KR20050111991A - 투수아스콘 - Google Patents

Abstract

빗물이나 수분의 배수를 위한 다공층 구조의 투수아스콘으로서, 특히 골재들간의 결합력 및 친화력 등이 더욱 향상되어 물리적인 충격이나 진동, 하중 등에 대하여 만족할 만한 소성변형 저항성 및 형태의 안정성을 얻을 수 있는 투수아스콘에 관한 것이다.

이러한 투수아스콘은, 흡수율이 15% 이상인 직경 5 내지 25mm의 조골재 70 내지 80중량%, 직경 0.074 내지 5mm인 열가소성수지와 세골재 배합물 5 내지 10중량%, 직경 0.074 이하인 미립자 2 내지 8중량%, 포오틀란드 시멘트로 사용되는 충진재 3 내지 8중량%, 침입도 40 내지 150의 아스팔트로 되는 결합재 3.5 내지 5.5중량%로 구성되며, 첨가제로서 상기 골재들의 결속력 및 친화력을 향상시키기 위한 개질제가 1.0 내지 2.0중량% 범위에서 선정하여 더 함유되고,

상기 개질제는 셀룰로오스 화이버(Cellulose- Fiber)가 혼합된 아미드계의 폴리머 안정제인 것을 특징으로 한다.

Description

투수아스콘{permeable asphalt}

본 발명은 투수아스콘에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물이나 수분의 배수를 위한 다공층 구조의 투수아스콘으로서, 특히 골재들간의 결합력 및 친화력 등이 더욱 향상되어 물리적인 충격이나 진동, 하중 등에 대하여 만족할 만한 소성변형 저항성 및 형태의 안정성을 얻을 수 있는 투수아스콘에 관한 것이다.

일반적으로 보도(步道)나 차도(車道) 등에는 빗물이나 수분 등이 투과하지 못하는 포장재 즉, 비투수성 아스콘이 포장되는데, 이러한 비투수성 아스콘은 우천시 노면에서 빗물이나 수분 등이 배수되지 않고 그대로 머물게 되므로 보행 및 주행시에 불편함이 따를 뿐만 아니라, 안전사고 등을 유발하는 문제가 있다.

따라서, 근래에는 상기한 비투수성 아스콘의 단점을 보완한 투수성 아스콘이 널리 포장 시공되고 있다. 이 투수성 아스콘은 노면에서 빗물이나 수분이 원활하게 배수되도록 공극이 형성된 다공성 포장층 구조로 이루어지며, 이러한 다공성 포장층의 공극 크기는 기재로 사용되는 골재의 입도에 따라 결정된다.

예를들면, 골재의 크기가 작으면 골재와 골재 사이의 공극이 상대적으로 작게 형성되고, 이와 반대로 골재의 크기가 크면 골재와 골재 사이의 공극도 크게 형성되므로 포장되는 위치나 용도 등에 따라 요구되는 투수율을 만족시킬 수 있는 다공 조직을 갖도록 제조되고 있다.

그리고, 상기와 같은 투수아스콘의 포장 시공은 투과되는 빗물이나 수분들의 배수가 원활하게 이루어지도록 이미 잘 알려진 대로 예를들면, 노상시공을 통하여 정리된 지반에 모래 등으로 필터층을 시공하고 이 필터층 위에 분쇄된 돌이나 쇄석, 콘크리트 파편 등으로 기층을 시공한 다음 이 기층 위에 일정한 두께로 아스콘을 포장하는 것이다.

그러나, 상기한 투수성 아스콘은 대기온도가 높은 하절기에는 아스팔트와 같은 결합제가 열에 의해 소성 변형되면서 물리적인 충격이나 하중 등에 의해 표층이 불규칙하게 변형되거나 이와 같은 변형에 의해 공극의 막힘 현상이 발생되어 투수성이 점차 저하되는 문제가 있으며, 이로 인하여 포장층 전체의 강도가 점차 약해져서 노면의 균열 및 부분적인 파손이 발생되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 보완한 투수성 아스콘으로는 본 출원인에 의해 1984년 출원되어 등록된 특허등록 제 10-0023985호의 포장용 다공성 아스팔트 혼합물이 있다.

