KR102478619B1 - 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법 - Google Patents
고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 우수한 소성변형 저항성, 저온 및 고온 균열 저항성을 갖는 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 포함한 불투수 차단층은 포장두께가 1~2cm로 기존 구스 아스팔트보다 두께가 감소함에도 불구하고 내구성이 좋고, 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및 저온 균열 저항성을 갖는 효과가 있어, 박층 포장이 가능하여, 총 포장두께의 감소에 따른 경제성 향상도 구현함과 동시에, 박층 불투수 복합포장으로 시공된 아스팔트(SMA) 콘크리트층은 침투수를 우수하게 차단하고 방수가 가능하며, 포트홀을 방지하고, 소음을 저감할 수 있는 효과가 있으므로, 차로, 인도 등의 도로, 교량, 항공기 이착륙장 등을 포장하는 데에 매우 유용하게 적용가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 우수한 소성변형 저항성, 저온 및 고온 균열 저항성을 갖는 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업사회가 발전함과 동시에 차량의 이용률이 증가되고, 그에 따라 교통의 원활한 소통과 안전을 위하여 많은 도로의 건설이 이루어지고 있다. 이러한 도로건설시 사용되는 도로포장 방법은 종래 매스틱 아스팔트로 알려진 불투수 차단층용 아스팔트 콘크리트 조성물을 사용하는 두께 4cm 이하의 불투수 차단층과, 표층에 아스팔트 혼합물을 5~6 cm로 시공하는 아스팔트 콘크리트 상층의 2개층으로 구성된 복합 포장체로 이루어져, 총 포장의 두께는 8~10 cm를 형성한다.
이때, 상기 도로포장은 일반적인 도로의 포장뿐만 아니라, 하천, 해안, 도로 등의 상부를 지나갈 수 있도록 가설된 고가 구조물인 교량의 교면포장까지도 포함하는 의미로, 총칭된다. 특히, 교량의 교면포장은 교통 하중을 직접 전달하는 부분으로서 이에 적합한 강도 및 균열 저항성을 가져야 하는 것은 물론, 빗물 등의 노출되어 있는 관계로 방수 성능을 가질 것이 요구되며, 특히 염화물 이온의 침투에 의해 철근이 부식되는 것을 방지하기 위하여 낮은 염소이온 투수성을 가질 것이 더욱 요구된다.
또한, 상기 불투수 차단층에 사용되는 매스틱 아스팔트는 유동성이 매우 우수하고, 공극율이 1% 이하인 불투수성 아스팔트 혼합물로서, 콘크리트 도로의 포장이나 강상판 교량, 콘크리트 교량, 측구 등의 방수포장에 널리 사용되고 있다.
그러나 상기 매스틱 아스팔트는 TLA(Trinidad Lake Asphalt)라는 경질의 천연 아스팔트를 약 30% 내외 일반 석유계 아스팔트와 혼합하여 사용하는데 TLA는 전량 외국에서 수입하여야 하는 문제로 재료비가 고가이고 물리적인 성질을 개선하기가 불가능한 문제점이 있다. 또한, 시공온도가 230 내지 250℃의 고온으로 인하여 시공시 강상판의 변형을 유발할 가능성이 크며, 시공 후 고온의 열이 포장체 외부로 빠져나가지 못하여 포장체 일부가 부풀어 오르는 현상이 발생하기도 하며, 이러한 현상은 강상판 교면과 포장체의 부착력을 저감시켜 시공 직후 파손되기도 하는 문제가 발생하기 쉽다. 또한, 상기 매스틱 아스팔트는 제조 및 시공시 반드시 쿠커라는 교반 및 운반 장치가 필요하며 교반 및 운반시간은 보통 1∼2시간으로 많은 시간과 비용을 소모하게 됨으로 비효율적인 문제점이 있다. 또한, 상기 매스틱 아스팔트를 생산하는 국내 아스콘 업체는 아직 많은 편이 아니며 생산 온도가 200℃(통상 사용온도 230 내지 250℃) 이상의 고온으로 대부분의 업체에서는 시설 미비로 생산이 불가능한 실정이다. 따라서 현재의 매스틱 아스팔트의 생산은 국내의 소수의 업체에서 생산하여 먼 거리를 운반하여야하는 문제와 운반거래에 따른 가격의 상승, 에너지의 소비, 오염물질의 발생 등의 문제점을 안고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1498661호, 제10-1513765호, 제10-2100413호 등에서는 소성변형 저항성과 피로균열 저항성, 시공성이 우수하며, 특히 고온에서 우수한 열 안정성을 가지고 있어 강상판 교량, 배수성 포장, 노후 시멘트 콘크리트 도로의 유지보수, 반강성 포장 등의 방수를 목적으로 하는 불투수성 아스팔트 콘크리트 조성물을 개시하였다. 그러나 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 저온균열 저항성이 충분히 우수하지 못한 문제점이 여전히 남아 있는 실정이다.
