KR102190425B1

KR102190425B1 - 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재 및 그 처리방법

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Publication number: KR102190425B1
Application number: KR1020200072261A
Authority: KR
Inventors: 김할수; 민원
Original assignee: 주식회사 가우; 민원
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2020-12-11

Abstract

본 발명은 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재 및 그 처리방법에 관한 것으로, 그 목적은 노후 아스팔트 도로에서 수거해온 폐아스콘을 분쇄한 순환골재의 표면에 보호제를 코팅하여 장기보관시 햇빛 등 자연 환경에 노출시의 노후화를 낮춤으로써 순환 아스팔트 혼합물을 만들 때 신재 아스팔트나 재생첨가제 사용량을 줄 일 수 있는 순환골재와 그 처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 폐아스콘을 분쇄한 순환골재 표면에 용융온도 40~100℃이며, 135 ℃점도가 700cps 이하인 소수성 왁스, pH조절분산제를 포함하여 조성된 보호제가 순환골재 100 중량비 기준 0.02~0.6 중량부로 코팅된 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재와 그 처리방법을 발명의 특징으로 한다.

Description

장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재 및 그 처리방법{Recycling aggregate with excellent long-term storage and recycling performance and treatment method thereof}

본 발명은 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재 및 그 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노후 아스팔트 도로에서 수거해 온 폐아스콘을 분쇄하는 과정에 보호제가 물에 분산된 코팅제를 희석시켜 코팅함으로써 야외에서 장기간 외부에 보관시 노후화 되는 정도를 저감시켜 순환 아스팔트 혼합물 제조 시 신재 아스팔트나 재생첨가제 사용량을 줄여, 순환 아스콘 사용량을 늘릴 수 있고 순환골재 적재 상태에서 알카리성 용출수의 알칼리성을 줄여줄 수 있는 기술에 관한 것이다.

아스팔트 혼합물(AspHalt Mixture)은 통상 아스팔트 콘크리트 또는 아스콘으로 불리며, 아스팔트 믹싱 플랜트(AspHalt Mixing Plant)에서 아스팔트(aspHalt), 골재(aggregate), 채움재(mineral filler) 등을 투입한 후, 이러한 재료들을 가열 혼합을 통해 제조 된다.

또한 순환 아스팔트 혼합물은 아스팔트 믹싱 플랜트(AspHalt Mixing Plant)에서 신재 아스팔트, 신규 골재, 순환 골재, 채움재, 재생첨가제 등을 가열 혼합을 통해 제조 된다. 이때 중온효과를 얻기 위해 중온 첨가제 등이 투입되기도 한다. 통상 순환 아스팔트 혼합물은 순환골재 28~30wt%, 신재 골재 65~67wt%, 신재 아스팔트 2~4wt%, 필요에 따라 재생첨가제 0.05~0.3wt%를 사용하여 제조한다.

한편, 도로에 시공된 아스팔트 콘크리트는 장시간 사용하면 노후화되면서 딱딱하게 되어 도로의 균열 등을 발생시켜 사용하기 어렵게 된다.

이렇게 사용 연한이 끝난 노후 도로에서 나오는 폐아스팔트 콘크리트(폐아스콘)는 2013 년 한국환경공단에서 발표한 전국 폐기물 처리 현황 자료를 보면 1년에 약 1,200만톤 정도가 발생하고 있다.

발생한 폐아스콘 중 한국순환아스콘 협회에서 2016년 발표 자료를 보면 약 100 만톤/년 정도만 순환골재로 도로에 재사용되며 나머지는 매립 등으로 폐기물로 처리된다.

신규 석산 개발이 어려운 상황속에서 이러한 순환 골재를 아스팔트 혼합물로 재활용되어 사용하는 비율을 늘릴 기술 개발이 요구되고 있다.

순환아스팔트 혼합물 제조시 재생첨가제의 함량이나 신재 아스팔트 사용량은 GR 규정에 따라 절대점도를 측정하여 이를 기준으로 설계 절대점도를 2,000poise가 되도록 하여 결정된다.

즉, 순환 골재에 있는 노후 아스팔트를 추출하여 절대 점도를 측정하고 설계 절대점도를 2,000poise가 되도록 재생첨가제를 첨가량이나 신재 아스팔트 사용량을 결정한다.

이때 노후 아스팔트의 절대 점도가 낮을수록 재생첨가제나 신재 아스팔트 사용량이 줄어들게 된다. 즉, 노후화가 많이 될 수록 노후 아스팔트의 절대 점도가 높아져 설계 절대점도를 2,000poise를 맞추기 위해 재생첨가제나 신재 아스팔트 사용량이 증가하게 된다.

