KR20130024998A - 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이를 이용한 시공방법이 제공된다.
본 발명에 따른 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 아스팔트 20-70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5-30중량%, 폐타이어 고무분말 5-20중량% 및 무기충전제 10-50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 콘크리트 포장도로의 줄눈부에 사용되는 아스팔트계 줄눈재 조성물을 제공하며, 적절한 함량의 파라핀계 점탄성오일로 인하여, 뛰어난 저온유연성, 접착력 증대와, 낮은 점도의 물성을 가지며, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 첨가로 인하여, 뛰어난 내열성 및 감온성의 물성을 지닌다. 따라서, 내열성, 탄성, 접착력, 저온유연성 및 감온성이 우수한 본 발명에 따른 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 포장도로의 파손을 방지하고, 도로수명 연장에 기여 할 수 있다. 또한 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 실란트 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에도 기여할 수 있다.

Description

콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Material for asphalt-series joint filler used for concrete paving, and construction methd using the same}
본 발명은 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적절한 함량의 파라핀계 점탄성오일로 인하여, 뛰어난 저온유연성, 접착력 증대와, 낮은 점도의 물성을 가지며, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 첨가로 인하여, 뛰어난 내열성 및 감온성의 물성을 갖는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 포장도로의 줄눈은 온도 변화에 따른 수축과 팽창에 의하여 미세균열이 발생되며, 줄눈에 빗물이 침투하여 균열이 발생하여 내구성을 상실하고 포장도로의 상층 부분의 침하를 초래하여 차량 통행에 의한 압력을 받을시 도로상층에 발생한 침하에 의해 다시 기존 포장층으로 균열이 진행하는 형태로 균열이 커지게 된다.
이를 해결하기 위한 기존의 방법은 콘크리이트 줄눈재로 실리콘수지나 폴리우레탄 수지 등을 사용하고 있으나, 이는 콘크리이트 도로가 완전히 보존된 상태에서만 가능한 공법이므로 도로 보수의 비용절감과 시공의 신속성을 고려하면 도로의 균열 초기인 미세 균열 발생 시점에서 적용하는 예방적인 재료가 절실히 요구되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 아스팔트 개질용 고무 첨가제로 방향족계 또는 나프텐계 오일과 광유 및 열가소성 고무를 함유한 아스팔트가 기재되어 있고, 특허문헌 2에는 역청 물질에 공액디엔 및 비닐방향족 탄화수소로 이루어진 블록 공중합체 (SBS, SIS, SEBS 등을 말함)와 분자 중에 질소와 황 원자를 포함하는 안정제와 여러 가지 다른 안정제 및 라디칼 중합방지제를 첨가한 조성물이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는 아스팔트에 분말고무 및 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 주성분으로 하는 혼합물에 내열성 산화방지제, 점착제, 가소제로서 공정유(processing oil)를 첨가하여 149℃에서 204℃ 사이에서 혼합하는 방법이 기재되어 있다. 아울러, 특허문헌 4에서는 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자 내에 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 제조된 균열 보수제를 개시하고 있고, 특허문헌 5 및 특허문헌 6은 아스팔트 실란트 조성물에 관한 것이다. 그러나, 상기 특허에 따른 제품들은 기존재료에 비하여 강도, 신율, 접착력의 물성이 상이하여, 기존 도로면과 부착되지 못하여 수분 침투, 검지기 단선뿐 아니라 기존 도로면의 파손을 불러일으키는 등 심각한 문제를 발생시키고 있다. 또한, 특허문헌 7에서는 아스팔트를 주재로 하는 성분과, 고분자 에멀젼을 주재한 성분을 상온에서 혼합 시공방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 시공방법에 사용되는 조성물은 포장도로 균열 보수제로서의 내열성, 저온접착성 등 물성을 포함하는 미국 표준협회 규격인 ASTM D 6690 Type을 만족하지 못하며, 국내의 하절기기후에서는 흐름 및 소성변형이 일어나는 단점과 차량 바퀴 및 보행자의 신발에 묻어나는 단점이 발생할 수 있고, 겨울철에는 포장도로의 수축과 팽창을 수용하지 못하여 수분침투로 인한 균열이 확대되어 포장도로의 파손을 불러 일으키는 등 심각한 문제를 발생시킬 수 있다. 이에 본 출원인은 기존 가열식 아스팔트계 균열보수제를 적용하기 위한 용융보일러 주입장비를 사용하지 않고 간단한 주입장비를 사용하여 국내 기후변화에 적용 가능한 저온유연성, 접착성, 내열성, 감온성 등의 물성을 포함하고, ASTM D 6690 Type을 만족하는 수성 아스팔트계 균열보수제를 제공한바 있으나, 이 또한 포장도로의 수축/팽창시 보수제 자체에 지나치게 큰 전단응력이 발생하게 하여 보수제 자체의 인장 파괴가 발생할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특개소 제57-98559호 특허문헌 2: 일본 특개소 제57-139143호 특허문헌 3: 미국특허 제4,485,201호 특허문헌 4: 한국 등록특허 제599586호 특허문헌 5: 한국 특허출원 제2001-0018526호 특허문헌 6: 한국 등록특허 제0388810호 특허문헌 7: 한국 등록특허 제0531520호
