KR102027859B1 - 소석회를 이용한 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물 - Google Patents

소석회를 이용한 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소석회 100중량부 기준으로, 석회석 20 내지 70중량부; 플라이애쉬 30 내지 90중량부; 메타카올린 2 내지 10중량부; 고로슬래그 20 내지 60중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 40중량부; 메틸메타아크릴레이트 3 내지 15중량부; 나노세라믹입자 10 내지 30중량부; 섬유 1 내지 20중량부: 계면활성제 1 내지 10중량부; 및 산화방지제 1 내지 10중량부를 포함하는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물은 인장강도와 흐름성이 우수하여, 아스팔트 콘크리트에 적용되면 아스팔트 콘크리트에 공극을 채우고, 아스팔트 성분과 골재의 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라 높은 강도를 제공하는 효과가 있다.

Description

소석회를 이용한 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물{High Strength Filler Composition For Asphalt Concrete Using Slaked Lime}
본 발명은 소석회를 이용한 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 인장강도와 흐름성이 우수하여, 아스팔트 콘크리트에 적용되면 아스팔트 콘크리트에 공극을 채우고, 아스팔트 성분과 골재의 접착력을 향상시켜 기계적 물성을 향상시키는 효과를 나타내는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물에 관한 것이다.
아스팔트 콘크리트용 채움재는 아스팔트 콘크리트용 혼합물 내에서 골재 간의 간극을 충전시켜 주고, 채움재와 바인더인 아스팔트가 결합한 채움재-바인더로서의 작용을 한다.
이러한 채움재의 특성 때문에 채움재의 품질은 아스팔트 콘크리트용 혼합물의 물성과 밀접한 관련이 있다.
KS F 3501 아스팔트 포장용 채움재 규격에 의하면 채움재는 석회석분, 포틀랜드 시멘트, 소석회, 플라이애시, 회수더스트, 전기로 제강더스트, 주물더스트, 각종 소각회 및 기타 적당한 광물성 물질의 분말이라고 규정하고 있다.
일반적으로 산업현장에서는 아스팔트 포장용 채움재로서 석회석분이 주로 사용하고 있으며, 가열 아스팔트혼합물을 제조하는 공장에서는 골재를 가열할 때 발생하는 분진을 집진한 회수 더스트를 석회석분과 혼합하여 사용 하고 있다.
포틀랜드 시멘트와 소석회는 석회석을 열분해한 후 추가공정을 거쳐 발생되는 물질로서 석회석을 단순 파쇄한 석회석분에 비하여 상당히 고가이기 때문에 산업현장에서는 잘 사용되고 있지 않다.
또한, 플라이애시의 경우 한국전력 화력발전소에서 배출되며 대부분 콘크리트 혼화재료로 활용되고 있으나, 그 밀도가 1.8 내지 2.2g/cm3 정도의 가벼운 물질로서 KS F 3501 아스팔트 포장용 채움재 규격에 의한 품질특성 중 흐름값이 규격에 적합하지 않은 경우가 많아 널리 사용되지 않고 있는 실정이다.