순환골재는 폐아스콘을 분쇄하여 제조하는데, 이때 제조과정에서 먼지가 발생하며 제조된 순환골재를 바로 사용하지 않고 장기간 외부에 적재해 두면 햇빛 등 자연 환경에 노출되어 적재 시간이 경과함에 따라 순환골재에 있는 아스팔트의 노후화가 추가로 진행되어 순환 골재의 품질이 처음 도로에서 채취했을 때 보다 더 나빠지게 된다.

이렇게 순환 골재의 품질이 나빠지면 절대점도 값이 높아지게 되어 재생첨가제나 신재 아스팔트를 사용량이 증가하는 문제점이 발생한다.

이러한 것은 순환아스팔트 혼합물 제조시 추가 비용 발생 및 신재 재료를 최소화 사용함으로써 얻을 수 있는 친환경성을 저하 시키는 원인이 되어 이에 대한 대비책이 마련되어야 한다.

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상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 노후 아스팔트 도로에서 수거해온 폐아스콘을 분쇄한 순환골재의 표면에 보호제를 코팅하여 장기보관시 햇빛 등 자연 환경에 노출 시의 노후화를 지연시켜 줌으로써 순환 아스팔트 혼합물을 만들 때 신재 아스팔트나 재생첨가제 사용량을 줄 일 수 있는 순환골재와 그 처리방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 폐아스콘을 분쇄한 순환골재 표면에 용융온도 40~100℃이며, 135 ℃점도가 700cps 이하인 소수성 왁스, pH조절분산제를 포함하여 조성된 보호제가 순환골재 100 중량부 기준 0.02~0.6 중량부로 코팅된 것을 특징으로 하는 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재를 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 보호제는 연화제 또는 기타 첨가제가 포함되어 이루어진 것을 물에 50wt% 이내 농도로 분산시켜 코팅제로 제조된 후, 코팅제를 물에 2~35wt% 희석시킨 것일 수 있다.

삭제

바람직한 실시예로, 상기 연화제는 에스터(Ester) 화학기가 있는 식물성 오일과 프탈레이트계 오일 중 하나 이상을 왁스 100 중량부에 대하여 10 내지 300 중량부 첨가될 수 있다.

본 발명은 다른 실시 양태로, 상기 보호제가 물에 분산된 코팅제를 제조하는 단계(S10);

폐아스콘을 분쇄기에 넣고 분쇄하는 단계(S20);

폐아스콘을 분쇄하는 하는 과정에 물에 2~35wt% 희석시킨 코팅제를 투입하는 단계(S30):

코팅제가 코팅된 순환골재를 제조하는 단계(S40);

코팅제의 수분을 강제 또는 자연 건조시켜 보호제로 코팅된 순환골재를 제조하는 단계(S50);를 통해 처리되는 것을 특징으로 하는 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재의 처리방법을 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 코팅제를 제조하는 단계(S10)는

가열이 가능한 교반기에 물을 넣는 단계(S110);

왁스의 용융온도 이상으로 물을 가열하는 단계(S120);

가열된 물을 교반하면서 pH조절분산제를 투입하는 단계(S130);

왁스와 연화제 및 기타 첨가제를 투입하는 단계(S140);

가열된 물을 교반하여 각 성분을 물에 분산시키는 단계(S150);

상온으로 냉각하여 물에 보호제가 50wt% 이내 농도로 분산된 코팅제를 얻는 단계(S160)를 포함할 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 순환골재는 용융온도 40~100℃인 소수성왁스, 연화제 및 pH조절 분산제 등으로 구성된 보호제를 물에 분산시키고 희석시킨 코팅제를 노후 아스팔트 도로에서 수거해온 폐아스팔트콘크리트(폐아스콘)을 분쇄한 순환골재에 코팅하여 보호제가 순환골재 100 중량부 기준 0.02 ~ 0.6 중량부로 코팅되게 표면처리 함으로써 장시간 외부에 보관시 순환골재를 구성하는 노후 아스팔트의 노화를 방지하여 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수하다는 장점과,

또한 재생 순환골재 생산시 먼지 발생을 줄일 수 있다는 장점과,

또한 순환 아스팔트 혼합물을 만들 때 신재 아스팔트나 재생첨가제 사용량을 줄일 수 있어서 순환골재 사용량을 늘릴 수 있다는 장점과,

또한 보호제가 코팅된 순환골재는 표면 pH가 9 이하로 제조되어 용출수가 알카리인 경우 용출수의 pH를 낮추어 토양 오염을 최소화한다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 보호제로 코팅된 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환골재의 처리방법을 보인 순서도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 보호제가 포함된 코팅제의 제조과정을 보인 순서도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명 설명시 수분이 제거된 상태를 보호제라 칭하고, 수분에 보호제의 각 성분이 물에 분산되어 있는 액체 상태는 코팅제라 칭한다.

