KR102032716B1 - 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물 - Google Patents

중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물 Download PDF

Info

Publication number
KR102032716B1
KR102032716B1 KR1020190025705A KR20190025705A KR102032716B1 KR 102032716 B1 KR102032716 B1 KR 102032716B1 KR 1020190025705 A KR1020190025705 A KR 1020190025705A KR 20190025705 A KR20190025705 A KR 20190025705A KR 102032716 B1 KR102032716 B1 KR 102032716B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
asphalt
high pressure
unit
pressure
Prior art date
Application number
KR1020190025705A
Other languages
English (en)
Inventor
김현기
이병건
박상구
박연근
Original Assignee
주식회사 누보켐
막삼 이큐입먼트 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 누보켐, 막삼 이큐입먼트 인코퍼레이티드 filed Critical 주식회사 누보켐
Priority to KR1020190025705A priority Critical patent/KR102032716B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102032716B1 publication Critical patent/KR102032716B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
    • E01C19/10—Apparatus or plants for premixing or precoating aggregate or fillers with non-hydraulic binders, e.g. with bitumen, with resins, i.e. producing mixtures or coating aggregates otherwise than by penetrating or surface dressing; Apparatus for premixing non-hydraulic mixtures prior to placing or for reconditioning salvaged non-hydraulic compositions
    • E01C19/1013—Plant characterised by the mode of operation or the construction of the mixing apparatus; Mixing apparatus
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
    • E01C19/10—Apparatus or plants for premixing or precoating aggregate or fillers with non-hydraulic binders, e.g. with bitumen, with resins, i.e. producing mixtures or coating aggregates otherwise than by penetrating or surface dressing; Apparatus for premixing non-hydraulic mixtures prior to placing or for reconditioning salvaged non-hydraulic compositions
    • E01C19/1059—Controlling the operations; Devices solely for supplying or proportioning the ingredients
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

본 발명은 아스팔트 분사펌프와 믹서를 연결하는 배관 사이에 설치되어 아스팔트 분사펌프에서 믹서로 이송되는 가열 아스팔트에 미세기포를 발생시키는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치로서, 물을 저수하고 공급하는 물공급유닛; 아스팔트 분사펌프로부터 믹서로 향하는 가열 아스팔트에 물공급유닛으로부터 공급되는 물을 1.0 ~ 6.0 MPa의 압력으로 분사하여, 가열 아스팔트 내에 미세기포가 형성되도록 함과 아울러 기화열에 의해 가열 아스팔트를 중온으로 냉각시키는 물분사유닛; 및 가열 아스팔트 100 중량부에 대하여 1~3 중량부의 비율로 물이 공급되도록 함과 아울러 물의 분사압이 1.0 ~ 6.0 MPa이 되도록 물분사유닛을 제어하는 제어유닛;을 포함하되, 물분사유닛은 아스팔트에 고압으로 물을 분사하는 복수의 고압분사노즐 및 상기 각 고압분사노즐로 물을 분배하는 분배기를 포함하며, 고압분사노즐은, 내부의 길이방향을 따라 유로가 마련되며, 일 측면에는 상기 분배기와 호스로서 연결되어 유로로 물이 공급되도록 하는 물공급포트가 마련되는 하우징; 유로와 연통되도록 하우징의 일단에 체결되어 하우징을 통해 유입되는 물을 고압으로 분사해 주는 역할을 하며, 외주면에 연결배관에 고정하기 위한 고정홈이 마련된 노즐팁; 하우징의 타단에 체결되는 니들홀더; 및 니들홀더에 니들 고정캡에 의해 고정된 채, 하우징의 유로를 관통하여 노즐팁의 노즐홀을 선택적으로 차폐하도록 설치되되, 물공급포트로 물이 공급되기 전에는 니들홀더에 내장 설치되는 가압스프링에 의해 노즐홀을 차단하는 방향으로 탄성력을 받고 있으며, 물공급포트로 물이 공급되면 물공급 압력에 의해 가압스프링을 압축시키고 니들홀더 방향으로 이동되면서 노즐홀을 개방하는 니들 피스톤;을 포함하여 구성된 것을 더 포함하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치를 제공한다.

Description

중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물{A method for producing a fine bubble generator for medium temperature asphalt, a method for producing a medium temperature asphalt mixture, and a method for manufacturing a medium temperature asphalt mixture}
본 발명은 가열 아스팔트에 미세기포를 주입하여 가열 아스팔트의 생산온도를 낮춤에 따라 연료 소모량을 줄이고, 환경오염물질 발생을 저감시키며, 생산성을 높이고, 아스팔트 포설 시 시공성 및 다짐성을 개선할 수 있는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치와, 상기 발생장치를 이용한 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 종온 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
도로 포장 등에 주로 사용되는 종래의 아스팔트 콘크리트(이하, '아스콘'이라 함)은 아스팔트 및 골재를 각각 약 150℃ 및 180℃ 이상으로 가열하고 가열된 상기 아스팔트, 골재 및 채움재, 순환골재, 재생첨가제 등을 혼합하여 제조한다. 이렇게 생산되는 가열 아스팔트 혼합물의 생산온도는 사용되는 아스팔트 바인더의 종류에 따라 일반 아스팔트를 사용한 일반 아스콘의 경우는 160℃ 이상, 개질 아스팔트를 사용하는 개질 아스콘의 경우는 170℃ 이상의 고온이다.
상기와 같은 종래의 고온의 아스콘은 생산과정에서 많은 연료가 소요되며, 가열을 위해 소모되는 많은 연료가 연소되면서 이산화탄소(CO2), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 휘발성 유기물질(VOCs), 다환방향족탄화수소화합물(PAHs:Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 등 환경오염물질이 과도하게 발생하기도 한다.
또한, 가열 아스팔트 혼합물로 포설 시 혼합물의 온도가(160~170℃) 높기 때문에 포설 후 차량이나 사람의 통행을 하는 교통 개방까지 오랜 시간이 걸리는 단점이 있다.
또한, 소규모 공사나 한랭지 공사인 경우, 포설까지 대기시간이 길고, 포설 후 급격히 온도가 떨어져 다짐이 잘 이루어지지 않아 설계 당시의 공극률을 만족하지 못하고 높은 공극을 가지게 된다. 아스콘 포설 후 상기와 같은 높은 공극은 우천 시 포장체 내로 수분이 다량 침투하게 되고, 수분 침투로 인해 아스팔트와 골재와의 박리 및 포장체의 균열 그리고 포트홀 등의 파손을 유발하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 가열 아스콘을 생산할 때 유기첨가제 또는 화학 첨가제를 사용하여 가열 아스콘에 비하여 생산 및 시공온도가 약 30℃ 낮은 중온 아스콘이 개발되었다. 그러나 유기첨가제 또는 화학첨가제를 사용한 중온아스콘은 첨가제의 높은 가격으로 인하여 경제성이 떨어지고, 이들 첨가제에 의해 아스팔트의 물리적 성질이 변하여 아스팔트 혼합물의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 유기첨가제 또는 화학첨가제를 첨가하는 중온아스콘의 문제점을 해결하기 위하여 일시적으로 아스팔트 내부에 기포를 형성하여 아스팔트의 체적을 증가시키고, 거품특성에 의해 점도가 낮아지는 특성을 이용한 중온 폼드 아스팔트 기술이 개발되었다.
