KR101653170B1 - 친환경 특수첨가제를 이용한 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트 제조방법 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 특수첨가제를 이용한 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트 제조방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 첨가제의 주성분으로서 친환경 소재인 스트로 파이버와 포졸란을 사용함으로써, 아스팔트 콘크리트의 결합력을 증가시키고 환경 오염을 방지하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 모래, 자갈 등의 골재를 용융 아스팔트로 결합시켜 형성한 아스팔트 콘크리트에 있어서, 스트로 파이버 25~35중량부, 구마롱수지 2~3중량부, 포졸란 55~60중량부, 숯 가루 3~7중량부, 천연고무 2~3중량부, 길소나이트 2~3중량부를 포함하여 이루어진 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 특수첨가제를 이용한 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트 제조방법 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법{Multifunctional High Efficient Asphalt Concrete Composition Using Eco-friendly Special Additive and Construction Method Using the Same}

본 발명은 도로 포장 등에 사용되는 아스팔트 콘크리트 제조방법 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 아스팔트 콘크리트에 친환경 특수 첨가제를 첨가함으로써, 방수성, 투수성, 내구성을 향상시키고, 소음을 감소시키고 재활용이 가능하도록 하며, 아스팔트 콘크리트의 결합력을 증대시킴과 동시에 환경 오염을 줄일 수 있도록 한 친환경 특수첨가제를 이용한 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것이다.

아스팔트 콘크리트(Asphalt Concrete)는 모래, 자갈 등의 골재를 용융 아스팔트로 결합시킨 것으로서, 통상 '아스콘'이라고 부르며 도로포장 등에 널리 사용되고 있다.

아스팔트 콘크리트에 사용되는 아스팔트로는 중유를 정제하고 남은 찌꺼기가 주로 사용되는데, 최근에는 중온 아스팔트(WMA: Warm Mix Asphalt)가 널리 사용되고 있다.

상기한 중온 아스팔트는, 에너지를 절약할 수 있고 대기오염을 감소시키며, 온도가 쉽게 저하되지 않아 기후조건이 열악한 추운 지역이나 겨울철에도 아스팔트 포장 작업을 할 수가 있다.

또한 상기 중온 아스팔트는, 가열 아스팔트와 비교하여 상대적으로 높은 다짐밀도를 나타내고, 산화작용을 감소시켜 재활용 골재 혼합물에서 균열발생을 억제하는 특징이 있다.

이러한 중온 아스팔트를 이용하여 아스팔트 콘크리트를 제조할 경우, 결합력 을 증대시키기 다양한 첨가제를 첨가하고 있다.

이러한 아스팔트 콘크리트의 첨가제로서, 폐타이어 분쇄물 90중량부, 셀룰로오스 5중량부, SBS수지 1중량부, 송진 1중량부, 질석 3 중량부로 구성된 첨가제가 있다.

그런데 상기한 종래의 첨가제는, 주성분인 폐타이어 분쇄물에서 환경 오염 물질이 발생하고, 폐타이어의 분쇄물이 아스팔트 콘크리트의 결합력을 저하시키는 문제가 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, SiO₂ 19.0 ~ 31.1wt.%, Fe₂O₃ 29.6 ~ 38.2wt.%, Al₂O₃ 7.0 ~ 13.9wt.%, CaO 14.5 ~ 38.0wt.%, MgO 6.0 ~ 8.1wt.%, K₂O 0.14 ~ 0.28wt.%의 함량을 갖는 전기로의 산화 슬래그를 파쇄 및 분쇄하고, 이 분쇄물에서 철 성분을 제거한 다음, 크기별로 선별하여 아스팔트 콘크리트용 골재를 생산하고, 이를 이용하여 아스팔트 콘크리트를 제조함으로써, 일반골재를 대체하여 보다 향상된 물성을 발휘할 수 있는 골재를 제공하고 전기로 산화 슬래그를 고부가가치의 제품으로 활용할 수 있도록 함과 아울러, 향상된 물성을 갖는 산화 슬래그 골재를 이용하여 아스팔트 콘크리트를 포설함으로써 아스팔트 콘크리트의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는, 전기로 산화 슬래그를 이용한 아스팔트 콘크리트용 골재 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트에 대하여 기재하고 있다.

