KR101896102B1 - 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물 및 그 제조방법 - Google Patents

매스틱 아스팔트 포장용 혼합물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아스팔트 포장 공법 중 매스틱 아스팔트 포장 공벙에 사용될 수 있는 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물 및 그 제조방법에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 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 연화점 70℃ 이상인 천연아스팔트, 산업용 아스팔트, 석유계 피치, 콜타르 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 250-350℃에서 혼합되고, 상기 아스팔트 바인더 조성물은 150-170℃에서 혼합되는 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물을 제공한다.

Description

매스틱 아스팔트 포장용 혼합물 및 그 제조방법{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 포장용 혼합물 및 그 제조방법에 대한 것이다.
본 발명은 도로 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 교량 상판 등에 적용될 수 있는 구스 아스팔트 조성물에 대한 것이다.
구스 아스팔트(guss asphalt)는 석회, 석분, 천연아스팔트 분말을 주재료로 하는 특수 아스팔트 포장재를 말하며, 매스틱 아스팔트(masitic asphalt), 아스팔트 꿀레(Asphalt coule) 등으로 불리운다.
이는 위 주재료가 적절한 비율로 배합된 혼합액, 골재, 모래, 석분 등을 고온(170-250℃)에서 혼합한 후, 포설하는 방식으로 시공되는 데, 이때 혼합액의 중량은 혼합물 전체 중량의 15~34wt%를 차지하고, 모래 및 골재, 석분 등은 혼합물 전체 중량의 66~85wt%를 차지한다.
구스 아스팔트 혼합물에 섞이는 혼합액은 기존의 가열아스팔트 혼합물과는 달리 온도나 하중변화에 의해 일어나는 단점들을 모두 극복할 수 있는 높은 결합력과 내구성 및 방수성을 갖는다.
특히 많은 양의 혼합액을 넣어 고온에서 가열혼합하면, 그 혼합물은 화산에 분출된 용암이 흘러내리는 것처럼 유동성이 매우 뛰어나며 자연냉각되므로, 별도의 다짐 공정을 수행하지 않아도 포장층을 일체화시킬 수 있다는 장점이 추가된다.
이러한 구스아스팔트를 이용한 콘크리트 상판의 포장공법은 현대 건설이 1997년 국내 최초로 광양항 배후 도로인 정산 1교에 도입한 이래, 청담 대교, 가양대교, 영종대교, 광안대교 등에 강상판 교면 포장 공법에 적용되었으며, 현재도 시공사례가 증가하고 있다.
구스 아스팔트 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 기본 개념으로 하는 일반아스팔트 혼합물과는 상당히 다른 거동을 보인다.
결국 내유동성의 증진이란 면에서 볼 때, 일반 아스팔트포장 혼합물은 골재의 입도와 골재의 입형이 중요한 반면 구스아스팔트 혼합물은 골재, 바인더의 등급과 석분이 혼합된 매스틱(mastic)의 역학적 특성이 중요한 것이다.
특히 구스 아스팔트 혼합물은 전체 골재의 약 25wt% 정도가 200번체를 통과하는 골재 입도를 취하는 데, 이와 같이 상당량의 성분(Mineral Filler)가 경질아스팔트의 TLA(Trinidad Lake Asphalt)의 조합으로 혼합되어 구스 아스팔트 혼합물 내부의 매스틱을 구성하는 바, 이에 의해 구스 아스팔트 혼합물 전체의 내구성이 보장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구스 아스팔트 포장은 적당한 유동성과 불투수성, 처짐 및 충격에 의한 추종성이 우수하므로, 강상판 뿐만 아니라, 콘크리트 상판에 적용될 경우에도 우수한 구조를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
그런데 현재로서는 구스 아스팔트 포장이 콘크르트 상판의 교면 포장용으로는 적용되지 못하고 있는 실정인데 그 이유는 다음과 같다.
