KR102242826B1 - 습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더를 이용한 표층용 아스팔트 조성물 - Google Patents

습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더를 이용한 표층용 아스팔트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더를 이용한 표층용 아스팔트 조성물에 관한 것으로서, 아스팔트 바인더의 성분 변화를 통한 아스팔트의 점도를 향상 시킴과 함께 충격 발생시 탄성력 강화에 따른 내균열성이 우수한 효과를 나타내기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 개질 아스팔트 바인더는, RSBS 1~10중량%, LSBS 1~30중량%, SIS 1~35중량%, GTR 또는 고무분말 1~30중량%, 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지 1~10중량%, 알루미늄 실리게이트 1~10중량%, 석유수지 0.1~10중량%, 산화방지제 1~5중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더를 이용한 표층용 아스팔트 조성물{Wet type high performance modified asphalt binder and asphalt composition using same}
본 발명은 아스팔트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로 아스팔트 포장층 시공시 내구성을 향상시킴으로서 계절 변화에 따른 노면 변형을 방지하기 위한 고성능 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 표층용 아스팔트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 아스콘은 아스팔트와 굵은 골재, 잔골재 및 채움재(석회석 분말, 소석회, 시멘트 등)를 가열 혼합한 것으로 도로나 교량 등의 사회기반시설 포장 재료로 널리 사용되고 있다.
이러한 아스콘은 아스팔트와 골재와의 혼합물로서, 이들을 가열하여 제조하는 것이기 때문에 가열 아스팔트 혼합물(hot mix asphalt)이라고 불린다.
아스팔트는 온도변화에 따라 그 상태가 크게 변하므로 이에 의해 제조된 아스콘(아스팔트 콘크리트)포장 역시 온도의 변화에 따라 심한 거동변화를 갖게 된다. 이러한 특성으로 인해 도로포장에 사용되는 아스팔트 포장은 여름의 고온 환경에는 연성에 의해 소성변형이 발생되고 겨울의 저온환경에는 취성에 의한 균열이 발생된다.
또한, 아스팔트 포장의 피로균열에 영향을 미치는 요소에는 포장단면구조의 조합, 아스팔트 바인더의 물성, 골재의 물성 및 공극률, 포장의 하부구조, 교통 등의 많은 요소가 있다. 이들 요소 중 아스팔트 포장의 피로균열에 대한 저항성을 향상시키기 위한 일반적인 방법은 아스팔트 바인더의 물성을 개선시키는 것이다.
아스팔트 바인더의 물성을 개선시키는 방법 가운데 가장 일반적으로 사용되는 방안은 아스팔트에 개질제를 첨가하는 것이다. 아스팔트 개질제의 주요 목적 중 하나는 낮은 온도에서 아스팔트의 성상에 해로움을 주지 않으면서 고온에서도 영구변형에 대한 저항성을 증대시키는 것이다.
이러한 아스팔트 개질제의 종래 일 예로, 특허등록 제835670호에서는 "아스팔트 개질제 및 이에 따른 아스팔트 바인더와 아스팔트 혼합물"에 관련된 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 종래 기술에서의 아스팔트 조성물은 충격에 대한 저항력이 약하고, 하부층의 종류 및 구조에 따라 균열이 따라오는 현상을 방지하기에는 역부족이며, 그에 따른 응력을 집중하기에는 전체 아스팔트 포장두께가 크게 증가하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록 제1961272호(2019.03.18.등록) 대한민국 특허등록 제1778150호(2017.09.07.등록)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 아스팔트의 내구성 및 내열성을 강화하여 하중 작용에 따른 파손을 방지함과 함께 온도 변화에 따른 변형 발생을 방지하여 도로 포장층의 품질을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 개질 아스팔트 바인더는, RSBS 1~10중량%, LSBS 1~30중량%, SIS 1~35중량%, GTR 또는 고무분말 1~30중량%, 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지 1~10중량%, 알루미늄 실리게이트 1~10중량%, 석유수지 0.1~10중량%, 산화방지제 1~5중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 표층용 아스팔트 조성물은, 입경 10~15mm의 굵은골재 70~90중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 5~20중량%, 석회석분 2~5중량%, 상기 본 바령의 개질 아스팔트 바인더 3~7중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은, SIS 성분이 혼합된 습식형 개질 아스팔트 바인더 제공을 통한 아스팔트의 점도를 향상 시킴과 함께 충격 발생시 탄성력 강화에 따른 내균열성이 우수한 효과를 나타내게 된다.
특히, 이러한 고품질의 바인더가 첨가된 표층용 아스팔트 조성물은 도로 포장시 내구성이 강화되어 도로 파손발생을 감소시킴과 함께 온도 변화에 따른 변형이 방지되는 이점을 나타낸다.
도 1은 본 발명에서 혼합 조성이 이루어지는 SIS화학식
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 아스팔트 조성을 살펴보면 다음과 같다.
본 실시 예에서의 개질 아스팔트 바인더는 RSBS(Radial type Styrene Butadiene Styrene) 1~10중량%, LSBS(Linear type Styrene Butadiene Styrene) 1~30중량%, SIS(Styrene Isoprene Styrene) 1~35중량%, GTR 또는 고무분말 1~30중량%, 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지 1~10중량%, 알루미늄 실리게이트 1~10중량%, 석유수지 0.1~10중량%, 산화방지제 1~5중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루게 된다.
