KR101185505B1 - 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 중온 아스팔트 첨가제의 조성물 - Google Patents

점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 중온 아스팔트 첨가제의 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물에 관한 것으로, 중온 아스팔트바인더 100 중량부를 기준으로 점연제 0.5-40 중량부와 발포제 0.1-20 중량부와 윤활제 0.1-20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 제공한다.

Description

점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 중온 아스팔트 첨가제의 조성물{Composition of Warm Mix Asphalt Additives Containing Softening, Foaming and Lubricating Agents}
본 발명은 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 중온 아스팔트 첨가제의 조성물에 관한 것으로, 가열 아스팔트혼합물보다 온도가 낮은 중온 아스팔트 혼합물을 사용하여 연료비의 절감 및 생산과 시공에 발생하는 공해 문제를 줄일 수 있는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 중온 아스팔트 첨가제의 조성물에 관한 것이다.
통상적으로 고속도로, 도시도로, 국도, 군도, 아파트단지, 주차장, 야적장, 공항활주로 등의 표층, 중간층 혹은 기층의 포장에 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물 (가열 아스팔트 혼합물로 명명)이 대부분 사용되어 왔다. 이러한 가열아스팔트 혼합물은 생산과 시공온도가 상대적으로 높아 연료비용이 고가일 뿐만 아니라 무엇보다도 온실가스와 같은 공해문제를 다량 발생시키는 치명적인 문제점이 지적되어 왔다.
즉, 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물(Hot Mix Asphalt Concretes)은 현재 아스팔트포장을 위한 도로포장재료의 주류를 이루며, 아스콘공장에서 약 165℃의 고온에서 생산된다. 이때 아스팔트바인더 중 일부 저분자량 물질이 휘발하여 가스를 발생시키는 데, 탄산가스를 포함한 유해가스가 대부분이어서 공기 중에 노출되면 환경공해를 초래한다. 또한 고온에서 아스콘을 생산하다 보니 아스팔트의 산화노화가 비교적 빨리 진행되어 조기 포장균열 발생의 원인이 되며 이로 인해 포장수명이 상대적으로 단축된다. 고온의 아스콘생산온도를 유지하기 위하여 연료 소모량도 상대적으로 많아지고 이로 인한 탄산가스 발생량도 상당하다. 또한 고온에서 아스콘을 포설하고 다짐하여 시공한 포장을 50℃이하로 냉각시켜 교통에 개방하기 위해서는 상당히 긴 냉각시간 (약 3-5시간)이 소요된다. 고온 아스팔트포장은 추운 기후나 장거리 시공지역에서 포장하는 것을 금하는 데, 주된 이유는 아스콘이 공기로 말미암아 쉽게 냉각되어 충분한 다짐이 안 되기 때문이며, 이로 인해 조기 포장파손이 빈번히 발생한다.
일반 아스팔트바인더는 온도가 120-130℃ 정도가 되어야 비로소 점도가 현격히 낮아지기 시작하며, 그 이하에서는 액체이긴 하나 점도가 상대적으로 높은 편이다. 따라서 100℃이하에서는 아스팔트 혼합물의 점도가 상당히 높아져 실질적인 다짐이 어려움으로 다짐보다는 표면 고르기를 주로 한다. 따라서 온도가 상대적으로 높아, 낮은 아스팔트점도를 유지하는 120-160℃에서 대부분의 다짐이 이루어지도록 하기 위해 아스콘을 약 165℃에서 생산하는 데 이러한 아스팔트포장을 가열 아스팔트포장(Hot Mix Asphalt Pavement)이라 한다. 이에 비해서 특수 첨가제를 넣어 아스콘 생산온도를 약 125-145℃로 낮추면 다짐온도는 약 20-40℃ 정도 낮아진 80-130℃에서 행할 수 있는 데 이렇게 되면 앞서 언급한 바와 같은 생산 및 시공관련 문제점들이 상당히 해소되는 새로운 아스팔트포장의 건설이 가능한 데, 이러한 포장을 중온 아스팔트포장(Warm Mix Asphalt Pavement)이라 한다.
