KR101487180B1 - 올레인산과 ｔｄｆ 소각재 및 폐카본블랙을 활용한 상온순환아스콘 - Google Patents

올레인산과 ｔｄｆ 소각재 및 폐카본블랙을 활용한 상온순환아스콘 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상온순환아스콘에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 올레인산을 사용하여 골재와 아스팔트의 혼화성 및 아스콘의 물성을 더욱 향상시키고, 산업부산물인 TDF소각재와 폐카본블랙을 사용하여 미연소 카본 및 유분이 아스팔트혼합물의 유분과 쉽게 융합되어 아스팔트 혼합물의 색상을 보다 검게 해주는 발색효과가 탁월한 상온순환아스콘에 관한 것이다.
본 발명에 의한 상온순환아스콘은 골재 100중량부에 대하여, TDF(Tire Derived Feul) 소각재와 폐카본블랙을 포함하는 채움재 1~10중량부; 유화 아스팔트 0.1~10중량부; 및 첨가제 2~10중량부;를 포함하며, 상기 채움재는 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 폐카본블랙 5 내지 80중량부를 포함한다.

Description

올레인산과 ＴＤＦ 소각재 및 폐카본블랙을 활용한 상온순환아스콘{ECO-FRIENDLY REGENERATED ASPHALT-CONCRETE HAVING IMPROVED STABILITY}
본 발명은 상온순환아스콘에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 올레인산을 사용하여 골재와 아스팔트의 혼화성 및 아스콘의 물성을 더욱 향상시키고, 산업부산물인 TDF소각재와 폐카본블랙을 사용하여 미연소 카본 및 유분이 아스팔트혼합물의 유분과 쉽게 융합되어 아스팔트 혼합물의 색상을 보다 검게 해주는 발색효과가 탁월한 상온순환아스콘에 관한 것이다.
일반적으로 상온순환아스콘은 신골재, 순환골재, 채움재, 유화 아스팔트, 재생 첨가제로 이루어지는데, 이때 상기 채움재 성분은 KS F 3501 아스팔트 포장용 채움재 규격에 의하면 석회석분, 포틀랜드 시멘트, 소석회, 플라이애시, 회수더스트, 전기로 제강더스트, 주물더스트, 각종 소각회 및 기타 적당한 광물성 물질의 분말이라고 규정되고 있다.
일반적으로 산업현장에서는 아스팔트 포장용 채움재로서 석회석분이 주로 사용하고 있으며, 가열 아스팔트혼합물을 제조하는 공장에서는 골재를 가열할 때 발생하는 분진을 집진한 회수 더스트를 석회석분과 혼합하여 사용하고 있는 실정이다.
포틀랜드 시멘트와 소석회는 석회석을 열분해한 후 추가공정을 거쳐 발생되는 물질로서 석회석을 단순 파쇄한 석회석분에 비하여 상당히 고가이기 때문에 산업현장에서는 많이 사용되지 않는다.
플라이애시의 경우 화력발전소에서 배출되며 대부분 콘크리트 혼화재료로 활용되고 있으나 그 밀도가 1.8 ~ 2.2g/cm3 정도의 가벼운 물질로서 KS F 3501 아스팔트 포장용 채움재 규격에 의한 품질특성 중 흐름값이 규격에 적합하지 않은 경우가 많아 널리 사용되지 않고 있는 실정이다.
기타 전기로 제강 더스트와 주물 더스트 등은 그 발생공정의 특성에 따라 다량의 중금속 성분을 함유하고 있기 때문에 도시지역의 산성비 등에 의해 중금속이 용출될 위험성이 있어 친환경적인 재료라 할 수 없으며, 이러한 문제점 때문에 널리 사용되고 있지 않은 실정이다.
아스팔트 포장용 채움재는 아스팔트 혼합물 내에서 골재간의 간극을 충진시켜 주고, 채움재와 바인더인 아스팔트가 결합한 채움재-바인더로서의 작용을 한다. 이러한 채움재의 특성 때문에 채움재의 품질은 아스팔트 혼합물의 컨시스턴시에 미치는 영향이 크다.
