KR101894263B1

KR101894263B1 - 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장공법 및 이를 이용한 콘크리트

Info

Publication number: KR101894263B1
Application number: KR1020170126613A
Authority: KR
Inventors: 장영두; 장성배
Original assignee: 주식회사 세일매트릭스; (주)유진컨스트택; 장영두; 장성배
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2018-10-04

Abstract

본 발명은 아스팔트 포장 공법 중 매스틱 아스팔트 포장 공법에 사용될 수 있는 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장공법 및 이를 이용한 콘크리트에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트를 이용한 콘크리트 포장 공법은 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량, 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로를 연마 및 청소하여 표면층을 형성하는 단계(s10);와, 상기 도로 표면층 상에 역청고무계 또는 에폭시 아스팔트계 재질의 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 단계(s20);와 매스틱 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(s30);와, 상기 혼합물 형성단계에서 생성된 혼합물을 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(s40); 및, 상기 운반된 혼합물을 상기 접착 층 상에 포설하는 단계(s50)를 포함하되, 상기 포장용 혼합물은, 원유를 감압할 때 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%;와, 스티렌계 블록공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon), 비닐 클로라이드(vynilchloride), 에틸렌 메타크릴레이트(ethylenemethacrylate), 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene propylene rubber), 에틸비닐아세테이트(ethylvynil acetate) 랜덤 공중합체(random copolymer), 천연고무(natural rubber), 폴리부타디엔(poly butadiene), 폴리이소프렌(polyisorene), 부틸 고무(butyl rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 페타이어 가공품, 폴리클로로프렌 고무(polychloro prene rubber), 또는 이들 중에서 하나 이상에서 선택되어 혼합된 폴리머 개질재 3-8wt%;와 연화점 70℃이상인 천연아스팔트, 산업용 아스팔트, 석유계 피치(coal tar pitch) 또는 이들 중에서 하나 이상 선택되어 혼합된 보강제 5-15wt%;와, 유리 상태의 황(free sulfur), 또는 황화합물(sulfur compound)을 포함하는 안정제 1.1~7wt% 를 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 7~10wt%; 및 골재 90~93wt%;를 포함하여 혼합하되, 상기 골재와 아스팔트 바인더 조성물은 골재 온도가 220-300℃에서 혼합되고, 상기 아스팔트 바인더 조성물은 150-170℃에서 혼합되어 다짐없이 성형되는 것일 수 있다.

Description

매스틱 아스팔트 콘크리트 포장공법 및 이를 이용한 콘크리트 {COMPOSTION FOR MASTIC ASPHALT PAVEMENT AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 아스팔트 포장 공법 중 매스틱 아스팔트 포장 공벙에 사용될 수 있는 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장공법 및 이를 이용한 콘크리트에 대한 것이다.

본 발명은 도로 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 구스 아스팔트(guss asphalt)는 석회 석분, 천연아스팔트 분말을 주재료로 하는 특수 아스랄트 포장재를 말하며, 매스틱 아스팔트(mastic asphalt) 또는 아스팔트 꿀레(asphalt coule) 등으로 불리운다.

이는 위 주재료가 적절한 비율로 배합된 혼합액, 골재, 모래, 석분등을 고온(170-250℃)에서 혼합한 후, 포설하는 방식으로 시공되는데, 이때 혼합액의 중량은 혼합물 전체 중량의 15-34wt% 정도를 차지하고, 모래 및 골재, 석분등은 혼합물 전체 중량의 66-85wt%를 차지한다.

구스아?라트 포장의 특징은 유동성, 불투수성, 충격저항성과 내구성 그리고 휨에 대한 추종성(compatibility)를 바탕으로 강상판의 교통하중에 대한 변형에 저항하도록 하고 있기 때문에, 골재의 맞물림을 하중 전달의 기본개념으로 하는 일반아스팔트 포장과는 상당히 다른 거동을 보인다.

