KR102334290B1 - 아스팔트 함침 부직포를 포함하는 아스팔트 보강재 및 이를 이용한 포장 보수 방법 - Google Patents

아스팔트 함침 부직포를 포함하는 아스팔트 보강재 및 이를 이용한 포장 보수 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아스팔트 보강재에 관한 것으로서, 구체적으로는, 택코팅 도포 및 양생 과정 없이 아스팔트 포장에 적용이 가능한 아스팔트 보강재 및 이를 이용한 아스팔트 포장 보수 방법에 관한 것이다. 본 발명의 아스팔트 보강재는 복수의 홀이 형성된 보강섬유층, 통기성 또는 비통기성이고 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 엘라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머, 폴리부텐 및 열가소성폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지로 이루어지고 융점이 90℃ 내지 130℃인 필름층 및 상기 보강섬유층과 상기 필름층 사이에 위치하고 아스팔트 에멀젼이 함침되고 융점이 50℃ 내지 130℃인 부직포층을 포함한다.

Description

아스팔트 함침 부직포를 포함하는 아스팔트 보강재 및 이를 이용한 포장 보수 방법{ASPHALT REINFORCEMENT COMPRISING NONWOVEN FABRIC IMPREGNATED WITH ASPHALT AND METHOD FOR REPARING PAVEMENT}
본 발명은 아스팔트 보강재에 관한 것으로서, 구체적으로는, 택코팅 도포와 양생 과정 없이 아스팔트 포장에 적용이 가능한 아스팔트 보강재 및 이를 이용한 아스팔트 포장 보수 방법에 관한 것이다.
아스팔트는 유기 혼합물과 미량의 무기 화합물들이 포함된 수천 종 이상의 고분자 탄화수소가 매우 복잡하게 구성된 혼합물로서, 아스팔트 콘크리트 또는 아스콘으로도 불린다. 쇄석이나 모래, 돌가루 등과 아스팔트 5 ~ 6%를 혼합하여 다지면 단단하고 끈기가 생겨 도로 포장 및 아스팔트 타일 등의 바닥 재료로 사용할 수 있다.
그러나, 장기간의 사용, 교통하중, 지반 거동뿐만 아니라, 결빙, 해빙 및 결빙을 없애는 염화물의 침입 등으로 인하여 아스팔트 포장면은 수직 또는 수평 변형을 일으키고, 균열이 발생하거나 포트홀이 발생된다. 이 경우 막대한 유지 보수 비용이 발생되는 문제가 있다.
아스팔트 시공시 반사균열 방지나 소성변형 억제를 위해 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 등으로 구성된 보강섬유 등으로 이루어진 아스팔트 보강재를 설치하는 공법이 적용되고 있다. 보강섬유는 탄성과 연성을 동시에 가지고 있기 때문에, 아스팔트 시공에 적용시 아스팔트의 수명을 연장시키는 역할을 한다.
아스팔트의 수명을 연장시키는 다양한 아스팔트 보강재가 제안되고 있다. 한국등록특허 제10-1336333호에서는 폴리프로필렌 재질의 부직포(20) 및 상기 부직포 위에 제공되는 섬유 격자망(10)으로 이루어진 보강재를 개시하고 있다.
또한, 한국등록특허 제10-1427375호에서는 통기성 폴리에틸렌 필름, 복수 홀이 형성된 보강섬유층 및 상기 필름과 보강섬유층 사이의 점착층으로 이루어진 아스팔트 보강재를 개시하고 있다.
