KR20160087125A - 가열 재생 아스팔트 혼합조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

가열 재생 아스팔트 혼합조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아스콘 20~95 중량%, 신골재 0~70 중량%, 폐유 0.1~3.0 중량%, 스트레이트 아스팔트 1.0~4.9 중량%, 채움재 1.0~5.0 중량%로 이루어진 가열 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.

Description

가열 재생 아스팔트 혼합조성물 및 그의 제조방법{The manufacture method of the heat recycled asphalt mixture used recycled oil}
본 발명은 폐 아스콘을 활성화시키는 점에 중점을 두어 도로포장의 재활용재료로서 순환 아스콘 20~95 중량%, 신골재 0~70 중량%, 폐유 0.1~3.0 중량%, 스트레이트 아스팔트 1.0~4.9 중량%, 채움재 1.0~5.0 중량%로 이루어진 가열 재생 아스팔트 혼합조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
소위 폐 아스콘이라고 하는 회수 아스팔트 포장재료는 도로 굴착, 평삭등으로 얻어진 아스팔트 포장 폐기물을 플랜트로 가져와 일정한 크기 이하로 파쇄, 해쇄한 것을 말한다. 폐 아스콘은 에너지가 많이 투입된 고품질의 재활용이 가능한 자원으로 볼 수 있다. 특히 원유 값이 비싸진 요즘에는 특히 그것의 중요성이 부각되어지고 있는 시점이다. 또한 석유자원이 고갈되어가고 있는 현 상황에서 다음 세대에서 대체 재료가 개발되지 못하다면 버려서는 안 되는 고귀한 도로건설 포장재료이다. 따라서 지금 재활용을 활성화시키지 못한다면 이를 특정지역에 매립해야 하는 국면에 접어 들 수 있는데, 이는 환경적인 오염을 유발할 수 있다는 것을 염두에 두어야 할 것이다.
폐 아스콘을 가열하여 재활용할 수 있는 방법으로써 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하고 있는 데, 단지 순환골재와 신골재 및 스트레이트 아스팔트만을 사용하여서는 가열 재생 아스팔트 혼합물의 내구성이 떨어지고 또한 골재와의 균일한 혼합이 진행되지 않아서 골재와 박리되거나 골재와의 결합력이 약해지는 문제점들이 발생하고 있다. 이러한 문제점들로 인해 도로 포장시 소성변형이 발생하거나 저온균열이 생겨 도로의 수명을 단축시켜 도로 유지보수 비용을 증가시키게 된다.
국내등록특허공보 등록번호 제1007433530000(2007.07.20)호에는 변성 아스팔트 약 230 내지 330 중량부, 유기 용제 약 50 내지 80 중량부 및 유지 약 60 내지 90 중량부를 포함한다. 상기 변성 아스팔트는 아스팔트와 에폭시 실란 화합물을 반응시켜 얻어진 도로포장용 아스팔트 조성물이 공개되어 있고,
국내공개특허공보 공개번호 제93-23422호에는 스트레이트 아스팔트 3.5~5.5 중량%, 경유 0.1~0.4 중량% 및 고분자 경화제 0.2 ~2.2 중량%로 구성된 아스팔트 경화제를 제조한 후, 이 경화제에 쇄석 및 석분을 첨가하여 교반, 혼합하는 것으로 이루어진 상온 아스콘의 제조방법이 기재되어 있으며,
국내특허공고공보 공고번호 제95-6735호에 나타난 아스콘의 제조공정에서는 커트백 아스팔트 23~30%, 도로포장용 타르 51~62%, 아크릴계 변성부타디엔 중합체 11~14%. 염화칼륨과 염화암모늄 4~5%를 혼합한 혼합재 4.7~7.6%. 쇄석골재 89.4~93.3% 및 포틀랜드 시멘트 2~3%를 상온에서 혼합하는 기술이 공개되어 있고,
국내특허공고공보 공고번호 제98-9186호의 상온 아스콘 포장 재료는 스트레이트 아스팔트 60~92 중량%, 폴리우레탄계 고분자 화합물 8.5~26.5 중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 함유 아스팔트 개질제 0.2~2.2 중량% 및 섬유 페슬러지0.1 내지 5.0 중량%로 제조한 것에 골재를 혼합하여 지대 포장용 상온 아스콘이 기재되어 있으며,
국내등록특허공보 등록번호 제1006174770000 (2006.08.22)호에는 배합설계기준에 의거 분류 및 선별된 폐아스콘 골재 1중량부에 대하여, 방카C유 1중량부에 '톨루엔 1중량부와 아스팔트 개질재인 SBS 또는 SIS 0.1-0.5 중량부를 혼합한 것' 0.05-0.5중량부를 혼합한 혼합물을 스프레이 살포로 투입 혼합하고, 이에 채움재(filler)로서 시멘트 또는 석분 0.03-0.1 중량부를 투입 혼합하여 전체적으로 슬럼프 0-3㎝가 되도록 한 폐아스콘 골재를 재활용하여 제조된 아스팔트 콘크리트이 기재되어 있고,
국내공개특허공보 공개번호 제1020130054121 (2013.05.24)호에는 혼합아스콘 100 중량부, 결합제 0.1-8.0 중량부, 재생 재질제 0.3-2.0 중량부 및 가소중온첨가제 0.1-1.0 중량부로 구성되며, 필요시에 보강재 0.1-2.0 중량부를 더욱 추가할 수 있는 특징을 가진 개질 재생 중온아스팔트 혼합물의 조성물이 공개되어 있음을 알 수 있다.
