KR101956562B1 - 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물 - Google Patents

아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물이 개시된다. 본 발명의 일 구현예는 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 40 내지 60 중량%, 프로세스 오일 15 내지 25 중량%, 유기 폴리머 10 내지 30 중량% 프탈산염 1 내지 6 중량%, 천연 아스팔트 1 내지 5 중량%, 라텍스 1 내지 5 중량%, 황(S) 0.1 내지 3 중량%, 가소제 0.5 내지 2 중량%, 방향족 포스페이트 0.5 내지 2 중량%, 및 탄산칼슘(CaCO3) 0.1 내지 3 중량%를 포함하는 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제공하며, 본 발명일 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는 고온에서의 변형과 저온에서의 균열에 대한 저항성이 매우 우수하고, 골재와 골재 간의 부착력을 극대화시킬 수 있으며, 탄성이 매우 우수하여 장기 공용수명을 요하는 고 내구성의 개질 아스팔트 콘크리트나 공극률을 갖고 있는 저소음 배수성 개질 아스팔트 콘크리트에 사용될 수 있다.

Description

아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물{MODIFYING ADDITIVE FOR ASPHALT CONCRETE, MODIFIED ASPHALT CONCRETE MIXTURE AND ASPHALT CONCRETE MIXTURE HAVING LOW NOISE AND PERMEABLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
도로포장에 널리 이용되는 포장재료인 아스팔트 콘크리트, 즉, 아스콘은 아스팔트와 골재와의 혼합물로서, 이들을 가열하여 제조되는 것이기 때문에 가열 아스팔트 혼합물(hot mix asphalt)이라고도 불리운다. 또한, 상기 아스팔트는 골재들을 결합하는 역할을 하기 때문에 아스팔트 바인더(asphalt binder)라고도 불리운다.
일반적으로, 아스팔트 콘크리트는 아스팔트에 개질제를 첨가하여 그 물성을 개선시킬 수 있는데, 이러한 개질제는 아스팔트 콘크리트의 성상에 해로움을 주지 않는 범위 내에서 아스팔트 콘크리트의 강성을 증가시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 아스팔트 콘크리트의 강성도를 증가시켜 점탄성 거동을 감소시킴으로써, 아스팔트 콘크리트의 영구 소성변형을 감소시킬 수 있다.
그러나, 아스팔트 콘크리트의 고온 강성도를 높이다 보면 저온에 대한 균열에는 매우 취약해질 수 있다. 예컨대, 고온 강성도를 높인 아스팔트 콘크리트로 포장된 도로의 경우, 시공 후 동절기 한철을 지내고 나면 저온 균열에 대한 저항력이 역부족 함은 물론 염화칼슘 등과 같은 염화물에 의한 산화, 표면 박리, 포트 홀(pot hole), 균열 등이 눈에 띄게 증가하여 도로의 수명이 단축되고 있다.
따라서, 적절한 고온 강성도를 확보함과 동시에 저온에서도 적절한 탄성 및 소성을 유지하고, 내염화성과 수밀성을 높여 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性) 및 공용수명을 향상시킬 수 있는 개질제의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1392513호(2014.05.07. 공고)
본 발명의 일 구현예는, 아스팔트 콘크리트의 고온 및 저온 특성을 동시에 향상시키고, 소성변형에 대한 저항성, 아스팔트 콘크리트 내 골재와 골재 간의 결합력, 탄성, 수밀성, 염화물에 대한 저항성 등을 증대함으로써 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性) 및 공용수명을 향상시킬 수 있는 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 구현예는, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 구현예는, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 포함하는 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예는, 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 40 내지 60 중량%; 프로세스 오일 15 내지 25 중량%; 유기 폴리머 10 내지 30 중량%; 프탈산염 1 내지 6 중량%; 천연 아스팔트 1 내지 5 중량%; 라텍스 1 내지 5 중량%; 황(S) 0.1 내지 3 중량%; 가소제 0.5 내지 2 중량%; 방향족 포스페이트 0.5 내지 2 중량%; 및 탄산칼슘(CaCO3) 0.1 내지 3 중량%;를 포함하는, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제공한다.
