KR101272099B1 - 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 및 아스팔트콘크리트 포장체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐백토를 사용한 중온 아스팔트콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 골재 100중량부에 아스팔트 4~12 중량부가 혼합되되, 수분이 함유된 폐백토가 상기 혼합되는 아스팔트 중량의 3~30%가 더 함유하여 아스팔트와 골재를 낮은 온도에서 제조 및 시공할 수 있는 중온 폐백토를 사용한 중온 아스팔트콘크리트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐백토를 사용한 중온 아스팔트콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아스팔트와 골재를 낮은 온도에서 제조 및 시공할 수 있는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 및 아스팔트콘크리트 포장체에 관한 것이다.
일반적으로 아스팔트콘크리트 포장도로는 아스팔트와 골재를 혼합가열하여 얻은 것을 아스팔트콘크리트로 포장되는 도로로 차량의 통행을 위해 고속도로 등에 사용되고 있다.
이러한 아스팔트콘크리트는 가열된 아스팔트와 골재의 혼합하여 아스팔트콘크리트로 제조되는 것으로 상기 아스팔트는 석유를 정제할 때 잔류물로 얻어지는 고체나 반고체의 검은색이나 흑갈색 탄화수소 화합물로 고온에서는 액체상태가 되고, 저온에서는 강도가 높은 고체화되어 도포포장에 주로 사용되고 있다.
이러한, 열을 가하면 액상으로 변하고 저온에서 경화되어 고체화되는 아스팔트는 아스팔트콘크리트 제조를 위해 160~200℃의 고온에서 아스팔트를 액상화하고와 골재 역시 아스팔트와 비슷한 온도로 가열하여 혼합시켜야 한다. 아스팔트와 골재가 낮은 온도일 경우 아스팔트가 골재와 균일하게 혼합되지 못할 수 있다.
상기와 같이 가열된 아스팔트와 골재로 제조되는 아스팔트콘크리트를 운반하는 트럭의 분할 운반이나 생산 공장에서 시공현장까지의 운송거리가 먼 경우 또는 겨울철 혹한 기후에서의 시공시 아스팔트 콘크리트의 온도가 낮아지는 경우 그 아스팔트 콘트리트의 조성물이 경화되어 포설이 어려우며, 다짐이나 골재와 결합재 간의 접착이 좋지 않게 되어 완성된 포장의 품질이 나빠진다.
또한, 고온의 아스팔트콘크리트 생산온도를 유지하기 위하여 연료 소모량도 상대적으로 많아지고 이로 인한 탄산가스 발생량도 상당하다. 또한 고온에서 아스팔트콘크리트을 포설하고 다짐하여 시공한 포장을 50℃이하로 냉각시켜 교통에 개방하기 위해서는 상당히 긴 냉각시간이 소요되는 문제가 있었다.
또한, 고온에서 아스팔트콘크리트을 생산하다 보니 아스팔트의 산화노화가 비교적 빨리 진행되어 조기 포장균열 발생의 원인이 되며 이로 인해 포장수명이 상대적으로 단축되는 문제가 있었다.
따라서, 최근에는 상기와 같이 고온에서만 사용가능한 아스팔트를 약 20~50℃정도 낮은 저온에서 사용할 수 있는 중온 아스팔트 및 중온 아스팔트콘크리트에 관한 연구가 많이 행해지고 있으며, 다양한 방법으로 제조되는 중온 아스팔트 및 중온 아스팔트콘크리트가 판매되고 있다.
현재까지 개발된 중온 아스팔트 및 중온 아스팔트콘크리트는 크게 두가지 방법으로 제조되고 있다. 그 중 한가지 방법으로는 왁스계 첨가제를 사용하는 것이고 다른 한가지 방법은 물을 사용하여 제조하는 방버이다.
상기 왁스계 첨가제를 사용하여 중온 아스팔트를 제조하는 방법으로 대한민국 등록특허 제0912403호, 제0951466호 등에 개시되어 있는 방법으로 현재 가장 많이 사용되는 방법이라 할 것이다.
그러나, 상기와 같이 왁스계 첨가제는 아스팔트의 유동성을 향상시키지만 아스팔트콘크리트 제조시 아스팔트와 골재와의 결합을 약화시켜 최종산물인 아스팔트콘크리트의 물성을 저해하는 문제점이 있으며, 또한, 왁스계 첨가제는 시공 후 시간이 지남에 따라 강도 감소율이 높아 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.