한편, 대한민국 등록특허 10-0243926에서는 분쇄한 폐아스콘 골재에 포틀랜트시멘트 250-500kg/m3를 혼합하여 분쇄 폐아스콘을 이용한 도로 포장용 콘크리트 제조방법을 제안하였으며, 대한민국 등록특허 10-0599492에서는 폐아스콘 100중량부에 시멘트 1~40중량부, 시멘트의 부피수축을 보완하기 위한 재료로 철분계, 석고계, CSA계를 포함하는 부피팽창재를 시멘트 함량의 5~15중량부, 지수제를 시멘트 함량의 1~15중량부, 경화촉진제를 시멘트 함량의 0.01~5중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 반강성 포장용 조성물에 폐아스콘 100중량부를 기준으로 0.1~40중량부의 충진제를 더 포함하며, 이 충진제는 신규골재, 흙, 마사토, 폐기 카본블랙, 폐토너, 무수석고, 반수석고 등 10여가지의 물질을 제시하고 있으나, 이러한 기술은 모두 시멘트 및 충진제를 다량 사용하여 연성포장이 특징인 아스팔트 혼합물 포장의 범주에 속하지 않는 반 강성포장 혼합물을 제안한 기술이며, 이렇게 혼합물 내에 다량으로 투입되는 것은 일반적인 아스팔트 포장용 혼합물의 채움재 량인 3~6%를 초과하여 경제적이지 못하며, 주원료가 시멘트이기 때문에 석탄을 연로로 하고 석회석 및 점토, 철광석을 원료로 하여 섭씨 1,450의 고온으로 열분해하여 제조하는 시멘트의 환경적 폐해를 그대로 가지고 있다고 할 수 있다.
특히 상기 대한민국 등록특허 10-0599492의 시멘트 수축을 보상하기 위해 사용하는 석고는 국내에 천연광물로 부존하지 않아 전량 수입에 의존하고 있으며, CSA는 시멘트 소성과정에서 설페이트와 알루미나성분을 증량하여 제조하는 일종의 속경성 및 팽창성을 동시에 갖는 특수시멘트이고 이 역시 거의 전량을 수입에 의존하고 있으며, 국내에서 일부 생산한다 하더라도 그 톤당 단가가 70만원을 상회하는 고가의 물질이기 때문에 경제적이지 않다.
그 외에도 대한민국 등록특허 10-0958066에서는 신골재와 폐아스콘을 주재료로 하고 아스팔트와 유화제 및 폐아스콘 재생첨가재를 부원료로 하는 혼합물에 채움재로서 시멘트와 플라이애쉬를 1.5~6중량부 포함하는 아스팔트콘크리트 조성물을 제시하였고, 대한민국 등록특허 10-0871104에서는 입도가 조절된 폐아스콘에 입도가 조절된 폐콘크리트 재생골재를 주원료로 하고 폴리머 등을 첨가재로하는 포장용 혼합물에 시멘트를 8~10 중량부를 포함하는 아스팔트 콘크리트 조성물을 제시하였다. 또한 대한민국 등록특허 10-0788051에서는 폐아스콘 재생골재를 주원료로 하고 이 폐아스콘 1 중량부에 대하여 유화 아스팔트 0.01~0.10 중량부를 혼합하고 상기 폐아스콘 1 중량부에 대하여 시멘트 0.02~0.12 중량부를 혼입하는 기술을 제시하였다. 이렇듯 다수 제안된 기존의 재생아스콘 혼합물의 채움재로는 시멘트를 사용하는 기술이 전부라 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 기존의 아스팔트 포장용 혼합물을 신제품인 가열아스팔트혼합물의 경우 채움재로서, 석회석 분말을 주로 사용하고, 골재 가열시 발생하는 분진인 회수 더스트를 집진기로 회수하여 혼합사용하고 있으며, 재생아스팔트콘크리트 혼합물의 경우 채움재와 바인더의 역할을 동시에 수행하는 시멘트만을 단독으로 사용하거나 시멘트를 주원료로 플라이애시나 석고, 석회 또는 CSA 등을 첨가하여 사용하고 있는데 이러한 시멘트는 제조과정에서 다량의 CO2 가스를 배출하는 사업이며, 시멘트는 주원료를 석회석, 점토, 철광석으로 하며 연료로 석탄을 사용하여 고온에서 열분해하여 제조되는 즉, 천연자원 및 자연훼손이 심각한 제품이기 때문에 친환경적이라 말할 수 없다. 그리고 부원료로 사용되고 있는 석고는 국내에 부존하지않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 물질이며, 알루미나시멘트 및 CSA 등도 시멘트 소성과정에서 알루미나성분 등 화학성분을 조정하여 생산하는 매우 고가의 특수시멘트로서 이들을 시공에 채택할 경우 경제적이지 못한 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 올레인산을 사용하여 골재와 아스팔트의 혼화성 및 아스콘의 물성을 더욱 향상시킬 수 있는 상온순환아스콘을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 산업부산물인 TDF 소각재와 폐카본블랙을 채움재로 사용하여 아스팔트혼합물의 유분과 쉽게 융합되고, 아스팔트 혼합물의 색상을 보다 검게 해주는 발색효과가 탁월한 상온순환아스콘을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 상온순환아스콘은 골재 100중량부에 대하여, TDF(Tire Derived Feul) 소각재와 폐카본블랙을 포함하는 채움재 1~10중량부; 유화 아스팔트 0.1~10중량부; 및 첨가제 2~10중량부;를 포함하며, 상기 채움재는 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 폐카본블랙 5 내지 80중량부를 포함한다.