국토교통부에서 발간한 "도로포장 유지보수 실무편람(2013)"에 따르면, 아스팔트 포장을 보수하는 과정에서 아스팔트 보강재가 시공되는데, 보수할 아스팔트 바탕면 또는 콘크리트 바탕면을 청소한 후, 택코팅을 도포하고 일정 시간 양생한 다음 보강재를 시공한다. 이어서 아스팔트 포설 및 다짐 공정이 이루어진다. 국토교통부에서 발간한 "KCS 44 50 10:2016 아스팔트콘크리트 포장공사 표준시방서"에 따르면, 택코팅은 이미 시공된 아스팔트 층이나 시멘트 콘크리트 슬래브나 콘크리트 포장 위에 포설하는 아스팔트 혼합물과의 부착을 향상시키기 위해 살포하는 것으로서, 포장의 상층부(기층)와 표층부(아스팔트 또는 바탕층) 사이의 접착력을 향상시키고, 기층으로 수분이나 이물질이 침투하는 것을 방지하고, 방수 특성을 부여하고, 결속력을 향상시켜, 포장의 강도가 향상되는 공정으로 반드시 진행되어야 된다. 하지만, 택코팅은 도포 후, 양생 시간이 1~2시간 이상 소요되고 양생이 완료되기 전에 포장을 실시하게 되면, 덤프트럭이나 포장장비가 택코팅 위로 이동하게 되어 택코팅이 손상되고, 결과적으로 신·구 포장층의 접착력이 부족하여 아스팔트포장의 내구성을 저하시켜, 도로의 사용 수명을 저하시킨다.
본 발명은 상기한 종래의 택코팅 시공시의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 아스팔트 보수 공정에서, 바탕면을 청소한 후, 기존의 택코팅 도포 및 양생 과정 없이 바로 시공할 수 있는 택코팅 일체형 아스팔트 보강재 및 이를 이용한 아스팔트 보수 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제는, 복수의 홀이 형성된 보강섬유층; 통기성 또는 비통기성이고 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 엘라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머, 폴리부텐 및 열가소성폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지로 이루어지고 융점이 90℃ 내지 130℃인 필름층; 및 상기 보강섬유층과 상기 필름층 사이에 위치하고 아스팔트 에멀젼이 함침되고 융점이 50℃ 내지 130℃인 부직포층을 포함하는 아스팔트 보강재로서, 상기 아스팔트 에멀젼은 개질아스팔트, 경화제, 박리방지제 및 석유수지를 포함하는 제1 에멀젼과, 라텍스, 지방산아민염, 염화칼슘, 염산, 증점제 및 물을 포함하는 제2 에멀젼을 혼합하여 제조되고, 점도가 40~200 CP인 것을 특징으로 하는, 아스팔트 보강재에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 점착층의 부직포는 아스팔트 에멀젼을 50~650 g/m2의 양으로 함침할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 아스팔트 에멀젼은 에멀젼 총 중량 대비 개질아스팔트 60~70 중량%, 경화제 1.0~5.0 중량%, 박리방지제 0.01~0.1 중량%, 석유수지 1.0~5.0 중량%, 라텍스 5.0~10.0 중량%, 지방산아민염 0.1~2.0 중량%, 염화칼슘 0.1~2.0 중량%, 염산 0.1~1.0 중량%, 증점제 1.0~10.0 중량% 및 물 20~30 중량%를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 필름층은 평량이 10~50 g/m2이고, 상기 부직포층은 폴리에틸렌 스펀본드 부직포, 폴리에틸렌 멜트블로운 부직포, 코폴리아미드 TBCW 부직포, 코폴리아미드 멜트블로운 부직포, 폴리프로필렌 TBCW 부직포, 폴리프로필렌 멜트블로운 부직포, 에틸렌비닐아세테이트 TBCW 부직포, 또는 에틸렌비닐아세테이트 멜트블로운 부직포이고 평량이 10~50 g/m2일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 필름층이 통기성인 경우, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 엘라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머, 폴리부텐 및 열가소성폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지 및 칼슘카보네이트, 마그네슘카보네이트, 마그네슘설페이트, 황산바륨, 황산마그네슘, 제올라이트, 탈크, 카올린, 산화아연, 이산화티탄, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 규조토 및 클레이으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기물을 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 보강섬유층은 탄소 섬유, 유리 섬유, 바잘트섬유, 케블러섬유, 아라미드 섬유 및 폴리에스테르 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 이루어진 격자망일 수 있다.