상기 물을 사용하는 방법은 아스팔트와 골재혼합시 일반적인 아스팔트 가열온도 보다 낮은 120~140℃의 아스팔트와 물을 동시에 분사하여 아스팔트가 물과 접해지는 순간 물의 기화로 아스팔트가 발포되는 포밍(forming)현상이 발생하여 골재와 혼합이 용이하도록 형성되어 골재와 혼합시키는 방법이다.
그러나 물을 사용하는 방법은 아스팔트가 골재와 혼합되기 전에 아스팔트와 물을 분사하는 장치가 필요하여 기존의 장비로는 물을 사용하는 중온 아스팔트콘크리트를 제조할 수 없어 쉽게 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 왁스계 첨가제를 사용하지 않고 수분을 함유하는 폐백토를 사용하여 제조되는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 아스팔트와 골재에 투입하여 간편히 제조할 수 있으며, 아스팔트에 중온성을 부여하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트로 제조되는 다양한 기능을 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 골재 100중량부에 아스팔트 4~12 중량부 및 수분이 함유된 폐백토가 상기 아스팔트 중량의 3~30%가 함유되되, 상기 수분이 함유된 폐백토의 수분 함수율은 5~30%인 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 골재는 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재인 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 아스팔트는 공용성등급(PG등급) 46-22, 52-22, 58-22, 64-22, 70-22, 76-22, 82-22 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 골재를 굵은골재 45~85 중량%, 잔골재 10~45 중량%, 채움재 5~10 중량%로 사용하여 내유동성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 골재를 굵은골재 60~73 중량%, 잔골재 25~35 중량%, 채움재 2~5 중량%로 사용하여 저소음 내유동성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 골재를 굵은골재 70~90 중량%, 잔골재 7~27 중량%, 채움재 3~8 중량%로 사용하여 배수성 및 투수성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 중온 아스팔트콘크리트에 무기질 안료가 더 함유하여 시인성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 입도 0.1~5㎜골재를 사용하여 아스팔트콘크리트를 포장하는 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 입도 0.1~1.5㎜의 골재와 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate:MMA) 수지를 포함하는 접착제를 혼합하여 제조된 채움재로, 시공면의 표면공극율이 15~25%로 형성되도록 채워 저소음성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 유면접착제를 도포한 후, 입도 1~15㎜의 칼라스톤과 접착제가 혼합된 칼라투수스톤이 적층되어 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 불법적으로 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 골재와 아스팔트로 형성되는 아스팔트콘크리트에 수분이 함유된 폐백토가 포함되는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트에 관한 것입니다.
본 발명의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트는 골재 100중량부에 아스팔트 4~12 중량부가 혼합되고, 수분이 함유된 폐백토는 상기 혼합되는 아스팔트 중량의 3~30%가 더 함유되어 형성된다.
본 발명에 사용되는 골재는 신재를 사용할 수 있으나 비용절감 및 환경을 고려하여 폐아스팔트콘크리트 재생골재를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 사용되는 폐아스팔트콘크리트 재생골재는 포장된 아스팔트콘크리트에 재포장하면서 기존의 포장된 아스팔트콘크리트를 제거하면서 수거되어 제조되는 것이다.
현재 이러한 폐아스팔트콘크리트를 재생골재로 제조하는 방법으로는 폐아스팔트콘크리트를 파쇄하고 직접가열을 통해 폐아스팔트 성분를 제거하는 방법과, 간접가열을 통해 폐아스팔트 성분를 제거하지 않는 방법 등이 있다.
본 발명에 사용되는 폐아스팔트콘크리트 재생골재는 간접가열을 통해 폐아스팔트가 제거되지 않은 재생골재를 사용하는 것으로 일반골재와 혼합하여 사용하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명에 사용되는 골재는 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재를 사용할 수 있다.
상기 아스팔트는 석유를 구성하는 성분 중에서 경질(輕質) 부분이 자연적 또는 인위적인 방법에 의해 증발된 후 잔류하는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 상태의 교상물질(膠狀物質)을 칭하는 것으로 본 발명에 사용되는 아스팔트는 KS F 2389 공용성등급(PG등급)에 의한 도로포장용 아스팔트 PG등급 46-22, 52-22, 58-22, 64-22, 70-22, 76-22, 82-22 중 어느 것이나 사용가능하다.
또한, 공용성등급(PG등급) 46-22, 52-22, 58-22, 64-22, 70-22, 76-22, 82-22인 개질아스팔트를 사용할 수 있다.
