KR101282174B1 - 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 이를 포함하는 중온 재생 아스팔트 혼합물 - Google Patents

유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 이를 포함하는 중온 재생 아스팔트 혼합물 Download PDF

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Abstract

유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 그 제조방법, 및 이러한 중온 아스팔트 첨가제를 포함하는 중온 재생 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제는 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 아스팔트 혼합물은 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함한다. 본 발명에 따르면, 아스콘 제조시 폐아스팔트 콘크리트와 신규 아스콘을 혼합 사용하더라도 취성이나 저온 물성이 저하되는 문제점을 극복하면서, 중온 혼합물 포장 기술을 발현하여, 유해 가스 발생을 최소화시키고, 폐아스팔트 콘크리트를 효율적으로 재생하고, 폐기물로 처리되던 유지 찌꺼기를 재활용함으로써 환경적 부담을 감소시킬 수 있다.

Description

유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 이를 포함하는 중온 재생 아스팔트 혼합물{WARM-MIX RECYCLED ASPHALT ADDITIVES COMPRISING FAT RESIDUE AND WARM-MIX RECYCLED ASPHALT MIXTURE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 폐아스팔트 콘크리트에 대하여 재생 및 중온화 포장 기술을 발현할 수 있는 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 이를 포함하는 중온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
아스팔트 혼합물(Asphalt Mixture)은 통상 아스콘으로 불리며, 아스팔트 믹싱 플랜트(Asphalt Mixing Plant)에 아스팔트(asphalt), 골재(aggregate), 채움재(mineral filler) 등을 투입한 후, 이러한 재료들을 160 ~ 180℃의 고온으로 가열하는 과정을 통해 제조된 후, 도로에서의 포설 및 다짐 공정에서 상온으로 냉각되는 과정을 거치게 된다.
따라서, 고온 가열을 위하여 많은 에너지가 필요할 뿐만 아니라, 아스팔트 혼합물의 제조 및 시공 중에도 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등의 유해 가스 배출량이 많아지는 문제가 있다. 또한, 도로 포장시 고온의 아스팔트 혼합물을 상온으로 냉각하는데 많은 시간이 소요되므로, 그만큼 교통개방시간이 지연되는 문제와 함께, 작업자들이 안전사고의 위험에 노출된다는 문제가 있다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 아스팔트의 물성 저하 없이, 종래 가열 아스팔트 혼합물(Hot-Mix Asphalt Mixture; HMA)에 비하여 20 ~ 40℃ 낮은 온도에서 아스팔트 혼합물을 혼합 및 다짐하는 중온 아스팔트 혼합물(Warm-Mix Asphalt Mixture; WMA)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 더욱 개선된 성능을 갖는 중온 아스팔트 혼합물용 중온화 첨가제의 개발이 요구되고 있다.
이러한 중온 아스팔트 혼합물(WMA) 포장 기술의 핵심 기저(Core Mechanism)는 아스팔트의 유동성을 개선하는 것이다. 즉, 중온화 포장 기술은 아스팔트 혼합물에 첨가제 등을 투입하여 골재의 결합제인 아스팔트의 최적 점도가 가열 아스팔트 혼합물(HMA)보다 낮은 온도에서 발현되고, 최적 다짐도(Compaction Rate)가 보다 낮은 온도에서 발현되도록 점도를 하강시키는 기술이다.
한편, 아스팔트 포장 도로는 포장 후 장시간 경과하게 되면 반복적인 차량 통행 및 주변 환경에 의해 아스팔트 바인더의 노후화로 인해 균열 및 변형이 일어나게 된다. 이와 같이 장시간 사용 및 노후에 의한 균열 및 변형이 발생한 도로의 경우, 폐아스팔트 콘크리트를 제거한 후, 신규 아스콘을 포설하여 사용하게 된다. 이때 발생하는 폐아스팔트 콘크리트는 특별한 처리 없이 매립과 같은 방법으로 폐기할 경우 지하수 및 하천 등을 오염시키기 때문에 산업 폐기물로 분류되고 있다. 따라서, 폐아스팔트 콘크리트의 발생을 최소화하거나, 이를 재활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로, 폐아스팔트 콘크리트는 재활용하여 순환 골재로 활용하고 있는데, 폐아스팔트 콘크리트를 일정크기 이하로 분쇄하여 아스콘 플랜트에서 신규 골재 및 신규 아스팔트와 혼합하여 도로에 재사용하는 방법이 주로 이용되고 있다. 이때, 폐아스팔트 콘크리트에 포함된 노후 아스팔트의 점도가 높고, 노후로 인하여 아스팔텐 함량이 높아지기 때문에, 포장시 다짐이 잘 이루어지지 않거나, 다짐이 되더라도 포장 초기에는 만족스러운 성능을 보이지만, 사용 중에 취성이 약해져 균열 및 손상이 발생되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 일반적으로 재생 첨가제를 사용한다. 재생 첨가제는 노후된 아스팔트의 성분을 개선하여 신규 아스팔트와 유사한 성분으로 바꾸어 주는 방향으로 개발되고 있다.