상기 포장용 다공성 아스팔트 혼합물은, 흡수율이 15% 이상인 직경 5 내지 25mm의 조골재 70 내지 80중량%, 직경 0.074 내지 5mm인 열가소성수지와 세골재 배합물 5 내지 10중량%, 직경 0.074 이하인 미립자 2 내지 8중량%, 포오틀란드 시멘트로 사용되는 충진재 3 내지 8중량%, 침입도 40 내지 150의 아스팔트로 되는 결합재 3.5 내지 5.5중량%로 구성되는 혼합물을 사용하여 용적비로 10 내지 24% 범위의 공극률을 갖도록 이루어진다.

이때, 상기 혼합물은 상기 결합재에 의한 골재들의 결합력을 개선하고 상호 물림이 원활하게 이루어져서 고온의 안정성이 유지될 수 있도록 상기 세골조 중에서 30 내지 70중량% 범위에서 동일한 직경 분포를 갖는 열가소성수지가 치환 배합된다.

그러나, 상기한 종래기술에 의한 포장용 다공성 아스콘 혼합물은, 배수를 위한 공극을 형성하는 골재들이 상기 결합재 즉, 아스팔트에 의해서만 결합되므로 이와 같은 결합 구조로는 공극을 형성하는 골재들간의 만족할 만한 결속력이나 친화력을 기대하기 어려우므로 물리적인 충격이나 하중 등에 대하여 더욱 향상된 내구성이나 형태의 안정성 등을 얻기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 골재들간의 결속력 및 친화력 등을 더욱 증대시켜서 내구성은 물론이거니와 소성변형에 대한 저항성 등을 대폭 향상시킬 수 있는 투수아스콘을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 흡수율이 15% 이상인 직경 5 내지 25mm의 조골재 70 내지 80중량%, 직경 0.074 내지 5mm인 열가소성수지와 세골재 배합물 5 내지 10중량%, 직경 0.074 이하인 미립자 2 내지 8중량%, 포오틀란드 시멘트로 사용되는 충진재 3 내지 8중량%, 침입도 40 내지 150의 아스팔트로 되는 결합재 3.5 내지 5.5중량%로 구성되며, 첨가제로서 상기 골재들의 결속력 및 친화력을 향상시키기 위한 개질제가 1.0 내지 2.0중량% 범위에서 선정하여 더 함유되고,

상기 개질제는 셀룰로오스 화이버(Cellulose- Fiber)가 혼합된 아미드계의 폴리머 안정제인 것을 특징으로 하는 투수아스콘을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 투수아스콘은, 골재와, 골재 사이사이에 메워지는 충진재 그리고 골재들의 결속력을 부여하는 결합재를 포함하여 이루어진다.

이러한 투수아스콘은 도 1에서와 같은 원료공급공정(S1) 및 원료혼합공정(S2)에 의한 통상의 방법 즉, 도면에는 나타내지 않았지만 혼합기에 원료가 각각 공급된 후 일정한 시간동안 교반되면서 용적비로 10 내지 24% 범위의 공극률을 갖도록 혼합 제조된다.

상기한 골재는 노면의 강성과 마모성을 제공하는 골조 역할을 함과 아울러 이들 사이사이에 형성되는 공극에 의해 투수(透水)를 위한 공간을 제공하기 위한 것으로서, 일반적인 아스콘에 사용되는 파쇄 골재가 예를들면, 요구되는 공극 밀도나 강성 및 내마모성 등을 감안하여 입도(粒度) 크기별로 선정하여 혼합된다. 이를 위해 흡수율이 15% 이상인 직경 5 내지 25mm의 조골재 70 내지 80중량%, 직경 0.074 내지 5mm인 세골재 5 내지 10중량%, 직경 0.074 이하인 미립자 2 내지 8중량% 범위에서 혼합될 수 있다.

