KR101645321B1 - 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법 - Google Patents

상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법에 관한 것으로서, 개질첨가제를 통해 골재 간 결합력이 증가되고, 양생시간이 단축되게 되며, 이로 인하여 아스팔트 콘크리트에 필요한 마샬안정도값 및 흐름값의 개선이 이루어지게되어 신재골재의 사용량을 최소화할 뿐만 아니라, 산업폐기물인 폐아스팔트 콘크리트를 재활용하여 사용함으로써 산업상 유용한 용도를 갖도록 재활용하여 환경을 보호하고 경제성을 높일 수 있다. 또한, 개질첨가제 내 탄소가 포함된 색소를 사용함으로써, 시각적인 효과 외에도 상기 색소에 포함된 탄소 성분으로 인하여 급격히 수분이 증발하는 것을 방지하여 장시간 탱크 보관 및 화학적 안정성을 부여하여 저장성을 높이고, 현장 시공시 급격한 경화를 방지하여 우수한 품질을 가지는 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있다. 또한, 가열하지 않고 상온에서 재활용 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있기 때문에 가열 아스팔트 혼합물에 비하여 연료비 절감효과와 동시에 이산화탄소 발생량을 저감할 수 있고, 아스팔트의 가열 산화 열화에 의한 품질 및 성능 저하를 방지할 수 있다.

Description

상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법{Recycled cold asphalt concrete mixture and Construction thereof}
본 발명은 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재생골재의 표면에 있는 아스팔트와의 결합을 유도하고, 골재와의 접착성을 향상시켜 내부 응집력을 증진시켜 내구성이 우수한 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법에 관한 것이다.
국내의 도로는 도로 증가율에 비하여 교통량이 급속도로 증가함에 따라, 도로포장에 균열이 발생 되고 그 틈새로 우수 등이 침투하여, 포장의 조기 파손 등을 초래하고 있다. 이와 같은 도로포장이 조기 파손됨으로 인하여 도로의 아스팔트 콘크리트 개보수뿐만 아니라 도시가스, 상수도 및 오·폐수관거 등의 교체공사로 인하여 건설산업부산물 중에 폐아스팔트 콘크리트(이하 폐아스콘으로 칭함)의 발생량이 상당한 부분을 차지하고 있다.
이러한 폐아스콘은 건설산업부산물 중 가장 발생량이 많은 폐콘크리트와는 달리 골재표면에 아스팔트 유제가 부착되어 있기 때문에 콘크리트용, 구조물 뒷 채움재 및 보조 기층용으로 사용할 수 없다. 또한, 폐아스콘의 매립은 매립지로부터 빗물 등에 의해 씻겨 나온 아스팔트나 잔류시멘트가 지층으로 흘러들어가 지하수와 하천을 오염시키는 등 환경오염의 주요 원인으로 작용하고 있어 재활용이 가능한 폐아스콘 등의 매립은 줄여야 한다는 사회적 요구가 제기되고 있다.
해외에서는 다량으로 발생되는 폐아스콘을 재활용함으로써 아스콘의 재활용은 물론 환경오염을 줄이면서 동시에 폭발적으로 늘어나는 아스팔트의 수요량을 대체할 수 있는 대안으로 주목받고 있다. 이러한 재생 아스콘에 관한 연구가 활발히 진행됨에 따라 플랜트 가열 재생 아스팔트 혼합물공법(Plant Hot Mix Recycling)과 현장가열 표층재생공법(Hot In-Place Surface Recycling)등이 개발되었으나, 플랜트공법과 표층재생공법 모두 상온시공이 어렵고 가열을 통해 시공해야만 하는 문제점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 폐아스콘에서 유래하는 순환골재를 상온에서 유화아스팔트와 혼합하여 활용하는 방식의 폐아스콘 재활용에 관한 연구가 활발하게 진행되어 왔으며, 국가적 차원에서도 폐기되는 폐아스콘의 재활용을 위하여 폐아스콘을 지정부산물로 선정하고, "건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률" 및 "순환골재 품질기준"을 제정하여 고품질을 유지하면서 재활용률을 높이기 위한 노력을 하고 있다.