이러한 폼드 아스팔트 기술은 등록특허공보 제10-0353429호(선행문헌 1) "아스팔트 거품 특성을 이용한 반가열 보강식 아스팔트 혼합물 및 그 제조 방법 및 그를 이용한 시공 방법", 등록특허공보 제10-0983344(선행문헌 2)호 "아스팔트 거품특성을 이용한 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조 방법", 등록특허공보 제10-1486226호(선행문헌 3) "워터노즐을 구비한 중온 가열 아스팔트 혼합물 제조장치 및 이를 통하여 제조된 중온 가열 아스팔트 혼합물" 등이 제시되어 있다.
상기 선행문헌 1은 팽창실 내부로 아스팔트를 분사함과 동시에 다른 노즐로 각각 상온의 물과 압축공기를 분사하여 혼합하면서 거품을 발생시키고, 이 거품화된 아스팔트를 팽창실에서 배출하여 믹서에서 골재와 혼합하는 공정을 제시하고 있다. 그러나 이 공정에서는 아스팔트에 일정한 거품을 형성하기 어려우며, 물이 아스팔트와 균일하게 접촉되지 않은 관계로 거품의 크기가 다르게 되며, 크기가 큰 기포는 빠른 시간 내에 소멸되어 아스콘의 생산 및 시공에 있어서 충분한 효과를 발휘하기가 어렵고, 시공과정에서 예상치 못하게 높은 공극량으로 인하여 내구성이 현저히 저하되는 현상을 발생할 우려가 있고 점도가 극히 높은 아스콘 제조공정상의 물질들의 처리 과정이 매우 까다로울 뿐만 아니라 장비의 오염이 심각하다.
상기 선행문헌 2는 150℃로 가열된 아스팔트 5 중량부에 상온의 물 0.1중량부를 2~6kgf/㎠(0.2~0.6MPa, 200~600kPa)의 압력으로 분사하여 거품을 발생시킨 후 160℃로 가열된 골재를 투입하여 혼합하는 과정에서 고분자 개질제, 채움재 및 순환골재 중 어느 하나 이상을 투입하여 혼합하여 아스콘을 제조하는 방법을 제시하고 있으나, 아스팔트 내부로 2~6kgf/㎠의 압력의 물을 분사하면, 분사압력이 낮아 물 입자가 미세하게 나누어지지 않고 큰 물줄기 형태로 아스팔트 내부에 섞이게 되며, 섞인 물줄기가 기화하면서 발생하는 증기가 나누어지면서 비교적 큰 기포형태로 발전하여 거품이 형성된다. 따라서 선행문헌 1과 같이 아스콘의 생산 및 시공에 있어서 충분한 효과를 발휘하기가 어렵다.
또한, 상기 선행문헌 3은 골재를 혼합부로 이송하는 골재공급부, 채움재를 혼합부로 이송하는 소재공급부, 아스팔트를 혼합부로 이송하는 아스팔트공급유로에 연결되는 아스팔트제공부, 상기 아스팔트공급유로에 결합되고 워터를 혼합부로 이송되기 전에 9 ~ 10kPa(0.09 ~ 0.1kgf/㎠) 압력의 물을 아스팔트에 분사하는 워터공급수단, 상기 공급라인 상에 배치되어 워터의 압력을 감지하는 감지부 및 상기 감지부의 감지신호를 표시하는 표시부를 포함하며, 상기 워터공급수단은, 공급유로의 굴곡부위의 직전에 결합되며 혼합부에 투입되기 전의 유동상의 아스팔트에 분무 형태의 워터를 공급하여 미세기포를 형성하고 아스팔트의 와류를 통하여 분무를 혼합시키는 것을 특징으로 하는 워터노즐을 구비한 중온가열 아스팔트 혼합물 제조장치를 제공하고 있다.
그러나 이 기술 역시 물의 분사 압력이 낮아 상기 등록특허 제10-0353429호에서와 같이 충분한 효과를 발휘할 수 없으며, 워터공급수단이 아스팔트 공급유로 굴곡부위 직전에 결합되어 기포가 형성된 아스팔트를 계량하도록 되어 있으나 이는 아스팔트의 체적의 변화 및 물의 증발에 의한 중량변화로 정확한 아스팔트량의 계량이 불가하게 되어 아스팔트 량의 변화가 발생되어 아스콘의 물성이 저하된 수 있는 문제점을 가지게 된다.
문헌 1 : 등록특허공보 제10-0353429호 문헌 2 : 등록특허공보 제10-0983344호 문헌 3 : 등록특허공보 제10-1486226호
본 발명의 과제는 아스팔트 제조과정에서 설정된 압력으로 물을 분사하여 아스팔트 내에 미세한 기포를 형성함으로서 아스팔트의 체적을 증가시키고, 점도를 낮게하여 아스콘 생산온도를 현저히 낮춤으로써 대기오염물질 배출량과 연료 사용량을 줄이고, 시공성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 과제는 상기한 미세기포 발생장치를 이용하는 중온 아스팔트 혼합물 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는 상기한 중온 아스팔트 혼합물 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물을 제공함에 있다.
본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 아스팔트 분사펌프와 믹서를 연결하는 배관 사이에 설치되어 아스팔트 분사펌프에서 믹서로 이송되는 가열 아스팔트에 미세기포를 발생시키는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치로서, 물을 저수하고 공급하는 물공급유닛; 아스팔트 분사펌프로부터 믹서로 향하는 가열 아스팔트에 물공급유닛으로부터 공급되는 물을 1.0 ~ 6.0 MPa의 압력으로 분사하여, 가열 아스팔트 내에 미세기포가 형성되도록 함과 아울러 기화열에 의해 가열 아스팔트를 중온으로 냉각시키는 물분사유닛; 및 가열 아스팔트 100 중량부에 대하여 1~3 중량부의 비율로 물이 공급되도록 함과 아울러 물의 분사압이 1.0 ~ 6.0 MPa이 되도록 물분사유닛을 제어하는 제어유닛;을 포함하되, 물분사유닛은 아스팔트에 고압으로 물을 분사하는 복수의 고압분사노즐 및 상기 각 고압분사노즐로 물을 분배하는 분배기를 포함하며, 고압분사노즐은, 내부의 길이방향을 따라 유로가 마련되며, 일 측면에는 상기 분배기와 호스로서 연결되어 유로로 물이 공급되도록 하는 물공급포트가 마련되는 하우징; 유로와 연통되도록 하우징의 일단에 체결되어 하우징을 통해 유입되는 물을 고압으로 분사해 주는 역할을 하며, 외주면에 연결배관에 고정하기 위한 고정홈이 마련된 노즐팁; 하우징의 타단에 체결되는 니들홀더; 및 니들홀더에 니들 고정캡에 의해 고정된 채, 하우징의 유로를 관통하여 노즐팁의 노즐홀을 선택적으로 차폐하도록 설치되되, 물공급포트로 물이 공급되기 전에는 니들홀더에 내장 설치되는 가압스프링에 의해 노즐홀을 차단하는 방향으로 탄성력을 받고 있으며, 물공급포트로 물이 공급되면 물공급 압력에 의해 가압스프링을 압축시키고 니들홀더 방향으로 이동되면서 노즐홀을 개방하는 니들 피스톤;을 포함하여 구성된 것을 더 포함하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치를 제공한다.
