KR102156260B1 - 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법 - Google Patents

매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102156260B1
KR102156260B1 KR1020190175400A KR20190175400A KR102156260B1 KR 102156260 B1 KR102156260 B1 KR 102156260B1 KR 1020190175400 A KR1020190175400 A KR 1020190175400A KR 20190175400 A KR20190175400 A KR 20190175400A KR 102156260 B1 KR102156260 B1 KR 102156260B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
foamed asphalt
asphalt binder
binder composition
foamed
asphalt
Prior art date
Application number
KR1020190175400A
Other languages
English (en)
Inventor
김용주
이강훈
안지환
이지익
류근배
Original Assignee
한국건설기술연구원
인성에이앤티 주식회사
대신플랜트산업(주)
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 한국건설기술연구원, 인성에이앤티 주식회사, 대신플랜트산업(주) filed Critical 한국건설기술연구원
Priority to KR1020190175400A priority Critical patent/KR102156260B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102156260B1 publication Critical patent/KR102156260B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16—Sulfur-containing compounds
    • C04B24/161—Macromolecular compounds comprising sulfonate or sulfate groups
    • C04B24/163—Macromolecular compounds comprising sulfonate or sulfate groups obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
    • C04B24/121—Amines, polyamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0051—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
    • C04B38/0054—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity the pores being microsized or nanosized
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/007—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • C04B38/106—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam by adding preformed foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0068—Ingredients with a function or property not provided for elsewhere in C04B2103/00
    • C04B2103/0082—Segregation-preventing agents; Sedimentation-preventing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/42—Pore formers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

본 기술은 기포 아스팔트 제조용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 알파올레핀설폰산염(alpha olefin sulfonate) 0.25~3 중량%, 수용성 박리방지제 9~14 중량% 및 잔부의 물을 포함할 수 있다. 본 기술에 따르면, 아스팔트 바인더 내에 매크로 기포 및 마이크로 기포를 형성함으로써, 매크로 기포에 의해 아스팔트 혼합물 생산시 생산 온도를 낮추고, 마이크로 기포에 의해 한 아스팔트 혼합물 다짐시 다짐효과를 극대화시키며, 수용성 박리방지제를 적용하여 수분저항성을 향상시키는 효과를 동시에 발휘할 수 있다.

Description

매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법{SPRAY SOLUTION FOR FOAMED ASPHALT USING MACRO AND MICRO BUBBLE, FOAMED ASPHALT BINDER COMPOSITION USING THE SAME, FOAMED ASPHALT MIXTURE USING THE SAME AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 기포 아스팔트 제조용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아스팔트 바인더 내에 매크로 기포 및 마이크로 기포를 형성함으로써, 매크로 기포에 의해 아스팔트 혼합물 생산시 생산 온도를 낮추고, 마이크로 기포에 의해 한 아스팔트 혼합물 다짐시 다짐효과를 극대화시키며, 아스팔트 바인더에 친화성을 갖는 수용성 박리방지제를 적용하여 수분저항성을 향상시키는 효과를 동시에 발휘할 수 있는 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트 제조용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
국내 도로는 2018년 기준으로 총 연장이 약 110,714km로서, 고속도로를 제외한 일반 국도, 지방도, 지자체 도로는 약 95% 이상이 아스팔트 포장으로 시공되어 있다. 일반적으로, 아스팔트 포장은 골재, 아스팔트 바인더 및 첨가제 등을 고온, 예를 들어 160℃ 이상의 온도에서 함께 혼합하여 생산된 가열 아스팔트 혼합물을 이용하여 이루어진다. 이러한 가열 아스팔트 포장은 고온에서 아스팔트 혼합물 생산 및 시공이 이루어지기 때문에, 다량의 에너지 소비 및 이산화탄소 등의 유해 가스 배출을 수반하는 문제가 있다. 따라서, 이에 대한 대응 기술로 석유에너지 사용 절감 및 온실가스 배출 저감을 주된 목적으로 하는 친환경 녹색 기술에 대한 요구가 증가하고 있다.
도로포장 분야에서, 친환경 녹색 건설기술 중 가장 직접적인 에너지 사용 및 온실가스 배출 저감 효과를 위하여 아스팔트 생산 온도를 낮출 수 있는 중온 아스팔트(Warm-Mix Asphalt) 도로포장 기술이 현재 세계적으로 가장 인정을 받는 기술 중의 하나이다.
중온 아스팔트 도로포장 기술은 1996년 유럽에서 도로 포장 기능공들의 작업환경을 개선하기 위해 처음 개발되었으며, 2002년도부터 미국에서 중온 아스팔트 도로포장 기술을 적극적으로 도입 한 후, 현재 선진국들 사이에서 기존 가열 아스팔트 도로포장을 완전히 대체할 수 있는 기술로 인식되면서 정책적으로도 중온 아스팔트 도로포장 기술을 널리 보급시키려는 노력이 진행되고 있다.
중온 아스팔트 도로포장 기술은 약 160℃ 이상의 온도에서 생산하는 기존 가열 아스팔트 혼합물보다 30℃ 이상 생산 온도를 낮추는 기술이다. 중온 아스팔트 도로포장 기술은 아스팔트 혼합물의 생산 온도 및 시공 온도를 낮춤으로써, 다음과 같은 많은 효과를 얻을 수 있다.
- 에너지 절감 및 유해가스 발생 저감,
- 작업성 및 다짐도 향상,
- 조기 교통개발 가능(유지보수공사의 용이성),
- 포장 공사 기간 연장 가능(동절기 공사 연장 가능),
- 노화 작용 약화로 인한 재활용 아스팔트 포장 적용이 용이함,
- 아스팔트 플랜트로부터 거리가 먼 공사 현장에 적용 가능
아스팔트 혼합물의 생산 온도를 낮추기 위해 사용되는 방법으로는, 아스팔트의 점도를 낮추는 유기 용제를 사용하는 방법, 골재 사이의 마찰을 감소시켜 다짐도를 높여주는 화학 첨가제를 사용하는 방법, 아스팔트를 발포시킬 수 있는 제올라이트 광물이나 기포 발생 설비를 이용하는 방법 등이 있다.
