KR102317255B1 - 도로보수재용 상온순환아스콘 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도로보수재용 상온순환아스콘에 관한 것으로서, 신골재 100중량부에 대하여, 순환골재 50~150중량부, 아스팔트 5~20중량부 및 첨가제2~7중량부를 포함하되, 상기 첨가제는 올레핀중합유, 식물성오일 및 합성고무를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 강도, 내구성, 접착성, 결합성, 수분 안정성 및 작업성이 우수하고, 골재의 구성 중 순환골재를 사용하여 자원절약 및 재활용 효과가 있고, 각종 도로, 주차장 및 인도 등의 국소 부위 파손시 또는 관로 매설로 인한 소규모의 도로 포장면의 재포장시 상온에서 긴급 보수가 가능한 효과가 있다.

Description

도로보수재용 상온순환아스콘{Ordinary temperature ascon for road repair}
본 발명은 도로보수재용 상온순환아스콘에 관한 것으로서, 더 상세하게는 신골재, 순환골재, 아스팔트, 첨가제를 포함하여 이루어짐으로써, 상온에서 긴급 보수가 가능하면서도, 강도, 내구성, 접착성, 결합성, 수분 안정성 및 작업성이 우수한 도로보수재용 상온순환아스콘에 관한 것이다.
포장된 도로는 시공 후 빈번한 차량통행, 기후 및 환경변화로 시간이 지남에 따라 노후되어 파손되기 때문에 적절한 시기에 부분적인 보수를 통해 조치해야 하며, 그렇지 못할 경우에는 대규모의 보수가 이루어져야 하고 종국에 가서는 재포장을 해야 하므로 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다. 이와 같이 포장된 도로는 유지관리를 어떻게 하느냐에 따라 수명주기가 달라질 수 있으며, 결국 포장의 수명주기 동안 적절한 보수시기와 보수공법을 선정하는 것이 매우 중요하다.
최근, 국내도로 여건은 급격한 차량증가와 더불어 30톤 이상 되는 대형차량 및 과적 차량의 통행이 증가함에 따라 그 보수시기가 점점 빨라져 가고 있으며 보수부위 또한 다발적으로 발생하고 있다.
종래의 도로보수 방법으로는 역청 혼합물을 KS F 2349 공법에 따라서 가열혼합 및 가열포설하는 공정이 있으며, 상기 혼합물은 쇄석, 자갈 및 잔골재 등을 170∼180℃의 고온으로 가열 및 건조한 다음, 건조물에 140∼150℃의 온도로 가열한 스트레이트 아스팔트인 결합재를 적정량 가하고, 이들을 고온에서 혼합한 고온아스콘이다. 그러나, 상기 고온아스콘은 아스팔트 특성상 온도가 내려가면 결합재의 점성이 급격히 증대하여 덩어리화되게 되는데, 이를 방지하기 위해 상기 역청 혼합물을 130∼140℃로 유지하면서 제한시간 내에 포장해야 하는 문제가 있으며, 이에 따라 장거리 수송이 어렵고, 겨울철 공사시 재료분리가 일어날 우려가 있다. 특히, 도로 파손이 소규모일 경우에는 대단위의 아스콘을 사용하기 곤란한 문제가 있다.
언급한 바와 같은 고온아스콘(가열식아스콘이라고도 한다)을 도로 보수용으로 사용할 때 발생하는 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 상온 혼합 및 상온 포설이 가능한 상온아스콘이 제안되었다.
한편, 상온순환아스콘은 공기에 노출될 경우 상온(常溫)의 조건에서 급격히 굳어지는 성질을 갖는 비가열식 아스콘으로서, 통상적으로 신골재, 순환골재, 결합재(비가열 아스팔트) 및 채움재(석회석) 등이 혼합된 형태로 이루어지며, 특히 각종 도로의 파인 부분을 메우는 긴급 도로보수용 건설자재로 유용하게 사용되고 있다. 구체적으로 상온순환아스콘은 도로의 긴급보수용으로 사용되는 것 이외에 맨홀 주위나 교량 이음부분의 충진재로도 사용되고, 케이블 덕트의 내화 충진재로도 사용되는 등 그 활용범위는 매우 넓다. 또한, 차량의 통행에 따른 하중을 견디지 못하고 부분적으로 도로가 파이는 경우나, 각종 공사를 위해 도로가 부분적으로 파헤쳐지는 경우가 있는데, 이때 이 부분을 모두 아스콘으로 메우는 재포장작업이 이루어져야 한다.
