KR101713590B1 - Sda공정의 잔유물 포함 아스팔트 바인더 조성물을 이용한 아스팔트 혼합조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Sda공정의 잔유물 포함 아스팔트 바인더 조성물을 이용한 아스팔트 혼합조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SDA 공정(Solvent De-Asphalting Process/ 용매 탈아스팔트 공정 또는 용매 추출 공정)을 통해 생산된 잔유물을 이용하여 만들어진 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합하여 저비용 및 고성능의 아스팔트 포장용 아스팔트 혼합 조성물을 제조하는 방법과, 이에 의해 만들어진 아스팔트 혼합 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서는 SDA 공정의 잔유물을 이용하여 제조된 아스팔트 바인더 조성물 2 ~8 중량%; 및 골재 92 ~ 98 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 혼합 조성물과 그 제조방법에 제공되는데, 본 발명에 있어서 아스팔트 바인더 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물의 전체 중량을 100중량%라고 할 때, SDA 공정의 잔유물 90 ~ 95 중량%, 개질첨가제 1 ~ 7 중량%, 결합보강제 0.1 ~ 1.0 중량%, SBR 및 SBS로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 재료 1.0 ~ 3.0 중량%, 황 0.1 ~ 1.0 중량%, 및 가황촉진제 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

SDA공정의 잔유물 포함 아스팔트 바인더 조성물을 이용한 아스팔트 혼합조성물 및 그 제조방법{Low cost and Hi-performance Asphalt Binder Composition for Asphalt Pavement Using Residue produced during Solvent De-Asphalting Process, And Manufacturing Method thereof}
본 발명은 도로의 아스팔트 포장용으로 이용되는 아스팔트 혼합 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 SDA 공정(Solvent De-Asphalting Process/ 용매 탈아스팔트 공정 또는 용매 추출 공정)에서 발생되는 잔유물을 이용하여 만들어진 아스팔트 바인더 조성물이 골재와 혼합된 구성을 가짐으로써, 고성능을 발휘하도록 하면서도 저비용으로 제조할 수 있게 되는 "아스팔트 혼합 조성물"과, 이러한 "아스팔트 혼합 조성물의 제조방법"에 관한 것이다.
원유 가격의 급상승으로 인하여 최근 아스팔트 포장의 주요 재료인 아스팔트의 가격 역시 매우 빠르게 상승하고 있고, 그에 따라 아스팔트 포장의 시공 및 유지보수를 위한 대체 재료의 개발 및 새로운 보수 공법의 개발이 필요한 실정이다. 최근에 베네수엘라 초중질유와 캐나다 오일샌드 역청으로 크게 대표되는 저가 중질유분 광구를 지속적으로 확보하고 개발하려는 음직임이 활발하며, 국내에서 가동 중인 정유공정에 저가 중질유분을 적용하여 활용하는 방안에 대한 검토도 일부 진행 중인 것으로 알려지고 있다. 이와 같이 고유가 시대를 대비한 에너지 자원 확보를 위하여 원유가 점점 중질화함에 따라 종래의 기술로는 석유 및 화학원료 수요를 맞출 수 없으며, 따라서 이에 대응하는 신기술 개발이 절실한 실정이다.
미국, 캐나다 등의 선진국에서는 지속적인 고유가 및 석유자원의 중질화에 대비한 청정 석유자원의 생산기술 확보하고 종래 기술의 단점을 개선하고 극복하기 위하여, 매장량이 풍부한 저가 중질유분에 대한 새로운 경질화 기술을 활발히 개발 중이다. 그러나 새로운 중질유분에 대한 경질화 공정이 고도화될수록 정제공정에서의 경질화 부산물(잔유물)인 피치(Pitch)가 대량 생산되는데, 이러한 잔유물은 건설재료로서 사용되고 있는 일반 역청 제품과 물리/화학적 특성이 상이하여 건설재료로서 활용하는데 어려움이 있다. 건설재료로서 사용되고 있는 역청재료인 아스팔트는 일반적으로 아스팔트 포장재료가 되는 아스팔트 혼합물의 바인더로 사용되거나, 구조물의 방수기능을 보강하기 위한 방수제 등으로 사용되고 있으므로 현장에서의 작업성을 포함한 내구성능의 확보가 필수적이다. 그런데 저가 중질유분의 정제공정의 최종단계에서 배출되는 경질화 부산물(잔유물)에 해당하는 피치(Pitch)는 아스팔트의 기능성을 제공하는 주요한 성분인 오일 등이 제거된 상태이기 때문에, 종래의 역청재료와 달리 그 자체만으로는 아스팔트 혼합물용 바인더로서 사용되는데 한계가 있다.
또한 최근 국내 정유사들은 저가 중질유분에 대한 고도화와 관련하여, SDA 공정에 의한 DAO(De-Asphaltene Oil)의 생산, 촉매 수소화를 이용하여 원유에서 오일을 최대한 추출할 수 있는 기술의 개발에 주력함에 따라, 현재 국내에서 사용되고 있는 아스팔트 바인더의 품질 역시 감소되고 있는 실정이다. 도로 포장용 아스팔트는 아스팔트 내부에 존재하는 유분에 의해 작업성 및 시공성을 확보해야 되는데 유분이 제거된 상태에서는 가공은 물론 포장용 재료로서 활용하기에는 부적합하기 때문이다.
대한민국 등록특허 제10-1120509호에서는 SDA 공정을 거쳐서 생산되는 아스팔트의 품질을 개량하기 방안을 제안하고 있으나, 달성하고자 하는 목적이 아스팔트의 침입도를 낮추는 것에 한정되어 있다는 한계가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1120509호(2012. 03. 13. 공고).
