을 아스팔트 100 중량부에 대해 2 중량부로 첨가한 후, 150℃에서 혼합하여 조성물을 제조하였다.

상기 제조된 조성물을 이용하여 노면에 50mm 두께로 포설을 하였다. 이때 조 성물의 온도가 130℃에서 포설(피니셔)하여, 120℃에서 1차전압(머캐덤 롤러) 후, 2차다짐(타이어 롤러) 및 3차 마무리(텐덤 롤러)단계를 거쳐 포장을 완료하였는데 유동성 및 다짐성이 우수한 것으로 확인되었다.

시공에 사용된 혼합물의 시료를 채취하여 실내실험결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서 이액형 아크릴수지(제조회사: LG화학, 제품명:MMA)를 상기 아스콘의 상부에 살포를 하였다. 그 결과 포장체의 상부 약 10mm 정도에 이액형 아크릴수지가 스며들어 상층부의 강도가 보강되는 것을 확인하였다.

[비교예 1]

최대 입경이 13mm(20mm 통과중량백분율 100%, 13mm 통과중량백분율 97.5%, 5mm 통과중량백분율 28%, 2.5mm 통과중량백분율 18.5%, 0.3mm 통과중량백분율 9%, 0.08mm 통과중량백분율 4.5%)인 개립도 골재 100 중량부에 대하여, 침입도가 60~80인 일반 아스팔트(AP-5) 5 중량부를 170℃에서 혼합하여 조성물을 제조하였다.

상기 제조된 조성물을 이용하여 노면에 50mm 두께로 포설을 하였다. 이때 조성물의 온도가 160℃에서 포설(피니셔)하여 150℃에서 1차전압(머캐덤 롤러) 후 2차다짐(타이어 롤러) 및 3차 마무리(텐덤 롤러)단계를 거쳐 포장을 완료하였으며, 동일한 조성물을 130℃에서 포설(피니셔)하여, 120℃에서 1차전압(머캐덤 롤러) 후, 2차다짐(타이어 롤러) 및 3차 마무리(텐덤 롤러)단계를 거쳐 시공을 실시하였는데 120℃에서는 조성물의 유동성이 급격히 저하되어 다짐이 이루어지지 않았으며 포장체로부터 정상적인 시료채취가 불가능하였다.

시공에 사용된 혼합물의 시료를 채취하여 실내실험결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 중온화 아스콘 조성물은 개질 아스콘의 물성을 만족하였다. 또한, 중온화 첨가제가 포함되지 않은 비교예 1에 비하여 연화점이 높고, 점도가 낮은 것을 알 수 있었다. 따라서 일반 아스콘의 시공온도에 비하여 더 낮은 온도에서도 시공이 가능한 것을 알 수 있었다. 즉, 본 발명은 일반 아스팔트 혼합물의 생산 및 다짐 온도를 약 30~50℃ 저감시켜 교통개방시간이 감소시키는 것을 알 수 있었다.

또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 조성물을 이용하여 상온 25℃에서 혼합 물의 시간변화에 따른 온도변화를 측정하였다. 결과는 아래 표 2와 같으며 본 발명을 사용하면 교통개방시간을 약 40분정도 감소시킬 수 있었다. 온도저감이 느린 더운 여름의 경우에는 본 발명의 사용을 통해 빠른 교통이 가능하였다.

[표 2]

[실시 예 3]

최대 골재 사이즈가 20mm(20mm 통과중량백분율 100%, 13mm 통과중량백분율 93.5%, 10mm 통과중량백분율 76.2%, 5mm 통과중량백분율 50.3%, 2.5mm 통과중량백분율 38.0%, 0.6mm 통과중량백분율 19.4%, 0.3mm 통과중량백분율 13.2%, 0.15mm 통과중량백분율 8.3%, 0.08mm 통과중량백분율 5.3%)인 밀입도 골재 100 중량부에 대하여, 침입도가 60~80인 일반 아스팔트(AP-5) 4.8 중량부, 저밀도폴리에틸렌 보강수지 0.2 중량부, 셀룰로오스섬유 0.2 중량부 및 중온화 첨가제로서 새소빗(sasobit, sasol사)을 아스팔트 함량에 대해 1.5 중량부로 첨가한 후, 150℃에서 혼합하여 중온화 개질아스팔트 혼합물을 제조하였다.

상기 조성물을 이용하여 120℃, 150℃에서 각각 다짐하여 중온화 개질아스콘을 제조하여 품질성능을 측정하였다. 시험결과는 아래 표 3와 같으며, 품질 성능을 모두 만족하였다.