고온아스콘은 상온 상에 노출되더라도 급격하게 굳어지지 않는 특성으로, 생산된 이후 밀폐포장이 안된 상태로 트럭에 직접 실린 채 공사현장까지 이송이 가능한 반면, 상온순환아스콘은 상온 상에 노출될 경우 급격하게 굳어지는 특성상, 생산 후 곧바로 소포장 단위로 밀폐포장된 상태에서 공사현장까지 이송되고 있다.
또한, 종래의 상온순환아스콘은 통상적인 고온아스콘에 비해 초기 강도 발현이 미흡하고, 포설 후 갈라짐 및 부스러짐과 같은 현상이 일어나는 등 내구성이 결여되고, 내수성이 부족하여 습기 또는 물의 영향 등에 의해 제품의 품질이 달라지고 단기간에 부분적인 파손이 재발하는 등의 문제가 있다.
따라서, 이를 해결하기 위해 소량의 여러 가지 첨가제를 사용하여 물성이 개선된 상온순환아스콘의 개발이 필요한 실정이다.
KR 10-1354070 B1(2014.01.15.)
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 각종 도로, 주차장 및 인도 등의 국소 부위 파손시 또는 관로 매설로 인한 소규모의 도로 포장면의 재포장시, 상온에서 긴급 보수가 가능하면서도, 강도, 내구성, 접착성, 결합성, 수분 안정성 및 작업성이 우수한 도로보수재용 상온순환아스콘을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 폐아스콘 순환골재를 재활용하면서도 안정도, 흐름값 및 공극률 등의 모든 기준 항목에서 우수한 특성을 가진 도로보수재용 상온순환아스콘을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘은 신골재 100중량부에 대하여, 순환골재 50~150중량부, 아스팔트 5~20중량부 및 첨가제2~7중량부를 포함하되, 상기 첨가제는 올레핀중합유, 식물성오일 및 합성고무를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 첨가제는 올레핀중합유 40~50중량%, 식물성오일 30~40중량% 및 합성고무 10~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 항균제 3~5중량부를 더 포함하되, 상기 항균제는 활성탄 100중량부에 산호석 30~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 음이온 방사물질 3~5중량부를 더 포함하되, 상기 음이온방사물질은 옥, 규조토, 토르마린, 모자나이트, 귀양석, 일라이트, 견운모, 토탄 중에서 하나 또는 둘 이상을 혼합하고, 입자크기를 0.01~0.03mm로 분쇄한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 강도, 내구성, 접착성, 결합성, 수분 안정성 및 작업성이 우수하고, 골재의 구성 중 순환골재를 사용하여 자원절약 및 재활용 효과가 있다.
또한, 각종 도로, 주차장 및 인도 등의 국소 부위 파손시 또는 관로 매설로 인한 소규모의 도로 포장면의 재포장시 상온에서 긴급 보수가 가능한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘은 신골재, 순환골재, 아스팔트, 첨가제를 포함하여 이루어진다.
더 상세하게는, 신골재 100중량부에 대하여, 순환골재 50~150중량부, 아스팔트 5~20중량부, 첨가제2~7중량부를 포함한다.
신골재는 본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘의 주재료로서, 강성을 부여하는 역할을 하며, 안산암, 경질사암, 석회암 및 화강암으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용한다.
만약, 신골재의 함량이 100중량부 미만일 경우에는 아스콘의 강성이 저하되고, 100중량부를 초과할 경우에는 아스콘의 흐름이 낮아져 작업의 효율성이 저하된다.
또한, 신골재의 입도 범위는 6~13mm인 것이 바람직하다.
신골재의 입도가 6~13mm를 나타내면, 아스콘의 경화 속도, 안정성 및 내구성이 향상되며, 아스팔트 및 첨가제와의 혼합효율이 향상되어 전체적으로 고른 물성을 갖는다.
순환골재는 폐아스콘을 파쇄, 선별 및 입자 조정 등의 물리적 또는 화학적인 처리과정 등을 거쳐 법률이 정한 기준에 적합하게 건설 및 토목공사 등에 사용할 수 있게 한 것으로서, 상기 신골재와 함께 본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘의 주재료로서 자원절약 및 재활용의 목적에 부합될 수 있다.