즉, 아스팔트의 성분은 아스팔텐(Asphaltene), 수지(Resin), 오일(Oil) 등으로 구분되는데, 성분 함량은 아스팔트에 따라 다르지만 침입도가 100인 아스팔트의 성분비는 대략 아스팔텐 13-29%, 수지 2.3-4.5%, 오일 44-58%등으로 구성되어 있다. 아스팔트는 노화됨에 따라 아스팔트 내 수지나 오일 등의 성분이 아스팔텐으로 변화되어, 아스팔트 내의 아스팔텐 함량이 증가된다. 재생 첨가제는 아스팔트 내 부족한 성분을 보완해주어 노화된 아스팔트를 신규 아스팔트와 비슷한 아스팔텐 함량을 갖도록 하는데 중점을 두고 있다.
그러나, 이러한 재생 첨가제는 단순히 아스팔트 성분 개선을 목적으로 하기 때문에, 아스콘 제조시 충분한 혼합을 위해서 일반 아스콘과 비슷하거나, 5~10℃정도 높은 온도에서 생산되고 있다. 그러므로 아스팔트 혼합물 제조 시, 아스팔트 혼합물을 고온으로 가열하기 위해 많은 에너지가 필요하게 되며, 아스팔트 혼합물의 시공 중에도 이산화탄소(CO2) 등 유해 가스 배출량이 많아지는 문제점을 그대로 가지고 있다. 또한, 폐아스팔트 콘크리트의 노화 정도가 매번 다르기 때문에, 동일한 재생 첨가제로 다양한 폐아스팔트 콘크리트의 아스팔트를 재생시키는데 한계가 있다.
아스팔텐은 화학적으로 많은 헤테로원자를 가진 극성 작용기를 가진 고도로 농축된 방향족 화합물로서, 아스팔트 구성 성분 중에서 극성이 강한 분자 덩어리이므로, 극성 분자들이 강하게 결합된 형태를 가질 것으로 예상된다. 아스팔텐 성분의 극성은 헤테로원자(S, N, O)로 인하여 형성된 것으로 보고되고 있다. 아스팔트의 노후에 의해 아스팔텐 성분이 증가함으로써, 유동성이 없는 아스팔텐에 의해 폐아스팔트 콘크리트 내의 아스팔트의 취성 및 저온물성이 저하된다. 따라서, 단순히 노후된 아스팔트의 성분 개선이 아니라, 보다 신속하게 아스팔텐의 유연성을 개선시킬 수 있는 재생 첨가제의 개발이 필요하다.
결국, 아스콘 제조시 폐아스팔트 콘크리트와 신규아스콘을 혼합 사용하더라도 취성이 약해지지 않으면서 중온화 혼합물(WMA) 포장 기술을 발현할 수 있는 첨가제 개발이 필요하다.