또한 상기 첨가제는 올레인산(Oleic Acid)을 포함하는데, 상기 첨가제는 상기 올레인산 : 물의 중량비가 1 : 25~100으로 희석하여 사용되는 것이 바람직하다.
또한 상기 TDF(Tire Derived Feul) 소각재는 석탄과 폐타이어와 석회석을 혼소하는 로내탈황방식 소각로에서 배출되는 것이 바람직하다.
또한 상기 폐카본블랙은 폐타이어의 열분해공정에서 회수되는 오일 외에 발생되는 카본블랙으로서, 통상적인 카본블랙보다 애쉬(ash) 및 무기물의 함량이 더 높은 것이 바람직하다.
또한 상기 채움재는 상기 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 고로슬래그 분말 30 내지 200중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 채움재는 상기 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 알칼리 및 황산염 복합자극제 10 내지 120중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 알칼리 및 황산염 복합자극제는 코우크스 탈황석고, 배연 탈황석고, 폐인산석고, 폐 불산석고로 이루어진 군들 중 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 채움재로서 산업부산물인 TDF 소각재와 폐카본블랙을 주원료로 사용하기 때문에 친환경적일 뿐만 아니라 TDF 소각재와 폐카본블랙에 다량 포함된 미연소 카본 및 유분이 아스팔트혼합물의 유분과 쉽게 융합되어 아스팔트 혼합물의 색상을 보다 검게 해주는 발색효과가 탁월하다.
또한 고로슬래그 미분말을 함유함으로써 강도발현 효과가 있다.
또한 단순히 본 발명에 의한 채움재는 경화제로서의 역할을 동시에 수행하는 효과도 있다.
특히, 본 발명은 올레인산을 원료로 하는 첨가제를 활용함으로써, 원가가 절감되면서도 골재와 아스팔트의 혼화성 및 아스콘의 물성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면 연성, 접착력, 안정도 등 전반적인 물성이 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 의한 상온순환아스콘의 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의한 상온순환아스콘은 골재(신골재 및 순환골재), 채움재, 유화 아스팔트 및 첨가제를 포함한다.
먼저, 본 발명의 친환경 상온순환아스콘에 사용되는 첨가제는 상업적으로 사용가능한 모든 첨가제의 사용이 가능하나, 본 발명에서는 특히 상기 채움재와 골재와의 혼화력을 높이고 본 발명의 채움재를 사용한 아스콘의 물성 향상 효과를 최대화하기 위하여 올레인산(Oleic Acid)을 포함한다.
상기 올레인산은 올리브나 견과류, 팜유 등에서 추출되는 불포화지방산으로서, 물과 희석하여 첨가제로서 사용된다. 물과 올레인산의 중량비율은 25~100:1의 범위로 사용된다.
상기 올레인산은 친환경적일 뿐 아니라 기존 첨가제들에 비해 원가가 절감된다. 이와 같은 첨가제는 유화 아스팔트와 골재가 잘 융화되고, 아스콘의 물성을 향상시킨다.
