KR101242750B1 - 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법 - Google Patents

고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법은 (a) 골재를 가열하여 마련하는 단계, (b) 상기 비개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 비개질 고체 아스팔트 또는 개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 개질 고체 아스팔트를 준비하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 마련된 골재와 상기 (b)단계에서 준비된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 배합하여 비비는 단계를 포함한다.
상술한 제조방법에 의해 제조된 아스팔트 콘크리트는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용하여 제조됨으로서, 이동식 믹싱 플랜트가 가능하며 아스팔트 캐틀 및 송유 장치가 필요없어져 플랜트 시설이 간소화되어 비용을 절감할 수 있고, 전력 사용량이 감축되어 이산화 탄소를 감소시킬 수 있어 친환경적이다. 또한, 고체 바인더에 고형화제가 포함되어 있으므로 분진으로 날아가는 더스트를 방지할 수 있어 경제적일 뿐만 아니라 보수용 아스콘으로 가열 혼합물을 현장에서 혼합하여 사용할 수 있으므로 보수 포장의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법 {Manufacturing Method of Solid Asphalt and Manufacturing Method of Asphalt Concrete using the same}
본 발명은 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법으로서, 더욱 상세하게는 액상의 아스팔트를 고체로 제조하는 개질 또는 비개질 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 아스팔트는 석유를 구성하는 성분 중에서 경질부분이 자연적으로 또는 인위적인 방법에 의해 기화된 후 잔류하는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 상태의 교상물질을 칭하는 것으로 가열하게 되면 서서히 액상으로 변화되는 특성을 갖는다. 상기 아스팔트는 점착성이 뛰어나고 광물질 재료와의 부착성이 우수하기 때문에 결합재료나 접착재료로 이용되며 물에 용해되지 않고 불투수성이므로 방수재료로도 이용된다. 또한, 사용목적에 따라 점도를 변화시킬 수 있어 시공성 역시 우수하다. 이러한 장점들 및 특성 때문에 아스팔트는 그 활용범위가 광범위하여 도로 포장용, 댐공사 등과 같은 수리용, 방수용, 일반 공업용, 농업용 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.
상기 아스팔트를 도로포장에 사용할 때 통상적으로 아스팔트 자체만으로 사용되는 예는 드물며, 골재 및 채움재 등과 적정비율로 배합되어 만들어진 아스팔트 콘크리트(아스콘)로 사용된다. 그러나 도로 및 주차장과 같은 포장 표면은 일정 시간이 경과되면, 교통, 온도 주기 및 기타 환경적 원인에 의해 균열 등 손상이 야기된다. 상기 균열 내로 물이 흘러들어가 추가 손상을 야기하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 선행특허로서 대한민국 공개특허공보 특2003-0080227호가 알려져 있다.
대한민국 공개특허공보 특2003-0080227호는 포장 표면의 강화 및 방수처리 방법에 관한 것으로 액화 아스팔트 층이 포장 표면 위에 적용된다. 상기 강화 매트는 320оF(160℃)초과의 융점을 갖고, 유리 섬유와 같은 광물성 섬유 중합체 섬유 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 섬유로부터 제조된 부직포 매트이다. 액화 아스팔트는 강화 매트에 침투 및 흡수되어 방수막을 형성하고, 포장 재료층이 강화 매트 위에 적용되는 포장 표면의 강화 및 방수처리 방법에 대해 개시되어 있다.
그러나 상기한 선행 특허에 의하면 상기 강화 매트는 160℃ 이상의 고온으로 가열하여 물게 녹인 액체 상태를 유지해야 플랜트에서 송유관을 따라 공급하거나 골재와 혼합과정에서 잘 비벼진다. 이를 위해 플랜트에서는 아스팔트를 탱크에 넣어 가열된 상태로 연중 보관하기 위해 상당한 양의 전기가 지속적으로 소모되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 특2003-0080227호(2003.10.11 공개)
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플랜트 시설을 간소화하여 비용을 절감할 수 있는 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 이산화 탄소의 발생을 줄여 친환경적인 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분진으로 날아가는 것을 방지할 수 있도록 채움재를 고형화제로 사용하는 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보수 포장의 성능을 향상시킬 수 있는 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, (a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 비개질 아스팔트를 제조하는 단계, (b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 제조된 비개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계, (d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및, (e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트 78~82중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 3~7중량%, 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트를 160~180℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, (a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 개질 아스팔트를 제조하는 단계, (b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 제조된 개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계, (d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 고체 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및, (e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트 73~78중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 8~12중량%, 폴리머 2~6중량% 및 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트를 170~190℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물은 비개질 또는 개질 아스팔트와 고형화제가 50:50~70:30 