KR101609593B1

KR101609593B1 - 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법

Info

Publication number: KR101609593B1
Application number: KR1020140092545A
Authority: KR
Inventors: 권문현
Original assignee: 주식회사 오에이티엠엔씨; 주식회사 엠에스케이포장
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-04-07
Also published as: KR20160011746A

Abstract

본 발명은 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법에 관한 것으로, 그 목적은 구스아스팔트의 우수한 품질 및 특성을 유지하면서, 60∼80℃ 저온에서도 생산 및 시공이 가능한 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 반응성 아스팔트 조성물은 주제 100 중량부에 대하여, 반응제 10∼50중량부가 첨가되되, 상기 주제는 아스팔트 또는 무색 석유수지 50∼80wt%, 왁스 또는 파라핀 0.5∼10wt%, 플럭스오일(Flux oil) 0.5∼10wt%, 천연식물성 오일 5∼25wt%, 식물성 유화제(바이오스탭,Biostab) 0.1∼3wt%, 유화제 0.5∼10wt%, 산화방지제 0.1∼3wt% 를 포함하고, 상기 반응제는 석회분말(Lime powder) 60∼80wt%, 시멘트 3∼10wt%, 슬래그분말 1∼10wt%, 플라이애쉬 1∼10wt%, 실리카흄 1∼5wt%, 길소나이트 분말 또는 폐타이어 분말 3∼20wt%, 나일론 또는 탄소섬유 1∼5wt% 를 포함하며, 골재 또는 코팅골재와 혼합시공되도록 되어 있다.

Description

반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법{Development of Reactive asphalt material and Application for Guss asphalt mixture using Reactive asphalt material}

본 발명은 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법에 관한 것으로, 고온 시공되는 구스아스팔트의 우수한 특성을 유지하면서 저온에서 시공이 가능한 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법에 관한 것이다.

성벽의 틈 사이에 방수를 위하여 아스팔트를 사용한 유래는 고대 이집트 등에서 5000년 전부터의 전해져 왔으며, 이후 아스팔트는 도로포장용으로 널리 사용되고 있다. 특히 독일에서는 경질 및 천연 아스팔트를 고온에서 골재와 혼합하여 생산, 시공하는 구스아스팔트(Guss asphalt)를 50여년 전부터 강상판 교량의 90%, 콘크리트교량의 60%를 시공하고 있으며 또한 건축방수, 운동장 시설 등에까지 그 사용범위가 확대되고 있다. 일본에서도 1970년부터 이러한 공법을 도입하여 강상판 교량에 널리 사용하고 있으며, 우리나라는 1990년부터 도입하여 청담, 가양대교등 주로 강상판 교량의 방수공법으로 구스아스팔트를 이용한 시공방법이 사용되어지고 있다.

상기 구스아스팔트 포장은 포장층 자체로서 방수성과 소성저항성을 동시에 만족시키기 위하여 8∼12%의 상대적으로 높은 바인더 함량과 연화점이 높은 천연아스팔트(TLA)를 첨가, 200∼250℃ 이상의 고온 상태에서 밀입도 골재와 혼합 생산 및 시공이 이루어지는 공법으로, 상기 구스 아스팔트(guss asphalt)는 경질아스팔트, 천연 아스팔트 분말을 주재료로 하는 특수 아스팔트 포장재를 말하며, 매스틱 아스팔트(mastic asphalt), 아스팔트 꿀레(Asphalt coule) 등으로도 불리우고, 충격저항성, 소성, 휨강성 등이 우수한 특성을 구비하고 있다.

상기 구수아스팔트는 주재료가 적절한 비율(천연아스팔트(TLA)와 경질아스팔트를 1:3 정도 비율)로 배합된 혼합액, 골재, 모래, 석분 등을 고온(200∼260℃)에서 혼합한 후 포설하는 방식으로 시공되며, 이때 혼합액의 중량은 혼합물 전체중량의 8∼12% 정도를 차지하고, 모래 및 골재, 석분 등은 혼합물 전체중량의 92∼88%를 차지한다.

상기 구스아스팔트 혼합물에 섞이는 혼합액은 기존의 가열아스팔트 용액과는 달리 온도나 하중변화에 의해 일어나는 단점들을 모두 극복할 수 있는 높은 결합력과 내구성 및 방수성을 갖는다. 특히, 많은 양의 혼합액을 넣어 고온에서 가열혼합하면, 그 혼합물은 화산에서 분출된 용암이 흘러내리는 것처럼 유동성이 매우 뛰어나며 자연냉각되므로, 별도의 다짐 공정을 수행하지 않아도 포장층을 일체화시킬 수 있다는 장점이 추가된다.

또한, 구스아스팔트 포장의 특징은 유동성, 불투수성, 충격 저항성과 내구성 그리고 휨에 대한 추종성(Compatibility)을 바탕으로 강상판의 교통하중에 대한 변형에 저항하도록 하고 있기 때문에, 골재의 맞물림을 하중 전달의 기본 개념으로 하고 있는 일반 아스팔트 혼합물 포장과는 상당히 다른 거동을 보인다. 결국 내유동성의 증진이란 측면에서 볼 때, 일반 아스팔트 혼합물 포장은 골재의 입도와 골재의 입형이 중요함에 비해, 구스아스팔트 혼합물 포장의 경우는 골재, 바인더의 등급과 석분이 혼합된 매스틱(Mastic)의 역학적 특성이 중요하다.

