KR101565589B1

KR101565589B1 - 재활용 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101565589B1
Application number: KR1020150088465A
Authority: KR
Inventors: 박희정
Original assignee: 중앙아스콘(주)
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2015-11-03

Abstract

본 발명은 재활용 아스팔트콘크리트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아스팔트콘크리트 내 편장석의 함량의 함유량을 최소화시켜 아스팔트콘크리트의 품질을 1등급(편장석 함유량이 10%미만)으로 높임과 동시에 재생첨가제와 메탈로센 POE 성분의 개질제를 적용하여 순환골재의 사용량을 약 50%까지 극대화시키면서 노화된 아스팔트 바인더의 품질성능을 회복 및 개질시켜 소성변형, 저온균열 및 수분민감도에 의한 도로파손 저항성을 증가시킨 재활용 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법에 대한 것이다.

Description

재활용 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법{Regenerated Asphalt Concrete and the manufacturing method for the same}

우리나라에서는 매년 건설폐기물 중 폐아스콘이 약 800만톤 정도 발생하고 있으며 이중 재활용되는 폐 아스콘은 전체 폐아스콘 발생량의 약 13% 정도를 차지하고 있다. 그러나 이중 대부분이 성토, 복토용으로 사용되고 재활용 가열 및 상온 아스팔트 혼합물과 같은 고부가가치용으로는 2% 정도밖에 사용되지 않고 있다.

또한 차량의 급속한 증가로 인해 교통량이 늘어나고 이로 인해 도로의 조기파손 및 도로 유지보수 비용이 증가하면서 발생하는 간접비용까지 환산하면 막대한 석유자원의 낭비를 초래하고 있는 실정이다.

현재 통상적인 재활용 아스콘 생산기술은 폐아스콘의 구재아스팔트의 노화로 인해 침입도 값이 20~30정도로 낮기 때문에 일반적으로 그 사용량이 제한적으로 사용되고 있다. 만약 품질성능에 대한 개선방안 없이 다량의 아스콘용 순환골재를 투입하게 되면 침입도 저하로 인해 조기 균열과 박리 현상 등이 발생하여 도로 포장체 수명을 단축하는 악영향을 줄 수가 있다.

즉, 기존의 폐아스콘 재활용 기술은 폐아스콘 사용량이 상대적으로 적고, 재활용 가열 아스팔트 혼합물의 품질성능이 우수하지 못하여 폐아스콘 재활용에 대한 수요를 충분히 충족시키지 못하고 있다.

따라서, 많은 양의 아스콘용 순환골재를 사용하고자 할 때는 침입도 회복에 필요한 재생첨가제가 반드시 필요하며, 도로파손의 원인이 되고 있는 소성변형, 저온 및 피로균열, 수분민감도에 대한 저항성을 높이기 위한 적절한 개질제를 첨가할 필요가 있다.

이러한 필요에 따라 개발된 기존 기술로는 재생골재와 폐유리 골재를 사용한 상온 아스팔트콘크리트 혼합물의 제조방법, 폐아스팔트 콘크리트를 활용한 상온 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법, 폐아스콘과 폐콘크리트를 이용한 재생 아스콘 도로포장재 및 그의 제조방법 등이 있으나, 기존의 기술로는 재생첨가제와 개질제의 사용으로 인한 가격 경쟁력이 높아 생산 및 시공이 어려운 현실이며, 품질성능에 있어 노화된 아스팔트 바인더의 회생 및 개질효과가 미미한 문제점으로 보편적으로 사용 가능한 제품의 상용화 실현에 많은 어려움이 있었다.

한편, 폐아스콘의 발생 형태는 평삭 장비로 표층만 3~5㎝절삭하여 배출되는 절삭(평삭) 폐아스콘과 아스콘 포장도로 전체를 굴착하여 기층과 표층용 아스콘이 혼합되어서 발생되는 덩어리(굴착) 폐아스콘으로 나누어지는데, 이때 발생하는 폐아스콘의 형태에 따라 아스팔트 함량과 골재 입도에서 현격한 차이를 보인다.

따라서, 입고되는 폐아스콘의 상태에 따라 순환골재의 입도와 아스팔트 함량이 크게 변동되고 최종 재생아스콘 혼합물의 입도가 변동됨으로써 물성에 영향을 줄 수 있다.

