KR100947245B1 - 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트 및 그의 제조방법 - Google Patents

도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트에 관한 것으로, 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료로 이루어짐으로써, 건설현장이나 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트를 매립하지 않고 재활용함에 따라 매립하기 위해 많은 부지 및 비용이 소요되는 것과 폐 아스팔트에서 석유원유 성분이 용출되어 토양이나 수질을 오염시키는 것을 방지할 뿐만 아니라 자연환경에서 , 골재, 모래, 채움재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴되는 것을 방지하고, 경제적인 비용의 소모를 줄일 수 있다.
그리고, 재활용한 골재, 순환골재, 모래, 채움재와 안료가 혼합되더라도 물성에 대한 안정성이 전혀 문제가 없고, 도료되는 페인트와의 접착력 및 내마모성이 우수하고, 열에 의한 소성변화가 일어나지 않으며, 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법은,
자연환경에서 채취한 골재나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 골재 선별공정(제1공정)과; 건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 순환골재 선별공정(제2공정)과; 자연모래나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 이물 질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 모래 선별공정(제3공정)과; 상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대비 1: 0.1~1로 혼합된 계면활성제를 혼합하는 계면활성제 혼합공정(제4공정)과; 상기 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순활골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료를 혼합기에서 혼합하는 혼합공정(제5공정)과; 상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 가열하는 가열공정(제6공정)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
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Description

도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트 및 그의 제조방법{A heating colored water-permeable asphalt using recycled aggregates for the surface of road and its manufacturing method}
본 발명은 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료로 이루어짐으로써, 건설현장이나 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트를 매립하지 않고 재활용함에 따라 매립하기 위해 많은 부지 및 비용이 소요되는 것과 폐 아스팔트에서 석유원유 성분이 용출되어 토양이나 수질을 오염시키는 것을 방지할 뿐만 아니라 자연환경에서 , 골재, 모래, 채움재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴되는 것을 방지하고, 경제적인 비용의 소모를 줄일 수 있으며, 재활용한 골재, 순환골재, 모래, 채움재와 안료가 혼합되더라도 물성에 대한 안정성이 전혀 문제가 없고, 도료되는 페인트와의 접착력 및 내마모성이 우수하고, 열에 의한 소성변화가 일어나지 않으며, 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율을 높일 수 있는 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 아스팔트는 석유원유의 성분 중에서 휘발성 유분이 대부분 증발하였을 때의 잔류물을 의미하는 것으로, 흑색 또는 흑갈색을 띄며, 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고, 소량의 질소, 황, 산소가 결합된 화합물로 이루어져 있으며, 화학적으로 극히 복잡한 구조를 가지고 있으며, 석유정제과정에서 연료 내지는 화학원료들을 추출하고 난 후, 잔류하는 것으로, 발생량이 많아 주로 도로포장용으로 널리 사용되고 있다.
한편, 최근 급격한 경제성장과 기간산업의 발달로 도로의 재포장 또는 각종 지하 매설물 공사를 수시로 시행하고 있을 뿐만 아니라 건설현장 또는 토목현장에서 매년 배출되는 폐기물이 증가하고 있고, 상기 폐기물 중에서 폐 아스팔트가 가장 많은 비중을 차지할 뿐만 아니라 매년마다 폐 아스팔트의 발생량이 계속적으로 증가하는 추세이다.
그러나 상기의 페 아스팔트를 처리하기 위한 일반적인 방법으로는 매립을 하고 있으며, 그에 따라 많은 부지 및 비용이 소요되고 있을 뿐만 아니라 폐 아스팔트에서 석유원유 성분이 용출되어 토양이나 수질을 오염시키고 있다.
이에 따라 정부차원에서 폐 아스팔트를 재활용하기 위한 정책이 간구되고 있으며, 이에 대한 인식도 점차 고조됨에 따라 폐 아스팔트의 재활용에 관한 기술들이 많이 개발 및 이용되고 있는 실정이다.
예를 들면 국내공개특허공보 공개번호 제10-2006-43935호에는 직포, 부직포로 이루어진 중심기재의 상, 하면에 고무화 아스팔트 용융액을 각 1mm 이상의 두께 로 함침시켜 코팅하되, 일측의 고무화 아스팔트 층에는 콘크리트 바닥에의 밀착성을 높이기 위하여 규사를 부착하며, 타측의 고무화아스팔트층에는 폴리에틸렌필름층이 코팅된 부직포를 접합하여서된 매트형 방수시트 및 이의 제조방법과 시공방법이 기재되어 있고, 국내실용신안공개공보 공개번호 제20-1986-1731호에는 강인하되 질기고 얇은 부직포에 아스팔트 수지를 침지시킨 중앙심체의 양면에 크라프트지를 접착한 다음, 이와 같이 접착된 크라프트지의 외면에 합성수지필름을 열접착한 루핑지가 공개되어 있으며, 국내등록특허공보 등록번호 제10-242728호에는 아스팔트를 가열하여 액체화하고 액체상태에서 교반기에 의해 혼합교반하여 시트를 제조하는 방법이 아닌 밀폐형 혼합 교반기인 니다믹서기 또는 반바리믹서기에 의해 고무주재 또는 고수주재와 고무가루와 재생고무를 아스팔트 및 점착부여제와 충전제 등을 첨가하면서 냉각중에 혼합교반하여 고무화아스팔트 방수시이트의 제조방법이 기술되어 있다.