더욱이, 최근에는 종래의 매스틱 아스팔트를 사용한 불투수 차단층의 두께보다 더욱 얇은 0.5 내지 2cm 두께의 박층형 불투수 차단층을 시공함으로써 비용절감 및 시공의 편리성을 더욱 개선하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 이에 따라 내구성의 저하를 최소화하기 위하여, 충분히 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및 저온 균열 저항성을 갖는 불투수 차단층용 아스팔트 콘크리트 조성물의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현 예는 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및 저온 균열 저항성을 갖는 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예는 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및저온 균열 저항성을 갖는 고등급 아스팔트 바인더; 및 잔골재를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다. 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은 상기 고등급 아스팔트 바인더는 석유계 아스팔트 65 내지 85 중량%; 디이소시아네이트 5 내지 10 중량%; 폴리에테르폴리올 2 내지 5 중량%; 2차 아민 2 내지 5 중량%; 폴리머 개질제 5 내지 10 중량%; 및 가소성 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하고, 상기 석유계 아스팔트는 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 폴리머 개질제는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔단량체(EPDM), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리노르보넨(polynorbonene), 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체(EBA), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리부텐(polybutene), 메타크릴산 에스테르(methacrylic acid ester), 올레핀-무수 말레산 공중합체, 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl Methacrylate), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene-propylene copolymer) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 가소성 첨가제는 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), EMA(Ethylene-Methyl Acetate copolymer), 올레핀 공중합체, C5 석유수지, C9 석유수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 잔골재는 5mm체 통과율이 95~100%, 2.5mm체 통과율이 65~100%, 1.2mm체 통과율이 40~80%, 0.6mm체 통과율이 20~65% 및 0.3mm체 통과율이 7~40%인 세골재를 160~180℃로 가열하여 바이오폴리머 및 탈크와 함께 30초에서 1분 동안 믹싱기에서 드라이(DRI) 믹싱한 것을 사용하여; 공극율이 1% 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 개질제는 상기 폴리머 개질제의 총 중량 대비 그래핀 파우더 0.1 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 그래핀 파우더는 0.1 내지 3 중량% 농도의 산화 그래핀 파우더 100 중량부에 0.1 내지 5 중량부의 환원제를 가한 후 상온에서 반응시켜 부분적으로 환원된 단일 층상의 환원 그래핀을 갖는 그래핀 파우더를 준비함으로써 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현 예는 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법을 제공한다. 상기 박층 불투수 복합포장의 시공방법은, 별도의 플랜트에서 고등급 아스팔트 바인더와 잔골재를 혼합하여, 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 준비하는 단계(S10); 시공면의 평탄화를 진행하고, 시공면의 불순물을 제거하여 시공부를 구비하는 단계(S20); 상기 준비된 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이동식 저장장치에 저장 및 운반한 후, 상기 시공부의 상부에 0.5~2 cm 두께로 포설하여 불투수 차단층을 형성 및 양생하는 단계(S30); 및 상기 시공된 불투수 차단층의 상부에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물을 2.5~6.5cm의 두께로 포설하고 다짐한 후, 양생하는 단계(S40)를 포함한다.
상기 S20 단계 이후, S30 단계 이전에 상기 시공부에 부식방지제의 도포 및 접착제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 0.01 내지 5 중량부, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 10 내지 20 중량부, 석유수지 5 내지 30 중량부, 티오아세트아미드 0.1 내지 5 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 골재 50 내지 2000 중량부 및 채움재 0.01 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은, 아스팔트 바인더의 PG 등급성능이 최고등급인 PG 82-34의 공용성 등급을 나타내었으며, 실제 실험결과 PG94-34로 측정되어 고온 및 저온에서 매우 우수하고, 기존 매스틱 또는 구스계열의 아스팔트 콘크리트 조성물보다 저온물성을 크게 개선시켜 동절기 포장 내구성이 증진된다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 포함한 불투수 차단층은 포장두께가 1~2cm로 기존 구스 아스팔트보다 두께가 감소함에도 불구하고 내구성이 좋고, 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및 저온 균열 저항성을 갖는 효과가 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법은 불투수 차단층의 포장두께가 1~2cm로 박층으로 형성이 가능하고, 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물 상부에 시공되는 아스팔트 혼합물의 포장두께도 2.5~6.5cm 로 기존 아스콘 포장두께보다 얇게 설치함으로써 총 포장두께의 감소에 따른 경제성 향상도 구현함과 동시에, 박층 불투수 복합포장으로 시공된 아스팔트(SMA) 콘크리트층은 침투수를 우수하게 차단하고, 방수가 가능하며, 포트홀을 방지하고, 소음을 저감할 수 있는 효과가 있으므로, 차로, 인도 등의 도로, 교량, 항공기 이착륙장 