KR100895635B1

KR100895635B1 - 폐 아스팔트 콘크리트의 순환골재를 이용한 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트

Info

Publication number: KR100895635B1
Application number: KR20090018205A
Authority: KR
Inventors: 박희정
Original assignee: 중앙아스콘(주)
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-04-30

Abstract

본 발명은 폐 아스팔트 콘크리트를 분쇄하여 만든 도로 기층용 아스팔트 콘크리트 순환골재에 관한 것으로 KS F 2357 규정의 입도 분류에 따른 폐 아스팔트 콘크리트의 순환골재 중 굵은골재 60~80 중량부, 잔골재 20~40 중량부, 시멘트 5~15 중량부, 채움재로 과립상의 지올라이트, 석회석 또는 화성암 분쇄한 것 3~10 중량부, 혼화제로 실리카흄 0.3~3 중량부, 유화제 0.1~1 중량부를 혼합하여 제조된 재생 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다.

본 발명의 재생 아스팔트 콘크리트는 도로 포장시 기층용으로 사용되며, 양생속도가 빠르고 균열이 적으며 내구성 포장이 가능하고, 폐 아스팔트 콘크리트를 상온에서 재생하여 활용함으로써 친환경적이며 비용을 크게 절감할 수 있다.

아스팔트, 콘크리트, 기층, 재생, 아스콘, 도로포장.

Description

폐 아스팔트 콘크리트의 순환골재를 이용한 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트{A recircling asphalt concrete for subbase using aggregates of scrapped asphalt concrete}

본 발명은 폐 아스팔트 콘크리트의 순환골재로 만든 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다.

도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트는 건설 또는 토목 현장에서 발생되는 폐 아스팔트 콘크리트를 분쇄하고 이를 크기별로 구분한 다음 유화제, 채움재, 혼화제와 소포제를 시멘트와 함께 혼합한 것이다. 폐 아스팔트 콘크리트는 재건축 현장이나 도로 재포장 공사 등에서 매년 많이 발생하는 것으로 이러한 폐 아스팔트 콘크리트를 매립처리하기 위해서는 많은 부지와 비용이 소요되고 도로 건설을 위해서는 새로운 골재와 아스팔트가 필요하게 되는데, 이와 같은 부지 비용 및 폐기물 처리비용을 줄이고 자원을 재활용하기 위해서는 폐 아스팔트 콘크리트를 재생하여 활용할 필요가 있으며, 이와 관련한 기술들이 그간 많이 개발되고 이용되어 왔다.

국내 등록특허공보 제10-599492호에는 도로, 터미널 및 주차장 포장을 위한 반강성 포장용 조성물에 관한 것으로 26mm 이하로 분쇄된 폐아스콘 100 중량부에, 시멘트 1-40부와 자연 모래 또는 부순 모래 5-50부, 시멘트의 부피수축을 보완하기 위한 부피 팽창제로서 철분계, 석고계 및 CSA계를 포함하는 것들 중 하나 이상의 함량이 시멘트함량의 5-15부, 수분증발을 막기 위한 지수제로서 소디움 벤토나이트 또는 칼슘 벤토나이트를 포함하는 것들 중 하나의 함량이 시멘트함량의 1-15부, 경화촉진제로서 염화알미늄, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 또는 염화암모늄을 포함하는 것 중 하나 이상이 시멘트함량의 0.01-5부, 시멘트입자의 분산성, 작업성 및 내구성을 향상시키며 다짐과 평탄성을 원활하게 하기 위한 유동성 혼화제 5-30부를 포함하되, 상기 유동성 혼화제는 리그닌 슬폰산염계, 폴리알킬아릴설폰산염계, 방향족 다환 축합물 설폰산염계, 고급알콜의 에테르 또는 에스테르계, 수지산염계, 폴리알킬벤젠슬폰산염계, 폴리알킬슬폰산트리에탄올아민계, 목재수지를 가성소다로 중화한 수용성의 중성수지산염인 암갈색의 액체 또는 분말을 포함하는 것 중 하나 이상을 사용하는 음이온계 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 반강성 포장용 조성물에 관한 기술이 공지되어 있으나, 본 발명은 타설 후 콘크리트의 초기 수축이 과도하게 되어 균열저항성에 한계를 노출함으로써 균열의 염려가 있고 부순 모래나 자연 모래를 첨가하는 경우 채움재로서의 역할이 빈약하여 공기층이 발생될 우려가 예상되는 등의 문제점이 있다.

