KR20040066081A - 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 아스팔트 콘크리트에 포함된 골재를 블록제조의 골재로 재활용하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 폐아스콘을 분쇄하여 25㎜이하의 골재를 분류하는 공정; 전기 공정에서 분류된 25㎜ 이하의 폐아스콘 골재에 신 골재를 0-30%의 범위에서 추가 혼합하여 전체골재가 1,500-2,000㎏/㎥이 되도록 하고, 이에 유화아스팔트 혼합물을 10-50㎏/㎥ 첨가 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물에 시멘트 150-500㎏/㎥, 물 50-150㎏/㎥ 및 시멘트 사용량의 2% 이내의 혼화제를 투입하여 혼합하는 공정; 및 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하여 통상의 방법으로 성형 및 양생하여 블록을 제조하는 공정을 포함하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법{Method of Manufacturing Blocks Using Used Asphalt Concrete}

본 발명은 폐 아스팔트 콘크리트에 포함된 골재를 사용하여 블록을 제조하는 방법에 관한 것이다.

아스팔트 콘크리트(이하 "아스콘"이라 한다)는 아스팔트와 굵은 골재, 잔골재 및 포장용 채움재 (석회석분, 시멘트 등)를 가열혼합 또는 상온에서 혼합한 것으로 도로포장이나 주차장 등에 널리 사용되고 있다. 그런데 자동차 통행량이 급격히 증가하면서 아스콘 포장의 도로의 노후화가 촉진되고 있으며, 우리나라와 같이 하절기 기온이 높은 지역에서는 대형차량의 하중으로 아스콘 포장의 도로에 깊은 홈이 패여 도로표면의 불균일 현상이 생기고 이로 인하여 차량의 빠른 통행에 많은 지장이 초래되기도 한다.

이에 도로공사는 노후된 아스콘 포장을 철거하고 새로운 아스콘 포장작업을 하거나, 불균일하게 된 도로표면에 대하여 표면 절삭작업을 하여 도로표면을 균일화시키는 작업을 지속적으로 해오고 있다. 이러한 작업에 소요되는 비용이 엄청나긴 하나, 한편으로는 철거작업 또는 절삭작업으로 생긴 엄청난 양(매년 수십만톤 이상)의 폐 아스콘의 처리문제가 더 심각한 고민거리로 남게 된다. 주지하듯이 폐아스콘을 지상 또는 지중에 폐기하면 이에 포함된 아스팔트가 우수 등에 씻겨 나와 지하수 및 하천 등을 오염시켜 심각한 공해문제를 야기할 수 있기 때문이다.

한편으로, 폐아스콘을 재활용할 수 있으면, 공해문제 해소의 측면 이외에도 포장공사비를 절감할 수 있고, 또한 신 골재의 사용량을 줄임으로서 천연골재의 보존에도 기여할 수 있고, 특히 아스팔트의 사용량을 줄여 석유자원보호의 효과도 가져올 수 있다.

폐아스콘에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면, 폐아스콘을 분쇄하여 골재를 추렸을 경우, 도 1 및 도 2에서 보듯이, 골재(10)의 표면에 아스팔트(11)가 부착되어 있고 심지어는 골재의 미세공극에까지 아스팔트가 침투되어 있다(12). 도로표면의 균일화를 위하여 평삭기로 도로표면이 절삭된 경우에는, 골재의 절삭된 표면(13)에는 아스팔트가 부착되지 않기도 한다. 그러나, 이러한 경우를 모두 포함하여고려할 때, 폐아스콘 골재에 부착된 아스팔트의 함량은 일반적으로 분쇄 폐아스콘 골재 전체 무게의 약 5.5%로 알려져 있다. 아스팔트의 비중은 1.02이고, 골재의 비중은 약 2.6이므로, 이 수치를 기준으로 분쇄 폐아스콘 골재 1톤당 아스팔트 및 골재의 무게 및 부피를 계산하면 아래와 같다.

아스팔트의 무게 : 1ton x 5.5% = 55kg

아스팔트의 부피 : 55㎏/ton ÷1.02≒53.9ℓ

골재의 무게 : 1ton-55kg=945kg

골재의 부피 : 945÷2.6≒363.5ℓ

위에서 보듯이, 폐아스콘 골재에 있어서, 순수골재에 대한 아스팔트의 부피(용적) 비율은 {53.9} over {363.5} TIMES 100=14.8% 로 아스팔트가 상당히 많은 비율로 포함되어 있으므로 이를 활용하면 양질의 포장재로 사용할 수 있다면, 자원절약의 관점에서 막대한 효과를 가져올 수 있다.

이에 폐아스콘의 다순 폐기가 아닌 재활용에 대하여 많은 관심과 연구가 있어 왔으며, 정부도 이러한 점을 인식하여 '자원절약과 재활용 촉진에 관한 법률' 등을 마련하여 폐아스콘의 재활용을 적극 권장하고 있다.

