KR102136235B1

KR102136235B1 - 항만 사석제의 신설 및 보수보강용 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 및 그 시공 방법

Info

Publication number: KR102136235B1
Application number: KR1020190155733A
Authority: KR
Inventors: 이종석
Original assignee: 태륭건설(주)
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2020-07-21

Abstract

본 발명은 항만 등의 사석제의 신설, 보수 및 보강에 사용할 수 있는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 및 그 시공 방법에 따른 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은, 침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가한 개질 아스팔트 8 ~ 15 중량% 8 ~ 15 중량%, 그리고 석회석분, 슬래그 미분말, 시멘트 중 적어도 하나를 포함하는 채움제 20 ~ 30 중량%, 그리고 입경이 0.074 ~ 2.5mm(미만)인 잔골재 30 ~ 40 중량%, 그리고 입경이 2.5 ~ 20mm(미만)인 굵은 골재 20 ~ 30 중량%를 포함한다.

Description

항만 사석제의 신설 및 보수보강용 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 및 그 시공 방법{MODIFIED MASTIC ASPHALT MIXTURE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 항만 등의 사석제의 신설, 보수 및 보강에 사용할 수 있는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

항만 등에는 사면에서 파도를 쇄파(碎波)시키는 구조물이 구비되는데, 이를 사석제(또는 경사제)라고 한다. 이러한 사석제는 암석이나 소파블록 등을 쌓아서 사다리꼴 형상의 구조물로 형성되며, 연약 해저 지반에 적용이 용이, 그리고 시공, 보수, 유지가 편리하다는 장점이 있다.

오랜 시간이 경과한 기존 방파제나 호안용 사석제는 바닷물에 의하여 코어(core)석이 유출되어 공동이 발생하거나 제체사석으로 해수와 함께 모래가 항내로 유입되는 현상이 발생되고 있는데, 이러한 사석제의 내부 매립 토사의 유출을 방지하기 위한 기술로, 사석제와 지반을 천공한 후에 그라우팅 시공하여 내부 공동을 채우거나 또는 기존 사석제의 표면에 필터석과 필터매트를 포설하는 방식이 활용되었다. 특히 공동을 채우는 방안으로 콘크리트나 몰탈에 급결제를 혼합하여 적용할 수 있으나, 바닷물에 포함된 염분에 의한 시멘트성분의 유실이 발생하며 기계적물성의 소식뿐만 아니라 환경문제가 발생되는 등 문제가 있다.

한편, 정부에서 발행한 항만, 어항 설계기준(1993년)에 샌드 개질 매스틱에 대해 처음 도입 소개되어 기술된 사항이 있으나, 구체적 배합비율, 배합온도, 가열운반 방법, 타설 방법 등에 대한 구체적 사항이 없어 약 30년이 경과된 현 시점까지 국내에 적용된 사례가 없다. 또한 다양한 적용 목적에 따른 구분이 없고, 재료의 품질관리를 위한 기준이 없는 문제가 있다.

또 다른 한편, 등록특허 제10-0333097호(2002년04월06일)에는 중량블록과 결박용 체인을 통해 매립 토사 유출을 방지하는 기술을 제시하고 있는데, 근본적인 매립 토사의 유출 방지를 실현하기에는 한계가 있고, 또한 매스틱 아스팔트를 이용하는 본 발명과는 다소 거리가 있는 발명이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사석제에 적용하는 사용 목적에 따라 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 배합비와 시공방법을 제공하며, 나아가 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 현장 시공 시에 영향을 지배하는 점도에 대하여 정량적으로 측정하여 시공 시에 주입 심도에 따라 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 온도를 결정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명에 따른 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은 침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가한 개질 아스팔트 8 ~ 15 중량%, 그리고 석회석분, 슬래그 미분말, 시멘트 중 적어도 하나를 포함하는 채움제 20 ~ 30 중량%, 그리고 입경이 0.074 ~ 2.5mm(미만)인 잔골재 30 ~ 40 중량%, 그리고 입경이 2.5 ~ 20mm(미만)인 굵은 골재 20 ~ 30 중량%를 포함한다.

