KR102139514B1 - 액상개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반적인 온도보다 20~30℃ 낮은 온도에서 제조 및 시공이 가능하도록 액상 개질제를 포함하며, 중온 아스팔트 혼합물의 제조가 용이하도록 포밍장치를 이용한 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 액상 개질제를 포함하여 아스팔트 내에 균일하게 분산될 수 있으며, 액상 개질제와 아스팔트의 분리가 발생하지 않아 보관 기간에 제약을 두지 않고, 거품형 개질 아스팔트의 제조 시 혼합과 발포를 한 공정으로 진행하여 추후 골재와 혼합 시 개질 아스팔트의 발포 공정을 추가로 필요로 하지 않는 것이다.
본 발명은 액상 개질제를 포함하여 아스팔트 내에 균일하게 분산될 수 있으며, 액상 개질제와 아스팔트의 분리가 발생하지 않아 보관 기간에 제약을 두지 않고, 거품형 개질 아스팔트의 제조 시 혼합과 발포를 한 공정으로 진행하여 추후 골재와 혼합 시 개질 아스팔트의 발포 공정을 추가로 필요로 하지 않는 것이다.
Description
본 발명은 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반적인 온도보다 20~30℃ 낮은 온도에서 제조 및 시공이 가능하도록 액상 개질제를 포함하며, 배수성 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조가 용이하도록 포밍장치를 이용하는 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 배수성 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 아스팔트 콘크리트 포장은 아스팔트, 골재, 채움재 등을 혼합하여 아스팔트 혼합물을혼합물을 제조한다. 이때, 아스팔트와 골재는 160~200℃의 고온으로 가열하여야 하므로 다량의 에너지를 소비할 뿐만 아니라 다량의 온실가스가 발생된다.
또한, 고온으로 가열하여 제조되는 아스팔트 콘크리트는 운반하는 트럭의 분할 운반이나 생산 공장에서 시공현장까지의 운송거리가 먼 경우 또는 겨울철 혹한 기후에서의 시공시 아스팔트 콘크리트의 온도가 낮아지며, 이러한 경우 아스팔트 혼합물의 조성물이 경화되어 포설이 어려우며, 다짐이나 골재와 결합재 간의 접착이 좋지 않게 되어 완성된 포장의 품질이 나빠지는 단점이 있다.
더불어, 고온으로 시공된 아스팔트 콘크리트 포장은 상온 가까이 냉각하는데 소요되는 시간만큼 교통개방 시간이 지연되는 문제와 함께 작업자들이 유해가스 및 안전사고의 위험이 노출된다는 문제가 있다.
최근 온실가스에 의한 지구온난화가 심각해짐에 따라 저탄소 사회에 대한 관심이 높아지면서, 아스팔트 시공분야에서도 저탄소 시공에 대한 관심이 증가하였다. 이에 따라 아스팔트 혼합물 제조온도를 낮추기 위한 다양한 기술이 개발중이며, 보다 저온에서 사용할 수 있는 중온 아스팔트 콘크리트에 관한 연구가 활발히 이루어 지고 있다.
일반적으로 고온 아스팔트 혼합물에 비하여 제조온도가 30~50℃ 낮은 상태에서 생산되는 것을 중온 아스팔트 혼합물이라 하며, 종래에 한국등록특허 제 10-1594070호, 한국등록특허 제 10-0949381호, 한국등록특허 제 10-1010706호, 한국등록특허 제 10-1496628호에서는 중온 아스팔트 혼합물을 생산하기 위해 다양한 방법들이 기재되었다.
상기 특허에 기재된 기술들은 중온화에 효과가 있는 것이나, 식물성 팜유를 포함하는 경우 시공 후의 안정도가 저하되는 문제가 발생된다.
