KR101815122B1 - Self-healing asphalt composition and method for acceleration of cracks self-healing of asphalt concrete structure using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피로균열 저항성이 향상된 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물 및 도로 포장 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감할 수 있는 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a self-value type asphalt concrete composition with improved fatigue crack resistance, and a crack self-healing method of an asphalt concrete structure that can extend road pavement life and reduce maintenance cost.
사회기반 시설물에 대한 유지관리의 중요성이 증대함에 따라 유지 관리비용의 절감을 위한 방안 정책이 강조되고 있다. As the importance of maintenance on social infrastructures grows, a policy for reducing maintenance costs is emphasized.
현재 국내 아스팔트 콘크리트는 소성변형 저항성이 큰 반면 피로균열 저항성은 취약한 것으로 나타나고 있으며, 이는 종횡선형피로균열에서 시작하여 거북등균열로 악화되고 있다. 이는 최근 문제가 되고 있는 포트홀(Pothole) 발생의 주요 원인이 되고 있으며, 차량파손 및 교통사고가 발생하여 운전자의 불편을 초래하고 있어 이를 해결하기 위한 피로균열 저감 원천 요소기술개발이 절실히 필요한 실정이다.At present, domestic asphalt concrete has a high resistance to plastic deformation, but the resistance to fatigue cracking is weak. It starts from longitudinal and transverse linear fatigue cracks and deteriorates due to cracks such as turtles. This is a major cause of the occurrence of the pothole which is a recent problem, and it causes the inconvenience of the driver due to the vehicle breakage and traffic accident. Therefore, it is necessary to develop the source technology for reducing the fatigue crack to solve this problem.
미국, 유럽, 일본 등의 선진국의 산업분야에서 균열에 따른 시설물의 손상을 저감시키거나 자가치유(Self-healing)할 수 있는 스마트 구조물의 개념이 대두 되면서 실제 건설 현장 적용을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. As the concept of smart structure that can reduce the damage of the facility due to cracking or self-healing in the industrial fields of advanced countries such as USA, Europe, and Japan has been developed, .
기존의 도로시스템은 20년 내지 40년의 공용수명을 가지나, 자가치유형(Self healing) 아스팔트 도로포장 기술은 공용수명이 2배 이상 증가되므로 유지관리를 획기적으로 감소시킬 수 있는 차세대 핵심기술로 주목되고 있다. 또한 기존 유지관리 시스템과 비교하여 자가치유 방식은 교통흐름의 개선은 물론 골재사용량 감소 및 CO2 배출량 감소에 기여할 수 있다.Conventional road systems have a common life span of 20 to 40 years, but self healing Asphalt road pavement technology is a next-generation core technology that can significantly reduce maintenance because public life span is more than doubled . Compared with the existing maintenance system, the self-healing method can contribute to reduction of aggregate usage and CO 2 emission as well as traffic flow improvement.
종래 기술로 한국공개특허 제10-2016-0109630호 및 한국공개특허 제10-2015-0040425호에 자가치유형 아스팔트에 대하여 기재하고 있으나, 이는 고분자 사슬을 이용하여 분자간 결합력을 이용하는 것으로 치유 시간이 48시간 이상 걸리며, 1회성 자가치유라는 점에서 한계가 있다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0109630 and Korean Patent Laid-open No. 10-2015-0040425 disclose self-value type asphalt in the prior art. However, since the intermolecular binding force is utilized by using a polymer chain, the healing time is 48 It takes more than an hour, and there is a limit in that it is a one-time self-healing.
이러한 문제를 해결하기 위하여 치유 시간을 단축하고, 반복 치유 횟수를 향상시키고, 자가치유 후에도 아스팔트의 강도를 동일하게 유지시킬 수 있는 자가치유형 아스팔트의 개발이 필요한 실정이다.To solve this problem, it is necessary to develop self-value type asphalt which can shorten the healing time, improve the number of repeated healing, and maintain the same strength of the asphalt after self-healing.
본 발명의 목적은 피로균열 저항성이 향상된 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물 및 도로 포장 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감할 수 있는 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a self-value type asphalt concrete composition with improved fatigue crack resistance and a crack self-healing method of an asphalt concrete structure which can extend road pavement life and reduce maintenance cost.
