KR101959707B1 - 현장 상온 재생 아스팔트 시공방법 및 혼합물 제조 방법 - Google Patents

현장 상온 재생 아스팔트 시공방법 및 혼합물 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노화된 아스팔트 표층에 상온 수분반응형 첨가제 및 재생첨가제를 포함하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 도포한 후 표층을 노면절삭기로 절삭하여 상온에서 절삭된 폐아스팔트 골재를 현장에서 혼합, 포설 및 다짐하여 포장한 후 개질 아스팔트 포장을 덧씌우기 하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 시공방법 및 현장 상온 재생 아스팔트 바인더, 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.

Description

현장 상온 재생 아스팔트 시공방법 및 혼합물 제조 방법 {On-site low temperature recycled asphalt paving method}
본 발명은 노화된 아스팔트 표층에 상온 수분반응형 첨가제 및 재생첨가제를 포함하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 도포한 후 표층을 노면절삭기로 절삭하여 상온에서 절삭된 폐아스팔트 골재를 현장에서 혼합, 포설 및 다짐하여 포장한 후 개질 아스팔트 포장을 덧씌우기 하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법 및 이에 이용되는 현장 상온 재생 아스팔트 바인더 및 혼합물에 관한 것이다.
국내의 도로는 도로 증가율에 비하여 교통량이 급속도로 증가함에 따라, 포장의 조기파손 등을 초래하고 있다. 이러한 도로 파손으로 인하여 지출되는 포장유지보수 비용은 계속하여 증가하고 있다. 또한, 국내 도로의 포장은 90% 이상이 아스팔트 콘크리트 포장이나, 아스팔트 콘크리트 포장도로는 급속한 교통량의 증가로 인하여 소성변형과 균열 등으로 공용수명을 다하지 못하고 파손으로 인해 유지보수비가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 아스팔트 콘크리트 포장의 유지보수공법으로는 덧씌우기 공법과 절삭 덧씌우기 공법이 있는바, 과거에 주로 채택하여온 덧씌우기 공법은 시공할 때마다 덧씌우기 두께만큼 노면이 상승하여 차량통과 높이 제한에 따른 사고의 위험이 있고, 배수구조물의 기능저하, 도로면 경계석, 맨홀 등과의 높이 유지에 따른 문제와 주변 구조물과의 높이 차이, 불필요한 길 어깨까지 덧씌우기 하여야 하는 점 등의 문제점이 있었고, 최근에 많이 사용되는 절삭 덧씌우기 공법은 기존노면을 절삭한 후 덧씌우는 방법으로 덧씌우기 공법 대부분의 문제점을 해결할 수 있었으나, 절삭 및 재시공에 막대한 공사비가 소요되고 그 결과물로 발생하는 폐아스팔트 콘크리트의 처리방법이 환경문제로 대두되고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내외에서 재생 아스팔트를 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 플랜트 가열 재생 아스팔트 포장공법과 현장 가열 재생 아스팔트 포장공법이 활용되고 있다.
플랜트 가열 재생 아스팔트 포장공법은 폐아스팔트 골재를 플랜트로 이송하여 신골재와 함께 가열하여 재생 아스팔트 혼합물을 생산 및 시공하는 방식이며, 현장 가열 재생 아스팔트 포장공법은 노후한 아스팔트 표층을 가열한 후 절삭하여 현장에서 별도의 장치를 포함하는 장비를 사용하여 신골재와 혼합하고 재가열하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 생산 및 포설하는 포장공법이다.
기존의 재생 아스팔트 포장공법은 가열을 통해 재생아스팔트 혼합물을 생산함으로 인해 시공비용이 증가할 뿐만 아니라 가열과정에서 아스팔트의 산화에 따른 노화가 빠르게 진행되며, 가열로 인하여 유해가스와 이산화탄소가 발생하는 등의 문제점을 드러낸다.
특히 현장 가열 재생 아스팔트 포장 공법은 처리가 필요한 노후 아스팔트 포장면 위에서 가스를 사용하여 철망을 가열하고 철망의 복사열로 아스팔트 노면을 고온으로 가열하기 때문에 연료 소모량이 큰 것은 물론이고 노면의 높은 온도에 의해 표면 아스팔트가 산화되며, 노면 가열시 작업자들은 연기 및 유해가스 배출에 상시 노출되어 있다. 또한, 아스팔트 현장 재생을 위한 가열장치, 이송장치, 혼합장치 및 배출장치 등 장비의 구성요소가 많아 대규모 설비에 따른 현장 통제 및 작동이 어려우며 특히 노면 가열에 따른 작업시간이 길기 때문에 1일 시공량이 크게 감소하여 시공 및 경제적 측면에서 불리하다.