아울러 본 발명에 따른 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 시공 방법(항만 사석제의 보수 공법)은, 침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가한 개질 아스팔트 8 ~ 15 중량%, 채움제 20 ~ 30 중량%, 입경이 0.074 ~ 2.5mm(미만)인 잔골재 30 ~ 40 중량% 및 입경이 2.5 ~ 20mm(미만)인 굵은 골재 20 ~ 30 중량%를 130 ~ 190℃에서 가열 혼합하여 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 제조하는 제조 단계, 그리고 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 사석제의 표면 공극, 내부 공동 또는 둘 모두에 주입하는 타설 단계를 포함한다.

또한 상기 타설 단계는, 상부에 투입구를 구비하고 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 호퍼, 상기 호퍼의 하부에 구비되고 하부에 배출구를 구비한 파이프 및 상기 파이프에 구비된 가열수단을 포함하는 주입장치를 이용하되, 상기 투입구로 투입된 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물이 상기 배출구로 배출되는 시간을 측정함으로써 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 점도를 산출하고, 상기 가열수단을 통해 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 가열하여 타설 온도를 조절함으로써, 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물이 기 설정된 점도로 타설되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 타설 온도는 60 ~ 240℃인 것을 특징으로 한다.

상기 구성, 단계 및 특징을 갖는 본 발명은 사석제에 적용하는 사용 목적에 따라 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 배합비와 시공방법을 제공하며, 나아가 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 현장 시공 시에 영향을 지배하는 점도에 대하여 정량적으로 측정하여 시공 시에 주입 심도에 따라 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 온도를 결정하는 방법을 제공한다.

또한 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 피복석 주변의 공극에 채움으로써 피복석의 공극을 매워 매립 토사의 유출을 방지할 수 있다. 아울러 피복석의 공극의 채움을 통해 피복석의 일체화된 거동으로 안정성을 확보할 수 있다. 특히 이는 사석제에 사용되는 규격에 맞는 피복석을 현지 사정으로 인해 획득이 어렵거나 비경제적인 경우에 요구되는 규격보다 작은 피복석을 사용할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한 사석제의 내부에 공동이 발생한 경우, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 내부 공동에 채워 넣음으로써, 매립 토사의 유출을 방지할 수 있는데, 특히 콘크리트 몰탈을 사용하는 경우에 비해 경제적이고 친환경적인 시공이 가능하다는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 매립 토사 유출 방지 공법에 관한 제1실시예.
도 2는 본 공법에 관한 제2실시예.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 주입장치에 관한 일 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(이하 본 조성물) 및 항만 사석제의 보수 공법(이하 본 공법)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 조성물은 항만 등에 설치되는 사석제(1)의 표면 공극 또는 내부 공동(5) 등을 채우고 이를 통해 공극으로 토사가 유출되는 것을 방지하는 데에 사용되는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물로, 크게 개질 아스팔트와 채움제, 그리고 골재를 포함하여 구성된다.

먼저 개질 아스팔트는 일반 석유 아스팔트에 고무 계열의 고분자 개질재인 SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer)를 결합시켜 품질을 개량한 아스팔트로, 온도 변화에 크게 좌우되지 않고 탄성 및 유연성을 유지하며, 고무계 고분자 개질재를 사용함에 따라 방수효과가 우수하고, 저장 안정성이 뛰어나다는 장점을 갖는다.