상기에서 GTR(Ground Tire Rubber)은 타이어를 분쇄하여 철심과 섬유를 분리하고 2mm이하의 가루로 분쇄하여 만들어진 타이어 분쇄고무이다.
이때, 조성물에는 기능성 향상을 위해 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지, 요소수지 및 촉매제인 산화바나듐이 각각 1~10중량%의 비율로 추가 첨가됨이 바람직하다.
일 예로, 방사형의 SBS인 RSBS 10중량%, 선형의 SBS인 LSBS 20중량%, SIS 30중량%, 고무분말 20중량%, 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지 10중량%, 알루미늄 실리게이트 5중량%, 석유수지 2중량%, 산화 방지제 2중량%, 식물성 섬유첨가제 1중량%로 혼합이 이루어질 수 있다.
본 발명에서의 SIS에는 많은 동식물에서 생산되는 이소프렌(C5H8)이 포함되어 있는데, 이 폴리머는 천연고무의 주성분이므로 혼합 조성물의 내노화성, 우수한 혼합 안정성 및 탄성, 우수한 응집력을 나타낼 수 있는 것으로 도 1에서와 같은 화학식 구조를 이루게 된다.
한편, 본 발명에서의 표층용 아스팔트 조성물은 입경 10~15mm의 굵은골재 40~60중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 30~50중량%, 석회석분 2~5중량%, 상기 본 발명 개질 아스팔트 바인더 3~7중량%의 혼합 조성을 이루게 된다.
이때, 상기 표층용 아스팔트 조성물에는 유기겔화제인 솔비탄 올리베이트가 1~5중량%로 추가 첨가됨이 바람직하다.
이와 같은 혼합이 이루어지는 본 발명의 표층용 아스팔트 조성물은, 개질 아스팔트 바인더에 SIS 성분이 혼합되어 있기 때문에 노면 시공시 아스팔트 포장층의 저온 균열 내성을 향상시키게 된다.
특히, 바인더에 혼합된 알루미늄 실리게이트 및 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지는 조성물의 내열기능을 강화하여 여름철 또는 겨울철 온도 변화에 따른 노면 변형 발생이 방지될 수 있게 된다.
또한, 아스팔트 바인더에 추가 첨가된 요소수지는 굵은 골재 및 잔골재를 포함하는 아스팔트 조성물 혼합 성분 상호간의 결합력을 강화하여 외부 충격에 따른 크랙 발생을 방지하며, 산화바나듐은 촉매제로 빠른 분산이 가능한 이점을 나타내게 된다.
또한, 본 발명의 표층용 아스팔트 조성물에 혼합된 솔비탄 올리베이트는 SBS를 활성화시키는 기능을 수행하여 노면 포장과정에서 아스팔트 점도가 안정적으로 유지될 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 표층용 아스팔트 조성물은, SIS 성분이 혼합된 습식형 개질 아스팔트 바인더 제공을 통한 아스팔트의 점도를 향상 시킴과 함께 충격 발생시 탄성력 강화에 따른 내균열성이 우수한 효과를 나타내게 된다.
특히, 이러한 고품질의 바인더가 첨가된 표층용 아스팔트 조성물은 도로 포장시 내구성이 강화되어 도로 파손발생을 감소시킴과 함께 온도 변화에 따른 변형이 방지되는 이점을 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표층용 아스팔트 조성물은, 입경 5~13mm의 굵은골재 60~80중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 10~30중량%, 석회석분 3~15중량%, 상기 본 발명 개질 아스팔트 바인더 4~15중량%의 혼합 조성을 이루도록 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예로는 하부층 아스팔트 조성물로서 입경 10~15mm의 굵은골재 70~90중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 5~20중량%, 석회석분 4~8중량%, 상기 본 발명 개질 아스팔트 바인더 3~10중량%의 혼합 조성을 이루고, 표층용 아스팔트 조성물은 입경 5~7mm의 굵은골재 70~90중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 5~20중량%, 석회석분 4~8중량%, 상기 본 발명 개질 아스팔트 바인더 3~10중량%의 혼합 조성을 이루도록 할 수 있다.
그리고 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 아스팔트 바인더 조성은 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
예를 들면, 표층용 아스팔트 조성물은 배수성을 높이기 위해 입경 10~15mm의 굵은골재 80~90중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 1~5중량%, 석회석분 4~8중량%, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 개질 아스팔트 바인더 3~7중량%의 비율로 혼합이 이루어질 수도 있다.
따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

Claims (8)

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  4. 입경 10~15mm의 굵은골재 40~60중량%, 입경 0.08~5mm의 잔골재 30~50중량%, 석회석분 2~5중량%, 개질 아스팔트 바인더 3~7중량%, 유기겔화제인 솔비탄 올리베이트가 1~5중량%의 혼합 조성을 이루는 표층용 아스팔트 조성물에 있어서,
    상기 개질 아스팔트 바인더는 RSBS(Radial type Styrene Butadiene Styrene) 1~10중량%, LSBS(Linear type Styrene Butadiene Styrene) 1~30중량%, SIS(Styrene Isoprene Styrene) 1~35중량%, GTR(Ground Tire Rubber)또는 고무분말 1~30중량%, 열경화성의 불포화 폴리에스터 수지 1~10중량%, 알루미늄 실리게이트 1~10중량%, 요소수지 1~10중량%, 촉매제인 산화바나듐 1~10중량%, 석유수지 0.1~10중량%, 산화방지제 1~5중량%, 식물성 섬유첨가재 0.1~1중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 습식형 고성능 개질 아스팔트 바인더를 이용한 표층용 아스팔트 조성물.
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