특허 제0623007호는 현장가열 표층재생 아스팔트 포장공법에 관한 것으로서, 파손된 도로의 표면을 가열하고 절삭하여 발생된 폐아스팔트 혼합물에 재생첨가제와 신재 아스팔트 혼합물을 혼합하여 도로에 포설, 다짐함으로써, 포장품질의 향상은 물론, 폐아스팔트 혼합물로 인한 환경문제를 해결하고 시공비용을 절감할 수 있는 포장공법이 명시되어 있다.
특허 제1299459호는 직간접 가열방식 혼합믹서를 이용한 현장가열 아스팔트 표층 재생 시스템에 관한 것으로서, 열풍을 이용하여 노면을 30 ~ 80℃로 가열하고, 가열시 발생한 연기 및 습기는 그 내부 열풍으로 제거함과 동시에 상기 열풍을 순환시켜 재사용하는 열순환식 아스팔트 노면 가열장치; 가열된 노면을 절삭 및 파쇄하는 노면 파쇄기; 열풍이 이동하는 공간이 형성된 외측챔버와, 이 외측챔버 내부에 구획 형성되어 상기 열순환식 아스팔트 노면 가열장치를 통과시킨 신골재와 절삭된 노면에 포함된 폐골재가 혼합된 혼합골재를 공급받는 내측챔버를 포함하되, 상기 열풍은 상기 외측챔버를 이동하면서 혼합골재를 간접 가열하고 상기 내측챔버로 유도되어 상기 혼합골재를 직접 가열하며 다시 상기 외측챔버로 유도되어 재활용되는 직간접 가열방식 혼합믹서에 관한 공법이 명시되어 있다.
특허 제1587111호에는 현장 표층 재생 아스팔트 포장 장치로서 아스팔트 플랜트에서 생산된 아스팔트 혼합물을 사용하지 않고, 차량에 탑재된 골재와 아스팔트 원재료를 사용하며, 신규골재를 가열하기 위한 별도의 가열 설비 없이 노후 아스팔트 포장의 아스팔트 표층 가열시에 사용하는 가열판을 사용하여 아스팔트 표층 및 신규골재를 가열 및 혼합할 수 있고, 이에 따라 노후 아스팔트 포장의 아스팔트 표층을 현장에서 신규골재와 함께 가열함으로써 아스팔트 표층 상부의 가열과정에서의 열화를 낮추어 재활용 아스팔트 포장의 내구성을 확보하고, 경제적으로 재활용할 수 있으며, 또한, 신규골재를 공급할 수 있는 골재호퍼 및 신규골재를 포설할 수 있는 골재 포설기를 차량에 탑재함으로써 아스팔트 포장을 간편하게 보수할 수 있는, 현장의 아스팔트 표층을 재활용하는 아스팔트 포장 장치 및 그 방법이 제시되어 있다.
특허 제1861303호는 현장가열 아스팔트 재생장치 및 이를 이용한 포장공법에 관한 것으로서, 프리히터부와 재생부로 구비된 현장가열 아스팔트 재생장치에 있어서, 상기 프리히터부는 구동부에 연결되는 구동휠을 갖는 일측 지지프레임과; 상기 일측 지지프레임의 상부에 연료탱크를 갖는 연료 공급부; 및 상기 일측 지지프레임의 하부에 구비된 점화노즐부로 구비되어 상기 연료공급부로부터 점화노즐부로 공급된 연료가 점화되어 아스팔트 노면이 가열되어 연화되게 구비되고, 상기 재생부는 종동휠을 갖는 타측 지지프레임과; 상기 타측 지지프레임의 상부에 구비된 재생첨가제가 투입되는 재생탱크; 및 상기 재생탱크의 일측 하부로 위치된 타측 지지프레임 하부에 구비된 노면제거부로 구성되어 가열 연화된 노면을 긁어 상기 재생탱크의 투입구로 공급되어 재생첨가재와 혼합된 재생아스팔트를 얻고, 재생아스팔트가 상기 재생탱크의 타측으로 구비된 배출구로 배출되게 구성됨을 특징으로 하는 공법에 대하여 기재되어 있다.