본 발명의 아스팔트 보강재는 시공이 용이하고, 택코팅 시공이나 양생 과정을 생략할 수 있고, 간편하게 아스팔트 포장의 보수가 가능하다. 또한, 본 발명의 아스팔트 보강재를 사용하여 택코팅 없이도 포장의 하층부 아스팔트(중간층 또는 콘크리트 바탕층)와 상층부(아스팔트 표층 또는 중간층) 사이의 접착력을 향상시키고, 보강재의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아스팔트 보강재의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아스팔트 보강재가 아스팔트 또는 콘크리트 바탕면에 부착되는 것을 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명은 아스팔트 보강재에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 아스팔트 보강재의 분해사시도이다. 도 1을 보면, 상기 아스팔트 보강재(100)는 복수의 홀이 형성된 보강섬유층(20); 통기성 또는 비통기성인 폴리에틸렌 필름으로 이루어진 필름층(40); 및 상기 보강섬유층과 상기 필름층 사이에 위치하고 아스팔트 에멀젼이 함침된 부직포로 이루어진 부직포층(30)을 포함한다.
상기 보강섬유층(20)은 탄소 섬유, 유리 섬유, 바잘트섬유, 케블러 섬유, 아라미드 섬유 및 폴리에스테르 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 이루어진 격자망일 수 있다.
보다 바람직하게는 유리섬유, 케블러섬유, 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 본 발명의 보강섬유는 탄성계수 및 인장강도가 우수하여 반사균열을 효과적으로 막을 수 있다.
보강섬유층(20)은 바탕면과 신설 아스팔트 포장의 부착력 확보를 위하여 홀을 포함할 수 있다. 홀은 형태의 특이성 또는 니들펀치법 등의 후처리를 거쳐서 생성될 수 있으며, 홀의 크기는 제한되지 않으나 바람직하게는 홀의 크기는 3mm 내지 50mm, 바람직하게는 10mm 내지 30mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 필름층(40)은 통기성 또는 비통기성일 수
있다.
상기 필름층은 융점이 50~130℃인 수지로 형성된 필름일 수 있다. 바람직하게는, 상기 필름은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 엘라스트머(POE), 폴리프로필렌 엘라스토머(POP), 폴리부텐 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지로 이루어질 수 있다. 일반적으로 폴리프로필렌은 융점이 160℃로 알려져 있지만, 본 발명에서는 저분자량의 폴리프로필렌을 선별하여 사용하거나 호모 폴리프로필렌을 사용함으로써, 융점이 50~130℃인 필름을 제조할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 필름층은 융점이 90~130℃인 폴리에틸렌 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 필름은 통기성 또는 비통기성일 수 있다.
통기성 필름의 경우, 필름 총 중량 대비 융점이 50~130℃인 수지 70~40 중량%와 무기물 30~60 중량%를 혼합하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 필름층의 융점은 50℃ 내지 150℃일 수 있고 보다 바람직하게는 90℃ 내지 130℃일 수 있다. 아스팔트의 시공온도는 보통 120℃ 이상이므로, 이보다 낮은 용융 온도를 갖는 본 발명의 필름 층은 별도의 가열장치를 사용하지 않고 아스팔트 포설 과정에서 아스팔트 혼합물의 열에 의해 제거될 수 있다.
상기 무기물은 칼슘카보네이트, 마그네슘카보네이트, 마그네슘설페이트, 황산바륨, 칼슘카보네이트, 마그네슘카보네이트, 마그네슘설페이트, 황산바륨, 산화티탄, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 규조토 및 클레이로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 평균 입경 1.1 ~ 4.0 ㎛, 더 바람직하게는 1.5 ~ 3.0 ㎛인 무기물을 사용할 수 있다. 무기물의 역할은 기공을 형성하여 통기성을 부여하는 역할을 한다. 무기물의 평균 입경이 1.1 ㎛ 미만인 경우에는 양호한 통기성을 얻을 수 없으며 생산시 압출장비에 과부하가 인가되어 장비의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 무기물의 평균 입경이 4.0 ㎛ 보다 큰 경우, 필름제조 과정에서 찢어짐, 구멍발생, 강도저하 등의 품질의 저하가 발생할 수 있다.
통기성 필름을 사용하는 경우, 아스팔트 유제의 양생 과정에서 발생하는 잔열이나 기체가 커버를 통과하여, 양생 시간을 단축시킬 수 있다. 그러나, 통기성 필름 적용시 무기물층이 아스팔트 유제층의 접착력 상승 효과를 제한할 수 있으므로, 무기물의 함량을 낮춘 통기성 필름의 구성이 필요하다.