종래의 아스팔트 콘크리트는 양생속도가 느리고, 동절기 동파의 위험이 상존하는 등의 문제점이 있으며, 또한 기층용 아스팔트 콘크리트가 균열이 되는 경우 기층 위에 포장되는 표층의 균열되는 문제 점 등이 있었다. 그러나 본 발명은 양생속도가 기존 아스팔트 콘크리트 보다 빠르고 신속하게 양생되기 때문에 동파의 위험을 크게 감소시키며 기층 포장 후 균열이 적어 표층의 균열 문제를 해결하였다. 또한 본 발명은 아스팔트 콘크리트 폐기물을 재활용 하여 신규 골재 사용을 줄임으로써 비용을 크게 절감할 수 있으며 공사가 친환경적으로 상온에서 시공할 수 있는 재생 아스팔트 콘크리트를 제공하고자 한다.

본 발명은 폐 아스팔트 콘크리트를 재활용하여 도로 기층용 아스팔트 콘크리트로 재생하는 것으로 폐 아스팔트 콘크리트를 분쇄하여 입도 별로 분류한 다음 이를 상온에서 시멘트, 채움재, 혼화제, 유화제를 물과 함께 혼합하여 재생 아스팔트 콘크리트를 제공한다.

재건축 현장이나 토목현장에서 발생되는 폐 아스팔트 콘크리트는 골재를 골격으로 아스팔트와 시멘트가 결합되어 있어 이를 이용하기 위해서는 일정 크기로 분쇄하여야 한다. 분쇄된 폐 아스팔트 콘크리트는 KSF 2357호에서 정하는 순환 굵은골재, KSF 2357호에서 정하는 순환 잔골재 기준에 따라 입도별로 구분되어야 하 므로 입도에 따라 순환 굵은 골재에 해당되는 폐 아스팔트 콘크리트의 분쇄 입자가 40mm~5mm인 경우와 순환 잔골재에 해당되는 폐 아스팔트 콘크리트의 분쇄 입자가 5mm~0.08mm인 경우로 분리한다.

재생 아스팔트 콘크리트에서 폐 아스팔트 콘크리트 분쇄물을 포함한 골재의 비율은 부피 비율로 약 75% 이상이 되어야 하며, 이를 중량 비율로 하면 골재의 비중이 다른 혼화제 및 유화제의 비중보다 높기 때문에 대략 중량 비율로 약 80% 이상이 된다. KS F 2349 규정에는 기층용 골재의 비율을 보면 굵은 골재는 17 중량% 이상, 잔골재는 70 중량% 이하를 사용하도록 하고 있고, 중간층의 경우엔 굵은 골재 35 중량% 이상, 잔골재 80 중량% 이하를 사용하도록 하고 있는데 본 발명에서는 40mm~5mm 입도(굵은골재)를 갖는 폐 아스팔트 콘크리트 60~80중량부와 5mm~0.08mm 입도(잔골재)를 갖는 폐 아스팔트 콘크리트 20~40중량부를 사용한다. 재생 아스팔트 콘크리트에서는 위와 같이 굵은 골재와 잔골재의 함량의 합을 80 중량% 이상이 되도록 하며, 이때 잔골재의 비율이 낮고 굵은골재의 비율이 높아지면 워커빌리티(workability)가 나빠지고 공극률이 높아져 강도가 떨어지는 문제점이 있으며, 반대로 잔골재의 비율이 높고 굵은 골재의 비율이 낮아 굵은 골재의 함량이 많아지면 내구성이 낮아지고 균열이 증대되기 쉽다. 본 발명에서는 폐 아스팔트 콘크리트를 분쇄한 순환골재만을 사용하되, 내구성과 강도가 떨어지는 문제점을 혼화제를 첨가함으로써 보완하였다.