상기 현장 가열 재생아스팔트 공법은 노면 고온 가열로 인한 노후 아스팔트 표면 아스팔트의 산화, 현장 가열 방식에 따른 유해가스 배출, 복잡한 시공 방식으로 인한 시공성 및 경제성 저하 등의 문제점을 내포하고 있다.
특허 제0623007호 "현장가열 표층재생 아스팔트 포장공법" (2006.9.18. 공고) 특허 제1299459호 "직간접 가열방식 혼합믹서 및 이를 이용한 현장가열 아스팔트 표증 재생 시스템" (2013.08.29. 공고) 특허 제1587111호 "현장의 아스팔트 표층을 재활용하는 아스팔트 포장 장치 및 그 방법" (2016.01.20. 공고) 특허 제1861303호 "현장가열 아스팔트 재생장치 및 이를 이용한 포장공법" (2018.06.29. 공고)
본 발명은 기존 현장 가열 재생 아스팔트 포장공법에서 노면 가열에 의한 표층 아스팔트 표면의 산화, 유해가스 배출, 대규모 시공 장비 소요 및 복잡한 시공 공정 등의 문제를 해결하기 위하여, 현장 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 현장 상온 개질 재생 아스팔트 포장공법을 제공하려는 것이다.
본 발명에 따르면, 노후한 아스팔트 포장 표면 절삭 시공 전 표층 표면에 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 도포하여 노면 절삭기로 절삭된 폐아스팔트 골재가 현장 상온 개질 아스팔트 바인더와 혼합되어 현장 상온 개질 아스팔트 혼합물이 생성되며, 생성된 상온 개질 아스팔트 혼합물을 포설 및 다짐하여 포장한 후 개질 아스팔트 포장을 덧씌우기하여 현장 상온 재생 아스팔트 포장이 완료된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법은 노후한 아스팔트 포장도로에서 시료를 채취하고 분석하여 재생 아스팔트 혼합물의 조성 및 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 설계 및 제조하는 단계(S1)와; 제조된 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 노후한 표층 아스팔트 표면에 도포하는 단계(S2)와; 현장 상온 개질 아스팔트 바인더가 도포된 표층을 일정 깊이, 통상 5~8㎝의 깊이로 절삭하는 단계(S3)와; 현장 상온 개질 재생 아스팔트 바인더와 절삭된 폐아스팔트 골재를 교반하여 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물을 형성하는 단계(S4)와; 형성된 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물에서 적정 입도, 예컨대 13mm 또는 19mm 이하의 입도를 선별하고 2차 교반하는 단계(S5)와; 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물을 포설 및 다짐하여 기층 또는 중간층을 형성하는 단계(S6); 및 현장 상온 재생 아스팔트 포장 상부에 개질 아스팔트 덧씌우기로 표층을 형성하는 단계(S7)를 포함하여 이루어진다.
이하 도면 등을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 구성을 좀 더 자세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법의 공정도로서, 노후 아스팔트 포장과 현장 상온 개질 아스팔트 바인더와의 배합설계(S1), 노후 아스팔트 포장면에 상온 개질 아스팔트 바인더 도포(S2), 노면 절삭(S3), 절삭된 폐아스팔트와 상온 개질 아스팔트 바인더의 혼합(S4), 상온 개질 아스팔트 혼합물의 체가름(S5), 현장 상온 개질 아스팔트 혼합물의 포설 및 다짐(S6), 현장 상온 재생 아스팔트 포장 상부에 개질 아스팔트 혼합물을 포설하여 표층을 형성하는 단계(S7) 및 교통개방(S8)으로 구성된다.
시공이 계획된 노후 아스팔트 포장의 폐아스팔트를 이용하기 위하여 사전에 폐아스팔트 골재의 구재 아스팔트 함량, 수분율 및 입도 등을 분석하고, 현장 상온 개질 아스팔트 바인더 첨가량을 결정하기 위한 사전 배합설계 및 실내시험을 실시한다.
