KR101350363B1 - 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 이용한 아스팔트 도로포장의 보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침입도 50~100, 연화점 40~60℃의 아스팔트에 대하여, 개질제 3~25중량부; 저분자량 폴리머 2~20 중량부; 고분자산 1~5중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 제시함으로써, 우수한 침투성 및 접착력을 가짐에 따라 보수 후 포장체의 우수한 강도, 내구성을 얻을 수 있도록 한다.

Description

유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 이용한 아스팔트 도로포장의 보수공법{REPAIRING METHOD FOR ASPHALT PAVEMENT USING MODIFIED ASPHALT EMULSION}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 도로포장용 아스팔트 및 보수공법에 관한 것이다.

차량의 대형화, 고중량화, 고속주행, 교통량 증가, 하절기의 이상 고온 등의 요인으로 인하여, 소성 변형, 균열 발생과 같은 아스팔트 포장의 파손이 확대되고 있으며, 이에 따른 포장의 유지 보수 자재 및 공법에 관한 개발이 시급한 실정이다.

현재에는, 도로 포장 시 접착제로 사용되는 일반 유화아스팔트, 일반 라텍스를 첨가하여 만든 제품을 포장의 파손부위에 도포하는 방식이 일반적으로 사용되고 있으나, 이는 도로 포장의 균열부위에 대한 침투성이 낮아 균열에 대한 추종성이 떨어지고, 계절적 온도 변화에 따른 안정성, 내마모성, 내구성, 접착성이 낮아 유지 보수용 자재로서의 한계를 보인다.

또한 도로포장에는 포트 홀, Rutting, 균열 등 다양한 파손이 발생하고, 이들에 대하여 각각 적합한 형태의 보수가 필요하다.

그러나 현재에는 균열부에 보수재를 주입하는 방식, 포트 홀에 상온 아스콘 역청 보수재를 도포하는 방식 등을 사용하고 있으나, 근본적으로 보수재가 포장체 내부의 균열부분까지 침투되지 않으므로, 보수 후 포장체의 강도 및 내구성이 부족하여, 차량 통행으로 인한 마모, 탈락 등의 결함이 쉽게 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 우수한 침투성 및 접착력을 가짐에 따라 보수 후 포장체의 우수한 강도, 내구성을 얻을 수 있도록 하는 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트, 침투성 개질 유화 아스팔트 및 아스팔트 도로포장의 보수공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 침입도 50~100, 연화점 40~60℃의 아스팔트에 대하여, 개질제 3~25중량부; 저분자량 폴리머 2~20 중량부; 고분자산 1~5중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 제시한다.

상기 개질제는 C9계 석유수지(C9 Hydrocarbon Resin), 로진(Rosin), 로진 에스터(Rosin Ester) 중에서 선택된 하나 이상의 재질을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트; 유화수; 액상 고분자 개질제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 침투성 개질 유화 아스팔트를 함께 제시한다.

상기 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트 45~65중량부; 상기 유화수 30~47 중량부; 상기 액상 고분자 개질제 3~10중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 액상 고분자 개질제는 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스 중에서 선택된 하나 이상의 재질을 하이 스피드 콜로이드 MILL을 통하여 분산시켜 구성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 침투성 개질 유화 아스팔트의 제조방법으로서, 160℃ 이상으로 가열한 상기 아스팔트에 상기 개질제, 저분자량 폴리머, 고분자산 및 첨가제를 혼합하여 상기 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 제조하는 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트 제조단계; 상기 유화수를 제조하는 유화수 제조단계; 상기 개질 아스팔트, 유화수 및 액상 고분자 개질제를 혼합하여 상기 침투성 개질 유화 아스팔트를 제조하는 침투성 개질 유화 아스팔트 제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 침투성 개질 유화 아스팔트의 제조방법을 함께 제시한다.

