KR102137974B1

KR102137974B1 - 고 내구성, 저소음 아스팔트 조성물 및 박층 시공방법

Info

Publication number: KR102137974B1
Application number: KR1020190172261A
Authority: KR
Inventors: 김병채
Original assignee: 주식회사 포이닉스; 김병채
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-07-27

Abstract

본 발명은 고 내구성, 저소음 아스팔트 조성물 및 박층 시공방법에 관한 것으로서, 아스팔트의 내구성을 향상시킴과 함께 소음저감 효과를 동시에 나타내도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 아스팔트 조성물은, 굵은골재 55~92중량%, 잔골재 1~25중량%, 석회석분 3~15중량%, 습식형 개질 아스팔트 바인더 4~15중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

고 내구성, 저소음 아스팔트 조성물 및 박층 시공방법 {ASPHALT COMPOSITION AND CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 아스팔트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로 포장재인 아스팔트의 내구성을 향상시킴과 함께 소음발생을 저감시킬 수 있는 고 내구성 및 저소음 아스팔트 조성물 및 박층 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 아스팔트는 석유를 구성하는 성분 중에서 경질 부분이 자연적 또는 인위적인 방법에 의해 증발된 후 잔류하는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 상태의 교상물질을 칭하는 것으로, 가열하게 되면 서서히 액상으로 변화되는 특성을 갖는다.

이러한 아스팔트는 점착성이 뛰어나고 광물질 재료와의 부착성이 우수하기 때문에 결합재료나 접착재료로 이용되며, 물에 용해되지 않고 불투수성이므로 방수재료로도 이용된다.

또한, 사용목적에 따라 점도를 변화시킬 수 있어 시공성 역시 우수하다. 이러한 장점들 및 특성 때문에 아스팔트는 그 활용범위가 광범위하여 도로 포장용, 댐공사 등과 같은 수리용, 방수용, 일반 공업용, 농업용 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.

한편, 아스팔트는 천연아스팔트와 석유계아스팔트 및 포장용 타르와 같은 종류가 있으며 일반적으로 사용되는 아스팔트는 석유계 아스팔트로 접착성·신장성·흡투수가 우수한 스트레이트 아스팔트가 사용된다.

그러나, 스트레이트 아스팔트는 연화점이 낮고, 감온도가 크고, 내후성이 약하고, 응집력이 약한 단점을 가지고 있으므로 이를 보완하고, 사용하는 곳의 특성에 맞도록 다양한 개질재를 첨가한 개질 아스팔트가 개발되었다.

일반적으로 개질재의 종류로는 고무계열, 열가소성수지계열, 열경화성수지계열, 탄화수소계열, 필러계열, 섬유계열, 산화방지제, 환원제 등이 있으며 고무계열에는 천연고무, 스티렌부타디엔고무, 스티렌부타디엔스티렌, 폐고무 분말, 폐타이어 분말 등을 사용하며 열가소성수지계열에는 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 등이 사용되며 열경화성수지계열에는 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지, 페놀수지, 석유수지 등이 이용되며 탄화수소계열에는 천연아스팔트, 길소나이트 등이 있다.

하지만, 지금까지 개발된 아스팔트 개질재도 우리나라의 사계절의 큰 기온차이에 의해 시공 후 시간이 지나면 아스팔트가 저온균열과 피로균열로 인한 내구성이 감소되고, 소성변형되어 차량 바퀴의 마찰에 따른 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

대한민국특허등록 제1031531호(2011.04.20 등록) 대한민국특허등록 제1032697호(2011.04.26 등록)