상기 폐백토는 식물계 기름의 정제 또는 석유 정제 후 폐기되는 폐백토인 것으로 유분을 15∼60 중량% 함유하는 폐백토를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 폐백토는 백토를 식물계 기름의 정제 또는 석유 정제 후 폐기되는 것으로 백토는 백선토, 백악이라고도 하며 백색의 점토로 도자기를 만드는데 쓰는 흙으로 주원료는 카올리나이트와 할로이사이트이며, 다공성을 가지는 흡착체로 표면적이 넓고 흡착력이 커서 유채기름, 콩기름, 옥수수 기름, 사프플라워유, 면실유등의 식물계 기물의 정제에 이용하거나 또는 석유의 흡착정제하는데 많이 사용된다.
상기와 같이 식물계 기름의 정제 또는 석유 정제과정 중에 발생되는 폐백토는 10~60% 유분을 함유하게 된다.
따라서, 석유정제물인 아스팔트와 폐백토에 포함되는 유분의 수지성분과 친화성을 있으므로 폐백토의 유분은 폐아스팔트콘크리트의 폐아스팔트와 혼합되어 폐아스팔트에 침투하여 폐아스팔트(asphalt)의 물성을 최소의 상태로 복원하게 된다.
또한, 백토성분은 아스팔트(asphalt) 골재로서 사용되는 석분 등과 유사한 조성 및 입자 분포를 가지고 있어 아스팔트의 골재를 대체할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폐백토는 유분을 15중량%이상 함유하는 폐백토를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에서 사용되는 폐백토는 수분을 함유하는 폐백토로 수분 함수율은 5~30%인 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폐백토의 수분 함수율은 상기 아래와 같이 계산된다.
수분 함수율(%)=(수분상태의 중량-건조상태의 중량)/건조상태의 중량 x 100
상기 수분상태는 수분이 함유된 상태이고 상기 건조상태는 20℃, 상대습도 15%에서 48시간 폐백토를 건조시킨 상태를 뜻하며, 상기 수분 함수율은 20℃, 상대습도 65%에서 측정한다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 폐백토의 다공 내로 수분이 흡수되는 것으로 폐백토의 수분 함유율은 폐백토에 물을 분사하여 조절할 수 있을 것이다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 골재와 혼합되는 아스팔트 중량의 3~30%으로 포함되는 것이 바람직할 것이다. 상기 수분을 함유하는 폐백토의 함유량이 아스팔트 중량의 3% 미만일 경우에는 중온성이 저하될 수 있으며, 아스팔트 중량의 30%를 초과할 경우에는 제조되는 아스팔트콘크리트의 물성이 저하될 수 있다.
상기와 같이 골재, 아스팔트, 수분을 함유하는 폐백토로 형성되는 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트는 아스팔트와 골재를 각각 110~140℃ 가열한 후 골재에 아스팔트를 첨가할 때 수분을 함유하는 폐백토를 같이 첨가하여 제조할 수 있다.
상기 수분을 함유하는 폐백토 내의 수분이 아스팔트와 접해지면 아스팔트의 열로 인해 수분이 기화하면서 아스팔트가 발포되는 포밍(forming)현상이 발생되며, 포밍된 아스팔트는 점도가 낮아지고 유동성이 향상되어 골재와 원활히 혼합될 수 있게 된다.
상기 수분을 함유하는 폐백토 내의 수분 함수율이 5%이하 이면 아스팔트의 포밍현상이 원활히 발생되지 않을 수 있으며, 수분 함수율이 30%을 초과하면 아스팔트콘크리트 내에 수분함량이 높아져 물성이 저하시킬 수 있으므로 수분을 함유하는 폐백토 내의 수분 함수율은 5~30%인 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 중온 아스팔트콘크리트 제조시 천연고무, 스티엔부타디엔고무(Styrene Butadiene Rubber:SBR), 폐타이어 등의 고무분말이나 폴리인산 등을 더 첨가하여 제조되는 중온 아스팔트콘크리트의 기능성 및 물성을 향상시킬 수 있을 것이다.
상기의 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트에 사용되는 골재의 입도를 조절하여 내유동성 또는 배수성 및 투수성 중온 아스팔트콘크리트를 제조할 수 있다.
상기 내유동성을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트로 제조할 경우에는 상기 골재를 굵은골재 45~85 중량%, 잔골재 10~45 중량%, 채움재 5~10 중량%로 구성하여 제조할 수 있다.