바람직하게, 물공급유닛은, 물을 저장하는 물탱크; 물탱크로 유입되는 물에 포함된 이물질을 걸러주는 필터; 물탱크 내의 물을 1.0~6.0 MPa의 압력으로 펌핑하여 물분사유닛으로 공급하는 고압 플런저 펌프; 고압 플런저 펌프의 모터 회전수를 제어하여, 물 토출량이 일정하게 유지되도록 하는 인버터; 고압 플런저 펌프로부터 물분사유닛으로 공급되는 물의 유량을 측정하여 제어유닛으로 송신하는 유량계; 및물분사유닛으로부 공급되는 물의 압력을 측정하여 제어유닛으로 송신하는 압력계;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 물분사유닛은, 아스팔트 분사펌프측 배관과 아스팔트 믹서측 배관 사이에 플랜지 이음되는 연결배관; 연결배관을 관통하게 설치된 채, 연결배관의 내부를 통과하는 아스팔트에 고압으로 물을 분사하는 복수의 고압분사노즐; 물공급유닛에서 고압분사노즐로의 물 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브; 및 솔레노이드 밸브로부터 각 고압분사노즐로 물을 분배하는 분배기;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 연결배관 상에 설치된 채, 연결배관을 가열함으로써 그 내부를 통과하는 아스팔트가 응고되는 것을 방지하기 위한 히팅블록을 더 포함할 수 있다.
삭제
바람직하게, 상기 제어유닛은 아스팔트 분사펌프의 이전에 배치되는 아스팔트 계량조의 아스팔트 계량값을 수신하여 물의 유량을 산출하고, 산출된 유량의 물이 물공급유닛의 고압 플런저 펌프에서 공급될 수 있도록 고압 플런저 펌프의 회전속도를 산출하여, 골재 계량빈의 골재 방출신호가 수신되면 물공급유닛의 고압 플런저 펌프를 산출된 회전속도로 구동하여 물이 공급되도록 하고, 아스팔트 분사펌프의 가동신호를 수신하여 물분사유닛의 솔레노이드 밸브를 개방하여 고압분사노즐로 물이 공급되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기에 기재된 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치를 이용하는 중온 아스팔트 혼합물 제조방법으로, 아스팔트 계량조의 아스팔트 계량값을 수신하여 물의 유량을 산출하고, 산출된 유량의 물이 물공급유닛의 고압 플런저 펌프에서 공급될 수 있도록 고압 플런저 펌프의 회전속도를 산출하는 펌프 회전속도 산출단계(S10); 골재 계량빈으로부터 믹서로 골재가 방출되는 골재 계량빈 방출신호를 수신하여 물공급유닛의 고압 플런저 펌프를 가동시키는 고압 플런저 펌프 가동단계(S20); 계량조에 계량된 가열 아스팔트를 아스팔트 분사펌프에 의해 믹서로 공급하는 아스팔트 공급단계(S30); 물공급유닛에 의해 가열 아스팔트에 물을 분사하되, 제어유닛에 의해 가열 아스팔트의 공급중량에 대하여 물공급 유량을 비례 제어하면서 1.0 ~ 6.0 MPa의 수압으로 물이 공급되게 하는 물공급단계(S40); 아스팔트 분사펌프가 작동되면 작동신호를 제어유닛이 수신하여 물공급유닛과 물분사유닛 사이를 단속하고 있는 솔레노이드 밸브를 개방하는 밸브개방단계(S50); 개방된 솔레노이드 밸브를 통하는 물이 1.0 ~ 6.0 MPa의 수압을 유지하면서 물분사유닛으로 공급되면, 수압에 의해 물분사유닛의 고압분사노즐이 개방되면서 가열 아스팔트를 향해 고압의 물을 분사하는 물분사 단계(S60); 및 물분사유닛에 의해 분사된 고압의 물에 의해 아스팔트의 내부에 미세기포가 형성되고 물에 의해 냉각되어 중온화된 미세기포 아스팔트가 믹서 내부로 분사되어 골재, 순환골재 및 채움재와 혼합되는 믹싱단계(S70);를 포함하는 중온 아스팔트 혼합물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기에 기재된 중온 아스팔트 혼합물 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물을 제공한다.
본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 미세기포 발생장치에 의해 고압으로 분사된 상온의 물은 아스팔트 내에서 미세한 입자로 분산되고, 분산된 물 입자는 아스팔트의 열에 의해 기화되어 아스팔트 내에 미세한 기포가 다량 생성된 아스팔트가 만들어지게 되며, 이 미세기포를 다량 포함한 아스팔트는 미세 기포에 의해 체적이 증가하고, 밀도가 작고, 점도가 낮아지는 특성을 가지게 된다.
이에 따라, 일반적인 아스콘 보다 낮은 온도에서 골재 및 채움재와의 균질하게 혼합되는 효과가 있으며, 종래의 아스콘보다 생산온도가 낮아지기 때문에 골재 및 순환골재 가열을 위한 연료의 사용량이 적고, 이산화탄소 및 대기오염물질 등의 발생을 저감시키는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치의 전체 구성도
도 2는 본 발명에 따른 중온 아스팔트 미세기포 발생장치에서 물공급유닛의 구성 블록도
도 3은 본 발명에 따른 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치에서 물분사 유닛의 상세도
도 4는 본 발명에 따른 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치에서 고압 분사노즐의 분해 단면도
도 5는 도 4의 조립 단면도로서, 작동전 상태도
도 6은 도 4의 조립 단면도로서, 작동후 상태도
도 7은 본 발명에 따른 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치의 설치상태도
도 8은 본 발명 실시예의 중온 아스팔트 혼합물의 다짐온도별 공극률 변화 그래프
도 9는 비교예의 가열 아스팔트 혼합물의 다짐온도별 공극률 변화 그래프
도 10은 본 발명에 따른 중온 아스팔트 제조방법의 흐름도
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치는 아스팔트의 제조과정 중에 가열 아스팔트에 물을 고압으로 분사하여, 아스팔트 내에 미세한 기포가 형성되게 함으로써 아스팔트의 체적을 증가시키고, 점도를 낮게하여 아스콘 생산온도를 현저히 낮춤으로써 대기오염물질 배출량과 연료 사용량을 줄이고, 시공성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것으로, 그 구성은 도 1에 도시되어 있다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치의 전체 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 중온 아스팔트 미세기포 발생장치(이하 '미세기포 발생장치'라 축약함, 100)은 승(고)압 상태로 물을 공급하는 물공급유닛(200), 물공급유닛으로부터 공급되어온 고압의 물을 아스팔트로 분사하는 물분사유닛(300), 물공급유닛 및 물분사 유닛의 동작을 제어하는 제어유닛(400)을 포함한다.