등을 포장하는 데에 매우 유용하게 적용가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 박층 불투수 차단층의 두께를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 박층 불투수 차단층 상에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물이 포설된 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 박층 불투수 차단층의 두께를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 박층 불투수 차단층 상에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물이 포설된 사진이다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현 예는 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성 및 저온균열 저항성을 갖는 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다. 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은 상기 고등급 아스팔트 바인더는 석유계 아스팔트 65 내지 85 중량%; 디이소시아네이트 5 내지 10 중량%; 폴리에테르폴리올 2 내지 5 중량%; 2차 아민 2 내지 5 중량%; 폴리머 개질제 5 내지 10 중량%; 및 가소성 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하고, 상기 석유계 아스팔트는 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 폴리머 개질제는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔단량체(EPDM), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리노르보넨(polynorbonene), 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체(EBA), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리부텐(polybutene), 메타크릴산 에스테르(methacrylic acid ester), 올레핀-무수 말레산 공중합체, 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl Methacrylate), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene-propylene copolymer) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 가소성 첨가제는 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), EMA(Ethylene-Methyl Acetate copolymer), 올레핀 공중합체, C5 석유수지, C9 석유수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 잔골재는 5mm체 통과율이 95~100%, 2.5mm체 통과율이 65~100%, 1.2mm체 통과율이 40~80%, 0.6mm체 통과율이 20~65% 및 0.3mm체 통과율이 7~40%인 세골재를 160~180℃로 가열하여 바이오폴리머 및 탈크와 함께 30초에서 1분 동안 믹싱기에서 드라이(DRI) 믹싱한 것을 사용하여; 공극율이 1% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은 굵은골재를 사용하지 않고, 잔골재를 사용하여 종래 구스 아스팔트 콘크리트 조성물(포장 두께 3 cm)보다 포장 두께를 감소시킨 것을 특징으로 하며, 상기 굵은골재 미사용으로 발생할 수 있는 소성변형 문제를 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 바인더를 사용함으로써 해결하였다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은 고등급 아스팔트 바인더 10 내지 20 중량%와 잔골재 80 내지 90 중량%를 포함한다. 이때, 상기 고등급 아스팔트 바인더의 함량이 너무 적으면, 고온 및 저온 성능 뿐만 아니라, 불투수성, 휨 추정성, 내후성 및 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 고등급 아스팔트 바인더의 함량이 너무 많으면, 가격 경쟁력이 저하되고, 유동성이 너무 높아져 잔류 응력 및 잔류 변형의 문제가 발생할 여지가 있으며, 양생 시간이 길어져 작업 시간이 지연될 수 있는 문제점이 있다.
상기 고등급 아스팔트 바인더는 석유계 아스팔트 65 내지 85 중량%; 디이소시아네이트 5 내지 10 중량%; 폴리에테르폴리올 2 내지 5 중량%; 2차 아민 2 내지 5 중량%; 폴리머 개질제 5 내지 10 중량%; 및 가소성 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 사용할수 있다.
상기 석유계 아스팔트는 원유의 정제 과정에서 생성된 아스팔트 원료로서, 조성물의 유동성 개선과 더불어 변형에 대한 저항을 증가시킬 수 있는 기능을 한다. 이러한 석유계 아스팔트는 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 석유계 아스팔트는 침입도가 높은 AP-3(침입도 85 내지 100) 또는 AP-5(침입도 60 내지 70)를 바람직하게 사용할 수 있다.
더욱 바람직한 석유계 아스팔트는 침입도가 높은 AP-3(침입도 85 내지 100) 또는 AP-5(침입도 60 내지 70) 석유계 아스팔트 100 중량부에 대하여, 리그닌(pristine lignin) 01 내지 5 중량부, 피리딘 10 내지 20 중량부 및 소디움헥사메타포스페이트 0.5 내지 10 중량부를 혼합 및 개질한 것을 사용하여, 상기 고온 및 저온 성능이 우수한 아스팔트 바인더의 혼화성 뿐만 아니라, 고온 변형에 대한 저항성, 외부 충격에 의한 균열이나 파손에 대한 저항성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 석유계 아스팔트는 고등급 아스팔트 바인더에 대하여, 65 내지 85 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석유계 아스팔트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미흡하거나, 골재에 접착성을 부여하는데 어려움이 있을 수 있는 문제점이 있고, 상기 석유계 아스팔트의 함량이 너무 많은 경우에는 도로 포장시 아스팔트가 흘러내리거나 균열 안정성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 디이소시아네이트, 폴리에테르폴리올, 2차 아민은 아스팔트 콘크리트 조성물의 탄소발생량을 줄여줄 뿐만 아니라, 강성, 신율, 점도 및 밀도 등을 조절하는 역할을 한다. 이때, 상기 디이소시아네이트는 5 내지 10 중량%; 상기 폴리에테르폴리올은 2 내지 5 중량%; 및 상기 2차 아민은 2 내지 5 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 이산화탄소 발생량의 감소 효과 및 물성의 개선 효과가 미미하다.