폐아스팔트 골재와 상온 개질 아스팔트 바인더의 첨가량에 따른 마샬안정도 시험을 실시하고 마샬안정도, 공극율 및 플로우 등의 시험을 실시하며 현장 상온 개질 아스팔트 혼합물의 품질기준을 만족하는 범위에서 최적의 현장 상온 개질 아스팔트 바인더 첨가량을 결정하여 현장 적용을 위한 현장 상온 개질 아스팔트 혼합물 배합설계 표를 작성한다(S1).
현장 상온 개질 아스팔트 바인더의 첨가량을 결정한 후 절삭이 예정된 노후 아스팔트 포장 표면에 상온 개질 아스팔트 바인더를 도포한다. 현장 상온 개질 아스팔트 바인더의 도포량은 설계된 첨가량에 대하여 절삭 포장 두께를 고려하여 결정하며 인력 또는 디스트리뷰터 장비에 의해 전면적에 걸쳐 도포한다(S2).
상온 개질 아스팔트 바인더가 도포된 노후 아스팔트 포장을 노면 절삭기로 절삭하며, 포장 두께를 고려하여 설계된 상온 개질 아스팔트 바인더 함량이 유지될 수 있도록 일정한 포장두께로 절삭한다(S3). 절삭 두께는 경우에 따라 다르나, 통상 5~8mm 깊이로 절삭한다.
노면 절삭에 의해 생기는 폐아스팔트 골재와 현장 상온 개질 아스팔트 바인더가 충분히 혼합될 수 있도록 일정한 속도로 노면을 절삭하며, 노면 절삭기 커터 내부에서 폐아스팔트 골재와 상온 개질 아스팔트 바인더를 혼합하여 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물을 생산한다(S4).
생산된 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물은 입도가 지나치게 큰 골재를 포함할 수 있기 때문에 피니셔로 이동하기 전 스크린을 통과시켜 적정 입도의 혼합물을 선별한다. 통상 25mm 이하의 스크린을 통과시키는 것이 바람직하다. 이렇게 적정 최대크기 이하의 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물을 선별한다(S5).
최대 크기 이하 골재를 가지는 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물을 확보하고 2차 교반하기 위하여 S4 단계에서 생산된 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물을 호퍼가 부착된 이동식 스크류를 거친 후 피니셔로 이동하게 된다. 호퍼가 부착된 이동식 스크류는 도 2와 같은 형태이다. 도 2의 호퍼는 절삭기에서 절삭된 폐아스팔트에 현장 재생 상온 아스팔트 바인더가 혼합된 현장 재생 아스팔트 혼합물 중 적정 입도 이상의 골재를 제거하기 위하여 적용된다.
상기 호퍼에는 중간에 체(screen) 및 진동장치(vibrator)를 설치하여 적정 골재 크기 이상의 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물을 제거한다.
체를 통과한 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물은 호퍼 하부에 설치된 스크류로 이동하게 되며, 스크류는 1차 혼합과 2차 혼합을 통하여 상온 재생 아스팔트 혼합물의 혼합과 이동이 원활하게 될 수 있도록 두 개 이상의 스크류를 연결할 수 있다.
호퍼 및 스크류를 통과한 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물은 포설을 위하여 피니셔 호퍼에 적재되며 가열 없이 상온에서 포설 및 다짐을 실시한다(S6).
필요에 따라 현장 상온 개질 재생 아스팔트 포장 상부에 개질 아스팔트로 표층을 형성할 수 있다(S7). 표층은 통상의 표층 두께로 형성할 수 있고, 1~2cm의 박층을 형성할 수도 있다. 상기 상부에 포설하는 개질 아스팔트에는 안료를 더하여 포장도로에 색상을 부여할 수 있다.
상기와 같은 순서에 의하여 시공된 현장 상온 개질 재생 아스팔트 포장은 교통개방을 위하여 포장면을 식힐 필요가 없기 때문에 다짐 완료 후 즉시 교통을 개방한다(S8).
상기 현장 상온 재생 아스팔트 포장은 노면절삭부재, 아스팔트 바인더 도포부재, 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물 제조 시 일정 크기 이상의 입도를 가지는 골재를 현장에서 선별하기 위한 체와 진동기를 포함하는 호퍼 및 스크류를 포함하는 이동부재를 포함하며 가열부재를 포함하지 않는 현장 상온 재생 아스팔트 포장장치를 이용하여 수행한다.
