KR101033112B1 - 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물 - Google Patents

배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잔골재가 적은 개립도의 골재와 개질아스팔트를 사용하여 배수기능과 차량소음 저감 기능이 동시에 있으며, 공용 2~3년 내에 배수성 포장의 기능이 저하 또는 상실하지 않는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물로써, 최대골재크기가 19mm이거나 또는 최대골재크기가 13mm이며 92~97 중량%의 골재와 2.9~7.2 중량%의 스트레이트 아스팔트와 0.2~2.0 중량%의 개질재를 혼합기에 투입하여 온도 155~205℃에서 혼합하여 도로포장시 포장도로의 공극률이 20~30%인 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물이다.
본 발명에 따른 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물로 포장시 시공초기 및 공용 중에 배수기능을 확보할 수 있어 물보라 현상을 방지하여 교통사고 예방하여 주행안전성을 확보할 수 있고, 도심지의 차량 소음 공해를 줄일 수 있으며, 소음이 적게 발생하므로 도시 미관을 위해 방음벽 높이를 줄일 수 있으며, 배수성 포장의 노면은 수막이 없으므로 야간에 난반사와 눈부심 현상을 줄여 도로의 시인성을 개선하고, 직사광에서 배수성 포장의 공극내에 잔류하는 우수가 증발하여 노면 온도 저감 효과가 있어 포장의 수명 증가와 더불어 소성변형방지 효과가 있다.

Description

배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물{Low Noise Asphalt Mixture Improved Drain Performance}
본 발명은 아스팔트 혼합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잔골재가 적은 개립도의 골재와 개질 아스팔트를 사용하여 배수기능과 차량소음 저감 기능이 동시에 있으며, 공용 2~3년 내에 배수성 포장의 기능이 저하 또는 상실하지 않는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
오늘날 급속히 이루어진 도시 성장과 더불어 도로는 사회의 기반시설로써 중요한 역할을 하고 있다.
최근 아스팔트 포장에 의한 주행 안전성과 쾌적성을 확보하는 기능적 측면뿐만 아니라 고차원적인 기능을 갖춘 친환경적 측면의 도로 포장 기술이 요구되고 있다.
도로 및 주변의 소음 저감을 통한 환경개선과 우천 시 안전 확보를 위하여 사용되고 있는 배수성 아프팔트 포장은 고성능 다기능성 공법으로써 환경 친화적인 포장공법이다.
배수성 포장은 고점도의 새로운 개질 아스팔트의 개발과 공극의 현상, 최대골재 크기, 설계기준의 개발을 통하여 구미 선진국, 일본, 싱가포르 등지에서 환경 친화형 아스팔트 포장 공법으로 각광받고 있다. 특히 일본의 경우 동경, 오사카 등의 여러 중소도시 대부분이 최근 5년 동안 배수성 포장으로 시공되고 있다.
유럽 선진국들의 연구 결과에 의하면 배수성 포장은 저소음 효과로 인해 방음벽, 방음창의 설치에 대한 비용절감 및 도시의 미관을 향상시키는데 큰 도움이 되고 있는 것으로 보고되고 있다.
국내에서는 1996년 양산JC부근 도로포장에 배수성 포장이 최초로 시험시공 되었으며, 이후 시가지 구간까지 일부 포장되고 있다.
배수성 포장의 기본적인 품질목표는 시공초기 및 공용 중에 배수기능을 확보하는 것이라 할 수 있다.
우수가 내리게 되면 빗물은 즉시 배수성 포장의 공극으로 침투하여 노면의 근소한 횡단경사에 따라 수평방향, 즉 측구 방향으로 흘러 결국에는 도 xxx 와 같이 투수가 시작된다. 따라서 노면에 우수가 고여 옆 차선 차량의 주행을 방해하는 일반 포장과는 다르게 물보라 현상을 방지할 수 있다. 이러한 물보라 현상은 자동차의 속도와도 관계가 있다. 50km/h 이하에서는 큰 문제가 발생하지 않지만, 80km/h 이상의 고속주행에서는 실제로 앞이 보이지 않을 정도로 심각한 문제를 야기한다. 20%의 공극을 갖고 있는 5cm 두께의 배수성 포장은 일반적으로 투수계수가 10-2~100cm/sec 정도이며, 순간적으로 11.5cm의 강수량을 흡수할 수 있다. 따라서, 실제로 집중호우라 할지라도 이 정도의 우수가 내리려면 상당한 시간이 걸리기 때문에 배수성 포장의 배수기능으로 표면의 수막현상을 방지하여 물보라 현상을 현저하게 저감시킬 수 있다.