상기 보호제는 코팅제에서 수분을 건조한 소수성 왁스, pH조절 분산제 등으로 이루어진 혼합물을 의미한다.

본 발명은 보호제를 물에 분산시켜 50wt% 이내 농도의 코팅제를 만들고 순환골재에 코팅시 물에 2~35wt% 희석시킨 후 사용한다.

상기 물에 분산되는 보호제의 농도는 50wt% 이내로 하는 이유는 물보다 왁스 등의 보호제 성분이 많아지면 분산시키기 어려워 지기 때문이다.

또한 코팅제를 물에 분산시켜 2~35wt% 희석시키는 이유는 골재에 소량 들어가는 코팅제가 골재에 골고루 묻을 수 있도록 하기 위함이다. 만약 물에 분산시키지 않으면 순환 골재에 비해 보호제의 양이 너무 적어 순환 골재의 일부분에만 묻어 있게 된다. 그리고 물에 분산시키는 이유는 물이 가장 친환경적인 액체이기 때문이다,

본 발명에 따른 순환 골재는 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재로, 노후 아스팔트 도로에서 수거해온 폐아스콘을 분쇄한 순환골재 표면을 용융온도 40~100℃인 왁스, pH조절 분산제를 주성분으로 하고, 선택적으로 첨가된 연화제 또는 기타 첨가제로 이루어진 보호제를 순환골재 100 중량부 기준 0.02~0.6 중량부로 코팅한 순환골재이다.

상기 보호제는 순환골재 100 중량부 대비 0.02~0.6중량부로 코팅되게 한정한 이유는 0.02 중량부 미만이면 그 함량이 너무 적어 자외선 및 오존 차단 효과가 미미하며 노후 아스팔트의 점도 저하 효과가 낮기 때문이다. 0.6 중량부를 초과하여 사용하면 그 사용량이 너무 많아 노후 아스팔트의 점도를 너무 낮추거나 순환 아스팔트 혼합물의 물성을 저하시키기 때문이다.

또한 순환 골재 사용 표면 pH가 9이하, 바람직하게는 7.5 이하로 한정한 이유는 알칼리성인 순환 골재를 통해 나오는 용출수의 pH를 낮추기 위함이다.

상기 소수성 왁스는 용융온도 40~100℃이며 135 ℃점도가 700cps 이하인 소수성 왁스이며 대표적으로는 올레핀계 왁스를 들 수 있다.

소수성 왁스의 용도는 순환골재 표면에 코팅되어 자외선 및 오존으로부터 순환 골재가 노후 되는 것을 방지하며 소수성으로 인해 수분이 순환 골재로 침투 하는 것을 방지하는 역할을 한다.

삭제

왁스의 용융온도가 40℃ 보다 낮으면 순환 골재 보관 중 용해가 되어 자외선 및 오존으로부터 순환 골재가 노후 되는 것을 방지할 수 없게 된다. 100℃ 보다 높으면 물 보다 용융점이 높아 물에 분산시키기 어려워진다.

왁스의 135 ℃점도가 700cps 보다 높으면 점도가 높아 물에 분산시키기 어렵고, 순환골재에 있는 노후 아스팔트의 점도를 낮출 수 없어 순환골재의 품질을 향상시키는데 어려움이 있다. 이때 왁스의 135 ℃점도가 바람직하게는 350cps 이하이다. 135 ℃점도가 350cps이하이면 노후 아스팔트의 품질 향상을 극대화 할 수 있으며 혼합물 제조시 중온 효과도 가질 수 있다.

상기 pH조절 분산제는 왁스 및 연화제 등을 코팅제 제조 과정에서 물에 분산시키고 코팅제 보관 과정에서 소수성 성분이 물과 분리가 일어나지 않도록 유지하는 역할을 하며 순환 골재에 코팅되었을 때 순환 골재 표면의 pH를 9 이하로 낮추기 위해 사용되었다.

