KR20080098218A - 아스팔트 포장도로의 표층을 구성하는 도로 유지보수용표층패널 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아스팔트 도로가 높은 하중으로 인해 파손이 발생할 경우에 긴급하고 신속한 시공이 가능한 개질아스팔트를 포함하는 도로 유지 보수용 표층 패널 및 이를 이용한 시공 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 아스팔트 포장도로의 표층을 구성하는 표층패널은, 골재와 개질아스팔트가 배합되어 소정두께를 갖는 판체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

개질아스팔트, 도로, 도로보수

Description

아스팔트 포장도로의 표층을 구성하는 도로 유지보수용 표층패널 및 이를 이용한 시공방법{surface layer comprising asphalt road for repairing and how to construct one}

도 1은 종래의 아스팔트가 설치된 구간의 단면도.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 표층 패널의 시공절차를 보여주는 절차도.

도 3는 본 발명에 따른 평평한 도로의 표층을 구성하는 표층패널의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 구배를 갖는 도로의 표층을 구성하는 표층패널의 사시도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표층패널의 시공절차를 보여주는 절차도.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평평한 도로의 표층에 패널이 설치된 구간에 대한 단면도.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구배가 있는 도로의 표층에 패널이 설치된 구간에 대한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

11:지반,

12:기층,

13:중간층,

14:표층,

51:표층패널,

51a:표층패널의 상면,

51b:표층패널의 하면,

51c:표층패널의 측면,

52:표층패널의 연결부위.

본 발명은 도로 유지보수용 표층패널 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아스팔트 도로가 높은 하중으로 인해 파손이 발생할 경우에 긴급하고 신속한 시공이 가능한 아스팔트 포장도로의 표층을 구성하는 유지 보수용 표층 패널 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트는 석유를 구성하는 성분 중에서 경질부분이 자연적으로 또는 인위적인 방법에 의해 증발된 후 잔류하는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 상태의 교상물질을 칭하는 것으로 가열하게 되면 서서히 액상으로 변하는 특성을 갖는다. 아스팔트는 점착성이 뛰어나고, 광물질 재료와의 부착성이 우수하기 때문에 결합재 료나 접착재료로 이용되며, 물에 용해되지 않고, 불투수성이므로 방수재료로 도 이용된다. 또한 사용목적에 따라 점도를 변화시킬 수 있어 시공성 역시 우수하다. 이러한 장점들 및 특성 때문에 아스팔트는 그 활용범위가 광범위하여 도로 포장용 공사 등과 같은 수리용, 방수용, 일반 공업용, 농업용 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.

아스팔트를 도로 포장에 적용하는 경우를 살펴보면 통상적으로 아스팔트 자체만으로 사용되는 예는 드물며, 골재 및 채움재 등과 배합하여 이루어진 아스팔트 콘크리트(이하 약칭하여 "아스콘"이라고 한다.)로 사용된다.

골재는 아스콘 내에서 골조의 역할을 하여 지지력, 하중의 분산 및 마찰 저항력을 제공하며, 파쇄석이 주로 사용되는 굵은 골재와 파쇄한 모래 파쇄한 모래 및 강모래가 주로 사용되는 잔골재로 구분된다. 또한 굵은 골재 및 잔골재의 공극을 매우기 위해 사용되는 채움재는 아스팔트와 혼합되어 박리저항성을 개선시키는 역할도 하며, 석분 등과 같은 무기물질의 미세분말이 주로 사용된다. 한편 아스팔트는 온도의 상승에 따라 액화되어 액상으로 전이되며, 온도에 따른 컨스턴시(constancy)의 변화가 매우 크다. 이 변화의 정도를 감온성이라 하는데, 아스팔트의 감온성이 지나치게 크면, 그로 이루어진 아스팔트 콘크리트 구조부에 저온 조건하에서는 취성에 의한 균열이 발생하고, 고온 조건하에서는 심한 연성에 의한 소성변형이 발생하게 된다. 또한 아스팔트의 감온성이외에도 인장강도, 탄성도 등의 여러가지 조건에 의해 아스팔트의 내구성이 결정된다.

