KR101360986B1 - Low Thermal Conductive Asphalt Concrete Using Waste Vinyl Aggregate - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 일반 골재와 폐비닐 골재를 80:20 내지 내지 99:1의 혼합한 혼합골재 100 중량부에 대하여 아스팔트 바인더 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제조되는 단열성 아스팔트 콘크리트를 제공한다.
본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트는 마샬 안정도가 2000kg 이상으로서, 쇄석 골재만을 사용한 아스팔트 콘크리트보다 강도가 우수할 뿐만 아니라 동결 융해 후 인장강도로 평가한 수분 저항성 역시 쇄석 골재만을 사용한 아스팔트 콘크리트보다 현저하게 우수하다. 또한, 본 발명의 아스팔트 콘크리트는 열전도율이 1.2 Kcal/m·h·℃ 이하로서, 단열효과가 매우 크다. 따라서, 본 발명의 아스팔트 콘크리트를 이용하여 도로포장을 하는 경우에 겨울철에 포장 위에 쌓이는 눈이나 얼음을 쉽게 녹이고, 그 결과 교통 사고를 방지하는데 유리하다.The present invention provides an insulating asphalt concrete prepared by mixing 1 to 10 parts by weight of the asphalt binder with respect to 100 parts by weight of the mixed aggregate of the general aggregate and waste vinyl aggregate of 80:20 to 99: 1.
The thermal insulation asphalt concrete of the present invention has a Marshall stability of more than 2000kg, not only has excellent strength than asphalt concrete using only crushed aggregates, but also has excellent water resistance as measured by tensile strength after freeze-thawing. In addition, the asphalt concrete of the present invention has a thermal conductivity of 1.2 Kcal / m · h · ° C or less, and has a great heat insulating effect. Therefore, when paving the road using the asphalt concrete of the present invention, it is easy to melt the snow or ice accumulated on the pavement in winter, and as a result it is advantageous to prevent traffic accidents.
Description
본 발명은 폐비닐 골재를 이용한 단열성 아스팔트 콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 골재와 폐비닐 골재를 혼합한 혼합골재와 아스팔트 바인더를 혼합하여 제조됨으로써, 강도가 높으면서도 열전도율이 낮아 겨울철에 포장 위에 쌓이는 눈이나 얼음을 쉽게 녹이고, 그 결과 교통 사고를 방지하는데 유리한 폐비닐 골재를 이용한 단열성 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다.The present invention relates to thermally insulating asphalt concrete using waste vinyl aggregate, and more specifically, by mixing the aggregate and asphalt binder mixed with the general aggregate and waste vinyl aggregate, the high strength and low thermal conductivity on the pavement in winter The present invention relates to thermally insulating asphalt concrete using waste vinyl aggregate, which easily dissolves accumulated snow or ice and consequently prevents traffic accidents.
농업용 폐비닐을 재활용하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다.Various methods for recycling agricultural waste vinyl have been tried.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2003-0018812호, 제2003-0038884호 제2011-0095546호,특허 제1119068호 등에는 수거된 폐비닐을 연료화하는 방법이 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2004-0064319호에는 폐비닐을 이용한 다공성 세라믹의 제조방법이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0018812, 2003-0038884 No. 2011-0095546, Patent No. 1119068, and the like disclose a method of fueling the collected waste vinyl, and Korean Patent Publication No. 2004 -0064319 discloses a method for producing a porous ceramic using waste vinyl.
폐비닐을 재활용하는 다른 방법 중 하나는 토건자재로 재활용하는 방법이다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2007-0067458호, 제2003-0029246호, 제2003-0067742호, 제2005-0076461호, 제2000-0043700호, 특허 제719136호, 제413902호 제493864호 등에는 수거된 폐비닐을 건축이나 토건 자재로 활용하는 기술들이 개시되어 있다. 그러나, 상기 선행기술들에 개시된 재활용의 용도는 하수관거, 토류판, 고속도로 경계석, 중앙분리대, 보도블록 또는 제설함 등과 같이 고급의 물성이 필요 없는 일반 제품에 머무르고 는 수준이다.One other way to recycle waste vinyl is to recycle it to civil engineering materials. For example, Korean Unexamined Patent Publication Nos. 2007-0067458, 2003-0029246, 2003-0067742, 2005-0076461, 2000-0043700, 2000-0043700, Patent 719136, 413902, 493864, and the like. Has disclosed technologies for utilizing the collected waste vinyl as a building or construction material. However, the use of recycling disclosed in the prior arts remains in general products that do not require high quality properties, such as sewer pipes, earth plates, highway boundaries, median, sidewalk blocks or snow plows.
