KR20000020919A

KR20000020919A - 다공성 아스팔트 콘크리트 및 그 포장방법

Info

Publication number: KR20000020919A
Application number: KR1019980039735A
Authority: KR
Inventors: 황익현
Original assignee: 황익현
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-04-15
Also published as: KR100272799B1

Abstract

본 발명은 다공성 아스팔트 콘크리트 및 그 포장방법에 관한 것으로서, 굵은 골재의 최대치수가 25mm 내지 5mm인 골재에 있어서 해당되는 굵은 골재의 최대치수에 상응하여 13mm 내지 2mm에서부터 5mm 내지 1mm까지의 특정범위의 중간 골재가 전체 골재량의 7%이하가 되도록 입도분포를 가진 골재에; 전기 골재에 대하여 0.03-0.1중량부에 해당하는 아스팔트; 및 전기 아스팔트 사용량의 50% 이하에 해당하는 강화제:를 혼합하여 130-180℃로 가열한 후 통상의 방법에 의해 포설하고 로라로 다짐하며 아크릴수지를 살포하여 완성하는 다공성 아스팔트 콘크리트 포장방법으로서, 중간 골재를 배제시켜 공극을 크게하는 동시에 잔입자를 많이 사용하여 강도의 하락이 방지된 것이고 또한 폴리머를 살포하여 하절기 끈적임을 없애는 동시에 강도가 증진된 것일 뿐만 아니라 착색이 용이하고 시공이 간편하며 공사비가 저렴하게 되는 효과가 있는 것이다.

Description

다공성 아스팔트 콘크리트 및 그 포장방법

본 발명은 다공성 아스팔트 콘크리트 및 그 포장벙법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 골재 배합에 있어서 중간 크기의 골재를 배제시킴으로써, 공극의 크기를 크게하여 투수성을 높힌 다공성 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다.

일반적으로, 다공성 아스팔트 콘크리트에 있어서는 사용되는 골재의 크기에 따라 공극의 크기가 결정되어 지는데, 대체적으로, 굵은 골재의 최대치수가 클수록 공극의 크기가 커지나, 중간 골재나 잔 골재의 사용량에 따라서도 공극의 크기와 개수가 달라지게 된다.

일반 아스팔트 콘크리트의 경우는, 굵은 골재들의 간극에 중간 골재 또는 잔 골재가 꽉 채워지도록 전체 골재의 입도분포가 구성되기 때문에 전체적으로 밀립하게 포장된다. 그러나, 중간 골재나 잔 골재의 사용량을 줄이면, 큰 골재들의 간극에서 그 생략된 중간 골재나 잔 골재에 해당되는 만큼 공극들이 형성된다. 다공성 아스팔트 콘크리트는 이러한 원리를 이용한 것이다. 그러나, 중간 골재나 잔골재가 생략되면 큰 골재들 사이의 간극이 공극(공간)으로 남게되므로 강도가 그만큼 떨어지는 문제점이 있다.

종래의 투수성 아스팔트 콘크리트는 잔 골재를 거의 사용하지 않는 것인데, 잔 골재가 생략된 만큼 작은 공극들은 많히 형성되지만, 강도가 매우 취약하여 차도로는 사용되지 못할 뿐만 아니라, 잔 입자의 부족으로 골재 입자들 사이의 접착력이 떨어져 콘크리트 표면의 골재가 쉽사리 이탈되는 문제점이 있었다. 또한 이러한 종래의 투수성 아스팔트 콘크리트는 공극들의 크기가 너무 작아서 이 물질에 의하여 쉽게 막히거나 하절기 표면이 녹아 이 물질이 표면에 부착되면 투수성이 나빠지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 사용 골재 중에서 중간 골재를 배제시킴으로써 공극의 크기를 크게하는 반면, 잔입자를 많이 사용하여 골재 간의 접착 강도를 보강하고, 또한 폴리머를 사용하여 표면 끈적임을 없앰과 동시에 강도를 향상시킨 다공성 아스팔트 콘트리트 및 그 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다공성 시멘트 콘크리트와 비교할 때, 아스팔트를 사용함으로써 양생공정을 생략시킬 수 있어 시공이 편리하고 공사비가 저렴한 다공성 아스팔트 콘트리트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폴리머를 사용하기 때문에, 폴리머 살포시 안료를 첨가할 수 있어서, 포장에 용이하게 착색할 수 있는 다공성 아스팔트 콘크리트를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 사용골재 입도범위를 나타낸 골재분포도