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (d)단계에서 분쇄는 상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물을 5~10mm의 입자크기로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법에 있어서, (a) 골재를 가열하여 마련하는 단계, (b) 상기 제1항의 비개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 비개질 고체 아스팔트 또는 제3항의 개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 개질 고체 아스팔트를 준비하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 마련된 골재와 상기 (b)단계에서 준비된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 배합하여 비비는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계에서 골재는 170~190℃ 온도로 마련하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법에 있어서, 상기 (c)단계에서 배합은 928.6:71.4~900:100 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 이동식 믹싱 플랜트가 가능하며 아스팔트 캐틀 및 송유 장치가 필요 없어져 플랜트 시설이 간소화되어 비용을 절감할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 플랜트 시설의 간소화로 인한 전력 사용량이 감축되어 이산화 탄소를 감소시킬 수 있어 친환경적이다.
또, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 고체 바인더에 고형화제가 포함되어 있으므로 분진으로 날아가는 더스트를 방지할 수 있어 경제적이다.
또, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 보수용 아스콘으로 가열 혼합물을 현장에서 혼합하여 사용할 수 있으므로 보수 포장의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,
도 4는 본 발명에 적용되는 아스팔트의 조성성분을 나타낸 그림,
도 5는 골재의 합성입도를 나타낸 그래프,
도 6은 분쇄된 비개질 고체 아스팔트를 나타낸 그림,
도 7은 골재온도에 따른 공극률과 변형강도의 변화를 나타낸 도,
도 8은 변형강도 시험을 위해 공시체를 세팅한 그림,
도 9는 간접 인장강도 시험 재하 모식도,
도 10은 하중-변위곡선을 나타낸 도,
도 11은 반복주행시험을 나타낸 그림.
이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도시된 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
먼저, 본 발명에 적용되는 고체 아스팔트의 조성성분에 대해 설명한다.
고형화제는 상온에서의 성형성을 높이기 위한 성분으로 석회석분(Limestone powder: LP)과 소석회(Hydrated lime: HL)를 사용하였다(도 4). 아스팔트 콘크리트(아스콘)에는 골재와 함께 일반적으로 석회석분이 filler(채움재)로 사용되나 본 발명에서는 filler(채움재)의 1/2을 소석회로 대치하였다. 소석회는 골재의 박리 방지제로 사용되므로 화강암 등 친수성(Hydrophilic) 골재가 많은 국내에서 아스콘의 박리손상을 줄여주는 효과를 낸다. 또한, 표면에 묻어 고체 아스팔트(Solid asphalt: SAP) 입자 간의 접착을 방지하고 가격도 석회석분 보다 싸서 이의 사용은 일거양득이다.
바인더는 비개질 고체 아스팔트(USA) 제조 시에는 바인더의 점도를 높여 고형성을 향상시키기 위해 30번 체에 통과된 입자의 폐타이어 고무분말(Crumb rubber modifier: CRM)과 유황(SF)을 사용하였다. 골재와 혼합시 바인더의 융점을 낮추기 위해 파라핀 왁스(Paraffin wax: PW)를 소량 사용하였으며 이는 또한, CRM으로 인해 상승된 용융온도를 내리는 효과를 보기 위함은 물론 상온에서 고형성 향상에도 도움이 된다.
황은 식었을 때 고형성 향상에도 도움이 되지만 아스팔트를 양적으로 대체(증량)하는 효과도 있다. 황은 가격이 매우 저렴하므로 Sulfur-extended asphalt는 아스팔트에 황을 다량 넣어 증량시킨 아스팔트이며 요즘과 같이 고유가 시대에 아스팔트의 사용량을 줄일 수 있어 경제성에도 도움이 된다.
또한, 개질 아스팔트인 MSA 제조 시에는 PW외에 CRM의 함량을 더 높이고 폴리머로 융점이 비교적 낮은 저밀도 폴리에틸렌(Low-density polyethylene: LDPE)을 첨가하여 성능 등급(Performance grade: PG)을 76 이상으로 향상시켰다. 도 4에 도시된 바와 같이 LDPE는 50번 체에 거의 다 통과하고 30번 체에 거의 다 남는 분말로 융점이 110℃ 정도인 폴리머이다.
골재는 아스콘 제조를 위해서 굵은 골재는 화강암 쇄석(Granite), 잔 골재는 화강암 스크리닝스(Screenings), 채움재(filler) 또는 고형화제로는 석회석분과 소석회를 사용하였다. 표 1은 사용된 화강암 신규골재의 물리적 성질 및 입도를 나타낸 것이다. 굵은 골재 최대치수는 13㎜를 사용하였고, 잔 골재는 No.8체 이하의 골재를 사용하였다. 도 5는 골재의 합성 입도 그래프이다.
골재의 특성
Classification
 Specificationlimit
 Granite
13㎜ aggregate Fine aggregate Filler
진비중 > 2.45 2.849 2.669 2.75
흡수율 < 3.0% 0.728 1.225 -
마모율 < 35% 19.7 - -
이하, 본 발명의 제조방법을 도면에 따라서 설명한다.
실시 예 1. 비개질 고체 아스팔트 제조
도 1은 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 우선 비개질 아스팔트를 제조한다(S10).
아스팔트(제품번호: AP-5, 침입도: 등급 60-80(PG64-22), 제조사: SK 이노베이션) 75~85중량%, 바람직하게는 80중량%를 160~180℃, 바람직하게는 170℃로 가열한 후, 바인더 첨가제로 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 3~7중량%, 바람직하게는 5중량%와 유황(SF) 8~20중량%를 넣어 수작업으로 2~5분 휘젓고, 균질기(Homogenizer)를 이용하여 20~60분, 바람직하게는 30분 이상 교반하여 비개질 아스팔트를 제조한다.
그 후, 고형화제를 마련한다(S20).
고형화제 100 중량부에 대하여 석회석분 50 중량부, 소석회 50 중량부 포함하여 골재의 박리를 방지하고, 고형화가 잘되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 소석회를 50 중량부 미만 포함하게 되면, 아스팔트의 박리방지 효과가 미미하고, 50 중량부 초과하게 되면, 아스팔트 함량의 증가를 유발하기 쉬우므로 바람직하지 못하다.
다음에 상기 비개질 아스팔트에 상기 고형화제를 혼합하여 비개질 고체 아스팔트 반죽물을 제조한다(S30).
상기 S10단계에서 제조된 비개질 아스팔트(Binder: B)와 상기 S20단계에서 마련된 고형화제(Solidifier: S)를 50:50~70:30 중량비로 혼합한다. 이는 B:S 비율에 따라 고체 아스팔트(SAP)의 사용량이 변하는데 비율이 낮으면 소요 비개질 고체 아스팔트(SAP)의 양이 많아지므로 가능한 B의 비율을 높여 SAP의 양이 적어지도록 제조하는 것이 좋다. 하지만 B의 비율을 높이면 S의 양이 적어지므로 고체화가 어렵고, 반대로 B의 비율이 낮으면 고체화가 쉬운 모순이 있어 적정 비율선정이 중요하다.
