KR100841221B1

KR100841221B1 - 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및그 제조방법

Info

Publication number: KR100841221B1
Application number: KR20070005486A
Authority: KR
Inventors: 임대옥
Original assignee: 임대옥
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-06-26

Abstract

본 발명은 아스팔트 콘크리트에 소형 유공관을 포함함으로써, 아스팔트의 투수성(透水性)을 원활하게 유지하고 투수율을 극대화하며, 투수성 포장재의 공극을 상대적으로 최소화하여 포장된 도로의 안정도를 높일 수 있는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재는 포장재 전체 중량비의 80~85%이며 직경 2~25mm의 골재, 중량비로 4~6%의 아스팔트, 0.5~3%의 직경 5∼20㎜이고 길이 10∼30㎜인 소형 유공관, 5~10%의 채움재 및 1~5%의 모래로 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

아스팔트 콘크리트, 유공관, 투수성

Description

소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제조방법{Asphalt concrete mixed small pipe and method thereof}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재로 포장된 도로의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 아스팔트 콘크리트 포장재 20 : 보조기층

30 : 아스팔트 40 : 골재

50 : 채움재 60 : 모래

70 : 소형 유공관 80 : 공극

본 발명은 소형 유공관(有孔管)이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아스팔트 콘크리트에 소형 유공관을 포함함으로써 투수성(透水性)을 원활하게 유지할 수 있는 개선된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 대부분의 도로 포장재는 아스팔트 콘크리트로, KSF2349(한국표준규격)에서 규정한 가열혼합 가열포설 역청포장용 혼합물이 쓰여지고 있다. 이 혼합물은 아스팔트의 골재, 모래, 채움재 등을 배합 기준에 따라 150~170℃사이의 온도로 가열하면서 강제혼합시설(아스팔트 믹싱 플랜트)에서 생산되며, 생산된 아스팔트 콘크리트는 현장에서 125℃이상의 온도로 피니셔, 로울러 포장공 등을 이용하여 포설하고 다지는 방법으로 시공되어지고 있다.

이러한 종래의 아스팔트 콘크리트는 투수성(透水性)이 없기 때문에 우천시 보행 및 주행에 불편함이 따를 뿐만 아니라 미끄럼 현상이 발생하여 각종 사고의 원인이 되고 있다.

이러한 아스팔트 콘크리트가 가지는 문제점을 해결하고자 골재와 골재 사이에 공극(空隙)을 주어 공극률을 극대화시키는 기술들이 나왔으나, 먼지나 미세입자들에 의해 공극이 메워지는 현상이 나타나 시간이 지나면서 초기의 효과와는 달리 투수율이 현저하게 떨어지게 되는 문제점이 발생하였다. 또한, 공극의 막힘현상이 발생되어 투수성이 점차 저하되는 것은 물론, 시공시에 형성한 과도한 공극으로 인하여 아스팔트 콘크리트를 이루고 있는 재료들의 분리현상이 발생하여 하자의 원인이 되기도 하며 노면의 균열 및 부분적인 파손이 발생되는 문제가 대두되고 있다.

또한 아스팔트는 주위 온도에 민감하여 겨울철과 같은 저온 환경에서는 포장도로에 균열이 발생하는 문제가 있으며, 여름철과 같은 고온 환경에서는 포장도로의 표면이 늘어나는 소위 소성변형을 일으키게 된다. 이와 같은 균열발생과 소성변형의 반복은 결과적으로 아스팔트의 수명을 급격히 단축시키는 문제점을 유발하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 아스팔트 콘크리트에 소형 유공관을 포함함으로써, 아스팔트의 투수성(透水性)을 원활하게 유지하고 투수율을 극대화하며, 투수성 포장재의 공극을 상대적으로 최소화하여 포장된 도로의 안정도를 높일 수 있는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 포장재 간의 결합력과 수축·팽창에 대한 저항력을 높여 아스팔트 콘크리트의 기후에 대한 소성변화, 균열 등과 같은 문제점을 최소화할 수 있는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제 조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재는 포장재 전체 중량비의 80~85%이며 직경 2~25mm의 골재, 중량비로 4~6%의 아스팔트, 중량비로 0.5~3%이며 직경 5∼20㎜이고 길이 10∼30㎜인 소형 유공관, 중량비로 5~10%의 채움재 및 1~5%의 모래로 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