그러나, 이러한 재활용 방법에 의해 생산된 폐아스콘은 시공 초기에 입자 간의 결합력이 크지 않아서 시공 초기 혼합물이 쉽게 탈리되는 문제가 있고, 폐아스콘의 유효재활용을 증대시키기 위해서는 가열 또는 상온 재생아스팔트로 사용해야하는데, 높은 열을 요구하는 가열 아스팔트의 경우 CO2의 발생량이 많고, 이를 사용하여 도로포장 시 조기에 균열이 발생하거나 파괴되는 문제가 있었다. 또한, 폐아스콘 순환골재 입자의 분포가 일정하지 않아 아스팔트 혼합물의 품질 기준을 만족시키기 어려운 문제가 있다.
등록특허 제1141259호(2012.05.04 등록공고)에서는 폐아스콘 및 폐콘크리트를 함유하는 도로포장용 친환경성 상온 재생포장재 조성물에 관한 것으로 보다 구체적으로는 순환골재로 폐아스콘과 폐콘크리트를, 경화제로 포트랜트 시멘트, 고로슬래그 및 생석회를, 채움재로 폐콘크리트 석분, 고로 플라이애쉬를, 유화제로 계면활성제와 고분자 개질제를, 그리고 재생첨가제인 유화아스팔트와 결합제인 EVA(Ethlyene Vinyl Acetate) 및 EMMA(Ethyl Methyl Metacylate)가 포함된 폐아스콘 및 폐콘크리트를 재활용한 친환경성 상온 재생포장재 조성물이 제시되어 있다.
그러나, 상기 선행문헌의 경우 순환골재의 입자의 입경 분포가 너무 커서 포장시에 적절한 공극률 확보가 어려웠으며, 이로 인하여 균일이 발생할 가능성이 높아 다짐에 많은 시간과 비용이 소모되는 단점이 있었다.
등록특허 제1141259호(2012.05.04 등록공고)
본 발명은 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer)가 포함된 개질첨가제를 사용함으로써, 골재와의 접착성을 향상시켜 내부 응집력을 증진시켜 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 고온에서 가교결합 성질을 활용하여 소성변형, 비로균열, 마모, 탈리저항성 등 내구성능을 향상시킬 수 있는 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태는, 순환골재, 신재골재, 채움재, 유화아스팔트, 개질첨가제 및 물을 포함하고, 상기 개질첨가제는, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer), 계면활성제 및 색소를 포함하는 상온 재생 아스팔트 조성물이다.
상기 조성물은, 순환골재 50 ~ 67 wt%, 신재골재 30 ~ 40 wt%, 채움재 1 ~ 5 wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 개질첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%를 포함할 수 있고, 상기 개질첨가제는, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer)는 26 ~ 32 wt%, 계면활성제 0.01 ~ 1 wt%, 색소 0.001 ~ 0.05 wt% 및 물 67 ~ 73 wt%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제는 음이온 계면활성제를 사용할 수 있고, 상기 색소는 탄소성분이 포함된 유기색소를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 파쇄된 순환골재 및 신재골재를 크기별로 선별하는 단계, 상기 순환골재와 신재골재에 채움재, 유화아스팔트, 개질첨가제 및 물을 혼합하여 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계, 상기 조성물을 포설하는 단계 및 상기 포설된 조성물을 다짐하는 단계를 포함하고, 상기 개질첨가제는, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer), 계면활성제 및 색소를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 순환골재 50 ~ 67 wt%, 신재골재 30 ~ 40 wt%, 채움재 1 ~ 5 wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 개질첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%를 포함할 수 있고, 상기 개질첨가제는 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer)는 26 ~ 32 wt%, 계면활성제 0.01 ~ 1 wt%, 색소 0.001 ~ 0.05 wt% 및 물 67 ~ 73 wt%를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태는, 상기 기재된 시공방법으로 시공된 도로 기층용 상온 재생 아스팔트 콘크리트이다.
본 발명은 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법에 관한 것으로서, 개질첨가제를 통해 골재 간 결합력이 증가되고, 양생시간이 단축되게 되며, 이로 인하여 아스팔트 콘크리트에 필요한 마샬안정도값 및 흐름값의 개선이 이루어지게되어 신재골재의 사용량을 최소화할 뿐만 아니라, 산업폐기물인 폐아스팔트 콘크리트를 재활용하여 사용함으로써 산업상 유용한 용도를 갖도록 재활용하여 환경을 보호하고 경제성을 높일 수 있다.
