KR102546279B1 - 결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장방법 - Google Patents

결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 골재 75~94 중량%, 아스팔트 바인더 2~18 중량%, 결빙억제제 2~4 중량% 및 개질제 1~5 중량%를 포함하는, 결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 아스콘 포장층은 결빙방지 성능이 우수하고, 이러한 결빙방지 성능이 장기간 유지될 수 있는 장점이 있다.

Description

결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장방법{Anti-freezing asphalt concrete composition, method for construction using the same and pavement method for bridge using the same}
본 발명은 결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 결빙방지 기능을 갖고, 결빙방지 기능이 장기간 유지될 수 있는 결빙방지 아스콘 조성물과 이를 사용한 시공방법에 관한 것이다.
동절기에 눈비가 내린 후, 기온이 강하하게 되면 보도, 도로, 주차장 등의 노면이 결빙되면서 각종 사고가 빈번히 발생하게 된다.
특히, 아스팔트 콘크리트로 포장된 도로의 경우에는 아스팔트 콘크리트가 수분을 흡수하여 도로 표면이 쉽게 결빙되고, 보온효과로 인하여 쉽게 얼음이 녹지 않거나, 녹은 물이 기온강하로 인하여 재결빙되는 일명 "블랙 아이스"를 형성하여 차량, 보행자의 미끄럼을 유발하여 교통사고 또는 상해사고가 자주 발생하게 된다.
따라서, 아스팔트 콘크리트 노면의 결빙을 방지하고, 쌓인 눈 또는 얼음을 융해시키고, 노면 상에 형성된 수분의 재결빙을 방지하며, 노면에 달라붙은 눈을 노면으로부터 분리시켜 제설작업의 용이성을 증가시키기 위하여 모래 등의 마찰제 또는 동결 방지제, 융설제를 포함한 제설제를 살포하거나, 제설차량을 이용하여 적설시마다 수시로 눈을 제거하고 있다.
이와 같이 동절기에 마찰제 또는 제설제를 살포하거나, 제설차량을 이용하여 눈을 제거하는 제설작업들은 많은 인력 및 장비가 투입되기 때문에 매해 막대한 비용이 지출되는 문제점이 있다. 또한, 인력 투입과정에서 상당한 시간이 소요되기 때문에 도로 결빙을 방지하기 위한 신속한 대처가 어려울 뿐만 아니라, 모든 노면에 제설작업을 할 수 없는 문제점이 존재한다.
등록특허 제10-1780347호(2017.09.14 등록)
본 발명에서는 결빙방지 기능을 갖고, 결빙방지 기능이 장기간 유지될 수 있는 결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 골재 75~94 중량%, 아스팔트 바인더 2~18 중량%, 결빙억제제 2~4 중량% 및 개질제 1~5 중량%를 포함하는, 결빙방지 아스콘 조성물에 관한 것이다.
상기 골재는, 굵은골재, 잔골재 및 채움재를 포함할 수 있다.
상기 결빙억제제는, 염화물 70~80 중량% 및 잔량의 이산화규소를 포함할 수 있다.
상기 염화물은 염화칼슘 및 염화나트륨 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 결빙억제제의 입경은 0.5~5.0mm일 수 있다.
상기 개질제는 폴리머개질제, 인장개선제, 강화제 및 박리방지제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명은, 결빙방지 아스콘 포장층의 시공방법을 포함한다.
상기 결빙방지 아스콘 포장층의 시공방법은, 시공하고자 하는 대상면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 이물질이 제거된 대상면에 상기 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하여 결빙방지 아스콘 포장층을 형성하는 타설 단계; 타설된 결빙방지 아스콘 포장층을 다짐하는 다짐 단계; 및 다짐된 결빙방지 아스콘 포장층을 양생하는 양생 단계;를 포함한다.
상기 다짐 단계는 결빙방지 아스콘 포장층의 공극률이 2~4%가 되도록 다짐하는 단계일 수 있다.
