KR101672823B1 - 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물 - Google Patents

비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물 Download PDF

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Abstract

과제: 상기 종래 상온 아스팔트 바인더 및 상온 아스팔트 혼합물의 문제점인 역학적 특성 등의 물성 약화, 저장 안정성 및 장기 보관성 저하, 휘발성 용제 휘발로 인한 경화, 우천시 및 겨울에 사용 불가능한 점과 같은 문제점을 해결하려는 것.
해결 수단: 석유아스팔트, 천연아스팔트, 고분자 개질재, 프로세스 오일, 접착력 증강제 등을 최적 배합으로 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다. 이 바인더 및 혼합물은 역학적 특성, 저장안정성 및 보관성이 획기적으로 개선되었다.

Description

비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물 {Modified nonvolatile cold asphalt binder and recycled asphalt mixture using thereof}
본 발명은 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
국내 도로 포장의 90% 이상은 콘크리트 또는 아스팔트 포장이지만, 교통량 및 중차량의 증가에 따라 도로의 소성변형 및 균열 등으로 내구성 및 내구연한이 크게 저하되고 있다. 국지성 폭우, 폭설, 지구 온난화 등으로 도로면 온도의 상승, 염화칼슘 사용량 증대 등 포장도로 및 보도부는 과거에 비해 훨씬 열악한 환경에 놓여 균열, 파손 및 마모 등 손상이 가속화되고 있는 실정이다.
콘크리트 또는 아스팔트 포장을 보수하기 위하여 덧씌우기 공법과 전면 및 부분 절삭 덧씌우기 공법이 있으나 기존 노면 파쇄 및 절삭에 따른 폐기물 발생 및 처리로 환경적인 문제와 처리비용 증가 문제가 발생한다.
상기 덧씌우기 공법, 절삭 덧씌우기 공법 외에 아스팔트 포장도로를 보수하기 위하여 상온 아스팔트 혼합물이 사용되고 있다. 현재 상온 아스팔트 혼합물의 바인더로는 휘발성 용제를 포함하는 컷백 아스팔트 또는 아스팔트를 유화제로 개질한 유화 아스팔트가 주로 사용되고 있다. 상온 아스팔트 혼합물의 구체적인 예는 다음의 (가)~(마)와 같다.
(가). 유화 아스팔트, 개질 유화아스팔트 바인더 (양이온계, 음이온계 등) 또는 컷백 아스팔트에 시멘트, 플라이 애시, 고로슬래그 미분말, 석회석 및 조기 양생재 등의 무기계 결합재를 사용한 상온 아스팔트 혼합물
(나) 유화 아스팔트, 개질 유화아스팔트 바인더 (양이온계, 음이온계, 수분 기화식 등)에 EVA, 아크릴 폴리머, 폴리비닐아세테이트, 아크릴 에멀젼 등 고분자 계열의 개질 첨가재, 계면활성제 및 결합재를 사용한 상온 아스팔트 혼합물
(다) 유화 아스팔트 또는 개질 유화아스팔트 바인더에 개질 첨가재, 재생 첨가재 (식물성 오일, 베이스 오일, 에멀젼, 비가열 수중유적형 등) 및 섬유 첨가제 등을 사용하여 재생 골재와 혼합하여 제조되는 상온 재생 아스팔트 혼합물
(라) 고분자 계열 바인더 (폴리우레탄, 수성 폴리 아크릴 바인더 등)를 제조하여 골재와 혼합하여 사용하는 상온 아스팔트 혼합물
(마) 스트레이트 아스팔트, 용제, 석유수지, 전색재, 가교촉진제 등을 혼합하여 제조되는 상온 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 상온 아스팔트 혼합물
위와 같은 종래 상온 아스팔트 바인더 또는 상온 아스팔트 혼합물의 문제점은 다음과 같다.
① 유화 아스팔트 또는 개질 유화아스팔트 계열 상온 아스팔트의 문제점
유화 아스팔트는 물속에서 아스팔트가 상분리 현상을 일으키지 않고 분산 상태를 유지하도록 유화제를 넣은 아스팔트를 의미한다. 상온에서 반고체 상태인 아스팔트를 상온에서 액상 상태를 유지할 수 있도록 물을 첨가하였기 때문에 스트레이트 아스팔트에 비하여 물성 (침입도, 연화점, 박리저항성, 수분저항성, 신율 등)이 저하된다.