상기 내유동성을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트에 사용되는 골재의 함량을 조절하여 저소음기능이 부여된 내유동성을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제조할 수 있다.
즉, 저소음 내유동성을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트는 굵은골재 60~73 중량%, 잔골재 25~35 중량%, 채움재 2~5 중량%로 사용하여 제조할 수 있으며, 더욱 자세하게는 5~13mm 입도의 굵은 골재, 0.6~2.5mm 입도의 잔골재를 사용하여 골재와 골재간의 맞물림 효과를 높게하여 표면공극율 유지하여 저소음기능을 가지면서, 내부는 내유동성 포장과 동등한 수밀성 및 내구성을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 제조할 수 있다.
또한, 배수성 및 투수성을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트로 제조할 경우에는 골재를 굵은골재 70~90 중량%, 잔골재 7~27 중량%, 채움재 3~8 중량%로 구성하여 제조할 수 있다.
또한, 상기의 중온 아스팔트콘크리트의 물성을 더욱 향상시키기 위해 폴리프로필렌섬유, 폴리에스테르섬유, 아크릴섬유, 셀룰로우스섬유, 카본섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등의 합성섬유를 첨가할 수 있다. 상기 합성섬유의 첨가량은 중온 아스팔트콘크리트 100 중량부에 상기 합성섬유 중 하나 또는 2이상을 혼합한 강도보강용 섬유 0.01~0.2 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 아스팔트콘크리트의 물성을 더욱 향상시키기 위한 또다른 방법으로 C45~C100(탄소수가 45~100개)인 FT왁스(Fischer-Tropsch공법으로 제조된 왁스)를 첨가할 수 있다.
또한, 상기 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트의 시인성을 향상시키기 위해 색상을 가지는 이산화티탄(Titanium dioxide), 산화철적(Iron oxide red) 또는 산화철황(Iron oxide yellow), 산화크롬(Chromium oxide), 산화아연 (Zinc oxide)등의 무기질 안료를 첨가할 수 있으며 무기질 안료의 첨가량은 재생아스팔트 콘크리트 100 중량부에 무기질 안료 1~3 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공 후 변형의 효과를 최소화하고, 골재의 탈리 및 균열을 최소화하여 소성변형에 대한 저항력을 극대화하기 위해 상기 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 시공면에 0.1~5㎜골재를 사용하여 아스팔트콘크리트를 포장하여 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 형성할 수 있다.
상기 0.1~5㎜골재는 5㎜ SMA 입도골재를 사용하는 것이 바람직하며, 1~5㎝의 도포두께로 포장되는 것이 바람직하다.
상기의 0.1~5㎜골재를 사용한 아스팔트콘크리트를 도포한 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체는 진동, 충격에 대한 저항력이 우수하여 내구성, 동적안정도가 높아 보수비용이 절감된다.
또한, 본 발명의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트로 저소음 기능을 갖는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제조할 수 있다.
아스팔트콘크리트가 저소음 기능을 갖기 위해서는 아스팔크콘크리트 표면공극을 조절하여 저소음 기능을 부여할 수 있다.
아스팔트콘크리트의 공극률은 KS F 2364의 방법으로 측정되면 그 수식은 하기와 같다.
공극률={1-(겉보기 밀도/이론최대밀도)} X 100
상기 겉보기 밀도는 KS F 2446으로 상기 이론최대밀도는 KS F 2366으로 구한다.
통상적으로 상기와 같이 방법으로 측정되는 아스팔트콘크리트의 공극률은 10~20%이다.
또한, 표면공극율은 아스팔트콘크리트의 시료 표면에 색상안료를 도포한 후, 100~200g/㎡ 종이로 인쇄하듯 찍어 색상안료가 찍히지 않은 미인쇄 부분을 전체 종이 전체면적과의 비율을 나타낸 것으로 수식은 하기와 같다.
표면공극률 = (미인쇄 면적/종이 전체면적) X 100
일반적인 아스팔트 콘크리트의 표면공극율은 30~60%이며, 입도가 큰 골재를 사용하는 배수성 및 투수성 아스팔트콘크리트의 경우에는 골재와 골재사이의 골이 많이 형성되고, 골의 깊이도 일반적인 콘크리트아스팔트에 비해 깊게 형성된다.
상기와 같이 저소음성을 갖기 위해서는 표면공극률이 내부공극률과 비슷하거나 약간 높게 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 아스팔트콘크리트 표면을 채움재로 표면공극을 채워 포장체의 내부공극률과 비슷하도록 표면공극률을 조절해야한다.