본 발명에 의한 석탄과 폐타이어를 혼합 연소하는 유동층 소각로에서 발생하는 TDF(Tire Derived Feul) 소각재와 폐카본블랙을 필수구성요소로 하고, 고로슬래그분말 그리고 알칼리 및 황산염 복합자극제를 부가적 요소로 구성된 아스팔트 포장용 채움재 조성물은 신제 가열 아스콘, 신제 상온 아스콘, 가열 재생아스콘, 상온 재생아스콘을 사용하여 도로포장공사를 시공할 시 각종 아스콘의 충진재 및 결합재로 사용되어 우수한 아스팔트포장 혼합물을 제공한다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 채움재는 폐타이어를 혼합 연소하는 유동층 소각로에서 발생하는 TDF(Tire Derived Feul) 소각재 100중량부에 대하여 폐카본블랙 5 내지 80중량부, 고로슬래그 분말 30 내지 200중량부와 알칼리 및 황산염 복합자극제 10 내지 120중량부를 포함한다.
또한, 상기 알칼리 및 황산염 복합자극제는 페트롤 코우크스 탈황석고, 배연탈황석고, 폐 인산석고 및 폐 불산석고로 이루어진 군 들 중 하나이거나 둘 이상의 혼합물이다.
일반적인 석탄연소 발전소의 대규모 PC보일러의 경우 연료로 사용하는 석탄의 황 성분 때문에 별도의 탈황설비를 갖춰 운전하기 때문에 발생되는 소각재의 경우 주성분이 SiO2 이지만 상기 석탄과 폐타이어를 혼합 연소하는 유동층 TDF(Tire Derived Feul) 보일러에서 발생하는 소각재는 중소규모 열병합발전소에서 주로 발생하는 소각잔재로서, 별도의 탈황설비를 구비하지 않고, 폐타이어와 석탄과 석회석을 혼소하기 때문에 폐타이어의 불완전 연소물인 탄소성분이 소각재 속에 다량 포함되며, 석탄의 황성분과 공기 중의 산소가 결합하여 생성된 아황산가스를 석회석의 탈탄산된 CaO와 반응시키는 로내탈황공정을 거치기 때문에 석탄연소 소각재에 비하여 상대적으로 CaO함량이 높은 특성을 가지고 있다.
이와 같이 로내탈황방식을 활용하는 TDF 소각재에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1
통상 대규모 PC 보일러 석탄연소 플라이애시 등의 소각잔재는 SiO2가 주성분이며 유리화율이 높아 포졸란 반응성을 가지고 있기 때문에 콘크리트 혼화재료로 재활용됨에도 불구하고, 위와 같이 산화칼슘이 다량 함유된 소각잔재는 흡수, 발열 및 팽창 특성이 있어 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능하다. 더욱이 TDF소각재의 경우 연료로 사용하는 타이어의 불완전연소물인 카본이 다량 존재하여, 그 낮은 비중특성 때문에 시멘트 콘크리트에 사용될시 카본이 콘크리트 표면으로 떠올라 콘크리트의 혼화재료로서 사용이 불가능하다.
그러나 TDF 소각재가 가지고 있는 산화칼슘 성분에 의한 이러한 흡수 발열 및 팽창의 화학적 반응은 시멘트의 단점인 수축을 보상하고, 아스팔트 혼합물내의 수분을 조기에 흡수하여 지반을 신속히 안정시키는 효과가 있다. 또한 TDF 소각재에 다량 포함된 미연소 카본은 아스팔트혼합물의 유분과 쉽게 융합된다.
따라서 본 발명은 통상적으로 시멘트 콘크리트 혼화재료로 전혀 활용할 수 없는 TDF 소각재를 이용하는 것이다.
또한 상기 폐카본블랙은 폐타이어의 열분해로부터 생성되는 공정부산물로 발생하는 입자상물질이다. 따라서 타이어를 제조할 때 첨가하는 상업용 카본 블랙과 비교할 때 폐타이어의 열분해에서 회수되는 폐카본블랙은 미연소 탄소분의 함량이 높은데 이는 타이어 제조공정의 보강제 및 첨가제의 영향과 열분해의 반응에 따라 다른 것으로 미연소카본이 다량 구성되어 있기 때문이다. 또한 폐카본블랙은 기름, 천연가스, 아세틸렌, 타르, 목재 등 다양한 원료의 불완전 연소로 만들어진 탄소가루이다.
상기의 TDF 소각재 및 폐카본블랙은 미연소 탄소분의 검은색으로 이를 이용한 검은색 발현의 효과가 증대된다.
또한 상기 고로슬래그 미분말은 유사한 공정을 거쳐 생산되는 전로슬래그 미분말, 제강슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말 등과 비교하여 시험하였을 때 강도발현이 탁월하였다.