상기 폴리머 개질제는 고온 및 저온 성능을 매우 개선할 수 있고, 균열 발생을 억제하고, 포트홀을 방지할 뿐 아니라, 결합력을 제공하는 동시에 강도를 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 이러한 상기 폴리머 개질제는 SBR, SBS, SIS, EPDM, polychloroprene, polynorbonene, polyolefin, EBA, SEBS, ABS, rubber, polybutene, 에틸렌 공중합체, methacrylic acid ester, maleic anhydride, 에틸렌 삼원공중합체, Glycidyl Methacrylate, ethylene-propylene copolymer 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
더욱 바람직한 상기 폴리머 개질제는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체(EBA) 및 올레핀-무수 말레산 공중합체를 2: 2: 1: 1의 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 개선 효과 뿐만 아니라, 우수한 소성변형 저항성 및 저온균열 저항성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 폴리머 개질제는 상기 폴리머 개질제의 총 중량 대비 그래핀 파우더 0.1 내지 5 중량%를 더 포함하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라, 아스팔트 바인더의 혼화성 및 분산성을 획기적으로 개선하여, 아스팔트의 노화를 매우 개선할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 그래핀 파우더는 0.1 내지 3 중량% 농도의 산화 그래핀 파우더 100 중량부에 0.1 내지 5 중량부의 환원제를 가한 후 상온에서 반응시켜 부분적으로 환원된 단일 층상의 환원 그래핀을 갖는 그래핀 파우더를 준비함으로써 제조되는 것을 사용할 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 구현 예에 따른 불투수 차단층용 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물이 160 내지 200 ℃의 온도에서 교반 및 혼합될 때, 상기한 효과가 더욱 개선되는 것으로 보인다.
보다 구체적으로 상기 환원제는 알킬 히드라진(hydrazine) 유도체, 아스코르브산(ascorbic acid), 염산(hydrochloric acid), 요오드 산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고; 상기 그래핀 파우더는 0.1 내지 5 중량부의 폴리퍼플루오로술폰산을 더 포함하는 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 폴리머 개질제는 상기 고온 및 저온 성능이 우수한 아스팔트 바인더에 대하여, 5 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머 개질제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리머 개질제의 함량이 너무 많은 경우에는 제조 공정 시간이 증가하고 점도가 높아져 생산에 어려움이 따르며 가격이 상승되어 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 가소성 첨가제는 조성물의 혼화성을 개선하고, 점도를 감소시켜 생산성 및 작업성을 높일 뿐만 아니라, 조성물이 온도변화에 관계없이 강력한 점착성능을 발휘하고, 내열성을 상승시켜 흘러내림을 방지하고, 균열방지, 특히, 저온에서의 균열방지 등의 내후성을 향상시킬 수 있게 하는 효과를 부여할 수 있는 기능을 한다.
이러한 상기 가소성 첨가제는 EVA, EMA, copolymer olefin, C5 석유수지, C9 석유수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
더욱 바람직한 상기 가소성 첨가제는 C5 석유수지, C9 석유수지, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 및 저밀도 폴리프로필렌을 3: 3: 2: 2의 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 개선 효과 뿐만 아니라, 조성물에 강성을 부여하고, 고온 및 저온에서의 공용 성능 증진 효과를 부여할 수 있다.
상기 가소성 첨가제는 상기 고온 및 저온 성능이 우수한 아스팔트 바인더에 대하여, 1 내지 5 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 가소성 첨가제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 가소성 첨가제의 함량이 너무 많은 경우에는 고온에서 제품의 안정성, 강도 등이 현저히 떨어지거나 가격이 상승되어 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 골재는 조성물의 다른 성분들에 의하여 뭉쳐져서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료이며, 화학적으로 안정하다. 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 골재라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 아스팔트 콘크리트를 제조하기 위해 물에 혼합하는 모래, 자갈, 화강암, 석회암, 현무암, 오석, 바잘트, 기타 이와 비슷한 재료 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 또한, 상기 골재는 채움재와 함께 사용하여 상기 골재들 간의 공극을 채워줌으로써 불투수 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 이러한 채움재는 석분, 고로 슬래그 분말, 셀루로즈섬유, 카본블랙, 플라이애쉬, 시멘트, 제강분말 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
더욱 바람직한 상기 골재는 더욱 우수한 불투수성 및 균열저항성을 제공하고, 추후 시공시 박층을 형성하기 위하여, 5mm체 통과율이 95~100%, 2.5mm체 통과율이 65~100%, 1.2mm체 통과율이 40~80%, 0.6mm체 통과율이 20~65% 및 0.3mm체 통과율이 7~40%인 세골재를 160~180℃로 가열하여 바이오폴리머 및 탈크와 함께 30초에서 1분 동안 믹싱기에서 드라이(DRI) 믹싱한 것을 사용할 수 있다.
이러한 골재는 공극율이 1% 이하가 되도록 상기 고등급 아스팔트 바인더와 혼합하여 사용함으로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
이러한 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은 추후 시공시 도 3에 나타낸 바와 같이, 0.5 내지 2cm 두께의 박층으로 불투수 차단층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현 예는 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법을 나타낸 도면이고, 도 2는 상기 시공방법에 의해 형성된 박층 불투수 차단층을 포함하는 복합포장의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 박층 불투수 복합포장의 시공방법은,
별도의 플랜트에서 고등급 아스팔트 바인더와 잔골재를 혼합하여, 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 준비하는 단계(S10);
시공면의 평탄화를 진행하고, 시공면의 불순물을 제거하여 시공부를 구비하는 단계(S20);
상기 준비된 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이동식 저장장치에 저장 및 운반한 후, 상기 시공부의 상부에 0.5~2 cm 두께로 포설하여 불투수 차단층을 형성 및 양생하는 단계(S30); 및
상기 시공된 불투수 차단층의 상부에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물을 2.5~6.5cm의 두께로 포설하고 다짐한 후, 양생하는 단계(S40)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 박층 불투수 복합포장의 시공방법을 단계별로 상세하게 설명한다.