또한, 개질첨가제 내 탄소가 포함된 색소를 사용함으로써, 시각적인 효과 외에도 상기 색소에 포함된 탄소 성분으로 인하여 급격히 수분이 증발하는 것을 방지하여 장시간 탱크 보관 및 화학적 안정성을 부여하여 저장성을 높이고, 현장 시공시 급격한 경화를 방지하여 우수한 품질을 가지는 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있다.
또한, 가열하지 않고 상온에서 재활용 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있기 때문에 가열 아스팔트 혼합물에 비하여 연료비 절감효과와 동시에 이산화탄소 발생량을 저감할 수 있고, 아스팔트의 가열 산화 열화에 의한 품질 및 성능 저하를 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
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.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 본 발명은, 순환골재, 신재골재, 채움재, 유화아스팔트, 개질첨가제 및 물을 포함하고, 상기 개질첨가제는, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer), 계면활성제 및 색소를 포함하는 상온 재생 아스팔트 조성물에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 조성물은 순환골재 50 ~ 67 wt%, 신재골재 30 ~ 40 wt%, 채움재 1 ~ 5 wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 개질첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%를 포함할 수 있다.
상기 순환골재는, 상기 상온 재생 아스팔트 조성물 내에 포함되어 흡수율을 저감시켜 유연성을 향상시킬 뿐만 아니라, 폐자원을 재활용하기 위한 것으로서, 건설폐기물에 물리적 또는 화학적 처리과정을 통하여 제조될 수 있다.
바람직하게는, 상기 순환골재는 건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률 제2조 제7호의 규정(건설폐기물을 물리적 또는 화학적 처리과정 등을 거쳐 제35조의 규정에 의한 품질기준에 적합하게 한 것)을 만족한 골재로서, 바람직하게는 KSF 2572 규격에 따라 20 mm 의 체를 통과하는 것을 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는 8 ~ 12 mm 크기의 체를 통해 선별된 순환골재 10 ~ 20 wt%, 15 ~ 20 mm 크기의 체를 통해 선별된 순환골재 80 ~ 90 wt%가 혼합된 순환골재를 사용할 수 있으며, 상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 기준으로 50 ~ 67 wt% 사용할 수 있다. 상기 순환골재의 함량이 50 wt% 미만일 경우, 상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 사용하여 아스팔트 콘크리트 시공시 흡수율이 증가할 우려가 있고, 상기 순환골재의 함량이 67 wt%를 초과할 경우에는 흡수율을 더욱 감소시킬 수 있으나, 오히려 상기 아스팔트 콘크리트의 강도가 저하될 우려가 있다.
일반적인 순환골재를 사용하는 것보다 코팅된 순환골재를 사용할 경우 골재와 골재 사이에 망상구조가 형성되게 함으로써 공극 사이에 다른 조성물이 골고루 충진될 수 있으며, 아스팔트 시공시 접착력과 인장강도를 증가시켜 아스팔트 콘크리트 시공시 내구성을 증가시킬 수 있다.
따라서, 상기 순환골재는 상기 순환골재 100 중량부에 대하여 아크릴 수지 0.01 ~ 10 중량부, 바람직하게는 방향족 탄화수소계 아크릴 수지 0.01 ~ 0.03 중량부를 포함하여 상기 순환골재를 코팅 처리한 코팅된 순환골재를 사용할 수 있다.
상기 신재골재는 일반적으로 모래와 자갈이 포함된 골재로서, 바람직하게는 KSF 2357 기준에 적합한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 30 mm 크기의 체를 통해 선별된 신재골재를 상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 기준으로 30 ~ 40 wt% 포함시킬 수 있다. 상기 신재골재가 30 wt% 미만일 경우, 아스팔트 콘크리트 제조시 표면 강도가 낮아져 내구성이 떨어질 수 있고, 40 wt% 초과할 경우 순환골재에 비하여 신재골재의 함량이 증가함으로써 제조원가가 증가 되어 경제성이 떨어지고, 자원재활용 효과가 떨어진다. 기층에 사용되는 최대 골재 크기는 40 ~ 20 ㎜이고, 순환 골재의 경우에는 20 ㎜이하만이 인정된다.
