KR101360886B1 - 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 폐아스콘, 신규골재, 시멘트 및 유리전이온도(Tg)가 -30℃ 이하인 아크릴계 에멀젼과 증발 잔류물의 연화점이 70℃ 이상인 석유수지 에멀젼으로 개질된 개질 유화아스팔트를 포함하여, 별도의 가열과정 없이 상온에서의 포장시공이 가능하도록 한 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법은, 폐아스콘을 분쇄하여 제조한 순환골재와 신규골재와 채움재를 혼합하여 GR F 4026 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 규정되어있는 입도에 적합하도록 조절된 골재 혼합물과, 골재와 혼합성이 우수하고 유화 파괴가 늦게 진행되는 완속경화형 4차 아민계열의 계면활성제를 포함하고 있는 양이온계 유화아스팔트에 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제를 첨가하여 제조된 개질 유화 아스팔트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조 방법은, GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 입도 기준에 적합하도록 조절된 골재 혼합물 중 폐아스콘 순환골재와 신규골재, 채움재를 믹서에 투입하여 혼합하는 제1 혼합 단계; 상기 제1 혼합단계 얻어진 혼합물에 소요되는 개질 유화아스팔트를 투입하여 혼합하는 제2 혼합 단계; 를 포함한다.
본 발명에 따른 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법은, 폐아스콘을 분쇄하여 제조한 순환골재와 신규골재와 채움재를 혼합하여 GR F 4026 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 규정되어있는 입도에 적합하도록 조절된 골재 혼합물과, 골재와 혼합성이 우수하고 유화 파괴가 늦게 진행되는 완속경화형 4차 아민계열의 계면활성제를 포함하고 있는 양이온계 유화아스팔트에 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제를 첨가하여 제조된 개질 유화 아스팔트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물의 제조 방법은, GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 입도 기준에 적합하도록 조절된 골재 혼합물 중 폐아스콘 순환골재와 신규골재, 채움재를 믹서에 투입하여 혼합하는 제1 혼합 단계; 상기 제1 혼합단계 얻어진 혼합물에 소요되는 개질 유화아스팔트를 투입하여 혼합하는 제2 혼합 단계; 를 포함한다.
Description
본 발명은 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐아스콘, 신규골재, 시멘트 및 유리전이온도(Tg)가 -30℃ 이하인 아크릴계 에멀젼과 증발 잔류물의 연화점이 70℃ 이상인 석유수지 에멀젼으로 개질된 개질 유화아스팔트를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 이용하여 도로를 포장함으로써, 별도의 가열과정 없이 상온에서의 포장시공이 가능하도록 한 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
국내의 도로는 도로 증가율에 비하여 교통량이 급속도로 증가함에 따라, 포장의 조기 파손 등을 초래하고 있는데, 이와같은 조기 파손으로 인하여 지출되는 국도의 포장유지보수 비용은 계속적으로 증가하고 있는 실정이다.
또한 국내 도로의 포장은 90% 이상이 아스팔트 콘크리트(아스콘) 포장이나, 아스팔트 콘크리트 포장도로는 급속한 교통량의 증가로 인하여 소성변형과 균열 등으로 공용수명이 다하지 못하고 파손으로 인해 유지 보수비가 증가되고 있는 실정이다.
이러한 아스팔트 콘크리트 포장의 유지보수공법으로는 덧씌우기 공법과 절삭 덧씌우기 공법이 있는데, 과거에 주로 채택한 덧씌우기 공법은 시공 할 때마다 덧씌우기 두께만큼 노면이 상승하여 차량 통과 높이 제한에 따른 사고의 위험이 있고, 배수 구조물의 기능저하, 도로면 경계석 및 맨홀 등과의 높이 유지에 따른 문제와 주변 구조물과의 높이차이, 불필요한 길 어깨까지 덧씌우기를 해야하는 등의 문제점이 있었다. 최근에 많이 사용되는 절삭 덧씌우기 공법은 기존 노면을 절삭한 후 덧씌우는 방법으로, 덧씌우기 공법 문제점의 대부분을 해결할 수 있었으나, 절삭 및 재시공에 막대한 공사비가 소요되고, 노면 절삭(切削)의 결과로 발생하는 폐아스팔트 콘크리트의 처리방법이 환경문제로 대두되고 있어 이에 대한 근본적인 해결방안이 필요한 실정이다.