본 발명은 스틸 슬래그를 포함하는 골재, 아스팔트, 및 스틸 파이버를 포함하는 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다. The present invention provides a self-value type asphalt concrete composition comprising aggregate, steel asphalt, and steel fiber including steel slag.
상기 골재는 상기 골재와 상기 아스팔트를 포함하는 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 90 내지 95 부피%로 포함되고, 상기 아스팔트는 상기 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 5 내지 10 부피%로 포함되는 것일 수 있다. The aggregate may be contained in an amount of 90 to 95% by volume based on the total volume of the asphalt mixture containing the aggregate and the asphalt, and the asphalt may be contained in an amount of 5 to 10% by volume based on the total volume of the asphalt mixture.
상기 스틸 슬래그는 상기 골재 전체 부피에 대하여 30 내지 40 부피%로 포함되는 것일 수 있다.The steel slag may be contained in an amount of 30 to 40% by volume based on the total volume of the aggregate.
상기 스틸 파이버는 상기 아스팔트 100 부피부에 대하여 4 내지 6 부피부로 포함되는 것일 수 있다. The steel fiber may be comprised of 4 to 6 parts of skin to 100 parts of the asphalt.
상기 스틸 파이버는 직경 0.07 내지 0.2 mm, 길이 5 내지 8 mm의 섬유 형태인 것일 수 있다.The steel fiber may be in the form of fibers having a diameter of 0.07 to 0.2 mm and a length of 5 to 8 mm.
상기 스틸 파이버는 양 말단이 둥근 아령 형상인 것일 수 있다.The steel fiber may have a dumbbell shape having rounded ends.
상기 아스팔트 콘크리트 조성물은 스틸 파우더를 더 포함하고, 상기 스틸 파우더는 상기 아스팔트 100 부피부에 대하여 5 내지 20 부피부로 포함되는 것일 수 있다.The asphalt concrete composition may further comprise a steel powder, and the steel powder may be included in 5 to 20 parts by volume of the 100 parts of the asphalt.
본 발명은 또한 상기 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 아스팔트 콘크리트 구조물 제조 단계, 상기 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 발생시 유도가열 처리하는 단계를 포함하는 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 촉진 방법을 제공한다. The present invention also provides a method of promoting self-healing of cracks in an asphalt concrete structure, comprising the steps of manufacturing the asphalt concrete structure using the asphalt concrete composition and induction heating treatment of the asphalt concrete structure when cracking occurs.
본 발명에 따른 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물은 피로균열 저항성이 향상되어 거북등균열, 포트홀 등을 예방할 수 있다.The self-value type asphalt concrete composition according to the present invention can prevent cracks and potholes such as turtles by improving the fatigue crack resistance.
또한 본 발명에 따른 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 방법은 아스팔트 균열이 발생한 후에도 견고하게 재생이 가능하여 도로의 수명을 향상시키고, 유지관리비용을 감소시킬 수 있다. Also, the crack self-healing method of the asphalt concrete structure using the self-value type asphalt concrete composition according to the present invention can firmly regenerate after the asphalt cracking, thereby improving the life of the road and reducing the maintenance cost.
도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 균열이 유도된 아스팔트 콘크리트 구조물의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 유도가열을 과정을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예 1에 따른 유도가열에 의해 자가치유된 아스팔트 콘크리트 구조물의 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예 2에 따른 아스팔트 콘크리트 구조물의 자가치유 시간을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실험예 3에 따른 아스팔트 콘크리트 구조물의 자가치유 효율을 나타낸 그래프이다. 1 is a photograph of a crack-induced asphalt concrete structure according to Experimental Example 1 of the present invention.
2 is a photograph showing a process of induction heating according to Experimental Example 1 of the present invention.
3 is a photograph of an asphalt concrete structure self-healed by induction heating according to Experimental Example 1 of the present invention.
4 is a graph showing the self-healing time of the asphalt concrete structure according to Experimental Example 2 of the present invention.
5 is a graph showing the self-healing efficiency of an asphalt concrete structure according to Experimental Example 3 of the present invention.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
1. 아스팔트 콘크리트 조성물1. Asphalt concrete composition
본 발명은 스틸 슬래그를 포함하는 골재, 아스팔트, 및 스틸 파이버를 포함하는 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다. The present invention provides a self-value type asphalt concrete composition comprising aggregate, steel asphalt, and steel fiber including steel slag.
