KR101386116B1 - 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 교량지하차도부 신축이음재 시공방법 - Google Patents

고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 교량지하차도부 신축이음재 시공방법 Download PDF

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KR101386116B1
KR101386116B1 KR1020130152198A KR20130152198A KR101386116B1 KR 101386116 B1 KR101386116 B1 KR 101386116B1 KR 1020130152198 A KR1020130152198 A KR 1020130152198A KR 20130152198 A KR20130152198 A KR 20130152198A KR 101386116 B1 KR101386116 B1 KR 101386116B1
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KR
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sealant
expansion joint
asphalt
joint opening
elastic material
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KR1020130152198A
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문의성
김두병
오유진
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주식회사 로드씰
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/06—Arrangement, construction or bridging of expansion joints
    • E01D19/067—Flat continuous joints cast in situ
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
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Abstract

콘크리트 구조물과 상기 콘크리트 구조물 상부에 형성된 도로 포장층을 구비하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법에 있어서, 콘크리트 구조물에 소정을 폭을 가진 신축이음개구부를 형성시키고, 상기 도로 포장층에 상기 신축이음개구부에 대응하여 위치하고 상기 신축이음개구부보다 큰 폭을 갖는 블록을 형성하는 블록 형성 단계; 상기 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하는 제1 탄성재 삽입 단계; 상기 신축이음개구부와 상기 블럭의 모든 노출면에 프라이머를 도포한 후, 상기 프라이머 위에, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하고 상기 신축이음개구부에서 상기 탄성재 위 부분을 상기 실란트로 채우는 제1 실란트 도포 단계; 상기 실란트 위에 상기 신축이음개구부를 덮도록 지지판을 올려놓는 지지판 설치 단계; 상기 지지판이 외부에 노출되지 않도록 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 제2 실란트 도포 단계; 상기 블럭 내부를 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 혼합물로 채우는 혼합물층 형성 단계; 상기 혼합물층 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 제3 실란트 도포 단계; 상기 블럭으로부터 이격되어 위치하는 홈을 형성하는 홈 형성 단계; 상기 홈에 탄성재를 삽입하는 제2 탄성재 삽입 단계; 및 상기 홈의 내부에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 주입하는 홈 실란트 주입 단계를 포함하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법이 제공된다.

Description

고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 교량지하차도부 신축이음재 시공방법{Method for constructing expansion joint opening using asphalt-based silant}
산업화 및 인구증가에 따른 비약적인 교통수요 증가로 2004년 말 국내의 포장도로는 총 연장길이가 76,347km에 이르고 있으며, 지금도 많은 포장도로를 건설하고 있으며, 이에 따라 도로의 직선화를 위해 수많은 구조물과 포장도로가 건설 되고 있다.
포장도로 및 구조물의 시공 시에 사용되는 재료(콘크리트, 아스콘, 강재 등)는 온도변화, 건습변화, 풍압, 활하중 등에 의해 재료자체의 선팽창률에 의한 수축 및 팽창을 반복한다. 포장도로 및 구조물은 팽창 및 수축에 따른 균열 및 손상의 발생을 미연에 방지하기 위해서 적당한 간격으로 수축/팽창을 수용하는 공간(조인트 갭)을 만들고, 이를 보호하기 위해 충분한 신축량을 갖는 조인트라 불리는 신축이음(Joint=신축이음재)를 설치하고 있다.
특히, 포장도로 및 구조물의 신축이음부는 최근 여름철 UV(자외선)과 장마철의 수분에 대한 장시간 노출로 인해 내구성 저하와 사계절의 온도변화에 따른 수축/팽창과 차량이 통과함에 따라 그 자체 하중 및 충격에 의해 진동이 발생되어 미세균열이 발생하여 신축이음재와 분리가 발생하여 우수나 결로수 등으로 인해 구조물 상판에 침투하여 상판의 균열을 촉진시키고, 구조물 내구성 저하을 일으켜 구조물의 수명 단축 및 붕괴 위험을 초래할 수 있기 때문에 구조물의 신축율과 하중 및 충격을 흡수하여 구조물의 균열의 확대를 억제할 수 있는 물성을 지닌 신축이음재의 개발이 필요하다.
일반적으로, 교량지하차도부 구조물의 경우 교량 상판(또는 바닥판), 거더(girder), 교각, 교대 등과 같은 구성물의 팽창 및 수축을 수용하기 위해, 상판 사이에는 신축이음개구부을 형성시킨다. 상기 조인트 갭은 구조물의 팽창 및 수축시 상판이 서로 부딪히지 않도록 하여 상판의 파손을 방지하는 기능을 가진 중요한 부분이다. 보통의 경우, 신축이음개구부의 폭은 계절에 따라 팽창 및 수축을 반복하게 되는바, 겨울철엔 상판이 수축되어 확장되고 여름철엔 반대로 상판이 팽창 되어 감소한다.
교량지하차도부 구조물의 신축이음(조인트)을 시공하는 기술에는 신축이음부에 트랜스 플렉스 조인트, 핑거 조인트, 게이탑(GAI TOP) 조인트, 모듈라 조인트 등과 같은 신축이음장치를 설치하는 방법, 미리 성형된 고무 채움재(filler)를 접착제를 이용하여 끼워붙이는 방법, 다양한 종류의 고분자 실란트를 사용하는 방법 등이 있고, 오래 전에 사용되었던 것으로, 신축이음의 설치없이 아스팔트 또는 콘크리트 포장으로 연속 시공하는 방법 등이 있다.
여기서, 교량의 지간 또는 경간이 긴 장장대교량(長大橋梁)에서는 값이 상대적으로 비싸고, 설치방법이 복잡하며, 시공이 장시간이 요구되는 트랜스 플렉스 조 인트, 모노셀 조인트, 핑거 조인트, 모듈라 조인트 등의 신축이음장치가 사용된다.
교량지하차도부 구조물의 신설 또는 덧씌우기 포장시 신축이음 없이 연속 연속 포장방법에 의해 시공하는 경우, 활하중(또는 차량충격), 온도 변화, 풍압 등의 이유로 교량의 상판과 같은 상판가 반복적으로 팽창 및 수축 또는 진동하게 되면, 신축이음개구부 상부의 도로 포장층이 균열되고 결국은 함몰되어 도로 주행에 심각한 위험을 주게 된다.
이와 같은 도로파손 문제를 해결하기 위하여, 아스팔트 실란트를 사용하고 그것을 골재와 섞어 신축이음을 시공하는 기술은 미합중국 특허 제4,324,504호에 처음 소개된 바 있다. 이 특허에 소개된 아스팔트 실란트는 아스팔트, 폐타이어 고무분말, 가는 모래와 석회암 가루(석분)로 구성되어 있다. 그러나, 이 기술로 시공된 신축이음은 신축이음개구부에 가해지는 외부충격을 효과적으로 견디지 못하고, 신축이음부가 신축이음개구부 속으로 밀려 들어가 교량지하차도부 구조물의 파손과 신축이음부의 함몰을 초래하게 되고, 반복된 차량충격은 골재와 바인더의 결합을 끊어 결국 신축이음개구부의 손상을 가져오는 단점이 있다.
이런 단점을 극복하기 위한 최근 기술로는 미합중국 특허 제5,024,554호 및 대한민국특허 등록번호 제1999-187557호가 개시된 바 있다. 위 2가지 기술은 상호 유사한 것으로서, 강판, 알루미늄판 또는 구리판 등의 금속판을 신축이음부 바닥의 조인트 갭 상부에 사용하여 신축이음을 지지/보호하는 것을 특징으로 한다.
상기 미합중국 특허 제5,024,554호에서는 아스팔트에 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 삼블록 탄성체를 첨가하여 제조된 고분자 개질 아스팔트 실란트를 사용하고 있으며, 상기 대한민국 특허 제1999-187557호에서는 아스팔트에 폐타이어 고무분말과 클레이 충진제를 주성분으로 한 아스팔트 고무(asphalt rubber) 또는 폐타이어 고무분말 개질 아스팔트(crumble rubber modified asphlat) 실란트를 사용하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0403390호와 대한민국 등록특허 제10-0398509호는 아스팔트에 폐타이어 고무분말, 스티렌-공액디엔 블록 공중합체, 페놀수지를 포함하는 아스팔트 실란트를 사용하고 있다.