근래에는 선진국을 중심으로 에너지절약, 자원의 재활용이라는 목적하에 도로포장의 재생기술을 연구한 결과, 플랜트 가열 재생 아스팔트 혼합물공법(Plant Hot Mix Recycling)과 현장가열 표층재생공법(Hot In-Place Surface Recycling)을 개발하였으나, 플랜트공법과 표층재생공법 모두 상온시공이 어렵고 가열을 통해 시공해야만 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 폐아스콘에서 유래하는 순환골재를 상온에서 유화아스팔트와 혼합하여 활용함으로서, 폐기물 처리비용을 절약함과 동시에 친환경적인 생산이 가능하였다.
그러나, 이러한 재활용 방법에 의해 생산된 아스콘(아스팔트 콘크리트)은 시공 초기에 입자간의 결합력이 크지 않아서 시공 초기 혼합물이 쉽게 탈리되는 문제가 있고, 조기에 균열이 발생하거나 파괴되는 문제가 있다. 또한, 아스콘 순환골재의 입자의 분포가 일정하지 않아 아스팔트 혼합물의 품질 기준을 만족시키기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 따른 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조 방법은, 폐아스콘 순환골재와, 신규골재의 배합비율 및 시멘트를 적절하게 조절함으로써, GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 입도(粒度) 기준에 적합하도록 하고, 유리전이온도(Tg)가 -30℃ 이하인 아크릴계 에멀젼과 증발 잔류물의 연화점(軟化点)이 70℃ 이상인 석유수지 에멀젼으로 개질된 개질 유화아스팔트를 혼합함으로서 GR F 4026에서 규정하는 안정도와, 공극률과, 포화도 등을 만족시키는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시공 초기에 입자 간의 결합력을 크게 하여 시공 초기 혼합물이 탈리(脫離)되는 것을 방지하며, 균열에 대한 저항성이 크고, 소성변형이 방지되는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 다량의 첨가제 및 개질제의 사용으로 인한 비용증가를 방지하고 또한 폐아스콘에서 유래되는 순환골재를 사용하여, 천연골재자원의 보호와 환경 보호적 측면을 강화함과 동시에 아스팔트 콘크리트가 갖고 있는 강도, 경도, 점성도, 안정도, 유연성을 고루 갖춘 재생 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공하고자 창안한 것으로, GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 골재 입도 기준에 적합하도록 순환골재, 신규골재를 배합하고, 시멘트와 완속경화형 4차 아민계열의 유화제를 사용한 골재 혼합용 유화아스팔트에 점착 및 접착특성을 부여하기 위한 유리전이온도(Tg)가 -30℃ 이하인 아크릴계 에멀젼과 증발 잔류물의 연화점이 70℃ 이상인 석유수지 에멀젼으로 개질된 개질 유화아스팔트를 이용한 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공한다.
본 발명에 따를 경우, 폐아스콘을 파쇄하여 KS F 2572 아스팔트 콘크리트용 순환골재 기준에 적합하도록 하고, 이 폐아스콘 유래 순환골재와 신규골재와 채움재를 혼합하여 GR F 4026에 규정되어 있는 입도에 적합하도록 조절한다. 여기에서 채움재는 석회석분을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 골재와 혼합성이 우수하고 유화 파괴가 늦게 진행되는 완속경화형 4차 아민계열의 계면활성제를 포함하고 있는 양이온계 유화아스팔트에 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제를 5중량% 내지 20중량% 첨가하여 제조된 개질 유화 아스팔트를 혼합하여 제조한다. 즉, 개질 유화아스팔트는 상기 유화아스팔트 80중량% 내지 95중량%에 상기 개질제를 5중량% 내지 20중량%로 이루어 진다.
상기 개질제는 메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate) 또는 스티렌모노머(Styrene Monomer), 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate), 아크릴산(Acrylic Acid)을 배합하여 유리전이온도(Tg)가 -30℃가 되도록 약 염기성 분위기에서 현탁 중합방법으로 합성한 공중합체 에멀젼과 연화점이 70℃인 석유수지 비이온성 에멀젼, 그리고 이온 조절제의 혼합물로서, 그 혼합비율은 메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate), 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate), 아크릴산을 배합한 공중합체 에멀젼 30~65 중량%와 석유수지 에멀젼 30~60 중량%, 이온 조절제 5~10 중량%로 되는 것이 바람직하다.