삭제

pH조절 분산제의 첨가량은 왁스 100 중량부 기준 3 내지 20 중량부이다. 3 중량부보다 적으면 왁스 및 연화제를 물에 분산시켰을 때 보관 안정성이 떨어진다. 지면 용출수의 pH를 떨어뜨리는데 효과가 적게 된다. 20 중량부 보다 많으면 왁스의 발수 효과에 영향을 미치게 된다.

상기 연화제는 상온에서 액상인 물질로 순환아스팔트 혼합물 제조시 순환 골재의 품질을 더욱 향상 시키기 위해 추가로 사용 할 수 있다.

순환 골재에 있는 노후 아스팔트를 표면으로 용출되도록 유도하거나, 노후 아스팔트를 유연화하여 순환아스팔트 혼합물 제조시 신재 아스팔트와 혼합이 잘 되도록 하기 위하여 사용되었다.

연화제의 종류로는 노후 아스팔트와 친화성이 있는 오일이면 그 종류에 한정은 없지만, 구체적으로 에스터(Ester) 화학기가 있는 식물성 오일과 프탈레이트계 오일 중 하나 이상을 사용하는게 바람직하다.

그 사용량은 왁스 100 중량부에 대하여 10 내지 300 중량부를 추가 할 수 있다. 10 중량부 보다 적으면 순환 골재의 품질을 향상 시키는 추가로 개선하는 효과가 크지 않으며 300 중량부 보다 많이 사용하면 왁스의 발수 효과와 자외선 및 오존 차단 효과를 저해 시킬 수 있다.

상기 기타 첨가제는 코팅제 안에 분산된 왁스의 물성을 유지시키거나 코팅제의 기능이나 사용성을 개선하기 위해 필요에 따라 추가 할 수 있였다.

기타 첨가제의 첨가량은 왁스 100 중량부 기준 1 내지 30 중량부를 추가 할 수 있다.

기타 첨가제로는 산화방지제, 열안정제, 자외선 안정제, 대전방지제, 광촉매, 안료, 카본블랙, 증점제 및 무기물 중 어느 하나 이상이다.

구체적인 예를 들면 Anatase 구조를 가진 TiO₂를 기타 첨가제로 사용했을 경우 순환 골재를 보관시 외부 물질에 의해 오염되는 것을 방지 할 수 있으며, 부가적으로 순환아스팔트 혼합물로 제조하여 도로에 시공 후 유해가스 제거 효과를 기대 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 순환골재는 순환 골재 표면에 있는 왁스가 햇빛과 오존을 차폐효과 및 순환 골재 표면에 발수 효과를 부여하여 빗물이 순환 골재 내부로 침투하지 않게 하여 장기간 순환 골재를 외부에 방치하더라도 노후 정도가 코팅되지 않은 순환 골재보다 현격히 줄어 들게 된다.

또한 순환아스팔트 혼합물 제조시 순환골재 표면에 있는 왁스, 연화제와 pH조절 분산제가 순환골재에 있는 노후 아스팔트의 점도를 저하시켜 재생첨가제를 사용하지 않거나 사용량을 최소한도로 사용할 수 있으며, 신재 아스팔트 사용량을 줄일 수 있고 순환 골재 사용량을 늘리게 된다.

또한 순환 골재의 노후가 심하지 않은 경우에는 중온 효과를 보이게 되며 순환 골재의 표면을 pH 9이하로 함으로써 순환 골재에서 발생하는 알칼리성 용출수의 pH 값을 낮출 수 있게 된다.

상기와 같이 조성된 보호제는 순환골재에 코팅시 물에 2~35wt% 희석시켜 순환골재 보호 코팅제를 제조한 후, 순환 골재 제조를 위한 폐아스콘 분쇄 과정에서 상기 순환골재 보호 코팅제를 폐아스콘에 뿌려 미세 먼지 발생 저감 및 순환골재의 표면에 코팅하게 된다.

먼저 상기 분산제가 물에 희석된 코팅제를 제조하는 단계(S10)를 설명한다.

1 단계로 가열이 가능한 교반기에 물을 넣는 단계(S110);

2 단계로 왁스의 용융온도 이상으로 물을 가열하는 단계(S120);

3 단계로 가열된 물을 교반하면서 pH조절분산제를 투입하는 단계(S130);

4 단계로 왁스와 연화제 및 기타 첨가제 등을 투입하는 단계(S140);

5 단계로 가열된 물을 교반하여 각 성분을 물에 분산시키는 단계(S150);

6 단계로 상온으로 냉각하여 물에 보호제가 50wt% 이내 농도로 분산된 코팅제를 얻는 단계(S160)를 통해 얻어진다.