그 후, 상기 SAP 반죽물을 굳히고 분쇄한다(S40).
상기 S30단계에서 제조된 SAP 반죽물이 빨리 식도록 넓은 팬에 4~8mm 두께로 붓고 식혀 냉동고에 보관한다. 상기 식히는 시간을 단축하기 위해 냉동고를 이용해도 무방하다. 상기 혼합물을 표면적을 크게 하여 열전도가 잘되어 혼합이 용이하도록 원추절구식분쇄기, 롤형분쇄기 또는 볼밀 중의 하나의 방식으로 실온에서 도 6에 도시된 바와같이, 5~10m의 크기로 분쇄한다. 이는 10mm를 초과하게 되면, SAP가 가열된 골재와의 접촉시 신속히 녹지 않아 즉, 융해되지 않게 되므로 10mm 이하의 입자크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.
다음에 상기 분쇄된 SAP에 소석회를 입힌다(S50).
상기 S40단계에서 분쇄된 SAP입자를 상온의 소석회통에 넣어 소석회가 표면에 충분히 묻도록 한 뒤 보관한다.
상술한 바와 같은 분쇄된 SAP에 소석회를 입히는 단계가 완료되면, 비개질 고체 아스팔트가 얻어진다.
실시 예 2. 개질 고체 아스팔트 제조
도 2는 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 우선 개질 아스팔트를 제조한다(S10).
아스팔트(제품번호: AP-5, 침입도 등급: 60-80(PG 64-22), 제조사: SK 이노베이션)를 170~190℃, 바람직하게는 180℃ 온도로 가열한 후, 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분, 바람직하게는 30분 동안 균질기(homogenizer)를 이용하여 교반하여 개질 아스팔트를 제조한다.
상기 개질 아스팔트는 아스팔트 73~78중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 8~12중량%, 유황(SF) 8~20중량%, 폴리머 2~6중량% 및, 파라핀 왁스(WAX) 0.3~0.7중량%, 바람직하게는 아스팔트 75.5중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 10중량%, 개질유황(MS) 10중량%, 폴리머 4중량% 및, 파라핀 왁스(PW) 0.5중량%로 이루어진다.
그 후, 고형화제를 마련한다(S20).
고형화제 100 중량부에 대하여 석회석분 50 중량부, 소석회 50 중량부 포함하여 골재의 박리를 방지하고, 표면에 묻어 아스팔트 입자 간의 접착을 방지하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 소석회를 50 중량부 미만 포함하게 되면, 개질 아스팔트의 박리손상을 줄여주는 효과가 미미하고, 50 중량부 초과하여 포함하게 되면, 고형화가 쉬우므로 바람직하지 못하다.
다음에 상기 개질 아스팔트에 상기 고형화제를 혼합하여 개질 고체 아스팔트 반죽물을 제조한다(S30).
상기 S10단계에서 제조된 개질 아스팔트(Binder: B)와 상기 S20단계에서 마련된 고형화제(Solidifier: S)를 50:50~70:30 중량비로 혼합한다. 이는 B:S 비율에 따라 개질 고체 아스팔트(SAP)의 사용량이 변하는데 비율이 낮으면 소요 개질 고체 아스팔트(SAP)의 양이 많아지므로 가능한 B의 비율을 높여 SAP의 양이 적어지도록 제조하는 것이 좋다. 하지만 B의 비율을 높이면 S의 양이 적어지므로 고체화가 어렵고, 반대로 B의 비율이 낮으면 고체화가 쉬운 모순이 있어 적정 비율선정이 중요하다.
그 후, 상기 개질 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄한다(S40).
상기 S30단계에서 제조된 아스팔트 반죽물이 빨리 식도록 넓은 팬에 4~8mm 두께로 붓고 식혀 냉동고에 보관한다. 냉동고에 보관된 반죽물이 고체가 되어 취성이 커지면 꺼내어 신속히 파쇄한다. SAP 표면적을 크게 하여 열전도가 잘되어 혼합이 용이하도록 원추절구식분쇄기, 롤형분쇄기 또는 볼밀 중의 하나의 방식으로 실온에서 5~10mm의 크기로 분쇄한다. 이는 10mm를 초과하게 되면, SAP가 가열된 골재와의 접촉시 신속히 녹지않아, 즉, 융해되지 않게 되므로, 바람직하게는 10mm의 입자크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.
다음에 상기 분쇄된 SAP에 소석회를 묻힌다(S50).
상기 S40단계에서 분쇄된 SAP 입자를 상온의 소석회통에 넣어 소석회가 표면에 충분히 묻도록 한 후, 보관한다.
상술한 바와 같은 분쇄된 SAP에 소석회를 묻히는 단계가 완료되면, 개질 고체 아스팔트가 얻어진다.
실시 예 3. 아스팔트 콘크리트
도 3는 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 우선 골재를 가열하여 마련한다(S10).
골재를 170~190℃, 바람직하게는 175~185℃의 온도로 가열한다. 하기 후술할 배합하여 비비는 단계에서 비개질 고체 아스팔트를 이용할 경우, 골재의 온도를 170~190℃, 바람직하게는 175℃ 도로 가열하고, 개질 고체 아스팔트를 이용할 경우, 골재의 온도를 170~190℃, 바람직하게는 185℃ 온도로 가열하는 것이 좋다.
상기 골재로 굵은 골재, 잔골재, 채움재(filler)를 사용한다. 상기 굵은 골재로는 화강암 쇄석(granite)을 사용하고, 잔골재로는 화강암 스크리닝스(screenings)를 사용한다.
다음에 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 준비한다(S20).
상기 실시 예 1, 실시 예 2의 제조방법에 의해 제조된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 준비한다.
그 후, 상기 골재와 비개질 또는 개질 고체 아스팔트(SAP)와 배합하여 비빈다(S30).
상기 S10단계에서 마련된 골재와 상기 S20단계에서 준비된 SAP를 일정비율로 배합하여 비빈다. 상기 일정비율 배합은 928.6:71.4~900:100으로 조정하여 실시하는 것이 바람직하다. 이는 SAP를 중량비 70 이하로 배합할 경우, 석회석분(filler)을 추가 공급해야 하는 경우가 있으며, SAP의 중량비가 100이 넘을 경우, 고체 아스팔트의 양이 상대적으로 많아 혼합물이 빨리 식어 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 골재의 온도를 더 높게 가열하여야하므로 비경제적이고 취급해야할 양이 많아 불리하다.
상술한 바와 같은 배합하여 비비는 단계가 완료되면, 아스팔트 콘크리트(S40)가 얻어진다.
실험 예 1. 아스팔트 콘크리트 제조
상기 실시 예에서 제조된 비개질 고체 아스팔트, 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조시, 최적의 아스팔트 콘크리트 조성 비율을 결정하기 위하여 하기와 같이 실험을 실시하였다.
우선, 고형이 잘되고 저장성이 좋으며 최대한의 개질 또는 비개질 아스팔트 함량이 높은 B:S 비율을 선정하고 이어 바인더의 함량을 조정하여 소정의 PG등급을 얻도록 연구개발을 진행하였다. 표 2, 3에 도시된 바와 같이 제일 낮은 56부터 58, 60, 64 순으로 순차적으로 진행하였다.
비개질 고체 아스팔트(USA) 종류별 적정 첨가량 선정을 위한 재료의 배합표
구분 비율 비개질 아스팔트 (g) 고형화제(g) 계
(g)		 비고
Asp
(80%)		 CRM
(5%)		 Wax
(0.5%)		 폴리머
(0%)		 MS
(10%)		 소계 석회석분 소석회
AP-5 100:0 1,000 0 0 0 0 1,000 0 0 1,000 control