또한 상기 공중합체 에멀젼은, 메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate) 또는 스티렌모노머(Styrene Monomer) 33중량% 내지 42중량%, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate)가 55중량% 내지 60중량%, 아크릴산(Acrylic Acid)이 3중량% 내지 7중량%로 구성되고, 약 염기성 분위기 하에서 반응온도를 50~80℃로 하여 현탁 중합하여 얻은 유리전이온도가 -30℃인 것이 바람직하다.
상기에서 제조된 골재 및 개질 유화아스팔트를 혼합함에 있어서 믹서에 폐아스콘 유래 순환골재와 신규골재와 채움재를 투입하여, 골재가 잘 혼합되도록 하는 단계와, 여기에 개질 유화아스팔트를 투입하여 혼합하는 단계를 거처 제조되는 온 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공한다.
본 발명은 폐아스콘과 신규골재를 사용함으로써 폐아스콘을 효율적으로 재생하여 사용함으로써 매우 친환경적이라는 효과를 가지고 있다.
또한, 상온에서 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물의 시공이 가능하므로, 시공이 단순하며 시공비가 절감되는 것은 물론 아스팔트의 산화 및 노화의 문제가 거의 없어 아스팔트 콘크리트 혼합물의 물성이 변하지 않는 효과를 갖는다.
또한, 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 생산할 때 가열공정이 생략됨으로써, 유해가스의 발생이 없어 환경문제가 야기되지 않게 되는 효과를 갖는다
폐아스콘, 신규골재, 시멘트 및 유리전이온도(Tg)가 -30℃ 이하인 아크릴계 에멀젼과 증발 잔류물의 연화점이 70℃ 이상인 석유수지 에멀젼으로 개질된 개질 유화아스팔트(modified emulsion asphalt)를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 이용하여 도로를 포장함으로써, 별도의 가열과정 없이 상온에서의 포장시공이 가능하도록 한 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물은 폐아스콘을 이용하며, 별도의 가열과정 없이 상온에서 그대로 시공하는 것을 특징으로 하는 것으로, 그 구성은 폐아스콘 순환골재와 신규골재와 채움재(filler)의 배합비율을 적절하게 조절함으로써 GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 입도 기준에 적합하도록 조절된 골재 혼합물 88중량% 내지 95중량%와 개질된 유화아스팔트 5중량% 내지 12중량%로 이루어진다.
본 발명의 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 이루는 각 구성요소 중 골재 혼합물에 대해서는 하기와 같다.
본 발명의 골재 혼합물 중 제1 구성요소인 폐아스콘은 통상의 도로포장에 사용된 아스팔트 콘크리트의 폐기물을 의미하는 것으로, 그 종류를 제한하지는 않는다. 그리고 본 발명에서의 폐아스콘은 품질기준 KS F 2572에 따르도록 하며, 도로포장에 사용되는 상기 폐아스콘을 분쇄하여 사용하도록 한다. 이때 상기 폐아스콘, 즉 순환골재는 폐아스콘을 이물질 제거 후 파쇄하여 크기별로 선별하여 사용하는 것이다. 이때 그 크기의 선별은 25㎜∼13mm, 13mm 이하로서 각각 선별함이 바람직하나 이를 반드시 제한하는 것은 아니다.
이러한 순환골재는 전체 골재 혼합물 중 50중량% 내지 88중량%로 포함된다. 상기 순환골재의 사용량이 50중량% 미만이면 폐아스콘의 사용량이 적어 재생아스콘으로서의 역할이 미미하게 되고, 88중량%를 초과할 경우 과량이되어 포장층의 물성이 저하될 수 있다.
본 발명의 골재 혼합물 중 제2 구성요소인 신규골재(쇄석)는 KS F 2357의 품질기준을 만족하는 것이 바람직하다.
이러한 신규골재는 전체 골재 혼합물 중 10중량% 내지 44중량%로 포함된다. 또한 상기 신규골재가 10중량% 미만이 되면 골재의 사용량이 너무 적게되고, 44중량%를 초과하면 오히려 과량이 되어 순환골재의 사용량이 적어지게 되므로 재생 아스팔트 콘크리트로의 역할이 미미하게 되기 때문이다.