이러한 고로슬래그 미분말은 CaO가 주성분이나 물과 접촉하면 산화피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 고로슬래그미분말을 잠재수경성 물질이라 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위하여는 산화피막이 파괴되어야 하는데 이를 자극하는 방법은 황산염에 의한 자극과 강알칼리에 의한 알칼리 자극 방법이 있다.
이러한 알칼리 및 황산염 복합자극을 하는 물질이 바로 CaO가 주성분인 페트로 코크스 탈황석고, 배연탈황석고 등 이다. 이러한 물질들이 가지고 있는 CaO가 수분과 반응하여 수산화칼슘으로 전이되고, 이 수산화칼슘이 슬래그분말을 자극하여 채움재 및 결합재로서의 역할을 수행하는 것이다.
또한 상기 페트로 코크스 탈황석고는 반응초기에 에트린가이트를 다량 생성해주는 물질로서 보일러에서 폐기물로 발생하기 때문에 동등한 성능을 발휘하는 무수석고나 소성에 의한 탈수과정을 거쳐야하는 인산석고 등에 비해서 경제성이 월등하다.
상기 슬래그 미분말과 황산염 자극제 화학반응에 따른 초기 재령에서의 강도발현은 다량의 에트링가이트(ettringite)를 골격으로 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔은 에트링가이트를 감싸며 재령이 경과함에 따라 생성량이 지속적으로 증가하고 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트링가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 강도를 발현을 한다.
이와 같이 본 발명의 TDF소각재를 이용한 아스팔트 채움재 조성물은 보통 포틀랜트 시멘트를 전혀 사용하지 않은 것으로서 Free CaO와 미연소 카본이 다량 함유된 TDF 소각재와 고로슬래그 분말을 원료로 사용하는 것이다. 고로슬래그 및 TDF 소각재 등은 시멘트와 달리 자체적으로 수화되지 않지만, 수산화물 또는 황산염과 같은 자극제의 첨가에 의한 수화반응 유도의 경화특성을 갖고 있으며, 이러한 수화특성은 비결정질 입자의 불규칙적 3차원 쇄상결합이 절단되면서 망상 구조체 내부에 함유된 Ca2 +, Mg2 +, Al3 + 등의 수식이온들이 용출되어 시멘트와 같은 경화특성을 지니게 되는 것이다. 본 발명에 적용될 채움재의 성분 구성을 살펴보면 SiO2, Al2O3, CaO가 전체의 80%이상으로 대부분을 차지하고 있고, 나머지 Fe2O3, MgO 등의 성분들로 구성되어 있다.
이러한 성분들은 혼합물 속의 수분과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(CSH) 및 칼슘알류미네이트 수화물(CAH) 등의 새로운 수화물 및 포졸란 물질을 장기적으로 서서히 생성하게 되어 강도를 발현시키게 된다. 또한 약 50% 가까운 높은 CaO는 간극수의 소화와 함께 포틀랜다이트(Ca(OH)2)를 생성하게 되고 자경효과에 의한 초기 강도를 결정짓게 되며 포틀랜다이트에서 방출되는 Ca2+이온은 혼합물에 포함되어 있는 규산염(SiO2)이나 알루민산염(Al2O3)과 반응하여 역시 칼슘실리케이트 수화물(CSH) 및 칼슘알루미네이트 수화물(CAH) 등을 생성하게 된다. 이러한 반응은 결국 시멘트를 사용하지 않아도 시멘트와 본질적으로 동일한 수화 메커니즘을 갖게 되는 것이다.
또한 상기 골재 100중량부에 대하여, 상기 채움재 1~10 중량부와, 상기 유화 아스팔트 0.1~10 중량부와, 상기 첨가제 2~10중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시 예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니 된다.
TDF소각재와 폐카본블랙을 활용한 채움재의 물성 실험
실시예
먼저, 본 발명에 따른 채움재로서, 석탄과 폐타이어를 혼합 연소하는 유동층 TDF(Tire Derived Feul) 보일러에서 발생하는 소각재 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 150중량부, 알칼리 및 황산염 복합자극제로서 페트로 코크스 탈황석고 50중량부와 폐카본블랙 50중량부를 균일하게 혼합하여 채움재를 제조하였다.
다음으로 KS F 3501:2008에 따른 채움재의 품질특성을 평가하기 위하여 제조된 채움재의 수분, 입도, 소성지수, 흐름치, 침수팽창, 박리저항성을 시험하였다.