이와 관련하여, 대한민국특허 제0243926호에서는 분쇄한 폐아스콘 골재에 포틀랜트시멘트 250 내지 500kg/m3를 혼합하여 분쇄 폐아스콘을 이용한 도로 포장용 콘크리트 제조방법을 제안하였으며, 대한민국특허 제0599492호에서는 폐아스콘 100중량부에 시멘트 1 내지 40중량부, 시멘트의 부피수축을 보완하기 위한 재료로 철분계, 석고계, CSA계를 포함하는 부피팽창재를 시멘트 함량의 5 내지 15중량부, 및 지수제를 시멘트 함량의 1 내지 15중량부, 경화촉진제를 시멘트 함량의 0.01 내지 5중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐아스콘을 활용한 반강성 포장용 조성물에 폐아스콘 100중량부를 기준으로 0.1 내지 40중량부의 충진제를 더 포함하며, 이 충진제는 신규골재, 흙, 마사토, 폐기 카본블랙, 폐토너, 무수석고, 반수석고 등 10여 가지의 물질을 제시하고 있으나, 이러한 기술은 모두 시멘트 및 충진제를 다량 사용하여 연성포장이 특징인 아스팔트 혼합물 포장의 범주에 속하지 않는 반 강성포장 혼합물을 제안한 기술이며, 이렇게 혼합물 내에 다량으로 투입되는 것은 일반적인 아스팔트 포장용 혼합물의 채움재 량인 3 내지 6%를 초과하여 경제적이지 못하며, 주원료가 시멘트이기 때문에 석탄을 연로로 하고 석회석 및 점토, 철광석을 원료로 하여 섭씨 1,450℃의 고온으로 열분해하여 제조하는 시멘트의 환경적 폐해를 그대로 가지고 있다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 인장강도와 흐름성이 우수하여, 아스팔트 콘크리트에 적용되면 아스팔트 콘크리트에 공극을 채우고, 아스팔트 성분과 골재의 접착력을 향상시켜 기계적 물성을 향상시키는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은
소석회 100중량부 기준으로,
석회석 20 내지 70중량부;
플라이애쉬 30 내지 90중량부;
메타카올린 2 내지 10중량부;
고로슬래그 20 내지 60중량부;
칼슘설포알루미네이트 10 내지 40중량부;
메틸메타아크릴레이트 3 내지 15중량부;
나노세라믹입자 10 내지 30중량부;
섬유 1 내지 20중량부:
계면활성제 1 내지 10중량부; 및
산화방지제 1 내지 10중량부를 포함하는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물은 인장강도와 흐름성이 우수하여, 아스팔트 콘크리트에 적용되면 아스팔트 콘크리트에 공극을 채우고, 아스팔트 성분과 골재의 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라 높은 강도를 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 소석회 100중량부 기준으로, 석회석 20 내지 70중량부; 플라이애쉬 30 내지 90중량부; 메타카올린 2 내지 10중량부; 고로슬래그 20 내지 60중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 40중량부; 메틸메타아크릴레이트 3 내지 15중량부; 나노세라믹입자 10 내지 30중량부; 섬유 1 내지 20중량부: 계면활성제 1 내지 10중량부; 및 산화방지제 1 내지 10중량부를 포함하는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 소석회는 채움재 조성물에 흔히 사용되는 것으로서, 아스팔트 콘크리트가 수분과 접촉하는 것을 차단하여 박리현상을 방지할 뿐만 아니라, 노화를 억제시켜 장기 내구성을 향상시키고 점성을 증대시켜 조성물의 피로 저항선을 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물, 특정적으로 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물을 구성하는 소석회 외 나머지 성분들의 함량은 소석회 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 석회석은 조성물의 점성저하를 방지할 뿐만 아니라 강도를 증진시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 석회석, 예를 들면 석회암을 분쇄한 골재 등이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 20 내지 70중량부를 사용하는 것을 추천한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 석회석은 미분말 형태를 갖는 석회석 미분말을 사용할 수도 있다.
이때, 상기 석회석 미분말은 시멘트 제조 과정 중 원분쇄 공정의 비산 분진과 분쇄 원료가 킬른에 투입되기 전에 예열기 상부에서 가열되어 발생된 가스를 전기 집진기로 포집한 미세립자인 것을 포함한다.
본 발명에 따른 플라이애시는 미분탄을 연소하는 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 석탄재를 의미하는 것으로서, 구상인 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이고, 알루미나와 실리카가 주성분이다.
특정적으로, 본 발명에 따른 플라이애시는 미분쇄한 플라이애시를 사용할 수 있는바, 상기 미분쇄한 플라이애시는 미분쇄하지 않은 플라이애시를 사용하는 것 보다 향상된 고강도성 및/또는 유동성을 제공한다.