물공급유닛(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 물을 저장하는 물탱크(210)와, 물탱크로 유입되는 물에 포함된 이물질을 걸러주는 필터(220)와, 물탱크 내의 물을 1.0 ~ 6.0 MPa의 압력으로 펌핑하여 물분사유닛(300)으로 압송하는 고압 플런저 펌프(230)와, 고압 플런저 펌프의 모터 회전수를 제어하여 물 토출량이 일정하게 유지되도록 하는 인버터(240)와, 고압 플런저 펌프로부터 물분사유닛으로 공급되는 물의 유량을 측정하여 제어유닛으로 송신하는 유량계(250)와, 물분사유닛(300)으로 공급되는 물의 압력을 측정하여 제어유닛(400)으로 송신하는 압력계(260);를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 물의 압송 압력 1.0 ~ 6.0 MPa은 물분사 유닛(300)에서도 유지된 채 아스팔트에 최종 분사되는데, 물의 압송압력이 1.0 MPa 이하가 될 경우 물분사 유닛에서 분사될 때 압력이 낮으므로 물줄기 형태로 분사가 이루어지므로 기포가 커진 상태로 아스팔트에 형성된다. 따라서, 아스팔트로부터 큰 기포가 쉽게 소멸되면서 아스콘의 생산 및 시공에 있어서 충분한 효과를 발휘하기 어렵게 되고, 시공과정에서 높은 공극량으로 인하여 내구성이 현저히 저하되는 문제가 발생된다.
반면, 물의 압송 압력이 6.0 MPa 이상인 경우에는 작은 기포가 발생하여 아스팔트에 오랫동안 남아 있게 되어 아스팔트의 생산온도를 낮출 수 있어서 연료 소모량을 줄일 수 있고, 환경오염물질 발생량이 저감되며, 생산성을 향상시키고, 아스팔트 포설시 시공성 및 다짐성이 개선되는 장점을 가지게 되지만, 반대급부로 물을 고압으로 압송하기 위하여 고가의 고압 플런저 펌프를 적용해야 하는 문제가 발생된다. 따라서, 상기 압력 범위 내에서 물이 압송되도록 하는 것이 바람직하다.
물분사유닛(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 아스팔트 분사펌프(20, 도 7 참조)로부터 믹서로 향하는 가열 아스팔트에, 물공급유닛(200)으로부터 공급되는 고압의 물을 1.0 ~ 6.0 MPa의 압력으로 분사하여, 가열 아스팔트 내에 미세기포가 형성되도록 함과 아울러 가열 아스팔트와의 접촉에 따른 기화열에 의해 가열 아스팔트를 중온으로 냉각시키는 작용을 하는 것으로, 아스팔트 분사펌프(20)측 배관(21)과 아스팔트 믹서(40)측 배관(41) 사이에 플랜지 이음되는 연결배관(310)과, 연결배관을 관통하게 설치된 채 연결배관의 내부를 통과하는 아스팔트에 고압으로 물을 분사하는 복수의 고압분사노즐(320)과, 물공급유닛(200)에서 고압분사노즐(320)로의 물 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브(330)와, 솔레노이드 밸브로부터 각 고압분사노즐로 물을 분배하는 분배기(340)를 포함할 수 있다.
물분사유닛(300)은 연결배관(310) 상에 설치된 채, 연결배관을 가열함으로써 그 내부를 통과하는 아스팔트가 응고되는 것을 방지하기 위한 히팅블록(350)을 더 포함할 수 있다.
물분사유닛(300)의 핵심부품인 고압분사노즐(320)은 도 3 내지 5에서와 같이, 하우징(321), 노즐팁(322), 니들홀더(323) 및 니들 피스톤(324)을 포함할 수 있다.
하우징(321)은 통형상으로 되며, 내부의 길이방향을 따라 물이 통과할 수 있는 유로(321a)가 마련되고, 일 측면에는 분배기(340)와 호스(h)로서 연결되어 유로(321a)로 물이 공급되도록 하는 돌출형의 물공급포트(321b)가 마련될 수 있다.
또한, 유로(321a)의 일단에는 암탭 형태의 제1 체결부(321c)가 마련되고, 다른 일단에도 암탭 형태의 제2 체결부(321d)가 마련될 수 있다.
노즐팁(322)은 유로(321a)와 연통되도록 하우징(321)의 제1 체결부(321c)에 나사(또는 너트) 체결되어, 하우징을 통해 유입되는 물을 고압으로 분사해 주는 역할을 하며, 그 외주면에는 연결배관(310)의 벽면에 끼움 결합하기 위한 고정홈(322a)이 마련될 수 있다.
또한, 노즐팁(322)의 연결배관(310)과 접하는 면과, 하우징(321)과 접하는 면에는 수밀을 위한 오링(O)이 각각 마련될 수 있다.
니들홀더(323)는 니들 피스톤(324)을 지지하기 위한 것으로, 하우징(321)의 제2 체결부(321d)에 나사(또는 너트) 체결될 수 있다.
니들 피스톤(324)은 니들홀더(323)에 고정된 채, 하우징(321)의 유로(321a)를 관통하여 노즐팁(322)의 노즐공(322b)을 선택적으로 차폐하도록 설치되는 것으로, 물공급포트(321b)로 물이 공급되기 전에는 니들홀더(323)에 내장 설치되는 가압스프링(325)에 의해 노즐공(322b)을 차단하는 방향으로 탄성력을 받고 있으며, 물공급포트(321b)로 물이 공급되면 도 6에서와 같이 물공급 압력에 니들 피스톤(324)은 가압스프링(325)을 압축시키면서 니들홀더(323) 방향으로 이동되어 노즐공(322b)을 개방하게 된다.
여기서, 니들 피스톤(324)에서 노즐팁(322)의 유로에 삽입되는 부위는 그 외경이 유로의 직경에 비해 작게 구성되어 있으므로 니들 피스톤(324)의 삽입부와 노즐팁(322)의 유로 사이의 미세한 틈새를 통해 물이 배출된다.
미설명 부호 326은 니들 피스톤(324)이 니들홀더(323)로부터 이탈됨 방지하기 위한 고정캡이다.
