KR100867097B1

KR100867097B1 - 포장용 아스팔트 콘크리트

Info

Publication number: KR100867097B1
Application number: KR1020080053709A
Authority: KR
Inventors: 천기화
Original assignee: (주)한동알앤씨; 에스씨종합건설(주); 한국신기술산업(주); 주식회사 수성엔지니어링
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2008-11-04

Abstract

본 발명은 포장용 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다. 포장용 아스팔트 콘크리트의 구성은, 신골재 혹은 폐콘크리트 순환골재 중 어느 하나 혹은 둘 모두를 포함하며; 폐아스콘 순환골재와; 시멘트와; 아크릴폴리머와; 아스팔트의 분산상태를 유지시키는 음이온계 유화아스팔트를 포함한다.

이하 중량%는 아크릴폴리머를 제외한 아스팔트콘크리트 조성물을 기준으로 기재되어 있다.

또한 상기 신골재 혹은 폐콘크리트 순환골재는 모두 입경 30㎜ 이하로 유지되도록 하고 투입되는 양은 둘 모두를 합하여 20 중량%를 초과하지 아니하되 8-12중량% 를 유지하는 것이 보다 바람직하다.

상기 폐아스콘 순환골재는 모두 입경이 30㎜ 이하로 유지하는 것이 바람직하며 투입되는 양은 60중량%를 초과하지 아니하며, 신골재 혹은 폐콘크리트 순환골재와 동시에 투입할 경우에는 50중량% 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

또한 폐아스콘순환골재는 입경 30㎜ 이하로 제작된 것을 45중량% 이하로 유지하고, 입경 13㎜ 이하로 제작된 것은 35중량% 이하로 유지하며, 입경 10㎜ 이하로 제작된 것은 20중량% 이하로 유지하되, 그 모두를 합쳐 90중량%를 넘지 않도록 하되 적어도 77%는 초과되도록 한다.

또한 폐아스콘순환골재는 동시에 체통과율이 본명세서 표3에 나타난 체통과율을 만족할 수 있도록 그 입경이 조절되어 있다.

시멘트는 2-6중량% 로 유지하는 것이 바람직하다.

아크릴폴리머는 상기 아크릴폴리머를 제외한 아스팔트콘크리트 조성물을 100중량부로 할 때 3-10중량부 포함되도록 하되 4-6중량부가 가장 바람직하다.

상기 입경 13~8mm 폐아스콘은 상기 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 65~75중량부인 것이 바람직하다.

상기 입경 8mm 이하 폐아스콘은 상기 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 30~40중량부인 것이 바람직하다.

이에 의하여, 폐아스콘 순환골재 및 소량의 폐콘크리트 순환골재와, 신골재를 사용하면서도 안정도와, 공극률과, 포화도와, 골재 피막비율을 기준에 만족시킬 수 있고, 입자 간의 결합력을 증가시키고 소성변형을 방지할 수 있다.

Description

포장용 아스팔트 콘크리트 {ASPHALT CONCRETE FOR PAVEMENT}

본 발명은 포장용 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 폐아스팔트 콘크리트를 사용하는 포장용 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다.

도로 등을 포장하는 포장재는 아스팔트와 골재의 가열 혼합물인 아스팔트 콘크리트(이하, ‘아스콘’이라 함)가 주원료로 사용된다. 아스콘은 주행성과 탄력성이 우수하며 부분절개 등의 보수가 용이한 장점이 있어 주로 사용되지만, 중교통량에 대한 내구성 및 소성변형이 약하며 콘크리트 포장에 비해 비용이 비싼 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 폐아스팔트와 폐콘크리트를 활용함으로써 폐기물 처리비용을 절약함과 동시에 친환경적인 생산이 가능하다.

그러나, 이러한 재활용 방법에 의해 생산된 아스콘은 입자간의 결합력이 크지 않고 소성변형이 생기며, 아스콘을 이용한 포장초기에는 강도가 높지만 그 흐름값이 오래 지속되지 않아 조기에 균열이 발생하거나 파괴되는 문제가 있다. 또한, 아스콘 순환골재와, 콘크리트 순환골재의 입자의 분포가 커서 아스팔트 혼합물 품질 기준에 따른 공극률의 기준값을 만족하기 어렵고, 아스콘 순환골재와, 콘크리트 순환골재의 배합을 위해 다량의 유화아스팔트와 시멘트를 소비하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 폐아스콘 순환골재와, 폐콘크리트 순환골재와, 신골재의 배합비율을 적절하게 조절함으로서 순수 아스팔트 콘크리트와 동일한 안정도와, 공극률과, 포화도와, 골재피막비율 등을 가지는 포장용 아스팔트 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 입자 간의 결합력이 크고 소성변형이 방지되는 포장용 아스팔트 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 다음과 같이 구성한다.