이러한 개질 아스팔트는 침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가하여 제조할 수 있다. 일 실시예로, 상기에서 SBS 개질제는 중량평균분자량이 100,000 ~ 220,000이고, SBS 개질제 전체 중량 대비, 스틸렌 함량이 25 ~ 35중량%이고, 부타디엔 함량이 65 ~ 75중량%이면서, 전체 블록공중합체 중 삼중블록공중합체 결합비율이 83% 이상인 SBS 열가소성 탄성체로서, 가소제와 함께 이중결합이 없는 점착부여수지가 혼합된 것일 수 있다. 이는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 바인더의 내노화성을 향상시키기 위해 이중결합이 없어 열에 안정한 것을 채택한 것이다.

나아가 SBS 개질제에는 산화방지제, 반응형 경화제 중 하나 이상이 더 첨가될 수 있다.

먼저 산화방지제는 고온에서 혼합, 교반, 저장 및 운반되는 매스틱 아스팔트의 특징상 개질제의 산화 및 열화를 억제하고 열안정성, 고점도, 내유동, 내열성, 산화안정성, 내오존성, 저온 균열저항성, 내마모성 및 동적안정성, 내구성을 향상시키기 위해 첨가된다. 이러한 산화방지제로는 산화작용으로 생성된 불안정한 프리 라디칼(free radical)과 반응하는 아민계 또는 페놀계의 1차 산화방지제, 그리고 불안정한 프리 라디칼이 생성한 히드로과산화물(hydroperoxide)의 라디칼 확산을 방지하는 황산염계 또는 인산염계의 2차 산화방지제를 1:1 중량비로 선택하여 사용할 수 있다.

다음으로, 반응형 경화제는 고무계 개질제와 아스팔트의 미세화학적 구조 간의 상호 반응(Interaction)을 증가시켜 연화점 및 용융 점도를 향상킴으로써 상분리를 방지하는 역할을 하며, 바람직한 실시예로는 황 또는 황화합물 계열의 가교제가 사용될 수 있다.

이러한 개질 아스팔트의 함량은 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 전체 중량 대비, 8 ~ 15 중량%이다. 가령 개질 아스팔트의 함량이 8 중량%보다 적은 경우 아스팔트 개질 매스틱을 형성하기 힘들고, 15 중량%를 초과하는 경우 조성물이 너무 물러지는 문제가 있다.

다음으로, 채움제는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물에서 충전제로서 사용되며, 이러한 채움제로는 석회석분, 슬래그 미분말, 시멘트 등과 같은 아스팔트 혼합물에 사용될 수 있는 모든 충전제가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 석회석분, 슬래그 미분말, 시멘트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이러한 채움제는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 전체 중량 대비, 20 ~ 30 중량%가 포함될 수 있는데, 채움제의 함량이 20 중량% 미만인 경우 아스팔트 개질 매스틱을 만들기 어려우며, 30 중량%를 초과하는 경우 점도가 지나치게 증가할 수 있다.

다음으로, 골재는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트를 구성하는 또 다른 중요 인자로, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 전체 중량 대비, 50 ~ 70 중량%가 사용될 수 있다.

특히 이러한 골재는 입경에 따라 잔골재, 굵은 골재, 그리고 아주 굵은 골재로 구분될 수 있는데, 상기한 채움제는 그 입경이 0.074mm 미만인 것으로 한정될 수 있고, 잔골재는 그 입경이 0.074 ~ 2.5(미만)mm인 것으로 한정될 수 있고, 굵은 골재는 그 입경이 2.5 ~ 20(미만)mm인 것으로 한정될 수 있으며, 아주 굵은 골재는 그 입경이 20mm 이상인 것으로 한정될 수 있다.

상기에서, 잔골재는 석분이나 부순 모래, 슬래그 골재 등이 사용될 수 있으며, 그 바람직한 사용량은 30 ~ 40 중량%인데, 30 중량%보다 적게 사용되는 경우 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 물리적 특성이 저하되며, 40 중량%를 초과하는 경우 혼합물이 개질 매스틱을 형성하지 못할 수 있다.