도 2는 본 발명에서 굵은 골재 최대치수가 5mm인 합성 골재의 입도범위를 나타낸 골재 분포도

도 3은 본 발명에서 굵은 골재 최대치수가 8mm인 합성 골재의 입도범위를 나타낸 골재 분포도

도 4는 본 발명에서 굵은 골재 최대치수가 13mm인 합성 골재의 입도범위를 나타낸 골재 분포도

도 5는 본 발명에서 굵은 골재 최대치수가 19mm인 합성 골재의 입도범위를 나타낸 골재 분포도

도 6은 본 발명에서 굵은 골재 최대치수가 25mm인 합성 골재의 입도범위를 나타낸 골재 분포도

본 발명은 골재들을 결착시키기 위한 접합제로서 아스팔트를 사용하며, 굵은 골재 최대치수가 25mm, 19mm, 13mm, 8mm 및 5mm인 골재를 선별 사용하되 이러한 골재의 중간 입자들을 배제한 빈입자로 구성하고, 포장용 채움재로서 0.08mm 이하의 입자를 다량 사용하는데 그 특징이 있다.

선별된 골재들에 있어서, 굵은 골재 최대치수가 25mm인 골재는 기층용으로 사용하고, 19mm, 13mm, 8mm 및 5mm는 표면층용으로 사용한다. 그리고, 이 중에서 10mm이하의 골재는 기존의 포장 상부에 덧씌울 (over-lay)때 사용하는 것이 바람직하다. 기층은 투수성으로 할 수도 있고, 불투수성으로 할 수도 있는데, 기층이 불투수성인 경우에는 표면층이 투수성이기 때문에 전체적으로 배수성 포장이 된다.

본 발명은 굵은 골재의 최대치수 별로 사용되는 입자들의 입도분포를 달리하는데, 이를 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

굵은골재 최대치수가 25mm인 경우 :

25mm체에서 90-100%통과하고 13mm체에서 30-70% 통과하며 5mm체에서 30-70% 통과하고 2.0mm체에서 20-40% 통과하며 0.5mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하는 골재를 사용하는데, 13mm와 5mm 사이는 빈입자가 되도록 한다. 이때, 빈입자라 함은 13mm체를 통과하는 골재와 5mm체를 통과하는 골재의 통과율의 차이가 중량 백분율로 7% 이내인 것을 말한다. 예를 들면, 13mm체 통과율이 50%이라면 5mm체의 통과율은 적어도 43% 이상이어야 한다.

굵은골재 최대치수가 19mm인 경우 :

19mm체에서 90-100% 통과하고 10mm체에서 30-70% 통과하며 5mm체에서 30-70% 통과하고 2.0mm체에서 20-40% 통과하며 0.5mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하는 골재를 사용하는데, 10mm와 5mm 사이는 빈입자가 되도록 한다. 즉, 이들 체의 통과율의 차이는 중량 백분율로 7% 이내이어야 한다.

굵은골재 최대치수가 13mm인 경우 :

13mm체에서 90-100% 통과하고 6mm체에서 30-70% 통과하며 2.5mm체에서 30-70% 통과하고 1.2mm체에서 15-40% 통과하며 0.6mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하는 골재를 사용하는데, 6mm와 2.5mm 사이는 빈입자가 되도록 한다. 즉, 이들 체의 통과율의 차이는 중량 백분율로 7% 이내이어야 한다.

굵은골재 최대치수가 8mm인 경우 :

8mm체에서 90-100% 통과하고 4mm체에서 30-70% 통과하며 2mm체에서 30-70% 통과하고 1mm체에서 15-40% 통과하며 0.5mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하는 골재를 사용하는데, 4mm와 2mm 사이는 빈입자가 되도록 한다. 즉, 이들 체의 통과율의 차이는 중량 백분율로 7% 이내이어야 한다.

굵은골재 최대치수가 5mm인 경우 :

5mm체에서 90-100% 통과하고 2mm체에서 20-60% 통과하며 1mm체에서 20-60% 통과하고 0.5mm체에서 10-30% 통과하며 0.08mm체에서 8-20% 통과하는 골재를 사용하는데, 2mm와 1mm 사이는 빈입자가 되도록 한다. 즉, 이들 체의 통과율의 차이는 중량 백분율로 7% 이내이어야 한다.

상기 입도분포에 있어서, 13mm 이하의 입자는 골재의 입도구성이 어려우므로 특수 입도의 골재를 사용해야 하는데, 사용의 편의를 위해서는 규사의 입자를 사용함이 바람직하다. 0.08mm 이하의 입자를 합성골재에 포함된 잔 입자만으로 채우는데에는 한계가 있으므로 포장용 채움재를 사용하게 되는데, 이때 이 포장용 채움재로는 생석회, 소석회, 규사분, 방해석분, 석분 등 KS 규격에 합당한 것이면 모두 사용가능하고, 특히 고품질을 내기위해서는 생석회 및 시멘트를 사용할 수도 있다.