상기의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 입도 0.1~1.5㎜의 골재와 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate:MMA) 수지를 포함하는 접착제를 혼합하여 제조된 채움재로, 시공면의 표면공극율이 15~25%로 형성되도록 채워 저소음성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제조할 수 있다.
상기 골재와 메틸메타크릴레이트 수지를 포함하는 접착제로 제조되는 채움재는 0.1~0.8㎏/㎡로 시공면을 채워 표면공극율이 적정범위를 갖도록 조절할 수 있을 것이다.
상기 입도 0.1~1.5㎜의 골재는 자연석이나 인공석 등을사용할 수 있으며, 상기 골재와 메틸메타크릴레이트 수지를 포함하는 접착제의 혼합율은 중량비 85:15~95:5로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 메틸메타크릴레이트 수지를 포함하는 접착제는 물성 및 성능이 좋은 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate:MMA) 수지에 다른 기능성 첨가물을 혼합하여 사용하는 것이 바람직 할 것이다.
상기 메틸메타크릴레이트 수지를 포함하는 접착제는 소량의 경화제를 첨가하면 경화를 시작하는데, 경화 개시 후 1시간 이내에 완전히 경화가 완료되는 초속경성 수지로, 포장채의 시공시간을 단축할 수 있다.
또한, 최근에는 주차장이나 통행로의 표시등으로 다양한 색상의 아스팔트콘크리트가 요구되고 있어 본 발명의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트로 색상을 가지는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체를 제조할 수 있다.
상기의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 유면접착제를 도포한 후, 입도 1~15㎜의 칼라스톤과 접착제가 혼합된 칼라스톤이 적층하여 제조할 수 있다.
상기 유면접착제는 기름이 부착되어 있는 표면에 접착제를 도포할 경우 기름이 접착제 중에 흡수, 확산되어 높은 접착 강도를 나타내는 접착제로서 에폭시 수지계, 제2세대 아크릴(SGA)계, 시아노아크릴레이트계, 혐기성 아크릴레이트계, 폴리우레탄계, 비닐에스테르(불포화 폴리에스테르)계 등의 유면 접착제를 사용할 수 있다.
상기 칼라스톤은 입도크기 1~15㎜의 칼라스톤과 접착제를 중량비 75:25~95로 혼합되어 제조되는 것으로 상기 칼라스톤은 콩자갈, 종석, 규사나 천연 광산에서 생산되는 화강암, 대리암 계통의 백색, 흑색, 적색, 녹색, 황색, 옥색 등 독특한 색상의 자연석으로 건축용 판석, 석재조형물 등을 만들고 남은 폐석을 파쇄, 선별한 골재를 사용할 수 있다.
또한, 제작비의 절약 및 자연석으로 구현되지 못하는 색상을 위해 칼라 도장된 인조석을 사용할 수도 있다.
상기 칼라스톤은 도로의 상측으로 1~3㎝ 두께로 포장되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따른 중온 아스팔트콘크리트는 왁스계 첨가제를 사용하지 않고 제조되는 것으로 아스팔트콘크리트 물성을 저하시키지 않는 중온 아스팔트콘크리트를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수분이 함유된 폐백토를 사용하여 제조가 용이하고 별도의 저장설비나 고가의 장비를 설치할 필요가 없이 기존의 장비를 그대로 사용하여 생산하므로 혼합물 생산에 다른 추가비용이 발생되지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명으로 제조된 중온 아스팔트콘크리트는 도로시공시 이산화탄소 등의 유해물질 발산은 최소화하면서 연료 소비량을 감소시킬 수 있고, 최적 혼합온도 및 최적 다짐온도를 종래기술에 비해 저온에서 실시할 수 있으며, 이로 이상화탄소 등 대기 유해가스를 종래의 기술에 비해 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 를 내유동성, 배수성 및 투수성으로 제조하는 실시예를 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 내유동성의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
일반 밀입도아스팔트콘크리트, 일반골재 및 재생골재와 일반골재를 혼합한 혼합골재를 사용한 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 각각 제조하여 물성을 비교 실시하였다.
◈ 아스팔트콘크리트 제조
1. 일반 밀입도아스팔트콘크리트 제조
일반골재를 사용하여 KS F 2357규격의 굵은골재 60 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 37 중량%, KS F 3501규격의 채움재 3.0 중량%로 조성하고, 상기 일반골재 100중량부에 KS M 2201규격의 공용성등급 64-22의 아스팔트 6.0중량부를 각각 160℃로 가열한 후 혼합하여 제조하였다.