그런데 종래 사용되는 구스 아스팔트는 경질아스팔트에 천연아스팔트인 TLA(Trinidad Lake Asphalt)와, 조골재, 세골재, 필러를 배합하여 이동식 플랜트(쿠커) 내에서 220-260℃의 고온으로 혼합하여 사용하는 데, 이때 상기 TLA는 TLA 첨가제 내의 회분(불용분) 때문에 매스틱 아스팔트 혼합물자체의 물성이 달라지는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-0565131(포장도로표시용액상조성물)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 현재의 매스틱 아스팔트 콘크리트는 TLA생산시 품질관리가 되지 않아 불순물이 많은 TLA가 수입되는 실정이라고 할 수 있는데, 이에 따라 매스틱 아스팔트 포장층의 성질이 균일하지 않은 문제가 발생하고 있는데 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온에서의 열안정성이 우수하면서도 일정한 품질을 발휘할 수 있는 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 이와 같이 시공된 매스틱 아스팔트 포장용 콘크리트의 경우, 열적 안정성이 약해지거나, 내구성 등에서 취약해질 수 있는 데 이를 보완하여 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량 및 노후시멘트 콘크리트의 도로의 유지 보수 포장에 견고한 부착성, 불투수성(방수성능), 내구성이 뛰어난 성질을 보일 수 있는 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장층을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트를 이용한 콘크리트 포장 공법은 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량, 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로를 연마하여 표면층을 형성하는 단계(s10);와, 상기 도로 표면층 상에 역청고무계 또는 에폭시 아스팔트계 재질의 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 단계(s20);와 매스틱 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(s30);와, 상기 혼합물 형성단계에서 생성된 혼합물을 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(s40); 및, 상기 운반된 혼합물을 상기 접착층 상에 포설하는 단계(s50)를 포함하는 것이되, 상기 포장용 혼합물은, 원유를 감압할 때 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%;와, 스티렌계블록공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon), 비닐 클로라이드(vynilchloride), 에틸렌 메타크릴레이트(ethylenemethacrylate), 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene propylene rubber), 에틸비닐아세테이트(ethylvynil acetate) 랜덤 공중합체(random copolymer), 천연고무(natural rubber), 폴리부타디엔(poly butadiene), 폴리이소프렌(polyisorene), 부틸 고무(butyl rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 페타이어 가공품, 폴리클로로프렌 고무(polychloro prene rubber), 또는 이들 중에서 하나 이상에서 선택되어 혼합된 폴리머 개질재 3-8wt%;와 아스팔텐(asphaltene)이 약70wt% 정도 포함되어 있으며, 나머지는 말텐(maltene)으로 기름과 수지 성분으로 이루어진 길소나이트를 