상기 유기 폴리머는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 및 석유 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 프탈산염은 다이부틸프탈레이트(Dibutyl Phthalate, DBP), 다이에틸프탈레이트(Diethyl Phthalate, DEP), 다이메틸프탈레이트(Dimethyl Phthalate, DMP), 및 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 천연 아스팔트는 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 가소제는 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA), 다이옥틸세바케이트(Dioctyl Sebacate, DOS), 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP), 및 이소데실펠라고네이트(isodecyl pelargonate, IDP) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 방향족 포스페이트는 트라이페닐포스페이트(Triphenyl Phosphate, TPP), 트라이크레실포스페이트(Tricresyl Phosphate, TCP), 레소르시놀 비스(다이페닐포스페이트)(Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate)), 및 비스페놀 A 비스(다이페닐포스페이트)(Bisphenol A Bis(Diphenyl Phosphate)) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현 예는, 석유 아스팔트 100 중량부와, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 5 중량부 이상 및 15 중량부 미만이 혼합된 개질 아스팔트 3 내지 15 중량%; 및 골재 85 내지 97 중량%;를 포함하는, 개질 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 골재는 13㎜, 10㎜, 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 65 내지 90 중량%와, 5㎜ 골재 5 내지 30 중량%와, 2.5㎜ 골재 2 내지 17 중량%, 그리고 채움재 3 내지 6 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현 예는, 석유 아스팔트 100 중량부와, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 15 내지 20 중량부가 혼합된 저소음 배수성 아스팔트 3 내지 15 중량%; 및 골재 85 내지 97 중량%;를 포함하는, 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 골재는 13㎜, 10㎜, 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 65 내지 90 중량%와, 5㎜ 골재 5 내지 30 중량%와, 2.5㎜ 골재 2 내지 17 중량%, 그리고 채움재 3 내지 6 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 아스팔트 콘크리트의 고온 및 저온 특성을 동시에 향상시키고, 소성변형에 대한 저항성, 아스팔트 콘크리트 내 골재와 골재 간의 결합력, 탄성, 수밀성, 염화물에 대한 저항성 등을 증대함으로써 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性) 및 공용수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 포함하는 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 각 구현예에 따르면, 우수한 내구성을 가지므로 도로 포장의 두께를 줄이더라도 차량 등의 교통하중에 대한 저항성이 매우 높은 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 아스팔트 콘크리트의 고온 및 저온 특성을 동시에 향상시키고, 소성변형에 대한 저항성, 아스팔트 콘크리트 내 골재와 골재 간의 결합력, 탄성, 수밀성, 염화물에 대한 저항성 등을 증대함으로써 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性) 및 공용수명을 향상시킬 수 있는, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제, 이를 포함하는 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는, 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체와, 프로세스 오일과, 유기 폴리머와, 프탈산염과, 천연 아스팔트와, 라텍스와, 황(S)과, 가소제와, 방향족 포스페이트, 그리고 탄산칼슘를 포함한다.
먼저, 본 발명의 일 구현예에서 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체는 결정성의 스티렌 부분이 비결정성 부타디엔 영역에 이어져 이상(biphasic) 구조로 되어 있으며, 전체적으로는 망(network) 구조를 이룬다.
이러한 스티렌-부타디엔-스티렌은 열과 전단력에 의해 아스팔트와 섞일 때, 부타디엔 부분이 아스팔트의 말텐에 의해 팽윤되고, 개질된 아스팔트가 냉각되어도 망 구조를 유지할 수 있으며, 이들의 특성이 아스팔트 콘크리트에 그대로 전가되어 탄성 회복력과 영구변형 저항성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 본 발명의 일 구현예에서 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체는 40~60중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 50~60중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체가 상기의 중량비로 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제에 포함되는 경우, 높은 공용온도에서 점도와 탄성이 증가하여 고온에서 소성변형에 대한 저항성이 큰 혼합물이 되며, 낮은 공용온도에서 유연성이 증가하여 저온 균열에 저항할 수 있는 강성을 가지는 혼합물이 될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 프로세스 오일은 아스팔트 콘크리트의 고온 물성의 저하 없이 저온 물성을 개선시키기 위하여 사용된다.