2. 일반골재를 사용한 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
일반골재를 사용하여 KS F 2357규격의 굵은골재 60 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 37 중량%, KS F 3501규격의 채움재 3.0 중량%로 조성하고, 상기 일반골재 100중량부에 KS M 2201규격의 공용성등급 64-22의 아스팔트 6.0중량부를 혼합하였다.
상기 일반골재와 아스팔트는 각각 120℃로 가열한 후 수분을 함유하는 폐백토를 가열된 골재 내로 가열된 아스팔트와 동시에 투입하여 아스팔트가 발포하는 포밍현상을 확인하고 혼합하여 제조하였다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 수분 함수율 10%이며, 아스팔트 중량 대비 10%를 첨가하였다.
3. 혼합골재를 사용한 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
폐아스팔트콘크리트를 간접가열로 제조된 재생골재와 일반골재 중량비 80:20으로 혼합하고 골재입도율을 KS F 2357규격의 굵은골재 60 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 37 중량%, KS F 3501규격의 채움재 3.0 중량%로 조성하여 혼합골재를 제조하고, 상기 혼합골재 100중량부에 KS M 2201규격의 공용성등급 64-22의 아스팔트 6.0중량부를 를 혼합하였다.
상기 혼합골재와 아스팔트는 각각 120℃로 가열한 후 수분을 함유하는 폐백토를 가열된 골재 내에 가열된 아스팔트와 동시에 투입하여 아스팔트가 발포하는 포밍현상을 확인하고 혼합하여 제조하였다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 수분 함수율 10%이며, 아스팔트 중량 대비 10%를 첨가하였다.
4. 혼합골재를 사용한 저소음 내유동성 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
폐아스팔트콘크리트를 간접가열로 제조된 재생골재와 일반골재 중량비 80:20으로 혼합하고 골재입도율을 KS F 2357규격의 굵은골재 65 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 32 중량%, KS F 3501규격의 채움재 3.0 중량%로 조성하여 혼합골재를 제조하고, 상기 혼합골재 100중량부에 KS M 2201규격의 공용성등급 64-22의 아스팔트 6.0중량부를 를 혼합하였다.
상기 굵은 골재는 5~13mm 입도의 골재를 사용하였으며, 잔골재는 6~2.5mm 입도의 골재를 사용하였다.
상기 혼합골재와 아스팔트는 각각 120℃로 가열한 후 수분을 함유하는 폐백토를 가열된 골재 내에 가열된 아스팔트와 동시에 투입하여 아스팔트가 발포하는 포밍현상을 확인하고 혼합하여 제조하였다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 수분 함수율 10%이며, 아스팔트 중량 대비 10%를 첨가하였다.
◈ 비교 실험
상기와 같이 제조된 각각의 아스팔트콘크리트를 공시체로 제작한 후, 마샬안정도, 간접인장강도, 회복탄성계수, 동적안정도를 측정하였다.
1. 실험 방법
1) 마샬안정도시험은 아스팔트 혼합물의 흐름에 대한 소성 저항성을 측정하기 위함이며 마샬시험기를 사용한 역청혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험방법(KS F 2337)에 따라 측정하였다.
2) 간접인장강도시험은 아스팔트콘크리트의 할렬인장에 대한 간접강도를 파악할 수 있는 측정방법으로 역청혼합물의 간접 인장강도시험(KS F 2382)에 따라 측정하였다.
3) 회복탄성계수시험은 차량의 반복적인 하중에 대한 아스팔트 혼합물의 온도별 회복변형 거동특성을 모사하기 위한 측정방법으로 회복탄성계수시험(KS F 2376)에 따라 5℃, 25℃, 40℃의 온도에서 각각 저온, 상온, 고온 특성을 측정하였다.
4) 휠트랙킹시험에 따른 동적안정도는 아스팔트 혼합물의 소성변형 동적저항성을 평가할 수 있는 시험으로서 이 때 측정되는 동적안정도(회/mm)는 아스팔트 콘크리트 혼합물의 휠트랙킹시험(KS F 2374)방법에 따라 측정하였다.
