KR20160148509A - 포장재료 재활용 및 토양 안정화처리를 위한 폼드 유황 아스팔트 - Google Patents

포장재료 재활용 및 토양 안정화처리를 위한 폼드 유황 아스팔트 Download PDF

Info

Publication number
KR20160148509A
KR20160148509A KR1020167018313A KR20167018313A KR20160148509A KR 20160148509 A KR20160148509 A KR 20160148509A KR 1020167018313 A KR1020167018313 A KR 1020167018313A KR 20167018313 A KR20167018313 A KR 20167018313A KR 20160148509 A KR20160148509 A KR 20160148509A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
asphalt
sulfur
foamed
aggregate
water
Prior art date
Application number
KR1020167018313A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101797886B1 (ko
Inventor
마호메트 알-메델
살리 에이치. 알-이디
하마드 아이. 알-압둘 와하브
입넬왈리드 에이. 후세인
Original Assignee
사우디 아라비안 오일 컴퍼니
킹 에프에이에이치디 유니벌시티 오브 패트로레움 앤 미네랄스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사우디 아라비안 오일 컴퍼니, 킹 에프에이에이치디 유니벌시티 오브 패트로레움 앤 미네랄스 filed Critical 사우디 아라비안 오일 컴퍼니
Publication of KR20160148509A publication Critical patent/KR20160148509A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101797886B1 publication Critical patent/KR101797886B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/06—Sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2395/00—Bituminous materials, e.g. asphalt, tar or pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/20—Mixtures of bitumen and aggregate defined by their production temperatures, e.g. production of asphalt for road or pavement applications
    • C08L2555/24—Asphalt produced between 100°C and 140°C, e.g. warm mix asphalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
    • C08L2555/50—Inorganic non-macromolecular ingredients
    • C08L2555/52—Aggregate, e.g. crushed stone, sand, gravel or cement

Abstract

폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법 및 폼드 유황 아스팔트는 제공된다. 상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양은 폼드 유황 아스팔트, 기-건 골재, 보습수, 및 포틀랜드 시멘트를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기, 및 발포수를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 6초 이상의 발포 반감기 및 8 이상의 발포 팽창비를 갖는다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 또한 상기 폼드 유황 아스팔트에서 원소 황 및 아스팔트 바인더의 조합된 양의 10% 내지 50중량% 범위에서 원소 황의 양을 갖는다.

Description

포장재료 재활용 및 토양 안정화처리를 위한 폼드 유황 아스팔트 {Foamed Sulfur Asphalts for Pavement Recycling and Soil Stabilization}
본 발명의 분야는 폼드 유황 아스팔트 (foamed sulfur asphalts), 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양 (stabilized soils), 및 형성 방법에 관한 것이다.
아스팔트-코팅 골재 (아스팔트 시멘트), 고온 아스팔트 혼합물, 및 폼드 아스팔트를 포함하는, 아스팔트를 함유하는 물질의 제조 및 가공 동안, 약 150℃ (약 300℉) 이상의 작동 온도는 작업자 및 장비에 대해 문제를 유발할 수 있다. 원소 황 및 자연적으로 존재하는 이종유기 화합물을 포함하는, 아스팔트에 존재하는 유황 및 황화합물은, 통상적으로 약 150℃ 이상의 온도에서 공기 및 아스팔트 내의 다른 구성분과 반응하기 시작한다. 유황은, 사람에게 독성이 있는, 황화수소 (H2S) 가스를 형성하는데, 약 151℃ (약 305℉)에서 시작한다. 아스팔트를 포함하는, 탄화수소 환경에서 유리 유황 (Free sulfur)은, 존재하는 탄화수소에서 수소를 제거하고, 황화수소를 형성한다. 산소 존재하에서 고온으로 유황의 가열은, 사람에게 유해하고 공기 오염원인, 이산화황을 형성한다.
유황은 풍부하고 저렴한 물질이다. 원소 황은 비-스위트 천연가스 (non-sweet natural gas) 및 석유 공정의 부산물이다. "유리" 유황의 공급원은 석유 정제설비 및 가스 스위팅 공장 (gas sweetening plants)을 포함한다. 천연가스 및 석유로부터 추출된 상당량의 유황 때문에, 많은 유황 생산자는 원소 황을 폐기물로 생각한다.
안전하고 효율적인 방식으로 원소 황을 처리할 수 있는 원소 황에 대한 상업적인 사용을 발견하는 것이 바람직하다. 상업적인 생산물로 유황의 혼입은 많은 사람들이 잠재적인 "폐" 생산물로 생각하는 것을 실용 가치를 갖는 생산물로 변형시킬 수 있다.
폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 제조하는 방법은 발포 혼합장치에 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기 (foaming air), 및 발포수 (foaming water)를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 발포수는 발포 공기보다 더 큰 압력을 갖는다. 상기 방법은 폼드 유황 아스팔트가 형성되도록 상기 발포 혼합장치를 작동하는 단계를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 약 6초 이상의 발포 반감기 (foam half-life)를 갖고, 8 이상의 발포 팽창비를 갖는다. 상기 발포 혼합장치는 약 150℃ 이하의 온도에서 작동한다. 상기 방법은 골재 혼합장치에 폼드 유황 아스팔트, 함수비를 갖는 골재, 및 포틀랜드 시멘트를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양이 형성되도록 상기 골재 혼합장치를 작동하는 단계를 포함한다.
폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양은 폼드 유황 아스팔트, 기-건 골재 (air-dried aggregate), 보습수 (moisturizing water), 및 포틀랜드 시멘트를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 약 6초 이상의 발포 반감기를 갖고, 8 이상의 발포 팽창비를 갖는다.
폼드 유황 아스팔트를 제조하는 방법은 발포 혼합장치에 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기, 및 발포수를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 발포수는 발포 공기보다 더 큰 압력을 갖는다. 상기 방법은 폼드 유황 아스팔트가 형성되도록 상기 발포 혼합장치를 작동하는 단계를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 약 6초 이상의 발포 반감기를 갖고, 8 이상의 발포 팽창비를 갖는다. 상기 발포 혼합장치는 약 150℃ 이하의 온도에서 작동한다.
폼드 유황 아스팔트는 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기, 및 발포수를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 약 6초 이상의 발포 반감기를 갖고, 8 이상의 발포 팽창비를 갖는다. 상기 폼드 유황 아스팔트는 또한 폼드 유황 아스팔트에 원소 황 및 아스팔트의 조합된 양의 약 10중량% 내지 약 50 중량%의 범위에서 원소 황의 양을 갖는다.
상기 폼드 유황 아스팔트 (FSA) 및 상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양 (FSASS)은 탄화수소 생산의 부산물인, 원소 황을 소비하기 위한 새로운 방안이다. 유리 유황 (free sulfur)의 사용은 또한 필러 (filler)로서 작용하여 아스팔트 공급을 확장시키도록 작용한다. 원소 유황은 또한 폼드 아스팔트 안정처리 토양 조성물의 특성을 놀라울 정도로 향상시키는 것을 확인하였다. 상기 폼드 아스팔트 조성물에 유황의 첨가는 생산된 FSASS의 사용 기간을 증가시킨다. 상기 폼드 아스팔트 조성물에 유황의 첨가는 또한 상기 폼드 아스팔트 생산의 제조 온도를 낮춰서 에너지를 절약하면서, 황화수소 또는 황 산화물과 같은 유해하거나 또는 독성의 유황 가스를 생산하지 않는다.
상기 폼드 유황 아스팔트 및 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양은 토양 안정화 및 포장재료 재활용을 위해 보통 폼드 아스팔트에 대한 대안으로 건설업에서 널리 활용될 수 있다. 상기 FSASS는 상온 재활용 기술 (cold recycling techniques)을 사용하여 만들어질 수 있다. 도로 골재 베이스 (roads aggregate base), 서브베이스 (subbases) 및 재생 아스팔트 (즉, 이전에 적용된) 포장 혼합물은 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 형성하기 위한 유용한 골재이다. 상기 FSA는 또한, FSASS를 형성하기 위한, 모래, 이회토 (marl), 및 사브카 토양 (sabkha soils)을 포함하는, 다양한 토양 타입을 안정화시키는데 유용하다. 이 적용의 목적을 위하여, "토양" 및 "골재"는 상호교환 가능한 용어이다. 안정처리 토양의 몇 가지 일반 물리적인 특징은 보통 폼드 아스팔트에 비하여 FSA로 안정처리된 경우 비슷하거나 또는 우수하다.
상기 폼드 유황 아스팔트의 사용은 몇 가지 이점을 제공한다. FSA는 150℃에서 생산될 수 있는 반면, 보통 폼드 아스팔트는 발포 팽창 및 반감기 요건을 충족하는 동안 180℃ 미만의 온도에서 생산될 수 없다는 것을 확인하였다. 이것은 (낮은 온도에서 공정 장비를 운전하는) 에너지 절감을 제공할 뿐만 아니라 첨가된 유황뿐만 아니라 역청 (Bitumen)에 자연적으로 존재하는 유황으로부터 황화수소 및 황 산화물의 방출을 방지한다.