상기 왁스와 연화제 및 기타 첨가제 등을 투입하는 단계(S140)는 선택적으로 제외될 수 있다.

상기에서 제조된 분산제가 물에 분산되어 있는 코팅제를 준비 후 순환골재를 처리하는 전체 방법은 다음과 같다.

1 단계로 용융온도 40~100℃인 왁스 및 pH조절분산제를 주조성으로 하고 선택적으로 연화제와 기타 첨가제로 구성된 보호제가 물에 50wt% 이내 농도로 분산된 코팅제를 제조하는 단계(S10);

2 단계로 폐아스콘을 분쇄기에 넣고 분쇄하는 단계(S20);

3 단계로 폐아스콘을 분쇄하는 하는 과정에 물에 2~35wt% 희석시킨 코팅제를 투입하는 단계(S30):

4 단계로 코팅제로 코팅된 순환골재를 제조하는 단계(S40);

5 단계로 강제 또는 자연 건조하여 코팅제의 수분을 건조하는 단계(S50);를 통해 처리된다.

상기 1단계에서 분산제가 물에 분산되어 희석된 코팅제 제조 시 각 성분을 물에 넣는 순서는 상황에 따라 바뀔 수 있다. 물에 분산되는 보호제의 농도가 50wt% 이내여야 하는 이유는 물보다 왁스 등의 보호제 등의 성분이 많아지면 분산시키기 어려워 지기 때문이다.

상기에서 보호제의 각 성분을 물에 분산시켜 코팅제를 만들고 사용 전 물에 희석시켜 사용하는 이유는 보호제의 사용량이 순환 골재에 비해 적어 순환 골재 제조 과정에서 균일하게 코팅되지 않은 것을 방지하고 순환 골재 생산시 먼지 발생을 줄이기 위함이다.

이때 코팅제에 물을 투입하여 보호제의 농도가 2~35wt%가 되도록 희석시켜 사용하도록 한정한 이유는 보호제가 2wt% 미만이면 물의 양이 많아 건조하기 어려우며, 35wt%를 초과하면 순환골재 대비 코팅제의 양이 적어 순환 골재에 균일하게 분산 코팅시키기 어렵기 때문이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.

실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 상기 성능을 확인하기 위하여 다음과 같은 평가를 실시하였다. 이러한 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[사용한 재료]

H-WAX : 135℃ 점도가 400cps이며 용융점이 70℃인 파라핀계 왁스

HM-WAX : 135℃ 점도가 400cps, 용융점이 70℃이며 무수말레인산이 1wt% 결합되어 있는 변성 파라핀계 왁스

L-WAX : 135℃ 점도가 100cps이며 용융점이 70℃인 파라핀계 왁스

pH-C : 물에 분산시켰을 때 pH값이 6.5인 비이온계와 음이온계가 혼합된 pH조절분산제

TiO₂ : Anatase 구조를 가진 TiO₂

순환골재 1 : 순환골재로부터 추출한 노후 아스팔트의 60℃ 점도가 65,020 cps이며 침입도가 15dm 순환 골재

순환골재 2 : 순환골재로부터 추출한 노후 아스팔트의 60℃ 점도가 41,500 cps인 침입도가 28dm 순환 골재

AP : 침입도가 70dm이며 연화점이 50℃인 도로 포장에 사용하는 AP5급 아스팔트

재생첨가제 : 아로마틱 오일을 기본으로 하여 제조된 상업화된 재생첨가제

연화제 : 디옥틸아디페이트(Dioctyl adipate)

[코팅제 제조]

1 단계로 가열이 가능한 교반기에 물을 넣는 단계;

2 단계로 왁스의 용융온도 이상으로 물을 가열하는 단계;

3 단계로 가열된 물을 교반하면서 pH조절분산제를 투입하는 단계;

4 단계로 왁스와 연화제 및 기타 첨가제를 투입하는 단계;

5 단계로 가열된 물을 교반을 하여 각 성분을 물에 분산 시키는 단계;

6 단계로 상온으로 냉각하여 물에 보호제가 분산되어 있는 코팅제를 얻는 단계를 특징으로 하여 제조하였다.