그러나, 상기와 같이, 기존의 일반 아스팔트를 이용한 경우, 석유용제 및 유화시켜 혼합한 액체 아스팔트로써, 콘크리트, 시멘트 몰타르, 철재 등의 표면에 도포하여 피막을 형성해 방수효과를 발현해 왔으나, 석유용제를 사용하다 보니 환경적인 문제가 발생되고, 또한 일반 아스팔트는 연화점이 낮아 열적특성의 저하로 시공상에 어려움이 많으며, 사계절 중 여름철일 경우에는 아스팔트의 소성변형이 일어날 수 있는 문제가 있으며, 특히 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율이 낮아 우천시 도로표면에 물이 고임에 따라 운행 중인 차량에 미끌림 현상이 발생하여 교통사고를 유발할 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 실정 및 문제를 해결하고자 발명한 것으로,
골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료로 이루어짐으로써, 건설현장이나 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트를 매립하지 않고 재활용함에 따라 매립하기 위해 많은 부지 및 비용이 소요되는 것과 폐 아스팔트에서 석유원유 성분이 용출되어 토양이나 수질을 오염시키는 것을 방지할 뿐만 아니라 자연환경에서 , 골재, 모래, 채움재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴되는 것을 방지하고, 경제적인 비용의 소모를 줄일 수 있고, 재활용한 골재, 순환골재, 모래, 채움재와 안료가 혼합되더라도 물성에 대한 안정성이 전혀 문제가 없고, 도료되는 페인트와의 접착력 및 내마모성이 우수하고, 열에 의한 소성변화가 일어나지 않으며, 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율을 높일 수 있는 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트 및 그의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트는 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도로 표층용 재활 용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법은 자연환경에서 채취한 골재나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 골재 선별공정(제1공정)과; 건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 순환골재 선별공정(제2공정)과; 자연모래나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 모래 선별공정(제3공정)과; 상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대비 1: 0.1~1로 혼합된 계면활성제를 혼합하는 계면활성제 혼합공정(제4공정)과; 상기 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순활골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료를 혼합기에서 혼합하는 혼합공정(제5공정)과; 상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 가열하는 가열공정(제6공정)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트 및 그의 제조방법은,
건설현장이나 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트를 매립하지 않고 재활용함에 따라 매립하기 위해 많은 부지 및 비용이 소요되는 것과 폐 아스팔트에서 석유원유 성분이 용출되어 토양이나 수질을 오염시키는 것을 방지할 뿐만 아니라 자연환경에 서 모래, 골재, 채움재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴되는 것을 방지하고, 경제적인 비용의 소모를 줄일 수 있다.
그리고 재활용한 모래, 골재, 순환골재, 채움재와 안료가 혼합되더라도 물성에 대한 안정성이 전혀 문제가 없고, 도료되는 페인트와의 접착력 및 내마모성이 우수하고, 열에 의한 소성변화가 일어나지 않는다.
그리고, 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율이 높아 우천시 도로표면에 물이 고이지 않음에 따라 운행 중인 차량에 미끌림 현상에 의해 교통사고가 발생하는 것을 줄일 수 있다.
이하 본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트는 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료로 이루어진 것이다.
바람직하게는, 폐 아스팔트의 순환골재를 이용한 도로 표층용 재생 아스팔트는 골재 51~62중량%, 순환골재 20~25중량%, 모래 5~8중량%, 아스팔트 4.1~5.1중량%, 채움재 2.6~3.2중량%, 계면활성제 2.3~2.8중량%, 강화제 2.3~2.8중량%, 안료 1.7~2.1중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 골재 51~62중량%, 순환골재 20~25중량%, 모래 5~8중량%, 아스팔트 4.1~5.1중량%, 채움재 2.6~3.2중량%, 계면활성제 2.3~2.8중량%, 강화제 2.3~2.8중 량%, 안료 1.7~2.1중량% 미만으로 이루어질 경우에는 모래, 골재, 순환골재, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료의 유기적인 결합이 불안정하여 소성변형의 저항력 및 동적안정도가 저하되어 전반적인 안정도가 떨어지며, 특히 골재와 순환골재의 혼합비율이 줄어들면 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율을 낮아지고, 아스팔트와 안료의 혼합비율이 줄어들면 비빔성이 저하되어 사용자가 용이하게 제조할 수 없을 뿐만 아니라 사용자가 원하는 색상으로 나타낼 수 없다.
반면, 골재 51~62중량%, 순환골재 20~25중량%, 모래 5~8중량%, 아스팔트 4.1~5.1중량%, 채움재 2.6~3.2중량%, 계면활성제 2.3~2.8중량%, 강화제 2.3~2.8중량%, 안료 1.7~2.1중량% 초과로 이루어질 경우에는 모래, 골재, 순환골재, 아스팔트, 채움재, 계면활성제, 강화제, 안료의 유기적인 결합이 불안정하여 소성변형의 저항력 및 동적안정도가 저하되어 안정도가 떨어지며, 특히 모래와 채움재의 혼합비율이 늘어나면 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율을 낮아지고, 아스팔트와 계면활성제의 혼합비율이 늘어나면 도로포장시 외부로 흘러나올 수 있을 뿐만 아니라 경화속도가 느려져 도로포장의 시간이 지연된다.
더욱 구체적으로 설명하면, 골재 51~62중량%, 순환골재 20~25중량%, 모래 5~8중량%, 아스팔트 4.1~5.1중량%, 채움재 2.6~3.2중량%, 계면활성제 2.3~2.8중량%, 강화제 2.3~2.8중량%, 안료 1.7~2.1중량%에서 골재의 함유량이 51중량% 미만일 경우에는 비빔성이 저하되어 사용자가 용이하게 제조할 수 없을 뿐만 아니라 공극이 줄어들어 투수성이 저하되며, 골재의 함유량이 62중량% 초과일 경우에는 필요 이상으로 공극이 증가하여 외부의 충격에 의해 균열 및 파손될 수 있다.
또한, 순환골재의 함유량이 20중량% 미만일 경우에는 비빔성이 저하되어 사용자가 용이하게 제조할 수 없고, 공극이 줄어들어 투수성이 저하될 뿐만 아니라 순환골재에서 용출되는 아스팔트의 양이 줄어들어 결합력이 저하됨에 따라 외부의 충격에 의해 균열 및 파손될 수 있으며, 순환골재의 함유량이 25중량% 초과일 경우에는 필요 이상으로 공극이 증가하여 외부의 충격에 의해 균열 및 파손될 수 있다.