도 1은 종래의 일반아스팔트가 설치된 구간에 대한 단면도이다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 일반 아스팔트 도로는 지반(11)위에 기층(12)이 위치하고, 기층(12)위에 중간층(13)이 놓이며, 중간층(13)의 위에는 표층(14)이 위치한다. 이와 같이 기층(12)과 중간층(13)을 위치시키는 것은 표층(14)으로 전달되는 하중을 효과적으로 차단하며, 아스팔트 도로 포장시 두번의 포장 작업으로 강도를 높이기 위한 것이다.

아스팔트 포장도로의 최하위 층에 해당하는 기층(12)의 경우에는 직경 19mm이상 25mm이하의 골재(자갈)과 일반 아스팔트로 구성이 되어 있어서 도로의 하중을 지탱하는 역할을 하는데, 약 10cm의 높이를 갖는다. 그리고 최하위층의 윗면은 중간층(13)이 위치하는데, 중간층(13) 역시 직경 19mm이상 25mm 이하의 골재와 일반 아스팔트로 구성되어 있는데, 기층의 경우에는 조골재의 함량이 60%이상을 차지하도록 하여야 아스콘의 양생에 따른 강도발현 특성이 우수하여 시공과정에서의 파손이나, 도로의 주행하중에 대한 저항력이 생긴다. 표층(14)은 개질아스팔트와 직경 13mm이상 19mm이하의 골재로 구성되어 있는 데, 개질 아스팔트는 화학첨가제, 폐타이어, SBR(Styrene Butadiene Rubber), PBSC(Polymer Bitumen Stabilizer with Cellulous Fiber)와 길소나이트(천연아스팔트)등으로 구성되어 있고, 이들 배합비는 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

현재 우리나라 대부분의 도로 포장이 아스팔트 포장인바, 아스팔트 포장의 소성변형이나 파손으로 야기되는 문제점은 심각한 실정이다. 그에 대한 문제점을 열거하면 먼저 소성변형이 발생한 포장 표면의 평탄성 유지를 위하여 포장의 표층(14)을 깎아내어 표층(14)두께가 부족하게 됨으로써 포장의 조기파손을 야기시킨 다. 또한 강우시 표면 배수가 원활하지 못하게 되어 주행차량에 의하여 물보라를 일으키게 되며, 수막현상이 발생되어 노면마찰력 감소로 주행안정성에 문제가 발생한다. 뿐만 아니라, 동절기 결빙이 발생하기 쉽고, 노면이 평탄하지 못하여 조항성과 주행성이 불량하게 되어 교통사고의 원인이 되기도 하며, 짧은 포장수명에 따른 잦은 보수공사로 인하여 유지보수 비용의 증가와 교통정체를 유발하는 등 많은 문제를 야기시키고 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 현재 일부 개선책들이 개발 또는 실행단계에 있으나, 근본적인 대책은 아직 확립되지 않고 있는 것이 현실이다. 현재 실행단계에 있는 개선대책으로서는 아스팔트 결합재를 개질하여 감온성 및 내유동성을 개선한 고분자 개질 아스팔트 포장이나 사용골재의 입도를 개선하고, 섬유재를 보강하여 아스팔트 혼합물의 물성을 개선한 SMA(Stone Mastic Asphalt) 포장등이 실행되고는 있으나, 현재의 도로 교통 환경 여건하에서 도로의 주행성 확보와 시공의 용이성 확보라는 측면에서 미흡한 것 또한 현실이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 잦은 도로의 파손으로 인한 아스팔트 도로의 약점을 보완하기 위하여 골재와 개질아스팔트가 포함된 표층 패널의 시공으로 저온 노화특성을 증진시키고, 고온에서의 소성 변형에 대한 저항성을 늘리는 도로 유지보수용 표층패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 골재와 개질아스팔트로 배합되어 판체 형태를 갖는 프리캐스트 형태로 제공하므로써 시공의 간편성과 주행성의 빠른 확보를 위한 시공방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 아스팔트 포장도로의 표층(14)을 구성하는 표층패널(51)은, 골재와 개질아스팔트가 배합되어 소정 두께를 갖는 판체로 성형 제작된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 아스팔트 포장도로의 표층(14)을 구성하는 시공과정과 판체에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 아스팔트 포장도로의 표층 패널의 시공과정을 나탄내는 절차도이다.