본 발명은 위와 같은 상황인식에서 개발된 것으로서, 석유 정제 공정이 고도화 및 고품질화 됨에 따라 도로 포장용으로 발생되는 저품질의 아스팔트, 아스팔텐 및 피치의 성능을 향상시켜서 기존의 아스팔트 포장용 재료를 대체할 수 있도록 만드는 "저가 중질유분의 경질화 분산물에 해당하는 SDA 공정을 통해 발생한 잔유물을 이용하여 만들어진 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합함으로써, 고성능을 발휘하면서도 제조 비용은 저렴한 "아스팔트 혼합 조성물과 이를 제조하는 방법"을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본 발명은 종래의 아스팔트 포장용 재료보다 낮은 품질(유분이 적은 상태)의 아스팔트, 아스팔텐 및 피치를 도로포장용 재료로서 활용하는 기술로서, 소성변형 및 피로균열에 대한 저항성을 향상시켜 도로포장의 공용수명을 연장시킬 수 있고, 수분에 대한 저항성을 향상시켜 포트홀과 같은 도로 포장 파손을 미연에 방지할 수 있는 아스팔트 혼합 조성물과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 원유에서 추출할 수 있는 오일(유분)을 최대한 추출하고 남은 찌꺼기에 해당하는 저가의 재료인 아스팔트, 아스팔텐 및 피치를 이용함으로써 저비용으로 아스팔트 혼합 조성물을 제조하는 방법과 그에 따른 아스팔트 혼합 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 아스팔트 바인더 조성물 2 ~ 8 중량%와, 골재 92 ~ 98 중량%를 포함하는 아스팔트 혼합 조성물이 제공되는데, 본 발명의 아스팔트 혼합 조성물에 포함되는 아스팔트 바인더 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물 전체를 100중량%라고 할 때 SDA 공정의 잔유물 90 ~ 95 중량%, 개질첨가제 1 ~ 7 중량%, 결합보강제(Reinforcing agent) 0.1 ~ 1.0 중량%, SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 또는 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 1.0 ~ 3.0 중량%, 황 0.1 ~ 1.0 중량% 및 가황촉진제 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함하는 구성을 가진다.
또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 아스팔트 바인더 조성물 2 ~ 8 중량%와, 골재 92 ~ 98 중량%를 포함하여 아스팔트 혼합 조성물을 제조하는 방법이 제공되는데, 이러한 본 발명의 제조방법에서, 아스팔트 바인더 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물 전체를 100중량%라고 할 때 SDA 공정의 잔유물 90 ~ 95 중량%에, 개질첨가제 1 ~ 7 중량% 및 결합보강제 0.1 ~ 1.0 중량%를 용융 혼합하는 용융혼합 단계; 용융 혼합 단계에 의해 만들어진 용융 혼합물에 SBR 또는 SBS 1.0 ~ 3.0 중량%를 더 첨가하여 교반 혼합하는 교반혼합 단계; 및 교반혼합 단계에 의한 혼합물에 황 0.1 ~ 1.0 중량%와 가황촉진제 0.1 ~ 0.5 중량%를 첨가하여 가황하는 가황 단계를 포함하는 과정에 의해 제조된다.
특히, 본 발명의 제조방법에서는, 상기한 아스팔트 바인더 조성물의 유동성 확보를 위하여 약 섭씨 150 ~ 160도로 가열된 오븐에 상기한 아스팔트 바인더 조성물을 약 60 ~ 90분 동안 거치하고, 골재는 약 섭씨 160 ~ 180도로 가열된 오븐에 약 4시간 이상 가열한 후, 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합하게 된다.
또한 본 발명의 제조방법에서 골재는 4.75mm 이상의 크기를 가지는 굵은 골재를 포함하는데, 이러한 굵은 골재의 95% 이상이 아스팔트 바인더 조성물에 의해 피복될 정도로 혼합하면 되고, 혼합이 이루어진 후에는 약 섭씨 135 ~ 145도로 가열된 오븐에 골재와 아스팔트 바인더 조성물의 혼합물을 넣고 약 60분 정도 거치한 후에 다짐을 수행한다. 다짐장비로는 마샬 다짐기 또는 선회다짐기를 이용할 수 있다.
이러한 본 발명의 조성물 및 그 제조방법에 있어서, 개질첨가제(Modified additive)는, 아로마틱 오일, 나프텐오일, 파라핀 오일 및 화이트 오일로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 오일로 이루어진 연질화를 위한 개질첨가제인 것일 수도 있다
더 나아가 본 발명의 아스팔트 혼합 조성물 및 그 제조방법에 있어서, 개질첨가제는, 석유로부터 생산되는 오일이 아닌 천연 오일인 것일 수도 있으며, 가황촉진제는 티아졸(thiazole)계 가황촉진제, 구아니딘(guanidine)계 가황촉진제, 술펜아미드(sulfenamide)계 가황촉진제 및 티우람(thiuram)계 가황촉진제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것일 수도 있다.
또한 본 발명의 아스팔트 혼합 조성물 및 그 제조방법에 있어서, 전체 아스팔트 바인더 조성물의 100중량%에 대해, SDA 공정의 잔유물의 함유량은 92 중량%이고, 개질첨가제의 함유량은 4.85 중량%이며, 결합보강제의 함유량은 0.15 중량%이고, SBR은 분말형으로서 그 함유량은 2.6 중량%이며, 황의 함유량은 0.3 중량%이고, 가황촉진제의 함유량은 0.1 중량%인 것일 수도 있다.
본 발명에 따르면, SDA 공정을 통해 발생된 잔유믈을 이용하여 일반 가열 아스팔트에서 요구되는 유연성 및 탄성 효과를 발휘하여 소성변형 저항성 및 피로균열 저항성을 향상시킬 수 있는 저비용 고성능 아스팔트 혼합 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 가열 아스팔트 포장의 가장 기본적인 기능 외에, 아스팔트 혼합물에 사용되는 골재와 SDA 공정의 잔유물 간의 부착성능을 증가시키게 되며, 그에 따라 여름 장마철 및 해빙기에 나타날 수 있는 포트홀과 같은 포장 파손을 예방할 수 있는 향상된 수분에 대한 저항성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존 가열 아스팔트 혼합물 보다 고성능 및 고기능성 포장 기술을 통하여 소성변형 및 피로균열 저항성을 향상시켜 포장의 공용수명을 증가시킬 수 있으며 이를 통하여 조기 포장 파손을 예방하고 추가적인 포장의 유지보수 비용을 저감시킬 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명에 따르면, 지속적인 원유 정제 공정이 고도화됨에 따라 저품질의 피치 또는 아스팔텐 또는 아스팔트를 기존 아스팔트보다 향상된 성능이 발휘되도록 개량할 수 있으며 베네수엘라 또는 캐나다 블랙골드 광구에 있는 저가 중질유분 정제 공정에서 발생되는 SDA 공정의 잔유물을 개량하여 기존 가열 아스팔트와 동등 또는 그 이상의 공용성능을 발휘함에 따라 공사비를 현저히 절감할 수 있는 경제적인 효과와 함께 포장의 공용수명을 연장시킬 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 개질 첨가제를 통하여 SDA 공정의 잔유물 점도를 현저히 감소시킴으로서 생산 및 시공온도를 현저히 감소시킬 수 있으며 작업성을 증가시켜 생산 시, 더욱 균질한 품질의 포장 성능을 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 아스팔트 혼합 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물 2 ~ 8 중량%와 골재 92 ~ 98 중량%를 포함한다.