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일교차가 심한 지역에서도 사용할 수 있으며, 내열성과 감온성이 우수한, 새로운 물질을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 아스팔트 20-70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5-30중량%, 폐타이어 고무분말 5-20중량% 및 무기충전제 10-50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 아스팔트로는 연화점 30-100℃이고, 침입도가 30-175 dmm이고, 상기 폐타이어 고무분말의 입자 크기는 30-40메쉬이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 유동점이 -50℃ 내지 -70℃이며, 점도지수(25℃)는 180cp 내지 210cp, 인화점은 250℃이상이고, 상기 석유수지는 방향족계 석유수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 석유수지, 수소첨가 디사이클로펜타디엔계 수지(hydrogenated dicyclopentadiene hydrocarbon resin)로부터 이루어진 석유수지(hydrocarbon resin or petroleum resin) 군에서 선택된 하나 또는 그 이상이다. 또한, 상기 파라핀계 점탄성 합성 오일의 함량이 0.5-30중량%이며, 상기 조성물은 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분, 제강슬래그로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 무기 충전제를 더 포함한다. 이때, 상기 무기충전제의 함량이 10-50중량%이다.
본 발명은 또한 a) 아스팔트 20-70중량%에 가소제(파라핀계 점탄성계 합성오일) 0.5-30중량% 및 각종 소량 첨가제를 부가하여 150내지 180℃의 온도에서 혼합시키는 단계; b) 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5-20중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 무기충전제 10-50중량%를 부가하여 150-200℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 포장도로 균열부 및 줄눈부에 일정한 크기의 보수 홈을 형성시키는 단계; 보수 홈의 이물질 제거하는 세척단계; 보수 홈에 폴리우레탄 탄성재를 삽입하는 단계; 및 상기 탄성재가 삽입된 보수 홈에 상술한 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물을 주입하여 포설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재를 이용한 시공방법을 제공하며, 이때 상기 폴리우레탄 탄성재는 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41㎏f/㎠ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06㎏f/㎠ 이하, 압축회복률 90% 이상 및 압축변형률 5% 이하이다. 또한, 상기 탄성재는 보수 홈에 삽입되기 전 비압축 상태에서 보수 홈의 폭보다 최소 25% 이상의 큰 직경을 가지며, 상기 파라핀계 점탄성 합성 오일의 함량이 0.5-30중량%이다.
본 발명에 따른 콘크리트 포장도로의 줄눈부에 사용되는 아스팔트계 줄눈재 조성물을 제공하며, 적절한 함량의 파라핀계 점탄성 오일로 인하여, 뛰어난 저온유연성, 접착력 증대와, 낮은 점도의 물성을 가지며, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 첨가로 인하여, 뛰어난 내열성 및 감온성의 물성을 지닌다. 따라서, 내열성, 탄성, 접착력, 저온유연성 및 감온성이 우수한 본 발명에 따른 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 포장도로의 파손을 방지하고, 도로수명 연장에 기여 할 수 있다. 또한 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 실란트 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에도 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성재 삽입 롤러와 이를 이용한 삽입 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 줄눈부에 본 발명에 따른 보수제를 포설하는 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.