또한, 모래의 함유량이 5중량% 미만일 경우에는 필요 이상으로 공극이 증가하여 외부의 충격에 의해 균열 및 파손될 수 있으며, 모래의 함유량이 8중량% 초과일 경우에는 비빔성이 저하되어 사용자가 용이하게 제조할 수 없을 뿐만 아니라 공극이 줄어들어 투수성이 저하될 수 있다.
또한, 아스팔트의 함유량이 4.1중량% 미만일 경우에는 비빔성이 저하되어 사용자가 용이하게 제조할 수 없으며, 아스팔트의 함유량이 5.1중량% 초과일 경우에는 도로포장시 외부로 흘러나올 수 있을 뿐만 아니라 경화속도가 저하되어 도로포장시 많은 시간이 소요될 수 있다.
또한, 채움재의 함유량이 2.6중량% 미만일 경우에는 필요 이상으로 공극이 증가하여 외부의 충격에 의해 균열 및 파손될 수 있으며, 채움재의 함유량이 3.2중량% 초과일 경우에는 비빔성이 저하되어 사용자가 용이하게 제조할 수 없을 뿐만 아니라 공극이 줄어들어 투수성이 저하될 수 있다.
또한, 계면활성제의 함유량이 2.3중량% 미만일 경우에는 순환골재에 함유되어 있는 아스팔트를 용이하게 용출할 수 없으며, 계면활성제의 함유량이 2.8중량% 일 경우에는 경화속도가 저하되어 도로포장시 많은 시간이 소요될 수 있다.
또한, 강화제의 함유량이 2.3중량% 미만일 경우에는 결합력이 저하됨에 따라 외부의 충격에 의해 균열 및 파손될 수 있으며, 강화제의 함유량이 2.8중량% 초과일 경우에는 충분한 결합력에도 불구하고 필요 이상으로 함유됨에 따라 필요 이상의 경제적 비용이 소모된다.
또한, 안료의 함유량이 1.7중량% 미만일 경우에는 사용자가 원하는 색상으로 나타낼 수 없으며, 안료의 함유량이 2.1중량% 초과일 경우에는 사용자가 원하는 색상을 충분히 나타낼 수 있음에도 불구하고 필요 이상으로 함유됨에 따라 필요 이상의 경제적 비용이 소모된다.
상기 골재는 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 하기 표 1의 굵은 골재의 입도 규격인 KS F 2357의 골재번호 78에 입각한 것으로 입도가 1.2~20mm이다.
<표 1>
Figure 112009060581968-pat00001
여기서, 상기 굵은 골재의 입도 규격인 KS F 2357에서 사용하는 체는 각각 KS A 5101에 규정한 표준망체인 63mm, 53mm, 37.5mm, 26.5mm, 19mm, 13.2mm, 9.5mm, 4.75mm, 2.36mm, 1.18mm에 해당된다.
또한, 상기 골재는 자연환경에서 채취한 골재나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재를 사용한다.
바람직하게는 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재를 사용한다.
금속물, 비금속물, 먼지, 점토 등과 같은 이물질이 많이 함유되지 않은 자연환경에서 채취한 골재 대신 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재를 사용하는 것은 자연환경에서 골재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴되는 것을 방지하기 위할 뿐만 아니라 버려진 골재를 재활용함으로써 경제적 비용의 소모를 줄이기 위함이 다.
그리고 상기 순환골재는 건설현장이나 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 상기 표 1의 굵은 골재의 입도 규격인 KS F 2357의 골재번호 7에 입각한 것으로 입도가 2.5~20mm이다.
여기서, 상기 순환골재를 건설현장이나 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트를 사용하는 것은 아스팔트를 제조하는 과정에서 사용되는 골재 및 아스팔트의 량을 줄여짐에 따라, 자연환경에서 골재와 아스팔트를 채취하지 않아 자연환경이 파괴하는 것을 방지하기 위할 뿐만 아니라 경제적 비용의 소모를 줄이기 위함이다.
그리고 상기 모래는 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 하기 표 2의 잔골재의 입도 규격인 KS F 2340의 입도 No. 4에 입각한 것으로 입도가 0.08~10mm이다.
<표 2>
Figure 112009060581968-pat00002
여기서, 상기 잔골재의 입도 규격인 KS F 2340에서 사용하는 체는 각각 KS A 5101에 규정한 표준망체인 9.5mm, 4.75mm, 2.36mm, 1.18mm, 0.6mm, 0.3mm, 0.15mm, 0.15mm, 0.075mm에 해당된다.
또한, 상기 모래는 자연모래나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래를 사용한다.
바람직하게는 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래를 사용한다.
금속물, 비금속물, 먼지, 점토 등과 같은 이물질이 많이 함유되지 않은 자연모래 대신 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래를 사용하는 것은 자연환경에서 모래를 채취하지 않아 자연환경이 파괴되는 것을 방지하기 위할 뿐만 아니라 버려진 모래를 재활용함으로써 경제적 비용의 소모를 줄이기 위함이다.
그리고 상기 아스팔트는 하기 표3의 포장용 아스팔트의 침입도 등급체계인 KS M 2201, ASTM D 906에 입각한 AP-3, AP-5 등급의 아스팔트이다.
여기서, AP-3등급의 아스팔트는 아스팔트의 침입도가 80~100이며, AP-5등급의 아스팔트는 아스팔트의 침입도가 60~80이다.
<표 3>
Figure 112009060581968-pat00003
바람직하게는 아스팔트의 침입도가 60~80인 AP-5등급의 아스팔트를 사용한다.
여기서, 아스팔트의 침입도가 60~80인 AP-5등급의 아스팔트를 사용하는 것은 사계절 중 여름에 포장된 도로 표층용 아스팔트에서 높은 온도의 열이 발생하여 소 성변형이 일어나는 것을 방지하기 위함이다.