본 발명의 아스팔트 혼합 조성물에 포함되는 아스팔트 바인더 조성물은, 저가 중질유분의 정제공정의 최종단계에서 배출되는 경질화 부산물에 해당하는 중질유분에 대한 SDA 공정을 통해 발생되는 잔유물(이하 "SDA 공정의 잔유물(residue)"이라고 약칭함)을 이용하여 만들어진다. 이러한 본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물은, 구체적으로 SDA 공정의 잔유물과, 개질첨가제(Modified additive/구체적으로는 연질화첨가제)와, 결합보강제(Reinforcing agent)를 포함한다. 구체적으로 본 발명의 일실시예에 따른 아스팔트 바인더 조성물은, 전체 조성물 100중량%에 대하여, SDA 공정을 통해 발생된 잔유물 90 ~ 95 중량%, 개질첨가제 1 ~ 7 중량%, 결합보강제 0.1 ~ 1.0 중량%, SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 및 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 재료 1.0 ~ 3.0 중량%, 황 0.1 ~ 1.0 중량% 및 가황촉진제 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함한다.
SDA 공정의 잔유물은 피치(Pitch)로 이루어지는데, 본 발명에서는 아스팔트 바인더 조성물 전체의 중량 기준으로 SDA 공정의 잔유물이 90 ~ 95 중량%, 바람직하게는 92 ~ 95 중량%, 더욱 바람직하게는 94 ~ 95 중량%로 포함된다. SDA 공정의 잔유물 함유량이 90 중량% 미만인 경우에는, 아스팔트 바인더 조성물의 연화점이 너무 낮아지거나 침입도 값이 증가되거나 또는 공용성 등급의 고온 등급이 감소되어 소성변형에 대한 저항성을 확보하지 못하게 된다. 반면에 SDA 공정의 잔유물 함유량이 95 중량%를 초과하는 경우에는, 아스팔트 바인더 조성물의 점도가 상승하게 되어 아스팔트 포장 작업이 불가능해지며, 높은 경도로 인하여 아스팔트 포장체에 균열이 유발될 수 있다.
본 발명에 이용되는 SDA 공정의 잔유물 중에서 피치는, 침입도 30 이하, 연화점 50 이상, 공용성 등급에서 고온 등급이 섭씨 64 ~ 94도, 및 공용성 등급에서 저온 등급은 섭씨 0도 것이다. 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 가열 아스팔트는 침입도 60 ~ 80, 연화점 50 이하, 공용성 등급에서의 고온 등급 섭씨 58 ~ 64도, 및 공용성 등급에서 저온 등급은 섭씨 -16 ~ -22도를 가지는 바, 본 발명에서 사용되는 피치는 이러한 종래의 가열 아스팔트와 전혀 다른 재료이다.
아스팔트 도로 포장에 이용되는 종래의 아스팔트 바인더 조성물은 세츄레이트(saturates) 약 4 ~ 6 중량%, 아로마틱스(aromatics) 약 50 ~ 60 중량%, 레진(resins) 약 20 ~ 21 중량%, 아스팔텐(asphaltene) 약 19 ~ 25 중량%를 포함하는 조성을 가지고 있다. 그러나 SDA 공정을 거쳐 생산된 잔유물은, 세츄레이트 약 1 ~ 3.5 중량%, 아로마틱스 약 50 ~ 60 중량%, 레진(resins) 약 19 ~ 22 중량%, 아스팔텐(asphaltene) 약 22 ~ 23 중량%를 포함하는 조성을 가지고 있어서, 세츄레이트 함유량에 있어서 큰 차이를 보이고 있다. 이러한 세츄레이트의 함유량 차이로 인하여, SDA 공정의 잔유물은 매우 단단한 특성을 가지게 되고, 그에 따라 고온에서 발생될 수 있는 변형에 대한 저항성이 우수하다. 그러나 SDA 공정의 잔유물이 가지는 이러한 단단한 특성은 결국 매우 높은 취성적인 특성을 보이게 되고, 그로 인하여 겨울철 또는 차량하중에 의해 발생되는 균열 저항성이 현저히 낮다는 단점이 있다.
이와 같이 SDA 공정의 잔유물은, 세츄레이트 함유량이 종래의 아스팔트 바인더에 비해 낮아서 취성적인 특성이 매우 강하기 때문에, 본 발명에서는 개질첨가제를 첨가하여 취성에 대한 특성을 연질화시킴으로써 유연성 확보하였다. 구체적으로 SDA 공정의 잔유물을 연질 아스팔트로 개량하기 위하여 본 발명에서는 개질첨가제를 이용하는데, SDA 공정의 잔유물을 이루는 화학적 구성 성분 중에서 종래의 아스팔트 바인더 조성물에 비하여 상대적으로 부족한 성분인 세츄레이트를 화학적으로 보강해 줄 수 있는 개질첨가제를 선정하여 사용하거나 또는 SDA 공정의 잔유물에 대해 종래의 아스팔트 바인더 조성물에 비하여 상대적으로 부족한 화학적 구성성분을 채워 줄 수는 없지만 SDA 공정의 잔유물이 가지는 물리적 특성을 종래의 아스팔트 바인더 조성물과 동일하게 되도록 하는 개질첨가제를 선정하여 사용하였다.