종래에 사용되어지고 있는 구스 아스팔트는 100% 완벽한 방수성과 천연 아스팔트(TLA) 사용으로 중차량 및 여름철 소성변형이 방지되는 등 장점이 많으나, 200℃ 이상의 고온에서 장시간 용융되어 골재와 혼합 생산 및 시공되므로, 고온에서 유동을 유지하기 위하여, 전용 생산플랜트와 쿠커라는 고가의 운반장비를 필요로 하고 있어 시공장비 및 시공성의 문제점이 있으며, 고온시공에 따른 안전사고 등으로 그 사용범위가 극히 제한적으로 이루어지고 있다.

또한, 상기 구스 아스팔트의 고열로 인하여, 교량상판에 변형이 발생되거나, 교량 상판과 구스아스팔트 사이에 견고한 부착을 위하여 시공되는 접착층이 손상되고, 이로 인해 소성변형이 발생되거나, 반복적인 변형에 대해 취약성을 나타나게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

등록특허공보 등록번호 10-0889041(2009.03.10) 등록특허공보 등록번호 10-1195201(2012.10.22) 공개특허공보 공개번호 10-2010-0066659(2010.06.18) 공개특허공보 공개번호 10-2010-0027500(2010.03.11)

본 발명의 목적은 구스아스팔트의 우수한 품질 및 특성을 유지하면서, 60∼80℃ 저온에서도 생산 및 시공이 가능한 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 반응성 아스팔트 조성물은 주제 100 중량부에 대하여, 반응제 10∼50중량부가 첨가되되, 상기 주제는 아스팔트 또는 무색 석유수지 50∼80wt%, 왁스 또는 파라핀 0.5∼10wt%, 플럭스오일(Flux oil) 0.5∼10wt%, 천연식물성 오일 5∼25wt%, 식물성 유화제(바이오스탭,Biostab) 0.1∼3wt%, 유화제 0.5∼10wt%, 산화방지제 0.1∼3wt% 를 포함하고, 상기 반응제는 석회분말(Lime powder) 60∼80wt%, 시멘트 3∼10wt%, 슬래그분말 1∼10wt%, 플라이애쉬 1∼10wt%, 실리카흄 1∼5wt%, 길소나이트 분말 또는 폐타이어 분말 3∼20wt%, 나일론 또는 탄소섬유 1∼5wt% 를 포함하며, 골재 또는 코팅골재와 혼합시공되도록 되어 있다.

본 발명의 반응성 아스팔트 조성물은 60∼80℃에서 생산 및 시공이 가능하면서도 고온 시공되는 구스아스팔트의 우수한 특성을 유지하도록 되어 있어, 종래 구스 아스팔트의 고온 생산 및 시공으로 인한 단점 즉, 200℃ 이상의 고온시공으로 인한 작업 위험성이 해소되고, 생산 에너지 및 CO2의 발생을 저감시킬 수 있다.

본 발명은 60∼80℃의 저온시공이 가능하므로, 항온 믹서차량을 이용할 경우, 아스콘 플랜트에서 생산이 곤란한 소규모 작업장 또는 플랜트와 멀리 떨어진 도시 벽지, 굴착 복구 작업, 소파보수작업, 야간작업 등에 유용하게 적용 가능하다.

본 발명은 현장에서, 현장 여건에 맞게 주제와 반응제의 투입량을 조정할 수 있어, 소규모 수량의 생산이 가능할 뿐 아니라, 현장여건에 맞는 기능성 포장도 가능하다.

본 발명은 주제와 반응제로 분리되고, 주제와 반응제를 별도 포장하여 운반 및 시공할 수 있어, 장기간 보관이 가능하다.

본 발명은 종래 아스콘 플랜트에서 간단한 구조변경만으로도 생산이 가능하므로, 제품생산을 위한 설비비를 감소시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 포장공법을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 또다른 포장공법을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 또다른 포장공법(2층구조)을 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 항온믹서 차량의 구성을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 항온믹서 차량의 믹서드럼 내부구성을 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 스크류믹서부의 구성을 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 교량상판 아스팔트 포장공법을 보인 예시도

본 발명에 따른 반응성 아스팔트 조성물은 60∼80℃에서 유동성 등 시공성 확보를 위하여 고온 개질제를 최소화하고, 저온 개질제의 개발과 화학적 첨가제 및 유동성 확보를 위하여 저온에서도 유동성을 유지하는 융용제의 사용과, 반응제와 혼합 시 시공 후 소량의 수분으로 단시간에 경화가 되며, 연화점 상승, 신축성, 내충격성 등의 개질제는 반응제와 함께 첨가하여 특성을 나타내도록 되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 반응성 아스팔트조성물은 주제와 반응제로 이루어져 있으며, 상기 주제와 반응제는 주제 100 중량부에 대하여, 반응제 10∼50중량부로 하여 시공하며, 시공 후 수분과 접촉되면서 경화된다.

상기 주제는 아스팔트 또는 무색 석유수지 50∼80wt%, 왁스 또는 파라핀 0.5∼10wt%, Flux oil 0.5∼10wt%, 천연식물성 오일 5∼25wt%, Biostab 0.1∼3wt%, 유화제 0.5∼10wt%, 산화방지제 0.1∼3wt% 를 포함한다.

상기 아스팔트는 주 바인더로써, 국내에서 생산되는 스트레이트 아스팔트를 기준으로 하고 침입도 60∼200(1/10㎜), 연화점 40∼80℃를 기준으로 한다.

상기 무색 석유수지는 칼라를 구비하는 반응성 아스팔트 제조시 사용되는 것으로, 지방족계 석유수지, 쿠마로인렌수지, 방향족계 석유수지중 1종을 선택하여 사용한다.

