KR101046746B1 - 아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물, 저소음 복층 포장공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물, 저소음 복층 포장공법에 관한 것으로서, 저소음 포장의 골재 크기를 달리하여 2층으로 포장하고 폐타이어칩이나 고무칩을 첨가하여 기존의 저소음 포장에 비해 소음저감 효과가 향상된 개질제 및 아스콘 혼합 조성물을 제공하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 아스팔트 개질제는, SBS분말 45~70중량%와, 프로세스 오일 1~20중량%, 석유수지 15~30중량%로 혼합이 이루어져 팰릿 타입으로 성형이 이루어지며, 하층부와 상층부의 복층형 구조로 포장 시공이 이루어지는 아스콘 조성물은, 상기 하층부는 입경 10~15mm의 굵은골재 80~90중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~7중량%와, 아스팔트 3~7중량%와, 상기 청구항 1 또는 청구항 2의 아스팔트 개질제 0.5~2중량%의 혼합물로 이루어지고; 상기 상층부는 입경 5~7mm 골재 75~85중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~10중량%와, 아스팔트 3~10중량%와 상기 청구항 1 또는 청구항 2의 아스팔트 개질제 0.5~2중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물, 저소음 복층 포장공법{MODIFIED ASPHALT COMPOSITION AND LOW NOISE TYPE PAVED LMC MATERIAL COMPOSITION}

본 발명은 아스팔트 개질제 및 고무칩이나 폐타이어칩을 이용한 저소음 복층 포장 조성물 및 그 시공공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아스팔트 개질제를 팰릿타입으로 성형하고 이를 고무칩이나 폐타이어칩과 혼합하여 아스콘 조성물로 제조함으로서 포장도로의 저소음화를 이루기 위한 것이다.

일반적으로, 아스콘은 아스팔트와 굵은 골재, 잔골재 및 채움재 (석회석 분말, 시멘트 등)를 가열혼합한 것으로 도로포장이나 주차장 등의 포장재료로 널리 사용되고 있다.

이러한 아스콘은 아스팔트 시멘트와 골재와의 혼합물로서, 이들을 가열하여 제조하는 것이기 때문에 가열 아스팔트 혼합물(hot mix asphalt)이라고 불리우며, 또는 아스팔트 시멘트가 골재와 결합하여 제조 되는 것이기 때문에 아스팔트 바인더(asphalt binder)라고도 불리운다.

아스팔트는 온도변화에 따라 그 상태가 크게 변화므로 이에 의해 제조된 아스팔트 포장 또는 아스콘(아스팔트 콘크리트) 역시 온도의 변화에 따라 심한 거동변화를 갖게 된다. 이러한 특성으로 인해 도로포장에 사용되는 아스팔트 포장은 여름의 고온환경에는 연성에 의해 소성변형이 발생되고 겨울의 저온환경에는 취성에 의한 균열이 발생된다.

또한, 아스팔트 포장의 피로균열에 영향을 미치는 요소에는 포장단면구조의 조합, 아스팔트 바인더의 물성, 골재의 물성 및 공극률, 포장의 하부구조, 교통 등의 많은 요소가 있다. 이들 요소 중 아스팔트 포장의 피로균열에 대한 저항성을 향상시키기 위한 일반적인 방법은 아스팔트 바인더나 골재의 물성 혹은 이들 혼합물의 물성을 개선시키는 것이다.

아스팔트 바인더의 물성을 개선시키는 방법 가운데 가장 일반적으로 사용되는 방안은 아스팔트 바인더에 개질재를 첨가하는 것이다. 아스팔트 개질재의 주요 목적 중 하나는 낮은 온도에서 아스팔트의 성상에 해로움을 주지 않으면서 고온에서도 영구변형에 대한 저항성을 증대시키는 것이다. 이것은 아스팔트를 강하게 하여, 즉 점탄성 거동을 감소시켜 이에 따른 소성변형을 감소시키거나 아스팔트의 강성도를 증가시켜 점성특성을 줄이게 되어 영구 소성 변형을 감소시킬 수 있다는 것에서 기인된다.

아스팔트의 강성을 증가시키는 것은 아스팔트의 동적강성을 크게하여 재료의 하중 분산능력 증대와 구조적 강도 및 포장설계수명을 증대시키는 것이며, 현재 가장 널리 사용되는 개질방법으로는 폴리머 개질방법(Polymer Modified Asphalt)이 공연실시되고 있다.

상기 폴리머는 많은 단위분자를 화학적으로 반응시켜 체인이나 덩어리로 이루어진 고분자 재료로서 SBS 및 SBR계통의 폴리머가 주로 사용되고 있으며, 예를 들어 아스팔트와 고무계열의 개질재인 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene)를 첨가제와 반응시킨 다음, 아스팔트와 SBS사이에 안정적인 분자 결합을 유지하게 하여 저장 안정성은 물론 소성변형 저항성, 장기 공용성 등 각종 성능을 개선시킨 것이다.