포함하는 보강제 5-15wt%;와, 카르복실 무수물(Carboxylic anhydride), 카르복실산 에스터(carboxylic acid ester), 술폰산(sulfonic acid), 인산(phosphoric acid), 산염화물(acid chloride), 페놀(phenol) 중의 어느 하나 또는 하나이상의 혼합물을 포함하는 안정제 1.1~7wt% 를 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 7~10wt%; 및 골재 90~93wt%;를 포함하여 혼합하되, 상기 골재와 아스팔트 바인더 조성물은 골재 온도가 220-300℃에서 혼합되고, 상기 아스팔트 바인더 조성물은 150-170℃에서 혼합되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도로 표면층이 강상판 교량일 경우에는, 상기 접착층을 형성하는 단계(s30) 전에 방식층을 형성하는 단계(s20)를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예인 매스틱 아스팔트 포장용 콘크리트에 있어서, 강상판 교량, 콘크리트 상판, 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로 표면층과, 상기 도로 표면층 상에 형성된 역청고무계 또는 에폭시 아스팔트계 재질의 접착층;과, 상기 접착층 상에 형성된 매스틱 아스팔트 바인더 7-10wt%, rhfwo 90-93wt%를 포함하는 매스틱ㄷ 아스팔트 제1포장층; 및 상기 제1 포장층 상에 형성되는 골재 중 굵은 골재 10-13㎜를 포함하는 제2 포장층을 포함하되, 상기 매스틱 아스팔트 바인더와 골재는, 원유를 감압할 때, 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%, 스티렌계 블록공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polyprophylene), 나일론(nylon), 비닐클로라이드(vynil chloride), 에틸렌 메타크릴레이트(ethylene methacrylate), 에틸렌 프로필렌고무(ethylene propylene rubber), 에틸 비닐아세테이트(ethylvynil acetate), 랜덤공중합체(random copolymer), 천연고무(natural rubber), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 부틸 고무(butyl rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 폴리클로로프렌 고무)polychloro prene rubber), 또는 이들 중에서 하나 이상 선택되어 혼합된 폴리머 개질재 3-8wt%, 아스팔텐(asphaltene) 이 약70wt% 정도 포함되어 있으며, 나머지는 말텐(maltene)으로 기름과 수지 성분으로 이루어진 길소나이트를 포함하는 보강제5-15wt%, 카르복실 무수물(Carboxylic anhydride), 카르복실산 에스터(carboxylic acid ester), 술폰산(sulfonic acid), 인산(phosphoric acid), 산염화물(acid chloride), 페놀(phenol) 중의 어느 하나 또는 하나이상의 혼합물을 포함하는 안정체 1.1-7wt%를 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 7-10wt%, 및 골재 90-93wt%를 포함하여 혼합하되, 상기 골재와 아스팔트 바인더 조성물은 골재 온도가 220-300℃에서 혼합되고, 상기 아스팔트 바인더 조성물은 150-170℃에서 혼합되어 다짐없이 성형되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강상판 교량과 접착층 사이에는, 방식성을 위해 아연분말을 함유하고, 부착력이 뛰어난 MMA(Methyl Methacrlate) 아연 프라이머를 사용하는 것일 수 있다.