구체적으로 상기 골재는 상기 골재와 상기 아스팔트를 포함하는 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 90 내지 95 부피%로 포함되고, 상기 아스팔트는 상기 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 5 내지 10 부피%로 포함되는 것일 수 있다. Specifically, the aggregate may be contained in an amount of 90 to 95% by volume based on the total volume of the asphalt mixture including the aggregate and the asphalt, and the asphalt may be contained in an amount of 5 to 10% by volume based on the total volume of the asphalt mixture.
상기 아스팔트는 아스팔트 콘크리트 조성물에서 바인더의 역할을 하는 것으로, 포장 목적에 따라 변화시킬 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 아스팔트 콘크리트 조성물은 도로 포장을 위하여 사용될 수 있고, 이 경우 도로의 내구성 및 수밀성을 고려하여 상기 아스팔트는 5 내지 10 부피%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 아스팔트가 상기 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 10 부피%를 초과하여 포함되면, 상대적으로 골재의 비율이 적어지고 아스팔트의 공극이 기준보다 작아져 충격 흡수기능이 저하될 수 있다. 또한 아스팔트가 5 부피% 미만으로 포함되면 포장의 유동성이나 저하될 수 있고, 골재가 충분히 결합되지 못하여 포장에 공기나 물이 쉽게 침투하는 문제가 발생할 수 있다. The asphalt acts as a binder in the asphalt concrete composition and can be changed depending on the purpose of the pavement. Specifically, for example, the asphalt concrete composition may be used for road pavement. In this case, it is preferable that the asphalt is included in an amount of 5 to 10% by volume in consideration of road durability and water tightness. If the asphalt is contained in an amount exceeding 10 vol% with respect to the total volume of the asphalt mixture, the ratio of the aggregate is relatively small and the void of the asphalt becomes smaller than the reference, so that the impact absorption function may be deteriorated. If the asphalt content is less than 5% by volume, the fluidity of the package may deteriorate, and the aggregate may not be sufficiently bonded, which may cause air or water to easily penetrate into the package.
또한 상기 스틸 슬래그는 상기 골재 전체 부피에 대하여 30 내지 40 부피%로 포함될 수 있고, 상기 스틸 파이버는 상기 아스팔트 100 부피부에 대하여 4 내지 6 부피부로 포함될 수 있다. Also, the steel slag may be contained in an amount of 30 to 40% by volume based on the total volume of the aggregate, and the steel fiber may be included as 4 to 6 parts skin on 100 parts of the asphalt.
(1) 스틸 파이버(1) Steel fiber
본 발명에 따른 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물은 높은 전기저항을 가지는 스틸 파이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.The self-value type asphalt concrete composition according to the present invention is characterized by including a steel fiber having high electrical resistance.
상기 스틸 파이버는 말단이 둥근 아령 형상인 형태일 수 있고, 스틸 파이버가 그물망 형태로 연결되어 포함될 수 있다. 상기 스틸 파이버는 말단이 둥근 아령 형상을 가짐으로 인하여 열 전달 효과를 상승시켜, 유도가열에 대한 반응 시간을 단축시키는 효과가 있다.The steel fiber may have a rounded dumbbell shape, and the steel fibers may be connected in a net shape. The steel fiber has a rounded dumbbell shape at its distal end, thereby increasing the heat transfer effect and shortening the reaction time for induction heating.
상기 스틸 파이버는 직경 0.07 내지 0.2 mm, 길이 5 내지 8 mm인 것일 수 있다. 상기 범위 내의 스틸 파이버를 사용하는 것이 아스팔트 콘크리트 조성물 내에 분산되어 아스팔트 구조물의 자가치유를 유도할 수 있다는 면에서 바람직하다. 직경 0.07 mm, 길이 5 mm 미만인 경우 상기 아령 형태나 그물망 형태를 유지하기 어렵고, 직경 0.2 mm, 길이 8 mm를 초과하는 경우 아스팔트 콘크리트 조성물 내에 고르게 분산되기 어렵다는 문제가 발생할 수 있다. The steel fiber may have a diameter of 0.07 to 0.2 mm and a length of 5 to 8 mm. The use of the steel fibers within the above range is preferable in that the self-healing of the asphalt structure can be induced by being dispersed in the asphalt concrete composition. When the diameter is less than 0.07 mm and the length is less than 5 mm, it is difficult to maintain the above-mentioned dumbbell shape or mesh shape. If the diameter is more than 0.2 mm and the length is more than 8 mm, it may be difficult to uniformly disperse in the asphalt concrete composition.