그리고 상기 채움재는 하기 표 4의 채움재의 품질시험인 KSF 3501의 규정에 입각한 무기물질의 미세분말이다.
<표 4>
Figure 112009060581968-pat00004
여기서, 상기 흐름 시험은 KS L 5111에 규정된 플로테이블과 플로콘을 사용하며, 채움재를 물과 혼합했을 때 플로 지름이 20cm 되는 함수비이다. 시험시에는 물의 양을 플로 지름이 약 20±4cm 범위에 들어가도록 하며, 이 양은 보통의 석회 석분의 경우에는 약 350~450ml이다.
또한, 침수 팽창 시험은 KS F 2337에 규정하는 다짐용 해머와 몰드를 사용하며, 다져진 채움재가 4시간 동안 물을 흡수하며 증가하는 비율이다. 침수팽창 값은 하기의 수학식 1을 이용하여 구한다.
<수학식 1>
Figure 112009060581968-pat00005
상기 수학식 1에서 B는 침수 팽창률(%)이고, M1는 시료, 밑판, 몰드의 질량(g)이고, M2는 팽창한 시료의 건조 후 질량(g)이고, M3는 밑판, 몰드의 질량(g)이다.
이때, 상기 채움재는 지올라이트, 생석회, 소석회, 규사분, 방해석분, 석분, 플라이 애쉬, 상기 모래의 분쇄과정에서 버려진 모래분, 상기 골재의 분쇄과정에서 버려진 골재분 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 채움재는 상기 모래의 분쇄과정에서 버려진 모래분, 상기 골재의 분쇄과정에서 버려진 골재분 중 어느 하나를 선택하거나 둘을 혼합한 것이다.
여기서, 상기 모래의 분쇄과정에서 버려진 모래분 또는 상기 골재의 분쇄과정에서 버려진 골재분 중 어느 하나를 선택하거나 둘을 혼합하여 채움재로 사용하는 것은 자연환경에서 채움재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴하는 것을 방지하기 위할 뿐만 아니라 경제적 비용의 소모를 줄이기 위함이다.
특히, 상기 모래의 분쇄과정에서 버려진 모래분은 상기의 모래에 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 잔골재의 입도 규격인 KS F 2340의 입도 No. 4에 입각한 체거름에서 버려진 모래의 분말이고, 상기 골재의 분쇄과정에서 버려진 골재분은 상기의 골재에 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 굵은 골재의 입도 규격인 KS F 2340의 골재번호 8에 입각한 체거름에서 버려진 골재의 분말이다.
그리고 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 혼합한 것이다.
이때, 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 중량대비 1:0.1~1로 혼합한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 중량대비 1:0.1~1로 혼합한 것은 유화가 용이한 음이온 계면활성제의 단점인 골재와의 부착성이 나쁜 것과 경화속도가 더딘 것을 보완하기 위함이다.
만약, 상기 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 중량대비 1:0.1 미만으로 혼합할 경우에는 용해된 아스팔트의 경화속도가 느려지며, 상기 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 중량대비 1:1 초과로 혼합할 경우에는 골재에 부착되는 순환골재에서 용해된 아스팔트의 부착성이 저하된다.
특히, 상기 음이온 계면활성제는 수지산나트륨염, 리그닌슬폰산알카리금속염, 나트탈렌슬폰산염, 클로로벤젠 유도체, 고급지방산알카리금속염, 알킬벤젠슬폰산염, 알파-올레핀슬폰산염, 폴리옥시에칠렌알킬페닐에텔류, 알킬아릴슬폰산나트륨류 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이며, 상기 비이온 계면활성제는 폴리옥시에칠렌알킬에텔 유도체, 폴리옥시에칠렌노닐페닐에텔 유도체, 폴리옥시에칠렌알킬아민 유도체, 폴리옥시에칠렌알킬에스텔 유도체, 폴리옥시에칠렌캐스터유 유도체, 솔비탄 지방산 유도체, 폴리옥시에칠렌글리콜 유도체 중 어느 하나를 선택 하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
그리고 상기 강화제는 스티렌부타디엔고무, 분말고무, 스티렌부타디엔스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
이때, 상기 강화제는 분말고무에 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1~1로 혼합한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분말고무에 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1~1로 혼합한 것은 도로에 아스팔트를 시공할 때에 아스팔트의 내열 흐름성을 향상하기 위함이다.
만약, 상기 분말고무에 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1 미만으로 혼합할 경우에는 아스팔트의 내열 흐름성이 저하될 우려가 있으며, 분말고무에 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1 초과로 혼합할 경우에는 도로에 아스팔트 시공 후 고온의 열에 의해 외부로 용출될 우려가 있다.
특히, 상기 분말고무는 산업현장이나 가정에서 버려진 고무를 분쇄기에서 분쇄하여 재활용한 것이며, 상기 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌은 산업현장이나 가정에서 버려진 합성수지에서 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 분류한 후 분쇄기에서 분쇄하여 재활용한 것이다.
그리고 상기 안료는 산화철, 수산화철, 산화크롬, 나트륨알루미노실리케이트, 산화티탄 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
여기서, 상기 산화철은 적갈색안료이며, 수산화철은 황색안료이며, 산화크롬은 녹색안료이며, 나트륨알루미노실리케이트는 군청색안료이며, 산화티탄은 백색안료이다.
이하, 첨부된 도면에 의거 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도이다.
1. 골재 선별공정(제1공정)
골재 선별공정은 자연환경에서 채취한 골재나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 공정으로
자연환경에서 채취한 골재나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 금속물, 비금속물, 먼지, 점토 등과 같은 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 굵은 골재 입도 규격인 KS F 2357의 골재번호 78에 입각하여 선별한다.