본 발명은, 결빙방지 아스콘 포장층이 포함된 교면 포장방법을 제공한다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 포장방법은, 시공하고자 하는 교면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 이물질이 제거된 교면에 골재, 아스팔트 바인더 및 아스팔트 개질재를 포함하는 불투수 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 불투수 아스콘층을 형성하는 불투수층 형성 단계; 및 상기 불투수 아스콘층 상에 상기 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 결빙방지층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 불투수 아스콘층과 결빙방지층은 각각 4~5cm의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 결빙방지 아스콘 조성물 및 이의 시공방법에 따라 형성된 아스콘 포장층은 우수한 결빙방지 성능을 갖고, 이러한 결빙방지 성능이 장기간 유지될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 아스콘 시편에서 침출된 염화칼슘의 양을 시간별로 측정한 실험 결과이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%”는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)% 를 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명은 결빙방지 아스콘 조성물, 이의 시공방법 및 이를 사용한 교면 포장공법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물은, 골재 75~94 중량%, 아스팔트 바인더 2~18 중량%, 결빙억제제 2~4 중량% 및 개질제 1~5 중량%를 포함하여, 결빙방지 성능이 우수하고, 결빙방지 효과가 장기간동안 유지될 수 있는 결빙방지 아스콘 조성물을 제공한다.
상기 골재는 아스콘 포장층의 강도를 확보하는 충전재로써, 굵은골재, 잔골재 및 채움재를 포함할 수 있다.
굵은골재는 최대입도 10mm인 골재로, 자갈, 쇄석, 고로슬래그 파쇄골재 및 재생조골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 잔골재는 최대입도 5mm인 골재로, 모래, 쇄사, 석분 및 재생세골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 채움재는 최대입도 0.075mm인 골재로 탄산칼슘, 시멘트, 소석회, 플라이애쉬, 고로슬래그, 전기로 제강더스트 및 주물더스트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
골재에 포함되는 굵은골재, 잔골재 및 채움재는, 굵은골재 65~87 중량%, 잔골재 9~24 중량% 및 채움재 3~12 중량%를 포함할 수 있다. 각 골재가 이러한 중량 범위로 포함되는 경우, 굵은골재에 의해 형성되는 공극을 잔골재가 채우고, 잔골재에 의해 형성되는 공극을 채움재가 채워넣어 밀도와 압축강도가 높은 아스콘 포장층을 형성할 수 있다.
특히, 상기 중량 범위의 채움재가 포함됨으로써 골재간의 결합력 향상 및 아스콘 포장층의 내구성 향상 효과를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 채움재가 과도하게 포함되는 경우에는 과도한 경도 증가로 인해 취성이 약화되어 균열이 발생률이 증가하는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 골재는 결빙방지 아스콘 조성물 내에 75~94 중량%로 포함될 수 있는데, 상기 중량 범위 미만으로 포함되는 경우에는 골재에 의한 강도 확보가 부족하고, 상기 중량 범위를 초과하는 경우에는 골재들을 서로 결합시키기 위한 바인더의 함량이 상대적으로 부족해지므로, 결합력 부족으로 인한 내구성 저하의 우려가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 아스팔트 바인더는 아스팔트를 포함한다. 아스팔트는 원유의 정제 과정에서 생성된 고점도 석유 화합물로, 접착성으로 인해 아스콘 조성물에 포함되어 골재 및 각종 무기 입자들을 서로 견고하게 결합시키는 바인더로써의 기능을 수행한다. 뿐만 아니라 아스팔트 바인더는 조성물의 유동성을 개선시키고, 변형에 대한 저항성이 크기 때문에 양생 후 포장층에 가해지는 하중에 대해 유연하게 대응함으로써 포장층의 내구성을 향상시키는 기능을 수행한다. 뿐만 아니라 소음 저감, 주행감 개선 등의 효과도 제공한다.
상기 아스팔트 바인더는 결빙방지 아스콘 조성물 내에 2~18 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 결합력 부족으로 인한 작업 불가의 문제가 있고, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 과도한 유동성으로 인한 작업성 저하, 포장층의 강도 및 내구성 저하 등의 문제가 발생하므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 아스팔트 바인더로 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 개질 아스팔트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, AP-3, AP-5 등급 또는 PG76-22, PG76-34, PG82-22, PG82-34 등급의 아스팔트가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 결빙억제제는 물의 어는점을 낮춰 강설시 눈을 녹임으로써 도로에 얼음이 생성되는 것을 방지하기 위해 첨가되는 입자성 물질이다.