구체적으로, 상기 말단이 둥근 아령 형상의 스틸 파이버에 있어서, 상기 스틸 파이버 말단의 직경은 스틸 파이버의 직경에 비하여 0.01 내지 0.2 mm 더 큰 직경을 가지는 것이 바람직하다. Specifically, in the steel fiber having the rounded end of the dumbbell shape, it is preferable that the diameter of the steel fiber end has a diameter larger by 0.01 to 0.2 mm than the diameter of the steel fiber.
추가적으로 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트 조성물은 상기 아스팔트 콘크리트 조성물의 가열효율을 높이기 위하여 스틸 파우더를 더 포함할 수 있다. 스틸 파우더는 스틸 파이버에 결합력을 부여하는 연결 효과(Bridge effect)를 나타내기 때문에 스틸 파이버를 단독으로 사용하는 경우보다, 스틸 파우더와 조합사용하는 경우 더욱 효과적이다. In addition, the asphalt concrete composition according to the present invention may further include a steel powder to increase the heating efficiency of the asphalt concrete composition. Steel powder is more effective when used with steel powder than steel fiber alone because it shows the bridge effect that gives the steel fiber a binding force.
상기 스틸 파우더는 아스팔트 100 부피부에 대하여 5 내지 20 부피부로 포함될 수 있다. 상기 스틸 파우더를 5 부피부 미만으로 포함하는 경우, 연결효과가 미미하고, 20 부피부를 초과하는 경우 분산력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. The steel powder may be included in 5 to 20 parts of skin for 100 parts of asphalt. If the steel powder contains less than 5 parts skin, the connection effect is insignificant, and if it exceeds 20 parts skin, the dispersion power may be lowered.
상기 스틸 파우더는 0.01 내지 0.2 mm의 어느 정도 크기가 있는 분말 형태인 것이 바람직하다. 상기 스틸 파우더를 상기 스틸 파이버와 혼합하여 사용하여 아스팔트의 열전도율을 높일 수 있다. The steel powder is preferably in the form of powder having a size of 0.01 to 0.2 mm. The steel powder may be mixed with the steel fiber to increase the thermal conductivity of the asphalt.
(2) 스틸 (2) Steel 슬래그Slag
본 발명에 따른 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물은 골재로 스틸 슬래그를 포함한다. 스틸 슬래그를 포함하는 경우, 스틸 슬래그의 자성에 의하여 유도 가열시 자가치유 효율(파손 면적당 치유 시간)이 향상될 수 있다. The self-value type asphalt concrete composition according to the present invention includes steel slag as an aggregate. When steel slag is included, the self-healing efficiency (healing time per damaged area) can be improved by induction heating by the magnetism of the steel slag.
상기 스틸 슬래그(Steel slag)는 철을 생산하기 위해 사용되는 철광석, 유연탄, 석회석 등의 원료로부터 용융되어 쇳물과 분리 후 얻어지는 자원을 사용하는 것일 수 있다. The steel slag may be one that is melted from raw materials such as iron ore, bituminous coal, and limestone used for producing iron, and uses resources obtained after separation from molten iron.
상기 스틸 슬래그는 입경 5 내지 13 mm의 굵은 골재일 수 있다. 상기 스틸 슬래그는 서로 다른 입경을 혼합하여 사용할 수 있고, 스틸 슬래그를 단독 사용하거나, 입경이 1 내지 5 mm인 잔골재와 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 굵은 골재로 스틸 슬래그와 일반 굵은 골재를 혼합 사용할 수도 있다. 일반 굵은 골재는 기존 아스팔트 콘크리트 조성물에 사용되는 부순 쇄석, 부순 자갈 등을 사용하는 것일 수 있다.The steel slag may be a coarse aggregate having a particle diameter of 5 to 13 mm. The steel slag can be used by mixing different diameters, and the steel slag can be used alone or mixed with a fine aggregate having a diameter of 1 to 5 mm. It is also possible to use a mixture of steel slag and ordinary coarse aggregate as coarse aggregate. The ordinary coarse aggregate may be one which uses crushed stone, crushed gravel or the like used in conventional asphalt concrete compositions.