상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양 생산물은 전통적인 폼드 아스팔트 안정처리 토양보다 우수한 몇 가지 바람직한 특성을 갖는다. "폐" 유황에 대해 유용한 저장소로서 작용하는 것 외에, 유황의 함유물은 놀랍게도 어떤 폼드 유황 아스팔트/토양 조합에서 유용한 물리적 특성을 부여한다. 영구 변형 (permanent deformation)에서 감소는 이회토 토양 및 사브카 토양과 FSA의 조합 모두에서 일어난다. 이들 결과에 기초하여, 사구 (dune sand)는 또한 사브카 또는 이회토 토양 및 폼드 유황 아스팔트와 혼합될 수 있어, 사막 환경에서 골재의 타입 및 활용도를 도로 및 부지 건설에 대해 확장시키는, 이의 소성변형 저항성 (rutting resistance)을 개선시키는 것으로 믿어진다. 또한, 놀랍게도, 내구성 ("안정성 상실")은, 이들의 폼드 보통 아스팔트 안정처리 토양 등가물들 이상으로 FSASS 모두에 대해 개선된다. 부가적으로, 폼드 유황 아스팔트로 안정처리된 토양은 놀랍게도 종래의 폼드 아스팔트로 처리된 동일한 토양과 비교하여 더 높은 소성변형 저항성을 갖는다.
본 발명의 이들 및 다른 특색들, 관점들, 및 장점들은 바람직한 구체 예의 하기 상세한 설명, 첨부된 청구항, 및 수반되는 도면들을 참조하여 더욱 이해된다.
도 1은 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 안정처리 토양을 형성하는데 사용된 미처리 사구에 대한 입도 곡선 (gradation curve)을 나타내는 그래프이다;
도 2는 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 안정처리 토양을 형성하는데 사용된 Al-아지지아 사브카 (Aziziyah sabkha) 토양에 대한 입경 분포 곡선을 나타내는 그래프이다;
도 3은 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 안정처리 토양을 형성하는데 사용된 사브카 토양의 건조 밀도 및 캘리포니아 지지력비 (California Bearing Ratio) (CBR)에 대한 함수비의 영향을 나타내는 그래프이다;
도 4는 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 안정처리 토양을 형성하는데 사용된 이회토 토양에 대한 입경 분포 곡선를 나타내는 그래프이다;
도 5는 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 안정처리 토양을 형성하는데 사용된 이회토 토양의 건조 밀도에 대한 함수비의 영향을 나타내는 그래프이다; 및
도 6은 실시 예의 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 형성하는데 사용된 30/70 중량 퍼센트의 유황 아스팔트 바인더에 대한 150℃에서 반감기 및 팽창비를 나타내는 그래프이다.
상기 발명의 내용, 도면의 간단한 설명 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 및 첨부된 청구항을 포함하는 본 명세서는, 본 발명의 (공정 또는 방법 단계들을 포함하는) 특정 특색과 관련된다. 기술분야의 당업자들은 본 발명이 본 명세서에 기재된 모든 가능한 조합 및 특정 특색의 사용을 포함하는 것으로 이해한다. 기술분야의 당업자들은 본 발명이 본 명세서에 주어진 구체 예의 설명에 의해 제한되지 않는 것으로 이해한다. 본 발명의 주제는 오직 본 명세서 및 첨부된 청구항의 사상을 제외하고는 제한되지 않는다.
기술분야의 당업자들은 또한 특정 구체 예를 묘사하기 위해 사용된 용어가 본 발명의 범주 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항의 해석에서, 모든 용어는 각 용어의 맥락에 일치하는 가장 넓은 가능한 방식으로 해석되어야 한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 별도의 언급이 없다면, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 통상 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서 및 첨부된 청구항에 사용된 바와 같은, 용어의 단수 및 복수는, 별도의 언급이 없다면, 특별한 구별 없이 사용된다. 동사 "포함하는" 및 이의 활용 형태는 비-배타적인 방식으로 요소, 성분 또는 단계들을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 언급된 요소, 성분 또는 단계들이 제공될 수 있거나, 활용될 수 있거나 또는 특별히 언급되지 않는 다른 요소, 성분 또는 단계들과 조합될 수 있다.
값의 범위가 본 명세서 또는 첨부된 청구항에 제공된 경우, 그 간격이 상한 및 하한뿐만 아니라 상한 및 하한 사이의 값을 포괄하는 것으로 이해된다. 본 발명은 제공된 어떤 특정 배제에 대한 간격 대상의 더 작은 범위를 포괄하고 결합한다.
기준이 둘 이상의 한정된 단계들을 포함하는 방법에 대해 본 명세서 또는 첨부된 청구항에서 만들어진 경우, 상기 한전된 단계들은, 그 맥락이 그 가능성을 배제하는 경우를 제외하고는, 어떤 순서 또는 동시에 수행된다.
특허 또는 공보가 본 개시에 언급된 경우, 문헌은 그 전체적인 내용이 본 개시에서 만들어진 선언을 반박하지 않을 정도로 참조로서 혼입된다.