상기 필름은 캐스팅 방식, T-다이 압출, 블로운 압출 등 공지된 필름 제조 방법으로 제조될 수 있다. 보다 바람직하게는 캐스팅 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 필름의 표면은 아스팔트 에멀젼과의 접착력을 향상시키기 위해 플라스마 표면 처리를 실시할 수 있다. 상기 플라즈마 표면 처리는 공지의 방법을 사용할 수 있다.
또한, 상기 필름층의 평량은 10 내지 50 g/m2일 수 있다. 필름층의 평량이 10 g/m2 미만인 경우, 필름의 인장강도가 낮아서 건설장비의 바퀴 등의 외부힘에 쉽게 찢어져 역할을 못할 수 있다. 50 g/m2 초과인 경우, 찢어짐 등의 현상은 발생하지 않으나 아스팔트 에멀젼이 갖는 점성 및 접착력을 희석하는 역할을 하여 아스팔트 에멀젼의 본연의 역할을 제한하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 필름층은 산화 방지제, 블로킹 방지제 및 슬립제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 부직포층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 코폴리아미드, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 엘라스토머(POE), 폴리부텐 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지로 이루어진 부직포를 사용하여 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 부직포층의 융점은 50~150℃일 수 있으며, 보다 바람직하게는 50~130℃이다. 일반적으로 폴리프로필렌과 폴리아미드는 각각 융점이 160℃와 220℃이지만, 본 발명에서는 저분자량의 폴리프로필렌 또는 저분자량의 폴리아미드 코폴리머를 선별하여 사용함으로써, 융점이 50~130℃인 부직포를 제조할 수 있다.
상기 부직포는 스펀본드 부직포, 멜트블로운 부직포, TBCW(Through bonded carded web) 부직포, TABCW(Through air bonded carded web) 부직포 또는 스펀레이스 부직포일 수 있으며, 바람직하게는, 멜트블로운 부직포 또는 TBCW 부직포일 수 있다.
바람직하게는 상기 부직포는 평량이 10 내지 50 g/m2일 수 있다. 부직포층의 평량이 10 g/m2 미만인 경우, 부직포층의 공간이 협소하여 아스팔트 에멀젼 흡수량이 작고, 인장강도가 낮아서 외부 힘에 의해 찢어지는 등 문제가 발생할 수 있다. 부직포의 평량이 50 g/m2 초과인 경우 아스팔트 에멀젼이 갖는 점성 및 접착력을 저하시킬 수 있다.
상기 부직포층은 아스팔트 에멀젼이 함침되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 아스팔트 에멀젼은 개질아스팔트, 경화제, 박리방지제 및 석유수지를 포함하는 제1 에멀젼과, 라텍스, 지방산아민염, 염화칼슘, 염산, 증점제 및 물을 포함하는 제2 에멀젼을 콜로이드 밀을 이용하여 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 아스팔트 에멀젼은 에멀젼 총 중량 대비 개질 아스팔트 60~70 중량%, 경화제 1.0~5.0 중량%, 박리방지제 0.01~0.1 중량%, 석유수지 1.0~5.0 중량%, 라텍스 5.0~10.0 중량%, 지방산아민염 0.1~2.0 중량%, 염화칼슘 0.1~2.0 중량%, 염산 0.1~1.0 중량%, 증점제 1.0~10.0 중량% 및 물 20~30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 경화제는 글리세린화합물과 수지산이 1:1의 중량비로 혼합된 것일 수 있다. 경화제는 아스팔트 에멀젼 총 중량 대비 1.0~5.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 경화제 함량이 1.0 중량% 미만인 경우에는 아스팔트 에멀젼의 양생 시간이 증가되어, 최종 보강재를 제조하는 단계에서 아스팔트 에멀젼이 양생되지 않아 제조 공정이 지연될 수 있으며, 추가 건조 장치를 설치하는 경우 생산 비용이 증가된다. 경화제 함량이 5.0 중량%를 초과하는 경우에는 양생 시간이 너무 단축되어, 부직포에 함침되기 전에 함침 수조 내에서 에멀젼이 경화되어 연속 생산을 어렵게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 증점제는 메틸셀룰로오스를 사용할 수 있다. 상기 증점제는 아스팔트 에멀젼 총 중량 대비 1.0~10.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 증점제 함량이 1.0 중량% 미만인 경우 점도가 낮아서 아스팔트 에멀젼이 함침롤에 잘 부착되지 않고, 부직포에도 잘 부착되지 않는다. 증점제 함량이 10.0 중량%를 초과하는 경우에는 아스팔트 에멀젼의 점도가 너무 높아서 부직포에 균일하게 함침시키기 어렵고 제품 불량이 증가한다.