첫째, 구스 아스팔트 혼합물은 골재간의 맞물림(Aggregate Interlocking) 작용이 존재하지 않으므로 일반적으로 소성변형(Rutting), 반복적인 변형에 대해 취약성을 갖는다.
이러한 문제를 해소하기 위해서는 콘크리트 상판과 구스 아스팔트 사이에 견고한 부착을 이루기 위한 별도의 접착층이 형성되어야 하는 데, 현재까지는 이에 관한 연구가 미흡한 실정이다.
둘째 구스아스팔트는 고온으로 가열 후 시공되므로, 상술한 바와 같은 접착층은 이와 같은 구스 아스팔트의 고온에 견딜 수 있는 재질이어야 한다는 제약이 따른다.
한국등록특허 제10-0565131(포장도로표시용액상조성물)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 현재의 구스 아스팔트 혼합물은 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량, 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로의 포장층에 적용할 수 있는 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물을 제공하는 데 있다.
또한 이와 같은 구스 아스팔트 혼합물을 콘크리트 층에 시공하기 위해서는 콘크리트 층 적용에 적합한 시공방법이 필요한데 이에 적합한 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 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 연화점 70℃ 이상인 천연아스팔트, 산업용 아스팔트, 석유계 피치, 콜타르 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 혼합되는 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예인 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물은, 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량, 또는 시멘트 콘크리트 도로의 표면 상에 220-240℃의 온도 조건 하에서, 역청 고무계 또는 에폭시 아스팔트계 접착제로 이루어진 접착층을 이용하여 부착되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물의 제조방법은, 아스팔트 플랜트에서 골재와 매스틱 아스팔트 바인더를 혼합하는 단계(s10)와, 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(s20)를 포함하되, 상기 혼합단계(s10)는, 최대치수가 10-13mm인 굵은 골재의 함량이 20-30wt%, 잔골재 함량이 40-60wt%, 석회석분(채움재) 함량이 20-30wt%, 및 매스틱 아스팔트 바인더 함량 7-10wt%가 포함되도록 하되, 상기 혼합단계에서 혼합시간이 아스팔트 플랜트에서 건조 혼합시간 5-30초, 습식 밀링 시간 45-90초인 것이 바람직하되, 상기 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반, 운반하는 단계(s20)는 아스팔트 플랜트에서 180-220℃에서 1차 생산된 아스팔트 혼합물을 220-260℃로 만들기 위하여 이동식 플랜트에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 것을 특지응로 하며, 상기 매스틱 아스팔트 바인더는, 원유를 감압할 때 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%, 스티렌계 블록공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon), 비닐클로라이드(vynilchloride),에틸렌 메타크릴레이트(ethylenemethacrylate), 에틸렌프로필렌 고무(ethylene propylene rubber), 에틸 비닐아세테이트(ethylvynil acetate), 랜덤 공중합체(random copolymer), 천연고무(natural rubber), 폴리 부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌( polyisoprene), 부틸고무( butyl rubber), 스티렌-부타디엔 고무( styrene butadiene rubber), 폐타이어가공품, 폴리클로로프렌 고무(polychloro prene rubber), 또는 이들 중에서 선택되어 혼합된 폴리머 개질재 3-8wt%); 연화점 70℃ 이상인 천연아스팔트, 산업용 아스팔트, 석유계 피치, 콜타르 피치( Coal tar pitch) 또는 이들 중에서 하나 이상 선택되어 혼합된 보강제 5-15wt%, 유리 상태의 황 또는 황화합물( sulfur compound)을 포함하는 안정제 1.1-7 wt%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이동식플랜트에서, 저장, 가열, 교반, 및 운반된 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물은 220-240℃에서 유동성을 가지며, 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량 또는 노후 시멘트 콘크리트 도로의 표면층 상에 부착할 때, 상기 표면층과 경화되는 상기 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물과의 사이에 역청 고무계 또는 에폭시 아스팔트계 접착제를 사용하여 다짐작용없이 부착되는 것일 수 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시 예에 따르면,. 소성변형 저항성과 피로균열 저항성, 고온에서의 열 안정성, 강상판교량 및 콘크리트 상판 교량, 노후 시멘트 콘크리트 도로의 유지 보수 포장에 견고한 부착성, 불투수성, 내구성이 뛰어난 TLA(Trinidad Lake Asphalt)의 품질관리가 제대로 이루어지지 않고 있는 상황에서도 일정한 품질을 유지할 수 있는 매스틱 아스팔트 혼합물과 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 고온의 유동상태로 포장되므로 포장체로서 공극(,pore)이 없고, 물이 잘 통과하지 않는 성질인 수밀성도 좋은 아스팔트를 얻을 수 있다.
