KR102486361B1 - 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물 - Google Patents
아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물이 개시된다. 본 발명의 일 구현예는, 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 30 내지 65 중량%, 석유 수지 15 내지 22 중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 2 내지 10 중량%, 아로마틱 오일 3 내지 10 중량%, 저점도 화이트 오일 5 내지 15중량%, 마이크로 화이버 파우더 5 내지 10중량%, 천연 아스팔트 2 내지 3 중량%, 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP) 0.1 내지 2 중량%, 산화방지제 0.2 내지 2 중량%, 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA) 0.2 내지 2 중량% 및 활제 0.1 내지 0.5 중량%를 포함하는, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제공한다.
Description
본 발명은 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
도로포장에 널리 이용되는 포장재료인 아스팔트 콘크리트, 즉, 아스콘은 아스팔트 시멘트와 골재와의 혼합물로서, 이들을 가열하여 제조되는 것이기 때문에 가열 아스팔트 혼합물(hot mix asphalt)이라고도 불리운다. 또한, 상기 아스팔트 시멘트는 골재들을 결합하는 역할을 하기 때문에 아스팔트 바인더(asphalt binder)라고도 불리운다.
일반적으로, 아스팔트 콘크리트는 아스팔트 바인더에 개질제를 첨가하여 그 물성을 개선시킬 수 있는데, 이러한 개질제는 아스팔트 콘크리트의 성상에 해로움을 주지 않는 범위 내에서 아스팔트 콘크리트의 강성을 증가시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 아스팔트 콘크리트의 강성도를 증가시켜 점탄성 거동을 감소시킴으로써, 아스팔트 콘크리트의 영구 소성변형을 감소시킬 수 있다.
그러나, 아스팔트 콘크리트의 고온 강성도를 높이다 보면 저온에 대한 균열에는 매우 취약해질 수 있다. 예컨대, 고온 강성도를 높인 아스팔트 콘크리트로 포장된 도로의 경우, 시공 후 동절기 한철을 지내고 나면 저온 균열에 대한 저항력이 역부족 함은 물론 염화칼슘 등과 같은 염화물에 의한 산화, 표면 박리, 포트 홀(pot hole), 균열 등이 눈에 띄게 증가하여 도로의 수명이 단축되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기본 아스팔트 바인더의 사용량과 개질제의 사용량을 동시에 향상시키는 방법을 사용하고 있으나, 이에 따른 아스팔트 콘크리트의 흐름손실이 발생하게 됨에 따라 추가로 셀룰로오스 화이버 등 식물성 첨가제를 첨가하는 방식으로 흐름손실을 억제하고 있다.
본 발명의 일 구현예는, 아스팔트 콘크리트의 흐름손실을 억제시키면서 고온과 저온 모두에서 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性)을 높이며, 골재와 혼합되어 하나의 표층을 형성하게 됨으로써, 아스팔트의 사용량을 줄이고 흐름을 억제하는 셀룰로오스 화이버 없이 소성변형 억제, 전단 저항성 증대, 탄성회복율 증대, 염화물에 대한 저항성 증대, 골재 박리 방지 등으로, 포장층의 장기 공용수명을 늘려줄 수 있는 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 구현예는, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 30 내지 65 중량%, 석유 수지 15 내지 22 중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 2 내지 10 중량%, 아로마틱 오일 3 내지 10 중량%, 저점도 화이트 오일 5 내지 15중량%, 마이크로 화이버 파우더 5 내지 10중량%, 천연 아스팔트 2 내지 3 중량%, 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP) 0.1 내지 2 중량%, 산화방지제 0.2 내지 2 중량%, 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA) 0.2 내지 2 중량% 및 활제 0.1 내지 0.5 중량%를 포함한다.
이 때, 천연 아스팔트는 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제 및 아민계 산화방지제 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 활제는 지방산 에스테르계 활제, 금속염계 활제, 카르복실산계 활제, 탄화수소계 활제, 지방산 아마이드계 활제, 몬탄계 왁스 및 올레핀계 왁스 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물은 석유 아스팔트 100 중량부와, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 3 내지 20 중량부가 혼합된 개질 및 저소음 아스팔트 4 내지 7 중량%. 골재 80 내지 90 중량% 및 채움재 3 내지 10 중량%를 포함한다.