부직포에 아스팔트 에멀젼을 함침시키는 방법으로는, 수조에 아스팔트 에멀젼을 넣고, 수조에 부직포를 침지시켜 함침하는 방법, 스프레이 도포방법, 또는 회전롤에 아스팔트 에멀젼을 함침시킨 후, 부직포 위를 지나가면서 아스팔트 에멀젼을 도포하는 키스롤 방법 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 부직포층은 아스팔트 에멀젼을 50~650 g/m2의 양으로 함침하고 있는 부직포이다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 비절삭면인 경우에는 50~350 g/m2, 절삭면인 경우에는 150~650 g/m2의 양으로 아스팔트 에멀젼이 함침된 부직포를 사용할 수 있다.
아스팔트콘크리트 포장공사 표준시방서[KCS 44 50 10:2016, 국토교통부]에 따르면,도로 포장시 역청제(택코팅제)의 도포량은 0.3~0.6 l/㎡로 명시되어 있다. 통상의 역청제(택코팅제)에는 물이 약 50%로 포함되어 있는 점을 감안하면, 실질적인 고형분 함량은 150~300 g/㎡ 에 해당된다.
비절삭면의 경우는 콘크리트 또는 아스팔트 도로의 표층이며, 도로의 표층은 깨끗하고 공극률이 작아서 일반적으로 택코팅 도포 후 소실이 없다. 따라서 택코팅제 표준도포량의 최소 수준에 맞추어 도포를 하여도 택코팅의 본연의 역할을 하는데 지장이 없다. 따라서, 비절삭면의 경우 아스팔트 에멀젼의 함침량이 50~350 g/m2, 인 부직포를 사용할 수 있다.
절삭면의 경우, 손상된 표층을 파쇄하는 과정에서 발생하는 분진이나 돌가루들이 청소 후에도 존재할 수 있고, 기층 또는 중간층의 공극율은 크기 때문에 택코팅제가 스며들어 택코팅제의 유실이 크다. 따라서, 본 발명에서는 절삭면에 사용하는 부직포는 150~650 g/m2의 양으로 아스팔트 에멀젼을 함침시킨 것이 바람직하다.
아스팔트 에멀젼이 함침된 부직포층은 그 두께는 0.1 내지 5 mm일 수 있다.
상기 부직포층과 필름층을 합지한 후 아스팔트에멀젼을 함침시키거나, 부직포에 아스팔트에멀젼을 함침시킨 후 필름과 합지시킬 수 있다.
합지 방법으로는, 접착제를 필름층 일면에 액상코팅, 마이크로포러스코팅, 슬로코팅, 스프레이코팅, 키스롤 코팅 등의 방법으로 도포한 후 부직포를 합지하는 방법이 있다. 상기 접착제는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성폴리우레탄, SBS, SIS 등의 고무, EVA, POE 등을 사용할 수 있으며, 접착층의 평량은 0.5~15 g/m2일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 상기 필름층과 부직포층은 열합지, 초음파합지 등의 방법으로 접착될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 필름층과 부직포를 합지한 다음 스프레이 도포방법 또는 접촉된 롤에 아스팔트 에멀젼을 도포한 후, 부직포의 일면에 아스팔트 에멀젼을 부착하는 키스롤 방법 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 부직포에 아스팔트 에멀젼을 함침시킨 부직포층을 사용하기 때문에, 아스팔트 보수 공정에서 기존 택코팅을 대체할 수 있고, 필름층과 보강재층 사이에 충분한 접착력을 제공할 수 있다. 또한, 아스팔트 에멀젼을 포함하는 부직포가, 보강재와 필름층 사이에 위치하기 때문에, 완제품을 보관하기 위해 롤 형태로 말아놓을 때, 보강재(보강섬유층)의 두께와 필름층의 존재에 의해 분리가 용이하게 된다.