상기 채움재는, 일반적으로 상온 재생 아스팔트 조성물에 사용되는 KS I 3 022 의 포장용 채움재 규정에 맞는 재료이면 한정되지 않고 사용 가능하나, 바람직하게는 석회석분을 사용할 수 있다.
상기 채움재로 사용되는 석회석분은, 상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 기준으로 1 ~ 5 wt% 포함될 수 있는데, 1 wt% 미만일 경우 재생골재 및 신재골재 사이의 공극을 충분히 채워주지 못해 아스팔트 콘크리트의 밀도가 감소될 수 있고, 이에 따라 균열이 발생될 수 있고, 5 wt%를 초과할 경우 석회석분이 다른 성분과 결합하여 수화반응, 이온교환반응 및/또는 포졸란 반응으로 인하여 상기 재활용 상온 아스팔트 조성물의 강성을 증가시키고 이로 인하여 아스팔트 콘크리트 시공시 내구성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 석회석분은 비중이 2.7 ~ 3 이고, 상기 석회석분을 기준으로 수분 함유량이 0.3 ~ 1 wt% 이고, 지름 75 ㎛ 이하의 입자가 70 ~ 90 wt%로 세립자 덩어리가 없는 것으로서, 동시에 상기 석회석분는 CaO 30 ~ 60 wt%, MgO 1 ~ 7 wt%, Al2O3 0.5 ~ 2.0 wt%, SiO2 1.5 ~ 30 wt% 및 적어도 5 wt% 이하의 기타성분이 포함되고, 상기 CaO, MgO, Al2O3, SiO2 및 기타성분의 합이 100 wt%를 넘지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 소성지수 6 이하, 흐름시험 50 % 이하, 침수팽창 3 % 이하, 박리저항성 1/4 이하의 품질인 것을 사용할 수 있다.
유화아스팔트는 상기 상온 재생 아스팔트 조성물에 0.1 ~ 0.9 wt% 포함되는 것이 바람직하며, 순환골재와 신재골재 간의 크랙 및 공극 사이에 침투하여 바인더 역할을 하는 것으로, 상온 재생 아스팔트 조성물의 점착력을 향상시킬 수 있다. 상기와 같은 범위로 유화아스팔트가 포함될 경우 상기 순환골재 및 신재골재의 표면에 충분히 코팅되고, 이로 인하여 아스팔트 콘크리트 시공 후 강도를 향상시켜 내구연한을 증가시킬 수 있다.
상기 유화아스팔트는 KS 규격에서 규정하는 RSC-1,2,3 또는 MSC-1,2,3 중에서 선택하여 사용가능하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 상온 재생 아스팔트 조성물의 사용양태, 사용방법, 시공시기에 따라 적절한 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 유화아스팔트는 특별히 유화제의 종류에 제한이 없으므로, 양이온계 아스팔트 유화제, 음이온계 아스팔트 유화제, 비이온계 아스팔트 유화제를 포함하는 상용화된 유화 아스팔트 중에서 자유롭게 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 유화제를 사용하게 되면 상온에서 본 발명의 상온 재생 아스팔트 조성물을 시공할 수 있기 때문에 가열시 발생 되는 탄산가스가 생성되지 않아 환경적으로도 이점이 있다.
상기 개질첨가제는 아스팔트 콘크리트의 Marshall 안정도, 간접 인장강도 및 동탄성 계수 등의 강도를 향상시거나 시공 후, 도로포장의 소성변형, 피로, 포트홀 또는 온도 균열 등의 파손으로 도로의 내구연한이 증가시키기 위하여 포함하는 것으로서, 본 발명에서는 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer), 계면활성제 및 색소를 포함할 수 있다.
상기 개질 첨가제는 상기 상온 재생 아스팔트 조성물에 0.5 ~ 1 wt% 포함되는 것이 바람직한데 이는, 0.5 wt% 미만일 경우 시공 후 아스팔트 콘크리트의 강도 및 내구성의 개선 효과가 미미하고, 1 wt%를 초과할 경우 함량 초과에 따른 이익이 없어 경제성이 저하될 수 있다.