이러한 고분자 첨가에 의하여 획득되는 아스팔트 조성물의 특성은 개질재로 첨가되는 고분자의 물성에 크게 영향을 받고, 점도 및 신도 등 좀 더 우수한 아스팔트 특성을 구현하기 위한 개질재의 개선은 계속적으로 요구되고 있다.

한편, 최근 차량의 급증으로 도로 소음피해가 급증하고 있으며, 이러한 교통소음에 의한 피해를 줄이기 위해 방음벽 등의 시설물 설치가 요구되고 있다.

그러나, 방음벽 등의 시설물을 설치함에 따른 도시미관 악영향과 조망권이 방해되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 도로 소음의 문제를 개선하기 위해 제안된 것으로서, 기존의 저소음 포장은 굵은골재 최대치수가 13mm나 19mm로 사용한 반면, 본 발명에서는 저소음의 기능으로 골재의 치수가 작을수록 공극의 개수가 많아져서 같은 면적에도 소음효과가 뛰어나도록 하는데 목적이 있다.

또한, 작은 골재를 사용함으로써 문제점으로 제기 되었던 골재간의 분리현상(탈리현상)을 막고 상층에 작은골재를 사용함으로서 먼지나 모래로 인한 공극막힘으로 인한 기능저하를 막을 수 있도록 하는 것이다.

이를통한, 도로 포장층의 저소음화를 극대화 하여 교통 소음으로 인한 불편 및 피해를 최소화할 수 있는 아스팔트 개질제 및 이를 이용한 아스콘 조성물을 제공하도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 하층부와 상층부의 복층형 구조로 시공이 이루어지는 복층형 아스콘 포장 조성물에 있어서, 상기 하층부는 입경 10~15mm의 굵은골재 80~90중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~7중량%와, 아스팔트 3~7중량%와, 아스팔트 개질제 0.5~2중량%의 혼합물로 이루어지고; 상기 상층부는 입경 5~7mm 골재 75~85중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~10중량%와, 아스팔트 3~10중량%와 아스팔트 개질제 0.5~2중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 아스팔트 개질제는 SBS(Styrene Butadiene Styrene)분말 50~70중량%, 프로세스 오일 1~20중량%, 석유수지 15~30중량% 혼합물을 팰릿 타입으로 성형하여 사용됨이 바람직하다.

삭제

이러한 본 발명은, 아스팔트 개질제가 팰릿타입으로 성형 제작되어짐으로서 아스콘 조성을 이루는 다른 골재 재료들과의 혼합시 공극을 형성하게 되어 포장도로의 저소음화를 이룰 수 있게 된다.

특히, 포장층이 복층형 구조로 시공이 이루어짐에 있어 표층을 이루는 상층부에 입경이 작은골재와 고무칩 또는 폐타이어칩을 혼합시킴으로서 포장층의 탄성력을 주어 보다 효과적인 소음저감 기능을 수행할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 구체적인 아스팔트 개질제 조성 및 이를 이용한 아스콘 포장제 조성을 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 본 실시 예에서의 아스팔트 개질제는 SBS(Styrene Butadiene Styrene) 60중량%, 프로세스 오일 13중량%, 석유수지 27중량%로 혼합이 이루어져 팰릿 타입으로 성형되어지게 된다.

또한, 상기 혼합물에는 기능성 향상을 위한 광촉매 및 메틸렌블루가 각각 1~2중량% 범위로 더 혼합되어질 수 있게 되는데, 이때에는 석유수지의 혼합비율이 25~26중량%로 변경되게 된다.

상기, 프로세스 오일은 혼합 안정성을 위해 색상이 옅고 방향족 성분(Ca)이 10% 이하이며, 다환방향족 화합물인 PCA(Poly-Cyclic Aromatic) 함량이 1.0% 이하이고 황함량이 적은 수소첨가 개질유 (Severely Hydrotreaded)를 사용함이 바람직한다.

또한, 석유수지는 석유의 정제과정이나 석유화학공업의 부산물로서 생기는 유분으로 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 사용함이 바람직하다.

상기에서 광촉매(photocatalyst)는 환경오염을 제거하고 항균, 탈취하는 등의 환경정화 기능을 갖고있기 때문에 아스콘의 환경정화 기능성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 메틸렌블루(methylene blue)는 방향족화합물로 염기성을 띠는 성분으로, 재생골재의 접착력을 증가시키는 역할을 수행하게 된다.

이러한 조성을 이루는 본 실시예의 개질제는 팰릿 타입으로 성형 제조되어 아스콘 포장제에 혼합되어지게 되는데, 광촉매가 함유됨으로 인해 아세트알데히드 등과 같은 유해성 오염물질의 분해효과를 나타냄과 함께, 메틸렌블루가 함유됨으로 인해 재생골재의 접착력이 향상되어 아스팔트 포장도로의 박리 현상이 감소되어질 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서의 아스콘 포장층은 상층부와 하층부의 복층형 구조로 시공이 이루어지게 된다.