1. 국내등록특허공보 등록번호 제1007433530000(2007.07.20)호 2. 국내공개특허공보 공개번호 제93-23422호 3. 국내특허공고공보 공고번호 제95-6735호 4. 국내특허공고공보 공고번호 제98-9186호 5. 국내등록특허공보 등록번호 제1006174770000 (2006.08.22)호 6. 국내공개특허공보 공개번호 제1020130054121 (2013.05.24)호
본 발명은 내구성을 향상시키기 위해 순환 골재의 표면에 있는 노화된 구재 아스팔트를 폐유를 사용하여 환원시켜 스트레이트 아스팔트와 유사한 특성을 발휘하여 골재와의 접착성을 향상시킬 수 있는 점착성을 가지고 또한 점탄성 특성이 회복되는 특성을 이용하여 가열 재생 아스팔트 혼합물의 내구성을 향상시킴과 동시에 골재와의 접착성을 향상시켜 골재와의 박리현상을 억제함으로써 도로 포장시 소성변형과 저온균열이 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 아스콘(순환골재) 20~95 중량%, 신골재 0~70 중량%, 폐유 0.1~3.0중량%, 스트레이트 아스팔트 1.0~4.9중량 %, 채움재 1.0~5.0 중량%로 이루어진 가열 재생 아스팔트 혼합조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 과제 해결수단인 것이다.
본 발명은 폐아스콘을 가열하여 아스팔트 혼합물을 제조할 수 있어 포장한 재료를 재활용하여 재차 포장재로 사용할 수 있어 자원의 순환화를 꾀할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 순환골재의 사용량을 증대할 수 있어 가격경쟁력이 우수한 매우 경제적이고 정부의 녹색성장에도 기여할 수 있다. 그리고 순환골재와 폐유를 사용하기 때문에 폐자재의 재활용이 기대되므로 전체 재활용 산업의 파급효과가 매우 높을 뿐만 아니라 친환경적인 장점과,
가열 재생 아스팔트 혼합물에 폐유를 이용하는 것으로 인해 순환골재의 표면에 붙어있는 노화된 구재 아스팔트를 스트레이트 아스팔트와 유사한 특성으로 발현시켜 골재와의 접착성을 향상시킴과 동시에 구재 아스팔트의 점탄성 특성을 회복시켜 가열 재생 아스팔트 혼합물의 내구성을 향상시킬 수 있어, 도로 포장 후 소성변형과 저온 균열저항성, 신도, 인장강도, 탄성적인 특성, 접착력이 크게 향상된다. 그러므로 도로 포장 후의 도로 수명을 연장시킬 수 있어 도로유지보수비용이 절감되는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 아스콘(순환골재) 20~95 중량%, 신골재 0~70 중량%, 폐유 0.1~3.0 중량%, 스트레이트 아스팔트 2.0~4.9 중량%, 채움재 1.0~5.0 중량%로 이루어진 가열 재생 아스팔트 혼합조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 순환골재의 표면에 붙어있는 노화된 구재 아스팔트를 폐유를 이용하여 골재와의 접착성을 향상시킴과 동시에 구재 아스팔트의 점탄성 특성을 회복시켜 가열 재생 아스팔트혼합물의 내구성을 향상시켜 소성변형과 저온균열 저항성을 개선하는 것이 중요한 기술이라고 할 수 있다.