[표 1] KS F 2357 규정에 의한 굵은골재(골재번호 467)의 입도

[표 2] KS F 2357 규정에 의한 잔골재의 입도(입도 No.4)

폐 아스팔트 콘크리트를 분쇄기로 분쇄시키고, 상기 분쇄된 폐 아스팔트 콘크리트를 [표1]에서와 같이 40mm~5mm 체를 통과시킨 후 남은 폐 아스팔트콘크리트 60~80중량부, 5mm~0.08mm 체를 통과시킨 후 남은 폐 아스팔트콘크리트 20~40중량부에 시멘트 5~15중량부, 채움재로 과립상의 지올라이트, 석회석 또는 화성암을 분쇄한 것 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물 3~10중량부, 혼화제로 실리카흄 0.3~3중량부, 유화제 0.1~1중량부를 혼합하여 상온에서 사용할 수 있는 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트를 제조한다. 상기 유화제의 조성비는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 0.02~0.5중량%, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트 0.03중량%~1.0중량%, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트 0.05~0.5중량%, 소디움 올레이트 0.05~0.5중량%, 포타슘 올리에이트 0.05~1.0중량%, 세틸에틸 모포리니움에이트 설페이트 0.05~0.5중량%에 나머지 성분은 물로 이루어진 혼합물로 구성된다.

혼화제로는 보통 플라이애쉬나 고로슬래그 등이 많이 사용되는데 본 발명에서는 실리카흄을 사용하여 재생 아스팔트 콘크리트의 내구성을 증진시키고 균열의 문제를 해결하였다. 이 때 실리카흄은 비표면적이 15㎡/g 이상이고, 활성도 지수 95% 이상, 이산화규소 85% 이상이고, 산화마그네슘은 5% 이하, 삼산화황은 3% 이하, 염화물은 0.3% 이하, 강열 감량은 5% 이하이며, 45㎛ 체에 남는 양이 5% 이하인 실리카흄을 사용한다. 실리카흄의 치환율은 5~15% 범위에서 사용하되 이보다 치환율이 높으면 소성 수축 균열과 동해에 대한 저항성이 떨어지고 개선효과가 크지 않다. 실리카흄은 비표면적이 매우 크고 대부분이 비정질 상태이기 때문에 포졸란 반응성이 높아 콘크리트 배합시 초기에 수화 반응을 일으켜 겔상의 수화물(C-S-H) 을 형성하게 되므로 특히 폐 아스팔트 콘크리트의 초기 강도 증진효과에 탁월한 효과가 있다.

[표3] 실리카흄의 성질

시멘트는 포틀랜드 시멘트, 포틀랜드 고로 슬래그 시멘트, 포틀랜드 플라이 애쉬 시멘트, 포틀랜드 포졸란 시멘트, 메이슨리 시멘트, 건조 시멘트 모르타르, 실리카 시멘트, 알루미나 시멘트, 팽창 시멘트, 내황산염 시멘트, 콜로이드 시멘트 등 도로 기층용 시멘트를 사용하고, 40mm~5mm의 굵은골재와 5mm~0.08mm의 잔골재를 합한 폐 아스팔트 콘크리트 100 중량부에 대하여 시멘트의 양은 5~15중량부를 혼합한다. 시멘트의 함량이 폐 아스팔트 콘크리트 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하가 되면 내구성 및 강도가 떨어지고, 시멘트의 함량이 15 중량부 이상이 되면 슬럼 프가 작아져 비빔성이 저하된다.

본 발명에서 채움재로는 과립상의 지올라이트, 석회석 또는 화성암을 분쇄한 것 중 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 이를 3~10중량부 혼합한다. 과립상의 지올라이트를 혼합하면 유동성이 증가하고 건조시 균열의 발생을 억제해 준다. 채움재로서 지올라이트가 3 중량부 이하를 혼합하게 되면 유동성의 저하되며 균열이 심해지고 10 중량부 이상이 되면 유동성이 지나치게 크게 된다. 또한 폐 아스팔트 콘크리트의 순환골재를 이용하여 재생 아스팔트 콘크리트를 타설하는 경우 타설 작업 등에서 비빔성(workability)를 확보하기 위하여 많은 물을 사용하게 되는데 이때 재생 아스팔트 콘크리트가 수축할 때 수분이 증발되면서 건조하는 과정에서 균열의 문제가 발생되는데 제올라이트를 첨가하면 수분 증발이 자체적으로 진행되고 제올라이트의 구조는 그대로 있게 되어 균열을 방지하며, 특히 실리카흄을 첨가한 경우엔 건조시 균열의 염려가 있는데 이때 특히 좋은 효과가 있다. 석회석 분말이나 화성암 분말을 채움재로 3~10 중량부 범위에서 사용하면 공극률을 낮출 수 있어 내구성을 좋게하고 비빔성을 좋게 하는데 이때 혼합되는 석회석 분말은 완전히 건조(수분 1% 이하)된 상태로 이용하고 세립자 덩어리가 있어서는 안된다.