포장용 아스팔트 콘크리트의 구성은, 신골재 혹은 폐콘크리트 순환골재 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하며; 폐아스콘 순환골재와; 시멘트와; 아크릴폴리머와; 아스팔트의 분산상태를 유지시키는 음이온계 유화아스팔트를 포함한다.

상기 폐아스콘 순환골재는 모두 입경이 30㎜ 이하로 유지하는 것이 바람직하며 투입되는 양은 60중량%를 초과하지 아니하며, 신골재 혹은 폐콘크리트 순환골 재와 동시에 투입할 경우에는 50중량% 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

또한 폐아스콘순환골재는 입경 30㎜ 이하로 제작된 것을 45중량% 이하로 유지하고, 입경 13㎜ 이하로 제작된 것은 35중량% 이하로 유지하며, 입경 10㎜ 이하로 제작된 것은 20중량% 이하로 유지하고, 그 모두를 합쳐 90중량%를 넘지 않도록 하되 적어도 77%는 초과되도록 한다.

시멘트는 2-6중량% 로 유지하는 것이 바람직하다.

음이온계유화아스팔트는 0.2-2.5 중량% 포함되도록 하되, 0.5-1.5중량%가 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트에 의하면 폐아스콘순환골재를 사용하면서도 상기의 배합률을 적정화하고 폐콘크리트순환골재 혹은 신골재 중 하나만 사용하거나 또는 둘 모두를 투입하고 어울러 상기와 같이 시멘트와 이크릴폴리 머 추가로 투입함으로써, 폐아스콘순환골재을 사용하였으나 순수 아스팔트 콘크리트와 동일한 안정도와, 공극률과, 포화도와, 골재피막비율 등을 가지게 했다는데 큰 의미가 있다.

따라서 본 발명은 순수 폐아스콘과 신골재 혹은 폐콘크리트의 재생골재를 선택적으로 또는 동시에 사용함으로써 천연골재로 들어가는 비용을 줄이는 효과와 폐아스콘과 폐콘크리트를 효율적으로 재생하여 사용함으로써 매우 친환경적이라는 효과를 가지고 있다.

본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 또한 어떤 가열을 필요치 않은 상온에서 직접 사용가능한 아스팔트 콘크리트 조성물이란 점에서 큰 특징이 있다.

또한 음이온계 유화아스팔트와 아크릴폴리머를 아주 소량으로 첨가하여 종래의 기술이 갖고 있던 다양한 첨가제, 개질제 등을 다량 사용하여 그 비용이 과다해지는 것을 방지함은 물론, 복잡한 혼합비율과 량을 점검할 필요 없이 간단하게 아스팔트 조성물을 제공함에 큰 효과가 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 입경 25~13mm과, 입경 13~8mm과, 입경 8mm 이하로 구성되는 폐아스콘과, 시멘트와, 아스팔트의 분산상태를 유지시키는 음이온계 유화아스팔트를 포함한다.

본 발명에 따른 폐아스콘은 입경 25~13mm 폐아스콘 100 중량부에 대해 입경 13~8mm 폐아스콘은 65~75 중량부, 입경 8mm 이하 폐아스콘은 30~40 중량부인 것이 바람직하지만, 이는 최적의 아스팔트 함량과 최적함수비, 최적의 공극율을 달성하기 위한 실험치로서 각 입경별 폐아스콘의 중량부는 필요에 따라 다소 변경 가능하다.

