KR101316901B1

KR101316901B1 - 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법

Info

Publication number: KR101316901B1
Application number: KR1020130033130A
Authority: KR
Inventors: 윤승우; 김장섭
Original assignee: (주)에이알앤씨
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-10-11

Abstract

범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법에 관한 것으로, 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더는 폴리올, 아민계 경화제, 상용화제, 소포제, 층간부착 증진제, 촉매제 및 프로세스 오일을 포함하는 경화제와, 아스팔트, 프로세스 오일 및 프리폴리머(Pre-Polymer)를 포함하는 주제를 포함하고,
노후 도로 표면의 파손 형태와 범위를 확인하는 제1단계; 파손된 아스팔트 표면의 불순물을 제거하는 전처리를 수행하는 제2단계; 전처리된 노후 도로 표면의 파손 부위에 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 골재의 혼합물을 사용하여 포설하는 제3단계; 를 포함하며, 상기 파손 형태는, 거북등 균열, 소성 변형, 팟-홀(pot-hole) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. 이러한 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법은 파손의 형태와 범위에 따라 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물을 포설할 때, 자동 균열 씰링 장비 혹은 스프레이 장비, 골재 살포기, 골재 혼합기 중 하나 이상을 사용할 수 있어, 간편하고 손쉬운 보수가 가능한 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 활용한 포장 전용 장비 및 그에 따른 표면 보수방법을 제공할 수 있으며, 기존 포장 시의 평탄성 문제 및 기존 층과의 이질감에 따른 분리를 방지할 수 있는 최적의 유지보수 시스템을 확보할 수 있다.

Description

범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법{Surface repairing method for defects of roads using universal urethane asphalt binder}

이 건 발명은 범용성 우레탄 아스팔트 바인더(Urethane asphalt binder)를 전용 시공 장비를 이용하여 노후 도로의 표면에 발생된 거북등 균열, 팟-홀(pot-hole), 소성변형 등 다양한 유형의 중규모 이상의 파손 보수 공법을 제공하는 것으로서, 구체적으로는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 자동 균열 씰링(sealing) 장비, 스프레이(spray) 장비, 골재 살포기, 이동식 골재 혼합기 등의 전용 시공 장비들의 조합을 사용하여, 파손 크기가 직경이 30 cm이하의 팟-홀 시공에서부터 거북등 혹은 소성변형과 같은 중규모 이상의 범위의 표면 보수를 손쉽고 간편하게 작업하여 노후 도로 아스팔트 표면의 보수 시공이 가능한 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 이용한 노후 도로 표면의 보수 공법에 관한 것이다.

일반적으로 도로는 포장 후 교통 하중에 의한 외부적인 요인에 의해 물이나 수분 및 기후 등 환경적인 요인 등에 의해 노후가 시작되어 파손으로 이어져 시공초기의 내구성을 유지하기 힘들다. 도로 포장 후 시공 초기의 내구성을 유지하기 위해서는 품질이 확보된 재료와 더불어 파손형태에 맞는 적절한 보수가 수행되어야 하지만, 현재 국내에서의 노후도로 및 일반 도로의 응급보수나 소파보수의 경우 장기 공용성이 확보된 마땅한 재료가 없으며 도로 미관 훼손과 평탄성 확보 문제로 인하여 포장도로의 파손 정도에 상관없이 덧씌우기 공법으로 재포장하고 있다.

덧씌우기 공법으로는 마이크로 써피싱(micro surfacing) 또는 슬러리 씰링(slurry seal) 공법 등을 들 수 있는데, 상온 아스콘 바인더의 물성이 만족스럽지 못하여 거의 사용되고 있지 않으며, 이러한 공법들은 예방적 유지보수에 불과하다.

따라서, 파손이 발생된 후 보수하는 것을 선호하는 국내 도로 보수 현실을 고려해 볼 때, 이러한 공법은 거의 사용되고 있지 않다. 또한, 대부분의 상온 아스콘의 경우, 시공 후 도로 개방까지의 시간이 길어 교통량이 많은 대도시나 신속한 도로의 보수를 요구하는 현실적 요구를 고려할 때, 적용성이 떨어지는 단점이 있다. 한편, 마이크로 써피싱 또는 슬러리 씰링 공법의 중요한 재료인 상온 아스팔트에 관한 연구 개발이 충분하지 못하여 만족스러운 물성을 확보하고 있지 못하고 있다.