본 발명의 골재 혼합물 중 제3 구성요소인 채움재는 KS F 3501 아스팔트 포장용 채움재의 품질을 만족하는 것이 바람직하며, 채움재로는 석회석분을 사용한다.
이러한 채움재(filler)는 전체 골재 혼합물 중 2중량% 내지 6중량%로 포함된다. 채움재의 양이 2중량% 미만이거나 6중량%를 초과하면 GR F 4026에 규정되어 있는 입도에 적합하지 않게 된다.
본 발명의 개질 유화아스팔트는, 골재와 혼합성이 우수하고 유화 파괴가 늦게 진행되는 완속경화형 4차 아민계열의 계면활성제를 0.8중량% 내지 2.5중량% 포함하고 있는 양이온계 유화아스팔트에 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제를 5중량% 내지 20중량% 첨가하여 제조된 개질 유화아스팔트를 혼합하여 제조한다.
상기 개질제의 구성 중 메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate) 또는 스티렌모노머(Styrene Monomer), 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate), 아크릴산(Acrylic Acid)을 배합한 공중합체 에멀젼이 30중량% 이하가 되면 아스팔트 혼합물의 저온성의 개선이 부족하게 되고, 65중량% 이상이 되면 점착성이 부족하게 된다. 또한 연화점이 약 70℃인 석유수지 비이온성 에멀젼이 30중량% 이하가 되면 양생 초기에 점착성이 부족하여 골재 및 미립분이 탈리(脫離)가 되고, 60중량% 이상이 되면 석유수지의 고유 특성인 저온에서 취성이 증가하여 저온 특성이 감소하게 된다. 이온 조절제가 5중량% 미만이 되면 양이온 유화아스팔트와 혼합 시에 유화가 파괴된다.
상기 개질제의 첨가량이 전체 유화아스팔트 양의 5중량% 미만이 되면 개질 효과가 미미하여 상온 재생 아스팔트 혼합물 제조 시 접착성 부족에 의한 골재의 탈리 및 비산이 발생하며, 혼합물의 저온 특성이 저하되고, 20중량%를 초과하게 되면 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물의 경제성이 떨어지게 된다.
또한, 상기 이온조절제는 이온성이 다른 물질을 혼합할 때 유화가 파괴되는 현상을 방지하기 위해 사용하는 약품을 의미하는데, 일반적으로 유화아스팔트는 양이온이며 개질제는 음이온 또는 비이온성이므로 서로 혼합시 유화가 파괴되어 서로 간에 뭉쳐지는 현상이 일어나므로, 이와같은 유화 파괴현상을 방지하기 위해 계면활성제 종류인 이온조절제를 첨가하는 것입니다. 본 발명에서는 CECA 케미컬사의 MS-3, 유한컴텍의 YH MK-600 등을 사용하는 것이 바람직합니다.
또한, 상기 이온조절제는 이온성이 다른 물질을 혼합할 때 유화가 파괴되는 현상을 방지하기 위해 사용하는 약품을 의미하는데, 일반적으로 유화아스팔트는 양이온이며 개질제는 음이온 또는 비이온성이므로 서로 혼합시 유화가 파괴되어 서로 간에 뭉쳐지는 현상이 일어나므로, 이와같은 유화 파괴현상을 방지하기 위해 계면활성제 종류인 이온조절제를 첨가하는 것입니다. 본 발명에서는 CECA 케미컬사의 MS-3, 유한컴텍의 YH MK-600 등을 사용하는 것이 바람직합니다.
본 발명의 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물은, 상기의 GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 입도 기준에 적합하도록 조절된 골재 혼합물 중 폐아스콘 순환골재와, 신규골재, 채움재를 믹서에 투입하여 혼합하는 제1 혼합 단계;
상기 제1 혼합단계 얻어진 혼합물에 소요되는 개질 유화아스팔트를 투입하여 혼합하는 제2 혼합 단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 동등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
<실시예 1>
(1) 골재 혼합물의 설계
GR F 4026의 기층용 BB-2 입도에 적합하도록 하기 위하여 폐아스콘을 분쇄하여 25mm~13mm로 선별한 순환골재와 폐아스콘을 분쇄하여 13mm이하로 선별한 순환골재를 연소시험기를 사용하여 아스팔트 제거한 후 입도분석을 하였으며, KS F 2357의 467호 신규골재(입도범위 40mm~5mm)와 잔골재를 입도 분석하였다. 그 결과 25mm~13mm로 선별한 순환골재 25중량%와 13mm 이하로 선별한 순환골재 34중량%와 467호 신규골재 23중량%와 신규 잔골재 14중량%, 석회석분 4중량%를 혼합하면 GR F 4026의 기층용 BB-2 입도에 적합하다는 것을 확인하였다.