상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 매스틱 아스팔트의 취약점인 열적 특성을 보완할 수 있고, 천연 아스팔트의 품질 상의 편차에도 불구하고 일정한 품질을 제공할 수 있는 매스틱 아스팔트 콘크리트를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 매스틱 아스팔트 포장 공법에 의하면, 소성변형 저항성과 피로균열저항성, 고온에서의 열안정성, 강상판 교량 및 콘크리트 상판교량, 노후 시멘트 콘크리트 도로 표면의 유지 보수에 적합한 견고한 부착성, 불투수성(방수성), 내구성이 뛰어난 일정한 품질의 매스틱 아스팔트 포장층을 제공하여 다리 등에서의 교통의 안전성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 포장층의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 매스틱 아스팔트 포장층을 포설하는 데 사용될 수 있는 데크 피니셔의 구성을 보여주는 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 설명하기로 한다. 그러나 본 고안은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매스틱 아스팔트 포장층의 구성에 대하여 살펴본다.

본 발명의 일 실시예인 매스틱 아스팔트 포장용 콘크리트(100)에 있어서, 강상판 교량, 콘크리트 상판, 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로 표면층(10)과, 상기 도로 표면층(10) 상에 형성된 역청고무계 또는 에폭시 아스팔트계 재질의 접착층(30);과, 상기 접착층(30) 상에 형성된 매스틱 아스팔트 바인더 7-10wt%, 골재 90-93wt%를 포함하는 매스틱 아스팔트 제1포장층(40); 및 상기 매스틱 아스팔트 제1 포장층(40) 상에 형성되는 골재 중 굵은 골재 10-13㎜를 포함하는 매스틱 아스팔트 제2 포장층(50)을 포함하되, 상기 매스틱 아스팔트 바인더와 골재는, 원유를 감압할 때, 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%, 스티렌계 블록공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polyprophylene), 나일론(nylon), 비닐클로라이드(vynil chloride), 에틸렌 메타크릴레이트(ethylene methacrylate), 에틸렌 프로필렌고무(ethylene propylene rubber), 에틸 비닐아세테이트 랜덤공중합체 (ethylvynil acetate random copolymer), 천연고무(natural rubber), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 부틸 고무(butyl rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 폴리클로로프렌 고무(polychloro prene rubber), 또는 이들 중에서 하나 이상 선택되어 혼합된 폴리머 개질재 3-8wt%, 아스팔텐(asphaltene)이 약70wt% 정도 포함되어 있으며, 나머지는 말텐(maltene)으로 기름과 수지 성분으로 이루어진 길소나이트를 포함하는 보강제5-15wt%, 카르복실 무수물(Carboxylic anhydride), 카르복실산 에스터(carboxylic acid ester), 술폰산(sulfonic acid), 인산(phosphoric acid), 산염화물(acid chloride), 페놀(phenol) 중의 어느 하나 또는 하나이상의 혼합물을 포함하는 안정체 1.1-7wt%를 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 7-10wt%, 및 골재 90-93wt%를 포함하여 혼합하되, 상기 골재와 아스팔트 바인더 조성물은 골재 온도가 220-300℃에서 혼합되고, 상기 아스팔트 바인더 조성물은 150-170℃에서 혼합되어 자체적으로 유동성을 확보할 수 있어서 다짐없이 성형되는 것일 수 있다.

또한 도로 표면층(10)이 강상판 교량일 경우에는, 방식층(20)을 더포함할 수 있다. 상기 방식층(20)은 MMA(Methyl Methacrylate) 아연프라이머를 사용할 수 있다.

상기 방식층(20)은 방식성을 위해 아연 분말을 함유하고, 부착력이 뛰어난 MMA 아연 프라이머를 사용할 수 있다. MMA아연 프라이머는 경화제를 포함하고 있어 급속경화가 가능하고, 경화시간을 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱아스팔트 포장층의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반아스팔트 포장은 골재의 입도와 골재의 입형이 중요함에 비해 구스 아스팔트 혼합물을 이용한 포장의 경우에는, 골재, 바인더의 등급과 매스틱(Mastic)의 역학적 특성이 중요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 바인더는, 폴리머 개질제, 천연아스팔트의 일종인 길소나이트를 포함하는 보강제, 및 콘크리트의 탄화방지용 열안정제를 포함하므로써, 매스틱 아스팔트 포장층의 열안정성 및 내구성을 높일 수 있었다.

매스틱 아스팔트 포장공법은 아스팔트 혼합물을 이동플랜트를 통해서 아스팔트 혼합물을 고온으로 유지하고, 현장에서 아스팔트 혼합물을 흐를 수 있는 유동상태로 흘려보내 다짐없이 포설하는 공법이다. 따라서 이의 원할한 시공과 품질의 유지를 위해서는 매스틱 아스팔트 바인더의 품질이 중요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 혼합물을 이용한 포장 공법에 의한 도로 표면은 스트레이트 아스팔트, 고분자 개질제, 길소나이트를 포함하는 강도 보강제 및 열안정제를 사용하여 안정된 매스틱의 형상을 확보할 수 있다.

따라서 구스 아스팔트 바인더를 이용하여 형성된 매스틱 아스팔트 포장은 피로 균열 저항성 및 변형저항성이 우수하여 내구성이 뛰어나다는 장점을 가질 수 있다.

또한 종래에는 매스틱 아스팔트 콘크리트는 고온으로 가열 후 시공되므로 열로 인하여 콘크리트에 탄화가 발생하는 문제점이 있었지만, 본 발명에서는 열 안정제인 가교제(cross link agent), 카르복실 무수물(carboxylic anhydride), 카르복실산 에스터(carboxylic acid ester), 술폰산(sulphuric acid), 산염화물(acid chloride) 또는 페놀(phenol) 등의 열안정제를 첨가하여 기능적인 보강이 이루어질 수 있다.