그러나, 전반적으로 자원재활용에 대한 의지가 부족하기도 하지만, 이에 대하여 만족할 만한 연구성과가 없는 관계로, 아직 폐아스콘의 재활용은 과시적인 효과를 나타내지 못하고 있는 실정이다. 특히, 종래 폐아스콘 골재를 재활용하는 방법은 주로 폐아스콘 골재의 도로포장의 자재로 사용하는 방법에 국한되어 있었으며, 도로포장 자재로 사용하는 이외의 용도에 대하여는 거의 고려가 되지 않고 있었다.

후술하듯이, 본 발명은 폐아스콘 골재를 이용하여 블록을 제조하는 방법에 관한 것인데, 보도블록, 주차장 포장용 블록 등 블록의 다양한 용도의 블록을 고려하면, 블록제조에 폐아스콘 골재를 사용하는 것도 자원재활용의 측면에서 매우 의미가 있다고 하겠다. 그러나, 폐아스콘 골재를 블록 제조에 사용하는 경우 기준강도를 맞추기 어려워 지금까지 폐아스콘 골재를 이용한 블록제조는 현실화되지 못하고 있다.

본 발명은 폐아스콘 골재를 블록의 제조에 활용할 수 있도록 하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 폐아스콘의 재생골재를 사용하여 블록을 제조하는 것으로, 구체적으로는 폐아스콘의 골재에 유화 아스팔트와 시멘트를 사용함으로써 시멘트 콘크리트의 강성과 아스팔트 콘크리트의 연성을 결합한 중간 특성의 반강성의 블록을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐아스콘 골재와 유화아스콘 및 시멘트로 된 블록을 상부에 시멘트 콘크리트 층을 형성시킴으로써 하부층과 상부층의 강도를 달리 하는 이중 층의 블록을 제조하는 것이다.

도1은 일반 폐아스콘 골재의 단면도

도2는 절삭된 폐아스콘 골재의 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 골재

11 : 골재 표면에 부착된 아스팔트

12 : 골재의 미세공극에 침투된 아스팔트

13 : 골재의 절삭면

본 발명은 폐아스콘을 분쇄하여 25㎜이하의 골재를 분류하는 공정; 전기 공정에서 분류된 25㎜ 이하의 폐아스콘 골재에 신 골재를 30% 이내의 범위에서 추가 혼합하여 전체골재가 1,500-2,000㎏/㎥이 되도록 하고, 이에 유화아스팔트, 접착강화제 및 카본블랙의 혼합물을 10-50㎏/㎥ 첨가 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물에 시멘트 150-500㎏/㎥, 물 50-150㎏/㎥ 및 시멘트 사용량의 2% 이내의 혼화제를 투입하여 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하여 통상의 방법으로 성형 및 양생하여 블록을 제조하는 공정으로 이루어진다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제1공정 : 폐아스콘을 분쇄하여 25㎜이하의 골재를 분류하는 공정.

폐아스콘을 분쇄하여 25㎜체를 이용하여 분쇄된 골재 중 25㎜이하의 것만 분류해 내는 공정이다. 이 공정에서 분류된 폐아스콘 골재는 도 1 및 도 2에서 보듯이, 폐아스콘 골재의 표면에는 아스팔트가 도포되어 있으며, 특히 폐아스콘 골재의 미세공극에는 아스팔트가 침투되어 골재와 일체화되어 있다. 이 공정에서 폐아스콘 골재를 25㎜이하의 것만을 추려 분류하였는데, 골재의 표면에 아스팔트가 일정 두께로 부착되어 있음을 고려할 때, 실제 골재만의 크기는 25㎜에 못 미치는 것으로 볼 수 있다.

제2공정 : 전기 공정에서 분류된 25㎜ 이하의 폐아스콘 골재에 신 골재를 30% 이내의 범위에서 추가 혼합하여 전체골재가 1,500-2,000㎏/㎥이 되도록 하고, 이에 유화아스팔트, 접착강화제 및 카본블랙의 혼합물을 10-50㎏/㎥ 첨가 혼합하는 공정.

본 발명의 주된 목적은 폐아스콘 골재의 재활용에 있는 만큼, 추가되는 신 골재의 양이 폐아스콘 골재 사용량의 30%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에 의하여 제조되는 블록은 높은 강도를 요구하는 것이 아니기 때문에, 폐아스콘 골재를 많이 (70% 이상) 사용하더라도 강도 미달의 문제는 발생하지 않는다. 본 공정에서는 신 골재를 추가 혼합하여 전체골재가 1,500-2,000㎏/㎥이 되도록 하고, 이에 유화아스팔트와 접착강화제 및 카본블랙을 혼합한 혼합물을 10-50㎏/㎥ 첨가 혼합한다.