상기 스틸 슬래그는 아스팔트 콘크리트 조성물에 포함되는 골재의 전체 부피에 대하여 30 내지 40 부피%로 포함되는 것일 수 있다. 굵은골재인 스틸 슬래그가 40 부피%를 초과하면 콘크리트 내의 공극이 커지고 아스팔트와 부착면적이 줄어들어 아스팔트 콘크리트 부착강도가 감소하며, 잔골재 비율이 커지면 부착면적은 증가하나 골재의 비표면적이 증가하여 배합수-아스팔트 비가 증가하기 때문에 아스팔트 콘크리트의 강도가 감소할 수 있다. 따라서 아스팔트 콘크리트와 골재와의 부착면적을 증가시키면서 아스팔트 콘크리트내의 공극을 최소하고 아스팔트 콘크리트의 강도를 증가시킬 수 있도록 스틸 슬래그(굵은골재)와 잔골재 비율을 유지하는 것이 바람직하다.The steel slag may be contained in an amount of 30 to 40% by volume based on the total volume of the aggregate contained in the asphalt concrete composition. When the amount of the steel slag, which is coarse aggregate, exceeds 40 vol%, the adhesion strength of the asphalt concrete decreases due to the increase of the pores in the concrete, the decrease of the asphalt and the adhesion area, and the increase of the adhesion area increases the aggregate specific surface area, The strength of asphalt concrete can be reduced because the asphalt ratio increases. Therefore, it is desirable to maintain the ratio of steel slag (coarse aggregate) and fine aggregate so as to minimize the voids in the asphalt concrete and increase the strength of the asphalt concrete while increasing the adhesion area between the asphalt concrete and the aggregate.
상기 스틸 슬래그는 실리카(SiO2), 생석회(CaO), 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 산화철(FeO), 황(S), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 중에서 선택되는 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.The steel slag is silica (SiO 2), calcium oxide (CaO), alumina (Al 2 O 3), magnesia (MgO), iron oxide (FeO), sulfur (S), manganese oxide (MnO), titanium dioxide (TiO 2) ≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >
본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트 조성물은 상기 스틸 슬래그를 포함함으로써 종래 자가치유형 아스팔트 또는 슬래그를 포함하는 도로의 문제점을 해결하고, 자가치유 시간을 단축시키고, 아스팔트의 강도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐기물의 재활용 이라는 차원에서 산업상 경제적 이익을 제공한다.The asphalt concrete composition according to the present invention can solve the problems of the road including the conventional self-value type asphalt or slag by including the steel slag, shorten the self-healing time and improve the strength of the asphalt, It provides industrial economic benefits in terms of recycling.
2. 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물 제조방법2. Manufacturing method of self-worth type asphalt concrete composition
본 발명은 또한 아스팔트, 스틸 파이버 및 스틸 파우더를 혼합하고 교반하는 단계, 상기 아스팔트, 스틸 파이버 및 스틸 파우더의 혼합물에 스틸 슬래그를 더 혼합하고 교반하는 단계 및 가열하는 단계를 포함하는 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a process for the production of self-value type asphalt concrete comprising the steps of mixing and stirring asphalt, steel fiber and steel powder, further mixing and stirring the steel slag with the mixture of asphalt, steel fiber and steel powder, A method for preparing a composition is provided.
본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트 조성물 제조방법은 골재를 잘 분산시키고 아스팔트에 코팅이 잘되게 하기 위하여 아스팔트에 스틸 파이버와 스틸 파우더를 먼저 혼합한 후 스틸 슬래그를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing an asphalt concrete composition according to the present invention may further include mixing steel fibers and steel powder into asphalt before mixing the aggregates and coating the asphalt with steel slag.
구체적으로 상기 본 발명에 따른 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물 제조방법의 교반 단계는 상기 투입된 재료를 믹싱하는 건비빔 단계 및 상기 건비빔 단계 후 배합수와 혼화제를 투입하면서 믹싱하는 혼합 단계를 포함하는 제조방법을 제공한다.Specifically, the stirring step of the self-value type asphalt concrete composition manufacturing method according to the present invention includes a dry beaming step of mixing the charged materials and a mixing step of mixing the mixed water with the admixture after the dry beaning step .