여기서, 상기 제1공정의 골재 선별공정을 통해 선별된 골재의 입도는 1.2~13mm이다.
또한, 분쇄한 골재를 굵은 골재 입도 규격인 KS F 2357의 골재번호 78에 입각하여 선별하는 과정은 20mm의 체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~75%로 통과, 5mm의 체에서 5~25%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~10%로 통과, 1.2mm의 체에서 0~5%로 통과하는 것이다.
2. 순환골재 선별공정(제2공정)
순환골재 선별공정은 건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 공정으로,
건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 금속물, 비금속물, 먼지, 점토 등과 같은 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 굵은 골재 입도 규격인 KS F 2357의 골재번호 7에 입각하여 선별한다.
여기서, 상기 제2공정의 순환골재 선별공정을 통해 선별된 순환골재의 입도는 2.5~20mm이다.
또한, 분쇄한 골재를 굵은 골재 입도 규격인 KS F 2357의 골재번호 7에 입각하여 선별하는 과정은 20mm체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~70%로 통과, 5mm의 체에서 0~15%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~5%로 통과하는 것이다.
3. 모래 선별공정(제3공정)
모래 선별공정은 자연모래나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 선별하는 공정으로,
자연모래나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 금속물, 비금속물, 먼지, 점토 등과 같은 이물질을 제거하고 크레셔에서 분쇄한 후 잔골재의 입도 규 격인 KS F 2340의 입도 No.4에 입각하여 선별한다.
여기서, 상기 제3공정의 모래 선별공정을 통해 선별된 모래의 입도는 0.08~10mm이다.
또한, 분쇄한 모래를 잔골재의 입도 규격인 KS F 2340의 입도 No.4에 입각하여 선별하는 과정은 10mm의 체에서 100%로 통과, 5mm의 체에서 80~100%로 통과, 2.5mm의 체에서 65~100%로 통과, 1.2mm의 체에서 40~80%로 통과, 0.6mm의 체에서 20~60%로 통과, 0.3mm의 체에서 7~40%로 통과, 0.15mm의 체에서 2~20%로 통과, 0.08mm의 체에서 0~10%로 통과하는 것이다.
4. 계면활성제 혼합공정(제4공정)
계면활성제 혼합공정은 상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 계면활성제를 혼합하는 공정으로,
상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 혼합된 계면활성제를 혼합한다.
바람직하게는 상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대비 1: 0.1~1로 혼합된 계면활성제를 중량대비 1 : 0.1~0.3으로 혼합한다.
특히, 상기 음이온 계면활성제는 수지산나트륨염, 리그닌슬폰산알카리금속염, 나트탈렌슬폰산염, 클로로벤젠 유도체, 고급지방산알카리금속염, 알킬벤젠슬폰산염, 알파-올레핀슬폰산염, 폴리옥시에칠렌알킬페닐에텔류, 알킬아릴슬폰산나트륨 류 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이며, 상기 비이온 계면활성제는 폴리옥시에칠렌알킬에텔 유도체, 폴리옥시에칠렌노닐페닐에텔 유도체, 폴리옥시에칠렌알킬아민 유도체, 폴리옥시에칠렌알킬에스텔 유도체, 폴리옥시에칠렌캐스터유 유도체, 솔비탄 지방산 유도체, 폴리옥시에칠렌글리콜 유도체 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
여기서, 상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 혼합된 계면활성제를 1 : 0.1~0.3으로 혼합하는 것은 순환골재에 함유되어 있는 굳어진 아스팔트를 용이하게 용해하기 위함이다.
만약, 상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 혼합된 계면활성제를 1 : 0.1 미만으로 혼합할 경우에는 순환골재에 함유되어 있는 굳어진 아스팔트를 용이하게 용해하지 못하며, 상기 제3공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 혼합된 계면활성제를 1 : 0.3 초과로 혼합할 경우에는 순환골재에 함유되어 있는 굳어진 아스팔트를 용해하는데 필요 이상의 계면활성제를 혼합함에 따라 필요 이상의 경제적 비용이 소모된다.
또한, 상기 계면활성제를 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대비 1: 0.1~1로 혼합하는 것은 유화가 용이한 음이온 계면활성제의 단점인 골재와의 부착성이 나쁜 것과 경화속도가 더딘 것을 비이온 계면활성제를 혼합함으로써, 음이온 계면활성제의 단점을 보완하기 위함이다.
만약, 상기 계면활성제를 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대 비 1: 0.1 미만으로 혼합할 경우에는 순환골재에서 용해된 아스팔트가 골재와 혼합된 후 시공할 때 순환골재에서 용해된 아스팔트의 경화속도가 느려지며, 상기 계면활성제를 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대비 1: 1 초과로 혼합할 경우에는 골재에 부착되는 순환골재에서 용해된 아스팔트의 부착성이 저하된다.
5. 혼합공정(제5공정)
혼합공정은 상기 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 강화제, 안료를 혼합하는 공정으로,
상기 제1공정에서 선별된 골재 51~62중량%, 제3공정에서 선별된 모래 5~8중량%, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순활골재 22.3~27.8중량%, 아스팔트 4.1~5.1중량%, 채움재 2.6~3.2중량%, 강화제 2.3~2.8중량%, 안료 1.7~2.1중량%를 혼합기에서 혼합한다.
여기서, 상기 채움재는 지올라이트, 생석회, 소석회, 규사분, 방해석분, 석분, 플라이 애쉬, 제1공정에서 버려진 모래분, 제2공정에서 버려진 골재분 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
바람직하게는 상기 채움재는 제1공정에서 버려진 골재분, 제3공정에서 버려진 모래분 중 어느 하나를 선택하거나 둘을 혼합한 것이다.
상기와 같이, 상기 제1공정에서 버려진 골재분 또는 제3공정에서 버려진 모래분 중 어느 하나를 선택하거나 둘을 혼합하여 채움재로 사용하는 것은 자연환경에서 채움재를 채취하지 않아 자연환경이 파괴하는 것을 방지하기 위할 뿐만 아니 라 경제적 비용의 소모를 줄이기 위함이다.