폼드 유황 아스팔트
상기 폼드 유황 아스팔트는 아스팔트 바인더를 포함한다. 유용한 역청 (Bitumen) 또는 아스팔트는 석유 유분 (예를 들어, 감압 테일 (vacuum tails)); 석탄, 타르 샌드 또는 오일 쉐일 공정; 또는 자연적으로 발생하는 공급원 (예를 들어, 트린대드 레이크 (Trinidad Lakes))로부터 기원할 수 있다. 순 아스팔트 (neat asphalt) (즉, 유리 유황 또는 다른 첨가제가 첨가되지 않음)는 단일 물질 또는 몇 가지 기본 아스팔트의 블렌드일 수 있다. 모든 타입의 아스팔트 바인더는, "공용성 등급 (Performance Grade)" 아스팔트를 포함하여, 폼드 유황 아스팔트를 만드는데 유용하지만; 유화 및 컷백 아스팔트 (cutback asphalt)는 이들이 발포될 수 없기 때문에 사용될 수 없다. "공용성 등급" 아스팔트 바인더는 AASHTO Performance Graded Asphalt Binder Specification M 320의 공용성 등급 표 ("표 1")에 기재된 특성에 기초한다. 상기 폼드 유황 아스팔트의 구체 예는 공용성 등급 64-10 (PG 64-10) 아스팔트 바인더를 포함한다.
상기 폼드 유황 아스팔트는 원소 황을 포함한다. 원소 황 또는 "유리" 유황은 단일 황 원자뿐만 아니라 복합체에서 유황을 포함하고, α-유황 (사방정계 유황 (orthorhombic sulfur)), β-유황 (단사정계 유황 (monoclinic sulfur)) 및 "카테나 (catena)" 유황을 포함하는, 다른 유황 원자에 공유 결합된다. 유황 원자의 사슬 또는 고리는 몇몇 유황 원자로부터 수백의 공유 결합된 유황 원자의 범위일 수 있다. 원소 황의 모든 동소체 (allotropes)는 유황-연장 조성물에 사용하는데 적합하다. 탄소, 수소, 또는 이종유기 화합물을 포함하는, 다른 원자 종 (atomic species)과 같은, 비-유황 원자와 공유 결합된 유황은, "유리" 또는 원소 황으로 고려되지 않는다. 동소체의 광범위한 다양성 때문에, 원소 황은 많은 다른 고체 및 액체 형태에서 확인되고, 가열 및 압력을 포함하는, 이의 환경에 대한 변형에 기초하여 형태들 사이에서 변화될 수 있다. 유리 유황의 분자 구조에 의존하여, 유황의 용융점은 약 115℃ 내지 약 140℃에서 변화한다. 통상적으로, 그러나, 이것은 펠렛 또는 분말 고체 형태 또는 용융 액체 형태로 취급된다.
상기 폼드 유황 아스팔트는 8 이상의 발포 팽창비를 갖는다. 상기 발포 팽창비는 발포 혼합장치로부터 방출된 폼드 아스팔트의 부피와 비교하여 폼드 아스팔트의 확장된 부피의 비이다.
상기 폼드 유황 아스팔트는 약 6초 이상의 발포 반감기를 갖는다. 폼 반감기는 피크 팽창의 시점과 폼드 아스팔트가 이의 피크 팽창 부피의 반으로 붕괴되는 시점 사이에 기간으로 결정된다.
폼드 유황 아스팔트의 형성
상기 폼드 유황 아스팔트를 제조하는 방법은 발포 혼합장치에 유리 유황 및 아스팔트 바인더를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 유리 유황 및 아스팔트 바인더의 도입은 개별적일 수 있거나 또는 조합된 물질로서, 즉, 유황 아스팔트 바인더일 수 있다. 상기 방법의 구체 예는 유황 아스팔트 바인더로서 발포 혼합장치에 유리 유황 및 아스팔트 바인더를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 원소 황의 양은 원소 황 및 아스팔트 바인더의 조합된 양의 약 10중량% 내지 약 50중량%의 범위이다. 상기 방법의 구체 예는 도입된 유황 아스팔트 바인더가 유황 아스팔트 바인더의 약 30중량%의 유리 유황 및 약 70중량%의 순 아스팔트 바인더를 포함하는 것을 포함한다. 상기 유황 아스팔트 바인더는 현장에서 블렌드될 수 있거나 또는 미리 형성될 수 있다. 상기 방법의 구체 예는, 유황 아스팔트 바인더가 형성되도록 예비-혼합장치에 유리 유황 및 아스팔트 바인더를 도입하는 단계, 및 그 다음 개별적으로-도입된 아스팔트 바인더 및 원소 황 대신에 발포 혼합장치에 상기 유황 아스팔트 바인더를 도입하는 단계를 포함한다.
