KR101925512B1 - Complex Reinforcing Material with Glass Fiber, And Method for Pavement of Asphalt Road Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아스팔트 바인더에 혼합되는 보강 재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 길이로 절단한 유리섬유 다발을 합성수지로 코팅한 봉 형태의 보강재와 플라이애쉬 등의 산업부산물을 합성수지로 코팅한 보강재, 비등방성 유리섬유 그리드(grid) 보강재를 포함하며, 골재와 아스팔트 바인더 등과 함께 혼합되어 가열 아스팔트 혼합물을 제조할 수 있는 다방향 및 평면 보강형 아스팔트 보강재료에 관한 것이다.The present invention relates to a reinforcing material mixed with an asphalt binder, and more particularly to a reinforcement material in which industrial byproducts such as rod-shaped reinforcements and fly ashes, in which a glass fiber bundle cut to a predetermined length is coated with a synthetic resin, The present invention relates to a multi-directional and planar reinforced asphalt reinforcing material which includes an anisotropic glass fiber grid reinforcing material and can be mixed with an aggregate and an asphalt binder to produce a heated asphalt mixture.
일반적으로 도로 포장은 주로 시멘트 콘크리트 포장이나 아스팔트 콘크리트 포장(아스콘)을 시행하고 있다. 그 중 시멘트 콘크리트 포장은 양생 시간이 길고, 줄눈 설치 등의 공정이 매우 복잡한데 반해 중차량에 대한 적응도가 양호하며 공용수명이 길기 때문에 많이 사용된다. Generally, road pavement mainly carries cement concrete pavement or asphalt concrete pavement (ascon). Among them, cement concrete pavement is used because it has a long curing time and a complicated process such as installation of joints, and has a good adaptability to a medium vehicle and a long public life.
그러나 콘크리트 포장은 줄눈부의 주기적인 유지보수가 필요하고, 유지보수 시간이 길며, 유지보수비 또한 고가이다. 게다가 콘크리트 포장은 소음 및 줄눈으로 인한 승차감 불량 등의 문제로 인해 교통량이 많은 시가지 도로는 거의 적용되지 않으며, 콘크리트 포장을 선호하던 고속도로에서도 점차 사용량이 감소하는 추세이다. However, concrete pavements require periodic maintenance of joints, long maintenance times, and high maintenance costs. In addition, the concrete pavement is hardly applied to urban roads with high traffic volume due to problems such as poor ride quality due to noise and joints, and the usage rate is gradually decreasing even in the expressway where concrete pavement was preferred.
이에 비해 아스팔트 포장은 콘크리트 포장에 비해 중차량에 대한 적응도가 상대적으로 낮고, 소성변형, 균열, 포트홀 등이 자주 발생하여 공용수명이 상대적으로 짧아 잦은 보수가 이루어짐에 따라 혼잡비용이 늘어나는 단점이 있으나, 시공의 신속성과 간편성, 그리고 저렴한 유지보수로 시가지 도로 등 많은 곳에 이용되고 있다. Compared to concrete pavement, asphalt pavement has relatively low adaptability to heavy vehicles, plastic deformation, cracks, and potholes are frequent, resulting in a relatively short life span and frequent maintenance, resulting in increased congestion cost , Construction speed and simplicity, and low maintenance, it is used in many places such as city roads.
아스콘 도로포장의 파손은 원인에 따라 포장 단면 두께 부족, 재료 불량, 배합 설계 불량 등의 내적인 요인과, 차량 하중 과다, 환경 하중, 시공 등 다짐 불량 등의 외적인 요인으로 나눌 수 있다. 또한 도로 포장의 파손은 형태에 따라 바퀴자국 패임(rutting), 쇼빙(shoving), 노상침하(depression), 거북등 균열(alligator cracking), 포트홀(pothole) 등 매우 다양하다. 이들 중 바퀴자국 패임(rutting)이란 도로 표면의 차량 주행 궤적부를 따라 도로가 내려 앉은 형태를 의미하며, 아스팔트 혼합물 인성 또는 내구성 부족, 포장의 마모, 아스팔트 혼합물의 과유동, 노상·노반의 침하 등에 의해 발생할 수 있다.Damage of the ascon road pavement can be divided into internal factors such as insufficient pavement thickness, material defects, poor mix design, and external factors such as overloading of vehicles, environmental load, and poor compaction such as construction. Damage to road pavement varies greatly depending on the form, such as wheel rutting, shoving, depression, alligator cracking, and pothole. Among these, rutting refers to a form in which the road is settled along the locus of the vehicle running on the road surface. The rutting is caused by a lack of toughness or durability of the asphalt mixture, wear of the package, overheating of the asphalt mixture, Lt; / RTI >
또한 콘크리트 포장의 유지보수로 아스팔트 덧씌우기를 시행할 경우, 반사균열이 많이 발생하고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 아스팔트 포장의 균열 및 소성변형 방지 등을 목적으로 고분자로 개질된 고점도 아스팔트 바인더를 사용하거나, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 등을 2종 이상 혼합하여 구성된 보강섬유를 아스팔트 혼합물에 혼합하거나 2차원 평면 등방향으로 직조한 섬유 그리드를 평면보강용으로 설치하는 공법이 주로 적용된다. In order to solve these problems, it is necessary to use high viscosity asphalt binder modified with polymer for the purpose of cracking and plastic deformation prevention of asphalt pavement, A method in which a reinforcing fiber composed of a mixture of two or more kinds of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and polyester fiber is mixed with an asphalt mixture or a fiber grid woven in a two-dimensional plane direction is installed for planar reinforcement .