시멘트는 일반적으로 1, 2종 포틀랜트 시멘트를 사용하지만 특별히 사용 가능한 종류에 제약은 없으며, 시멘트의 함량이 낮으면 강도가 떨어지고 함량이 너무 높으면 유연성이 떨어지기 때문에 본 발명에서는 2-6중량%(아크릴폴리머를 제외한 아스팔트콘크리트 조성물을 기준)인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 시멘트를 포함하기 때문에 골재 사이의 결합력을 증가시킬 수 있으며, 아스팔트 콘크리트의 소성변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 유화아스팔트를 포함한다. 일반적으로, 물과 기름에 계면활성제를 투입하여 교반하면 미셀(micelle)을 형성하여 유화(emulsion)된다. 여기서, 계면활성제의 농도가 일정농도를 넘으면 계면활성제 스스로가 콜로이드를 형성한다. 이렇게 미셀이 형성될 수 있는 계면활성제 최소의 농도를 임계미셀농도(critical micelle concentration)라고 하는데, 이는 친수성물질과 친유성물질의 종류와 배합량에 따라 달라진다. 폐아스팔트는 아스팔트 성분으로 인해 친유성을 가지게 되므로 시멘트와 물을 섞어서 사용해야 하는데 필수적으로 계면활성제를 포함한 아스팔트, 즉 유화아스팔트를 활용한다.

유화아스팔트는 본 발명의 또 다른 특징으로서 다음과 같이 정의되고 제조된다.

먼저 유화아스팔트를 이해하기 위해서는 계면활성제에 대하여 살펴볼 필요가 있다.

계면활성제의 종류는 양이온, 음이온, 비이온 계면활성제로 나눠지는데 계면활성제는 일반적으로 친수기와 친유기가 있어 친수성인 물질과 친유성인 물질을 혼합하는데 사용한다.

일반적으로 물과 기름에 계면활성제를 투입하여 교반하면 미셀(micelle)을 형성하여 유화(emulsion)가 되는데 계면활성제의 농도가 어느 일정 농도를 넘으면 계면활성제 스스로가 콜로이드를 형성하게 된다. 따라서 이런 미셀이 형성될 수 있는 계면활성제 최소의 농도를 임계미셀농도(critical micelle concentration)라고 하는데 이는 친수성물질과 친유성물질의 종류와 그 배합량에 따라 달라진다.

아스팔트성분이 포함되어 있는 폐아스팔트는 친유성이므로 토목, 건축용으로 사용하기 위해서는 시멘트와 물과 섞여야 하는데 이를 위해 필수적으로 계면활성제를 포함시켜야 하고 이러한 계면활성제가 포함된 아스팔트를 본 발명에서는 “유화아스팔트”라고 지칭하고 있다.

다시 말하면 유화아스팔트는 이런 계면활성제를 아스팔트에 첨가하여 만들어진 것을 의미하는 것이며, 특히 유화아스팔트는 물속에서 아스팔트가 상분리 현상을 일으키지 않고 분산 상태를 유지하도록 하는 기능을 한다. 본 발명의 또 하나의 특징은 유화아스팔트 중 음이온계유화아스팔트를 사용하고 있다는 점이다. 유화아스팔트의 종류를 구분함에 있어, 유화아스팔트의 구성성분인 계면활성제가 양전하(+)를 띠고 있으면 양이온(cation)계 유화 아스팔트, 음전하(-)를 띠고 있으면 음이온(anion)계 유화 아스팔트라고 한다. 계면활성제의 종류는 계면활성제가 물에 녹아서 전리할 때 친수기가 붙어 있는 부분이 +전하를 띄면 양이온(cation)계면활성제라고 하고, -전하를 띄면 음이온(anion)계면활성제라고 하며, 양이온과 음이온을 모두 띄면 양쪽성 계면활성제라고 하며, 계면활성제가 물에 녹아서 전리하지 않으면 비이온계면활성제라고 한다.

따라서 종래의 폐아스콘이나 폐콘크리트를 재생하여 폐아스팔트 콘크리트 조성물을 만드는 경우 양이온, 음이온 및 비이온 계면활성제를 아스팔트에 섞어 유화아스팔트를 만들어 골고루 섞어서 사용하는데, 이는 폐아스콘에 포함된 아스팔트성분과 시멘트, 물과의 중합반응 및 골재와의 부착성을 좋게 하기 위함이다. 그런데 이런 유화아스팔트만을 첨가하여서는 토목, 건축용 포장골재로서 적당한 접착성, 강도, 경도, 유연성을 갖추기 어려워 다른 첨가제와 개질제 등도 사용하는데 일반적으로 말레산, 나트륨카르복실셀룰로오스, 물유리 등을 사용하고, 아스팔트 콘크리트를 잘 양생시키기 위해서 공기연행제(air entraining agent)도 사용하기도 하며 각종 고무라텍스 등의 수용성 고분자를 사용하여 점착성이 좋은 아스팔트 콘크리트를 제조한다.

