KR102558261B1 - 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법 - Google Patents
유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법이 개시된다. 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은, 유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 포설하여 도로 포장을 시공하되, 상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트, 골재 및 유황폴리머-플라스틱 복합체를 포함한다.
Description
본 발명은, 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법 및 이에 사용되는 아스팔트 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유황 폴리머가 혼합된 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법에 관한 것이다.
아스팔트 콘크리트 포장 시공은 고속 도로, 일반 도로, 공항내 도로 등의 각종 도로에 대해 신설 아스팔트 콘크리트 포장이나 보수 아스팔트 콘크리트 포장에 적용된다.
일반적으로, 아스팔트 콘크리트 포장은 가열 아스팔트 콘크리트 포장, 중온 아스팔트 콘크리트 포장 등으로 구분되는데, 가열 아스팔트 콘크리트 포장은 가장 일반적인 아스팔트 콘크리트 포장으로, 굵은골재, 잔골재, 채움재 등에 적절한 양의 아스팔트와 필요시 첨가재료를 넣어서 이를 약 160℃ 이상의 고온으로 가열 혼합한 아스팔트 혼합물을 생산하여 시공하는 것이고, 중온 아스팔트 콘크리트 포장은 가열 아스팔트 콘크리트 포장 이상의 품질을 유지하면서, 가열 아스팔트 콘크리트 포장에 비하여 생산 및 시공 온도가 약 30℃ 낮게 생산된 저에너지 소비형 도로 포장 기술로서, 중온화 첨가제 또는 중온화 아스팔트를 혼합하여 생산한 저탄소 중온 아스팔트 혼합물을 사용하여 시공하는 것이다.
한편, 최근에 아스팔트 콘크리트 포장 시공에 사용되는 아스팔트 혼합물에 있어서 유황 또는 유황 폴리머를 혼합하는 아스팔트 혼합물에 대한 기술이 제안되고 있다. 이러한 유황 폴리머가 혼합된 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트 혼합물과 대비하여 압축강도 등의 물성과 품질이 향상되는 것으로 알려져 있다.
그러나, 유황은 기본적으로 기계적 성능이 약한 취성재료이고 연성을 저하시키는 등의 아스팔트 혼합물의 배합에 있어서 문제점이 있다.
이에, 유황 폴리머가 배합된 아스팔트 혼합물을 아스팔트 콘크리트 포장 시공에 적용함에 있어서, 아스팔트 혼합물의 물성과 품질을 향상시키면서도 실제 아스팔트 제조 공장이나 아스팔트 콘크리트 포장 시공 현장에서 다른 어려움 없이 용이하게 사용할 수 있는 유황 폴리머 제품에 대한 연구와 개발이 요구되고 있다.
관련 선행기술문헌으로는 등록특허공보 제10-1154857호(발명의 명칭: 유황 폴리머 시멘트와 아스팔트가 포함되는 도로 포장재 및 그 도로 포장재의 제조 방법, 공고일자: 2012년 06월 18일) 및 등록특허공보 제10-1017990호(발명의 명칭: 개질 유황 결합재를 이용한 아스팔트 혼합물 및 그 제조 방법, 공고일자: 2011년 03월 02일) 등이 있다.
본 발명의 목적은, 아스팔트 콘크리트 시공에 있어서 아스팔트 혼합물의 물성과 품질을 향상시키면서도 실제 시공 현장에서 다른 어려움 없이 용이하게 사용할 수 있는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법 및 이에 사용되는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법에 있어서, 유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 포설하여 도로 포장을 시공하되, 상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트, 골재 및 유황폴리머-플라스틱 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은 프라임 코트를 시공하는 단계, 아스팔트 기층을 시공하는 단계, 택 코트를 시공하는 단계, 및 아스팔트 표층을 시공하는 단계를 포함하고, 상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 상기 아스팔트 표층을 시공하는 단계에서 포설되거나, 상기 아스팔트 기층을 시공하는 단계 및 상기 아스팔트 표층을 시공하는 단계에서 포설될 수 있다.
바람직하게, 상기 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은 기존 도로 포장에 대해 노면 절삭을 수행하는 단계, 택 코트를 시공하는 단계, 및 아스팔트 표층을 시공하는 단계를 포함하고, 상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 상기 아스팔트 표층을 시공하는 단계에서 포설될 수 있다.