상기 왁스 또는 파라핀은 녹는점 40∼60℃을 구비하며, 본 발명에 따른 반응성 아스팔트의 생산온도를 낮추는 기능을 구비하고, 내화학성으로 아스팔트를 용융시키며 경화 후, 휘발되지 않아 품질을 저하시키지 않는 특성을 구비한다.

상기 왁스 또는 파라핀은 0.5wt% 미만으로 첨가되면 첨가효과가 거의 없으며, 10wt%를 초과하여 첨가되면, 아스팔트의 취성이 증가하여 쉽게 깨지는 현상이 발생되므로, 적정범위내에서 첨가되어야 한다.

상기 플럭스 오일(flux oil)은 석유정제 과정에서 아스팔트 추출직전의 액상 오일로, 유동성 및 시공성 향상, 접착성능 조절을 위하여 첨가된다. 상기 플럭스 오일은 아스팔트를 용융시키되 시공후에는 아스팔트에 흡착되어 품질에 영향을 미치지 않는 특성을 구비한다. 상기 플록스 오일은 10wt%를 초과하여 첨가될 경우, 접착성능에 영향을 주어, 혼합물의 양생 및 결합력에 부정적 영향을 미치게 되므로, 적정범위내에서 첨가되어야 한다.

상기 천연식물성 오일은 콩기름, 유채유, 팜유 등 식물성 오일로, 점도, 내균열성, 동절기 저온균열성 및 시공성을 향상시키고, 연화점 상승과 골재간 접착력을 향상시키며, 휘발성 유기화합물(VOC)이 배출되지 않는다.

상기 식물성 유화제(바이오스탭,BioStab) 은 저장성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 첨가량이 늘어날수록 저장안정성이 높아지나, 3wt%를 초과할 경우, 저장안정성에 큰 차이가 발생되지 않으므로, 적정범위내에서 첨가된다.

상기 유화제는 양이온계를 사용하며, 상기 양이온계 유화제는 반응제의 시멘트와 석회분말의 반응 및 응집을 촉진하고, 시멘트내 실리카성분 및 실리카흄과 슬래그분말의 응집을 촉진하며, 주제의 천연 식물성 오일과 반응되어 경화되는 특성을 구비한다.

상기 유화제는 0.5wt% 미만으로 첨가될 경우, 반응이 빠르고 반응의 안정성이 감소되게 되며, 3.0wt% 를 초과하여 첨가될 경우, 안정적인 반응이 진행되는 반면에 반응 및 경화가 지연되는 현상이 발생된다.

상기 산화방지제는 혼합물(주제와 반응제)의 산도를 조정 즉, 석회분말과 시멘트의 포졸란 반응에 의한 PH 를 조정하기 위하여 첨가되는 것으로, 페놀계를 사용한다.

또한, 상기 주제에는 UV 안정제 0.1∼3wt% 를 더 포함할 수 있으며, 상기 UV 안정제는 하이드록시 벤조페놀(Hydroxy Benzo Phenole)을 사용한다.

이와 같이 이루어진 반응성 아스팔트 조성물의 주제는 침입도 60~200D㎜, 연화점 40∼80℃ 의 아스팔트 또는 무색의 석유수지를 혼합조에 50∼80wt% 투입하고, 100∼150℃ 로 가열 후, 왁스 또는 파라핀 0.5∼10wt%를 투입 용해 분산시킨 다음, 플럭스 오일(Flux oil) 0.5∼10wt%, 천연식물성오일 5∼25wt%, 식물성 유화제(바이오스탭,Biostab) 0.1∼3wt%를 천천히 투입하면서 30분 정도 분산시키고, 유화제 0.5∼10wt%, 산화방지제 0.1∼3wt%, UV 안정제 0.1∼3wt%를 차례로 투입 후 1∼2시간 혼합 용융 분산시켜 생성한다.

상기 반응성 아스팔트 조성물의 반응제는 석회분말(Lime powder) 60∼80wt%, 시멘트 3∼10wt%, 슬래그분말 1∼10wt%, 플라이애쉬 1∼10wt%, 실리카흄 1∼5wt%, 길소나이트 분말 또는 폐타이어 분말 3∼20wt%, 나일론 또는 탄소섬유 1∼5wt% 를 포함한다.

상기 석회분말(Lime powder)는 주제의 유화제 및, 물에 의한 반응 즉, 포졸란 반응을 발생시켜 혼합물(주제와 반응제로 이루어진 혼합물)을 경화시킨다.

상기 시멘트는 포졸란 반응을 장기적으로 유지시켜 내구성을 향상시켜 주는 기능을 구비한다.

상기 슬래그분말은 분말 3,000㎠/g 이상, 안정도 0.2% 이하의 것을 사용하며, 수화반응의 활성으로 조기강도를 향상시키는 기능을 구비한다.

상기 플라이애쉬는 저온 및 고온에서 포장구조체의 거동특성 즉, 유동성과 점성을 증진시켜 작업성을 향상시키고, 균열발생을 억제하며, 공극율을 감소시켜 수밀성을 향상시키는 기능을 구비한다.

또한, 상기 플라이애쉬는 다량의 Free CaO(유리석회)를 포함하고 있으며, 상기 Free CaO는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)를 생성하게 되고, 자경효과에 의해 초기강도를 발휘하게 한다.

또한 수산화칼슘에서 방출되는 Ca²⁺이온은 슬래그분말에 포함되어 있는 규산염(SiO₂)이나 알루민산염(Al₂O₃)과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(CSH) 및 칼슘알루미네이트 수화물(CAH) 등을 생성함으로써 경화되어 조기강도를 더욱 증진시키게 된다.