다공성 아스팔트 콘크리트에서 사용되는 포장용 채움재는 아스팔트의 흐름을 방지하고 내구성 지수인 수침후 마샬 안정도를 높여주며 강도의 척도인 안정도를 높이는 주요 자재이다. 따라서, 포장용 채움재는 사용하는 잔골재에 일부가 섞여있는 것을 포함하여 반드시 총 골재량의 5-20% 이상은 사용되어야 한다. 포장용 채움재는 사용량을 높이더라도 아스팔트와 함께 골재의 피복 두께만을 두껍게 하는 것이므로 공극의 크기와 수에는 큰 영향을 미치지 않는다.

본 발명에 있어서 아스팔트는 포장용 아스팔트, 포장용 타르, 브라운 아스팔트 등을 사용할 수 있으며, 그 함량은, 굵은 골재 최대치수가 25mm 골재를 사용시에는 골재 1중량부에 0.03-0.06 중량부를 사용하고, 굵은 골재 최대치수가 19mm 골재를 사용시에는 골재 1중량부에 0.04-0.07 중량부를 사용하며, 굵은 골재 최대치수가 13-5mm인 골재를 사용시에는 골재 1중량부에 0.05-0.1 중량부를 사용한다.

또한, 본 발명에 있어서는, 강도와 내구성을 높이기 위하여 SBR 라텍스, 아크릴수지, 에폭시, Anti Stripping Agent를 사용하는데 이때는 중량비로 아스팔트 사용량의 50%이하를 사용한다. 크랙 방지 및 내구성 강화를 위하여 보강섬유를 사용할 수도 있는데, 보강섬유로는 180℃에서 견딜수 있는 길이 20mm 이하의 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유를 중량비로 아스팔트 사용량의 2% 이내를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 탄성을 부여하고 동결 융해에 강한 포장체를 얻기 위해서는 4mm 이하의 분쇄 폐타이어를 사용할 수 있는데, 그 사용량은 골재사용량의 30% 이내에서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 4mm이하의 분쇄 폐유리를 사용할 수 있는데 이 분쇄폐유리 사용에 의해 포장체에 미적인 감각을 살릴수 있으며 그 사용량은 골재사용량의 20%이내의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며 그 이상 사용시에는 유리면에 의한 자재의 접착불량이 생겨 품질을 보장할 수 없다. 표층용에는 안료를 골재 사용량의 3% 이내 범위에서 혼합할 수 있으며 색도를 위해 무색 아스팔트를 사용할 수 있다.

본 발명은 상기의 방법에 의하여 선별된 골재 및 포장용 채움재 등을 아스팔트와 혼합하여 130-180℃로 가열한 후 통상의 방법에 의해 포설하는 것이다. 이때, 강도와 내구성을 높이기 위하여 SBR 라텍스, 아크릴수지, 에폭시, Anti Stripping Agent를 첨가할 수도 있고, 크랙 방지 및 내구성 강화를 위하여 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 등의 보강 섬유를 첨가할 수 있으며, 탄성을 부여하고 동결 융해에 강한 포장체를 얻기 위해서 4mm 이하의 분쇄 폐타이어를 첨가할 수 있으며, 포장체에 미적인 감각을 살리기 위하여 분쇄 폐유리를 첨가할 수 있다.

차도를 포설하는 경우에는 굵은 골재 최대치수가 25mm인 골재를 사용하여 기층용 다공성 콘크리트로 포설, 로라로 다짐하고 접착제를 살포한 후, 굵은 골재 최대치수가 19-5mm인 골재를 사용하여 표층용을 포설하여 로라로 다짐한다. 로라다짐이 완료되면 30분이내에 에멀젼타입의 아크릴수지를 살포하는데 아크릴의 고형분 50%를 기준으로 1㎡당 3㎏이하의 범위에서 살포한다.

착색을 할 경우에는 안료를 수지의 30%이내 범위에서 혼합, 살포한다. 색도를 위해서 2회 이상 아크릴을 살포할 수 있으며 그 상부에 착색 에폭시, 착색 불포화수지, 착색 우레탄 등을 살포해도 좋다.

차도용으로 적합한 다공성 아스팔트 콘크리트의 안정도는 500㎏이상이고 공극율 12% 이상이며 투수계수가 10×10㎝/sec 이상인데, 본 발명의 다공성 투수 아스팔트 콘크리트는 이러한 조건을 모두 만족시킬 수 있는 것이다.