또한 굵은 골재는 아스팔트에서 사용되는 골재는 모두 적용할 수 있으며, 그 바람직한 사용량은 20 ~ 30 중량%인데, 20 중량% 미만인 경우 내구성이 나빠지게 되고, 30 중량%를 초과하는 경우 흐름성이 나빠져 주입이 불가능하기 때문에 상기 범위 내에서 사용량이 조절되는 것이 바람직하다.

특히 상기에서, 충진해야 할 공동(5)이 아주 넓은 경우에는 20mm 이상인 아주 굵은 골재가 사용될 수 있고, 입경이 50mm 이상인 경우에는 골재 알갱이가 너무 굵어서 시공 후에 표면이 매끄럽게 형성되지 못하는 문제가 있어 그 입경에 대한 한정으로는 20mm ~ 50mm인 것이 바람직할 수 있다.

이러한 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은 사석제(1)의 표면 공극, 내부 공동(5) 등에 충진되어 사석제(1)의 내구성을 향상시키고 또한 사석제(1)의 토사가 통과하지 못하는 차단층을 형성함으로써 매립 토사가 유출되는 것을 방지한다.

한편, 본 조성물은 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 전체 중량 대비, 기능성 첨가제 3 중량%를 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다. 기능성 첨가제는 상기한 채움제의 함량을 줄이는 대신 포함될 수 있다.

이러한 기능성 첨가제는 아크릴 우레탄 10 중량부 대비, 폴리 알킬아크릴레이트 2 ~ 3 중량부, 에틸렌-아크릴산 2 ~ 3 중량부, 테트라 플루오르 에틸렌 2 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 1 ~ 2 중량부, 비닐트리메톡시실란 0.1 ~ 1 중량부 및 이산화티타늄 0.1 ~ 1 중량부를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

아크릴 우레탄은 부착력, 강도 및 내구성을 개선하기 위해 사용되며, 기능성 첨가제의 각 조성물은 이 아크릴 우레탄 10 중량부를 기준으로 결정된다.

폴리 알킬아크릴레이트는 휨인성을 개선하고 유연성을 개선하기 위해 사용되며, 그 바람직한 함량은 2 ~ 3 중량부이다. 2 중량부 미만으로 사용되면 개선 효과가 미미하고, 3 중량부를 초과하여 사용되면 재료 분리 현상 발생 및 작업성 저하가 나타나게 된다.

에틸렌-아크릴산은 연성 부여 폴리머로서 첨가되며, 그 함량은 2 ~ 3 중량부인 것이 바람직하다. 2 중량부 미만으로 사용되면 연성 개선 효과가 미미하고, 3 중량부를 초과하여 사용되면 점도가 과도하게 높아져 작업성이 저하된다.

테트라 플루오르 에틸렌은 신율 및 강도 개선을 위해 첨가되며, 그 함량은 2 ~ 3 중량부인 것이 바람직하다. 2 중량부 미만으로 사용되면 개선 효과가 미미하고, 3 중량부를 초과하여 사용되면 경제성이 저하되는 문제가 있다.

폴리에틸렌 옥사이드는 작업성 및 내구성 개선을 위해 첨가되며, 그 함량은 1 ~ 2 중량부인 것이 바람직하다. 1 중량부 미만으로 첨가되면 내구성 개선 효과가 미미하고, 2 중량부를 초과하여 첨가되면 재료 분리 현상이 발생하는 문제가 있다.

비닐트리메톡시실란은 접착 촉진제로서 첨가되며, 그 함량은 0.1 ~ 1 중량부인 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만으로 사용되는 경우 기재에 대한 접착력이 부족해질 수 있고, 1 중량부를 초과하여 사용되는 경우 경화 지연이라는 문제가 발생한다.