그러나, 배수성 포장의 시공시에 투수계수가 적거나, 공용중 공극이 막힐 경우 적합한 배수성능을 발휘하지 못한다. 특히, 배수유도 시설이 적합하지 않을 경우에는 배수가 원활하지 않을 뿐만 아니라 물에 포화된 포장체에 교통하중이 작용하므로 조기 파손 현상을 초래할 수 있다.
배수성 포장은 초기에 소음 저감 효과보다는 주행안전성을 위한 배수기능에 초점이 맞추어져 있었다. 그러나, 도심지의 차량 소음 공해를 줄이고, 도시 미관을 위해 방음벽의 높이를 줄이기 위해 현재에는 배수성 포장이 많이 시공되고 있다.
배수성 포장은 차량주행에 따라 발생하는 소음의 저감효과는 기존 포장에 비해 공기의 투과성이 높아 타이어에 의한 공기으 압축이 작아지고, 포장의 공극에 들어간 음파가 난반사의 반복에 의한 에너지 감쇄, 공극에 의해 굴절된 음파와 포장표면에서 반사된 음파의 엇갈림에 의한 감쇄에 따라 발휘되는 것으로 보고되어 있다.
도로교통소음은 크게 자동체 소음, 타이어와 노면 사이의 소음으로 구분할 수 있다. 자동차 소음은 엔진과 배연기관의 소음이 해당되는데, 이 소음은 최근의 자동차 기술의 발전으로 줄어든 반면, 타이어와 노면 사이의 소음은 상대적으로 그 비중이 커지고 있다. 타이어와 노면 사이의 소음은 진동음과 펌핑음으로 구분할 수 있으며, 진동음은 타이어와 노면의 탄성충격으로 타이어벽의 진동이 발생하여 생기는 소음을 말하며, 펌핑음은 타이어의 트레드 사이에 공기가 압축되었다가 팽창되며 발생하는 소음을 말한다, 배수성 포장은 특히 펌핑 소음을 줄이는 것으로 알려져 있다.
일반적으로 배수성 포장은 2~5db 정도 저감되며, 최근의 저소음 효과를 주로 목표로한 저소음 배수성 포장은 더욱 높은 소음저감 효과가 있다. 배수성 포장은 귀에 거슬리는 500~1000HZ 범위에서의 저감이 큰 것으로 보고되고 있다.
독일에서 트레일러형 소음측정장치에 의해서 얻어진 타이어 근처의 소음에 의하면 골재의 최대치수가 작을수록 타이어 소음이 적다. 따라서 배수성 포장을 저소음포장으로 이용하기 위해서는 골재의 최대치수를 10mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 배수기능을 우선할 경우에는 골재치수를 크게 하여 공극의 크기와 투수계수를 크게 하는 편이 바람직한데 소음저감기능을 우선할 경우에는 그 반대가 된다.
또한, 배수성 포자으이 두께가 두꺼울수로고 교통 소음은 적게 되는데 포장두께를 4cm에서 5cm로 1cm를 두껍게 하는 것만으로도 소음은 수 데시벨 감소한 경우도 있다.
일본에서도 이미 많은 배수성 포장이 시공되어 소음측정결과에 대한 다수의 보고가 있다. 불투수성 포장과 비교해서 소음이 4~6dB 정도 저하한다는 보고도 많다. 자동차회사와 타이어회사는 자동차에서 발생되는 소음저감에 큰 노력을 기울이고 있어서 현재는 더 이상 소음저감이 불가능한 한계에 달하고 있다. 0.1dB의 소음절감을 위해서 수조원의 연구비가 필요하다고 한다. 이 같은 입장에서 보면 포장을 개선하여 수 데시벨의 소음저감을 얻는 것은 기술적 가치가 큼을 알 수 있다.
그리고, 소음 저감 효과를 시험하는 방법은 여러 가지 소음 측정장치가 있으며, 수직 입사 흡음률이 아스팔트 포장의 연속 공극률과 선형적인 관계라는 보고가 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요하다.