보강섬유는 탄성과 연성을 동시에 가지고 있기 때문에 아스팔트 시공에 적용시 아스팔트의 수명을 연장시키는 역할을 한다. Since reinforcing fiber has both elasticity and ductility, it plays a role in extending the lifetime of asphalt when applied to asphalt construction.
그러나, 2종 이상 이질의 섬유를 혼합하여 구성된 종래의 보강섬유는 아스팔트 혼합물의 생산시 섬유끼리 뭉치는 볼링 현상으로 시공시 큰 문제를 발생시킨다. However, conventional reinforcing fibers composed of two or more heterogeneous fibers are problematic in construction due to the bowling phenomenon of the bundles of fibers during the production of the asphalt mixture.
또한 아스팔트 포장재의 강도와 내구성을 증대시키기 위한 보강재로서 대한민국 등록특허 제10-1427375호는 아스팔트 포장공사용 통기성 폴리에틸렌 필름 및 이를 포함하는 아스팔트 보강재를 기술하고 있다. Also, Korean Patent No. 10-1427375 discloses a breathable polyethylene film for asphalt paving and an asphalt reinforcement containing the same, as a reinforcing material for increasing the strength and durability of the asphalt pavement.
그러나 상기 등록특허의 보강재는 그리드 형태로 등방향으로 직조한 2차원 평면 보강재로, 차량 바퀴 하중이 집중되는 부분과 그렇지 않은 부분에 섬유 그리드 직조밀도에 차이가 없이 양방향으로 균등하게 직조한 섬유 그리드를 시공하도록 되어 있기 때문에 차량 바퀴 하중이 집중되는 부분에서 충분한 보강력을 제공하지 못하여 손상이나 파손이 발생할 수 있는 문제가 있다. However, the reinforcing material of the above-mentioned patent is a two-dimensional flat reinforcing material woven in the form of a grid in the form of a grid, and a fibrous grid woven uniformly in both directions without any difference in the density of the fibrous grid weaves in the portion where the vehicle wheel load is concentrated, There is a problem that damage or breakage may occur due to failure to provide sufficient bending strength in a portion where vehicle wheel load is concentrated.
또한 종래의 2차원 평면 등방향 섬유 그리드 보강재는 아스팔트 에멀전이 함침되어 있기 때문에 끈적임이 심하여 보관시 롤 상태로 감아두었을 때 내·외면이 서로 붙어서 사용에 어려움이 있다.In addition, the conventional two-dimensional planar isotropic fiber grid reinforcing material is impregnated with an asphalt emulsion, so it is very sticky, and when it is rolled into a rolled state during storage, inner and outer surfaces are attached to each other, which makes it difficult to use.
그리고 기존의 아스팔트 바탕면 위에 2차원 평면 등방향 섬유 그리드 보강재를 가설하거나 보강재가 설치된 곳에 아스팔트를 포설시 덤프트럭, 피니셔, 가설장비 등의 바퀴에 들러 붙거나 말려들어가 장비에 문제를 일으키거나 작업성을 크게 저하시키는 문제가 있다. When a two-dimensional flat fiber grid reinforcement is installed on a conventional asphalt substrate or asphalt is installed in a place where a reinforcement is installed, it is adhered to a wheel of a dump truck, finisher, Is greatly reduced.