최근에는 전 세계적으로 중온 아스팔트 기술 중에 아스팔트 플랜트에서 기포 아스팔트 생산 설비를 통해 생산된 기포 아스팔트 혼합물을 이용하는 기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 이는, 첨가제를 이용한 방식의 경우 지속적인 재료비 상승으로 인해 공사비용이 증가하여 효율성이 저하되고 있는 반면, 기포 아스팔트 방식은 초기 기포 발생 설비 설치 비용을 제외하고 재료비의 증가 없이 지속적으로 중온 아스팔트 기술 사용이 가능하기 때문이다.
특허문헌 1은 아스팔트 거품특성을 이용한 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, (a) 가열된 아스팔트에 물을 고압의 입자상태로 분사하여 아스팔트 거품을 발생시키는 아스팔트거품발생단계(100); 및, (b) 상기 아스팔트거품발생단계(100) 후에 가열된 골재를 투입하여 혼합하는 골재혼합단계(200); (c) 상기 골재혼합단계(200) 과정 중에 고분자 개질첨가재, 채움재 및 순환골재 중 어느 하나 이상을 투입하여 혼합하는 혼화재투입단계(300);를 포함하는 아스팔트 콘크리트 제조방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1에 개시된 것과 같이 종래의 기포 아스팔트 기술은 일반적으로 아스팔트 바인더에 물을 혼합시켜 기포를 형성하는데, 아스팔트 혼합물에 수분이 첨가되면 아스팔트 바인더 자체가 오일 성분이므로 골재와 아스팔트 바인더 간 접착 성능을 떨어뜨리게 된다. 이로 인하여, 포트홀과 같은 수분에 의한 도로포장 파손이 발생하게 된다. 따라서, 기포 아스팔트 기술에 있어서 수분저항성을 증진시킬 수 있는 방안에 대한 다양한 연구가 추진되고 있다.
또한, 기포 아스팔트 기술에 있어서, 기포의 형성 및 유지력이 약하여 단시간밖에 지지되지 않아 골재와의 혼합이 불충분하게 되거나 또는 포설 작업 도중에 점도가 증가해 작업성이 현저하게 저하되는 문제가 있다. 따라서, 중온 효과 및 다짐도 향상 효과를 충분히 발휘하기 위하여, 기포 발생 효율을 높이고, 기포의 지지 시간을 증가시킬 수 있도록 기포를 형성 및 유지하는 측면에서 여전히 더 개선된 효과를 발휘할 수 있는 기술 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0983344호(2010.09.20.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 아스팔트 바인더 내에 매크로 기포 및 마이크로 기포를 형성함으로써, 매크로 기포에 의해 아스팔트 혼합물 생산시 생산 온도를 낮추고, 마이크로 기포에 의해 한 아스팔트 혼합물 다짐시 다짐효과를 극대화시키며, 아스팔트 바인더에 친화성을 갖는 수용성 박리방지제를 적용하여 수분저항성을 향상시키는 효과를 동시에 발휘할 수 있는 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트 제조용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 알파올레핀설폰산염(alpha olefin sulfonate) 0.25~3 중량%, 수용성 박리방지제 9~14 중량% 및 잔부의 물을 포함할 수 있는 기포 아스팔트 제조용 분사 용액을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 상기 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 1~5 중량%; 및 아스팔트 바인더 95~99 중량%를 포함할 수 있는 기포 아스팔트 바인더 조성물을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 가열된 아스팔트 바인더에 상기 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 및 압축 공기를 공급하여, 아스팔트 바인더를 팽창시켜 기포를 형성하는 단계; 및 스태틱 믹서를 이용하여 형성된 기포의 유지 시간을 증가시키는 단계를 포함할 수 있는 기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물 및 골재를 포함할 수 있는 기포 아스팔트 혼합물을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 실시예에 따른 제조방법에 의해 기포 아스팔트 바인더 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 기포 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합시키는 단계를 포함할 수 있는 기포 아스팔트 혼합물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 아스팔트 바인더에 매크로 기포 및 마이크로 기포를 모두 형성하도록 하며 수용성 박리방지제를 포함하는 기포 아스팔트용 분사 용액을 이용하여 기포 아스팔트 바인더를 제조함으로써, 매크로 기포 및 마이크로 기포 각각에 의한 효과를 모두 발휘할 수 있으며, 골재와 아스팔트 바인더 간의 접착 성능을 향상시킴으로써, 기포 아스팔트 혼합물의 수분에 대한 저항성을 높일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 기존의 기포 아스팔트 혼합물에 비하여 기포의 형성 및 지속시간의 효율적 증가에 의해 일반 가열 아스팔트 혼합물보다 30~50℃ 낮은 온도에서 생산 및 시공이 가능하여, 친환경 녹색 건설기술로서 에너지 사용 절감 및 온실가스 배출 저감 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 아스팔트 혼합물을 다지는 공정에서 다짐 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, 기존 첨가제 방식의 중온 아스팔트 혼합물에 비하여 재료비 상승에 따른 부담 없이 기포 아스팔트 생산 설비의 설치 및 저비용의 분사 용액의 적용만으로 일반 아스팔트 혼합물, 재활용 아스팔트 혼합물, 개질 아스팔트 혼합물, 배수성 아스팔트 혼합물 등 다양한 아스팔트 혼합물에 광범위하게 적용될 수 있다.