이때, 본 발명에 따른 미분쇄한 플라이애시의 분말도는 3,500 내지 4,500cm2/g, 바람직하게는 3,500 내지 3,800cm2/g, 보다 바람직하게는 3,700cm2/g 미만이고, 밀도는 1.5 내지 2.8g/cm3, 바람직하게는 약 2.2g/cm3인 것이 좋다.
바람직한 플라이애시의 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 30 내지 90중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 메타카올린은 산화알루미늄과 비정질의 산화규소를 주 구성성분으로 하여 물과 반응하며 수화시 포졸란 반응성을 나타낸다.
또한, 상기 메타카올린은 플라이애시와는 달리 수화 초기 단계에서 반응속도가 신속하여 초기 강도가 증진되며, 장기에 있어서는 시멘트 수화 과정시 발생하는 Ca(OH)2와 반응하여 C-A-S-H(Calcium aluminum silicate hydroxide) 수화물을 생성함으로서, 일반적인 시멘트를 이용하여 제조한 콘크리트와 비교하여 공극을 보다 치밀하게 하여 강도를 증진시킨다.
바람직한 메타카올린의 사용량은 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 추천하기로는 소석회 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 고로슬래그는 유해물질의 용출을 배제시키면서 유동성을 향상시키고, 충분한 압축강도 및 휨강도를 가질 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 고로슬래그라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 분말도는 3,700 내지 4,000cm2/g, 바람직하게는 약 3,850cm2/g이고, 밀도는 2.9 내지 3.5g/cm3, 바람직하게는 약 3.1g/cm3인 고로슬래그를 사용하는 것이 좋다.
바람직한 고로슬래그의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 소석회 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경성 등을 부여하기 위한 물질로서, 이러한 목적을 갖는 칼슘설포알루미네이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 10 내지 40중량부인 것을 추천한다.
여기서, 상기 칼슘설포알루미네이트의 사용량이 10중량부 미만이면 경화속도가 감소하고 40중량부 이상인 경우 체적이 팽창되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 접촉할 경우 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트 조성물의 압축강도를 수분 내지 수 시간 안에 얻을 수 있도록 한다.
이때, 보다 신속한 수화반응을 위해 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트를 사용할 수도 있다.
상기 수화반응성 증대를 위해 사용되는 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트의 블레인 분말도는 5,000 내지 8,000㎠/g 정도인 것이 좋다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트는 28 내지 62중량%인 압연종말슬러지와, 19 내지 52중량%인 백운석슬러지와, 9 내지 20중량%인 부산석고가 포함되도록 구성되고, 상기 혼합물의 입도가 88㎛, 잔분이 5 내지 20중량%로 분쇄되어 이루어질 수 있다.
이후에, 상기 혼합물을 소성로에서 1,000 내지 1,300℃의 소성온도로 1시간 이상 유지한 후 공냉시켜, 칼슘설포알루미네이트를 제조하게 된다. 이때, 소성온도가 낮거나, 백운석슬러지의 함량이 높은 경우에는 미반응 석회의 양이 많아져 팽창성을 나타내므로 붕괴, 파괴의 염려가 있으며, 소성온도가 높거나 석회석 배합량이 적어도 칼슘설포알루미네이트의 생산이 적어져 소기의 목적을 달성할 수 없다.
본 발명에 따른 메틸메타아크릴레이트(MMA: Methyl MethAcrylate)는 채움재 조성물의 시공시 물리/화학적 안전성을 향상시키기 위한 것으로서, 인체에 무해하고, 환경친화력이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 바인더 물성 및 기계적 물성을 유지하여 외부의 충격 또는 환경에 의한 크랙 및 탈락현상을 현저하게 감소시킬 수 있다.
상기 메틸메타아크릴레이트는 점도가 10 내지 1,000cps인 저점도 메틸메타아크릴레이트 수지 49 내지 70중량%와, 점도가 2,000 내지 20,000cps인 고점도 메틸메타아크릴레이트 20 내지 50중량%를 혼합하여 얻어지는 메틸메타아크릴레이트 혼합물에 SIS(stylene isoprene stylene), SBR(stylene butadiene rubber), SBS(stylene butadiene stylene) 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물 1 내지 10중량%를 혼합한 변성 메틸메타아크릴레이트를 사용할 수도 있다.