바람직하게 상기 개질첨가제는 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer)는 26 ~ 32 wt%, 계면활성제 0.01 ~ 1 wt%, 색소 0.001 ~ 0.05 wt% 및 물 67 ~ 73 wt%를 포함할 수 있다.
상기 스티렌-아크릴 에스터 공중합체는 고온에서 가교를 일으키는 자기가교형 성질을 가지고 있어, 아스팔트 콘크리트 시공 후, 온도가 높아질수록 점도 저하로 인하여 유동 변형을 일으키는 것을 방지할 뿐만 아니라, 기계적 안정성이 뛰어나 내수성 및 내마모성이 우수하고, 우수한 강도 발현효과가 있다. 또한, 화학적 안정성이 우수하여 색소 혼합시 안정성이 우수하여 균일한 색상발현 및 색소 혼합에 따른 아스팔트 콘크리트의 내구성 저하를 방지할 수 있다.
상기 개질첨가제에 포함되는 계면활성제는 아스팔트 콘크리트 시공시 유화아스팔트와 개질첨가제를 상온에서 혼합시 불안정한 분자상태를 안정시키고, 혼화력을 증가시킬 뿐만 아니라 시공 후, 아스팔트 콘크리트의 박리방지를 위한 것으로서, 바람직하게는 상기 개질첨가제 내 0.01 ~ 1 wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 일반적으로 사용되는 계면활성제이면 한정되지 않고 사용가능하나 바람직하게는 유화아스팔트와 다른 성격의 계면활성제를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 상온 재생 아스팔트 조성물에 포함된 유화아스팔트는 양이온성 유화아스팔트, 계면활성제는 음이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
일반적으로 고분자 폴리머가 포함된 개질첨가제는 흰색을 띄는 것에 비해 본 발명의 상온 재생 아스팔트 조성물에 포함되는 개질첨가제는 육안으로 구별 가능할 뿐만 아니라 시각적 효과를 부여하기 위하여 유색을 띄도록 색소를 포함할 수 있다. 상기 색소는 일반적으로 색상발현을 위하여 사용하는 것이면 한정되지 않고 사용가능하나 바람직하게는 탄소가 포함된 색소를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 먹물 색소를 사용할 수 있다.
상기 색소에 포함된 탄소성분은 수분 증발을 방지하여 상기 개질첨가제의 안정성을 부여하여 저장성을 증가시키고, 상기 재활용 상온 아스팔트 조성물의 분산성을 증가시켜 아스팔트 콘크리트 시공시 급격히 굳는 것을 방지하여 시공성을 향상시킬 수 있다.
상기 색소는 상기 개질첨가제 내 0.001 ~ 0.05 wt% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 색소의 함량이 0.001 wt% 미만일 경우 상기 상온 재생 아스팔트 조성물의 물성 향상에 미치는 효과가 미미하고, 0.05 wt% 초과하게 되면 상기 상온 재생 아스팔트 조성물 내 화학적 안정성을 떨어뜨려 내구성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 파쇄된 순환골재 및 신재골재를 크기별로 선별하는 단계, 상기 순환골재와 신재골재에 채움재, 유화아스팔트, 개질첨가제 및 물을 혼합하여 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계, 상기 혼합물을 포설하는 단계 및 상기 포설된 혼합물을 다짐하는 단계를 포함하여 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있다.
상기 개질첨가제는, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer), 계면활성제 및 색소를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 파쇄된 순환골재 및 신재골재를 크기별로 선별하는 단계는, 파쇄한 순환골재는 구멍이 8 ~ 12 mm 및 15 ~ 20 mm 크기인 체를 통해 선별하고, 파쇄한 신재골재는 구멍이 8 ~ 12 mm 및 20 ~ 30 mm 크기인 체를 통해 선별한 뒤 각각 크기별로 분리보관할 수 있다.
상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계 전에, 상기 선별된 순환골재를 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전처리하는 단계는, 선별된 순환골재를 방향족 탄화수소계 아크릴 바람직하게는 아크릴 수지가 포함된 유기용매에 담지시키는 것으로서, 후단의 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계에서 순환골재와 신재골재, 채움재가 혼합시, 골재와 골재 사이, 골재와 채움재 사이의 망상구조를 형성하게 함으로써, 공극 사이의 충진율을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 아스팔트 콘크리트 시공시 접착력과 강도를 증진시킬 수 있다.