그러나, 기존의 기술에 의하면, 신도, 저온 유연성, 탄성 및 접착성 등과 같은 바인더로 사용되는 아스팔트 실란트의 물성이 ASTM D 6297을 만족하지 못하고, UV 및 수분에 대한 저항성이 명시되어 있지 않으므로 여름철에 강한 UV및 수분의 노출로 인해 산화되고 차량에 의한 반복적인 충격과 수축/팽창으로 인해 신축이음이 갈라져 손상, 함몰되는 등의 변형 문제가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1157063호는 도로구조물의 신축이음구조 및 이의 시공방법으로 신축이음부 블록 형성 단계; 유공관 설치 단계; 프리아머 도포 단계; 조인트 갭 상부에 유리섬유 설치 단계; 탄성이음재 충진단계; 탄성이음재 상부 표면 코팅 단계로 이루어 진다.
그러나 상기 특허는 지하로부터 유입되는 물을 외부로 배출하기 위하여 신축이음부의 신축이음개구부에 유공관을 설치였으나, 유공관은 신축이음개구부의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하는 신축작용을 할수 없어 신축이음개구부의 하부로 탈락하여 배수역할을 할 수 없을 수도 있다.
또한, 신축이음부의 모든면 즉, 양면 및 하부면의 방수처리 없이 탄성이음재를 설치하였기에 유공관을 설치하였으나, 신축이음부 하부에 방수가 되지 않아 물이 스며들어 신축이음재 손상을 일으킬 수 있으며, 유리섬유로 콘크리트 구조물 사이의 간극에 부착하는 방법은 탄성이음재 상부의 차량의 통행으로 인한 외력 즉, 교통량 윤하중의 충격을 분산시킬 수 없어 외부충격을 효과적으로 견디지 못하고, 신축이음부가 신축이음개구부 속으로 밀려 들어가 구조물의 파손과 탄성이음재의 함몰을 초래하게 되고, 반복된 차량충격은 골재와 바인더의 결합을 끊어 결국 신축이음개구부의 손상을 가져오는 단점이 있다.
또한, 상기 특허에서 사용되는 탄성이음재를 구성하는 열가소성 수지의 물성이 언급이 되지 않았고, UV 및 수분에 대한 저항성이 명시되어 있지 않으므로 여름철에 강한 UV및 수분의 노출로 인해 산화되고 차량에 의한 반복적인 충격과 수축/팽창으로 인해 신축이음이 갈라져 손상, 함몰되는 등의 변형 문제가 발생하는 문제점이 있다.
산업화 및 인구증가에 따른 비약적인 교통수요 증가로 2004년 말 국내의 포장도로는 총 연장길이가 76,347km에 이르고 있으며, 지금도 많은 포장도로를 건설하고 있으며, 이에 따라 도로의 직선화를 위해 수많은 구조물과 포장도로가 건설 되고 있다.
포장도로 및 구조물의 시공 시에 사용되는 재료(콘크리트, 아스콘, 강재 등)는 온도변화, 건습변화, 풍압, 활하중 등에 의해 재료자체의 선팽창률에 의한 수축 및 팽창을 반복한다. 포장도로 및 구조물은 팽창 및 수축에 따른 균열 및 손상의 발생을 미연에 방지하기 위해서 적당한 간격으로 수축/팽창을 수용하는 공간(조인트 갭)을 만들고, 이를 보호하기 위해 충분한 신축량을 갖는 조인트라 불리는 신축이음(Joint=신축이음재)를 설치하고 있다.
특히, 포장도로 및 구조물의 신축이음부는 최근 여름철 UV(자외선)과 장마철의 수분에 대한 장시간 노출로 인해 내구성 저하와 사계절의 온도변화에 따른 수축/팽창과 차량이 통과함에 따라 그 자체 하중 및 충격에 의해 진동이 발생되어 미세균열이 발생하여 신축이음재와 분리가 발생하여 우수나 결로수 등으로 인해 구조물 상판에 침투하여 상판의 균열을 촉진시키고, 구조물 내구성 저하을 일으켜 구조물의 수명 단축 및 붕괴 위험을 초래할 수 있기 때문에 구조물의 신축율과 하중 및 충격을 흡수하여 구조물의 균열의 확대를 억제할 수 있는 물성을 지닌 신축이음재의 개발이 필요하다.
일반적으로, 교량지하차도부 구조물의 경우 교량 상판(또는 바닥판), 거더(girder), 교각, 교대 등과 같은 구성물의 팽창 및 수축을 수용하기 위해, 상판 사이에는 신축이음개구부(Expansion joint opening)을 형성시킨다. 상기 조인트 갭은 구조물의 팽창 및 수축시 상판이 서로 부딪히지 않도록 하여 상판의 파손을 방지하는 기능을 가진 중요한 부분이다. 보통의 경우, 신축이음개구부의 폭은 계절에 따라 팽창 및 수축을 반복하게 되는바, 겨울철엔 상판이 수축되어 확장되고 여름철엔 반대로 상판이 팽창 되어 감소한다.
교량지하차도부 구조물의 신축이음(조인트)을 시공하는 기술에는 신축이음부에 트랜스 플렉스 조인트, 핑거 조인트, 게이탑(GAI TOP) 조인트, 모듈라 조인트 등과 같은 신축이음장치를 설치하는 방법, 미리 성형된 고무 채움재(filler)를 접착제를 이용하여 끼워붙이는 방법, 다양한 종류의 고분자 실란트를 사용하는 방법 등이 있고, 오래 전에 사용되었던 것으로, 신축이음의 설치없이 아스팔트 또는 콘크리트 포장으로 연속 시공하는 방법 등이 있다.
여기서, 교량의 지간 또는 경간이 긴 장장대교량(長大橋梁)에서는 값이 상대적으로 비싸고, 설치방법이 복잡하며, 시공이 장시간이 요구되는 트랜스 플렉스 조 인트, 모노셀 조인트, 핑거 조인트, 모듈라 조인트 등의 신축이음장치가 사용된다.
교량지하차도부 구조물의 신설 또는 덧씌우기 포장시 신축이음 없이 연속 연속 포장방법에 의해 시공하는 경우, 활하중(또는 차량충격), 온도 변화, 풍압 등의 이유로 교량의 상판과 같은 상판가 반복적으로 팽창 및 수축 또는 진동하게 되면, 신축이음개구부 상부의 도로 포장층이 균열되고 결국은 함몰되어 도로 주행에 심각한 위험을 주게 된다.
이와 같은 도로파손 문제를 해결하기 위하여, 아스팔트 실란트를 사용하고 그것을 골재와 섞어 신축이음을 시공하는 기술은 미합중국 특허 제4,324,504호에 처음 소개된 바 있다. 이 특허에 소개된 아스팔트 실란트는 아스팔트, 폐타이어 고무분말, 가는 모래와 석회암 가루(석분)로 구성되어 있다. 그러나, 이 기술로 시공된 신축이음은 신축이음개구부에 가해지는 외부충격을 효과적으로 견디지 못하고, 신축이음부가 신축이음개구부 속으로 밀려 들어가 교량지하차도부 구조물의 파손과 신축이음부의 함몰을 초래하게 되고, 반복된 차량충격은 골재와 바인더의 결합을 끊어 결국 신축이음개구부의 손상을 가져오는 단점이 있다.
이런 단점을 극복하기 위한 최근 기술로는 미합중국 특허 제5,024,554호 및 대한민국특허 등록번호 제1999-187557호가 개시된 바 있다. 위 2가지 기술은 상호 유사한 것으로서, 강판, 알루미늄판 또는 구리판 등의 금속판을 신축이음부 바닥의 조인트 갭 상부에 사용하여 신축이음을 지지/보호하는 것을 특징으로 한다.