먼저, S10 단계는 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 준비하는 단계이다.
본 발명은 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은 고등급 아스팔트 바인더와 잔골재를 각각 별도의 플랜트에서 제조하여 혼합함으로써 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 제조할 수 있다.
구체적인 고등급 아스팔트 바인더와 잔골재의 조성 및 함량은 전술한 바와 같으므로, 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, S20 단계는 시공면의 평탄화를 진행하고, 시공면의 불순물을 제거하여 시공부를 구비하는 단계이다.
상기 시공면의 평탄화 및 불순물 제거 방법은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법으로 수행될 수 있다.
구체적으로, 시공면의 평탄화 작업은 시공면에 손상된 부분에 대한 보수, 시공면에 형성된 크랙의 메움, 시공면 상부로 노출된 자재의 제거 등을 포함한다.
또한, 시공면의 불순물을 제거하는 작업은 시공면에 존재하는 먼지, 기름 등과 같은 불순물의 제거를 의미한다. 또한, 이 불순물 제거 작업은 블래스팅(Blasting) 처리를 포함하여, 도막, 녹, 기타 유해물의 제거과정을 포함할 수 있다.
블래스팅 처리 후 제청도는 ASTM D610 표준 도적청이 3% 이하가 되는 것이 바람직하다.
이러한 시공부를 구비하는 단계 이후에는 부식방지제의 도포 및 접착제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 부식방지제는 부식 방지 효과를 위해 아연 분말을 포함할 수 있고, 부착력이 뛰어난 MMA(Methyl Methacrylate) 아연 프라이머를 더 포함하는 것이 바람직하다. MMA 아연 프라이머는 경화제(BPO)를 포함하고 있어, 급속 경화가 가능하고 경화시간을 조절할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
또한 부식방지제의 도포량은 시공부의 상태에 따라 달리 할 수 있으나, 바람직하게는 0.4kg/m2 이상이 되는 것이 바람직하며, 0.5mm 내외의 두께로 시공부 상부면 전체에 골고루 도포되는 것이 바람직하다.
상기 부식방지제의 도포는 스프레이, 롤러 등 다양한 장비가 활용될 수 있고, 시공부의 평탄도가 일정하지 않아 부식방지제가 한 곳으로 고이는 경우, 고여 있는 부식방지제를 제거하거나 펼쳐주는 작업을 추가로 진행해야 한다.
나아가 부식방지제의 도포는 1회 시공되는 것이 바람직하고, 상온 하에서 진행되는 것이 바람직하며, 이물질에 의한 바닥의 오염을 막기 위하여 차량 등의 통행이 최소화되는 것이 바람직하다.
그리고 부식방지제가 도포된 후에는 적절한 양생 시간을 갖는 것이 바람직하고, 이러한 부식방지제의 양생 시간은 기후 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 일 예로, 부식방지제를 도포하여 형성된 부식방지부 층의 표면 온도가 20℃인 경우 1시간, 5℃인 경우 2시간 정도를 기준으로 할 수 있다.
또한, 상기 시공부의 콘크리트와 이후 포설될 불투수 차단층 상이에 접착력을 향상시키기 위하여 상기 접착제로서 속경성 아스팔트 유제를 도포할 수 있다.
상기 접착제의 도포량은 0.15 ~ 0.3/m2 씩 총 2회로 나누어 도포되는 것이 바람직하다. 이에 따라 접착제의 총 도포량은 0.3 ~ 0.6ℓ/m2 가 될 수 있다.
상기 접착제가 도포된 후, 역시 적절한 양생 시간을 갖는 것이 바람직한데, 1회 만에 접착제의 도포를 완료하는 경우 약 1시간의 양생 시간을 가질 수 있고, 2회로 나누어 접착제를 도포하는 경우 1차 도포 후 약 1시간을 양생 시간을 가진 뒤 2차 도포가 진행되는 것이 바람직하다.
다음으로, S30 단계는 상기 준비된 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이동식 저장장치에 저장 및 운반한 후, 상기 시공부의 상부에 0.5~2 cm 두께로 포설하여 불투수 차단층을 형성 및 양생하는 단계이다.
상기 이동식 저장장치는 160 내지 220 ℃의 온도에서 상기 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 저장 및 운반하는 것일 수 있다.
상기 이동식 저장장치를 통해 운반된, 본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 시공부의 상부에 포설함으로써 불투수 차단층을 형성할 수 있다.
이때, 상기 불투수 차단층은 도 3에 나타낸 바와 같이, 0.5~2 cm 두께의 박층으로 형성가능하므로 경제성이 증진되며, 내구성이 좋고, 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및 저온 균열 저항성을 갖는 불투수 차단층을 형성할 수 있다.
다음으로, S40 단계는 상기 시공된 불투수 차단층의 상부에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물을 2.5~6.5cm의 두께로 포설하고 다짐한 후, 양생하는 단계이다.