상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계, 크기별로 선별된 순환골재 및 신재골재에 채움재, 유화아스팔트, 개질첨가제 및 물을 혼합하는 것으로서, 바람직하게는 순환골재 50 ~ 67 wt%, 신재골재 30 ~ 40 wt%, 채움재 1 ~ 5 wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 개질첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%의 조성비로 혼합할 수 있다.
상기 상온 재생 아스팔트 조성물은 상기 조성물의 사용태양 및 사용방법, 시기에 따라서 상기 함량을 바람직한 양으로 적절히 조절하여 혼합할 수 있다.
상기 유화아스팔트, 개질첨가제에 대한 구체적인 설명은 상기 언급하였으므로 생략하기로 한다.
상기 석회석분은 석회암을 채굴하여 파쇄, 분쇄 및 분급하여 생성하거나 석회광산, 비료, 탄산소다 공장과 같은 석회석을 사용하는 대형공장에서 부산물로 생성된 폐기물을 사용하고 있으나, 석회암을 채굴하여 석회석분을 생성하는 과정은 높은 생산비로 경제성이 떨어지므로 일반적으로는 폐기물로 생성되는 석회석분을 사용한다.
상기 폐기물로 생성되는 석회석분은 최초 함수율이 70 ~ 80 % 전후의 침전퇴적물 슬러지 상태로서, 압축여과 과정을 거쳐 수분을 제거한 케이크(Cake) 상태에서 분말형태로 가공한 뒤 건조시켜 사용할 수 있다.
본 발명의 상온 재생 아스팔트 조성물에 포함되는 석회석분은 산화칼슘(CaO)의 함량이 높은 고품질의 석회석분을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 석회암을 채굴하여 석회석분 또는 폐기물로 생성되는 석회석분은 바람직하게는 소성시키는 소성단계 및 산성용액에 담지시켜 산처리하는 단계를 포함하여 전처리시켜 본 발명의 상온 재생 아스팔트 조성물에 사용할 수 있다.
상기 소성단계는 바람직하게는 700 ~ 1,400 ℃에서 2 ~ 5 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 소성온도가 700 ℃ 미만이면 원하는 정도의 소성이 이루어지지 않고, 소성온도가 1,400 ℃를 초과하면 고온으로 인한 물성 변화를 초래할 수 있다. 또한, 소성시간이 2시간 미만이면 원하는 정도의 소성이 이루어지지 않고, 소성시간이 5시간을 초과하면 시간 초과에 따른 이익이 없다.
상기 석회석분을 소성하면 탄산가스가 배출되면서 산화칼슘 및 산화마그네슘으로 변화하여 소성된 석회석분은 강알칼리성을 띄게 되며, 그 중량은 절반으로 줄어들게 된다.
이때, 상기 석회석분을 소성시켜 수득할 수 있는 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)은 물과 반응하여 극렬한 발열반응을 한 후, 수산화칼슘과 수산화마그네슘으로 되면서 강알칼리성을 띈다. 결국, 소성단계를 통해 소성된 석회석분은 강알칼리성의 특성을 띄게 될 뿐만 아니라, 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)의 성분비도 증가시킬 수 있으므로, 상기 석회석분의 조성비 및 산성의 정도에 따라 상기 석회석분의 소성온도 및 소성시간을 적절히 조절하여 소성하는 것이 바람직하다.
상기 소성된 석회석분을 산성용액에 담지시켜 산처리하는 단계는, 상기 소성단계를 통해 강알칼리성을 순화시키고 불순물을 제거하기 위한 것으로서, 20 ~ 30 ℃에서 20 ~ 28 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우 중화반응이 불충분하게 되거나 상기 석회석분의 물성이 변화될 수 있다.
상기 산성용액은 pH 6 미만으로 산성을 띄는 용액이면 제한되지 않고 사용가능하나 바람직하게는 무기산을 사용할 수 있다.
상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계를 통해 준비된 조성물을 포설한 후, 상기 포설된 조성물을 다짐으로써, 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
[제조예]
상온 재생 아스팔트 조성물
순환골재, 신재골재, 채움재, 유화아스팔트, 개질첨가제 및 물을 하기 표 1과 같이 혼합하여 상온 재생 아스팔트 조성물인 비교예 및 실시예를 제조하였다.
