KR102005939B1 - 고탄성 개질아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이의 제조방법 - Google Patents

고탄성 개질아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존 아스팔트 혼합물 보다 적용 온도 범위가 넓고 소성변형 저항성, 피로균열 저항성을 개선하고, 온도균열 저항 및 Top-Down균열을 억제함으로써 도로포장 수명을 연장하는 목적으로 사용되는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 및 이를 이용한 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 산화 그래핀(Graphene oxide, GO) 0.1 내지 1 중량부, 연화제 10 내지 30중량부, 열가소성 탄성체(TPE) 20 내지 80중량부, 석유수지 50 내지 200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제조된 아스팔트 개질제는 아스팔트 바인더, 골재, 필러와 함께 아스팔트 콘크리트 믹서에 계량 투입하여 제조되는 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물은 아스팔트 바인더를 개질시키기 위해 나노물질인 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)을 적용함으로써 아스팔트 콘크리트 혼합물의 기계적 성능과 내구성을 확보하여 도로포장의 수명연장에 기여할 수 있다.

Description

고탄성 개질아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이의 제조방법{Highly elastic modified asphalt concrete mixture and manufacturing the same}
본 발명은 고탄성 개질아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개질아스팔트에 나노물질인 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)을 분산시킴으로써 아스팔트 바인더의 소성변형 저항성, 피로균열 저항성 향상, 온도균열 저항 및 Top-Down 균열을 억제하고 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)의 뛰어난 차단성능으로 아스팔트 바인더 성분중 휘발성 물질의 휘발을 지연시켜 내구성능을 확보함으로써 도로포장의 수명연장에 기여할 수 있으며, 아스팔트, 골재류, 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제을 혼합하여 제조된 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물로써 기존 아스팔트 혼합물 제조설비를 이용하여 제조가 가능하도록 한 고탄성 개질아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
아스팔트 콘크리트 혼합물(Asphalt Concrete)는 가열된 모래, 자갈 등의 골재를 용융 아스팔트로 결합시킨 것으로서, 통상 ‘아스콘’이라고 부르며 도로포장 등에 널리 사용되고 있다.
종래에 아스팔트 포장도로는 90년대 이후 폭발적으로 증가된 차량통행량으로 인한 피로도를 견디지 못하여 소성변형, 균열등이 발생하는 문제점이 있었다.
전술한 것처럼 아스팔트 도로의 소성변형, 균열 등을 보수하는데 해마다 고비용의 보수비용이 소모되고 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해 아스팔트의 물성을 개선한 개질 아스팔트가 사용되고 있다.
국내에서 사용되고 있는 개질 아스팔트는 혼합방식에 따라 사전배합방식(Pre-Mix Type)과 현장배합방식(Plant Mix Type)으로 분류 되어지는데, 사전배합방식(Pre-Mix Type)은 SBS 합성고무 첨가제와 SBS에 분자 반응형 고기능 첨가제로 사용되는 개질제를 아스팔트에 완전히 분산시켜 아스팔트 혼합물 Mixer에 골재와 혼합하는 방식이며, 현장배합방식(Plant Mix Type)은 아스팔트 콘크리트 혼합물 믹서에 아스팔트와 골재의 혼합 과정중에 별도로의 투입구로 고분자 열가소성 엘라스토머, Cellulose Fiber, 폴리에틸렌+페타이어, SBS+LDPE, 고무분말등의 입자 또는 분말형태의 개질제를 투입하여 혼합하는 방식이다.
그러나 상기 기술한 개질 아스팔트 혼합물은 개질 아스팔트 바인더의 운송, 보관 및 사용에 있어서 보온, 가열, 교반, 전용탱크시설, 제품의 상분리, 장시간의 가열로 인하여 물성의 파괴등이 나타나고 보온, 가열로 인해 불필요한 비용이 추가된는 등의 문제점이 있다.