바람직하게는, 소형 유공관의 재질은 금속, 비철금속 또는 200℃ 이상에서 견딜 수 있는 PB관, PE관, PP관 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 아스팔트 콘크리트 포장재는 다양한 색상을 연출하기 위한 안료, 또는 아스팔트 콘크리트의 특성을 강화하기 위한 개질재(改質材)를 더 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 제조방법은, 아스팔트, 골재, 채움재, 모래를 플랜트의 교반기에 투입하는 재료투입단계와, 교반기에 투입된 재료를 가열 및 혼합하는 단계와, 상기 재료를 가열 및 혼합하는 도중에 직경 5∼20㎜이고, 길이 10∼30㎜인 소형 유공관을 더 투입하여 혼합하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재 및 그 제조방법에 관하여 도 1과 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재로 포장된 도로의 단면도를 나타내는 도면으로, 아스팔트 콘크리트 포장재(10)는 보조기층(20)의 상층부에 타설된다. 보조기층(20)은 아스팔트 콘크리트 포장재(10)를 통해 투수(透水)된 우수(雨水) 등을 지반으로 보내는 역할을 하기 때문에, 보조기층(20)은 적당량의 우수를 체류시킬 수 있어야 하므로, 통상 직경 25~40mm의 혼합골재 혹은 쇄석을 10~20cm 높이로 적층시킨 기층으로 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재(10)는 아스팔트(30), 골재(40), 채움재(50), 모래(60), 및 소형 유공관(70)으로 이루어지는데, 이하에서는 각 구성에 대하여 상세히 설명한다.

아스팔트(30)는 상온에서 고체상태로 있다가 가열하면 녹으면서 유동성을 띠게 되며, 다시 상온에서는 고체상태로 변하므로 아스팔트 콘크리트 포장재(10) 배합시 골재(40), 채움재(50), 모래(60) 등을 결합하는 역할을 하며 전체중량비의 4~6%가 포함된다.

골재(40)는 직경이 5~25mm 정도로 분쇄된 조(粗)골재, 5mm 이하의 세(細)골재 등의 혼합물로, 전체중량비의 80~85%가 포함된다.

채움재(50)는 혼합된 골재(40)들 사이에서 투수를 위한 공극을 제외한 미세한 틈새나 골재들 간의 결합력(안정도)을 높이는 기능을 하며, 석회석분이나 시멘트 등 아스팔트 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 구성되어 전체중량비의 5~10%가 포함된다.

모래(60)는 직경 0.02~2mm인 것으로 전체중량비의 1~5%가 포함된다.

소형 유공관(有孔管, 70)은 직경 5~20mm의 파이프 형상인데, 길이 10~30mm의 것으로 구성되며, 그 소형 유공관(70)의 둘레에는 직경 1~3mm의 구멍을 형성하여 아스팔트 콘크리트 포장재(10)의 공극 역할을 하도록 하며 전체중량비의 0.5~3%가 포함된다. 소형 유공관(70)의 재질은 금속 또는 비철금속이나 200℃ 이상에서 견딜 수 있는 PB관, PE관, PP관 등 플라스틱관 중 어느 것을 사용해도 좋다. 이와 같은 소형 유공관은 강도가 높은 관을 사용함으로써, 아스팔트 콘크리트 제조과정 또는 시공과정에서 고온에 의한 열변형을 방지하여 포장재 사이의 공극을 최소화시키고 아스팔트 콘크리트의 안정도를 높일 수 있다.

미설명 부호 80은 아스팔트 콘크리트 포장재의 공극을 나타낸다.

< 실시예 >

본 발명에 따른 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 효과를 입증하기 위하여 일반 배수성 아스팔트 콘크리트 포장재와 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 시험 데이터를 [표 1]에 기재하였다.

[표 1]

항 목	일반배수성 아스팔트 콘크리트	소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트	비 고
샘플의 크기	20cm×7cm×7cm	20cm×7cm×7cm
구성요소	골재 : 크기 5~25mm, 중량비 84% 모래 : 크기 0.02~2mm, 중량비 5% 채움재:크기 0.07~0.6mm, 중량비 6% 아스팔트 : 중량비 5%	골재 : 크기 5~25mm, 중량비 84% 모래 : 크기 0.8~5mm, 중량비 3% 채움재:크기 0.08~2mm, 중량비 5.5% 아스팔트 : 중량비 5.5% 소형 유공관 : 길이 10~30mm, 중량비 2%
면적(㎠)	314	314
공극률(%)	12	10
시간(sec)	100	100
투수량(㎤)	448	627
무게(g)	5,077	4,989
비 중	2.31	2.27

[표 2]는 [표 1]에 표시된 배수성 아스팔트 콘크리트 포장재와 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재에 공기 중의 먼지나 토사가 우천시 포장재에 유입된 것으로 가상하여 실험한 것으로, 실험방법은 우선 샘플을 만들어 점토 1kg과 물 2ℓ를 희석시켜 샘플에 같은 환경에서 투과시킨 후, 48시간이 경과(건조)된 후에 토사가 유입된 샘플이 만들어지면, 다시 이 샘플에 100초간 물을 투과시켜 그 투수량을 측정하는 방식이다.