상기 미합중국 특허 제5,024,554호에서는 아스팔트에 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 삼블록 탄성체를 첨가하여 제조된 고분자 개질 아스팔트 실란트를 사용하고 있으며, 상기 대한민국 특허 제1999-187557호에서는 아스팔트에 폐타이어 고무분말과 클레이 충진제를 주성분으로 한 아스팔트 고무(asphalt rubber) 또는 폐타이어 고무분말 개질 아스팔트(crumble rubber modified asphlat) 실란트를 사용하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0403390호와 대한민국 등록특허 제10-0398509호는 아스팔트에 폐타이어 고무분말, 스티렌-공액디엔 블록 공중합체, 페놀수지를 포함하는 아스팔트 실란트를 사용하고 있다.
그러나, 기존의 기술에 의하면, 신도, 저온 유연성, 탄성 및 접착성 등과 같은 바인더로 사용되는 아스팔트 실란트의 물성이 ASTM D 6297을 만족하지 못하고, UV 및 수분에 대한 저항성이 명시되어 있지 않으므로 여름철에 강한 UV및 수분의 노출로 인해 산화되고 차량에 의한 반복적인 충격과 수축/팽창으로 인해 신축이음이 갈라져 손상, 함몰되는 등의 변형 문제가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1157063호는 도로구조물의 신축이음구조 및 이의 시공방법으로 신축이음부 블록 형성 단계; 유공관 설치 단계; 프리아머 도포 단계; 조인트 갭 상부에 유리섬유 설치 단계; 탄성이음재 충진단계; 탄성이음재 상부 표면 코팅 단계로 이루어 진다.
그러나 상기 특허는 지하로부터 유입되는 물을 외부로 배출하기 위하여 신축이음부의 신축이음개구부에 유공관을 설치였으나, 유공관은 신축이음개구부의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하는 신축작용을 할수 없어 신축이음개구부의 하부로 탈락하여 배수역할을 할 수 없을 수도 있다.
또한, 신축이음부의 모든면 즉, 양면 및 하부면의 방수처리 없이 탄성이음재를 설치하였기에 유공관을 설치하였으나, 신축이음부 하부에 방수가 되지 않아 물이 스며들어 신축이음재 손상을 일으킬 수 있으며, 유리섬유로 콘크리트 구조물 사이의 간극에 부착하는 방법은 탄성이음재 상부의 차량의 통행으로 인한 외력 즉, 교통량 윤하중의 충격을 분산시킬 수 없어 외부충격을 효과적으로 견디지 못하고, 신축이음부가 신축이음개구부 속으로 밀려 들어가 구조물의 파손과 탄성이음재의 함몰을 초래하게 되고, 반복된 차량충격은 골재와 바인더의 결합을 끊어 결국 신축이음개구부의 손상을 가져오는 단점이 있다.
또한, 상기 특허에서 사용되는 탄성이음재를 구성하는 열가소성 수지의 물성이 언급이 되지 않았고, UV 및 수분에 대한 저항성이 명시되어 있지 않으므로 여름철에 강한 UV및 수분의 노출로 인해 산화되고 차량에 의한 반복적인 충격과 수축/팽창으로 인해 신축이음이 갈라져 손상, 함몰되는 등의 변형 문제가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 내후성, 균열 추종성, 저온유연성, 내열성, 접착성, 감온성이 뛰어난 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.
스티렌계블록 공중합체로 개질된 개질아스팔트에 열가소성 탄성체, 연화제, 기능성 접착 촉진제, UV안정제, 점도강하제, 폐타이어 고무분말을 적용하여 기온변화가 크고 일교차가 심한 지역과 여름철의 강한 자외선이나 장마철의 수분에 장시간 노출시에도 사용할 수 있도록 내후성, 내열성, 접착성 및 저온유연성이 우수한 고부착 및 내후성 아스팔트게 실란트 조성물을 개발할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 최근 국내 기후변화에 적용 가능한 내후성, 저온유연성, 접착성, 내열성, 감온성등 물성이 포함하는 ASTM D 6297을 만족하여 자외선, 온도변화에 따른 수축/팽창 및 우수등에 내구성이 취약한 교량 및 지하차도부에 포장도로 및 토목구조물의 팽창 및 수축에 따른 균열 및 손상의 발생을 미연에 방지하기 위해서 적당한 간격으로 수축/팽창을 수용하는 공간(신축이음개구부)상부에 신축이음재를 설치할 블록을 형성하고, 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하고, 형성된 블록의 모든면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트을 코팅하고, 지지판(Traffic bearing plate)을 설치하며, 지지판 상부에 다시 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트을 코팅 및 접착시켜 고정시킨 다음, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조골재를 미리 혼합한 것을 포설하여 진동 다짐기로 다진후 상부에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트을 코팅을 해줌으로써 마무리 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재를 설치하는 과정중 신축이음개구부에 탄성재 삽입은 신축이음개구부 단면에서 주입되는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 필요 이상의 깊이로 들어가 신축이음개구부 하면에 부착되는 것을 사전에 방지하고 신축이음개구부의 수축/팽창에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트의 체적 변화를 감당할 공간을 확보하는 것이다.
다시 말하면, 신축이음개구부에 본 발명에서와 같은 탄성재를 삽입하지 않고 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트만을 사용함으로써, 신축이음개구부 양면과 하부면에 즉, 3면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 부착됨으로써 신축이음개구부의 수축/팽창시 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 자체에 지나치게 큰 전단 응력이 발생하게 하여 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 자체의 인장 파괴가 발생할 수 있다.
또한, 지하차도 구조물은 신축이음개구부으로 침투되는 지하 및 지상의 물이 삽입된 탄성재에 의해 형성된 배수로로 배출 된다.
따라서, 구조물의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하고, 차량이 통과함에 따른 하중 및 충격을 흡수 및 지하구조물의 신축이음개구부으로 침투되는 지하 및 지상의 물이 삽입된 탄성재에 의해 형성된 배수로로 배출 되어 구조물의 내구성 및 수명연장에 기여할 수 있는 고부착 및 내후성 아스팔트계 실란트를 이용한 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 및 이의 시공방법을 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 및 이의 시공방법은 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용하여 시공하는 것을 특징으로 한다. 이로서, 햇볕에 의한 자외선(UV)과 제설제, 바닷물, 산성비등의 알칼리, 산에 대한 내구성이 뛰어나며 구조물의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하고, 차량이 통과함에 따른 하중 및 충격을 흡수 및 지하구조물의 신축이음개구부으로 침투되는 지하 및 지상의 물이 삽입된 탄성재에 의해 형성된 배수로로 배출 되어 구조물의 내구성 증가 및 신축이음부와 포장층의 완벽한 일체화로 인해 주행 시 평탄성이 확보됨으로써 교량지하차도 구조물 및 포장층의 수명연장에 기여할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법에 따라 시공된 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음부가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 신축이음개구부(신축이음개구부)가 형성된 콘크리트 구조물(교량에서는 콘크리트 바닥판, 지하차도에서는 콘크리트 지하구조물)과, 콘크리트 구조물 위에 위치하고 신축이음개구부의 위에 마련되는 신축이음재에 의해 연결되는 아스팔트 포장층이 도시되어 있다.