이산화티타늄은 부착 성능 향상을 위해 첨가되는데, 특히 인체에 무해한 친환경 성분이라는 점에서 채용되었으며, 그 함량은 0.1 ~ 1 중량부인 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만인 경우 요구되는 부착 강도를 얻기 힘들고, 1 중량부 초과인 경우 다른 조성물에 영향을 미쳐 물성이 변하는 문제가 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 시공 방법(사석제의 매립 토사 유출 방지 공법, 이하 본 공법)에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 설명에서, '공법'이라는 용어는 '시공 방법' 또는 '방법'으로 해석될 수 있으며, 이는 통상의 기술자가 해당 분야에서 널리 사용하는 용어에 해당하는 것이다.

본 공법은 크게 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 제조하는 제조 단계 및 제조된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 타설하는 타설 단계를 포함한다. 또한 타설 단계 이전에 제조된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 시공 현장까지 운송하는 운송 단계를 더 포함할 수 있으나, 이는 본 발명의 권리범위에 있어서 핵심 사항은 아니며, 자명한 사실이어서 통상의 기술자의 예측 범위 내에 있는 것이다.

각 단계 별로, 구체적으로 설명하면, 제조 단계는 상기한 본 조성물을 제조하는 단계로, 상기한 바와 같이 침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가한 개질 아스팔트 8 ~ 15 중량% 및 채움제 20 ~ 30 중량%, 잔골재 30 ~ 40 중량%, 굵은 골재 20 ~ 30 중량%를 130 ~ 190℃에서 가열 혼합하여 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 제조한다.

상기 제조 단계에서, 본 조성물의 혼합 온도는 130 ~ 190℃으로 한정되는 것이 바람직한데, 130℃ 미만에서는 각 재료 간의 혼합이 어려우며, 190℃를 초과하는 경우에는 개질 아스팔트의 유분이 증발하여 점도가 상승하는 문제가 있어, 특히 상기 범위의 최대치는 절대 넘기지 않아야 한다.

상기 제조 단계에서 제조되는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은 통상의 아스팔트 플랜트에서 생산될 수 있으며, 특히 아주 굵은 골재(20~50mm)가 사용되는 경우에는 아주 굵은 골재를 사전 가열하여 회전 드럼식 혼합기에서 가열 교반하여 제조할 수 있다.

다음으로, 운송 단계는 제조된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 이동식 플랜트를 이용하여 시공 위치로 운송하는 단계로, 자명하게도 시공 위치는 사석제(1)가 될 것이다.

이러한 운송 단계에서, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은 이동식 플랜트(쿠커)를 통해 저장, 가열, 교반 및 운송되는 것이 바람직하며, 이 경우 현장 도착 시에도 유동성이 좋은 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 얻을 수 있다.

다음으로, 타설 단계는 제조된 또는 제조 및 운반된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)을 사석제(1)의 표면 공극, 내부 공동(5) 또는 둘 모두에 주입하는 단계로, 사석제(1)의 표면 공극을 채우기 위해 사용되는 경우에는 표면 공극에, 사석제(1)의 내부 공동(5)을 채우기 위해 사용되는 경우에는 내부 공동(5)에 주입되며, 둘 모두를 채우고자 하는 경우에는 둘 모두에 주입된다.

보다 구체적으로, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)을 사석제(1)의 표면 공극에 주입하는 제1실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)을 해저면(6)과 해수면(7) 사이에 위치하는 피복석(2) 주변의 공극에 채움으로써 피복석(2)의 공극을 매워 매립 토사의 유출을 방지할 수 있다. 아울러 피복석(2)의 공극의 채움을 통해 피복석(2)의 일체화된 거동으로 안정성을 확보할 수 있다. 특히 이는 사석제(1)에 사용되는 규격에 맞는 피복석(2)을 현지 사정으로 인해 획득이 어렵거나 비경제적인 경우에 요구되는 규격보다 작은 피복석(2)을 사용할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. 도 2에서는 피복석(2) 주변의 공극을 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)로 채워 사석제(1)의 표면에 유실방지층(4)을 형성한 것을 확인할 수 있다.