또한 표면으로부터 수분과 제설염화물 등이 포장체에 침투하지 않으므로 내구성이 큰 특징을 가질 수 있습니다. 일반아스팔트보다 필러양이 많으므로 내마모성, 내충격이 우수한 특징을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 매스틱 아스팔트를 이용해서 포장체를 형성한 포장체의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 1차 아스팔트 플랜트에서 생산된 혼합물의 성상을 보여주는 사진이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물의 시공시 포설되는 상태의 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물의 상태를 보여주는 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 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 포장용 혼합물의 구성에 대하여 살펴본다.
본 발명에 의한 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물은 스트레이트 아스팔트 70-85wt%, 폴리머 개질재 3-8wt%, 보강제 5-15wt%, 안정제 1.1~7wt%가 포함된 매스틱 아스팔트 포장용 바인더를 포함할 수 있다.
매스틱 아스팔트는 일반적인 가열 아스팔트 혼합물보다 상당히 높은 온도(200-260℃)로 유동성을 이용하여 흘려넣는 식으로 피니셔 또는 인력으로 포설하여 마무리하는 포장 공법에 사용되는 아스팔트를 말한다.
국내에서 사용되는 매스틱 아스팔트 혼합물은 스트레이트 아스팔트에 트리니다드 레이크 아스팔트(TLA)를 혼합한 경질 아스팔트와 굵은 골재, 잔골재 및 채움재를 배합하여 플랜트에서 혼합한 후 유입시공이 가능한 작업성(유동성)과 안정성을 얻을 수 있도록 쿠커(Cooker) 내에서 교반하고 혼합한 것을 말한다.
매스틱 아스팔트의 바인더인 경질아스팔트에는 트리니다드 레이크 아스팔트가 일반적으로 경질 아스팔트 총 중량의 20-30wt%정도 혼합되며, 혼합 후의 아스팔트 연화점은 60도 이상이 요구된다고 볼 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, 결과적으로약 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(Trinidadlake) 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 약70wt% 정도 포함되어 있으며, 나머지는 말텐(maltene)으로 기름과 수지 성분으로 이루어져 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 혼합물은 상기 경질아스팔트인 스트레이트 아스팔트(straight asphalt)에 길소나이트를 소량 첨가하고, 여기에 열안정제를 첨가하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 길소나이트는 매스틱 아스팔트의 바인더로 사용할 수 있는 물질로서, 폴리머 개질재에 더하여 강도를 보강하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 폴리머 개질재로는, 분자량이 10,000이상이며, 스티렌부타디엔(styrene butadiene), 스티렌 부타디엔 러버(styrene butadiene rubber), EPDM(ethylene propylene diene terpolymer), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리노르보넨(polynorbonene), 폴리올레핀(polyolefin), EBA(Ethylene Butylacrylate), SEBS(Styrene - Ethylene - Butylene - Styrene), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), 폴리부타디엔(polybutadiene), 에틸렌코폴리머(ethylene co polymer), 아크릴릭, 메타크릴릭 산 에스터(acrylic, methacrylic acid ester), 말레무수물(maleic anhydride), 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), 중 하나이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 안정제는 열 안정제를 의미하는 것으로서, 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 사용할 수 있다.