이때, 프로세스 오일은 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 아로마틱 오일인 것이 바람직하다. 아로마틱 오일은 고점도 물질로서, 고무 분자와의 사용성이 우수하고 아스팔트 콘크리트의 저온 성능을 향상시키는 이점이 있으나, 고온에서는 반대로 점도가 낮아 고온 성능을 낮추는 단점이 있으므로 고온 성능을 향상시키기 위하여 15~25중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 유기 폴리머는 개질 첨가제 내에서 전술한 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 타 물질 간의 가공 향상성, 결합력, 경도 등을 높여주며, 내수성을 향상시키기 위한 구성이다.
또한, 아스팔트 콘크리트의 점성과 연성을 향상시키며, 중분자 및 고분자량의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 결합하여 분자 사이의 인력을 향상시킴으로써 강도를 증진시키고, 섞임과 내열성을 증진시키는 역할을 하기 위한 구성이다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 유기 폴리머는 10~30중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 15~30중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
예컨대, 본 발명의 일 구현예에서 유기 폴리머는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 및 석유 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 유기 폴리머는 후술되는 프탈산염과 같은 안정제와 결합하여 탄성을 증진시킬 수 있으며, 실온에서 산, 알칼리, 산화제에 안정하고, 산성비, 염화칼슘 등 외부 염화물에 대한 변형을 억제시킬 수 있다.
이때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 유기 폴리머는 10~30중량% 포함되는 것이 바람직하며, 프탈산염은 1~6중량% 포함되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 유기 폴리머는 15~30중량% 포함되는 것이 보다 바람직하며, 프탈산염은 3~6중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 프탈산염은 다이부틸프탈레이트(Dibutyl Phthalate, DBP), 다이에틸프탈레이트(Diethyl Phthalate, DEP), 다이메틸프탈레이트(Dimethyl Phthalate, DMP), 및 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 천연 아스팔트는 일반적으로 사용되는 석유 아스팔트 대비 점착성이 매우 높고, 경화 시 경도가 높아 교통하중에 대한 저항성과 소성변형에 대한 저항성이 높일 수 있다.
이때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 천연 아스팔트는 1~5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 3~5중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
여기에서, 천연 아스팔트는 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 라텍스는 고온에서 아스팔트 콘크리트의 점도를 증진시키고, 신도(ductility)를 높이기 위한 구성이다.
이때, 아스팔트 콘크리트의 점도 감소는 소성 변형에 취약함으로 이어지며, 동절기 아스팔트 콘크리트의 유연성이 유지되어야 저온 균열을 방지할 수 있는데, 이는 신도와 관련된다. 이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 라텍스는 1~5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 3~5중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 황(S)은 아스팔트 콘크리트를 제조 시, 아스팔트와 개질 첨가제 간의 용해성을 높이고, 상(phase) 분리 현상을 저감시킬 수 있다.
이때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 황은 0.1~3중량% 가량 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 가소제는 내한성이 우수하여 저온에서의 균열 저항성을 향상시키는 역할을 한다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 가소제는 0.5~2중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 1~2중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
예컨대, 본 발명의 일 구현예에서 가소제는 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA), 다이옥틸세바케이트(Dioctyl Sebacate, DOS), 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP), 및 이소데실펠라고네이트(isodecyl pelargonate, IDP) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 방향족 포스페이트는 아스팔트 콘크리트를 제조 시, 저온에서의 내연성을 향상시켜 저온 균열에 대한 저항성을 증대시킬 수 있다.
이때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 방향족 포스페이트는 0.5~2중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 1~2중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
예컨대, 본 발명의 일 구현예에서 방향족 포스페이트는 트라이페닐포스페이트(Triphenyl Phosphate, TPP), 트라이크레실포스페이트(Tricresyl Phosphate, TCP), 레소르시놀 비스(다이페닐포스페이트)(Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate)), 및 비스페놀 A 비스(다이페닐포스페이트)(Bisphenol A Bis(Diphenyl Phosphate)) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 탄산칼슘(CaCO3)은 아스팔트 콘크리트의 저장 안정성을 높일 수 있으며, 아스팔트 콘크리트의 골재 피복 두께와 강도 증진에 기인한다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 탄산칼슘은 0.1~3중량% 가량 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체와, 프로세스 오일과, 석유 수지와, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC)과, 프탈산다이옥틸(Dioctyl Phthalate, DOP)과, 천연 아스팔트와, 점착제와, 라텍스와, 황(S)과, 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA)와, 트라이크레실포스페이트(Tricresyl Phosphate, TCP), 그리고 탄산칼슘를 포함하는 본 발명의 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는 이들을 용융 혼합한 후, 압출 성형에 의해 펠릿(pellet) 형태로 제조한 것일 수 있다.
이때, 펠릿 형태의 개질 첨가제를 제조 시 저압 조건에서 결합 강도를 높이기 위하여, 상기 혼합물에는 점착제가 2~7 중량% 정도 포함될 수 있다.
상기와 같이 혼합 조성을 이루는 본 발명의 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는 석유 아스팔트와의 혼합을 통해 고 내구성의 개질 아스팔트 및 개질 아스팔트 콘크리트로의 제조가 가능해진다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 개질 아스팔트 콘크리트 조성물은, 석유 아스팔트와 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 5 중량부 이상 및 15 중량부 미만이 혼합된 개질 아스팔트 및 골재를 포함한다.
먼저, 본 발명의 다른 구현예에서 개질 아스팔트는 석유 아스팔트 100 중량부와, 상기 석유 아스팔트 100 중량부에 대하여 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제가 5~20중량부 혼합되어 제조된 것으로서, 이와 같이 제조된 고 내구성의 개질 아스팔트는 고온에서의 변형과 저온에서의 균열에 대한 저항성이 매우 우수하고, 골재와 골재 간의 부착력을 극대화시킬 수 있다. 또한, 탄성이 매우 우수하여 장기 공용수명을 요하는 고 내구성의 개질 아스팔트 콘크리트에 사용될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 다른 구현예에서 개질 아스팔트는 3~15중량% 포함되는 것이 바람직하다.
여기에서, 석유 아스팔트는 스트레이트 아스팔트 및 블로운 아스팔트 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 구현예에서 골재는 85~97 중량% 가량 포함되는 것이 바람직하다.
이때, 골재는 13㎜, 10㎜, 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 65 내지 90 중량%와, 5㎜ 골재 5 내지 30 중량%와, 2.5㎜ 골재 2 내지 17 중량%, 그리고 채움재 3 내지 6 중량%가 혼합 조성을 이루는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 다른 구현예에 따른 개질 아스팔트 콘크리트 조성물을 활용한 개질 아스팔트 콘크리트는 고 내구성의 개질 아스팔트가 골재와 혼합되어 하나의 표층을 형성함으로써, 탄성력 증대에 따른 소음 저감 효과와 함께 소성 변형이 저감되는 효과가 있으며, 전단 저항성 증대, 골재 박리 방지 등으로 인하여 전체 두께를 줄이더라도 교통하중에 대한 저항성은 물론 장기 공용수명을 늘려주는 효과를 발현할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물은, 석유 아스팔트와 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 5 중량부 이상 및 15 중량부 미만이 혼합된 저소음 배수성 아스팔트 및 골재를 포함한다.
먼저, 본 발명의 또 다른 구현예에서 저소음 배수성 아스팔트는 석유 아스팔트 100 중량부와, 상기 석유 아스팔트 100 중량부에 대하여 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제가 15~20중량부 혼합되어 제조된 것으로서, 이와 같이 제조된 저소음 배수성 아스팔트는 고온에서의 변형과 저온에서의 균열에 대한 저항성이 매우 우수하고, 골재와 골재 간의 부착력을 극대화시킬 수 있다. 또한, 탄성이 매우 우수하여 공극률을 갖고 있는 저소음 배수성 개질 아스팔트 콘크리트에 사용될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 또 다른 구현예에서 저소음 배수성 아스팔트는 3~15중량% 포함되는 것이 바람직하다.
여기에서, 석유 아스팔트는 스트레이트 아스팔트 및 블로운 아스팔트 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 구현예에서 골재는 85~97 중량% 가량 포함되는 것이 바람직하다.
이 때, 골재는 13㎜, 10㎜, 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 65 내지 90 중량%와, 5㎜ 골재 5 내지 30 중량%와, 2.5㎜ 골재 2 내지 17 중량%, 그리고 채움재 3 내지 6 중량%가 혼합 조성을 이루는 것이 바람직하다.
한편, 저소음 배수성 개실 아스팔트에는 강도를 높이고 배수성을 높이기 위해 셀룰로오스화이버 3 내지 6중량%가 추가될 수 있다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물을 활용한 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트는 고 내구성의 개질 아스팔트가 골재와 혼합되어 하나의 표층을 형성함으로써, 탄성력 증대에 따른 소음 저감 효과와 함께 소성 변형이 저감되는 효과가 있으며, 전단 저항성 증대, 골재 박리 방지 등으로 인하여 전체 두께를 줄이더라도 교통하중에 대한 저항성은 물론 장기 공용수명을 늘려주는 효과를 발현할 수 있게 된다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1~3 및 비교예 1
* 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제의 제조
스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 45g, 아로마틱 오일 20g, 석유 수지 10g, 폴리염화비닐 10g, 프탈산다이옥틸 4g, 천연 아스팔트 3g, 점착제 5g, 라텍스 3g, 황 2g, 다이옥틸아디페이트 2g, 트라이크레실포스페이트 2g, 및 탄산칼슘 1g을 슈퍼믹서에서 1차 혼합한 후, 압출기에 넣어 용융 혼합하였다. 이후, 압출기를 통해 스트랜드(strand)로 토출한 다음, 냉각수를 통과하여 냉각된 스트랜드를 커터로 절단하여 지름 2~3㎜ 정도의 펠릿(pellet) 형태의 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제조하였다.
→ 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체: 스티렌 함량이 32중량%, 중량평균분자량이 180,000g/mol, 비닐 함량 36중량%인 고무 형태의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체
* 개질 아스팔트의 제조
석유 아스팔트와 앞서 제조된 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 아래 [표 1]과 같이 첨가하여 실시예 1~3 및 비교예 1에 따른 개질 아스팔트를 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
석유 아스팔트 100 중량부 100 중량부 100 중량부 100 중량부
개질 첨가제 6 중량부 12 중량부 15 중량부 -
* 아스팔트 콘크리트의 제조
앞서 제조된 실시예 1~3 및 비교예 1에 따른 개질 아스팔트 10 중량%에 13㎜, 10㎜, 8㎜ 골재 등이 혼합된 골재 90 중량%를 혼합하여 각각 실시예 1~3 및 비교예 1에 따른 아스팔트 콘크리트를 제조하였다.
비교예 2
기존 PG 등급이 PG 82-22인 아스팔트 콘크리트를 사용하였다.
실험예
실험예 1: 실시예 1~3 및 비교예 1의 비교
실시예 1~3 및 비교예 1에 따른 아스팔트 콘크리트에 대하여 PG(Performance Grade) 시험을 기준으로 고온 및 저온 물성 평가를 하였으며, 그 결과는 아래 [표 2]와 같다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
PG(Performance Grade) 76-22 82-34 82-22 64-22
PG 시험은 아스팔트 콘크리트의 성능을 구분하는 공용성 시험으로, 아스팔트 공용성 등급(Performance Grade, PG) 규격에 따라 구분되며, 구체적으로는 동적 전단 유량계(Dynamic Shear Rheometer, DSR)와 벤딩 빔 유량계(Bending Beam Rheometer) 등의 장비를 이용하여, 노화, 소성변형, 피로균열, 저온균열 등의 성능에 의해 구분될 수 있다. 아스팔트 공용성 등급은 'PG XX-YY'의 형태로 등급을 나타내며, 이때 XX는 최고 온도를 의미하고, -YY는 최저 온도를 의미한다. 예를 들면, PG 58-22는 예상되는 포장의 최고 사용온도가 58℃이고, 최저 사용온도가 -22℃임을 나타낸다.