[표 2]

항 목	일반배수성 아스팔트 콘크리트	소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트	비 고
샘플의 크기	20cm×7cm×7cm	20cm×7cm×7cm
구성요소	골재 : 크기 5~25mm, 중량비 84% 모래 : 크기 0.02~2mm, 중량비 5% 채움재:크기 0.07~0.6mm, 중량비 6% 아스팔트 : 중량비 5%	골재 : 크기 5~25mm, 중량비 84% 모래 : 크기 0.8~5mm, 중량비 3% 채움재:크기 0.08~2mm, 중량비 5.5% 아스팔트 : 중량비 5.5% 소형 유공관 : 길이 10~30mm, 중량비 2%
면적(㎠)	314	314
공극률(%)	12	10
시간(sec)	100	100
투수량(㎤)	314	570

상기 [표 1]에 나타난 투수율 시험데이터의 결과를 보면, 일반 배수성 아스팔트 콘크리트에 비해 소형 유공관이 포함된 아스팔트 콘크리트가 투수율에 있어서 40%정도 우위를 보인다. 이와 같은 결과는 소형 유공관이 포함된 아스팔트 콘크리트는 아스팔트 콘크리트에 포함된 소형 유공관이 포장재 사이의 연결관 역할을 함으로써 그에 따른 투수성이 향상되었기 때문이라 볼 수 있다.

또한, [표 2]에 나타난 투수율 시험데이터의 결과를 보면, 대기 중의 먼지나 우천시 유입되는 토사로 인하여 일반 배수성 아스팔트 콘크리트와 소형 유공관이 포함된 아스팔트 콘크리트 모두 투수율이 줄어들었음을 알 수 있다.

그러나 [표 2]의 실험 결과에서 보면, 일반 배수성 아스팔트 콘크리트는 [표 1]의 결과에 비해 투수율이 30% 정도 감소하였으나, 소형 유공관이 포함된 아스팔트 콘크리트는 투수율이 9% 정도 감소하는데 그쳤다. 이러한 실험 결과의 이유는, 종래의 배수성 아스팔트 콘크리트는 시간이 경과 함에 따른 현상, 즉 대기중의 미세먼지, 우천시 토사유입 등의 불순물 함유로 인해 공극이 막히는 현상을 보완할 수 없어 투수율 저하를 초래할 수 밖에 없기 때문이다.

하지만, 소형 유공관이 포함된 아스팔트 콘크리트는 강도가 높은 소형 유공관을 포함시킴으로써 포장재의 주 구성분인 골재와 같은 역할을 하여 상대적으로 다른 투수성 아스팔트에 비해 공극률이 적게 되고 또한 포장재의 안정도도 높일 수 있으며, 포장재의 연결관 역할을 하는 소형 유공관을 포함시킴으로써 집수, 통수가 원활해지며 불순물 함유로 공극이 막히는 현상을 최소화하여 투수율 저하를 막을 수 있게 된 것이다.

결과적으로 보면, 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 아스팔트 콘크리트는 우천시 토사 또는 대기중의 먼지 등이 유입되어도 투수율이 종래의 일반 배수성 아스팔트 콘크리트에 비해 61% 정도 향상된 결과를 나타낸다.

또한, 폐타이어 분말은 폐타이어에 포함된 내산화 물질과 자외선 차단 등의 성분이 아스팔트의 산화 즉 노화를 방지하고, 탄성력과 점도를 우수하게 할 뿐만 아니라 과도한 하중에도 연질이 되어 균열 또는 도로 표면과의 분리를 억제하도록 하는 기능이 있으므로, 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트에 폐타이어 분말을 더 혼합함으로써 포장재 간의 결합력과 수축·팽창에 대 한 저항력을 높여 아스팔트 콘크리트의 기후에 대한 소성변화, 절단 등과 같은 문제점을 최소화할 수 있는데, 폐타이어 분말은 전체중량비의 0.2~2% 정도를 포함시키는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트인데, 본 발명에 따른 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재는 아스팔트 콘크리트의 재료를 투입하는 제1 단계(S1), 투입된 아스팔트 콘크리트 재료를 가열 및 혼합하는 제2 단계(S2), 재료를 가열 및 혼합하는 과정에서 소형 유공관을 투입하여 혼합하는 제3 단계(S3)를 거쳐서 제조되며, 교반된 재료들에 안료 및 개질제를 혼합하는 제4 단계(S4)를 더 포함할 수도 있다.