본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 도로포장의 반복적인 차량 하중으로 인한 아스팔트 포장체에 빈번하게 발생하는 러팅(rutting), 균열, 포트홀 등의 파손을 예방하면서 시공 비용을 절감할 수 있고, 시공이 간편한 다방향 및 평면 보강형 아스팔트 보강재료 및 이를 이용한 아스팔트 포장 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent rutting, cracking, and damage to a porthole, which frequently occur in an asphalt pavement caused by repetitive vehicle loads of road paving, The present invention provides a multi-directional and planar reinforcing asphalt reinforcing material which can reduce the construction cost and is easy to construct, and an asphalt packaging method using the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다방향 및 평면 보강형 아스팔트 보강재료는, 직경이 10~20㎛이며 길이 5~30㎜로 절단된 유리섬유의 다발을 융점이 105~115℃인 합성수지로 코팅하여 길이 5~30㎜이고 직경 1~5㎜인 봉 형태로 된 제1보강재; 산업부산물 분말에 융점이 105~115℃인 합성수지를 코팅하여, 직경이 3~5㎜이고 높이가 3~6㎜인 원기둥 형태로 된 제2보강재; 및, 차량 주행 방향으로 배치된 경사와 상기 경사와 직교하는 방향으로 배치된 위사로 이루어진 보강격자, 및 상기 보강격자에 부착된 합성수지 필름을 포함하여 도로의 층 경계면에 포설되며, 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 경사의 개수가 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하지 않는 영역의 경사의 개수보다 많은 비등방성 그리드 보강재; 를 포함한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a multi-directional and planar reinforced asphalt reinforcing material, comprising a bundle of glass fibers cut into a diameter of 10 to 20 탆 and a length of 5 to 30 mm, To form a bar having a length of 5 to 30 mm and a diameter of 1 to 5 mm; A second reinforcing material having a cylindrical shape with a diameter of 3 to 5 mm and a height of 3 to 6 mm by coating a synthetic by-product powder having a melting point of 105 to 115 캜; And a synthetic resin film adhered to the reinforcement grid, the reinforcement mesh comprising a reinforcement mesh consisting of a warp arranged in the vehicle running direction and a weft arranged in a direction orthogonal to the warp, Is greater than the number of tilts in a region not corresponding to the running portion of the vehicle wheel; .
본 발명에 따른 아스팔트 보강재료를 이용한 아스팔트 포장 방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다. The asphalt paving method using the asphalt reinforcing material according to the present invention comprises the following steps.
(a) 골재와 아스팔트 바인더와 제1보강재 및 제2보강재를 혼합하여 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계(a) mixing an aggregate and an asphalt binder with a first reinforcing material and a second reinforcing material to prepare an asphalt mixture
(b) 도로의 포장면 위에 비등방성 그리드 보강재를 덮어서 시공하는 단계(b) Covering an anisotropic grid stiffener on the pavement of the road
(c) 상기 (a) 단계에서 만들어진 아스팔트 혼합물을 비등방성 그리드 보강재 위에 포설하여 시공하는 단계(c) installing the asphalt mixture prepared in the step (a) on an anisotropic grid reinforcement
(d) 상기 포설된 아스팔트 혼합물 위에 비등방성 그리드 보강재를 덮어서 시공하는 단계.(d) covering the asphalt mixture with the anisotropic grid reinforcement.
본 발명에 따르면, 아스팔트 혼합물의 제조 시 보강재의 코팅재인 저밀도 폴리에틸렌 수지가 융해되면서 유리섬유가 아스팔트 혼합물에 균일하게 분산됨에 따라, 골재 간 맞물림 응력이 증대되고, 골재 간 브리지 효과(Bridging Effect)에 따른 혼합물의 인성(Toughness)이 증대된다. According to the present invention, as the low-density polyethylene resin as the coating material of the reinforcing material is melted during the production of the asphalt mixture, the glass fibers are uniformly dispersed in the asphalt mixture, thereby increasing the meshing stress between the aggregates, The toughness of the mixture is increased.
또한 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 경사 간격과 주행 부분에 대응하지 않는 영역의 경사 간격이 서로 다르게 구성된 비등방성 그리드 보강재를 시공하게 되면, 차량의 반복적인 하중에 의한 변형 및 균열을 효율적으로 방지하고 하부로부터의 전이가 가능한 변형 및 균열을 방지할 수 있게 된다. In addition, when an anisotropic grid reinforcement is constructed in which an inclined interval of a region corresponding to a running portion of a vehicle wheel is different from an inclination interval of an area not corresponding to a running portion, deformation and cracking due to repetitive load of the vehicle can be efficiently And it is possible to prevent deformation and cracks which can be transferred from the lower part.
따라서 본 발명에 따른 아스팔트 보강재료를 이용하여 도로 포장체를 시공하게 되면, 포장체의 소성변형, 피로균열, 포트 홀 파손 등의 문제를 해결하여 구조적 내구성능 증대효과와 함께 플랜트에서 가열아스팔트 생산 시 석분 미사용으로 인한 경제성 등에서 유리한 효과를 얻을 수 있다. Therefore, when the road pavement is constructed using the asphalt reinforcing material according to the present invention, problems such as plastic deformation, fatigue cracking and port hole breakage of the pavement are solved, thereby improving the structural durability performance, A favorable effect can be obtained in terms of economical efficiency due to the absence of stones.
도 1은 본 발명에 따른 아스팔트 보강재료의 제1보강재 및 제2보강재를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 아스팔트 보강재료의 비등방성 그리드 보강재를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 비등방성 그리드 보강재 중 보강격자가 도로에 시공된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도로의 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 일 실시형태를 설명하기 위한 도로의 평면도이다.
도 5는 도로의 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 다른 실시형태를 설명하기 위한 도로의 평면도이다.