상기 실리카 흄은 시멘트 및 석회가루(lime powder) 입자 사이의 공극 및 불연속영역을 충전하여 고밀도화하는 미세 충전효과를 구비하고, 시멘트의 수화반응에 의해 발생되는 수산화칼슘과 포졸란 반응하여 강도를 증진시킨다.

상기 길소나이트분말 및 폐타이어 분말은 공극에 충진되어 혼합물의 수밀성을 향상시키고, 혼합물의 탄성 및 내구성을 증진시킨다.

상기 길소나이트 분말은 광택이 있고 흑옥색을 띠는 천연 역청(탄소와 수소의 고체 화합물)으로, 아스팔트의 고온 특성을 증진시키고, 아스팔트 포장에서 발생되는 소성변형에 대한 저항성을 향상시켜 아스팔트 포장의 내구성을 증진시킨다. 상기 길소나이트 광물 또는 이를 이용한 가공품을 사용할 수 있다.

또한, 상기 폐타이어 분말은 저온 및 노화특성을 증진시키는 것으로, 열에 의한 아스팔트의 노화현상을 감소시키고 겨울철의 저온 기온에서 아스팔트 포장의 취성에 의한 저온 균열 및 차량 하중에 의한 피로 균열의 발생을 방지하여 아스팔트 포장의 내구성을 향상시키며, 입경 0.01∼0.1㎜ 의 것을 사용한다.

상기 길소나이트 분말 또는 폐타이어 분말은 3wt% 미만으로 첨가될 경우, 탄성이 약해지고, 고형분 함량 저하에 따른 점도저하현상이 발생되고, 20wt%를 초과하여 첨가될 경우 유동특성이 나빠지고 탄성이 지나치게 증진되어 시공성 저하 및 경화가 용이하지 못하게 되므로, 적정범위내에서 첨가한다.

상기 나일론 또는 탄소섬유는 혼합이 용이하도록 세립형태로 투입되어, 인장성능을 보강(인장력증대)하고, 내 균열성(크랙억제)을 향상시키며, 포장의 특수 조건에 맞추어 적정범위내에서 조절하여 사용한다.

상기 반응성 아스팔트 조성물의 반응제는 석회분말(lime powder) 60∼80wt% 시멘트 3∼10wt%, 슬래그분말 1∼10wt%, 플라이애쉬 1∼10wt%, 실리카흄 1∼5wt%, 길소나이트 또는 폐타이어분말 3∼20wt%, 나일론 또는 탄소섬유 1∼5wt%를 투입 후 고르게 분산되도록 혼합하여 분말 형태로 생성한다. 이와 같이 이루어진 반응제는 수분과 접촉하지 못하도록 비닐 포대에 보관한다.

상기에서와 같이, 반응제의 시멘트, 슬래그 분말, 플라이애쉬, 실리카흄, 길소나이트분말, 폐타이어분말, 나일론 또는 탄소섬유는 주제에 첨가되어, 소성저항성, 내구성을 보강하는 효과를 발휘한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물과, 구스아스팔트 바인더의 물성을 대비하였으며, 이를 [표1]에 나타내었다. 이때, 상기 구스아스팔트는 경질아스팔트와 천연아스팔트(TLA)를 3:1로 혼합한 것이다.

[표1]

[표1]에서와 같이, 본원발명의 반응성 아스팔트 조성물과 구스아스팔트 바인더는 매우 유사한 물성치를 보이고 있음을 알 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 포장공법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 포장공법을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 아스팔트 포장공법은,

건조된 골재 100 중량부를 항온믹서차량 내에 투입하여 60∼80℃로 가열하는 가열단계;

가열된 골재 100 중량부에 대하여 반응성 아스팔트 조성물의 주제 8∼12 중량부와, 반응제를 항온믹서차량내로 투입혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하되, 상기 반응제는 반응성 아스팔트 조성물의 주제 100 중량부에 대하여, 10∼50중량부를 구비하도록 투입혼합되는 혼합물 생성단계;

저온 구스아스팔트 혼합물을 운반 포설 시공하는 시공단계;

시공단계 후, 물을 살포하면서 다짐하는 경화단계를 포함한다.

도 2 는 본 발명에 따른 또다른 포장공법을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 아스팔트 포장공법은,

건조된 골재에 구스아스팔트를 코팅하여 코팅골재를 생성하는 코팅단계;

코팅골재 100 중량부를 항온믹서차량내에 투입하여 60∼80℃로 가열하는 가열단계;

상기 코팅골재 100 중량부에 대하여 반응성 아스팔트 조성물의 주제 4∼6 중량부와, 반응제를 항온믹서차량내로 투입혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하되, 상기 반응제는 반응성 아스팔트 조성물의 주제 100 중량부에 대하여, 10∼50중량부를 구비하도록 투입혼합되는 혼합물 생성단계;

저온 구스아스팔트 혼합물을 운반 포설 시공하는 시공단계;

상기 시공단계 후, 물을 살포하면서 다짐하는 경화단계를 포함한다.

상기 코팅단계는 골재에 구스아스팔트를 코팅하는 단계로, 상기 구스아스팔트는 스트레이트 아스팔트(경질 아스팔트)와 천연아스팔트(TLA)가 3 : 1 의 중량비로 혼합된 것을 사용하며, 구스아스팔트용 쿠커에 입도가 조절된 골재 100 중량부에 대하여 구스아스팔트 4∼6중량부를 투입하고, 150℃이하, 바람직하게는 130℃∼150℃로 가열하여 골재에 구스아스팔트가 코팅되도록 처리한다.

이때, 130℃∼150℃의 중온 코팅을 위하여 골재 100중량부에 대하여 1∼10중량부의 왁스 또는 파라핀을 투입하면, 보다 더 낮은 온도에서 중온코팅이 이루어질 수 있다.