구체적으로 본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물에 포함되는 개질첨가제로서, 세츄레이트를 화학적으로 보강해 줄 수 있는 "연질화를 위한 개질첨가제"는, 아로마틱 오일, 나프텐오일, 파라핀 오일 및 화이트 오일로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 오일로 이루어진다. 오일을 구성하는 성분은, 통상적으로 분자 구조 내에 벤젠고리를 가지고 있는 아로마틱(aromatic) 성분, 고리 구조를 가지고 있는 나프텐(naphthenic) 성분, 및 선형구조를 가지는 파라핀(paraffinic) 성분의 세 가지로 구성된다. 상기한 세 가지의 성분 중 아로마틱 성분을 많이 가지고 있으면 "아로마틱 오일"이라고 부르고, 나프텐 성분을 많이 가지고 있으면 "나프텐 오일"이라고 부르며, 파라핀 성분을 많이 가지고 있으면 "파라핀 오일"이라고 부른다. 한편, 아로마틱 성분을 함유하고 있지 않아서 색깔이 없이 투명한 오일은 "화이트(white) 오일"이라고 부른다.
한편, 앞서 설명한 것처럼, 본 발명에서는 SDA 공정의 잔유물에 대해 종래의 아스팔트 바인더 조성물에 비하여 상대적으로 부족한 화학적 구성성분을 채워 줄 수는 없지만 SDA 공정의 잔유물이 가지는 물리적 특성을 종래의 아스팔트 바인더 조성물과 동일하게 되도록 하는 개질첨가제를 선정하여 사용할 수 있는데, 이 경우 본 발명에서는 석유로부터 생산되는 오일이 아닌 "천연 오일"을 개질첨가제로 사용한다. 천연 오일은 "식물성 오일"과 "동물성 오일"로 구분할 수 있는데, 식물성 오일로는 대두유(soybean oil), 피마자유(castor oil), 팜유(palm oil), 유채유(rapeseed oil), 해바라기유(sunflower oil), 옥수수유(corn oil) 등이 있으며, 동물성 오일로는 생선 오일(fish oil), 돼지 오일 등이 있다. 일반적으로 식물성 오일은 트리글리세라이트(triglyceride) 분자로 구성되는 글리세롤 접합(junction) 부위에 3개의 지방산(fatty acid)이 결합되어 있는 구조를 가지고 있으며, 유리 지방산, 스테아린, 색소성분 및 지용성 비타민 등을 함유하고 있다.
본 발명에서는 상기한 식물성 오일과 동물성 오일 중 1가지 선택하여 개질첨가제로 이용할 수 있는데, 아스팔트와 아스팔트 간의 접착력, 그리고 골재와 아스팔트와의 접착력을 향상시키기 위해 극성기가 있는 천연 오일을 선정하여 개질첨가제로 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물에는, 연질화를 위한 개질첨가제 또는 석유에서 만들어지지 않은 동,식물 천연오일로 이루어진 개질점가제가 1 ~ 7 중량%로 포함되는데, 본 발명에서 개질첨가제의 바람직한 함유량은 3 ~ 6 중량%이며, 더욱 바람직한 개질첨가제의 함유량은 3 ~ 5 중량%이다. 개질첨가제의 함유량이 1 중량% 미만인 경우에는 아스팔트 바인더 조성물을 포함하는 아스팔트 혼합물의 취성적인 특성이 강하게 되며 아스팔트 혼합물의 생산 시, 점도 상승으로 인하여 아스팔트 혼합물의 생산이 불가능하게 되거나 또는 부득이 온도 상승을 통하여 아스팔트 혼합물의 생산을 유도해야만 한다. 또한, 아스팔트 혼합물의 취성적인 특성이 강하기 때문에 온도가 감소됨에 따라 수축균열이 발생하게 되는 등의 온도 균열에 대한 저항성이 감소되고, 수분 침투로 인하여 2차 포장 파손이 야기될 뿐만 아니라, 교통하중에 의해 피로 균열 파손을 발생시킬 수 있다. 따라서 개질첨가제의 함유량은 1 중량% 이상이어야 한다. 한편, 개질첨가제의 함유량이 7 중량%를 초과하게 되면, SDA 공정의 잔유물이 가지는 강성을 감소시키게 되어, 여름철 고온에서 교통하중에 의한 변형이 크게 발생하여 소성변형이 발생될 가능성이 매우 커지게 된다. 따라서 개질첨가제의 함유량은 7 중량% 이하가 되어야 한다.
본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물에는 결합보강제가 아스팔트 바인더 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 ~ 1.0 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 중량%로 함유된다. 결합보강제의 함유량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 골재와 아스팔트 또는 아스팔트와 아스팔트와의 결합력 및 부착력 증가 효과를 발휘할 수 없으며 계면활성제로서의 역할을 할 수 없게 되어, 수분저항성 향상 및 점도 감소 효과를 나타낼 수 없다. 또한 결합보강제의 함유량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는, 개질첨가제로 함유되는 천연 오일과의 결합성이 감소되고 상분리가 발생될 수 있으며 경제성이 감소될 수 있다.
결합보강제로는 아민계열 또는 실란계열의 재료를 이용할 수 있는데, 결합보강제는 아스팔트 바인더 조성물의 수분민감도를 개선하고, 박리방지 기능을 강화시키게 된다. 아민계열 또는 실란계열의 재료는 분자구조상 골재와 강하게 결합할 수 있는 부분을 가지고 있을 뿐만 아니라, SDA 공정의 잔유물과 강한 친화력을 발휘하게 되는 부분도 가지고 있다. 따라서 아민계열 또는 실란계열의 재료를 결합보강제로서 함유하게 되면, 아스팔트 혼합물을 이루는 각각의 재료와 강한 친화력을 발휘하게 되어 결과적으로 접착력을 견고히 하는 효과를 나타낸다. 또한 결합보강제로서 아민계열 또는 실란계열의 재료는, 아스팔트와 혼합되어 계면활성제 역할을 하게 되며, 그에 따라 아스팔트가 골재와 접할 때 접촉각(contact angle)을 줄여주게 되고 이는 아스팔트가 골재에 접착할 때 젖는 성질을 증진시키는 효과를 발휘하게 된다. 경제성을 고려한다면 실란계열의 재료 보다는 아민계열의 재료를 결합보강제로 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 아민계열의 결합보강제는, 총 아민 수(Total amine number)가 461.17 ~ 462.45mg HClO4/g인 것으로서 천연 오일과 상분리를 방지하기 위하여 비중이 0.90 ~ 0.95이며 점도는 400 ~ 2,000 cPs를 가지는 것이 바람직하다. 아민계열의 결합보강제에서 점도가 400 cPs 미만일 경우에는 혼합 시 재료분리가 발생될 가능성이 있으며, 반대로 점도가 2,000 cPs를 초과할 경우에는 혼합성 및 작업성이 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물에는, SBR(Styrene-Butadiene Rubber)과 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene)이 각각 단독으로 또는 이들이 혼합되어 1.0 ~ 3.0 중량%로 함유된다. SBR과 SBS는 분말형의 것으로 이용될 수 있는데, SBR과 SBS로부터 선택된 것의 함유량이 1 중량% 미만인 경우에는 아스팔트 개질 효과 및 아스팔트 포장 재료와의 충분한 부착성능을 기대할 수 없다. 한편, SBR과 SBS로부터 선택된 것의 함유량이 3 중량%를 초과하는 경우에는 지나친 점도 상승으로 인하여 아스팔트와의 혼합이 불가능해질 우려가 있으며, 아스팔트 등급(PG)을 나누는데 있어서, 점도 상승으로 인하여 고온 등급이 한 등급 상승하게 된다. 따라서 본 발명에서 SBR과 SBS로부터 선택된 것은 3중량% 이하로 함유된다.