이에, 본 발명자들은 폐비닐의 재활용에 있어 그 용도를 확장, 고급화하고자 예의 노력한 결과, 농촌에서 수거되는 폐비닐의 소재가 대부분 HDPE, LDPE, LLDPE 등 폴리에틸렌계로서 이들 소재는 근본적으로 우수한 단열성을 갖는다는 점에 착안하여, 폐비닐을 도로포장용 골재로 재활용하는 경우 그 단열성을 활용하여 여름철에는 아스팔트 포장면의 온도를 낮추고, 겨울철에는 포장 면에 쌓인 눈을 빨리 녹게 할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have made intensive efforts to expand and upgrade their use in recycling waste vinyl. As a result, most of the waste vinyl collected in rural areas is polyethylene-based polyethylene, such as HDPE, LDPE, LLDPE, and these materials have excellent thermal insulation properties. Focusing on the point, when recycling the waste vinyl into the aggregate for road paving, by utilizing the thermal insulation to lower the temperature of the asphalt pavement surface in summer, in winter it is confirmed that the snow accumulated on the pavement surface can be quickly melted and the present invention Completed.
본 발명의 목적은 석유자원의 재활용을 도모하면서도 종래의 아스팔트 콘크리트보다 강도가 높고 열전도율이 낮은 아스팔트 콘크리트를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an asphalt concrete having a higher strength and lower thermal conductivity than conventional asphalt concrete while promoting recycling of petroleum resources.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트는 일반 골재와 폐비닐 골재를 80:20 내지 99:1의 혼합한 혼합골재 100 중량부에 대하여 아스팔트 바인더 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제조되는 것이다.Insulating asphalt concrete of the present invention for achieving the above object is prepared by mixing 1 to 10 parts by weight of the asphalt binder with respect to 100 parts by weight of the mixed aggregate of the general aggregate and waste vinyl aggregate of 80:20 to 99: 1.
상기 폐비닐 골재는 크기가 5 ~ 50mm인 것이 바람직하다.The waste vinyl aggregate is preferably 5 to 50mm in size.
상기 폐비닐 골재는 내부에 형성된 세공을 포함하는 것일 수 있다.The waste vinyl aggregate may be to include pores formed therein.
상기 폐비닐 골재에 포함된 토양성분의 양은 중량비로 폐비닐 골재 전체 중량의 20 중량% 이하인 것이 바람직하다.The amount of soil components contained in the waste vinyl aggregate is preferably 20% by weight or less of the total weight of waste vinyl aggregate in weight ratio.
본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트는 마샬 안정도가 2000kg 이상으로서, 쇄석 골재만을 사용한 아스팔트 콘크리트보다 2배 이상 강도가 우수하며, 또한 동결 융해 후 인장강도로 평가한 수분 저항성 역시 쇄석 골재만을 사용한 아스팔트 콘크리트보다 현저하게 우수하다. The thermal insulation asphalt concrete of the present invention has a Marshall stability of 2000kg or more, which is more than twice the strength of the asphalt concrete using only crushed aggregates, and also the water resistance evaluated by tensile strength after freeze-thawing is significantly higher than the asphalt concrete using only crushed aggregates. great.
또한 본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트는 열전도율이 1.2 Kcal/m·h·℃ 이하로서, 단열효과가 매우 크다. 따라서, 본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트를 이용하여 도로포장을 하는 경우에 겨울철에 포장 위에 쌓이는 눈이나 얼음을 쉽게 녹이고, 그 결과 교통 사고를 방지하는데 유리하다.In addition, the heat insulating asphalt concrete of the present invention has a thermal conductivity of 1.2 Kcal / m · h · ° C or less, which has a large heat insulating effect. Therefore, in the case of road paving using the insulating asphalt concrete of the present invention, it is easy to melt snow or ice accumulated on the pavement in winter, and as a result, it is advantageous to prevent traffic accidents.
한편, 본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트는 폐비닐 골재가 포함된 혼합골재를 사용하므로 폐비닐의 리사이클링 수단을 제공하여, 석유자원의 낭비를 막을 수 있다. 특히, 농촌에서 발생하는 폐비닐을 토양성분이 부착된 채로 그대로 재활용에 사용할 수 있다는 장점이 있다.On the other hand, the insulating asphalt concrete of the present invention uses a mixed aggregate containing waste vinyl aggregate, thereby providing a recycling means of waste vinyl, it is possible to prevent waste of petroleum resources. In particular, there is an advantage that the waste vinyl generated in the rural can be used for recycling as it is attached to the soil component.