한국공개공보 제2002-0072899호(2002.09.19) 한국공개공보 제2002-0014871호(2002.02.27)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 절삭(평삭) 폐아스콘과 덩어리(굴착) 폐아스콘을 구분하여 일정한비율에 맞추어 혼합함으로써 균일한 입도의 아스콘용 순환골재를 포함하는 재활용 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 골재의 편장석 함유량을 최소화하여 우수한 물성을 지닌 재활용 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 폐아스콘에 포함된 노화된 아스팔트 바인더의 성능향상을 위한 물리적, 화학적 특성을 분석하여 개발된 재생첨가제와 개질제를 사용한 재활용 아스팔트 콘크리트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 순환골재 45~60 중량%, 부순모래 30~45 중량%, 채움재 2~5 중량%, 및 PCM(Polymer Control Material)을 함유하는 신재아스팔트 혼합물 2~10 중량%을 포함하며, 최대길이 대 최소길이의 비가 1/3 이상 차이가 나는 골재의 함량이 전체 골재의 10 중량% 이하이고, 상기 순환골재는 절삭 폐아스콘과 덩어리 폐아스콘을 구분하여 입도처리하여 투입되는 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트를 제공한다.

이때, 상기 PCM은 신재아스팔트 혼합물을 기준으로 재생첨가제 5~10 중량%, 메탈로센 POE 성분의 개질제 5~10 중량%, 분산제 1~5 중량%, 박리저감제 1~5 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재생첨가제는 파라핀계 성분과 방향족계 성분의 혼합 오일을 포함하며, 상기 혼합 오일의 함량이 순환골재 내 구재아스팔트 중량의 5~15 중량%인 것이 바람직하며, 상기 개질제의 함량은 순환골재 내 구재아스팔트와 신재아스팔트를 합친 중량의 3~10 중량%인 것이 바람직하다.

그리고, 일 실시예로 상기 재생첨가제는 방향족계 성분과 파라핀계 성분의 혼합 오일 90~95 중량% 및 비이온계 계면활성제 5~10 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메탈로센 POE 성분의 개질제는 폴리올레핀 탄성중합체(POE)를 포함하며, 상기 폴리올레핀 탄성중합체는 메탈로센 촉매를 사용하여 제조한 것이 사용되는 것이 바람직하다.

상기 메탈로센 촉매를 사용한 POE 성분은 기존의 Ziegler-Natta 촉매로 생산하는 기존의 생산 방식에서 만들 수 없었던 입체규칙성 고분자의 제조가 가능하며, 공중합체의 투명성 및 전기적 성질이 우수할 뿐만 아니라 흡수성이 매우 낮다는 장점이 있다. 일 실시예로, 상기 POE 성분은 올레핀계 중합체 100 중량부당 불포화기 함유 카르복실산 0.05~20 중량부를 결합한 변성 올레핀 중합체를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 순환골재 45~60 중량%, 부순모래 30~45 중량%, 채움재 2~5 중량%, 및 PCM을 함유하는 신재아스팔트 혼합물 4~10 중량%을 혼합하여 제조하며, 상기 신재아스팔트 혼합물은 신재아스팔트에 혼합물을 기준으로 재생첨가제 5~10 중량%, 메탈로센 POE 성분의 개질제 5~10 중량%, 분산제 1~5 중량%, 박리저감제 1~5 중량%를 혼합하여 제조하고, 상기 재생첨가제는 방향족계 성분과 파라핀계 성분의 혼합 오일 90~95 중량% 및 비이온계 계면활성제 5~10 중량%를 포함시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따라 제조된 재활용 아스팔트콘크리트는 입고되는 폐아스콘의 상태에 따라 아스콘용 순환골재의 입도와 아스팔트 함량이 크게 변동되지 않고, 일정한 물성을 나타낼 수 있으며, 최대길이 대 최소길이의 비가 1/3 이상 차이가 나는 골재의 함량이 10% 미만을 유지함으로써 1등급 아스팔트콘크리트의 규격을 만족시킬 수가 있으며, PCM을 함유하는 신재아스팔트 혼합물을 사용하여 우수한 내구성으로 포장시 수명을 오래 연장할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 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 않는 것이다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