종래 아스팔트 보수 공정에서 택코팅을 도포한 후, 보강재를 설치하게 되는데, 보강재가 설치되지 않은 구역이 발생하는 경우, 덤프 트럭 등이 노출된 택코팅을 지나는 경우 바퀴에 택코팅이 부착되어 보강재 설치 구역에서 보강재가 택코팅의 점착력에 의해 손상될 수 있다. 하지만, 본 발명의 보강재는 택코팅이 도포될 필요가 없고, 아스팔트 에멀젼이 함침된 부직포로 이루어진 보강재 위에 필름층이 형성되어 있기 때문에 이러한 문제가 발생하지 않는다. 또한, 포장 공사 동안 비, 눈 등에 의해 택코팅이 유실되지 않고, 외부 환경에서 유입되는 이물질을 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 아스팔트 보강재는 상기 보강섬유층과 상기 폴리에틸렌 필름으로 이루어진 필름층을 준비한 후, 그 사이에 상기 아스팔트 에멀젼 함침 부직포층을 위치시키고 롤러 등을 이용하여 합지하여 제조될 수 있다. 또 다른 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 아스팔트 보강재는 필름층과 부직포층을 합지하고, 부직포층의 다른 일면(필름층 반대 면)에 보강재를 위치시킨 다음 롤러 등을 이용하여 합지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 아스팔트 보강재를 이용하여 아스팔트를 보수하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 기존 보수할 바탕면(10)을 청소하는 단계(S11); 본 발명에 따른 아스팔트 보강재(100)를 설치하는 단계(S12); 및 상기 아스팔트 보강재 위에 신설 아스팔트(50)를 포설하는 단계(S13)를 포함한다.
이하 각 단계를 구체적으로 설명한다.
먼저, 보수할 도로의 바탕면(10)을 청소한다(S11). 도로의 바탕면은 기존 아스팔트 바탕면, 절삭 또는 평삭 아스팔트 바탕면, 콘크리트 바탕면 또는 콘크리트 절삭 바탕면 또는 철제 바탕면을 모두 포함할 수 있다. 도로 바탕면의 이물질을 제거하는 단계는 이물질로 인하여 신구 포장층의 접착력이 저하되고 이후 포설 작업이 불편해지는 문제를 예방하기 위함이다.
이어서, 본 발명에 따른 아스팔트 보강재(100)를 설치한다(S12). 상기 아스팔트 보강재의 보강섬유층이 도로 포장면에 접하고, 필름층이 상부를 향하도록 설치한다. 상기 아스팔트 보강재는 점착층에 아스팔트 에멀젼을 포함하고 있어, 별도의 택코팅 도포나 양생 과정이 필요하지 않다.
마지막으로, 상기 아스팔트 보강재 위에 신설 아스팔트(50)를 포설한다(S13). 포설이 완료되면, 다짐 및 양생을 실시한다. 신설 아스팔트는 20 내지 110 mm 두께로 포설하는 것이 바람직하지만, 도로 사정에 따라 두께를 조절할 수 있다.
이하에서, 실시예 및 비교예를 들어서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실험예 1
본 발명에 따른 아스팔트 에멀젼의 양생 시간 평가를 위해 아스팔트 에멀젼 3종을 아래 표 1의 조성으로 제조하여 부직포에 함침한 후 양생 테스트를 진행하였다. 그 결과를 표 2에 나타냈다.
평가방법은, 실시예 1, 비교예 1 및 2의 에멀젼 1리터를 동일한 크기의 그릇에 담고 동일한 규격(25 g/㎡) 및 크기의 부직포 시편(50cm X 50cm)을 준비하였다. 부직포 시편을 아스팔트 에멀젼에 넣고 약 30초간 함침시킨 후 꺼내어 온도 25± 2℃ 및 습도 50± 10%에서 놓고 양생시간을 측정하였다.