또한, 상기 강화제는 스티렌부타디엔고무, 분말고무, 스티렌부타디엔스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
바람직하게는, 상기 강화제는 분말고무에 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1~1로 혼합한 것이다.
더욱 바람직하게는, 상기 강화제는 산업현장이나 가정에서 버려진 고무를 분쇄기에서 분쇄하여 재활용한 분말고무에 산업현장이나 가정에서 버려진 합성수지에서 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 분류한 후 분쇄기에서 분쇄하여 재활용한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1~1로 혼합한 것이다.
상기와 같이, 산업현장이나 가정에서 버려진 고무를 분쇄기에서 분쇄하여 재활용한 분말고무에 산업현장이나 가정에서 버려진 합성수지에서 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 분류한 후 분쇄기에서 분쇄하여 재활용한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 중량대비 1:0.1~1로 혼합하는 것은 버려진 고무 및 합성수지를 매립하는 것이 아니라 재활용함으로써 자연환경의 파괴를 줄이기 위할 뿐만 아니라 시공할 때에 아스팔트의 내열 흐름성을 향상하기 위함이다.
또한, 상기 안료는 산화철, 수산화철, 산화크롬, 나트륨알루미노실리케이트, 산화티탄 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것이다.
특히, 상기 안료에서 산화철은 적색 또는 적갈색을 나타내며, 수산화철은 황색을 나타내며, 산화크롬은 녹색을 나타내며, 나트륨알루미노실리케이트는 청색 또는 군청색을 나타내며, 산화티탄은 백색을 나타냄에 따라, 사용자가 원하는 색상에 따라 선택적으로 사용한다.
6. 가열공정(제6공정)
가열공정은 상기 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 가열하는 공정으로,
상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 150~200℃로 가열한다.
여기서, 상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 150~200℃로 가열하는 것은 순환골재의 함유되어 있는 아스팔트 및 아스팔트의 유동성이 향상됨에 따라, 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 유기적인 결합이 안정하여 소성변형의 저항력 및 동적안정도가 향상되어 전반적인 안정도가 향상될 뿐만 아니라 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 서로 간에 비빔성이 향상된다.
만약, 상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 150℃ 미만으로 가열할 경우에는 순환골재의 함유되어 있는 아스팔트 및 아스팔트에 충분한 유동성이 없음에 따라 골재, 순환골 재, 모래, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 유기적인 결합이 불안정하여 소성변형의 저항력 및 동적안정도가 저하되어 전반적인 안정도가 떨어질 뿐만 아니라 골재, 순환골재, 모래, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 서로 간에 비빔성이 저하된다.
반면, 상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 200℃ 초과로 가열할 경우에는 순환골재의 함유되어 있는 아스팔트 및 아스팔트에 충분한 유동성이 있음에도 불구하고 필요 이상으로 가열함에 따라 필요 이상의 경제적 비용이 소모된다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아님은 당업자에게 있어서 명백한 사실이다. 즉, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1 : 본 발명에 따른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트
건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 20mm의 체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~75%로 통과, 5mm의 체에서 5~25%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~10%로 통과, 1.2mm의 체에 서 0~5%로 통과하여 620㎏의 골재를 선별한다.
건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 20mm체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~70%로 통과, 5mm의 체에서 0~15%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~5%로 통과하여 200㎏의 순환골재를 선별한다.
건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 10mm의 체에서 100%로 통과, 5mm의 체에서 80~100%로 통과, 2.5mm의 체에서 65~100%로 통과, 1.2mm의 체에서 40~80%로 통과, 0.6mm의 체에서 20~60%로 통과, 0.3mm의 체에서 7~40%로 통과, 0.15mm의 체에서 2~20%로 통과, 0.08mm의 체에서 0~10%로 통과하여 50㎏의 모래를 선별한다.
상기 200㎏의 순환골재에 15.5㎏의 알킬벤젠슬폰산와 7.5㎏의 폴리옥시에칠렌아민이 혼합된 계면활성제를 혼합한다.
상기 620㎏의 골재, 50㎏의 모래, 223㎏의 계면활성제가 혼합된 순환골재, 41㎏의 아스팔트(AP-5등급), 26㎏의 채움재(상기 선별된 골재에서 버려진 골재분), 23㎏의 강화제(11.5㎏의 분말고무와 11.5㎏의 폴리에틸렌이 혼합된 혼합물), 17㎏의 산화철을 혼합기에서 혼합한 후 가열기에서 180℃로 가열한다.
실시예 2 : 본 발명에 따른 다른 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트
건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 20mm의 체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~75% 로 통과, 5mm의 체에서 5~25%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~10%로 통과, 1.2mm의 체에서 0~5%로 통과하여 572㎏의 골재를 선별한다.
건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 20mm체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~70%로 통과, 5mm의 체에서 0~15%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~5%로 통과하여 224㎏의 순환골재를 선별한다.
건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 10mm의 체에서 100%로 통과, 5mm의 체에서 80~100%로 통과, 2.5mm의 체에서 65~100%로 통과, 1.2mm의 체에서 40~80%로 통과, 0.6mm의 체에서 20~60%로 통과, 0.3mm의 체에서 7~40%로 통과, 0.15mm의 체에서 2~20%로 통과, 0.08mm의 체에서 0~10%로 통과하여 63㎏의 모래를 선별한다.
상기 224㎏의 순환골재에 16.5㎏의 알킬벤젠슬폰산와 8.5㎏의 폴리옥시에칠렌아민이 혼합된 계면활성제를 혼합한다.