본 발명은 저온유연성, 접착성, 내열성, 감온성이 뛰어난 아스팔트계 실란트를 개발하기 위하여 아스팔트에 중합탄성체, 폐타이어 고무분말, 충진재 등을 사용하여 그 특성에 관한 연구를 계속 하여 왔으나 만족할 만한 결과를 초기 이루지 못하였으나, 본 연구를 계속하여 아스팔트계 실란트중 아스팔트, 중합탄성체, 폐타이어 고무분말, 충진재 등의 역할 이외에 상기 특성을 향상시키기 위해서는 가소제의 역할이 매우 중요하다는 점을 발견하였으며, 이 중 최적의 가소제를 선정하는 연구를 수행한 결과, 아스팔트에 파라핀계 점탄성 합성오일을 가소제로 사용하는 경우, 저온유연성, 접착성이 향상되고, 아울러 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와 폐타이어 고무분말을 사용하는 경우, 강도 및 탄성을 부여하게 되는 점을 발견하였다. 이로써 계절이 기온변화가 크고 일교차가 심한 지역에서도 사용할 수 있는 수준의 내열성 및 감온성이 우수한 실란트 조성물의 개발이 가능해 졌으며, 특히 본 발명에 따른 아스팔트계 실란트는 콘크리트포장도로의 줄눈부에 사용되어, 포장도로의 파손을 방지하고, 도로수명 연장에 기여할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실란트 조성물은 콘크리트 포장도로의 줄눈부를 설치하고 난 후 상기 줄눈부에 주입되는데, 이때 좁은 줄눈부의 홈 안에 쉽게 침투되어 자기 평형 (self-leveling)이 이루어진다. 또한, 콘크리트 포장도로의 줄눈부를 수분으로부터 완벽히 감싸 방수에 문제가 없어야 하고, 겨울에는 유연성을 발휘하여 충격에 깨지지 않아야 할 뿐 아니라, 여름에 고온에서 밀려나오지 않는 강도를 갖고 있어야 하는 조건을 모두 만족한다.
이러한 물성을 만족하기 위해서는 본 발명은 상술한 바와 같이 아스팔트, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체, 폐타이어 고무분말에 파라핀계 점탄성 합성오일을 가소제 또는 연화제로 혼합, 사용하였다. 이렇게 제조된 아스팔트계 실란트는 침투력이 우수하고, 저온 유연성, 접착성이 뛰어나며, 폐타이어 고무분말을 재활용하여 사용한 결과, 친환경적일 뿐만 아니라 탄성, 강도 및 내열성이 우수하다. 더 나아가, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 적용은 접착성, 탄성, 강도, 내열성, 저온유연성이 우수한 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 및 이을 이용한 시공방법을 제공할 수 있게 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 아스팔트 20-70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5-30중량%, 폐타이어 고무분말 5-20중량% 및 무기충전제 10-50중량%를 포함한다. 또한, 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재을 이용한 시공방법은 포장도로 줄눈부에 일정한 크기의 보수 홈을 형성시키는 단계; 보수 홈의 이물질 제거하는 세척단계; 보수 홈에 폴리우레탄 탄성체를 삽입하는 단계; 및 상기 탄성재가 삽입된 보수 홈에 아스팔트 20-70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5-30중량%, 폐타이어 고무분말 5-20중량% 및 무기충전제 10-50중량%를 포함하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물을 주입하여 포설하며, 이때 상기 폴리우레탄 탄성재는 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41㎏f/㎠ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06㎏f/㎠ 이하, 압축회복률 90% 이상, 및 압축변형률 5% 이하의 물성을 만족한다. 아울러, 본 발명에 있어서, 상기 탄성재는 보수 홈에 삽입되기 이전 비압축 상태에서는 보수 홈의 폭보다 최소 25% 이상의 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 상기 실란트 조성물의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 실란트 조성물 제조방법은 a) 아스팔트 20-70중량%에 가소제 또는 연화제인 파라핀계 점탄성계 합성오일 0.5-30중량% 및 각종 소량 첨가제를 부가하여 150 내지 180℃의 온도에서 제 1 혼합시키고, 다시 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5-20중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 무기충전제 10-50중량%를 첨가하여 150-200℃의 온도에서 제 2 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명은 하기 물성의 파라핀계 점탄성 합성오일을 사용하여 뛰어난 저온유연성, 접착력 증대와, 낮은 점도의 물성을 갖는 줄눈재 조성물을 제조한다.