또한, 최근 폭발적인 교토량 증가와 복잡한 기후(폭염, 급격한 온도차, 장마등)유형으로 시공후 시간이 지나면 아스팔트 콘크리트가 저온균열과 피로균열에 대한 저항성이 감소되어 도로포장의 균열 및 소성변형에 대한 문제점을 가지고 있으며, 강한 자외선, 장시간 동안 수분에 노출됨으로써 발생되는 아스팔트의 산화, 부착력 약화로 골재 탈리등의 문제점이 있다.
(0001) 대한민국 등록특허 제10-1648723호 (0002) 대한민국 공개특허 제10-2004-0001331호
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 개질아스팔트에 나노물질인 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)을 분산시킴으로써 아스팔트 바인더의 소성변형 저항성, 피로균열 저항성 향상, 온도균열 저항 및 Top-Down 균열을 억제하고 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)의 뛰어난 차단성능으로 아스팔트 바인더 성분중 휘발성 물질의 휘발을 지연시켜 내구성능을 확보함으로써 도로포장의 수명연장에 기여할 수 있으며, 아스팔트, 골재류, 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제을 혼합하여 제조된 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물로써 기존 아스팔트 혼합물 제조설비를 이용하여 제조가 가능하도록 한 고탄성 개질아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 120-200℃로 가열된 골재류 70 내지 96.5중량%; (b) 120-180℃로 가열된 아스팔트 바인더 3 내지 15중량%; 및 (c) 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 산화 그래핀(Graphene oxide, GO) 0.1 내지 1 중량부, 연화제 10 내지 30중량부, 열가소성 탄성체(TPE) 20 내지 80중량부, 석유수지 50 내지 200 중량부를 포함하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 0.5 내지 15중량%를 포함하는 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공한다.
상기 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 크기가 30um이하 이고 0.7-1.2nm의 층간격을 가지는 2차원 층상 구조이며, 비표면적이 500~800㎡/g일 수 있다.
상기 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)는 하기의 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019016749416-pat00001
본 발명은 상기한 바와 같이 개질 아스팔트계 실란트 조성물의 레올로지, 소성변형 저항성, 탄성등의 기계적 특성을 향상 시키게 되는 나노 물질은 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 비표면적이 큰 단일층의 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 표면의 많은 관능기(Chemical Functional Groups)는 아스팔트 바인더내의 성분과 수소결합(Hydrogen Bond)을 형성하고 반데르발스 힘(Van der Waals Force)을 생성하기 쉽기 때문에 상기 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 아스팔트 바인더의 큰분자(Colloid and Asphalten)를 신속하게 흡착 할 수 있어 레올로지(Rheological), 소성변형 저항성, 탄성등의 기계적 특성을 향상 시키는 것을 특징으로 하는 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 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.
발명에서 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 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 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.
본 발명은 (a) 120-200℃로 가열된 골재류 70 내지 96.5중량%; (b) 120-180℃로 가열된 아스팔트 바인더 3 내지 15중량%; 및 (c) 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 산화 그래핀(Graphene oxide, GO) 0.1 내지 1 중량부, 연화제 10 내지 30중량부, 열가소성 탄성체(TPE) 20 내지 80중량부, 석유수지 50 내지 200 중량부를 포함하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 0.5 내지 15중량%를 포함하는 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
본 발명을 구성하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더를 포함한다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더는 일반 아스팔트 바인더(AP-5, AP-3)의 비해 아스팔트 콘크리트의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형 문제를, 신율은 외부충격에 의한 크랙 및 파손발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 바람직한 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제를 구성하는 아스팔트는 연화점이 30～100℃이고, 침입도가 30～175d㎜인 것이 포장도로 표면과 접착력을 증대하는 면에서 바람직하고, 연화점 50～70℃ 및 침입도 60～90d㎜인 것이 매우 바람직하다.