상기 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 보다 바람직하기로는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 001 내지 5 중량부, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 10 내지 20 중량부, 석유수지 5 내지 30 중량부, 티오아세트아미드 0.1 내지 5 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 골재 50 내지 2000 중량부 및 채움재 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
상기 쇄석 매스틱 아스팔트(SAM) 조성물은 상기 시공된 불투수 차단층의 상부에 포설되고, 상기 포설된 쇄석 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 다짐하여 공극율이 2 내지 3%인 표층을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 박층 불투수 차단층 상에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물이 포설된 사진이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물의 포장두께도 2.5~6.5cm 로 기존 아스콘 포장두께보다 얇게 설치함으로써 총 포장두께의 감소에 따른 경제성 향상도 구현할 수 있다.
상기 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물이 포설된 후에는 적절한 양생 시간을 갖는 것이 바람직하고, 이러한 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물의 양생 시간은 기후 등을 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물은, 아스팔트 바인더의 PG 등급성능이 최고등급인 PG 82-34의 공용성 등급을 나타내었으며, 실제 실험결과 PG94-34로 측정되어 고온 및 저온에서 매우 우수하고, 기존 매스틱 또는 구스계열의 아스팔트 콘크리트 조성물보다 저온물성을 크게 개선시켜 동절기 포장 내구성이 증진된다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 포함한 불투수 차단층은 포장두께가 1~2cm로 기존 구스 아스팔트보다 두께가 감소함에도 불구하고 내구성이 좋고, 우수한 소성변형 저항성, 피로균열 저항성, 고온 및 저온 균열 저항성을 갖는 효과가 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법은 불투수 차단층의 포장두께가 1~2cm로 박층으로 형성이 가능하고, 샌드매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물 상부에 시공되는 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물의 포장두께도 2.5~6.5cm 로 기존 아스콘 포장두께보다 얇게 설치함으로써 총 포장두께의 감소에 따른 경제성 향상도 구현함과 동시에, 박층 불투수 복합포장으로 시공된, 도 2에 나타낸 SMA/박층 샌트매스틱 아스팔트 불투수 차단층/콘크리트의 복합포장은 침투수를 우수하게 차단하고 방수가 가능하며, 포트홀을 방지하고, 소음을 저감할 수 있는 효과가 있으므로, 차로, 인도 등의 도로, 교량, 항공기 이착륙장 등을 포장하는 데에 매우 유용하게 적용가능한 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<실시예 1>
약 200 ℃의 온도에서 고등급 아스팔트 바인더 15 중량%와 골재 85 중량%를 혼합하여, 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 고등급 아스팔트 바인더는 석유계 아스팔트 70 중량%, 디이소시아네이트 8 중량%, 폴리에테르폴리올 2중량%, 2차 아민 5 중량%, 폴리머 개질제 10 중량%, 가소성 첨가제 5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 석유계 아스팔트는 침입도 70의 스트레이트 아스팔트를 사용하였고; 상기 2차 아민은 벤질디메틸아민(BDMA)을 사용하였고; 상기 폴리머 개질제는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체를 3: 7의 중량비율로 혼합한 것을 사용하였고, 이때, 상기 폴리머 개질제는 상기 폴리머 개질제의 총 중량 대비 그래핀 파우더 0.5 중량%를 더 포함하는 것을 사용하였고; 상기 가소성 첨가제는 C5 석유수지 및 C9 석유수지를 1: 1의 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 골재는 5mm체 통과율이 95~100%, 2.5mm체 통과율이 65~100%, 1.2mm체 통과율이 40~80%, 0.6mm체 통과율이 20~65% 및 0.3mm체 통과율이 7~40%인 세골재를 160~180℃로 가열하여 바이오폴리머 및 탈크와 함께 30초에서 1분 동안 믹싱기에서 드라이(DRI) 믹싱한 것을 사용하였다.
<비교예 1>
약 200 ℃의 온도에서 아스팔트 바인더 15 중량%와 골재 85 중량%를 혼합하여, 비교용 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 아스팔트 바인더는 국내에서 개질 아스팔트 포장에 가장 많이 사용하는 아스팔트 바인더(PG76-22)를 혼합하여 사용하였다.
상기 골재는 5mm의 체에서 80 내지 100 중량% 통과, 25mm의 체에서 65 내지 100 중량% 통과, 12mm의 체에서 40 내지 80 중량% 통과, 0.6mm의 체에서 20 내지 65 중량% 통과, 0.3mm의 체에서 7 내지 40 중량% 통과, 0.15mm의 체에서 2 내지 20 중량% 통과, 0.08mm의 체에서 0 내지 10 중량% 통과하여 선별되는 잔골재와, 0.6mm의 체에서 100 중량% 통과, 0.3mm의 체에서 95 내지 100 중량% 통과, 0.15mm의 체에서 90 내지 100 중량% 통과, 0.08mm의 체에서 70 내지 100 중량% 통과하여 선별되는 채움재를 혼합한 것을 사용하였다.
<시험예 1: 고등급 아스팔트 바인더의 평가>
소성변형 특성 시험결과
DSR 시험은 아스팔트 바인더의 고온 공용 특성인 소성변형 저항성을 평가하기 위하여 일반적으로 사용된다. KS F 2393에 규정된 PG 64-22 아스팔트 바인더의 G＊/sin δ 값은 노화를 거치지 않은 원아스팔트의 경우 시험온도(PG 64의 경우 64℃)에서 1.0 kPa 이상이어야 한다.