상기 건비빔 단계는 투입된 골재 및 결합재를 믹싱하는 단계이며, 이때에 배합수는 투입되지 않는다. 따라서 배합수를 투입하기 전에 골재 및 결합재를 믹싱하므로 재료의 혼합상태의 확인이 용이하다. 이때 회전 믹서를 사용하며, 골재 및 아스팔트가 고르게 섞이도록 25 내지 35 rpm의 속도로 믹싱할 수 있다. 바람직하게는 1 분 30 초 내지 2 분 동안 믹싱할 수 있으나 믹싱 시간이 이에 한정되는 것은 아니며, 소정의 시간동안 믹싱한 후에 재료의 혼합여부를 확인하고 회전속도를 15 내지 25 rpm을 유지하며 추가적으로 혼합할 수도 있다.The drying step is a step of mixing the aggregate and the binder, and the mixing water is not supplied at this time. Therefore, it is easy to confirm the mixing state of the material by mixing the aggregate and the binder before injecting the mixing water. At this time, a rotary mixer is used, and mixing can be performed at a speed of 25 to 35 rpm so that the aggregate and the asphalt are evenly mixed. Preferably, the mixing time is not limited to 1 minute and 30 seconds to 2 minutes. However, after mixing for a predetermined time, it is checked whether the materials are mixed, the rotation speed is maintained at 15 to 25 rpm, You may.
3. 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 촉진 방법3. Crack self-healing promotion method of asphalt concrete structure
본 발명은 또한 상기 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 아스팔트 콘크리트 구조물에 균열 발생시, 유도가열 처리 단계를 포함하는 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 촉진 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for promoting self-healing of cracks in an asphalt concrete structure including an induction heating treatment step when cracks occur in an asphalt concrete structure using the asphalt concrete composition.
상기 유도가열은 80 내지 90 ℃로 가열하는 것일 수 있다. The induction heating may be heating to 80 to 90 占 폚.
구체적으로 유도가열 장치 가열기의 용량은 20 내지 40 kW이고 주파수는 30 내지 40kHz를 4 내지 5분 동안 조사하는 것일 수 있다. Specifically, the capacity of the induction heater heater may be 20 to 40 kW and the frequency may be 30 to 40 kHz for 4 to 5 minutes.
유도가열 처리하여 아스팔트 콘크리트 도로의 균열의 자가치유를 촉진시킬 수 있다. Induction heat treatment can promote self-healing of cracks in asphalt concrete roads.
본 발명에 따른 자가치유 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 촉진 방법을 통하여 도로의 피로균열 저항성이 향상되어 거북등균열, 포트홀 등을 예방할 수 있고, 아스팔트 균열이 발생한 후에도 견고하게 재생이 가능하여 도로의 수명을 향상시키고, 유지관리비용을 감소시킬 수 있다. The self-healing asphalt concrete composition according to the present invention and the crack self-healing promotion method of the asphalt concrete structure using the same can improve the fatigue crack resistance of the road to prevent cracks and potholes such as turtles, It is possible to improve the service life of the road and reduce the maintenance cost.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
[제조예: 아스팔트 콘크리트 조성물의 제조][Production Example: Preparation of Asphalt Concrete Composition]
골재와 아스팔트를 95:5 부피비로 혼합하여 아스팔트 혼합물을 제조하였다. 상기 골재는 굵은 골재와 잔골재를 30:70 부피비로 혼합하여 사용하였다. 스틸 슬래그 첨가 유무에 따른 차이를 알아보기 위하여, 굵은 골재로 스틸 슬래그를 포함하는 조성물과, 일반 골재를 포함하는 조성물을 각각 제조하였다. Asphalt mixture was prepared by mixing aggregate and asphalt in a volume ratio of 95: 5. The aggregate was mixed with coarse aggregate and fine aggregate at a volume ratio of 30:70. In order to investigate the difference depending on the presence or absence of steel slag, a composition containing steel slag as a coarse aggregate and a composition containing a common aggregate were prepared.
상기 골재와 아스팔트의 혼합물에, 스틸 파이버의 함량을 하기 표 1과 같이 변경하면서 첨가하여 하기의 실시예 및 비교예에 따른 아스팔트 콘크리트 조성물을 제조하였다. 상기 아스팔트 콘크리트 조성물의 제조는 통상의 아스팔트 콘크리트 조성물의 제조방법에 따랐다.The asphalt concrete composition according to the following Examples and Comparative Examples was prepared by adding the steel fiber content to the mixture of the aggregate and the asphalt while changing the contents as shown in Table 1 below. The asphalt concrete composition was prepared according to the conventional method for producing an asphalt concrete composition.