또한, 순환골재의 입도 범위는 8mm 이하이고, 이물질 함유량이 부피 기준으로 약 1% 이하가 되도록 폐아스콘을 파쇄, 선별 및 입자 조정 등의 물리적 또는 화학적으로 처리한 순환골재를 사용할 수 있다.
만약, 신골재 100중량부에 대하여, 순환골재의 함량이 50중량부 미만일 경우에는 순환골재의 함량이 낮아져 자원절약 및 재활용의 목적에 부합되기 어렵고, 150중량부를 초과할 경우에는 아스콘의 강성이 저하될 수 있다.
아스팔트는 골재 간에 형성되는 공극을 메워 골재를 결속시키는 바인더로 작용하면서 복원력 향상, 탄성력 증가, 점성 및 점도 조절용으로 첨가되어, 연성을 개선 또는 강도를 상승시키고, 주행소음 감소 및 주행감 개선을 위한 역할을 한다. 본 발명에서는 침입도 80~100의 AP-3, 침입도 60~80의 AP-5 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
만약, 신골재 100중량부에 대하여, 아스팔트의 함량이 5중량부 미만일 경우에는 골재 간에 형성되는 공극을 충분히 메우지 못하여 바인더로서의 기능이 구현되기 어렵고, 20중량부를 초과할 경우에는 점도조절이 곤란하여 아스콘의 물성이 저하될 수 있다.
일반적으로 상온순환아스콘은 물과 접촉하면 안정도 및 강도가 저하된다. 이는 주재료인 골재가 수분에 대한 친화력이 높기 때문에 수분이 골재로 침투하여 골재와 타 혼합물들 사이의 접착력을 저하시키게 되어 피막이 분리되는 현상이 일어나기 때문이다. 따라서, 골재, 아스팔트와 함께 첨가제를 소량 혼합하여 강도, 결합력, 수분 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서의 첨가제로는 올레핀중합유, 식물성오일 및 합성고무를 포함할 수 있다.
더 상세하게는, 올레핀중합유 40~50중량%, 식물성오일 30~40중량% 및 합성고무 10~20중량%를 포함한다.
올레핀중합유는 골재 및 아스팔트 용융의 원활성, 유동성, 분산성 및 강도를 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 소량 사용할 경우 그 효과가 미미하고, 지나치게 많이 사용할 경우 아스팔트 침입도, 신도는 상승하고, 점도, 연화점은 하락함에 따라 조성물들의 본연의 성능을 저하시키므로 첨가제 중 함량은 40~50중량%가 적합하다.
상기 식물성오일은 폐식용유, 폐올리브유, 폐해바라기씨유, 폐포도씨유 중 적어도 하나 이상으로 선택된 재생 식물성오일을 사용할 수 있으며, 골재 및 아스팔트 용융의 원활성, 접착력 및 강도를 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 고가의 올레핀중합유를 대체하여 저렴한 제조단가를 얻을 수 있고, 소각 또는 버려지는 식물성오일을 재활용함으로써 자연환경 보호와 수입 대체 효과를 얻을 수 있게 된다.
만약, 상기 식물성오일을 30중량% 미만으로 혼합할 경우에는 원료 절감효과가 미미하며, 40중량%를 초과하여 혼합할 경우에는 상기 올레핀중합유의 기능과 효과가 떨어지므로 첨가제 중 함량은 30~40중량%가 적합하다.
상기 합성고무는 스티렌부타디엔스티렌(SBS), 클로로프렌고무(CR), 스티렌부타디엔고무(SBR), 부타디엔고무(BR) 중 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것으로서, 탄성, 내열성, 감온성 및 신도를 상승시키는 역할을 한다.
만약, 상기 합성고무를 10중량% 미만으로 혼합할 경우에는 탄성의 성질이 발현되지 못하고, 20중량%를 초과하여 혼합할 경우에는 필요이상의 혼합량으로 인하여 비경제적이다.
그리고, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 항균제 3~5중량부를 더 포함할 수 있다.
먼저, 항균제는 각종 항균, 정화, 탈취 기능과 함께 물이나 습기를 흡수하고, 점도를 조절하여 수분 안정성 및 내구성을 향상시키는 기능을 수행하는 것으로서, 본 발명에서는 활성탄 100중량부에 산호석 30~50중량부를 포함할 수 있다.