본 발명의 재활용 아스팔트콘크리트는 순환골재 45~60 중량%, 부순모래 30~45 중량%, 채움재 2~5 중량%, 및 PCM을 함유하는 신재아스팔트 혼합물 2~10 중량%을 포함하며, 최대길이 대 최소길이의 비가 1/3 이상 차이가 나는 골재의 함량이 전체 골재의 10 중량% 이하이고, 상기 순환골재는 절삭 폐아스콘과 덩어리 폐아스콘을 구분하여 입도처리하여 투입되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 PCM은 신재아스팔트 혼합물을 기준으로 재생첨가제 5~10 중량%, 메탈로센 POE 성분의 개질제 5~10 중량%, 분산제 1~5 중량%, 박리저감제 1~5 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 이와 같은 조성 및 함량을 가지는 본 발명의 아스팔트콘크리트는 순환골재의 입도와 아스팔트 함량에 크게 변동되지 않고, 일정한 물성을 나타낼 수 있다.

상기 순환골재는 기존도로에서 발생되는 폐아스콘을 수거하여 제조하며, 폐아스콘 속에 함유된 아스팔트 함량을 조절하기 위해 기층용 폐아스콘과 표층용 폐아스콘을 분리 야적하여 일정한 비율에 맞추어 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 아스콘용 순환골재를 생산한 후 노화된 아스팔트인 구재아스팔트를 추출하여 입도 및 아스팔트 함량을 확인하여 신규골재와의 구체적인 배합비를 결정할 수 있으며, 이후 신재아스팔트와 구재아스팔트의 침입도 값을 적용한 재생아스팔트의 설계 침입도를 조정할 수 있다. 신재아스팔트와 구재아스팔트의 조정으로 소정의 침입도 값을 만족하지 못할 경우에는 첨가되는 재생첨가제의 배합비를 조절하여 침입도 값을 조정할 수 있으며, 결과적으로 본 발명의 재활용 아스팔트콘크리트의 조성을 사용할 경우, 고성능 품질을 만족하는 재활용 아스팔트 콘크리트를 생산할 수 있다.

한편, 본 발명은 골재를 혼합하기 전에 파쇄 및 마모하는 단계를 거치도록 하여, 최대길이 대 최소길이의 비가 1/3 이상 차이가 나는 골재, 즉 편장석의 함량이 전체 골재의 10 중량% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기 파쇄 및 마모는 다양한 방법에 의하여 이루어질 수 있으며, 일 예로 골재를 파쇄기에 투입하여 파쇄기 내 블레이드가 골재를 타격하도록 함으로써, 골재의 형태가 원형에 가깝게 되도록 할 수 있다.

파쇄된 골재는 파쇄기를 통과하여 콘베이어를 통해 이송하는바, 골재 스크린을 단계별로 설치하여 골재의 크기에 따라 골재를 선별할 수 있도록 한다. 즉, 13mm 스크린 망은 13mm 이하의 입도를 가진 골재를 통과시키고 그 이상의 골재는 스크린에 의해 걸러지게 된다.

상기 재생첨가제는 구재 아스팔트 즉, 아스콘용 순환골재 속에 포함된 아스팔트의 성능을 회복시키는 역할을 하는 것으로서, 종래에는 주로 포화 성분(파라핀)을 첨가하여 아스팔트 성분을 바꾸어 침입도를 회복하여 사용하고 있으나, 이러한 방식의 첨가제는 아스팔트의 강도를 저하시켜 소성변형, 골재 탈리, 포트홀 등의 하자를 불러와 아스콘용 순환골재의 사용을 주저하게 하는 가장 큰 이유가 되었다.

이에, 본 발명의 재생첨가제는 파라핀계 성분과 방향족계 성분의 혼합 오일을 포함하며, 이때 노화 아스팔트의 침입도 회복 및 개질아스팔트의 성능 발현을 위하여, 상기 혼합 오일의 함량은 순환골재 내 구재아스팔트 중량의 5~15 중량%인 것이 바람직하다.

또한, 일 실시예로서 상기 재생첨가제는 방향족계 성분과 파라핀계 성분의 혼합 오일 및 비이온계 계면활성제를 포함하는 재생첨가제가 사용될 수 있다.

이때, 비 친환경적인 광물유를 대체하기 위하여, 상기 방향족계 성분 오일로서, Anacardic Acid 성분을 주성분으로 함유하는 CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물을 사용할 수 있다.