이때, 상기 SIS, SBR 및/또는 SBS의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 내충격성 저하로 인한 크랙이 발생할 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 변성 메틸메타아크릴레이트 수지의 점도상승으로 인하여 작업성에 문제가 발생될 수 있다.
바람직한 메틸메타아크릴레이트의 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 3 내지 15중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 나노세라믹 입자는 고강도 채움재 조성물이 적용된 아스팔트 콘크리트의 양생 중에 보수면의 표면으로 부상하여 치밀하고 경도가 높은 표면을 형성하기 때문에 수증기와 기타 기체, 액체의 투과를 방지함은 물론, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성이 향상된다.
상기 나노세라믹 입자의 사용량은 소석회 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부인 것이 좋다.
바람직한 나노세라믹 입자는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, ZnO, TiO2 및/또는 CaCO3가 포함된다.
이들 세라믹입자는 평균 입경이 나노 범위인 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500nm, 상기 알루미나의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 실리카의 평균 입경은 700 내지 1500nm, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 ZnO의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 TiO2의 평균 입경은 100 내지 300nm, 그리고 CaCO3의 평균 입경은 500 내지 1000nm인 것이 바람직하다.
이 중에서도 실리콘카바이드는 천연광물로 존재하지 않으므로 인공적으로 합성하며, 고온에서의 화학적 안정성 및 내식성이 뛰어나고 높은 경도를 갖는다.
본 발명에 따른 섬유는 고강도 채움재 조성물이 적용되어 형성된 아스팔트 콘크리트의 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력 및/또는 경량성 등을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 섬유라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 석면, 암면, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 유리섬유, 천연 셀룰로오즈 섬유 및 광물질섬유 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 20중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 계면활성제는 음이온계면활성제로서 술폰 에스테르, 술폰산, 포스포릭 에스테르; 양이온계면활성제로서 2차 아민염, 3차 아민염; 양이온성계면활성제로서 아미노산 타입 등을 사용할 수 있다.
바람직한 계면활성제의 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 산화방지제는 고강도 채움재 조성물의 산화를 방지하기 위한 것이다.
바람직한 산화방지제는 아민계, 비스페놀계, 모노페놀계 및 유황계 산화방지제가 사용될 수 있고, 그 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것이 좋다.
특정적으로, 본 발명에 따른 산화방지제는 고온에서 가공이 이루어질 경우 저분자형 고분자형 페놀계 산화방지제, 예를 들면 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀)[2 . 2 - M e t h y l e n e b i s ( 4 - m e t h y l - 6 - t - b u t y l p h e n o l )], 2.6-디-t-부틸-4-메틸페놀(2.6-di -t-Butyl-4-methylphenol) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 추천한다.
한편, 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물, 특정적으로 소석회를 이용한 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물은 하기의 특정 양태의 부가물을 1종 또는 1종 이상 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 내화학성, 내오존성, 내자외선성 또는 탄성력 등을 향상시키기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부의 폴리머를 더 포함할 수 있다.
바람직한 폴리머는 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈 수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 실리콘 수지, 우레탄 수지 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물이 아스팔트 콘크리트에 적용될 경우 물을 흡수하여 작업성을 좋게 해주고, 이로 인하여 콘크리트 중의 단위 수량을 감소시키고 강도증진에 탁월할 수 있도록 흡수성 폴리머를 더 포함할 수 있다.
상기 흡수성 폴리머로는 폴리아크릴산염 및 그 유도체 및 폴리에틸렌옥사이드 유도체에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 그 사용량은 소석회 100중량부를 기준으로 5 내지 30중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 수명 연장을 위하여 마그네슘 실리케이트를 소석회 100중량부를 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
상기, 마그네슘 실리케이트는 내화학성 및 내약품성과 풍화 저항성이 우수한 물성을 갖고 있으므로 채움재 조성물의 수명이 연장된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 공극을 치밀하게 하고 누수를 방지하며 강도를 향상시키기 위하여 나트륨벤토나이트를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할 수 있다.