본 발명에 따른 파라핀계 점탄성 합성오일은 유동점이 -50℃ 내지 -70℃이며, 점도지수(25℃)는 180cp 내지 210cp, 인화점은 250℃이상이고, 특히, 상기 인화점은 250 내지 300℃ 범위인 것이 바람직하다. 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 수소화한 오일-(Cas No. 64741-88-44) 40-50중량%, 수소화한 오일-Ⅱ(Cas No. 64742-65-0) 30-40중량%, 윤활제 (Cas No. N/A) 20-30중량%을 합성한 합성오일을 사용하였으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 특히 상기 점도, 연화점 및 유동점 조건으로 줄눈재 조성물을 제조하는 경우, 종래의 공정유 등에 비하여 우수한 특성을 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 특성의 파라핀계 점탄성 합성오일을 첨가하면 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 침투력이 증대될 뿐 아니라, 홈 안에 주입되어 수분으로부터 완전방수성을 지니게 하는 저점도 특성을 갖게 된다. 또한, 파라핀계 점탄성 합성오일의 특성 때문에 실란트의 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성 유지하는 특성을 지니게 된다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물의 저온 유연성 및 접착성을 증대시키고, 낮은 점도를 갖기 위하여 가소제 또는 연화제인 파라핀계 점탄성 합성오일을 0.5-30중량%로 부가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물에 포함되는 아스팔트의 사용량이 20 중량% 미만이면 함량이 적어 접착불량을 초래하며, 70 중량%를 초과하면 강도, 접착력을 증가하나 저온취성이 증가하고 탄성이 사라져 내열성이 나빠지는 경향이 있다.
상기 아스팔트로는 연화점 30-100℃이고, 침입도가 30-175dmm인 것이 바람직하고, 연화점 50-70℃, 침입도 50-90dmm인 것이 매우 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 고온에서의 영구변형 및 저온에서의 크랙발생 현상을 방지하기 위해서는 연화점이 상승되어야 할뿐만 아니라 탄성도 증대되어야 한다.
따라서, 본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 연화점을 상승시키기 위해서 폐타이어 고무분말을 포함하며, 이로 인해 조성물의 연화점 상승은 온도 민감성을 감소시켜 하절기의 높은 온도까지 점성 유동 특성을 나타내지 않도록 한다. 이와 같이 폐타이어 고무분말을 이용하여 제조하게 되면 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재의 제조단가를 낮추면서 폐타이어 처리에 드는 환경비용을 절감 할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물에 포함되는 폐타이어 고무분말의 함량은 5-20중량%가 바람직하다. 만약, 폐타이어 고무분말의 함량이 5중량% 미만이며 조성물의 연화점 및 탄성 상승이 미미하여 소기의 목적을 달성하기 어려우며, 20중량%를 초과하면 아스팔트와 폐타이어 고무분말과의 계면접착력이 현저하게 저하되어 고무 분말끼리 응집하는 등 조성물의 균일성이 저하되어 연화점 및 탄성이 오히려 낮아진다. 또한, 폐타이어 고무분말의 입도는 조성물의 균질한 혼합을 위하여 30-40 메쉬가 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물의 탄성 및 신율을 증대시키기 위하여 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함한다. 이와 같은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 아스팔트와 폐타이어 고무분말의 계면 접착력을 향상시켜 실란트의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형문제를, 신율은 외부충격에 의해 크랙 및 파손발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 함량은 1-30중량%가 바람직하다. 이는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 함량이 1중량%미만이면 조성물의 탄성 및 신율이 거의 개선되지 않으며, 30중량%를 초과하면 조성물의 접착력 저하와 높은 점도를 가지게 된다.
더 나아가, 본 발명에 따른 상기 공중합체 형태는 분말이 바람직한데, 그 이유는 용해시간이 짧기 때문이다.스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 고온에서(150-200℃) 고전단 교반기(high shear mixer) 등에 의한 고속 혼합에 의해 아스팔트 매트릭스 내에서 완전 분산되어 특수한 형태의 그물망 구조를 형성하고 이의 함량이 증가할수록 탄성 및 기계적 강도가 증가하나, 아스팔트에 비해 상대적으로 고가이기 때문에 1-15중량%를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물에 사용되는 석유수지는 접착성을 증가시키는 역할을 하며, 방향족계 석유수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 석유수지, 수소첨가 디사이클로펜타디엔계 수지(hydrogenated dicyclopentadiene hydrocarbon resin)등의 석유 수지(hydrocarbon resin or petroleum resin)중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 접착력이 뛰어나면서도 취성이 적은 수소첨가 디사이클로펜타디엔계 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 석유수지의 함량은 0.5-40중량%인데, 만약 함량이 0.5중량%미만이면 처가효과가 거의 없고, 40중량%를 초과하면 조성물의 탄성이 저하되고 저온취성이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 연화점강도를 증대하기 위하여 무기 충진제를 10-50중량% 부가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 무기 충진제로는 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분, 제강슬래그 등이 단독 또는 병행하여 사용될 수 있다. 상기 무기충전제 중에서 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카를 단독 사용하는 것이 바람직하며, 용도에 따라서 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카 중 2가지 이상을 병용하여 사용할 수도 있다. 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카의 평균 입자크기는 작을수록 유리하나, 20-2,000 메쉬 사이이면 적합하다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물에는 물성 저하를 방지하기 위하여 산화방지제, 광안정제(자외선 흡수제 또는 HALS계 광안정제), 열안정제 등을 더 첨가할 수 있다.