(단위: 부피부)(Unit: Skin)
- 아스팔트: 천연 아스팔트를 사용하였다. - Asphalt: Natural asphalt was used.
- 스틸 파이버: 철 금속을 직경 0.1 mm, 말단 직경 0.2 mm, 길이 7 mm인 아령형으로 가공하여 사용하였다. - Steel fiber: Ferrous metal was processed into a dumbbell shape having a diameter of 0.1 mm, a diameter of 0.2 mm, and a length of 7 mm.
- 스틸 슬래그: 상기 스틸 슬래그(Steel slag)는 철을 생산하기 위해 사용되는 철광석, 유연탄, 석회석 등의 원료로부터 용융되어 쇳물과 분리 후 얻어진 슬래그를 사용하였다. - Steel slag: The above steel slag is melted from raw materials such as iron ore, bituminous coal, and limestone used for producing iron, and slag obtained after separation from slag was used.
[실험예 1: 자가치유능 평가][Experimental Example 1: Evaluation of self-worth ability]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 아스팔트 콘크리트 조성물을 도로에 포설하고(아스팔트 콘크리트 조성물은 표면 100 ㎡당 100 kg 이하로 살포) 다짐하여 아스팔트 콘크리트 구조물을 제조하고, 하중시험으로 균열을 유도하였다. 도 1은 균열이 생긴 아스팔트 콘크리트 구조물의 사진이다. 상기 균열된 아스팔트 콘크리트 구조물에 도 2와 같이 유도가열을 실시하는 방법으로 실험하였다. The asphalt concrete composition prepared in the above Examples and Comparative Examples was laid on the road (the asphalt concrete composition was sprayed at 100 kg or less per 100
실시예 1의 조성물을 이용한 아스팔트 콘크리트 구조물의 자가치유 능력을 실험한 결과, 30 kW, 35 kHz로 유도가열하여, 90℃가 될 때까지 유도가열을 실시하였을 때, 도 3과 같이 완전히 치유되는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the self-healing ability test of the asphalt concrete structure using the composition of Example 1, when induction heating was carried out until the temperature of the autoclave was 90 ° C. by induction heating at 30 kW and 35 kHz, I could confirm.
[실험예 2: 치유시간 평가][Experimental Example 2: Evaluation of healing time]
본 발명에 따른 자가치유형 아스팔트 콘크리트 구조물의 치유시간을 측정하기 위하여 상기 균열된 아스팔트 콘크리트 구조물을 가열하면서 90℃에 도달하는 시점의 시간을 측정하여 도 4에 나타내었다. 가열기 30 kW, 35 kHz 조건으로 유도가열을 실시하였다.FIG. 4 is a graph showing the time at which the cracked asphalt concrete structure reaches 90.degree. C. while heating the cracked asphalt concrete structure to measure the healing time of the self-value type asphalt concrete structure according to the present invention. The induction heating was performed under the conditions of a heater 30 kW and 35 kHz.
상기 도 4를 살펴보면, 스틸 슬래그를 포함하는 실시예 1 내지 3이, 스틸 슬래그를 포함하지 못하는 비교예 1 내지 3에 비하여 도달 시간이 현저하게 빠른 것을 확인할 수 있었다. 또한 스틸 파이버의 함량에 따라, 치유시간에 다소 차이가 있는 것을 확인하였고, 스틸 파이버가 4 부피부로 포함되는 실시예 1의 경우 가장 우수한 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 4, it can be seen that Examples 1 to 3 including steel slag have remarkably faster arrival times than Comparative Examples 1 to 3 which do not include steel slag. In addition, it was confirmed that there was a slight difference in the healing time depending on the content of the steel fiber, and it was found that the best result was obtained in the case of Example 1 in which the steel fiber was included as four parts skin.