본 발명의 실시예와 비교예를 위해 제조한 코팅제에 포함된 보호제의 조성비는 표 1과 같으며, 이 보호제와 물을 이용해 코팅제 제조시 보호제 40wt%, 물 60wt%이 되도록 하였다.(희석되지 않은 상태의 코팅제에 포함된 보호제(고형분) 함량)

- 보호제 함량

[보호제가 코팅된 순환골재 제조]

1 단계로 용융온도 40~100℃인 왁스 및 pH조절 분산제, 기타 첨가제로 구성 보호제가 물에 40wt% 농도로 분산되어 있는 코팅제에 물을 추가로 투입하여 10wt% 희석시킨 코팅제를 만드는 단계;

2 단계로 폐아스콘을 분쇄기에 넣고 분쇄 하는 단계;

3 단계로 폐아스콘을 분쇄하는 하는 과정에 희석된 코팅제을 순환골재에 분산제가 0.05~0.3wt%가 되도록 투입하는 단계:

4 단계로 코팅제로 코팅된 순환골재를 제조하는 단계;

5 단계로 상온에서 24시간 자연 건조하여 코팅제의 수분을 건조하는 단계를 특징으로 하여 제조하였다.

[평가방법]

[1] 코팅제 평가

(가) 안전성 평가

보호제가 분산되어 있는 코팅제에서 보호제 각 성분의 물에 대한 분산성 및 시간 경과 후 안정성을 확인하기 위하여 제조 후 상온에서 5시간 방치한 후 소수성인 성분이 물에서 분리되는지 여부를 확인하였다. 5시간 경과 후 물과 분리되는 성분이 있으면 불합격, 없으면 합격으로 판정하였다.

- 안정성 평가 대비

상기 표 2와 같이 pH조절 분산제 함량에 따라 안정성 차이가 있음을 알 수 있다.

[2] 순환 골재 평가

(가) 보관안전성 평가

장기 보관 안정성 평가를 위하여 본 발명에 따른 보호제가 코팅된 순환골재와 코팅되지 않은 일반 순환골재를 두께 1cm 정도로 적재 한 후 UV-A 자외선 강도가 1.0 mW/cm²인 UV-A 램프를 가지고 조사 시간을 250시간, 500시간 조사한 후 노후 아스팔트를 추출하여 조사 전 후의 침입도 값의 변화율을 측정하였다. 그리고 조사하는 24시간 마다 골재를 뒤집어 주었다.

또한 본 발명에서는 물에 분산된 형태로 코팅제로 순환골재를 코팅하는데 이의 효과를 확인하기 위하여 보호제를 물에 분산시키지 않고 그대로 순환골재와 혼합한 것과 보호제에 물을 희석하여 코팅제로 제조하여 제조한 순환 골재의 보관 안정성을 비교 평가 하였다.

보관안정성 평가를 위해 순환골재 2 100중량부에 보호제 1, 보호제 5를 사용하여 0.0 중량부, 0.05 중량부, 0.1 중량부, 0.3 중량부가 되도록 코팅하고 평가법에 따라 UV를 조사하였다.

평가 결과는 표 3, 4에 나타내었다. 아스팔트가 노화되어 딱딱해질수록 침입도 값은 감소한다.

- 광조사 시간에 따른 침입도 변화율(%)

- 광조사 시간에 따른 침입도 변화율(%)

상기 표 3, 표 4에 나타난 바와 같이 보호제의 함량이 증가함에 따라 침입도 변화 값의 감소 폭이 줄어 들어 본 발명의 골재 코팅에 따라 보관 안정성이 개선됨을 알 수 있었다.

또한 보호제 성분을 어떻게 골재에 코팅하는 것이 가장 효과적인 방법인지를 확인하기 위해 1. 보호제 1의 성분을 물에 분산시키지 않고 골재에 처리, 2. 보호제 성분을 물에 분산시켜 코팅제(40wt% 농도)를 만든 후 골재에 처리, 3. 코팅제에 물을 추가로 희석하여 코팅제(10wt% 농도)를 골재에 처리하였다. 물의 양은 다르나 보호제양은 동일하게 0.1 중량부로 맞추어 비교 평가하였고 그 결과는 표 5에 나타내었다.

- 코팅액 희석정도와 광조사 시간에 따른 침입도 변화율(%)

상기 표 5에 나타난 바와 같이 골재에 코팅액을 어떻게 사용하는 지에 따라 그 효과 차이가 많이 나는 것을 알 수 있었다.

즉, 본 발명에 따른 코팅제에 물을 투입하여 보호제의 농도가 2~35wt% 구간을 벗어나면 효과가 저하됨을 알 수 있다.

(나) 절대 점도 측정

보호제의 순환 아스팔트 혼합물의 성능 개선을 확인하기 위하여 순환 골재를 보호제로 코팅 한 다음 순환골재로부터 노후 아스팔트를 추출하여 60℃ 절대 점도를 측정하여 코팅에 의해 순환 골재에 있는 노후 아스팔트의 절대 점도를 저하시켜 재생첨가제나 신재 아스팔트 사용량을 줄일 수 있는지 확인 하였다.