(2) 개질 유화아스팔트의 제조
1) 공중합체의 제조
메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate) 38중량%, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate) 57중량%를 비이온 계면활성제와 적정한 양의 증류수에 40~50℃의 온도에서 30분간 혼합시킨 후, 여기에 아크릴산(Acryl Acid) 5중량%와 음이온 계면활성제를 증류수에 용해시켜 일정한 속도로 투입하고 충분히 와류가 형성되도록 교반하면서 반응 온도를 50~80℃로 하여 2시간 동안 반응시켜 유리전이온도가 -30.6℃인 공중합체 에멀젼을 제조하였다.
2) 개질제의 제조
상기 1)에서 제조된 공중합체 에멀젼 66중량%, 연화점이 70℃인 석유수지 에멀젼 29중량%, 이온 조절제 5중량%를 혼합하여 개질제를 제조하였다.
3) 유화아스팔트의 제조
침입도가 80 내지 100인 아스팔트의 온도를 100~150℃로 가열하는 단계; 40~60℃로 가열된 물에 제 4차 아민(Quaternary Amine)계열의 완속경화형 계면활성제가 전체 유화아스팔트의 2.0중량%와 pH 조절제용 산을 혼합하여 pH가 2~5인 유화수를 제조하는 단계; 를 거쳐서, 아스팔트 60중량%, 유화수 40중량%의 비율이 되도록 유량을 조절하여 유화기(콜로이드밀, Colloid Mill)를 통과시켜 유화아스팔트를 제조하였다.
4) 개질 유화아스팔트의 제조
상기 2)에서 제조된 개질제 15중량%와 상기 3)에서 제조된 유화아스팔트 85.0중량%를 혼합하여 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 개질 유화아스팔트를 제조하였다.
(3) 상온 재생 아스팔트 혼합물의 제조
상기 골재혼합물 배합설계에서 설계한 골재 혼합물 93.3중량%를 혼합믹서에 투입하여 잘 혼합한 후, 상기에서 제조된 개질 유화아스팔트 6.7중량%를 투입하고 혼합하여 GR F 4026의 기층용 BB-2 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하였다. 제조된 상온 재생 아스팔트 혼합물을 마샬 다짐기를 이용하여 양면 각 50회 다짐(compaction)하여 마샬 시험용 공시체를 제조한 후 양생하였다. 양생된 마샬 시험용 공시체로 GR F 4026에 규정되어 있는 물성을 시험하였다.
<실시예 2>
(1) 골재 혼합물의 설계
GR F 4026의 표층용 밀입도 20mm 입도에 적합하도록 하기 위하여 폐아스콘을 분쇄하여 13mm이하로 선별한 순환골재를 연소시험기를 사용하여 아스팔트를 제거한 후 입도분석을 하였으며, KS F 2357의 67호 신규골재(입도범위 20mm~5mm)와 잔골재를 입도 분석하였다. 그 결과 13mm 이하로 선별한 순환골재 67중량%와 65호 신규골재 21중량%와 신규 잔골재 7중량%, 석회석분 5중량%를 혼합하면 GR F 4026의 표층용 밀입도 20mm 입도에 적합하다는 것을 확인하였다.
(2) 개질 유화아스팔트의 제조
1) 공중합체의 제조
스티렌모노머(Stylene Monomer) 38중량%, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate) 57중량%를 비이온 계면활성제와 적정한 양의 증류수에 40~50℃의 온도에서 30분간 혼합시킨 후, 여기에 아크릴산(Acryl Acid) 5중량%와 음이온 계면활성제를 증류수에 용해시켜 일정한 속도로 투입하고 충분히 와류가 형성되도록 교반하면서 반응 온도를 50~80℃로 하여 2시간 동안 반응시켜 유리전이온도가 -31.4℃인 공중합체 에멀젼을 제조하였다.