일반 유화 아스팔트의 상기 단점을 해소하기 위하여 라텍스 및 고무계 개질재를 첨가하여 개질 유화아스팔트를 제조하여 사용하였다. 개질 유화아스팔트는 일반 유화 아스팔트에 비하여 상기 물성 등을 많이 보완하였으나 근본적인 아스팔트 바인더의 물성을 충족시키지는 못하고 있다. 즉, 유화 아스팔트 또는 개질 유화아스팔트를 사용한 상온 아스팔트 혼합물은 마샬안정도, 박리저항성, 간접인장강도 등의 역학적 특성이 우수하지 않다.
이러한 유화 아스팔트 및 개질 유화아스팔트의 강도 특성을 개선하기 위하여 무기계 결합재를 혼용하여 사용하고 있다. 이 경우 강도 측면에서는 유리하지만 아스팔트 본연의 연성 특성을 감소시키기 때문에 피로 특성 및 저온 균열에 매우 취약하여 계속적인 보수가 필요하다. 또한, 시멘트 등의 무기계 결합재 사용에 의해 재포장을 위한 절삭시 폐아스팔트를 재활용할 수 없는 구조적 문제를 내포하고 있다.
② 컷백 아스팔트 계열 상온 아스팔트의 문제점
상온에서 반고체 상태인 아스팔트 시멘트는 상온에서 반고체 상태를 띠므로 상온에서 가열 없이 사용할 수 있도록 휘발성 석유 용제와 섞어서 액체 상태로 만든 것을 컷백 아스팔트라고 한다. 컷백 아스팔트는 어떤 용제를 혼합하는가에 따라 증발하여 건조, 경화되는 속도가 달라지며, 급속 경화형 (rapidcuring: RC), 중속 경화형 (medium curing: MC), 완속 경화형 (slow curing: SC)으로 구분된다. 컷백 아스팔트에는 일반적으로 가솔린, 등유 및 경유 등이 사용된다. 컷백 아스팔트는 휘발성 용제를 사용하기 때문에 비휘발된 용제에 의해 아스팔트의 역학적 특성이 감소한다. 특히 휘발성 용제의 사용에 의해 저장안정성 및 장기 보관성이 매우 취약하다. 보관 중 휘발성 용제의 증발에 의해 경화가 발생하여 사용할 수 없는 경우가 빈번하게 발생한다.
③ 고분자 폴리머 계열 상온 아스팔트의 문제점
고분자 폴리머의 사용으로 유화아스팔트 계열의 상온 아스팔트에 비하여 역학적 특성이 우수하다. 그러나, 고분자 폴리머의 높은 점착성 및 수분 민감성으로 인해 저장안정성 및 장기 보관성이 매우 취약하다. 골재에 수분이 있는 경우 고분자 폴리머의 경화를 지연시켜 강도가 크게 저하된다. 또한, 수분 환경에 노출된 아스팔트 보수 구간에 적용할 경우 물에 의한 미경화 반응으로 사용에 제약이 크다. 뿐만 아니라, 시공시 기온에 의한 영향이 크며, 겨울철 온도가 저하되는 경우 사용이 불가능해진다. 상온 아스팔트의 특성상 우천 시 및 겨울철에 주로 사용되는 것을 고려할 때 고분자 폴리머 계열 상온 아스팔트는 상온 아스팔트로 부적합하다고 하겠다.