바람직하게, 상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 아스팔트 100중량부에 대하여 20~80중량부로 상기 아스팔트를 치환하여 배합될 수 있다.
바람직하게, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머 및 플라스틱 재료를 포함하고, 상기 유황 폴리머는 가열된 액상의 유황에 촉매를 첨가하여 반응시켜 제공되고, 상기 플라스틱 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 중 적어도 하나의 열가소성 플라스틱으로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료는 각각 미리 설정된 온도로 가열하여 액상으로 제공되고, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 액상의 유황 폴리머와 상기 액상의 플라스틱 재료를 서로 혼합하여 제조될 수 있다.
바람직하게, 상기 액상의 유황 폴리머와 상기 액상의 플라스틱 재료는 40~80 : 60~20 중량비율로 혼합될 수 있다.
바람직하게, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 액상의 유황 폴리머와 상기 액상의 플라스틱 재료의 혼합물을 판상 몰드에 부은 후, 일정시간 이상 냉각시켜 얻어지는 다수의 플레이크(flakes) 또는 그래뉼(granules) 형태로 제조될 수 있다.
바람직하게, 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료는 각각 미리 설정된 온도로 가열하여 액상으로 제공되고, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 액상의 유황 폴리머와 상기 액상의 플라스틱 재료 각각을 판상 몰드에 부은 후, 일정시간 이상 냉각시켜 얻어지는 다수의 플레이크(flakes) 또는 그래뉼(granules) 형태로 제조한 다음, 상기 다수의 플레이크 또는 그래뉼 형태의 유황 폴리머와 플라스틱 재료를 서로 혼합하여 제공될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 아스팔트 콘크리트 포장 시공에 사용되는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물로서, 아스팔트, 골재, 및 유황폴리머-플라스틱 복합체를 포함하고, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머 및 플라스틱 재료를 포함하며, 상기 유황 폴리머는 가열된 액상의 유황에 촉매를 첨가하여 반응시켜 제공되고, 상기 플라스틱 재료는 열가소성 플라스틱으로 제공되는 것을 특징으로 하는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물에 의해 달성된다.
본 발명은 아스팔트 콘크리트 포장 시공에 사용되는 아스팔트 혼합물의 배합시 유황폴리머-플라스틱 복합체를 혼합함으로써, 아스팔트 제조 공장이나 아스팔트 콘크리트 포장 시공 현장에서 아스팔트 혼합물의 배합이 용이하면서도, 압축강도가 향상되어 소성변형이나 균열에 강하고 마샬 안정도가 우수하여 고내구성의 아스팔트 콘크리트 포장을 달성할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명은 아스팔트 콘크리트 포장 시공에 사용되는 아스팔트 혼합물의 배합시 유황폴리머-플라스틱 복합체를 혼합함으로써, 아스팔트 혼합물의 제조 온도 혹은 생산 온도가 일반 아스팔트 혼합물의 제조 온도보다 낮은 125~145℃ 범위(바람직하게 135℃)의 온도로 가능하므로, 고가의 중온화 첨가제나 중온화 아스팔트를 사용하지 않고서도 중온 아스팔트 콘크리트 포장을 달성할 수 있고, 이에 따라 아스팔트 혼합물을 가열하는데 소요되는 에너지를 절감하여 친환경적이고, 포설된 아스팔트 혼합물이 식는 시간이 빨라져 2회 이상의 다짐을 실시하는 경우 시공 시간을 단축할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물의 구성성분인 유황폴리머-플라스틱 복합체 및 그 제조 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 플레이크 형태의 유황폴리머-플라스틱 복합체의 일 예를 보여주는 사진 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물의 구성성분인 유황폴리머-플라스틱 복합체 및 그 제조 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 플레이크 형태의 유황폴리머-플라스틱 복합체의 일 예를 보여주는 사진 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은 일반 도로, 고속 도로, 공항내 도로 등의 다양한 도로에 대해 아스팔트 콘크리트 포장을 시공하는데 적용되는 것으로, 일반 아스팔트 혼합물이 아니라 유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 포설하여 도로 포장을 시공한다. 그리고, 본 발명에 있어서 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트, 골재 및 유황폴리머-플라스틱 복합체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 채움재, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은, 보조 기층을 시공하는 단계(S110), 프라임 코트를 시공하는 단계(S120), 아스팔트 기층을 시공하는 단계(S130), 택 코트를 시공하는 단계(S140) 및 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)를 포함한다.
