KR100846659B1

KR100846659B1 - 보조기층용 혼합골재

Info

Publication number: KR100846659B1
Application number: KR20070025599A
Authority: KR
Inventors: 양경용; 조형석
Original assignee: 제일산업개발(주); 양경용; 조형석
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-07-16

Abstract

본 발명은 보조기층용 혼합골재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기층의 교통하중을 분산시켜 노상에 균일하게 전달하는 기능을 담당하는 보조기층에 사용하기 위해, 재생첨가제를 이용하여 재생된 폐아스콘과 석분을 일정비율로 혼합하여 늘어나는 건축폐기물을 효율적으로 이용하여 골재를 절약함과 동시에 건축폐기물을 재활용하기 위한 보조기층용 혼합골재에 관한 것이다.

폐아스콘, 석분, 재생, 골재, 보조기층, 유기물, 재활용, 환경

Description

보조기층용 혼합골재{A MIXED AGGREGATE}

건설폐기물의 재활용률은 정부가 재활용정책을 중점적으로 추진하여 1997년부터 증가하기 시작하여 2003년에 89.0%로 크게 상승하였으나, 재활용 용도는 성토·복토용이 대부분을 차지하고 있으며, 도로기층용, 콘크리트용 골재 등과 같이 경제적 가치가 높은 용도로의 재활용은 매우 저조한 실정이다.

이는 양질의 순환골재를 생산하는 사회적 기반이 미비하고, 품질에 대한 신뢰성 부족으로 인하여 수요자의 자발적인 사용분위기가 미흡한 이유 등에 기인한 것으로 볼 수 있으며, 특히 그동안 건설폐기물을 폐기물관리법에 의하여 관리함으로써 고부가가치의 재활용을 촉진하기에는 제도적 한계가 있었던 점도 그 이유로 들 수 있을 것이다.

이와 같이 종래의 재생골재는 품질성이 떨어져 그 사용범위에 있어서 매우 제한적이라는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 보조기층용으로 적합하고, 아울러 폐아스콘과 같은 건축폐기물을 재활용함으로써, 골재의 부족을 예방하고 환경 개선의 효과를 갖는 혼합골재를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 혼합기에 75 ~ 600㎛의 입도를 갖는 폐아스콘 85 ~ 95중량%에 재생첨가제 5 ~ 15중량%를 첨가한 후 300 ~ 350℃의 열로 20 ~ 30분간 가열하여 재생한 폐아스콘 55 ~ 80중량%와 2mm의 입도를 갖는 석분 20 ~ 45중량%를 혼합하여 조성된 보조기층용 혼합골재를 그 주요 기술적 구성으로 한다.

상기와 같이 조성비율에 의해 조성된 혼합골재는 주로 도로포장시 보조기층에 사용하기 위한 것으로, 상기 보조기층은 기층의 교통하중을 분산시켜 노상에 균일하게 전달하는 기능을 갖는다.

본 발명과 관련하여 보조기층에 대해 좀 더 살펴보면,

보조기층은 노상의 세립토가 기층 속으로 침투하는 것을 방지하고, 포장층 내 또는 하부층의 물고임과 동결을 방지하기 위해 완성된 노상면 위에 포설하는 것으로, 상기 노상면이 연약하거나 동결상태에 있을 때에는 포설을 피해야하고, 보조기층 재료의 한 층의 두께가 20cm를 넘지 않도록 재료를 균일하게 포설하여야 한다. 또한, 다짐 건조밀도가 95% 이상의 밀도가 되도록 다짐한다.

또한, 상기 보조기층의 시공은 그에 앞서 노상표면은 먼지, 진흙, 뜬돌, 기타의 잡물을 제거하여 청소하며 필요에 따라 다짐도, 마무리, 표면의 평탄성 등을 확인하여야 하며, 상기 보조기층에는 점토덩어리, 유기물, 먼지, 기타의 유해물을 함유해서는 안 된다.

보조기층에 주로 사용되는, 폐아스콘 55 ~ 80중량%와 석분 20 ~ 45중량%를 혼합하여 조성된 본 발명의 혼합골재의 기술적 구성에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

상기 폐아스콘은 사업상 일반폐기물에서 불연성 건설폐자재류로 분류되며, 폐기물관리법상 지정분산물에 속하는 것으로, 그 지정부산물이란 재활용 가능한 자원을 뜻하며 전부 또는 일부를 재활용하는 것이 자원의 효율적인 이용을 위하여 특히 필요한 경우에 지정된다.

건절폐재로 발생하는 아스팔트 콘크리트(아스콘)은 여러가지 탄화수소의 혼합물로 제조된 것으로서 포장용 및 방수용 등에 사용되는 아스팔트가 골재와 혼합 되어 굳어 있는 상태로 발생하는 덩이를 말한다.

이와 같은 폐아스콘의 재생을 위해서는 재생첨가제를 사용하게 되고, 그 재생첨가제의 사용은 아스콘의 침입도 조건을 만족하기 위해 사용한다.