상기 개질 아스팔트의 사용량은 80 내지 120 중량부가 바람직하며, 특히 100 중량부가 더욱 바람직하다. 80 중량부 미만이면 함량이 적어 골재와의 결합력이 떨어지며, 120 중량부를 초과하면 골재와의 결합력은 증가하나 하절기 고온 환경에서 소성변형 저항성이 떨이지고, 동절기 시공 환경에서는 온도변화에 따른 피로균열이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명을 구성하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제는 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)를 포함할 수 있다.
상기 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)는 하기의 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019016749416-pat00002
산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 다른 나노물질과 비교하여 0.7-1.2nm의 층간격을 갖는 독특한 준 2차원 층구조를 형성하고 있다. 분자구조는 일반 그래핀과 거의 동일하며, 우수한 기체 및 액체 차단성과 특정 전도성을 가지고 있다.
층간 간격이 증가함에 따라, 층들 사이의 반데르발스 힘이 감소되고 High Shera Mixer의 전단력(Shear Force)의 의해 균일한 단일층 산화 그래핀(Graphene oxide, GO) 서스펜션 형태로 아스팔트 바인더에 용이하게 분산될 수 있다.
또한, 산화 그래핀(Graphene oxide, GO) 표면의 카르복실기, 수산기, 에폭시기 및 에스테르기와 같은 다수의 극성 산소 관능기가 있고, 이러한 관능기는 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)을 반응성이 있고 많은 폴리머 매트릭스와 호환성을 가질 수 있다.
산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 다용도 표면화학과 함께 매우 큰 비표면적, 고 모듈러스를 가졌음을 보여 주었기 때문에 다양한 고분자의 보강 첨가제로 사용될 수 있다.
따라서 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 상기와 같은 특성으로 아스팔트 바인더에서 큰분자(Colloid and Asphalten)를 신속하게 흡착할 수 있어 레올로지, 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 탄성등의 기계적 특성을 향상시키고, 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)의 뛰어난 차단성능으로 아스팔트 바인더 성분중 휘발성 물질의 휘발을 지연시켜 그 성능을 오랜 시간 동안 유지 시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)의 물성은 하기 표1에 나타냈다.
PARAMETER SPECIFICATION
AVERAGE LATERAL DIMENSION(x&y) ~ 30 um
AVERAGE THROUGH-PLANE DIMENSION(z) ~ 1.0-1.2nm
(as analyzed by AFM)
SPECIFIC SURFACE AREA 500 ~ 780
본 발명의 개질 아스팔트계 실란트에 포함되는 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 0.1 내지 1 중량부가 바람직 하며, 0.1 중량부 미만이면 분산함량이 적어 개질 아스팔트계 실란트의 레올로지, 소성변형 저항성, 피로균열저항성, 탄성등의 기계적 특성 상승효과가 미미하며, 1 중량부를 초과하면 분산함량이 많아 분산에 어려움이 있으며, 골재와의 결합력이 떨어지는 경향이 있고 추가적으로 기타 기능성 첨가제의 부가에 대한 분산 어려움을 초래할 수 있다.