CNSL은 캐슈나무에 결실하는 열매를 얻는 공정에서 부산물로 이어지는 페놀지질이며, 주성분은 하기 화학식의 Anacardic Acid로서 곁사슬의 탄화수는 15이고 곁사슬 불포화수는 0~3이다. 또한 긴 알킬사슬을 가지고 있어 유연성을 부가하는 역할도 할 수 있다.

상기 CNSL은 Anacardic Acid을 주성분으로 함유하기 때문에, 재생첨가제에 활용하는 경우, 비이온계 계면활성제를 사용하여 시공성 및 작업성을 향상시킬 수 있으며, 혼합오일로서 재생 바이오 연료를 활용하는 것을 가능하게 할 수 있다.

구체적으로는 본 발명의 재생첨가제는 층분리를 방지하고 물성을 향상시키기 위하여, CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물과 파라핀계 성분 오일이 혼합된 혼합오일 유성분계 90~95 중량%; 및 비이온계 계면활성제 5~10 중량%를 포함할 수 있으며, 상기 혼합오일 유성분계는, CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물 25~75 중량%; 및 파라핀계 성분 오일 25~75 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명은 상기 CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물과 파라핀계 성분 오일의 혼합오일 및 비이온계 계면활성제를 사용하여 베이스 오일을 제조 할 수 있다.

또한, 필요에 따라 선택적으로 상기 파라핀계 성분 오일은 침입도가 80~100인 아스팔트를 추가로 혼합한 것이 사용될 수 있으며, 이때 파라핀계 성분 오일과 아스팔트의 혼 합 중량비는 1:0.5~1.5인 것이 바람직하다.

한편, 상기 메탈로센 POE 성분의 개질제는 아스팔트의 저온 균열 및 고온 소성 변형 등의 단점을 개선하기 위한 것으로서, 올레핀/아크 릴계 공중합체, 비닐 방향족 탄화수소/공액 디엔 랜덤 공중합체 및 비닐 방향족 탄화수소/공액 디엔 블록 공 중합체 등 다양한 고분자 물질들이 사용되고 있다.

이들 가운데 기존의 비닐 방향족 탄화수소/공액 디엔 블록 공중합체가 소량의 첨가만으로도 아스팔트의 사용온도 범위와 수명을 증대하는 효과를 가져 널리 사용되고 있으며, 특히, SBS, SBR, SBI 등이 세계적으로 널리 사용되고 있다. 그 외에 EVA, LDPE, PP 등이 사용되고 있지만 점도가 너무 높아 시공성이 불량하거나, 저온에 대한 내성이 SBS보다 떨어지는 경향을 보인다. 또한 , SIS, Vestoplasto 등의 제품은 사용량 대비 가격이 비싸다는 단점이 있다.

본 발명에서는 전술한 파라 핀계와 방향족계 성분 오일로 이루어진 재생첨가제와 함께 폴리올레핀 탄성중합체(POE)를 포함하는 메탈로센 POE 성분의 개질제를 사용함으로써, Ziegler-Natta 촉매로 생산하는 기존의 생산 방식에서 만들 수 없었던 입체규칙성 고분자의 제조가 가능하다.

또한, 상기 메탈로센 POE 성분의 개질제는 공중합체의 투명성 및 전기적 성질이 우수하고 높은 유리상 전이온도를 가지고 있으며, 흡수성이 매우 낮은 재료로써 아스팔트의 탄성을 유지함과 동시에 강성을 가져 소성변형이나 저온균열에 대한 저항성을 높이면서 아스팔트의 수명을 연장시키는 것을 특징으로 한다. 이때 파라핀계와 방향족계 성분 오일로 이루어진 재생첨가제는 노화 아스팔트의 물성회복에 대한 복원력을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 메탈로센 POE 성분의 개질제 는 전술한 재생첨가제와 함께 적용함으로써 아스콘용 순환 골재의 사용량을 극대화 시키면서 노화된 아스팔트 바인더의 품질성능을 회복 및 개질시켜 소성변형, 저온균열 및 수분민감도에 의한 도로파손 저항성을 증가시킬 수 있으며, 개질 재활용 가열 아스팔트 혼합물 제품의 수명을 증진시킬 수 있다.

결과적으로 재생첨가제는 구재아스팔트의 침입도 회복 및 노화로 인한 오일 소실분을 보충하여 구재아스팔트의 침입도를 신재아스팔트 수준으로 회복시키며, 개질제는 회복된 구재아스팔트와 추가로 첨가된 신재아스팔트에 점탄성을 부가하여 개질아스팔트와 같은 물성을 나타내도록 한다.