한편, 우지, 팜 오일, 야자 오일 등 동물성 및 식물성 오일로부터 가수 분해 또는 비누화 분해를 통해 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시노레산 등과 지방산을 얻을 수 있는데, 지방산을 추출하고 나면 점도가 높고 검은 색을 띠는 유지 찌꺼기가 잔류하게 된다. 이러한 유지 찌꺼기는 더 이상 사용가치가 없어 매립 또는 소각함으로써 폐기물로 처리된다. 따라서, 이와 같이 폐기되어온 유지 찌꺼기를 산업적으로 이용할 수 있는 활용 방법의 개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 아스콘 제조시 폐아스팔트 콘크리트와 신규 아스콘을 혼합 사용하더라도 취성이나 저온 물성이 저하되는 문제점을 극복하면서, 중온 혼합물 포장 기술을 발현하여, 유해 가스 발생을 최소화시키고, 폐아스팔트 콘크리트를 효율적으로 재생하고, 폐기물로 처리되던 유지 찌꺼기를 재활용함으로써 환경적 부담을 감소시킬 수 있는 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 그 제조방법, 및 이러한 중온 아스팔트 첨가제를 포함하는 중온 재생 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제는 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법은 유지에서 지방산을 추출하는 단계; 및 추출 후 잔류하는 부산물인 유지 찌꺼기를 수득하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 아스팔트 혼합물은 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 아스팔트 혼합물의 제조방법은 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 제조하는 단계; 상기 중온 재생 첨가제를, 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재와 용융 혼합하는 단계를 포함하며, 상기 중온 재생 아스팔트 첨가제를 제조하는 단계는, 유지에서 지방산을 추출하는 단계; 및 추출 후 잔류하는 부산물인 유지 찌꺼기를 수득하는 단계를 포함하며, 상기 중온 재생 첨가제는 상기 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함된다.
본 발명에 따르면, 유지 찌꺼기를 이용함으로써 아스팔트와의 혼합성을 증진시키며, 저온 물성 및 아스팔텐의 유연성을 개선시킬 수 있어, 폐아스팔트 콘크리트에 대하여 재생 및 중온화 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 이용하면, 아스콘 제조시 폐아스팔트 콘크리트와 신규 아스콘을 혼합 사용하더라도 취성이나 저온 물성이 저하되는 문제점을 극복할 수 있다.
또한, 물성 저하 없이, 아스팔트 콘크리트의 제조 및 다짐 온도를 효율적 낮출 수 있어, 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등의 유해 가스 배출량을 최소화시키고, 폐아스팔트 콘크리트를 효율적으로 재생 사용할 수 있어 환경적 측면에서 유리한 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 종래 폐기물로 처리되던 유지 찌꺼기를 산업적으로 유용한 원료로 사용함으로써, 자원 재활용 및 환경적 측면에서 더욱 효과적이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제는 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제에 포함되는 유지 찌꺼기는 가수 분해 또는 비누화 분해 등을 통해 유지로부터 지방산을 추출하고 남은 부산물이다. 유지로부터 추출될 수 있는 지방산은 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 리시노레산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
이러한 유지 찌꺼기는 점도가 높고 검은색을 띠며, 상온에서는 액상 또는 고상이고, 60℃ 이상에서는 액상인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 유지 찌꺼기는 폐아스팔트 콘크리트에 대하여 재생 효과 및 중온화 효과를 발휘하고, 아스팔트 콘크리트의 저온 물성을 개선시키는 작용을 한다.
유지는 식물성 유지, 동물성 유지 및 합성 유지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
유지는 예는 우지, 팜오일 및 야자오일로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 유지 찌꺼기는 우지, 팜 오일, 야자 오일 등과 같은 유지를 가수 분해 또는 비누화 분해와 같은 방법으로 지방산이나 팜 왁스 성분을 얻은 후 남은 성분으로 그 종류는 제한이 없으나, 구체적으로, 140℃에서의 점도가 80 cps 이하인 것이 바람직하다. 140℃에서의 점도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 점도가 높아져 중온 효과가 저하된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제는 계면활성제, 아로마틱 오일, 파라핀계 오일, 식물성 오일 및 동물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점도 감소제를 더 포함할 수 있다.
점도 감소제는 첨가제의 중온화 기능을 강화시키고, 아스팔트의 저온 물성 저하를 방지하며, 유지 찌꺼기와 혼합되어 상온에서 유동성을 확보해주고, 첨가제의 분산 속도를 증가시키는 작용을 한다.
점도 감소제는 유지 찌꺼기 100 중량부에 대하여 10~100 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 점도 감소제의 첨가량이 10 중량부 미만인 경우에는 아스팔트의 저온 물성 개선 및 점도 개선 효과가 미미하고, 100 중량부를 초과하는 경우에는 아스팔트의 고온 물성을 저하시키게 된다.