특허문헌 2는, 노상에 100∼150mm범위의 두께로 포설되며, 입경 25∼45mm범위의 골재를 포함하는 보조기층과; 보조기층의 상면에 30∼200mm범위의 두께로 포설되며, 주재료인 골재에 입경 0.5∼25mm 범위의 포졸란(Pozzolan), 숯가루, 고무분말, 규사 중 적어도 한 종류 이상이 혼합된 투수기층과; 투수기층의 상면에 0.5∼50mm범위의 두께로 포설되며, 입경 0.5∼5mm 범위의 포졸란과 특수첨가소재들과, 포졸란과 특수첨가소재들을 결합시키는 바인더를 구비하는 표층을 구비하고, 표층의 포졸란이 표층의 총중량비를 기준으로 5∼15중량％, 특수첨가소재가 표층의 총중량비를 기준으로 69∼80중량％, 바인더가 표층의 총중량비를 기준으로 14∼22중량％로 조성되며, 표층의 특수첨가소재는, 칼라고무칩, 규사, 우드칩, 액상우레탄 중, 어느 한 종류 또는 그 이상이 혼합되어 구성됨으로써, 고무냄새와 악취의 발생이 적고 유해성분의 배출이 적으며 쾌적한 보행을 가능하게 하는, 포졸란 및 숯을 이용한 투수성 복합포장재구조 및 그 시공방법에 대하여 기재하고 있다.

특허문헌 3은, 2mm이하의 분쇄 폐타이어, 3mm이하의 가열 팽창 질석, 셀룰로오스섬유를 기초재료로 하여, 이 기초재료에 개질유동재(브론 아스팔트, 로진(송진), PE WAX, EVA WAX, 유황, PE, SBS 등), 입자부착방지재(시멘트, 석회석, 탄산칼슘)가 투입되어 100℃~ 150℃로 가열혼합된 이후 50℃이하로 냉각하고 프로세스 오일 및 로진(송진), EVA 또는 유황을 추가하여 얻어지며, 다양한 종류의 아스팔트 콘크리트의 개질 첨가제로 이용되는, 중저온용 아스팔트 콘크리트의 첨가재 및 이를 사용한 저탄소의 아스팔트 콘크리트에 대하여 기재하고 있다.

특허문헌 4는, 폐아스팔트 콘크리트로부터 얻어지는 순환골재 60 ~ 85 중량%와, 신재골재 15 ~ 40 중량%로 이루어지는 도로포장용 골재 배합물 100 중량부에 대해, 채움재 10 ~ 40 중량부, 유화아스팔트 10 ~ 30 중량부, 재생첨가제 5 ~ 45 중량부 및 물 5 ~ 45 중량부로 이루어짐으로써, 재생 첨가제를 통해 골재 간 결합력이 우수하게 되고, 양생시간이 단축되게 되며, 아스팔트 콘트리트에 필요한 안정도값 및 흐름값의 개선이 이루어지게 되어, 신재골재의 사용량을 최소화할 수 있고 이를 통해 도로포장비용이 절감될 수 있도록 하는, 재생첨가제가 함유된 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 대하여 기재하고 있다.

특허문헌 5는, 차량의 폐 전면유리로부터 분리된 폐 PVB 필름을 이용하여 아스팔트 바인더를 제조함으로써, 폐기물을 자원화하고 폐차 재활용률이 향상되며 폐기물 처리비를 저감할 수 있으며, 폐 PVB 필름을 이용하여 중온 아스팔트 조성물을 제조함으로써 아스팔트를 가열하기 위해 사용되는 석유계 연료 등의 사용을 줄이고 왁스나 수지류를 사용하는 경우에 비해 경제적 이점을 얻을 수 있도록 한, 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법에 대하여 기재하고 있다.