상기 스트레이트 아스팔트(경질 아스팔트) 및 천연아스팔트는 각각 아래 [표2]에 따른 품질을 구비하고, 본 발명에 따른 경질 아스팔트 및 천연아스팔트가 3 : 1 의 중량비로 혼합된 구스아스팔트는 아래 [표3]에 따른 품질을 구비하게 된다.

또한, 상기 코팅단계는 [표3]에 따른 품질을 구비하는 개질아스팔트에 의해 골재를 코팅할 수도 있다.

[표2]

[표3]

또한, 본 발명은 포장구조체가 2층구조를 구비하도록 시공할 수 있다. 도 3 은 본 발명에 따른 또다른 포장공법(2층구조)을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 아스팔트 포장공법은,

건조된 골재 100 중량부를 항온믹서차량내에 투입하여 60∼80℃로 가열하는 가열단계;

상기 건조된 골재 100 중량부에 대하여 반응성 아스팔트 조성물의 주제 8∼12 중량부와, 반응제를 항온믹서차량내로 투입혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하되, 상기 반응제는 반응성 아스팔트 조성물의 주제 100 중량부에 대하여, 10∼50중량부를 구비하도록 투입혼합되는 혼합물 생성단계;

저온 구스아스팔트 혼합물을 소정두께로 바탕면에 포설하여 방수성 하단층을 형성하는 하단층 형성단계;

상기 방수성 하단층의 상부에 개질 또는 일반아스팔트 또는 본 발명에 따른 반응성 아스팔트 조성물을 포설하여 상단층을 형성하는 상단층 형성단계를 포함한다.

또한, 상기 본 발명을 이용한 포장공법(2층구조)는 코팅골재를 사용할 수 있으며, 코팅골재를 사용할 경우, 코팅골재 100 중량부에 대하여 반응성 아스팔트 조성물의 주제 4∼6 중량부와, 반응제를 항온믹서차량내로 투입혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하되, 상기 반응제는 반응성 아스팔트 조성물의 주제 100 중량부에 대하여, 10∼50중량부를 구비하도록 투입혼합된다.

상기와 같은 포장공법(2층구조)은 일예로, 포장두께가 5㎝ 미만일 경우, 전체 두께를 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 저온 구스아스팔트 혼합물로 시공할 수 있으며, 5㎝ 이상 포장의 경우, 1∼4㎝ 로 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 저온 구스아스팔트 혼합물을 포설하여 시공한 후, 상부에 개질 또는 일반아스팔트 또는 본 발명에 따른 반응성 아스팔트 조성물을 포설한다.

이와 같이, 2층구조로 포장구조체를 시공할 경우, 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 저온 구스아스팔트 혼합물에 의해 시공된 하단층은 방수층 및 포장층의 기능을 구비하게 되므로, 향후 포장보수시, 하단층에는 손상이 발생되지 않아 상단층만을 절삭 보수할 수 있다.

본 발명의 포장공법에서 사용된 골재는 아래 [표4]의 표준입도를 구비하며, 공지의 구스아스팔트 포장공법에 사용되어지고 있는 공지의 것을 사용한다.

[표4]

본 발명에 따른 포장공법의 가열단계, 혼합물 생성단계는, 골재 또는 코팅 골재를 60∼80℃의 저온으로 버너들의 가열수단 및 교반수단이 설치된 항온믹서 차량에 의해 이루어진다.

도 4 는 본 발명에 따른 항온믹서 차량의 구성을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 항온믹서 차량의 믹서드럼 내부구성을 보인 예시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 스크류믹서부의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,

상기 항온믹서 차량(100)은 원통형상의 믹서드럼이 차량에 탑재된 믹서트럭 타입으로, 차량에 탑재되어 유압모터(13)에 의해 회전되고 후부에 개구부를 구비하는 믹서드럼(10)과, 상기 믹서드럼(10)의 개구부(11)가 위치한 후부에 위치하도록 차체(110)에 고정설치되는 고정프레임(20)과, 상기 고정프레임(20)의 상부에 위치하도록 설치되어 믹서드럼의 개구부(11)를 통해 믹서드럼(10)내로 골재를 공급하는 투입구(30)와, 상기 투입구(30)와 연결되어 믹서드럼(10)내에 위치하도록 설치되는 인입관(40)과, 상기 투입구(30)의 일측에 위치하도록 설치되어 인입관(40)을 통해 믹서드럼(10)내로 열기(화염)를 분사하여 믹서드럼(10)내 공급된 골재를 가열하는 메인버너(50)와, 고정프레임(20)에 연결설치되고 믹서드럼(10)의 개구부(11)를 통해 배출되는 가열된 골재(이하 '가열골재'라 칭함)가 공급되는 배출호퍼(60)와, 상기 배출호퍼(60)에 연결설치되도록 고정프레임(20)에 고정설치되며, 가열골재와 반응성 아스팔트 조성물이 공급혼합되어 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하는 스크류믹서부(70)와, 상기 스크류믹서부(70)에 연결설치되어 생성된 저온 구스아스팔트 혼합물을 외부로 배출하는 반출구(80)를 포함하도록 되어 있다.