도 6은 일반 아스팔트 혼합물을 이용한 가열 아스팔트 포장체(HMA)(비교 예)와, 본 발명의 아스팔트 보강재료를 사용하여 시공된 아스팔트 포장체(실시 예)를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 비교 예 및 실시 예에 대한 MMLS3 시험 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a view showing a first reinforcing member and a second reinforcing member of an asphalt reinforcing material according to the present invention.
2 is an exploded perspective view showing an anisotropic grid reinforcement of an asphalt reinforcing material according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a state in which a reinforcing grid among the anisotropic grid reinforcements shown in FIG. 2 is applied to a road.
4 is a plan view of a road for explaining an embodiment of a region corresponding to a running portion of a vehicle wheel of a road;
5 is a plan view of a road for explaining another embodiment of a region corresponding to a running portion of a vehicle wheel of a road;
FIG. 6 is a plan view and a sectional view showing a heated asphalt pavement (HMA) (comparative example) using a general asphalt mixture and an asphalt pavement (embodiment) constructed using the asphalt reinforcing material of the present invention.
7 is a graph showing the MMLS3 test results for the comparative example and the example shown in Fig.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed, and it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다방향 및 평면 보강형 아스팔트 보강재료 및 이를 이용한 가열 아스팔트 혼합물을 후술된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the multi-directional and planar reinforcing asphalt reinforcing materials and the heated asphalt mixture using the multi-directional and planar reinforcing asphalt reinforcing materials will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 아스팔트 보강재료는 길이 5~30㎜이고 직경 1~5㎜인 봉 형태로 된 다수의 제1보강재(10)와, 직경이 3~5㎜이고 높이가 3~6㎜인 원기둥 형태로 된 제2보강재(20)와, 보강섬유가 비등방형의 격자(grid) 형태로 직조된 상태에서 합성수지 필름(32)이 부착되어 일체화된 비등방성 그리드 보강재(30)를 포함한다.1 and 2, the asphalt reinforcing material according to the present invention comprises a plurality of first reinforcing
상기 제1보강재(10)는 2,400~9,600 TEX 내외로 직경(두께)가 10~20㎛이며 길이가 5~30㎜로 절단된 유리섬유(11)의 다발을 압출 코팅 성형시 가공성이 우수한 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 같은 합성수지로 코팅하여 길이 5~30㎜이고 직경 1~5㎜인 봉 형태를 갖도록 만들어진 것이다. The first reinforcing
제1보강재(10)에 사용되는 유리섬유는 알칼리 함량이 1% 미만이며, 비중이 2.4~2.6 범위이고, 인장강도는 3,000~5,000 MPa, 파단신율은 3~6%인 섬유이다. The glass fibers used in the first reinforcing
상기 제1보강재(10)는 5~30㎜의 길이로 절단된 유리섬유 다발이 융점이 105~115℃인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 코팅된 구조를 가지므로, 130℃ 내외의 중온 아스팔트 혼합물과 170℃ 이상의 고온 아스팔트 혼합물의 제조 과정에서 저밀도 폴리에틸렌이 융해되어 유리섬유가 아스팔트 혼합물 내에 균일하게 분산될 수 있게 된다. The first reinforcing
상기 제1보강재(10)의 코팅재인 저밀도 폴리에틸렌은 제1보강재(10) 전체 중량에 대해 30~40 중량%인 것이 바람직하다. 유리섬유와 저밀도 폴리에틸렌의 사용량을 상기한 범위로 조절하기 위해 추가로 저밀도 폴리에틸렌 수지로 된 펠릿 형태의 수지 보강재를 추가하여 아스팔트 혼합물을 제조할 수 있다. The low density polyethylene as a coating material of the first reinforcing
제1보강재(10)는 가열 아스팔트 혼합물의 인장방향의 인성 및 인장강도 증진을 위해 압출 성형기를 이용하여 제작된다. 제1보강재(10)는 직경 10~20 ㎛인 2,400~9,600TEX의 단일 유리섬유 다발(Roving Fiber)을 120~130℃의 온도 환경에서 용융된 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅 후, 수침 양생 후, 5~30㎜의 길이로 절단하여 만들어진다. 제1보강재(10)는 원형의 봉 형태를 갖는 것이 바람직하지만, 이외에도 타원형이나 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. The