아스팔트 콘크리트는 사용 중 고온에 노출 시 점성이 높게 되어 고온 소성이 발생하는 문제가 있고, 저온에서는 외부 충격에 의해 잘 깨지는 특성을 가지게 되어 저온 균열을 유발하는 문제가 있다. 이에, 고온 소성의 문제를 해소하기 위해서는 공용성 등급에서 최고 온도를 높이고, 저온 균열의 문제를 해소하기 위해서는 공용성 등급에서 최저 온도를 낮추어야 한다. 대표적인 도로포장용 아스팔트의 공용성 등급은 PG 64-22이다.
[표 2]를 참조하면, 실시예 1~3에 따른 아스팔트 콘크리트는 대표적인 도로포장용 아스팔트의 공용성 등급을 갖는 비교예 1에 따른 아스팔트 콘크리트와 비교할 때, 높은 고온 특성을 확보함은 물론 저온 물성 또한 적절하게 비슷한 수준으로 유지함을 알 수 있다.
실험예 2: 실시예 3 및 비교예 2의 비교
실시예 3 및 비교예 2에 따른 아스팔트 콘크리트에 대하여 박막 가열 시험(Rolling Thin Film Oven, RTFO) 전에는 DSR 및 Viscosity 평가를 하였고, RTFO 후에는 DSR 및 BBR 평가를 하였으며, 그 결과를 아래 [표 3]에 나타냈다.
온도 실시예 3 비교예 2
Viscosity 130℃ 5,875.0 6,238.0
150℃ 1,900.0 1,863.0
180℃ 637.5 562.5
DSR
(G*/sinδ≥1.0kPa)		 58℃ 12.3 16.9
64℃ 7.9 10.0
70℃ 5.7 5.4
76℃ 4.4 3.0
82℃ 4.0 2.1
RTFO aged
DSR
(G*/sinδ≥1.0kPa)		 58℃ 22.1 13.2
64℃ 13.1 8.5
70℃ 8.0 5.6
76℃ 5.0 3.8
82℃ 3.2 2.8
BBR
(S<300, m>0.3)		 S m S m
-6℃ 15.06 0.48 53.48 0.39
-12℃ 35.69 0.35 126.81 0.30
G*/sinδ: 아스팔트의 소성변형 저항성 관련 인자
[표 3]을 참조하면, 실시예 3에 따른 아스팔트 콘크리트는 비교예 2에 따른 아스팔트 콘크리트와 비교할 때, 고온에서 아스팔트 콘크리트 내 골재와 골재 간의 결합력이 좋고, 소성 변형에 대한 저항성이 우수하며, 저온에서도 적절한 탄성 및 소성을 유지하는 것을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

Claims (10)

  1. 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 40 내지 60 중량%;
    프로세스 오일 15 내지 25 중량%;
    폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 및 상기 스티렌-부타디엔-스티렌을 제외한 석유 수지 중 적어도 하나를 포함하는 유기 폴리머 10 내지 30 중량%;
    다이부틸프탈레이트(Dibutyl Phthalate, DBP), 다이에틸프탈레이트(Diethyl Phthalate, DEP), 다이메틸프탈레이트(Dimethyl Phthalate, DMP), 및 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 중 적어도 하나를 포함하는 프탈산염 1 내지 6 중량%;
    길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나를 포함하는 천연 아스팔트 1 내지 5 중량%;
    라텍스 1 내지 5 중량%;
    황(S) 0.1 내지 3 중량%;
    다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA), 다이옥틸세바케이트(Dioctyl Sebacate, DOS), 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP), 및 이소데실펠라고네이트(isodecyl pelargonate, IDP) 중 적어도 하나를 포함하는 가소제 0.5 내지 2 중량%;
    트라이페닐포스페이트(Triphenyl Phosphate, TPP), 트라이크레실포스페이트(Tricresyl Phosphate, TCP), 레소르시놀 비스(다이페닐포스페이트)(Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate)), 및 비스페놀 A 비스(다이페닐포스페이트)(Bisphenol A Bis(Diphenyl Phosphate)) 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 포스페이트 0.5 내지 2 중량%; 및
    탄산칼슘(CaCO3) 0.1 내지 3 중량%를 포함하는, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 석유 아스팔트 100 중량부와, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 5 중량부 이상 및 15 중량부 미만이 혼합된 개질 아스팔트 3 내지 15 중량%; 및
    골재 85 내지 97 중량%를 포함하되,
    상기 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는,
    스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 40 내지 60 중량%;
    프로세스 오일 15 내지 25 중량%;
    폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 및 상기 스티렌-부타디엔-스티렌을 제외한 석유 수지 중 적어도 하나를 포함하는 유기 폴리머 10 내지 30 중량%;