이러한 중온 아스팔트포장을 시공하기 위해서는 특수 첨가제를 사용하여 아스팔트바인더의 점도를 떨어뜨려서 아스콘생산과 시공온도에서 가열아스팔트혼합물보다 20-40℃이하로 낮추는 것이 필수적이다.
국내나 국외에 상품화되었거나 특허 출원되어 있는 기존의 중온 아스팔트첨가제는 물, 발포제 혹은 점연제 중 각기 하나로 이루어져 있어서 점도를 낮추는 기능을 고려할 때, 스트레이트 아스팔트의 경우에는 효과적이나 이보다 점도가 훨씬 높은 개질아스팔트의 경우에는 한계가 있어 왔다.
또한 수분이나 발포제를 사용하여 점도를 떨어뜨리는 경우에는 아스팔트 내에 남아 있는 기포가 모두 제거되지 않고 일부가 그대로 존재할 수 있다. 즉, 시공현장에서 아스팔트혼합물을 다짐할 때 혼합물 점도가 높으면 모든 기포가 충분히 제거되지 않고 일부 기포가 그대로 남을 수 있다. 기포의 일부가 아스팔트 내부에 남게 되면, 여름철 포장온도가 높을 때는 소성변형을 일으킬 가능성이 있고, 추운 겨울에는 기포를 중심으로 균열발생 원인이 될 수 있다. 따라서 발포제를 사용할 경우에는 아스팔트 점도도 함께 낮추는 방안을 고려해야 한다.
점연제를 사용하는 중온 첨가제는 80℃ 이하에서는 결정을 이루는 고체가 됨으로 대부분 수축과 함께 취성의 성질을 나타낸다. 이러한 취성은 저온에서 쉽게 균열을 발생시킬 소지가 된다. 이러한 점 때문에 점연제 사용량에 제한을 두거나, 균열을 방지하기 위한 개질제 사용방안을 고려해야 한다. 아스팔트에 개질제를 첨가하면 개질 아스팔트가 되고 이 경우 아스팔트에 비하여 점도가 훨씬 높아져 점연제 혹은 발포제 단독으로서는 점도를 낮추어 중온 개질아스팔트를 만들기가 쉽지 않다.
여기서, 아스팔트에 첨가하여 아스팔트 점도를 낮추는 역할을 하는 재료를 중온아스팔트 첨가제라 하며 본 발명은 상기 첨가제 조성물을 제공하기 위한 것이다.
따라서 일반 스트레이트 아스팔트는 물론이고 점도가 높은 개질 아스팔트의 경우에도 생산과 시공을 용이하게 할 뿐만 아니라 다짐공정 동안에 아스팔트 내부의 모든 기포가 제거될 수 있고, 아스팔트포장의 저온 균열과 고온 유동 저항성도 향상시킬 수 있으며, 중온 및 중온 개질아스팔트첨가제가 첨가된 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 제공한다.
본 발명은 중온 아스팔트바인더 100 중량부를 기준으로 점연제 0.5-40 중량부와 발포제 0.1-20 중량부와 윤활제 0.1-20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 제공한다.
점연제(점도 연화제)란, 파라핀왁스(Paraffin Wax), 미세결정왁스(Microcrystalline Wax), 카나우바(Carnauba) 왁스(Canauba Wax), PE(Polyethylene) 왁스, PP(Polypropylene)왁스, 소나무타르, 송진, 송진염, EVA(Ethylene-vinyl copolymer)왁스, 비스아미드 왁스(Ethylene Bis-Stearamide Wax), 석유수지, 전분, 칸데릴라(Candellila)왁스, 올리브유화왁스, 라이스(Rice)왁스, 목납, 팜왁스, 호호바유, 밀랍(Bees Wax), 라놀린, 경납, 몬탄(Montan)왁스, 오즈케라이트, 페트롤라탐, 새솔(Sasol)왁스, 경화 피마자유(Hydrogenated Caster Oil), 12-히드록시 스테아린산, 스테아린산 아미드, 무수프탈산 아미드, 라우린산 아미드, 올레인산 아미드, 에르카산 아미드, 리시놀산 아미드, 12-히드록시 스테아린산 아미드, N-올레일 스테아린산 아미드, N-올레일 올레인산 아미드, N-스테아릴 스테아린산 아미드, N-스테아릴 올레인산 아미드, N-올레일 팔미틴산 아미드, N-스테아릴 에르카산 아미드, 스테아론, 라우론 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된 것을 특징으로 한다.