본 발명의 일 실시예에서, 분말형 SBR은 300,000 ~ 1,000,000 범위의 분자량을 가질 수 있다. 분말형 SBR의 분자량이 300,000 미만인 경우에는 분말들이 서로 엉겨 붙어 아스팔트에 투입할 때 균일하게 분산되기 어려울 수 있으며, 분말형 SBR의 분자량이 1,000,000을 초과하는 경우에는 해당 조건에서 아스팔트 내로 분산되지 않아 개질제로서의 사용이 불가능할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서, 분말형 SBR은 0 ㎜ 초과 1 ㎜ 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 분말형 SBR의 입자 크기가 1 ㎜를 초과하는 경우에는 아스팔트 내로 분산되는 시간이 지연되어, 분산 전에 분자 간의 화학적 결합으로 인한 겔 현상이 발생하여 결국 아스팔트 내로의 분산이 불가능해질 수 있다.
본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물의 또다른 실시예에서는, SBS와 SBR의 일부를 대체하여 CRM(Crumb Rubber modifier/폐타이어 분말 아스팔트 개질제), SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 블록 공중합체, LDPE(low-density polyethylene), HDPE(high-density polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), EVA(ethyl vinyl acetate), 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머(ethylene acralate copolymer) 및 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 보조 첨가제가 사용될 수 있다.
상기한 보조 첨가제는 아스팔트 혼합물의 수밀성, 접착력, 인장력 및 신도를 개선하기 위해서 첨가되는 것이다. 보조 첨가제로 이용될 수 있는 CRM은 폐타이어를 분쇄하여 얻어지는데 입경이 0.08 ~ 2.00 mm인 것이 바람직하다. CRM의 입경이 0.08mm 미만이면 분쇄시 어려움이 발생되어 원가상승 등의 비효율성이 발생하고 2.0mm를 초과하면 고른 혼합이 이루어 지지 않아 개질제로서 충분한 역할을 나타내기 어렵다. 따라서 CRM의 입경은 0.08 ∼ 2.0mm인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머(ethylene acralate copolymer) 등은 SBR 또는 SBS의 일부를 대체하는 보조 첨가제로 이용될 수 있는데, 이들은 아스팔트 혼합물의 강성 즉, 변형에 대한 저항성을 증가시키기 위한 보조 첨가제가 된다. 본 발명에서 보조 첨가제는 전체 바인더 조성물 100 중량%에 대해 0.5 ~ 1.5 중량%로 함유될 수 있다.
상기한 보조 첨가제는 아스팔트 혼합물의 수밀성, 접착력, 인장력 및 신도를 개선하기 위해서 첨가되는 것이다. 보조 첨가제로 이용될 수 있는 CRM은 폐타이어를 분쇄하여 얻어지는데 입경이 0.08 ~ 2.00 mm인 것이 바람직하다. CRM의 입경이 0.08mm 미만이면 분쇄시 어려움이 발생되어 원가상승 등의 비효율성이 발생하고 2.0mm를 초과하면 고른 혼합이 이루어 지지 않아 개질제로서 충분한 역할을 나타내기 어렵다. 따라서 CRM의 입경은 0.08 ∼ 2.0mm인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머(ethylene acralate copolymer) 등은 SBR 또는 SBS의 일부를 대체하는 보조 첨가제로 이용될 수 있는데, 이들은 아스팔트 혼합물의 강성 즉, 변형에 대한 저항성을 증가시키기 위한 보조 첨가제가 된다. 에틸렌계 수지 분야에서 매우 범용으로 사용되는 녹는점 150℃ 이하의 재료를 사용한다.
본 발명에 이용되는 황은 연화점 상승 등 아스팔트의 고온 소성변형 증진 효과를 나타내는 역할을 할 수 있으며, 녹는점이 섭씨 110 ~ 120도이며 상온에서 고체 분말 상태인 일반적인 황을 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물의 일 실시예에서, 황은 아스팔트 바인더 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 ~ 1.0 중량%, 바람직하게 0.1 ~ 0.5 중량%, 더욱 바람직하게 0.1 ~ 0.3 중량%로 함유될 수 있다. 황의 함유량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 SBR 등에 대한 가황 효과가 충분하지 않아 연화점 등 아스팔트의 고온 성능 증진 효과가 없으며, 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 지나친 가황 현상으로 아스팔트가 겔화되어 가공이 불가능해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 황은 입자 직경이 0 ㎜ 초과 0.3 ㎜ 이하의 분말 상태일 수 있다. 황 분말의 직경이 0.3 ㎜를 초과하는 경우에는 아스팔트 내에 분산되어 있는 SBR이 고르게 가황되지 않아, 상분리 현상 등이 발생하여 바인더의 균일한 품질을 얻는 것이 곤란해질 우려가 있다.