예비-폼드 유황 아스팔트 바인더의 일부로서 또는 개별적으로 - 발포 혼합장치로 상기 유리 유황의 도입 방법과 무관하게, 이러한 유리 유황 도입 방법들의 구체 예는 용융 액체로 유리 유황을 도입하는 단계를 포함한다. 용융 유황은 저-전단 환경에서 순 아스팔트와 혼합될 수 있어, 유황 아스팔트 바인더를 형성하고, 그 다음 발포 혼합장치로 도입되거나, 또는 발포 혼합장치에 직접적으로 도입된다. 예를 들어, 상온 재활용 작동을 위해, 순 아스팔트 및 유리 유황은 모두 용융되는 온도에서 개별 용기에 유지된다. 상기 용융 유리 유황 및 용융 순 아스팔트는 바인더 혼합장치에 서로 도입되어, 유황 아스팔트 바인더가 발포 혼합장치에 도입되기 바로 전에, 유황 아스팔트 바인더를 형성한다. 이러한 유리 유황 도입 방법의 구체 예는 고체로 유리 유황을 도입하는 단계를 포함한다. 분말 또는 펠렛으로서, 고체 원소 황은, 통상 고 전단하에서, 용융 순 아스팔트에 도입되고, 블렌드되어, 상기 유황을 아스팔트에 완전하게 혼입시킨다. 상기 아스팔트는 유황의 용융 온도에서, 아래에서, 또는 위에서 유지될 수 있지만, 더 높은 온도가 혼입을 돕는 것으로 알려져 있다.
상기 폼드 유황 아스팔트의 제조 방법은 발포 혼합장치에 발포수를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 구체 예는 폼드 유황 아스팔트가 약 2.3중량% 내지 약 4.7중량%의 범위에서 수분 함량을 갖도록 발포수를 도입하는 단계를 포함한다. 폼드 유황 아스팔트의 구체 예는 폼드 유황 아스팔트가 약 2.3중량% 내지 약 4.7중량%의 범위에서 수분 함량을 갖는 것을 포함한다. 아스팔드에 도입된 수분의 비율의 변경은 생산된 폼드 아스팔트 조성물의 팽창 비 및 반감기를 조절한다. 도입된 발포수의 양은 변화되고, 팽창비 및 반감기는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 30/70 wt.% 유황 아스팔트 바인더를 사용하여 150℃에서 몇 가지 폼드 유황 아스팔트 함수비 값에서 결정된다. 상기 폼드 유황 아스팔트에 대한 수분 함량은 8배의 최소 팽창비 및 6초의 최소 반감기를 제공하도록 선택된다. 도 6에 따르면, 30/70 wt.%의 폼드 유황 아스팔트 바인더는 약 2.3 중량% 내지 약 4.7 중량%의 범위에서 수분 함량으로 팽창 계수 (expansion factor) 및 반감기 요건을 충족시킨다.
상기 발포 혼합장치는 약 140℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에서 작동한다. 가압되고, 및 독성/유독성 가스 방출을 위한, 발포 공기의 존재하에서, 유황 및 아스팔트의 조합으로부터 인화성 가스 (예를 들어, 황화수소)의 잠재적 방출에 기인하여, 150℃ 이상의 온도에서 발포 혼합장치를 작동하는 것을 권하지 않는다.
폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 형성
상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조 방법은 골재 혼합장치에, 함수비를 갖는, 골재를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 제조하는 방법의 구체 예에서, 상기 골재는 소정의 수분과 예비-혼합될 수 있다. 하나의 구체 예에서, 수분의 양은 예비-혼합 후에 골재의 함수비가 대략 골재의 다짐 (compaction)을 위한 최적 함수비인 정도가 적합할 것이다. 또 다른 구체 예에서, 상기 방법은 상기 조합이 대략 골재의 다짐을 위한 최적 함수비인 함수비를 갖는 골재를 형성하도록 상기 골재에 보습수를 도입하는 단계를 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 상기 방법은, 보습수 및 도입 골재의 조합이 약 0.5(WOMC) + 1의 함수비를 갖는 골재를 형성하도록 보습수를 도입하는 단계를 포함하며, 여기서 WOMC는 중량 퍼센트로 도입 골재에 대해 결정된 최적 최대 함수비이다. 이러한 구체 예에 대하여, 기-건 골재로서 상기 골재의 중량 퍼센트로 도입 골재의 함수비는 대략 기-건 골재의 함수비로부터 대략 상기 골재의 다짐을 위한 최적 함수비 미만의 범위이다.
상기 폼드 유황 아스팔트는 발포 혼합장치를 통과하고, 130℃를 초과하지 않는 온도에서 상기 골재에 도입된다.
상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 제조하는 방법의 구체 예는 기-건 기준 (air-dried basis)에 대해 상기 골재의 중량의 약 0.1 wt.% 내지 약 2 wt.%의 범위에서 포틀랜드 시멘트의 양을 도입하는 단계를 포함한다. 포틀랜드 시멘트는 토양 및 모래와 같은 미세 골재에 소정의 접착성을 부가한다.
실시 예
특정 구체 예의 실시 예는 폼드 유황 아스팔트 및 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 사용하는 것에 대하여 더 많은 이해를 가능하게 한다. 본 실시 예들은 본 발명의 범주를 제한 또는 정의하는 것은 아니다.
동부 사우디아라비아로부터 세 개의 주된 토양 타입은 두 개의 다른 타입의 폼드 아스팔트 조성물 - 폼드 유황 아스팔트 (실시 예) 및 폼드 아스팔트 (비교 예) -과 결합하여 사용되어, 폼드 아스팔트에 유황 첨가의 영향에 대해 비교 물리적 시험을 위한 일련의 실험적인 안정처리 토양 샘플을 형성한다.