제어유닛(400)은 물공급유닛(200) 및 물분사유닛(300)의 동작을 제어하는 것으로, 도 7에 도시된 아스팔트 분사펌프(20)의 이전에 배치되는 아스팔트 계량조(10)의 아스팔트 계량값을 수신하여 물의 유량을 산출하고, 산출된 유량의 물이 고압 플런저 펌프(240)에서 공급될 수 있도록 펌프의 회전속도를 계산하며, 골재 계량빈(30)의 골재 방출신호를 수신하여 물공급유닛(200)의 고압 플런저 펌프(240)를 구동하며, 아스팔트 분사펌프의 가동신호를 수신하여 물분사 유닛의 솔레노이드 밸브를 개방하여 고압 분사노즐로 물이 공급되도록 물공급유닛(200)과 물분사유닛(300)을 제어하게 된다.
특히, 물분사유닛(300)을 제어할 때는 가열 아스팔트 100 중량부에 대하여 1~3 중량부의 비율로 물이 공급되도록 함과 아울러 물의 분사압이 1.0 ~ 6.0 MPa이 되도록 제어하는데, 물 공급량이 아스팔트 100 중량부에 대하여 1 중량부 이하가 되면 아스팔트에 물분사량이 적어지면서 작은 기포 발생량이 작아지게 되는 문제점이 있고, 반대로 물 공급량이 3 중량부 이상이 되면 아스팔트에 물분사량이 너무 많아져서 높은 공극량으로 인하여 내구성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예를 예시한다.
[실시예]
아스팔트 콘크리트 플랜트에서 아스팔트 콘크리트를 생산함에 있어서, 한국아스콘협동조합연합회 단체표준 SPS-KAI0002-F2349-5687 가열 아스팔트 혼합물에 규정되어 있는 표층용 혼합물 WC-2의 입도 범위에 해당되도록, 콜드빈(Cold Bin)에 저장되어 있는 KS F 2357에 규정되어 있는 굵은 골재 78호(입도범위 13~2.5mm)와, 잔골재 입도 No.4 골재를 콜드빈(Cold Bin)으로부터 일정한 속도로 인출하고, 컨베이어벨트를 이용하여 골재 건조부인 드라이어로 이송하여, 드라이어 배출구에서 온도를 측정하였을 때 골재 온도가 145℃가 되도록 골재를 가열하였다.
골재 버켓 엘리베이터를 사용하여 아스팔트 콘크리트 플랜트 상단부의 골재 스크린으로 이송하여 골재를 크기별로 선별한 후 핫빈(Hot Bin)에 각각 저장하였다.
이때, 핫빈(Hot Bin)에 저장되는 골재는 1Bin은 0~3.5mm, 2Bin은 3.6~6.0mm, 3Bin은 6.1~12.0mm, 4Bin은 12.1~20mm의 입도범위에 해당되며, 이 때 1 Bin에서 측정한 온도는 135℃를 나타내었다.
한국아스콘조합연합회 단체표준 SPS-KAI0002-F2349-5687 가열 아스팔트 혼합물에 규정되어 있는 표층용 혼합물 WC-2의 입도범위를 가지도록 각 빈의 골재를 합성하여 아스팔트 콘크리트 플랜트의 배치 크기인 3,000kg의 92.2중량%인 2,766kg을 골재 계량장치(골재 계량빈)(30)에 계량하였다.
이와 동시에 채움재를 골재 배치 크기의 2 중량%인 60kg을 채움재 계량빈에 동시에 계량하였으며, 아스팔트 계량조에 150℃로 가열된 공용성등급 PG64-22(침입도 등급 AC60-80)인 아스팔트를 배치크기의 5.8 중량%인 174kg을 계량하였다.
이때, 아스팔트의 계량값을 미세기포 발생장치(100)의 제어유닛(400)으로 전달하고, 제어유닛은 아스팔트 분사펌프(20)에 의해 아스팔트 계량조(10)에서 배출되는 아스팔트의 배출속도를 고려하여 물공급유닛(200)의 고압 플랜저 펌프(240)에서 토출되는 물의 량이 아스팔트 계량량의 2.0 중량%가 되도록 펌프 구동 모터의 속도를 가지도록 인버터(250)의 주파수를 설정한다. 골재 계량빈(30)의 가열된 골재를 골재 계량빈 방출 게이트를 열어 믹서(40)로 방출함과 함께 채움재 계량장치의 방출 게이트를 열어 계량된 체움재를 믹서에 방출하여 마른 비빔(Dry Mixing)을 5초간 실시하였다.
이때, 골재 계량빈 방출게이트 열림신호를 미세기포 발생장치(100)의 제어유닛(400)으로 전달하고, 제어유닛(400)은 앞서 설정된 주파수에 따라 물공급유닛(200)의 고압 플랜저 펌프(240)를 구동한다.
마른비빔이 종료되면, 아스팔트 분사펌프(20)를 가동하여, 아스팔트 계량조(10)에 있는 아스팔트를 믹서(40) 내로 분사하여 40초간 젖음 비빔(Wet Mixing)을 한다. 이때, 아스팔트 분사펌프(20)의 가동신호를 미세기포 발생장치(100)의 제어유닛(400)으로 보내고, 이 신호를 받은 제어유닛(400)은 아스팔트 분사펌프(20)와 믹서(40)를 연결하는 배관에 장착되어 있는 물분사유닛(300)의 공압 솔레노이드 밸브(330)를 열어 노즐팁(322)으로 1.0MPa 내지 6.0MPa압력의 물을 공급하게 된다.
공급된 1.0MPa 내지 6.0MPa압력의 물은 가압 스프링(325)의 탄성력에 의해 노즐공(322b)을 막고 있는 니들 피스톤(324)에 작용하여 니들 피스톤을 고정캡(326)방향으로 밀고 노즐공(322b)을 개방함으로써 개방된 노즐공을 통해 아스팔트 내로 분사된다.
아스팔트 내부로 1.0MPa 내지 6.0MPa압력의 물이 노즐공을 통하여 분사되면 물은 미세한 입자형태로 아스팔트 내로 분산되며, 이 미세한 물 입자는 아스팔트의 열에 의해 기화되어 미세한 기포가 형성된다. 무수히 많은 미세한 기포를 포함한 아스팔트는 폼드화(Formed, 거품화) 아스팔트가 되어 믹서(40) 내부로 분사되어 가열된 골재 및 채움재 혼합물과 혼합된다. 이때 미세기포 발생장치(100)의 제어유닛(400)의 화면표시기(터치스크린, Touch Screen)에 기록된 물의 량은 3.51kg(아스팔트 량의 2.01 중량%) 이었으며, 물의 압력은 3.6MPa로 기록되었다. 40초의 젖은 비빔(Wet Mix)이 끝나면, 믹서(40) 하부에 장치되어 있는 방출게이트를 통하여 제조된 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물이 방출된다. 방출되는 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물의 온도를 측정한 결과 125℃를 나타내었다.