그러나, 조기 균열과 골재탈리 등의 포장 파손과, 공극 속으로 먼지 토사 등의 침투로 인하여 일반적으로 3년 정도면 공극이 막히기 시작하여 5년 정도에 배수기능을 상실하고, 또한, 주행차량의 하중에 의해 배수성 포장 표면에 공극 무너짐 현상이 발생하여 투수성능과 소음감소 효과 및 미끄럼 저항성 등이 감소하는 문제점으로 인해 많이 장점에도 불구하고 크게 적용되지 못하고 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 잔골재가 적은 개립도의 골재와 개질아스팔트를 사용하여 공극률이 15~30%이며, 투수능력이 1x10-2cm/sec 이상이고, 일반포장보다 소음감소가 2~5dB 감소되며, 시공 시 운전자의 시인성이 좋고, 공용 2~3년 내에 배수성 포장의 기능이 저하 또는 상실하지 않게 내구성이 좋은, 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물 제공함에 있다.
본 발명은 배수성이 원활하고 소음을 저감시키기 위해 도로의 표층용으로 포장하는데 사용되는 아스팔트 혼합물로써, 최대골재크기가 19mm이거나 또는 최대골재크기가 13mm인 92~97 중량%의 골재와 2.8~7.2 중량%의 스트레이트 아스팔트와 0.2~4.0 중량%의 개질재를 혼합기에 투입하여 온도 130~205℃에서 혼합하여 도로포장시 포장도로의 공극률이 15~30%이다.
최대골재크기가 19mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 25mm체 통과율은 100%, 20mm체 통과율은 95~100%, 13mm체 통과율은 70~90%, 10mm체 통과율은 30~60%, 5mm체 통과율은 10~25%, 2.5mm체 통과율은 6~11%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%이며, 최대골재크기가 13mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 20mm체 통과율은 100%, 13mm체 통과율은 95~100%, 10mm체 통과율은 75~90%, 5mm체 통과율은 30~40%, 2.5mm체 통과율은 7~13%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%이다.
상기 개질재에 총중량대비 0.1~0.7중량%의 식물성 섬유첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 개질재는 SBS 또는 LDPE인 폴리머이거나 폐타이어 고무인 CRM(Crumb Rubber Modifier)이거나 폴리머와 CRM을 혼합한 것이거나, 80메쉬 체를 통과한 폐타이어 고무분말과 PE-WAX와 재생첨가제를 혼합한 것이고, 상기 CRM(Crumb Rubber Modifier)의 입자 크기는 2.36mm(#8)체 통과율은 100%, 2.00mm(#10)체 통과율은 95~100%, 1.18mm(#16)체 통과율은 65~100%, 425㎛(#40)체 통과율은 45~100%인 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물이다.
이와 같은 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물로 본 발명의 해결하려는 과제를 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물로 포장시 시공초기 및 공용 중에 배수기능을 확보할 수 있어 물보라 현상을 방지하여 교통사고 예방하여 주행안전성을 확보할 수 있고, 도심지의 차량 소음 공해를 줄일 수 있으며, 소음이 적게 발생하므로 도시 미관을 위해 방음벽 높이를 줄일 수 있으며, 배수성 포장의 노면은 수막이 없으므로 야간에 난반사와 눈부심 현상을 줄여 도로의 시인성을 개선하고, 직사광에서 배수성 포장의 공극내에 잔류하는 우수가 증발하여 노면 온도 저감 효과가 있어 포장의 수명 증가와 더불어 소성변형방지 효과가 있다.
도 1은 일반적인 포장과 배수성포장의 비교도
도 2는 배수성 포장의 배수기능도
도 3은 배수성 포장의 일반적인 구조도
도 4는 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 최대골재크기 20mm의 체통과율 분포도
도 5는 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 최대골재크기 13mm의 체통과율 분포도
도 6은 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 아스팔트 혼합물의 생산방법 블록도
도 7은 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 아스팔트 혼합물에 포함된 개질재의 구분에 따른 개질재 종류 설명도
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 배수성이 원활하고 소음을 저감시키기 위해 도로의 표층용으로 포장하는데 사용되는 아스팔트 혼합물로써, 최대골재크기가 19mm이거나 또는 최대골재크기가 13mm이며 92~97 중량%의 골재와 2.8~7.2 중량%의 스트레이트 아스팔트와 0.2~4.0 중량%의 개질재를 혼합기에 투입하여 온도 130~205℃에서 혼합하여 도로포장시 포장도로의 공극률이 15~30%이다.