본 발명을 구성하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제는 아팔스팔트 콘크리트 혼합물의 탄성, 내열성등을 증대시키기 위하여 열가소성탄성체(TPE)를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체(TPE)는 아스팔트와 네트워크를 형성하여 계면 접착력을 향상시켜 실란트의 탄성, 내열성, 인장강도 및 소성변형 저항성를 증가시키는 작용을 하며, 탄성, 내열성, 인장강도 및 소성변형 저항성의 증가는 고온에서의 흘러내림이나 변형문제, 동절기 저온 환경에서 외부충격에 의한 크랙 및 파손발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제에 포함되는 열가소성 탄성체(TPE)의 함량은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 20 내지 80 중량부가 바람직하다. 이는 열가소성 탄성체(TPE)의 함량이 20 중량부 미만이면 실란트의 탄성 및 내열성이 거의 개선되지 않으며, 80 중량부를 초과하면 골재와의 결합력 저하와 과도한 점도 상승으로 골재의 완벽한 혼합이 어려움을 초래할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 열가소성 탄성체(TPE)는 160 내지 180℃에서 고전단 교반기(high shear mixer) 등에 의한 고속 혼합에 의해 아스팔트 내에서 완전 용융 분산되어 균질한 형태의 네트워크 구조를 형성하고, 이의 함량이 증가할수록 탄성, 저온 유연성 및 기계적 강도가 증가하나, 아스팔트에 비해 상대적으로 고가이기 때문에 10 내지 60중량부를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명을 구성하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제는 저온 취성, 혼합 및 가공성을 증대시키기 위해 연화제를 포함할 수 있다. 상기 연화제는 아스팔트 콘크리트 혼합물에 혼합되어 저온 취성과 혼합성을 증가시키는 작용을 하며, 저온 취성은 아스팔트 혼합물의 저온환경에서 유연성을 증가시키고, 저온 유연성 증가는 포장층의 온도변화 대한 수축팽창 수용을 가능하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제에 포함되는 연화제의 함량은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 1 내지 30 중량부가 바람직하다. 이는 연화제의 함량이 1 중량부 미만이면 아스팔트 혼합물의 저온 취성과 혼합성이 개선되지 않으며, 30 중량부를 초과하면 골재와의 결합력이 약해지고, 반복된 하중과 고온환경에서 재료분리가 발생되는 어려움을 초래할 수 있다.
본 발명을 구성하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 조성물은 석유수지를 포함할 수 있다.
석유수지는 점착성 부여제(Tackifying agent)역할을 할 수 있으며, 방향족계 석유수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 수지, 수첨 디사이클로펜타디엔계 수지(hydrogenated dicyclopentadiene hydrocarbon resin)등의 석유수지(Hydrocarbon resin or petroleum resin)중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 접착력이 뛰어나면서도 취성이 적은 수첨 디사이클로펜타디엔계 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
기존 점착 부여제로 많이 사용된 수소화로진에스테르는 미국 헤라클레스(Hercules)사의 제품을 수입 사용하므로 값이 매우 비싸고 공급이 어려운 점이 많으며, 높은 접착성을 요구하는 용도에서는 많은 양을 첨가해야 하므로 제조원가가 매우 높아지게 된다. 또한, 연화제의 양이 적거나 거의 없는 경우에는 기재에 대한 접착성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 석유수지를 첨가하게 되면 연화제의 양에 관계 없이 아스팔트 콘크리트 혼합물에 양호한 접착성을 저가로 부여할 수 있다.
상기 석유수지 함량은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 50 내지 200중량부가 바람직하며, 50 중량부 미만이면 첨가효과가 거의 없고, 200 중량부를 초과하면 아스팔트 콘크리트 혼합물의 탄성이 저하되고 온도변화에 따른 균열이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제는 아스팔트 콘크리트 혼합물에 중량비로 0.5-15중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제가 0.5중량% 미만이면 그 효과가 높지 않고, 15중량%를 초과하면 점도가 상승하여 바인더와 골재의 혼합의 어렵움과 시공상의 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 및 이를 이용한 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물을 사용하여 시공하게 되면, 특히 나노물질인 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)을 아스팔트 바인더에 분산시킴으로써, 적용온도 범위, 소성변형 저항성, 피로균열 저항성을 개선하고, 온도균열 저항 및 Top-Down균열을 억제하고 아스팔트 바인더 성분중 휘발성 물질의 휘발을 지연시킴으로써 현재 폭발적인 교통량증가와 복합적인 기후(폭염,급격한온도차,장마등)유형에서 도로포장의 수명연장에 기여할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
실시예 1
(a) 연화점이 약 75, 침입도가 약65dmm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22, SK에너지) 100 중량부에 석유수지(R1100S, 코오롱유화(주)) 120 중량부를 부가하여 180℃의 온도에서 교반속도 600RPM으로 2hr동안 교반하여 용융/분산하여 제조 하는 단계;
(b) 상기 혼합물에 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)(GOV50, (주)스탠다드그래핀) 0.3 중량부, 열가소성탄성체(TPE)(KTR-301P, 금호석유화학) 60 중량부, 연화제(P-200, SK루브텍) 15 중량부를 부가하여 180℃온도에서 High Shear Mixer로 3,000RPM으로 2hr동안 분산시켜 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제를 제조 하였다.