고분자 개질제로는, 원유를 감압할 때, 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%, 스티렌계 블록공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polyprophylene), 나일론(nylon), 비닐클로라이드(vynil chloride), 에틸렌 메타크릴레이트(ethylene methacrylate), 에틸렌 프로필렌고무(ethylene propylene rubber), 에틸 비닐아세테이트 랜덤공중합체 (ethylvynil acetate random copolymer), 천연고무(natural rubber), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 부틸 고무(butyl rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 폴리클로로프렌 고무(polychloro prene rubber) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 하나이상의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 바인더 혼합물로서는, 천연 아스팔트인 길소나이트를 사용하므로, 불투수성이 매우 우수하고, 휨 추종성 및 내후성을 확보할 수 있다.

아스팔트(asphalt)는 원유의 성분 중에서 휘발성 유분이 증발하고 남은 잔류물로서, 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고, 소량의 질소, 황, 산소가 결합된 화학적으로 극히 복잡한 구조의 화합물이다. 주로 차가 다니는 도로의 포장재 포설시 골재의 결합재로 널리 사용된다.

이러한 아스팔트에는 천연아스팔트와 석유아스팔트가 있다. 상기 천연아스팔트에는 레이크(lake) 아스팔트, 록크(rock) 아스팔트, 샌드(sand) 아스팔트, 길소나이트( Gilsonite), 그라하마이트(Grahamite), 글랜스 피치(Glance Pitch) 중의 어느 하나인 아스팔타이트(asphaltite)로 분류할 수 있다.

아스팔트는 열을 가하면 액상으로 변하고, 저온에서 경화되는 감온성 물질로서, 도로 포장 작업시 그 작업성을 높이기 위해 아스팔트나 골재 또는 이들 모두를 데워 시공한다.

아스팔트 콘크리트 조성물을 운반하는 트럭의 분할 운반이나 생산공장에서 시공현장까지의 운송거리가 먼 경우 또는 겨울철 혹한기후에서의 시공시 경시적으로 아스팔트 콘크리트의 온도가 낮아지는 경우 그 아스팔트 콘크리트 조성물이 경화되어 포설이 어려우며, 다짐이나 골재와 결합재간의 접착이 좋지 않게 되어 완성된 포장의 품질이 나빠진다.

이러한 이유로 인해 종래 아스팔트 콘크리트는 전술한 바와 같은 아스팔트에 열을 가하면 유연해지고 저온에서 경화되는 물리적 성질과 계절이나 운반 거리 등과 같은 포장하고자 하는 각종 시공환경을 고려하여 그 시공시 경화되는 물리적 성질과 계절이나 운반 거리 등과 같은 포장하고자 하는 각종 시공환경을 고려하여 그 시공시 충분한 작업성을 확보할 수 있을 정도로 유연성을 얻기 위해 필요충분한 정도의 열을 가하지 않으면 안되었다.

최근 아스팔트 콘크리트 시공시 발생하는 이산화탄소 가스를 줄이고자 하는 노력은 중온화 아스팔트 콘크리트 조성물의 개발, 즉 종래와 같이 고온 아스팔트를 생산하는 것이 아니라 중온에서도 유연성이 떨어지지 않고 포장의 품질이 우수한 아스팔트 콘크리트 조성물을 개발하는 것으로 기울여지고 있다. 구체적으로 일반적인 아스팔트 콘크리트의 생산온도의 경우 일반 아스팔트 콘크리트는 145-165℃, 개질 아스팔트 콘크리트는 160-185℃인데, 이러한 아스팔트 콘크리트의 생산온도를 100-135℃까지 줄일 경우(즉, 아스팔트 콘크리트의 혼합온도를 종래보다 약30℃ 정도만큼 줄일 경우 )연료의 사용을 약 30% 이상 줄일 수 있으며, 결과적으로 약 14% 정도의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다.