도 1은 본 발명의 폐비닐 골재가 제조되는 공정을 모식적으로 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에서 제조된 폐비닐 골재의 제조과정에 있어 각 단계들에 대한 사진들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조된 아스팔트 콘크리트에 있어, 폐비닐 골재의 함량에 따른 열전도율 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 휠 트래킹(Wheel Tracking) 공시체 제조용 장비에 대한 사진이다.
도 5a, 5b 및 5c는 각각 폐비닐 함량 1, 5 및 10 중량%을 혼합한 혼합골재를 사용하여 제작된 단열성 아스팔트 공시체 위에, 얼음을 담은 비이커를 올려 놓고, 일정시간 경과 후 얼음의 녹는 속도를 측정한 사진들이다.1 schematically illustrates a process for producing waste vinyl aggregate of the present invention.
2a to 2f are photographs of each step in the manufacturing process of the waste vinyl aggregate produced in the embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the change in thermal conductivity according to the content of waste vinyl aggregate in the asphalt concrete prepared in the embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of the wheel tracking (Wheel Tracking) specimen manufacturing equipment.
Figures 5a, 5b and 5c is a beaker containing ice on the insulating asphalt specimen prepared by using a mixed aggregate of the waste vinyl content of 1, 5 and 10% by weight, respectively, the ice melting rate after a certain time Measured pictures.
본 발명에서는 일반 골재와 폐비닐 골재를 80:20 내지 내지 99:1의 혼합한 혼합골재 100 중량부에 대하여 아스팔트 바인더 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제조되는 단열성 아스팔트 콘크리트를 제공한다.The present invention provides an insulating asphalt concrete prepared by mixing 1 to 10 parts by weight of the asphalt binder with respect to 100 parts by weight of the mixed aggregate of the general aggregate and waste vinyl aggregate of 80:20 to 99: 1.
본 발명의 혼합골재를 구성하는 일반 골재는 당업계 공지의 콘크리트 도로포장용 골재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 하천이나 바다에서 채취한 골재, 쇄석 골재 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 필요에 따라, 재생 골재, 예를 들어, 폐콘크리트나 벽돌을 분쇄한 골재를 사용할 수도 있다. 사용되는 골재의 입도나 그 분포, 잔입자의 함량에 관하여도 특별한 제한은 없다.General aggregate constituting the mixed aggregate of the present invention can be used for concrete road paving aggregates known in the art. For example, aggregates collected from rivers or at sea, crushed aggregates, etc. can be used without limitation. If necessary, recycled aggregates, for example, aggregates obtained by crushing waste concrete or brick may be used. There is no particular limitation as to the particle size, distribution of the aggregates, and the content of residual particles.
한편, 본 발명의 혼합골재에 있어서, 폐비닐 골재는 폐비닐을 수거하여 골재의 형태로 제조한 것을 말한다. 폐비닐은 흔히 농가에서 발생하나 본 발명에서 상기 폐비닐이 반드시 농사를 짓고난 다음에 토양에 버려지거나 방치되는 것일 필요는 없으며, 산업현장이나 가정용으로 사용되고 버려지는 것을 사용하여도 무방하다. 수거된 폐비닐의 소재는 대개는 LLDPE, LDPE를 포함하는 폴리에틸렌(PE) 필름이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 소재 외에도 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름, 폴리비닐알콜(PVA) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름 등일 수 있다.On the other hand, in the mixed aggregate of the present invention, the waste vinyl aggregate refers to the waste vinyl collected in the form of aggregate. Waste vinyl often occurs in a farm, but in the present invention, the waste vinyl does not necessarily have to be thrown away or left in the soil after farming, and may be used for industrial sites or households. The collected waste vinyl material is usually a polyethylene (PE) film including LLDPE and LDPE, but is not necessarily limited thereto. For example, in addition to the above material, a high density polyethylene (HDPE) film and a polyvinyl alcohol (PVA) film may be used. , Polypropylene (PP) film, and the like.