최대골재크기가 19mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 25mm체 통과율은 100%, 20mm체 통과율은 95~100%, 13mm체 통과율은 70~90%, 10mm체 통과율은 30~60%, 5mm체 통과율은 10~25%, 2.5mm체 통과율은 6~11%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%이며, 최대골재크기가 13mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 20mm체 통과율은 100%, 13mm체 통과율은 95~100%, 10mm체 통과율은 75~90%, 5mm체 통과율은 30~40%, 2.5mm체 통과율은 7~13%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%이다.
상기 개질재는 SBS 또는 LDPE인 폴리머이거나 폐타이어 고무인 CRM(Crumb Rubber Modifier)이거나, 폴리머와 CRM을 혼합한 것이거나, 80메쉬 체를 통과한 폐타이어 고무분말과 PE-WAX와 재생첨가제를 혼합한 것이다.
상기 개질재에 총중량대비 0.1~0.7중량%의 식물성 섬유첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 CRM(Crumb Rubber Modifier)의 입자 크기는 2.36mm(#8)체 통과율은 100%, 2.00mm(#10)체 통과율은 95~100%, 1.18mm(#16)체 통과율은 65~100%, 425㎛(#40)체 통과율은 45~100%인 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 포장과 배수성포장의 비교도이며, 도 2는 배수성 포장의 배수기능도이고, 도 3은 배수성 포장의 일반적인 구조도이며, 도 4는 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 최대골재크기 20mm의 체통과율 분포도이고, 도 5는 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 최대골재크기 13mm의 체통과율 분포도이며, 도 6은 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 아스팔트 혼합물의 생산방법 블록도이고, 도 7은 본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 따른 아스팔트 혼합물에 포함된 개질재의 구분에 따른 개질재 종류 설명도이다.
도 1 내지 도3에 도시되어 있는 것 같이 아스팔트 포장은 기존에 밀입도 아스팔트 포장, SMA 포장 등이 있으며, 불투수성으로서 일반적으로 표층 표면에서 측구로 배수된다. 그러나 배수성 포장은 투수성이며 도 1-2와 같이 표층에서 유입된 빗물이 하부의 불투수성 기층 표면으로 흘러서 배수되는 것이 특징이다.
배수성 포장은 기존에 보도용 등으로 사용되는 투수성 포장이 포장 하부의 쇄석기층이나 보조기층을 통해 수분이 배출되는 것과 다르게 불투수성 기층(A) 상부에서 배수되므로 빗물에 의한 하부 골재층의 교란이나 유실이 없고, 골재 맞물림으로 교통하중을 지지하므로 일반적인 도로의 표층용으로 사용하고 있다.
기존 밀입도 아스팔트 포장은 맹암거 등을 설치하고 포장 표층정도의 높이에 측구를 설치하여 집수정으로 빗물을 유도하지만, 배수성 포장은 표층내부에 침투한 빗물을 집수정(G)으로 유도하기 위해 일반적으로 도 2와 같이 절삭측구(E)와 배수관(F)을 표층 하부에 설치한다.
도 3과 같이 배수성 포장의 배수기능을 도시하였고, 배수성 포장의 기본적인 품질목표는 시공초기 및 공용 중에 배수 기능을 확보하는 것이라 할 수 있다. 우수가 내리게 되면 빗물은 즉시 배수성 포장의 공극으로 침투하여 노면의 근소한 횡단경사에 따라 수평방향, 즉 측구 방향으로 흘러 결국에는 도 2과 같이 투수가 시작된다. 따라서 노면에 우수가 고여 옆 차선 차량의 주행을 방해하는 일반 포장과는 다르게 물보라 현상을 방지할 수 있다. 이러한 물보라 현상은 자동차의 속도와도 관계가 있다. 50km/h 이하에서는 큰 문제가 발생하지 않지만, 80km/h 이상의 고속주행에서는 실제로 앞이 보이지 않을 정도로 심각한 문제를 야기한다. 20%의 공극을 갖고 있는 5cm 두께의 배수성 포장은 일반적으로 투수계수가 1x10-2cm/sec 정도이며, 순간적으로 11.5mm의 강우량을 흡수할 수 있다. 따라서, 실제로 집중호우라 할지라도 이 정도의 우수가 내리려면 상당한 시간이 걸리기 때문에 배수성 포장의 배수기능으로 표면의 수막형성을 방지하여 물보라 현상을 현저하게 저감시킬 수 있다.