이때, 상기 세골재 중에는 열가소성수지가 상기 세골재 전체 중량에 30 내지 70 중량% 범위에서 선정하여 치환 배합되며, 이러한 열가소성수지는 직경 0.074 내지 5mm 범위의 열가소성 플라스틱 파쇄물이 사용될 수 있다.

상기와 같이 세골재 중에 일부가 열가소성수지로 치환 배합되면, 골재와 결합재 간의 결합력을 개선할 수 있으며, 조골재 자체의 상호 물림 작용이 원활하게 이루어져서 고온 안정성 및 물리적인 하중 등에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다.

상기 충진재는 혼합된 골재들 사이에서 투수를 위한 공극 이외의 미세한 틈새나 골재들의 접촉부에 메워지도록 한 것으로서, 이 충진재로는 포오틀란드 시멘트가 사용될 수 있으며, 3 내지 8중량% 범위에서 선정하여 혼합된다.

상기 충진재는 상기 골재의 공급시에 이 골재들과 균일하게 믹싱이 이루어지도록 함께 공급되며, 이때, 상기 충진재가 상기한 범위보다 적게 혼합되면 골재를 지지하기 위한 기반 형성이 어려우므로 만족할 만한 내구성이나 지지력을 얻을 수 없고, 상기한 범위보다 많이 혼합되면 골재와 골재 사이의 공극에 메워져서 투수력을 저하시키는 한 요인이 될 수 있다.

그리고, 상기 충진재는 공사여건에 따라 예를들면, 조기 강도가 필요하거나 동절기 공사에는 조강 또는 초조강 포오틀란드 시멘트가 사용될 수 있으며, 하절기 공사에는 중용열 포오틀란드 시멘트가 사용될 수 있다.

상기 결합재는 상기 기재로 사용되는 골재들이 충진재와 믹싱될 때에 이들이 하나의 결합력을 갖는 집합체가 되도록 결속력을 부여하기 위한 것으로서, 침입도 40 내지 150 범위의 AP-3 또는 AP-5등급의 아스팔트가 사용된다.

상기 결합재는 3.5 내지 5.5중량% 범위에서 선정하여 상기 기제로 사용되는 골재들과 균일하게 믹싱이 이루어지도록 공급된다. 이때, 상기 결합재가 상기한 범위보다 적게 혼합되면 만족할 만한 골재의 결합력을 얻을 수 없고, 상기한 범위보다 많이 혼합되면 도리어 골재와 골재 사이의 공극을 막아서 투수성을 저하시키는 한 요인이 될 수 있다.

한편, 상기 골재와 충진재 그리고 결합재를 혼합할 때에 상기 골재들의 결속력 및 친화력 등을 더욱 증대시키기 위해 첨가제로서 소정의 개질제가 혼합된다.

상기 개질제는 상기 기재로 사용되는 골재를 기준으로 할 때에 1.0 내지 2.0중량% 범위에서 선정하여 혼합될 수 있으며, 상기 충진재와 결합재 등과 함께 투입된다.

상기 개질제는 "독일의 부렉스(BUREX)사"에서 제조 판매하는 제품명" BS-140"인 안정제(polymer stabilizer)가 사용될 수 있다. 이 안정제는 상기 골재의 결속력을 증대시켜서 아스콘의 강성을 향상시키기 위한 이미 잘 알려진 아미드계열의 폴리머에 셀룰로오스 화이버(Cellulose-Fiber)가 함유된 성분 구조로 이루어진다.

이때, 상기 셀룰로오스는 상기 개질제를 100으로 기준할 때에 40 내지 50중량% 범위내로 혼합된 것이 사용될 수 있다. 만일 셀룰로오스가 상기한 범위보다 적게 함유되면 만족할 만한 결속력 및 친화력을 얻을 수 없고, 상기한 범위보다 많이 함유되어도 개질제 자체의 결속력이 상실되어 본연의 기능 구현이 어렵게 될 수 있다.