상기 순환골재 및 신재골재는 "KS F 2357"에 명시된 품질에 따라 밀도 2.50g/㎤ 이상, 흡수율 3.0 %, 마모율 40 % 이하인 골재를 사용하였다.
상기 유화아스팔트는 (주)동서유화의 MSC-2를 사용하였고, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer) 수용액 (38 wt%) 750 g, 물 250 ml, 음이온계면활성제 0.4 g 및 색소 0.1 g를 혼합하여 개질첨가제를 제조하였다.
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
순환골재 20mm이하
(wt%)		 340.9
(9.5)		 337.7
(9.4)		 340.9
(9.5)		 337.7
(9.4)		 340.9
(9.5)		 339.5
(9.4)		 338.4
(9.4)		 340.9
(9.5)		 337.7
(9.4)
10mm이하
(wt%)		 1,875.1
(52.1)		 1,857.2
(51.6)		 1,875.1
(52.1)		 1,857.2
(51.6)		 1,875.1
(52.1)		 1,867.1
(51.9)		 1,861.2
(51.7)		 1,875.1
(52.1)		 1,857.2
(51.6)
신재골재 25mm이하
(wt%)		 1,056.9
(29.4)		 1,046.8
(29.1)		 1,056.9
(29.4)		 1,046.8
(29.1)		 1,056.9
(29.4)		 1,052.4
(29.2)		 1,049.0
(29.1)		 1,056.9
(29.4)		 1,046.8
(29.1)
채움재
(석회석분)
(wt%)		 136.3
(3.8)		 123.3
(3.4)		 138.1
(3.85)		 135.1
(3.8)		 129.1
(3.6)		 135.8
(3.8)		 135.4
(3.8)		 136.3
(3.8)		 138.7
(3.85)
유화아스팔트
(wt%)		 18.0
(0.5)		 18.0
(0.5)		 1.8
(0.05)		 36.0
(1.0)		 18.0
(0.5)		 18.0
(0.5)		 18.0
(0.5)		 3.6
(0.1)		 32.4
(0.9)
개질첨가제
(wt%)		 10.8
(0.3)		 54.0
(1.5)		 25.2
(0.7)		 25.2
(0.7)		 18.0
(0.5)		 25.2
(0.7)		 36.0
(1.0)		 25.2
(0.7)		 25.2
(0.7)
물
(wt%)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)		 162.0
(4.5)
합계 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600
(단위 : g)
[실험예 1]
상온 재생 아스팔트 콘크리트 물성측정
상기 제조예에서 제조된 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 4의 상온 재생 아스팔트 조성물을 사용하여 각각 101.6 mm × 63 mm 크기로 시험공시체를 제작한 뒤, KS I 3022 : 2014에 따라 물성을 측정하였다.
상기 시험공시체는 스패튤러를 사용하여 몰드 주위를 15회 중앙을 10회 다져서 표면을 고르며, 상기 재활용 상온 아스팔트 조성물인 비교예 1 ~ 3 및 실시예 1,2의 마샬 다짐은 50 회 실시하였으며, 선회다짐은 KS F 2377에 따른 선회다짐기를 사용하여 다짐하였으며, 다짐온도는 25 ℃로 하였다. 그리고, 60 ℃의 오븐에서 48 시간 양생하였으며, 양생이 끝난 시험공시체는 실내에서 2 ~ 3시간 방치 후 탈형하고, 25 ℃의 공기욕조에서 2시간 방치시켰다
마샬안정도 및 흐름값(시험방법 KS F 2337) 시험은 아스팔트 혼합물(아스팔트 콘크리트)의 실내 다짐으로 만들어진 원주형 공시체에 대한 소성 흐름 저항력을 측정하기 위한 방법으로 상기 제조된 공시체를 50.8 ㎜/min 속도로 하중을 가할 때 견딜 수 있는 최대 하중(마샬안정도)과 최대하중 하 총 수직변위(흐름값) 측정하였다.
공극율은 KS F 2364에 따라 측정하였다.
KS F 2337에 따라, 상기 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 기층용으로 사용시, 상기 마샬안정도값은 3,500 N 이상, 흐름값은 10 ~ 50 (1/100 cm), 공극율은 3 ~ 12 % 기준치를 만족하는 것이어야 한다.