상기 믹서드럼(10)은 레미콘 차량의 믹서드럼과 동일한 원리에 의해 회전되도록 되어 있으며, 내부에 설치된 나선형 믹싱부(12)의 회전방향에 따라 골재의 반출입이 이루어지게 된다. 즉, 내부에 설치된 나선형 믹싱부가 정회전하게 되면 개구부(11)를 통해 공급된 골재가 믹서드럼(10)내에서 믹싱되고, 나선형 믹싱부(12)가 역회전하게 되면, 믹서드럼(10)내의 골재가 나선형 믹서부(12)를 따라 개구부(11)바향으로 이동되어 개구부(11)를 통해 배출호퍼(60)로 배출된다. 이때, 특히 골재의 반출량은 나선형 믹싱부(12)의 높이에 따라 결정된다. 미설명부호 14는 보조믹싱부이다.

상기 스크류믹서부(70)는 배출호퍼(60)와 일측이 연결되고 내부로 가열된 골재 및 반응성 아스팔트 조성물의 주제와 반응제가 공급되는 상단믹서(71)와, 상기 상단믹서(71)의 길이방향으로 위치하도록 상단믹서(71)내에 설치되는 제1혼합이송믹서(72)와, 상기 상단믹서(71)의 일측면에 설치되어 제1혼합이송믹서(72)를 회전구동시키는 제1구동모터(73)와, 상기 상단믹서(71)의 타측면에 설치되어 상단믹서(71)내로 열기를 공급하는 제1버너(74)와, 상기 상단믹서(71)의 타측 하부에 위치하도록 또한 내부가 상단믹서(71)와 연통되도록 연결설치되고 반출구(80)가 연결된 하단믹서(75)와, 상기 하단믹서(75)의 길이방향으로 위치하도록 하단믹서(75)내에 설치되는 제2혼합이송믹서(76)와, 상기 하단믹서(75)의 일측면에 설치되어 제2혼합이송믹서(76)를 회전구동시키는 제2구동모터(77)를 포함한다.

상기 상단믹서(71)는 차량에 탑재되어 있는 반응성 아스팔트 주제가 저장되는 주제 저장용기(90) 및 반응제가 저장되는 반응제 저장용기(91)와 연결되어 있으며, 상기 주제 저장용기(90)와 상단믹서(71), 반응제 저장용기(91)와 상단믹서(71) 사이에는 투입량을 일정하게 조절하기 위한 제1,2조절부(92,93)가 설치되어 있다.

또한, 상기 상단믹서(71)내에는 제1버터(74)의 열기를 골고루 전달하여 혼합성을 향상시키기 위한 열전단판(78)이 길이방향으로 더 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 스크류믹서부(70)는 제1버너(74)와 제1혼합이송믹서(72)에 의해 반응성 아스팔트 조성물과 가열골재가 1차 가열혼합되고, 제2혼합이송믹서(76)에 의해 2차혼합하여 균일한 품질의 저온 구스아스팔트 혼합물이 생성되며, 생성된 저온 구스아스팔트 혼합물은 제2혼합이송믹서(76)에 의해 반출구(80)로 이송되어 배출된다.

이와 같이 본 발명의 항온믹서 차량(100)은, 투입구(30)을 통하여 믹서드럼(10)내로 골재가 투입되고, 투입된 골재는 메인버너(50)에 의해 가열되면서 투입구(30)와 연결된 원통형상의 인입관(40)을 통해 믹서드럼(10) 내부 깊숙한 곳까지 직접 전달된다. 이와 같이 본 발명은 믹서드럼(10)이 정회전(믹싱회전)되면서 메인버너의 화력이 인입관(40)을 통해 믹서드럼(10) 내부로 전달되므로, 믹서드럼(10)내의 골재가 신속하고 균일하게 가열되게 된다. 본 발명에 따른 항온믹서 차량(100)은 이동 및 정지된 상태에서 골재를 가열할 수 있다.

상기 믹서드럼(10)내에서 메인버너(50)에 의해 가열되어진 골재 즉, 가열골재는 믹서드럼(10)의 역회전(배출회전)에 의해 배출호퍼(60)로 이송배출되고, 배출호퍼(60)로 이송된 가열골재는 스크류 믹서부(70)로 이송공급되며, 스크류 믹서부(70)내에서 반응성 아스팔트 주제 및 반응제와 가열골재가 혼합되어 저온 구스아스팔트 혼합물이 생성된다.

이때, 상기 스크류 믹서부(70)내에는 원활한 믹싱과 온도저하 방지를 위한 가열장치인 제1버너(74)와, 제1,2유압모터(73,77)에 의해 회전되는 제1,2혼합이송믹서(72,76)가 설치되어 있어, 반응성 아스팔트 조성물과 가열골재가 균일하게 혼합되어 저온 구스아스팔트 혼합물로 생성됨과 동시에 반출구(80)로 이송배출되게 된다.

또한 믹서드럼 내부에 골재 가열 후 반응성 아스팔트 주제 및 반응제를 드럼에 직접 투입 혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성 할 수도 있으며 이때는 골재의 투입량과 반응성 아스팔트 주제 및 반응제의 정확한 계량이 필요하다.

상기 시공단계는 생성된 저온 구스아스팔트 혼합물을 휘니샤 또는 인력으로 쏟아 포설한다. 이때, 바탕면의 먼지, 오물 등은 깨끗하게 제거하고, 구스계 프라이머를 바탕처리한 후 포설한다.

상기 경화단계는 혼합물의 포설 후 물을 뿌리면서 다짐한다. 즉, 본 발명에 따른 반응성 아스팔트 조성물은 시공 후 수분과 접촉되면서 경화된다. 이때, 물은 ㎡당 1ℓ의 양으로 뿌리며 다짐 시 롤러에서 물을 뿌리며 다짐할 수도 있다. 또한, 다짐장비로는 콤비롤라 또는 타이어롤러장비를 사용한다.