상기 나트륨벤토나이트는 많은 양의 물을 흡수해 원래 부피의 여러 배로 팽창되며 겔과 같은 상태가 되어 조성물의 공극을 치밀하게 메우게 되어 누수를 방지하고 강도를 향상시켜 균열방지에 기여하게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물은 조성물의 혼합시 급격한 반응을 억제하여 반응의 안정성을 향상시키기 위하여 중탄산나트륨을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 응집력과 재료의 분리를 방지하기 위하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 성분들 간의 비중차에 따른 재료의 분리 현상을 방지하기 위하여 웰란 검(welan gum)을 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 작업성과 품질 안정성을 높일 뿐만 아니라, 피접착면과의 계면 접착력을 증대하기 위하여 올레인산나트륨을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 용해를 빠르게 촉진시켜 초기의 반응열을 높게 하여 응결경화를 빠르게 함으로써 초기강도를 확보하기 위하여 칼륨인산염을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있는데, 소석회 100중량부 기준으로 5중량부를 초과하면 급결성능에 의해 수축되어 균열이 발생할 수 있고, 1중량부 미만이면 가수분해 속도가 저하되어 강도가 저하되어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 점도를 조절하고, 부착성을 향상시키기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 6중량부의 부틸글리시딜에테르(Butyl glycidyl ether)를 더 포함할 수 있는데, 그 사용량이 소석회 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 점도 조절 및 부착성 향상의 효과가 미미하며, 6중량부를 초과하면 경화가 지연되고 표면의 경도가 저하되는 단점이 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 충진성 및 내구성을 향상시키기 위하여 암모늄 노니페놀 에테르설페이트(ammonium nonylphenol ether sulfate)를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 점도를 높이고 부착성을 향상시키기 위하여 카르복시메틸셀룰로스(CMC)를 더 포함할 수 있는데, 그 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 경화를 촉진시키고 압축강도 및 휨강도를 향상시키기 위하여 리튬카르보네이트(Li2CO3)를 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 내구성 및 내알칼리성을 개선하기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 아크릴니트릴을 더 포함할 수 있는데, 그 사용량이 소석회 100중량부 기준으로 1중량부 보다 적을 경우에는 내구성 및 내알칼리성 개선 효과가 미미하며, 10중량부를 초과할 경우 점도가 높아져 작업성을 저하시킬 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 내수성을 개선하기 위하여 케이산 소다를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 초기작업 성능을 유지하고 강도를 향상시키기 위하여 피로인산칼슘을 더 포함할 수 있는데, 그 사용량은 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 부식을 억제하고 분산성을 향상시키기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 칼슘아질산염을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 고강도 채움재 조성물과 유기물과의 경화를 방지함으로써 경화 반응성을 향상시키기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 수산화리튬을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 신율과 강도를 개선하기 위하여 테트라 플루오로 에틸렌을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 열경화성 수지 100중량부를 기준으로 1중량부 미만이면 신율 및 강도 개선의 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 경제적이지 못하여 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 초기강도를 증가시키기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 앨라이트(Alite, C3S)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 앨라이트는 3CaOㅇSiO2 등 혼합물을 의미하는 것으로서, 이는 수화반응을 촉진시켜 용액 중의 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 과포화도가 최고에 도달하게 되고, 수화생성물의 석출이 매우 활발해져 초기 강도가 커지게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 결합강도를 증가시키기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 카올리나이트 2 내지 8중량부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 카올리나이트는 카올린을 주성분으로 함에 따라 흡수성 및 점성이 우수하여 도자기의 재료로 많이 사용된다.