여기서, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)에서 사용되는데, 더 나아가 아스팔트 기층을 시공하는 단계(S130)에서도 사용될 수 있다. 즉, 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)에서 도로의 노면에 포설되거나, 아스팔트 기층을 시공하는 단계(S130) 및 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150) 모두에서 도로의 노면에 포설될 수 있다.
먼저, 보조 기층을 시공하는 단계(S110)는 아스팔트 혼합물을 포설하여 아스팔트 층을 시공하기에 앞서 도로의 노면 위에 입도 조정용 골재를 포함하는 보조 기층(혹은 입도조정 기층)을 시공하는 단계로, 이러한 보조 기층은 아스팔트 표층에서 전달되는 교통 하중을 노상에 고르게 분산시켜 주는 부분이다. 통상적으로, 보조 기층을 시공하는 단계(S110)는 아스팔트 콘크리트 포장의 표준 시방서에 따라 수행되는데, 특히 보조 기층을 구성하는 입도 조정용 골재는 표준 시방서에서 제시하고 있는 치수와 규격을 따르는 것이 바람직하다.
다음으로, 프라임 코트를 시공하는 단계(S120)는 보조 기층 위에 아스팔트 혼합물을 포설하기 전에 '프라임 코트'라고 하는 재료를 유화 아스팔트 살포장비를 사용하여 보조 기층 위에 살포하는 단계이다. 이때, 프라임 코트는 대표적으로 유화 아스팔트 재료가 사용되는데, RS(C)-3 또는 감독자의 승인을 받은 재료로서 KS M 2203 기준에 적합하여야 하고, 제조 후 60일을 넘지 않는 등의 표준 시방서의 기준을 만족하여야 한다. 이러한 프라임 코트는 보조 기층 등의 포장층의 방수성을 높이고 그 위에 포설되는 아스팔트 기층의 아스팔트 혼합물과의 부착력을 향상시키는 기능을 한다.
프라임 코트를 시공하는 단계(S120)에서 프라임 코트를 보조 기층 위에 살포하는 유화 아스팔트 살포장비는 일반적으로 아스팔트 디스트리뷰터를 사용하는데, 다만 아스팔트 디스트리뷰터의 출입이 곤란하거나 협소한 곳에는 감독자의 승인을 받아 엔진 아스팔트 스프레이어 또는 핸드 아스팔트 스프레이어를 사용할 수 있다. 한편, 보조 기층 위에 프라임 코트를 살포하기에 앞서 보조 기층 등의 프라임 코트를 시공할 표면을 깨끗이 하고 뜬 돌, 먼지, 점토, 기타 이물질을 제거하는 것이 바람직하다.
다음으로, 아스팔트 기층을 시공하는 단계(S130)는 프라임 코트가 시공된 보조 기층 위에 아스팔트 포장장비를 사용하여 기층을 형성하는 아스팔트 혼합물을 포설하는 단계이다. 여기서, 아스팔트 혼합물은 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물로 제공되는 것이 바람직하나, 이와 다르게 통상적인 아스팔트 혼합물, 즉 유황 폴리머가 혼합되지 않는 아스팔트 혼합물로 제공될 수 있다.
아스팔트 기층을 시공하는 단계(S130)에서 아스팔트 혼합물을 포설하는 아스팔트 포장장비는 일반적으로 아스팔트 페이버를 사용하는데, 아스팔트 페이버는 아스팔트 혼합물의 포설두께 조절, 표면 균질성 확보, 평탄성 확보, 초기다짐 효과를 발휘할 수 있는 장비로서, 이를 위해 아스팔트 혼합물을 받는 호퍼(Hopper), 아스팔트 혼합물을 후방으로 보내는 바 피더(Bar Feeder), 아스팔 혼합물을 타설하고 다짐하는 탬퍼(Tamper), 아스팔트 혼합물의 층 두께를 조절하여 표면을 고르는 스크리드(Screed) 등의 장치를 갖추고 있다. 한편, 아스팔트 페이버를 사용하여 아스팔트 혼합물을 포설한 후, 밀도의 확보와 포장면의 평탄성 향상을 위해 별도의 다짐 장비를 사용하여 다짐 공정을 더 수행할 수 있다.
다음으로, 택 코트를 시공하는 단계(S140)는 앞서 시공된 아스팔트 기층 위에 '택 코트'라고 하는 재료를 유화 아스팔트 살포장비를 사용하여 아스팔트 기층 위에 살포하는 단계이다. 이때, 택 코트는 대표적으로 유화 아스팔트 재료가 사용되는데, 택 코트 시공시 유화 아스팔트 재료는 SS(C)-1, RS(C)-4 또는 감독자의 승인을 받은 재료로서 KS M 2203 기준에 적합하여야 하고, 제조 후 60일을 넘지 않는 등의 표준 시방서의 기준을 만족하여야 한다. 이러한 택 코트는 아스팔트 기층과 그 위에 포설되는 아스팔트 표층과의 부착력을 향상시키는 기능을 한다.
택 코트를 시공하는 단계(S140)에서 택 코트를 아스팔트 기층 위에 살포하는 유화 아스팔트 살포장비는 앞서 프라임 코트 시공 단계(S120)와 마찬가지로 아스팔트 디스트리뷰터를 사용하는데, 다만 아스팔트 디스트리뷰터의 출입이 곤란하거나 협소한 곳에는 감독자의 승인을 받아 엔진 아스팔트 스프레이어 또는 핸드 아스팔트 스프레이어를 사용할 수 있다. 한편, 아스팔트 기층 위에 택 코트를 살포하기에 앞서 아스팔트 기층의 택 코트를 시공할 표면을 깨끗이 하고 뜬 돌, 먼지, 점토, 기타 이물질을 제거하는 것이 바람직하다.
다음으로, 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)는 택 코트가 시공된 아스팔트 기층 위에 아스팔트 포장장비를 사용하여 아스팔트 표층을 형성하는 아스팔트 혼합물을 포설하는 단계이다. 여기서, 아스팔트 혼합물은 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물로 제공된다. 참고로, 아스팔트 표층은 교통 하중에 직접 접하는 최상부의 층이다.
아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)에서 유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 포설하는 아스팔트 포장장비는 아스팔트 기층 시공 단계(S130)와 마찬가지로 아스팔트 페이버를 사용한다. 그리고, 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)는 아스팔트 페이버를 사용하여 아스팔트 혼합물을 포설한 후, 밀도의 확보와 포장면의 평탄성 향상을 위해 별도의 다짐 장비를 사용하여 표준 시방서에 따라 1회 이상의 다짐 공정을 수행하는 단계를 더 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 유황폴리머-플라스틱 복합체를 포함하는데, 이로 인해 종래의 아스팔트 혼합물과 대비하여 압축강도가 향상되어 소성변형이나 균열에 강하고, 또한 마샬 안정도가 우수하여 고내구성의 아스팔트 콘크리트 포장을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 유황폴리머-플라스틱 복합체가 혼합됨에 따라 아스팔트 혼합물의 제조 온도 혹은 생산 온도가 통상의 아스팔트 혼합물의 제조 온도(일반적으로 160℃ 정도)보다 낮은 125~145℃ 범위(바람직하게 135℃)의 온도로 가능하므로, 이른바 중온 아스팔트 콘크리트 포장을 달성할 수 있고, 이에 따라 아스팔트 혼합물을 가열하는데 소요되는 에너지(연료)를 절감하여 친환경적이고, 포설된 아스팔트 혼합물이 식는 시간이 빨라져 2회 이상의 다짐을 실시하는 경우 시공 시간을 단축할 수 있다. 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물의 구성성분들, 특히 유황폴리머-플라스틱 복합체 및 그 제조 공정에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법에 대해 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
전술한 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은 신설 도로 포장 시공에 적용되는 것이라면, 본 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은 기존 도로 포장에 대한 보수 시공에 적용되는 것이다. 즉, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은 신설 포장 시공 뿐만 아니라 보수 포장 시공에도 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은, 파손되거나 손상된 기존 도로 포장에 대해 보수 시공을 하는 방법으로, 기존 도로 포장에 대해 노면 절삭을 수행하는 단계(S210), 택 코트를 시공하는 단계(S220) 및 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S230)를 포함한다. 여기서, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S230)에서 사용된다. 즉, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S230)에서 기존 도로의 노면에 포설된다.
먼저, 기존 도로 포장에 대해 노면 절삭을 수행하는 단계(S210)는 절삭 장비를 사용하여 기존 도로의 포장면을 절삭하는 단계이다. 여기서, 기존 도로 포장은 아스팔트 콘크리트 포장뿐만 아니라 시멘트 콘크리트 포장을 포함한다. 기존 도로 포장에 대해 노면 절삭을 수행하는 단계(S210)에서 절삭 장비는 상온 절삭이 가능한 노면 파쇄기를 사용하며, 노면 파쇄기에 의해 파쇄된 폐아스팔트는 운반 차량에 적재된다. 그리고, 노면 파쇄기에 의한 절삭면은 평활해야 하며 굴곡이나 요철이 심하게 발생한 구간은 재절삭하는 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 택 코트를 시공하는 단계(S220)는 앞서 노면 파쇄기에 의해 절삭된 기존 도로 포장의 절삭면 위에 '택 코트'라고 하는 유화 아스팔트 재료를 유화 아스팔트 살포장비(예컨대, 아스팔트 디스트리뷰터)를 사용하여 살포하는 단계이다. 이때, 택 코트를 시공하기 전에 기존 도로 포장의 절삭면에 폐아스팔트 잔재가 남지 않도록 깨끗이 청소하는 것이 바람직하다. 이러한 택 코트는 기존 도로 포장의 절삭면과 그 위에 포설되는 아스팔트 표층과의 부착력을 향상시키는 기능을 한다. 참고로, 본 실시예에서 택 코트를 시공하는 단계(S220)는 전술한 실시예에서 택 코트를 시공하는 단계(S140)와 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 전술한 실시예를 준용하기로 한다.
다음으로, 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S230)는 택 코트가 시공된 기존 도로 포장의 절삭면 위에 아스팔트 포장장비(예컨대, 아스팔트 페이버)를 사용하여 아스팔트 표층을 형성하는 아스팔트 혼합물을 포설하는 단계이다. 여기서, 아스팔트 혼합물은 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물로 제공된다. 참고로, 본 실시예에서 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S230)는 전술한 실시예에서 아스팔트 표층을 시공하는 단계(S150)와 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 전술한 실시예를 준용하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물의 구성성분들, 특히 유황폴리머-플라스틱 복합체 및 그 제조 공정에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 제조하기 위한 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물은 아스팔트, 골재, 유황폴리머-플라스틱 복합체, 채움재를 구성성분으로 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물은 필요에 따라 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다. 여기서, 채움재는 석회석분, 소석회, 회수더스트 등이 사용되며, 채움재의 입도는 KS F 3501(아스팔트 포장용 채움재)의 기준에 적합하여야 한다.
먼저, 아스팔트는 KS M 2201(스트레이트 아스팔트)의 침입도 등급 기준과 KS F 2389(아스팔트의 공용성 등급) 기준을 병행하여 사용한다. 참고로, 아스팔트는 KS M 2201에 따라 침입도 등급 20-40, 40-60, 60-80, 80-100, 100-120 등이 있으며, 국내에서 아스팔트 혼합물용으로는 60-80과 80-100 두 가지 아스팔트가 주로 사용되고 있다.
다음으로, 골재는 굵은골재와 잔골재가 사용되는데, 일반적으로 아스팔트 혼합물의 전체 중량의 약 90~95%를 차지한다. 굵은골재는 도로기능에 맞는 등급의 골재를 선택하여 사용하는데, 골재의 편장석률은 아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성 등에 큰 영향을 미치므로 편장석률에 따라 등급이 분류된다. 또한, 굵은골재의 입도는 KS F 2357(아스팔트 혼합물용 골재)의 규정 중에 따라 단립도 기준인 골재번호 4, 5, 6, 7, 8 등에 적합하여야 한다. 한편, 아스팔트 혼합물에 사용되는 잔골재는 암석, 자갈 등을 깨어 얻어진 부순 모래 또는 이들의 혼합물로서, KS F 2357(아스팔트 혼합물용 골재)의 규정에 따른 입도 No1 ~ No5 또는 FA-1(Fine Aggregate-1) 등에 적합하여야 한다.
다음으로, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물에 있어서 가장 중요한 기술적 의미를 갖는 구성성분으로, 유황 폴리머 및 플라스틱 재료를 포함한다. 즉, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머와 플라스틱 재료를 혼합하여 제조된다.
도 3은 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물의 구성성분인 유황폴리머-플라스틱 복합체 및 그 제조 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머와 플라스틱 재료로부터 제조되는데, 유황 폴리머는 가열된 액상의 유황에 촉매를 첨가하고 이를 반응시켜 제공되고, 플라스틱 재료는 열가소성 플라스틱으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 이들의 혼합물로 제공된다. 그리고, 미리 설정된 온도로 가열된 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료를 혼합하여 본 발명에 따른 유황폴리머-플라스틱 복합체를 제조할 수 있다. 참고로, 플라스틱 재료는 친환경 측면에서 폐플라스틱을 재활용하여 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 아스팔트 혼합물에 있어서 유황 폴리머가 혼합되면 압축강도 등의 물성과 품질이 향상되는 장점이 있으나 연성이 저하되는 등의 단점이 있는데, 이러한 유황 폴리머의 단점을 해결하기 위해 본 발명은 유황 폴리머와 열가소성 플라스틱 재료를 혼합하여 제조된 유황폴리머-플라스틱 복합체를 사용하고 있는 것이다.
이러한 유황폴리머-플라스틱 복합체를 제조하기 위한 설비는 도 3에 도시된 바와 같이 유황 저장 탱크(10), 촉매 저장 탱크(11), 유황 폴리머 반응기(20), 플라스틱 재료 저장 탱크(30), 유황폴리머-플라스틱 혼합기(40) 및 판상 몰드(50)를 포함한다.
유황 저장 탱크(10)에는 가열된 액상의 유황을 저장되고, 촉매 저장 탱크(10)에는 액상의 유황과 반응하여 유황 폴리머를 형성하기 위한 촉매가 저장되며, 이러한 액상의 유황과 촉매는 유황 폴리머 반응기(20) 내에서 서로 반응하여 유황 폴리머를 형성한다. 이때, 촉매로는 디사이클로펜타디엔(Dicyclopentadien)이 사용되며, 유황 폴리머 반응기(20)의 내부 온도는 약 135℃로 유지되는 것이 바람직하다. 한편, 플라스틱 재료 저장 탱크(30)에는 가열된 액상의 플라스틱 재료가 저장된다.
이와 같이 액상화된 유황 폴리머와 플라스틱 재료는 유황폴리머-플라스틱 혼합기(40) 내에서 서로 혼합된다. 즉, 유황 폴리머와 플라스틱 재료는 각각 미리 설정된 온도로 가열하여 액상으로 제공되고, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료를 서로 혼합하여 제조된다. 이때, 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료는 40~80 : 60~20 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하며, 상기 미리 설정된 온도는 125~145℃ 범위(가장 바람직하게 135℃)의 온도로 설정되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 미리 설정된 온도로 가열된 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료를 서로 혼합하는 과정에서, 고흡수성 수지(SAP: Super Absorbent Polymer), 칼슘 스테아레이트(Calcium Stearate) 및 징크 스테아레이트(Zinc Stearate)가 첨가될 수 있다. 이때, 고흡수성 수지, 칼슘 스테아레이트 및 징크 스테아레이트는 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료의 혼합물의 100중량부에 대하여 고흡수성 수지 3~5중량부, 칼슘 스테아레이트 1~3중량부 및 징크 스테아레이트 1~3중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.
참고로, 고흡수성 수지는 가교 구조를 가지는 친수성 고분자 유기물로 자체 무게의 수십 배에서 수백 배에 해당하는 물을 흡수할 수 있는 수지이다. 이러한 고흡수성 수지는 전분이나 셀룰로스에 아크릴로나이트릴을 그래프트혼성중합시킨 것으로, 백색 분말 형태로 제공된다.
마지막으로, 유황폴리머-플라스틱 혼합기(40) 내의 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료의 혼합물은 도 3에 도시된 바와 같이 유황폴리머-플라스틱 혼합기(40) 아래에 배치된 판상 몰드(50) 상에 공급되고 일정시간 이상 판상 몰드(50) 상에서 냉각시켜 최종적으로 다수의 플레이크(flakes) 또는 그래뉼(granules) 형태의 유황폴리머-플라스틱 복합체가 제조 완료된다. 즉, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료의 혼합물을 판상 몰드(50)에 부은 후, 일정시간 이상 냉각시켜 얻어지는 다수의 플레이크 또는 그래뉼 형태의 제품으로 제조된다.
이를 위해, 판상 몰드(50)의 상부면에는 도 3에 도시된 바와 같이 플레이크 또는 그래뉼에 대응하는 다수의 성형 홈(51)이 함몰 형성된다. 이때, 판상 몰드(50)는 미리 정해진 경로를 따라 이송되는 스틸 벨트(Steel Belt)로 제공되는 것이 바람직하다. 참고로, 도 3에 도시된 판상 몰드(50)는 다수의 플레이크 형태의 유황폴리머-플라스틱 복합체를 제조하기 위한 것으로, 그 상부면에 형성된 성형 홈(51)은 얇은 플레이크 형상을 갖는다.
도 4는 이상 설명한 제조 공정에 의해 제조된 플레이크 형태의 유황폴리머-플라스틱 복합체의 일 예를 보여주는 사진 도면이다.
다만, 이와 다르게 유황폴리머-플라스틱 복합체는 미리 설정된 온도로 가열된 액상의 유황 폴리머와 액상의 플라스틱 재료 각각을 판상 몰드에 부은 후, 일정시간 이상 냉각시켜 얻어지는 다수의 플레이크 또는 그래뉼 형태로 제조한 다음, 상기 다수의 플레이크 또는 그래뉼 형태의 유황 폴리머와 플라스틱 재료를 서로 혼합하여 제공될 수도 있다.
한편, 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머 아스팔트 혼합물의 배합 설계에 있어서 아스팔트 100중량부에 대하여 20~80중량부로 아스팔트를 치환하여 배합되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 유황폴리머-플라스틱 복합체를 일반 아스팔트 혼합물의 아스팔트 함량을 치환해서 적용되고, 그 치환 함량은 아스팔트 100중량부에 대하여 20~80중량부인 것이 바람직하다.
이상 설명한 구성성분들이 혼합된 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물을 미리 설정된 온도로 가열하여 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 제조 생산할 수 있다. 이때, 상기 미리 설정된 온도는 125~145℃ 범위(바람직하게 135℃)의 온도로 설정되는데, 이는 약 160℃ 이상으로 가열하는 일반 아스팔트 혼합물과 대비하여 상당히 낮은 것으로, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물에 있어서 유황폴리머-플라스틱 복합체가 이른바 중온화 첨가제 또는 중온화 아스팔트의 효과를 발휘하기 때문이다. 이에, 본 발명에 따른 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 고가의 중온화 첨가제나 중온화 아스팔트를 사용하지 않고서도 중온 아스팔트 콘크리트 포장을 달성할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
Claims (10)
- 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법에 있어서,
유황 폴리머 아스팔트 혼합물을 포설하여 도로 포장을 시공하되,
상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 아스팔트, 골재 및 유황폴리머-플라스틱 복합체를 포함하고,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머 및 플라스틱 재료를 포함하며,
상기 유황 폴리머는 가열된 액상의 유황에 촉매를 첨가하여 반응시켜 제공되고,
상기 플라스틱 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 중 적어도 하나의 열가소성 플라스틱으로 제공되며,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체를 제조하기 위한 설비는
가열된 액상의 상기 유황이 저장되는 유황 저장 탱크, 상기 촉매가 저장되는 촉매 저장 탱크, 상기 유황과 상기 촉매가 서로 반응하여 유황 폴리머를 형성하는 유황 폴리머 반응기, 가열된 액상의 상기 플라스틱 재료가 저장되는 플라스틱 재료 저장 탱크, 액상화된 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료가 40~80 : 60~20 중량비율로 서로 혼합되는 유황폴리머-플라스틱 혼합기, 및 판상 몰드를 포함하고,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 유황폴리머-플라스틱 혼합기 내의 액상의 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료의 혼합물을 상기 판상 몰드 상에 부은 후, 일정시간 이상 냉각시켜 다수의 플레이크(flakes) 또는 그래뉼(granules) 형태로 제조되며,
상기 판상 몰드의 상부면에는 상기 다수의 플레이크 또는 그래뉼에 대응하는 다수의 성형 홈이 함몰 형성되고,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 액상의 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료가 상기 유황폴리머-플라스틱 혼합기 내에서 서로 혼합되는 과정에서, 액상의 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료의 혼합물의 100중량부에 대하여 고흡수성 수지 3~5중량부, 칼슘 스테아레이트 1~3중량부 및 징크 스테아레이트 1~3중량부가 첨가되며,
상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 아스팔트 100중량부에 대하여 20~80중량부로 상기 아스팔트를 치환하여 배합되는 것을 특징으로 하는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은
프라임 코트를 시공하는 단계;
아스팔트 기층을 시공하는 단계;
택 코트를 시공하는 단계; 및
아스팔트 표층을 시공하는 단계;
를 포함하고,
상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 상기 아스팔트 표층을 시공하는 단계에서 포설되거나, 상기 아스팔트 기층을 시공하는 단계 및 상기 아스팔트 표층을 시공하는 단계에서 포설되는 것을 특징으로 하는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법은
기존 도로 포장에 대해 노면 절삭을 수행하는 단계;
택 코트를 시공하는 단계; 및
아스팔트 표층을 시공하는 단계;
를 포함하고,
상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물은 상기 아스팔트 표층을 시공하는 단계에서 포설되는 것을 특징으로 하는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 포장 시공방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 아스팔트 콘크리트 포장 시공에 사용되는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물로서,
아스팔트;
골재; 및
유황폴리머-플라스틱 복합체;
를 포함하고,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 유황 폴리머 및 플라스틱 재료를 포함하며, 상기 유황 폴리머는 가열된 액상의 유황에 촉매를 첨가하여 반응시켜 제공되고, 상기 플라스틱 재료는 열가소성 플라스틱으로 제공되며,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체를 제조하기 위한 설비는
가열된 액상의 상기 유황이 저장되는 유황 저장 탱크, 상기 촉매가 저장되는 촉매 저장 탱크, 상기 유황과 상기 촉매가 서로 반응하여 유황 폴리머를 형성하는 유황 폴리머 반응기, 가열된 액상의 상기 플라스틱 재료가 저장되는 플라스틱 재료 저장 탱크, 액상화된 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료가 40~80 : 60~20 중량비율로 서로 혼합되는 유황폴리머-플라스틱 혼합기, 및 판상 몰드를 포함하고,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 유황폴리머-플라스틱 혼합기 내의 액상의 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료의 혼합물을 상기 판상 몰드 상에 부은 후, 일정시간 이상 냉각시켜 다수의 플레이크(flakes) 또는 그래뉼(granules) 형태로 제조되며,
상기 판상 몰드의 상부면에는 상기 다수의 플레이크 또는 그래뉼에 대응하는 다수의 성형 홈이 함몰 형성되고,
상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 액상의 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료가 상기 유황폴리머-플라스틱 혼합기 내에서 서로 혼합되는 과정에서, 액상의 상기 유황 폴리머와 상기 플라스틱 재료의 혼합물의 100중량부에 대하여 고흡수성 수지 3~5중량부, 칼슘 스테아레이트 1~3중량부 및 징크 스테아레이트 1~3중량부가 첨가되며,
상기 유황 폴리머 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 유황폴리머-플라스틱 복합체는 상기 아스팔트 100중량부에 대하여 20~80중량부로 상기 아스팔트를 치환하여 배합되는 것을 특징으로 하는 유황 폴리머 아스팔트 콘크리트 조성물.
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Citations (4)
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| KR100632574B1 (ko) * | 2005-07-08 | 2006-10-09 | 에스케이 주식회사 | 개질유황결합재의 액상/고상 이중모드 제조 공정 |
| KR20100074686A (ko) * | 2008-12-24 | 2010-07-02 | 최문선 | 개질 유황 결합재를 이용한 아스팔트 포장 방법 |
| KR101679246B1 (ko) * | 2016-01-29 | 2016-11-24 | 태륭건설(주) | 열교환기와 급속경화형 에폭시 프라이머계 분사식 택 코트를 이용한 아스팔트 포장 보수 공법 |
| KR20170069121A (ko) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | (주)삼성 | 고분자와 개질 유황을 사용한 중온형 재활용 개질 아스팔트 혼합물 |
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2022
- 2022-05-30 KR KR1020220065794A patent/KR102558261B1/ko active IP Right Grant
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