또한, 고체상의 계면활성제나 저분자 폴리에틸렌을 포함하는 고체 개질제를 이용한 아스팔트 혼합물의 제조 방법의 경우, 고체 개질제가 단시간에 아스팔트에 용해되지 않으며 균일한 분산이 불가능하므로 생산성이 저하되고, 제조된 고체 개질제를 포함하는 개질 아스팔트는 장기간 보관 시 아스팔트와 개질제가 분리되거나 개질 아스팔트의 열화가 발생하여 성상·성능의 유지가 어려운 단점이 있어 개질 아스팔트의 저장 기간이 짧다는 문제가 있다.
더불어, 기존의 중온 아스팔트 혼합물 제조 과정은 개질 아스팔트를 아스팔트 공장에서 따로 제조하여 이를 아스콘 공장으로 배송한 후, 아스팔트 혼합물을 제조하므로 개질 아스팔트의 운송비가 발생하는 문제점이 있다.
이러한 단점을 개선하여 중온 개질제를 포함하여도 시공 후의 안정도가 저하되지 않으며, 중온 개질제가 아스팔트에 단시간에 용해되고 균일하게 분산 가능하여 제조 시간을 단축할 수 있는 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 용이하게 개질제를 아스팔트에 혼합하고 그 혼합 시간을 단축할 수 있으며, 아스팔트 혼합물이 중온에서 제조 가능하도록 하는 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개질 아스팔트의 저장 기간에 대한 부담없이 사용자의 필요에 따라 중온 개질제를 포함한 중온 개질 아스팔트를 제조할 수 있으며, 개질제가 아스팔트에 단시간에 용해되어 제조 시간을 단축하는 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법은 가열된 스트레이트 아스팔트를 포밍장치에 공급하는 단계; 상기 포밍장치에서 상기 스트레이트 아스팔트 100 중량부에 인화점 260℃ 이상의 발포제어제 0.1~1.0 중량부를 혼합하고, 에멀전 상태의 액상 개질제 4~15 중량부를 1~5kg·f/cm2의 압력으로 분사한 후, 혼합하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하는 단계; 밀입도 골재 및 개립도 골재 중 1종 이상으로 이루어지며 150~160℃로 가열된 골재를 공급하는 단계; 및 상기 골재 100 중량부에 상기 거품형 개질 아스팔트 5.2~5.5 중량부를 혼합하여 중온 개질 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계;를 포함한다.
상기 액상 개질제는 경도 60mg/L 이하의 연수 40~50 중량부와, 연화점 120℃ 이하이고 입경이 2~5㎛인 열가소성 폴리머 40~70 중량부와, 계면활성제 1~5 중량부와, 점증제 0.1~1.0 중량부를 혼합하여 상기 열가소성 폴리머가 고르게 분산된 에멀젼(emulsion) 상태로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 열가소성 폴리머는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무, 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌 이소프렌 스틸렌 블록 공중합체(SIS) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 계면활성제는 양이온계 계면활성제인 알킬 트리 메틸 암모늄염, 디알킬 디메틸 암모늄염, 알킬 벤질 디메틸 암모늄염, 염화디스테아릴디메틸암모늄 및 비이온계 계면활성제인 폴리 옥시 에틸렌 알킬 에테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 알킬 폴리 글루코시드, 지방산 디에탄올 아미드, 알킬 모노 글리세릴 에테르, 지방산 글리세린 에스테르 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 점증제는 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 카르복시메틸셀룰로오스 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법은 일반적인 제조 및 시공 온도보다 20~30℃ 낮은 온도에서 제조 및 시공이 가능하므로 온실가스 발생을 감소할 수 있으며, 겨울철 혹한 기후에서의 시공에도 포장의 품질을 유지할 수 있다.
또한, 액상 개질제를 포함하여 아스팔트 내에 액상 개질제가 균일하게 분산될 수 있으며, 개질제가 아스팔트 내에 분산되는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 사용자의 필요에 따라 개질 아스팔트를 제조하여 즉시 골재와 혼합할 수 있어 개질 아스팔트의 보관 기간에 제약을 두지 않으며, 개질 아스팔트를 이송하는 운송비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 포밍장치를 이용하여 거품형 개질 아스팔트 혼합물의 제조 시 혼합과 발포를 한 공정으로 진행하여 공정이 간단하다.