도 1은 실시예 및 비교예에 따른 기포 아스팔트 혼합물 제조시 사용된 골재의 입도를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 전자주사현미경 사진을 나타내고, 도 2b는 일반 기포 아스팔트 혼합물의 전자주사현미경 사진을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 동적수침시험의 결과를 나타내는 사진이며, 도 3b는 일반 기포 아스팔트 혼합물의 동적수침시험의 결과를 나타내는 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 화상 분석 사진이며, 도 4b는 일반 기포 아스팔트 혼합물의 화상 분석 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 및 일반 기포 아스팔트 바인더 내의 기포 크기를 나타내는 그래프이다.
도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5의 일반 기포 아스팔트 혼합물은 본 발명에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 대신에 물을 분사하여 제조한 기포 아스팔트 바인더 조성물을 이용한 기포 아스팔트 혼합물을 나타낸다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 알파올레핀설폰산염(alpha olefin sulfonate) 0.25~3 중량%, 수용성 박리방지제 9~14 중량% 및 잔부의 물을 포함할 수 있다.
통상적으로, 기포 아스팔트는 일반 아스팔트 바인더에 물을 고압의 입자 상태로 분사하여 아스팔트 바인더를 팽창시킴으로써 기포를 형성하는데, 기포의 형성 및 유지력이 약하여 단시간 밖에 지지되지 않아 아스팔트 혼합물 제조시 골재와의 혼합이 불충분하게 되거나 포설 작업 도중에 점도가 증가해 작업성이 현저하게 떨어지는 문제가 있다. 또한, 아스팔트 바인더 자체가 오일 성분이므로 물이 첨가되게 되면 골재와 아스팔트 바인더 사이의 접착 성능을 저하시켜, 수분에 의한 도로포장 파손이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예에 따르면, 기포 아스팔트 제조시 공급되는 물 대신에 이용될 수 있는, 알파올레핀설폰산염(alpha olefin sulfonate) 0.25~3 중량%, 수용성 박리방지제 9~14 중량% 및 잔부의 물을 포함하는 분사 용액을 제공할 수 있다. 본 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 기포 아스팔트 바인더 조성물 내에 매크로 기포 및 마이크로 기포를 효과적으로 형성 및 유지시켜, 다짐 효과를 최대화할 수 있으며, 종래 기술의 문제점으로 지적되었던 수분저항성을 현저하게 증진시킬 수 있다.
본 명세서 내에서, "매크로 기포"는 1000 ㎛ 이상의 직경을 갖는 기포를 나타낼 수 있으며, "마이크로 기포"는 10~200 ㎛ 범위의 직경을 갖는 기포를 나타낼 수 있다.
본 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액에 포함되는 알파올레핀설폰산염은 아스팔트 바인더 조성물에 있어서 특히 마이크로 기포를 화학적으로 형성시키는 역할을 할 수 있다. 알파올레핀설폰산염은 소수기와 친수기를 모두 갖고 있어, 아스팔트 바인더와 혼합되면 각각의 분자의 소수기가 내부쪽으로 배열되고, 친수기가 외부쪽으로 배열되어 기포를 생성할 수 있다.
알파올레핀설폰산염은 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로 0.25~3 중량% 범위로 포함될 수 있다. 알파올레핀설폰산염의 함량이 0.25 중량% 미만인 경우에는 마이크로 기포 형성이 기포 아스팔트 혼합물의 다짐 효과 개선에 영향을 미치지 않을 수 있으며, 3 중량%를 초과하는 경우에는 마이크로 기포가 과도하게 형성되어 기포 아스팔트 혼합물의 강도 및 소성변형 저항성이 저하될 우려가 있다.
본 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액에 포함되는 수용성 박리방지제는 종래 기포 아스팔트 분야에서 문제시되었던 골재와 아스팔트 바인더 간의 낮은 접착 성능을 현저하게 향상시켜 수분저항성을 증진시키는 역할을 할 수 있다.
일반적으로, 박리방지제는 아스팔트에 잘 용해시키기 위하여 유성으로 제조되어 물에는 잘 녹지 않는다. 그러나, 본 실시예에 있어서는 분사 용액의 주 베이스인 물에 잘 녹으면서도 아스팔트 바인더와 친화력을 갖는 수용성 박리방지제를 이용하여 기포 아스팔트 제조용 분사 용액을 제조함으로써, 박리방지제가 기포 아스팔트 혼합물에 효율적으로 적용되어 수분저항성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액을 이용하여 기포 아스팔트를 제조할 경우, 매크로 기포 및 마이크로 기포의 효과적인 형성 및 유지에 의해 다짐 효과가 극대화됨으로써 일차적으로 수분저항성이 향상될 수 있으며, 이에 더하여 아스팔트 바인더와 친화력을 갖는 수용성 박리방지제에 의해 더 한층 수분저항성이 현저하게 향상될 수 있다.
수용성 박리방지제는 고비점의 친수성 아민계로 구성된 친수성 부분과 아스팔트 바인더와 친화력을 갖는 C12~C25의 탄화수소로 구성된 친유성 부분으로 이루어질 수 있다. 이 때, 분자 내에서 친수성 부분과 친유성 부분의 적절한 분배에 의해 수용성 특성을 갖게 된다.
수용성 박리방지제는 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로 9~14 중량% 범위로 포함될 수 있다. 수용성 박리방지제의 함량이 9 중량% 미만인 경우에는 수분저항성 향상 효과가 불충분하게 나타날 수 있으며, 14 중량%를 초과하는 경우에는 재료비 상승 및 바인더와 골재 간 계면에서의 활성도가 증가하여 과다짐 및 강도 저하의 우려가 있다.
일 실시예에 있어서, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 기포제를 더 포함할 수 있다.