이 때, 상기 석유 아스팔트는 스트레이트 아스팔트 및 블로운 아스팔트 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 골재는 19㎜, 13㎜, 10㎜ 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 40 내지 90 중량%와, 6㎜ 이하인 잔골재 0초과 및 58 중량% 이하, 그리고 0.3㎜ 이하인 채움재 2 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 아스팔트 콘크리트의 흐름손실을 억제시키면서 고온과 저온 모두에서 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性)을 높이며, 골재와 혼합되어 하나의 표층을 형성하게 됨으로써, 아스팔트의 사용량을 줄이고 흐름을 억제하는 셀룰로오스 화이버 없이 소성변형 억제, 전단 저항성 증대, 탄성회복율 증대, 염화물에 대한 저항성 증대, 골재 박리 방지 등으로, 포장층의 장기 공용수명을 늘려줄 수 있는 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 3은 본 발명의 일 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 4는 본 발명의 다른 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(1)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(2)이다.
도 7은 본 발명의 일 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(1)이다.
도 8은 본 발명의 일 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(2)이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 3은 본 발명의 일 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 4는 본 발명의 다른 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(1)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(2)이다.
도 7은 본 발명의 일 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(1)이다.
도 8은 본 발명의 일 비교예에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 공인 물성 평가 성적서(2)이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는 바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
본 발명은 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 아스팔트 콘크리트의 흐름손실을 억제시키면서 고온과 저온 모두에서 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性)을 높이며, 골재와 혼합되어 하나의 표층을 형성하게 됨으로써, 아스팔트의 사용량을 줄이고 흐름을 억제하는 셀룰로오스 화이버 없이 소성변형 억제, 전단 저항성 증대, 탄성회복율 증대, 염화물에 대한 저항성 증대, 골재 박리 방지 등으로, 포장층의 장기 공용수명을 늘려줄 수 있는 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 및 이를 포함하는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는, 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체와, 석유 수지와, 탄산칼슘(CaCO3)과, 아로마틱 오일과, 저점도 화이트 오일과, 마이크로 화이버 파우더와, 천연 아스팔트와, 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP)와, 산화방지제와, 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA), 그리고 활제를 포함한다.
먼저, 본 발명의 일 구현예에서 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체는 결정성의 스티렌 부분이 비결정성 부타디엔 영역에 이어져 이상(biphasic) 구조로 되어 있으며, 전체적으로는 망(network) 구조를 이룬다.
이러한 스티렌-부타디엔-스티렌은 열과 전단력에 의해 아스팔트와 섞일 때, 부타디엔 부분이 아스팔트의 말텐에 의해 팽윤되고, 개질된 아스팔트가 냉각되어도 망 구조를 유지할 수 있으며, 이들의 특성이 아스팔트 콘크리트에 그대로 전가되어 탄성 회복력과 영구변형 저항성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 구현예에서 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체는 30~65중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 40~60중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체가 상기의 중량비로 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제에 포함되는 경우, 높은 공용온도에서 점도와 탄성이 증가하여 고온에서 소성변형에 대한 저항성이 큰 혼합물이 되며, 낮은 공용온도에서 유연성이 증가하여 저온 균열에 저항할 수 있는 강성을 가지는 혼합물이 될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 석유 수지는 전술한 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 타 물질 간의 가공 향상성, 결합력, 경도 등을 높여주며, 내수성을 향상시키기 위한 구성이다.
또한, 아스팔트 콘크리트의 점성과 연성을 향상시키며, 중분자 및 고분자량의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 결합하여 분자 사이의 인력을 향상시킴으로써 강도를 증진시키고, 섞임과 내열성을 증진시키는 역할을 하기 위한 구성이다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 석유 수지는 15~22중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 18~20중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 탄산칼슘(CaCO3)은 가소제로서 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제의 용해성을 향상시키며, 아스팔트 콘크리트의 골재 피복 두께와 강도를 증진시킬 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 탄산칼슘은 2~10중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 5~10중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 아로마틱 오일은 아스팔트 콘크리트의 고온 물성의 저하 없이 저온 물성을 개선시키기 위하여 사용된다.