유화아스팔트를 투입하는 이유는, 유화아스팔트가 아스팔트 성분이어서 폐아스콘에 부착되어 있는 아스팔트와 용이하게 결합되고, 또한 다음 공정에서 투입되는 시멘트와도 공고히 결합되기 때문이다. 그러나, 유화아스팔트만으로는 접착력 및 내마모성이나 산화방지력이 약할 가능성이 있으므로, 여기에 접착강화제 및 카본블랙을 첨가하는 것이다.

접착력강화제로서는 SBR Latex, 수용성 에폭시, 아크릴수지 그리고 EVA 중 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있는데, 그 사용량은 유화아스팔트 1 중량부에 대하여 0.05-0.2 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 접착강화제 사용량이 유화아스팔트에 대하여 0.05 중량부 이하이면 접착강화의 효과가 미미하고, 0.2 중량부 이상이면 타 재료와의 혼합(비빔)에 불편함이 있다. 한편으로, 이 단계에서 카본블랙을 첨가 혼합하는 이유는 카본블랙이 미세 채움재로서 내마모성 및 산화방지의 작용을 하기 때문인데, 카본블랙의 사용량은 유화아스팔트 1 중량부에 대하여 0.2 중량부 이하로 사용하는 것이 바람직하다. 카본블랙을 0.2 중량부 이상으로 사용하면 접착력을 저하시킬 우려가 있다.

이 단계에서 유화아스팔트 혼합재의 밀도에 따라 혼합의 원활화를 위하여 물을 첨가할 수도 있다. 물을 첨가하는 경우, 물의 사용량은 유화아스팔트 1 중량부에 대하여 3 중량부 이내의 범위에서 사용하는 것이 좋다. 물을 그 이상으로 사용하는 경우에는 접착강화제를 과도히 희석시켜 전체적으로 접착력을 저하시킬 우려가 있다.

제3공정 : 전기 공정의 혼합물에 시멘트 150-500㎏/㎥, 물 50-150㎏/㎥ 및 시멘트 사용량의 2% 이내의 혼화제를 투입하여 혼합하는 공정.

이 공정은 전기 공정에서 유화아스팔트가 도포된 골재 (특히, 폐아스콘 골재)에 시멘트 및 물과, 혼화제를 투입하여 혼합하는 공정이다. 전기 공정에서 유화아스팔트가 폐아스콘 골재에 부착된 아스팔트를 연화시킴과 동시에 이와 공고히 결합되고, 또한 유화아스팔트에 함유된 수분이 본 공정에서 투입되는 시멘트와 공고히 결합되므로, 결과적으로 유화아스팔트 혼합물을 중간 매개체로 하여 폐아스콘 골재와 시멘트가 공고히 결합되게 된다. 이 공정에서 혼화제를 시멘트 사용량의 2% 이내에서 투입할 수 있고, 또한, 필요한 경우 착색을 위한 안료를 시멘트 사용량의 10% 이내에서 투입할 수 있다. 혼화제나 안료를 각각 시멘트 사용량의 2% 이상 또는 10% 이상으로 투입하는 경우에는 시멘트의 물성을 변화시키거나 또는 강도를 저하시키는 결과를 초래할 수 있다. 한편, 강도 보강의 필요가 있는 경우에는 본 공정에서 보강섬유를 첨가할 수도 있다.

제4공정 : 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하여 통상의 방법으로 성형 및 양생하여 블록을 제조하는 공정.

본 공정은 통상의 방법에 좇아, 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하고, 진동 가압하여 성형시키고, 성형된 블록을 양생하여 완성시키는 공정이다. 다만, 필요에 따라, 상기 공정에서 일차 성형된 블록의 상부에 (양생하기 전에) 통상의 시멘트 콘크리트 재료로 된 상부층을 형성시켜 전체적으로 이중의 층을 갖는 블록을 제조할 수도 있다. 이 경우에는 상부층을 착색하면 되므로, 상부층에 안료를 투입하면 된다.

그리고, 이와 같이 이중 층의 블록을 제조하는 경우에는 하부층은 연성으로 상부층은 강성으로 되므로, 본 발명을 보도 블록에 적용하는 경우에는 통행하는 사람의 발과 직접적으로 접촉되는 느낌은 강성이나, 전체적으로 쿠션의 효과가 있어, 통행인의 발에 대한 피로감을 상당히 줄이는 효과를 가져올 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 설명한다.

(실시예 1)

본 실시예에 적용된 공정은 아래와 같다.

제1공정 : 폐아스콘을 분쇄하고, 이 분쇄된 폐아스콘을 13㎜체를 통과하게 하여 13㎜이하의 골재만을 분류 선정하였다.