④ 스트레이트 아스팔트에 용제를 사용하여 제조되는 상온 아스팔트 바인더 및 혼합물 (컷백 아스팔트와 동일)
스트레이트 아스팔트에 상온에서 유동성을 부여하기 위하여 용제를 사용한 컷백 아스팔트의 일종이다. 이 바인더 및 혼합물은 상기 ②에 기재한 컷백 아스팔트 계열 상온 아스팔트 혼합물과 동일한 문제점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기 종래 상온 아스팔트 바인더 및 상온 아스팔트 혼합물의 문제점인 역학적 특성 등의 물성 약화, 저장 안정성 및 장기 보관성 저하, 휘발성 용제 휘발로 인한 경화, 우천시 및 겨울에 사용 불가능한 점과 같은 문제점을 해결하고 물성이 우수하고 장기 저장성 및 안정성이 우수하며, 우천시 또는 겨울에도 사용 가능한 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 상온 재생 아스팔트 혼합물을 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명자들은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여 오랜 연구 끝에 석유아스팔트, 천연아스팔트, 고분자 개질재, 프로세스 오일, 접착력 증강제 등을 최적 배합으로 제조한 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더를 이용하여 저장안정성 및 보관성을 획기적으로 개선한 상온 재생 아스팔트 혼합물을 발명하였다.
본 발명자들이 종래 상온 아스팔트 바인더와 상온 아스팔트 혼합물의 문제점을 어떻게 해결하였는지를 구체적으로 살펴본다.
본 발명은 석유 아스팔트 및 천연 아스팔트를 바인더의 주성분으로 하여 아스팔트 본연의 연성 특성을 부여하고, 고분자 개질재 및 접착력 증강재를 혼용하여 역학적 특성을 개선하였다.
또한, 본 발명은 석유 아스팔트 및 천연 아스팔트가 상온에서 액상 상태를 유지할 수 있도록 파라핀 오일과 식물성 오일을 적정 혼입하였으며, 특히 역학적 특성 개선을 위해 적용된 고분자 개질재가 상온에서 아스팔트와 분리되지 않도록 블랜딩 하였다. 또한, 장기적인 저장 안정성을 확보하기 위하여 휘발성 용제를 상온 아스팔트 바인더 배합에서 배제하였다.
또한, 본 발명은 상온 아스팔트 바인더로 주로 사용되는 유화아스팔트 계열이 낮은 역학적 특성을 보완하기 위하여 시멘트, 석회석, 슬래그 등의 무기계 결합재를 혼용하여 아스팔트 포장을 강성화하는 단점을 극복하기 위하여 일반 석유 아스팔트와 천연아스팔트를 바인더의 주성분으로 선택하였으며, 역학적 특성을 개선하기 위하여 아스팔트 개질에 특화된 고분자 폴리머를 사용하였다.
또한, 기존의 상온 아스팔트는 유화 아스팔트, 컷백 아스팔트 및 고분자 계열의 상온 아스팔트로 현장 적용시 시공 온도 및 기후에 의한 영향을 많이 받았고, 적용 현장에 수분이 많은 경우 경화 지연 및 수분에 대한 저항성 감소로 탈리 등이 발생하며 겨울철 온도가 낮은 경우 미경화에 의한 강도 미발현으로 충분한 내구성을 확보하지 못하였으나, 본 발명은 일반 석유 아스팔트와 천연아스팔트를 개질한 개질 아스팔트 계열로 상온에서 일반 아스팔트와 동일한 강도 발현 특성을 나타내며, 휘발성 용제 및 경화성 고분자를 결합재로 사용하지 않기 때문에 현장 적용 시 수분 및 기후에 관계없이 전천후 사용이 가능하다.
아래에서는 좀 더 자세히 과제 해결방법을 살펴본다.
일반적으로 아스팔트 및 이를 개선한 개질 아스팔트는 상온에서 반고체 상태로 반드시 160℃ 이상의 온도로 가열하여 사용하고 있다. 아스팔트를 상온에서 사용하기 위해서는 두 가지 방법이 사용되고 있으며, 아스팔트를 물, 등유, 경유 등의 유화제로 개질한 유화 아스팔트 또는 컷백 아스팔트 형태로 사용하거나 상온형 고분자 결합재를 사용하는 방법이 있다. 본 발명에서는 일반적인 유화제 및 상온형 고분자 결합재가 아닌 프로세스 오일을 사용하여 상온형 개질 아스팔트를 제조하였다.