    다이부틸프탈레이트(Dibutyl Phthalate, DBP), 다이에틸프탈레이트(Diethyl Phthalate, DEP), 다이메틸프탈레이트(Dimethyl Phthalate, DMP), 및 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 중 적어도 하나를 포함하는 프탈산염 1 내지 6 중량%;
    길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나를 포함하는 천연 아스팔트 1 내지 5 중량%;
    라텍스 1 내지 5 중량%;
    황(S) 0.1 내지 3 중량%;
    다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA), 다이옥틸세바케이트(Dioctyl Sebacate, DOS), 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP), 및 이소데실펠라고네이트(isodecyl pelargonate, IDP) 중 적어도 하나를 포함하는 가소제 0.5 내지 2 중량%;
    트라이페닐포스페이트(Triphenyl Phosphate, TPP), 트라이크레실포스페이트(Tricresyl Phosphate, TCP), 레소르시놀 비스(다이페닐포스페이트)(Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate)), 및 비스페놀 A 비스(다이페닐포스페이트)(Bisphenol A Bis(Diphenyl Phosphate)) 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 포스페이트 0.5 내지 2 중량%; 및
    탄산칼슘(CaCO3) 0.1 내지 3 중량%를 포함하는, 개질 아스팔트 콘크리트 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 골재는 13㎜, 10㎜, 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 65 내지 90 중량%와, 5㎜ 골재 5 내지 30 중량%와, 2.5㎜ 골재 2 내지 17 중량%, 그리고 채움재 3 내지 6 중량%를 포함하는 것인, 개질 아스팔트 콘크리트 조성물.
  9. 석유 아스팔트 100 중량부와, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 15 내지 20 중량부가 혼합된 저소음 배수성 아스팔트 3 내지 15 중량%; 및
    골재 85 내지 97 중량%를 포함하되,
    상기 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는,
    스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 40 내지 60 중량%;
    프로세스 오일 15 내지 25 중량%;
    폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 및 상기 스티렌-부타디엔-스티렌을 제외한 석유 수지 중 적어도 하나를 포함하는 유기 폴리머 10 내지 30 중량%;
    다이부틸프탈레이트(Dibutyl Phthalate, DBP), 다이에틸프탈레이트(Diethyl Phthalate, DEP), 다이메틸프탈레이트(Dimethyl Phthalate, DMP), 및 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 중 적어도 하나를 포함하는 프탈산염 1 내지 6 중량%;
    길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나를 포함하는 천연 아스팔트 1 내지 5 중량%;
    라텍스 1 내지 5 중량%;
    황(S) 0.1 내지 3 중량%;
    다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA), 다이옥틸세바케이트(Dioctyl Sebacate, DOS), 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP), 및 이소데실펠라고네이트(isodecyl pelargonate, IDP) 중 적어도 하나를 포함하는 가소제 0.5 내지 2 중량%;
    트라이페닐포스페이트(Triphenyl Phosphate, TPP), 트라이크레실포스페이트(Tricresyl Phosphate, TCP), 레소르시놀 비스(다이페닐포스페이트)(Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate)), 및 비스페놀 A 비스(다이페닐포스페이트)(Bisphenol A Bis(Diphenyl Phosphate)) 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 포스페이트 0.5 내지 2 중량%; 및
    탄산칼슘(CaCO3) 0.1 내지 3 중량%를 포함하는, 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 골재는 13㎜, 10㎜, 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 65 내지 90 중량%와, 5㎜ 골재 5 내지 30 중량%와, 2.5㎜ 골재 2 내지 17 중량%, 그리고 채움재 3 내지 6 중량%를 포함하는 것인, 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 조성물.
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