그중, 하층부의 포장제 조성을 살펴보면, 입경 10~15mm의 굵은골재 80~90중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~7중량%와, 아스팔트 3~7중량%와, 상기 본 발명에서의 팰릿타입으로 성형 제작된 아스팔트 개질제 0.5~2중량%의 혼합물로 이루어진다.

그리고, 상층부는 입경 5~7mm 골재 75~85중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~10중량%와, 아스팔트 3~10중량%와 상기 본 발명에서의 팰릿타입으로 성형 제작된 아스팔트 개질제 0.5~2중량%와 폐타이어칩이나 고무칩 1~5중량%의 혼합물로 이루어진다.

특히, 표층을 이루는 상층부의 경우 저소음 효과를 증대시키기 위해 크기 2~3mm의 팰릿타입으로 성형된 고무칩을 아스팔트 개질제와 3:1의 중량비율로 첨가시킴이 바람직하다. 즉, 팰릿타입의 아스팔트 개질제가 0.5중량%로 혼합되는 경우 고무칩은 1.5중량%로 혼합되어지게 된다.

또한, 선택적으로 하층부에는 흡착력이 뛰어난 성질을 갖는 규산칼륨 또는 규산나트륨이 0.1~3중량%의 비율로 더 첨가되어짐이 바람직한데, 외부에 노출되지 않는 하층부의 각 조성물간 결속력을 향상시킴으로서 보다 안정적인 지반상태를 이룰 수 있게 된다.

또한, 선택적으로 하층부에는 속이 비어있는 중공형 실리케이트 분말이 0.5~3중량%의 비율로 더 첨가되어짐이 바람직한데, 중공형 실리케이트 입자는 내부가 비어져 있는 탁구공 형태를 이루고 있기 때문에 하층 아스콘의 단열성 뿐만 아니라 완충에 따른 소음저감 효과를 나타낼 수 있게 된다.

이와 같은 조성으로 복층형 시공이 이루어진 아스콘 포장도로는, 입경이 각기 상이한 2종류의 골재가 혼합되어지게 됨으로 외부로 부터 먼지 등 미세 이물질이 공극으로 침투되는 것이 방지되어질 수 있게 되어 소음저감 성능이 안정적으로 유지될 수 있게 된다.

특히, 표층인 상층부에 고무칩이 혼합되어짐으로 차량 통과시의 충격을 흡수 및 완충시키는 기능이 이루어짐으로 소음저감 효과를 더욱 극대화할 수 있게 된다.

한편, 도로변에 소음측정기를 설치하여 실제 소음측정을 실시한 결과, 종래 일반 아스콘 포장 도로의 경우 71.3dB이 측정된 반면, 본 발명의 저소음 복층 포장이 이루어진 경우에는 62.9dB이 측정되어 소음저감 효과가 크게 나타남을 확인할 수 있었다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 아스팔트 개질제 혼합 조성물이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 각 혼합물의 특정한 혼합비율이 기재되어져 있으나, 이러한 혼합비율은 첨가되는 혼합물 수 및 시공현장에 따라 조금씩 변화되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 하층부와 상층부의 복층형 구조로 포장 시공이 이루어지는 아스콘 포장 조성물에 있어서,
   상기 하층부는 입경 10~15mm의 굵은골재 80~90중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~7중량%와, 아스팔트 3~7중량%와, 아스팔트 개질제 0.5~2중량%의 혼합물로 이루어지고;
   상기 상층부는 입경 5~7mm 골재 75~85중량%와, 입경 1~5mm의 잔골재 1~5중량%와, 석회석분 3~10중량%와, 아스팔트 3~10중량%와 아스팔트 개질제 0.5~2중량%와, 폐타이어칩이나 고무칩 1~5중량%의 혼합물로 이루어지며;
   상기 하층부와 상층부에 각각 첨가되는 아스팔트 개질제는 SBS(Styrene Butadiene Styrene)분말과, 프로세스 오일, 석유수지 혼합물을 팰릿 타입으로 성형한 것이 사용됨을 특징으로 하는 아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 상층부는 2cm의 두께의 포장층으로 형성되어지고, 하층부는 3cm의 두께로 포장층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 하층부에는 규산칼륨 또는 규산나트륨이 0.1~3중량%의 비율로 더 첨가되어짐을 특징으로 하는 아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 하층부에는 속이 비어있는 중공형 실리케이트 분말이 0.5~3중량%의 비율로 더 첨가되어짐을 특징으로 하는 아스팔트 개질제가 폐타이어칩이나 고무칩과 혼합된 저소음 복층 포장 조성물.
7. 청구항 3 내지 청구항 6중 어느 한 항의 복층 포장 조성물에 의해 시공이 이루어짐을 특징으로 하는 저소음 복층 포장공법