결빙억제제는 염화물 70~80 중량% 및 잔량의 이산화규소를 포함하며, 결빙억제제에 포함되어 있는 염화물은, 강설 초기에 녹은 눈에 의해 발생된 물에 용출되어 염화이온 수용액을 형성하고, 이렇게 이온화된 물은 어는점이 낮아지므로 추가로 눈이 오더라도 눈이 쌓이거나 얼음이 형성되지 않으므로, 도로의 안전을 확보할 수 있다.
결빙억제제에 포함되는 염화물은 염화칼슘 및 염화나트륨 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 물의 어는점을 더 낮출 수 있는 염화칼슘이 사용되는 것이 바람직하다.
결빙억제제는 결빙방지 아스콘 조성물 내에 2~4 중량%로 포함될 수 있으며, 초기에 유실되는 염화물의 양을 고려하더라도 이 중량 범위로 포함된다면, 장기간 결빙억제 효과를 지속할 수 있는 장점이 있다. 특히, 결빙억제제가 2 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 초기 유실에 의해 결빙억제 효과가 장기간 유지되지 않는 문제가 있고, 4 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 염화이온 수용액에 의해 부식이 촉진되는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 결빙억제제의 입경은 0.5~5.0mm일 수 있다. 결빙억제제의 입경이 이와 같은 범위에서는 표면적 감소에 의한 염화물의 용출 속도를 느리게 제어할 수 있다. 특히, 상기 입경 범위를 갖는 결빙억제제를 사용하면, 결빙억제 효과가 1~2년 지속되는 일반적인 결빙방지 아스콘 도로와 달리 아스콘 도로의 수명인 10년과 유사한 기간동안 결빙억제 효과를 제공할 수 있으므로 결빙억제 기능이 장기간 유지될 수 있는 장점이 있다. 더욱 바람직한 결빙억제제의 입경은 0.6~2.36mm일 수 있으며, 이 경우에는 결빙억제 성능의 7년 이상의 수명을 기대할 수 있다.
결빙억제제의 입경이 상기 범위 미만인 경우에는 아스콘 도로 수명의 절반 이하로 결빙억제 수명이 감소하고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 시간 경과시 염화물 용출에 의한 도로 포장층 내 큰 공극의 형성이 증가하여 도로 포장층 자체의 강도 및 내구성을 저하시키는 문제가 있으므로, 상술한 입경의 결빙억제제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 개질제는 결빙방지 아스콘 조성물의 각종 물리적 특성, 예를 들면, 균열저항성, 소성변형 저항성, 내후성, 내마모성, 내구성, 접착성, 작업성 등의 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 성분으로, 결빙방지 아스콘 조성물 내에 1~5 중량%로 포함될 수 있다. 개질제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 개질제에 의한 개질 효과를 볼 수 없고, 상기 중량 범위를 초과하는 경우에는 불순물 수준의 양으로 포함되는 것이므로 오히려 강도, 접착성, 내구성 등의 기본적인 물성이 저하되는 문제가 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 개질제로는 폴리머개질제, 인장개선제, 강화제 및 박리방지제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 바람직하게는 이들 모두가 포함될 수 있으며, 이 경우, 폴리머개질제 100 중량부에 대하여 인장개선제 44~85 중량부, 강화제 3~15 중량부 및 박리방지제 1~20 중량부가 포함될 수 있다.
상기 폴리머개질제는 결빙방지 아스콘 조성물 내에 포함되는 각종 성분들 사이의 결합력을 향상시키기 위해 첨가된다. 폴리머개질제로는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔단량체(EPDM), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체(EBA), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리부텐(polybutene) 및 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl Methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
이와 같은 폴리머개질제를 사용하면, 결합력 향상뿐만 아니라 고온 및 저온 성능 개선, 균열 발생 억제, 포트홀 방지 및 강도 향상 등의 효과를 추가적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 인장개선제는 도로 포장층의 인장강도 및 신장률을 향상시켜 변형에 대한 저항성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 예를 들어 에틸렌비닐아세테이트(EVA)가 사용될 수 있으며, 에틸렌비닐아세테이트가 사용되는 경우에는 산과 알칼리에 대한 내화학성을 향상시켜 결빙억제제에 의한 도로 포장층의 손상을 방지할 수 있는 추가적인 효과를 얻을 수 있다.