점도 감소제는 100℃에서 점도가 50 cps 이하인 것이 바람직하며, 25℃에서의 점도가 300 cps 이하인 것이 더욱 바람직하다. 점도 감소제의 100℃에서 점도가 50 cps를 초과하거나, 25℃에서의 점도가 300 cps를 초과하는 경우에는 유지 찌꺼기의 유동성 확보 효과 및 중온 효과가 떨어지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제는 산화방지제, 열안정제, 대전방지제 및 활제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법은 유지에서 지방산을 추출하는 단계; 및 추출 후 잔류하는 부산물인 유지 찌꺼기를 수득하는 단계를 포함한다.
여기에서, 유지 찌꺼기는 유지로부터 지방산을 추출하고 남은 부산물로서, 점도가 높고 검은색을 띠며, 상온에서는 액상 또는 고상이고, 60℃ 이상에서는 액상인 것을 특징으로 한다. 유지로부터 추출될 수 있는 지방산은 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 리시노레산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 유지 찌꺼기에 대한 상세한 설명은 전술한 실시예와 동일하므로, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.
유지에서 지방산을 추출하는 것은 가수 분해 또는 비누화 분해 등을 통하여 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법은 수득된 유지 찌꺼기에 계면활성제, 아로마틱 오일, 파라핀계 오일, 식물성 오일 및 동물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점도 감소제를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
점도 감소제는 상기 유지 찌꺼기 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
점도 감소제의 상세한 설명은 전술한 실시예와 동일하므로, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
일 실시예에서, 수득된 유지 찌꺼기에 산화방지제, 열안정제, 대전방지제 및 활제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 아스팔트 혼합물은 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 혼합물은 중온 재생 첨가제를 폐아스팔트 콘크리트에 포함된 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량%의 양으로 포함함으로써, 폐아스팔트 콘크리트의 재생 효과 및 중온 효과를 얻을 수 있으며, 저온 물성이 우수한 재생 아스팔트 콘크리트를 얻을 수 있다.
중온 재생 첨가제의 첨가량이 2 중량% 미만인 경우에는 폐아스팔트의 회복 효과가 크지 않으며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 사용시 연화점이 떨어져 아스팔트로 사용하는데 문제가 있으며 추가 투입에 따른 개선 효과가 크지 않게 된다.
유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제의 상세 설명은 전술한 실시예와 동일하므로, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 혼합물은 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 재생 아스팔트 혼합물 전체 중량을 기준으로, 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재는 15~100 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 혼합물은 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재 외에, 신규 골재, 신규 아스팔트 또는 그 혼합물을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 재생 아스팔트 혼합물 전체 중량을 기준으로, 신규 골재는 0~85 중량% 및 신규 아스팔트는 0~5 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
순환 골재는 폐아스팔트 콘크리트를 일정 크기 이하로 분쇄하여 얻어질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중온 아스팔트 혼합물의 제조방법은 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 제조하는 단계; 상기 중온 재생 첨가제를, 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재와 용융 혼합하는 단계를 포함하며, 상기 중온 재생 아스팔트 첨가제를 제조하는 단계는, 유지에서 지방산을 추출하는 단계; 및 추출 후 잔류하는 부산물인 유지 찌꺼기를 수득하는 단계를 포함하며, 상기 중온 재생 첨가제는 상기 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함된다.
일 실시예에서, 재생 아스팔트 혼합물 전체 중량을 기준으로, 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재는 15~100 중량%의 범위로 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중온 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법은 상기 용융 혼합 단계에서, 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재 외에, 신규 골재, 신규 아스팔트 또는 그 혼합물을 더 용융 혼합하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 재생 아스팔트 혼합물 전체 중량을 기준으로, 신규 골재는 0~85 중량% 및 신규 아스팔트는 0~5 중량%의 범위로 혼합될 수 있다.
순환 골재는 폐아스팔트 콘크리트를 일정 크기 이하로 분쇄하여 얻어질 수 있다.
유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제, 그 제조방법 및 이를 포함하는 중온 아스팔트 혼합물에 대한 상세 설명은 전술한 실시예와 동일하므로, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
1. 실험 재료
(1) 신규 아스팔트 AP5: 침입도 등급 60~80인 아스팔트로 침입도 70인 아스팔트(PG 64-22), 아스팔트 물성 평가시 폐아스팔트에 혼합되는 신규 아스팔트로 AP5 사용
(2) 신규 아스팔트 AP3: 침입도 등급 80~100인 아스팔트 침입도 90인 아스팔트 (PG58-22), 아스팔트 물성 평가시 폐아스팔트에 혼합되는 신규 아스팔트로 AP3 사용
(3) 폐아스팔트(Old AP): 「KS F 2396, 아스팔트 콘크리트 발생재로부터 회전식 증류기에 의한 아스팔트 회수 방법」 시험법을 이용하여 폐아스팔트 콘크리트에서 추출한 아스팔트(침입도: 21, PG 82-12)
(4) 재생 첨가제 : 이태리 Interchimica사의 상용화된 재생첨가제인 ACF1000
(5) 유지 찌꺼기: 팜오일에서 지방산을 추출하고 남은 유지 찌꺼기(residue).