본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물의 일 실시예에서, 가황촉진제는 티아졸(thiazole)계 가황촉진제, 구아니딘(guanidine)계 가황촉진제, 술펜아미드(sulfenamide)계 가황촉진제 및 티우람(thiuram)계 가황촉진제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 가황촉진제는 아스팔트 바인더 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 ~ 0.5 중량%, 바람직하게 0.1 ~ 0.4 중량%, 더욱 바람직하게 0.1 ~ 0.3 중량% 포함될 수 있다. 가황촉진제의 함유량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 가황촉진 효과를 나타내지 못할 수 있고, 0.5 중량%를 초과하는 경우에는 추가적인 가황촉진 효과의 향상이 없어 재료의 추가 투입이 무의미해진다.
위에서 설명한 본 발명의 아스팔트 바인더 조성물을 제조하기 위한 본 발명의 방법에서는, SDA 공정의 잔유물 90 ~ 95 중량%에, 개질첨가제 1 ~ 7 중량% 및 결합보강제 0.1 ~ 1.0 중량%를 용융 혼합하는 단계(용융혼합 단계), SBR 또는 SBS 1.0 ~ 3.0 중량%를 더 첨가하여 교반 혼합하는 단계(교반혼합 단계), 및 황 0.1 ~ 1.0 중량%와 가황촉진제 0.1 ~ 0.5 중량%를 첨가하여 가황하는 단계(가황 단계)를 포함한다.
개질첨가제와 결합보강제를 SDA 공정의 잔유물에 용융 혼합하는 용융혼합 단계에서는, 미리 개질첨가제와 결합보강제를 선 혼합한 후, 이들의 혼합물을 SDA 공정의 잔유물에 용융 혼합할 수도 있다. 특히, 개질첨가제와 결합보강제를 SDA 공정의 잔유물에 용융 혼합하는 용융혼합 단계에서는 SDA 공정의 잔유물을 가열하여 아스팔트 바인더 조성물의 충분한 유동성을 확보하는 것이 바람직한데, 구체적으로 용융혼합 단계는 섭씨 160 ~ 200도, 바람직하게는 섭씨 약 180도의 온도에서 수행될 수 있는 것이다. 용융 혼합시의 온도가 섭씨 160도 미만인 경우에는 SDA 공정의 잔유물에 대한 충분한 유동성을 확보할 수 없어서, 아스팔트 바인더 조성물을 골재와 혼합할 때, 원활한 혼합을 기대할 수 없으며 아스팔트 바인더 조성물에 의한 골재 피복이 완벽하게 이뤄지지 않게 되는 문제가 발생된다. 한편 용융 혼합시의 온도가 섭씨 200도를 초과하는 경우에는 SDA 공정의 잔유물에 급격한 산화 및 경화가 발생되어 균열에 대한 저항성이 감소되어, 균열 등과 같은 도로 포장의 조기 파손을 발생시킬 수 있다.
용융혼합 단계에서는, 앞서 설명한 것처럼 용융된 SDA 공정의 잔유물에 개질첨가제와 결합보강제를 첨가하면서 교반함으로써 개질첨가제 및 결합보강제와 SDA 공정의 잔유물로 이루어진 용융 혼합물을 형성할 수도 있지만, 개질첨가제와 결합보강제를 미리 섭씨 20 ~ 60도에서 선(先) 혼합한 후에 용융된 SDA 공정의 잔유물에 개질첨가제와 결합보강제의 혼합된 것을 첨가하여 교반함으로써 개질첨가제 및 결합보강제와 SDA 공정의 잔유물로 이루어진 용융 혼합물을 형성할 수도 있다. 용융혼합 단계에서는 10~30분 동안 추가로 교반하는 과정이 포함될 수 있다. 이 경우, 용이한 적정 온도 제어를 위해 추가적인 교반 과정은 섭씨 160 ~ 180도의 온도에서 이루어지는 것이 바람직하다.
용융혼합 단계에 후속하는 교반혼합 단계에서는, 개질첨가제 및 결합보강제와 SDA 공정의 잔유물로 이루어진 용융 혼합물에 분말형 SBR 또는 분말형 SBS를 균일하게 분산시킬 수 있다. 물론 SBR과 SBS를 함께 투입하여 교반 혼합할 수도 있다. 이러한 교반혼합 단계는 섭씨 160 ~ 200도, 바람직하게 섭씨 170 ~ 180도의 온도에서 수행될 수 있다. 교반혼합 단계의 온도가 섭씨 200도를 초과하는 SDA 공정의 잔유물과, SBR 또는 SBS의 성능 저하를 초래할 수 있다.
또한 교반혼합 단계는 30 ~ 60분 동안 수행될 수 있다. 교반혼합 시간이 30분 미만인 경우에는 SBR 또는 SBS가 충분히 혼합되지 않아 균일한 분산상을 얻기 어려울 수 있으며, 60분을 초과하는 경우에는 SDA 공정의 잔유물과, SBR 또는 SBS의 노화로 인한 성능 저하를 초래할 수 있다.
가황 단계에서는, 이전 단계를 통해서 얻어진 혼합물에 황 및 가황촉진제를 첨가하고 교반함으로써 가황공정을 수행하게 된다. 이러한 가황 단계는 섭씨 150 ~ 200도의 온도에서 이루어질 수 있다. 가황 단계의 온도가 섭씨 150도 미만인 경우에는 용융 혼합물의 유동성이 확보되지 않아 혼합물 내에 고르게 분산되기 어려워서 SBR 또는 SBS가 고르게 가황되지 않는 결과를 나타낸다. 반면에 가황 단계의 온도가 섭씨 200도를 초과하는 경우에는 SBR 또는 SBS의 노화로 인하여 성능 저하가 발생될 수 있다. 가황 단계는 30 ~ 60분 동안 수행될 수 있다. 가황 시간이 30분 미만인 경우에는 SBR 또는 SBS의 가황이 충분히 진행되지 않아 충분한 개질 효과를 얻을 수 없으며, 60분을 초과하는 경우에는 SDA 공정의 잔유물과, SBR 또는 SBS의 노화로 인하여 성능 저하를 초래할 수 있다.
앞서 설명한 것처럼 본 발명의 아스팔트 혼합 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물 2 ~ 8 중량%와, 골재 92 ~ 98 중량%를 포함한다. 이러한 본 발명의 혼합 조성물을 제조함에 있어서는, 아스팔트 바인더 조성물을 제조한 후, 제조된 아스팔트 바인더 조성물의 유동성 확보를 위하여 약 섭씨 150 ~ 160도로 가열된 오븐에 상기한 아스팔트 바인더 조성물을 약 60 ~ 90분 동안 거치한다. 골재는 약 섭씨 160 ~ 180도로 가열된 오븐에 약 4시간 이상 가열한다. 이렇게 오븐에 거치되고 가열된 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합하게 된다.