본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물은 배수성이 원활하고 소음을 저감시키기 위해 도로의 표층용으로 포장하는데 사용되는 아스팔트 혼합물로써, 최대골재크기가 19mm이거나 또는 최대골재크기가 13mm이며 92~97 중량%의 골재와 2.8~7.2 중량%의 스트레이트 아스팔트와 0.2~4.0 중량%의 개질재를 혼합기에 투입하여 온도 130~205℃에서 혼합하여 도로포장시 포장도로의 공극률이 15~30%이다.
상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물은 배수기능을 위해 공극률을 크게 유지하기 위해서는 2.5mm 이하의 잔골재 비율이 6~13% 정도로 밀입도 아스팔트 혼합물에 비해 매우 낮아야만 하며, 0.08mm 이하 비율도 2~4%로 밀입도 아스팔트 혼합물에 비해 약간 적어야 한다.
따라서, 굵은 골재의 탈리를 방지하고, 교통하중을 견디기 위해 PG 82-22 등의 점도가 높고 소성변형이 큰 아스팔트를 사용해야 하며, 사용골재는 단립도의 편장석율이 20% 이하인 것이 바람직하다.
상기 공극률은 배수성과 소음 저감을 높게 하기 위해서는 15~30% 사이인 것이 바람직하며, 배수성과 소음 저감을 크게 하면 내구성이 떨어지고, 내구성을 올리기 위해서는 배수성과 소음저감 성능이 떨어지는 상반된 입장을 감안하여 적정한 공극률로 상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 배합설계를 해야 한다.
또한 스트레이트 아스팔트의 함량은 2.8~7.2 중량%가 가능하나 경험상으로는 4~6 중량%가 바람직하며, 개질재에 따라 함량이 변할 수 있다.
상기 스트레이트 아스팔트는 포장 전체가 빗물, 공기, 빛 등의 환경 영향을 받기 때문에 내후성, 내수성 등이 뛰어난 고품질의 아스팔트가 필요하며, 여름철 고온에서 높은 점도와 탄성을 유지하여 골재탈리나 이동을 막을 수 있어야 하며, 겨울철 낮은 온도에서 강성이 너무 높지 않고 균열저항성이 있어야 하고, 점도가 높아 골재 피막두께를 두껍게 형성하여 산화, 노화, 균열 등의 저항성이 높아야 하나 섬유 첨가재를 사용할 경우 아스팔트의 점도가 높지 않아도 되며, 수분 및 동결융해에 부착성이 좋아야 하고, 아스팔트의 점도가 혼합물 다짐에 적합해야 하므로 PG 82-22 와 같은 PG 등급의 사용이 바람직하다.
본 발명의 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 의한 배수성 포장의 장점과 효과는 노면 마찰력 증가, 배수기능, 소음 저감 기능으로 나눌 수 있으며, 배수 기능에 따른 효과는 물보라, 수막현상방지, 야간 및 우천시 난반사 억제, 빗물로 인한 미끄럼 방지로 교통사고 발생 감소된다.
또한 배수성 포장은 내부의 공극에서 소음이 산란되어 약 2~5dB 소음이 저감되며, 운전자의 운전피로 저감 효과, 주변 주민의 소음 피해 저감, 방음벽 설치 최소화 등이 있다.
적정 공극율과 배수성을 유지하기 위해서는 골재의 입도 분포와 품질이 중요하다.
도 4에 도시되어 있는 것 같이 최대골재크기가 19mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 25mm체 통과율은 100%, 20mm체 통과율은 95~100%, 13mm체 통과율은 70~90%, 10mm체 통과율은 30~60%, 5mm체 통과율은 10~25%, 2.5mm체 통과율은 6~11%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%이다.
도 5에 도시되어 있는 것 같이 최대골재크기가 13mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 20mm체 통과율은 100%, 13mm체 통과율은 95~100%, 10mm체 통과율은 75~90%, 5mm체 통과율은 30~40%, 2.5mm체 통과율은 7~13%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%이다.