종래의 슬러리 씰 공법으로, 유화제와, 물과, 산 및 폴리머의 각 정량을 혼합기에 투입하여 혼합함과 아울러 무색 아스팔트와 활성촉진제를 정량 혼합 후 상기 혼합기에 투입하여 혼합하여 제조되는 속성 슬러리실 개질 무색 유화 아스팔트가 등록특허 제0697248호에 제시되어 있다. 이러한 속성 슬러리실 개질 무색 유화 아스팔트에서 유화제는 물과 아스팔트의 결합을 촉진하고 경화시간을 조절하기 위한 양이온계 유화제가 사용되고, 활성촉진제로 글리세린 화합물과 수지산이 아스팔트 중량비 1 ~ 7%로 배합되며, 액상의 고무계 폴리머를 무색 유화아스팔트에 골고루 혼합하기 위해 생산과정에서 별도 라인을 설치하여 소량의 분산제를 액상의 고무계 폴리머와 배합하는 예가 제시되어 있다.

하지만, 이러한 종래의 기술 역시 앞서 언급한 문제점들을 해결하지 못하고 있어, 국내 도로 보수 현실에 적합하도록 교통개방 시간이 빠르고 교통량이 많은 곳에서 손쉽게 적용하여 시공할 수 있는 범용성이 확보된 바인더의 개발이 필요하고, 이러한 범용 바인더를 사용하여 신속하게 시공할 수 있도록 적절한 시공 장비와 보수 시공 공법이 여전히 요구된다.

그러므로 이 건 발명자는 종래의 보수 부위나 크기에 따라 다른 방식으로 시공되어왔던 보수재료를 범용성 있는 하나의 바인더로 통일하고, 보수 부위의 규모에 따라 적합한 단순한 시공 장비를 사용함으로써, 각각의 보수 형태에 따라 안정적이고 우수한 물성을 가지면서 관리와 시공이 보다 쉽고 간편한 우레탄 아스팔트 바인더를 이용한 아스팔트 표면 보수 공법을 제시하고자 한다.

등록특허공보 제0697248호

이 건 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 이 건 발명의 목적은 노후도로 파손 유형에 따라 다른 방식으로 시공되어왔던 보수 방법과 보수재료를 범용성 우레탄 아스팔트 바인더로 통일하고, 물성과 특성을 고려한 하자 부위별 보수장비를 사용하여, 국부적인 탈리로 인한 팟-홀(pot-hole), 거북등 균열 및 rutting 등에 의해 발생되는 중규모 이상의 도로 유지보수에 대해 각각의 특징에 맞는 전용 장비를 이용하여 간편하고 손쉬운 보수가 가능한 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 활용한 포장 전용 장비 및 그에 따른 표면 보수방법을 제공하는데 있다.

또한 이 건 발명은 부위별 보수방법에 있어 동일한 재료를 사용함으로써 관리와 취급이 용이할 뿐만 아니라 우수한 성능의 재료와 누구나 시공이 용이한 부위별 전용 장비를 사용함으로써 기존 포장 시의 평탄성 문제 및 기존 층과의 이질감에 따른 분리를 방지할 수 있는 최적의 유지보수 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 이 건 발명은, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법에 관한 것이다. 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더는 폴리올, 아민계 경화제, 상용화제, 소포제, 층간부착 증진제, 촉매제 및 프로세스 오일을 포함하는 경화제(A)와, 아스팔트, 프로세스 오일 및 프리폴리머(Pre-Polymer)를 포함하는 주제(B)를 포함하고, 상기 노후 도로 표면의 파손 형태와 범위가 확인되는 제1단계; 파손된 아스팔트 표면의 불순물이 제거되는 전처리가 수행되는 제2단계; 및 상기 전처리된 노후 도로 표면의 파손 부위에 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더와 골재의 혼합물이 포설되는 제3단계; 를 포함하는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법에 관한 발명이다.