본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물은 임펠러 믹서, 고전단 믹서 등의 혼합기 종류 및 혼합 순서에 관계없이 제조가 가능하다. 여기서 각 성분들을 보다 더 균일하게 분산된 조성물을 보다 짧은 시간에 혼합시키기 위해서는 고전단 또는 고점도 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 시공방법을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 특징은 상술한 성분과 특성의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재를 포장도로 균열부 및 줄눈부의 형성된 홈통에 주입 전, 비흡습성, 고내열성, 고탄성, 비압축성의 탄성재를 삽입함으로써 균열보수제와 홈통 바닥면(하부)과의 직접적인 접착을 방지하여, 수축과 팽창에 따른 균열보수제의 체적변화를 감당할 공간을 확보한다. 따라서, 본 발명에 따른 시공방법은 포장도로 균열부 및 줄눈부에 일정한 크기의 보수 홈을 형성시키는 단계; 보수 홈의 이물질 제거하는 세척단계; 보수 홈에 폴리우레탄 탄성재를 삽입하는 단계; 및 상기 탄성재가 삽입된 보수 홈에 상기 설명된 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재를 주입하여 포설하는 단계를 포함하는데, 이하 각 단계별로 살펴본다.
1. 포장도로 균열부 및 줄눈부에 일정한 크기의 홈 형성 단계
본 단계에서는 온도변화 또는 외부요인에 의한 포장도로의 수축/팽창에 따른 보수제의 체적변화를 감당할 공간을 확보하기 위해 절단기(컷팅기)를 이용하여 절단함으로써 소정의 크기의 홈을 형성한다.
2. 상기 형성된 홈 내에 이물질을 제거하기 위한 세척 단계
상기 제 1 단계에서 형성된 홈에 이물질을 흡입 청소하여, 이물질을 제거하는 단계로서 이를 진공 흡입 장치를 이용하여 청소한다.
3. 상기 형성된 홈에 탄성재의 삽입 단계
본 단계에서는 보수 홈 단면에서 주입되는 보수제가 필요 이상의 깊이로 들어가 보수 홈 하부와 부착되는 것을 사전에 방지하고 포장도로 균열부 및 줄눈부의 수축/팽창에 따른 보수제의 체적 변화를 감당할 공간을 확보한다. 즉, 종래에는 보수 홈통에 본 발명에서와 같은 탄성재를 삽입하지 않고 균열보수제만을 사용함으로써, 홈통 양면과 하부면의 3면에 균열보수제가 부착됨으로써 포장도로의 수축과 팽창시 균열보수제 자체에 지나치게 큰 전단 응력이 발생하게 하여 균열보수제 자체의 인장 파괴가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명은 이러한 부착을 방지하기 위한 탄성재를 먼저 홈에 삽입하는데, 이와 같은 용도로 사용하기 위한 탄성재는 기본적으로 흡습성이 0.1% 이하, 바람직하게는 0.024~0.1%이며, 사용온도는 -50℃~260℃, 신장율은 50%이상, 본래 크기의 80%를 30일간 압축 후에 압축 변형률이 5%미만인 것이 바람직하며, 상기 탄성재를 끼우기 위하여 깊이와 폭의 조절이 간편하도록 고안된 롤러를 사용, 탄성재를 홈통에 일정한 깊이로 삽입할 수 있다. 특히, 상기 탄성재는 보수 홈에 삽입되기 전 비압축 상태에서 보수 홈의 폭보다 최소 25% 이상의 큰 직경을 가져야 탄성재가 홈통에 단단히 고정되어, 주입되는 줄눈재가 필요 이상의 깊이로 들어가 홈통 하부와 부착되는 것을 사전에 방지하여 줄눈재의 체적변화를 감당할 공간을 확보하고, 시간의 흐름에 따른 포장도로의 수축과 팽창이 발생하여 홈통의 폭이 넓어짐에 따라 탄성재가 헐거워지는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 좀더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 탄성재는 물리적, 화학적으로 하기 표 1의 특성을 만족하여야 한다. 이 중, 인장강도와 신장률은 탄성재 끼움시 쉽게 끊어지지 않아야 하는 특성과 관련되고, 흡습성은 에멀젼형 보수제의 사용시 수분을 흡수하지 않아야 하는 특성에 관련되며, 사용온도는 시공온도에 관련되고, 압축변형률은 홈통의 폭 보다 약 25% 넓은 폭의 탄성재를 삽입하였을 때, 시간의 흐름에 따라서 헐거워지지 않는 특성과 관련된다.