본 발명의 상온형 개질 아스팔트 바인더의 주원료로는 석유 아스팔트 및 천연 아스팔트를 사용하였다. 석유 아스팔트는 석유를 증류하여 비등점이 낮은 가솔린, 나프타, 케로싱 등의 성분을 추출하고 남은 아스팔트이며, 스트레이트 아스팔트 아스팔트 (straight asphalt), 블로운 아스팔트 (blown asphalt) 두 종류가 있다. 석유 아스팔트는 온도가 높으면 액체 상태가 되고 저온에서는 매우 딱딱해지며, 아스팔트의 종류에 따라 이 감온성이 달라지며, 가소성이 풍부하고 방수성 ·전기절연성 ·접착성 등이 크며, 화학적으로 안정한 특징을 가지고 있다.
보통의 아스팔트보다도 높은 용융점을 갖는 천연 아스팔트는 아스팔타이트 (asphaltite)라고도 불리는데, 천연 아스팔트 종류로는 길소나이트 (gilsonite), 글랜스 피치 (glance pitch), 그라하마이트 (grahamite) 등이 있다. 특히 길소나이트는 1885년부터 상업적인 목적으로 생산되었으며, 천연 탄화수소로 이루어졌으며, 아스팔텐 71%, 말라틴 27%의 성분으로 되어있으며, 화학적으로는 질소 3.2%, 유황 0.3%로 구성되어 있다.
석유 아스팔트와 천연 아스팔트를 혼용함으로써 현장 적용시 여름철 고온에서 바인더의 과도한 연성화로 인한 변형 및 골재와의 부착력 저하로 인한 탈리 방지 효과를 나타낸다. 석유 아스팔트 또는 천연아스팔트를 각각 0.1중량% 미만으로 사용하는 경우 비휘발성 상온 개질 아스팔트 내 아스팔트 함량 부족으로 인하여 아스팔트 포장 고유의 연성화를 나타낼 수 없으며, 석유 아스팔트 또는 천연아스팔트를 30중량% 초과하여 사용할 경우 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더의 점성이 크게 증가하여 상온에서 액상 상태를 유지할 수 없기 때문에 상온에서 상온 아스팔트 생산이 어려울 뿐만 아니라 상온 아스팔트 제조 후 저장안정성 및 보관성이 떨어져 상온에서 장기 보관이 불가능하다.
일반적으로 석유 아스팔트 및 천연 아스팔트는 침입도 및 연화점 등이 낮아 고온에서 소성변형 및 저온에서 균열 등에 취약점을 내포하고 있다. 석유 아스팔트와 천연 아스팔트를 주재료로 이용한 상온 아스팔트 바인더의 고온 및 저온에서 역학적 특성을 개선하기 위하여 본 발명자들은 아스팔트와 호환성이 우수한 개질재를 사용하였다. 본 발명의 개질재는 스티렌-부타디엔 블록공중합체 (SBS), 스티렌-이소프렌 블록공중합체 (SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌 블록공중합체 (SEBS) 중 1종 이상을 이용한 비닐방향족 탄화수소-공역디엔 블록공중합체인 고무 변형 화합물 (RMC) 고분자 개질재이다. 고무 변형 화합물 고분자 개질재는 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 100중량%를 기준으로 0.1~15중량% 범위가 적당한데, 0.1중량% 미만일 경우 개질 효과가 충분하지 않으며, 15중량%를 초과하는 경우에는 상온에서 비휘발성 개질 아스팔트 바인더의 점성이 크게 증가하여 상온에서 액상 상태를 유지할 수 없기 때문에 상온 재생 아스팔트 혼합물의 상온 생산이 불가능할 뿐만 아니라 상온 재생 아스팔트 혼합물 제조 후에도 높은 점성 및 자체 부착성으로 인하여 상온 재생 아스팔트 혼합물의 장기 보관 및 상온에서의 현장 적용이 곤란하다.