KR 10-0795184 B1 KR 10-0937223 B1 KR 10-1029912 B1 KR 10-1181861 B1 KR 10-1584677 B1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아스팔트 콘크리트의 첨가제 주성분으로 친환경 소재인 스트로 파이버와 포졸란을 사용함으로써, 아스팔트 콘크리트의 결합력을 증가시키고 환경 오염을 방지하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 아스팔트 콘크리트의 방수성, 투수성, 내구성을 향상시키고, 저소음을 실현할 수 있으며, 재활용이 가능하도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 모래, 자갈 등의 골재와 아스팔트를 결합시킨 아스팔트 콘크리트에 있어서, 스트로 파이버(Straw Fiber) 25~35중량부, 구마롱수지 2~3중량부, 포졸란(Pozzolan) 55~60중량부, 숯 가루 3~7중량부, NR(천연고무) 2~3중량부, 길소나이트(Gilsonite) 2~3중량부를 포함하는 첨가제를 투입하여 아스팔트 콘크리트를 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가제에 비정질 폴리올레핀, 공중합 폴리아미드, 폴리에스터 중 하나 이상이 2~3 중량부 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가제에 TPE(Thermo Plastic Elastomer), 셀룰로오스, 폴리우레탄 중 하나 이상이 2~3 중량부 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가제에 제강 슬래그(Slag)가 2~3중량부 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가제는 아스팔트 콘크리트에 대하여 중량비로 0.5~1.0% 첨가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 친환경 소재인 스트로 파이버와 포졸란을 주성분으로 하는 첨가제가 아스팔트 콘크리트에 첨가되므로, 환경 오염을 방지할 수 있고, 아스팔트 콘크리트의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 아스팔트 콘크리트의 첨가제에 폐타이어 분쇄물을 사용하지 않으므로 환경 오염 문제와 결합력 저하 문제를 모두 해소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 아스팔트 콘크리트의 방수성, 투수성, 내구성을 향상시킬 수 있고, 저소음을 실현할 수 있으며, 재활용이 가능한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트 제조방법의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 친환경 특수첨가제를 이용한 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트는, 모래, 자갈 등의 골재를 용융된 아스팔트로 결합시킨 아스팔트 콘크리트에, 스트로 파이버 25~35중량부, 구마롱수지 2~3중량부, 포졸란 55~60중량부, 숯 가루 3~7중량부, NR(천연고무) 2~3중량부, 길소나이트 2~3중량부를 포함하는 첨가제가 첨가된다.

상기 스트로 파이버(Straw Fiber)는, 짚을 건조 및 분쇄하여 제조한 천연 특수섬유로서, 분말 형태로 이루어진 것을 사용한다.

상기 스트로 파이버는, 아스팔트 콘크리트의 결합력을 강화시켜, 크랙 발생이나 소성 변형을 방지하고 탈취 효과를 증대시킨다.

또한 상기 스트로 파이버는 친환경 소재이므로 환경 오염을 방지할 수가 있다.

상기 스트로 파이버를 25중량부 미만으로 첨가하면 크랙 방지 효과가 작고, 35중량부 이상을 첨가할 경우 가격 대비 효과의 상승이 미미하다.

따라서 상기 스트로 파이버는, 첨가제 전체 조성물에 대하여 25~35중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 구마롱수지는 인조 송진으로 이루어진 점착제로서, 접착성이 뛰어나 아스팔트 콘크리트의 결합력을 증대시킨다.

또한 상기 구마롱수지는, 내슬립성 재질로서 수막 현상으로 인한 미끄럼 저항성이 우수한 특징이 있다.

상기 구마롱수지를 2중량부 미만으로 첨가하면 접착성이 약하고, 3중량부를 초과하여 첨가할 경우 가격 대비 효과의 상승이 크지 않다.

따라서 상기 구마롱수지는, 첨가제 전체 조성물에 대하여 2~3중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

포졸란(Pozzolan)은 규조토(Diatomite)와 같은 천연 광물성 소재로서, 음이온 방출과 탈취 효과 및 항균 작용에 의해, 석유화학 물질의 독성을 배출하는 역할을 한다.

천연 포졸란의 규조토는, 바다 또는 호수 밑바닥에 침적된 연질의 암석 또는 흙덩이로서, 약 95％ 이상이 실리카 성분으로 구성되어 다량의 원적외선을 방사하고, 미세한 공극들을 갖추고 있다.

상기 포졸란이 55중량부 미만이면 정화 효과가 낮고, 60중량부를 초과할 경우에는 결합력이 저하된다.

따라서 상기 포졸란은, 첨가제 전체 조성물에 대하여 55~60중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

숯 가루는 야자 숯을 사용하는 것이 바람직하며, 정화작용과 제습 및 탈취 효과가 있다.

상기 숯 가루가 3중량부 미만이면 그 효과가 미약하고, 7중량부를 초과하더라도 효과의 상승폭이 미미하다.

따라서 상기 숯 가루는, 첨가제 전체 조성물에 대하여 3~7중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

NR(Natural Rubber)은 천연 고무로서, 일반적인 아스팔트 첨가제에 사용되는 폐타이어에 비해 강한 진동 예방 및 소음 방지 효과가 있다.