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 아스팔트 조성물에 첨가되는 개질제의 성분 및 골재의 입경 변화를 통하여 아스팔트의 내구성을 증대시킴과 함께 소음을 저감시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 저소음형 아스팔트 조성물은, 굵은골재 55~92중량%, 잔골재 1~25중량%, 석회석분 3~15중량%, 습식형 개질 아스팔트 바인더 4~15중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 저소음형 아스팔트 조성물은, 굵은골재 55~92중량%, 잔골재 1~25중량%, 석회석분 3~15중량%, 아스팔트 바인더 4~15중량%, 아스팔트 개질제 0.3~1.5중량%, 폐타이어 분말 또는 폐고무 분말 0.5~2중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 아스팔트 조성물은, 아스팔트의 내구성을 향상시킴과 함께 소음저감 효과를 동시에 나타낼 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 골재 크기에 따른 소음도 변화 비교 실험 예.
도 2는 본 발명의 생산 온도에 따른 품질 동적안정도 비교 실험 예
도 3 내지 도 10은 본 발명 저소음개빌바인더의 골재 크기 별 참고용 실험 데이터 자료.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명 고 내구성, 저소음 아스팔트 조성물의 성분을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 아스팔트 조성물은, 굵은골재 55~92중량%, 잔골재 1~25중량%, 석회석분 3~15중량%, 습식형 개질 아스팔트 바인더 2~10중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루게 된다. 굵은골재는 입경이 4~13mm 범위의 재료를 선별하여 사용하고, 잔골재는 굵은골재의 공극을 메울 수 있도록 입경 0.1~7mm 범위의 재료를 사용하게 된다. 이때 굵은골재와 잔골재를 순환골재로 사용할 수 있다. 순환골재 사용시 순환골재의 입도를 시험한 후 굵은골재와 잔골재를 알맞게 치환 사용한다.

또한 굵은골재 최대 입경이 4mm인 경우 포장 두께는 1~4cm, 5mm인 경우 포장두께는 1.5~5cm, 8mm인 경우 포장 두께는 2.5~7cm, 10mm인 경우 포장두께는 3~7cm, 13mm인 경우 포장두께는 5~7cm로 포장할 수 있다.

이때, 상기 습식형 개질 아스팔트 바인더는 아스팔트 65~90중량%, SBS(열가소성 고무) 3~10중량%, 폐타이어 분말 또는 폐고무 분말 등과 같은 고무분말(열경화성 고무) 5~25중량%, SIS(이소프렌분자) 0.1~3중량%, 파라핀왁스 0.1~5중량%, EVA 0.01~3중량%, 중온첨가제 0.1~10중량%의 비율로 혼합 조성을 이룸이 바람직하다.

상기 습식형 개질 아스팔트 바인더 조성물 중에서, SBS는 열을 가하면 아스팔트 바인더와 쉽게 용해되어서 저온저항성 및 고온저항성이 향상되어지는 이점을 나타내게 된다.

또한, SIS(Styrenw-Isoprene-Styrene)의 분자 사슬은 고온에서 탄성력을 증가시켜 균열 저항성이 매우 우수하다.

또한, 폐타이어 분말 또는 폐고무 분말(열경화성 고무)는 열을 가하더라도 용해되지 않고 아스팔트 바인더에 분말 상태로 존재하게 됨으로 고무의 탄성을 유지하게 되고, 이러한 탄성력으로 인해 소음저감 성능이 기존의 개질제 보다 우수하게 된다.

또한, 파라핀왁스는 아스팔트 바인더를 활성화하여 혼합물의 경화시간을 촉진하게 됨으로서, 포장시공 시간을 단축시키는 이점을 나타낸다.

한편, 식물성 섬유첨가재는 셀룰로오스 성분이 사용됨이 바람직하다. 이러한 식물성 섬유첨가재가 혼합되어지게 되면 아스팔트 바인더의 점도 조절이 이루어짐으로서 바인더의 혼합효율이 개선되어질 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 아스팔트 조성물 배합설계에서는 콜드빈(COLD BIN) 배합방식과 핫빈(HOT BIN) 배합방식 즉, 2가지의 배합방식이 선택적으로 사용되어질 수 있게 된다.

즉, 콜드빈 배합은 석산에서 가져온 상태의 골재를 이용하여 배합하는 것을 말하고, 핫빈 배합은 콜드빈 골재를 아스콘 공장에서 골재 가열과 각 규격체(3.5mm, 6mm, 13mm)를 통과한 골재를 배합하는 것을 말한다.

또한, 본 발명 개질 아스콘으로 생산 온도를 낮추어서 100~150℃에서 생산이 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 본 실시 예의 아스팔트 조성물을 다양한 포장두께로 도로에 포장했을 때의 소음도를 각각 측정하여 비교한 실험예이다.