제조된 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물에서 시료를 채취하여 골재의 아스팔트 피복상태를 측정하였으며, 또한 시료를 115℃로 조정된 순환식 오븐에서 1시간 노화시킨 후, 다짐온도 115℃로 하여 마샬다짐기를 이용하여 양면 각각 50회 다짐하여 마샬 시험용 공시체를 제작하였으며, 115℃에서 슬래브 컴펙터를 사용하여 두께 5cm의 슬래브 공시체를 제작하여 동적안정도 실험을 실시하였다
또한, 제조된 중온 순환 아스팔트 콘크리트 혼합물을 60℃로 조정된 강제순환식 오븐에서 16시간 노화시킨 후 다시 가열하여 120℃ 다짐온도에서 다짐횟수를 달리하여 공극률이 7%가 되도록 마샬시험용 공시제 9개를 제작하여 KS F 2398 아스팔트 혼합물의 수분 저항성 시험방법에 따라 수분 저항성을 평가하였다.
또한, 제조된 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물을 각각 140℃, 130℃, 120℃, 110, 100℃로 조정된 강제 순환식 오븐에서 가열한 후 각각 온도에서 마샬다짐기를 이용하여 양면 각각 50회 다짐하여 마샬 시험용 공시체를 제작하여 공극률을 측정하여 온도별 다짐특성을 비교하였다.
[비교예]
아스팔트 콘크리트 플랜트에서 아스팔트 콘크리트를 생산함에 있어서, 한국아스콘협동조합연합회 단체표준 SPS-KAI0002-F2349-5687 가열 아스팔트 혼합물에 규정되어 있는 표층용 혼합물 WC-2의 입도범위에 해당되도록 콜드빈(Cold Bin)에 각각 저장되어 있는 KS F 2357에 규정되어 있는 굵은 골재 78호(입도범위 13~2.5mm)와 잔골재 입도 No. 4골재를 콜드빈(Cold Bin)으로부터 일정한 속도로 인출하여 컨베이어벨트를 이용하여 골재 건조부인 드라이어로 이송하여 드라이어 배출구에서 온도를 측정하였을 때 골재 온도가 178℃가 되도록 골재를 가열한 후, 골재 버켓엘리베이터를 사용하여 아스팔트 콘크리트 플랜트 상단부의 골재 스크린으로 이송하여 골재를 크기별로 분급하여 핫빈(Hot Bin)에 각각 저장하였다. 이 때 핫빈(Hot Bin)에 저장되는 골재는 1Bin은 0~3.5mm, 2Bin은 3.6~6.0mm, 3Bin은 6.1~12.0mm, 4Bin은 12.1~20mm의 입도범위에 해당되며, 이 때 1 Bin에서 측정한 온도는 166℃를 나타내었다. 한국아스콘조합연합회 단체표준 SPS-KAI0002-F2349-5687 가열 아스팔트 혼합물에 규정되어 있는 표층용 혼합물 WC-2의 입도범위를 가지도록 각 빈의 골재를 합성하여 아스팔트 콘크리트 플랜트의 배치 크기인 3 000kg의 92.2중량%인 2 766kg을 골재 계량장치(골재 계량빈)에 계량하였다. 이와 동시에 채움재를 골재 배치 크기의 2 중량%인 60kg을 채움재 계량빈에 동시에 계량하였으며, 아스팔트 계량장치(아스팔트 계량조)에 150℃로 가열된 공용성등급 PG64-22(침입도 등급 AC60-80)인 아스팔트를 배치크기의 5.8 중량%인 116kg을 계량하였다.
골재 계량빈의 가열된 골재를 골재 계량빈 방출 게이트를 열어 믹서로 방출함과 함께 채움재 계량장치의 방출 게이트를 열어 계량된 체움재를 믹서에 방출하여 마른 비빔(Dry Mixing)을 5초간 실시하였다.
마른비빔이 종료되면, 아스팔트 분사펌프를 가동하여, 아스팔트 계량조에 있는 아스팔트를 믹서 내로 분사하여 40초간 젖음 비빔(Wet Mixing)을 한다. 40초의 젖은 비빔(Wet Mix)이 끝나면, 믹서 하부에 장치되어 있는 방출게이트를 통하여 제조된 아스팔트 콘크리트 혼합물이 방출된다. 방출되는 아스팔트 콘크리트 혼합물의 온도를 측정한 결과 153℃를 나타내었다.
제조된 아스팔트 콘크리트 혼합물에서 시료를 채취하여 골재의 아스팔트 피복상태를 측정하였으며, 또한 시료를 140℃로 조정된 순환식 오븐에서 1시간 노화시킨 후, 다짐온도 140℃로 하여 마샬다짐기를 이용하여 양면 각각 50회 다짐하여 마샬 시험용 공시체를 제작하였으며, 140℃에서 슬래브 컴펙터를 사용하여 두께 5 cm의 슬래브 공시체를 제작하여 동적안정도 실험을 실시하였다
또한, 제조된 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물을 60℃로 조정된 강제순환식 오븐에서 16시간 노화시킨 후 다시 가열하여 140℃ 다짐온도에서 다짐횟수를 달리하여 공극률이 7%가 되도록 마샬시험용 공시제 9개를 제작하여 KS F 2398 아스팔트 혼합물의 수분 저항성 시험방법에 따라 수분 저항성을 평가하였다.
또한, 제조된 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물을 각각 140℃, 130℃, 120℃, 110, 100℃로 조정된 강제 순환식 오븐에서 가열한 후 각각 온도에서 마샬다짐기를 이용하여 양면 각각 50회 다짐하여 마샬 시험용 공시체를 제작하여 공극률을 측정하여 온도별 다짐특성을 비교하였다.
상기 실시예에서 제조된 중온 아스팔트 콘크리트 혼합물과 비교예에서 제조된 가열 아스팔트 콘크리트의 도로포장재로서의 물리적 특성을 평가한 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
아스팔트 콘크리트의 물리적 특성
종류 기준
(SPS-KAI0002-F2349-5687)		 실시예 비교예
생산 제품 온도(℃) - 125 153
골재 피복율(%) 95 이상 100% 100%
다짐온도(℃) - 115 140
안정도(N) 5,000 이상 10,825 11,380
흐름값(1/100cm) 20 ~ 40 31 33
공극률(%) 3 ~ 6 4.0 4.0
포화도(%) 65 ~ 80 76 76
간극률(%) 14 이상 16.9 16.8
간접 인장강도(N/㎟) 0.8 이상 1.23 1.04
터프니스(N.㎜) 8,000 이상 11,240 11,650
인장강도비 0.75 이상 0.81 0.83
동적안정도(회/㎜) 1,000 1,145 1,218
또한, 온도에 따른 다짐특성을 평가하기 위하여 실시예 및 비교예의 아스팔트 혼합물을 각각 140, 130, 120, 110, 100℃에서 다짐한 후, 공극률을 비교하였으며, 그 결과를 표 2 및 도 7, 도 8에 나타내었다.