(6) 점도 감소제: 25℃ 점도가 50cps인 대두유
(7) 스테아린산: 유지로부터 얻어진 지방산
(8) 신규 골재: 사용된 신규 골재로는 19㎜, 13㎜, 잔골재 3종의 골재를 사용하였고, 각각의 통과중량 백분율은 하기 표 1과 같다.

구분
 체 통과중량 백분율(%)
25㎜ 20㎜ 13㎜ 10㎜ 5㎜
(#4)		 2.5㎜
(#8)		 0.6㎜
(#30)		 0.3㎜
(#50)		 0.15㎜
(#100)		 0.08㎜
(#200)
19㎜ 100 99.7 44.6 2.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
13㎜ 100 100 100 78.4 5.9 0.7 0.4 0.4 0.4 0.4
잔골재 100 100 100 100 96.1 62.8 25.9 18 9.3 3
(9) 순환 골재(폐아스콘): 아스팔트(폐아스팔트) 함량이 전체의 5 중량%인 순환 골재를 사용하였고, 순환 골재의 추출 후 통과중량 백분율은 하기 표 2와 같다.

구분		 체 통과중량 백분율(%)
25㎜ 20㎜ 13㎜ 10㎜ 5㎜
(#4)		 2.5㎜
(#8)		 0.6㎜
(#30)		 0.3㎜
(#50)		 0.15㎜
(#100)		 0.08㎜
(#200)
순환 골재 100 100 98.8 88.9 64.6 48.9 26.7 19 12.2 6.9
(10) 골재의 합성입도: 골재의 합성입도 배합비율은 하기 표 3과 같고, 합성입도의 통과중량 백분율은 하기 표 4와 같다. 골재의 합성입도는 WC-3 기준을 만족하였다.
구분 순환 골재 19㎜ 13㎜ 잔골재 채움재
골재 배합비(%) 50 36 2 8 4
구분 25㎜ 20㎜ 13㎜ 10㎜ 5㎜
(#4)		 2.5㎜
(#8)		 0.6㎜
(#30)		 0.3㎜
(#50)		 0.15㎜
(#100)		 0.08㎜
(#200)
WC-3
기준		 최소 100.0 90.0 72.0 56.0 35.0 23.0 10.0 5.0 3.0 2.0
최대 100.0 100.0 90.0 80.0 65.0 49.0 28.0 19.0 13.0 8.0
합성입도 100.0 99.9 79.2 56.2 38.1 26.9 15.3 11.3 7.4 3.4
2. 실험방법
(1) 바인더 물성 평가
1) 아스팔트로 침입도 70인 신규 아스팔트와 폐아스팔트 콘크리트에서 채취한 폐아스팔트를 50:50으로 혼합한 후, 실시예와 비교예에 따라 첨가제를 투입하여 바인더 물성을 평가하였다(표 5 및 6).
2) 아스팔트의 침입도는 KS M 2252에 따라 25℃ 조건에서 측정하였고, 연화점은 KS M 2250에 따라 측정하였다.
3) 아스팔트를 PAV(Pressure Aging Vessel) 후, BBR(Bending Beam Rheometer)로 -12℃ m-value 값을 측정하여 아스팔트의 저온 물성을 평가하였다.
4) 아스팔트의 크랙 저항성을 평가하기 위하여, KS M 2254에 의거 아스팔트의 15℃ 신도(ductility)를 측정하였다.
5) 회전 점도계를 이용하여 140℃에서 아스팔트의 점도를 측정하였다.
(2) 아스팔트 혼합물 제조 및 다짐 성능 평가
1) 130℃로 가열된 순환 골재(폐아스콘) 50 중량부, 신규 골재 47.5 중량부 및 신규 아스팔트 2.5 중량부에, 실시예 및 비교예의 조성비로 제조된 중온 재생 아스팔트 첨가제 및 가열 재생 아스팔트 첨가제를 각각 투입하여, 중온 재생 아스팔트 혼합물 및 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다. 제조된 아스팔트 혼합물의 다짐 성능을 평가하기 위하여 공극율, 수분 저항성 평가 및 간접인장강도 시험을 수행하였다(표 7).