즉, 굵은골재 최대입경이 13mm, 10mm, 8mm, 5mm, 4mm인 경우를 비교했을 때, 본 발명의 저소음 개질바인더 혼합물이 일반 AP+폐타이어 분말 또는 폐고무 분말+개질제 혼합물에 비해 소음도가 저감된 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 2의 생산 온도에 따른 품질 동적안정도 시험 결과에서도, 본 발명의 저소음 개질바인더 혼합물이 일반 AP+폐타이어 분말 또는 폐고무 분말+개질제 혼합물에 비해 동적 안정도가 높게 측정된 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 아스팔트 개질제 성분으로 SBS와 폐타이어 분말 또는 폐고무 분말이 동시에 혼합되어짐으로서 아스팔트의 내구성을 향상시킴과 함께 소음저감 효과를 동시에 나타낼 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로는 건식형 아스팔트 개질제를 사용하는 형태를 나타낸다.

즉, 굵은골재 55~92중량%, 잔골재 1~25중량%, 석회석분 3~15중량%, 아스팔트 바인더 2~10중량%, 건식형 아스팔트 개질제 0.3~1.5중량%, 폐타이어 분말 또는 폐고무 분말 등과 같은 고무분말 0.5~2중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 비율로 혼합이 이루어지게 된다.

이때, 상기 건식형 아스팔트 개질제는 SBS 40~65중량%, 석유수지 7~20중량%, 화이트 오일 20~35중량%, SIS(이소프렌분자) 1~5중량%, 파라핀왁스 1~5중량%, EVA 0.01~3중량%를 혼합하여 건식형의 펠렛형태로 제작이 이루어지게 된다.

이와 같은 혼합 조성을 이루게 되면, 추가로 혼합된 파라핀왁스가 아스팔트 바인더를 활성화하여 혼합물의 경화시간을 촉진하게 됨으로서, 포장시공 시간을 단축시키는 이점을 나타낸다.

한편, 본 발명의 응용 예로는 상기 건식형 아스팔트 개질제에, 벤토나이트, 망가니즈, 규산소다 및 열가소성 엘라스토머가 추가로 첨가된다.

즉, 이때 건식형 아스팔트 개질제는, SBS 30~60중량%, 석유수지 5~20중량%, 화이트 오일 10~25중량%, SIS 1~5중량%, 파라핀왁스 1~5중량%, EVA 0.01~3중량%, 벤토나이트 1~5중량%, 망가니즈 1~5중량%, 규산소다 1~3중량%, 염화코발트 1~3중량%, 열가소성 엘라스토머 1~3중량%의 비율로 혼합이 이루어지게 된다.

이와 같은 조성을 이루게 되면, 벤토나이트 성분으로 인해 개질제의 안정화가 이루어질 수 있게 되며, 망가니즈는 SBS의 활성화를 촉진하여 아스콘의 생산 온도를 낮출 수 있으며, 염화코발트는 개질제의 열적 안정성을 향상시키고, 열가소성 엘라스토머는 개질제의 열변형 발생을 방지함과 함께 완충 기능을 강화시킬 수 있게 된다.

또한, 규산소다는 포장이 이루어진 아스팔트의 내구성을 향상시키는 기능을 수행하게 된다.

따라서, 이러한 응용된 조성을 이룸으로써 아스팔트의 기능성이 개선되는 이점을 나타내게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 조성물 혼합성분 및 비율이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 아스팔트 조성물의 기능성 향상을 위해 추가적인 기능성 물질이 혼합 사용되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

Claims

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입경이 4~13mm 범위의 굵은골재 55~92중량%, 입경 0.1~7mm 범위의 잔골재 1~25중량%, 석회석분 3~15중량%, 아스팔트 바인더 2~10중량%, 건식형 아스팔트 개질제 0.3~1.5중량%, 폐타이어분말 또는 폐고무 분말 0.5~2중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루되, 상기 건식형 아스팔트 개질제는 SBS, 석유수지, SIS, 화이트 오일, 파라핀왁스, EVA를 혼합하여 펠렛형태를 이루는 것을 특징으로 하는 고 내구성, 저소음 아스팔트 조성물.
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청구항 3에 있어서,
상기 건식형 아스팔트 개질제에는 벤토나이트, 망가니즈, 규산소다, 염화코발트 및 열가소성 엘라스토머가 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 고 내구성, 저소음 아스팔트 조성물.
청구항 3 또는 청구항 5중 어느 한 항의 아스팔트 조성물은 100~150℃에서 생산이 이루어진 후 도로 도면에 포장 시공이 이루어지는 것을 특징으로 하는 고 내구성, 저소음 아스팔트 시공방법.
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