도 1은 본 발명의 폐비닐 골재가 제조되는 공정을 모식적으로 도시한 것이며, 도 1을 참조하여 설명하면, 폐비닐 골재의 제조방법에서 첫 번째 단계는 수거된 폐비닐을 일정크기로 파쇄하는 공정이다. 다음으로, 열을 가하여 상기 폐비닐을 용융시킴과 동시에 압축시기고, 이를 냉각하여 입괴상태로 상태로 굳힌다. 마지막으로, 상기 입괴상태의 압축물을 일정 크기로 분쇄하거나 스트랜드 상태로 압출/컷팅하여 폐비닐 골재를 얻는다.FIG. 1 schematically illustrates a process for producing waste vinyl aggregate of the present invention, and with reference to FIG. 1, the first step in the method for producing waste vinyl aggregate is to crush the collected waste vinyl to a certain size. It is a process. Next, the waste vinyl is melted and compressed at the same time by heating, and cooled to solidify in a granulated state. Finally, the compacted compacts are crushed to a certain size or extruded / cut into strands to obtain waste vinyl aggregate.
페비닐 골재를 제조하는 방법의 또 다른 예로서는 대한민국 특허 제719136호에 개시된 방법이 적용될 수 있다. 이 방법에 따를 경우 골재의 내부에 형성되는 세공의 크기를 임의로 조절할 수 있다는 장점이 있다.As another example of the method for producing the fevin aggregate, the method disclosed in Korean Patent No. 719136 may be applied. According to this method there is an advantage that the size of the pores formed in the aggregate can be arbitrarily adjusted.
상기 폐비닐 골재에는 중량비로 폐비닐 골재 전체 중량의 20 중량% 까지는 폐비닐 수거시에 잔류하는 토양성분이 포함될 수 있다. 폐비닐에 포함된 토양성분의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 수거된 폐비닐을 열용융시키는 과정에서 용융이 어려울 뿐만이 아니라 균일한 용융이 어렵다는 문제점이 있다.The waste vinyl aggregate in the weight ratio up to 20% by weight of the total weight of the waste vinyl aggregate waste vinyl Soil components remaining at harvest may be included. When the content of the soil component contained in the waste vinyl exceeds 20% by weight, not only the melting is difficult but also uniform melting is difficult in the process of heat melting the collected waste vinyl.
수거된 폐비닐에 포함된 토양성분의 양이 20 중량%를 초과하는 경우에는 적절한 수단을 통하여 그 함량을 20 중량%로 조절한 다음 본 발명의 폐비닐 골재를 제조하는데 투입한다. 토양성분의 함량을 조절하는 것은 공지의 수단을 이용할 수 있다.When the amount of the soil component contained in the collected waste vinyl exceeds 20% by weight, the content is adjusted to 20% by weight through appropriate means, and then used to prepare the waste vinyl aggregate of the present invention. Controlling the content of the soil component may use a known means.
상기 폐비닐 골재는 크기가 1 ~ 50mm인 것이 바람직하다. 여기서 크기라 함은 규칙적이거나 또는 불규칙적인 입상의 골재에 있어서의 최장경을 말한다. 상기 폐비닐 골재의 크기가 1mm에 이르지 못하는 경우에는 강도가 나타나지 않는 문제점이 있고, 50mm를 초과하는 경우에는 아스팔트와 배합이 잘 되지 않는 문제점이 있다.The waste vinyl aggregate is preferably 1 to 50mm in size. The size here means the longest diameter in the regular or irregular granular aggregate. When the size of the waste vinyl aggregate does not reach 1mm, there is a problem in that the strength does not appear, and when it exceeds 50mm, there is a problem in that it is not well blended with asphalt.
상기 폐비닐 골재는 제조 과정에 자연스럽게 내부에 세공을 포함할 수 있다. 포함된 세공은 폐비닐 골재를 사용하여 제조된 콘크리트의 단열효과를 상승시킨다. 세공에 관하여 필요한 경우 이미 언급된 대한민국 특허 제719136호에 개시된 기술을 참조할 수 있다.The waste vinyl aggregate may naturally include pores therein during the manufacturing process. The included pores enhance the thermal insulation of concrete produced using waste vinyl aggregates. If necessary regarding the pore, reference may be made to the technique disclosed in Korean Patent No. 719136 already mentioned.
한편, 일반 골재와 폐비닐 골재의 혼합비는 중량비로 80:20 내지 내지 99:1의 범위인 것이 바람직하다. 폐비닐 골재의 함량이 20 중량%를 넘어가는 경우에는 제조되는 폐비닐 콘크리트의 강도를 향상시키기 위하여 아스팔트 바인더를 증량시켜야 한다는 문제점이 있다. 반면, 1 중량%에 이르지 못하는 경우에는 강도향상 및 열전도율 감소효과가 미미하다.