상기 셀룰로오스 화이버는 식물성 섬유로 두께가 일정치 않고 납작한 모양의 조직들 사이에 공극이 형성되어 상기 결합재 즉, 아스팔트를 흡수하는 성질을 갖는 것으로, 이와 같이 셀룰로오스 화이버가 함유된 아미드계의 폴리머 성분의 안정제 즉, 개질제를 투수아스콘 혼합물에 첨가제로서 첨가하면, 골재와 결합재의 결합력 및 친화력 등이 증대되어 표면의 박리 및 포트홀 현상 등을 방지할 수 있고, 피로 균열 및 마모 등에 대한 저항성 등이 더욱 향상되는 것으로 알려져 있다.

그리고, 상기 개질제가 상기 기재로 사용되는 골재 중에 혼합될 때에 상기한 범위보다 많이 혼합되면 상기 결합재들을 과다하게 흡수하여 결합재의 기능을 도리어 저하시킬 수 있고, 상기한 범위보다 적게 혼합되면 만족할 만한 친화력이나 결속력 등을 얻기가 어렵다.

따라서, 상기한 개질제가 첨가제로서 혼합된 본 발명에 따른 투수아스콘과 골재와 충진재 그리고 결합재만으로 이루어지는 일반 투수아스콘을 각각 제조하여 이들을 경화시킨 후 포장층의 친화력을 시험한 결과를 도 2(일반 투수아스콘"A", 본 발명에 따른 투수아스콘"B")에 나타내고 있다.

도면을 참조하면, 일반 투수아스콘은 시간이 지남에 따라 친화력이 급격하게 감소하면서 대략 30시간이 경과한 지점에서 거의 상실된 상태인 반면, 본 발명에 따른 투수아스콘은 대략 48시간이 경과한 상태에서도 95% 이상의 친화력이 유지되어 일반 투수아스콘과는 친화력에 있어서 확연한 특성 차이가 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 투수아스콘의 친화력 특성은 시공 후 예를들면, 노면상에 물리적인 진동이나 충격, 하중 등이 반복 지속적으로 전달될 때에 표면의 탈리 및 포트홀 현상 등이 발생되는 것을 최소화 할 수 있으며, 시공시에 포설 또는 다짐작업 등이 용이하므로 더욱 향상된 시공성 및 포장 품질을 얻을 수 있다.

또한, 상기 도면에서 부호 "C"는 일반 투수아스콘의 단점을 보완하기 위하여 소석회(hydrated lime)와 같은 박리 저감제가 혼합된 투수아스콘의 친화력을 나타내는 것으로서, 일반 아스콘보다는 친화력이 향상된 특성을 갖지만 본 발명에 따른 투수아스콘과 같은 친화력 특성을 기대하기에는 한계가 있음을 알 수 있다.

그리고, 상기 본 발명에 따른 투수아스콘과 일반 투수아스콘을 각각 제조하여 경화시킨 후 골재들의 소성변형에 대한 저항성을 휠트랙킹(Wheel-Tracking) 측정방법(KS F 2374 : 2000)에 의해 시험한 결과를 도 3(일반 투수아스콘"A", 본 발명에 따른 투수아스콘"B")에 나타내고 있다.

상기 휠트랙킹에 의한 시험방법은 노면에 금속휠을 일정한 주기로 왕복 주행시켜서 이 구간의 노면 변형 상태에 측정하는 것으로서, 상기 도면에서 변형속도는 휠이 1분간 반복 이동한 구간의 노면이 하측으로 눌려진 상태의 높이 치수를 측정한 것이고, 상기 동적안정도는 상기 휠의 이동 구간에서 하측으로 1mm 눌려진 상태에서의 총 왕복이동 회수를 측정한 것이다. 그리고, 상기 강도는 상기 변형속도 및 동적안정도의 측정 데이터에 의한 강도를 산출한 것이다. 이러한 시험방법은 도로 포장용 아스콘 혼합물의 소성 변형에 대한 저항성을 측정하기 위한 방법으로 널리 사용되는 방법 중에 하나이다.