상기 강화제는 결빙억제제의 효과 및 개질제에 의한 강도향상의 정도를 증진시키기 위해 첨가될 수 있다. 이러한 강화제로 글리시리진과 8-하이드록시퀴놀린 설페이트가 1 : 0.5~1.0 중량부로 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 박리방지제는 골재와 아스팔트 사이의 친화력을 증진시키고, 포장층과 바탕면 사이의 친화력을 증진시킴으로써 박리를 방지하는 성분이다. 특히, 결빙억제제가 포함됨에 따라 박리성이 증가할 우려가 있으므로, 박리방지제를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 박리방지제로 올레익산, 리놀레익산, 스테아릭산 및 팔미틱산과 같은 지방산 화합물 또는 인산염-에스테르 화합물과 같은 폴리인산 화합물이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물의 시공방법은, 시공하고자 하는 대상면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 이물질이 제거된 대상면에 본 발명의 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하여 결빙방지 아스콘 포장층을 형성하는 타설 단계; 타설된 결빙방지 아스콘 포장층을 다짐하는 다짐 단계; 및 다짐된 결빙방지 아스콘 포장층을 양생하는 양생 단계;를 포함한다.
상기 전처리 단계는 대상면의 이물질을 제거하고, 평탄화하는 단계로, 수작업이나 고압의 물, 공기, 모래, 강구 등을 이용하여 대상면을 청소하고, 작업 대상면에 부착된 이물질을 제거하며, 대상면의 불필요한 요철이 제거되거나 홈, 균열이 메워질 수 있다. 또한, 필요에 따라 타설될 결빙방지 아스콘 조성물과의 부착력을 향상시키기 위한 치핑공정이 수행될 수 있다.
상기 타설 단계는, 전처리 단계를 통해 평탄화된 대상면에 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하여 결빙방지 아스콘 포장층을 형성하는 단계이다.
상기 다짐 단계는, 결빙방지 아스콘 포장층을 다짐하여 포장층 내 공극을 제거하고, 포장층의 밀도를 높이는 단계이다. 다짐시에는 머캐덤 롤러, 탠덤 롤러, 3축 롤러, 템핑 롤러, 진동 롤러, 타이어 롤러 등 통상적으로 사용되는 다짐 장비가 사용될 수 있다.
이 단계에서 다짐은 결빙방지 아스콘 포장층의 공극률이 2~4%가 되도록 수행될 수 있다. 일반적으로 아스콘 포장층은 공극률 4~6%가 되도록 다짐하나, 본 발명의 결빙방지 아스콘 포장층은 시간 경과에 따른 결빙방지제 유출 및 이에 따른 공극률 증가에 대응할 수 있도록 일반적인 아스콘 포장보다 공극률을 낮춰 다짐을 실시한다. 특히, 공극률이 2~4%인 경우에는 결빙방지제의 대부분이 유출되면 일반적인 아스콘 포장층의 공극률과 유사해지므로, 공극률 변화에 따른 아스콘 포장층의 내구성 저하나 기능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 양생 단계는 다짐된 결빙방지 아스콘 포장층을 양생하여 경화시키는 단계이다.
본 발명의 실시예에 따른 교면 포장공법은, 시공하고자 하는 교면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 이물질이 제거된 교면에 골재, 아스팔트 바인더 및 아스팔트 개질재를 포함하는 불투수 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 불투수 아스콘층을 형성하는 불투수층 형성 단계; 및 상기 불투수 아스콘층 상에 본 발명의 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 결빙방지층을 형성하는 결빙방지층 형성 단계를 포함한다.
상기 전처리 단계는 대상면의 이물질을 제거하고, 평탄화하는 단계로, 수작업이나 고압의 물, 공기, 모래, 강구 등을 이용하여 대상면을 청소하고, 작업 대상면에 부착된 이물질을 제거하며, 대상면의 불필요한 요철이 제거되거나 홈, 균열이 메워질 수 있다. 또한, 필요에 따라 타설될 결빙방지 아스콘 조성물과의 부착력을 향상시키기 위한 치핑공정이 수행될 수 있다.
상기 불투수층 형성 단계는 이물질이 제거된 교면에 골재, 아스팔트 바인더 및 아스팔트 개질재를 포함하는 불투수 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 불투수 아스콘층을 형성하는 단계이다.