또한, 상기 카올리나이트는 비교적 미립이고, 경도가 2 내지 2.5이므로 조성물이 지반 및/또는 보수보강면에 시공될 경우 조성물의 구성성분들의 사이로 침투하여 고화됨에 따라 지반 및/또는 보수보강면의 내력을 더욱 강화시킨다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 자외선을 흡수하고 크랙의 발생을 방지하기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 하이드라진 페닐 트리아진을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 공극을 메워주어 시공시 공극이 발행하는 것을 방지하기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부의 차아염소산염을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 고강도 채움재 조성물을 구성하는 성분들간의 배합을 용이하게 하고 조성물의 안정성을 향상하기 위하여 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10로 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 소석회 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 조성물의 배합이 용이하지 못하며, 10중량부를 초과하면 과량으로 안정성이 저하되어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 고강도 채움재 조성물이 시공되는 시공대상면의 온도상승 억제 및 방오성을 향상을 위하여 산화티탄을 소서괴 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함할 수 있는데, 상기 산화티탄은 내산, 내알카리성 및 은폐력이 강하고 적외선 영역의 광반사성이 우수하기 때문에 이를 고강도 채움재 조성물에 포함시키면 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물 조성물의 이온화를 방지하기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 소듐헥사메타포스페이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 점도 및 보수성을 개선하기 위하여 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고강도 채움재 조성물은 조성물의 강도향상 및 방수성 향상을 위하여 소르비탄모노올레산에스테르를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
소회석 100g, 석회석 45g, 분말도가 약 3,600cm2/g이고 밀도가 약 2.2g/cm3인 미분쇄한 플라이애시 60g, 메타카올린 6g, 분말도가 약 3,800cm2/g이고 밀도가 약 3.1g/cm3인 고로슬래그 40g, 블레인 분말도가 약 6,000㎠/g인 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트 30g, 메틸메타아크릴레이트 8g, 평균 입경이 약 450nm인 실리콘 카바이드입자 20g, 천연 셀룰로오즈 섬유 10g, 술폰 에스테르 5g, 및 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 5g을 혼합하여 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리에틸렌옥시드 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리아크릴산염 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 마그네슘 실리케이트 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 나트륨벤토나이트 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 중탄산나트륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 웰란 검 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 올레인산나트륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 칼륨인산염 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 부틸글리시딜에테르 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 암모늄 노니페놀 에테르설페이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 카르복시메틸셀룰로스 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 14]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 리튬카르보네이트 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 아크릴니트릴 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 케이산 소다 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 피로인산칼슘 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 칼슘아질산염 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 19]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 수산화리튬 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 20]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라 플루오로 에틸렌 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 21]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 앨라이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 22]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 카올리나이트 4g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 23]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하이드라진 페닐 트리아진 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 24]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 차아염소산염 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 25]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 26]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화티탄 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 27]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소듐헥사메타포스페이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 28]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 29]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소르비탄모노올레산에스테르 2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 30]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2 내지 실시예 29에서 부가된 모든 부가물을 부가하여 실시하였다.
[실험]
천연 아스팔트 50kg, 포틀랜트 시멘트 50kg과 실시예들 및 비교예에 따라 제조된 채움재 조성물 20kg 및 유동화제 20g을 물과 혼합한 뒤 직육면체로 제조하였다.
그 다음, 약 30℃ 등온에서 약 4시간(응결종결시) 유지하고, 약 75℃가 될 때까지 약 2.5시간 동안 승온한 후 4.5시간 등온을 유지시켜 양생하였다.
그 다음, 자연 상태에서 방냉을 시켜 아스팔트 콘크리트를 제조한 뒤 박리저항성, 침수팽창률, 흐름시험 및 비중을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
여기서, 상기 박리저항성, 침수팽창률 및 흐름시험 등은 KS F 3501의 시험방법으로 측정하였다.
[비교실험]
포틀랜트 시멘트 120kg과 및 유동화제 20g을 물과 혼합한 뒤 직육면체로 제조하였다.