폐아스콘의 재생과정을 간략히 살펴보면,

먼저, 폐아스콘을 수집 검사한 후에 이를 파쇄하여 13mm이하, 13 ~ 19mm, 19 ~ 25mm로 선별하고, 드라이어로 폐아스콘을 간접가열한 후에 재생첨가제를 혼합하고 300 ~ 350℃의 열로 20 ~ 30분간 가열하여 평균 입도가 15 ~ 25mm인 재생아스콘을 제조한다.

상기 폐아스콘을 수집 검사한 결과의 구체적인 예를 들면 다음의 표 1과 같다.

표1:폐아스콘의 물리적 특성

구분	침입도 (25℃,100g, 5초)	비중 (25/25℃)	점도(cP) (60℃, 스핀들No.7, 2.0rpm)
결과	36	1.000	1,400,000
시험 방법	KS M 2252	KS M 2254	KS M 2201

상기 재생첨가제는 폐아스콘의 침입도(1/100cm)가 40 이하일 경우 첨가하게 되며, 그 첨가량은 폐아스콘에 대해 8 ~ 15중량%를 사용한다.

상기 재생첨가제는 알칸술포네이트(Alkanesulfonates:AS) 2 ~ 5중량%, 알킬 폴리글리콜 에테르(Alkyl polyglycol ethers:AEO) 1.5 ~ 3중량%, 물 40 ~ 55중량%, 유화아스팔트 36.5 ~ 40중량%, 유화안정제인 세틸알콜 5 ~ 12중량%가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다.

상기 폐아스콘은 혼합골재의 전체중량에 대해 55 ~ 80중량%의 범위로 사용되는 것으로, 55중량% 미만으로 사용하게 될 경우에는 기층이 받는 교통하중의 분산기능이 떨어지며, 80중량%를 초과하여 사용하게 되는 경우에는 상대적으로 석분의 사용량이 제한되어 보조기층의 평탄성 및 도로의 완충성이 떨어지게 되므로, 55 ~ 80중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 석분은 일반적으로 석회암 가루를 칭하는 것이며, 도로포장시 보조기층의 평탄성 및 도로의 완충성을 유지하기 위해 혼합하는 것으로,

비닐, 나무뿌리 등과 같은 이물질을 1차 제거하고, 정선된 자연 건조상태의 석분을 비중분리공정을 통해 토사, 먼지, 미세분말 등을 분리하고, 상기 비중분리공정에 의해 분리된 석분에서 토사, 먼지, 미세분말과 같은 이물질을 2차 제거한다.

상기 석분의 입도 및 물리적 성질은 다음의 표 2 및 표 3과 같다.

표 2: 석분 입도

시험항목		결과	시험방법
입도 (체 통과 무게 백분율(%))	600㎛	100	KS F 3501
	300㎛	100
	150㎛	97
	75㎛	90

표 3: 석분의 물리적 성질

시험항목	결과	시험방법
수분함량(%)	0.1	KS F 3501
밀도	2.74	KS L 5110

상기 석분은 정육면체의 입자모양을 갖는 것으로, 건식에 의해 파쇄되어 수분함량 0.1, 밀도 2.74, 조입율 2.96, 겉보기 비중이 2.74인 것을 특징으로 한다.

상기 조립율(fineness modulus;FM)은 골재의 입도를 표시하는 계수로서 10개의 표준체를 이용해서 체가름 시험을 했을 때 각 체에 남는 양의 누가 중량 백분율의 합을 100으로 나눈 값이다.

상기 겉보기 비중은 다공성 물질이나 가루 물질에서 겉보기에 부피로 생각되는 비중을 말한다.

상기 석분은 혼합골재의 전체중량에 대해 20 ~ 45중량%의 범위로 사용되는 것으로, 20중량% 미만으로 사용하게 될 경우에는 보조기층의 평탄성 및 도로의 완충성이 떨어지고, 45중량%를 초과하여 사용하게 될 경우에는 보조기층의 내구성이 떨어지므로, 20 ~ 45중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.

상기한 폐아스콘과 석분의 혼합비율은 밀도, 흡수율, 함수비 등을 고려해봤을 때 폐아스콘 70중량%와 석분 30중량%를 갖는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 구성을 실시 예를 통해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

폐아스콘 재생첨가제

실시 예1

재생첨가제는 알칸술포네이트(Alkanesulfonates:AS) 2중량%, 알킬 폴리글리콜 에테르(Alkyl polyglycol ethers:AEO) 1.5중량%, 물 55중량%, 유화아스팔트 36.5중량%를 교반기에 넣어 5500rpm으로 2분간 급속교반하고, 여기에 세틸알콜 5중량%를 첨가하여 60rpm으로 10분간 완속교반하여 조성된다.

실시 예2

알칸술포네이트(Alkanesulfonates:AS) 5중량%, 알킬 폴리글리콜 에테르(Alkyl polyglycol ethers:AEO) 3중량%, 물 40중량%, 유화아스팔트 40중량%를 교반기에 넣어 5500rpm으로 2분간 급속교반하고, 여기에 세틸알콜 12중량%를 첨가하여 50rpm으로 10분간 완속교반하여 조성된다.