골재의 품질에 있어서 마모율은 KS F 2503의 시험방법에 의해 30% 이하이고, 밀도는 2.5mg/cm3 이상이어야 하며, 흡수율은 KS F2503의 시험방법에 의거 3.0%이하이어야 하고, 편장석 함유량은 ASTM D 4791의 시험방법에 의거 20%이하이어야 하며, 안정성은 KS F 2057의 시험방법에 의거 12%이하이어야 하고, 피막박리시험에 의한 피복면적은 KS F 2355의 시험방법에 의거 95%이하 이어야 한다.
본 발명의 상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 품질기준은 안정도 500kg 이상이고, 흐름값 20~40(1/100cm)이며, 수침마샬잔류안정도 75%이상이고, 공극률 15% 이상이고, 현장투수 능력 10sec 이내 이며, 동적안정도는 3000회/mm 인 것이 바람직하다.
상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 혼합방법을 습식 또는 건식으로 사용하더라도 배수성 포장에 사용되는 아스팔트의 시험을 반드시 실시해야 한다. 왜냐하면 아스팔트의 성능은 일반 개질아스팔트에 비하여 매우 혹독한 환경에 처하기 때문에 아사팔트의 성능이 설계 및 시방기준에 합격하여야 하기 때문이다.
도 6에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 혼합방법은 습식방법(Pre-mix)과 건식방법(Plant-mix) 두가지 방법을 사용할 수 있다.
도 6-1의 습십방법은 공사에 아스팔트를 투입하기 전에 아스팔트에 고무분말을 혼합하는 것으로 개질된 아스팔트는 보통 고무-아스팔트라 부른다. 일반적으로 아스팔트에 대한 중량비로 18~26%의 고무분말이 191~218℃에서 1~2시간 아스팔트와 반응한다. 두가지 재료의 화학적이고 물리적인 가능한 결합을 증진시키기 위하여 높은 온도에서 혼합된다.
도 6-2의 건식방법은 아스팔트를 투입하기 전에 골재에 고무분말을 혼합한다. 골재에 대한 중량비로 약 3~5%의 굵은 고무입자를 일반적으로 사용한다. 고무입자를 골재로 수용하기 위하여 천연골재는 보통 갭(gap)입도로 한다. 건식방법에 사용되는 고무분말의 양은 습식에 비하여 2~4배로 될 수 있다.
상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 온도관리 기준은 골재 가열온도는 180~205℃, 아스팔트 가열온도는 중탕 가열까지 고려하여 130~170℃, 혼합물 온도는 170~190℃인 것이 바람직하므로 온도 130~205℃에서 혼합하는 것으로 총칭하였다.
상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 운반은 운반트럭에 적재되어 혼합물의 부착방지를 위해 적재함에 경유 도포를 금하고, 식물성 기름 혹은 세제가 포함된 용액을 소량 도포하며, 출하 시 온도는 180℃로서 시공현장 도착시 배수성 혼합물의 온도가 170℃ 이상이 유지되도록 해야 하고, 온도 저하 방지를 해야 하며 혼합물의 운반은 1시간 이내로 한다.
상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 포설은 아스팔트 피니셔의 사용을 원칙으로 하며, 온도 저하 및 평탄성 확보에 특히 유의하여야 하고, 포설 시의 혼합물의 온도는 155~170℃가 되어야 하며, 중탕 가열시의 포설 혼합물의 온도는 120~170℃는 되어야 한다. 혼합물은 포설 후 평탄성, 표면 불량 등의 수정작업이 불가능하므로 포장 표면 조직이 균질하게 포설될 수 있도록 피니셔 속도에 유의하여야 하며, 피니셔는 시공 중 급가속, 변속을 하지 않아야 한다. 공극이 많아 온도가 급속하게 저하되므로 포설은 신속하게 이루어져야 한다.
상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 다짐은 급속하게 온도가 저하되므로 가능한 초기 다짐이 이음부부터 신속히 이루어져야 하며 다짐도 확보는 물론 배수 기능 및 흡음 기능이 확보되어야 하고, 각 혼합물 별로 다짐장비 및 기준을 다르게 적용하는 것이 바람직하며, 다짐 시 롤러 바퀴에 배수성 혼합물이 부착디는 것을 방지하기 위하여 세제, 식물성 기름 등을 혼합한 용액을 적당량 도포 또는 분무하고, 배수성 혼합물의 다짐 밀도는 기준 밀도의 95% 이상이 되어야 한다.