보호제의 순환 아스팔트 혼합물의 성능 개선을 확인하기 위하여 순환 골재를 보호제 1, 보호제 3, 보호제 5로 코팅 후 60℃ 절대점도를 측정하여 코팅에 의해 순환 골재에 있는 노후 아스팔트의 절대 점도를 저하시켜 재생 첨가제나 신재 아스팔트 사용량을 줄일 수 있는지 확인 하였다. 그 결과는 표 6, 표 7, 표 8에 나타 내었다.

- 순환골재에 코팅된 보호제 조성과 함량에 따른 절대점도 대비

상기 표, 6 표7, 표 8에 나타난 바와 같이 본 발명의 보호제 1, 보호제 3, 보호제 5로 코팅한 순환 골재에서 추출한 노후 아스팔트의 절대 점도가 보호제의 코팅량에 따라 낮아져 본 발명의 보호제가 절대 점도를 낮추는 것을 알 수 있었다.

이를 통해 순환아스팔트 혼합물 제조시 재생첨가제 사용량이나 신재 아스팔트 사용량을 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

(다) 발수 효과 확인

본 발명에 따른 보호제가 코팅된 순환골재의 장기 보관시 우천에 의한 영향을 확인하기 위하여 순환 골재를 보호제로 코팅 후 물에 10시간 정도 담근 후에 무게 변화를 측정하였다. 발수 기능이 있으면 수분이 흡수가 낮아 무게 변화가 적은 것으로 판단하였다.

순환 골재에 코팅된 보호제에 의한 발수 효과를 평가를 위하여 보호제 1, 보호제 3, 보호제 5를 0.3 중량부가 되도록 코팅하여 물에 담근 후 10시간 경과 후 무게 변화를 측정하였다. 그 결과는 표 9에 나타내었다.

-무게 증가 대비

상기 표 9에 나타난 바와 같이 보호제에 의한 발수 효과를 확인할 수 있었다. 이러한 발수 효과를 통해 순환 골재 장기 보관시 빗물과 같은 물에 의한 영향이 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

[3] 혼합물 평가

(가) 순환아스팔트 혼합물 성능 평가

본 발명에 따른 보호제가 코팅된 순환 골재와 코팅이 되지 않은 일반 순환골재를 각 30wt%, 신규골재 67wt%로 하고 신규 아스팔트 및 채움제 등을 사용하여 배합설계 후 혼합물을 제조하였다.

이때 필요에 따라 재생첨가제를 사용하여 160℃에서 혼합물 제조 후 145℃에서 다짐을 하여 공시체를 제작하여 성능 평가 하였다.

혼합물 제조 방법은 아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침에 따라 실시 하였다. 이를 통하여 코팅된 순환 골재의 재활성 개선 효과를 파악해 보았다.

순환골재 1에 보호제 1과 보호제 5를 0.2 중량부 처리한 순환골재와 비교군으로 순환 골재를 처리하지 않은 순환 골재 1을 사용하여 순환 골재를 각 30wt%, 신규골재 67wt%, 신재 아스팔트 3wt%를 사용하고 신규 아스팔트 사용하여 160℃에서 혼합물 제조 후 145℃에서 다짐을 하여 공시체를 제작하여 성능 평가 하였다.

이때 별도의 보호제가 코팅된 순환 골재를 사용한 경우에는 재생첨가제를 별도로 사용하지 않았으며 일반 순환 골재는 재생 첨가제를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우로 혼합물을 제작하였다. 이때 재생첨가제는 순환 골재 100 중량부 기준 0.3중량부 사용하였다.

그 결과는 표 10에 나타내었다. 혼합물 제조 방법은 아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침에 따라 실시 하였다.

- 순환아스팔트 혼합물 대비

상기 표 10에 나타난 바와 같이 별도의 재생첨가제를 사용하지 않고도 순환아스팔트 혼합물의 물성을 개선시킬 수 있음을 알 수 있어 코팅되어 있는 순환 골재가 재활용율을 향상 시킴을 알 수 있었다.

(나) 순환아스팔트 중온화 성능 평가

노후화가 상대적으로 덜된 순환 골재를 사용하여 본 발명의 보호제로 코팅된 순환골재와 코팅되지 않은 순환 골재를 각 30wt%, 신규골재 67wt%, 신재 아스팔트를 사용하고 130, 160℃에서 혼합물 제조 후 115, 145℃에서 다짐을 하여 공시체를 제작하여 공극율을 측정하여 중온 효과를 비교 평가 하였다.