상기 유화수 제조단계는 40℃ 이상으로 가열된 물에 0.1~5.0 중량부의 유화제를 용해시킨 후, pH 조절 및 첨가제 2~10중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 유화수 제조단계와 상기 침투성 개질 유화 아스팔트 제조단계 사이에는, 상기 액상 고분자 개질제와 상기 유화수를 혼합하여 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 제조하는 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물 제조단계를 더 포함하고, 상기 침투성 개질 유화 아스팔트 제조단계는 상기 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트와 상기 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 유화 아스팔트 제조단계는 상기 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트와 상기 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 유화 분산 혼합기에 공급하여, 아스팔트 입자 및 폴리머가 균일하게 분산되도록, 콜로이드 밀을 이용하여 MILL SPEED 2500~3500의 환경 하에 기계적 방법에 의해 유화반응을 일으키는 것이 바람직하다.

본 발명은 아스팔트 도로포장의 손상부에 충전재를 충전하는 단계; 상기 아스팔트 도로포장의 손상부 및 그 주위에 상기 침투성 개질 유화 아스팔트를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 보수공법을 함께 제시한다.

본 발명은 우수한 침투성 및 접착력을 가짐에 따라 보수 후 포장체의 우수한 강도, 내구성을 얻을 수 있도록 하는 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트, 침투성 개질 유화 아스팔트 및 아스팔트 도로포장의 보수공법을 제시한다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트는 기본적으로, 침입도 50~100, 연화점 40~60℃의 아스팔트에 대하여, 개질제 3~25중량부; 저분자량 폴리머 2~20 중량부; 고분자산 1~5중량부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 개질 아스팔트 바인더는 침입도 15~30, 연화점 70~90℃의 물성을 가지게 되며, 골재의 결합력, 내후성, 내구성을 한층 강화하는 한편, 점도를 감소시켜 골재와의 부착력 및 침투성을 상승시키는 작용을 한다.

개질제로는 C9계 석유수지(C9 Hydrocarbon Resin), 로진(Rosin), 로진 에스터(Rosin Ester) 중에서 선택된 하나 이상의 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 침투성 개질 유화 아스팔트는 상술한 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트; 유화수; 액상 고분자 개질제;를 포함하여 구성된다.

이는 노후 포장 층의 표면 박층, 보수재로 사용하기 위하여 아스팔트를 고분자 개질제로 1차 개질 및 반응을 하여 내구성, 내후성, 점착성, 경도를 향상시킨 것으로서, 특히 균열 보수재인 고무 개질 아스팔트 씰크랙 보수재 및 상온역청 혼합물과의 반응을 통해 결합, 부착 강도를 높여 일체화된 보수 효과를 얻도록 한다.

구체적으로 본 발명에 의한 침투성 개질 유화 아스팔트는, 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트 45~65중량부; 유화수 30~47 중량부; 액상 고분자 개질제 3~10중량부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 액상 고분자 개질제는 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스 중에서 선택된 하나 이상의 재질을 하이 스피드 콜로이드 MILL을 통하여 분산 시켜 구성한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 침투성 개질 유화 아스팔트는 위와 같은 구성을 취함으로 인하여, 포설 후 온도와 인산의 영향으로 실링재(아스팔트계 고무 실란트)와 SBR과의 유기적인 결합을 이루어 보다 우수한 부착 및 일체화된 성능을 부여하며, 경화하는 동안 무기산이 실링재의 SBS 분자내 이중결합을 공격하여 라디칼을 형성시키고 아스팔트 분자를 활성화시켜 실링재의 SBS와 개질유화아스팔트의 분자가 반응하여 네트워크를 형성함으로써 역학적 물성을 높여주어 부착강도 및 내마모성능, 내구성의 향상을 배가시키는 것이다.

또한 포트 홀 등의 보수에 사용되는 상온 역청계 아스팔트 보수재와의 유기적인 결합은 구성 성분내의 아스팔텐 과 Polyphosphoric acid 반응 후의 분산 결합이 되며, 이를 통한 점도 변화를 통하여 크랙 및 하지면 공극에 침투가 잘 되어 골재와의 부착력 뿐만 아니라 골재와 골재간의 접착력을 높여주고 인장강도를 높여 준다.

또한 이를 통하여 나타난 특성을 통해 저온 유연성 및 크랙 추종성 과 고온에서의 경도 및 온도 저항성능을 통한 소성 변형 및 균열을 방지한다.

표 1은 본 발명에 의한 침투성 개질 유화 아스팔트에 관하여 상술한 반응과정을 도시한 도표이다.

이하, 본 발명에 의한 침투성 개질 유화 아스팔트를 제조하기 위한 제조방법에 관하여 설명한다.

먼저, 160℃ 이상으로 가열한 아스팔트 80~90 중량부에, 개질제 3~25 중량부와, 저분자량 폴리머 2~20 중량부를 혼합하여 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 제조한다.

이후, 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트와, 유화수 및 액상 고분자 개질제를 혼합하여 유화 아스팔트를 제조한다.

유화수는 40℃ 이상으로 가열된 물에 0.1~5.0 중량부의 유화제를 용해시킨 후, pH 조절 및 첨가제 2~10중량부를 첨가하여 pH 1~6으로 조절한다.

후술하는 시험에서는 위 pH 조절 및 첨가제로서 Phosphoric acid를 base로 한 제품을 사용하였는데, 이 Phosphoric acid는 유화수의 pH를 1~6으로 조절하여 점도를 감소시키므로, 포장체에 좀 더 효과적으로 침투하여 부착력을 상승시키는 역할을 한다.

한편, 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트, 유화수, 액상 고분자 개질제는 동시에 혼합될 수도 있으나, 유화수와 액상 고분자 개질제를 별도로 혼합하여 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 형성한 후, 이 혼합물과 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 다시 혼합하는 것이 더욱 우수하고 안정적인 물성을 얻을 수 있다는 측면에서 바람직하다.

구체적으로, 유화 아스팔트 형성용 개질 아스팔트와 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 콜로이드 밀에 공급하여 MILL SPEED 2500~3500의 환경 하에 기계적 방법에 의해 유화반응을 일으키는 경우, 아스팔트 입자 및 폴리머가 균일하게 분산된다는 점에서 바람직하다.

즉, 종래에는 도로포장의 보수재로서 일반 아스팔트에 유화수를 혼합하여 제조된 유화 아스팔트 혹은 액상 라텍스만을 단순히 적용 혼입하여 사용하였는데, 이는 포장층의 접착제 용도인 Tack Coating으로서의 사용에는 적합할 수 있지만, 침투성, 접착력이 우수하지 못해 보수 후 포장체의 강도, 내구성이 좋지 못하다는 문제가 있었다.

이에 비해, 본 발명은 위 일반 아스팔트 대신 개질제 및 폴리머가 혼합된 개질 아스팔트를 적용하여 1차 MODIFY한 개질 아스팔트를 제조한 후, 이에 속경화형 EMULSIFIER 및 첨가제가 혼합된 유화수를 혼합하여 제조한 침투성 개질 유화 아스팔트를 도로포장의 보수재로 사용하도록 함으로써, 상기 문제들을 해소하고자 한 것이다.

여기서, 아스팔트 개질제는 특수 개질성능을 부여하기 위해 적용한 것으로 ROMP(Ring Open Metathesis Polymerization)에 의한 Polyalkenamer를 이용한다.

이는 고분자 주쇄에 이중결합을 가진 고분자(Polymer)로서, Plastic 물성과 Rubber의 물성을 함께 보유하고, 가공성능이 우수하다는 특징이 있다.

상기 첨가제로 사용된 것은 액상의 박리방지제로서, 골재와 아스팔트 혹은 아스팔트와 filler를 혼합, 분산시켜 주는 역할을 한다.

이하, 본 발명에 의한 유화 아스팔트의 물성을 입증하기 위한 시험예에 관하여 설명한다.

70℃로 가열한 아스팔트(침입도 50~100, 연화점 40~60℃) 80중량부에, 개질제 15중량부, 저분자량 폴리머 2.0중량부, 고분자산 및 첨가제 3.0중량부를 혼합하여 개질 아스팔트를 제조하였다.

50℃로 가열된 물 95중량부에 유화제 1.0중량부를 용해시킨 후, pH 조절 및 첨가제 4.0중량부를 첨가하여 유화수를 제조하였다.

이후, 상기 개질 아스팔트, 유화수 및 액상 고분자 개질제를 혼합하여 유화 아스팔트를 제조하였다.

표 2는 이와 같이 제조된 유화 아스팔트의 물성의 시험결과로서, 시험방법은 KS M 2203 및 일본포장시험법 편람을 참조하였다.

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 개질 유화 아스팔트의 점도는 일반 아스팔트에 비해 낮고, 침입도가 높아 도로포장의 보수재로서 우수한 성능을 가짐을 알 수 있었다.

이하, 본 발명에 의한 개질 유화 아스팔트를 이용한 아스팔트 도로포장의 보수공법에 관하여 설명한다.

먼저, 아스팔트 도로포장의 손상부에 충전재를 충전하는데, 포트홀과 같이 큰 손상부는 아스콘 조성물을 포설하고, 균열과 같이 작은 손상부는 실링재를 도포하여 보수한다.

이후, 아스팔트 도로포장의 손상부 및 그 주위에 상술한 침투성 개질 유화 아스팔트를 도포하는데, 이러한 침투성 개질 유화 아스팔트는 우수한 침투성 및 접착력을 가지므로 충전재와 손상부의 접착력을 높이고, 침투에 의해 손상부 주위의 미세균열을 충전하여 전체적으로 보수 후 포장체의 우수한 강도, 내구성을 얻을 수 있도록 한다.

이와 같이 유화 아스팔트의 침투에 의한 미세균열의 충전보수는 아스팔트 포장체의 내구성을 크게 증대시켜 수명을 연장하므로, 도로포장의 전체적인 유지관리 측면에서 경제적이라 할 수 있다.

본 발명에 의한 보수공법은 모든 아스팔트 도로포장의 보수를 위하여 널리 적용될 수 있고, 특히 아파트 단지의 주차장, 내부도로와 같이 장기적 유지관리가 중요한 포장구조물의 경우 더욱 효율적으로 적용될 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 침입도 50~100, 연화점 40~60℃의 아스팔트에 대하여,
   개질제 3~25중량부, 저분자량 폴리머 2~20 중량부, 고분자산 1~5중량부를 혼합한 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트 45~65중량부;
   유화수 30~47 중량부;
   액상 고분자 개질제 3~10중량부;를 포함하고, 침입도 15~30, 연화점 70~90℃의 물성을 가지는 침투성 개질 유화 아스팔트를 이용한 아스팔트 도로포장의 보수공법으로서,
   아스팔트 도로포장의 손상부에 충전재를 충전하는 단계;
   상기 아스팔트 도로포장의 손상부 및 그 주위에 상기 침투성 개질 유화 아스팔트를 도포하는 단계;를 포함하고,
   상기 개질제는 C9계 석유수지(C9 Hydrocarbon Resin), 로진(Rosin), 로진 에스터(Rosin Ester) 중에서 선택된 하나 이상의 재질을 포함하며,
   상기 액상 고분자 개질제는 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스 중에서 선택된 하나 이상의 재질을 하이 스피드 콜로이드 MILL을 통하여 분산시켜 구성되고,
   상기 침투성 개질 유화 아스팔트는,
   160℃ 이상으로 가열한 상기 아스팔트에 상기 개질제, 저분자량 폴리머, 고분자산 및 첨가제를 혼합하여 상기 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트를 제조하는 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트 제조단계;
   40℃ 이상으로 가열된 물에 0.1~5.0 중량부의 유화제를 용해시킨 후, pH 조절 및 첨가제 2~10중량부를 첨가하여 상기 유화수를 제조하는 유화수 제조단계;
   상기 액상 고분자 개질제와 상기 유화수를 혼합하여 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 제조하는 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물 제조단계;
   상기 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트와 상기 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 혼합하여 상기 침투성 개질 유화 아스팔트를 제조하되, 상기 유화아스팔트 형성용 개질 아스팔트와 상기 유화수-액상 고분자 개질제 혼합물을 유화 분산 혼합기에 공급하여, 아스팔트 입자 및 폴리머가 균일하게 분산되도록, 콜로이드 밀을 이용하여 MILL SPEED 2500~3500의 환경 하에 기계적 방법에 의해 유화반응을 일으키는 침투성 개질 유화 아스팔트 제조단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 보수공법.
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