상기 NR이 2중량부 미만이면 효과가 미미하므로 2중량부를 하한으로 하고, 가격이 고가인 점을 감안하여 3중량부를 상한으로 하였다.

길소나이트(Glsonite)는 통상의 아스팔트에 비해 높은 용융점을 갖는 천연 아스팔트로서, 친환경적이며 높은 결합력을 지니고 있다.

상기 길소나이트는 2중량부 미만이면 효과가 미미하므로 2중량부를 하한으로 하고, 가격이 고가인 점을 감안하여 3중량부를 상한으로 하였다.

한편, 상기 첨가제는, 비정질 폴리올레핀, 공중합 폴리아미드, 폴리에스터 중 하나 이상을 2~3중량부 더 포함할 수 있다.

상기 비정질 폴리올레핀(APO: Amorphous Polyolefin)은 에틸렌과 프로필렌 같은 올레핀을 첨가 중합시킨 강한 접착성 소재로서, 하절기에 아스팔트 콘크리트의 열전도율을 저하시킨다.

상기 공중합 폴리아미드(CoPA)와 공중합 폴리에스터(CoPES)는 고분자 화합물로서 아스팔트 콘크리트의 결합력을 증대시키는 효과가 있다.

또한 상기 첨가제는, TPE(Thermo Plastic Elastomer), 셀룰로오스, 폴리우레탄 중 하나 이상을 2~3중량부 더 포함할 수 있다.

상기 TPE는 고무와 플라스틱의 성질을 모두 가지고 있는 천연 고무소재로서, 고무보다 단단하고 플라스틱보다 부드러운 특징이 있다.

이에 따라 아스팔트 콘크리트의 결합력을 강화하고 소음을 감소시키는 효과가 있다.

상기 셀룰로오스는 화학 인조 섬유의 일종으로서 아스팔트 콘크리트의 크랙 을 방지하고, 폴리우레탄(TPU)은 합성 섬유의 일종으로 아스팔트 콘크리트의 결합력을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 상기 첨가제는 제강 슬래그를 2~3중량부 더 포함할 수 있다.

상기 제강 슬래그는, 전기로에서 신철, 고철 등을 정련하여 강을 제조할 때 발생되는 슬래그로서, 아스팔트 콘크리트의 소성 변형을 방지하고, 포장 도로의 포트 홀 발생을 방지하며, 도로의 미끄럼 현상을 방지하는 특징이 있다.

또한, 상기 첨가제는 아스팔트 콘크리트에 대하여 중량비로 0.5~1.0% 첨가되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 아스팔트 콘크리트 1톤에 대하여 상기 첨가제를 5~10㎏ 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 첨가제가 0.5중량부 미만으로 첨가되는 경우 그 효과가 높지 않고, 1중량부를 초과하여 첨가하더라도 효과의 상승폭이 미미하다.

따라서 상기 첨가제는, 아스팔트 콘트리트에 대하여 0.5~1.0중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 친환경 아스팔트 콘크리트 조성물을 사용하여 시공을 하게 되면, 첨가제로서 폐타이어를 사용할 때에 비하여 아스팔트 콘크리트의 결합력을 향상시킬 수가 있고, 환경 오염을 방지할 수가 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 모래, 자갈 등의 골재를 용융 아스팔트로 결합시켜 형성한 아스팔트 콘크리트에 있어서,
   짚을 건조 및 분쇄하여 제조한 분말 형태의 스트로 파이버 25~35중량부, 인조 송진으로 이루어진 점착제인 구마롱수지 2~3중량부, 천연 광물성 소재인 포졸란 55~60중량부, 야자 숯가루 3~7중량부, 천연고무 2~3중량부, 천연 아스팔트인 길소나이트 2~3중량부를 포함하는 첨가제를 첨가하고,
   상기 첨가제에, 비정질 폴리올레핀, 공중합 폴리아미드, 폴리에스터 중 하나 이상이 2~3중량부 더 포함되며,
   상기 첨가제에, TPE(Thermo Plastic Elastomer), 셀룰로오스, 폴리우레탄 중 하나 이상이 2~3중량부 더 포함되고,
   상기 첨가제에, 제강 슬래그가 2~3중량부 더 포함되며,
   상기 첨가제는 아스팔트 콘크리트에 대하여 중량비로 0.5~1.0%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 친환경 특수첨가제를 이용한 다기능 고성능 아스팔트 콘크리트 시공방법.
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