상기 불투수 아스콘 조성물은 본 발명의 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물과 상이한 것으로, 골재 84~95 중량%, 아스팔트 바인더 2~10 중량%, SBS 수지 0~6 중량%, SIS 수지 0.1~8 중량%, C9 또는 C5 수지 0.1~5 중량%, 천연아스팔트 0.1~10 중량% 및 폐타이어고무분말 0.1~10 중량%를 포함할 수 있다.
불투수 아스콘 조성물에 포함되는 골재는, 평균입경은 10~15mm의 굵은골재 20~45 중량%, 입경 6mm 이하의 잔골재 48~78 중량% 및 채움재 1~8 중량%를 포함할 수 있고, 굵은골재와 잔골재는 신골재, 순환골재 또는 신골재와 순환골재의 혼합물일 수 있다.
불투수 아스콘 조성물에 포함되는 아스팔트 바인더로 스트레이트 아스팔트, 컷백 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 개질 아스팔트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 스트레이트 아스팔트로 침입도 80~100인 AP-3 또는 침입도 60~80인 AP-5가 사용될 수 있으나, AP-3을 사용하는 경우에는, 스트레이트 아스팔트의 강성이 부족하여 소성변형에 대한 저항성 확보가 곤란하므로, 상대적으로 침입도가 낮은 AP-5를 사용하는 것이 바람직하다. 또는, PG76-22, PG76-34, PG82-22, PG82-34 등급의 아스팔트가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 아스팔트 바인더로 PG76-22을 사용하는 경우에는 SBS 수지가 생략될 수 있다.
SBS 수지, SIS 수지, C9 또는 C5 수지 및 폐타이어 고무분말은 불투수 아스콘 조성물의 점착력, 탄성, 방수력 및 강성 등의 물성을 향상시키기 위해 첨가될 수 있다. 특히, 폐타이어 고무분말은 폐기처리되던 타이어를 재활용한 것으로, 폐타이어 고무분말을 사용함으로써 불투수 아스콘 조성물의 물성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경에 기여할 수 있는 장점이 있다.
상기 결빙방지층 형성 단계는 불투수 아스콘층 상에 본 발명의 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 결빙방지층을 형성하는 단계이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 결빙방지 아스콘 조성물은, 골재 75~94 중량%, 아스팔트 바인더 2~18 중량%, 결빙억제제 2~4 중량% 및 개질제 1~5 중량%를 포함하는 것으로, 앞서 설명한 것과 동일하기에 중복되는 설명은 생략한다.
상기 결빙방지층 형성시 다짐은 결빙방지층의 공극률이 2~4%가 되도록 수행하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서 불투수 아스콘층과 결빙방지층은 각각 4~5cm의 두께로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
골재 8.6kg을 가열한 뒤, PG76-22 등급의 아스팔트 0.8kg, 결빙억제제 0.3kg 및 개질제 0.3kg을 혼합하여 실시예 1의 결빙억제 아스콘 조성물을 제조하고, 틀에 부어 양면 90회 다짐을 실시한 뒤, 실온에서 24시간 양생하여 두께 5cm인 실시예 1의 아스콘 시편을 제조하였다. 이때, 골재로는 굵은골재인 자갈 78 중량%, 잔골재인 모래 14 중량% 및 채움재인 탄산칼슘 8 중량%가 혼합된 것을 사용하였고, 결빙억제제로는 염화칼슘과 규사가 3:1로 혼합된 것을 사용하였다. 이때 사용된 결빙억제제는 입경이 #16(2.36~1.18mm) 규격인 것이 사용되었다. 또한, 개질제로는 폴리머개질제(SBR과 SBS가 1:1로 혼합됨) 100 중량부, EVA 55 중량부, 강화제 5 중량부 및 박리방지제인 인산염-에스테르 화합물 8 중량부가 혼합된 혼합물을 사용하였으며, 강화제로 글리시리진과 8-하이드록시퀴놀린 설페이트가 1 : 0.5 중량부로 혼합된 혼합물을 사용하였다.
[실험예 1]
제조예와 동일한 방법으로 아스콘 시편을 제조하되, 결빙억제제의 입경을 #8(4.75~2.36mm)로 변화시킨 비교예 1 및 #30(1.18~0.6mm)으로 변화시킨 실시예 2의 아스콘 시편을 제조하였다.
이후, 각 아스콘 시편을 1.5L의 탈이온수에 총 200시간 동안 침지시키되, 시간별로 아스콘 시편에서 침출된 염화칼슘의 양을 측정하여 도 1에 도시하였다. 계절별로 용출 특성을 모사하기 위해 각 시편별로 탈이온수의 온도 0℃(겨울 모사) 및 15℃(여름 모사)에 대한 실험을 수행하였으며, 염화칼슘의 용출이 급격히 감소한 50시간부터 200시간까지의 염화칼슘의 방출속도(기울기, v1)를 계산하여 표 1에 기재하였다.
여기서, 각 파라미터의 아랫첨자인 s는 여름 기준(탈이온수 온도 15℃), w는 겨울 기준(탈이온수 온도 0℃)을 의미하며, v1s는 탈이온수 온도 15℃일 때(여름 모사)의 염화칼슘 방출속도이고, v1w는 탈이온수 온도 15℃일 때(겨울 모사)의 염화칼슘 방출속도이다.
이 실험 결과를 수식 (1)에 대입하여 결빙방지 성능이 유지될 수 있는 기대수명(T)을 계산하고, 표 1에 기재하였다.
Figure 112023038617318-pat00001
수식 (1)
상기 수식 (1)에서, T는 결빙방지 아스콘의 결빙방지 성능이 유지될 수 있는 기대수명이고, m은 5cm 두께의 아스콘에 포함된 염화칼슘의 평방미터당 질량으로, 아스콘의 단위비중 2.32로 하여 계산된 값인 2.655kg을 사용하였다. ts는 일년 중 여름 평균 강수일을 의미하며, 대한민국의 여름 평균 강수일인 60일을 적용하였고, tw는 겨울 평균 강수일로 대한민국 평균 강수일인 30일로 적용하였다.
또한, 상기 수식 (1)에서 v2s는 탈이온수 온도 15℃일 때(여름 모사), 5cm 두께의 아스콘의 1 평방미터당 염화칼슘 방출속도로, 시편의 염화칼슘 방출속도인 v1s를 1 평방미터 기준으로 환산하기 위해서 v1s에 보정계수인 15.2를 곱하여 산출된 값(표 1 참조)을 의미한다. v2w는 탈이온수 온도 0℃일 때(겨울 모사) 5cm 두께의 아스콘의 1 평방미터당 염화칼슘 방출속도로 v1w에 보정계수인 15.2를 적용하여 계산된 값(표 1 참조)이다.
　 염화칼슘 입경(mm) 여름기준
(탈이온수 온도 15℃)		 겨울기준
(탈이온수 온도 0℃)		 T(년)
v1s(g/h) v2s(g/h) v1w(g/h) v2w(g/h)
비교예 1 #8 0.0080 0.122 0.0087 0.132 9.8
실시예 1 #16 0.0038 0.058 0.0042 0.064 20.5
실시예 2 #30 0.0029 0.044 0.0025 0.038 29.3
도 1 및 표 1의 실험 결과에서 나타나듯이, 전체 시편에 있어서 침전 직후부터 48시간 경과 후까지는 염화물의 급격한 용출이 일어났고, 48시간 경과 후부터는 방출속도가 급감하여 일정한 방출속도를 나타내었다.
특히, 50시간부터 200시간까지의 방출속도인 v1을 비교하면, 비교예 1보다 실시예 1 및 실시예 2의 방출속도가 더 느린 것을 확인할 수 있다. 200시간 시점에서는 비교예 1과 실시예 1 및 2의 용출된 염화칼슘의 총량이 유사하나, 방출속도를 참고하면 수주 후에는 비교예 1의 염화칼슘 용출량이 실시예들의 용출량을 초과하고, 비교예 1의 염화칼슘 고갈이 먼저 일어날 것으로 예측할 수 있다. 결빙방지 아스콘에 있어서, 결빙방지제의 용출 속도를 일정하고 느리게 제어하는 것이 결빙방지 아스콘의 수명 향상에 직결되므로, 비교예 1보다 실시예 1 및 실시예 2가 더 우수하다고 할 수 있다.