도 1은 본 발명에 따른 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 포밍장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 포밍장치의 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 포밍장치의 개념도이다.
도 2에 도시된 포밍(Foaming)장치는 거품 장치라고도 할 수 있으며, 개질제와 아스팔트 혼합 단계에서 개질제를 발포하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하는 것이다. 본 발명은 상기 포밍장치를 이용하여 간단한 공정으로 중온 개질 아스팔트 혼합물을 제조할 수 있다. 이하 상기 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명에서 개질 아스팔트란, 스트레이트 아스팔트를 용제 추출 처리해서 얻어지는 용제 탈력 아스팔트나 공기 산화 처리를 행해 얻을 수 있는 스트레이트 아스팔트의 성상을 개질한 아스팔트 또는 SBS, SBR, SIS 등의 열가소성 폴리머나 천연의 라텍스에 의해 개질된 KSF2389 아스팔트의 공용성 등급에 의한 PG76-22이상의 등급에 해당하는 아스팔트를 총칭하는 것이다.
본 발명에 따른 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법은 먼저, 가열된 스트레이트 아스팔트를 공급하는 단계(S10)를 포함한다.
바람직하게 상기 스트레이트 아스팔트는 원유를 증류했을 때에 얻을 수 있는 비점 350℃ 이상의 상압잔유를 30~100mmHg로 감압 증류하여 잔재분으로 회수되는 것으로 비점 550℃ 이상의 탄화수소를 주원료로 하는 것이며, KS M 2201의 스트레이트 아스팔트의 기준에 준하는 석유계 스트레이트 아스팔트이다.
상기 스트레이트 아스팔트는 150~160℃로 가열되며 가열된 스트레이트 아스팔트를 상기 포밍장치에 공급한다.
다음은 상기 포밍장치에서 상기 스트레이트 아스팔트와, 발포제어제를 혼합하고 상기 발포제어제가 혼합된 상기 스트레이트 아스팔트에 액상 개질제를 분사하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하는 단계(S20)이다.
보다 상세하게 상기 거품형 개질 아스팔트 제조단계(S20)는 상기 스트레이트 아스팔트 100 중량부와, 상기 발포제어제 0.1~1.0 중량부를 혼합하고 이에 4~15 중량부의 액상 개질제를 분사하여 상기 거품형 개질 아스팔트를 제조한다.
상기 액상 개질제의 분사압력은 1~5kg·f/cm2의 압력으로 분사되는 것이며, 바람직하게는 3~4kg·f/cm2의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상 개질제의 분사 정지 시, 분사 노즐의 폐색을 방지하기 위해 1~2 kg·f/cm2의 압력으로 공기를 불어넣는 것을 특징으로 한다.
상기 발포제어제는 상기 장치 내에서 거품의 미립화 및 거품의 입경을 균일하게 제조하기 위한 것이며, 보다 상세하게는 큰 지름을 가지는 거품의 발생을 제어하기 위한 것으로 0.1~1.0 중량부 포함되며 바람직하게는 0.3~0.7 중량부 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발포제어제는 인화점 260℃ 이상인 것으로, 디메틸 실리콘오일, 메틸 하이드로젠 실리콘오일, 메틸 페닐 실리콘오일 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며 플로로 실리콘오일, 아미노 변성 실리콘오일, 에폭시 변성 실리콘오일 등의 실리콘오일을 포함할 수도 있음은 물론이다.
상기 디메틸 실리콘오일의 점도는 50~1000cps이고 다른 액체에 비하여 낮은 표면장력(20.5~21.1dyn/cm at 25℃)을 가지며 계면 특성, 전기 절연성, 내열성의 특성을 가지는 것이다. 상기 디메틸 실리콘 오일은 공기 중에서 산화에 대하여 안정하며, 150℃ 이하에서는 거의 산화되지 않는 것이다.
상기 메틸 하이드로젠 실리콘오일은 디메틸 실리콘오일의 메틸기 일부를 수소로 치환한 것으로 반응성, 발수성이 우수한 것이 특징이다.