아스팔트 콘크리트의 다짐온도별 공극률
다짐온도(℃) 실시예 비교예
100 5.5 7.6
110 4.8 6.5
120 4.0 5.3
130 3.1 4.7
140 2.6 4.0
상기 표 및 도면에서 나타낸 바와 같이 도로포장재로서의 물리적 특성은 비교예의 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물에 비하여 본 발명에 의해 제조된 실시예의 중온 아스팔트 혼합물의 측정값이 유사한 결과를 보였으며, 이는 미세기포발생장치에 의해 생성된 미세기포 아스팔트가 낮은 온도에서 생산되고(125℃), 다짐되어도(115℃) 동등한 물성을 가지는 것을 알 수 있다.
또한, 다짐 온도별 공극률 시험결과를 보면, 설계 공극률인 4%에 도달하는 온도가 비교예의 경우 140℃이고 그보다 낮은 온도에서는 공극률이 커짐을 알 수 있다. 즉 140℃ 미만의 온도에서 다짐을 할 경우 더 많은 다짐에너지가 필요로 하기 때문에 충분한 공극을 확보하는데 어려움이 있다. 그러나, 본 발명의 실시예의 경우 120℃에서 설계 공극률인 4%를 만족하고 있다. 이는 일반 아스팔트 콘크리트의 다짐온도보다 20℃ 낮은 온도에서도 충분한 다짐효과를 발휘함을 알 수 있다. 따라서 일반 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물에 비하여 낮은 온도에서 생산 및 시공을 하는 것이 가능한 중온 효과를 충분히 나타내는 것을 알 수 있다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
100 : 미세기포 발생장치 200 : 물공급유닛
210 : 물탱크 220 : 유량계
230 : 필터 240 : 고압 플런저 펌프
300 : 물분사유닛 310 : 연결배관
320 : 고압분사노즐 321 : 하우징
321a : 유로 321b : 물공급포트
321c : 제1 체결부 321d : 제2 체결부
322 : 노즐팁 322a : 고정홈
322b : 노즐공 323 : 니들홀더
324 : 니들 피스톤 330 : 솔레노이드 밸브
340 : 분배기 400 : 제어유닛

Claims (8)

  1. 아스팔트 분사펌프와 믹서를 연결하는 배관 사이에 설치되어 아스팔트 분사펌프에서 믹서로 이송되는 가열 아스팔트에 미세기포를 발생시키는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치로서,
    물을 저수하고 공급하는 물공급유닛;
    아스팔트 분사펌프로부터 믹서로 향하는 가열 아스팔트에 물공급유닛으로부터 공급되는 물을 1.0 ~ 6.0 MPa의 압력으로 분사하여, 가열 아스팔트 내에 미세기포가 형성되도록 함과 아울러 기화열에 의해 가열 아스팔트를 중온으로 냉각시키는 물분사유닛; 및
    가열 아스팔트 100 중량부에 대하여 1~3 중량부의 비율로 물이 공급되도록 함과 아울러 물의 분사압이 1.0 ~ 6.0 MPa이 되도록 물분사유닛을 제어하는 제어유닛;을 포함하되,
    물분사유닛은 아스팔트에 고압으로 물을 분사하는 복수의 고압분사노즐 및 상기 각 고압분사노즐로 물을 분배하는 분배기를 포함하며,
    고압분사노즐은, 내부의 길이방향을 따라 유로가 마련되며, 일 측면에는 상기 분배기와 호스로서 연결되어 유로로 물이 공급되도록 하는 물공급포트가 마련되는 하우징; 유로와 연통되도록 하우징의 일단에 체결되어 하우징을 통해 유입되는 물을 고압으로 분사해 주는 역할을 하며, 외주면에 연결배관에 고정하기 위한 고정홈이 마련된 노즐팁; 하우징의 타단에 체결되는 니들홀더; 및 니들홀더에 니들 고정캡에 의해 고정된 채, 하우징의 유로를 관통하여 노즐팁의 노즐홀을 선택적으로 차폐하도록 설치되되, 물공급포트로 물이 공급되기 전에는 니들홀더에 내장 설치되는 가압스프링에 의해 노즐홀을 차단하는 방향으로 탄성력을 받고 있으며, 물공급포트로 물이 공급되면 물공급 압력에 의해 가압스프링을 압축시키고 니들홀더 방향으로 이동되면서 노즐홀을 개방하는 니들 피스톤;을 포함하여 구성된 것을 더 포함하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    물공급유닛은,
    물을 저장하는 물탱크;
    물탱크로 유입되는 물에 포함된 이물질을 걸러주는 필터;
    물탱크 내의 물을 1.0~6.0 MPa의 압력으로 펌핑하여 물분사유닛으로 공급하는 고압 플런저 펌프;
    고압 플런저 펌프의 모터 회전수를 제어하여, 물 토출량이 일정하게 유지되도록 하는 인버터;
    고압 플런저 펌프로부터 물분사유닛으로 공급되는 물의 유량을 측정하여 제어유닛으로 송신하는 유량계; 및
    물분사유닛으로부 공급되는 물의 압력을 측정하여 제어유닛으로 송신하는 압력계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    물분사유닛은,
    아스팔트 분사펌프측 배관과 아스팔트 믹서측 배관 사이에 플랜지 이음되는 연결배관;
    연결배관을 관통하게 설치된 채, 연결배관의 내부를 통과하는 아스팔트에 고압으로 물을 분사하는 복수의 고압분사노즐;
    물공급유닛에서 고압분사노즐로의 물 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브; 및
    솔레노이드 밸브로부터 각 고압분사노즐로 물을 분배하는 분배기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    연결배관 상에 설치된 채, 연결배관을 가열함으로써 그 내부를 통과하는 아스팔트가 응고되는 것을 방지하기 위한 히팅블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어유닛은
    아스팔트 분사펌프의 이전에 배치되는 아스팔트 계량조의 아스팔트 계량값을 수신하여 물의 유량을 산출하고, 산출된 유량의 물이 물공급유닛의 고압 플런저 펌프에서 공급될 수 있도록 고압 플런저 펌프의 회전속도를 산출하여,
    골재 계량빈의 골재 방출신호가 수신되면 물공급유닛의 고압 플런저 펌프를 산출된 회전속도로 구동하여 물이 공급되도록 하고, 아스팔트 분사펌프의 가동신호를 수신하여 물분사유닛의 솔레노이드 밸브를 개방하여 고압분사노즐로 물이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치.