상기 열안정제를 포함하므로써, 매스틱 아스팔트의 열안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 매스틱 아스팔트는 고온으로 가열 후 시공하는 과정을 거치게 되는 데, 열로 인하여 콘크리트에 탄화(carbonization)이 발생하는 문제점이 있었지만 상기 카르복실 무수물등을 포함하므로써 안정된 매스틱 아스팔트 혼합물 및 콘크리트층을 얻을 수 있는 장점을 갖게 된다.
본 발명에 따른 골재는 아스팔트 조성물의 안정성 및 내구성 등을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 골재라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 석재, 자갈, 모래, 실리카 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
여기서 상기 석재로는 석회석, 현무암, 석회암, 백운석, 사암, 화강암 및 규암이 사용될 수 있다.
또한 상기 골재는 부착물이 제거된 것을 사용하는 것이 바람직하며, KSF2357의 규격에 부합하는 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 골재의 입자크기는 0.6 내지 20㎜인 것을 추천하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이때 상기 골재의 입자크기가 0.6내지 20㎜이면, 아스팔트 조성물의 미끄럼 저항, 변형저항, 마찰저항등이 향상될 수 있어 바람직하다.
또한 상기 골재는 골재치수가 10-13mm인 굵은 골재의 함량이 20-30wt%, 콘크리트 표준시방서에 따른 KS A 5101에 따르면, 10mm체를 전부 통과하고, 5mm 체를 85%이상 통과하고 0.08mm 체를 거의 다 남는 골재를 잔골재로 칭하는데 이의 함량이 40-60wt%, 아스팔트 채움재(통상적으로 아스팔트 채움재라 함은, 입도 및 품질기준이 KS F 3501을 만족하는 석회, 석분, 포틀란드 시맨트, 소석회, 플라이애쉬, 및 기타 광물성 물질의 분말을 말하며 통상적인 이들 채움재의 역할은 굵은 골재의 틈을 채워 아스팔트 콘크리트의 밀도를 높이고 아스팔트의 사용량을 줄이며, 굵은 골재 안에서 발생할 수 있는 재료의 분리를 방지할 수 있는 것으로 알려져 있다.) 함량이 20-30wt%, 아스팔트 바인더 함량이 7-10wt%를 혼합하여 아스팔트 플랜트에서 혼합물의 제조단계(s10)를 진행할 수 있다.
상기 골재의 크기가 13mm를 초과하게 되면, 매스틱 아스팔트의 유동성을 확보하기가 곤란해질 수 있다.
일반적으로 아스팔트 플랜트에서는 석회석분을 가열할 수 없기 때문에 180-220℃의 혼합물을 생산하기 위해서는, 골재(상기 굵은 골재와 잔골재를 지칭한다.)온도가 220-300℃, 매스틱 아스팔트 바인더의 온도가 150-170℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.
이때 혼합시간은 혼합물의 생산온도와 골재에 상기 매스틱 아스팔트 바인더가 피복되는 시간을 고려하여 드라이 믹싱(Dry Mixing) 5-30초, 습식 믹싱(Wet Mixing) 45-90 초 동안 진행될 수 있다.
도 2는 1차 아스팔트 플랜트에서 생산된 혼합물의 성상을 보여주는 사진이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 아스팔트 혼합물과 그다지 차이가 없다는 것을 알 수 있다.
이러한 상태의 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물에 대하여 이동성 플랜트(일명: 쿠커)에서 저장, 가열, 교반 및 운반하는 단계(S20)를 거침으로써 유동성이 좋은 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물을 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물의 시공시 포설되는 상태의 매스틱 아스팔트 포장용 혼합물의 상태를 보여주는 사진이다.
매스틱아스팔트 포장용 혼합물을 이용한 포설단계는 다음과 같은 과정으로 수행될 수 있다.