석유 아스팔트, 천연 아스팔트 및 이를 개선한 개질 아스팔트 바인더는 상온에서 반고체 상태이기 때문에 상온에서 골재와 혼합하여 사용하는 것이 불가능하다. 따라서, 여기에 프로세스 오일을 가하면 아스팔트 바인더의 점도를 낮추면서도 바인더의 접착성을 증가시킨다. 뿐만 아니라, 프로세스 오일은 재생 아스팔트 골재에 함유되어 있는 구재(舊材) 아스팔트 바인더에 흡착하여 아스팔트 바인더를 용출하며 팽창성을 부여하는 기능도 한다. 상기 프로세스 오일은 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중에서 선택하여 사용한다. 프로세스 오일은 상온 개질 아스팔트 바인더 100중량%를 기준으로 20 ~ 50중량% 범위를 가지며, 20중량% 미만으로 사용하는 경우 아스팔트 바인더의 점도를 충분히 낮추거나 바인더의 접착성을 충분히 증가시키지 못하고, 재생 아스팔트 바인더의 용출 및 팽창성을 충분히 부여할 수 없으며, 50중량%를 초과하여 사용할 경우 아스팔트 바인더의 점도를 너무 낮추어 여름철 고온에서 상온 아스팔트가 소성 변형하거나 바인더가 연성화 될 수 있다.
또한, 본 발명에서 아스팔트 바인더에 가하는 접착력 증강제는 골재와 골재 또는 골재와 아스팔트 간의 접착력을 높여 초기 탈리 방지, 결합력 강화 및 팽창성 결합재 성분에 감온성을 증가시켜 온도에 따른 소성변형 및 균열 발생을 방지하기 위하여 사용한다. 접착력 증강제는 로진에스터르계, 변성아크릴계, 변성실리콘계, 폴리비닐에스테르계, 실리콘 수지계 중 선택된 한 가지 이상임을 특징으로 한다. 상기 접착력 증강제는 0.5 ~ 30중량% 범위에서 사용하며, 0.5중량% 미만으로 사용되는 경우 접착력이 충분히 증가하지 않으며, 30중량%를 초과하여 사용할 경우 초기 접착력이 증가하여 보관시 골재와 골재 간 접착에 의하여 현장적용시 작업성이 저하되는 단점을 나타낸다.
본 발명은
가) 석유 아스팔트 0.1~30중량%;
나) 천연아스팔트 0.1~30중량%;
다) 스티렌-부타디엔 블록공중합체 (SBS), 스티렌-이소프렌 블록공중합체 (SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌 블록공중합체 (SEBS) 중 1종 이상을 이용한 비닐방향족 탄화수소-공역디엔 블록공중합체인 고무 변형 화합물 (RMC) 고분자 개질재 0.1~15중량%;
라) 프로세스 오일; 20~50중량%; 및
마) 접착력 증강제 0.5~30중량%:를 포함하여 제조되는 비휘발성 상온 아스팔트 바인더로서,
a) 석유 아스팔트와 천연 아스팔트를 160℃~170℃로 가열하여 준비하는 단계;
b) 가열된 석유 아스팔트와 천연 아스팔트에 상기 다)의 고무 변형 화합물 고분자 개질재를 첨가하여 170℃~180℃ 온도로 배치 플랜트에서 3시간 이상 교반하여 개질 아스팔트를 제조하는 단계;
c) 상기 개질 아스팔트에 접착력 증강제를 첨가하여 170℃~180℃ 온도에서 한 시간 이상 교반하는 단계;
d) 상기 c) 단계에서 얻은 접착력 증강제가 포함된 개질 아스팔트에 프로세스 오일을 첨가하여 170℃~180℃ 온도에서 한 시간 이상 교반하는 단계;
e) 상기 d) 단계 이후 혼합물을 냉각하여 상온 개질 아스팔트 바인더를 제조하는 단계;를 거쳐 제조되는 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 천연아스팔트가 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 프로세스 오일이 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 접착력 증강제가 로진에스테르계, 변성아크릴계, 변성실리콘계, 폴리비닐에스테르계, 실리콘 수지계 중 1종 이상임을 특징으로 하는 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 1~3중량%; 재생 골재 93~97중량%; 및 채움재 2~4중량%;를 포함하는 상온 재생 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 상온 아스팔트 바인더가 석유 아스팔트 0.1~30중량%; 천연아스팔트 0.1~30중량%; 스티렌-부타디엔 블록공중합체 (SBS), 스티렌-이소프렌 블록공중합체 (SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌 블록공중합체 (SEBS) 중 1종 이상을 이용한 비닐방향족 탄화수소-공역디엔 블록공중합체인 고무 변형 화합물 (RMC) 고분자 개질재 0.1~15중량%; 프로세스 오일 20~50중량%; 및 접착력 증강제 0.5~30중량%;를 포함하여 제조된 것임을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물이 지대 포장, 지대 상자 포장, 톤백 포장 또는 부직포 팩 포장되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물을 보도, 자전거 도로 또는 산책로에 적용함을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 안료를 부가하여 노면에 색상을 표현함을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
본 발명의 비휘발성 상온 재생 아스팔트 바인더를 함유하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물은 마샬안정도, 동적안정도 등 역학적 물성이 우수하고, 아스팔트 상판 또는 콘크리트 상판과의 부착성이 우수하였고 수분이 있는 상태에서도 부착성이 현저히 우수하였다.