  7. 청구항 1에 기재된 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치를 이용하는 중온 아스팔트 혼합물 제조방법으로,
    아스팔트 계량조의 아스팔트 계량값을 수신하여 물의 유량을 산출하고, 산출된 유량의 물이 물공급유닛의 고압 플런저 펌프에서 공급될 수 있도록 고압 플런저 펌프의 회전속도를 산출하는 펌프 회전속도 산출단계(S10);
    골재 계량빈으로부터 믹서로 골재가 방출되는 골재 계량빈 방출신호를 수신하여 물공급유닛의 고압 플런저 펌프를 가동시키는 고압 플런저 펌프 가동단계(S20);
    계량조에 계량된 가열 아스팔트를 아스팔트 분사펌프에 의해 믹서로 공급하는 아스팔트 공급단계(S30);
    물공급유닛에 의해 가열 아스팔트에 물을 분사하되, 제어유닛에 의해 가열 아스팔트의 공급중량에 대하여 물공급 유량을 비례 제어하면서 1.0 ~ 6.0 MPa의 수압으로 물이 공급되게 하는 물공급단계(S40);
    아스팔트 분사펌프가 작동되면 작동신호를 제어유닛이 수신하여 물공급유닛과 물분사유닛 사이를 단속하고 있는 솔레노이드 밸브를 개방하는 밸브개방단계(S50);
    개방된 솔레노이드 밸브를 통하는 물이 1.0 ~ 6.0 MPa의 수압을 유지하면서 물분사유닛으로 공급되면, 수압에 의해 물분사유닛의 고압분사노즐이 개방되면서 가열 아스팔트를 향해 고압의 물을 분사하는 물분사 단계(S60); 및
    물분사유닛에 의해 분사된 고압의 물에 의해 아스팔트의 내부에 미세기포가 형성되고 물에 의해 냉각되어 중온화된 미세기포 아스팔트가 믹서 내부로 분사되어 골재, 순환골재 및 채움재와 혼합되는 믹싱단계(S70);
    를 포함하는 중온 아스팔트 혼합물 제조방법.
  8. 청구항 7에 기재된 중온 아스팔트 혼합물 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물.


















KR1020190025705A 2019-03-06 2019-03-06 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물 KR102032716B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190025705A KR102032716B1 (ko) 2019-03-06 2019-03-06 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190025705A KR102032716B1 (ko) 2019-03-06 2019-03-06 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102032716B1 true KR102032716B1 (ko) 2019-10-16

Family

ID=68421542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190025705A KR102032716B1 (ko) 2019-03-06 2019-03-06 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102032716B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144621A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Seikitokyu Kogyo Co Ltd アスファルト混合物及びフォ−ムドアスファルト混合物の兼用製造装置
KR100353429B1 (ko) 2000-07-14 2002-09-18 용일토건 주식회사 아스팔트 거품특성을 이용한 반가열 보강식 아스팔트혼합물 및 그 제조방법및 그를 이용한 시공방법
JP2004332378A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Nikko Co Ltd アスファルトプラントのアスファルト噴射パイプ
KR100983344B1 (ko) 2009-11-13 2010-09-20 영종산업(주) 아스팔트 거품특성을 이용한 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조방법
KR20110134106A (ko) * 2010-06-08 2011-12-14 삼성중공업 주식회사 이동식 유압회로 플러싱 장치
KR101486226B1 (ko) 2014-09-17 2015-01-26 효원아스콘 주식회사 워터노즐을 구비한 중온가열 아스팔트 혼합물 제조장치 및 이를 통하여 제조된 중온가열 아스팔트 혼합물

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144621A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Seikitokyu Kogyo Co Ltd アスファルト混合物及びフォ−ムドアスファルト混合物の兼用製造装置
KR100353429B1 (ko) 2000-07-14 2002-09-18 용일토건 주식회사 아스팔트 거품특성을 이용한 반가열 보강식 아스팔트혼합물 및 그 제조방법및 그를 이용한 시공방법
JP2004332378A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Nikko Co Ltd アスファルトプラントのアスファルト噴射パイプ
KR100983344B1 (ko) 2009-11-13 2010-09-20 영종산업(주) 아스팔트 거품특성을 이용한 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조방법
KR20110134106A (ko) * 2010-06-08 2011-12-14 삼성중공업 주식회사 이동식 유압회로 플러싱 장치
KR101486226B1 (ko) 2014-09-17 2015-01-26 효원아스콘 주식회사 워터노즐을 구비한 중온가열 아스팔트 혼합물 제조장치 및 이를 통하여 제조된 중온가열 아스팔트 혼합물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100735112B1 (ko) 웜 발포 믹스 아스팔트 조성물의 제조 방법 및 제조 시스템
US7993451B2 (en) Cement stabilization of soils using a proportional cement slurry
CN102112557B (zh) 柏油混合物的制备方法
KR100852743B1 (ko) 아스팔트 광물 복합체를 포함하는 건축 혼합물 제조 방법 및 장치
KR101727867B1 (ko) 폐타이어 고무분말 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법 및 제조장치
US20160340840A1 (en) Two-layer concrete pavement device and pavement method using normal concrete and high-perpormance concrete
KR102004401B1 (ko) 중온 기포 아스팔트 혼합물의 생산방법 및 생산장치
CN108570907B (zh) 泡沫沥青就地冷再生的施工方法
KR102032716B1 (ko) 중온 아스팔트용 미세기포 발생장치 및 중온 아스팔트 혼합물 제조방법, 그리고 상기 제조방법에 의해 제조되는 중온 아스팔트 혼합물
KR101486226B1 (ko) 워터노즐을 구비한 중온가열 아스팔트 혼합물 제조장치 및 이를 통하여 제조된 중온가열 아스팔트 혼합물
Gunka et al. Production of Bitumen Modified with Low-Molecular Organic Compounds from Petroleum Residues. 5. Use of Maleic Anhydride for Foaming Bitumens
JP6983855B2 (ja) 再生アスファルト混合物の製造システム及び方法
KR102240503B1 (ko) 입도범위를 감축한 중온 폼드 배수성 아스팔트 혼합물을 이용한 중온 폼드 배수성 아스팔트 제조방법 및 이 방법에 의해 제조되는 입도범위를 감축한 중온 폼드 배수성 아스팔트 혼합물
KR102476155B1 (ko) 중온 기포 아스팔트 혼합물 생산장치의 모니터링 시스템
Engelbrecht Manufacturing foam bitumen in a standard drum mixing asphalt plant
Sun et al. Experimental study on high-temperature stability of rubber powder-modified Asphalt mixture
HALIFAX Optimizing the strength and permeability of pervious concrete
Martínez-Díaz et al. Review of warm mix asphalt new technologies
Ichioka et al. Development of Cement Foamed-Asphalt Stabilization Technology in Japan
KR102156260B1 (ko) 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법
CN105884263A (zh) 一种环氧乳化沥青砂浆灌浆材料
JP2024086432A (ja) アスファルト混合物、アスファルト混合物の製造システム及び方法
CN110702838B (zh) 钢渣试件测定仪和测定方法
Sunarjono Laboratory Trial Works on The Whole Process of Foamed Asphalt Production
KR20130003220A (ko) 에어 펄스 수단이 설치된 서지빈을 구비한 재생 아스콘 제조장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant