KR20000030342A - 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 무결빙의 도로포장재에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 무결빙 도로포장재는 폐석과 석분, 폐고무류와 폐비닐이 소정비율로 혼합되어 가열교반된 골재핵; 상기 골재핵의 외부에 코팅된 카본네이트층; 상기 카본네이트층을 에워싸고 있는 마그마층; 및 상기 마그마층을 둘러싸며, 표면부에서 중심부를 향해 천공된 구멍들을 갖는 탄소층으로 이루어진다.

이러한 구조를 갖는 본 도로포장재는 아스팔트의 온도변화에 따른 물성 저하를 방지하고, 내구성과 강성이 유지되며, 혹한안에서 쉽게 결빙하지 않으며, 자동차 타이어와 같은 산업 폐기물을 유용하게 이용할 수 있는 효과가 있다.

Description

폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재 및 그 제조방법{An unfreezing material covering the road and the manufacturing method}

본 발명은 온도변화에 따른 물성 저하를 방지하고, 노화되더라도 내구성과 강성의 저하를 방지하며, 도로결빙시에도 신속하게 녹는 무결빙 도로포장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 아스팔트는 온도변화에 따라 물성이 달라지므로 이러한 아스팔트를 골재등과 혼합하여 아스콘 상태로 제조한 후 도로 포장에 사용할 경우 주위 온도 혹은 표면을 누르는 차량등의 압력변화에 따라 심한 변형을 일으켜 왔다. 일반적인 아스팔트는 저온에서는 취성을 나타내어 균열을 일으키고 고온에서는 형태변형이 쉽게 발생하여 소성변형(Rutting)을 일으켜 수명 단축을 가져온다. 종래에는 이와같은 점을 개선하기 위하여 아스팔트를 개질하여 왔다. 아스팔트를 개질하는 방법으로는 여러가지 방법이 알려져 있다.

예를들면 대한민국 특허공보 제95-3393호, 동 94-702908호, 동 94-7121호, 일본 특개소 52-105925호, 동 특개소 51-63819호, 동 특개소 56-93757호, 동 특개소 56-98262호, 동 특개소 50-84622호, 동 특개소 49-98418호, 영국특허공보 제2270318호, 미국특허공보 제3,853,799호, 동 제3,992,341호, 동 제4,240,946호, 동 제5,039,342호, 동 제5,037,474호등 다수의 특허문헌에 개시되어 있다.

위의 특허문헌등에서 주로 사용되는 폴리머로는 스틸렌부타디엔스틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌)계 화합물 등이 있으며, 이들 폴리머를 아스팔트와 적정비율로 혼합하게 되면 저온에서 균열저항성 증진과 고온에서의 인장강도 유지 및 소성변형을 감소시키는 효과를 나타낸다.

이러한 폴리에틸렌 화합물에는 저밀도, 고밀도, 선형 또는 비선형 등의 여러가지 타입이 존재하나, 자외선에 약하여 폴리머 자체의 강성 및 내구성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 이와같은 개질된 아스팔트 포장재라 하더라도 겨울철 혹한에서는 눈이 내리거나 눈이 내리지 않더라도 약간의 비나 눈등에 아스팔트포장도로의 표면이 결빙되는 문제점이 상존하였다. 이와같은 아스팔트포장도로의 표면이 결빙되는 것을 방지하기 위한 하나의 방법으로는 아스팔트를 포장하기 전에 그 바닥에 전력을 이용한 히팅방법을 강구할 수 있다.

그러나, 이러한 히팅수단을 아스팔트포장이 필요한 도로전반에 걸쳐 실시한다는 것은 히팅설비에 따른 비용, 히팅수단의 유지보수비용 및, 유지관리인력등에 따른 엄청난 비용문제로 실현하기가 거의 불가능하였다.