발포제란, 가열하면 수증기를 발생시키는 물, 수분포함 무기분말 (벤토나이트, 실리카겔, 클레이, 마이카, 염화칼슘, 천연 및 합성 제올라이트), 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 유화제(EVA 유화제, 아크릴 유화제, 음이온, 양이온 및 비이온 유화아스팔트), 음이온, 양이온 및 비이온 계면활성제, SBR(StyreneButadiene Rubber) 라텍스, NBR(NitroButadiene Rubber) 라텍스, 아이소프렌 라텍스, 천연고무 용액, CMC(Carboxymethylcellulose) 수용액, PAA(Polyacrylamide) 수용액, PEO(Polyethyleneoxide) 수용액, PVA(Polyvinylalcohol) 수용액, 글리콜(Glycol) 수용액, 수분포함 충진제(석회석분말, 석분, 고로슬래그, 플라이 애쉬) 및 이들의 혼합물과, 고온에서 발포하여 CO2 혹은 NO2와 같은 가스를 발생시키는 발포제인 아조디카본아마이드(ADCA; Azodicarbonamide), 변성 아조디카본아마이드 (Modified azodicarbonamide), 아조비스이소부티로니트릴 [AZBN; Azobisisobutyronitrile; (CH3)2(CN)C-N=N-C(CN)(CH3)2], N'-디메틸-N,N'-디나이트로조테레프탈아미드 [NTA; N'-Dimethy-N, N' -dinitrosoterephthalamide; (C6H4)-[Con(CH3)-NO]2], TSH (p-Toluenesulfonylhydrazide), 소디움 바이카보네이트(Sodium bicarbonate), 암모니움 바이카보네이트 (Ammonium bicarbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된다.
윤활제란, 석유오일 (경유, 석유, 중유, 열매체유, 엔진오일, 윤활유, 방청유, 방카씨유, BTX유) 및 이들의 혼합물과, 식물유(콩기름, 대두유, 옥수수기름, 피마자유, 아마인유, 면실유, 참깨기름, 들깨기름, 올리브유, 유채유, 팜유, 야자유, 아로마오일, 이멀시파잉(Emulsifying)오일, 동백유, 녹차씨오일, 홍화씨유, 해바라기씨유, 포도씨유) 및 이들의 혼합물과, 동물유(생선유, 돼지기름, 소기름, 버터유) 및 이들의 혼합물과, 공정유(지방족유, 방향족유, 합성유, 크레졸, 미네랄스피리트, 실리콘오일, 글리세롤, 그리스, 트리에탄올아민) 및 이들의 혼합물과, 각종 시판 재생첨가제 및 이들의 혼합물과, 가소제 (스테아린산(Stearic Acid), 칼슘 스테아린산 염(Calcium Stearate) 아연스테아린산 염(Zinc Stearate), 올레인산(Oleic Acid), 말레인산(Maleic Acid), DOP(Dioctylphthalate), DOA(Dioctyladipate), TCP(Tricrecylphosphate), DBP(Dibutylphthalte), DINP(Diisononylphthalate), DIDP(Diisodecylphalate), Citrocizer-A(Citric Acid Ester), Nonpcizer(Adipic Acid Ester), Pyrocizer(Mixed Alcohol Ester), Olicizer(Adipic Acid Polyester), TOTM(Trioctyl Trimellitate), DOM(Dioctyl Maleate), DINA(Diisononyl Adipate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된다.
개질제 2-40 중량부를 더욱 추가할 수 있는 데, 여기서 개질제라 함은 고무 군 (SBS, SIS, SBR, NBR, BR, SEBS, EPDM, PU, SBR 라텍스, 천연고무, 폐타이어분말) 및 이들의 혼합물과, 고분자 군 (HDPE, LDPE, LLDPE, PP, EVA, HIPS, PVA, ABS, 폴리뷰텐(Polybuten), CMC(Carboxy Methy Cellulose), HMC(Hydroxy Methyl Cellulose), Elvaroy) 및 이들의 혼합물과, 충진제 군 (카본블랙, 토너, 점토분말, 나일론 단섬유, 폴리에스테르 단섬유, 유리섬유, 셀루로오즈 섬유, PVA 단섬유, PE 단섬유, PP 단섬유) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 점연제와 발포제와 윤활제가 포함된다.