본 발명에서 골재에는 4.75mm 이상의 크기를 가지는 굵은 골재가 포힘되어 있는데, 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합할 때에는, 이러한 굵은 골재의 95% 이상이 아스팔트 바인더 조성물에 의해 피복될 정도로 혼합하면 되고, 혼합이 이루어진 후에는 약 섭씨 135 ~ 145도로 가열된 오븐에 골재와 아스팔트 바인더 조성물의 혼합물을 넣고 약 60분 정도 거치한 후에 다짐을 수행한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(1) 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 제조
본 발명에 따른 아스팔트 혼합 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물 2 ~ 8 중량%와, 골재 92 ~ 98 중량%를 포함한다. 이러한 본 발명의 아스팔트 혼합 조성물을 제조함에 있어서는, 아스팔트 바인더 조성물을 제조한 후, 제조된 아스팔트 바인더 조성물의 유동성 확보를 위하여 약 섭씨 150 ~ 160도로 가열된 오븐에 아스팔트 바인더 조성물을 약 60 ~ 90분 동안 거치하고, 골재는 약 섭씨 160 ~ 180도로 가열된 오븐에 약 4시간 이상 가열한 후, 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합하게 된다.
본 발명에서 골재에는 4.75mm 이상의 크기를 가지는 굵은 골재가 포힘되어 있는데, 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합할 때에는, 이러한 굵은 골재의 95% 이상이 아스팔트 바인더 조성물에 의해 피복될 정도로 혼합하면 되고, 혼합이 이루어진 후에 약 섭씨 135 ~ 145도로 가열된 오븐에 혼합물을 넣고 약 60분 정도 거치한 후에 다짐을 수행한다.
본 발명의 아스팔트 혼합 조성물에 대한 실시예를 제조하기 위하여 아스팔트 바인더 조성물을 제조함에 있어서는, 우선 SDA 공정의 잔유물(residue)을 약 섭씨 180도로 가열 용융시키고, 교반기로 교반시켰다. 교반되고 있는 SDA 공정의 잔유물에 개질첨가제 및 결합보강제를 서서히 첨가하면서 계속 교반시켰다. 개질첨가제 및 결합보강제를 첨가 후 약 10~20분 동안 추가로 교반하면서 개질첨가제 및 결합보강제가 잔유물과 완전히 용융 혼합되도록 하였다. 교반시에는 혼합물의 온도 상승이 필연적이므로, 용이한 적정 온도 제어를 위하여 추가 가열은 섭씨 200도 이하에서 이루어지는 것이 바람직하다.
SDA 공정의 잔유물, 개질첨가제 및 결합보강제의 용융 혼합물에, 분말형 SBR 또는 SBS를 첨가하고 30분 내지 60분 동안 교반하여 균질한 분산성이 확보되도록 하였다. SBR 또는 SBS 첨가 후 교반은 섭씨 200도 이하의 온도, 구체적으로는 섭씨 170 ~ 180도의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 형성된 혼합물에 황 및 가황촉진제를 첨가하고 섭씨 150 ~ 200도의 온도에서 30분 내지 60분 동안 교반하여 가황공정을 완료하여, 본 발명에 따른 아스팔트 바인더 조성물의 실시예를 제조하였다.
(2) 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 대한 물성 평가 방법
상기와 같은 과정을 통해 제조된 본 발명에 따른 아스팔트 혼합물의 실시예에 대해, AASHTO T 283에서 제시하고 있는 수분민감도(인장강도 비) 시험을 통한 수분에 대한 저항성을 평가하였다.
본 발명의 재료에 대한 소성변형 저항성을 평가하기 위하여 KS F 2374 「아스팔트 혼합물의 휠 트래킹 시험방법」에 따라 실험을 수행하였으며 동적안정도를 통하여 소성변형에 대한 저항성을 측정하였다.
또한 피로 균열에 대한 저항성을 평가하기 위하여 AASHTO T 321-07에서 제시 방법을 통하여 동일한 하중 레벨(2,000ms)에서 반복하중 횟수를 측정하여 균열에 대한 저항성을 평가하였다.
본 발명에 따른 아스팔트 혼합물 조성물의 실시예에 대하여, 상기한 시험방법을 적용하여 시험을 수행하였다.
(3) 본 발명에 따른 실시예에 대한 시험결과
1) <실시예 1 ~ 2>
실시예 1과 실시예 2는 각각 일반 화강암 골재와 아스팔트 바인더 조성물을 위에서 설명한 제조방법에 따라 혼합하여 제조한 본 발명에 따른 아스팔트 혼합 조성물인데, 그 구체적인 조성비는 아래의 표 1과 같다.
실시예1 실시예2
일반 화강암 골재 95.3 중량% 95.3 중량%
아스팔트 바인더 조성물 4.7 중량% 4.7 중량%
아스팔트 바인더 조성물의 조성비
(100중량%)		 SDA공정의잔유물 91.6중량%;
개질첨가제 4.85중량%;
결합보강제 0.15중량%;
분말형 SBR 3.0중량%;
황 0.3중량%; 및
가황촉진제 0.1중량%		 SDA공정의잔유물 91.6중량%;
개질첨가제 4.85중량%;
결합보강제 0.15중량%;
SBS 3.0중량%;
황 0.3중량%; 및
가황촉진제 0.1중량%
위 표 1에 기재된 <아스팔트 바인더 조성물의 조성비>에서, SDA 공정의 잔유물, 개질첨가제, 결합보강제, SBR, SBS, 황 및 가황촉진제의 함유량은, 아스팔트 바인더 조성물을 100중량%라고 할 때, 각 성분의 중량을 의미한다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 아스팔트 혼합 조성물에 대한 실시예 1 및 실시예 2에 대해서는 수분민감도, 소성변형 저항성 및 피로균열 저항성 평가를 수행하였다. 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 대한 위와 같은 성능 평가를 수행한 결과는 아래의 표 3과 같다.