이 때, 아로마틱 오일은 고점도 물질로서, 고무 분자와의 사용성이 우수하고 아스팔트 콘크리트의 저온 성능을 향상시키는 이점이 있으나, 고온에서는 반대로 점도가 낮아 고온 성능을 낮추는 단점이 있으므로 고온 성능을 향상시키기 위하여 3~10중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 5~10중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 저점도 화이트 오일은 전술한 아로마틱 오일 및 후술되는 마이크로 화이버 파우더와 조기 혼합조성을 이루며, 특히, 마이크로 화이버 파우더의 극성을 소수성으로 변경시키고, 고온 특성이 우수한 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 타 물질 간의 가공 향상성과 결합력을 증진시키는 역할을 한다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 저점도 화이트 오일은 5~15중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 5~10중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 마이크로 화이버 파우더는 친수성으로서, 오일의 흐름을 방지하고 아스팔트 콘크리트와 혼합 시 골재 피복 두께를 향상시키나, 극성이 서로 달라 화학적 결합이 어렵기 때문에 극성을 풀어주는 저점도 화이트 오일과 조기 혼합조성을 이루어 사용될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에서 마이크로 화이버 파우더는 5~10중량% 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 천연 아스팔트는 일반적으로 사용되는 석유 아스팔트 대비 점착성이 매우 높고, 경화 시 경도가 높아 교통하중에 대한 저항성과 소성변형에 대한 저항성이 높일 수 있다.
이 때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 천연 아스팔트는 2~3중량% 포함되는 것이 바람직하다.
여기에서, 천연 아스팔트는 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP) 및 산화방지제는 서로 결합하여 탄성을 증진시킴은 물론, 실온에서 산, 알칼리, 산화제에 안정하고, 산성비, 염화칼슘 등 외부 염화물에 대한 아스팔트 콘크리트의 변형을 억제시키는 역할을 수행하게 된다.
이 때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP)는 0.1~2중량% 포함되는 것이 바람직하며, 산화방지제는 0.2~2중량% 포함되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP)는 0.5~1중량% 포함되는 것이 보다 바람직하며, 산화방지제는 1~2중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
예컨대, 본 발명의 일 구현예에서 산화방지제는 페놀계 산화방지제 및 아민계 산화방지제 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA)는 내한성이 우수하여 저온에서의 균열 저항성을 향상시키는 역할을 한다.
이 때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA)는 0.2~2중량% 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 0.5~1중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에서 활제는 저장안정성 향상은 물론. 외부환경에서 개질 첨가제 간의 별도 응집, 변형, 변색을 억제하여 개질 아스팔트와 개질 첨가제의 유통기한을 증대시키는 역할을 한다.
이 때, 상기와 같은 효과를 수득하기 위하여 본 발명의 일 구현예에서 활제는 0.1~0.5중량% 포함되는 것이 바람직하다.
예컨대, 본 발명의 일 구현예에서 활제는 지방산 에스테르계 활제, 금속염계 활제, 카르복실산계 활제, 탄화수소계 활제, 지방산 아마이드계 활제, 몬탄계 왁스 및 올레핀계 왁스 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 혼합 조성을 이루는 본 발명의 일 구현예에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제는 아스팔트 콘크리트의 흐름손실을 억제시키면서 고온과 저온 모두에서 아스팔트 콘크리트의 내후성(耐候性)을 높일 수 있게 된다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물은, 석유 아스팔트와 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제가 혼합된 개질 및 저소음 아스팔트, 골재 및 채움재를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에서 개질 및 저소음 아스팔트는 석유 아스팔트 100 중량부와, 상기 석유 아스팔트 100 중량부에 대하여 전술한 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제가 3~20중량부 혼합되어 제조된 것으로서, 이와 같이 제조된 개질 및 저소음 아스팔트는 고온에서의 변형과 저온에서의 균열에 대한 저항성이 매우 우수하고, 골재와 골재 간의 부착력을 극대화시킬 수 있다. 또한, 탄성이 매우 우수하여 공극률을 갖고 있는 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트에 사용될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 다른 구현예에서 개질 및 저소음 아스팔트는 4~7중량% 포함되는 것이 바람직하며, 5~6중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.