또한, 현장 상온 개질 재생 아스팔트 포장 상부에 개질 아스팔트로 표층을 형성하는 경우에는 복층 포설장비(inline paver)를 사용하여 포장할 수 있다.
현장 상온 개질 아스팔트 바인더는 노후 아스팔트 포장 절삭시 약 6% 이내의 수분을 포함하기 때문에 현장 상온 아스팔트 혼합물 제조시 상온 아스팔트의 안정도 및 박리저항성 등이 크게 저하될 뿐만 아니라 초기 강도 발현이 지연된다. 그런데 본 발명자들은 절삭시 발생한 수분을 이용함으로써 상온에서 강도 발현 및 경화 특성을 가지는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 제조하여 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법에 적용할 수 있었다. 본 발명에서는 현장에서 상온 방식으로 절삭, 혼합 및 포설하여 시공되는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법에 적용하기 위하여 절삭시 발생하는 약 6% 이내의 수분과의 반응에 의해 상온에서 강도를 발현할 수 있도록 상온 반응형 첨가제를 사용하였다. 본 발명의 상온 반응형 첨가제는 3개 이상의 이중결합을 가지는 불포화지방산으로, 좀 더 구체적으로는 물에 녹지 않는 리놀렌산을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상온 반응형 첨가제로서 톨오일 및 아마인유 중 선택된 1종 이상의 리놀렌산을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서는 절삭시 발생하는 수분에 대한 초기 경화성 및 안정도를 확보하기 위한 수분경화형 강도개선제를 사용하였다. 본 발명의 수분경화형 강도개선제로는 유기성과 무기성 특성을 동시에 가지는 실리콘(Silicone) 오일을 사용하였다. 특히 실리콘 오일은 수분과 접촉하여 경화성을 가지며, 실리콘 오일은 공기 중에서 산화에 대하여 안정하며, 내한성이 우수하여 -40~-50℃에서도 유동성을 유지할 수 있다.
본 발명은 수분경화형 강도개선제로서 실리콘 오일이 디메틸실리콘 오일 및 메틸페닐실리콘 오일 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
현장 상온 개질 재생 아스팔트는 폐아스팔트 골재의 노후 아스팔트에 의해 아스팔트 본연의 연성 특성이 상실되어 있기 때문에 재생첨가제 외에 아스팔트 혼합물에 연성 특성을 부여할 필요가 있다. 특히 노후 포장 절삭시 발생하는 수분에 의해 경화성을 가지며 상온 아스팔트 바인더를 제조하기 위한 액상 상태를 유지할 수 있는 수분경화형 연성 개질재가 필요하다.
본 발명의 수분경화형 연성 개질재로서 축합형 액상 실리콘 고무를 사용하였다. 축합형 액상 실리콘 고무는 상온에서 액상 상태를 유지하며 수분에 의해 분해 및 축합 반응으로 경화되어 고무 탄성체를 형성한다.
본 발명은 수분경화형 연성 개질재로서 축합형 액상 실리콘 고무는 상용화된 RTV-1(Room Temperature Vulcanization, 상온 경화형) 또는 RTV-2 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
노후 포장 절삭 전 배합 설계된 현장 상온 개질 아스팔트 바인더의 함량이 포장면에 일정하게 도포될 수 있도록 하기 위해서는 상온 아스팔트 바인더의 점도를 높이는 것이 필요하다. 상온 아스팔트 바인더의 점도가 1,000CP 이하인 경우에는 유동성이 너무 커서 일정 두께 이상의 도포를 할 수 없으며, 상온 아스팔트 바인더의 점도가 15,000CP 이상인 경우에는 유동성이 너무 낮아 작업성이 현저히 저하된다. 따라서 상온 아스팔트 바인더의 점도를 1,000~15,000CP로 유지하기 위한 증점제가 필요하다. 본 발명의 증점제로는 절삭 시공시 발생하는 수분에 대한 저항성을 확보할 수 있도록 내수성이 우수한 우레탄회합형 증점제를 사용하였다. 우레탄회합형 증점제는 각 에멀젼 입자를 우레탄들이 서로 연결한 구조로서 소수기가 에멀젼 입자에 붙어 있으며 소수기 사이에 친수기가 있는 형태를 가진다. 우레탄회합형 증점제는 물을 증점시키는 방식이 아니기 때문에 알카리스웰러블형(Alkaliswellable type) 또는 셀룰로오스형(Cellouse type)에 비하여 내수성이 월등히 뛰어나다.