USA

 56:44 473.20 28.0 2.80 0 56.0 560 220 220 1,000
비개질
58:42 490.10 29.0 2.90 0 58.0 580 210 210 1,000
60:40 507.00 30.0 3.00 0 60.0 600 200 200 1,000
62:38 523.90 31.0 3.10 0 62.0 620 190 190 1,000
개질 고체 아스팔트(MSA) 종류별 적정 첨가량 선정을 위한 재료의 배합표

구분
비율		 개질 아스팔트 (g) 고형화제(g)
계(g)
비고
Asp
(75.5%)		 CRM
(10%)		 Wax
(0.5%)		 폴리머
(4%)		 MS
(10%)		 소계
(100%)		 석회석분 소석회
AP-5 100:0 1,000 0 0 0 0 1,000 0 0 1,000 control

MSA

 56:44 422.80 56.0 2.80 22.4 56 560 220 220 1,000
개질
58:42 437.90 58.0 2.90 23.2 58 580 210 210 1,000
60:40 453.00 60.0 3.00 24.0 60 600 200 200 1,000
62:38 468.10 62.0 3.10 24.8 62 620 190 190 1,000
개질 고체 아스팔트 내에 B:S비율에 따라 아스팔트 콘크리트 제조시 개질 고체 아스팔트의 사용량이 정해진다. 예를 들어, 최적 아스팔트 함량이 5.0%인 표층용 일반 아스콘을 1.0톤(1,000kg)을 표 4에 도시된 바와 같이, 제조할 경우 사용되는 재료의 양은 개질 아스팔트 50kg, 골재(굵은골재, 잔골재, 채움재 포함) 950kg이다. 이 아스팔트 콘크리트를 제조하기 위해 B:S 비율이 6:4로 만들어진 개질 고체 아스팔트(MSA)를 사용한다면 MSA 83.3kg과 골재(Aggregate) 916.7kg을 투입해야 할 것이다. 그러면 MSA 83.3kg 내에 60%를 차지하는 50kg은 바인더이고, 나머지 33.3kg은 채움재로 사용된다.
최적 아스팔트 함량이 5.0%인 아스팔트 콘크리트 1톤을 제조할 때 소요 고체 아스팔트(SAP)의 양

OAC(%)
B:S ratio		 Weight(kg) MSA ratio by agg. wt.(%)
MSA Aggregate
 Total
Binder Filler Total