여기에서, 석유 아스팔트는 스트레이트 아스팔트 및 블로운 아스팔트 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 구현예에서 골재는 80~90 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
이 때, 골재는 19㎜, 13㎜, 10㎜ 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 40~90 중량%와, 6㎜ 이하인 잔골재 0초과 및 58 중량% 이하, 그리고 0.3㎜ 이하인 채움재 2~8 중량%가 혼합 조성을 이루는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예에서 채움재는 3~10 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
이 때, 채움재는 전술한 골재들과 함께 혼합 조성을 이루는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 다른 구현예에 따른 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물을 활용한 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트는 고 내구성의 개질 및 저소음 아스팔트가 골재와 혼합되어 하나의 표층을 형성함으로써, 아스팔트의 사용량을 줄이고 흐름을 억제하는 셀룰로오스 화이버 없이 소성변형 억제, 전단 저항성 증대, 탄성회복율 증대, 염화물에 대한 저항성 증대, 골재 박리 방지 등으로, 포장층의 장기 공용수명을 늘려주는 효과를 발현할 수 있게 된다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1~3 및 비교예 1
*
아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제의 제조
스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 50g, 석유 수지 20g, 탄산칼슘 7g, 아로마틱 오일 5g, 저점도 화이트 오일 10g, 마이크로 화이버 파우더 7g, 천연 아스팔트 3g, 다이옥틸프탈레이트 1g, 산화방지제 1g, 다이옥틸아디페이트 1g 및 활제 0.5g을 슈퍼믹서에서 1차 혼합한 후, 압출기에 넣어 용융 혼합하였다. 이후, 압출기를 통해 스트랜드(strand)로 토출한 다음, 냉각수를 통과하여 냉각된 스트랜드를 커터로 절단하여 지름 2~3㎜ 정도의 펠릿(pellet) 형태의 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 제조하였다.
→ 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체: 스티렌 함량이 32중량%, 중량평균분자량이 180,000g/mol, 비닐 함량 36중량%인 고무 형태의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체
*
개질 아스팔트 바인더의 제조
석유 아스팔트와 앞서 제조된 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제를 아래 [표 1]과 같이 첨가하여 각각 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따른 개질 아스팔트 바인더를 제조하였다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 석유 아스팔트 | 4.8 | 4.8 | 4.8 | 4.8 |
| 개질 첨가제 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| 섬유 첨가제 | 0.0 | 0.5 | 0.0 | 0.5 |
실험예
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 결과는 아래 [표 2] 및 [표 3]과 같으며, 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트의 물성 평가 성적서는 도 1 내지 도 8과 같다.
| 구 분 | 단위 | 품질기준 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 흐름손실률 | % | 0.3이하 | 0.03 | 0.02 | 0.66 | 0.16 |
| 공극률 | % | 16 이상 | 21.1 | 21.0 | 20.9 | 20.7 |
| 실내투수계수 | cm/sec | 0.05 이상 | 0.16 | 0.15 | 0.15 | 0.12 |
| 상온 칸타브로 손실률 | % | 20 이하 | 2.5 | 5.9 | 12.5 | 8.6 |
| 저온 칸타브로 손실률 | % | 30 이하 | 14.0 | 16.3 | 32.2 | 22.6 |
| 동적안정도 | 회/mm | 3,000 이상 | 7,235 | 6,367 | 2,456 | 4,720 |
| 인장강도비 | - | 0.85 이상 | 0.93 | 0.91 | 0.78 | 0.85 |
| 구 분 | 단위 | 품질기준 | 실시예 1 | 비교예 1 |
| 연화점 | ℃ | 80 이상 | 82.5 | 80 |
| 신도(15℃) | cm | 50 이상 | 62 | 70 |
| 공용성등급(Performance Grade) | - | PG82-22 이상 | PG82-22 | PG82-22 |
| G*/sin at 82℃ (Original) | kPa | 1.0 이상 | 2.88 | 1.08 |
| G*/sin at 82℃ (after RTFO) | kPa | 2.2 이상 | 4.64 | 6.40 |
| G*/sin at 82℃ (after PAV) | kPa | 5,000 이하 | 927 | 1169 |
| Stiffness at -12℃ | Mpa | 300 이하 | 194 | 73 |
| m-value at -12℃ | - | 0.3 이상 | 0.34 | 0.33 |
| 인화점 | ℃ | 230 이상 | 327 | 300 이상 |
| 점도(160℃) | Pas | 3 이하 | 1.1 | 0.596 |
| 질량손실(after RTFO) | % | 1.0 이하 | -0.08 | -0.07 |
| 소성변형률Jnr3.2 (64, RTFO) |
kPa¹ | 0.5 이하 | 0.04 | 0.07 |
| 탄성회복률Percent recovery (3.2kPa) |
% | 55 이상 | 95.9 | 62.7 |
| 용해시간 | 분 | 30분 이하 | 30분 이하 | 28분 |
[표 2] 및 [표 3]를 참조하면, 실시예 1, 2에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트가 비교예 1, 2에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트에 비하여 아스팔트의 흐름을 보다 더 잘 억제하는 것을 확인할 수 있었으며, 이와 동시에 기타 모든 물성이 향상됨을 확인하였다.