상기 메틸 페닐 실리콘오일은 내열성, 내한성, 상용성이 우수한 것이 특징인 것이며, 응고점이 -70℃ 이하로 극히 낮아 저온에서의 사용에 적합하다.
상기 액상 개질제는 아스팔트 혼합물의 제조 및 시공 온도를 낮추어 중온에서 제조 및 시공 가능하게 하는 것으로, 4~15 중량부 포함되며 보다 바람직하게는 5~10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 액상 개질제가 4 중량부 이하이면 상기 스트레이트 아스팔트의 거품량이 적고, 중온 개질 아스팔트 콘크리트의 시공성이 저하되며, 상기 액상 개질제가 15 중량부 이상이면 거품의 크기가 커져 안정성이 저하되는 문제가 있다.
상기 액상 개질제에 대해 보다 상세하게 설명하면, 상기 액상 개질제는 경도가 60mg/L 이하의 연수 40~50 중량부와, 연화점 120℃ 이하이고 입경이 2~5㎛인 열가소성 폴리머 40~70 중량부와, 계면활성제 1~5 중량부와, 점증제 0.1~1.0 중량부를 포함하는 것이다.
상기 액상 개질제는 상기 연수에 고형의 상기 열가소성 폴리머가 균일하게 용해되어 있는 것이며, 보다 상세하게는 에멀전(emulsion)상태인 것이다. 따라서 상기 액상 개질제는 상기 스트레이트 아스팔트에 용해되기 쉬워 용해 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
상기 연수는 물의 경도가 60mg/L 이하인 것으로 물에 포함된 탄산칼슘의 양이 적은 것을 말한다.
상기 열가소성 폴리머는 상술한 바와 같이 연화점이 120℃ 이하이고 입경이 2~5㎛인 고형상으로, 40~70 중량부 포함하는 것이며 바람직하게는 45~50 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열가소성 폴리머는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무, 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌 이소프렌 스틸렌 블록 공중합체(SIS) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하나, 이에 한정되지 않으며 천연 라텍스 등을 포함할 수도 있음은 물론이다.
상기 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 또는 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 공중합체(SBS)를 포함하는 경우 스티렌:부타디엔의 비율이 30:70 내지 40:60의 비율로 공중합된 것이 바람직하다. 상기 스티렌 이소프렌 스티렌 블록 공중합체(SIS)를 포함하는 경우 스티렌:이소프렌의 비율이 30:70 내지 40:60의 비율로 공중합된 것이 바람직하다.
상기 열가소성 폴리머의 혼합량을 상기 스트레이트 아스팔트의 양에 비교하면, 상기 스트레이트 아스팔트 100 중량부에 상기 열가소성 폴리머 2~10 중량부가 혼합되는 것이며, 바람직하게는 4~8 중량부 혼합되는 것이 바람직하다. 이는 KS F 2389(아스팔트의 공용성 등급 규격)에 따른 것이다.
상기 계면활성제는 상기 열가소성 폴리머의 분산제로서 1~5 중량부 포함되며 바람직하게는 2~3 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제는 양이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제 중 1종 이상을 포함하는 것이다.
보다 상세하게는 양이온계 계면활성제인 알킬 트리 메틸 암모늄염, 디알킬 디메틸 암모늄염, 알킬 벤질 디메틸 암모늄염, 염화디스테아릴디메틸암모늄 및 비이온계 계면활성제인 폴리 옥시 에틸렌 알킬 에테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 알킬 폴리 글루코시드, 지방산 디에탄올 아미드, 알킬 모노 글리세릴 에테르, 지방산 글리세린 에스테르 중 1종 이상을 포함하는 것이다.
상기 점증제는 상기 열가소성 폴리머의 분리방지제로서, 0.1~1.0 중량부 포함되며 바람직하게는 0.3~0.5 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 점증제는 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 카르복시메틸셀룰로오스 중 1종 이상을 포함하는 것이 특징이다.
다음으로 150~160℃로 가열된 골재를 공급하는 단계(S30)이다. 상기 골재는 상기 포밍장치에 결합된 믹서에 공급되며 밀입도 골재 및 개립도 골재 중 1종 이상으로 이루어지는 것이다.
