KR101375577B1 - 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 중온 아스팔트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 골재, 아스팔트 및 우레탄 바인더로 이루어지며, 아스팔트액 100 중량부와 우레탄으로 이루어진 바인더 20 내지 60 중량부를 혼합하는 아스팔트혼합액제조단계, 상기 아스팔트혼합액제조단계를 통해 제조된 아스팔트 혼합액을 60 내지 90℃의 온도로 가열하는 가열단계 및 상기 가열단계를 통해 가열된 아스팔트 혼합액 100 중량부에 골재 1500 내지 2500 중량부를 투입하고 교반하는 골재교반단계로 이루어진다.
Description
본 발명은 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 100℃ 이하의 온도에서 생산이 가능하기 때문에, 생산 과정에서 석유계 연료의 소비를 줄일 수 있고 대기오염 물질의 배출을 감소시키며, 안정도와 흐름값이 우수한 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 친환경 중온 아스팔트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 100℃ 이하의 온도에서 생산이 가능하기 때문에, 생산 과정에서 석유계 연료의 소비를 줄일 수 있고 대기오염 물질의 배출을 감소시키며, 안정도와 흐름값이 우수한 친환경 중온 아스팔트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 중온 아스팔트는 도로 포장 등에 사용된 아스팔트 혼합물에 고온 점도를 낮추어주는 왁스 계통의 제품을 첨가하여 아스팔트의 점도를 낮추거나 수분을 첨가하여 아스팔트에 거품을 발생시켜 좀더 낮은 온도에서 혼합물의 다짐이 용이하도록 하는 제품들이 주를 이루었다.
그러나 상기와 같은 방법의 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물은 혼합 및 포설 온도를 기존 아스팔트 콘크리트 혼합물에 비해 10~20℃정도 낮추는 것으로 혼합 및 포설 온도를 30~50℃ 정도로 현격히 낮추는 것이 불가능하고 포설 및 다짐 후 아스팔트 콘크리트 혼합물의 강도, 저온 균열 저항성능 등 물리적 성능이 기존 일반 아스팔트 콘크리트의 물리적 성능에 비해 다소 부족한 단점이 있었다.
또한, 근래 기후의 급격한 변화 및 교통량의 급격한 증가로 인해 아스팔트 콘크리트 혼합물의 강도, 저온 균열 저항성능 등 물리적 성능이 고분자 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물 정도의 물성이 요구되는바 기존의 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물은 그 물성이 고분자 개질 아스팔트 혼합물에 미치지 못하는 단점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 제품의 형태가 저점도 액상이며, 아스팔트와 혼합되었을 때 점도가 매우 낮아 비빔 및 포설 온도를 일반 아스팔트 콘크리트 혼합물에 비해 30~50℃ 가량 대폭 낮출 수 있으며, 고분자 개질 아스팔트 콘크리트 정도 안정도와 흐름값을 나타낼 수 있는 중온 아스팔트 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 흐름도가 높기 때문에 비빔 및 포설시에 아스팔트 조성물의 온도가 낮아도 시공이 가능한 친환경 중온 아스팔트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정도와 흐름값이 우수한 친환경 중온 아스팔트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 골재, 아스팔트 및 우레탄 바인더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 중온 아스팔트 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 친환경 중온 아스팔트 조성물은 골재 100 중량부, 아스팔트 2.5 내지 4.5 중량부 및 우레탄 바인더 0.5 내지 2.5 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 골재는 안산암, 석회암, 화강암 및 폐아스콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 입자크기가 1 내지 3 밀리미터인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 우레탄은 중량평균 분자량이 750 내지 4000인 폴리올 100 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트로 15 내지 20 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 아스팔트 100 중량부와 우레탄으로 이루어진 바인더 20 내지 60 중량부를 혼합하는 아스팔트혼합액제조단계, 상기 아스팔트혼합액제조단계를 통해 제조된 아스팔트 혼합액을 60 내지 90℃의 온도로 가열하는 가열단계 및 상기 가열단계를 통해 가열된 아스팔트 혼합액 100 중량부에 골재 1500 내지 2500 중량부를 투입하고 교반하는 골재교반단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법은 흐름도가 높아 낮은 온도에서도 비빔 및 포설이 가능하여 석유자원의 소비와 환경오염물질의 배출을 줄여주는 친환경 중온 아스팔트 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 안정도와 흐름값이 우수하며, 시공시에 별도의 장비를 필요로 하지 않기 때문에 시공비용이 저렴한 중온 아스팔트 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 친환경 중온 아스팔트 조성물은 골재, 아스팔트 및 우레탄 바인더로 이루어지며, 골재 100 중량부, 아스팔트 2.5 내지 4.5 중량부 및 우레탄 바인더 0.5 내지 2.5 중량부로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 골재는 전술한 골재는 100 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 중온 아스팔트 조성물의 주재료로, 아스팔트 조성물에 강성을 부여하는 역할을 한다.