보호제 1, 보호제 3. 보호제 5를 순환골재 2에 0.3 중량부 혼합한 후 순환 골재를 30wt%, 신규골재 67wt%, 신재 아스팔트 3wt%를 사용하고 130, 160℃에서 혼합물 제조 후 115, 145℃에서 다짐을 하여 공시체를 제작하여 공극율을 측정하였다.

비교군으로 보호제를 사용하지 않은 순환 골재에 재생첨가제를 사용한 비교군 시편을 제작하여 공극율을 비교하였다. 재생첨가제 양은 순환골재 2 기준 0.3 중량부 사용하였다. 그 결과는 표 11에 나타내었다.

-공극률 대비

상기 표 11에 나타난 바와 같이 보호제 3과 보호제 5와 비교군의 비교를 통해 중온에서 다짐도가 나와 순환 아스팔트 혼합물 제작시 별도의 첨가제를 투입하지 않더라도 중온 기능을 구현 함을 알 수 있었다.

(다) 배기가스 감축 효과 평가

순환골재와 본 발명의 보호제로 코팅된 순환골재를 각 50%를 사용하여 아스팔트 혼합물을 제조 한 다음 100x200mm 크기로 시편 제작하고 한국광촉매 협회에서 제시한 방법인 가스백 B법에 의해 UV-A 자외선 강도가 1.0 mW/cm² 인 UV-A 램프를 가지고 3시간 조사 후 아세트 알데히드 표준 가스 제거 효율을 평가하였다.

보호제 1과 보호제 4로 순환 골재를 0.3 중량부 코팅한 다음 순환골재를 각 50 wt%를 사용하여 아스팔트 혼합물을 제조 한 다음 100 x 200mm 크기로 시편 제작하고 한국광촉매 협회에서 제시한 방법인 가스백 B법에 의해 UV-A 자외선 강도가 1.0 mW/cm²인 UV-A 램프를 가지고 3시간 조사 후 아세트 알데히드 표준 가스 제거 효율을 평가하였다. 비교군으로 보호제로 처리하지 않은 순환 골재를 사용하여 비교하였다. 그 결과는 표 12에 나타 내었다.

-아세트 알데히드 표준 가스 제거 효율 대비

상기 12에 나타난 바와 같이 TiO₂를 사용한 보호제의 경우 배기가스 감축 효과가 있음을 알 수 있었다. 통상 광촉매의 경우 도로에 도포하는 형태로 많이 사용되는데 순환골재에 코팅하여 제조 함으로써 기존 공법 보다 간편하게 시공할 수 있음을 알 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

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에스터(Ester) 화학기가 있는 식물성 오일과 프탈레이트계 오일 중 하나 이상을 왁스 100 중량부에 대하여 10 내지 300 중량부 첨가되는 연화제가 포함되되 폐아스콘을 분쇄한 순환골재 표면에 용융온도 40~100℃이며, 135 ℃점도가 700cps 이하인 소수성 왁스, pH조절분산제를 포함한 보호제를 물에 50wt% 이내 농도로 분산시켜 코팅제로 제조하는 단계(S10);
폐아스콘을 분쇄기에 넣고 분쇄하는 단계(S20);
폐아스콘을 분쇄하는 하는 과정에 물에 2~35wt% 희석시킨 코팅제를 투입하는 단계(S30):
코팅제가 코팅된 순환골재를 제조하는 단계(S40);
코팅제의 수분을 강제 또는 자연 건조시켜 순환골재 100 중량부 기준 0.02 ~ 0.6 중량부의 보호제로 코팅된 순환골재를 제조하는 단계(S50);를 통해 처리되는 것을 특징으로 하는 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재의 처리방법.
청구항 6에 있어서,
상기 코팅제를 제조하는 단계(S10)는
가열이 가능한 교반기에 물을 넣는 단계(S110);
왁스의 용융온도 이상으로 물을 가열하는 단계(S120);
가열된 물을 교반하면서 pH조절분산제를 투입하는 단계(S130);
왁스와 연화 제 및 기타 첨가제를 투입하는 단계(S140);
가열된 물을 교반하여 각 성분을 물에 분산시키는 단계(S15 0);
상온으로 냉각하여 물에 보호제가 50wt% 이내 농도로 분산된 코팅제를 얻는 단계(S160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장기 보관성 및 재활용 성능이 우수한 순환 골재의 처리방법.