상기 572㎏의 골재, 63㎏의 모래, 249㎏의 계면활성제가 혼합된 순환골재, 46㎏의 아스팔트(AP-5등급), 27㎏의 채움재(상기 선별된 모래에서 버려진 모래분), 25㎏의 강화제(12.5㎏의 분말고무와 12.5㎏의 폴리에틸렌이 혼합된 혼합물), 18㎏의 산화철을 혼합기에서 혼합한 후 가열기에서 180℃로 가열한다.
비교예 : 일반적인 방법에 따라 제조된 도로 표층용 아스팔트
464㎏의 골재(20mm의 체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~75%로 통과, 5mm의 체에서 5~25%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~10%로 통과, 1.2mm의 체에서 0~5%로 통과)와, 420㎏의 모래(10mm의 체에서 100%로 통과, 5mm의 체에서 80~100%로 통과, 2.5mm의 체에서 65~100%로 통과, 1.2mm의 체에서 40~80%로 통과, 0.6mm의 체에서 20~60%로 통과, 0.3mm의 체에서 7~40%로 통과, 0.15mm의 체에서 2~20%로 통과, 0.08mm의 체에서 0~10%통과)와, 80㎏의 아스팔트(AP-5등급)와 36㎏의 채움재(석회분)를 혼합기에서 혼합한 후 가열기에서 180℃로 가열한다.
실험 1 : 마샬안정도 및 동적안정도 측정실험
마샬안정도는 미국인 마샬이 고안한 마샬안정도시험기에 의해 아스팔트 혼합물에 대한 안정성을 KS F 2349방법으로 측정하는 실험으로, 공시체는 최대입경 25mm 이하의 아스팔트혼합물로 다짐한 원주형 공시체로 공시체를 안정도측정용 몰드에 측면으로 거치시킨 하중을 가하여 소성변형의 저항력을 측정하며, 59~61℃의 수조에 30~40분간 수침시킨 후 일정한 변형속도 45~55mm/min로 압축하고, 최대하중이 감소하기 시작하는 순간의 흐름치를 1/100cm단위로 측정한다.
한편, 동적안정도 시험은 휠트래킹 시험기를 사용하여 휠트래킹실험이라고 불리며, 도로 포장용 아스팔트 혼합물의 배합 설계 및 품질 관리 시 우수한 혼합물을 선정하는 실험으로, KS F 2374방법에 따라 역청 포장용 혼합물을 롤러 다짐한 공시체에 시험 차륜 하중을 반복적으로 가하여 동적안정도를 측정한다.
그리고 상기의 마샬안정도 및 동적안정도는 하기의 표 5를 통해 나타내었다.
<표 5>
마샬안정도 (아스팔트 혼합물의 규격 : 500kgf) 동적안정도 (3000회/mm)
실시예 1 1170 6130
실시예 2 1040 5970
비교예 680 3380
상기 표 5를 통해 알 수 있듯이, 실시예 1, 2는 아스팔트 혼합물의 규격 및 비교예 비해 마샬안정도 및 동적안정도에서 월등히 우수함에 따라 실시예 1, 2의 물성에 대한 안정성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
다시 말해, 실시예 1, 2는 비교예와 달리 재활용한 모래, 골재, 순환골재, 채움재와 안료가 혼합되더라도 물성에 대한 안정성이 전혀 문제가 없으며, 자연환경에서 모래, 골재, 채움재를 채취하지 않을 뿐만 아니라 버려지는 폐 아스팔트를 재활용하여 자연환경이 파괴 및 오염되는 것을 방지할 수 있다.
실험 2 : 접착력 및 내마모도 측정실험
접착력 측정실험은 흥진사에서 개발한 정밀 HUT CM2 모델에 의해 아스팔트 혼합물과 도료되는 페인트의 접착력을 STI-TM 0011방법으로 측정하는 실험으로, 아스팔트 혼합물에 페인트를 1mm의 두께로 도료하고, 완전히 건조(경화)한 후 측정 지그에 세팅하고 25℃에서 200mm/min 속도로 박리 시 걸리는 단위 면적당 최대 하중(kgf/cm2)을 측정하였다.
한편, 내마모도 측정실험은 위드램사에서 개발한 테이버 마모시험기에 의해 폐인트가 도료된 아스팔트 혼합물에 내마모도를 STI-TM 0012방법으로 측정하는 실험으로, 아스팔트 혼합물에 페인트를 3mm의 두께로 도료하고, 완전히 건조(경화)한 후 내마모 시험기에 장착하여 디스크 회전수 60rpm, 하중 500g 마모텝 H10(Coarse type)으로 500회전 후 중량을 측정하여 하기의 수학식 2로 내마모도를 계산하였다.
<수학식 2>
내마모도(%) = 100 × {1 - (측정 전 중량 - 측정 후 중량) / 측정 전 중량}
그리고 상기의 접착력(kgf/cm2) 및 내마모도(%)는 하기의 표 6을 통해 나타내었다.
<표 6>
접착력(kgf/cm2) 내마모도(%)
실시예1 27.3 96.7
실시예2 22.5 97.8
비교예 12.7 86.8
상기 표 6을 통해 알 수 있듯이, 비교예에 비해 실시예 1, 2는 아스팔트 혼합물과 아스팔트 혼합물에 도료되는 페인트와의 접착력이 우수할 뿐만 아니라 페인트가 도료된 아스팔트 혼합물에 내마모성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
다시 말해서, 실시예 1, 2는 비교예와 달리 재활용한 모래, 골재, 순환골재, 채움재와 안료가 혼합되더라도 도료되는 페인트와의 접착력 및 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 자연환경에서 모래, 골재, 채움재를 채취하지 않을 뿐만 아니라 버려지는 폐 아스팔트를 재활용하여 자연환경이 파괴 및 오염되는 것을 방지할 수 있다.
실험 3 : 소성변화 측정실험
소성변화 측정실험은 세광 엔지니어링에서 개발한 가열기로 아스팔트 혼합물의 소성변화를 측정하는 실험으로, 아스팔트 혼합물을 건조(경화)한 후 60℃의 가열기에서 1일, 7일, 15일, 30일, 60일이 경과한 후 균열 및 아스팔트의 용출 여부를 측정한 후 평가하였다.