그 다음, 약 30℃ 등온에서 약 4시간(응결종결시) 유지하고, 약 75℃가 될 때까지 약 2.5시간 동안 승온한 후 4.5시간 등온을 유지시켜 양생하였다.
그 다음, 자연 상태에서 방냉을 시켜 콘크리트 구조물을 제조한 뒤 압축강도를 측정하였다.
그 결과를 다음 표 1로 나타냈다.
압축강도(kg/cm2) 박리저항성 침수팽창률 흐름시험
1일 7일 % - %
비교실험/표준규격 646 885 0.75이상 3%이하 50%이하
실시예 1 941 1129 0.85 1 42.1
실시예 2 979 1120 0.91 1 42.5
실시예 3 1012 1112 0.79 2 42.0
실시예 4 1022 1145 0.81 1 41.3
실시예 5 1082 1110 0.84 2 42.3
실시예 6 969 1111 0.85 2 41.7
실시예 7 983 1121 0.81 1 42.0
실시예 8 994 1123 0.79 1 41.3
실시예 9 1021 1138 0.81 1 41.3
실시예 10 1031 1131 0.84 1 42.7
실시예 11 998 1106 0.82 2 42.1
실시예 12 1002 1112 0.86 2 41.4
실시예 13 1005 1103 0.85 1 39.8
실시예 14 999 1131 0.91 1 41.0
실시예 15 1010 1103 0.80 1 42.0
실시예 16 1032 1185 0.84 1 40.2
실시예 17 1021 1111 0.85 1 41.4
실시예 18 1029 1174 0.83 1 41.8
실시예 19 1031 1163 0.81 2 42.3
실시예 20 1073 1111 0.89 1 41.3
실시예 21 996 1123 0.80 1 41.4
실시예 22 1006 1121 0.84 2 41.9
실시예 23 1009 1132 0.83 2 42.3
실시예 24 1012 1133 0.86 1 41.2
실시예 25 1032 1164 0.82 2 42.1
실시예 26 1074 1194 0.87 2 41.3
실시예 27 1002 1124 0.80 1 41.5
실시예 28 1006 1122 0.84 2 41.8
실시예 29 1010 1133 0.84 1 42.2
실시예 30 1011 1132 0.85 1 41.3
표 1에 나타낸 바와 같이, 비교실험의 포틀랜드 시멘트의 7일 양생 압축강도가 885kg/cm2인 것에 비하여 실시예들은 1,103 내지 1,194kg/cm2으로 종래의 포틀랜드 시멘트만을 사용한 경우에 비하여 상대적으로 월등히 고강도임을 알 수 있었다.
또한, 실시예들의 박리저항성, 침수팽창성 및 흐름시험의 결과값이 표준규격을 넘는 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 소석회 100중량부 기준으로,
    석회석 20 내지 70중량부;
    플라이애쉬 30 내지 90중량부;
    메타카올린 2 내지 10중량부;
    고로슬래그 20 내지 60중량부;
    칼슘설포알루미네이트 10 내지 40중량부;
    메틸메타아크릴레이트 3 내지 15중량부;
    평균 입경이 450nm인 실리콘 카바이드입자 10 내지 30중량부;
    섬유 1 내지 20중량부:
    계면활성제 1 내지 10중량부; 및
    산화방지제 1 내지 10중량부를 포함하는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물에,
    웰란 검을 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    올레인산나트륨을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    칼륨인산염을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    카르복시메틸셀룰로스를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    리튬카르보네이트를 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고,
    아크릴니트릴을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    케이산 소다를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    피로인산칼슘을 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며,
    칼슘아질산염을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    수산화리튬을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    테트라 플루오로 에틸렌을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    앨라이트를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    카올리나이트를 소석회 100중량부 기준으로 2 내지 8중량부로 더 포함하고,
    하이드라진 페닐 트리아진을 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    차아염소산염을 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    산화티탄을 소석회 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고,
    소듐헥사메타포스페이트를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    소르비탄모노올레산에스테르를 소석회 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하는 아스팔트 콘크리트용 고강도 채움재 조성물.
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