다음으로, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)을 사석제(1)의 내부 공동(5)에 주입하는 제2실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 해저면(6)과 해수면(7) 사이에 존재하는 사석제(1)의 내부에 공동(5)이 발생한 경우, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)을 내부 공동(5)에 채워 넣음으로써, 매립 토사의 유출을 방지할 수 있는데, 콘크리트 몰탈을 사용하는 경우에 비해 경제적이고 친환경적인 시공이 가능하다. 특히 종래에는 지반에 천공 후 그라우팅을 실시하는 형태로 공동(5)을 채우는 시공이 이루어졌는데, 이는 도 2와 같이 사석제(1) 상부에 구비된 상치구조물(8)을 해체해야 하는 불편함이 있었는데 반해, 본 공법은 상치구조물(8)의 해체 없이 바로 시공이 가능하다는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기한 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물(30)의 주입은 본 발명 고유의 주입장치(9)(이하 본 장치(9))에 의해 수행될 수 있는데, 본 장치(9)의 특징이 곧 본 방법에 특징이 될 수 있으므로, 이하의 설명에서 본 장치(9)의 특징 및 효과를 개시함에 따라 본 방법의 특징 및 효과를 서술하기로 한다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 장치(9)는 상부에서부터 호퍼(91), 파이프(92), 가열수단(93)을 포함하고, 추가로 계량수단 및 노즐(95)을 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

각 구성 별로, 호퍼(91)는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트가 최초 투입되는 구성으로, 상부에 투입구를 구비하고 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조를 갖는다. 상광하협 구조는 투입된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트의 낙하가 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

파이프(92)는 투입된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트가 이동하는 구성으로, 호퍼(91)의 하부에 구비되고 하부에 배출구를 구비한다. 자명하게도 파이프(92)의 배출구는 사석제(1)의 표면 공극 또는 내부 공동(5)에 인접하게 배치된다.

가열수단(93)은 파이프(92)를 통해 이동하여 주입되는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 점도를 조절하기 위해 구비되는 구성으로, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 시공성은 점도에 의해 좌우되는데, 점도는 배합비와 혼합물 온도에 지배를 받고, 배합비는 상기한 바와 같이 고정인자이므로, 온도 조절을 통해 배합물의 점도를 제어할 수 있다. 일반적으로 상온이 혼합물의 배합 온도보다 현저하게 낮기 때문에 상온에서 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은 냉각될 수밖에 없고, 이에 가열수단(93)은 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 가열하여 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트의 점도를 조절하는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 가열수단(93)은 파이프(92)의 내측에 구비된 히팅 코일로 구성될 수 있고, 바람직하게는 파이프(92)의 외면과 내면 사이에 내장되는 형태로 배치될 수 있다.

추가로, 본 장치(9)는 파이프(92)의 하부에 구비되는 계량통(94)과 파이프(92)의 측면에 구비되는 노즐(95)을 더 포함할 수 있는데, 계량통(94)은 파이프(92)와 독립된 개체로서 별도 구비될 수 있고 배출구로 배출된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 수용함과 동시에 그 양을 측정한다. 이는 후술하는 정밀 실시에서 호퍼(91)로 투입된 혼합물의 양과 파이프(92)로 배출된 혼합물의 양을 비교하는 데에 사용될 수 있다. 또한 노즐(95)은 배출구를 개폐하는 역할을 수행한다.

상기한 본 장치(9)는 투입구로 투입된 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물이 배출구로 배출되는 시간을 측정함으로써 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 점도를 산출하고, 이를 통해 수중에서 혼합물이 점도 별로 확산되는 범위를 측정 또는 계산할 수 있도록 하여, 결과적으로 보다 정밀한 매립 토사 유출 방지 시공을 실현한다.

아울러 가열수단(93)을 통해 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 가열하여 타설 온도를 조절함으로써, 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물이 기 설정된 점도로 타설되도록 하며, 이 역시 보다 정밀한 매립 토사 유출 방지 시공을 실현토록 한다.