혼합장치
혼합 장치는 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 조성물 모두를 형성한다. 폼드 아스팔트의 전체-규모 생산과 근접하게 모의 실험하는데, 혼합 장치 (Wirtgen Group; Germany)를 갖는 실험실 규모의 폼드 아스팔트 설비 WLB 10은 본 실험에 사용된다.
혼합장치를 갖는 WLB 10은 아스팔트 바인더를 가열 및 유지시키기 위해 온도 조절되는 절연 가마 (insulated kettle)를 포함한다. 상기 혼합 장치는 또한 폼드 아스팔트 조성물을 형성하기 위해 아스팔트 바인더, 물 및 공기를 서로 도입하기 위한 조정된 분배 시스템 (calibrated distribution system)을 포함한다. 상기 혼합 장치는 폼드 아스팔트 조성물을 형성하기 위해 미리 결정된 부피의 아스팔트 바인더, 물, 및 공기를 발포 혼합장치에 주입한다. 팽창 챔버인, 상기 발포 혼합장치는 온도-조절된다. 상기 폼드 아스팔트 조성물은 밀폐 시스템에서 형성된다. 잠재적으로 유해하거나 또는 독성 유황 가스의 방출로부터 매연은 혼합 장치의 작동자에 또는 환경에 방출되지 않는다.
실험을 위하여, WLB 10의 공기 흐름 게이지는 약 5 bars의 도입 기압 및 대기 온도에 대해 조정된다. 상기 도입 기압은 약 5 bars 내지 약 9 bars의 범위일 수 있다. 실험을 위하여, 물 흐름 게이지는 약 6 bars의 도입 수압 (water introduction pressure) 및 대기 온도에 대해 조정된다. 발포수 도입 압력은 공기 침범 (air intrusion)을 피하기 위해 발포 공기 압력보다 적어도 1 bar 더 높은 압력에서 유지된다. 음용수 (Potable water)는 도입수로 사용될 수 있다. 상기 아스팔트 바인더 유속은 아스팔트 바인더의 도입 온도를 조절하여 유지된다.
상기 폼드 아스팔트 조성물은 폼드 아스팔트 노즐을 통해 발포 혼합장치로부터 방출된다. 고정된 양의 폼드 아스팔트 조성물은 실험실 골재 혼합 용기에서 골재의 샘플로 직접적으로 방출된다. 실험실 혼합장치는 상기 폼드 아스팔트 조성물 및 골재의 조합을 교반하여, 시험을 위한 상기 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양을 형성한다.
토양 타입
비교 안정처리 토양 샘플을 형성하는데 사용된 동부 사우디아라비아로부터 세 개의 주된 토양 타입은 사구, 사브카 토양 및 이회토 토양이다. 상기 골재 샘플의 모두는 도입 전에 기-건된다.
사구
모래는 사우디아라비아뿐만 아니라 세계의 많은 나라에서 광범위하게 이용 가능하고 저렴한 공급원이다. 유효한 용도의 모래는, 만약 적절하게 안정화된다면, 도로 건축용으로 만들어질 수 있다. 미처리 사구의 샘플에 대한 입도 곡선은 도 1에 나타낸다. 수집되고, 미처리된 사구의 특징은 표준 골재 및 토양 시험에 의해 결정되고, 표 1에 요약된다. 사구에 대한 최적 함수비는 약 0%이다.
미처리된 사구에 대한 몇 가지 표준 골재 및 토양 시험 결과.
특성 표준 시험 값
모래 당량 ASTM D 2419 79%
벌크 비중 (미세 입자) ASTM C 128 2.593
겉보기 비중 (미세 입자) ASTM C 128 2.661
수분 흡수 (미세 입자) ASTM C 128 0.9%
소성 지수 AASHTO T-88 비-소성
사브카 토양
사브카 토양은 Al-아지지아 사브카 저지대로부터 수집된다. 원 토양은 지하수면 (ground water table) 위의 모든 층을 포함하지만 표면 지각 (surface crust)을 배제한다. 공기 건조를 위해, 상기 토양은 실험실 밖의 플라스틱 시트 상에 펼쳐 놓는다. 플라스틱 해머는 최종 토양이 ASTM 체 No. 4를 통해 통과되도록 어떤 결정 및 덩어리 (lumps)를 파괴하는데 사용된다. 스크린된 토양은 혼합되고, 혼합 및 시험까지 플라스틱 드럼에 보존된다.