여기서, 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 (i) 상기 경화제(A)는 폴리올 60~75중량%, 아민계 경화제 10~25중량%, 상용화제 0.5~2중량%, 소포제 0.5~2중량%, 층간부착 증진제 0.1~0.5중량%, 촉매제 3~4.5중량% 및 프로세스 오일 5~15중량%를 포함하며, (ii) 주제(B)는 아스팔트 20~50중량%, 프로세스 오일 15~30중량% 및 프리폴리머(Pre-Polymer) 30~65중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 경화제(A)의 (i) 상기 폴리올은 글리콜, 디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세롤 및 펜타에리트리톨로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고, (ii) 상기 아민계 경화제는 지방족 아민, 방향족 아민, 변성 폴리 아민, 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민으로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며, (iii) 상기 상용화제는 포화지방산, 불포화지방산 및 이들의 혼합물 중 어느 하나이고, (iv) 상기 소포제는 실리콘계, 변성 실리콘계, 알콜계, 광물류, 아크릴계 및 폴리머계 소포제로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며, (v) 상기 층간부착 증진제는 디알킬실록산(dialkylsiloxane), 디페닐실록산(diphenylsiloxane), 디메틸실록산(dimethylsiloxane), 트리메틸실록산(trimethylsiloxane), 모노아민(monoamine), 디아민(diamine), 폴리아민(polyamine), 앨러패틱 아민(aliphatic amine) 및 아로마틱 아민(aromatic amine)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고, (vi) 상기 촉매제는 금속계, 금속 산화물계 및 애시드(acid)계로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며, (vii) 상기 프로세스 오일은 석유계, 석탄계 및 식물성계로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것으로 사용될 수 있다.

상기 주제(B)의 프로세스 오일은 석유계, 석탄계 및 식물성계로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상이며, 프리폴리머는 (i) R-NCO기를 지닌 모노머 형태의 화합물 또는 (ii) 폴리올과 이소시아네이트를 반응하여 얻어지는 -NCO기를 작용기로 갖는 화합물이다.

삭제

파손 크기가 직경이 30cm 이하의 팟-홀인 경우, 상기 제3단계에 사용되는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물에 사용되는 골재는;

i)일반 가열 아스팔트 밀입도 골재 WC-1 혹은 WC-2 85~95 중량%,

ii)단입도 3~8mm 사이의 골재 80~93 중량%, 및

iii)5mm이하 혹은 3mm이하 입도 분포를 갖는 골재 97~94 중량% 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

또한, 상기 파손 형태와 범위가 직경 30cm 이상의 팟-홀인 경우, 상기 제3단계는; i)일반 가열 아스팔트 밀입도 골재 WC-1 혹은 WC-2 85~95 중량%, ii)단입도 3~8mm 사이의 골재 80~93 중량%, 및 iii)5mm이하 혹은 3mm이하 입도 분포를 갖는 골재 97~94 중량% 중 어느 하나와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 혼합물이 먼저 포설되는 제3-1단계와, 국제 슬러리 씰 기준 II 혹은 III의 골재 입도를 갖는 골재 80~95 중량%와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 혼합물이 포설되는 제3-2단계로 이루어진다.

상기 제3단계에서 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물이 포설될 때, 자동 균열 씰링 장비 혹은 스프레이 장비, 골재 살포기, 골재 혼합기 중 하나 이상이 사용된다.

상기 자동 균열 씰링 장비는, 에어 펌프, 정량 펌프, 혼합 저장소, 교반기 모터, 혼합 스크류 및 교반 토출구를 포함하고, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 성분인 경화제(A)와 주제(B)가 각각 정량펌프로 사용하여 혼합 저장소로 공급된 후, 상기 혼합 저장소에서 교반기 모터를 통해 경화제(A)와 주제(B)가 혼합되어 범용성 우레탄 아스팔트 바인더가 제조되며, 교반 토출구를 통해서 토출된다.

상기 스프레이 장비는, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 성분인 경화제(A)와 주제(B)가 각각 저장된 공급 탱크, 정량 펌프, 스프레이 헤드 믹서(head mixer)를 포함하고, 상기 공급 탱크로부터 경화제(A)와 주제(B)가 정량펌프를 통해서 공급된 후, 교체 가능한 스프레이 헤드 믹서를 통해서 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더가 혼합되어 토출된다.

상술한 바와 같이, 이 건 발명의 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 활용한 포장 전용 장비 및 그에 따른 표면 보수방법은 보수 형태에 따라 맞춤형 전용 장비를 사용함으로써 불필요한 인력과 자본의 손실을 줄일 수 있으며, 보수 공법에 따라 재료에 적합한 전용 장비를 사용함으로써 재료의 물성과 특성을 최고로 발휘할 수 있는 우수한 품질의 혼합물을 생산 및 시공할 수 있어 포장 재료의 범용성이 향상되고 유지 보수된 도로의 수명이 연장되는 효과를 제공한다.