폐아스콘 재생

실시 예3

먼저 선별된 폐아스콘을 파쇄기로 분쇄한 후 혼합기에 폐아스콘을 먼저 투입한 후, 여기에 실시 예1에서와 같이 제조된 재생첨가제를 투여한 후 300℃의 열로 20분간 가열하여 재생한다.

혼합골재

실시 예3에서와 같이 재생된 폐아스콘 70㎏과 석분 30㎏을 혼합하여 조성한다.

이하, 이상에서 살펴본 혼합골재의 실험값을 살펴보도록 한다.

표 4은 혼합골재의 0.08mm체의 통과율(%), 밀도, 흡수율, 함수비, 아터버그 한계(액성한계, 소성한계, 소성지수)에 대해 실험한 결과 값을 나타낸다.

표 4 : 혼합골재의 물리적 성질

구 분 ＼시험 항목	0.08mm체 통과율(%)	밀도 (g/㎤)	흡수율 (%)	함수비 (%)	아터버그 한계
구 분 ＼시험 항목	0.08mm체 통과율(%)	밀도 (g/㎤)	흡수율 (%)	함수비 (%)	액성 한계(%)	소성 한계(%)	소성 지수
보조기층 (폐아스콘:부순잔골재)	2.7	2.351	1.6	0.9	N.P	N.P	N.P
보조기층(SB-2)	5.5	2.651	0.6	6.7	N.P	N.P	N.P

(참고로, 상기 표4의 SB-2는 보조기층 재료의 입도 기준으로 사용되는 용어로, 공칭 입경에 대한 체 통과중량 백분율(%)에 따른 호칭입경(mm)의 분류기준으로, Subbase Type-2의 약어이다. 상기 소성한계는 반고체에서 소성상태로 변하는 순간의 함수비를 의미하고, 액성한계는 소성상태에서 액체상태로 변하는 순간의 함수비를 의미한다.)

표 5는 혼합골재(폐아스콘:석분)의 다짐시험에 대한 실험 결과 값을 나타낸다.

표 5 : 혼합골재(폐아스콘:석분)의 다짐시험 결과 값

다짐시험
다짐방법: E-b	회수	건조밀도	C.B.R	팽창비	함수량	수정 C.B.R	시방규정
최대습윤밀도: 2.107g/㎤	92회	1.975	73.7	0	8.8	57.9	30 이상
최대건조밀도: 1.986g/㎤	42회	1.852	51.7	0	9.7
최적함수비(OMC): 6.1%	17회	1.702	33.1	0	10.5

(참고로, 상기 CBR은 노상토 지지력비를 의미하는 것으로, CBR(%)는 = 시험단위중량/표준단위중량 × 100(%)의 식에 의해 구한다.)

표 6은 혼합골재(SB-2)의 다짐시험에 대한 실험 결과 값을 나타낸다.

표 6 : 혼합골재( SB -2)의 다짐시험 결과 값

다짐시험
다짐방법: E-b	회수	건조밀도	C.B.R	팽창비	함수량	수정 C.B.R	시방규정
최대습윤밀도: 2.651g/㎤	92회	2.226	108	0	6.3	72	30 이상
최대건조밀도: 2.223g/㎤	42회	2.128	77	0	6.9
최적함수비(OMC): 5.7%	17회	2.036	48	0	7.4

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합골재는 기층의 교통하중을 분산시켜 노상에 균일하게 전달하는 기능을 담당하는 보조기층에 사용함으로써 다 높은 기층의 안정화를 이룰 수 있고, 산업폐기물인 폐아스콘을 재생처리하여 사용함으로써 자원절약에 따른 비용절감과 환경개선 효과를 갖는다.

Claims

15 ~ 25mm 입도의 재생 폐아스콘 55 ~ 80중량%와 75 ~ 600㎛ 입도의 석분 20 ~ 45중량%를 혼합하여 조성된 것에 있어서,

상기 재생 폐아스콘은 폐아스콘을 수집 파쇄하여 13mm이하, 13 ~ 19mm, 19 ~ 25mm로 선별하고, 폐아스콘의 침입도(1/100cm)를 40 이하로 하며 폐아스콘 85 ~ 92중량%에 재생첨가제 8 ~ 15중량%를 첨가하여 300 ~ 350℃의 열로 20 ~ 30분간 가열하여 제조된 것으로, 그 재생첨가제는 알칸술포네이트(Alkanesulfonates:AS) 2 ~ 5중량%, 알킬 폴리글리콜 에테르(Alkyl polyglycol ethers:AEO) 1.5 ~ 3중량%, 물 40 ~ 55중량%, 유화아스팔트 36.5 ~ 40중량%, 유화안정제인 세틸알콜 5 ~ 12중량%가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하는 보조기층용 혼합골재.

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