또한, 본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 이용한 중온 아스팔트 조성물에 있어서, 85wt%의 아스팔트(AP-3)와, 2wt%의 PE 왁스와, 2wt%의 EVA 왁스와, 4wt%의 파라핀 왁스와, 2wt%의 ADCA 발포제와, 1wt%의 엔진오일과, 4wt%의 SBR 라텍스를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 이용한 중온 아스팔트 조성물에 있어서, 85wt%의 아스팔트와, 4wt%의 EVA 왁스와, 2wt%의 ADCA 발포제와, 1wt%의 엔진오일과, 4wt%의 천연고무액과, 4wt%의 셀루로오즈 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 이용한 중온 아스팔트 조성물에 있어서, 80.5wt%의 아스팔트(AP-3)와, 4wt%의 파라핀 왁스와, 3wt%의 비스 아미드 왁스와, 3wt%의 ADCA 발포제와, 1.5wt%의 엔진오일과, 8wt%의 폐타이어 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 이용한 중온 아스팔트 조성물에 있어서, 83wt%의 아스팔트(AP-3)와, 5wt%의 파라핀 왁스와, 4wt%의 비스 아미드 왁스와, 1wt%의 ADCA 발포제와, 1wt%의 엔진오일과, 6wt%의 천연고무액을 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 이용한 중온 아스팔트 조성물에 있어서, 80wt% 아스팔트(AP-3)와, 2wt% PE 왁스와, 4wt% 파라핀 왁스와, 4wt% ADCA 발포제와, 2wt% 엔진오일와, 5wt% SBR 라텍스와 3wt% LLDPE를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 중온 아스팔트 첨가제의 조성물을 이용한 중온 아스팔트 조성물에 있어서, 86wt% 아스팔트(AP-3)와, 3wt% 파라핀 왁스와, 3wt% 비스 아미드 왁스와, 8wt% 셀루로오즈 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 조성물을 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 중온 아스팔트포장은 기존의 가열아스팔트포장과 비교하여 아스콘 생산온도와 시공온도에서 약 20-40℃ 정도 온도가 낮다. 이로 인해 첫째, 중온아스콘의 생산온도는 기존의 가열아스콘의 생산온도보다 약 20-40℃ 정도가 낮아짐으로 유해가스를 발생시키지 않아 아스콘공장과 시공현장의 공해문제가 상당부분 해결된다.
둘째, 아스콘 생산온도가 약 20-40℃ 정도 낮아짐으로 인하여 온도를 올리기 위해 소모되는 에너지가 절약된다.
셋째, 아스팔트는 온도가 높을수록 공기 중의 산소와 빠르게 반응하여 산화노화를 일으킨다. 그 결과 점점 유연성을 상실하고 딱딱해진 아스팔트는 결국 심각한 균열을 발생시키고 포장수명을 종료한다. 약 20-40℃ 정도 낮은 생산온도는 산화노화를 지연시켜 포장수명을 연장시키는 효과가 있다.
넷째, 포장시공의 완료 후에 50℃ 이하가 되도록 포장을 냉각한 후 교통개방을 하는 데, 약 20-40℃ 만큼 냉각시간이 짧아짐으로 교통개방시간도 그만큼 비례하여 단축된다.
다섯째, 다짐할 수 있는 온도가 낮아짐으로 비교적 추운 날씨나 운반 시에 재료 냉각이 커지는 장거리 도로포장 현장에도 시공이 가능하다.
여섯째, 포장의 시공 시에 다짐은 포장내구성 확보에 아주 중요하다. 약 20-40℃ 낮은 온도에서도 다짐이 가능함으로 효과적인 다짐을 할 수 있다.