비교예
시중에서 유통되는 1종 보통 포틀랜트 시멘트를 구매하여 비교시료로 삼고, KS F 3501:2008에 따른 채움재의 품질특성을 평가하기 위하여 제조된 채움재의 수분, 입도, 비중을 시험하였다.
채움재의 성능시험방법 및 결과
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 수분과 입도 시험은 KS F 3501, 소성지수 시험은 KS F 2303, 흐름시험은 KS L 5111 및 KS F 3501, 침수팽창은 KS F 2337 및 KS F 3501, 박리저항성은 KS F 3501, 비중은 KS L 5110에 규정한 방법에 의해 실시하였다.
시험 항목 시험 방법 비고
수분 KS F 3501 아스팔트포장용 채움재
입도 KS F 3501 아스팔트포장용 채움재
소성지수 KS F 2303 흙의 액성한계.소성한계 시험방법
흐름시험 KS L 5111 시멘트시험용 플로테이블
침수팽창 KS F 2337 마샬시험기를 사용한 아스팔트혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험방법
박리저항성 KS F 3501 아스팔트포장용 채움재
비중 KS L 5110 시멘트의 비중시험방법
(1) 수분함량
채움재의 수분함량을 측정하기 위하여 시료 약 100그램을 0.1그램의 정밀도로 달고 균등한 두께로 펴서 항온 건조기에 넣고 105도 ± 5도의 온도에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후, 데시케이터 안에서 실온으로 냉각시킨후 질량을 달아 수분함량을 계산하여 그 결과를 표2에 나타내었다. 표2에서 알 수 있는 바와 같이 실시예와 비교예 모두 KS 규격 한계인 1.0% 이하를 만족하였다.
구분 수분(%) 소성지수 흐름시험 침수팽창 박리저항성 비중
ks기준 1.0이하 6이하 50%이하 3%이하 1/4이하 -
실시예 0.4 N.P 47.2% 1.0% 1/4이하 2.89
비교예 0.7 - - - - 3.14
(2) 입도
시료를 항온 건조기에 넣고 105도±5도의 온도에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후, 데시게이터 안에서 실온으로 식혀 약 50그램을 0.1그램의 정밀도로 달고, KS F 3501의 방법에 따라 시험하고 그 결과를 표 3에 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 채움재와 1종시멘트의 입도는 각각 KS 규격을 만족하는 것으로 판명되었다.
구분 600㎛ 300㎛ 150㎛ 75㎛
KS 기준
체통과 질량백분율(%)		 100 95이상 90이상 70이상
실시예
체통과 질량백분율(%)		 100 100 97 90
비교예
체통과 질량백분율(%)		 100 95.3 91.6 75.2
(3) 소성지수, 흐름시험, 침수팽창, 박리저항성, 비중
KS F 3501 3.4항의 규정에 따라 시멘트 석회석분, 소석회 이외의 재료를 채움재로 사용하는 경우 수분함량 및 입도 이외에 소성지수, 흐름시험, 침수팽창, 박리저항성을 시험하도록 규정되어 있으며, 비중의 경우 아스콘 배합설계에 중요한 요소이므로 시험을 실시하고 그 결과를 표2에 나타내었다. 표2에서와 같이 본 발명의 채움재가 아스팔트 포장용 채움재 규격인 KS F 3501 규격에서 정한 모든 사항을 만족하는 것으로 나타나 이러한 특성을 가지는 채움재 조성물이 아스팔트 포장에 시공될 경우 충분한 목적이 달성될 수 있으며, 특히 채움재로서 포틀랜트 시멘트만을 사용하고 있는 상온 재생 아스콘의 채움재를 전량 대체할 수 있어 산업현장에 끼치는 경제적 환경적 파급효과가 상당할 것으로 예측된다.
상온순환아스콘의 물성 실험
1. 실험예의 제조
골재(신골재 및 순환골재) 100중량부에 대하여, 상기 실시예 1의 채움재 5중량부, 유화아스팔트 1중량부, 첨가제 5중량부를 배합하여 제조하였다. 첨가제는 물:올레인산=50:1 비율로 희석하여 사용하였다.
2. 비교실험예의 제조
골재(신골재 및 순환골재) 100중량부에 대하여, 상기 비교예의 채움재 5중량부, 유화아스팔트 1중량부, 재생첨가제 5중량부를 배합하여 제조하였다.