기포 아스팔트 제조용 분사 용액에 포함되는 기포제는 아스팔트 바인더 내에서 마이크로 기포의 형성 효율 및 지속시간을 더욱 증가시키는 역할을 할 수 있다.
기포제는 식물성 기포제, 동물성 기포제, 광물성 기포제 및 그 조합으로부터 선택될 수 있다.
기포제는 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로 0.25~1.5 중량%의 비율로 포함될 수 있다. 기포제의 함량이 0.25 중량% 미만인 경우에는 마이크로 기포 형성이 기포 아스팔트 혼합물의 다짐 효과 추가 개선에 영향을 미치지 않을 수 있으며, 1.5 중량%를 초과하는 경우에는 마이크로 기포가 과도하게 형성되어 기포 아스팔트 혼합물의 강도 및 소성변형 저항성이 저하될 우려가 있다.
일 실시예에서, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 강도강화제를 더 포함할 수 있다.
기포 아스팔트 제조용 분사 용액에 포함되는 강도강화제는 기포 아스팔트 혼합물의 문제점이었던 포설 후 강도를 일반 아스콘과 동일하거나 더 높은 정도로 발현시킬 수 있어, 기포 아스팔트 혼합물의 기계적 강도를 증진시켜 포장 수명을 더욱 증가시킬 수 있다.
강도강화제로는 물에 유화된 형태로 생산되는 물유리가 적용가능하다.
물유리는 알칼리규산염을 총칭하는 것으로 많이 사용되고, 규산나트륨(Na2SiO3), 규산칼륨(K2SiO3) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서는 규산나트륨(Na2SiO3), 규산칼륨(K2SiO3)이 모두 적용가능하고, 안정성 및 흡착성이 우수한 규산나트륨(Na2SiO3)이 더욱 바람직하게 적용될 수 있다.
규산나트륨(Na2SiO3) 또는 규산칼륨(K2SiO3)이 적용되는 경우, 기포 아스팔트 혼합물 제조 시 고온으로 인해 수분이 증발되고, 이로 인하여 물속에 분산되어 있던 이산화규소가 빠져나오면서 친수성이 골재 표면에 흡착하는 것과 동시에, 아스팔트 내부로 분산이 이루어지면서 아스팔트와 골재의 친화력 및 접착력을 현저히 높게 발현시킬 수 있다. 이러한 원리로 아스팔트 혼합물의 고온강도가 현저히 증가되고, 골재 유지성이 크게 향상될 수 있다.
강도강화제는 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로 0.5~10 중량%의 비율로 포함될 수 있다. 강도강화제의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 강도 발현이 높게 나타나지 않고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 제조 비용이 증가하여 경제성에 문제가 있고, 강도 성능도 크게 개선되지 않으며, 유연성이 크게 저하되어 동절기에 쉽게 파손이 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물은 상기 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 1~5 중량%; 및 아스팔트 바인더 95~99 중량%를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물은 상기 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액을 이용함으로써, 매크로 기포 및 마이크로 기포가 분산된 구조를 가져, 매크로 기포 및 마이크로 기포 양자에 의한 효과를 모두 발휘할 수 있다. 더욱 상세하게는, 매크로 기포에 의해 아스팔트 혼합물 생산시 생산 온도를 낮출 수 있어 중온 효과를 발휘할 수 있으며, 마이크로 기포에 의해 아스팔트 혼합물 다짐시 다짐 온도를 낮추고 다짐효과를 극대화시키며, 수분저항성을 향상시키는 효과를 동시에 발휘할 수 있다. 또한, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액에 포함된 아스팔트 바인더와 친화력을 갖는 수용성 박리방지제에 의해 골재와 아스팔트 바인더의 접착성을 강화시켜 아스팔트 혼합물의 수분저항성을 더욱 현저하게 증가시킬 수 있다.
매크로 기포는 주로, 기포 아스팔트 바인더 조성물 제조시 공급된 분사 용액 및 압축공기에 의해 물리적으로 형성될 수 있다. 이와 같이 기계적 장치를 이용하여 공급된 분사 용액 및 압축공기에 의해 아스팔트를 팽창시켜 물리적으로 형성되는 매크로 기포는 1000 ㎛ 이상의 직경을 가질 수 있다. 매크로 기포는 1000 ㎛ 이상의 직경을 갖는 기포를 나타내는 것으로, 기포 아스팔트에 있어서 기포 생성 여부가 중요하며 물성 향상을 위하여는 마이크로 기포의 생성이 더욱 중요하므로 매크로 기포의 직경의 상한은 실질적인 의미를 갖지 않는다.
매크로 기포를 포함함으로써, 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합하는 아스팔트 혼합물 생산시 생산 온도를 일반 가열 아스팔트 혼합물 생산시에 비하여 30~50℃ 정도 현저하게 낮출 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물을 이용한 아스팔트 혼합물은 낮은 온도에서 생산 및 시공이 가능하여, 친환경 녹색 건설기술로서 에너지 사용 절감 및 온실가스 배출 저감 효과를 발휘할 수 있다.
마이크로 기포는 주로, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액에 포함되는 알파올레핀설폰산염에 의해 화학적으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 알파올레핀설폰산염에 의해 화학적으로 형성된 마이크로 기포는 10~200 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 매크로 기포:마이크로 기포의 부피비는 1:0.05 ~ 1:0.5의 범위일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 종래 방법에 따라 제조된 기포 아스팔트, 즉 고압의 물을 분사하여 제조된 기포 아스팔트에 비하여, 마이크로 기포의 분포가 현저하게 증가하여, 아스팔트 혼합물을 다지는 공정에서 다짐 효과를 극대화시킬 수 있다. 이에 따라, 골재와 아스팔트 바인더 간의 접착 성능을 향상시킴으로써, 기포 아스팔트 혼합물의 수분에 대한 저항성도 높일 수 있다.