아래 [표5]는 본 발명에 따른 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 저온 구스아스팔트 혼합물과 종래의 아스팔트 콘크리트(표층용)의 물성을 대비한 것으로, 더욱 우수한 품질을 구비하고 있음을 알 수 있다.

[표5]

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 포장공법은, 방수성 포장으로, 종래 방수층 및 포장층을 분리 시공해오던 콘크리트 및 강상판 교량의 교면포장과 지하차도, 터널, 하천복개 포장, 콘크리트 포장 오버레이, 보도포장, 자전거 도로, 공장 바닥 포장, 교면소파보수 등 다양한 용도로 활용될 수 있다.

또한 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물과 골재에 의해 생성된 저온구스 아스팔트 혼합물은 공기중 수분과 차단되도록 용기에 보관하여 긴급보수용 상온 아스팔트 재료로 사용할 수 있으며, 이때 포트홀 등 손상 된 부위에 포설 후 소량의 물을 뿌리고 다짐하므로써 신속한 교통 개방이 가능하게 된다.

즉, 본 발명은 건조된 골재를 항온믹서차량내에 투입하여 60∼80℃로 가열하는 가열단계; 상기 항온믹서차량내로 반응성 아스팔트 조성물의 주제 및 반응제를 투입혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하는 혼합물 생성단계; 생성된 저온구스 아스팔트 혼합물을 공기중 수분과 차단되도록 용기에 보관하는 보관저장단계; 용기에 저장된 저온구스 아스팔트 혼합물을 긴급보수용 상온 아스팔트 재료로 시공하는 시공단계;를 포함하는 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 포장 공법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물과 골재에 의해 생성된 저온구스 아스팔트 혼합물을 도로상에 산재되어 있는 각종 맨홀의 주변단차 또는 철재뚜껑의 요철로 인하여 차량통행 시 충격이 심하여 많은 불편이 발생될 경우, 이러한 맨홀에 대하여 요철 포장 및 뚜껑상부에 저온 구스아스팔트 혼합물을 10~50mm 박층으로 시공하고 주변 포장과의 단차를 조절하며 이때 유지관리를 위하여 개구부 테두리 및 맨홀 뚜껑 끝단에 밀림방지를 위하여 에폭시 수지 및 반응성구스아스팔트 혼합물로 보강하여 시공함으로써 차량 통행 시 충격을 완전히 해소할 수 있다.

즉, 본 발명은 건조된 골재를 항온믹서차량내에 투입하여 60∼80℃로 가열하는 가열단계; 상기 항온믹서차량내로 반응성 아스팔트 조성물의 주제 및 반응제를 투입혼합하여 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하는 혼합물 생성단계; 상기 저온 구스아스팔트 혼합물을 10∼50㎜ 박층으로 맨홀주변 및 뚜껑상부에 시공하여 포장과의 단차를 조절하고, 개구부 테두리와 맨홀뚜껑 끝단에는 에폭시 수지로 보강시공하여 차량 통행 시 충격이 완화되도록 요철 맨홀을 보수하는 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 포장 공법을 제공할 수 있다.

또한, 가열하여 시공하는 아스팔트 도막방수재는 방수재 자체의 용융을 방지하기 위하여 천연아스팔트(TLA) 또는 SBS 폴리머 등으로 개질시켜 연화점을 높임으로서 방수시공시 200℃ 이상으로 고온개질이 필요하므로 많은 연료소모와 시간이 오래 걸리는 실정이나, 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물은 교량상판 아스팔트 포장공법에 간단하게 적용하여 시공할 수 있다.

즉, 도 7 은 본 발명에 따른 교량상판 아스팔트 포장공법을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 교량 상판 콘크리트(200)에 프라이머를 도포하여 프라이머층(210)을 형성하는 단계; 상기 프라이머층(210) 위에 유리섬유매쉬를 깔아 시공하여 방수보강층(220)을 형성하는 단계; 상기 방수보강층(220)에 반응성 아스팔트 조성물을 도포하여 도막방수층(230)을 형성하는 단계; 상기 도막방수층(230) 위에 방수보호재를 설치하여 방수보호층(240)을 형성하는 단계; 상기 방수보호층(240) 위에 아스콘(250)을 포장하는 단계를 포함한다. 이때, 본 발명의 반응성 아스팔트 조성물은 주제 100중량부에 대하여 반응제 10~50 중량부를 60~80℃에서 소량의 수분과 혼합하여 2~5㎜ 두께로 시공된다.

또한, 상기 도막방수층(230)을 형성하는 단계는, 항온믹서차량의 주제 저장용기(90)와 반응제 저장용기(91) 및, 스크류믹서부(70)에 의해 혼합하여 시공할 수 있다.

또한, 본 발명의 반응성 아스팔트는 물과 반응 경화되므로 접착성능의 개선을 위한 프라이머는 유화아스팔트계를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 교통량이 큰 경우, 도막방수층(230) 하단에 방수층 보강을 위하여 격자형 유리섬유 매쉬를 시공하여 방수보강층(220)을 형성하고, 도막방수층(230) 상부에는 덤프트럭, 휘니셔 등 중장비 작업시 방수층 보호를 위해 부직포 또는 그라스그리드 또는 규사 살포 등으로 방수보호층(240)을 시공한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 믹서드럼 (11) : 개구부
(12) : 나선형 믹싱부 (13) : 유압모터
(20) : 고정프레임 (30) : 투입구
(40) : 인입관 (50) : 메인버터
(60) : 배출호퍼 (70) : 스크류 믹서부
(71) : 상단믹서 (72) : 제1혼합이송믹서
(73) : 제1구동모터 (74) : 제1버너
(75) : 하단믹서 (76) : 제2혼합이송믹서
(77) : 제2구동모터 (78) : 열전달판
(80) : 반출구 (90) : 주제 저장용기
(91) : 반응제 저장용기 (92) : 제1조절부
(93) : 제2조절부 (94) : 버너연료 저장용기
(100) : 항온믹서 차량
(110) : 차체