On the other hand, the mixing ratio of the general aggregate and waste vinyl aggregate is preferably in the range of 80:20 to 99: 1 by weight. If the content of the waste vinyl aggregate exceeds 20% by weight, there is a problem that the asphalt binder should be increased to improve the strength of the waste vinyl concrete produced. On the other hand, if it does not reach 1% by weight, the effect of improving the strength and reducing the thermal conductivity is insignificant.
본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트는 상술한 폐비닐 혼합골재와 아스팔트 바인더를 혼합하여 제조된 것이다. 이때, 사용 가능한 아스팔트 바인더는 특별히 제한되지 않아, 당업계에 공지된 천연 또는 석유 아스팔트를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 유화 아스팔트 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 스트레이트 아스팔트, 그 중에서도 AP-5, AP-3 등을 사용할 수 있다.Insulating asphalt concrete of the present invention is prepared by mixing the above-described waste vinyl mixed aggregate and asphalt binder. At this time, the asphalt binder can be used is not particularly limited, natural or petroleum asphalt known in the art can be used, for example, straight asphalt, cutback asphalt, emulsified asphalt and the like can be used. Preferably straight asphalt, especially AP-5, AP-3, etc. can be used.
아스팔트 바인더의 함량은 상술한 폐비닐 혼합골재 100 중량부에 대하여 바람직하게는 아스팔트 바인더 1 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 7 중량부, 더욱 바람직하게는 4 내지 6 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 아스팔트 바인더의 함량이 1 중량부에 이르지 못하면 혼합골재들의 결합강도가 약하여 제조되는 아스팔트 콘크리트의 강도가 도로포장용으로서 불충분하게 된다. 한편 아스팔트 바인더의 함량이 10 중량부를 초과하는 것은 강도 저하 및 소성침하를 발생하는 문제점 때문에 바람직하지 못하다.
The content of the asphalt binder is preferably 1 to 10 parts by weight, more preferably 3 to 7 parts by weight, still more preferably 4 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the above-described waste vinyl mixed aggregate. Do. If the content of the asphalt binder does not reach 1 part by weight, the strength of the asphalt concrete produced due to the weak bonding strength of the mixed aggregates is insufficient for road paving. On the other hand, it is not preferable that the content of the asphalt binder exceeds 10 parts by weight because of problems such as reduced strength and plastic settling.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. This is for explaining the present invention more specifically, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
실시예Example
1. 폐비닐 골재의 수득1. Obtaining Waste Vinyl Aggregate
(1) 먼저, 농촌에서 수거한 폐비닐(폴리에틸렌 필름 80 내지 90중량% ; 토양성분 함량 10 내지 20 중량%)을 압축, 용융, 냉각 및 절단하여 본 발명의 콘크리트 골재를 제조하기 위하여 사용할 폐비닐 골재를 얻었다. 폐비닐의 용융은 160 내지 170℃의 온도에서 수행되었다.(1) First, waste vinyl (80 to 90 wt% polyethylene film; 10 to 20 wt% soil component content) collected in rural areas is compressed, melted, cooled, and cut to use waste vinyl to produce concrete aggregate of the present invention. Got aggregate. Melting of the waste vinyl was carried out at a temperature of 160 to 170 ° C.
도2a 내지 도2f는 본 발명의 실시예에서 제조된 폐비닐 골재의 제조과정에 있어 각 단계들에서의 폐비닐에 대한 사진들이다. 도 2에서,Figures 2a to 2f are photographs of the waste vinyl at each step in the manufacturing process of the waste vinyl aggregate produced in the embodiment of the present invention. In Figure 2,
(a)는 농촌에서 수거, 적재된 폐비닐에 대한 사진이고,(a) is a photograph of waste vinyl collected and loaded in rural areas,
(b)는 폐비닐을 파쇄기에 투입하는 과정 대한 사진이며,(b) is a picture of the process of adding the waste vinyl to the shredder,
(c) 상기 폐비닐에 대한 파쇄, 용융장치에 대한 사진이고,(c) a picture of the crushing and melting apparatus for the waste vinyl,
(d)는 용융되어 나오는 폐비닐에 대한 사진이며,(d) is a photograph of the waste vinyl melted,
(e)는 용융된 다음 굳기 전의 폐비닐에 대한 사진이고,(e) is a photograph of waste vinyl before it is melted and solidified,
(f)는 굳은 폐비닐에 대한 사진이다, 사진 2(f)에서, 굳은 폐비닐의 내부에 세공이 보임을 확인할 수 있다.(f) is a photograph of the hardened waste vinyl. In the photograph 2 (f), it can be seen that pores are seen inside the solid waste vinyl.