매크로 기포 및 마이크로 기포에 의한 공기량은 기포 아스팔트 바인더 조성물 총 부피를 기준으로 5~15 부피%일 수 있다. 공기량이 5 부피% 미만인 경우에는 매크로 기포 및 마이크로 기포가 충분한 정도로 형성되지 않아 아스팔트 혼합물 생산 온도 저하 및 다짐 온도 저하의 효과를 발휘하는데 문제가 있으며, 15 부피%를 초과하는 경우에는 내구성 및 강도가 저하되어 아스팔트 혼합물의 물성이 열화되는 문제가 있다.
본 실시예에 따르면, 아스팔트 바인더에 특정 분사 용액을 적용하여 기포를 발생시킴으로써, 물을 이용하는 기존의 기포 아스팔트 혼합물에 비하여 기포의 형성 효율 및 지속시간을 현저하게 높일 수 있다. 이에 따라, 일반 가열 아스팔트 혼합물보다 30~50℃ 낮은 온도에서 생산 및 시공이 가능해지며, 아스팔트 혼합물의 다짐 공정에 있어서 다짐 효과를 극대화하고, 골재와 아스팔트 바인더 간의 접착 성능을 높여, 종래 기술에서 문제시되었던 기포 아스팔트 혼합물의 수분저항성을 향상시킬 수 있다.
기포 아스팔트 바인더 조성물 중 기포 아스팔트 제조용 분사 용액의 함량은 1~5 중량%일 수 있다. 기포 아스팔트 제조용 분사 용액의 양은 아스팔트 바인더에 분사 용액과 압축 공기가 공급되었을때 팽창하는 팽창비와 팽창된 아스팔트 바인더의 부피가 시간이 지남에 따라 줄어들면서 소요되는 반감기를 기준으로 결정된 최적 함량이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법은 가열된 아스팔트 바인더에 상기 실시예에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 및 압축 공기를 공급하여, 아스팔트 바인더를 팽창시켜 기포를 형성하는 단계; 및 스태틱 믹서(static mixer)를 이용하여 형성된 기포의 유지 시간을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 기포 아스팔트 바인더 조성물에 대하여 전술한 실시예에서 상세하게 설명하였으므로, 본 실시예에서는 중복을 피하기 위하여 기포 아스팔트 바인더 조성물에 대한 상세한 설명은 생략한다.
아스팔트 바인더는 140~200℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다. 가열 온도가 140℃ 미만인 경우에는 아스팔트 바인더의 점도가 지나치게 높아 아스팔트 바인더의 워커빌러티가 저하되어 아스팔트 바인더 내 기포 형성을 위한 충분한 시간 확보가 어렵고, 200℃를 초과하는 경우에는 아스팔트 바인더의 노화가 촉진되어 아스팔트 혼합물의 성능이 저하될 우려가 있다.
공급되는 기포 아스팔트 제조용 분사 용액의 온도는 20~30℃ 범위로 제어되어 별도의 가열 공정이 불필요하다.
기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 기포 아스팔트 바인더 조성물 총 중량을 기준으로 1~5 중량%의 양으로 공급될 수 있다. 기포 아스팔트 제조용 분사 용액의 양은 아스팔트 바인더에 분사 용액과 압축 공기가 공급되었을때 팽창하는 팽창비와 팽창된 아스팔트 바인더의 부피가 시간이 지남에 따라 줄어들면서 소요되는 반감기를 기준으로 결정된 최적 함량이다.
기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 2~6 kgf/㎠, 바람직하게 3~4 kgf/㎠의 압력으로 공급될 수 있다. 압력이 2 kgf/㎠ 미만인 경우에는 기포 발생 효율이 저하될 수 있으며, 6 kgf/㎠를 초과하는 경우에는 아스팔트 바인더와 혼합되는 물의 중량 증가에 의해 골재와 아스팔트 바인더의 결합력이 저하될 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액과 압축 공기를 함께 아스팔트 바인더에 공급함으로써 기포 생성율을 더욱 증가시킬 수 있다.
이어서, 스태틱 믹서를 이용하여 형성된 기포의 유지 시간을 증가시킬 수 있다. 스태틱 믹서를 회전작동시킴으로써 기포가 형성된 아스팔트 바인더와 분사 용액이 와류를 형성하면서 균일하게 혼합될 수 있다. 이와 같이, 기포가 형성된 아스팔트 바인더에 스태틱 믹서를 적용함으로써, 아스팔트 바인더 내에 기포가 유지되는 시간을 증가시키며, 이에 따라 기포 아스팔트 바인더 조성물과 골재가 낮은 온도에서 혼합되는데 충분한 시간을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물은 전술한 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물 및 골재를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기포 아스팔트 바인더 조성물은 4~8 중량%로 포함되고, 골재는 92~96 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 제조방법은 전술한 실시예에 따른 제조방법에 의해 기포 아스팔트 바인더 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 기포 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 혼합은 120~160℃의 온도에서 이루어질 수 있다. 이러한 아스팔트 혼합물의 생산 온도는, 일반 가열 아스팔트 혼합물보다 현저하게 낮은 온도로서, 이는 전술한 바와 같이 아스팔트 바인더 내에 균일하게 분산되어 형성된 매크로 기포 및 마이크로 기포의 높은 형성 효율 및 증가된 지속 시간에 의해 가능해질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물은 일반 가열 아스팔트 혼합물보다 30~50℃ 낮은 온도에서 생산 및 시공이 가능하며, 다짐 효과를 극대화시킬 수 있다. 이에 더하여, 아스팔트 바인더와 친화력을 갖는 수용성 박리방지제에 의해 골재와 아스팔트 바인더 간의 접착 성능을 향상시킴으로써, 기포 아스팔트 혼합물의 수분에 대한 저항성을 더욱 높일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 기포 아스팔트 혼합물 제조
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 기포 아스팔트 제조용 분사 용액을 제조하였다. 기포제는 식물성 기포제를 사용하였고, 수용성 박리방지제는 고비점의 친수성 아민계로 구성된 친수성 부분과 아스팔트 바인더와 친화력을 갖는 C12~C25의 탄화수소로 구성된 친유성 부분으로 이루어진 수용성 박리방지제를 사용하였으며, 강도강화제는 규산나트륨을 사용하였다. 140~200℃의 온도로 가열된 일반 아스팔트 바인더에 압축 공기와 분사 용액을 2~6 kgf/㎠의 압력으로 공급함으로써 아스팔트 바인더를 팽창시켜 기포를 형성하였다. 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 아스팔트 바인더 조성물 총 중량을 기준으로 1.8 중량%의 함량으로 공급되었다. 이어서, 스태틱 믹서를 회전 작동시켜 형성된 기포의 유지 시간을 증가시켰다. 120~160℃ 범위의 온도에서 이와 같이 제조된 기포 아스팔트 바인더 조성물 4~8 중량%를 골재 92~96 중량%와 혼합하여 기포 아스팔트 혼합물을 제조하였다. 도 1에 사용된 골재 입도를 나타낸다.