상기 골재의 함량이 100 중량부 미만이면, 아스팔트 조성물의 강성이 저하되고, 전술한 골재의 함량이 100 중량부를 초과하게 되면, 아스팔트 조성물의 흐름성이 낮아져 작업의 효율성이 저하된다.
이때, 전술한 골재는 안산암, 석회암, 화강암 및 폐아스콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 입자크기가 1 내지 3 밀리미터인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이 골재의 입도가 1 내지 3 밀리미터를 나타내면, 아스팔트 조성물의 경화속도와, 안정성 및 내구성이 향상되며, 전술한 아스팔트 조성물을 이루는 각 성분의 혼합효율이 증가하여, 전체적으로 고른 물성을 나타내는 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 아스팔트는 2.5 내지 4.5 중량부가 혼합되며, 침입도가 85 내지 100을 나타내는 아스팔트(AP-3)가 주로 사용되나, 본 발명에 따른 중온 아스팔트 조성물을 혹서기에 도로에 적용할 경우에는 도로 표면의 온도상승으로 인한 도로파손 피해(소성변형)를 예방하기 위하여 고온에서의 포장성능이 우수한 아스팔트(AP-5)가 사용될 수도 있다.
또한, 전술한 아스팔트에는 아스팔트 100 중량부에 대해 폴리아라미드 수지 50 내지 70 중량부가 더 첨가되어 사용될 수도 있는데, 아라미드 수지가 더 첨가된 아스팔트를 바인더로 사용하게 되면, 경화속도, 안정성 및 내구성이 더욱 향상된 증온 아스팔트 조성물이 제조된다.
상기 우레탄 바인더는 0.5 내지 2.5 중량부가 혼합되며, 상기 골재와 상기 아스팔트와 혼합되어 상기의 골재 및 아스팔트를 결속하는 바인더의 역할을 한다.
이때, 상기 우레탄은 폴리올 및 톨루엔디이소시아네이트의 중합을 통해 제조되는데, 더욱 상세하게는 상기 우레탄은 중량평균 분자량이 750 내지 4000인 폴리올 100 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트로 15 내지 20 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 폴리올은 폴리에테르 폴리올인 한국 폴리올의 PPG-2000 40 내지 60 중량부, 한국 폴리올의 GP-4000 10 내지 30 중량부, PPG-750 5 내지 10 중량부 및 부틸렌 글리콜 1 내지 5 중량부로 이루어지는 것을 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법은 아스팔트 100 중량부와 우레탄으로 이루어진 바인더 20 내지 60 중량부를 혼합하는 아스팔트혼합액제조단계(S101), 상기 아스팔트혼합액제조단계(S101)를 통해 제조된 아스팔트 혼합액을 60 내지 90℃의 온도로 가열하는 가열단계(S103) 및 상기 가열단계(S103)를 통해 가열된 아스팔트 혼합액 100 중량부에 골재 1500 내지 2500 중량부를 투입하고 교반하는 골재교반단계(S105)로 이루어진다.
상기 아스팔트혼합액제조단계(S101)는 아스팔트 100 중량부와 우레탄으로 이루어진 바인더 20 내지 60 중량부를 혼합하는 단계로, 침입도가 85 내지 100을 나타내는 아스팔트(AP-3) 100 중량부에 우레탄으로 이루어진 바인더 20 내지 60 중량부를 혼합하는 단계다.