[실험예 3: 자가치유 효율 평가][Experimental Example 3: Evaluation of self-healing efficiency]
상시 실험예 1과 동일한 방법으로 균열을 유도한 아스팔트 콘크리트 구조물을 유도가열하여 자가치유를 실시하였다. 상기 실험예 1에서 치유시간이 가장 빨랐던 스틸 파우더를 4 부피부로 포함하는 실시예 1과, 스틸 파우더를 4 부피부로 포함하나 스틸 슬래그를 포함하지 않는 비교예 1을 이용한 아스팔트 콘크리트 구조물에 균열유도와 유도가열을 반복하면서 유도가열 횟수에 따른 치유율을 측정하여 도 5에 나타내었다. 자가치유율은 아스팔트 콘크리트 구조물의 강도를 측정하고, 파손되기 전 초기 아스팔트 콘크리트 구조물의 강도를 기준(100%)으로하여 인덱스화 한 것이다. The asphalt concrete structure inducing cracks was subjected to self-healing by induction heating in the same manner as in Experiment Example 1 at all times. Example 1 comprising 4 parts of steel powder having the fastest healing time in Experimental Example 1 and Example 1 including 4 parts of steel powder but Comparative Example 1 containing no steel slag were used to induce cracking in the asphalt concrete structure And the induction heating was repeated, and the healing rate according to the number of times of induction heating was measured and shown in FIG. The self - healing rate is the index of the strength of the asphalt concrete structure and the strength of the initial asphalt concrete structure before failure (100%).
도 5를 참고하면, 스틸 슬래그를 포함하는 실시예 1의 자가치유율이 매우 좋은 것으로 나타났다. 특히 유도가열을 1회 실시한 경우의 강도가, 균열 발생 이전 초기 구조물의 강도보다 더욱 향상되는 예상치 못한 결과를 확인할 수 있었고, 4회 반복 시에도 더욱 향상된 강도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 5, the self-healing rate of Example 1 including steel slag was found to be very good. In particular, it was confirmed that the strength of the single induction heating was more improved than that of the initial structure before the cracking, and the strength was improved even after four repetitions.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
Claims (9)
아스팔트,
스틸 파이버, 및
스틸 파우더
를 포함하고,
상기 스틸 파우더는 상기 아스팔트 100 부피부에 대하여 5 내지 20 부피부로 포함되는 것인
자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물.Aggregates containing steel slag,
asphalt,
Steel fiber, and
Steel powder
Lt; / RTI >
Wherein the steel powder is included in 5 to 20 parts by volume of the skin of 100 parts of the asphalt
Self - worth type asphalt concrete composition.
상기 골재는 상기 골재와 상기 아스팔트를 포함하는 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 90 내지 95 부피%로 포함되고,
상기 아스팔트는 상기 아스팔트 혼합물 전체 부피에 대하여 5 내지 10 부피%로 포함되는 것인
자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
The aggregate is contained in an amount of 90 to 95% by volume based on the total volume of the aggregate and the asphalt mixture including the asphalt,
Wherein the asphalt is contained in an amount of 5 to 10% by volume based on the total volume of the asphalt mixture
Self - worth type asphalt concrete composition.
상기 스틸 슬래그는 상기 골재 전체 부피에 대하여 30 내지 40 부피%로 포함되는 것인 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the steel slag is contained in an amount of 30 to 40% by volume based on the total volume of the aggregate.
상기 스틸 파이버는 상기 아스팔트 100 부피부에 대하여 4 내지 6 부피부로 포함되는 것인 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the steel fiber comprises 4 to 6 parts by weight of the 100 parts by weight of the asphalt.
상기 스틸 파이버는 직경 0.07 내지 0.2 mm, 길이 5 내지 8 mm의 섬유 형태인 것인 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the steel fibers are in the form of fibers having a diameter of 0.07 to 0.2 mm and a length of 5 to 8 mm.
상기 스틸 파이버는 양 말단이 둥근 아령 형상인 것인 자가치유형 아스팔트 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the steel fiber has a rounded dumbbell shape at both ends.
상기 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 발생시 유도가열 처리 하는 단계를 포함하는
아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 촉진 방법. A step of manufacturing an asphalt concrete structure using the asphalt concrete composition according to any one of claims 1 to 6, and
And inducing heat treatment at the occurrence of cracks in the asphalt concrete structure
Crack Self - Healing Promotion of Asphalt Concrete Structures.
상기 유도가열 처리는 가열기 조건 20 내지 40 kW, 30 내지 40 kHz로, 4 내지 5분 동안 가열하는 것인 아스팔트 콘크리트 구조물의 균열 자가치유 촉진 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the induction heat treatment is performed at a heater condition of 20 to 40 kW, 30 to 40 kHz for 4 to 5 minutes.
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