[표 3]

[실시예 4]

상기 실시예 3에서 이액형 아크릴수지(제조회사:LG화학, 제품명:MMA)를 상기 아스콘의 상부에 살포를 하였다. 그 결과 포장체의 상부 약 10mm 정도에 이액형 아크릴수지가 스며들어 상층부의 강도가 보강되는 것을 확인하였다.

[실시예 5]

상기 실시예 1에서 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여, 보수성 첨가재로 화력발전소 석탄재 부산물을 7 중량부 더 첨가한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 실시예 1에서 제조한 조성물과 보수성 첨가재를 첨가하여 제조한 조성물 두 가지를 이용하여 최대흡수율을 평가하기 위해 공시체를 제작하였다.

이렇게 제조된 공시체를 20℃ 물에 24시간 수침 후 꺼내어 표면의 물을 가볍게 제거, 표면건조질량을 측정하고 60℃ 건조로에서 48시간 건조 방냉 후, 건조질량을 측정하여 아래 계산식1에 따라 최대흡수율을 산출하였다. 최대 흡수율은 보수 성첨가재를 혼합한 경우 30.5% 였으며 보수재를 첨가하지 않은 것은 9.3%였다.

계산식 1)

최대흡수율(%) = [(표면건조질량-건조질량)/물의밀도]/공시체의 체적× 100

Claims (13)

1. 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여, 중온화 첨가제로서 피셔 트로프슈법(Fischer Tropsch synthesis)에 의해 제조된 왁스(wax)상의 탄소수 40 ~ 115인 알칸화합물을 0.1 ~ 90 중량부로 혼합하여 중온시공이 가능하도록 제조한 중온화 아스팔트 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 아민계 또는 소석회 박리방지제가 0.01 ~ 20 중량부 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 중온화 아스팔트 조성물은 평균입경이 1 ~ 20mm인 골재 100 중량부에 대하여, 아스팔트 3 ~ 6 중량부, 스티렌계 수지, 에틸렌계 수지, 에틸렌비닐아세테이트수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 보강수지 0.1 ~ 1.0 중량부 및 섬유보강제 0.1 ~ 0.5중량부를 포함하며, 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 중온화 첨가제가 0.1 ~ 90중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 조성물.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 중온화 아스팔트 조성물은 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 화 력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 다공성 무기재료 0.01 ~ 50 중량부 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 조성물.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 보강수지는 재생수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 조성물.
6. 제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 중온화 아스팔트 조성물은 90 ~ 120℃에서 다짐가능하며, 70℃ 미만의 온도에서 교통개방이 가능한 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 조성물.
7. 제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 중온화 아스팔트 조성물은 연화점이 70 ~ 90℃이고, 동적안정도가 3000 (회/mm) 이상인 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 조성물.
8. a) 평균입경이 1 ~ 20mm인 골재 100 중량부에 대하여, 아스팔트 3 ~ 6 중량부, 스티렌계 수지, 에틸렌계 수지, 에틸렌비닐아세테이트수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 보강수지 0.1 ~ 1.0 중량부 및 섬유보강제 0.1 ~ 0.5중량부를 혼합하고, 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 중온화 첨가제 0.1 ~ 25중량부를 혼 합하여 중온화 아스팔트 조성물을 제조하는 단계;

   b) 상기 중온화 아스팔트 조성물을 포설하고 90 ~ 120℃에서 다짐하는 단계;

   c) 상온에서 양생하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 시공방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 a)단계에서 상기 아스팔트 성분 100 중량부에 대하여 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 다공성 무기재료가 0.1 ~ 50 중량부 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 시공방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 c) 단계 후, d) 미끄럼 저항성을 갖는 아크릴(MMA)계 또는 변성 불포화 폴리에스터계의 유색 박막 코팅 조성물을 도포하는 단계;를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 시공방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 d) 단계 시 유색 박막 코팅 조성물에 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 다공성 무기재료 또는 이들을 소성시킨 후 분쇄한 차열기능을 갖는 다공성골재 또는 발포골재를 더 첨 가하여 도포하는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 시공방법.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 d) 단계 시 유색 박막 코팅 조성물 도포 후, 상기 화력발전소 석탄재 부산물, 플라이애쉬, 펄라이트, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 다공성 무기재료 또는 이들을 소성시킨 후 분쇄한 차열기능을 갖는 다공성골재 또는 발포골재를 흩어뿌린 후 상기 유색 박막 코팅 조성물을 다시 도포 단계;를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 시공방법.
13. 제 8항 내지 제 12항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

    상기 중온화 아스팔트 조성물은 90 ~ 120℃에서 다짐가능하며, 70℃ 미만의 온도에서 교통개방이 가능한 것을 특징으로 하는 중온화 아스팔트 시공방법.