본 발명은 증점제로서 상용화된 제품인 UH-756VF 또는 TH-1002 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법은 현장 가열 재생 아스팔트 포장공법과는 달리 가열 없이 상온에서 절삭, 혼합 및 포설되기 때문에 절삭시 발생하는 수분을 처리하는 것이 매우 중요하다. 본 발명에서는 수분과의 반응에 의해 경화 특성을 나타내는 상온 반응형 첨가제의 반응 개시 및 경화 특성을 개선하기 위한 상온 반응 촉매제를 사용하였다. 본 발명의 상온 반응 개시 및 촉매제로는 분말형 수산화나트륨과 무기 채움재를 0.5:2의 비율로 혼합하여 사용하였다.
본 발명은 무기 채움재로서 시멘트, 석회, 고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 무기 안료 중 선택된 1종 이상을 포함함을 특징으로 하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
본 발명은 노후 아스팔트 포장의 절삭 후 폐아스팔트 골재를 피복하고 있는 노화 아스팔트의 기능 회복을 위하여 재생첨가제를 사용하였다.
본 발명은 재생첨가제로서 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더에 관한 것이다.
본 발명의 현장 상온 개질 아스팔트 바인더는
가) 아스팔트 5~15중량%;
나) 상온 반응형 첨가제 15~30중량%:
다) 수분경화형 강도개선제 3~10중량%;
라) 수분경화형 연성개질재 2~10중량%;
마) 증점제 2~10중량%;
바) 상온 반응 개시 및 촉매제 15~30중량%; 및
사) 재생첨가제 15~30중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 노후한 아스팔트 포장의 유지보수를 위하여 현장에서 절삭된 폐아스팔트에 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 혼합하여 열을 가하지 않고 현장에서 혼합, 포설 및 다짐하여 시공할 수 있는 현장 상온 개질 아스팔트 바인더, 이를 이용한 아스팔트 혼합물 및 이를 이용한 현장 상온 아스팔트 포장공법에 관한 것이다.
기존 현장 재생 아스팔트 포장 공법은 노후한 아스팔트 포장 표면을 250℃ 이상의 높은 온도로 가열하여 절삭한 후 신아스팔트 혼합물과 혼합하여 재가열하여 가열 아스팔트 혼합물을 생산, 포설 및 다짐하는 방식으로 높은 온도로 인해 폐아스팔트의 구재 아스팔트가 산화되어 아스팔트 특성을 잃게 되는 단점이 있다.
반면, 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법은 상온 노면 절삭에 의한 현장 상온 개질 재생 아스팔트 바인더와 폐아스팔트의 상온 혼합 및 다짐 방식으로 폐아스팔트를 피복하고 있는 구재 아스팔트가 산화되지 않고 재생첨가제와 상온 개질 아스팔트 바인더 특성에 의해 구재 아스팔트에 아스팔트의 연성 특성을 부여함으로써 아스팔트 포장 본연의 특성을 나타낸다.
또한, 기존 현장 가열 재생 아스팔트 포장공법은 현장에서 가열에 의한 노면 절삭, 가열에 의한 혼합 및 가열 신아스팔트의 사용으로 유해가스 배출 등 현장에환경 유해 요소가 항시 발생한다.
반면, 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법은 상온 노면 절삭, 상온 혼합 및 다짐 방식으로 현장에서 유해가스 배출이 없는 친환경 포장 공법이다.
또한, 기존 현장 가열 재생 아스팔트 포장공법은 절삭 및 혼합을 위해 높은 온도에서 오랜 시간 가열해야 하기 때문에 1일 시공량 및 작업성이 크게 저하될 뿐만 아니라 연료비, 소요 작업장비의 대형화에 따른 작업인력 증가 및 낮은 시공성으로 공사비가 크게 증가하는 단점이 있다.
반면, 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법은 가열 없이 상온에서 빠른 노면 절삭, 혼합 및 다짐으로 간편하고 우수한 시공성으로 1일 시공량이 증가하고 기존 아스팔트 포장과 동일한 시공장비 및 방식으로 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법의 공정도이다.