상기 제2보강재(20)는 산업부산물 분말에 융점이 105~115℃인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 같은 합성수지를 코팅하여, 직경이 3~5㎜이고 높이가 3~6㎜인 원기둥 형태를 갖도록 만들어진다. 제2보강재(20)를 구성하는 산업부산물 분말은, 이산화 규소(SiO2) 성분이 40중량% 이상이며, 비중이 2.2 이상이고, 45㎛ 체잔분이 40중량% 이하인 플라이애쉬(fly ash) 1종 또는 2종을 사용할 수 있다. The second reinforcing
플라이애쉬 분말은 구형의 입자모양을 가지며 분말도가 높고 밀도가 1,950㎏/㎥ 정도의 특성을 갖는다. 이와 같은 특성을 갖는 플라이애쉬를 저밀도 폴리에틸렌 수지로 코팅하여 소정의 크기를 갖는 골재 형태로 제2보강재(20)를 제조한다. The fly ash powder has a spherical particle shape, has a high powder density and a density of about 1,950 kg / m 3. The fly ash having such characteristics is coated with a low-density polyethylene resin to produce a second reinforcing
플라이애시에 저밀도 폴리에틸렌을 코팅하여 제2보강재(20)를 제조하는 과정은 2개의 호퍼를 갖는 사출 또는 압출 성형기에 플라이애쉬 분말 50~60 중량%와 저밀도 폴리에틸렌 컴파운드 40~50중량%를 혼합하여 사출 또는 압출 성형기를 통해 3㎜~6㎜의 길이로 성형하여 골재 형태로 제작하는 과정으로 이루어진다. In the process of manufacturing the second reinforcing
상기 제2보강재(20)의 코팅재인 저밀도 폴리에틸렌은 제2보강재(20) 전체 중량에 대해 40~50 중량%인 것이 바람직하다. .The low density polyethylene which is a coating material of the second reinforcing
상기 제2보강재(20)의 저밀도 폴리에틸렌 역시 130℃ 내외의 중온 아스팔트 혼합물과 170℃ 이상의 고온 아스팔트 혼합물의 제조 과정에서 융해되며, 저밀도 폴리에틸렌이 융해되면서 플라이애쉬 분말이 아스팔트 혼합물 내에 균일하게 혼합된다. 따라서 플라이애쉬 분말을 단독으로 아스팔트 혼합물에 혼합하는 경우보다 플라이애쉬 분말을 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅하여 혼합할 경우 아스팔트 혼합물 전체에 걸쳐 플라이애쉬 분말을 균일하게 분산하여 혼합할 수 있다.The low density polyethylene of the
상기 제2보강재(20)의 플라이애쉬 분말은 비표면적을 증가시켜 아스팔트 바인더와 골재와의 부착강도를 개선하여 전체적인 내구성과 강도를 향상시킨다. 플라이애쉬 분말은 75㎛ 이하 크기의 석분 필러보다 더 우수한 아스팔트 바인더와의 부착성을 갖는다. The fly ash powder of the second reinforcing
또한 종래의 아스팔트 혼합물에 사용하는 분말형 박리방지재인 소석회(Hydrated Lime)는 입자가 매우 작아 아스팔트 플랜트에 투입하여 아스팔트 혼합물을 제조할 때 분진 발생으로 정확한 계량이 어렵고, 가열 아스팔트 혼합물의 생산시 실시하는 약 1분 내외의 젖은 비빔 과정에서 효과적인 분산이 어려운 문제가 있으나, 제2보강재(20)의 플라이애쉬 분말은 소석회에 비하여 상대적으로 비중이 커서 아스팔트 혼합물에 분산시 분산이 잘 되는 이점도 있다. Also, Hydrated Lime, which is a powdery anti-peeling material used in a conventional asphalt mixture, has a very small particle size, so it is difficult to accurately weigh it due to generation of dust when the asphalt mixture is produced into an asphalt plant. The fly ash powder of the second reinforcing
또한 제2보강재(20)의 플라이애쉬 분말은 통상적으로 사용하는 아스팔트 혼합물의 석분 필러를 최소 50% ~ 60% 를 대체하여 비용면에서도 경제적인 이점이 있다. 즉, 일반적으로 가열 아스팔트 혼합물 배합설계시 혼합물 중량 1,000㎏당 20~30㎏의 석분을 사용하도록 규정되어 있는데, 이를 플라이애쉬 분말을 포함하는 제2보강재(20)로 대체하는 경우 아스팔트 플랜트에서 별도의 석분 관리 및 투입과정 없이 가열 아스팔트 혼합물의 생산이 가능하여 경제적인 이점이 있다. Also, the fly ash powder of the
섬유 보강재인 제1보강재(10)는 아스팔트 혼합물 내에서 다방향으로 배열되어 아스팔트 혼합물의 장기 피로균열 저항성 및 미세 균열 저항성을 증대시키는 작용을 하며, 제2보강재(20)는 미세 분말 혼입에 따른 비표면적 증가로 아스팔트 바인더와 골재의 부착강도를 증대시켜 접착 성능 약화로 인한 아스팔트 혼합물의 밀림이나 들뜸 현상 등을 방지하는 작용을 한다.The first reinforcing
제1보강재(10) 및 제2보강재(20)는 코팅재인 저밀도 폴리에틸렌의 융점이 105~115℃ 정도로 낮아 건비빔 전에 제1보강재(10) 및 제2보강재(20)를 투입할 필요없이, 기존 가열 아스팔트 혼합물 생산과정 그대로 건비빔과 젖은 비빔 중간에 제1보강재(10) 및 제2보강재(20)를 투입하여 별도의 비빔시간 및 혼합온도 증가 없이 생산이 가능한 특징을 갖는다. 이 때, 제1보강재(10)는 가열 아스팔트 혼합물의 전체 중량 대비 0.3~0.6중량% 로 혼합되고, 제2보강재(20)는 가열 아스팔트 혼합물의 전체 중량 대비 0.7~1.2중량% 로 혼합되는 것이 바람직하다. 이러한 가열 아스팔트 혼합물의 쇄석골재와 비중이 유사한 제1보강재(10) 및 제2보강재(20)는 통상적인 비빔 절차 수행 후에 유리섬유와 플라이애쉬 분말이 가열 아스팔트 혼합물 내에 균일하게 분산될 수 있는 특징을 갖는다. The first reinforcing