그러나 본 발명에서 밝혀낸 또 다른 사실은 재생아스콘을 제조함에 있어 양이온계와 비이온계 유화아스팔트를 사용하면 유화안정성 즉 유화상태로 유지하는 안정성이 떨어지고, 시멘트가 물과 결합하는 중합반응의 안정성도 떨어뜨린다는 점들 이었다. 이는 폐아스콘을 재생하기위해서는 대단히 중요한 요소로서 양이온계와 비이온계 유화아스팔트를 사용하면 급기야는 시멘트가 응고 현상이 일어나서 토목, 건축용으로 쓸 수 없는 매우 부적당한 재생 아스팔트콘크리트가 형성됨을 알게 되었다. 또한 재생아스팔트콘크리트의 특성을 좋게 하기 위한 여러 가지 종류의 혼화제, 개질제의 사용을 할 필요 없이 음이온계 유화아스팔트와 상기한 아크릴폴리머만을 사용하여 선행특허보다도 우수한 품질의 재생아스팔트콘크리트를 제조하게 되었다.

따라서 본 발명은 음이온계 유화아스팔트와 상기 아크릴폴리머와 시멘트만을 사용하고, 상기에서 언급한 폐아스콘의 아주 적정한 입경분포와 중량비를 갖는 재생아스콘과 특정한 입경분포를 갖는 폐콘크리트를 사용하고 혼합하여 발명한 결과 어떤 첨가제나 개질제를 쓸 필요없이 도로포장용, 바닥포장용 재생아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조할 수 있음을 알게 되었다.

그리고 선행특허는 첨가제, 개질제 등이 다량 사용되는 반면에 본 발명은 음이온계 유화아스팔트를 매우 소량 사용하여도 토목, 건축용 재생아스팔트 콘크리트를 제조할 수 있다는 것이어서 비용적 차원에서도 매우 경제적인 토목, 건축 자재가 된다는 것이다.

음이온계 유화아스팔트를 제조하는 방법은 다음과 같다.

음이온 계면활성제의 종류는 카르복실산염, 도데실벤젠설폰산염, 수지산나트륨염, 알킬 나프탈렌 유도체, 클로로벤젠 유도체, 알킬아릴 설포네이트, 고급지방산알카리금속염, 알킬벤젠설폰산염, 알파-올레핀설폰산염, 알킬아릴설폰산나트륨류, 알킬 인산염, 소듐 (POE) 알킬 아릴 에테르 설페이트, 암모늄 (POE) 알킬아릴에테르 설페이트류(1-노닐-페녹시-2-폴리옥시-에틸렌-3-알릴-옥시-프로판-암모늄- 설페이트, 1-노닐-페녹시-2-폴리옥시-에틸렌-3-암모늄-설페이트 등), 소듐 디옥틸설포숙시네이트 등이 있으며 ,이들중 하나 이상을 아스팔트와 혼합하여 음이온계 유화아스팔트를 제조할 수 있다. 이 경우 어떤 종류의 음이온 계면활성제를 사용해도 가능하다.

다만 바람직하게는 도데실벤젠설폰산염이 적절한데 이는 반복된 실험의 결과 상기의 조성물을 가장 안정적으로 유지함과 동시에 골재와의 부착성이 양호하며, 시멘트와 물과의 중합반응 안정성을 높여준다는 사실을 알 수 있었기 때문이다. 음이온계 유화아스팔트의 비율은 폐아스콘 25-13mm 100중량부에 0.5-1 중량부 만을 첨가하면 된다. 바람직하게는 0.7 중량부가 매우 효과적이다.

한편, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 폐콘크리트를 더 포함할 수 있으며, 폐콘크리트의 사용에 따라 신골재, 즉 자연산 쇄석골재의 사용을 줄일 수 있다. 물론, 아스콘 순환골재와, 폐콘크리트 순환골재가 아닌 신골재는 필요에 따라 소량 포함될 수 있으며, 건설교통부 지침에 따라 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 2~5중량부 포함되는 것이 바람직하다.

여기서, 폐콘크리트는 폐아스콘과 마찬가지로 25mm 이하의 입경을 가지므로 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트의 공극률을 적절하게 확보할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 폐콘크리트는 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 20~25중량부를 가지는 것이 바람직하다.

이하, 위에서 설명한 포장용 아스팔트 콘크리트의 제조과정에 대해 설명한다.