따라서, 본 발명은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 아스팔트의 온도변화에 따른 물성 저하를 방지하고, 노화되더라도 기본적인 내구성과 강성이 유지되며, 특히 눈이나 비등의 수분이 표면에 녹아 있더라도 혹한에도 쉽게 결빙하지 않는 무결빙 도로포장재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 무결빙의 도로포장재를 제조하는 방법을 구현하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재의 구조를 나타낸 도면.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 골재핵 20 : 카본네이트층

30 : 마그마층 40 : 탄소층

41 : 구멍

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무결빙 도로포장재는 아스팔트포장재료에 있어서, 폐석과 석분, 폐고무류와 폐비닐이 소정비율로 혼합되어 가열교반된 골재핵; 상기 골재핵의 외부에 코팅된 카본네이트층; 상기 카본네이트층을 에워싸고 있는 마그마층; 및 상기 마그마층을 둘러싸며, 표면부에서 중심부를 향해 천공된 구멍들을 갖는 탄소층으로 이루어진다.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무결빙 도로포장재 제조방법은 아스팔트포장재료를 제조하는 방법에 있어서, 폐석과 석분, 폐고무류와 폐비닐을 소정비율로 혼합하고 가열교반하여 골재를 제조하는 단계; 상기 골재를 다시 가열로에 투입하고, 마그마 25중량%, 주철분말 25중량%, 조성탄소 Cadonice와 Sodium을 각각 25중량%씩 같은 비율로 아스콘플랜트에 투입한 후, 자연석 물자갈을 약 40중량%정도 넣고 상온에서 약 70~80℃ 열로 12시간 내지 20시간을 회전시켜 연석고체를 산출하는 단계; 및 상기 연석고체인 탄소화물에 섬유질씰을 톤당 60kg정도 혼합하여 20~30℃로 가열하여 토출하고, 상기 토출된 뜨거운 물질을 더운 체반을 통과시키며 자연석 물자갈을 분리하여 최종적인 도로포장재를 얻는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재를 제조하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

(제 1공정)

1. 폐석과 석분을 각각 25중량%씩, 고무류와 폐비닐을 각각 25중량%씩 아스콘탱크에 넣고 아스팔트오일을 분사하면서 60~70℃까지 가열하면서 교반한다.

2. 이것을 약 2~3시간정도 저열에서 아주 낮은 온도까지 서서히 냉각시키면서 건조한다.

3. 이렇게 제조된 물질을 건냉한 장소에서 완전히 열이 제거될 때까지 보관하고, 열이 소멸되면 소정의 크기, 예를 들면 3mm, 5mm, 8mm의 규격으로 체반을 이용하여 분류한다.

(제 2공정)

4. 위와 같은 공정을 거쳐 제조된 골재에서 3mm골재를 다시 가열로에 투입하고, 마그마 25중량%, 주철분말 25중량%, 조성탄소 Cadonice와 Sodium을 25중량%씩 같은 비율로 아스콘플랜트에 투입한다.

5. 위와 같이 재료들이 투입된 아스콘플랜트내에 자연석 물자갈을 약 40중량%정도 넣고, 상온에서 약 70~80℃ 열로 12시간 내지 20시간을 회전시킨다.

6. 그러면, 최초의 3mm 골재는 최소 7mm 에서 9,10mm의 연석고체로 되어 산출되게 된다.

7. 이와 같이 얻어진 연석고체인 탄소화물에 섬유질씰을 톤당 60kg정도 혼합하여 20~30℃로 가열하여 토출한다.

8. 이렇게 토출된 뜨거운 물질을 더운 체반을 통과시키며 자연석 물자갈을 분리하여 최종적인 본 도로포장재를 얻는다.

9. 이상과 같은 공정에 의해 제조된 본 도로포장재는 제조후 즉시 사용하고자 할 때는 트럭으로 공사현장으로 곧바로 운반하여 사용하고, 즉시 사용분이 아닌 경우에는 드럼같은 저장용 용기에 진공포장하여 보관하게 된다. 물론, 포장용도 공사현장으로 운반하여 포장을 개봉한 후 사용하게 된다. 위와 같은 공정들을 거쳐 얻어진 포장재를 아스콘교반시에 혼합하여 아스팔트재료로 사용하게 된다. 이상의 공정들을 거쳐 제조된 본 도로포장재의 구조에 대해 도 1를 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재의 구조를 나타낸 도면이다.

보는 바와 같이, 본 무결빙 도로포장재는 중심부에 핵을 이루고 제 1공정에 의해 제조된 골재(10)가 위치하고 있으며, 이 골재핵(10)을 카본네이트층(20)이 코팅하고 있으며, 그 표면부를 다시 마그마(30)가 에워싸고 있다. 그리고 나서, 마그마층(30)을 탄소층(40)이 둘러싸고 있는 데, 이 탄소층(40)에는 제조공정중에 기포에 의해 생성된 구멍(41)들이 형성되어 있다.