소정의 다짐도를 확보하기 위해 머캐덤롤러로 1차전압을 실시하고 골재의 비산방지를 위해 타이어롤러로 2차전압을 실시하며, 타이어롤러는 롤러 표면과의 온도 차이로 인하여 배수성 혼합물의 타이어에 부착하기 때문에 고온의 배수성 혼합물을 다짐하지 못하는 경우가 많다, 또 부착이 생기지 않는 저온에서 다짐하는 경우는 다짐 부족 현상이 발생할 우려가 있기 때문에 윤하중이 큰 기계를 사용하고 타이어에 부착방지제를 도포하며 타이어를 가열하여야 한다.
도 7과 같이 본 발명의 상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물의 개질재는 SBS 또는 LDPE인 폴리머이거나 폐타이어 고무인 CRM(Crumb Rubber Modifier)이거나 폴리머와 CRM이거나 80메쉬 체를 통과한 폐타이어 고무분말과 PE-WAX와 재생첨가제를 혼합한 것이다.
상기 개질재에 총중량대비 0.1~0.7중량%의 식물성 섬유첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 식물성 섬유첨가제는 셀룰로스 섬유가 많이 사용된다.
상기 셀룰로우스 섬유는 인장력 증진과 저온 균열 저항성 향상을 위해 첨가된다.
더욱 상세하게는, 셀룰로우스 섬유는 섬유소(纖維素)라고도 일컬어지며, D-글루코오스 β-｜0｜4 결합으로 다수 중합되어 곧은 사슬 구조를 이루고 있고, 화학식은 (C6H10O5)n을 기반으로 한다. 이러한 셀룰로우스 섬유는 폴리머(polymer)와 혼합된 상태에서 골재에 코팅되는 것이 더욱 바람직하다.
셀룰로우스 섬유와 폴리머로 구성된 섬유가 아스팔트와 혼합된 상태로 골재에 코팅되면, 인접한 골재와의 인장력을 증진시키는 역할을 담당하기 때문이며, 차량하중에 의해 포장체에 발생하는 인장 에너지를 흡수하여 도로포장의 균열을 방지하는데 기여하게 된다. 실험결과, 이러한 셀룰로우스 섬유는 0.2~0.6%가 포함되는 경우가 상기 목적을 달성하기에 가장 적합한 물성을 갖는 것으로 나타났다. 상기 셀룰로우스 섬유는 위 폴리머에 더하여 저온 균열 방지용 아스팔트와 혼합된 상태에서 골재에 코팅되는 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 셀룰로우스 섬유에 분산되는 저온 균열 방지용 아스팔트는, 아스팔트를 구성하는 성분의 비율을 조정하여 만든 첨가재로서, 점성을 형성하는 아스팔텐(Asphaltene)과 유동성을 향상시키는 Oil의 파라핀(paraffinic)의 함량을 조절함으로써 형성될 수 있다
이와 같이 셀룰로우스 섬유에 분산된 저온 균열 방지용 아스팔트는 본 발명에 의한 조성물의 고점도 아스팔트와 용융되어, 고온 및 상온에서 고점도 성질을 유지하면서도, 저온의 취성인자를 제어하는 특징이 있다.
우리나라와 같이 계절변동이 뚜렷한 기후조건은 포장체에 고온과 저온의 반복적인 온도편차를 통해 균열을 유발하는데, 저온 균열 방지용 아스팔트가 첨가된 본 발명에 의한 조성물의 경우, 특히 저온에서의 내구성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
상기 CRM(Crumb Rubber Modifier)의 입자 크기는 2.36mm(#8)체 통과율은 100%, 2.00mm(#10)체 통과율은 95~100%, 1.18mm(#16)체 통과율은 65~100%, 425㎛(#40)체 통과율은 45~100%인 것이 바람직하다.
폐아스콘 순환골재 25 ~ 95 중량%, 신골재 5 ~ 75 중량%, 채움제 1 ~ 6 중량%로 이루어진 골재 배합물을 사용하는 가열 재생 아스팔트 혼합물을 사용할 때는 개질재로서 80메쉬 체를 통과한 폐타이어 고무분말과 PE-WAX와 재생첨가제를 혼합하는 것이 바람직하다.