뿐만 아니라, 본 발명의 비휘발성 상온 재생 아스팔트 바인더를 함유하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물은 휘발성분 및 무기계 바인더를 함유하지 않았으며, 보관기간이 2년 이상으로 매우 안정적이다.
따라서, 본 발명의 비휘발성 상온 재생 아스팔트 바인더 및 이를 함유하는 아스팔트 혼합물은 장기 저장이 가능하며, 습도가 높거나 수분이 있는 상태에서도 포장에 이용할 수 있다.
아래에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 실시예의 기재에만 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
<비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 제조>
석유 아스팔트와 천연 아스팔트 각각 0.1~30중량%를 160℃~170℃로 가열하고, 가열된 석유 아스팔트와 천연 아스팔트 혼합물에 RMC 고분자 개질재 0.1~15중량%를 첨가하여 170℃~180℃ 온도로 배치 플랜트에서 3시간 이상 교반하였다. 이렇게 얻은 상기 혼합물에 접착력 증강제 0.5~30중량%를 첨가하여 170℃~180℃ 온도에서 1시간 이상 교반하였다. 접착력 증강제가 포함된 상기 혼합물에 프로세스 오일 20~50중량%를 첨가하여 170℃~180℃ 온도에서 1시간 이상 교반한 후 냉각하여 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더를 제조하였다.
<비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물 제조>
상기 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 1~3중량%, 재생 골재 93~97중량% 및 채움재 1~4중량%를 혼합하여 상온에서 생산되는 비휘발성 상온 재생 아스파트 혼합물을 생산하였다. 아래에 구체적인 실시예 1, 2가 기재되어 있다.
실시예 1
상온에서 재생 아스팔트 골재 95중량%에 필러 3중량%, 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 2중량%를 첨가하여 균일하게 혼합하였다.
실시예 2
상온에서 재생 아스팔트 골재 92중량%, 신재 골재 3중량%, 필러 2중량%, 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 3중량% 첨가하여 균일하게 혼합하였다.
비교예 1
건조된 신재 골재 91중량%, 필러 3중량%에 50~60℃로 가열된 컷백 아스팔트 바인더(D사) 6중량%를 첨가하여 균일하게 혼합하였다.
비교예 2
상온에서 유화 아스팔트 바인더 7중량%, 신재 골재 30중량%, 재생 골재 60중량% 및 필러 3중량%를 첨가하여 균일하게 혼합하였다.
결과
1) KS F 2337 마샬시험기를 사용한 역청 혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험
항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
마샬안정도(N) 3,780 3,860 2,500 3,800
플로우(1/100cm) 27 32 35 32
공극율(%) 7.8 8.3 15.5 12.0
동적안정도(회/mm) 934 1,070 110 550
본 발명의 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더를 사용한 경우 국내의 상온 아스팔트 기준 마샬안정도를 크게 상회하는 결과를 나타냈으며, 특히 동적안정도에서 기존 유화 아스팔트 또는 컷백 아스팔트를 사용한 배합 (비교예 1, 비교예 2)에 비하여 현저히 높은 수준을 나타내어 상온 보수재로서 매우 적합한 것으로 판단된다.