본 발명에 따른 도로 기층용 재생 아스팔트콘크리트는 기존의 아스콘 양생시간 평균 10시간에 비해 7시간으로 단축되어 양생속도가 빨라 상온에서 후속 공사를 신속하게 진행할 수 있으며, 겨울철의 포장작업에서도 신속한 양생 속도로 인하여 동파의 위험이 적으며, 기층용 포장재로서 균열이 적어 표층 균열에 영향을 주지 않아 품질이 우수한 것으로 나타났다. 또한 폐 아스팔트 콘크리트를 재활용함으로써 부지 및 폐기물 처리에 비용이 들지 않고 친환경적인 시공이 가능한 공법이다

[실시예]

폐 아스팔트 콘크리트를 분쇄하여 40mm, 20mm, 10mm, 5mm 체에 순차적으로 통과 시켜 [표1]의 비율로 분리한 굵은 폐 아스팔트 콘크리트 58Kg, 2.5mm, 1.2mm, 0.6mm, 0.3mm, 0.15mm, 0.08mm 체에 순차적으로 통과시켜 [표2]의 비율로 분리한 폐 아스팔트 콘크리트 29Kg을 시멘트 8Kg에 혼합하여 재생 아스팔트 콘크리트 중간 혼합물을 제조하였다.

상기 재생 아스팔트 콘크리트 중간 혼합물에 채움재 3Kg, 혼화제 0.3Kg 및 유화제 0.1Kg을 혼합하여 재생 아스팔 트콘크리트 최종 혼합물을 제조하여 시공하며, 상기 유화제 0.1Kg의 조성은 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 0.02~0.5 중량%, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트 0.03~1.0 중량%, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트 0.05~0.5중량%, 소디움 올레이트 0.05~0.5중량%, 포타슘 올리에이트 0.05~1.0중량%, 세틸에틸 모포리니움에이트 설페이트 0.05~0.5중량%에 나머지는 물로 구성된다.

상기 실시예에 따른 본 발명의 재생 아스팔트 콘크리트는 양생속도가 빠르고 초기 강도의 발현이 좋으며, 내구성이 뛰어나고 균열이 적어 표층 포장의 균열을 방지할 있어 상온에서 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트로 적합한 것으로 나타 났다.

Claims

폐 아스팔트콘크리트를 분쇄기로 분쇄시키고, 상기 분쇄된 폐 아스팔트콘크리트를 5mm 체에 통과시킨 후 남은 폐 아스팔트콘크리트 60~80중량부, 5mm 체를 통과하고 0.08mm 체에 남은 폐 아스팔트콘크리트 20~40중량부, 시멘트 5~15중량부, 채움재로 과립상의 지올라이트, 석회석 또는 화성암을 분쇄한 것 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물 3~10중량부, 혼화제로 실리카흄 0.3~3중량부, 유화제 0.1~1중량부로 구성되고; 상기 유화제는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트, 소디움 올레이트, 포타슘 올리에이트, 세틸에틸 모포리니움에이트 설페이트로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 기층용 재생 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트는 시멘트 혼화용 폴리머 분산제를 0.1~0.5 중량부 더 포함하되, 상기 시멘트 혼화용 폴리머 분산제는 에틸렌아세트산비닐계, 아크릴산에스테르계, 수지 아스팔트계의 고무 라텍스에 안정제를 첨가하거나 에틸렌아세트산비닐계, 아크릴산에스테르계, 수지 아스팔트계의 수지 에멀션에 안정제를 혼합한 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서 유화제는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 0.02~0.5중량%, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트 0.03중량%~1.0중량%, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트 0.05~0.5중량%, 소디움 올레이트 0.05~0.5중량%, 포타슘 올리에이트 0.05~1.0중량%, 세틸에틸 모포리니움에이트 설페이트 0.05~0.5중량%에 나머지 성분은 물로 이루어진 도로 기층용 재생 아스팔트 콘크리트.