아스팔트 혼합물, 특정적으로 천연 아스팔트 혼합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 천연 아스팔트 혼합물이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 스트레이트 아스팔트, 트리니다드 레이크(Trinidade lake) 아스팔트, 트리니다드에퓨레(Trinidad epure) 아스팔트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트와 천연 아스팔트, 예를 들면 트리니다드 레이크 아스팔트 및/또는 트리니다드에퓨레 아스팔트 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트 70 내지 80중량% 및 트리니다드레이크 아스팔트 또는 트리니다드에퓨레 아스팔트로 이루어진 천연 아스팔트 20 내지 30중량%를 혼합한 것을 사용하는 것을 추천한다.

상기 천연아스팔트는 트리니다드 레이크 아스팔트 및/또는 트리니다드에퓨레(Trinidad epure) 아스팔트 등을 사용할 수 있다.

상기 천연아스팔트의 일종인 길소나이트는, 흑갈색을 띤 고체성상의 천연역청질로서 외형적으로는 석탄이나 굳은 아스팔트와 비슷하나 화학적으로는 아스팔텐(asphaltene)이 70wt% 이상 포함되어 있으며, 나머지는 말텐(maltene)으로 기름과 수지 성분으로 이루어져 있다.

이와 같은 매스틱 아스팔트 포장 수행시에는 다음의 사항을 유의하여야 한다. 즉 포설시 블리스터링(blistering)이 생기지 않도록 주의하여야 한다.

블리스터링은, 고체재료에 불활성기체 이온을 조사시키면 화상처럼 표면손상이 생기는 현상을 지칭한다. 블리스터링은 조사되는 물질·이온의 종류· 조사량· 선속· 에너지· 온도에 의존한다. 또 상기 파라미터에 의존하는 임계조사량이 있다. 조사량이 증가하면 블리스터 표피가 벗겨져 떨어지기 때문에 재료의 침식을 야기한다.

혼합물을 운반을 위하여 쿠커를 이용하고, 쿠커는 가열 보온 장치 및 교반기를 갖추어야 한다. 아스팔트 플랜트 믹서에서 배출되었을 때 매스틱 아스팔트 혼합물의 온도는 상기 아스팔트 플랜트 믹서에서 배출시점에서 180-240℃의 범위 내에 있어야 한다. 쿠커에서의 교반시간은 30분 이상으로 하며 쿠킹 종료 후의 쿠커 출구에서의 매스틱 아스팔트 혼합물의 온도는 220-260℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장 공법은 (a) 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량, 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로를 연마하여 도로 표면층(10)을 형성하는 단계(s10)와, 상기 도로표면층(10) 상면에 역청 고무 계 또는 에폭시 아스팔트계 재질의 접착제를 도포하여 접착층(30)을 형성하는 단계(s20);와, 매스틱 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(s30)와 상기 혼합물 형성단계(s30)에서 형성된 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(s40); 및 상기 운반된 혼합물을 상기 접착층(30) 상에 포설하는 단계(s50)를 포함한다.

이때 상기 매스틱 아스팔트 혼합물의 형성은 아스팔트 플랜트에서 진행되고 상기 혼합된 매스틱 아스팔트 혼합물을 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(s40)는 이동식 플랜트(쿠커)에서 수행될 수 있다.

상기 쿠커는 포설하는 차량에 실장되는 것이 일반적이고, 상기 쿠커는 아스팔트 플랜트에서 180-220℃에서 1차 생산된 매스틱 아스팔트 혼합물을 220-240℃의 매스틱 아스팔트 혼합물로 만들기 위하여 이동식 플랜트인 쿠커에서 저장, 가열, 교반, 운반하는 것이 바람직하다.