이하 실시예에 의거 본 발명을 설명한다.

(실시예)

쇄석기층의 두께를 10㎝, 표면층의 두께는 5㎝, 굵은 골재 최대치수는 8mm로 하여 길이 100m, 폭 3m인 적갈색의 자전거 도로를 포장하기로 하고 다음의 공정을 진행하였다.

제1공정 : 노상을 정비하고 자전거 도로의 폭에 맞도록 경계석을 설치하고, 쇄석기층을 10㎝ 이상 포설한 후 로라로 다짐하여 10㎝가 되도록 하였다.

제2공정 : 다공성 아스팔트 콘크리트의 배합 설계

(1) 골재 선정 : 아래의 합성입도에 맞도록 골재를 선정하는데 굵은 골재 최대치수가 8mm인 8-4mm의 골재를 사용하고 잔입자는 2.5-1mm의 4호 규사를 사용하였다. 골재의 입도분석표는 아래와 같다. 상기 입도 분석표에서 4mm와 2mm의 통과율의 차이는 2.9%으므로 빈입도의 허용 범위인 15% 이내이다. 따라서, 위 분석표에 의한 골재 입도 구성은 중간 입자가 빈 골재임을 알 수 있다. 한편, 위 분석표에 의한 골재의 중량은 톤당 777kg이다.

골재크기		체통과 중량 백분율(%)
구 분	합성비	8mm	4mm	2mm	1mm	0.5mm	0.08mm
8mm골재	65	100	5	0.1
4호규사	20		100	100	40	10	0.2
시멘트	15						100
합성비	100	100	38.5	35.6	23	17	15.4
규 격		100-90	70-30	70-30	40-15	30-10	20-8

(2) 아스팔트 량 결정 : 아스팔트의 량은 마샬시험에 따라 5.8%로 정하였으며, 그 중량은 톤당 58㎏이었다

(3) 포장용 채움재 : 포장용 채움재는 포장의 내구성을 고려하여 시멘트를 사용하며 그 사용량은 상기 표의 합성 입도표에 따라 총 골재량의 15% (톤당 150㎏)를 사용하였다.

(4) SBR 라텍스 : 12㎏를 사용하였으나, 본 재료는 배합설계에 있어 계산의 편의를 위하여 다공성 아스팔트 콘크리트의 중량에서 제외시켰다.

(5) 안료 : 15㎏를 사용하였다.

제3공정 : 제2공정의 재료를 계량하여 골재와 아스팔트를 155℃로 가열한 후 나머지 재료를 투입, 혼합하고, 이를 덤프 트럭으로 현장으로 운반하여, 휘니샤로 포설후 탄템로라로 다짐하였다.

제4공정 : 로라 다짐후 고형분 50%의 아크릴수지 100㎏에 유제 아스팔트를 3㎏, 적색 안료를 10㎏ 혼합하여 포장체 100㎡당 30㎏씩 스프레이로 살포하였다.

상기와 같이하여 적갈색의 자전거도로용 다공성 투수 아스팔트 콘크리트를 완성하였으며 그 시험결과는 아래와 같았다.

구 분	안정도	후로우	수침후안정도	공극율	투수계수
	(㎏)	(1/100)	(손실율%)	(%)	(㎝/sec)
측정치	1450	35㎝	14.5	18.9	4.5×10
규 격	500이상	20-40	20이하	12이상	10×10

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 의한 다공성 아스팔트 콘크리트는 골재 중에서 중간 골재를 배제시켜 공극을 크게하는 동시에 잔 입자를 많이 사용함으로써 강도의 하락을 방지하였고 또한 폴리머를 살포하여 하절기 끈적임을 없애는 동시에 강도를 증진시킨 것이다. 본 발명은 종래의 기술들과 비교할 때, 공극이 커서 투수성이 월둥하고, 그 강도가 우수하며, 시공이 간편하고 공사비가 저렴하다는 장점이 있는 매우 유용한 것이다.