상기 사브카 토양의 입경 분포 곡선은 도 2에 나타낸다. 두 가지 타입의 습식 체 분석은 사브카 토양을 특징화하기 위해 수행된다. 하나의 시험은 증류수를 사용하고, 다른 하나는 "사브카 염수 (brine)", 또는 토양이 회수되는 동일한 채취장에 존재하는 염수를 사용한다. 도 2에서 두 개의 곡선을 생산하는, 시험 모두는 사브카 토양의 모래 조성물을 나타낸다. 이들 결과에 기초하여, 상기 사브카 토양은 통합된 토양 분류 시스템 (USCS)에 따른 "SP" 및 AASHTO 분류에 따른 "A-3"로 분류될 수 있다.
상기 사브카 토양의 시험은 몰드에서 토양의 수분 함량 및 건조 밀도 값 사이에 관계를 결정하기 위해 변형된 프록터 다짐 시험 (Proctor compaction test) (ASTM D 1557)을 사용한다. 상기 사브카 토양은 또한 캘리포니아 지지력비 (CBR) (ASTM D 1883)에 대해 시험된다. 상기 CBR 시험 결과는 함수비에 변화에 따른 물질의 강도 거동의 관계를 결정하기 위해 프록터 다짐 시험 결과에 대해 중첩된다. 결과는 도 3에 나타낸다. 건조 밀도의 최대 값의 약 95%에 상응하는, 최적 젖지 않은 CBR 값에서 함수비 (MC)는 사브카 토양의 건조 중량에 기초하여 약 11.5%이다.
이회토 토양
도 4는 수집된 이회토 토양에 대한 입경 분포 곡선을 제공한다. 상기 토양 입경은 1.0 인치 미만이다. 상기 토양 크기의 절반은 No. 200호 체를 통해 통과한다. 도 5는, 최적 함수비가 이회토 토양의 건조 질량에 기초하여 약 11.8%인 것을 나타내는, 변형 프록터 다짐 곡선을 나타낸다. 상기 토양은 78의 건조 CBR 및 8의 젖은 CBR을 갖는다. 표 2에 제공된 결과는 모래의 양이 적은 것을 나타낸다.
이회토 토양에 대한 몇 가지 표준 골재 및 토양 시험 결과.
시험 설명 표준 시험 결과
체 분석 (등급) ASTM D 422 도 4
최대 건조 밀도 (MDD) ASTM D 1557 1910 kg/㎥
최적 함수비 (OMC) ASTM D 1557 11.8%
액성 한계 (LL) ASTM D 4318 28
소성 지수 (PI) ASTM D 4318 10
최대 건조 밀도의 95%에서 젖지 않은 CBR ASTM C 1883 78
최대 건조 밀도의 95%에서 젖은 CBR ASTM C 1883 8
모래 당량 ASTM D 2419 11%
토양 함수비
보습수는, 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트와 각 토양을 혼합하기 전에, 그렇지 안다면, 다짐에 대한 이의 최적 함수비 (OMC)에 가까운 토양 샘플의 함수비를 제공하기 위해 기-건 토양 샘플에 도입된다. 기-건 토양 샘플에 도입된 보습수의 양은 골재에서 이의 타입 및 함수비의 정도에 의존한다. 이 실험에 대하여, 도입되는 보습수의 양은 하기 수학식 1을 사용하여 결정된다:
[수학식 1]
Wadded = 1+ (0.5 WOMC - Wair -dry)
여기서 Wadded는 (기-건 토양의 중량 퍼센트로) 보습수를 도입시켜 기-건 골재에 첨가될 함수비이고, WOMC는 (중량 퍼센트로) 토양 샘플의 결정된 최적 함수비이며, 및 Wair-dry는 물 첨가 전에 (중량 퍼센트로) 기-건 토양 샘플의 결정된 함수비이다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 사구에 대한 WOMC은 약 0%이고, 및 기-건 사구는 약 0%의 함수비를 갖는다; 따라서, 폼드 아스팔트을 수신하고 그 다음 압축을 위한 사구에 도입된 보습수의 양은 사구가 기-건 토양 중량의 약 1 wt.%의 함수비를 가질 정도이다. 상기 물 첨가는 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트 조성물과 현 습윤 골재를 조합하기 바로 전에 일어난다.
포틀랜드 시멘트
상기 토양 샘플에 보습수를 도입에 부가하여, 기-건 토양 중량 가치의 약 2%의 포틀랜드 시멘트는 도입되고, 토양 샘플과 블렌드된다. 포틀랜드 시멘트는 경화 및 강도 성장을 향상시키기 위해 첨가된다. 상기 포틀랜드 시멘트의 도입은 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트가 토양 샘플에 도입되기 전에 일어난다.
보통 아스팔트 바인더 (Regular asphalt binder)
비교 예의 폼드 아스팔트를 형성하는데 사용된 평범한 (plain), 순 또는 순수한 (unadulterated) 아스팔트는 WLB 10의 절연 가마에 도입되고, 발포를 위해 활용될 때까지 약 180℃의 온도에서 가열 및 교반된다. 이 실험을 위한, 보통 아스팔트는 공용성 등급 64-10 (PG 64-10) 아스팔트 바인더이다.