5.0%

 50:50 50.0 50.0 100.0 900.0 1,000 10.0%
60:40 50.0 33.3 83.3 916.7 1,000 9.09%
70:30 50.0 21.4 71.4 928.6 1,000 7.69%
75:25 50.0 16.7 66.7 933.3 1,000 6.67%
만일 B:S = 5:50으로 만들어진 MSA를 사용한다면 MSA 100kg, 골재 900kg을 투입하게 될 것이다. 이 경우 MSA 내에 50%를 차지하는 50kg은 바인더로, 나머지 50kg은 채움재로 사용된다. 이 두 경우 MSA 내에 바인더(B) 비율이 10% 포인트 차이인데 MSA의 사용량은 20% 차이가 난다. 즉, 60:40 MSA의 소요량이 83.33kg인데 비해 50:50 MSA는 소요량이 100kg으로 20% 늘어난다.
또한, 후자는 900kg의 가열된 골재로 100kg의 개질 고체 아스팔트(MSA)(골재의 중량비로 11.11%)를 녹여야 하며, 전자는 916.67kg의 골재로 83.33kg MSA(골재의 중량비로 9.09%)를 녹이게 된다. 플랜트에서 MSA는 상온 상태로 투입되므로 골재 량에 비해 MSA가 많으면 그만큼 가열된 골재가 빨리 식어 작업성이 떨어질 것이다. 따라서 MSA 내에 바인더 함량을 가능한 한 높이 제조하는 것이 좋다.
비개질 고체 아스팔트 또는 개질 고체 아스팔트 양이 많아지면 취급량이 늘어나는 불리한 점 외에도 골재 량에 비해 그 비율이 커지므로 작업성 확보를 위해 골재를 더 높게 가열해야 하는 문제가 매우 중요하다.
그러므로 상온에서 취급이 가능한 최대한의 바인더 함량을 가진 고체 아스팔트(SAP) 입자(알맹이)를 제조하기 위하여 각 재료별 적정 첨가 범위를 사전 예비시험을 통하여 선정하였다.
그 결과, 하기 표 5, 6에 도시된 바와 같이, USA나 MSA는 B:S 비율이 60:40일때, 골재에 혼합하여 최적의 아스팔트 콘크리트를 제조할 수 있음을 확인하였다.
종류별 1,000g의 고체 아스팔트 제조를 위한 적정배합비
구분 비율 개질 아스팔트 B(g) 고형화제 S(g) 계
(g)		 비고
Asp CRM PW 폴리머 MS 소계 LP HL
AP-5 100:0 1,000 0 0 0 0 1,000 0 0 1,000 control
USA 60:40 507 30 3 0 60 600 200 200 1,000 비개질
MSA 60:40 453 60 3 24 60 600 200 200 1,000 개질
각종 바인더 재료별 함량(%) 범위
구분
 개질, 비개질 아스팔트(%)
아스팔트 CRM PW 폴리머 MS 계
비개질(USA) 84.5±6.2 5±1 0.5±0.2 0 10±5 100
개질(MSA) 75.5±8.2 10±2 0.5±0.2 4±1 10±5 100
실험 예 2. 바인더 시험
상기 실시 예에서 제조된 개질 고체 아스팔트, 비개질 고체 아스팔트, 아스팔트 시멘트의 성능등급(PG) 및 135℃에서의 동점도(cp)를 측정하기 위해 하기와 같이 실험을 실시하였다.
상기 성능등급(PG)을 결정하기 위한 고온시험으로 DSR(Dynamic shear rheometer), 저온시험으로 BBR(Bending beam rheometer)을 수행하였다.
상기 DSR은 바인더의 복합전단계수(Complex shear modulus: G*)와 위상각(Phase angle: δ)을 측정하여 아스팔트 바인더의 점성 및 탄성거동특성을 분석하였고, 분석 후, 얻어진 G*/sin δ로 PG 고온등급을 결정하였다.
상기 BBR은 바인더를 장기노화시켜 일정 저온 하 즉, 매우 낮은 포장온도에서의 아스팔트 보(beam)시편에 휨 모드의 크리프 하중을 가하며, 얻어진 강도(stiffness)와 m-value로부터 PG 저온등급을 결정하였다.
그 결과, 표 7에 도시된 바와 같이, 비개질 아스팔트인 USA는 AP-5와 같은 64-22등급이 측정되었으며, 개질 아스팔트인 MSA의 성능등급(PG)은 76-22였다. 따라서 일반 고체아스팔트인 비개질 아스팔트 USA는 일반 아스팔트와 같은 64-22등급임을 알 수 있었다. 개질 고체아스팔트 MSA는 76-22등급을 나타내어 일반적으로 개질 아스팔트에서 요구되는 바인더 성능 등급을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.
아스팔트의 성능등급 및 동점도
바인더(Binder) AP-5 무개질(USA) 개질(MSA)
PG 등급 64-22 64-22 76-22
135℃에서의 동점도(cp)
(Kinematic viscosity at 135℃) 		472 567 1,875
실험 예 3. 배합설계 및 아스콘 제조
비교평가를 위해 고체 아스팔트(SAP) 별로 상온의 고체 아스팔트를 사용한 것과 같은 종류의 바인더를 가열하여 액체로 사용한 것 두 가지씩을 각각 배합설계하였다. 고체의 경우에는 바인더가 상온 상태로 투입되기 때문에 골재와 혼합되었을 때 온도 유지를 위해 골재 온도를 액체 아스팔트와 혼합했을 때보다 10℃ 더 높게 가열하였다.
따라서 고체 USA(비개질)인 경우에는 골재온도를 175℃, 바인더는 상온(25℃)으로 사용하였고, 비벼진 혼합물을 160℃에서 1시간 동안 단기 노화(국토해양부 지침 2009)한 후, 다짐하여 필요한 공시체를 제조하였다. 액상 아스팔트를 사용하는 경우와 온도를 하기 표 8과 같이 비교하였다.
바인더 종류별 골재 및 바인더 온도
바인더(Binder) 바인더 온도(℃) 골재 온도(℃) 단기노화 온도(℃) 비고
명칭 상태
AP-5 액체 160 165 160 control
USA(비개질) 액체 160 165 160 비개질
고체 25 175 160
MSA(개질) 액체 170 175 165 개질
고체 25 185 165
본 발명에서 혼합물의 최적 아스팔트 함량을 결정하기 위하여 국토해양부 지침을 적용하였다. 다짐은 선회다짐기(Superpave gyratory compactor: SGC)를 사용하였고, 변형강도(SD), 골재 간극률(Void in mineral aggregate: VMA), 공극률과 포화도(Voids filled with Asphalt: VFA)를 OAC 결정기준으로 적용하였다. 일반 도로용 아스팔트 포장의 OAC 결정 변수 적용 기준치는 공극률 3-5%, VFA 65-80%, 변형강도(SD) 3.2MPa(개질 아스팔트는 4.25MPa) 이상 및 13㎜ 골재 간극률(VMA)을 14% 이상으로 하였다. 그리고 이 모든 기준을 만족하는 아스팔트 함량 중에서는 공극률 4%가 얻어지는 아스팔트 함량을 OAC로 결정하였다. 배합설계는 아스팔트 함량을 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0%, 6.5%, 7.0%까지 6단계로 변화시켜가며 선회다짐기로 기본 혼합물과 개질 혼합물을 100회 다짐하였다.
최대치수 13mm의 화강암 골재(aggregate)를 사용하여 아스팔트인 AP-5외에 2종의 고체 아스팔트를 고체와 액체 바인더로 나누어서 배합설계를 수행하였다. 고체팔트의 경우 바인더의 온도가 상온이기 때문에 이러한 온도 차이가 비빌 때 작업성에 다소 영향을 미치므로 골재 온도를 높일 필요가 있었다.
그 결과, 비개질인 USA 사용 시에는 골재온도를 평균 10℃ 정도 더 높이면 아스팔트(AP-5)를 165℃로 사용하는 것과 비슷한 혼합물 온도를 얻을 수 있었다. 따라서 비개질(USA) 혼합물의 적정 골재온도는 아스팔트보다 10℃ 높은 175℃로 결정하였다.
개질 아스팔트의 경우 온도가 매우 중요하므로 MSA 혼합물 제조시 추정 아스팔트 함량 6%로 적정 골재 온도를 선정하기 위해 골재 온도에 따른 공극률과 변형강도를 비교하였다. 그 결과, 표 9에 도시된 바와 같이, 골재 온도가 5℃씩 올라감에 따라 공극률이 낮아지고 변형강도는 증가되므로 도 7에 도시된 바와 같이, 기준 공극률 4%를 만족하는 온도는 약 183℃이며, 이 온도에서 변형강도는 국토해양부 개질 아스팔트 기준치인 SD≥4.25MPa을 충분히 만족하였고, 골재간극률(Void in mineral aggregate: VMA)과 채움율(Void filled with asphalt: VFA) 또한 만족하였다. 따라서 안정적으로 다짐이 잘될 수 있도록 약간 상향조정하여 185℃를 최적골재온도로 결정하여, 배합설계에서의 혼합물별 OAC를 결정하였다.
골재온도에 따른 공극률과 변형강도
바인더(Binder) Agg. temp.
(℃)		 Air void
(%)		 VMA
(%)		 VFA
(%)		 SD
(MPa)
MSA
(개질)		 175 4.27 18.25 76.63 4.6
180 4.20 18.26 76.61 4.7
185 3.74 17.82 79.02 4.9
온도처리 및 최적의 아스팔트 함량(OAC)

Binder type		 명칭 골재온도
(℃)		 바인더 온도
(℃)		 단기노화 OAC 비고
온도
(℃)		 시간
(Hr)

비개질		 액체(Liquid) AP5 165 165 160 1 5.6% Base asphalt
미리 녹인(Pre-melted) USA 165 165 160 1 5.7%
고체(Solid) USA 175 25 160 1 5.8%

개질		 액체(Liquid) PMA 175 175 165 1 5.8%
미리 녹인(Pre-melted) MSA 175 175 165 1 5.9%
고체(Solid) MSA 185 25 165 1 5.9%
배합설계시 표 10에서 비개질 액체(Liquid) 아스팔트는 액상의 기본 아스팔트이고, 개질의 액체(Liquid) PMA는 MSA 제조시 고형제인 석회석분과 소석회는 넣지 않고 개질 첨가제만 모두 넣은 액상의 개질 아스팔트이다. 그리고 미리 녹인(Pre-melted) USA와 MSA는 고체아스팔트를 미리 표 10의 바인더 온도로 녹인 것이므로 액체 상태이지만 소석회와 석회석분이 포함되어 있어 액체(Liquid) 아스팔트(AP-5)나 액체(Liquid) PMA와는 다르며, 고체 바인더를 녹여 사용하는 것이 상온의 고체 상태 그대로 사용하는 것과 어떤 차이가 있는지 비교하기 위한 것이다.
그 결과, 비개질 고체 아스팔트(USA)의 OAC는 5.9%로 순수 바인더만 사용하는 아스팔트의 5.6%보다 0.2% 포인트 높게 나타나 아스팔트가 좀 더 소요됨을 알 수 있다. 하지만 미리 녹여 사용한 Pre-melted의 경우와는 차이를 보이지 않았다. 이는 고체화를 위해 첨가된 고형제가 바인더의 유동성을 낮추어 OAC가 다소 증가되는 것으로 보이나 미리 녹여 사용하는 것과는 차이가 있었다.
개질 아스팔트인 액체(Liquid) PMA의 OAC는 비개질 일반 아스팔트(AP-5)보다 0.2% 포인트 높게 나타났다. 이는 표 10에서 볼 수 있듯이 개질 아스팔트와 일반 아스팔트의 근본적인 점도 차이에 기인한 것으로 보여진다. 같은 개질 아스팔트 간에는 미리 녹인(Pre-melted)것이나 고체(Solid) MSA의 OAC가 액체(Liquid) PMA보다 그리 높지 않아 개질 아스팔트에서는 고체 아스팔트나 이를 미리 녹여 액체로 사용시와 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있었다.
실험 예 4. 변형강도
변형강도는 특허 제10-0792830호(아스팔트 콘크리트의 변형강도 측정용 홀더 및 그를 이용한 변형강도 측정방법: 2008.01.02 등록)로 2009년부터 국토해양부에 채택되어 아스팔트 혼합물 배합설계법에서 중요한 강도 특성치로 지침에 포함되었다. 이는 또한, 미국의 ASTM 저널(Kim et al. 2011)과 유럽의 저명저널(Kim et al. 2004, Doh et al. 2007)에 게재되어 소성변형 저항성의 추정치로 인정받는 특성치이다. 변형강도는 Kim Test로 측정되며 하중봉(직경 40㎜, 원형 절삭반경 10㎜)의 재하에 의해 혼합물은 소성변형과 유사하게 압축 전단에 의한 변형이 유발되어 파괴된다. 도 8은 실제로 60℃ 항온 수조에서 30분간 수침한 직경 100㎜ 공시체에 30min/min 속도로 하중을 가하기 직전 사진을 보여준다. 변형강도는 하중봉이 공시체 표면으로부터 y 만큼 늘려 들어갈 경우 최대하중(P)과 그때의 변형값(y)을 구하여 하기 [수학식 1]로 계산하였다.
Figure 112012075884054-pat00001
상기 수학식에서 SD= 변형강도(MPa), P= 극한하중(N), y= 수직변형 값(mm)을 나타낸다.
아스팔트 혼합물의 변형강도는 소성변형 저항성과 상관성이 높다는 것이 많은 연구를 통하여 확인되었으므로 변형강도가 높다는 것은 소성변형에도 강하다는 의미이다. 따라서 아스팔트 혼합물은 국토해양부의 지침에 따라 일정 이상의 변형강도 치를 확보하여야 한다. 공극률이 4±0.5%의 OAC 공시체를 가지고 Kim Test를 수행하여 얻어진 P, y로부터 [수학식 1]을 이용하여 변형강도(Deformation strength: SD) 값을 계산하였다.
그 결과, 하기 표 11에 도시된 바와 같이 기본 아스팔트인 AP-5와 비개질 아스팔트(USA)를 사용한 혼합물의 변형강도는 3.3~3.6MPa로 기준치 3.2MPa을 통과하였다. 개질 아스팔트(PMA)를 사용한 경우 모두 4.7MPa 이상으로 최소 기준치인 4.25MPa를 모두 통과하였다. 또한, 고형과 액상의 변형강도 차이도 거의 없으며 개질 고체 아스팔트 혼합물의 공극률도 4±0.5% 범위이지만 더 낮은 것으로 보아 골재 가열온도는 혼합물을 작업하기에 적절한 것으로 확인되었다.
각각의 OAC로 제조한 혼합물의 변형강도 성분
구분 상태 바인더
명칭		 OAC
(%)		 Air Void
(%)		 VMA
(%)		 VFA
(%)		 SD
( MPa ) 		SD 기준 ( MPa )

비개질 		액체(Liquid) AP5 5.6 4.09 14.68 72.12 3.6
3.2 이상
미리 녹인(Pre-melted) USA 5.7 3.87 17.85 78.30 3.4
고체(Solid) USA 5.8 3.93 17.95 78.13 3.5

개질		 액체(Liquid) PMA 5.8 4.10 17.87 77.91 4.8
4.25 이상
미리 녹인(Pre-melted) MSA 5.9 4.21 18.28 76.98 4.7
고체(Solid) MSA 5.9 3.74 17.82 79.02 4.7
실험 예 5. 간접인장강도
아스팔트의 인장강도(St)는 간접인장강도(Indirect Tensile Strength: ITS)시험으로 측정한다. 하중은 직경 면을 따라 비교적 균등한 인장 응력을 발생시키며 결국 수직 직경 면을 따라 분할되므로 공시체가 파괴에 이르게 되므로 포장체의 균열 저항성의 지표로 활용된다.
도 9는 간접인장강도 시험을 수행하기 위해 공시체를 거치시킨 모식도이고, 도 10은 ITS 시험으로부터 얻어진 하중-변위 곡선을 나타낸 도이다.
배합설계를 통해 얻어진 최적 아스팔트 함량으로 도 9에 도시된 바와 같이 직경 100㎜ 공시체를 제작하여 48시간 동안 25℃의 항온조에 넣었다 꺼내어 바로 50㎜/min의 속도로 하중을 재하하여 도 10에 도시된 바와 같은 그래프를 얻었다. 이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 하중은 공시체 상하에 공시체와 같은 곡률을 가진 폭 12.5~12.7㎜ 하중 띠를 가진 재하장치를 사용하였다.
인장강도(St)는 하기 [수학식 2]와 같이 계산한다.
Figure 112012075884054-pat00002
상기 수학식 2에서 St= 아스팔트 콘크리트의 인장강도, P= 극한 하중(N), t= 공시체 두께(mm), D= 공시체 지름(mm)을 나타낸다.
표 12는 각 바인더 종류별로 제조된 공시체에서 측정한 최대하중(P)와 공시체의 두께 및 직경을 이용하여 [수학식 2]로 계산한 3개의 간접인장강도 평균을 보여주고 있다. 우선 아스팔트(AP5)의 경우는 0.84MPa의 간접인장강도 값을 보여 주었다. 비개질 아스팔트인 USA 경우는 아스팔트(AP-5)보다 조금은 높은 평균 0.9MPa을 보여 주고 있지만 큰 차이를 보이지 않고 있다. 규정은 없으나 일반적으로 간접인장강도가 1.0MPa이면 상당히 양호한 혼합물로 평가된다. 개질 아스팔트인 PMA나 MSA를 사용한 경우에는 아스팔트(AP-5)보다 전반적으로 약 20% 더 높은 값을 보여 개질 효과가 있음을 알 수 있었다.
각각 다른 아스팔트 종류별로 제조된 공시체에서 측정한 인장 강도
바인더(Binder) Designation OAC 공기 간극비
(Air Void)		 VMA 휘발성 지방산
(VFA)		 ITS
(MPa)