상기 활성탄은 자연에서 서식하는 식물과 재배 식물의 잎과 줄기, 식물의 껍질, 식물의 뿌리, 열매 등을 고열처리에 의한 연소공법을 통해 탄소제로 만들고, 상기 탄소제를 미세분말기를 이용하여 0.5~1.0㎛의 입경을 갖는 분말로 가공한 후 다시 고열처리한 것으로, 파장이 10~100㎛대의 원적외선을 방사하며, 유해세균을 살균하는 작용을 하는 것으로 각종 항균, 정화, 탈취 기능을 수행한다.
상기 산호석은 해저층의 산호 조각, 어패류 및 해초 등의 각종 무기물이 자연적으로 합성된 대리석의 일종인 석회석이고, 0.5~1.0㎛의 입경을 갖는 분말로 가공한 것으로서, 칼슘과 마그네슘, 게르마늄 등의 많은 원소를 포함하고 있다. 이러한 산호석은 항균, 탈취, 전자파차단 등의 효과가 있다.
만약, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 항균제를 3중량부 미만으로 포함할 경우에는 항균, 탈취 및 전자파차단, 수분안정성 및 내구성 향상 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 5중량부를 초과하여 포함할 경우에는 필요 이상의 함유량으로 인하여 오히려 과다한 경도 증가로 인해 취성 약화로 인한 균열 발생률이 증가하게 된다.
그리고, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 음이온 방사물질 3~5중량부를 더 포함할 수 있다.
음이온 방사물질은 음이온 및 원적외선을 방사하고, 수밀성과 침투성을 높이고, 건조 수축을 줄이는 역할을 하여 수분 안정성 및 내구성을 향상시키는 기능을 수행하는 것으로서, 옥, 규조토, 토르마린, 모자나이트, 귀양석, 일라이트, 견운모, 토탄 중에서 하나 또는 둘 이상을 혼합하고, 입자크기를 0.01~0.03mm로 분쇄한 것이고, 상기 음이온 방사물질의 분쇄크기는 주재료인 골재 및 아스팔트와 혼합할 경우에 미세기공을 발생시키지 않도록 하기 위하여 미세한 크기로 분쇄한 것이다.
만약, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 음이온 방사물질을 3중량부 미만으로 포함할 경우에는 상기 골재, 아스팔트 및 타 조성물들과 골고루 혼합되지 않아 음이온 및 원적외선을 원활하게 방사하지 못하고, 수분안정성 및 내구성 향상 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 5중량부를 초과하여 혼합할 경우에는 아스콘의 접착도 및 결합력이 떨어지게 된다.
또한, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 자외선안정제 3~7중량부, 박리방지제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 2~5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선안정제는 UV 조사에 따른 조성물의 색상 변화 및 광반사성 저하를 억제하는 역할을 하는 것으로, 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 트리아진계로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
만약, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 자외선 안정제를 3중량부 미만으로 포함할 경우에는 조성물의 색상 변화 및 광반사성 저하를 억제하는 역할을 충분히 할 수 없으며, 7중량부를 초과하여 포함할 경우에는 필요 이상의 함유량으로 인하여 오히려 결합력 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 박리방지제는 접착성을 증진시켜 수분에 의한 파손에 대한 저항성을 개선시키는 역할을 한다. 본 발명에서는 박리방지제로 식물유지 지방산을 사용할 수 있으며, 이는 코코넛유, 팜유, 목화씨유, 올리브유, 포도씨유, 면실유, 대두유, 옥배유를 동일 비율로 혼합하여 유기용매에 용해시킨 후, 오존발생기를 사용하여 오존산화 처리하여 제조된다.
만약, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 박리방지제를 2중량부 미만으로 포함할 경우에는 조성물들의 수분저항성이 감소하게 되며, 5중량부를 초과하여 포함할 경우에는 필요 이상의 함유량으로 인하여 오히려 물성이 저하될 수 있다.
상기 소포제는 거품발생을 억제하기 위하여 사용하며, 공기량을 조절하고 기포를 감소시키는 역할을 하는 것으로, 비 실리콘 계 소포제가 사용될 수 있다.
만약, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 소포제를 2중량부 미만으로 포함할 경우에는 거품발생 억제효과가 미미할 수 있으며, 5중량부를 초과하여 포함할 경우에는 필요 이상의 함유량으로 인하여 오히려 결합력 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 분산제는 물리적 특성을 개질하는 기능을 하는 것으로서, 암모늄염, 활성아민, 유기산, 무기산 중 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.