반복 실험 결과, 본 조성물의 타설 온도는 60 ~ 240℃인 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 점도가 크게 상승하여 타설이 불가능하고, 상기 범위를 초과하는 경우 에너지 비용이 과다하게 지출되어 경제적이지 않다. 보다 바람직한 타설 온도는 70 ~ 220℃이다.

아울러 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 토출 압력의 경우, 혼합물의 밀도가 물보다 약 2배 정도 높기 때문에 시공 시 크게 영향을 받지 않으나, 빠른 시공이나 시공 범위가 넓은 경우에는 가압을 통해 시공성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 가압의 방식에 대해서 특별히 제한을 두지는 않는다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 사석제 2: 피복석
30: 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물 4: 유실방지층
5: 공동 6: 해저면
7: 해수면 8: 상치구조물
9: 주입장치(본 장치)
91: 호퍼 92: 파이프
93: 가열수단 94: 계량통
95: 노즐

Claims

침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가한 개질 아스팔트 8 ~ 15 중량%;
석회석분, 슬래그 미분말, 시멘트 중 적어도 하나를 포함하는 채움제 20 ~ 30 중량%;
입경이 0.074 ~ 2.5mm(미만)인 잔골재 30 ~ 40 중량%; 및
입경이 2.5 ~ 20mm(미만)인 굵은 골재 20 ~ 30 중량%;
를 포함하고,
기능성 첨가제 3 중량%를 더 포함하고,
상기 기능성 첨가제는 아크릴 우레탄 10 중량부 대비, 폴리 알킬아크릴레이트 2 ~ 3 중량부, 에틸렌-아크릴산 2 ~ 3 중량부, 테트라 플루오르 에틸렌 2 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 1 ~ 2 중량부, 비닐트리메톡시실란 0.1 ~ 1 중량부 및 이산화티타늄 0.1 ~ 1 중량부를 포함하고,
사석제의 표면 공극, 내부 공동에 충진되어 사석제의 토사가 통과하지 못하는 차단층을 형성하는 것을 특징으로 하는 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물.
침입도가 60 ~ 80인 일반 아스팔트에 SBS 개질제를 첨가한 개질 아스팔트 8 ~ 15 중량%, 채움제 20~ 30 중량%, 입경이 0.074 ~ 2.5mm(미만)인 잔골재 30 ~ 40 중량%, 입경이 2.5 ~ 20mm(미만)인 굵은 골재 20 ~ 30 중량% 및 기능성 첨가제 3 중량%를 130 ~ 190℃에서 가열 혼합하여 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 제조하는 제조 단계; 및
상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 사석제의 표면 공극, 내부 공동 또는 둘 모두에 주입하는 타설 단계;
를 포함하고,
상기 타설 단계는,
상부에 투입구를 구비하고 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 호퍼, 상기 호퍼의 하부에 구비되고 하부에 배출구를 구비한 파이프 및 상기 파이프에 구비된 가열수단을 포함하는 주입장치를 이용하되,
상기 투입구로 투입된 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물이 상기 배출구로 배출되는 시간을 측정함으로써 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물의 점도를 산출하고,
상기 가열수단을 통해 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물을 가열하여 타설 온도를 조절함으로써, 상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물이 기 설정된 점도로 타설되고,
상기 타설 온도는 60 ~ 240℃이고,
상기 굵은골재 개질 매스틱 아스팔트 혼합물은 사석제의 표면 공극, 내부 공동에 충진되어 사석제의 토사가 통과하지 못하는 차단층을 형성하고,
상기 기능성 첨가제는 아크릴 우레탄 10 중량부 대비, 폴리 알킬아크릴레이트 2 ~ 3 중량부, 에틸렌-아크릴산 2 ~ 3 중량부, 테트라 플루오르 에틸렌 2 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 1 ~ 2 중량부, 비닐트리메톡시실란 0.1 ~ 1 중량부 및 이산화티타늄 0.1 ~ 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사석제의 매립 토사 유출 방지 공법.
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