일곱째, 개질제에 의하여 포장의 공용성(소성변형과 피로균열 저항성)이 향상됨으로 포장수명도 길어진다. 이에 따른 경제적 이득이 크다.
여덟째, 고속도로, 도시도로, 국도, 군도, 농로, 아파트단지, 주차장, 야적장, 공항 등의 표층, 중간층 혹은 기층에 적용되어 상기 혜택을 누릴 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 실시예에서는 모든 재료 중량은 중온(개질) 아스팔트 100중량부에 기준을 둔다. 여기서 중온(개질) 아스팔트라 함은 중온 아스팔트 첨가제 (와 개질제)와 아스팔트를 고온에서 균일하게 혼합한 용융액체를 말한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 중온 아스팔트첨가제 조성물은, 점연제 0.5-40 중량부와, 발포제 0.1-20 중량부, 윤활제 0.1-20 중량부를 혼합하여 이루어진다. 또한 개질제 2-40 중량부가 더 혼합된다.
상기 조성물과 조성 비율을 통하여 일반 아스팔트포장뿐만 아니라 각종 개질아스팔트포장(개질, 저소음 배수성, 교면개질, 한랭지개질 및 재생개질 아스팔트포장)의 경우에도 점도를 효과적으로 낮추어 중온첨가제로서의 기능을 수행할 수 있다.
상기에서 점연제는 아스팔트의 점도를 연화시키는 재료를 말하며 점도 연화제의 줄인 말이다. 점연제의 기능을 수행하기 위한 재료는 대부분 융점이 있는 결정성 재료이다. 상기 결정성 재료는 융점 이하에서는 딱딱하고 취성이 강한 고체로 존재하다가, 융점 이상에서는 용해하여 점도가 낮은 액체가 되는 특성을 지닌다. 점연제로서의 역할을 하기 위해서는 융점이상에서의 점도가 아스팔트점도보다 낮아야 한다. 이러한 특성으로 말미암아 아스팔트와 공존할 때 아스팔트의 점도를 떨어뜨리는 역할을 하는 데, 통상 융점이 80-110℃ 범위이며 아스팔트의 점도를 약 20-40℃ 정도 낮출 수 있어야 한다. 융점온도의 하한 값이 80℃인 것은 아스팔트포장온도가 80℃가 될 때까지 소성변형에 대한 저항성을 확보하기 위한 값이며, 상한 값이 110℃ 인 것은 그 이상에서는 아스팔트점도를 떨어뜨리는 효과가 미미하여 점연제로서의 효과를 기대할 수 없기 때문이다.
이러한 점연제에는 왁스계통과 송진이 주류를 이루는 데, 예를 들어 PE 왁스, EVA 왁스, 파라핀 왁스, 비스 아미드 왁스 중 택일되거나 및 이들의 혼합물로 이루어진다.
점연제는 사용양은 0.5-40 중량부이며, 하한값 0.5 중량부는 이들이 아스팔트에 분산되어 점도 연화제의 역할을 수행할 수 있는 최소의 값이며 이 이하에서는 영향력이 거의 없다. 점연제를 상한값인 40 중량부 이상을 사용하게 되면 전체 재료의 저온물성에서 취성이 강해져 균열발생 소지가 크게 되므로 주의를 요한다.
상기에서 발포제는 일정한 온도(통상 60-140℃)에서 발포하여 수증기(H2O)나 CO2, 혹은 NO2 등과 같은 기포를 발생시킨다. 이러한 기포들은 아스팔트 내부에 갇혀서 기공을 만들어 존재한다. 이러한 기공들은 다짐압력에 의해 붕괴되면서 점도를 저하시키는 작용을 한다.
이러한 발포제로는 가열하면 수증기를 발생시키는 발포제(수분 발포제)와, 고온에서 발포하여 CO2 혹은 NO2 등의 가스를 발생시키는 화학 발포제를 포함한다. 본 실시예에서는 수분 발포제와 화학 발포제 중 하나 이상을 선정하여 발포제로 사용할 수 있다. 그러나 NO2는 유해가스임으로 H20나 CO2를 발생시키는 발포제를 선정하는 것이 바람직하다.
발포제는 아조디카본아마이드(ADCA; Azodicarbonamide), SBR(StyreneButadiene Rubber) 라텍스, 천연고무 용액이 바람직하다.