2. 물성 평가
상기 1에서 제조된 기포 아스팔트 혼합물에 대하여 하기 항목에 따라 물성 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(1) 다짐도
일반적으로 아스팔트 도로포장 재료는 온도에 의해 물리, 역학적 특성이 변화하는데, 고온에서는 점도가 낮아져 아스팔트 혼합 및 다짐이 용이하며, 저온에서는 아스팔트 바인더의 워커빌리티가 낮아져 혼합 및 다짐이 원활히 이루어지지 않는다.
본 발명에서는 개발된 기포 아스팔트 혼합물의 다짐도 특성 평가를 위해 온도별로 다짐을 시행하여 나타나는 공극률을 기준으로 다짐정도를 측정하였다. 동일 조건(다짐횟수, 해머 무게 등)에서 공극율의 크기가 작을수록 다짐도가 좋은 것으로 평가한다.
(2) 간접인장강도(균열저항성)
아스팔트 혼합물의 품질기준인 간접인장강도는 아스팔트 포장이 윤하중에 의한 하중 영향을 견디어내는 가장 중요한 특성 중 하나이다. 간접인장강도는 아스팔트 혼합물의 피로 균열 저항성을 판단하는 인자로 사용되며, 간접인장 강도 시험 후, 터프니스를 산정하여 파괴에너지를 산정한다.
국토교통부 '아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침'(2017.04) 지침에서는 0.8MPa 이상으로 규정되어 있으며, 간접인장강도 시험은 KS F 2382(2008)에 규정되어 있다
(3) TSR(간접인장강도비)
다짐된 아스팔트 혼합물의 수분 민감성을 측정하기 위한 방법은 여러 종류의 시험방법이 있으나, 국제적으로 폭넓게 사용되고 있는 AASHTO T 283의 규정에 따라 시험을 수행하였다. 배합설계 결과를 바탕으로 마샬 다짐기를 사용하여 공극률 7±0.5%가 얻어지도록 다짐을 시행하여 다짐 공시체 제작하고, 아스팔트의 종류별로 공시체 3개는 건조 상태, 나머지 3개는 각각 진공 처리 및 수분 처리한 후 간접 인장강도 시험을 수행하였다. 건조 시험용 공시체는 시험 전까지 상온에 양생하고, 포일(foil) 등으로 밀봉하여 플라스틱 시료함에 넣어 25℃의 항온 수조에 최고 2시간 동안 양생한 후 간접 인장강도 시험을 수행하였다. 나머지 3개 공시체는 진공 처리 후 60±1℃의 온도로 항온 수조에 24±1시간 동안 양생 후, 시료를 꺼내어 25±1℃의 수조에 2±0.5시간 동안 놓아둔 후 간접 인장강도 시험을 수행하였다.
간접 인장강도 S T 는 최대 하중 값을 이용하여 다음 식에 따라 계산한다.
Figure 112019134256252-pat00001
상기 식에서,
S T : 간접 인장강도(MPa)
P: 공시체 파괴 하중(N)
D: 공시체 지름(㎜)
h: 공시체 높이(㎜)
인장강도비(TSR, Tensile Strength Ratio)는 건조상태와 습윤상태에서 측정한 인장 강도값을 이용하여 다음 식에 다라 계산한다.
Figure 112019134256252-pat00002
상기 식에서,
S 1 : 건조 상태의 기준 공시체의 간접인장강도
S 2 : 수분 상태의 조건 처리한 공시체의 간접인장강도
아스팔트 혼합물의 수분손상에 대한 저항성은 TSR 값이 클수록 우수하며, 국토교통부 '아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침'(2017.04) 지침에서는 80.0%이상으로 규정하고 있다.
(4) 동적수침시험(DIT / 수분저항성 평가 / 정성적)
비다짐 혼합물에 대한 수분민감도 평가로 국토교통부 아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침에 수록되어 있고, 비교적 실험 방법이 간단한 동적수침시험을 수행하였다. 동적수침시험은 유럽 기준인 BS EN126911 'Determination of the affinity between aggregate and bitumen'에 규정되어 있다.