(g)는 굳은 폐비닐을 13 내지 19mm의 크기로 잘라 얻은 폐비닐 골재에 대한 사진이다.
(g) is a photograph of waste vinyl aggregate obtained by cutting solid waste vinyl to a size of 13 to 19 mm.
(2) 상기 수득된 폐비닐 골재의 물성을 측정하여 아래의 표1에 정리하였다.(2) The physical properties of the waste vinyl aggregate thus obtained were summarized in Table 1 below.
(LA 마모시험)Wear rate
(LA wear test)
자갈 40% 이하 : 댐 콘크리트Gravel 35% or less: For paving
Gravel 40% or less: dam concrete
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 단열성 아스팔트 콘크리트에 사용되는 폐비닐 골재는 일반 골재에 비하여 비중 및 열전도율이 현저하게 낮을 뿐만이 아니라 마모율도 낮다는 장점이 있다.
As can be seen in Table 1, the waste vinyl aggregate used in the insulating asphalt concrete of the present invention has the advantage that the specific gravity and thermal conductivity is significantly lower as well as the wear rate is lower than the general aggregate.
2. 아스팔트 콘크리트의 제조2. Manufacture of Asphalt Concrete
쇄석 골재와 폐비닐 골재를 각각 중량비 100:0, 95:5, 90:10 및 85:15의 비율로 혼합하여 혼합골재를 준비한 다음, 혼합골재 100 중량부에 대하여 아스팔트(AP-5) 바인더를 5 중량부의 비율로 혼합하여 단열성 아스팔트 콘크리트를 제조하였다.The mixed aggregate is prepared by mixing the crushed aggregate and the waste vinyl aggregate in the ratio of weight ratio of 100: 0, 95: 5, 90:10 and 85:15, respectively, and then the asphalt (AP-5) binder is added to 100 parts by weight of the mixed aggregate. Insulating asphalt concrete was prepared by mixing at a ratio of 5 parts by weight.
상기 쇄석 골재와 폐비닐 골재를 포함하는 혼합골재의 입도 분포를 아래의 표 2에 정리하였다.The particle size distribution of the mixed aggregate including the crushed aggregate and waste vinyl aggregate is summarized in Table 2 below.
(13~19mm)Waste Vinyl Aggregate
(13 ~ 19mm)
3. 평가3. Evaluation
(1) 열전도율(1) Thermal conductivity
열전도율은 QTM 프로브 방법에 따라 평가하였으며, 그 결과를 표 3 및 도 3에 정리하였다.Thermal conductivity was evaluated according to the QTM probe method, the results are summarized in Table 3 and FIG.
아스팔트 혼합물5% waste vinyl aggregate + 95% crushed stone mixed
Asphalt mixture
아스팔트 혼합물10% waste vinyl aggregate + 90% crushed stone mixed
Asphalt mixture
아스팔트 혼합물15% mixed waste vinyl aggregate + 85% crushed stone
Asphalt mixture
표 3 및 도 3에서, 본 발명의 아스팔트 콘크리트는 혼합골재에서 폐비닐 골재함량이 5, 10 및 15 중량%에 불과함에도 쇄석 골재만을 사용한 아스팔트 콘크리트에 비하여 열전도율이 각각 38%, 48% 및 66%로 큰 폭으로 감소하여, 쇄석 골재의 단순감량 이상의 높은 열전도율 감소를 보임을 확인할 수 있다.
In Table 3 and Figure 3, the asphalt concrete of the present invention has a thermal conductivity of 38%, 48% and 66%, respectively, compared to asphalt concrete using only crushed aggregates, although the waste vinyl aggregate content of mixed aggregates is only 5, 10 and 15% by weight. As a result, it can be seen that the thermal conductivity decreases significantly more than the simple loss of the crushed aggregate.