3. 성능시험결과
(1) 색상
상기 실험예와 비교실험예에서 제조된 아스콘을 비교한 결과, 본 발명에 의한 채움재를 사용한 아스콘의 색상이 검은색의 발색효과가 뛰어난 것을 알 수 있다.
(2) 안정도 및 흐름값
상기 실험예와 비교실험예의 무게, 두께에 따른 안정도 및 흐름값의 평균을 측정하여 하기 표 4와 같이 나타내었다. 구체적인 측정방법은 아래와 같다.
1) 공시체의 제작 및 수량 : 혼합물의 시료 채취는 KS F 2350에 따랐으며, 공시체는 마샬다짐(Marshall Compactor) 또는 선회다짐(Gyratory Compactor)으로 제작하였고, 혼합물 조건별로 최소한 기층용은 6개(2조), 표층용은 12개(4조)의 공시체를 준비하였다.
2) 시험용 기구 : KS F 2337 또는 KS F 2377에 규정된 시험 기구 및 (25 ± 1) ℃와 (60 ± 1) ℃로 온도를 유지할 수 있는 공기 욕조를 준비하였다.
3) 공시체 다짐 : 다짐용 해머의 타격면과 몰드밑판, 칼라 및 스패츌러를 [0108] 깨끗이 준비하였다. 상기 스패츌러를 사용하여 몰드 주위를 15회, 중앙을 10회 다져서 표면을 고른 후, 혼합물의 마샬다짐은 설계교통량에 따라 50회 또는 75회를 각각 달리 실시하였다. 혼합물의 선회다짐은 KS F 2377 선회다짐기를 이용한 아스팔트혼합물의 다짐방법에 따라 다짐하며 이때 다짐온도는 (25 ± 1) ℃의 조건에서 설계 교통량에 따라 50회 또는 75회 다짐을 실시하였다.
4) 양생 및 탈형 : (60 ± 5) ℃ 오븐에서 48시간 양생을 실시한 후, 오븐 양생이 끝난 공시체는 상온의 실내에서 2～3시간 방치 후 탈형하였다. 몰드에서 탈형 된 공시체는 시험을 위해 (25 ± 1) ℃의 공기욕조에 넣고 2시간 동안 유지시켰다.
5) 시험방법 : 재활용 상온 아스팔트콘크리트 혼합물의 안정도, 흐름값을 KS F 2337에 따라 측정하였다.
구분 무게(g) 두께(cm) 마샬 안정도 흐름값
실험예 1176.8 7.45 48.32 4.364
비교실험예 1174.2 7.37 72.18 3.334
상기 표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 채움재 및 재생첨가제를 사용한 상온순환아스콘이 일반적인 시멘트 채움재를 사용한 아스콘보다 마샬 안정도가 낮아지고 흐름값이 증가하여 연성이 증가하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 본 발명의 상온순환아스콘은 연강성의 성질을 가지게 되며, 도로 포장시 압력을 효율적으로 분산시켜 도로 표층의 균열을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 골재 100중량부에 대하여,
    TDF(Tire Derived Feul) 소각재와 폐카본블랙을 포함하는 채움재 1~10중량부;
    유화 아스팔트 0.1~10중량부; 및
    팜유에서 추출한 올레인산(Oleic Acid)을 포함하는 첨가제 2~10중량부;를 포함하며,
    상기 채움재는 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 상기 폐카본블랙 5 내지 80중량부를 포함하고,
    상기 첨가제는 상기 올레인산 : 물의 중량비가 1 : 25~100의 범위로 희석하여 사용되고,
    상기 TDF(Tire Derived Feul) 소각재는 석탄과 폐타이어와 석회석을 혼소하는 로내탈황방식 소각로에서 배출되며,
    상기 폐카본블랙은 폐타이어의 열분해공정에서 회수되는 오일 외에 발생되는 카본블랙으로서, 통상적인 카본블랙보다 애쉬(ash) 및 무기물의 함량이 더 높고,
    상기 채움재는 상기 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 고로슬래그 분말 30 내지 200중량부를 더 포함하고,
    상기 채움재는 상기 TDF 소각재 100중량부에 대하여, 알칼리 및 황산염 복합자극제 10 내지 120중량부를 포함하며,
    상기 알칼리 및 황산염 복합자극제는 코우크스 탈황석고, 배연 탈황석고, 폐인산석고, 폐 불산석고로 이루어진 군들 중 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상온순환아스콘.
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