이때 개질재는 고무분말 86~97 중량%, PE-WAX 2 ~ 10 중량%와, 재생첨가제 1 ~ 10 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 재생첨가제는 산화방지제인 페닐-β-나프틸아민, 방향족 아민류 또는 하이드로퀴논 10 ~ 90중량%와; 조막형성제인 2-에틸헥소산, 3-(2-에틸헥사노일옥시)-2,2-디메텔프로필에스테르와 벤조산, 3-(2-에틸헥사노일옥시)2,2-디메틸프로필에스테르와 벤조산, 3-벤조일 옥시-2, 2-디메틸프로필에스테르의 혼합물이 10 ~ 90 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
상기 개질재에 아민계 화합물의 아스팔트 박리저감제가 0.1 ~ 2.0 중량% 더 포함되거나, 아미드계열의 안정제가 0.1 ~ 1.0 중량%가 더 포함될 수도 있다.
상술한 것 같이 상기 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물에 사용하는 아스팔트는 고점도 개질 아스팔트이므로 침입도(25℃, 100g, 5초) 40(1/10mm) 이상, 연화점 70℃ 이상, 신도 50cm 이상, 박막 가열 질량변화유 0.6%이상, 박막 가열 침입도 잔류율 65% 이상, 터프니스 20Nm이상, 점성강도 15Nm이상, 점도(60℃) 20,000cps 이상의 표준적 성상을 가져야 한다.
본 발명에 따른 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물로 포장시 시공초기 및 공용 중에 배수기능을 확보할 수 있어 물보라 현상을 방지하여 교통사고 예방하여 주행안전성을 확보할 수 있고, 도심지의 차량 소음 공해를 줄일 수 있으며, 소음이 적게 발생하므로 도시 미관을 위해 방음벽 높이를 줄일 수 있으며, 배수성 포장의 노면은 수막이 없으므로 야간에 난반사와 눈부심 현상을 줄여 도로의 시인성을 개선하고, 직사광에서 배수성 포장의 공극내에 잔류하는 우수가 증발하여 노면 온도 저감 효과가 있어 포장의 수명 증가와 더불어 소성변형방지 효과가 있다.
A : 불투수성 기층 B : 불투수성 표층
C : 보조기층 D : 노상
E : 절삭측구 F : 배수관
G : 집수정 H : 택코팅(고무유화아스팔트)
J : 빗물 1 : 배수성 저소음 표층

Claims (7)

  1. 배수성이 원활하고 소음을 저감시키기 위해 도로의 표층용으로 포장하는데 사용되는 아스팔트 혼합물에 있어서, 최대골재크기가 19mm이거나 또는 최대골재크기가 13mm인 92~97 중량%의 골재와 2.8~7.2 중량%의 스트레이트 아스팔트와 0.2~4.0 중량%의 개질재를 혼합기에 투입하여 온도 130~205℃에서 혼합하여 도로포장시 포장도로의 공극률이 15~30%가 되는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
  2. 제 1항에 있어서,
    최대골재크기가 19mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 25mm체 통과율은 100%, 20mm체 통과율은 95~100%, 13mm체 통과율은 70~90%, 10mm체 통과율은 30~60%, 5mm체 통과율은 10~25%, 2.5mm체 통과율은 6~11%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%인 것을 특징으로 하는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
  3. 제 1항에 있어서,
    최대골재크기가 13mm인 골재는 체통과 중량백분율을 기준으로 20mm체 통과율은 100%, 13mm체 통과율은 95~100%, 10mm체 통과율은 75~90%, 5mm체 통과율은 30~40%, 2.5mm체 통과율은 7~13%, 0.6mm체 통과율은 3~7%, 0.3mm체 통과율은 2~6%, 0.15mm체 통과율은 2~5%, 0.08mm체 통과율은 2~4%인 것을 특징으로 하는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질재에 총중량대비 0.1~0.7중량%의 식물성 섬유첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 개질재는 SBS 또는 LDPE인 폴리머이거나 폐타이어 고무인 CRM(Crumb Rubber Modifier)이거나 폴리머와 CRM을 혼합한 것임을 특징으로 하는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 CRM(Crumb Rubber Modifier)의 입자 크기는 2.36mm(#8)체 통과율은 100%, 2.00mm(#10)체 통과율은 95~100%, 1.18mm(#16)체 통과율은 65~100%, 425㎛(#40)체 통과율은 45~100%인 것을 특징으로 하는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 개질재는 80메쉬 체를 통과한 폐타이어 고무분말과 PE-WAX와 재생첨가제를 혼합한 것임을 특징으로 하는 배수성이 원활한 저소음용 아스팔트 혼합물
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