전술한 것처럼 제1보강재(10) 및 제2보강재(20)는 아스팔트 혼합물 자체의 내구성을 증대시키는 작용을 한다. 그리고 비등방성 그리드 보강재(30)는 도로 포장층의 경계면에 포설되어 차량의 반복적인 하중에 의한 변형 및 균열을 방지하고 하부로부터의 전이가 가능한 변형 및 균열을 방지하는 작용을 한다. As described above, the first reinforcing
도 2 및 도 3은 상기 비등방성 그리드 보강재(30)를 나타낸 것으로, 비등방성 그리드 보강재(30)는 차량 주행 방향으로 배치된 경사(31a)와, 상기 경사(31a)와 직교하는 방향으로 배치된 위사(31b)로 이루어진 보강격자(31); 및 상기 보강격자(31)에 부착된 합성수지 필름(32)을 포함하여 도로의 층 경계면에 포설되며, 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 경사(31a)의 개수가 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하지 않는 영역의 경사(31a)의 개수보다 많게 직조된 것을 특징으로 한다. Figures 2 and 3 show the
보강격자(31)의 경사(31a)는 차량의 주행 방향으로 배치되는 보강섬유를 의미하고, 위사(31b)는 차량의 주행 방향과 직교하는 방향, 즉 차선의 폭 방향으로 연장된 보강섬유를 의미한다. 상기 보강격자(31)의 경사(31a)와 위사(31b)를 이루는 보강섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 바잘트 섬유 및 폴리에스테르 섬유 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 섬유를 의미한다. 본 발명의 목적을 만족하는 모든 섬유가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 유리섬유 또는 폴리에스테르섬유일 수 있다.The
전술한 것처럼 비등방성 그리드 보강재(30)의 보강격자(31)는 차량의 주행 방향을 따라서 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 경사(31a)의 개수가 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하지 않는 영역의 경사(31a)의 개수보다 많은 것을 특징으로 한다. 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역은 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하지 않는 영역에 비하여 차량의 반복 통행으로 인한 하중 및 파손이 많이 발생한다. 이에 본 발명에서는 차량 바퀴 주행 부분에 대응하는 영역의 경사(31a)의 개수를 더 많이 부여하여 도로포장 전체의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 특정 부분에 대해 집중 보강으로 인하여 다른 부분에 사용되는 재료를 절감할 수 있어 비용 절감에 효율적이다.As described above, the reinforcing
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 차량의 주행 방향을 따라서 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역(D)은 도로의 일측 차선으로부터 차선 폭의 30%까지와 도로의 다른 일측 차선으로부터 차선 폭의 30%까지를 의미할 수 있는데, 차선의 주행 부분 대응하는 영역의 좌우 각각은 동일한 폭일 필요 없다. 상기 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 폭은 설치하는 차선의 폭, 교통상황 등을 고려하여 결정될 수 있다.In an embodiment of the present invention shown in Fig. 4, a region D corresponding to the running portion of the vehicle wheel along the running direction of the vehicle extends from one lane of the road up to 30% of the lane width and from the other lane of the road It may mean up to 30% of the lane width, but the left and right sides of the corresponding area of the lane need not be the same width. The width of the area corresponding to the running portion of the vehicle wheel can be determined in consideration of the width of a lane to be installed, a traffic situation, and the like.
혹은 도 5에 도시한 것과 같이 본 발명의 다른 실시형태에서 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역(D)은, 도로의 일측 차선으로부터 5~10% 이격된 지점에서부터 차선 폭의 30%까지와, 도로의 다른 일측 차선으로부터 5~10% 이격된 지점에서부터 차선 폭의 30%까지를 의미할 수 있다. 5, in the other embodiment of the present invention, the area D corresponding to the running portion of the vehicle wheel extends from a
상기 차량의 주행 방향을 따라서 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역(D)에서 인접하는 경사(31a) 사이의 거리는 10 내지 25㎜일 수 있다. 상기 영역에서 경사(31a) 사이의 거리가 10㎜ 미만일 경우에는 원가대비 효율이 미비하고, 25㎜ 초과일 경우에는 보강 효과가 미비한 문제가 있다.The distance between
또한, 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하지 않는 영역에서 인접하는 경사(31a) 사이의 거리는 26㎜ 내지 50㎜일 수 있다.Further, the distance between adjacent
보강격자의 위사와 위사 사이의 거리는 10㎜ 내지 50㎜일 수 있다. The distance between the weft and the weft of the reinforcing grid may be 10 mm to 50 mm.
상기 비등방성 그리드 보강재(30)의 사용되는 합성수지 필름(32)은 폴리에틸렌 필름인 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 필름의 평량은 6 ~ 150 g/㎡일 수 있으며, 바람직하게는, 폴리에틸렌 필름의 평량은 9 ~ 50 g/㎡일 수 있다.The
일 실시형태에서, 비등방성 그리드 보강재(30)의 합성수지 필름(32)은 합성수지 필름 총 중량에 대하여 저밀도 폴리에틸렌 4 내지 25 중량%, 선형저밀도 폴리에틸렌 20 내지 60 중량%, 및 잔부의 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌 조성물로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the
다른 실시형태에서 비등방성 그리드 보강재(30)의 합성수지 필름(32)은 합성수지 필름 총 중량에 대하여 저밀도 폴리에틸렌 4 내지 20 중량%, 선형저밀도 폴리에틸렌 10 내지 45 중량%, 및 고밀도 폴리에틸렌 1 내지 25 중량%, 잔부의 무기물을 포함하는 폴리에틸렌 조성물로 이루어질 수 있다. In another embodiment, the
여기서 무기물은 칼슘카보네이트, 마그네슘카보네이트, 마그네슘설페이트, 황산바륨, 황산마그네슘, 탈크, 카올린, 산화아연, 이산화티탄, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 제올라이트, 규조토 및 클레이로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, 상기 무기물의 평균 입경은 11 ~ 40㎛일 수 있다.Wherein the inorganic substance is at least one selected from the group consisting of calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, talc, kaolin, zinc oxide, titanium dioxide, alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zeolite, diatomaceous earth and clay , And the average particle size of the inorganic material may be 11 to 40 탆.
상술한 것처럼 합성수지 필름(32)으로서 저밀도 폴리에틸렌과 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등을 포함할 경우에는 용융온도가 낮으면서도 기계적 강도가 높아 시공이 편리한 장점이 있다.When the low-density polyethylene, the linear low-density polyethylene, and the high-density polyethylene are included as the
제1보강재(10)와 제2보강재(20)와 비등방성 그리드 보강재(30)를 포함하는 아스팔트 보강재료를 이용하여 아스팔트 포장을 시공하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. A method of constructing the asphalt pavement using the asphalt reinforcing material including the first reinforcing
먼저 골재와 아스팔트 바인더와 제1보강재(10) 및 제2보강재(20)를 혼합하여 아스팔트 혼합물을 제조한다. First, the aggregate and the asphalt binder are mixed with the first reinforcing
그리고, 도로의 아스팔트 또는 콘크리트 바탕면에 부착성을 높이기 위하여 택코팅을 한 후 비등방성 그리드 보강재(30)를 덮어서 시공한다. Then, in order to improve adhesion to the asphalt or concrete base of the road, tack coating is carried out and the
그런 다음 그 위에 상기 제1보강재(10) 및 제2보강재(20)가 혼합되어 만들어진 아스팔트 혼합물을 포설한 다음, 다시 그 위에 택코팅을 수행한 후 비등방성 그리드 보강재(30)를 덮어서 시공한다. Then, an asphalt mixture prepared by mixing the first reinforcing
실시 예Example
도 6은 일반 아스팔트 혼합물을 이용한 가열 아스팔트 포장체(HMA)(비교 예)와, 대략 2㎝ 두께로 포장된 일반 가열 아스팔트 포장체(HMA) 상에 본 발명의 아스팔트 보강재료를 사용한 아스팔트 혼합물을 대략 3㎝ 의 두께로 포설하여 만들어진 섬유보강층으로 된 아스팔트 포장체(실시 예)를 나타낸 평면도 및 단면도이다. FIG. 6 is a schematic view showing an asphalt mixture using the asphalt reinforcing material of the present invention on a heated asphalt pavement (HMA) (comparative example) using a general asphalt mixture and a conventional heated asphalt pavement (HMA) Sectional view showing an asphalt pavement (Example) made of a fiber reinforced layer made by laying a 3 cm thick layer.
그리고 표 1은 상기 비교 예와 실시 예의 가열 아스팔트 포장체에 사용된 아스팔트 혼합물의 조성을 나타낸 것이다. Table 1 shows the composition of the asphalt mixture used in the heated asphalt pavement of the above Comparative Examples and Examples.