Claims

주제 100 중량부에 대하여, 반응제 10∼50중량부가 첨가되되,
상기 주제는 침입도 60∼200(1/10㎜), 연화점 40∼80℃의 아스팔트 또는 무색 석유수지 50∼80wt%, 왁스 또는 파라핀 0.5∼10wt%, 플럭스오일(Flux oil) 0.5∼10wt%, 천연식물성 오일 5∼25wt%, 식물성 유화제 0.1∼3wt%, 양이온성유화제 0.5∼10wt%, 산화방지제 0.1∼3wt% 를 포함하고,
상기 반응제는 석회분말(Lime powder) 60∼80wt%, 시멘트 3∼10wt%, 슬래그분말 1∼10wt%, 플라이애쉬 1∼10wt%, 실리카흄 1∼5wt%, 길소나이트 분말 또는 폐타이어 분말 3∼20wt%, 나일론 또는 탄소섬유 1∼5wt% 를 포함하도록 하여, 60∼80℃에서 시공되고 수분과의 반응에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 반응성 아스팔트 조성물.
건조된 골재가 항온믹서차량내로 투입되어 60∼80℃로 가열되는 가열단계;
가열된 골재에 청구항 1 에 따른 반응성 아스팔트 조성물이 투입혼합되어, 저온 구스아스팔트 혼합물이 생성되는 혼합물 생성단계;
저온 구스아스팔트 혼합물이 운반 포설 시공되는 시공단계;
상기 시공단계 후, 물이 살포되면서 다짐되는 경화단계를 포함하되,
상기 혼합물 생성단계는, 골재 100중량부에 대하여, 주제 8∼12 중량부가 혼합되도록 청구항 1 에 따른 반응성 아스팔트 조성물의 주제 및 반응제가 투입혼합되는 것을 특징으로 하는 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 포장공법.
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청구항 2 에 있어서;
항온믹서 차량은,
차량에 탑재되어 유압모터(13)에 의해 회전되고 후부에 개구부를 구비하는 믹서드럼(10)과, 상기 믹서드럼(10)의 개구부(11)가 위치한 후부에 위치하도록 차체(110)에 고정설치되는 고정프레임(20)과, 상기 고정프레임(20)의 상부에 위치하도록 설치되어 믹서드럼의 개구부(11)를 통해 믹서드럼(10)내로 골재를 공급하는 투입구(30)와, 상기 투입구(30)와 연결되어 믹서드럼(10)내에 위치하도록 설치되는 인입관(40)과, 상기 투입구(30)의 일측에 위치하도록 설치되어 인입관(40)을 통해 믹서드럼(10)내로 열기(화염)를 분사하여 믹서드럼(10)내 공급된 골재를 가열하는 메인버너(50)와, 고정프레임(20)에 연결설치되고 믹서드럼(10)의 개구부(11)를 통해 배출되는 가열된 골재가 공급되는 배출호퍼(60)와, 상기 배출호퍼(60)에 연결설치되도록 고정프레임(20)에 고정설치되며, 가열된 골재와 청구항 1 에 따른 반응성 아스팔트 조성물이 공급혼합되어 저온 구스아스팔트 혼합물을 생성하는 스크류믹서부(70)와, 상기 스크류믹서부(70)에 연결설치되어 생성된 저온 구스아스팔트 혼합물을 외부로 배출하는 반출구(80)를 포함하되,
상기 스크류믹서부(70)는 배출호퍼(60)와 일측이 연결되고 내부로 가열된 골재 및 반응성 아스팔트 조성물의 주제와 반응제가 공급되는 상단믹서(71)와, 상기 상단믹서(71)의 길이방향으로 위치하도록 상단믹서(71)내에 설치되는 제1혼합이송믹서(72)와, 상기 상단믹서(71)의 일측면에 설치되어 제1혼합이송믹서(72)를 회전구동시키는 제1구동모터(73)와, 상기 상단믹서(71)의 타측면에 설치되어 상단믹서(71)내로 열기를 공급하는 제1버너(74)와, 상기 상단믹서(71)의 타측 하부에 위치하도록 또한 내부가 상단믹서(71)와 연통되도록 연결설치되고 반출구(80)가 연결된 하단믹서(75)와, 상기 하단믹서(75)의 길이방향으로 위치하도록 하단믹서(75)내에 설치되는 제2혼합이송믹서(76)와, 상기 하단믹서(75)의 일측면에 설치되어 제2혼합이송믹서(76)를 회전구동시키는 제2구동모터(77)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 포장 공법.
교량 상판 콘크리트에 프라이머가 도포되어 프라이머층이 형성되는 단계;
상기 프라이머층 위에 유리섬유매쉬를 깔아 시공하여 방수보강층이 형성되는 단계;
상기 방수보강층에 청구항 1 에 따른 반응성 아스팔트 조성물이 도포되어 도막방수층이 형성되는 단계;
상기 도막방수층 위에 방수보호재가 설치되어 보호층이 형성되는 단계;
상기 보호층 위에 아스콘이 포장되는 단계를 포함하되,
상기 도막방수층은 청구항 1 에 따른 반응성 아스팔트 조성물이 60∼80℃에서 수분과 혼합되어 2∼5㎜ 두께로 시공되는 것을 특징으로 하는 반응성 아스팔트 조성물을 이용한 아스팔트 포장 공법.