이때, 상기 우레탄은 중량평균 분자량이 750 내지 4000인 폴리올 100 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트로 15 내지 20 중량부가 중합반응하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 아스팔트혼합액제조단계(S101)에서는 아스팔트로 AP-3가 주로 사용되지만, 혹서기 도로에 적용할 경우에는 도로 표면의 온도상승으로 인한 파손을 예방하기 위해 고온에서의 포장성능이 우수한 AP-5가 사용될 수도 있다.
상기 가열단계(S103)는 상기 아스팔트혼합액제조단계(S101)를 통해 제조된 아스팔트혼합액을 60 내지 90℃의 온도로 가열하는 단계로, 상기 아스팔트혼합액제조단계(S101)를 통해 제조된 아스팔트혼합액은 흐름성이 좋기 때문에, 60 내지 90℃의 온도로 가열하게 되면, 흐름성이 더욱 향상되어 상기 아스팔트와 잘 혼합되며, 상기 골재교반단계(S105)를 통해 투입되는 골재와의 교반효율성도 향상된다.
상기 골재교반단계(S105)는 상기 가열단계(S103)를 통해 가열된 아스팔트혼합액 100 중량부에 골재 1500 내지 2500 중량부를 투입하고 교반하는 단계로, 이때, 상기 골재는 안산암, 석회암, 화강암 및 폐아스콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 골재의 입자크기는 1 내지 3 밀리미터인 것이 더욱 바람직한데, 상기와 같이 골재의 입도가 1 내지 3 밀리미터를 나타내면, 아스팔트 조성물의 경화속도와, 안정성 및 내구성이 향상되며, 전술한 아스팔트 조성물을 이루는 각 성분의 혼합효율이 증가하여, 전체적으로 고른 물성을 나타내는 아스팔트 조성물이 제조된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 친환경 중온 아스팔트 조성물 및 그 제조방법을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
아스팔트(AP-3) 100 중량부와 우레탄으로 이루어진 바인더 40 중량부를 혼합하여 아스팔트혼합액을 제조하고, 제조된 아스팔트혼합물을 75℃의 온도로 가열한 후에, 가열된 아스팔트 혼합액 100 중량부에 안산암, 석회암, 화강암 및 폐아스콘으로 이루어진 골재 1500 중량부를 혼합하고 혼합용 믹서기로 교반하여 친환경 중온 아스팔트 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 골재 2000 중량부를 혼합하고 교반하여 친환경 중온 아스팔트 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 골재 2500 중량부를 혼합하고 교반하여 친환경 중온 아스팔트 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3를 통해 제조된 친환경 중온 아스팔트 조성물을 각각 3개씩 시편화하고, 시편의 안정도(마샬안정도), 및 흐름값을 한국산업규격 KS F 2337에 규정된 시험기구로 측정하여 그 평균값을 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 상기 안정도는 아스팔트 혼합물에 외력을 가했을 때, 발생하는 소성 변형에 대한 저항값이고, 상기 흐름값은 아스팔트 혼합물에 외력을 가했을 때, 최대 외력까지의 소성 변형값이다.)
<표 1>
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명에 따른 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법을 통해 제조된 중온 아스팔트 조성물은 흐름도가 높아 낮은 온도에서도 비빔 및 포설이 가능하여 석유자원의 소비와 환경오염물질의 배출을 줄여주는 중온 아스팔트 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 일반 아스팔트 콘크리트의 안정도와 대등한 물성을 나타내는 것을 알 수 있으며, 시공시에 별도의 장비를 필요로 하지 않기 때문에 시공비용이 저렴하다.
S101 ; 아스팔트혼합액제조단계
S103 ; 가열단계
S105 ; 골재교반단계
S103 ; 가열단계
S105 ; 골재교반단계
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상기 아스팔트혼합액제조단계를 통해 제조된 아스팔트 혼합액을 60 내지 90℃의 온도로 가열하는 가열단계; 및
상기 가열단계를 통해 가열된 아스팔트 혼합액 100 중량부에 안산암, 석회암, 화강암 및 폐아스콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 입자크기가 1 내지 3 밀리미터인 골재 1500 내지 2500 중량부를 투입하고 교반하는 골재교반단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 중온 아스팔트 조성물의 제조방법.
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