도 10 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법이 순서도로서 도시되어 있으며, 도 2 내지 도 9에는 각 단계에 따른 시공 상태가 도시되어 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법은, 신축이음개구부(신축이음개구부)를 형성시키고 신축이음개구부의 상부에 위치하는 도로 포장층에 소정의 폭과 깊이를 갖는 블럭을 형성시키는 단계(이하, 블럭 형성 단계라 함)와, 상기 형성된 블럭의 먼지, 수분 등 이물질을 제거하는 단계(이하, 블럭 이물질 제거 단계라 함)와, 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하는 단계(이하, 제1 탄성재 삽입 단계라 함)와, 상기 블록의 모든 노출면 및 상기 신축이음개구부의 면에 접착력 증대를 위해 프라이머 도포 및 건초 후 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 도포 작업 단계(이하, 제1 실란트 도포 단계라 함)와, 지지판(Traffic bearing plate)을 상기 실란트가 도포된 신축이음개구부의 상부에 설치하는 단계(이하, 지지판 설치 단계라 함)와, 상기 지지판의 상면 및 측면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포시키는 단계(이하, 제2 실란트 도포 단계라 함)와, 상기 블록에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 소정 두께의 혼합물층을 형성시키는 단계(이하, 혼합물층 형성 단계라 함)와, 상기 혼합물층이 도로 포장면과 동일평면이 되도록 진동 다짐기를 이용하여 상기 최종 혼합물층을 다져서 굳히는 단계(이하, 혼합물 굳힘 단계라 함)와, 상기 굳혀진 최종 혼합물층의 표면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하여 평탄화 하는 신축이음재 시공 완료 단계(이하, 제3 실란트 도포 단계라 함)와, 상기 설치된 신축이음재의 연결된 포장도로의 소정의 길이 만큼 떨어지게 컷터기를 이용하여 컷팅하여 홈을 형성하는 단계(이하, 홈 형성 단계라 함)와, 상기 형성된 홈의 먼지, 수분 등 이물질을 제거하는 단계(이하, 홈 이물질 제거 단계라 함)와, 상기 형성된 홈의 접착력 증대를 위해 프라이머를 도포하는 단계(이하, 프라이머 도포 단계라 함)와, 포장도로 및 지하구조물에서 침투되는 지하 및 지상의 물을 배출하기 위한 배수 공간을 확보하기 위해 상기 형성된 홈에 탄성재를 삽입하는 단계(이하, 제2 탄성재 삽입 단계라 함)와, 상기 홈에 도로포장면과 동일 평면을 이루도록 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 주입시키는 시공 완료 단계(이하, 홈 실란트 주입 단계라 함)를 포함한다.
도 2에는 블럭 형성 단계와 홈 형성 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 블럭 형성 단계와 홈 형성 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 2를 참조하면, 콘크리트 구조물(CC) 위에 도로 포장층(AC)이 형성되어 있다. 콘크리트 구조물(CC)의 길이방향 중간에는 소정의 폭을 가진 빈 공간인 신축이음개구부(신축이음개구부)(10)가 형성되어 있으며, 도로 포장층(AC)의 길이방향 중간에는 소정의 폭을 가진 빈 공간인 블록(11)과 홈(12)이 형성되어 있다. 블록(11)은 신축이음개구부(10)의 상부에 위치하며 신축이음개구부(10) 보다 큰 폭을 갖는다. 홈(12)은 신축이음개구부(10)로부터 일정거리 이격되어서 신축이음개구부(10)와 평행하게 연장되도록 형성된다. 홈(12)은 커터기와 같은 장비를 이용하여 형성될 수 있다. 홈(12)은 도로 포장층(AC)을 지나 콘트리트 구조물(CC)의 일부까지 형성된다. 본 실시예에서 홈(12)의 폭은 1 내지 4cm, 깊이 8-10cm인 것으로 설명한다. 본 실시예에서는 블록 형성 단계와 홈 형성 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 블록 형성 단계는 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 홈 형성 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
블럭 이물질 제거 단계와 홈 이물질 제거 단계는 동시에 수행될 수 있다. 하지만, 이와는 달리 블럭 이물질 제거 단계는 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 홈 이물질 제거 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 3에는 제1 탄성재 삽입 단계와 제2 탄성재 삽입 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제1 탄성재 삽입 단계와 제2 탄성재 삽입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 3을 참조하면, 탄성재(13)가 신축이음개구부(10)와 홈(12)에 각각 삽입되어 있다. 탄성재(13)의 크기는 신축이음개구부(10)의 폭과 홈(12)의 폭에 대응하여 적절한 것이 사용될 수 있다. 탄성재(13)로는 포장도로 및 지하구조물에서 침투되는 지하 및 지상의 물을 배출하기 위한 배수 공간을 확보하기 위해 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41kgf/ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06kgf/ 이상, 압축회복률 90% 이상 및 압축변형률 5% 이하의 물성을 지닌 것이 사용된다. 탄성재(13)는 삽입되기 전 비압축 상태에서의 직경이 삽입된 후의 직경보다 20-30% 큰 것이 바람직하다. 탄성재(13)는 도포되는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 신축이음개구부(10)와 홈(12)에 필요 이상의 깊이로 들어가서 수축/팽창에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트의 체적 변화를 감당할 공간을 확보한다. 본 실시예에서는 제1 탄성재 삽입 단계와 제2 탄성재 삽입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제1 탄성재 삽입 단계는 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 제2 탄성 삽입 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 4에는 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정과 홈에 대한 프라이머 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정과 홈에 대한 프라이머 도포 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 4를 참조하면, 블럭(11)과 신축이음개구부(10)에서 외부로 노출되는 모든 면과 홈(12)에서 외부로 노출된 모든 면에 프라이머(14)가 도포되어 있다. 프라이머 도포에 의해 접착력이 증대된다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정과 홈에 대한 프라이머 도포 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정은 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 홈에 대한 프라이머 도포 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 5에는 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정과 홈 실란트 주입 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정과 홈 실란트 주입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 5를 참조하면, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트(15)가 신축이음개구부(10)와 블록(11)에서 프라이머(14) 위에 도포된다. 신축이음개구부(10)에서 탄성재(13)에 의해 나누어진 두 부분 중 위 부분은 실란트(15)로 가득 채워진다. 홈(12)에는 실란트(15)가 주입된다. 홈(12)에서 탄성재(13)에 의해 나누어지는 두 부분 중 위 부분은 실란트(15)로 가득 채워진다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정과 홈 실란트 주입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정은 신축이음재 시공 단계에서 수행되고 홈 실란트 주입 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 6에는 지지판 설치 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 신축이음개구부(10)를 완전히 덮을 수 있는 크기를 갖는 지지판(16)이 신축이음개구부(10) 위치에 대응하여 실란트(15) 위에 놓인다. 지지판(16)은 신축이음개구부(10)에 가해지는 외부 충격 즉, 차량에 의한 전단 하중을 분산시킨다. 지지판(16)은 가스 토치와 같은 열을 이용하여 모든 면에 부착된 이물질 및 수분이 제거된 후에 실란트(15) 위에 설치된다.
도 7에는 제2 실란트 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 지지판(16)의 상면과 에지부에 도포된다. 그에 따라, 지지판(16)은 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트에 의해 외부로 노출되지 않는다.
도 8에는 혼합물 형성 단계와 혼합물 굳힘 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 혼합물(17)이 블록(11) 내에 채워져 있으며, 상면은 도로 포장층(AC)의 상면과 일치한다. 혼합물(17)은 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 것으로서, 진동 다짐기를 이용하여 층을 이루면서 쌓여서 형성된다.
도 9에는 제3 실란트 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 혼합물(17) 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트(18)가 도포되고 평탄화 된다.
본 발명은 콘크리트 구조물과 상기 콘크리트 구조물 상부에 형성된 도로 포장층을 구비하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법에 있어서, 콘크리트 구조물에 소정을 폭을 가진 신축이음개구부를 형성시키고, 상기 도로 포장층에 상기 신축이음개구부에 대응하여 위치하고 상기 신축이음개구부보다 큰 폭을 갖는 블록을 형성하는 블록 형성 단계; 상기 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하는 제1 탄성재 삽입 단계; 상기 신축이음개구부와 상기 블럭의 모든 노출면에 프라이머를 도포한 후, 상기 프라이머 위에, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하고 상기 신축이음개구부에서 상기 탄성재 위 부분을 상기 실란트로 채우는 제1 실란트 도포 단계; 상기 실란트 위에 상기 신축이음개구부를 덮도록 지지판을 올려놓는 지지판 설치 단계; 상기 지지판이 외부에 노출되지 않도록 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 제2 실란트 도포 단계; 상기 블럭 내부를 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 혼합물로 채우는 혼합물층 형성 단계; 상기 혼합물층 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 제3 실란트 도포 단계; 상기 블럭으로부터 이격되어 위치하는 홈을 형성하는 홈 형성 단계;상기 홈에 탄성재를 삽입하는 제2 탄성재 삽입 단계; 및상기 홈의 내부에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 주입하는 홈 실란트 주입 단계를 포함하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 탄성재는 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41kgf/ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06kgf/ 이상, 압축회복률 90% 이상 및 압축변형률 5% 이하의 물성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 홈의 폭은 1 내지 4cm이고 깊이는 8 내지 10cm이며, 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는, 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트 40-70중량%, 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer) 3-10중량%, 연화제 1-10중량%, 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter) 0.5-3중량%, UV안정제 0.5-3중량%, 점도강하제 0.5-5중량%, 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하며,
상기 UV안정제는 하기의 화학식을 갖는다.
[화학식 1]
Figure 112013112387257-pat00001
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트을 이용한 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 및 이의 시공방법은 포장도로의 내구성 향상을 위한 가열식 아스팔트계 실란트는 UV안정제, 기능성 접착촉진제, 연화제의 적절한 적용으로 햇볕에 의한 자외선(UV)과 제설제, 바닷물, 산성비등의 알칼리, 산에 대한 내구성이 뛰어나며 구조물의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하고, 차량이 통과함에 따른 하중 및 충격을 흡수 및 지하구조물의 신축이음개구부으로 침투되는 지하 및 지상의 물이 삽입된 탄성재에 의해 형성된 배수로로 배출 되어 구조물의 내구성 증가 및 신축이음부와 포장층의 완벽한 일체화로 인해 주행 시 평탄성이 확보됨으로써 교량 구조물 및 포장층의 수명연장에 기여 하고 용이하게 유지관리를 할 수 있는 효과 있다.
또한, 점도강하제, 페타이어 고무분말의 적절한 적용으로 아스팔트계 실란트의 용융온도를 시간을 줄여 유류비 절감, 시공시간 및 시공후 교통개발 시간 단축으로 시공비 절감 효과와 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법에 따라 시공된 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음부가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 10(10a-10c) 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법이 순서도로서 도시되어 있으며, 도 2 내지 도 9에는 각 단계에 따른 시공 상태가 도시된 도면이다.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 스티렌계블록 공중합체로 개질된 개질아스팔트에 열가소성 탄성체, 연화제, 기능성 접착 촉진제, UV안정제, 점도강하제, 폐타이어 고무분말을 적용하여 기온변화가 크고 일교차가 심한 지역과 여름철의 강한 자외선이나 장마철의 수분에 장시간 노출시에도 사용할 수 있도록 내후성, 내열성, 접착성 및 저온유연성이 우수한 고부착 및 내후성 아스팔트게 실란트 조성물을 개발하고, 이를 이용하여 신축이음재를 교량 등의 신축이음부에 시공한다.
따라서, 본 발명은 최근 국내 기후변화에 적용 가능한 내후성, 저온유연성, 접착성, 내열성, 감온성등 물성이 포함하는 ASTM D 6297을 만족하여 자외선, 온도변화에 따른 수축/팽창 및 우수등에 내구성이 취약한 교량 및 지하차도부에 포장도로 및 토목구조물의 팽창 및 수축에 따른 균열 및 손상의 발생을 미연에 방지하기 위해서 적당한 간격으로 수축/팽창을 수용하는 공간(신축이음개구부)상부에 신축이음재를 설치할 블록을 형성하고, 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하고, 형성된 블록의 모든면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트을 코팅하고, 지지판(Traffic bearing plate)을 설치하며, 지지판 상부에 다시 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 코팅 및 접착시켜 고정시킨 다음, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조골재를 미리 혼합한 것을 포설하여 진동 다짐기로 다진후 상부에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트을 코팅을 해줌으로써 마무리 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재를 설치하는 과정중 신축이음개구부에 탄성재 삽입은 신축이음개구부 단면에서 주입되는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 필요 이상의 깊이로 들어가 신축이음개구부 하면에 부착되는 것을 사전에 방지하고 신축이음개구부의 수축/팽창에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트의 체적 변화를 감당할 공간을 확보하는 것이다.
다시 말하면, 신축이음개구부에 본 발명에서와 같은 탄성재를 삽입하지 않고 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트만을 사용함으로써, 신축이음개구부 양면과 하부면에 즉, 3면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 부착됨으로써 신축이음개구부의 수축/팽창시 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 자체에 지나치게 큰 전단 응력이 발생하게 하여 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 자체의 인장 파괴가 발생할 수 있다.
또한, 지하차도 구조물은 신축이음개구부으로 침투되는 지하 및 지상의 물이 삽입된 탄성재에 의해 형성된 배수로로 배출 된다.
따라서, 구조물의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하고, 차량이 통과함에 따른 하중 및 충격을 흡수 및 지하구조물의 신축이음개구부으로 침투되는 지하 및 지상의 물이 삽입된 탄성재에 의해 형성된 배수로로 배출 되어 구조물의 내구성 및 수명연장에 기여할 수 있는 고부착 및 내후성 아스팔트계 실란트를 이용한 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 및 이의 시공방법을 제공한다.
이하 도면을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신축이음부 시공방법을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법에 따라 시공된 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음부가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 신축이음개구부(신축이음개구부)가 형성된 콘크리트 구조물(교량에서는 콘크리트 바닥판, 지하차도에서는 콘크리트 지하구조물)과, 콘크리트 구조물 위에 위치하고 신축이음개구부의 위에 마련되는 신축이음재에 의해 연결되는 아스팔트 포장층이 도시되어 있다.
도 10(10a-10c) 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법이 순서도로서 도시되어 있으며, 도 2 내지 도 9에는 각 단계에 따른 시공 상태가 도시되어 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음 시공 방법은, 신축이음개구부(신축이음개구부)를 형성시키고 신축이음개구부의 상부에 위치하는 도로 포장층에 소정의 폭과 깊이를 갖는 블럭을 형성시키는 단계(이하, 블럭 형성 단계라 함)와, 상기 형성된 블럭의 먼지, 수분 등 이물질을 제거하는 단계(이하, 블럭 이물질 제거 단계라 함)와, 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하는 단계(이하, 제1 탄성재 삽입 단계라 함)와, 상기 블록의 모든 노출면 및 상기 신축이음개구부의 면에 접착력 증대를 위해 프라이머 도포 및 건초 후 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 도포 작업 단계(이하, 제1 실란트 도포 단계라 함)와, 지지판(Traffic bearing plate)을 상기 실란트가 도포된 신축이음개구부의 상부에 설치하는 단계(이하, 지지판 설치 단계라 함)와, 상기 지지판의 상면 및 측면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포시키는 단계(이하, 제2 실란트 도포 단계라 함)와, 상기 블록에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 소정 두께의 혼합물층을 형성시키는 단계(이하, 혼합물층 형성 단계라 함)와, 상기 혼합물층이 도로 포장면과 동일평면이 되도록 진동 다짐기를 이용하여 상기 최종 혼합물층을 다져서 굳히는 단계(이하, 혼합물 굳힘 단계라 함)와, 상기 굳혀진 최종 혼합물층의 표면에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하여 평탄화 하는 신축이음재 시공 완료 단계(이하, 제3 실란트 도포 단계라 함)와, 상기 설치된 신축이음재의 연결된 포장도로의 소정의 길이 만큼 떨어지게 컷터기를 이용하여 컷팅하여 홈을 형성하는 단계(이하, 홈 형성 단계라 함)와, 상기 형성된 홈의 먼지, 수분 등 이물질을 제거하는 단계(이하, 홈 이물질 제거 단계라 함)와, 상기 형성된 홈의 접착력 증대를 위해 프라이머를 도포하는 단계(이하, 프라이머 도포 단계라 함)와, 포장도로 및 지하구조물에서 침투되는 지하 및 지상의 물을 배출하기 위한 배수 공간을 확보하기 위해 상기 형성된 홈에 탄성재를 삽입하는 단계(이하, 제2 탄성재 삽입 단계라 함)와, 상기 홈에 도로포장면과 동일 평면을 이루도록 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 주입시키는 시공 완료 단계(이하, 홈 실란트 주입 단계라 함)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는, 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트 40-70중량%, 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer) 3-10중량%, 연화제 1-10중량%, 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter) 0.5-3중량%, UV안정제 0.5-3중량%, 점도강하제 0.5-5중량%, 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하며,상기 UV안정제는 하기의 화학식을 갖는다.
[화학식 1]
Figure 112013112387257-pat00002
상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물의 각 성분은 이하 다시 설명된다.
도 2에는 블럭 형성 단계와 홈 형성 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 블럭 형성 단계와 홈 형성 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 2를 참조하면, 콘크리트 구조물(CC) 위에 도로 포장층(AC)이 형성되어 있다. 콘크리트 구조물(CC)의 길이방향 중간에는 소정의 폭을 가진 빈 공간인 신축이음개구부(신축이음개구부)(10)가 형성되어 있으며, 도로 포장층(AC)의 길이방향 중간에는 소정의 폭을 가진 빈 공간인 블록(11)과 홈(12)이 형성되어 있다. 블록(11)은 신축이음개구부(10)의 상부에 위치하며 신축이음개구부(10) 보다 큰 폭을 갖는다. 홈(12)은 신축이음개구부(10)로부터 일정거리 이격되어서 신축이음개구부(10)와 평행하게 연장되도록 형성된다. 홈(12)은 커터기와 같은 장비를 이용하여 형성될 수 있다. 홈(12)은 도로 포장층(AC)을 지나 콘트리트 구조물(CC)의 일부까지 형성된다. 본 실시예에서 홈(12)의 폭은 1 내지 4cm, 깊이 8-10cm인 것으로 설명한다. 본 실시예에서는 블록 형성 단계와 홈 형성 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 블록 형성 단계는 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 홈 형성 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
블럭 이물질 제거 단계와 홈 이물질 제거 단계는 동시에 수행될 수 있다. 하지만, 이와는 달리 블럭 이물질 제거 단계는 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 홈 이물질 제거 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 3에는 제1 탄성재 삽입 단계와 제2 탄성재 삽입 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제1 탄성재 삽입 단계와 제2 탄성재 삽입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 3을 참조하면, 탄성재(13)가 신축이음개구부(10)와 홈(12)에 각각 삽입되어 있다. 탄성재(13)의 크기는 신축이음개구부(10)의 폭과 홈(12)의 폭에 대응하여 적절한 것이 사용될 수 있다. 탄성재(13)로는 포장도로 및 지하구조물에서 침투되는 지하 및 지상의 물을 배출하기 위한 배수 공간을 확보하기 위해 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41kgf/ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06kgf/ 이상, 압축회복률 90% 이상 및 압축변형률 5% 이하의 물성을 지닌 것이 사용된다. 탄성재(13)는 삽입되기 전 비압축 상태에서의 직경이 삽입된 후의 직경보다 20-30% 큰 것이 바람직하다. 탄성재(13)는 도포되는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 신축이음개구부(10)와 홈(12)에 필요 이상의 깊이로 들어가서 수축/팽창에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트의 체적 변화를 감당할 공간을 확보한다. 본 실시예에서는 제1 탄성재 삽입 단계와 제2 탄성재 삽입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제1 탄성재 삽입 단계는 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 제2 탄성 삽입 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 4에는 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정과 홈에 대한 프라이머 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정과 홈에 대한 프라이머 도포 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 4를 참조하면, 블럭(11)과 신축이음개구부(10)에서 외부로 노출되는 모든 면과 홈(12)에서 외부로 노출된 모든 면에 프라이머(14)가 도포되어 있다. 프라이머 도포에 의해 접착력이 증대된다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정과 홈에 대한 프라이머 도포 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제1 실란트 도포 단계에서 프라이머가 도포되는 과정은 신축이음재 시공 단계에서 수행되고, 홈에 대한 프라이머 도포 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 5에는 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정과 홈 실란트 주입 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정과 홈 실란트 주입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명한다. 도 5를 참조하면, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트(15)가 신축이음개구부(10)와 블록(11)에서 프라이머(14) 위에 도포된다. 신축이음개구부(10)에서 탄성재(13)에 의해 나누어진 두 부분 중 위 부분은 실란트(15)로 가득 채워진다. 홈(12)에는 실란트(15)가 주입된다. 홈(12)에서 탄성재(13)에 의해 나누어지는 두 부분 중 위 부분은 실란트(15)로 가득 채워진다. 본 실시예에서는 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정과 홈 실란트 주입 단계가 동시에 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제1 실란트 도포 단계에서 실란트가 도포되는 과정은 신축이음재 시공 단계에서 수행되고 홈 실란트 주입 단계는 신축이음재 시공 단계가 완료된 후에 별도의 공정으로 수행될 수도 있다.
도 6에는 지지판 설치 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 신축이음개구부(10)를 완전히 덮을 수 있는 크기를 갖는 지지판(16)이 신축이음개구부(10) 위치에 대응하여 실란트(15) 위에 놓인다. 지지판(16)은 신축이음개구부(10)에 가해지는 외부 충격 즉, 차량에 의한 전단 하중을 분산시킨다. 지지판(16)은 가스 토치와 같은 열을 이용하여 모든 면에 부착된 이물질 및 수분이 제거된 후에 실란트(15) 위에 설치된다.
도 7에는 제2 실란트 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 지지판(16)의 상면과 에지부에 도포된다. 그에 따라, 지지판(16)은 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트에 의해 외부로 노출되지 않는다.
도 8에는 혼합물 형성 단계와 혼합물 굳힘 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 혼합물(17)이 블록(11) 내에 채워져 있으며, 상면은 도로 포장층(AC)의 상면과 일치한다. 혼합물(17)은 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 것으로서, 진동 다짐기를 이용하여 층을 이루면서 쌓여서 형성된다.
도 9에는 제3 실란트 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 혼합물(17) 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트(18)가 도포되고 평탄화 된다.
본 발명의 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 및 이의 시공방법에 사용되는 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는;
(a) 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔 40-70중량%에 연화제 1-10중량%, 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter) 0.5-3중량%, UV안정제 05.-3중량%, 점도강하제 0.5-5중량%를 부가하여 140-170의 온도에서 혼합시키는 단계; 및
(b) 상기 혼합물에 TPE 3-10중량%, 폐타이어 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 부가하여 150-180의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22)는 일반 아스팔트(AP-5)의 비해 아스팔트 씰코팅재의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형 문제를, 신율은 외부 충격에 의해 크랙 및 파손 발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22)의 함량은 40-70중량%가 바람직하며, 40중량%미만이면 함량이 너무 적어 접착 불량을 초래하며, 70중량%를 초과하면 강도, 접착력은 증가하나, 저온 취성이 증가하며 내열성이 나빠지는 결과를 초래한다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트에 사용되는 포장도로 및 구조물과 접착력을 증대시키는 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter)는 cyclic alkylaminoamidine를 적용하였으며 극성을 띠는 물체와 무극성인 아스팔트 사이에 접착 촉진제 역할을 하여 포장도로 접착면과의 접착력을 증대시켜준다.
상기 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter)의 함량은 0.5-3중량%이고 0.5중량% 미만이면 접착촉진 효과가 거의 없고, 3중량% 초과하면 아스팔트의 탄성과 신율이 저하되는 문제점이 발생된다.
또한, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 자외선에 의한 산화를 방지하기 위하여 UV안정제를 첨가한다.
상기 UV 안정제는 하기 화학식을 가지며, 화학명은
2-(2-Hydroxy-3,5-di(1,1-dimethylbenyl)phenyl]-2H-benzotriazole 를 적용 하였으며
[화학식 1]
Figure 112013112387257-pat00003
자외선(UV)에 의한 산화는 입사되는 빛은 표면에서 반사되거나 Polymer 내부로 산란 또는 흡수된다. 광화학의 제1법칙(grottus-draper)에 따르면 효과적으로 흡수된 빛의 일부분이 광화학적 변형 즉 degradation을 일으킨다.
이중결합(chromophores)의 존재하에서는 이 흡수가 더 긴 파장 쪽으로 옮겨진다. 이것은 탄소와 다른 원자 사이의 이중결합에 특히 유효하며, Carbonyl화합물은 이미 290nm 이상의 파장대에서 흡수가 일어난다. degradation은 체조과정상의 소량의 불순물 또는 구조적인 비규칙성에 의해 야기되며 Polymer내에서 촉매잔사, 산화물 등으로 종종 존재한다. 불규칙적인 구조는 광화학적 변형을 야기할 수 있는 자외선 범위 내의 흡수를 나타낼 수 있다.
따라서 UV안정제의 기능은 고분자 내에서 존재하는 Chromophores(K)에 의해 흡수된 에너지를 인계받을 수 있고, degradation을 효과적으로 막기 위해 에너지를 열이나 Fluoresont or Phosphorescent radiation으로 소멸시키는 역할을 한다.
상기 UV안정제는 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole의 함량은 0.5-3중량%가 바람직 하다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 실란트는 탄성, 내열성 및 신율등 물성을 증대 시키기 위해 열가소성 탄성체(TPE)를 포함한다.
상기 열가소성 탄성체(TEP)는 아스팔트와 혼합되어 가열식 아스팔트계 실란트의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형 문제를, 신율은 외부 충격에 의해 크랙 및 파손 발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
상기 열가소성 탄성체(TPE)의 함량은 310중량%가 바람직하다. 이는 열가소성 탄성체(TPE)의 함량이 3중량%미만이면 조성물의 탄성 및 신율이 거의 개선되지 않으며, 10중량%을 초과하면 조성물의 접착력 저하와 높은 점도로 인해 제조시간 및 시공시간 지연의 어려움을 초래한다.
또한, 종래에 아스팔트의 취성을 개선 시키기위해 사용되어진 첨가재로서 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP), 파라핀계 공정유, 아로마틱계 공정유 또는 나프탄계 공정유 등의 가소제를 사용한 바 있다.
상기 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP)는 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 적용될 때는 저온성, 내열성이 취약해지기에 적용이 부적합하며, 아로마틱계 및 나프탄계 공정유는 저온성은 뛰어나지만 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성이 떨어지는 단점을 가지고 있고, 파라핀계 공정유는 온도에 따른 점도지수는 높아 내열성은 우수하나 저온성이 낮은 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 종래의 가소제 대신에 파라핀계 합성유인 연화제를 사용한다. 상기 연화제는 수소화 처리된 윤활기유(Hydrotereated lube base oil)로써 유동점이 -40, 밀도 0.8661, 동점도지수(40,/S) 124.4, 인화점 276이상인 특성을 지니고 있다.
상기 연화제을 본 발명을 구성하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 첨가하면 여름철에도 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성 유지하는 특성을 지니게 된다.
본 발명을 구성하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 대한 상기 연화제의 첨가량은 1-15중량%가 바람직하며, 1중량%미만이면 첨가효과가 거의 없고, 15중량%를 초과하면 연화가 심하여 접착면인 포장도로을 산화시키는 경향이 있다.
본 발명을 구성하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는 포장도로에 적용시 융융온도가 고온이 아닌 온도에서 충분한 접착력과 작업성을 확보 하기 위해 점도강하제를 포함한다.
상기 점도강하제는 아스팔트와 혼합되어 가열식 아스팔트계 실란트의 용융온도를 낮게하고, 그 온도에서도 충분한 접착력과 작업성을 확보하여 시공후 바로 차량소통이 가능하여 교통혼잡을 줄일 수 있어 기존 보수공법에 비해 보수시간 단축과 보수비용을 대폭 절감 시킬수 있다.
상기 점도강하제의 함량은 0.5-5중량%가 바람직 하며 점도강하제의 함량이 0.5중량%미만이면 조성물의 용융온도 감소효과가 없으며, 5중량%을 초과하면 조성물의 접착력 저하를 초래할 수 있다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 고온에서의 영구변형 및 저온에서의 크랙발생 현상을 방지하기위해서는 연화점이 상승되어야 할 뿐만 아니라 탄성도 증대되어야 한다.
따라서, 본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 연화점을 상승시키기 위해서 폐타이어 고무분말을 포함하며, 이로 인해 조성물의 연화점 상승은 혹서기에도 보다 높은 온도까지 점성유동 특성을 나타내지 않도록 한다. 이와같이 폐타이어 고무분말을 이용하여 제조하게 되면 가열식 아스팔트계 실란트의 제조단가를 낮추면서 폐타이어 처리에 드는 환경비용을 절감할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 포함되는 폐타이어 고무분말의 함량은 510중량%가 바람직하다. 이는 폐타이어 고무분말의 함량이 5중량%미만이면 조성물의 연화점 및 탄성 상승이 미미하여 소기의 목적을 달성하기 어려우며, 10중량%를 초과하면 아스팔트와 폐타이어 고무분말과의 계면접착력이 현저하게 저하되어 고무분말끼리 응집하는 등 조성물의 균일성이 저하되어 연화점 및 탄성이 오히려 낮아진다. 또한, 폐타이어 고무분말의 입도는 조성물의 균질한 혼합을 위하여 40메쉬가 바람직하다.
본 발명에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 연화점 및 강도를 증대하기 위하여 무기 충진제를 520중량% 부가하는 것이 바람직하다.
상기 미분의 보강재는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 투입하여 분산되어질때 분산력을 증진 시키기 위해 지방산을 표면에 코팅시킨 경질 탄산칼슘을 적용 하였다. 합성 무기질 충전제인 고순도 합성 경질 탄산칼슘의 제조 공정은 다음과 같다.
[탄화공정 반응식 3]
CaCO3(석회) CaO + CO2
CaO + H2O Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3(고순도 합성 경질 탄산칼슘)
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 임펠러 믹서, 고전단 믹서 등의 혼합기 종류 및 혼합 순서에 관계없이 제조가 가능하다. 여기서 각 성분들을 보다 더 균일하게 분산된 조성물을 얻고, 보다 짧은 시간에 혼합시키기 위해 서는 고전단 또는 고점도 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물를 상세히 기술하고자 한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정된다는 것은 아니다.
실시예 1.
고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 제조하는 단계;
(a)연화점이 약 75, 침입도가 약65dmm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22, SK에너지)62중량%에 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter, RASCHIG GmbH, RALUFON 528)2중량%, UV안정제(송원산업(주), SONGSORB 2340)3중량%,연화제 (SK루브텍, P-200)5중량%, 점도강하제(Sonneborn,Inc , WONNEWARMix) 2중량%를 부가하여 150온도에서 교반속도 약 300rpm으로 1hr 교반하여 균일화 시키는 단계;
(b) 상기 혼합물에 TPE(금호석유화학, KTR-301P) 10중량%, 폐타이어 고무분말((주)크리오텍, 40mesh) 5중량% 및 미분의 보강재(SHIRAISHI KOGYO KAISHA., LTD, HAKUENKA CCR) 10중량%를 부가하여 180의 온도에서 교반속도 약600rpm으로 3hr 교반하여 혼합/분산하여 제조 하였다.
실시예 2.
도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 혼합물 제조 단계;
(a) 상기 실시예 1에서 제조된 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 180로 유지하는 단계;
(b) 하기표와 같은 물성과 입도 사이즈를 갖는 건조골재를 퍼그밀믹서(Pugmill Mixer)에서 180로 가열하는 단계;
건조골재 입도 사이즈 분포도
호칭입경(mm) 공칭입경에 대한
체 통과 중량분율(%)		 비고
16 100
13 60 - 100
10 35 - 60
5 25 - 35
2.5 0 - 25
건조골재 기계적 물성
시험항목 건조골재 비고
밀도(절건), g/ 2.5이상
흡수율(%) 3.0이상
안정성(%) 15이하
마모율(%) 40이하
파쇄면 비율(%) 깨어진면 2면이상:85이상
상기 가열 건조된 골재 90중량%에 실시예 1에서 제조된 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트 실란트 10중량%를 부가하여 퍼그밀믹서(Pugmill Mixer)에서 혼합하여 신축이음재 혼합물을 제조하였다.
비교예 1.
실시예 1.에서 (a)고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트에서 기능성 접착 촉진제(Adhesion promoter)2중량%를 0중량%로 대체 하는것을 제외하고는 실시예 1.과 동일한 방법으로 제조 하였다.
비교예 2.
실시예 1.에서 (a)고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 제조에서 UV안정제(송원산업(주), SONGSORB 2340)3중량%를 산화방지제(송원산업(주), SONGNOX 21B) 3중량%로 대체 하는것을 제외하고는 실시예 1.과 동일한 방법으로 제조 하였다.
비교예 3.
실시예 1.에서 (a)고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 제조에서 점도강하제(Sonneborn,Inc , WONNEWARMix) 2중량%를 0중량%로 대체 하는것을 제외하고는 실시예 1.과 동일한 방법으로 제조 하였다.
비교예 4.
고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 규격값. (ASTM D 6297)
비교예 5.
아스팔트 콘크리트 혼합물
상기와 같은 방법으로 제조한 실시예 1, 비교예 1-3의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 대하여 을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표에 나타냈다.
실시예 및 비교예 측정 방법
1) 콘침입도((1/10mm), 25(77), 150g, 5초) : ASTM D 6690
2) 저온 콘칩입도((1/10mm), -18(0), 200g, 60초) : ASTM D 6297
3) 원상회복율((%), 25, 75g) : ASTM D 6690
4) 흐름성((mm), 60, 5hr) : ASTM D 6690
5) 연화점() : ASTM D 6690
6) 아스팔트 적합성(60, 72시간) : ASTM D 6690
7) 저온접착성(-7, 100%신장, 3cycle) : ASTM D 6690
8) Oven Aged(70,168hr)후 원상회복율((%), 25, 75g) : ASTM D 6690
9) 수침후(96hr) 저온접착성(-79, 100%신장, 3cycle) : ASTM D 6690
10) 접착신장율(%, 25, 파단시) : ASTM D 5329
11) 저온유연성(-23, 180) : ASTM D 5329
12) 점도(cps, 170)
13) 신도(25) : ASTM D 113
14) 촉진내후성(Xenon, 300hr) : ASTM C 793
- 블랙패널온도 : 633
- 상대습도 : 505%
- 분무사이클 : 120분 조사후 18분 조사 및 물 분무
- 복사조도 : 0.51W/(340nm)
15) 휠트랙킹 : KS F 2374
16) 접착강도 : KS F 4932
17) 마샬(Marshall)안정도 : KS F 2337
결과값
시험항목 비교예4 실시예1 비교예1 비교예2 비교예3
콘침입도(dmm) 75이하 52 55 53 55
저온콘침입도
(dmm)		 10이상 20 21 22 20
원상회복율(%) 40-70 64 62 65 62
수침후
원상회복율(%)		 40-70 65 62 50 62
흐름성(mm) 3이하 0 0 0 0
연화점() 83이상 98 98 99 99
신도(mm) 400이상 470 350 300 450
유연성 균열 및 파단없을것 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
저온접착성 균열,분리가 없을것 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
수침후
저온접착성		 균열,분리가 없을것 이상없음 계면분리 계면분리 이상없음
아스팔트적합성 기름유출 및 유해인자 발생하지 않을것 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
접착신장율 700이상 750 600 740 760
점도 - 20,000 20,000 20,000 30,000
촉진
내후성		 변형 이상없을것 이상없음 이상없음 변형발생 이상없음
박리 이상없을것 이상없음 이상없음 박리발생 이상없음
저온접착성 균열,분리가 없을것 이상없음 이상없음 균열발생 이상없음
상기한 실험 결과에서 알수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예1의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는 콘침입도,원상회복율, 흐름성, 연화점, 아스팔트 적합성, 저온접착성, Oven Aged후 원상회복율, 수침후 저온접착성, 접착신장율, 점도, 촉진내후성등이 규격값에 모두 만족됨을 확인 할수 있었다.
그러나 비교예1은 수분에 저항성과 접착신장율에 미달되어 내후성능과 접차력에 문제가 발생하였고, 비교예1, 2는 접착력 저하로 수분과 가열에 대한 저항성이 규격값이 미달되었다.
또한, 비교예2은 UV안정제의 미첨가로 인해 UV선 촉진 노출후 변형, 박리, 저온접착성 아스팔트계 실란트가 산화되어 깨지는 현상이 발생하였다.
또한, 비교예3은 점도강하제 미첨가로 인해 점도가 상승하는 결과값을 보였으며, 이는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트의 융용온도가 높아짐에 따라 유류비 상승 및 시공시간의 증가로 인해 시공비가 상승하는 요인이 될수 있다.
결과값
시험항목 비교예5 실시예2
휠트랙킹 시험 최대침하량(60분, mm) 3 1
동적안정도(회/mm) 1500 2800
접착강도(MPa) 10.5 17.5
마샬(Marshall)안정도(N) 6800 12500
상기한 실험 결과에서 알수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예2로 제작된 신축이음재는 휠트랙킹시험 결과에서 알 수 있듯이 신축이음장치의 시공에 따른 소성변형의 저항성능이 향상되었고, 최종침하깊이에 따른 동적안정도를 고려하였을 때 신축이음장치가 혼합물의 균열저항에 따른 초기 소성변형을 지연시켜 동적안정도를 증가시킨 것으로 판단된다.
또한, 잡착강도 결과에서 알수 있듯 실시예2로 제작된 신축이음재는 신축이음부의 균열 및 아스콘 탈리 방지에 효과적임을 알 수 있다.
그리고 마샬(Marshall)안정도 결과에서 알수 있듯 실시예2로 제작된 신축이음재는 교통량 및 중차량의 하중에 의한 소성변형이 적음을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 이를 반드시 제한 하는 것은 아닌 것으로 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
CC : 콘크리트 구조물 AC : 아스팔트 포장도로
10 : Expansion joint opening 11 : 신축이음재 블록
12 : 아스팔트 포장도로 컷팅 홈 13 : 탄성재
14 : 프라이머
15, 18 : 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트
16 : 지지판(Traffic bearing plate)
17 : 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 혼합건조골재 혼합물
(신축이음재)

Claims (4)

  1. 콘크리트 구조물과 상기 콘크리트 구조물 상부에 형성된 도로 포장층을 구비하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법에 있어서, 콘크리트 구조물에 소정을 폭을 가진 신축이음개구부를 형성시키고, 상기 도로 포장층에 상기 신축이음개구부에 대응하여 위치하고 상기 신축이음개구부보다 큰 폭을 갖는 블록을 형성하는 블록 형성 단계;
    상기 신축이음개구부에 탄성재를 삽입하는 제1 탄성재 삽입 단계; 상기 신축이음개구부와 상기 블럭의 모든 노출면에 프라이머를 도포한 후, 상기 프라이머 위에, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하고 상기 신축이음개구부에서 상기 탄성재 위 부분을 상기 실란트로 채우는 제1 실란트 도포 단계;
    상기 실란트 위에 상기 신축이음개구부를 덮도록 지지판을 올려놓는 지지판 설치 단계; 상기 지지판이 외부에 노출되지 않도록 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 제2 실란트 도포 단계; 상기 블럭 내부를 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재가 혼합된 혼합물로 채우는 혼합물층 형성 단계; 상기 혼합물층 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 제3 실란트 도포 단계; 상기 블럭으로부터 이격되어 위치하는 홈을 형성하는 홈 형성 단계;상기 홈에 탄성재를 삽입하는 제2 탄성재 삽입 단계; 및
    상기 홈의 내부에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 주입하는 홈 실란트 주입 단계를 포함하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성재는 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41kgf/ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06kgf/ 이상, 압축회복률 90% 이상 및 압축변형률 5% 이하의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홈의 폭은 1 내지 4cm이고 깊이는 8 내지 10cm인 것을 특징으로 하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는,
    스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트 40-70중량%, 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer) 3-10중량%, 연화제 1-10중량%, 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter) 0.5-3중량%, UV안정제 0.5-3중량%, 점도강하제 0.5-5중량%, 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하며,
    상기 UV안정제는 하기의 화학식을 가지는 것을 특징으로 하는 교량 또는 지하차도 구조물의 신축이음의 시공 방법.
    [화학식 1]
    Figure 112013112387257-pat00004
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