제1 단계(S1)는 아스팔트 콘크리트의 재료인 아스팔트(30), 골재(40), 채움재(50) 및 모래(60)를 플랜트의 교반기에 투입하는 단계이고, 제2 단계(S2)는 플랜트의 교반기에 투입된 상기 재료를 150~170℃의 온도로 가열 및 혼합하는 단계이며, 제3 단계(S3)는 상기 재료를 가열 및 혼합하는 단계에서 소형 유공관(70)을 더 투입하여 혼합하는 단계이다.

아스팔트 콘크리트 포장재를 혼합하는 과정에서 투입되는 소형 유공관(70)은, 아스팔트 콘크리트의 연결관(공극) 역할을 하는 것으로, 이와 같은 소형 유공 관(70)에 물리적 변형이 생기지 않도록 강도가 높은 소형 유공관(70)을 사용하여야 한다.

제 4단계(S4)는 개질재(改質材)와 안료를 혼합하는 단계인데, 골재(40)와 소형 유공관(70) 간의 결합력과 연성을 강화하기 위한 개질재로 폐타이어 분말이나 섬유, 우레탄 바인더, 수지 등을 혼합하는 것이 바람직하다. 이밖에 개질재는 수요자의 요청 또는 필요에 따라 아스팔트 콘크리트 포장재의 특성을 강화하기 위한 다양한 첨가제의 혼합하는 것도 가능하다. 또한, 제 4 단계(S3)에서는 아스팔트 콘크리트에 다양한 색상을 연출하기 위하여 안료를 첨가할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 아스팔트 콘크리트 내에 포장재의 공극 역할을 하는 소형 유공관을 포함함으로써, 아스팔트의 투수성(透水性)을 원활하게 유지하고 투수율을 극대화하며, 또한 강도가 높은 소형 유공관을 사용함으로써, 아스팔트 콘크리트 제조과정 또는 시공과정에서 고온에 의한 열변형을 방지하여 포장재 사이의 공극을 최소화시켜 아스팔트 콘크리트의 안정도를 높이면서 투수성을 극대화시킬 수 있다.

Claims

포장재 전체 중량비의 80~85%이며, 직경 2~25mm의 골재;

상기 포장재 전체 중량비의 4~6%인 아스팔트;

상기 포장재 전체 중량비의 0.5~3%이며, 직경 5∼20㎜이고 길이 10∼30㎜인 소형 유공관;

상기 포장재 전체 중량비의 5~10%인 채움재;

상기 포장재 전체 중량비의 1~5%인 모래;

로 구성되는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재.
제1항에 있어서,

상기 소형 유공관의 재질은 금속, 비철금속 또는 200℃이상에서 견딜 수 있는 PB관, PE관, PP관 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재.
제1항에 있어서,

상기 소형 유공관의 둘레에 직경 1~3mm의 구멍을 형성해 놓은 것을 특징으로 하는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재.
제1항에 있어서,

상기 아스팔트 콘크리트 포장재에 다양한 색상을 연출하기 위한 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재.
제1항에 있어서,

상기 아스팔트 콘크리트 포장재에 아스팔트 콘크리트의 특성을 강화하기 위하여 폐타이어 분말, 섬유, 우레탄 바인더 또는 수지 중에서 선택되는 개질재(改質材)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재.
삭제
아스팔트, 골재, 채움재, 모래를 플랜트의 교반기에 투입하는 재료투입단계;

교반기에 투입된 상기 재료를 가열 및 혼합하는 단계;

상기 재료를 가열 및 혼합하는 도중에 직경 5∼20㎜이고, 길이 10∼30㎜인 소형 유공관을 더 투입하여 혼합하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 제조방법.
제7항에 있어서,

다양한 색상을 연출하기 위한 안료, 또는 상기 아스팔트 콘크리트의 특성을 강화하기 위한 개질재를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재의 제조방법.