도 2는 호퍼가 부착된 이동식 스크류이다.
도 3은 체 및 진동기를 포함하는 호퍼이다.
도 4는 호퍼가 부착된 이동식 스크류이다.
도 5는 1차 혼합 및 2차 혼합 스크류이다.
아래에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 실시예의 기재에만 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
<현장 상온 개질 아스팔트 바인더 제조>
석유 아스팔트 5~15중량%를 160~170℃로 가열하고, 가열된 석유 아스팔트에 상온 반응형 첨가제 15~30중량%, 수분경화형 강도개선제 3~10중량%, 수분경화형 연성개질재 2~10중량%를 첨가하여 160~170℃ 온도로 배치 플랜트에서 1시간 이상 교반하였다. 이렇게 얻은 상기 혼합물에 증점제 2~10중량%, 상온 반응 개시 및 촉매제 15~30중량% 및 재생 첨가제 15~30중량%를 첨가하여 160~170℃ 온도에서 3시간 이상 교반한 후 냉각하여 현장 상온 개질 재생 아스팔트 바인더를 제조하였다.
<현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물 제조>
상온 반응형 첨가제를 포함하는 상기 현장 상온 재생 아스팔트 바인더 4중량% 또는 5중량%, 폐아스팔트 골재 100중량%를 혼합하여 상온에서 생산되는 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다. 아래에 구체적인 실시예 1, 2가 기재되어 있다.
아래 표 1은 상기 본 발명의 현장 상온 개질 재생 아스팔트 바인더(실시예)와 상온 아스팔트 바인더를 사용한 아스팔트 혼합물의 조성비(비교예)를 나타낸다. 사용된 폐아스팔트 골재는 현장에서 절삭된 노후 아스팔트 골재를 재현하기 위해 함수율 5%의 골재를 사용하였다.
　구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
현장 상온
개질 재생
아스팔트 		바인더 4% 5% - -
폐아스팔트 골재 96 95 - -
상온 아스팔트 바인더 바인더 - - 4% 5%
폐아스팔트 골재 - - 96 95
본 발명에서 현장 상온 개질 아스팔트 바인더가 3.5중량% 미만인 경우에는 본 바인더의 기능을 충분히 발휘하기 어렵고, 8중량% 범위를 초과하는 경우 과도한 유동성으로 혼합물 제조시 아스팔트 바인더의 드레인에 의해 품질이 저하된다.
아래 표 2는 본 발명의 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 사용한 아스팔트 혼합물의 마샬안정도 시험결과를 나타낸다.
항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
마샬안정도(N) 10,340 11,230 1,960 2,230
플로우(1/100cm) 33 29 27 32
공극율(%) 5.4 4.9 9.5 8.9
동적안정도(회/mm) 3,370 3,440 180 248
상기 표 2의 시험 결과로부터 본 발명의 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 사용한 경우 국내의 가열 아스팔트 혼합물의 마샬안정도 기준을 크게 상회하는 결과를 나타냈으며, 특히 동적안정도에서 기존 상온 아스팔트계(비교예 1 및 비교예 2)에 비하여 현저히 높은 수준을 나타내어 아스팔트 포장재로서 매우 적합한 것으로 판단된다.
현장 상온 개질 아스팔트 바인더는 절삭시 발생되는 수분에 의한 품질 저하를 방지하기 위하여 수분에 대한 경화성을 가지는 첨가제를 사용하여 마샬안정도 및 동적안정도가 높게 나타났다. 반면, 기존 상온 아스팔트 바인더는 함수율이 5%인 폐아스팔트 골재를 사용함으로써 수분에 의한 안정성 저하로 인하여 마샬안정도 및 동적안정도가 현저히 감소하는 것으로 나타났다.