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본 실시예에서 발포제는 0.1-20 중량부의 범위에서 사용하도록 특징하고 있는 데, 발포제 사용량에서 하한값 0.1 중량부는 이들이 아스팔트내부에 기포를 생성시킬 수 있는 최소 농도이며 이값 이하에서는 영향력이 무시된다. 발포제의 상한값 20 중량부 이상에서는 발포가스가 너무 많아서 아스팔트 내부의 기포수용한계를 초월하여 대부분 외부로 방출됨으로 상한값 이상의 사용은 전혀 의미가 없다.
상기에서 윤활제는 발포제의 기능을 효율화시키고 점연제의 윤활작용을 더욱 증진시키기 위하여 사용한다. 발포제를 아무런 처리 없이 퍼그밀 내부에 투입하면, 퍼그밀 내부의 높은 온도로 인해서 아스팔트와 접촉하기 이전에 조기에 발포하여 그 기능을 상실할 수 있다. 이를 예방하기 위하여 발포제를 윤활제로 미리 코팅하여 투입하면 윤활제가 발포제의 온도상승을 지연시켜 조기발포를 억제할 수 있다. 그 결과 발포제와 윤활제는 높은 온도의 아스팔트와 혼합할 수 있게 되어 비로소 발포와 윤활작용을 할 수 있게 된다.
이러한 윤활제로 엔진오일이 바람직하다.
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본 실시예에서 윤활제의 사용량은 0.1-20 중량부이며, 하한값 0.1 중량부 이하에서는 윤활제의 기능이 상실되며, 상한값인 20 중량부 이상에서는 중온 아스팔트의 점도가 너무 낮아져 아스팔트포장물성에 문제를 일으킬 수 있다.
중온 첨가제를 아스팔트에 첨가하면 아스팔트의 점도저하에는 좋은 효과를 가져 올 수 있으나 포장의 공용물성(소성변형, 피로균열, 등) 향상에는 거의 도움이 안 된다. 오히려 중온첨가제 중의 점연제는 균열발생 소지를 증가시키고, 발포제는 아스팔트 내부에 잔여기포를 남길 수 있어 균열이나 소성변형 발생의 원인이 될 수 있으며, 윤활제는 포장물성을 더욱 취약하게 만들 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 약점을 개선시키기 위하여 중온첨가제에 개질제 2-40 중량부를 더욱 추가한다. 여기서 개질제란 아스팔트포장의 품질을 개선시키는 역할을 하는 첨가제로서, 저온에서 균열저항성을 향상시키는 탄성체인 고무계열과 고온에서 소성변형저항성을 개선시키는 고분자계열 그리고 포장의 역학적 강도를 증진시키는 충진제 계열을 총칭하여 일컫는다.
이러한 개질제로 고무계열 개질제, 고분자계열 개질제 및 충진제계열 개질제를 사용할 수 있다. 중온 아스팔트포장의 균열 및 소성변형 저항성을 동시에 향상시키기 위해서는 고무계열 개질제와 고분자계열 개질제를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 사용하는 고무와 고분자 간에 상용성 문제로 인해 상분리가 일어나지 않도록 적당한 재료조합을 선택해야 한다. 충진제 군에 속하는 재료는 포장균열과 소성변형을 더욱 억제하는 역할을 하지만 재료의 경도를 증가시킴으로, 이를 고려하여 필요에 따라 사용할 수도 있고 안 할 수도 있다.
개질제는 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), 폐타이어 분말, 셀루로오즈(Cellulose) 섬유가 바람직하다.
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본 실시예에서 사용하는 개질제의 함량은 2-40 중량부이다. 이때, 하한값은 개질제의 영향이 무시되는 값을 나타내고, 상한값은 점도가 높아서 생산이나 시공이 어려워지는 값을 나타낸다.