(2) 마샬 안정도(2) Marshall stability
마샬 안정도 시험은 아스팔트 혼합물의 안정도 시험의 하나로 당업계 공지의 강도평가방법이다. 직경 10cm x 두께 6.3㎝의 원판형의 공시체를 세로로 세워, 상하에 있는 2매의 원호형 재하판 사이에 끼운 다음, 1 분간 50㎜의 일정 속도로 가압하여 피시험체가 파괴할 때까지 나타난 최대 하중과 그것에 대응하는 변형량을 측정하였다 (ASTM D 1559). The Marshall Stability Test is one of the strength evaluation methods known in the art as one of the stability tests of the asphalt mixture. The disk-shaped specimens 10 cm in diameter x 6.3 cm in thickness were placed vertically, sandwiched between two upper and lower arc-shaped plates, and pressed at a constant speed of 50 mm for 1 minute, until the specimen was destroyed. The load and the corresponding deformation amount were measured (ASTM D 1559).
(kg)Marshall Stability (3 Test Averages)
(kg)
표 4로부터, 폐비닐 골재를 포함하는 혼합골재를 사용한 본 발명의 아스팔트 콘크리트는 강도가 쇄석 골재만을 사용하는 경우에 비하여 현저하게 마샬 안정도가 향상되었음 확인할 수 있다.
From Table 4, it can be confirmed that the asphalt concrete of the present invention using the mixed aggregate containing the waste vinyl aggregate significantly improved the Marshall stability compared to the case of using only crushed aggregate.
(3) 동결융해 후의 물성변화(3) Change of physical properties after freeze thawing
폐비닐골재 혼합 아스팔트콘크리트를 -18℃의 냉동챔버에 24시간 넣어 동결시킨 다음 꺼내어, 60℃의 항온수조에 24시간 동안 담가 융해시킨 후 꺼내어, 다시 25℃의 수조에 2시간 동안 담근 후 꺼내어, 만능시험기를 이용하여 인장강도를 측정(KS F 2398 아스팔트 혼합물의 수분저항성 시험법)하였다.The waste vinyl aggregate mixed asphalt concrete is frozen in -18 ° C freezing chamber for 24 hours and then taken out, soaked in a constant temperature water bath at 60 ° C for 24 hours to melt, and then taken out. Tensile strength was measured using a universal testing machine (KS F 2398 Asphalt Resistance Test Method of Asphalt Mixture).
인장강도(MPa)After freeze thawing
Tensile Strength (MPa)
혼합비Asphalt binder
Mixing ratio
표 5에서, 폐비닐 골재 혼합율이 5 중량%일 때는 쇄석만 100 중량% 사용했을 때에 비해 동결융해 후 인장강도가 크게 증진했으나, 폐비닐골재를 10 중량%로 혼합하게 되면 오히려 5 중량% 혼합할 때에 비해 동결융해 후의 인장강도가 다소 감소함을 확인할 수 있다. 이러한 사실로부터 폐비닐골재 혼합율이 어느 한도를 초과하면 아스팔트 바인더의 혼합비도 추가적으로 증량시켜야 아스팔트혼합물의 혼합시 혼합이 잘 이루어져 전체적인 강도가 증가한다는 점이 시사된다.
In Table 5, when the waste vinyl aggregate mixing ratio was 5% by weight, the tensile strength after freeze-thawing was significantly increased compared to when only 100% by weight of crushed stone was used, but when the waste vinyl aggregate was mixed at 10% by weight, 5% by weight would be mixed. It can be seen that the tensile strength after freeze-thaw decreases somewhat. This fact suggests that when the mixing ratio of the waste vinyl aggregate exceeds any limit, the mixing ratio of the asphalt binder must be further increased so that the mixing is good when the asphalt mixture is mixed, thereby increasing the overall strength.
(4) 얼음을 녹이는 효과(4) melting ice
a. 아스팔트 공시체 제작: 폐비닐골재를 혼합한 아스콘을 가로 30cm x 세로 30cm x 높이 5cm인 몰드에 본 발명의 아스팔트 콘크리트를 다져 넣은 후, 휠 트래킹(Wheel Tracking) 공시체 제조용 장비(도 4 참조)를 이용하여 150℃로 가열하면서, 500kg의 하중을 작용시켜 15회 다지고, 추가로 1,000kg의 하중을 가하면서 15회 다짐작업을 하였다. 이 방법으로 제작된 공시체를 50℃의 오븐 속에서 48시간 보관하여 아스콘 공시체 내부까지 온도가 일정하도록 하였다.
a. Asphalt specimen preparation : After assembling the asphalt concrete of the present invention in a mold having a 30 cm x 30 cm x 5 cm in height ascon mixed with waste vinyl aggregate, using a wheel tracking specimen manufacturing equipment (see Fig. 4) While heating to 150 ° C., compaction was performed 15 times by applying a load of 500 kg, and compaction was performed 15 times while applying a load of 1,000 kg. The specimen prepared in this way was stored in an oven at 50 ° C. for 48 hours to maintain a constant temperature until the inside of the ascon specimen.