밀입도 골재는 골재를 다졌을 때, 재료가 차지하는 전체 공간의 비율로 보아 골재 입자 사이의 공극이 상당히 작은 골재이며, 개립도 골재는 다진 골재 중에 공극이 상당히 크고 채움재가 거의 없는 골재이다.
상기 골재는 150~160℃로 가열되어 믹서에 공급된다.
마지막으로 상기 골재와 상기 거품형 개질 아스팔트를 혼합하여 중온 개질 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계(S40)이다.
상기 골재 100 중량부에 상기 거품형 개질 아스팔트를 5.2~5.5 중량부 혼합하여 중온 개질 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계로, 거품형 개질 아스팔트 계량 탱크에서 상기 믹서로 상기 거품형 개질 아스팔트를 정량 공급하여 상기 믹서로 50초 혼합한 후 상기 중온 개질 아스팔트 혼합물을 제조한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 아스팔트 혼합물의 제조방법은 포밍장치를 이용하여 거품형 개질 아스팔트의 제조 시 혼합과 발포를 한 공정으로 진행하여 공정이 간단하며, 아스콘 플랜트에서 개질 아스팔트를 제조한 즉시 골재와 혼합하여 중온 아스팔트 혼합물을 제조하므로 개질 아스팔트의 저장, 이송에 관한 비용이 요구되지 않아 경제적이다.
[제조예]
하기와 같이 액상 개질제를 제조하였으며, 본 발명에 따른 포밍장치를 이용하여 이를 스트레이트 아스팔트에 분사하여 제조예 1 ~ 제조예 4에 따른 거품형 개질 아스팔트를 제조하였다.
제조예 1.
연수 40 중량부와, 스티렌:부타디엔의 비율이 30:70이고 연화점은 108℃이며 평균 입경이 3.5㎛인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 60 중량부와, 카르복시메틸셀룰로오스 0.15 중량부와, 글리세린 지방산 에스테르 1 중량부를 혼합하여 액상 개질제를 제조하였다.
25℃에서 동점도 30mm2/s의 디메틸 실리콘 0.2 중량부를 첨가하고 150℃에서 가열한 스트레이트 아스팔트(AP-5) 93 중량부에 상기 액상 개질제 7 중량부를 3kg·f/cm2의 압력으로 분사하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하였다.
제조예 2.
연수 40 중량부와, 스티렌:부타디엔의 비율이 30:70이고 연화점은 108℃이며 평균 입경이 3.0㎛인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 60 중량부와, 카르복시메틸셀룰로오스 0.15 중량부와, 글리세린 지방산 에스테르 1 중량부를 혼합하여 액상 개질제를 제조하였다.
25℃에서 동점도 30mm2/s의 디메틸 실리콘 0.2 중량부를 첨가하고 160℃에서 가열한 스트레이트 아스팔트(AP-5) 90 중량부에 상기 액상 개질제 10 중량부를 4kg·f/cm2의 압력으로 분사하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하였다.
제조예 3.
연수 50 중량부와, 스티렌:이소프렌의 비율이 30:70이고 연화점은 98℃이며 평균 입경이 3.5㎛인 스티렌 이소프렌 스티렌 블록 코폴리머(SIS) 40 중량부와, 천연라텍스 10 중량부와, 폴리에틸렌 글리콜 0.1 중량부와, 염화디스테아릴디메틸암모늄 1 중량부를 혼합하여 액상 개질제를 제조하였다.
25℃에서 동점도 30mm2/s의 디메틸 실리콘 0.2 중량부를 첨가하고 150℃에서 가열한 스트레이트 아스팔트(AP-5) 92 중량부에 상기 액상 개질제 8 중량부를 3kg·f/cm2의 압력으로 분사하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하였다.
제조예 4.
연수 40 중량부와, 스티렌:부타디엔의 비율이 35:65이고 연화점은 97℃이며 평균 입경이 3.0㎛인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 60 중량부와, 폴리에틸렌 글리콜 10 중량부와, 염화디스테아릴디메틸암모늄 1 중량부를 혼합하여 액상 개질제를 제조하였다.