2) 개질제의 제조
상기 1)에서 제조된 공중합체 에멀젼 66중량%, 연화점이 70℃인 석유수지 에멀젼 29중량%, 이온 조절제 5중량%를 혼합하여 개질제를 제조하였다.
3) 유화아스팔트의 제조
침입도가 80 내지 100인 아스팔트의 온도를 100~150℃로 가열하는 단계; 40~60℃로 가열된 물에 제 4차 아민(Quaternary Amine)계열의 완속경화형 계면활성제가 전체 유화아스팔트의 2.5중량%와 pH 조절제용 산을 혼합하여 pH가 2~5인 유화수를 제조하는 단계; 를 거쳐서, 아스팔트 60중량%, 유화수 40중량%의 비율이 되도록 유량을 조절하여 유화기(콜로이드밀, Colloid Mill)를 통과시켜 유화아스팔트를 제조하였다.
4) 개질 유화아스팔트의 제조
상기 2)에서 제조된 개질제 15중량%와 상기 3)에서 제조된 유화아스팔트 85.0중량%를 혼합하여 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 개질 유화아스팔트를 제조하였다.
(3) 상온 재생 아스팔트 혼합물의 제조
상기 골재혼합물 배합설계에서 설계한 골재 혼합물 91.5중량%를 혼합믹서에 투입하여 잘 혼합한 후, 상기에서 제조된 개질 유화아스팔트 8.5중량%를 투입하고 혼합하여 GR F 4026의 표층용 밀입도 20mm 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하였다. 제조된 상온 재생 아스팔트 혼합물을 마샬 다짐기를 이용하여 양면 각 50회 다짐하여 마샬 시험용 공시체를 제조한 후 양생하였다. 양생된 마샬 시험용 공시체로 GR F 4026에 규정되어 있는 물성을 시험하였다.
<실시예 3>
(1) 골재 혼합물의 설계
GR F 4026의 표층용 밀입도 13mm 입도에 적합하도록 하기 위하여 폐아스콘을 분쇄하여 13mm이하로 선별한 순환골재를 연소시험기를 사용하여 아스팔트 제거한 후 입도분석을 하였으며, KS F 2357의 78호 신규골재(입도범위 13mm~2.5mm)와 잔골재를 입도 분석하였다. 그 결과 13mm 이하로 선별한 순환골재 80중량%와 78호 신규 골재 15중량 %, 석회석분 5중량%를 혼합하면 GR F 4026의 표층용 밀입도 13mm 입도에 적합하다는 것을 확인하였다.
(2) 개질 유화아스팔트의 제조
실시예 1과 같이하여 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 개질 유화아스팔트를 제조하였다.
(3) 상온 재생 아스팔트 혼합물의 제조
상기 골재혼합물 배합설계에서 설계한 골재 혼합물 90.3중량%를 혼합믹서에 투입하여 잘 혼합한 후, 상기에서 제조된 개질 유화아스팔트 9.7중량%를 투입하고 혼합하여 GR F 4026의 표층용 밀입도 13mm 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하였다. 제조된 상온 재생 아스팔트 혼합물을 마샬 다짐기를 이용하여 양면 각 50회 다짐하여 마샬 시험용 공시체를 제조한 후 양생하였다. 양생된 마샬 시험용 공시체로 GR F 4026에 규정되어 있는 물성을 시험하였다.
실시예에서 제조된 상온 재생 아스콘에 대하여 각각 KS F 2337, 마샬 시험기를 사용한 아스팔트 조성물의 소성 흐름에 대한 저항력 시험실시하여 혼합물의 물성을 평가하였다. 이에 따른 결과를 아래 표에 나타내었다.