이에, 본 발명의 실시예 1의 고등급 아스팔트 바인더와 국내에서 일반 개질아스팔트로 가장 많이 사용하는 PG76-22아스팔트 바인더에 대하여, AASHTO T 315 방법에 따라 DSR 시험이 수행되었으며, 시험 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
| 원아스팔트 동적전단(kPa) | 기준 | 76℃ | 82℃ | 94℃ |
| 일반 개질아스팔트(PG76-22) | 1.0 kPa 이상 | 2.2 | 0.8 | - |
| 실시예 1(PG82-34) | 15.5 | 9.88 | 3.83 |
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 아스팔트 바인더는 76℃ 및 82℃의 온도에서 모두 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 바인더(PG82-34)는 일반 개질아스팔트 바인더(PG76-22)와 비교하여, 매우 높은 G*/sin δ 값을 나타내었으며, 심지어 94℃에서도 3.83 kPa를 나타내어, 소성변형 저항성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
피로균열 특성 시험결과
복합 전단 계수 G*와 위상각 sin (δ)의 곱은 아스팔트 포장의 피로를 제어하기 위해서 Super pave 아스팔트 바인더 규정에 사용된다. 높은 G*sin δ 값은 피로균열 저항성 측면에서 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
이에, 본 발명의 실시예 1의 고등급 아스팔트 바인더와 국내에서 일반 개질아스팔트로 가장 많이 사용하는 PG76-22아스팔트 바인더에 대하여, RTFO 및 PAV를 사용하여 고온 및 상온에서 단기 및 장기 노화시킨 후, 상기 노화된 아스팔트 바인더의 G*sin δ 값을 RTFO 노화인 경우에는 82℃ 및 94℃에서, PAV 노화인 경우에는 28℃ 및 34℃에서 각각 DSR을 사용하여 측정하였다. 시험결과는 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.
| RTFO 노화 후 동적전단 (kPa) | 기준 | 82℃ | 94℃ | |
| 일반 개질아스팔트(PG76-22) | 2.2 kPa 이상 | - | - | |
| 실시예 1(PG82-34) | 9.06 | 3.35 | ||
| PAV 노화 후 동적전단 (kPa) | 기준 | 28℃ | 34℃ |
| 일반 개질아스팔트(PG76-22) | 5,000 kPa이하 | 2954 | 2475 |
| 실시예 1(PG82-34) | 271 | 181 |
상기 표 2 및 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 바인더는 고온 및 저온에서 노화시에도 모두 일반개질아스팔트 바인더(PG76-22)와 비교하여, 피로균열 저항성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
저온균열 특성 시험결과
BBR 시험은 아스팔트 바인더의 저온균열 저항특성을 평가하기 위하여 일반적으로 사용된다. KS F 2393에 규정된 PG 64-22 아스팔트 바인더의 강성(Stiffness) 값은 RTFO와 PAV 노화 후 시험온도(PG 64-22의 경우 -12℃)에서 300 MPa 이하이고, m-value는 0.3 이상이어야 한다.
이에, 본 발명의 실시예 1의 고등급 아스팔트 바인더에 대하여 AASHTO T 313에 따라 BBR 시험이 수행되었으며, 시험결과는 하기 표 4에 나타내었다.
| 구분 | 기준 | -24℃ |
| PAV 노화 후 휨 크리프 강성(S) | 300 MPa 이하 | 27.95 |
| PAV 노화 후 휨 크리프 기울기(m) | 0.3 이상 | 0.349 |
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 바인더는 -24℃의 저온에서도 균열저항성이 매우 우수한 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 바인더는 매우 우수한 소성변형 특성, 피로균열 특성 및 저온균열 특성을 나타냄으로써 아스팔트 콘크리트 조성물에 유용하게 사용될 수 있다.
<시험예 2: 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물의 평가>
저온 휨 시험결과
본 발명의 실시예 1의 고등급 아스팔트 바인더를 포함하는 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물에 대하여 저온 휨 시험이 수행되었다.
구체적으로, 상기 실시예 1의 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 1 cm 두께로 포설하여 형성된 불투수 차단층에 KS F 2395:2014에 따라 -10℃에서 대하여 저온 휨 시험을 수행하였으며, 시험결과는 하기 표 5에 나타내었다.
| 시험 종목 | 검사 종목 | 시험, 검사 방법 | 시험, 검사 결과 |
| 휨 시험 (-10℃) |
파단시 휨강도[σ] | KS F 2395:2014 | 12.49[N/mm2] |
| 파단시 변형률[ε] | 1.36×10-2 |
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 불투수 차단층은 1 cm 두께의 박층임에도 불구하고 -10℃의 저온에서도 균열저항성이 매우 우수한 것을 확인하였다.