또한, 측정결과에 따른 평가는 균열 및 아스팔트의 용출이 될 경우에는 '불량'으로 평가하고, 균열 및 아스팔트의 용출이 되지 않을 경우에는 '정상'으로 평가하여, 하기의 표 7을 통해 나타내었다.
<표 7>
1일 7일 15일 30일 60일
실시예 1 정상 정상 정상 정상 정상
실시예 2 정상 정상 정상 정상 정상
비교예 정상 정상 불량 불량 불량
상기 표 7을 통해 알 수 있듯이, 실시예 1, 2는 60일이 경과한 후 아스팔트의 혼합물에 균열이 발생하지 않을 뿐만 아니라 아스팔트가 용출되지 않은 것에 비해, 비교예는 15일이 경과한 후에 아스팔트의 혼합물에 균열이 발생하고, 아스팔트가 용출되었음을 알 수 있다.
다시 말해서, 실시예 1, 2는 비교예와 달리 재활용한 모래, 골재, 순환골재, 채움재와 안료가 혼합되더라도 열에 의한 소성변화가 일어나지 않을 뿐만 아니라 자연환경에서 모래, 골재, 채움재를 채취하지 않을 뿐만 아니라 버려지는 폐 아스팔트를 재활용하여 자연환경이 파괴 및 오염되는 것을 방지할 수 있다.
실험 4 : 투수율 측정실험
투수율 측정실험은 우천시 아스팔트 혼합물에 유입되는 물이 외부로 빠져나가는 정도를 측정하여 투수율을 측정하는 실험으로, 실시예 1, 2와 비교예를 30cm×7cm×7cm의 크기로 제조한 후 3ℓ의 물을 100초간 유입시키고 10분이 경과한 후 외부로 배출되는 물의 양을 측정하고, 투수율(외부로 배출되는 물의 양이 1000ml 이상일 경우 '우수', 외부로 배출되는 물의 양이 1000ml 이하일 경우 '우수하지 않음)을 나타내었다.
<표 8>
실시예 1 실시예 2 비교예
전체부피면적(cm3) 1470 1470 1470
외부로 배출되는 물의 양 2580 2340 1430
투수율 우수 우수 우수하지 않음
상기 표 8을 통해 알 수 있듯이, 실시예 1, 2와 비교예는 전체적인 부피면적이 동일하지만, 비교예에 비해 실시예 1, 2에서 배출되는 물의 양이 2배가 될 정도로 많음에 따라 비교예 보다 실시예 1, 2의 투수율이 우수하다는 것을 알 수 있다.
여기서, 비교예 보다 실시예 1, 2의 투수율이 높다는 것은 실시예 1, 2의 골재와 순환골재의 혼합되는 비율이 높기 때문이다.
다시 말해서, 실시예 1, 2는 비교예와 달리 재활용한 골재, 순환골재, 모래, 채움재와 안료가 혼합되더라도 외부에서 유입되는 물이 다시 외부로 배출되는 비율인 투수율이 우수할 뿐만 아니라 자연환경에서 모래, 골재, 채움재를 채취하지 않을 뿐만 아니라 버려지는 폐 아스팔트를 재활용하여 자연환경이 파괴 및 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도이다.

Claims (11)

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  9. 자연환경에서 채취한 골재나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 골재에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 20mm의 체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~75%로 통과, 5mm의 체에서 5~25%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~10%로 통과, 1.2mm의 체에서 0~5%로 통과하여 선별하는 골재 선별공정(제1공정)과;
    건설현장 및 토목현장에서 버려진 폐 아스팔트에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 20mm체에서 100%로 통과, 13mm의 체에서 90~100%로 통과, 10mm의 체에서 40~70%로 통과, 5mm의 체에서 0~15%로 통과, 2.5mm의 체에서 0~5%로 통과하여 선별하는 순환골재 선별공정(제2공정)과;
    자연모래나 건설현장 및 토목현장에서 버려진 모래에서 이물질을 제거하고 분쇄한 후 10mm의 체에서 100%로 통과, 5mm의 체에서 80~100%로 통과, 2.5mm의 체에서 65~100%로 통과, 1.2mm의 체에서 40~80%로 통과, 0.6mm의 체에서 20~60%로 통과, 0.3mm의 체에서 7~40%로 통과, 0.15mm의 체에서 2~20%로 통과, 0.08mm의 체에서 0~10%로 통과하여 선별하는 모래 선별공정(제3공정)과;
    상기 제2공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 중량대비 1: 0.1~1로 혼합된 계면활성제를 혼합하는 계면활성제 혼합공정(제4공정)과;
    상기 제1공정에서 선별된 골재 51~62중량%, 제3공정에서 선별된 모래 5~8중량%, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순활골재 22.3~27.8중량%, 아스팔트 4.1~5.1중량%, 채움재 2.6~3.2중량%, 강화제 2.3~2.8중량%, 안료 1.7~2.1중량%를 혼합기에서 혼합하는 혼합공정(제5공정)과;
    상기 제5공정에서 혼합기에 혼합된 제1공정에서 선별된 골재, 제3공정에서 선별된 모래, 제4공정에서 계면활성제가 혼합된 순환골재, 아스팔트, 채움재, 강화제, 안료의 혼합물을 가열기에서 150~200℃로 가열하는 가열공정(제6공정)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제4공정에서 선별된 순환골재에 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 혼합된 계면활성제를 중량대비 1 : 0.1~0.3으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제4공정에서 혼합되는 채움재는 제1공정에서 버려진 골재분, 제3공정에서 버려진 모래분 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상 혼합한 것을 특징으로 하는 도로 표층용 재활용 가열 칼라투수아스팔트의 제조방법.
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