먼저, 폐아스콘을 KSF2572 규격인 0.08, 0.15, 0.3, 0.6 및 1.2, 2.5, 5, 10, 13, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100mm의 체에 통과시킨다. 그리하여, 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 입경 13~8mm 폐아스콘을 65~75중량부 마련한다. 다음으로, 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 입경 8mm 이하 폐아스콘을 30~40중량부 마련하여 혼합한다.

여기서, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 시멘트 4~10중량부를 첨가하여 배합한다.

[표 1]은 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트의 골재의 배합비율과 체통과율을 기록한 표이며, [표 2]는 [표 1]과 같은 함량으로 배합된 포장용 아스팔트 콘크리트의 품질시험 결과로서, 아크릴폴리머 및 최적아스팔트함량과, 최적함수비, 마샬안정도, 포화도, 공극율, 골재피막비율을 각각 기록한 표이다.

골재명	배합비율 (%)	체 통과율 (%)
골재명	배합비율 (%)	40	30	25	20	13	10	5	2.5	0.6	0.3	0.15	0.08
폐아스콘	57	57.0	57.0	47.7	32.1	21.4	18.6	13.4	10.1	5.9	4.2	2.9	2.0
폐아스콘	27	27.0	27.0	27.0	27.0	27.0	15.8	7.1	5.5	3.4	2.5	1.8	1.2
폐아스콘	12	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0	9.4	7.2	3.7	2.4	1.6	1.0
시멘트	4	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	3.9
혼합입도	100	100	100	90.7	75.1	64.4	50.4	33.9	26.7	17.1	13.1	10.3	8.1
시방입도	-	95- 100	80- 100	70- 100	55- 90	40- 80	30- 70	17- 55	10- 42	5-28	3-22	2-16	1-10

시험검사종목	단위	시험검사결과
아크릴폴리머 함량	%	5.0
음이온계 유화아스팔트 함량	%	1.5
최적함수비	%	2.8
가열마샬안정도	kN	7.33
포화도	%	68
공극율	%	5.4

한편, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 KSF2572 규격에 따라 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 입경 25~13mm 폐콘크리트 25~30중량부가 더 포함될 수 있다. [표 3]은 “건설폐자재 재활용도로포장지침”에 나와 있는 “기층용재생상온아스팔트혼합물표준배합”이다.

[표 4]는 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트에 폐콘크리트가 더 포함된 경우의 골재의 배합비율과 체통과율을 기록한 표와 이에 대한 입도곡선표이며, [표 5]는 [표 4]와 같은 함량으로 배합된 포장용 아스팔트 콘크리트의 품질시험 결과를 나타낸 표이다. 본 발명에 따른 포장용 아스팔트는 폐콘크리트를 대체하여 신골재를 혼합할 수 있으며, 폐콘크리트와 신골재를 모두 혼합할 수도 있다. [표 6]은 폐콘크리트 대신 신골재를 사용한 경우골재의 배합비율과 체 통과율을 기록한 표이다.

	체통과율(%)
체번호	40	30	25	20	13	10	5	2.5	0.6	0.3	0.15	0.08
하한 (%)	95	80	71	55	40	30	17	10	5	3	2	1
상한 (%)	100	100	100	90	80	70	55	42	28	22	16	10
혼합입도 (%)	100.0	100.0	90.7	75.1	64.4	50.4	33.9	26.8	17.0	13.1	10.1	8.1

골재명	배합비율 (%)	체 통과율 (%)
골재명	배합비율 (%)	40	30	25	20	13	10	5	2.5	0.6	0.3	0.15	0.08
폐아스콘	42	42.0	42.0	35.1	23.6	15.7	13.7	9.9	7.5	4.4	3.1	2.1	1.5
폐아스콘	30	30.0	30.0	30.0	30.0	30.0	17.5	7.8	6.1	3.8	2.8	2.0	1.3
폐아스콘	14	14.0	14.0	14.0	14.0	14.0	14.0	11.0	8.4	4.3	2.8	1.9	1.2
폐콘크리트	10	10.0	10.0	8.5	4.2	0.8	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
시멘트	4	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	3.9
혼합입도	100	100	100	91.6	75.9	64.6	49.3	32.8	25.9	16.5	12.7	10.0	7.9
시방입도	-	95-100	80-100	70-100	55-90	40-80	30-70	17-55	10-42	5-28	3-22	2-16	1-10