상기 개질제의 함량은 순환골재 내 구재아스 팔트와 신재아스팔트를 합친 중량의 3~10 중량%인 것이 바람직하다.

상기 폴리올레핀 탄성중합체는 아스 팔트 콘크리트의 유연성 및 내구성을 향상시키기 위하여, 에틸렌기 및 탄소수 3~12를 가지는 적어도 1 종 이 상의 올레핀으로 구성되는 올레핀 중합체 100 중량부당 에틸렌 불포화기 함유 카르복실산 0.05~20 중량부를 결합하여 이루어지는 변성 올레핀 중합체가 사용될 수 있다.

상기 올레핀계 중합체는 프로필렌, 부텐 1, 펜텐- 1, 헥센-1,4-메틸펜텐-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 노넨-1, 데센-1, 운데센-1, 도데센-1 등의 중합체가 사 용될 수 있으며, 티탄, 지르코늄 등의 IV족 금속의 사이클로펜타디에닐 유도체와 조촉매로 구성된 메탈로센 계 촉매를 이용하여 제조할 수 있으며, 메탈로센계 촉매를 사용하는 경우, 얻어진 중합체의 분자량 분포가 좁고, 공중합체 내의 올레핀 분포의 균일도가 높아질 수 있다.

상기 올레핀 중합체의 밀도는 0.858~0.885 g/㎤, MI는 5~15(190℃*2.16kg)인 것이 바람직하며, 상기 범위의 밀도를 가지는 올레핀 중합체는 높은 유연성과 낮은 결정성을 가지 며 반응성이 높아 우수한 개질제로 기능할 수 있다.

또한, 상기 올레핀계 중합체와 결합하는 에틸렌성 불포화기 함유 카르복실산은 말레산, 할로겐화 말레산, 푸마르산, 시스-4-사이클로헥센-1,2-디카르복실산과 같은 디카르복실산 또는 이들의 무수물, 에스테르, 아미드 화합물 등이 사용될 수 있으며, 또는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산 또는 이들의 에스테르 화합물이 사용될 수 있다.

상기 올레핀계 중합체를 변성할 때는 상기와 같은 화합물 외에, 본 발명의 변성 올레핀계 중합체의 특성을 손상시키지 않은 범위 내에서, 스티렌, 메틸스타이렌 등의 비닐 방향족 화합물을 추가로 혼합할 수 있다.

또한, 상기 메탈로센 POE 성분의 개질제는 폴리올레핀 탄성중합체(POE) 이외에 물성 보강을 위하여 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 스틸렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴로나이크릴-부타디엔-스티렌(ABS) 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-부타디엔-고무(SBR), SBR 라텍스, 스티렌-이스프렌-스티렌(SIS), 스티렌-에틸렌부타디엔-스티렌(SEBS), 폐타이어분말, 천연고무분말, 이피디엠분말(EPDM Power) 및 액상의 천연고무로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어 도 어느 하나의 첨가물을 추가로 포함할 수 있으며, 이때 상기 첨가물은 폴리올레핀 탄성중합체 100 중량부 대비 10~30 중량부 혼합되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 분산제는 PE Wax, PP Wax, Amide Wax 중 하나 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 상기 분산제는 개질제의 고온 점도 조정 및 용융속도를 빠르게 향상시켜 작업성 및 품질성능 회복 및 개질효과를 극대화할 수 있다.

또한, 상기 박리 저감제는 골재표면의 양이온과 부합되는 물질로서 골재와의 부착성을 극대 화시키기 위하여 4급 암모늄, p-TSA 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

이하, 다양한 제조예 및 실험예들을 통하여 본 발명에 대해서 설명하고자 한다. 다만, 하기의 제조예 및 실험예들는 본 발명을 구체 적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[실험예 1]

하기 표 1 과 같이 구성 및 조성을 달리하여 재생첨가제를 준비하였다.