2) <비교예 1 ~ 2>
비교예 1(기존 일반 아스팔트 혼합물)
전체 아스팔트 혼합물에 대해 골재 95.3 중량%와 아스팔트 바인더(strait asphalt) 4.7중량%의 조성비를 가지는 일반 아스팔트 혼합물(골재 및 아스팔트 바인더 비율 동일)을 비교예 1로 삼아서, 본 발명의 실시예에 대한 것과 동일한 방법으로 물성 평가하였으며 시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 2(기존 고성능 아스팔트 혼합물)
전체 아스팔트 혼합물에 대해 골재 95.3 중량%와 기존 고성능 아스팔트 바인더(SK 주식회사의 제품명 : 슈퍼팔트(PG 76-22)) 4.7중량%의 조성비를 가지는 고성능 아스팔트 혼합물(SK 주식회사, 제품명:슈퍼팔트)을 비교예 2로 삼아서, 본 발명의 실시예에 대한 것과 동일한 방법으로 물성 평가하였으며 시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 비교예 2에 사용된 수퍼팔트는, 아스팔트 바인더 전체에 대해 일반 스트레이트 아스팔트 92~94 중량% 및 SBS 6~8중량%로 구성되어 있다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
수분민감도, %
(AASHTO T 283)		 93 95 72 92
소성변형 저항성, mm/cycle
(KS F 2374)		 4,200 4,600 2,700 3,900
피로균열 저항성
Nf
(AASHTO T 321-07)		 28,184 31,114 10,701 25,602
수분민감도(인장강도 비)의 경우, 본 발명의 실시예 1 ~ 2가 비교예 1보다 약 20% 이상 우수한 수분에 대한 저항성을 가지는 것으로 났으며, 비교예 2와 비교하더라도 동등하거나 또는 그 이상의 우수한 수분 저항성을 가지는 것으로 나타났다. 또한 피로균열 저항성에 있어서도, 동일한 하중 레벨(약 2,000ms)에서 본 발명의 실시예 1 ~ 2에 따른 아스팔트 혼합 조성물이 종래 기술에 의한 비교예 1보다 약 2.5배 ~ 3배 이상 우수한 것으로 파악되었으며 비교예 2에 대비하더라도 동등 또는 그 이상 향상된 것으로 나타났다.
소성변형 저항성에 있어서도 종래 기술에 의한 비교예는 각각 2,700mm/cycle(비교예 1), 3,900mm/cycle(비교예 2)의 동적안정도를 보이는 반면에 본 발명에 따른 아스팔트 혼합 조성물의 경우는 4,200(실시예 1) 및 4,600(실시예 2) mm/cycle의 동적안정도를 나타내어 본 발명이 종래 기술보다 약 20 ~ 30%이상의 우수한 동전안정도 나타내고, 소성 변형에서의 우수성을 가지고 있음이 확인되었다.
이와 같이 본 발명에 의하면, SDA 공정에서 발생된 잔유물을 이용하면서도 우수한 유연성 및 탄성을 가지고 있어서 소성 변형 저항성과 피로균열 저항성이 향상된 저비용 고성능의 아스팔트 혼합 조성물이 제공된다.

Claims (9)

  1. 아스팔트 포장을 위한 조성물로서,
    SDA(Solvent De-Asphalting) 공정의 잔유물을 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 2 ~ 8 중량%; 및
    골재 92 ~ 98 중량%를 포함하며;
    아스팔트 바인더 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물의 전체 중량을 100중량%라고 할 때, SDA(Solvent De-Asphalting) 공정의 잔유물 91.6 중량%, 개질첨가제 4.85 중량%, 결합보강제 0.15 중량%, SBS(Styrene-Butadiene Styrene) 3.0 중량%, 황 0.3 중량%, 및 가황촉진제 0.1 중량%를 포함하며;
    결합보강제는 아민계열의 결합보강제로서, 총 아민 수(Total amine number)가 461.17 ~ 462.45mg HClO4/g이고, 비중이 0.90 ~ 0.95이며, 점도는 400 ~ 2,000 cPs를 가지며;
    개질첨가제는 석유로부터 생산되는 오일이 아닌 동물성 또는 식물성 천연 오일인 것을 특징으로 하는 아스팔트 혼합 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    가황촉진제는 티아졸(thiazole)계 가황촉진제, 구아니딘(guanidine)계 가황촉진제, 술펜아미드(sulfenamide)계 가황촉진제 및 티우람(thiuram)계 가황촉진제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 아스팔트 혼합 조성물.
  8. 아스팔트 포장을 위한 아스팔트 혼합 조성물을 제조하는 방법으로서,
    SDA(Solvent De-Asphalting) 공정의 잔유물을 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 2 ~8 중량%과, 골재 92 ~ 98 중량%를 혼합하되;
    섭씨 150 ~ 160도로 가열된 오븐에 상기 아스팔트 바인더 조성물을 60 ~ 90분 동안 거치하고, 골재는 섭씨 160 ~ 180도로 가열된 오븐에 4시간 이상 가열한 후, 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합하며;
    골재의 95% 이상이 아스팔트 바인더 조성물에 의해 피복되도록 혼합하며;
    아스팔트 바인더 조성물은, 아스팔트 바인더 조성물의 전체 중량을 100중량%라고 할 때,
    SDA(Solvent De-Asphalting) 공정의 잔유물 91.6 중량%에, 개질첨가제 4.85 중량% 및 결합보강제 0.15 중량%를 용융 혼합하는 용융혼합 단계; 용융 혼합 단계에 의해 만들어진 용융 혼합물에 SBS(Styrene-Butadiene Styrene) 3.0 중량%를 더 첨가하여 교반 혼합하는 교반혼합 단계; 및 교반혼합 단계에 의한 혼합물에 황 0.3 중량%와 가황촉진제 0.1 중량%를 첨가하여 가황하는 가황 단계를 포함하는 제조과정에 의해 제조되며;
    결합보강제는 아민계열의 결합보강제로서, 총 아민 수(Total amine number)가 461.17 ~ 462.45mg HClO4/g이고, 비중이 0.90 ~ 0.95이며, 점도는 400 ~ 2,000 cPs를 가지며;
    개질첨가제는 석유로부터 생산되는 오일이 아닌 동물성 또는 식물성 천연 오일인 것을 특징으로 하는 아스팔트 혼합 조성물의 제조방법.
  9. 삭제
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