도 1은 이 건 발명에 사용되는 자동 균열 씰링 장비의 사진이다.
도 2는 이 건 발명에 사용되는 스프레이 장비를 나타낸 그림이다.
도 3은 이 건 발명에 사용되는 골재 살포기를 나타낸 그림이다.
도 4는 거북등 균열의 형태와 이 건 발명으로 보수된 노후 도로의 단면을 도식적으로 표현한 것이다.
도 5는 소성 변형의 종류와 이 건 발명으로 보수된 노후 도로의 단면을 도식적으로 표현한 것이다.
도 6은 팟-홀의 크기에 따른 종류와 이 건 발명으로 보수된 모습을 도식적으로 표현한 것이다.

이하 도면을 참조하여 이 건 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 이건 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 이건 발명의 명세서에 기재된 도면 및 실시예에 도시된 구성은 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 이 건 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이 건 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

통상의 보수 유형 혹은 파손 부위별로 다르게 적용되는 아스팔트 바인더 대신에 이 건 발명에서는 범용성이 높은 우레탄 아스팔트 바인더 한가지만을 사용한다.

상기 아스팔트 우레탄 바인더는 경화제와 주제로 이루어진 2액형의 상온 시공용 바인더로서; 폴리올 60~75중량%, 아민계 경화제 10~25중량%, 상용화제 0.5~2중량%, 소포제 0.5~2중량%, 층간부착 증진제 0.1~0.5%중량%, 촉매제 3~4.5중량% 및 프로세스 오일 5~15중량%를 포함하는 경화제 (A)와, 아스팔트 20~50중량%, 프로세스 오일 15~30중량% 및 프리폴리머(Pre-Polymer) 30~65중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 주제(B)로 이루어진다.

또한 원활한 시공과 작업 확보를 위해 경화 지연제가 상기 경화제(A)와 주제(B)의 혼합물 전체를 기준으로 3 ~ 10 중량% 추가될 수 있으며, 각각의 주제와 경화제의 혼합비율은 1.0 ~ 1.10 범위의 당량비 또는 1.9 ~ 2.1 범위의 부피비로 혼합될 수 있다.

상기 경화제의 폴리올은 글리콜, 디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세롤 및 펜타에리트리톨로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고, 아민계 경화제는 지방족 아민, 방향족 아민, 변성 폴리 아민, 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민으로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며, 상용화제는 포화지방산, 불포화지방산 및 이들의 혼합물 중 어느 하나이고, 소포제는 실리콘계, 변성 실리콘계, 알콜계, 광물류, 아크릴계 및 폴리머계 소포제로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며, 층간부착 증진제는 디알킬실록산(dialkylsiloxane), 디페닐실록산(diphenylsiloxane), 디메틸실록산(dimethylsiloxane), 트리메틸실록산(trimethylsiloxane), 모노아민(monoamine), 디아민(diamine), 폴리아민(polyamine), 앨러패틱 아민(aliphatic amine) 및 아로마틱 아민(aromatic amine)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고, 촉매제는 금속계, 금속 산화물계 및 애시드(acid)계로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며, 프로세스 오일은 석유계, 석탄계 및 식물성계로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 한다.

상기 주제의 프로세스 오일은 석유계, 석탄계 및 식물성계로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상이며, 프리폴리머는 R-NCO기를 지닌 모노머 형태의 화합물 또는 폴리올과 이소시아네이트를 반응, 합성시켜 얻은 -NCO기를 작용기로 가지고 있는 화합물인 것임을 특징으로 한다.

이러한 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용하여 파손 부위 시공에 적합하도록 전용 장비를 사용할 수 있고, 사용될 수 있는 전용 장비로 자동 균열 씰링기, 스프레이 장비, 골재 살포기 등을 사용할 수 있다. 상기 자동 균열 씰링 장비는 크게 에어 펌프, 정량 펌프, 혼합 저장소, 교반기 모터, 혼합 스크류 및 교반 토출구 등을 포함할 수 있다(도 1 참조).