본 발명에 사용된 폐윤활유, 폐식용유 등의 폐유는 재생 첨가제로서 역할을 담당하여 매우 낮은 침입도를 가지는 구재 아스팔트를 스트레이트 아스팔트와 유사한 침입도를 가지도록 환원시켜 골재와의 접착성을 향상시킴과 동시에 점탄성 특성을 회복하여 소성변형 및 저온에서의 균열 저항성을 향상 시킬 수 있다. 이러한 특성들을 모두 발현함으로써, 도로 포장 경우, 소성변형과 균열저항성, 신도, 인장강도, 탄성적인 특성 및 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 폐 아스콘을 활성화시키는 점에 중점을 두어 도로포장의 재활용재료로서 아스콘 순환골재, 신골재, 채움재, 폐유 및 스트레이트 아스팔트(AP-5)를 가열 혼합하여 재생 아스팔트 혼합물을 생산하는 공법에 있어서, 폐유로써는 폐윤활유, 폐식용유를 가리키고 채움재는 시멘트, 소석회, 석회석분, 플라이 애쉬를 말하며,
본 발명에 사용된 순환 아스콘은 기존의 노후 된 도로 포장을 절삭하거나 굴착하는 과정에서 발생하며, 덤프트럭과 같은 운반차를 이용하여 중간 처리장으로 이동하게 된다. 운반시에는 다른 골재나, 흙, 나무조각, 금속편, 블록 등 이물질이 섞이지 않도록 주의하여 정리한 후 덤프트럭 등으로 운반한다. 폐 아스콘 발생재를 조크러셔, 임팩트 크러셔 등의 파쇄기로 파쇄에 의해 순환 아스콘을 생산하며, 골재 입도별로 분급하게 된다. 입자 크기별로 30mm, 25mm, 19mm, 13mm, 10mm, 4.75mm, 2.36mm 등으로 선별하여 사용할 수 있다. 이들은 모두 KS 규격을 만족하는 제품이어야 한다. 순환 아스콘의 사용량은 20~95 중량%를 사용한다.
신골재는 굵은 골재와 잔골재를 사용할 수 있다. 굵은 골재는 석산에서 채취하여 플랜트에서 파쇄하여 입자크기 별로 선별한 쇄석과 자갈을 사용할 수 있다. 잔골재는 모래 또는 쇄사를 사용할 수 있다. 굵은 골재인 쇄석 또는 자갈은 입자 크기별로 25mm, 19mm, 13mm, 10mm, 4.75mm 등으로 선별하여 편장석을 최소화 한 것을 사용한다. 이들은 모두 KS 규격을 만족하는 제품이어야 한다. 잔골재인 모래 또는 쇄사는 2.36mm 체를 통과하고 75㎛ 체에 남는 골재를 말한다. 이들은 모두 KS 규격을 만족하는 제품이어야 한다. 신골재의 사용량은 0~70 중량%를 사용한다.
채움재는 75㎛ 체를 통과하는 광물질 분말을 말하는 것으로, 시멘트, 소석회, 석회석분, 플라이애쉬 등을 사용할 수 있다. 시멘트, 소석회는 KS 규격을 만족하는 제품이며, 석회석분은 석회암 또는 화성암류 분말을 말하는 것으로 일반 아스콘에 사용되는 KS 규격을 만족하는 제품이고, 플라이 애쉬는 화력발전소에서 발생하는 회분을 말하는 것으로 KS 규격을 만족하는 제품이어야 한다.
채움재는 1.0~5.0중량%를 사용할 수 있는데, 1.0 중량% 이하이면 포장시 공극률이 크게 되어 포장체의 내구성이 떨어지고, 5.0중량% 이상을 사용하면 공극률이 너무 크게 되어 포장체의 다짐에 어려움이 있다.
스트레이트 아스팔트는 골재와 골재사이를 결합해 주는 결합재 역할을 담당하는 것으로, AP-3, AP-5 등을 사용할 수 있다.
그 사용량은 1.0~4.9중량%인데, 1.0 중량% 이하이면 결합재로서의 특성을 발현하기 어렵고, 4.9중량% 이상이면 과다한 아스팔트 함량으로 포장 후 너무 무르게 되어 소성변형에 취약하게 된다.
폐유는 재생 첨가제로써의 기능을 담당하여 가열 재생 아스팔트 혼합물에서 노화된 구재 아스팔트의 침입도를 환원시켜 스트레이트 아스팔트와 유사한 침입도를 가지게 하여 골재와 골재사이의 접착력을 향상시킬 뿐 아니라 점탄성 특성을 회복하여 소성변형 및 저온 균열에 대한 특성을 향상시킨다. 폐유로써는 폐윤활유, 폐식용유 중 한 가지 이상을 사용한다.
폐유의 사용량은 0.1~3.0 중량%이고 0.1 중량% 이하이면 구재 아스팔트의 침입도 환원력이 떨어져 저온에서의 균열 특성이 저하하게 되고 3.0 중량% 이상이면 구재 아스팔트 및 스트레이트 아스팔트가 너무 무르게 되어 소성변형에 취약하게 된다.