2) KS F 2398에 의거 아스팔트 혼합물의 건조 상태에서의 간접인장강도와 수분 포화 상태에서의 간접인장강도를 측정하여, 아스팔트 혼합물의 수분 저항성을 나타내는 인장 강도비(TSR : Tensile Strength Ratio)를 측정하였다.
3) KS F 2382에 의거 하중 50㎜/min의 속도로 재하 시 아스팔트 혼합물의 간접인장강도를 측정하였다.
3. 실험결과
(1) 아스팔트의 바인더 물성
전술한 실험방법과 같이 실시예 및 비교예에 따라 제조한 아스팔트의 바인더 물성을 측정하여 하기 표 5 및 6에 각각 그 결과를 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
사용된
아스팔트(phr)		 AP5 50 50 50 50 50 50
Old AP 50 50 50 50 50 50
유지 찌꺼기(phr) 2 4 6 2 4 4
점도감소제(phr) - - - 1 1 2
침입도 (25℃, ㎜) 58 69 74 56 64 59
연화점 (℃) 52 50 49 54 52 56
점도 (140℃, cps) 400 360 352 370 332 290
신도 (15℃, ㎝) 140 이상 140 이상 140 이상 140 이상 140 이상 140 이상
m-value (-12℃) 0.31 0.34 0.36 0.30 0.35 0.36
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
사용된
아스팔트(phr)		 AP5 100 50 50 50 50 50 50
Old AP 0 50 50 50 50 50 50
유지 찌꺼기(phr) - - 10 - - - -
점도감소제(phr) - - - 2 - - -
스테아린산(phr) - - - - 10 - -
재생첨가제(phr) - - - - - 2 6
침입도 (25℃, ㎜) 56 41 88 43 70 56 67
연화점 (℃) 50 57 43 57 54 51 50
점도 (140℃, cps) 405 580 320 410 300 418 380
신도 (15℃, ㎝) 140 이상 6 140 이상 30 20 100 140이상
m-value (-12℃) 0.33 - 0.38 - 0.31 0.31 0.35
* 비교예 2와 비교예 4는 취성(brittle)으로 인해, 측정 도중 부러져 m-value 측정값이 없음
상기 표 5 및 6의 실험 결과들로부터, 실시예와 비교예를 살펴보면 본 발명에 따른 중온 재생 첨가제를 사용함으로써 폐아스팔트 콘크리트의 재생 및 중온 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 실시예 1과 비교예 6의 신도 및 점도 개선 효과를 통하여 상업화 되어 있는 재생 첨가제보다 폐아스팔트 콘크리트의 재생 중온 효과가 있음을 알 수 있다. 비교예 3을 통하여 과량의 중온 재생 첨가제의 사용은 아스팔트 바인더를 연화시켜 연화점이 급격히 떨어짐을 알 수 있다. BBR test의 m-value를 통하여 본 발명의 중온 재생 첨가제가 저온 물성을 개선시키는 것을 확인할 수 있다(실시예 1, 3과 비교예 6, 7). 또한, 유지 찌꺼기 대신 지방산을 사용한 경우 재생 효과가 없음을 비교예 5를 통해 확인할 수 있다.
(2) 아스팔트 혼합물의 다짐 성능
전술한 실험방법과 같이 실시예 및 비교예에 따라 제조한 아스팔트 혼합물의 다짐 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 7에 나타낸다.