자동 균열 씰링 장비는, 에어펌프로 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 경화제(A)와 주제(B)를 각각의 정량 펌프를 사용하여 이송시켜, 본체의 혼합 저장소로 모이게 한 후, 공압 실린더와 교반기 모터를 가동시켜 혼합시키고, 교체 가능한 교반 토출구를 통해서 배출한다. 이러한 자동 균열 씰링 장비는 장비 크기가 크지 않아 이동과 운반이 간편하며 작동원리가 간단하여 손쉽게 시공을 할 수 있는 장점을 가지며, 교반 토출구 부품이 제품 특성상 경화로 인해 굳어질 수 있어 쉽게 부품 교체가 가능하도록 설계될 수 있다.

이 건 발명에서 사용되는 스프레이 장비는 재료 특성상 열이 필요치 않는 상온시공 제품으로써, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 원료를 공급하는 탱크, 각각 공급 탱크에서 경화제와 주제의 혼합비가 일정하게 공급하는 정량 펌프, 일정한 배출량 토출을 위한 유압게이지, 전기 모터, 제품 생산을 컨트롤할 수 있는 제어판, 장비 탑재 및 편리한 이동을 위한 일체형 대차, 스프레이 건, 스프레이 건 연결 호스, 재료 특성상 경화되어 굳는 성질을 감안해 교체가 가능한 1회용 스프레이 헤드 믹서(head mixer) 등을 포함한다. 또한 상기 공급탱크는 남아있는 원료의 양을 확인할 수 있도록 PP, PE 또는 PS와 같은 투명 혹은 반투명의 재질로 이루어지며, 압력조절 장치를 이용한 정량펌프에 의해 이송되는 원료들이 일정한 속도와 비로 공급된다. 그리고 상기 스프레이 헤드 믹서는 이송 시 원료의 경화로 인한 문제 발생 시 쉽게 교체가 가능하다(도 2 참조).

이러한 스프레이 장비는 탱크 및 호스와 건에 열을 가할 필요가 없어 가열방식에 별도로 포함되는 히터, 순환호스 및 펌프 등을 추가적으로 설치하지 않음으로써 비용절감의 효과는 물론 화재에 대한 안정성이 보장된다.

골재 살포기는 크게 본체 상부에 배치된 Receiving hopper, 회전체에 유입되는 골재 이송을 위한 Belt conveyors, 이송된 골재를 방출하기 전 Spreading hopper, 골재에 붙은 이물질을 분리하기 위해 설치된 Scalping, 골재의 원활한 배출 흐름을 보장해주기 위한 Discharge gates 및 Discharge roller등으로 이루어진다. 이 건 발명에 사용되는 골재살포기는 시중에 판매중인 어떠한 제품을 사용해도 무방하나 이동과 운반을 감안하고 원활한 작업 성능을 위해 소규모 및 중규모 보수에 적합하도록 사이즈와 규격을 조절할 수 있다(도 3 참조).

이러한 구성으로 제작된 골재 살포기는 Scalping으로 하여금 골재 세정 효과를 높여 포설된 범용성 우레탄 아스팔트 바인더에 골재를 투여할 때, 불순물로 인한 제품의 경화지연 등의 문제점을 방지할 수 있으며, Roller의 반복적이고 균일한 회전력을 통해 골재 방출 시 비산거리가 일정하게 유지되어 보다 안정되고 고른 품질을 확보할 수 있다.

골재 혼합기는 중규모 이상의 보수를 요하는 경우 혼합물의 대량생산을 위해 제작된 장치로써 트럭에 상차되어 현장에서 바로 골재와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 혼합하여 생산할 수 있다. 이 건 발명에 사용되는 골재혼합기는 크게 혼합물을 생산할 수 있는 Drum tank, 바인더와 골재를 투입할 수 있는 Hopper, 혼합물 Mixing을 위해 Drum 내부 측면에 등간격으로 돌출된 기어 Mixer, 혼합된 제품의 배출을 위해 Drum의 각도를 조절할 수 있는 상하강 리프트 프레임, Drum tank의 회전 가동을 위한 동력전달 장치인 Drum Control Shaft 등을 포함한다.