이제부터는 본 발명의 작용효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.

겨울철에 눈이 오거나 얼음이 얼때는 골재핵내부에 함유된 석분이 냉소적 위치로 수분이 수소화되며 발열하게 된다. 이로 인하여, 1분내에 사방 1m의 지표온도가 15~20℃까지 상승하고, 이와 같은 발열은 전도율이 없이 상판부에서만 열이 발생되게 된다. 그러므로, 겨울철에 눈이 내려도 본 포장재가 함유된 아스팔트의 표면은 결빙되지 않게 되는 것이다. 이것은 핵분열과 같이 이웃한 골재핵들의 연쇄반응으로 인해 열이 발생하면 탄소화물이 이산화탄소의 방해물성으로 작용하여 반복적으로 사용하는 데 반영구적이다.

한편, 여름에 뜨겁고 날씨가 건조하면 이산화탄소의 물성이 조성탄소의 엷은 코팅막들을 자극하여 내부의 구멍들을 개방하여 지열을 방열하게 한다. 이에 따라서, 지열은 도로포장재의 구멍들을 통해 통기되어 도로가 과열되는 것을 억제하게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 무결빙의 도로포장재를 제공하게 되어 동절기 눈이나 비가 내려 얼어붙은 빙판길이라 하더라도 쉽게 녹아 차량의 미끄러짐을 줄임으로써 동절기 교통사고를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 온도가 상승하여 아스팔트가 녹을 정도로 무더운 하절기에는 아스팔스에 혼입된 본 도로포장재가 냉각작용을 일으켜 아스팔트의 응결상태를 유지할 수 있는 효과도 있다. 더욱이, 본 발명은 폐타이어, 폐비닐합성수지, 폐윤활유등의 폐기물을 적당하게 처리한 뒤 사용하도록 함으로써 폐기물처리효과를 가져옴은 물론 그만큼의 자원절약 효과도 거두고, 동시에 이 폐기물에서 얻어진 폴리머등의 내구성재질에 의하여 아스팔트도로의 강도도 보강되어 도로의 파열을 방지하게 되는 장점도 있다.

Claims (4)

1. 아스팔트포장재료에 있어서,

   폐석과 석분, 폐고무류와 폐비닐이 소정비율로 혼합되어 가열교반된 골재핵;

   상기 골재핵의 외부에 코팅된 카본네이트층;

   상기 카본네이트층을 에워싸고 있는 마그마층; 및

   상기 마그마층을 둘러싸며, 표면부에서 중심부를 향해 천공된 구멍들을 갖는 탄소층으로 이루어진 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재.
2. 아스팔트포장재료를 제조하는 방법에 있어서,

   폐석과 석분, 폐고무류와 폐비닐을 소정비율로 혼합하고 가열교반하여 골재를 제조하는 단계;

   상기 골재를 다시 가열로에 투입하고, 마그마 25중량%, 주철분말 25중량%, 조성탄소 Cadonice와 Sodium을 각각 25중량%씩 같은 비율로 아스콘플랜트에 투입한 후, 자연석 물자갈을 약 40중량%정도 넣고 상온에서 약 70~80℃ 열로 12시간 내지 20시간을 회전시켜 연석고체를 산출하는 단계; 및

   상기 연석고체인 탄소화물에 섬유질씰을 톤당 60kg정도 혼합하여 20~30℃로 가열하여 토출하고, 상기 토출된 뜨거운 물질을 더운 체반을 통과시키며 자연석 물자갈을 분리하여 최종적인 도로포장재를 얻는 단계를 포함하는 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 골재를 제조하는 단계는 폐석과 석분을 각각 25중량%씩, 폐고무류와 폐비닐을 각각 25중량%씩 아스콘탱크에 넣고 아스팔트오일을 분사하면서 60~70℃까지 가열하며 교반하는 단계와, 이것을 약 2~3시간정도 저열에서 아주 낮은 온도까지 서서히 냉각시키면서 건조하는 단계와, 상기 제조된 물질을 건냉한 장소에 완전히 열이 제거될 때까지 보관하고 열이 소멸되면 3mm, 5mm, 8mm의 규격으로 체반을 이용하여 분류하는 단계를 포함하는 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재 제조방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 연석고체를 산출하는 단계에서 최초의 3mm 골재는 최소 7mm 에서 9,10mm의 연석고체가 되는 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 무결빙 도로포장재 제조방법.