b. 얼음(눈) 녹이는 실험 : 아스팔트 공시체를 오븐에서 꺼내어 실온(13℃)에 30분 방치한 후 -0.3℃ 온도의 대기중으로 옮겨 다시 1시간 40분 방치한 후, 냉동고에서 제조한 얼음을 담은 비이커를 아스팔트 공시체 위에 올려놓고 얼음 녹는 속도(물로 변하는 양)를 측정하였다 (결과 도 5a, 5b 및 5c 참조: 각각 순서대로 폐비닐 골재 함량 0, 5 및 10 중량%). b. Ice (snow) melting experiment : After removing the asphalt specimen from the oven and leaving it at room temperature (13 ℃) for 30 minutes, moving it to the atmosphere of -0.3 ℃ temperature, and leaving it for another hour and 40 minutes, and then placed a beaker containing ice prepared in the freezer. It was placed on the asphalt specimen and the ice melting rate (quantity changed to water) was measured (see results 5a, 5b and 5c: waste vinyl aggregate contents 0, 5 and 10% by weight, respectively) in order.
c. 평가: 쇄석 골재만으로 제조한 아스팔트혼합물 공시체 위 비이커의 얼음이 가장 많이 남아 있었고(물로 변한 부분의 바닥 높이가 가장 낮고) 폐비닐골재 5 중량% 혼합한 것, 10중량% 혼합한 것의 순으로 얼음으로 남아 있는 부분이 적었다. 즉, 아스팔트콘크리트에 폐비닐 골재를 혼합할 경우 단열효과가 커서 (내부의 따스한 온기를 오래 보존하여) 겨울철 그 위에 쌓이는 눈이나 얼음을 쉽게 녹이는 효과를 발휘하였다. 이러한 포장을 실제 도로에 적용할 경우 포장체 밑의 지반의 온기를 장기간 보존하여 겨울철에 포장 위에 쌓이는 눈이나 얼음을 쉽게 녹이고, 교통 사고를 방지하는데 유리할 것으로 판단된다.
c. Evaluation: The most of the ice in the beaker on the asphalt mixture specimens made of crushed aggregates was the lowest (lowest floor height of the water-changed part) and 5% by weight of waste vinyl aggregate, followed by 10% by weight. There was little left. In other words, when the waste vinyl aggregate is mixed with asphalt concrete, the thermal insulation effect is large (to preserve the warm warmth of the inside for a long time), thereby easily dissolving snow or ice accumulated in the winter. If the pavement is applied to the actual road, the warmth of the ground beneath the pavement will be preserved for a long time, and it will be advantageous to easily melt snow or ice accumulated on the pavement in winter and prevent traffic accidents.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 형태로의 변형 및 수정이 가능함은 당업자에는 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명한 것이다.Although the above has been described above with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that variations and modifications can be made in various forms within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that the claims belong to the claims.
본 발명의 아스팔트 콘크리트는 도로포장용, 특히, 겨울철에 노면에 쌓인 눈이 신속하게 제거될 수 있고, 동경융해에 의한 수축 인장 균열이나 파손을 방지하는 도로포장용 및 여름철 도심지 열섬현상(heat island)에 의한 도시 기온 상승 억제를 위한 열차단 포장용으로 사용될 수 있다.Asphalt concrete of the present invention is a road paving, in particular, the snow accumulated on the road surface in winter can be quickly removed, the road paving to prevent shrinkage tensile cracking or breakage due to Tokyo melting and summer heat island phenomenon (heat island) It can be used as a thermal barrier pavement to suppress city temperature rise.
Claims (4)
상기 폐비닐 골재는 크기가 5 ~ 50mm이고, 내부에 형성된 세공을 포함하며,
상기 콘크리트의 열전도율은 1.2 Kcal/m·h·℃ 이하인 것을 특징으로 하는 단열성 아스팔트 콘크리트.In the asphalt concrete prepared by mixing 1 to 10 parts by weight of the asphalt binder with respect to 100 parts by weight of the mixed aggregate of the general aggregate and the waste vinyl aggregate 80:20 to 95: 5,
The waste vinyl aggregate has a size of 5 to 50mm and includes pores formed therein,
The thermal conductivity of the concrete is an insulating asphalt concrete, characterized in that less than 1.2 Kcal / m · h · ℃.
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