만약, 상기 신골재 100중량부에 대하여, 분산제를 2중량부 미만으로 포함할 경우에는 물리적 특성을 개질하는 효과가 미미할 수 있으며, 5중량부를 초과하여 포함할 경우에는 필요 이상의 함유량으로 인하여 오히려 물성이 저하될 수 있다.
본 발명에 따르면, 강도, 내구성, 접착성, 결합성, 수분 안정성 및 작업성이 우수하고, 골재의 구성 중 순환골재를 사용하여 자원절약 및 재활용 효과가 있고, 각종 도로, 주차장 및 인도 등의 국소 부위 파손시 또는 관로 매설로 인한 소규모의 도로 포장면의 재포장시 상온에서 긴급 보수가 가능한 효과가 있다.
상기 도로보수재용 상온순환아스콘은 콘크리트 도로 보수, 도로의 균열 파손부위 및 포트 홀 부위 보수, 도로, 자동차 출입로의 접속구간 보수, 고속도로 포트 홀 보수, 공항 활주로 도로 보수 및 지하철 공사의 복공판 접속부위 보수 등 다양한 장소에 적용될 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 하 기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아님은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 사실이다. 즉, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 통상의 기술자에 의하여 쉽게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1 : 본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘
입도가 6~13mm인 신골재 100중량부, 입도가 7mm인 순환골재 75중량부, 아스팔트 10중량부, 첨가제(올레핀중합유 50중량%, 식물성오일 40중량% 및 합성고무 10중량%), 자외선안정제(벤조트리아졸계) 5중량부, 박리방지제(식물유지 지방산) 2중량부를 혼합하여 혼합용 믹서기로 혼합하여 제조한다.
실시예 2 : 본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘
입도가 6~13mm인 신골재 100중량부, 입도가 7mm인 순환골재 75중량부, 아스팔트 10중량부, 첨가제(올레핀중합유 50중량%, 식물성오일 40중량% 및 합성고무 10중량%), 항균제(활성탄 100중량부, 산호석 50중량부) 5중량부, 음이온 방사물질(옥, 규조토, 토르마린, 모자나이트, 귀양석, 일라이트, 견운모, 토탄을 동량으로 혼합) 3중량부, 자외선안정제(벤조트리아졸계) 5중량부, 박리방지제(식물유지 지방산) 2중량부를 혼합하여 혼합용 믹서기로 혼합하여 제조한다.
실험 : 안정도, 흐름값, 공극률, 수침 잔류안정도, 동적안정도 측정실험
본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘의 물성은 한국건설생활환경시험연구원에서 한국산업규격 (1) KS F 2368:2016, (2) KS F 2374:2017, (3) KS F 2502:2019의 시험방법에 따라 안정도, 흐름값, 공극률, 수침 잔류안정도, 동적안정도 등을 분석하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 도로보수재용 상온순환아스콘은 안정도, 흐름값, 공극률, 수침 잔류안정도, 동적안정도가 모두 국토교통부 기준보다 월등히 우수한 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.
항목 단위 실시예 1 실시예 2 국토교통부 기준
안정도(MS. 25℃) N 21,305 25,935 7,350 이상
흐름값 1/100cm 35 37 20~40
공극률 % 8 8 3~10
수침 잔류안정도 % 79.4 86.4 75 이상
동적안정도 (25℃) 회/mm 2,715 2,759 750 이상

Claims (4)

  1. 신골재 100중량부에 대하여,
    순환골재 50~150중량부,
    아스팔트 5~20중량부 및
    첨가제2~7중량부를 포함하되,
    상기 첨가제는,
    올레핀중합유 40~50중량%, 식물성오일 30~40중량% 및 합성고무 10~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로보수재용 상온순환아스콘.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신골재 100중량부에 대하여, 항균제 3~5중량부를 더 포함하되,
    상기 항균제는,
    활성탄 100중량부에 산호석 30~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로보수재용 상온순환아스콘.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신골재 100중량부에 대하여, 음이온 방사물질 3~5중량부를 더 포함하되,
    상기 음이온방사물질은,
    옥, 규조토, 토르마린, 모자나이트, 귀양석, 일라이트, 견운모, 토탄 중에서 하나 또는 둘 이상을 혼합하고, 입자크기를 0.01~0.03mm로 분쇄한 것을 특징으로 하는 도로보수재용 상온순환아스콘.
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