2. 실험 결과
실험 결과는 표 1과 같다. A는 일반 아스팔트콘크리트, B는 일반골재를 사용한 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트, C는 재생골재를 사용한 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트, D는 재생골재를 사용한 본 발명에 따른 저소음 내유동성 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트이다.
| 항목 | 시험방법 | 단위 | A | B | C | D | |
| 마샬 안정도 | KS F 2337 | N | 10,940 | 10,910 | 10,220 | 9,850 | |
| 간접 인장강도 | KS F 2382 | kg/㎠ | 10.2 | 10.3 | 9.9 | 9.8 | |
| 회복탄성계수 | KS F 2376 | MPa | 5℃ | 10,126 | 9,894 | 10,214 | 9,245 |
| 25℃ | 2,134 | 2,249 | 2,103 | 2,002 | |||
| 40℃ | 1,235 | 1,300 | 1,217 | 1,150 | |||
| 동적 안정도 | KS F 2374 | 회/㎜ | 1,503 | 1,767 | 1,610 | 1,499 | |
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트(B,C,D)는 일반 아스팔트콘크리트(A) 보다 40℃ 낮은 온도에서 제조되었으나, 일반 아스팔트콘크리트와 물성에서 차이가 없음을 알 수 있다. 또한, 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 중 일반골재(B)와 재생골재(C)를 사용에 따른 중온 아스팔트콘크리트의 물성 차이가 거의 없음을 알 수 있다.
실시예 2 : 배수성 및 투수성의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
일반 배수성아스팔트콘크리트, 아스팔트 및 개질 아스팔트를 사용한 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 각각 제조하여 물성을 비교 실시하였다.
◈ 아스팔트콘크리트 제조
1. 일반 배수성 및 투수성 아스팔트 콘크리트 제조
일반골재를 사용하여 KS F 2357규격의 굵은골재 80 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 16 중량%, KS F 3501규격의 채움재 4 중량%로 조성하고, 상기 일반골재 100중량부에 KS M 2201규격의 공용성 등급 58-22의 아스팔트 5.3 중량부를 혼합가열하여 제조하였다.
2. 일반 아스팔트를 이용한 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
일반골재를 사용하여 KS F 2357규격의 굵은골재 80 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 16 중량%, KS F 3501규격의 채움재 4 중량%로 조성하고, 상기 일반골재 100중량부에 KS M 2201규격의 공용성등급 58-22의 아스팔트 5.3중량부를 혼합하여 제조하였다
상기 일반골재와 아스팔트는 각각 120℃로 가열한 후 수분을 함유하는 폐백토를 가열된 골재 내로 가열된 아스팔트와 동시에 투입하여 아스팔트가 발포하는 포밍현상을 확인하고 혼합하여 제조하였다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 수분 함수율 12%이며, 아스팔트 중량 대비 15%를 첨가하였다.
3. 개질 아스팔트를 이용한 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트
일반골재를 사용하여 KS F 2357규격의 굵은골재 80 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 16 중량%, KS F 3501규격의 채움재 4 중량%로 조성하고, 상기 일반골재 100중량부에 공용성등급 58-22의 개질 아스팔트 5.5중량부를 혼합하여 제조하였다
상기 일반골재는 120℃와 아스팔트는 140℃로 가열한 후 수분을 함유하는 폐백토를 가열된 골재 내로 가열된 아스팔트와 동시에 투입하여 아스팔트가 발포하는 포밍현상을 확인하고 혼합하여 제조하였다.
상기 개질 아스팔트는 아스팔트에 고무분말과 폴리인산을 함유하는 개질 아스팔트를 사용하였다.
상기 수분을 함유하는 폐백토는 수분 함수율 12%이며, 아스팔트 중량 대비 15%를 첨가하였다.
나. 비교 실험
상기와 같이 제조된 각각의 아스팔트콘크리트로 공시체를 제작한 후, 마샬안정도, 수침마샬잔류안정도, 칸타브로 손실율, 동적안정도, 투수능력, 공극율을 측정하였다.
1. 실험 방법
1) 마샬안정도시험은 아스팔트 혼합물의 흐름에 대한 소성 저항성을 측정하기 위함이며 마샬시험기를 사용한 역청혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험방법(KS F 2337)에 따라 측정하였다.
2) 휠트랙킹시험에 따른 동적안정도는 아스팔트 혼합물의 소성변형 동적저항성을 평가할 수 있는 시험으로서 이 때 측정되는 동적안정도(회/mm)는 아스팔트 콘크리트 혼합물의 휠트랙킹시험(KS F 2374)방법에 따라 측정하였다.