구분 실시예 1(중량%) 비교예 1(중량%) 비교예 2(중량%)
개질아스팔트
(PG76-22)		 65 55 73
물 잔량 잔량 잔량
염산 0.2 0.2 0.2
염화칼슘 0.1 0.1 0.1
지방산아민염 0.1 0.1 0.1
글리세린화합물과 수지산 3.0 0.5 5.5
폴리아민
(박리방지제)		 0.05 0.05 0.05
석유수지 3.0 3.0 3.0
라텍스 6.0 6.0 6.0
메틸셀룰로오스
(증점제)		 2.0 2.0 2.0
합계 100 100 100
구분 양생시간
(분)
실시예 1-1 2.50
실시예 1-2 2.10
실시예 1-3 2.20
실시예1 평균 2.26
비교예 1-1 3.75
비교예 1-2 3.54
비교예 1-3 3.28
비교예1 평균 3.52
비교예 2-1 1.52
비교예 2-2 1.37
비교예 2-3 1.45
비교예2 평균 1.44
상기 표 1을 보면, 아스팔트 에멀젼의 양생 시간이 비교예 1의 경우 3.52분이지만, 실시예 1의 경우 2.5분 이내인 것을 확인할 수 있다.
실험예 2
본 발명에 따른 아스팔트 에멀젼의 점도 평가를 위해 아스팔트 에멀젼 3종을 아래 표 3의 조성으로 제조하여 부직포에 함침한 후 양생 테스트를 진행하였다. 그 결과를 표 4에 나타냈다.
평가방법은, 점도 측정은 브룩필드 점도 측정기를 사용하여 측정하였다. 방법 및 절차는 시험에 사용할 액상 시료를 샘플 챔버에 넣은 후, 25℃ 조건에서 30분 동안 보관하며 에이징(aging) 시킨다. 브룩필드의 스핀들을 에이징된 시료가 들어있는 챔버 안으로 넣은 후 25℃ 조건에서 30분간 추가 에이징 시킨다. 이후 브룩필드 점도측정기를 작동시켜 RPM을 조정하며 점도값을 측정한다.
구분 실시예 1(중량%) 비교예 1(중량%) 비교예 2(중량%)
개질아스팔트
(PG76-22)		 65 55 73
물 잔량 잔량 잔량
염산 0.2 0.2 0.2
염화칼슘 0.1 0.1 0.1
지방산아민염 0.1 0.1 0.1
글리세린화합물과 수지산 3.0 3.0 3.0
폴리아민(박리방지제) 0.05 0.05 0.05
석유수지 3.0 3.0 3.0
라텍스 6.0 6.0 6.0
메틸셀룰로오스
(증점제)		 2.0 0.5 12.0
합계 100 100 100
구분 평균점도
(CP)
실시예 1-1 103
실시예 1-2 105
실시예 1-3 101
실시예1 평균 103
비교예 1-1 56
비교예 1-2 49
비교예 1-3 52
비교예1 평균 52
비교예 2-1 303
비교예 2-2 299
비교예 2-3 301
비교예2 평균 301
상기 표 4를 보면, 점증제 함량이 0.5 중량%이고 개질 아스팔트 함량이 55 중량%인 비교예 1의 경우, 점도 평균이 52 cp에 불과하고, 점증제 함량이 12 중량%이고 개질 아스팔트 함량이 73 중량%인 비교예 2는 점도 평균이 301 cp로서 높은 것을 확인할 수 있다.
실험예 3
본 발명에 따른 아스팔트 에멀젼의 양생 평가를 위해 아스팔트 에멀젼 3종을 아래 표 3의 조성으로 제조하여 부직포에 함침한 후 양생 테스트를 진행하였다. 그 결과를 표 5에 나타냈다.
평가방법은, 아스팔트 에멀젼의 경우, 상기 표 3의 실시예 1, 비교예 1 및 2의 에멀젼을 사용하였다. 에멀젼 50 리터를 각각 수조에 담아 준비하였다. 코폴리아미드를 원료로 하는 TBCW(Through bonded carded web) 부직포(융점 110℃ 이하, 25g/㎡)와 선형저밀도 폴리에틸렌 필름(융점 110℃, 비통기성, 20g/㎡)을 합지한 것과, 코폴리아미드를 원료로 하는 TBCW(Through bonded carded web) 부직포(융점 110℃ 이하, 45g/㎡)와 선형저밀도 폴리에틸렌 필름(융점 110℃, 비통기성, 20g/㎡)을 합지한 것을 준비하였다. 상기 부직포 및 필름은 폭 1.8m로 합지되었고, 키스롤 방식을 적용하여 2 m/분의 속도로 이동하면서 부직포에 아스팔트 에멀젼을 함침시켰다. 시험시 건조 및 양생구간은 10m였으며, 이중 2m 구간은 표면온도 약 100℃로 가열 건조하였다.