동적수침시험은 골재를 코팅한 아스팔트가 수침상태에서 얼마나 친밀한지를 평가하는 실험방법으로 11.2mm를 통과하고 8mm보다 작은 골재를 사용하여 골재와 아스팔트 간 부착성능을 육안으로 평가하였다. 시험방법으로는 규격에 맞는 골재 510±2g의 골재와 아스팔트 바인더 16g을 혼합온도에서 혼합하고 16시간 이상 양생 후, 25℃ 환경에서 60rpm으로 규격에 맞는 실험 용기에 24시간 롤링 후, 아스팔트 바인더가 골재에 피복되어 있는 상태를 육안으로 평가하는 방법을 이용하였다. 동적수침시험은 정확한 정량적 평가가 어렵지만 육안으로 아스팔트가 골재를 코팅한 부분의 박리정도를 평가하는 것이 가능하다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
물
 100 99.9 99.5 99.5 99.5 90 85 85 85.5 85
알파올레핀설폰산염
 0.5 0.25 1 1 0.5 0.25 0.25
박리방지제
 9 14 14 14 14
기포제
 0.1 0.5 0.25 0.25 0.25
강도강화제
 0.5 0.5
다짐도(공극율) 100 4.98 6.81 4.57 4.25 4.28 4.38
115 3.96 5.08 3.54 3.21 3.31 3.31 3.23 3.48 4.02 4.08 4.12
130 2.96 4.58 3.01 2.74 2.74 2.84
TSR
(간접인장강도비)		 0.61
 0.68 0.65 0.72 0.74 0.71 0.81 0.88 0.87 0.87 0.90
간접인장강도 1.19 1.10 1.12 1.05 1.01 1.09 1.14 1.18 1.25 1.15 1.30
박리저항성
(DIT)		 20% 15% 20% 20% 20% 20% 70% 80% 85% 85% 85%
- 상기 표 1에서 샘플 1은 물만을 분사하여 기포 아스팔트를 제조한 경우를 나타내며, 샘플 2는 기포 아스팔트 혼합물이가 아닌 일반 가열 아스팔트 혼합물을 나타낸다.
- 상기 표 1의 분사 용액의 조성은 분사 용액 총 중량을 기준으로 한 중량%로 나타내어진다.
상기 표 1에 나타내어진 바와 같이, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액이 알파올레핀설폰산염이나 기포제를 단독 또는 조합으로 포함하는 경우(샘플 5; 샘플 3, 샘플 4; 샘플 6)의 경우에는 박리저항성이 현저하게 낮았다. 반면, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액이 박리방지제를 포함하는 경우(샘플 7 내지 11)에는 박리저항성이 현저하게 높아진 것을 확인할 수 있다. 또한, 강도강화제를 더 포함하는 경우(샘플 9, 11)에는 간접인장강도가 향상되는 것으로 나타났다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 전자주사현미경 사진을 나타내고, 도 2b는 일반 기포 아스팔트 혼합물의 전자주사현미경 사진을 나타낸다. 본 발명에 따른 기포 아스팔트의 경우 마이크로 기포 및 매크로 기포가 형성되었으며, 통상적인 기포 아스팔트에 비하여 마이크로 기포가 현저하게 많이 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 동적수침시험의 결과를 나타내는 사진이며, 도 3b는 일반 기포 아스팔트 혼합물의 동적수침시험의 결과를 나타내는 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 혼합물의 화상 분석 사진이며, 도 4b는 일반 기포 아스팔트 혼합물의 화상 분석 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 아스팔트 바인더(실시예) 및 일반 기포 아스팔트 바인더(비교예) 내의 기포 크기를 나타내는 그래프이다. 본 발명에 따른 기포 아스팔트 바인더의 경우, 일반 기포 아스팔트에 비하여 10~200 ㎛의 직경을 갖는 마이크로 기포가 현저하게 증가된 것을 확인할 수 있다.
도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5의 일반 기포 아스팔트 혼합물은 본 발명에 따른 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 대신에 물을 분사하여 제조한 기포 아스팔트 바인더 조성물을 이용한 기포 아스팔트 혼합물을 나타낸다.
상기 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (17)

  1. 기포 아스팔트 바인더 조성물로서,
    상기 기포 아스팔트 바인더 조성물은, 기포 아스팔트 바인더 조성물 총 중량을 기준으로, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 1~5 중량%; 및 아스팔트 바인더 95~99 중량%를 포함하며,
    상기 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로, 0.25~3 중량%의 알파올레핀설폰산염(alpha olefin sulfonate), 9~14 중량%의 수용성 박리방지제 및 잔부의 물을 포함하고,
    상기 기포 아스팔트 바인더 조성물은 10~200 ㎛의 직경을 갖는 마이크로 기포 및 1000 ㎛ 이상의 직경을 갖는 매크로 기포가 분산된 구조를 갖는
    기포 아스팔트 바인더 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 박리방지제는 친수성 아민을 포함하는 친수성 부분과 아스팔트 바인더에 대하여 친화력을 갖는 C12~C25의 탄화수소를 포함하는 친유성 부분으로 구성되어 있으며, 친수성 부분과 친유성 부분의 분배에 의해 수용성의 특성을 나타내는
    기포 아스팔트 바인더 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로, 강도강화제 0.5~10 중량%, 기포제 0.25~1.5 중량%, 또는 그 조합을 더 포함하는
    기포 아스팔트 바인더 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강도강화제는 물유리를 포함하며,
    상기 기포제는 식물성 기포제, 동물성 기포제, 광물성 기포제 및 그 조합으로부터 선택되는
    기포 아스팔트 바인더 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 매크로 기포 및 상기 마이크로 기포에 의한 공기량은 상기 기포 아스팔트 바인더 조성물 총 부피를 기준으로 5~15 부피%인
    기포 아스팔트 바인더 조성물.