특히, 아스팔트 시험에서는 실시예 1에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트가 비교예 1에 따른 개질 아스팔트 바인더를 사용하여 제조된 아스팔트 콘크리트에 비하여 탄성회복률과 소성변형률 모두에서 성능이 개선됨을 알 수 있었다.
구체적으로, 탄성회복률의 경우, 실시예 1에서는 95.9% 회복되었으며, 실시예 2에서는 62.7% 회복되었고, 소성변형률의 경우에도 실시예 1에서는 0.04 kPa-1, 실시예 2에서는 0.07kPa-1로 모두에서 성능이 개선됨을 알 수 있었다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제로서,
스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene, SBS) 블록 공중합체 30 내지 65 중량%;
석유 수지 15 내지 22 중량%;
탄산칼슘(CaCO3) 2 내지 10 중량%;
고점도 아로마틱 오일 3 내지 10 중량%;
저점도 화이트 오일 5 내지 15중량%;
마이크로 화이버 파우더 5 내지 10중량%;
천연 아스팔트 2 내지 3 중량%;
다이옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate, DOP) 0.1 내지 2 중량%;
산화방지제 0.2 내지 2 중량%;
다이옥틸아디페이트(Dioctyl Adipate, DOA) 0.2 내지 2 중량%; 및
활제 0.1 내지 0.5 중량%를 포함하되,
상기 고점도 아로마틱 오일, 상기 저점도 화이트 오일 및 상기 마이크로 화이버 파우더는 조기 혼합조성을 이룸으로써, 결합이 불가한 친수성인 상기 마이크로 화이버 파우더의 극성을 소수성으로 변경시킴과 동시에 상기 아스팔트와 상기 아스팔트 콘크리트의 물성을 개선시키고, 상기 아스팔트의 흘러내림을 억제시키며, 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 상기 석유 수지, 상기 탄산칼슘, 상기 천연 아스팔트, 상기 다이옥틸프탈레이트, 상기 산화방지제, 상기 다이옥틸아디페이트 및 상기 활제 간의 결합력을 향상시키는 것을 특징으로 하는, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제.
- 제 1 항에 있어서,
상기 천연 아스팔트는 길소나이트, 글랜스 피치 및 그라하마이트 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제.
- 제 1 항에 있어서,
상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제 및 아민계 산화방지제 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제.
- 제 1 항에 있어서,
상기 활제는 지방산 에스테르계 활제, 금속염계 활제, 카르복실산계 활제, 탄화수소계 활제, 지방산 아마이드계 활제, 몬탄계 왁스 및 올레핀계 왁스 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제.
- 석유 아스팔트 100 중량부와, 상기 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 아스팔트 콘크리트용 개질 첨가제 3 내지 20 중량부가 혼합된 개질 및 저소음 아스팔트 4 내지 7 중량%;
골재 80 내지 90 중량%; 및
채움재 3 내지 10 중량%를 포함하는, 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물.
- 제 5 항에 있어서,
상기 석유 아스팔트는 스트레이트 아스팔트 및 블로운 아스팔트 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물.
- 제 5 항에 있어서,
상기 골재는 19㎜, 13㎜, 10㎜ 및 8㎜ 중 적어도 하나를 포함하는 골재 40 내지 90 중량%와, 6㎜ 이하인 잔골재 0초과 및 58 중량% 이하, 그리고 0.3㎜ 이하인 채움재 2 내지 8 중량%를 포함하는 것인, 개질 및 저소음 아스팔트 콘크리트 조성물.
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| KR102608352B1 (ko) | 2023-10-11 | 2023-11-30 | 진산아스콘(주) | 고강도·저소음 및 배수성 기능을 갖는 개질된 아스콘 조성물 |
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