구분	R-1	R-2	R-3	R-4	R-5
A	70	70	70	40	35
B	30	-	-	35	-
C	-	30	-	-	35
D	-	-	30	20	20
E				5	10
합계	100	100	100	100	100
저장성	층분리	층분리	층분리	양호	양호
A : CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물 ((주)명진화학 社) B : 파라핀계 성분 오일 : Miclube 2032 (미창석유공업(주) 社) C : 파라핀계 성분 오일 : GH-S 35 (그린하이켐 社) D : AP-3 + GH-S 35 = 50 : 50 (무게비) E : 비이온계 계면활성제 : CW-1212 (PROTEX 社) 저장성 : 혼합 이후 180℃ 열저장 168시간 경과 시 저장용기 내 상태

상기 준비된 계면활성제의 조성 및 함량별 층분리 여부를 관찰하여 나타내었다.

상기 [표 1]에서 확인할 수 있듯이, 비이온계 계면활성제를 사용한 것의 저장성이 좋았고, 사용량도 5~10% 까지 모두 양호하였다.

구분	PCM-①	PCM-②	PCM-③	PCM-④	PCM-⑤	PCM-⑥
A(5~10%)	3.0%	5.0%	5.0%	10.0%	10.0%	10.0%
B(5~10%)	3.0%	5.0%	10.0%	5.0%	10.0%	10.0%
C(1~5%)	1.0%	3.0%	3.0%	3.0%	3.0%	5.0%
D(1~5%)	1.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	5.0%
합계	8.0%	15.0%	20.0%	20.0%	25.0%	30.0%
A : 재생첨가제 (표1의 R-5 재생첨가제) B : 개질첨가제 : 메탈로센 POE 성분의 SOLUMER (네오폴리머 社) C : 분산제 : PE wax D : 박리저감제 : p-TSA 상기 %는 전체 신재아스팔트 혼합물 내 각 성분이 차지하는 중량%를 의미한다.

구분	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
13mm 순환골재	483.0	483.0
부순모래	444.0	444.0
채움재	39.0	39.0
신재 아스팔트	35.0	35.0	31.1	27.8	25.4	25.4	23.0	20.6
PCM-①			3.9
PCM-②				7.2
PCM-③					9.6
PCM-④						9.6
PCM-⑤							12.0
PCM-⑥								14.4
합계	1,000.0

사용재료	배합비(%)	산출근거	배합량(kg)	재료배합비(%)
13mm 순환골재	47.65	1000(1-A/100)B/100	483.0	48.3
13mm 순환골재	2.35	1000(1-A/100)B/100	483.0	48.3
부순모래	46.00	1000(1-A/100)B/100	444.0	44.4
채움재	4.00	1000(1-A/100)B/100	39.0	3.9
신재아스팔트	3.50	1000*(A/100)	35.0	3.5
계			1000.0	100.0
비고 산출근거 범례 : A = AP비율(%) B = 빈별 골재 비율(%) * 아스팔트함량= 신재아스팔트 + 순환골재에 포함된 구재아스팔트 3.50 + 2.35 = 5.85%

130 ~ 150℃로 가열된 핫빈(hot bin)에 배합설계를 통한 순환골재(13mm), 부순모래, 채움재, 신재아스팔트 혼합물을 상기 [표 3]과 같이 배합하였다.

상기 [표 4]본 발명에 따른 실시예와 비교하기 위하여 PCM을 첨가하지 않은 배합설계 조성표를 나타낸 것이다. 비교예와 본 발명에 따른 실시예의 물성을 비교하여 하기 [표 5]에 나타내었다.

구분	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
안정도 (N)	11,302	11,742	13,518	13,960	14,607	14,050	13,705	13,950
흐름값 (1/100cm)	35	33	33	29	27	28	26	27
공극율 (%)	4.7	4.6	4.4	4.4	4.4	4.3	4.3	4.3
포화도 (%)	74.1	73.5	75.4	75.4	75.9	75.4	75.5	75.1
밀도 (g/㎤)	2.345	2.348	2.355	2.360	2.363	2.364	2.362	2.361
간접인장 강도(N/㎟)	1.32	1.40	1.51	1.54	1.75	1.63	1.71	1.69
수침후 인장강도지수	0.81	0.99	1.0	1.0	1.1	1.0	1.1	1.2
터프니스 (N㎜)	10,248	10,652	11,214	11,360	11,610	11,260	11,300	11,410
아스팔트 함량(%)	5.85	5.85	5.85	5.85	5.85	5.85	5.85	5.85

[ 아스팔트 콘크리트의 물성 측정 ]

비교예1은 1등급 골재를 사용하지 않은 아스팔트콘크리트에 대한 물성을 나타낸 것이고, 비교예2는 1등급 천연골재와 순환골재 혼합물에 신재아스팔트만 추가한 물성이며, 실시예1~6은 신재아스팔트 혼합물을 추가한 물성을 나타낸 것이다.