또한 수식(1)을 통해 각 시편의 기대수명이 비교예 1은 약 9.8년, 실시예 1은 약 20.5년, 실시예 2는 약 29.3년으로 계산되었다. 일반적인 아스콘 도로의 수명은 약 10년이므로, 비교예1은 아스콘 도로의 수명이 남아있을 때 동결방지 성능이 사라지고, 실시예 1 및 실시예 2가 아스콘 도로의 내구연한 동안 지속적으로 동결방지 기능을 수행할 것으로 기대할 수 있다.
상기 실험 및 계산 결과를 참고하면 결빙방지 수명 향상을 위해 실시예 1 및 실시예 2와 같이 염화칼슘의 입경이 0.6~2.36mm로 조절되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
제조예와 동일한 방법을 이용하여 아스콘 시편을 제조하되, 강화제에 포함되는 글리시리진과 8-하이드록시퀴놀린 설페이트의 비율을 표 2와 같이 변경시켜 제조하고, 각 시편의 물성을 측정하여 표 3에 기재하였다.
강화제 성분 시편 1 시편 2 시편 3 시편 4 시편 5
글리시리진 1 1 1 1 1
8-하이드록시퀴놀린 설페이트 0 0.5 1.0 1.5 2.0
시험항목 시험방법 시편 1 시편 2 시편 3 시편 4 시편 5
공극률(%) KS F 2364 3.3 2.8 3.1 3.0 3.3
간접 인장강도(kg/cm2) KS F 2382 0.83 0.97 1.03 0.88 0.81
회복탄성계수(Mpa, 25℃) KS F 2376 1,822 1,983 1,994 1,855 1,839
동적안정도(회/mm) KS F 2374 1,008 1,055 1,047 1,021 994
상기 실험 결과를 참조하면, 시편 2 및 시편 3의 간접 인장강도, 회복탄성계수 및 동적안정도 모두 다른 시편들에 비해 현저히 우수한 것으로 나타났다. 따라서, 본 실험 결과로부터 강화제로 글리시리진과 8-하이드록시퀴놀린 설페이트가 1 : 0.5~1.0 중량부 혼합된 혼합물을 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 골재 75~94 중량%, 아스팔트 바인더 2~18 중량%, 결빙억제제 2~4 중량% 및 개질제 1~5 중량%를 포함하고,
    상기 결빙억제제는, 염화물 70~80 중량% 및 잔량의 이산화규소를 포함하되, 입경은 0.6~2.36 mm이며,
    상기 개질제는 폴리머개질제, 인장개선제, 강화제 및 박리방지제를 포함하고,
    상기 강화제는, 상기 폴리머 개질제 100 중량부를 기준으로 글리시리진과 8-하이드록시퀴놀린 설페이트가 1 : 0.5~1.0 중량부로 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는, 결빙방지 아스콘 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 골재는, 굵은골재, 잔골재 및 채움재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 결빙방지 아스콘 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 염화물은 염화칼슘 및 염화나트륨 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 결빙방지 아스콘 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 시공하고자 하는 대상면의 이물질을 제거하는 전처리 단계;
    이물질이 제거된 대상면에 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항의 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하여 결빙방지 아스콘 포장층을 형성하는 타설 단계;
    타설된 결빙방지 아스콘 포장층을 다짐하는 다짐 단계; 및
    다짐된 결빙방지 아스콘 포장층을 양생하는 양생 단계;를 포함하는, 결빙방지 아스콘 포장층의 시공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다짐 단계는 결빙방지 아스콘 포장층의 공극률이 2~4%가 되도록 다짐하는 것을 특징으로 하는, 결빙방지 아스콘 포장층의 시공방법.
  9. 시공하고자 하는 교면의 이물질을 제거하는 전처리 단계;
    이물질이 제거된 교면에 골재, 아스팔트 바인더 및 아스팔트 개질재를 포함하는 불투수 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 불투수 아스콘층을 형성하는 불투수층 형성 단계; 및
    상기 불투수 아스콘층 상에 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항의 결빙방지 아스콘 조성물을 타설하고 다짐한 뒤 양생하여 결빙방지층을 형성하는 결빙방지층 형성 단계;를 포함하는, 교면 포장방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 불투수 아스콘층과 결빙방지층은 각각 4~5 cm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 교면 포장방법.
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