<시험예 3 : 본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용하여 시공된 불투수 차단층을 포함하는 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트의 평가>
소성변형 저항성 평가
본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 포함하는 불투수 차단층의 소성변형 저항성능을 평가하고자 60 ℃에서 휠트래킹 시험을 수행하여, 동적안정도를 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 시험체로는 실시예 1에 따른 고등급 아스팔트 바인더를 이용한 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 사용하여, 불투수 차단층을 1 cm 두께로 형성하였고, 불투수 차단층의 상부에는 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 층을 4 cm 두께로 형성함으로써, 최종 두께가 5 cm가 되도록 한 복합포장을 사용하였다.
| 시험 종목 | 검사 종목 | 시험, 검사 방법 | 시험, 검사 결과 |
| 휠 트레킹 (60℃) |
동적안정도[DS] | KS F 2374:2017 | 2872.6 [회/mm] |
상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 불투수 차단층은 1 cm 두께의 박층임에도 불구하고 소성변형 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
하부 콘크리트포장과 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물의 접착성능 평가
본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 포함하는 불투수 차단층에 있어서, 하부 콘크리트포장과 불투수 차단층의 접착성능을 평가하기 위하여 KS F 4931:2017에 따라 다양한 접착 성능 시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
| 연번 | 시험, 검사종목 | 단위 | 시험,검사방법 | 시험,검사결과 | ||
| 1 | 전단접착성능 | 전단 접착 강도 | -10℃ | MPa | KS F 4931:2017 | 2.25 |
| 23℃ | MPa | 0.34 | ||||
| 전단 접착 변형율 | -10℃ | % | 0.7 | |||
| 23℃ | % | 1.2 | ||||
| 2 | 인장 접착 강도 | -10℃ | MPa | 1.95 | ||
| 23℃ | MPa | 1.29 | ||||
| 3 | 수침 7일 후의 인장 접착 강도 | 23℃ | MPa | 0.98 | ||
| 4 | 수침 7일 후의 인장 접착 성능 | 23℃ | % | 76.4 | ||
| 5 | 내투수성 | - | 투수되지 않음 | |||
상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물로 형성된 불투수 차단층은 하부 콘크리트포장과 접착력이 우수하며, 내투수성을 나타냄을 확인하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (6)
- 고등급 아스팔트 바인더 10 내지 20 중량%와 잔골재 80 내지 90 중량%를 포함하고;
상기 고등급 아스팔트 바인더는 석유계 아스팔트 50 내지 60 중량%; 디이소시아네이트 5 내지 10 중량%; 폴리에테르폴리올 2 내지 5 중량%; 2차 아민 2 내지 5 중량%; 폴리머 개질제 5 내지 10 중량%; 및 가소성 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하고,
상기 석유계 아스팔트는 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고,
상기 폴리머 개질제는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔단량체(EPDM), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리노르보넨(polynorbonene), 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체(EBA), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리부텐(polybutene), 메타크릴산 에스테르(methacrylic acid ester), 올레핀-무수 말레산 공중합체, 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl Methacrylate), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene-propylene copolymer) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고,
상기 가소성 첨가제는 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), EMA(Ethylene-Methyl Acetate copolymer), 올레핀 공중합체, C5 석유수지, C9 석유수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고,
상기 잔골재는 5mm체 통과율이 95~100%, 2.5mm체 통과율이 65~100%, 1.2mm체 통과율이 40~80%, 0.6mm체 통과율이 20~65% 및 0.3mm체 통과율이 7~40%인 세골재를 160~180℃로 가열하여 바이오폴리머 및 탈크와 함께 30초에서 1분 동안 믹싱기에서 드라이(DRI) 믹싱한 것을 사용하여;
공극율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리머 개질제는 상기 폴리머 개질제의 총 중량 대비 그래핀 파우더 0.1 내지 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 그래핀 파우더는 0.1 내지 3 중량% 농도의 산화 그래핀 파우더 100 중량부에 0.1 내지 5 중량부의 환원제를 가한 후 상온에서 반응시켜 부분적으로 환원된 단일 층상의 환원 그래핀을 갖는 그래핀 파우더를 준비함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 박층 포장용 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 선택되는 어느 한 항에 따른 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용한 박층 불투수 복합포장의 시공방법이되,
별도의 플랜트에서 고등급 아스팔트 바인더와 잔골재를 혼합하여, 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 준비하는 단계(S10);
시공면의 평탄화를 진행하고, 시공면의 불순물을 제거하여 시공부를 구비하는 단계(S20);
상기 준비된 샌드 매스틱 아스팔트 콘크리트 조성물을 이동식 저장장치에 저장 및 운반한 후, 상기 시공부의 상부에 0.5~2 cm 두께로 포설하여 불투수 차단층을 형성 및 양생하는 단계(S30); 및
상기 시공된 불투수 차단층의 상부에 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물을 2.5~6.5cm의 두께로 포설하고 다짐한 후, 양생하는 단계(S40)를 포함하는
박층 불투수 복합포장의 시공방법. - 제4항에 있어서,
S20 단계 이후, S30 단계 이전에 상기 시공부에 부식방지제의 도포 및 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 불투수 복합포장의 시공방법. - 제4항에 있어서,
상기 쇄석 매스틱 아스팔트(SMA) 콘크리트 조성물은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 0.01 내지 5 중량부, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 10 내지 20 중량부, 석유수지 5 내지 30 중량부, 티오아세트아미드 0.1 내지 5 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 골재 50 내지 2000 중량부 및 채움재 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 불투수 복합포장의 시공방법.
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-
2022
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