  6. 가열된 아스팔트 바인더에 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 및 압축 공기를 공급하여, 아스팔트 바인더를 팽창시켜 기포를 형성하는 단계; 및
    스태틱 믹서를 이용하여 형성된 기포의 유지 시간을 증가시키는 단계를 포함하며,
    상기 기포 아스팔트 제조용 분사 용액은, 기포 아스팔트 제조용 분사 용액 총 중량을 기준으로, 0.25~3 중량%의 알파올레핀설폰산염(alpha olefin sulfonate), 9~14 중량%의 수용성 박리방지제 및 잔부의 물을 포함하는
    기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더는 140~200℃ 범위의 온도로 가열되는
    기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    기포 아스팔트 제조용 분사 용액은 기포 아스팔트 바인더 조성물 총 중량을 기준으로 1~5 중량%의 양으로 20~30℃ 범위의 온도에서 공급되는
    기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기포 아스팔트 바인더 조성물은 10~200 ㎛의 직경을 갖는 마이크로 기포 및 1000 ㎛ 이상의 직경을 갖는 매크로 기포가 분산된 구조를 갖는
    기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 매크로 기포 및 상기 마이크로 기포에 의한 공기량은 상기 기포 아스팔트 바인더 조성물 총 부피를 기준으로 5~15 부피%인
    기포 아스팔트 바인더 조성물의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 기포 아스팔트 바인더 조성물 및 골재를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기포 아스팔트 바인더 조성물은 4~8 중량%로 포함되고, 상기 골재는 92~96 중량%로 포함되는
    기포 아스팔트 혼합물.
  13. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 기포 아스팔트 바인더 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 기포 아스팔트 바인더 조성물과 골재를 혼합시키는 단계를 포함하는
    기포 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 혼합은 120~160℃ 범위의 온도에서 이루어지는
    기포 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 기포 아스팔트 바인더 조성물은 4~8 중량%로 포함되고, 상기 골재는 92~96 중량%로 포함되는
    기포 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020190175400A 2019-12-26 2019-12-26 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법 KR102156260B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190175400A KR102156260B1 (ko) 2019-12-26 2019-12-26 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190175400A KR102156260B1 (ko) 2019-12-26 2019-12-26 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102156260B1 true KR102156260B1 (ko) 2020-09-15

Family

ID=72469839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190175400A KR102156260B1 (ko) 2019-12-26 2019-12-26 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102156260B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983344B1 (ko) 2009-11-13 2010-09-20 영종산업(주) 아스팔트 거품특성을 이용한 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조방법
KR20110026038A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 허정도 폐아스콘 100%를 도로포장에 재사용하기 위한 온도조정 개질 재생아스콘의 조성물과 그 제조방법
KR20140000163A (ko) * 2012-06-22 2014-01-02 한국과학기술연구원 아스팔트 조성물, 및 아스팔트 조성물의 제조방법
KR101780294B1 (ko) * 2016-04-12 2017-09-21 이동원 내화, 공기질 개선 및 항균효과를 가지는 경량기포콘크리트 패널

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110026038A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 허정도 폐아스콘 100%를 도로포장에 재사용하기 위한 온도조정 개질 재생아스콘의 조성물과 그 제조방법
KR100983344B1 (ko) 2009-11-13 2010-09-20 영종산업(주) 아스팔트 거품특성을 이용한 아스팔트 콘크리트 및 이의 제조방법
KR20140000163A (ko) * 2012-06-22 2014-01-02 한국과학기술연구원 아스팔트 조성물, 및 아스팔트 조성물의 제조방법
KR101780294B1 (ko) * 2016-04-12 2017-09-21 이동원 내화, 공기질 개선 및 항균효과를 가지는 경량기포콘크리트 패널

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101433172B1 (ko) 상온순환 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 도로포장공법
KR100946588B1 (ko) 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 그 시공방법
CN102295445B (zh) 微波加热固化的乳化沥青混凝土材料及其制备方法
CZ20022823A3 (cs) Způsob a zařízení na výrobu teplých pěnoasfaltových směsných prostředků
US8530365B2 (en) Composition for improving the stability and operational performance and reducing the environmental impact of asphalt mixes
Zou et al. Influence factors on using recycled concrete aggregate in foamed asphalt mixtures based on tensile strength and moisture resistance
CN109650781B (zh) 一种中低温温拌高摩阻薄层罩面沥青混合料及其制备方法
KR102020594B1 (ko) 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트의 시공방법
Iwański et al. Application of the foamed bitumen and bitumen emulsion to the road base mixes in the deep cold recycling technology
WO2011134366A1 (zh) 一种直拌橡胶沥青混合料及其生产方法
CN105236863A (zh) 一种膨胀型高流动水泥基路面注浆补强材料及其制备方法
Kumar et al. Influence of use of additives on engineering properties of clayey soil
Lakhiar et al. Mechanical and durability properties of epoxy mortar incorporating coal bottom ash as filler
CN110655356A (zh) 一种再生混凝土及其制备方法
Akanbi et al. Suitability of black cotton (clay) soil stabilized with cement and quarry dust for road bases and foundations
Pirozzolo et al. Evaluation of bituminous sub-ballast manufactured at low temperatures as an alternative for the construction of more sustainable railway structures
KR102207012B1 (ko) 에폭시 수지를 포함하는 불투수성 방수아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법
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
KR102207013B1 (ko) 폐타이어 분말을 포함하는 불투수성 방수아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법
Sarsam et al. Influence of combined stabilization on the structural properties of subgrade soil
KR102207040B1 (ko) Ldpe를 포함하는 불투수성 방수아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법
Syed et al. Laboratory Investigation on Fiber-Reinforced Expansive Subgrade Soil Stabilized with Alkali Activated Binder: A Reliability-Based Perspective
CN107572912B (zh) 一种泡沫混凝土配方及其制备方法与应用
Meherier et al. Mechanical behavior of cement mortar with varying replacement level of crumb rubber
RU2447035C1 (ru) Плотная органоминеральная смесь

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant