KR100841404B1

KR100841404B1 - 개질 고 내구성 아스팔트 혼합물 제조방법

Info

Publication number: KR100841404B1
Application number: KR1020080008524A
Authority: KR
Inventors: 김병채
Original assignee: 주식회사 포이닉스
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2008-06-25

Abstract

본 발명은 개질 고 내구성 아스팔트 혼합물 제조방법에 관한 것으로서, 아스팔트 혼합물의 제조시 골재의 크기에 따른 혼합비율을 특정화 함으로서 보다 증가된 공극율 특성을 갖도록 하고, 이에 따른 아스팔트 배수기능을 향상시켜 우천시 차량주행의 안전성을 확보하기 위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 제조방법은, 19~13mm 골재 0.5~1중랑%, 13~6mm 골재 70~85중량%, 6~1mm 골재 5~20중량%, 채움제 3~7중량%, 아스팔트 바인더 4~6중량%, 개질재 0.1~1중량%를 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합이 이루어진 혼합물을 5~10초 동안 마른비빔을 실시한 후, 35~40초 동안 젖은비빔을 실시하는 비빔단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아스팔트, 배수성, 유동성, 개질, 골재

Description

개질 고 내구성 아스팔트 혼합물 제조방법{A MANUFACTURE METHOD FOR DRAINAGE ASPHALT}

본 발명은 배수성 개질 아스팔트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공극률이 높은 배수성 아스팔트를 표층 또는 표층과 기층에 사용하고 그 밑에 불침투성의 층을 설치하므로서 우천시 노면으로부터 배수성층에 침투한 물이 불침투성의 층위로 흘러 배수처리 시설에 빨리 배수될 수 있도록 골재의 비산 저항성, 내후성, 내수성, 내유동성이 우수하게 나타나는 배수성 아스팔트 혼합물 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트는 온도변화에 따라 그 상태가 크게 변하므로 이에 의해 제조된 아스팔트 포장 또는 아스콘(아스팔트 콘크리트) 역시 온도의 변화에 따라 심한 거동변화를 갖게 된다. 이러한 감온성에 의해 도로포장에 사용되는 아스팔트 포장은 여름의 고온환경에는 연성에 의해 소성변형이 발생되고 겨울의 저온환경에는 취성에 의한 균열이 발생된다.

한편, 이러한 일반 아스팔트 혼합물(밀입도 혼합물)은 공극률(3∼6%)이 낮으므로 우천시 배수기능이 떨어져 물 고임으로 인한 차량 주행 안전성이 낮고, 굵은 골재의 비율이 적기 때문에 내구성이 약한 단점이 있다.

하기 [표 1]은 배수성 아스팔트 혼합물의 품질기준을 나타낸 것으로서, 현재 대부분의 아스팔트 혼합물은 전체 항목을 모두 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.

항 목	품질기준
다짐 횟수(회)	50회
공극률(%)	20 이상
안정도(kg)	500 이상
잔류안정도비(%)	75 이상
동적안정도(회/mm)	3,000 이상
칸타브로 손실률(%)	20 이하
현장투수성능(sec)	10 이내

본 발명은 상기한 종래 아스팔트 배수기능의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 배수기능의 향상을 위해 아스팔트 혼합물의 공극률을 높여줌과 함께 혼합물의 유동 안전성과 관련한 품질기준을 모두 만족시킬 수 있는 제조방법을 제공함으로서 우천시 차량운행의 안전성을 최우선적으로 확보할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적은, 19~13mm 골재 0.5~1중랑%, 13~6mm 골재 70~85중량%, 6~1mm 골재 5~20중량%, 채움제 3~7중량%, 개질재 0.1~1중량%를 혼합하여 5~10초 동안 건식믹싱을 실시하고; 이후 상기 혼합물에 아스팔트 바인더를 4~6중량%으로 혼합하여 35~40초 동안 습식믹싱을 실시하는 것을 특징으로 하는 배수성 아스팔트 혼합물 제조방법을 통해 이룰 수 있게 된다.

또한, 상기 개질제의 주성분을 이루는 SBS 선형블록 공중합체 혼합수지는 분자량이 50,000 ~150,000인 저분자량의 SBS와, 분자량이 200,000~300,000인 고분자량 SBS가 혼용 되어짐을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 아스팔트 혼합물의 제조시 골재의 크기에 따른 혼합비율을 특정화 함으로서 보다 증가된 공극율 특성을 갖도록 하고, 이에 따른 아스팔트 표층 또는 기층에서의 배수기능을 향상시켜 우천시 차량주행의 안전성을 확보할 수 있는 효과를 나타낸다.

또한, 아스팔트 개질제의 주성분을 이루는 SBS를 저분자량과 고분자량이 혼용되어지도록 함으로서 아스팔트의 저온물성과 고온물성을 발현하여, 전체적인 내유동성 및 안전성을 극대화 할 수 있게 된다.

이하, 본 발명 아스팔트 혼합물 제조방법의 구체적인 실시 예를 살펴보기로 한다.

본 발명의 아스팔트 혼합물은 최대직경이 19mm 이하인 골재 75~95중량%에 통상의 채움제 3~7중량%, 통상의 아스팔트 바인더 4~6중량% 그리고 개질재 0.1~1 중량%의 혼합비율로 혼합이 이루어지게 되는데, 초기 건식믹싱(마른비빔) 과정에서는 아스팔트 바인더를 제외한 성분들을 혼합한 상태에서 실시되고, 이후 습식믹싱(젖 은비빔) 과정에서 아스팔트 바인더 4~6중량%를 추가로 혼합하게 된다.

특히, 골재는 각기 크기를 달리하여 3가지 종류(1골재, 2골재, 3골재)로 나뉘어 혼합되어지게 되는데, 최적의 공극률을 나타내기 위해서는 19~13mm 골재 0.5~1중랑%, 13~6mm 골재 70~85중량%, 6~1mm 골재 5~20중량%의 혼합비율을 이룸이 바람직 하게 된다.

그리고 개질제는 아스팔트 개질재 100 중량%에 대하여 분자량이 50,000 내지 150,000인 스티렌-부타디엔-스티렌(이하 'SBS'라 칭함) 선형블록 공중합체 25중량% ~ 35중량%와, 분자량이 200,000 내지 300,000인 SBS 선형블록 공중합체 25중량% ~ 35중량%가 혼합되어져 개질재의 주성분을 이루게 되며, 여기에 플랜트 믹싱 타입으로 제조되기 위하여 프로세스오일 8중량% ~ 17중량%, 석유수지 22중량% ~ 27중량%, 그리고 팰릿 타입으로 제조되기 위하여 산화방지제 0.1중량% ~ 0.5 중량%가 더 혼합되어 이루어진다.

상기 SBS는 고온 물성을 발현하는 폴리스티렌 블록과 저온 물성을 발현하는 폴리부타디엔 블록으로 이루어진다. 상기 폴리스티렌 블록과 폴리부타디엔 블록은 서로 섞이지 않는 특성으로 미세 상 분리가 일어나 폴리스티렌이 PS domain을 형성하는 독특한 구조를 가지고 있다.

이때, 분자량이 50,000 내지 150,000인 SBS는 낮은 분자량으로 인해 PS domain이 약하게 형성되어 고온 물성은 상대적으로 낮아지며, 저온 물성은 우수해지는 특성이 있다. 반면, 분자량이 200,000 내지 300,000인 SBS는 PS domain이 강하게 형성되어 저온 물성은 감소되나 고온 물성은 증가하는 특성이 있다.

따라서, 아스팔트의 저온 물성과 고온 물성을 모두 발현하기 위하여 본 발명에서는 저분자량의 SBS와 고분자량의 SBS가 혼용되어지게 되는 것이다.

그리고, 개질제에 첨가된 성분 중 하나인 프로세스 오일은 아스팔트로의 SBS 용해성을 신속하게 수행하기 위하여 첨가되며, 경제성 및 아스팔트 용해성을 고려할 때 파라핀계나 나프텐계 보다는 아로마틱계나 방향족계 오일을 사용함이 바람직하다.

즉 프로세스 오일은 가공성 즉, SBS의 용해성을 개선시켜 주는 효과가 있는 물질로서, 특히 방향족계 오일은 SBS의 PS domain을 약화시켜 SBS의 용해성을 개선하는 효과가 가장 탁월한 것이다.

다음으로, 석유수지는 아스팔트 콘크리트 생산시 플랜트 믹싱방식에서 빠르게 반응하여 용해속도를 더욱 증진시키기 위하여 첨가되는 것이다.

즉, 석유수지는 점착부여수지의 일종으로 아스팔트의 접착력과 고온 물성인 연화점, 점도 등을 개선시키는 기능을 수행한다.

본 발명에서 적용가능한 석유수지의 종류로는 로진계 수지, 테레펜 수지 등이 있으며, 연화점이 90~150℃인 제품을 사용함이 적절하다.

그리고, 산화방지제는 상기 재료들을 혼합하여 팰릿형식으로 가공할 때, 기계에서 발생하는 열에 의한 재료의 변형을 방지하기 위해 첨가되는 물질이다.

또한, 상기 혼합단계에서는 아스팔트의 방충 및 항균 기능을 위한 나노은인 0.1~0.5중량%로 첨가되어짐이 바람직하다. 즉, 아스팔트가 비교적 높은 공극률을 갖기 때문에 외부에서 벌레 등의 이물질이 유입되어 공극률을 저하시킬 수 있기 때 문에 나노은을 소량 첨가함으로서 이루한 폐해를 미연에 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 성분혼합이 이루어진 혼합물을 5~10초 동안 건식믹싱(마른비빔)을 실시한 후, 젖은비빔 35~45초 동안 실시하게 되는데, 이때 혼합과정에서의 온도는 170~185℃를 유지함이 바람직 하다. 상기 온도범위 내에서 여름철의 경우 낮은 온도를 유지하고, 겨울철의 경우는 높은 온도측으로 온도설정을 하여 생산하는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 성분 비율 및 그 범위를 만족하는 실시예 및 이와 대비될 수 있는 종래 비교예를 하기에서 살펴보기로 한다.

<실시예 1>

19~13mm 골재 0.5중랑%, 13~6mm 골재 74.5중량%, 6~1mm 골재 15중량%, 채움제 5중량%, 아스팔트 바인더 4.5중량%, 개질재 0.5중량%의 비율로 혼합하여 배수성 아스팔트 혼합물을 제조하였다.

이때, 개질재는 분자량 50,000 ~ 150,000인 저분자량 SBS 30중량%, 분자량 200,000 ~ 300,000인 고분자량 SBS 30중량%, 프로세스 오일 15중량%, 석유수지 24.7중량%, 산화방지제 0.3중량%의 혼합비를 이루도록 하였다.

<실시예 2>

19~13mm 골재 0.5중랑%, 13~6mm 골재 77.4중량%, 6~1mm 골재 10.5중량%, 채움제 6중량%, 아스팔트 바인더 5중량%, 개질재 0.6중량%의 비율로 혼합하여 배수성 아스팔트 혼합물을 제조하였다.

이때, 개질재는 분자량 50,000 ~ 150,000인 저분자량 SBS 32중량%, 분자량 200,000 ~ 300,000인 고분자량 SBS 33중량%, 프로세스 오일 10중량%, 석유수지 24.5중량%, 산화방지제 0.5중량%의 혼합비를 이루도록 하였다.

<실시예 3>

19~13mm 골재 0.5중랑%, 13~6mm 골재 77.2중량%, 6~1mm 골재 5중량%, 채움제 7중량%, 아스팔트 바인더 5.3중량%, 개질재 0.7중량%의 비율로 혼합하여 배수성 아스팔트 혼합물을 제조하였다.

<비교예 1>

19~13mm 골재 3.5중랑%, 13~6mm 골재 70중량%, 6~1mm 골재 18중량%, 채움제 3중량%, 아스팔트 바인더 5중량%, 개질재 0.5중량%의 비율로 혼합하여 배수성 아스팔트 혼합물을 제조하였다.

이때, 개질재는 분자량 70,000 ~ 100,000 범위의 SBS 70중량%에, 프로세스 오일 15중량%, 석유수지 24.7중량%, 산화방지제 0.3중량%의 혼합비를 이루도록 하였다

<비교예 2>

13~6mm 골재 68중량%, 6~1mm 골재 23.3중량%, 채움제 3중량%, 아스팔트 바인더 5중량%, 개질재 0.7중량%의 비율로 혼합하여 배수성 아스팔트 혼합물을 제조하였다.

이때, 개질재는 분자량 50,000 ~ 150,000인 저분자량 SBS 10중량%, 분자량 200,000 ~ 300,000인 고분자량 SBS 60중량%, 프로세스 오일 10중량%, 석유수지 29중량%, 산화방지제 1 중량%의 혼합비를 이루도록 하였다.

상기와 같은 여러 가지 혼합성분의 예를 하기의 [표 2]에 정리해 보았다.(제1골재는 19~13mm 골재, 제2골재는 13~6mm 골재, 제3골재는 6~1mm 골재를 각각 나타냄)

	1골재	2골재	3골재	채움재	아스팔트 바인더	개질제
실시예 1	0.5중량%	74.5중량%	15중량%	5중량%	4.5중량%	0.5중량%
실시예 2	0.5중량%	77.4중량%	10.5중량%	6중량%	5중량%	0.6중량%
실시예 3	0.5중량%	77.2중량%	5중량%	7중량%	5.3중량%	0.7중량%
비교예 1	3.5중량%	70중량%	18중량%	3중량%	5중량%	0.5중량%
비교예 2	0중량%	68중량%	23.3중량%	3중량%	5중량%	0.7중량%

그리고, 각 실시예1,2,3 및 비교예 1,2의 혼합물을 이용하여 제작된 아스팔트의 항목별 시험결과를 하기의 [표 3]에 정리해 보았다.

	품질기준	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
다짐횟수	50회	50회	50회	50회	50회	50회
공극율(%)	20 이상	21	20	20.5	16	14
안정도(kg)	500 이상	613	650	628	435	450
잔류안정도비(%)	75 이상	85	88	84	76	71
동적안정도비(회/mm)	3,000 이상	3,700	4,200	3,900	2,100	3,020
칸타브로 손실률(%)	20 이하	12	9.6	11.3	26	27

상기 [표 3]을 통해 확인되는 바와 같이 본 발명의 범주에 해당하는 방법에 의해 제조되어진 실시예 1,2,3의 배수성 아스팔트 혼합물은 각 항목의 품질기준을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

반면, 비교예1 및 비교예2의 경우는 골재혼합비율 및 개질제 특성이 본 발명과 상이함에 따라 각각 몇가지 항목에서 품질기준을 만족시키지 못함을 확인할 수 있었다.

특히, 6~1mm 골재가 과다한 비율로 혼합되어진 비교예의 아스팔트 혼합물의 경우는 배수성능에 직접적으로 작용하는 공극율 수치가 20% 이하로 나타남에 따라 아스팔트의 배수기능이 저하되면서 우천시 차량의 안전운행 성능을 저하시키는 것으로 나타났다.

또한, 개질재의 주성분을 이루는 SBS는 저분자량과 고분자량을 혼용하여 사용하지 않은 비교예1의 경우 물성이 저하됨으로서 전체적인 안정도 항목에서 기준치를 만족하지 못함을 확인할 수 있다.

Claims

19~13mm 골재 0.5~1중랑%와, 13~6mm 골재 70~85중량%와, 6~1mm 골재 5~20중량%와, 채움제 3~7중량%와, SBS 선형블록 공중합체 혼합수지, 프로세스 오일, 석유수지, 산화방지제가 혼합되어진 개질재 0.1~1중량%와, 방충 및 항균 기능을 위한 나노은이 0.1~0.5중량%를 혼합하여 5~10초 동안 건식믹싱을 실시하되, 상기 SBS 선형블록 공중합체 혼합수지는 분자량이 50,000 ~150,000인 저분자량의 SBS와, 분자량이 200,000~300,000인 고분자량 SBS가 혼합되어진 것을 사용하고;

이후 상기 혼합물에 아스팔트 바인더를 4~6중량%으로 혼합하여 35~40초 동안 습식믹싱을 실시하는 것을 특징으로 하는 개질 고 내구성 아스팔트 혼합물 제조방법.

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청구항 1에 있어서,

상기 프로세스 오일은 아로마틱계 또는 방향족계 오일을 사용하는 것을 특징으로 하는 개질 고 내구성 아스팔트 혼합물 제조방법.

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