Claims (19)

  1. 가) 시공 대상 노후 아스팔트 포장도로의 시료를 채취 및 분석하여 현장 상온 개질 아스팔트 바인더의 조성을 설계하고 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 제조하는 단계와;
    나) 설계에 따라 제조된 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 시공 대상 노후 아스팔트 포장도로 노면에 도포하는 단계와;
    다) 현장 상온 개질 아스팔트 바인더가 도포된 노면을 일정 깊이로 절삭하는 단계와;
    라) 노면 절삭시 생성되는 폐아스팔트 골재와 현장 상온 개질 아스팔트 바인더를 노면 절삭기에서 곧바로 혼합하여 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물을 형성하는 단계; 및
    마) 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물을 포설 및 다짐하는 단계;를 포함하며, 상기 나) 내지 마) 단계는 열을 가하지 않고 수행하되,
    상기 현장 상온 개질 아스팔트 바인더는 점도가 1,000~15,000CP이며,
    ㄱ) 아스팔트 5~15중량%;
    ㄴ) 노면 절삭시 발생하는 수분과 반응하여 상온에서 강도를 발현할 수 있도록 하는 상온 반응형 첨가제 15~30중량%:
    ㄷ) 수분경화형 강도개선제 3~10중량%;
    ㄹ) 수분경화형 연성개질재 2~10중량%;
    ㅁ) 증점제 2~10중량%;
    ㅂ) 상온 반응 개시 및 촉매제 15~30중량%; 및
    ㅅ) 재생 첨가제 15~30중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 ㄴ) 상온 반응형 첨가제로서 3개 이상의 이중결합을 갖는 불포화지방산인 리놀렌산을 선택하고,
    상기 ㄷ) 수분경화형 강도개선제로서 실리콘 오일을 선택하며,
    상기 ㄹ) 수분경화형 연성개질재로서 축합형 액상 고무를 선택하고,
    상기 ㅁ) 증점제로서 우레탄회합형 증점제를 선택하며,
    상기 ㅂ) 상온 반응 개시 및 촉매제로서 분말형 수산화나트륨을 포함하며,
    상기 ㅅ) 재생 첨가제로서 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 1종 이상을 선택함을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 현장 상온 재생 아스팔트 포장은 노면절삭부재, 아스팔트 바인더 도포부재, 현장 상온 개질 재생 아스팔트 혼합물 제조 시 일정 크기 이상의 입도를 가지는 골재를 현장에서 선별하기 위한 체와 진동기를 포함하는 호퍼 및 스크류를 포함하는 이동부재를 포함하며 가열부재를 포함하지 않는 현장 상온 재생 아스팔트 포장장치를 이용하여 수행함을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 라) 단계 이후 마) 단계 이전 현장 상온 개질 아스팔트 혼합물 중 일정 입도를 가지는 혼합물을 선별하는 단계;가 부가됨을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 마) 단계 이후
    바) 현장 상온 재생 아스팔트 포설 및 다짐 후 상부에 아스팔트 혼합물을 포설하여 표층을 형성하는 단계;가 부가됨을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 바)의 상부에 포설하는 아스팔트 혼합물은 개질 아스팔트 혼합물임을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 바)의 표층은 1~2cm의 박층으로 형성함을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 바)의 표층은 칼라 아스팔트 혼합물로 형성함을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 포장은 복층 포설장비(inline paver)를 사용하여 포설하는 것을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 포장공법.
  10. ㄱ) 아스팔트 5~15중량%;
    ㄴ) 노면 절삭시 발생하는 수분과 반응하여 상온에서 강도를 발현할 수 있도록 하는 상온 반응형 첨가제로서 3개 이상의 이중결합을 갖는 불포화지방산인 리놀렌산 15~30중량%:
    ㄷ) 수분경화형 강도개선제로서 실리콘 오일 3~10중량%;
    ㄹ) 수분경화형 연성개질재로서 축합형 액상 고무 2~10중량%;
    ㅁ) 증점제로서 우레탄회합형 증점제 2~10중량%;
    ㅂ) 분말형 수산화나트륨을 포함하는 상온 반응 개시 및 촉매제 15~30중량%; 및
    ㅅ) 재생 첨가제로서 파라핀유, 나프텐유, 아로마틱 오일, 천연 오일 및 광물질 오일 중 선택된 1종 이상을 15~30중량%;를 포함하며, 현장에서 가열장치 없이 상온 재생 아스팔트 포장이 가능한 현장 상온 재생 아스팔트 바인더.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 현장 상온 재생 아스팔트 바인더는 점도가 1,000~15,000CP임을 특징으로 하는 현장 상온 재생 아스팔트 바인더.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11의 현장 상온 재생 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 생성되는, 현장에서 가열장치 없이 상온 재생 아스팔트 포장이 가능한 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물.
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