강상판교량, 콘크리트 상판교량, 노후시멘트콘크리트 도로의 표면(10)에 역청고무계 또는 에폭시 아스팔트계 재질의 도포에 의해 접착층(30)을 형성할 수 있다.
상기 역청고무계란, 일반적으로 역청이라고 하면 천연의 아스팔트나 그 밖의 탄화수소를 모체(母體)로 하는 물질을 가열 ·가공했을 때 생기는 흑갈색 또는 갈색의 타르 같은 물질을 말하는데 이와 같은 역청물질을 사용한 고무를 지칭한다.
에폭시 아스팔트계 접착제는 타합성수지에 비해 콘크리트 또는 강재에 대한 부착력이 우수하며, 이에 의해 접착층(30)을 형성하게 되면, 도로 표면(10)과 매스틱 아스팔트 콘크리트층(40)과의 부착력을 강화할 수 있다.
골재간의 맞물림(Aggregate interlocking) 작용이 존재하지 않으므로 소성변형(Rutting), 반복적인 변형에 대한 취약성을 나타내는 매스틱 아스팔트 혼합물에 대하여 상기 접착층(30)에 의해 도로 표면(10)과의 견고한 부착을 이루도록 함으로써 적당한 유동성과 불투수성, 처짐 및 충격에 대한 충종성이 우수한 매스틱 아스팔트 콘크리트 포장의 장점을 그대로 적용할 수 있다.
상기 강상판 교량, 콘크리트 상판 교량, 노후시멘트 콘크리트 도로의 표면(10) 중 표면이 강상판일 경우에는 상기 접착층(30)을 형성하는 단계이전에 방식층(20)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방식층(20)은 방식성을 위해 아연분말을 함유하고, 부착력이 뛰어난 MMA(Methyl Methacrlate) 아연 프라이머를 사용하는 것이 바람직하다. MMA아연 프라이머는 경화제(BPO_Benzoyl Peroxide)를 포함하고 있어 급속 경화가 가능하고 경화시간을 조절할 수 있다는 장점을 갖는다.
방식층(20)을 형성하고 난 후 또는 도로표면(10) 상에 직접 접착층(30)을 형성할 수 있다.
상기 접착층(30)을 형성하는 단계이후에 상기 접착층(30)의 상면에 매스틱 아스팔트 콘크리트 제1포장층(40)을 형성할 수 있다. 상기 매스틱 아스팔트 콘크리트 제1포장층(40)의 두께는 3~4cm인 것이 바람직하다.
이후 매스틱 아스팔트 콘크리트 제2포장층(50)을 형성할 수 있다. 상기 매스틱 아스팔트 콘크리트 제2포장층(50)은 10-13mm의 크기를 갖는 골재에 의해 형성될 수 있고 상기 매스틱 아스팔트 콘크리트 제2 포장층(50)은 4-5cm 가 되도록 하는 것이 바람직하다.
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: 도로 표면, 20: 방식층
30: 접착층 40: 매스틱 아스팔트 제1포장층
50: 매스틱 아스팔트 제2포장층
100: 매스틱 아스팔트 포장층

Claims (4)

  1. 원유를 감압할 때 생성되는 잔류물인 스트레이트 아스팔트 70-85wt%;
    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 성분으로 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 혼합되며,
    강상판 교량, 콘크리트 상판 교량 또는 시멘트 콘크리트 도로의 표면 상에 220~260℃의 온도 조건하에서
    에폭시 아스팔트계 재질로 이루어진 접착제로 이루어진 접착층을 이용하여 부착되고,
    에폭시 아스팔트계 접착제는 타합성수지에 비해 콘크리트 또는 강재에 대한 부착력이 우수하며, 상기 에폭시 아스팔트계 접착제에 의해 접착층을 형성하게 되면, 도로 표면과 매스틱 아스팔트 콘크리트층과의 부착력을 강화할 수 있는 것을 특징으로 하는 매스틱 아스팔트포장용 혼합물.
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