먼저, 비교예1과 비교예2를 비교시 안정도와 간접인장강도 및 수침 후 인장강도 지수 또한 향상된 것으로 나타났다. 안정도 측면에서는 실시예3,5,6이 메탈로센 POE 성분의 개질첨가제 함량이 증가하여 물성이 우수하였다. 분산제(PE wax)의 함량별 결과도 함량이 증가할수록 물성값은 양호하게 나타났으며, 박리저감제는 함량이 늘어나더라도 일정량 이상일 때 수치증가가 없었다.

또한, 신재아스팔트 혼합물 내 재생첨가제 함량이 5중량% 미만일 때는 회복제의 역할을 충족하지 못하고 10중량%를 초과하면 너무 무른 현상이 발생하였으며, 신재아스팔트 혼합물 내 메탈로센 POE 성분의 개질첨가제 함량이 5중량% 미만일 때는 개질제의 역할을 충족하지 못하고, 10중량%를 초과하면 점도가 뛰는 현상이 발생하였다.

그리고, 신재아스팔트 혼합물 내 분산제는 1중량% 미만일 때는 분산제의 역할을 충족하지 못하고, 5중량%를 초과하면 점도가 떨어지는 현상이 발생하였으며, 신재아스팔트 혼합물 내 박리저감제는 1중량% 미만일 때는 골재 박리억제의 역할을 충족하지 못하고, 2중량%를 초과하더라도 효과가 유사하였다.

앞서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

순환골재 45~60 중량%, 부순모래 30~45 중량%, 채움재 2~5 중량%, 및 PCM을 함유하는 신재아스팔트 혼합물 2~10 중량%을 포함하며, 최대길이 대 최소길이의 비가 1/3 이상 차이가 나는 골재의 함량이 전체 골재의 10 중량% 이하이고, 상기 순환골재는 절삭 폐아스콘과 덩어리 폐아스콘을 구분하여 입도처리하여 투입되며,
상기 PCM은 신재아스팔트 혼합물을 기준으로 재생첨가제 5~10 중량%, 메탈로센 POE 성분의 개질제 5~10 중량%, 분산제 1~5 중량%, 박리저감제 1~5 중량%를 포함하고,
상기 재생첨가제가, 방향족계 성분과 파라핀계 성분의 혼합오일 90~95 중량% 및 비이온계 계면활성제 5~10 중량%를 포함하며,
상기 혼합오일은, CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물 25~75 중량%; 및 파라핀계 성분 오일 25~75 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 재생첨가제가 파라핀계 성분과 방향족계 성분의 혼합 오일을 포함하며, 상기 혼합 오일의 함량이 순환골재 내 구재아스팔트 중량의 5~15 중량%인 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트.
제1항에 있어서,
상기 개질제의 함량은 순환골재 내 구재아스팔트와 신재아스팔트를 합친 중량의 3~10 중량%인 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 메탈로센 POE 성분의 개질제는 폴리올레핀 탄성중합체(POE)를 포함하고, 밀도는 0.858~0.885 g/㎤, MI는 5~15(190℃*2.16kg)이며,
상기 폴리올레핀 탄성중합체는 올레핀계 중합체 100 중량부당 불포화기 함유 카르복실산 0.05~20 중량부를 결합한 변성 올레핀 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트.
순환골재 45~60 중량%, 부순모래 30~45 중량%, 채움재 2~5 중량%, 및 PCM을 함유하는 신재아스팔트 혼합물 2~10 중량%을 혼합하여 제조하며,
상기 신재아스팔트 혼합물은 신재아스팔트에 혼합물을 기준으로 재생첨가제 5~10 중량%, 메탈로센 POE 성분의 개질제 5~10 중량%, 분산제 1~5 중량%, 박리저감제 1~5 중량%를 혼합하여 제조하고,
상기 재생첨가제는 방향족계 성분과 파라핀계 성분의 혼합오일 90~95 중량% 및 비이온계 계면활성제 5~10 중량%를 혼합 교반하여 제조하며,
상기 혼합오일은, CNSL (Cashew Nut Shell Liquid)의 증발 잔류물 25~75 중량%; 및 파라핀계 성분 오일 25~75 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 아스팔트콘크리트의 제조방법.