상기 포설단계(s50)는 이동식 플랜트에서 재가공되어 생산된 매스틱 아스팔트 혼합물을 220-240℃에서 혼합물의 유동성을 이용하여 다짐없이 이루어지는 것일 수 있다.

상기 도로 표면층(10)이 강상판 교량일 경우에는, 상기 접착층(30)을 형성하기 전(s20)에 방식층(20)을 형성하는 단계(s15)를 포함할 수 있다. 방식층의 구성에 대해서는 전술한 바와 같다.

상기 매스틱 아스팔트 혼합물의 포설은 데크 피니셔(deck finisher)에 의해서 이루어질 수 있다.

도 2는 일반적인 데크 피니셔의 구성을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 데크피니셔(110)는 피니셔 본체(111)의 양측에 형성된 수직의 지지프레임(112)에 의해서 상기 피니셔 본체(111)가 지지될 수 있도록 구성되어 있다. 상기 지지프레임(112)의 하부에는 구동바퀴(113A)를 갖는 바퀴프레임(113)이 구비되어 피니셔 본체(111)를 레일(114)를 따라 전후로 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 상기 피니셔 본체(111)의 하부에는 피니셔 본체(111)를 따라 좌우로 이동하면서 콘크리트의 평탄화 작업을 하는 로울러(115)가 구비되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 혼합물의 경우에는 포설시에 이동플랜트인 쿠커를 통해서 고온을 유지하고 있는 상태이기 때문에 콘크리트 진동기와 같은 별도의 장비를 사용하지 않더라도 우수한 내구성과 열안정성을 갖는 강상판 교량, 콘크리트 상판교량, 또는 노후시멘트콘크리트 도로의 유지 보수 포장에 적합한 매스틱 아스팔트 포장층(100)을 얻을 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10: 도로표면 20: 방식층
30: 접착층 40: 매스틱 아스팔트 콘크리트 제1포장층
50: 매스틱 아스팔트 콘크리트 제2포장층
100: 매스틱 아스팔트 콘크리트
110: 데크피니셔 111: 피니셔 본체
112: 지지프레임 113: 바퀴프레임
114: 레일

Claims

매스틱(구스) 아스팔트를 이용한 콘크리트 포장공법에 있어서,
강상판 교량, 콘크리트 상판 교량 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로를 연마 및 청소하여 표면층을 형성하는 단계(s10);
상기 표면층 상면에 에폭시 아스팔트계 재질의 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 단계(s20);
매스틱 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 혼합하는 단계(s30);
상기 매스틱 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하는 단계(s30)에서 형성된 혼합물을 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(s40); 및
상기 운반된 혼합물을 상기 접착층 상에 포설하는 단계(s50)를
포함하되,
상기 혼합물은,
원유를 감압할 때 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%;
스티렌계블록공중합체, 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon), 비닐 클로라이드(vynilchloride) 또는 이들 중에서 하나 이상에서 선택되어 혼합된 폴리머 개질재 3-8wt%;
흑갈색을 띤 고체성상의 천연 역청질로서 아스팔텐(asphalten)이 70wt%이상 포함되어 있고, 나머지는 말텐으로 기름과 수지 성분으 로 이루어진 길소나이트를 포함하는 보강제 5-15wt%;
카르복실 무수물(carboxyl anhydride), 카르복실산 에스터(carboxylic acid ester), 술폰산(sulfonic acid), 인산(phosphoric acid), 산염화물(acid chloride), 페놀(phenol)중의 어느 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 포함하는 콘크리트의 탄화방지용 열 안정제 1.1~7wt% 를 포함하는 아스팔트 바인더 조성물 7~10wt%; 및
골재 90~93wt%;를 포함하여 혼합하되,
상기 골재와 아스팔트 바인더 조성물은 골재 온도가 220-300℃에서 혼합되고, 상기 아스팔트 바인더 조성물은 150-170℃에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 구스 아스팔트를 이용한 콘크리트 포장공법.
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