구분 실시예 1-1 실시예 1-2 비교예 1-1 비교예 1-2 비교예 2-1 비교예 2-2
필름(g/㎡) 20 20 20 20 20 20
부직포(g/㎡) 25 45 25 45 25 45
아스팔트에멀젼 실시예 1 실시예 1 비교예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 2
점도(CP) 103 103 52 52 301 301
함침량 (ml/㎡) 237 338 42 48 726 794
양생수준 양호 양호 초과건조
(필름용융)		 초과건조
(필름용융)		 안됨 안됨
제품여부 가능 가능 불가 불가 불가 불가
상기 표 5를 보면 실시예 1을 함침시킨 경우, 에멀젼의 양생 수준이 양호하고 제품으로 사용 가능한 수준이었다. 그러나 비교예 1을 함침시킨 경우, 100℃에서 건조시키는 양생 과정에서 필름 및 부직포가 녹아 내릴 정도로 과건조가 되었으며, 제품화가 불가능하였다. 또한, 비교예 2를 함침시킨 경우, 점도가 너무 높아 부직포에 과량으로 아스팔트 에멀젼이 함침되어 양생이 되지 않고 제품화가 불가능한 것으로 확인되었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 도로 바탕면(10)
100: 아스팔트 보강재
20: 보강섬유층
30: 점착층 (함침된 부직포 층)
40: 필름층
50: 신설 아스팔트

Claims (7)

  1. 복수의 홀이 형성된 보강섬유층;
    통기성 또는 비통기성이고 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 엘라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머, 폴리부텐 및 열가소성폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지로 이루어지고 융점이 90℃ 내지 130℃인 필름층; 및
    상기 보강섬유층과 상기 필름층 사이에 위치하고 아스팔트 에멀젼이 함침되고 융점이 50℃ 내지 130℃인 부직포층을 포함하는 아스팔트 보강재로서,
    상기 아스팔트 에멀젼은 개질아스팔트, 경화제, 박리방지제 및 석유수지를 포함하는 제1 에멀젼과, 라텍스, 지방산아민염, 염화칼슘, 염산, 증점제 및 물을 포함하는 제2 에멀젼을 혼합하여 제조되고, 에멀젼 총 중량 대비 개질아스팔트 60~70 중량%, 경화제 1.0~5.0 중량%, 박리방지제 0.01~0.1 중량%, 석유수지 1.0~5.0 중량%, 라텍스 5.0~10.0 중량%, 지방산아민염 0.1~2.0 중량%, 염화칼슘 0.1~2.0 중량%, 염산 0.1~1.0 중량%, 증점제 1.0~10.0 중량% 및 물 20~30 중량%를 포함하고, 점도가 40~200 CP이고,
    상기 필름층은 평량이 10~50 g/m2이고,
    상기 부직포층은 코폴리아미드 TBCW 부직포 또는 코폴리아미드 멜트블로운 부직포이고 평량이 10~50 g/m2인 것을 특징으로 하는, 아스팔트 보강재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부직포층은 아스팔트 에멀젼을 50~650 g/m2의 양으로 함침하고 있는 것을 특징으로 하는, 아스팔트 보강재.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 필름층이 통기성인 경우, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리부텐 및 열가소성폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지 및 칼슘카보네이트, 마그네슘카보네이트, 마그네슘설페이트, 황산바륨, 황산마그네슘, 제올라이트, 탈크, 카올린, 산화아연, 이산화티탄, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 규조토 및 클레이으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 아스팔트 보강재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보강섬유층은 탄소 섬유, 유리 섬유, 바잘트섬유, 케블러섬유, 아라미드 섬유 및 폴리에스테르 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 이루어진 격자망인 것을 특징으로 하는, 아스팔트 보강재.
  7. 보수할 바탕면을 청소하는 단계;
    제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 아스팔트 보강재를 설치하는 단계;
    상기 아스팔트 보강재 위에 아스팔트를 포설하는 단계; 및
    다짐 및 양생하는 단계를 포함하는 아스팔트 포장 보수 방법.
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