3) 투수능력시험은 배수성 및 투수성 아스팔트 혼합물 포장의 투수성능을 평가하기 위해 실시하며 실내에서 제작한 공시체를 사용하여 실내투수시험을 투수시험방법(KS F 2322)에 따라 측정하였다.
4) 공극율시험은 배수성 및 투수성 아스팔트 혼합물의 공극율을 측정하기 위해 실시하며 일반적으로 마샬시험의 밀도와 이론밀도를 이용하여 AKTIF안정도 시험방법(KS F 2337)에 따라 공시체의 공극율을 산출한다.
5) 칸타브로 시험은 투수성, 배수성 혼합물의 골재 비산저항성으로부터 표층용 재료로서의 타당성을 검증하기 위하여 실시하며 아스팔트 혼합물의 칸타브로 시험방법(KS F 2492)에 따라 측정한다.
2. 실험 결과
실험 결과는 표 2와 같다. A는 일반 배수성 및 투수성 아스팔트콘크리트, B는 일반골재를 사용한 배수성 및 투수성 개질아스팔트콘크리트, C는 본 발명에 따른 배수성 및 투수성 재생 개질아스팔트콘크리트이다.
| 항목 | 시험방법 | 단위 | A | B | C |
| 마샬 안정도 | KS F 2337 | N | 4,135 | 4,008 | 7,578 |
| 수침마샬 잔류안정도 |
KS F 2337 | % | 70 | 75 | 88 |
| 칸타브로 손실율 |
KS F 2492 | % | 25 | 21 | 12 |
| 동적 안정도 | KS F 2374 | 회/㎜ | 1,245 | 1,124 | 4,522 |
| 투수능력 | KS F 2322 | cm/초 | 0.020 | 0.019 | 0.061 |
| 공극율 | KS F 2337 | % | 19.5 | 21.2 | 22.5 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이 일반 아스팔트를 사용한 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트(B)는 일반 아스팔트콘크리트(A) 보다 40℃ 낮은 온도에서 제조되었으나, 일반 아스팔트콘크리트와 물성에서 차이가 없음을 알 수 있다. 또한, 표 2에 나타난 바와 같이 개질 아스팔트를 사용한 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트(C)는 일반 아스팔트콘크리트(A) 보다 뛰어난 물성을 나타나는 것을 알 수 있다.
상기 표 1, 2을 통해 본 발명에 따른 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트는 일반적인 아스팔크콘크리트에 비해 낮은 온도로 가열되어 혼합되지만 물성이 차이가 없으며, 재생골재를 사용하더라도 일반골재와 동일한 물성을 갖는 것을 알 수 있다.
Claims (10)
- 골재 100중량부에 아스팔트 4~12 중량부 및 수분이 함유된 폐백토가 상기 아스팔트 중량의 3~30%가 함유되며, 상기 수분이 함유된 폐백토의 수분 함수율은 10~30%이되,
상기 폐백토는 식물계 기름의 정제 후 폐기되는 폐백토인 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항에 있어서,
상기 골재는 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재인 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항에 있어서,
상기 아스팔트는 공용성등급(PG등급) 46-22, 52-22, 58-22, 64-22, 70-22, 76-22, 82-22 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항에 있어서,
상기 골재를 굵은골재 45~85 중량%, 잔골재 10~45 중량%, 채움재 5~10 중량%로 사용하여 내유동성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항에 있어서,
상기 골재를 굵은골재 60~73 중량%, 잔골재 25~35 중량%, 채움재 2~5 중량%로 사용하여 저소음 내유동성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항에 있어서,
상기 골재를 굵은골재 70~90 중량%, 잔골재 7~27 중량%, 채움재 3~8 중량%로 사용하여 배수성 및 투수성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항에 있어서,
상기 중온 아스팔트콘크리트에 무기질 안료가 더 함유하여 시인성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 입도 0.1~5㎜골재를 사용하여 아스팔트콘크리트를 포장하는 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 입도 0.1~1.5㎜의 골재와 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate:MMA) 수지를 포함하는 접착제를 혼합하여 제조된 채움재로, 시공면의 표면공극율이 15~25%로 형성되도록 채워 저소음성을 가지는 것을 특징으로 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트를 시공하고, 그 시공면에 유면접착제를 도포한 후, 입도 1~15㎜의 칼라스톤과 접착제가 혼합된 칼라투수스톤이 적층되어 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 폐백토를 함유하는 중온 아스팔트콘크리트 포장체.
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