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
마샬
안정도
(N)		 21,056 28,512 28,211 24,110 25,164 27,120 28,448 28,120 28,111
흐름값 51.64 44.98 42.27 52.84 47.31 46.28 45.12 42.25 48.89
공극율
(%)		 7.1 9.1 12.3 7.9 8.7 9.6 9.0 8.8 8.9
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 상기 개질첨가제가 0.3 wt% 포함된 비교예 1의 경우 흐름값이 기준치를 만족하지 못하였고, 개질첨가제가 1 wt% 포함된 비교예 2의 경우 개질첨가제 0.7 wt% 포함된 실시예 2 및 0.9 wt% 포함된 실시예 3과 비교하여 마샬안정도 값이 거의 변화가 없어 함량 증가에 따른 증대효과가 없어 경제성이 떨어지고, 유화아스팔트 함량이 0.05 wt% 포함된 비교예 3의 경우 공극율이 12.3%로 기준치를 만족하지 못하였고, 유화아스팔트 함량이 1 wt% 인 비교예 4의 경우 흐름값이 기준치를 만족하지 못함을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 상온 재생 아스팔트 콘크리트는 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer), 계면활성제 및 색소를 포함하는 개질첨가제를 사용함으로써, 안정도가 우수하고, 내구성이 우수한 고품질의 아스팔트 콘크리트를 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. 순환골재 50 ~ 67 wt%, 신재골재 30 ~ 40 wt%, 채움재 1 ~ 5wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 개질첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%를 포함하고,
    상기 개질첨가제는, 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer)는 26 ~32 wt%, 계면활성제 0.01 ~ 1 wt%, 색소 0.001 ~ 0.05 wt% 및 물 67 ~ 73 wt%를 포함하며,
    상기 순환골재는, 순환골재 100 중량부를 기준으로 아크릴 수지 0.01 ~ 10 중량부에 의해 코팅 처리된 순환골재이고,
    상기 채움재는, 비중이 2.7 ~ 3 이고, 수분 함유량이 0.3 ~ 1 wt% 이며, 지름 75 ㎛ 이하의 입자가 70 ~ 90 wt%로 세립자 덩어리가 없는 석회석분인 것을 특징으로 하는, 상온 재생 아스팔트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 음이온 계면활성제인 것을 특징으로 하는, 상온 재생 아스팔트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 색소는 탄소 성분이 포함된 유기색소인 것을 특징으로 하는, 상온 재생 아스팔트 조성물.
  6. 파쇄된 순환골재 및 신재골재를 크기별로 선별하는 단계;
    상기 순환골재 50 ~ 67 wt% 및 신재골재 30 ~ 40 wt%에, 채움재 1 ~ 5wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 개질첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%를 혼합하여 상온 재생 아스팔트 조성물을 준비하는 단계;
    상기 상온 재생 아스팔트 조성물을 포설하는 단계; 및
    포설된 상온 재생 아스팔트 조성물을 다짐하는 단계;를 포함하고,
    상기 개질첨가제는 스티렌-아크릴 에스터 공중합체(Styrene-Acrylic ester copolymer)는 26 ~ 32 wt%, 계면활성제 0.01 ~ 1 wt%, 색소 0.001 ~ 0.05 wt% 및 물 67 ~ 73 wt%를 포함하며,
    상기 순환골재는, 순환골재 100 중량부를 기준으로 아크릴 수지 0.01 ~ 10 중량부에 의해 코팅 처리된 순환골재이고,
    상기 채움재는, 비중이 2.7 ~ 3 이고, 수분 함유량이 0.3 ~ 1 wt% 이며, 지름 75 ㎛ 이하의 입자가 70 ~ 90 wt%로 세립자 덩어리가 없는 석회석분인 것을 특징으로 하는, 상온 재생 아스팔트 콘크리트의 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계면활성제는 음이온 계면활성제인 것을 특징으로 하는, 상온 재생 아스팔트 콘크리트의 시공방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 색소는 탄소 성분이 포함된 유기색소인 것을 특징으로 하는, 상온 재생 아스팔트 콘크리트의 시공방법.

  9. 삭제
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