Claims

굵은 골재의 최대치수가 25mm 내지 5mm인 골재에 있어서 해당되는 굵은 골재의 최대치수의 크기에 상응하여 13mm 내지 2mm에서부터 5mm 내지 1mm까지의 특정범위의 중간 골재가 전 골재의 7% 이하가 되도록 입도 분포를 가진 골재에; 전기 골재에 대하여 0.03-0.1 중량부에 해당하는 아스팔트; 및 전기 아스팔트 사용량의 50% 이하에 해당하는 강화재; 를 130-180℃로 가열 혼합한 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 굵은 골재의 최대치수가 25mm인 경우, 골재의 입도분포는 중량 백분율을 기준으로 25mm체에서 90-100% 통과하고 13mm체에서 30-70% 통과하며 5mm체에서 30-70% 통과하고 2.0mm체에서 20-40% 통과하며 0.5mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하되, 13-5mm 범위에 해당하는 골재가 전체 골재에 대하여 중량비로 7% 이내가 되도록 하고, 아스팔트를 골재 1중량부에 0.03-0.06중량부 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 굵은 골재의 최대치수가 19mm인 경우, 골재의 입도분포는 중량 백분율을 기준으로 19mm체에서 90-100% 통과하고 10mm체에서 30-70% 통과하며 5mm체에서 30-70% 통과하고 2.0mm체에서 20-40% 통과하며 0.5mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하되, 10-5mm 범위에 해당하는 골재가 전체 골재에 대하여 중량비로 7% 이내가 되도록 하고, 아스팔트를 골재 1중량부에 0.04-0.07중량부 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 굵은 골재의 최대치수가 13mm인 경우, 골재의 입도분포는 중량 백분율을 기준으로 13mm체에서 90-100% 통과하고 6mm체에서 30-70% 통과하며 2.5mm체에서 30-70% 통과하고 1.2mm체에서 15-40% 통과하며 0.6mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하되, 6-2.5mm 범위에 해당하는 골재가 전체 골재에 대하여 중량비로 7% 이내가 되도록 하고, 아스팔트를 골재 1중량부에 0.05-0.1중량부 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 굵은 골재의 최대치수가 8mm인 경우, 골재의 입도분포는 중량 백분율을 기준으로 8mm체에서 90-100% 통과하고 4mm체에서 30-70% 통과하며 2mm체에서 30-70% 통과하고 1mm체에서 15-40% 통과하며 0.5mm체에서 10-30% 통과하고 0.08mm체에서 8-20% 통과하되, 4-2mm 범위에 해당하는 골재가 전체 골재에 대하여 중량비로 7% 이내가 되도록 하고, 아스팔트를 골재 1중량부에 0.05-0.1중량부 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 굵은 골재의 최대치수가 5mm인 경우, 골재의 입도분포가 중량 백분율을 기준으로 5mm체에서 90-100% 통과하고 2mm체에서 20-60% 통과하며 1mm체에서 20-60% 통과하고 0.5mm체에서 10-30% 통과하며 0.08mm체에서 8-20% 통과하되, 2-1mm 범위에 해당하는 골재가 전체 골재에 대하여 중량비로 7% 이내가 되도록 하고, 아스팔트를 골재 1중량부에 0.05-0.1중량부 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 강화재로서 SBR 라텍스, 아크릴수지, 에폭시, Anti Stripping Agent 중 하나 이상을 중량비로 아스팔트 사용량의 50% 이하로 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 보강재로서 180℃에서 견딜수 있는 20mm이하의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 중 하나를 아스팔트 사용량의 2% 이내로 첨가하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 4mm 이하의 분쇄 폐타이어를 골재 사용량의 30% 이내로 첨가하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 4mm 이하의 분쇄폐유리를 골재 사용량의 20% 이내로 첨가하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제1항에 있어서, 0.08mm 골재의 대용으로 포장용 채움재를 총 골재량의 5-20%로 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
제11항에 있어서, 포장용 채움재로서 생석회, 소석회, 규사분, 방해석분, 석분, 시멘트 중의 하나 이상을 사용하는 다공성 아스팔트 콘크리트.
굵은 골재의 최대치수가 25mm 내지 5mm인 골재에 있어서 해당되는 굵은 골재의 최대치수의 크기에 상응하여 13mm 내지 2mm에서부터 5mm 내지 1mm까지의 특정범위의 중간 골재가 전 골재의 15% 이하가 되도록 입도분포를 가진 골재에; 전기 골재에 대하여 0.03-0.1 중량부에 해당하는 아스팔트; 및 전기 아스팔트 사용량의 50% 이하에 해당하는 강화재; 를 혼합하여 130-180℃로 가열하여 통상의 방법에 의해 포설하고 로라로 다짐하고 아크릴수지를 살포하여 완성하는 다공성 아스팔트 콘크리트 포장방법.
제13항에 있어서, 굵은 골재 최대치수가 25mm인 입도분포의 골재를 사용하여 기층을 포설, 로라로 다짐하고 접착제를 살포한 후, 굵은 골재 최대치수가 19-5mm인 입도분포의 골재를 사용하여 표층을 포설하여 로라로 다짐하는 것을 포함하는 차도용 다공성 아스팔트 콘크리트 포장방법.