여기서 중온 첨가제를 사용하여 아스팔트를 중온 아스팔트로 만드는 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 중온 첨가제를 아스콘공장에 운반한 후, 아스콘을 만들기 위해 배치탑의 퍼그밀에서 골재와 아스팔트를 혼합할 때 적정량을 함께 투입하는 방법이다. 이 방법에 의하면 중온 첨가제가 퍼그밀 혼합기 내부에서 아스팔트와 혼합하여 중온(개질) 아스팔트가 되고, 이 중온(개질) 아스팔트가 골재를 피복하여 중온 (개질) 아스콘으로 제조되는 방식이다.
다른 하나는, 적정량의 중온 첨가제를 아스팔트와 고온에서 미리 혼합하여 중온 (개질) 아스팔트를 만들고 이를 아스콘공장에 운반하여 퍼그밀에서 골재와 직접 혼합시켜 중온 (개질) 아스콘을 제조하는 방법이다.
두 방법 모두 중온첨가제를 (개질) 아스팔트와 혼합하여 중온 (개질) 아스팔트를 만든다는 점에서는 동일하다. 다만 사용용도에 따라 중온 첨가제를 아스콘공장의 퍼그밀 내부에서 아스팔트와 혼합시키느냐, 아니면 사전에 아스팔트와 미리 혼합하여 중온 아스팔트를 만드느냐 하는 차이가 있을 뿐이다. 따라서 본 중온 첨가제는 중온 (개질) 아스콘을 만드는 공정에 따라, 그 자체로도 상품화가 가능하고, 아스팔트와 혼합하여 중온 (개질) 아스팔트의 형태로도 상품화가 가능하다.
하기에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
국내의 아스팔트바인더 기준(KS F 2392)은 135℃의 점도가 3Pa.S (30 Poise) 이하가 되어야 한다고 규정하고 있다.
이 점도 값은 아스콘생산 시에 아스팔트와 골재가 혼합될 때, 아스팔트가 골재를 쉽게 피복할 수 있도록 하는 점도 값을 나타낸다. 이 점도보다 높을수록 아스팔트에 의한 골재의 피복시간이 길어짐으로 생산속도가 늦어진다.
본 발명의 실시예는 6종류의 중온 아스팔트 조성물을 제조하였고, 이들에 대한 온도에 따른 점도를 측정하였다.
그리고, 비교예로써는 본 실시예의 점연제, 윤활제 및 개질제를 첨가하지 않았다.
각 비교예 및 실시예 1 내지 6의 조성은 다음과 같다.
먼저, 비교예에서는 아스팔트(AP-3) 100wt%를 사용하였다. 이경우, 아스팔트 조성물의 온도가 105℃일 경우 점도(Poise)가 62이고, 135℃에서는 점도가 31이었다. 이와 같이 135℃ 이상에서 작업을 하여야 한다.

다음으로 실험예 1에서는 85wt%의 아스팔트(AP-3)와, 2wt%의 PE 왁스와, 2wt%의 EVA 왁스와, 4wt%의 파라핀 왁스와, 2wt%의 ADCA 발포제와, 1wt%의 엔진오일과, 4wt%의 SBR 라텍스를 혼합하여 중온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 실시예 1에 의해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 105℃의 온도에서 점도가 28이였고, 135℃에서는 점도가 8 이였다. 이와 같이 105℃에서도 그 점도가 30보다 낮기 때문에 이 온도에서의 작업을 수행할 수 있게 된다.
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실험예 2에서는 85wt%의 아스팔트와, 4wt%의 EVA 왁스와, 2wt%의 ADCA 발포제와, 1wt%의 엔진오일과, 4wt%의 천연고무액과, 4wt%의 셀루로오즈 섬유를 혼합하여 중온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 실시예 2에 의해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 105℃의 온도에서 점도가 30이였고, 135℃에서는 점도가 12 이였다. 이와 같이 105℃에서도 그 점도가 30보다 낮기 때문에 이 온도에서의 작업을 수행할 수 있게 된다.
실험예 3에서는 80.5wt%의 아스팔트(AP-3)와, 4wt%의 파라핀 왁스와, 3wt%의 비스 아미드 왁스와, 3wt%의 ADCA 발포제와, 1.5wt%의 엔진오일과, 8wt%의 폐타이어 분말을 혼합하여 중온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 실시예 3에 의해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 105℃의 온도에서 점도가 31 이였고, 135℃에서는 점도가 10 이였다. 이와 같이 105℃에서도 그 점도가 비교예와 동일한 점도를 보이기 때문에 105℃의 온도에서의 작업이 가능하다.