제2공정 : 전기 공정의 분류된 폐아스콘 골재 1,720㎏/㎥에 상온 유화 아스팔트 혼합물 60㎏/㎥, 즉 유화아스팔트 30㎏/㎥, SBR Latex 3.0㎏/㎥, 카본블랙 2.0㎏/㎥, 물 25㎏/㎥을 투입하였다. 이 때 물의 사용량은 폐아스콘 골재에 함유된 수분이 약 2%임을 고려하여 정한 것이다. 본 실시예에서는 신 골재를 전혀 사용하지 않았다.

제3공정 : 전기 공정의 혼합물에 시멘트 320㎏/㎥과 물 50㎏/㎥을 투입하여 혼합하였다.

제4공정 : 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하여 통상의 방법으로 성형하는데, 구체적으로는 전기 공정의 혼합물을 10x20x6.5㎝의 형틀에 넣어 일차 진동 가압하여 두께가 5㎝가 되도록 하였다.

제5공정 : 전기 공정의 일차 가압된 (형틀 내부의) 블록 상부에 5㎜ 이하의 모래 1,620㎏/㎥, 시멘트 350㎏/㎥, 물 80㎏/㎥, 안료(적색) 10㎏/㎥을 혼합한 혼합물을 투입하고 진동 가압하여 두께가 6㎝가 되도록 하였다. 이와 같이 하여 성형된 블록의 크기는 10x20x6㎝이었다.

제6공정 : 전기 공정에서 성형된 블록을 통상의 방법에 좇아 60℃의 증기 양생실에서 10시간 이상 양생하여 본 발명의 블록을 완성시켰다.

본 실시예에 의하여 포설된 기층에 대하여 품질검사를 행하였는바, 그 결과는 아래 표4에서 보듯이, 본 실시예의 의한 폐아스콘 골재를 사용한 블록은 규격 이상의 품질을 가지는 것임을 확인할 수 있었다.

(표 4)

구분	안정도(㎏)	동적 안정도(회/㎜)	비고
본 실시예의 블록	1,800	23,500
규격	500 이상	1,500 이상

본 발명은 폐아스콘의 골재를 재활용할 수 있게 함으로써, 공해방지 및 자원재활용에 크게 이바지하는 유용한 것이라 하겠다.

Claims (6)

1. 폐아스콘을 분쇄하여 25㎜이하의 골재를 분류하는 공정; 전기 공정에서 분류된 25㎜ 이하의 폐아스콘 골재에 신 골재를 0-30%의 범위에서 추가 혼합하여 전체골재가 1,500-2,000㎏/㎥이 되도록 하고, 이에 유화아스팔트 혼합물을 10-50㎏/㎥ 첨가 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물에 시멘트 150-500㎏/㎥, 물 50-150㎏/㎥ 및 시멘트 사용량의 2% 이내의 혼화제를 투입하여 혼합하는 공정; 및 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하여 통상의 방법으로 성형 및 양생하여 블록을 제조하는 공정을 포함하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 유화아스팔트 혼합물은 유화아스팔트 1중량부에 대하여 SBR Latex, 수용성 에폭시, 아크릴수지 그리고 EVA 중 하나 또는 둘 이상을 0.05-0.2 중량부 첨가하고, 카본블랙을 0.2 중량부 이하로 첨가하여서 되는 것을 특징으로 하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 유화아스팔트 1 중량부에 대하여 물을 3 중량부 이내로 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법.
4. 폐아스콘을 분쇄하여 25㎜이하의 골재를 분류하는 공정; 전기 공정에서 분류된 25㎜ 이하의 폐아스콘 골재에 신 골재를 0-30%의 범위에서 추가 혼합하여 전체골재가 1,500-2,000㎏/㎥이 되도록 하고, 이에 유화아스팔트 혼합물을 10-50㎏/㎥ 첨가 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물에 시멘트 150-500㎏/㎥, 물 50-150㎏/㎥ 및 시멘트 사용량의 2% 이내의 혼화제를 투입하여 혼합하는 공정; 전기 공정의 혼합물을 블록의 형틀에 투입하여 통상의 방법으로 일차 성형하는 공정; 전기 공정에서 일차 성형된 블록의 상부에 통상의 블록용 시멘트 콘크리트 재료로 된 상부층을 형성시키는 공정; 및 통상의 방법으로 양생하여 블록을 제조하는 공정을 포함하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 유화아스팔트 혼합물은 유화아스팔트 1중량부에 대하여 SBR Latex, 수용성 에폭시, 아크릴수지 그리고 EVA 중 하나 또는 둘 이상을 0.05-0.2 중량부 첨가하고, 카본블랙을 0.2 중량부 이하로 첨가하여서 되는 것을 특징으로 하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 유화아스팔트 1 중량부에 대하여 물을 3 중량부 이내로 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐 아스팔트 콘크리트를 이용한 블록 제조방법.