상기 비교 예 및 실시 예의 아스팔트 포장체에 대해 MMLS3(Model Mobile Loading Simulator) 시험을 수행하였다. MMLS3 시험은 실내에서 아스팔트 포장체의 내구성을 평가하기 위한 실험으로, 시속 5~10㎞/hr 내외의 속도로 소형 타이어 하중(접지면적 7㎝×7㎝, 수직압력 약 0.2~0.5 MPa)을 시편에 연속적으로 가하여 그 변형을 측정하는 시험이다. MMLS3 시험은 재하하중을 2.45kN으로 하였고, 수침 후 시험편의 온도를 50℃(표면으로부터 2.5㎝ 깊이 온도)로 고정하였다.The MMLS3 (Model Mobile Loading Simulator) test was performed on the asphalt pavements of the comparative examples and the examples. The MMLS3 test was conducted to evaluate the durability of the asphalt pavement in the room. A small tire load (ground area of 7 cm x 7 cm, vertical pressure of about 0.2 to 0.5 MPa) at a speed of about 5 to 10 km / And the strain is measured. In the MMLS3 test, the load was set to 2.45 kN, and the temperature of the specimen after immersion was fixed at 50 ° C (2.5 cm deep from the surface).
도 7은 비교 예 및 실시 예에 대한 MMLS3 시험 결과를 나타낸 것으로, 시험 결과 비교 예보다 실시 예의 소성변형량이 1/2 정도인 것을 확인하였다. 따라서 본 발명에 따른 아스팔트 보강재료를 사용하여 시공된 아스팔트 포장체의 소성변형 저항성이 훨씬 좋은 것으로 나타났으며, 공용성능 역시 우수한 것으로 나타났다.FIG. 7 shows the MMLS3 test results of Comparative Examples and Examples. As a result of the test, it was confirmed that the plastic deformation amount of the Examples was about 1/2 of the Comparative Examples. Therefore, the plastic deformation resistance of the asphalt pavement constructed using the asphalt reinforcing material according to the present invention is much better, and the common performance is also excellent.
이상에서 본 발명은 실시 예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. And it is to be understood that such modified embodiments belong to the scope of protection of the present invention defined by the appended claims.
10 : 제1보강재 11 : 유리섬유
20 : 제2보강재 30 : 비등방성 그리드 보강재
31 : 보강격자 31a : 경사
31b : 위사 32 : 합성수지 필름10: first stiffener 11: glass fiber
20: second stiffener 30: anisotropic grid stiffener
31:
31b: weft 32: synthetic resin film
Claims (13)
산업부산물 분말에 융점이 105~115℃인 합성수지를 코팅하여, 직경이 3~5㎜이고 높이가 3~6㎜인 원기둥 형태로 된 제2보강재; 및,
차량 주행 방향으로 배치된 경사와 상기 경사와 직교하는 방향으로 배치된 위사로 이루어진 보강격자, 및 상기 보강격자에 부착된 합성수지 필름을 포함하여 도로의 층 경계면을 덮도록 시공되며, 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하는 영역의 경사의 개수가 차량 바퀴의 주행 부분에 대응하지 않는 영역의 경사의 개수보다 많은 비등방성 그리드 보강재;
를 포함하는 다방향 및 평면 보강형 아스팔트 보강재료를 이용한 아스팔트 포장 방법으로서,
(a) 골재와 아스팔트 바인더와 제1보강재 및 제2보강재를 혼합하여 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계;
(b) 도로의 포장면 위에 비등방성 그리드 보강재를 덮어서 시공하는 단계;
(c) 상기 (a) 단계에서 만들어진 아스팔트 혼합물을 비등방성 그리드 보강재 위에 포설하여 시공하는 단계;
(d) 상기 포설된 아스팔트 혼합물 위에 비등방성 그리드 보강재를 덮어서 시공하는 단계;
를 포함하는 아스팔트 포장 방법.A bundle of glass fibers cut to a diameter of 10 to 20 占 퐉 and a length of 5 to 30 mm is coated with a synthetic resin having a melting point of 105 to 115 占 폚 to form a first reinforcing material having a length of 5 to 30 mm and a diameter of 1 to 5 mm ;
A second reinforcing material having a cylindrical shape with a diameter of 3 to 5 mm and a height of 3 to 6 mm by coating a synthetic by-product powder having a melting point of 105 to 115 캜; And
A reinforcement grid consisting of a warp arranged in a vehicle running direction and a weft arranged in a direction orthogonal to the warp, and a synthetic resin film adhered to the reinforcement grid, so as to cover the layer interface of the road, Is greater than the number of tilts in a region not corresponding to the running portion of the vehicle wheel;
A method of asphalt paving using a multi-directional and planar reinforced asphalt reinforcing material,
(a) mixing an aggregate and an asphalt binder with a first reinforcing material and a second reinforcing material to produce an asphalt mixture;
(b) covering an anisotropic grid stiffener on the pavement surface of the road;
(c) laying the asphalt mixture prepared in the step (a) on an anisotropic grid reinforcement;
(d) applying an anisotropic grid stiffener over the installed asphalt mixture;
The asphalt pavement method comprising:
The method of claim 12, wherein the first reinforcing material is mixed in an amount of 0.3 to 0.6 wt% based on the total weight of the asphalt mixture, and the second reinforcing material is mixed in an amount of 0.7 to 1.2 wt% based on the total weight of the asphalt mixture. Packaging method.
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