가열 재생 아스팔트 혼합물 제조에 있어서 가열하여 160℃에서 혼합기에 순환 아스콘, 신골재, 채움재를 혼합기에 넣고 5~20초간 균일한 혼합을 진행한 후 160℃의 스트레이트 아스팔트와 폐유를 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
실시예 1
160℃에서 순환 아스콘 20mm 600g, 신골재 25mm 800g 신골재 13mm 430g, 신골재 10mm 870g 및 시멘트 150g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 147g 및 폐윤활유 3g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
제조한 가열 재생 아스팔트 혼합물을 두께 6cm의 공시체를 제조하여 마샬 안정도와 흐름치를 측정한 결과를 실험결과 1에 나타내었다.
실시예 2
160℃에서 순환 아스콘 19mm 1200g, 신골재 25mm 360g, 신골재 10mm 1200g 및 소석회 120g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 105g 및 폐윤활유 15g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
제조한 가열 재생 아스팔트 혼합물을 두께 6cm의 공시체를 제조하여 마샬 안정도와 흐름치를 측정한 결과를 실험결과 1에 나타내었다.
실시예 3
160℃에서 순환 아스콘 19mm 1500g, 신골재 13mm 330g, 신골재 8mm 960g 및 석회석분 90g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 75g 및 폐윤활유 30g, 폐식용유 15g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
제조한 가열 재생 아스팔트 혼합물을 두께 6cm의 공시체를 제조하여 마샬 안정도와 흐름치를 측정한 결과를 실험결과 1에 나타내었다.
실시예 4
160℃에서 순환 아스콘 19mm 1400g, 순환 아스콘 10mm 700g, 신골재 13mm 200g, 신골재 8mm 520g 및 플라이 애쉬 60g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 45g 및 폐윤활유 50g, 폐식용유 25g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
제조한 가열 재생 아스팔트 혼합물을 두께 6cm의 공시체를 제조하여 마샬 안정도와 흐름치를 측정한 결과를 실험결과 1에 나타내었다.
실시예 5
160℃에서 순환 아스콘 25mm 1200g, 순환 아스콘 19mm 400g, 순환 아스콘 10mm 1250g 및 시멘트 30g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 30g 및 폐윤활유 90g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열 재생 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
제조한 가열 재생 아스팔트 혼합물을 두께 6cm의 공시체를 제조하여 마샬 안정도와 흐름치를 측정한 결과를 실험결과 1에 나타내었다.
실험결과
항 목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
마샬안정도(N) 11,560 9,000 7,370 6,510 8,045
흐름치(mm) 38.5 35.6 29.3 26.4 31.5

Claims (6)

  1. 가열 재생 아스팔트 혼합 조성물에 있어서,
    순환 아스콘 20~95 중량%, 신골재 0~70 중량%, 폐유 0.1~3.0 중량%, 스트레이트 아스팔트 1.0~4.9 중량%, 채움재 1.0~5.0 중량%로 조성되어 있음을 특징으로 하는 가열 재생 아스팔트 혼합 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 채움재는 75㎛ 체를 통과하는 광물질 분말로,
    시멘트, 소석회, 석회석분, 플라이 애쉬 중에서 선택된 어느 하나 또는 한 가지 이상을 사용함을 특징으로 하는 가열 재생 아스팔트 혼합 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폐유는 폐윤활유와 폐식용유 중에서 선택된 어느 하나 또는 한 가지 이상을 사용함을 특징으로 하는 가열 재생 아스팔트 혼합 조성물.
  4. 가열 재생 아스팔트 혼합조성물의 제조방법에 있어서,
    160℃에서 순환 아스콘 19mm 1200g, 신골재 25mm 360g, 신골재 10mm 1200g 및 시멘트 120g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
    160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 105g 및 폐윤활유 15g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열하여 제조함을 특징으로 하는 가열 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  5. 가열 재생 아스팔트 혼합조성물의 제조방법에 있어서,
    160℃에서 순환 아스콘 19mm 1500g, 신골재 13mm 330g, 신골재 8mm 960g 및 석회석분 90g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
    160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 75g 및 폐윤활유 30g, 폐식용유 15g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열하여 제조함을 특징으로 하는 가열 재생 아스팔트 혼합물의 제조방법.
  6. 가열 재생 아스팔트 혼합조성물의 제조방법에 있어서,
    160℃에서 순환 아스콘 25mm 1200g, 순환 아스콘 19mm 400g, 순환 아스콘 10mm 1250g 및 시멘트 30g을 혼합기에 넣고 10초간 균일하게 혼합한 후,
    160℃의 스트레이트 아스팔트(AP-5) 30g 및 폐윤활유 90g을 첨가한 후 60초간 혼합하여 가열하여 제조함을 특징으로 하는 가열 재생 아스팔트 혼합조성물의 제조방법.
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