시험항목 측정값 시험방법
신장율(Elongation,%) 50이상 ASTM D 1623
인장강도(Tensile strength(㎏f/㎠)) 1.41이상 ASTM D 5249
흡습성(Water absorption(%)) 0.1이하 ASTM D 5249
압축강도(25% compression deflection force(㎏f/㎠)) 1.06이하 ASTM D 5249
압축회복률(compression recovery(%)) 90 ASTM D 5249
압축변형률(Compression Set(%)) 5이하 ASTM D 3574
본 발명에 따르면, 상기 탄성재는 폴리우테탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC 등이 원재료로서 사용될 수 있으나, 폴리우레탄 재질이 특히 바람직하다. 또한 탄성재 삽입 롤러는 포장도로의 균열부 및 줄눈부의 홈통 규격이 각각 다르게 정의되어 있으므로 폭과 깊이가 쉽게 변할 수 있어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성재 삽입 롤러와 이를 이용한 삽입 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 참조부호 A 부분은 폭과 지름이 다양한 원판을 포장도로 홈 규격에 맞게 준비하여 쉽게 교체하여 사용하며, 상기 A부분은 줄눈재 홈에 내로 삽입되면서, 탄성재를 상기 홈 내로 삽입시킨다. 또한, B부분은 도로면과 일치하도록 기준이 되며, A부분을 고정하는 역할을 한다. A 및 B는 내마모성이 좋은 재질이면 어떤 재질이던 상관없다.
4. 아스팔트계 줄눈재를 주입 포설하는 단계
본 단계에서는 탄성재가 삽입된 홈에 통상의 이동식 주입기를 사용하여 도 2와 같이 홈에 보수제를 주입 포설한다. 상기 주입기는 이동 바퀴를 갖춘 이동식 장치로써 보수제를 저장할 수 있는 저장공간, 저장공간에서 주입노즐로 이송시켜주는 기어펌프, 상기 기어펌프를 구동시키는 엔진부, 주입속도를 조절하기 위한 감속기로 구성된다. 본 발명에 사용되는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재의 물성 시험 결과치는 하기 표 2와 같다.
시험항목 결과값 기준치(ASTM D 6690 Type) 시험방법
콘침입도(d㎜) 57 90이하 ASTM D 5
흐름성(㎜) 0.5 3이하 ASTM D 5329
연화점(℃) 92 - ASTM D 36
저온접착성(-18℃, 5cycle) 이상없음 이상없을것 ASTM D 5329
아스팔트상용성 이상없음 이상없을것 ASTM D 5329
원상회복률(%) 48 - ASTM D 5329
저온유연성(-23℃) 이상없음 - ASTM D 5329
상기 표 2에 의해 알 수 있듯이, ASTM D 6690 Type을 완벽히 만족함으로써 본 발명에서 이용되는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재는 포장도로 균열, 콘크리트 도로의 줄눈, 방수재 등 여러 다른 공법에 적용될 때 내열성, 탄성, 접착력, 저온 유연성 및 감온성이 우수하여 온도 변화에 따라 수축/팽창의 거동을 수용하여 포장도로의 수명을 연장시킬 수 있다.