실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 8 비교예 9
사용된 아스팔트 혼합물(phr) 신규 아스팔트 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
신규 골재 47.5 47.5 47.5 47.5 47.5
순환 골재(구아스팔트+구골재)
50
50
50
50
50
유지 찌꺼기(phr) 0.004 0.005 0.012 - -
점도감소제(phr) - - 0.004 - -
재생첨가제(phr) - - - 0.004 0.005
아스팔트콘크리트 제조온도
(℃)		 130℃ 130℃ 130℃ 160℃ 160℃
공극율(%) 3.9 4.0 4.4 4.0 4.3
수분 저항성 평가(TSR, %) 75.9 76.3 73.8 75.4 74.0
간접인장강도(MPa) 1.11 1.23 1.06 1.10 0.98
상기 표 7의 결과들로부터, 실시예와 비교예를 살펴보면 본 발명에 따른 중온 재생 첨가제를 사용하여 제조된 중온 재생 아스팔트 혼합물은 2~4% 범위에서 수분 저항성 평가 기준인 75% 이상을 만족하였다. 수분 저항성 평가 및 간접인장강도 시험을 통하여 본 발명에 따른 중온 재생 첨가제를 사용하여 제조된 중온 재생 아스팔트 혼합물이 상업화되어 있는 재생 첨가제를 사용하여 제작된 가열 재생 아스팔트 혼합물보다 조금 더 우수한 성능을 나타내었다(실시예 7, 8과 비교예 8, 9). 실시예 9를 통하여 과량의 중온 재생 첨가제를 사용하면 아스팔트 혼합물의 강도와 수분에 대한 저항성이 저하됨을 알 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유지는 식물성 유지, 동물성 유지 및 합성 유지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인
    중온 재생 아스팔트 첨가제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지방산은 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 리시노레산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인
    중온 재생 아스팔트 첨가제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유지 찌꺼기는 140℃에서의 점도가 80 cps 이하인
    중온 재생 아스팔트 첨가제.
  5. 제1항에 있어서,
    계면활성제, 아로마틱 오일, 파라핀계 오일, 식물성 오일 및 동물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점도 감소제를 더 포함하는
    중온 재생 아스팔트 첨가제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 점도 감소제는 상기 유지 찌꺼기 100 중량부에 대하여 10~100 중량부의 범위로 포함되는
    중온 재생 아스팔트 첨가제.
  7. 유지에서 지방산을 추출하는 단계; 및
    추출 후 잔류하는 부산물인 유지 찌꺼기를 수득하는 단계를 포함하는
    중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수득된 유지 찌꺼기에 계면활성제, 아로마틱 오일, 파라핀계 오일, 식물성 오일 및 동물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점도 감소제를 혼합하는 단계를 더 포함하는
    중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 점도 감소제는 상기 유지 찌꺼기 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부의 범위로 혼합되는
    중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 지방산은 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 리시노레산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인
    중온 재생 아스팔트 첨가제의 제조방법.
  11. 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함하는
    중온 재생 아스팔트 혼합물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유지는 식물성 유지, 동물성 유지 및 합성 유지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인
    중온 재생 아스팔트 혼합물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 지방산은 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 리시노레산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인
    중온 재생 아스팔트 혼합물.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 유지 찌꺼기는 140℃에서의 점도가 80 cps 이하인
    중온 재생 아스팔트 혼합물.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 중온 재생 아스팔트 첨가제는 계면활성제, 아로마틱 오일, 파라핀계 오일, 식물성 오일 및 동물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점도 감소제를 더 포함하는
    중온 재생 아스팔트 혼합물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 점도 감소제는 상기 유지 찌꺼기 100 중량부에 대하여 10~100 중량부 범위로 포함되는
    중온 재생 아스팔트 혼합물.
  17. 유지에서 지방산을 추출하고 남은 부산물인 유지 찌꺼기를 포함하는 중온 재생 아스팔트 첨가제를 제조하는 단계;
    상기 중온 재생 첨가제를, 폐아스팔트 콘크리트로 이루어진 순환 골재와 용융 혼합하는 단계를 포함하며,
    상기 중온 재생 아스팔트 첨가제를 제조하는 단계는,
    유지에서 지방산을 추출하는 단계; 및
    추출 후 잔류하는 부산물인 유지 찌꺼기를 수득하는 단계를 포함하며,
    상기 중온 재생 첨가제는 상기 폐아스팔트 콘크리트 중의 폐아스팔트 총량을 기준으로 2 내지 15 중량% 포함되는
    중온 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 지방산은 스테아린산, 라우린산, 팔미틴산, 미리스틴산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 및 리시노레산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인
    중온 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 수득된 유지 찌꺼기에 계면활성제, 아로마틱 오일, 파라핀계 오일, 식물성 오일 및 동물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점도 감소제를 혼합하는 단계를 더 포함하는
    중온 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 점도 감소제는 상기 유지 찌꺼기 100 중량부에 대하여 10~100 중량부의 범위로 포함되는
    중온 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.
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