시험검사종목	단위	시험검사결과
아크릴폴리머 함량	%	5.0
음이온계 유화아스팔트 함량	%	1.5
최적함수비	%	2.7
가열마샬안정도	kN	7.11
포화도	%	67
공극율	%	5.8
골재피막비율	%	95이상

골재명	배합비율 (%)	체 통과율 (%)
골재명	배합비율 (%)	40	30	25	20	13	10	5	2.5	0.6	0.3	0.15	0.08
폐아스콘	42	42.0	42.0	35.1	23.6	15.7	13.7	9.9	7.5	4.4	3.1	2.1	1.5
폐아스콘	30	30.0	30.0	30.0	30.0	30.0	17.5	7.8	6.1	3.8	2.8	2.0	1.3
폐아스콘	14	14.0	14.0	14.0	14.0	14.0	14.0	11.0	8.4	4.3	2.8	1.9	1.2
신골재	10	10.0	10.0	8.5	4.2	0.8	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
시멘트	4	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	3.9
혼합입도	100	100	100	91.6	75.7	64.8	49.1	32.9	26.0	16.4	12.5	10.0	7.8
시방입도	-	95-100	80-100	70-100	55-90	40-80	30-70	17-55	10-42	5-28	3-22	2-16	1-10

[표 2]와 [표 5], [표 6] 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 입경 25~13mm 폐콘크리트가 포함되지 않은 경우 5.4%의 공극률을 가지는 것으로 측정되었고, 입경 25~13mm 폐콘크리트가 더 포함된 경우에도 공극률이 5.8%로 측정되었다. 건설폐자재 재활용 도로 포장 지침은 재생 상온 아스팔트 혼합물 품질 기준에서 저교통량 도로용의 경우 공극률 3~15%를 요구하며, 중교통량 도로용의 경우 4~6%를 요구하고 있다. 특히, 중교통량 도로용 재생 상온 아스팔트 혼합물 품질 기준은 까다로운 공극률 조건을 요구하지만, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 이러한 요건을 만족하므로 재생 상온 아스팔트 혼합물로서 광범위하게 이용될 수 있다.

여기서, [표 1] 및 [표 4] 및 [표 6] 은 본 발명의 일실시예로서 각 골재의 배합비율을 기재한 것으로 공극률 및 포화도가 만족되는 범위 내에서 배합비율은 다양하게 변경될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 음이온계 유화아스팔트가 첨가되는데, 카르복시산염, 도데실벤젠설폰산염, 수지산나트륨염 등의 모든 음이온 계면활성제가 음이온계 유화아스팔트로서 모두 이용될 수 있지만 그 중에서도 도데실벤젠설폰산염이 골재와의 부착성이 용이하고 시멘트와 물과의 중합반응의 안정성을 높여준다. 본 발명에 따른 음이온계 유화아스팔트는 입경 25~13mm 폐콘크리트 100중량부에 대해 0.5중량부가 첨가되며, 물 1.1중량부와 함께 배합되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 포장용 아스팔트 콘크리트는 아크릴폴리머를 더 포함할 수 있는데, 본 발명에 따른 아크릴폴리머는 종래의 아크릴폴리머에 비해 적정한 공극률을 유지하고, 아스콘의 강도를 증가시키며, 탄력성을 효과적으로 유지할 수 있다.

상기 아크릴폴리머는 본 발명은 완성하는 중요한 특징적 구성요소이다. 여기서 아크릴폴리머는 다음과 같이 제조되고 정의된다.

단분자(monomer)인 MMA(methylmethacrylate) 1중량부에, BAM(Buthylacrylmonomer)을 1-1.5 중량부로 섞고 물 1-1.5 중량부, 유화제를 극히 미량인 0.003-0.005중량부로 섞는다. 여기서 말하는 유화제는 일반적으로 계면활성제를 의미하며 본 실시예는 음이온계인 설폰산염 종류를 사용하였으나 그에 한정되지는 아니한다. 보다 바람직하게는 MMA(methylmethacrylate) 1중량부, BAM(Buthylacrylmonomer)을 1.3 중량부, 물 1.3 중량부, 알킬설폰산염 0.004중량부를 섞는다.

다음으로 여기에 촉매로 작용하는 분말형태의 과황산암모늄((NH4)2S2O8)과 중아황산소다(NaHSO3)를 MMA 1중량부에 대하여 0.0005-0.002 중량부로 섞는다. 과황산암모늄((NH4)2S2O8)과 중아황산소다(NaHSO3)의 비율은 1: 0.3-0.6의 비율로 섞는다. 이 촉매들은 단분자 혼합물에 용해되어 촉매로 작용하게 된다. 특히 주촉매작용은 과황산암모늄((NH4)2S2O8)이 담당하며, 중아황산소다(NaHSO3)가 보조적인 촉매역할을 하게 된다.