25℃에서 동점도 30mm2/s의 디메틸 실리콘 0.2 중량부를 첨가하고 160℃에서 가열한 스트레이트 아스팔트(AP-5) 90 중량부에 상기 액상 개질제 10 중량부를 3.5kg·f/cm2의 압력으로 분사하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하였다.
[실험예 1]
제조예 1~제조예 4에서 얻은 각각의 거품형 개질 아스팔트 200g을 회전증발기(rotary evaporator)에서 130℃에 90분 감압처리 하여 거품을 제거한 후, 개질 아스팔트의 성상을 측정하였다.
측정값은 하기 [표 1]와 같으며, 성상은 각각 점도(KS M 2248), 연화점(KS M 2250), 점도(KS F2392), 침입도(KS M2252)등의 기준에 따라 측정되었으며, 제조예 1~4의 거품형 개질 아스팔트는 KS F2389의 아스팔트 공용성 등급 기준에 부합하였다. 또한 본 발명에 따른 제조예 1~4의 개질 아스팔트는 PG등급 76-22 또는 PG등급 82-34의 기준을 만족하였다.
| 항목 | 제조예 1 | 제조예 2 | 제조예 3 | 제조예 4 |
| 침입도(25℃) [1/10mm] | 63 | 42 | 60 | 43 |
| 연화점[℃] | 61.5 | 85 | 63 | 83 |
| 밀도(15℃) [g/㎤] | 1.029 | 1.027 | 1.028 | 1.026 |
| 신도(15℃) [cm] | 63 | 75 | 64 | 77 |
| 터프니스 [N·m] | 21.3 | 28 | 21.5 | 27 |
| 테너시티 [N·m] | 16 | 22 | 15 | 21 |
| 점도(135℃) [Cp] | 8180 | - | 8350 | - |
| PG 등급 | 76-22 | 82-34 | 76-22 | 82-34 |
[실시예]
제조예 1~4에서 제조된 거품형 개질 아스팔트와, [표 2]와 같이 배합되고 150~160℃에서 가열된 골재 100중량부를 믹서에서 50초 혼합하여 중온 개질 아스팔트 혼합물(실시예 1~4)을 제조하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | ||
| 포함된 개질 아스팔트 | 제조예 1 | 제조예 2 | 제조예 3 | 제조예 4 | |
| 개질 아스팔트 함량[중량부] | 5.4 | 5.0 | 5.4 | 5.0 | |
| 골재통과량 [%] | 20ｍｍ | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 13ｍｍ | 97.5 | 97.5 | 97.5 | 97.5 | |
| 10ｍｍ | 86 | 78 | 86 | 78 | |
| 5ｍｍ | 62(55~70) | 29 | 62(55~70) | 29 | |
| 2.5ｍｍ | 48 | 18 | 48 | 18 | |
| 0.6ｍｍ | 28 | 14 | 28 | 14 | |
| 0.3ｍｍ | 20 | 10 | 20 | 10 | |
| 0.15ｍｍ | 14.6(6~16) | 7 | 14.6(6~16) | 7 | |
| 0.08ｍｍ | 7.5 | 5.5 | 7.5 | 5.5 | |
[실험예 2]
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 중온 개질 아스팔트 혼합물 (실시예 1~4)의 성능을 측정하였으며, 이를 [표 3]에 나타내었다.
시험은 "아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침(국토교통부)"에 준하고 다짐온도 150℃, 다짐횟수 양면 각 50회로 제조한 공시체를 밀도, 공극률 실험은 KS F 2397, KS F 2366, KS F 2364를 적용하여 실험하였다.
동적 안정도에 대해서는 KS F2374를 적용하여 실험하였다.