이하에서는 실시 예를 들어 본 발명의 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물에 대하여 상세히 기술하고자 한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예
침입도가 50-90인 아스팔트인 슈퍼팔트(SK 정유) 20-70중량%에 가소제(파라핀계 점탄성계 합성오일) 0.5-30중량% 및 각종 소량 첨가제를 부가하여 150 내지 180℃의 온도에서 30분간 교반하여 혼합하고, 다시 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5-20중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 무기충전제 10-50중량%를 첨가하여 150-200℃의 온도에서 600rpm으로 3시간 동안 교반하여 균일화시켰다. 본 발명에 따른 파라핀계 점탄성계 합성오일은 유동점이 -60℃, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이었다.
비교예 1
가소제로 파라핀계 공정유인 미창석유(주)의 A-3를 부가 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 본 비교예 1에서 사용된 파라핀계 공정유는 유동점이 -75℃, 점도지수는 170cp, 인화점은 250℃이었으며, 이는 본 발명에 따른 파라핀계 점탄성계 합성오일의 물성 범위를 벗어난다.
비교예 2
가소제로 나프탄계 공정유인 극동유화(주)의 KD-N 20를 부가 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 3
가소제로 벙커-C유를 부가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실험예
미국 표준협회 콘크리트 포장도로 줄눈재 규격값 .( ASTM D 6690)
이상과 같은 방법으로 제조한 실시예 1과 비교예 1 내지 3의 실란트 조성물에 대하여 침입도, 연화점, 원상회복율, 흐름성, 저온접착성, 아스팔트 상용성을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시험항목 실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3
콘침입도( dmm ) 58 100 120 135
원상회복율 (%) 63 35 30 35
흐름성( mm ) 0 5 8 5
연화점(℃) 98 88 80 90
저온접착성 Pass Fail Pass Fail
상용성 Pass Pass Pass Pass
상기 표 3의 결과를 참조하면, 파라핀계 공정유와 벙커-C유를 가소제고 하용한 실란트 조성물은 접착력이 감소하고 저온유연성이 실패하고, 탄성체의 함량이 없거나 줄면 접착력 감소, 연화점 감소, 저온유연성 실패하는 것을 알 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 실란트 조성물은 미국 표준 협회 규격(ASTM D 6690)의 루프용 실란트 종류별 규격에 만족함을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 아스팔트 20-70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5-30중량%, 폐타이어 고무분말 5-20중량% 및 무기충전제 10-50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아스팔트로는 연화점 30-100℃이고, 침입도가 30-175 dmm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폐타이어 고무분말의 입자 크기는 30-40메쉬인 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 유동점이 -50℃ 내지 -70℃이며, 점도지수(25℃)는 180cp 내지 210cp, 인화점은 250℃이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 석유수지는 방향족계 석유수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 석유수지, 수소첨가 디사이클로펜타디엔계 수지(hydrogenated dicyclopentadiene hydrocarbon resin)로부터 이루어진 석유수지(hydrocarbon resin or petroleum resin) 군에서 선택된 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 파라핀계 점탄성 합성 오일의 함량이 0.5-30중량%인 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분, 제강슬래그로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 무기 충전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 무기충전제의 함량이 10-50중량%인 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물.
  9. a) 아스팔트 20-70중량%에 가소제(파라핀계 점탄성계 합성오일) 0.5-30중량% 및 각종 소량 첨가제를 부가하여 150내지 180℃의 온도에서 혼합시키는 단계; b) 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5-20중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1-30중량%, 석유수지 0.5-40중량%, 무기충전제 10-50중량%를 부가하여 150-200℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물 제조방법.
  10. 포장도로 균열부 및 줄눈부에 일정한 크기의 보수 홈을 형성시키는 단계;
    보수 홈의 이물질 제거하는 세척단계;
    보수 홈에 폴리우레탄 탄성재를 삽입하는 단계; 및
    상기 탄성재가 삽입된 보수 홈에 청구항 1 내지 8에 따른 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재 조성물을 주입하여 포설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재를 이용한 시공방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 폴리우레탄 탄성재는 신장율 50% 이상, 인장강도 1.41㎏f/㎠ 이상, 흡습성 0.1% 이하, 압축강도 1.06㎏f/㎠ 이하, 압축회복률 90% 이상 및 압축변형률 5% 이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재를 이용한 시공방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 탄성재는 보수 홈에 삽입되기 전 비압축 상태에서 보수 홈의 폭보다 최소 25% 이상의 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트 포장도로용 아스팔트계 줄눈재를 이용한 시공방법.
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