다음 단계로 그런 후 약 60-70도씨 정도로 6시간 가열하면서 교반하며 반응을 진행시킨다. 위 과정을 통하여 단분자들인 MMA(methylmethacrylate)와 BAM(Buthylacrylmonomer)은 촉매들에 의하여 개시반응(initiation reaction)이 일어나며 ,그 후 성장반응(propagation reaction), 종결반응(termination reaction)이 일어나 고분자인 아크릴폴리머가 생성된다.

이하 반응식은 다음과 같다.

CH2(CH)C(COOCH3) {MMA} + CH2(H)C(COOC4H9) {BAM} + 설폰산염 + 물 (촉매+가열)----> { CH2C(CH3)(COOCH3)-CH2(C)(CH3)(COOC4H9) }n + 설폰산염 + 물 + 촉매

여기서 생산된 { CH2C(CH3)(COOCH3)-CH2(C)(CH3)(COOC4H9) }n, 즉 아크릴폴리머의 분자량은 10만-20만이다. 다만 미량의 설폰산염과 촉매가 잔류하긴 하지만 이는 설폰산염의 경우 본 발명에서 뒤에 설명할 음이온계 유화아스팔트에 포함되는 작용을 하게 되며, 촉매도 아주 미량으로 남아 있으므로 본 발명의 핵심인 아크릴폴리머의 작용에 별다른 영향을 미치지 않는다. 따라서 수성아크릴폴리머는 본 발명에서 매우 핵심적인 역할인 적정공극률의 유지, 강도증진, 탄력성 유지 기능을 하게 된다.

본 발명에 따른 아크릴폴리머는 입경 25~13mm 폐아스콘 100중량부에 대해 5~10중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에 따른 아크릴폴리머는 폐아스콘의 순환골재의 표면에 존재하는 Fe2O3, Al2O3, CaO 등의 양이온과 물이 발열반응을 일으켜 물이 반응물질과 결합하는 수화(Hydration)가 진행되면서 건조 및 경화되어 기능성고분자만으로 전환된다. 이로써, 본 발명에 따른 아크릴폴리머는 골재와 골재 사이에서 망상구조를 형성하여 공극을 채우고 접착력과 인장강도를 증가시켜 도로 등을 포장한 후에 표면을 보호하고 마모를 낮추는 효과가 종래의 아크릴폴리머에 비해 현저하다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims

포장용 아스팔트 콘크리트에 있어서,

신골재 및 폐콘크리트 순환골재 중 적어도 어느 하나와;

폐아스콘 순환골재와;

시멘트와;

아크릴폴리머와;

아스팔트의 분산상태를 유지시키는 음이온계 유화아스팔트를 포함하고,

상기 신골재 및 상기 폐콘크리트 순환골재는 입경 30mm 이하로서 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트 중량에서 20중량% 이하를 차지하며,

상기 폐아스콘 순환골재는 입경 10mm 이하가 20중량% 이하, 입경 13mm 이하가 35중량% 이하, 입경 30mm 이하가 45중량% 이하로서 각 입경별 중량의 합이 77중량%~90중량%로 구성되어, 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트 중량에서 상기 폐아스콘 순환골재가 50중량% 이하를 차지하는 것을 특징으로 하는 포장용 아스팔트 콘크리트.
삭제
제1항에 있어서,

상기 시멘트는 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트 중량에서 2~6중량%를 차지하는 것을 특징으로 하는 포장용 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서,

상기 아크릴폴리머는 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트를 100중량부로 할 때 3~10중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 포장용 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서,

상기 신골재 또는 상기 폐콘크리트 순환골재는 모두 입경 30㎜ 이하로 유지되고, 투입되는 양은 둘 모두를 합하여 8~12중량%인 것을 특징으로하는 포장용 아스팔트 콘크리트.
제4항에 있어서,

상기 아크릴폴리머는 상기 아크릴폴리머를 제외한 상기 전체 포장용 아스팔트 콘크리트를 100중량부로 할 때 4~6중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 포장용 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서,

상기 음이온계유화아스팔트는 0.2~2.5중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 포장용 아스팔트 콘크리트.