투수 시험에 대해서는 KS F2594를 적용하여 실험하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예4 | |
| 마샬다짐온도 [℃] | 145 | 150 | 145 | 150 |
| 마샬다짐횟수 | 50 | |||
| 밀도(15℃) [g/㎤] | 2.361 | 2.005 | 2.324 | 2.012 |
| 마샬안정도 [N] | 14100 | 14500 | 14300 | 14400 |
| 공극률 [%] | 4.1 | 20.6 | 4.0 | 20.8 |
| 포화도 [%] | 75 | - | 77 | - |
| 골재간극률 [%] | 16.9 | - | 16.9 | - |
| 마샬흐름값 [1/100cm] | 35 | - | 37 | - |
| 동적안정도 [회/mm] | 7800 | 6700 | 7600 | 6400 |
| 칸타브로 시험 손실률 (20℃) [%] | - | 8.4 | - | 8.2 |
| 투수 계수 [cm/s] | - | 0.18 | - | 0.21 |
| 인장강도비 [TSR] | 0.86 | 0.91 | 0.87 | 0.90 |
| 간접인장강도비 [N-mm2] | 1.83 | - | 1.84 | - |
본 발명의 방법에 따라 액상 첨가제와 포밍장치를 이용하여 제조된 실시예 1~4의 중온 개질 아스팔트 혼합물은 '아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침(국토교통부)'의 품질 기준 중 '중온아스팔트 혼합물' 또는 '배수성 아스팔트 혼합물'에 제시된 품질 관리 기준을 만족하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 액상첨가제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물 제조방법은 아스팔트의 제조 및 시공 온도를 약 20~30℃ 절감하여 중온에서 제조 및 시공이 가능하며, 시공 후 안정성이 저하되지 않고, 배수성이 우수하며, 개질제의 혼합과 아스팔트의 발포가 하나의 공정으로 이루어져 간단한 공정으로 제조 가능하다.
S10 : 스트레이트 아스팔트 공급 단계
S20 : 거품형 개질 아스팔트 제조 단계
S30 : 골재 공급 단계
S40 : 중온 개질 아스팔트 혼합물 제조 단계
S20 : 거품형 개질 아스팔트 제조 단계
S30 : 골재 공급 단계
S40 : 중온 개질 아스팔트 혼합물 제조 단계
Claims (5)
- 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 있어서,
가열된 스트레이트 아스팔트를 포밍장치에 공급하는 단계;
상기 포밍장치에서 상기 스트레이트 아스팔트 100 중량부에 인화점 260℃ 이상의 발포제어제 0.1~1.0 중량부를 혼합하고, 에멀전 상태의 액상 개질제 4~15 중량부를 1~5kg·f/cm2의 압력으로 분사한 후, 혼합하여 거품형 개질 아스팔트를 제조하는 단계;
밀입도 골재 및 개립도 골재 중 1종 이상으로 이루어지며 150~160℃로 가열된 골재를 공급하는 단계; 및
상기 골재 100 중량부에 상기 거품형 개질 아스팔트 5.2~5.5 중량부를 혼합하여 중온 개질 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하되,
상기 액상 개질제는 경도 60mg/L 이하의 연수 40~50 중량부와, 연화점 120℃ 이하이고 입경이 2~5㎛인 열가소성 폴리머 40~70 중량부와, 계면활성제 1~5 중량부와, 점증제 0.1~1.0 중량부를 혼합하여 상기 열가소성 폴리머가 고르게 분산된 에멀젼(emulsion) 상태로 제조되는 것을 특징으로 하는 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 열가소성 폴리머는
스티렌 부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무, 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌 이소프렌 스틸렌 블록 공중합체(SIS) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 계면활성제는
양이온계 계면활성제인 알킬 트리 메틸 암모늄염, 디알킬 디메틸 암모늄염, 알킬 벤질 디메틸 암모늄염, 염화디스테아릴디메틸암모늄 및
비이온계 계면활성제인 폴리 옥시 에틸렌 알킬 에테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 알킬 폴리 글루코시드, 지방산 디에탄올 아미드, 알킬 모노 글리세릴 에테르, 지방산 글리세린 에스테르 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 점증제는
폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 카르복시메틸셀룰로오스 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 개질제와 포밍장치를 이용한 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법.
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