| 항목 | 품질기준 | 실시예 1 |
| 안정도(25℃, N) | 3,500 이상 | 15,435 |
| 흐름값(1/100cm) | 10~50 | 42 |
| 공극률(%) | 3~12 | 7.3 |
| 항목 | 품질기준 | 실시예 2 | 실시예 3 |
| 안정도(25℃, N) | 5,000 이상 | 18,535 | 17,430 |
| 흐름값(1/100cm) | 20~40 | 32 | 28 |
| 공극률(%) | 3~10 | 4.8 | 4.1 |
| 포화도(%) | 60~85 | 68 | 72 |
| 간접인장강도(25, MPa) | 0.15 | 0.28 | 0.31 |
| 잔류인장강도비 | 0.75 | 0.79 | 0.84 |
상기 표에서 본 바와 같이 GR F 4026 재활용 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에서 규정한 품질 기준값을 모든 실시예에서 매우 우수한 결과치를 보이는데, 이는 일반 도로포장재, 바닥포장재로 쓰기에 매우 적절한 재생 아스콘임을 알 수가 있다.
또한 본 발명은 도로포장 작업 시에 어떤 가열을 할 필요가 없으며, 이 재생 아스콘 조성물을 도로포장 장소로 직접 운반하여 곧바로 시공할 수 있고, 포장 후에도 포장된 도로에 균열이 전혀 발생하지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 있어서,
폐아스콘을 분쇄하여 제조한 순환골재와 신규골재와 채움재를 혼합하여 GR F 4026 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 규정되어있는 입도에 적합하도록 조절된 골재 혼합물과, 골재와 혼합성이 우수하고 유화 파괴가 늦게 진행되는 완속경화형 4차 아민계열의 계면활성제를 포함하고 있는 양이온계 유화아스팔트에 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제를 첨가하여 제조된 개질 유화 아스팔트를 포함하는데, 상기 개질제는, 메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate) 또는 스티렌모노머(Styrene Monomer), 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate), 아크릴산(Acrylic Acid)을 배합하여 유리전이온도(Tg)가 -30℃가 되도록 약 염기성 분위기에서 현탁 중합방법으로 합성한 공중합체 에멀젼과, 연화점이 70℃인 석유수지 비이온성 에멀젼, 그리고 이온 조절제의 혼합물로, 그 혼합비율은 공중합체 에멀젼 30~65중량%와 석유수지 에멀젼 30~60중량%, 이온 조절제 5~10중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물.
- 제 1항에 있어서,
상기 골재 혼합물은 폐아스콘을 분쇄하여 제조한 순환골재가 50중량% 내지 88중량%; 신규골재가 10중량% 내지 44중량%; 채움재가 2중량% 내지 6중량%; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물.
- 제 1항에 있어서,
상기 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제로 개질된 개질 유화아스팔트는 완속경화형 계면활성제를 포함한 유화아스팔트 80중량% 내지 95중량%, 점착 및 접착 특성을 부여하기 위한 개질제 5중량% 내지 20중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 공중합체 에멀젼은, 메틸메타크릴레이트(Methyl Metacrylate) 또는 스티렌모노머(Styrene Monomer) 33중량% 내지 42중량%, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ehtyl Acrylate)가 55중량% 내지 60중량%, 아크릴산(Acrylic Acid)이 3중량% 내지 7중량%로 구성되고, 약 염기성 분위기 하에서 반응온도를 50~80℃로 하여 현탁 중합하여 얻은 유리전이온도가 -30℃인 공중합체 에멀젼인 것을 특징으로 하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물.
- 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 제조방법은,
GR F 4026 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 입도 기준에 적합하도록 조절된 골재 혼합물 중 폐아스콘 순환골재와 신규골재, 채움재를 믹서에 투입하여 혼합하는 제1 혼합 단계;
상기 제1 혼합단계 얻어진 혼합물에 소요되는 개질 유화아스팔트를 투입하여 혼합하는 제2 혼합 단계; 를 포함하여 제조되는데,
상기 개질 유화아스팔트는, 골재 혼합용 유화아스팔트 80중량% 내지 95중량%, 개질제 5중량% 내지 20중량% 로 이루어지고, 상기 개질제는, 아크릴산 공중합체 에멀젼 30중량% 내지 65중량%, 석유수지 에멀젼 30중량% 내지 60중량%, 이온 조절제 5중량% 내지 10중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 제조방법.
- 제 6항에 있어서,
골재 혼합물은 폐아스콘을 분쇄하여 제조한 순환골재가 50중량% 내지 88중량%, 신규골재가 10중량% 내지 44중량%, 채움재가 2중량% 내지 6중량% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 삭제
- 삭제
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