이러한 골재 혼합기는 현장에서 보수할 면적의 부위와 범위를 파악한 후 필요한 만큼의 혼합물을 생산하는 방식으로써 기존 혼합물을 생산한 후 운반하는 방식과 달리 현장에서 바로 생산되기 때문에 대기 시간과 교통 지연으로 인한 소요시간이 단축되어 작업과 시공이 빠르게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 경제적으로 비용 절감 효과를 높일 수 있는 장점이 있다. 상기 골재 혼합기를 사용한 아스팔트 바인더-골재 혼합물의 생산 절차는 Tank 상부에 설치된 Hopper로 골재와 Binder를 투입한 후 탱크를 회전시켜 Drum 내부 측면에 등간격으로 돌출된 기어 Mixer로 하여금 내부의 혼합물이 골고루 섞일 수 있도록 약 30~90초 가량 교반 한 다음 포설부위에 배출하는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 보수 장비를 사용한 보수 부위별로 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법이 적용되는 파손 유형의 예를 살펴보면 다음과 같다.

거북등 균열은 노후 도로 표면에 발생한 균열들이 서로 연결되어 마치 거북등과 같은 형상을 갖는 파손 형태를 의미하고(도면 4 참조), 소성변형은 차량의 반복 하중에 의해 노후 도로 내 차륜 통과부의 중심이 파이거나 가장 자리가 융기하는 모양으로 파손되는 형태를 의미하며(도면 5 참조), 도로 포장 후 골재간의 응집력 저하로 국부적인 구멍이 발생하는 현상을 팟-홀(pot-hole)이라 한다(도면 6 참조).

먼저 파손 형태가 거북등 균열인 경우, 노후 도로 표면의 파손 형태와 범위를 확인한 후, 파손된 아스팔트 표면의 불순물을 제거하는 전처리를 수행한다. 전처리 수행 후, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 0.3mm 내지 2cm의 두께로 포설하며, 입도가 0.1~4mm인 규사 혹은 3~10mm의 단입도 골재를 추가적으로 살포하여 거북등 균열을 보수할 수 있다.

소성변형에 의한 유지 보수는 대부분 중범위 이상의 파손에 해당하고, 가장자리가 융기된 소성변형 B타입의 경우에는 파손부위를 깊이만큼 절삭 후, 전처리를 진행하고, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 포설한 다음 골재를 살포한다. 여기서 사용되는 골재는 0.7~4mm의 사이즈를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 차륜 통과부 중심이 파인 형태의 소성변형 A타입의 경우는 보수 부위 절삭 후, 전처리를 진행하고, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더와 골재 혼합물을2~2.5cm 포설하는 것으로 이루어지며, 상기 혼합물에 사용되는 골재는 국제 슬러리 씰 기준(Ⅱ,Ⅲ형)의 골재입도를 사용하는 것이 바람직하다.

마지막으로 국부적인 소규모 팟-홀 보수의 경우 기존 보수제들은 포설 후 반드시 다짐이 이루어지지만, 이 건 발명의 범용성 우레탄 아스팔트 바인더는 제품 특성상 특별한 다짐을 요하지 않는 장점을 보유하고 있어 특정 소규모 다짐 장비가 필요하지 않다. 다만 골재 중량별 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 함량이 조절될 필요가 있으며, 팟-홀의 크기에 따라 다른 골재와 보수 방법이 사용될 수 있다.

팟-홀의 파손 크기가 직경 30cm이하인 소규모의 팟-홀 보수 경우, 기존 포장체와의 분리 방지와 부착력 향상을 위해 기존 골재의 성상 및 크기에 따라 적용되는 골재의 양이 변화된다.

i) 일반 가열아스팔트 밀입도 골재(WC-1 혹은 WC-2)를 사용할 경우, 골재를 85~95중량% 사용하고, ii) 단입도 3~8mm사이의 골재를 사용할 경우, 골재를 80~93중량% 사용하며, iii) 5mm이하 또는 3mm이하 입도에 준하는 골재를 사용할 경우, 골재를 87~94중량% 사용한다. 상기 i), ii), iii) 각각의 경우에 범용성 우레탄 아스팔트 바인더는 각각 15~5(i), 20~7(ii), 6-13(iii) 중량%가 사용될 수 있다.

또한, 상기 파손 형태와 범위가 직경 30cm이상의 팟-홀인 경우, i)일반 가열 아스팔트 밀입도 골재 WC-1 혹은 WC-2 85~95 중량%, ii)단입도 3~8mm 사이의 골재 80~93 중량%, 및 iii)5mm이하 혹은 3mm이하 입도 분포를 갖는 골재 97~94 중량% 중 어느 하나와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 혼합물이 먼저 포설된 후, 국제 슬러리 씰 기준 II 혹은 III의 골재 입도를 갖는 골재 80~95 중량%와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 혼합물이 포설되는 다단계로 도로 표면이 보수 될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 이 건 발명을 좀 더 상세히 설명한다. 다만 이 건 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

이 건 발명에서 사용되는 골재의 종류와 입도 분포는 다음의 표 1 내지 표 3과 같다.