먼저 설치되는 표층패널의 준비 작업을 수행한다(S10). 이는 도로의 형태에 따라 평탄형과 구배형 패널로 나누어질 수 있다. 표층패널(51)의 제작이 완료되면, 표층 패널(51)을 부착할 면에 대하여 충진제로 도포처리하는 작업을 수행한다(S20). 도포처리 작업이 완료되면, 표층패널(51)을 접착제 또는 부분 융착의 방법으로 부착하고(S30), 경화하기를 기다리면 시공이 완료된다. 이하에서는 실시예에 따라 본 발명에 따른 표층 패널(51)의 시공과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제 1실시예는 아스팔트 표층(14)에 대한 절삭작업을 수행하지 않는 구간에 본 발명에 따른 표층 패널(51)을 설치하는 경우에 대한 것이다. 아스팔트 도로의 경우에는 그 도로의 형상에 따라 평탄한 평면을 가지고 있는 도로가 있고, 일정 정도의 구배를 가지고 있는 도로가 있다.

도 3은 평평한 노면에 대하여 설치될 수 있는 본 발명의 표층패널(51)인 판체에 대한 사시도이다. 표층패널(51)은 표층패널(51)의 크기가 2m(W)×3m(L)의 면적과 두께는 4~5cm 로 제한된다. 이는 주행하는 도로 폭의 길이가 3m 로 제한이 되고, 아스콘의 비중이 큰 편이므로 이동이 용이하지 않은 점을 고려한 것이다. 이와 같은 규격으로 하는 것이 작업자가 한꺼번에 이동할 수 있고, 이에 따른 시공의 용이성을 확보할 수 있기 때문이다.

도 4는 구배가 있는 도로에 대하여 설치될 수 있는 본 발명의 표층패널(51)에 대한 사시도이다. 표층패널(51)은 상하면(51a/51b)이 곡면을 갖도록 소정의 곡률반경(R)을 갖는 것을 특징으로 한다. 이는 도로 교통법에 의하여 도 4의 경사도 R이 2%를 넘지 못하도록 규정되어 있다. 여기에서 경사도라는 것은 길이에 대한 높이의 비를 나타내는 것으로 경사도가 2%가 되면 길이에 대한 높이의 비가 0.02라는 것을 의미한다.

여기서, 표층 패널(51)은 주지의 프리캐스팅 공법으로 제작될 수 있다. 이하에서 더 자세히 설명하지 않더라도 다짐을 수행하는 몰드의 형상에 따라 다양한 모양을 갖는 표층패널(51)을 제작할 수 있다는 것은 명확하다.

이와 같은 공법에 의하여 제작된 표층패널(51)은 규격화된 상태로 준비되어 있어야 한다(S10). 그래야만 필요로 하는 도로에 적절한 시기에 공급하는 것이 가능하다.

이렇게 표층패널(51)에 대한 준비 작업이 완료되면, 아스팔트 도로 보수를 필요로 하는 구간에 대한 산정작업을 수행하여야 한다. 이러한 산정작업에 따라 적절한 개수의 패널에 대한 산정이 완료되면, 아스팔트 포장도로의 도포처리 작업을 수행하여야 한다(S20). 즉 표층(14) 상면에 실링 주입으로 표층의 평탄화 작업을 거친다.

평탄화된 표층(14)의 위에 표층패널(51)을 도로 규격에 맞추어 배치하고 표층(14) 위에 부착하는 작업을 수행한다(S30). 이와 같은 부착 작업이 종료되면, 표층패널(51)들의 측면(51c)사이를 접착하는 작업을 수행한다. 이와 같은 접착작업은 두 가지 공정에 의하여 수행하는 것이 가능하다.

하나는 유화아스팔트, 레진, 에폭시, 실란트 등에서 선택된 어느 하나의 접착제로 결합시키는 방법이다.

유화아스팔트는 아스팔트를 미세한 입자로 만들어 물에 분산시킨 것을 말한다. 이러한 유화아스팔트는 물속에서 상분리 현상이 일어나지 않고, 분산 상태를 유지하기 위해서는 유화제가 필요하다. 유화제가 양전하(+)로 대전되어 있으면, 양이온계 유화아스팔트, 음전하(-)로 대전되어 있으면, 음이온계 유화아스팔트라고 하는데, 국내 생산제품은 대부분 양이온계 유화아스팔트이다. 이러한 유화아스팔트를 프리캐스트된 표층패널(51) 사이에 삽입시키면, 표층 패널(51)과의 부착력이 좋으므로 외부에서 응력이 가해진다고 하여도 이를 흡수하는 역할을 하게 된다.