상기한 도면에서 알 수 있듯이 상기 일반 투수아스콘은 변형속도가 0.03mm이고, 본 발명에 따른 투수아스콘은 0.0152mm로서 일반 투수아스콘에 비하여 변형 속도가 느리게 진행되는 것을 알 수 있다.

그리고, 상기 도면에서 동적안정도 비교를 살펴보면, 일반 투수아스콘은 1120회이고, 본 발명에 따른 투수아스콘은 3527회로서 일반 투수아스콘에 비하여 뚜렷한 형태의 안정성이 유지되는 것임을 알 수 있다. 또한, 강도에 있어서도 일반 투수아스콘은 300Kg/㎠인 반면, 본 발명에 따른 투수아스콘은 650Kg/㎠ 로서 일반 투수아스콘에 비하여 대략 2배 이상의 강도가 유지되는 것을 알 수 있다.

상기한 도 3의 실험에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 투수아스콘은 일반투수아스콘에 비하여 변형속도나 동적안정도 그리고 강도 등에서 월등히 우수한 성능을 가지므로 일반 투수아스콘에 비하여 소성 변형에 대하여 더욱 향상된 저항성을 얻을 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 투수아스콘이 갖는 소성변형에 대한 저항특성은 시공 후 노면에 전달되는 지속 반복적인 하중이나 충격 등에 대하여 만족할 만한 내구성을 얻을 수 있으며, 특히 노면의 형태 안정성을 최대한 확보하여 외력에 의해 형태가 변형되면서 예를들면, 투수를 위한 골재간의 공극이 축소되거나 막힘 현상 등이 발생되어 투수율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 투수아스콘의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 투수아스콘은, 골재와 충진재 그리고 결합재가 혼합됨과 아울러 아미드계 폴리머를 주성분으로 하는 안정제에 셀룰로오스가 혼합된 개질제가 첨가제로서 더 혼합되므로 골재와 골재 사이에서 이들을 결속하기 위한 결합재 즉, 아스팔트가 상기 셀룰로오스에 의해 흡수된 상태로 경화되어 포장된 노면의 변형속도 및 동적안정도 그리고 강도 등을 증대시키는 역할을 하므로 시공 후 만족할 만한 내구성 및 소성변형 저항성을 얻을 수 있다.

게다가, 상기와 같이 첨가제로서 개질제가 혼합되면 혼합 원료들의 친화력이 더욱 향상되므로 장기간 사용시에도 노면의 균열이나 탈리 현상 등을 최소화할 수 있으며, 포설이나 다짐과 같은 포장 시공작업시에 더욱 향상된 시공성 및 포장품질을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투수아스콘의 제조시 바람직한 혼합공정을 나타내는 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 투수아스콘의 친화력 특성을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 투수아스콘의 소성변형에 대한 저항성 특성을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (2)

1. 흡수율이 15% 이상인 직경 5 내지 25mm의 조골재 70 내지 80중량%, 직경 0.074 내지 5mm인 열가소성수지와 세골재 배합물 5 내지 10중량%, 직경 0.074 이하인 미립자 2 내지 8중량%, 포오틀란드 시멘트로 사용되는 충진재 3 내지 8중량%, 침입도 40 내지 150의 아스팔트로 되는 결합재 3.5 내지 5.5중량%로 구성되며, 첨가제로서 상기 골재들의 결속력 및 친화력을 향상시키기 위한 개질제가 1.0 내지 2.0중량% 범위에서 선정하여 더 함유되고,

   상기 개질제는 셀룰로오스 화이버(Cellulose- Fiber)가 혼합된 아미드계의 폴리머 안정제인 것을 특징으로 하는 투수아스콘.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 셀룰로오스 화이버는 상기 개질제를 100으로 기준할 때에 40 내지 50중량% 범위에서 선정하여 혼합되는 투수아스콘.