[표 1] 일반 가열 아스팔트 밀입도 골재의 입도 분포

[표 2] 5mm 이하 또는 3mm 이하 입도 분포를 갖는 골재의 입도 분포

[표 3] 국제 슬러리 씰 기준 II(Type 2)와 III(Type 3) 골재의 입도 분포

이러한 국제 슬러리 씰 기준 III(Type 3) 골재, 일반 가열 아스팔트 밀입도 골재 WC-2 및 3mm이하 입도분포를 갖는 골재와 함께, 이 건 발명의 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 혼합한 실시예 1 내지 3과 일반적으로 널리 알려진 통상의 바인더를 대신 사용한 비교예 1과 2에 대해서 물성을 비교하였다.

[실시예 1]

[실시예 2]

[실시예 3]

[비교예 1]

[비교예 2]

먼저 상기 실시예 2와 실시예3으로 제조된 범용성 우레탄 아스팔트 바인더와 골재의 혼합물 배합에 대해서 종래의 통상의 바인더인 AP-5를 적용한 비교예 1과 마샬안정도, 간접인장강도비 및 동적안정도의 실험 결과는 표4와 같다.

[표 4]

상기 표 4의 실험 결과에서 알 수 있듯이, 이 건 발명의 범용성 우레탄 아스팔트 바인더와 골재의 혼합물은 비교예 1에 비해 2배 이상의 우수한 마샬안정도와 동정안정도를 가짐을 알 수 있고, 실시한 모든 실험 항목에 대해서 뛰어난 물성을 갖는 우수한 품질을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1과 비교예 2에 대해서 미끄럼저항, 습윤 마모, 점착력 등의 물성시험을 수행하였고, 그 결과는 아래의 표 5와 같으며, 미끄럼 저항, 습윤 마모 및 30분 후 점착력이 종래의 고분자 유화 아스팔트 바인더를 사용한 경우에 비해 우수함을 알 수 있다. 다만, 점착력 60분의 기준에 도달하지 못하는 수치를 보이는 것은, 이 건 발명의 범용성 우레탄 아스팔트 바인더가 종래의 유화 아스팔트 바인더와는 달리 초기 반응과 겔화 현상이 빠르게 진행되어, 60분 경과 후에는 반응이 종료되었기 때문으로, 다른 나머지 물성 부분에서는 기준치를 모두 만족하므로, 신속한 시공이 요구되는 슬러리 실 공법을 이용한 보수에도 활용도가 높을 것으로 예상된다.

[표 5]

이 건 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 이 건 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 이 건 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims

범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법으로서,
상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더는 폴리올, 아민계 경화제, 상용화제, 소포제, 층간부착 증진제, 촉매제 및 프로세스 오일을 포함하는 경화제(A)와, 아스팔트, 프로세스 오일 및 프리폴리머(Pre-Polymer)를 포함하는 주제(B)를 포함하고,
상기 노후 도로 표면의 파손 형태와 범위가 확인되는 제1단계;
파손된 아스팔트 표면의 불순물이 제거되는 전처리가 수행되는 제2단계; 및
상기 전처리된 노후 도로 표면의 파손 부위에 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물이 포설되는 제3단계; 를 포함하고,
상기 파손 형태와 범위가 직경이 30cm 이하의 팟-홀인 경우, 상기 제3단계에 사용되는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물에 사용되는 골재는;
i) 일반 가열 아스팔트 밀입도 골재 WC-1 혹은 WC-2 85~95 중량%,
ii) 단입도 3~8mm 사이의 골재 80~93 중량%, 및
iii) 5mm이하 혹은 3mm이하 입도 분포를 갖는 골재 97~94 중량% 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법.
범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법으로서,
상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더는 폴리올, 아민계 경화제, 상용화제, 소포제, 층간부착 증진제, 촉매제 및 프로세스 오일을 포함하는 경화제(A)와, 아스팔트, 프로세스 오일 및 프리폴리머(Pre-Polymer)를 포함하는 주제(B)를 포함하고,
상기 노후 도로 표면의 파손 형태와 범위가 확인되는 제1단계;
파손된 아스팔트 표면의 불순물이 제거되는 전처리가 수행되는 제2단계; 및
상기 전처리된 노후 도로 표면의 파손 부위에 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물이 포설되는 제3단계; 를 포함하고,
상기 파손 형태와 범위가 직경 30cm 이상의 팟-홀인 경우, 상기 제3단계는;
i)일반 가열 아스팔트 밀입도 골재 WC-1 혹은 WC-2 85~95 중량%, ii)단입도 3~8mm 사이의 골재 80~93 중량%, 및 iii)5mm이하 혹은 3mm이하 입도 분포를 갖는 골재 97~94 중량% 중 어느 하나와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 혼합물이 먼저 포설되는 제3-1단계와,
국제 슬러리 씰 기준 II 혹은 III의 골재 입도를 갖는 골재 80~95 중량%와 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 혼합물이 포설되는 제3-2단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 경화제(A)는 폴리올 60~75중량%, 아민계 경화제 10~25중량%, 상용화제 0.5~2중량%, 소포제 0.5~2중량%, 층간부착 증진제 0.1~0.5중량%, 촉매제 3~4.5중량% 및 프로세스 오일 5~15중량%를 포함하고,
주제(B)는 아스팔트 20~50중량%, 프로세스 오일 15~30중량% 및 프리폴리머(Pre-Polymer) 30~65중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법.
제3항에 있어서,
상기 경화제(A)의 폴리올은 글리콜, 디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세롤 및 펜타에리트리톨로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고,
상기 아민계 경화제는 지방족 아민, 방향족 아민, 변성 폴리 아민, 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민으로 구성된 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며,
상기 상용화제는 포화지방산, 불포화지방산 및 이들의 혼합물 중 어느 하나이고,
상기 소포제는 실리콘계, 변성 실리콘계, 알콜계, 광물류, 아크릴계 및 폴리머계 소포제로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며,
상기 층간부착 증진제는 디알킬실록산(dialkylsiloxane), 디페닐실록산(diphenylsiloxane), 디메틸실록산(dimethylsiloxane), 트리메틸실록산(trimethylsiloxane), 모노아민(monoamine), 디아민(diamine), 폴리아민(polyamine), 앨러패틱 아민(aliphatic amine) 및 아로마틱 아민(aromatic amine)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고,
상기 촉매제는 금속계, 금속 산화물계 및 애시드(acid)계로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이며,
상기 프로세스 오일은 석유계, 석탄계 및 식물성계로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고,
상기 주제(B)의 프로세스 오일은 석유계, 석탄계 및 식물성계로 구성된 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상이며, 프리폴리머는 (i) R-NCO기를 지닌 모노머 형태의 화합물 또는 (ii) 폴리올과 이소시아네이트를 반응하여 얻어지는 -NCO기를 작용기로 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3단계에서 범용성 우레탄 아스팔트 바인더 또는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더과 골재의 혼합물이 포설될 때, 자동 균열 씰링 장비 혹은 스프레이 장비, 골재 살포기, 골재 혼합기 중 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법.
제5항에 있어서,
상기 자동 균열 실링 장비는, 에어 펌프, 정량 펌프, 혼합 저장소, 교반기 모터, 혼합 스크류 및 교반 토출구를 포함하며, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 성분인 경화제(A)와 주제(B)가 각각 정량펌프로 사용하여 혼합 저장소로 공급되고, 상기 혼합 저장소에서 교반기 모터를 통해 경화제(A)와 주제(B)가 혼합되어 범용성 우레탄 아스팔트 바인더가 제조된 후, 교반 토출구를 통해서 토출되고,
상기 스프레이 장비는, 범용성 우레탄 아스팔트 바인더의 성분인 경화제(A)와 주제(B)가 각각 저장된 공급 탱크, 정량 펌프, 스프레이 헤드 믹서(head mixer)를 포함하고, 상기 공급 탱크로부터 경화제(A)와 주제(B)가 정량펌프를 통해서 공급된 후, 교체가 가능한 스프레이 헤드 믹서를 통해서 상기 범용성 우레탄 아스팔트 바인더가 혼합되어 토출되는 범용성 우레탄 아스팔트 바인더를 사용한 노후 도로 표면의 보수 공법.
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