에폭시 수지는 수도용 파이프의 부식 방지를 위한 내외면 도장, 철근 보호 도장, 자동차부품, 저항기, 콘덴서 등의 절연도장 등에 주로 이용되고 있다. 또 에폭시 수지는 경화될 수 있는 경화제의 종류가 다양하므로 경화제의 종류에 따라서 반응속도와 경화된 도막의 물리 화학적 성질이 큰 차이가 나므로 경화제의 선택이 매우 중요하다.

에폭시 수지 중에서 가장 많이 사용되는 형태는 페놀과 아세톤으로부터 제조된 비스페놀-A(bisphenol-A)와 에피클로로 히드린을 60~120℃에서 수산화나트륨 또는 기타 촉매존재하에서 반응을 시켜서 제조를 한다.

에폭시수지는 폴리에스테르 수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민 수지 등의 수지와 비교시 반응 수축율이 매우 작고, 휘발물질이 발생하지 않으며, 기계적 성질, 전기 절연성이 매우 우수하다.

또 하나의 접착제인 실란트는 피착재의 종류에 따라 적절한 선택이 필요한 접착제중의 하나인데, 표층패널(51)과 사용실란트와의 상응성 시험, 접착성 시험을 미리 실시하여 차후에 발생할 수 있는 문제를 미연에 방지하는 것이 좋다.

실란트의 종류에는 부틸, 아크릴, 우레탄, 치오콜(폴리설파이드), 변성 실리콘 등이 있다. 이러한 실란트 중의 하나를 선정하는 작업이 끝나면, 표층패널(51)과 사용 실란트와의 접착력을 확보하기 위해서는 표층 패널(51)의 표면과 접착면을 반드시 깨끗하게 해야 한다. 이렇지 않은 상황이라면 표층 패널(51)과의, 또는 표층패널(51)의 부착면이 결합력이 저하되므로 이러한 사전 작업을 수행하고 난 후 접착시키면 된다.

또 하나의 시공방법으로는 가열수단으로 표층패널의 경계면(51c)을 가열하여 부분 융착으로 접착시키는 방법을 사용한다. 즉 유화아스팔트, 레진이나 에폭시 수지 등을 사용하는 방법 대신에 가열수단으로 프리캐스트 표층 패널(51)의 경계 부 위(52)를 가열하게 되면, 아스콘의 특성상 부분 융해가 되는데, 부분 융해가 된 후 서로 접착을 시키는 방법을 통해 시공하는 것이다.

이와 같이 표층패널(51)을 설치한 부분의 측면(51c)에 대한 부착작업을 완료하게 되면 시공이 완료된다.

제 2실시예는 높이에 대한 제한이 있어서 표층에 대한 절삭이 필요한 구간의 표층패널을 설치하는 구간에 대한 경우이다. 즉 육교가 설치되어 있는 구간이 그러한 경우라고 할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 프리캐스트 표층패널(51)의 설치공정을 보여주는 절차도이다.

먼저 설치될 구간에 대한 선정작업을 한다. 그 후 시공에 들어가게 되면, 골재와 개질 아스팔트가 배합되어 소정의 두께를 갖는 판체로 성형 제작된 표층패널을 시공면적에 요구되는 만큼 준비를 하고 있어야 시공작업이 신속하게 진행된다(S10).

이때 기층(12), 중간층(13)과 표층(14)으로 구성되어 있는 부분 중에서 표층(14)에 대한 절삭작업을 수행한다. 이때 아스팔트용 커터(미도시)를 사용하여 표층(14)을 절삭한다. 먼저 눈금 표시선으로 잘라야 할 부분에 대한 선정과 프리캐스트 표층 패널에 대한 규격을 고려하여 설치해야 할 제품의 배치와 개수를 결정하여야 한다. 이러한 결정이 끝나고 나면, 표층(14)을 절삭한다. 이러한 표층을 걷어낸 부분에 대해서는 충진제로 도포처리하는 과정을 수행한다(S20). 이렇게 표층을 걷어낸 면에 준비되어 있는 표층 패널(51)을 삽입하고, 유화아스팔트, 레진이나, 에 폭시수지로 부착하는 작업을 수행한다(S30). 이와 같은 부착작업은 유화아스팔트, 레진이나, 에폭시수지로 부착하는 대신에 가열수단으로 표층패널(51)의 부분을 융착시키는 방법에 의하여 가능하다는 것은 전술한 바와 동일하므로 생략해도 무방하다.

도 6은 이와 같은 절차에 따라 시공이 완료된 상태의 표층 패널의 부착모습을 보여주는 단면도이다. 중간층(13)의 상층면에 표층 패널(51)이 놓여지게 되고, 표층패널(51)은 일정한 간격을 가지고 도 6과 같이 배치되게 된다. 표층패널(51) 사이(52)에는 유화아스팔트, 레진, 에폭시, 실란트 등이 경화되어 있다.

도 7은 도로의 표면에 구배가 있는 경우에 표층패널(51)이 부착되어 있는 모습을 보여주는 단면도이다. 이러한 구배형 표층패널(51)의 경우에도 지반(11)의 위에 구배가 있는 형태로 기층(12)이 형성되고, 다시 기층(12)의 위에 충격흡수를 위한 중간층(13)이 형성되어 있다. 중간층(13)의 위에는 도 4에 도시된 바와 같은 구배형 표층 패널(51)이 일정한 간격으로 배치되어 있다. 구배형 도로의 경우에도 표층 패널의 사이(52)에는 유화아스팔트, 에폭시수지, 레진이나 실란트 등이 경화되어 있음은 평탄한 도로의 경우와 동일하다.

위와 같이 도로의 형태 및 도로의 높이에 따라 표층 패널의 설치 작업이 완료되면 손상된 도로에 대한 보수 작업은 완료된다.

본 발명에 따른 아스팔트 포장도로의 표층 패널을 사용하는 경우에는 기존의 아스팔트 포장에 따른 문제점인 경화시간에 따른 시간 지연을 최소화하여 시공속도 가 빨라지고, 빠른 교통 개방이 가능하다. 또한 기능적인 면에서는 프리캐스트 표층패널을 사용하여 주행성을 확보하는 것이 용이하고 시공 또한 간편하여 현장타설시 익숙한 숙련자가 없어도 바로 시공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (7)

1. 기층(12), 중간층(13) 및 표층(14)으로 구성되는 아스팔트 포장도로에 대해,

   상기 중간층(13) 위에 상기 표층(14)으로서 시공될 수 있고, 골재와 개질아스팔트가 배합되어 소정 두께를 갖는 판체로 성형된 것을 특징으로 하는 도로 유지 보수용 표층패널.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 판체는 상하면이 평탄한 사각 형태인 것을 특징으로 하는 도로 유지 보수용 표층패널.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 판체는 상하면이 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 도로 유지 보수용 표층패널.
4. 기층(12), 중간층(13) 및 표층(14)으로 구성되는 아스팔트 포장도로에 대해,

   (a) 골재와 개질 아스팔트가 배합되어 소정 두께를 갖는 판체로 표층 패널(51)을 성형제작하는 단계(S10)와;

   (b) 손상된 상기 표층(14)의 상면을 충진제로 도포처리하는 단계(S20)와;

   (c) 상기 표층 패널(51)을 상기 표층(14)의 상면에 부착하는 단계(S30);를 거쳐 아스팔트 포장도로의 표층(14)을 유지 보수하는 것을 특징으로 하는 표층 패널(51)을 이용한 아스팔트 포장도로의 시공 방법.
5. 기층(12), 중간층(13) 및 표층(14)으로 구성되는 아스팔트 포장도로에 대해,

   (a) 골재와 개질아스팔트가 배합되어 소정 두께를 갖는 판체로 표층 패널(51)을 성형제작하는 단계(S10)와;

   (b) 아스팔트 포장도로의 표층(14)을 제거하는 단계(S20)와;

   (c) 상기 표층 패널(51)을 중간층(13)의 상면에 부착하는 단계(S30);를 거쳐 아스팔트 포장도로의 표층(14)을 유지보수하는 것을 특징으로 하는 표층패널(51)을 이용한 아스팔트 포장도로의 시공 방법.
6. 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표층 패널(51)들의 이웃한 경계면은 유화아스팔트, 레진, 에폭시, 실란트에서 선택된 어느 하나의 접착제로 접합된 것을 특징으로 하는 표층패널(51)을 이용한 아스팔트 포장도로의 시공 방법.
7. 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표층 패널(51)들의 이웃한 경계면은 가열수단으로 가열되어 융착된 것을 특징으로 하는 표층 패널(51)을 이용한 아스팔트 포장도로의 시공 방법.

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