비개질 		액체(Liquid) AP-5 5.6% 4.14 17.31 76.06 0.84
미리 녹인(Pre-melted) USA 5.7% 3.95 17.92 77.95 0.91
고체(Solid) USA 5.8% 3.95 17.97 78.04 0.88

개질		 액체(Liquid) PMA 5.8% 4.07 18.11 77.39 1.21
미리 녹인(Pre-melted) MSA 5.9% 4.17 18.25 77.13 1.15
고체(Solid) MSA 5.9% 3.88 17.94 78.39 1.20
실험 예 6. 반복주행시험
상기 두 특성의 실험결과 미리 녹인 경우와 고체인 경우 간에 별 차이가 없어, 본 실험에서는 액체와 고체 두 종류만 비교실험하였다. 배합설계로부터 결정된 최적아스팔트 함량(OAC)으로 혼합물을 혼합하여 롤러 다짐기로 목표 공극률 4±1%의 크기 305㎜×305㎜×50㎜의 슬래브 공시체를 제작하였다. 제작된 슬래브는 12시간 상온에서 식힌 후, 몰드에서 탈형하고 물성을 측정하여 2등분으로 절단한 후, 25℃의 항온기에서 양생을 하였다.
제작된 혼합물은 3일(72시간)만에 WT 시험을 수행하므로 1/2로 절단 후 48시간 양생한다. 그리고 공시체를 60℃의 WT 챔버에 6시간 이상 넣어서 공시체의 내부까지 완전히 시험온도인 60℃가 되게 하여 총 72시간 만에 시험하였다. WT 시험기는 접지압 686N를 야기하는 축 하중 하에 42pass/min의 속도로 60분간 2,520회 주행하여 바퀴통과 회수에 따른 누적침하깊이를 측정하였다. 바퀴의 재질은 강재, 직경 200㎜, 폭 50㎜, 왕복거리는 200㎜이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 강재와 공시체의 직접 접촉에 의한 골재 파손 및 아스팔트 접착 등을 방지하기 위해 폴리프로필렌 부직포를 표면에 덮어 그 위에 쇠바퀴가 구르도록 하였다.
본 연구에서는 한국 산업규격(KS)의 동적 안정도(KS F2374, 2000) 시험 방법을 따라 수행하였다. [수학식 3]을 통해서 동적 안정도를 구하였다.
Figure 112012075884054-pat00003
상기 [수학식 3]에서 DS = 동적 안정도(회/㎜), t1 = 45분, t2 = 60분, d1 = t1에서의 변형량(침하깊이(㎜)), d2 = t2에서의 변형량(침하깊이(㎜)), C = 크랭크에 의한 구동형 시험기를 사용한 경우의 보정 계수=1를 나타낸다.
반복주행 시험은 소성변형 저항성을 평가하는 가장 일반적인 시험이다. 본 연구에서는 OAC 함량으로 3-5%의 목표의 공극을 보이는 슬래브를 제작하였다. 제조한 하나의 슬래브는 1/2로 나누어서 2번 시험을 수행하고 그 평균값을 분석에 사용하였다. 반복주행 시험으로 최종 침하 깊이와 동적 안정도를 구하였다.
그 결과, 기본 아스팔트(AP-5)의 경우 5.47mm의 최종 침하 깊이를 보여 주었고, 동적 안정도(DS)는 1,000을 넘는 1068의 값이 나왔다. 비개질의 USA 경우 동적 안정도(DS)와 최종 침하 깊이가 AP-5와 매우 유사한 것을 알 수 있었다. 그에 반해 개질 아스팔트인 PMA와 MSA의 경우 최종 침하 깊이가 3.0mm 정도의 값을 보여 주었으며 동적 안정도(DS) 또한 3500 이상의 높은 값을 보여 주었다.
각 혼합물별 동정안정도 및 최종침하깊이
Binder
Type
MIX Type
명칭
OAC(%)
Air Void(%)
No.		 소성변형
(Rut Depth)
(mm)		 동적 안정도
(DS)
(Pass/min)


비개질		 액체
(Liquid)
AP5
5.6
3.91		 1 5.81 1,068
2 5.12 1,054
mean 5.47 1,061
고체
(Solid)
USA
5.8
3.86		 1 5.43 1,014
2 5.93 1,005
mean 5.68 1,010


개질		 액체
(Liquid)
PMA
5.8
4.57		 1 2.96 3,316
2 2.93 3,706
mean 2.95 3,511
고체
(Solid)
MSA
5.9
4.53		 1 3.09 3,031
2 3.37 3,270
mean 3.23 3,151
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (8)

  1. (a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 비개질 아스팔트를 제조하는 단계,
    (b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계,
    (c) 상기 (a)단계에서 제조된 비개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계,
    (d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및,
    (e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트 78~82중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 3~7중량%, 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개질 고체 아스팔트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트를 160~180℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 비개질 고체 아스팔트의 제조방법.
  3. (a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 개질 아스팔트를 제조하는 단계,
    (b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계,
    (c) 상기 (a)단계에서 제조된 개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계,
    (d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 고체 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및,
    (e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트 73~78중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 8~12중량%, 폴리머 2~6중량% 및 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트를 170~190℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물은 비개질 또는 개질 아스팔트와 고형화제가 50:50~70:30 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (d)단계에서 분쇄는 상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물을 5~10mm의 입자크기로 형성하는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
  7. (a) 골재를 가열하여 마련하는 단계,
    (b) 상기 제1항의 비개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 비개질 고체 아스팔트 또는 제3항의 개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 개질 고체 아스팔트를 준비하는 단계,
    (c) 상기 (a)단계에서 마련된 골재와 상기 (b)단계에서 준비된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 배합하여 비비는 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계에서 골재는 170~190℃ 온도로 마련하는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 배합은 928.6:71.4~900:100 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법.
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