실시예 2
굵은골재 47.3중량%, 잔골재 44.4중량%, 채움재 2.8중량% 및 아스팔트 바인더(AP-5) 4.5중량%를 믹싱/혼합 과정중 실시예 1에서 제조된 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 1.0중량%를 부가하여 믹싱/혼합하여 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하였다.
실시예 3
실시예 2에서 아스팔트 바인더(AP-5)를 4중량%, 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 1.5중량%로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 4
실시예 2에서 아스팔트 바인더(AP-5)를 3.5중량%, 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 2.0중량%로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1.
굵은골재 47.3중량%, 잔골재 44.4중량%, 채움재 2.8중량% 및 아스팔트 바인더(AP-5) 5.5중량%를 믹싱/혼합하여 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 2~4 및 비교예 1에서 제조된 개질재와 혼합된 아스팔트 바인더의 실험결과와 아스팔트 콘크리트 혼합물의 시험결과를 하기의 표2 및 표3에 각각 나타내었다.
구분 비교예1 실시예2 실시예3 실시예4
침입도(dmm)
(25℃,100g,5)		 75 50 35 30
연화점(℃) 44 70 80 85
신도(cm)
(25℃,5cm/min)		 100 150 150 80
박막가열후
질량변화율(%)		 0.15 0.1 0.02 0.02
박막가열후
침입도비(%)		 70 90 98 98
점도(cps,60℃) 200,000 210,000 220,000 350,000
점도(cps,60℃) 3,000 2,800 3,000 4,800
구분 비교예1 실시예2 실시예3 실시예4
마샬안정도(N) 10,560 14,600 25,400 18,000
흐름값(1/100cm) 30 20 20 20
수침마샬
잔류안정도(N)		 75 80 95 75
간접인장강도(kg/㎠) 9.8 12.4 15.6 11.6
공극율(%) 5 4 3 8
동적안정도(회/mm) 1,670 3,500 7,800 3,000
상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 3의 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물은 비교예 1. 및 실시예 2 내지 실시예 4에 비하여 모든 물성이 향상됨을 알수 있었다.
또한, 나노물질인 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)이 아스팔트 바인더내의 큰분자(Colloid and Asphalten)를 신속하게 흡착/분산 됨으로써 아스팔트 콘크리트 혼합물의 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 탄성 및 Top-Down균열을 억제하는 내열특성을 향상시키고 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)의 뛰어난 차단성능으로 아스팔트 바인더내의 휘발성 물질의 휘발을 지연시켜 산화등의 내구성능을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. (a) 120-200℃로 가열된 골재류 70 내지 96.5중량%;
    (b) 120-180℃로 가열된 아스팔트 바인더 3 내지 15중량%; 및
    (c) 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 개질된 아스팔트 바인더 100중량부에 산화 그래핀(Graphene oxide, GO) 0.1 내지 1 중량부, 연화제 10 내지 30중량부, 열가소성 탄성체(TPE) 20 내지 80중량부, 석유수지 50 내지 200 중량부를 포함하는 나노물질을 이용한 아스팔트 개질제 0.5 내지 15중량%;
    를 포함하는 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물에 있어서
    상기 산화 그래핀(Graphene oxide, GO)은 크기가 30um이하 이고 0.7-1.2nm의 층간격을 가지는 2차원 층상 구조이며, 비표면적이 500~800㎡/g이고 하기의 화학식 1의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고탄성 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물.
    [화학식 1]
    Figure 112019047209769-pat00004

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