실험예 4에서는 83wt%의 아스팔트(AP-3)와, 5wt%의 파라핀 왁스와, 4wt%의 비스 아미드 왁스와, 1wt%의 ADCA 발포제와, 1wt%의 엔진오일과, 6wt%의 천연고무액을 혼합하여 중온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 실시예 4에 의해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 105℃의 온도에서 점도가 26 이였고, 135℃에서는 점도가 8 이였다. 이와 같이 105℃에서도 그 점도가 30보다 낮기 때문에 이 온도에서의 작업을 수행할 수 있게 된다.
실험예 5에서는 80wt% 아스팔트(AP-3)와, 2wt% PE 왁스와, 4wt% 파라핀 왁스와, 4wt% ADCA 발포제와, 2wt% 엔진오일와, 5wt% SBR 라텍스와 3wt% LLDPE를 혼합하여 중온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 실시예 5에 의해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 105℃의 온도에서 점도가 29 이였고, 135℃에서는 점도가 9 이였다. 이와 같이 105℃에서도 그 점도가 30보다 낮기 때문에 이 온도에서의 작업을 수행할 수 있게 된다.
실험예 6에서는 86wt% 아스팔트(AP-3)와, 3wt% 파라핀 왁스와, 3wt% 비스 아미드 왁스와, 8wt% 셀루로오즈 섬유를 혼합하여 중온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 실시예 6에 의해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 105℃의 온도에서 점도가 31이였고, 135℃에서는 점도가 11 이였다. 이와 같이 105℃에서도 그 점도가 비교예와 동일한 점도를 보이기 때문에 105℃의 온도에서의 작업이 가능하다.
상기 실시예 1 내지 6과 비교예를 대비하여 정리하면 하기의 [표 1]과 같다.
비교예 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
아스팔트(AP-3) 100wt% 85wt% 85wt% 80.5wt% 83wt% 80wt% 86wt%
PE 왁스 2wt% 2wt%
EVA왁스 2wt% 4wt%
파라핀 왁스 4wt% 4wt% 5wt% 4wt% 3wt%
비스아미드 왁스 3wt% 4wt% 3wt%
ADCA 발포네 2wt% 2wt% 3wt% 1wt% 4wt%
엔진오일 1wt% 1wt% 1.5wt% 1wt% 2wt%
SBR 라텍스 4wt% 5wt%
천연고무액 4wt% 6wt%
폐타이어분말 8wt%
LLDPE 3wt%
셀루로오즈 섬유 4wt% 8wt%
105℃ 점도(Poise) 62 28 30 31 26 29 31
135℃ 점도(Poise) 31 8 12 10 8 9 11
상기 [표 1]에서와 같이 중온 개질 아스팔트바인더의 조성물과 이 조성물에 따라 중온 개질 아스팔트바인더를 제조하고 105℃와 135℃에서 측정한 점도 값을 보여주고 있다.
[표 1]에서와 같이 점도 측정결과를 보면, 비교예인 일반 아스팔트바인더(AP-3)의 점도는 국내 KS 규정대로 135℃에서 약 30 Poise를 나타내고 있다.
그러나, 본 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 중온 개질 아스팔트바인더는 점도 105℃에서 30P(Poise)에 가까운 값을 가짐으로서 약 30℃ 정도 온도를 낮추는 효과를 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 중온 아스팔트바인더 100 중량부를 기준으로 점연제 0.5-40 중량부와, 발포제 0.1-20 중량부와, 윤활제 0.1-20 중량부와, 개질제 2-40 중량부가 혼합되어 이루어지며,
    상기 발포제는 아조디카본아마이드(ADCA; Azodicarbonamide)이고,
    상기 개질제는 LLDPE이며,
    상기 점연제는,
    PE 왁스, EVA 왁스, 파라핀 왁스, 비스 아미드 왁스 중 택일되거나 이들의 혼합물로 이루어진 것이고,
    상기 윤활제는 엔진오일인 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트 첨가제의 조성물.
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