2) KS F 2386 도로 포장체 부착면의 인장접착 강도 시험(20℃, MPa)
항 목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
건조 아스팔트 상판 0.62 0.78 0.15 0.14
콘크리트 상판 0.48 0.51 0.10 0.12
젖음 아스팔트 상판 0.54 0.61 0 (측정불가) 0.09
콘크리트 상판 0.43 0.49 0 (측정불가) 0.07
본 발명의 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더를 사용한 혼합물의 경우 주 바인더가 아스팔트 계열로 아스팔트 상판 또는 콘크리트 상판과의 부착성이 우수한 것으로 나타난 반면, 습윤 아스팔트 상판 또는 콘크리트 상판에서 유화 아스팔트 바인더 혼합물 또는 컷백 아스팔트 바인더 혼합물을 사용한 경우 상대적으로 수분형 유제 및 휘발성 용제의 사용으로 부착성이 매우 낮게 나타났다.
3) 휘발성분 및 무기계 바인더 사용 유무 및 보관 기간 비교
항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
휘발 성분 - - ○ -
보관 기간 2년 이상 2년 이상 3개월 혼합 후
3-5시간
무기계 바인더 - - - ○

Claims (9)

  1. 가) 스트레이트 아스팔트 또는 블로운 아스팔트 중 선택된 1종 이상의 석유 아스팔트 0.1~30중량%;
    나) 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 선택된 1종 이상의 천연아스팔트 0.1~30중량%;
    다) 스티렌-부타디엔 블록공중합체 (SBS), 스티렌-이소프렌 블록공중합체 (SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌 블록공중합체 (SEBS) 중 1종 이상을 이용한 비닐방향족 탄화수소-공역디엔 블록공중합체인 고무 변형 화합물 (RMC) 고분자 개질재 0.1~15중량%;
    라) 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 선택된 1종 이상의 프로세스 오일; 20~50중량%; 및
    마) 로진에스테르계, 변성아크릴계, 변성실리콘계, 폴리비닐에스테르계, 실리콘 수지계 중 선택된 1종 이상의 접착력 증강제 0.5~30중량%:를 포함하여 제조되는 비휘발성 상온 아스팔트 바인더로서,
    a) 석유 아스팔트와 천연 아스팔트를 160℃~170℃로 가열하여 준비하는 단계;
    b) 가열된 석유 아스팔트와 천연 아스팔트에 상기 다)의 고무 변형 화합물 고분자 개질재를 첨가하여 170℃~180℃ 온도로 배치 플랜트에서 3시간 이상 교반하여 개질 아스팔트를 제조하는 단계;
    c) 상기 개질 아스팔트에 접착력 증강제를 첨가하여 170℃~180℃ 온도에서 한 시간 이상 교반하는 단계;
    d) 상기 c) 단계에서 얻은 접착력 증강제가 포함된 개질 아스팔트에 프로세스 오일을 첨가하여 170℃~180℃ 온도에서 한 시간 이상 교반하는 단계;
    e) 상기 d) 단계 이후 혼합물을 냉각하는 단계;를 거쳐 제조되는 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 1~3중량%
    재생 골재 93~97중량%
    채움재 2~4중량%를 포함하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 비휘발성 상온 아스팔트 바인더는
    스트레이트 아스팔트 또는 블로운 아스팔트 중 선택된 1종 이상의 석유 아스팔트 0.1~30중량%;
    길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 선택된 1종 이상의 천연아스팔트 0.1~30중량%;
    스티렌-부타디엔 블록공중합체 (SBS), 스티렌-이소프렌 블록공중합체 (SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌 블록공중합체 (SEBS) 중 1종 이상을 이용한 비닐방향족 탄화수소-공역디엔 블록공중합체인 고무 변형 화합물 (RMC) 고분자 개질재 0.1~15중량%;
    파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 선택된 1종 이상의 프로세스 오일 20~50중량%; 및
    로진에스테르계, 변성아크릴계, 변성실리콘계, 폴리비닐에스테르계, 실리콘 수지계 중 선택된 1종 이상의 접착력 증강제 0.5~30중량%;를 포함하여 제조된 것임을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물은 지대 포장, 지대 상자 포장, 톤백 포장 또는 부직포 팩 포장되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물은 보도, 자전거 도로 또는 산책로에 적용함을 특징으로 하는 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물.
  9. 삭제
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