온도는 평범한 폼드 아스팔트가 적어도 약 8의 팽창비 계수 또는 적어도 약 6초의 최소 발포 반감기, 또는 모두의 최소 특성을 만족시키는 것이 불안정하고 불가능하기 때문에, 순수한 아스팔트에 대한 180℃ 미만에서 유지되지 않는다.
유황 아스팔트 바인더
상기 유황 아스팔트 바인더는 아스팔트 유황 바인더의 총 중량의 약 30 wt.% 유리 유황 및 약 70 wt.%의 평범한 아스팔트 (PG 64-10)를 균일할 때까지 혼합하여 생산된다. 예비-블렌드된 30/70 wt.%의 (어떤 다른 변형 첨가제가 없는) 유황 아스팔트는 실험용 유황 아스팔트 바인더로서 사용된다.
예비-블렌드된 30/70 wt.% 유황 아스팔트 바인더는 145℃의 오븐에서 형성되고, 용융 상태에서 함께 블렌드된다. 상기 용융 유황 아스팔트 바인더는 WLB 10의 절연 가마로 도입되고, 약 150℃의 온도로 가열되고, 발포를 위해 활용될 때까지 교반된다.
발포수
발포수는 폼드 유황 아스팔트가 유황 아스팔트 바인더의 약 3.45 중량%의 수분 함량을 갖도록 유황 아스팔트 바인더에 도입된다.
발포 안정처리 토양 실시 예 및 비교 예
상온 혼합을 위한 마샬 혼합 디자인은 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트 안정처리 토양 혼합물을 디자인하는데 사용된다. 총 6개의 안정처리 토양 혼합 샘플 - 각 다른 양을 갖는 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트 -은 표 3에 보고된, 각 토양 샘플 타입으로 만들어진다.
소정의 유황 아스팔트 바인더, 발포수 및 발포 공기는 혼합장치 내로 서로 도입되고, 상기 혼합장치는 폼드 유황 아스팔트의 실시 예가 혼합장치에서 형성되도록 작동된다. 유황 아스팔트 바인더의 3.45 중량%의 함수비에서, 상기 폼드 유황 아스팔트에 대한 발포 팽창비는 방출된 부피 유황 아스팔트의 약 8.8 배이고, 발포 반감기는 약 9.1초이다. 소정의 보통 아스팔트, 발포수, 및 발포 공기는 혼합장치 내로 서로 도입되고, 상기 혼합장치는 폼드 아스팔트의 비교 예가 혼합장치에서 형성되도록 작동된다. 상기 혼합장치 내부의 온도는 약 150℃로 유지된다.
실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트는 폼드 아스팔트 노즐을 통해 혼합장치로부터 생산된다. 실시 예 및 비교 예의 폼드 아스팔트는, 잠재적인 독성 또는 유해한 유황 화합물의 방출을 방지하는, 약 130℃ 미만의 온도를 갖는다.
순수한 및 유황 폼드 아스팔트 안정처리 토양 모두에 대한 토양 샘플을 만들기 위해, 소정의 보습수는 수학식 1을 사용하여 만들어진 결정을 만족시키도록 기-건 토양 샘플에 도입된다. 부가적으로, 상기 기-건 골재의 중량의 약 2%의 포틀랜드 시멘트는 또한 도입되고, 약 30초 동안 블렌드된다.
상기 혼합 장치는 각 토양 샘플이 제조되기 전에 단위 시간당 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트의 고정된 양을 방출하기 위해 조정된다. 특정 부피의 상기 폼드 아스팔트는 토양 샘플이 호바트 (Hobart) 실험실 혼합장치에서 교반되면서 토양의 샘플 상으로 직접 방출된다. 상기 토양 샘플에 도입된 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트의 양은 폼드 아스팔트 첨가 전 및 후의 혼합 용기 함량의 차이를 측량하여 확인된다. 실시 예 또는 비교 예의 폼드 아스팔트 및 토양 샘플의 조합의 혼합은 약 30초 내지 약 1분의 범위 동안 일어난다.
안정 처리 토양의 실시 예 및 비교 예의 물리적 시험
(폼드 유황 아스팔트를 포함하는) 안정처리 토양 실시 예 및 (평범한 폼드 아스팔트를 포함하는) 비교 예는 각 안정처리 토양 샘플에 면 (face)에 대하여 표준 마샬 해머의 75 블로우 (blows)를 적용시켜 만들어진다. 각 안정처리 토양 샘플은 경화되고, 수행될 시험을 위해 만약 필요하다면, 시험 전에 물에 젖어진다. 각 안정 처리 토양 샘플에 대해 수행된 시험은, Marshall Stability and Marshall Stability Loss (또는 Durability) (ASTM D 1559); Indirect Tensile Strength and Optimum Foamed Bitumen Content (ASTM D 4867 및 AASHTO T-245); Resilient Modulus (ASTM D 4123); 및 소성변형 (rutting) (영구 변형 (permanent deformation))을 포함한다. 최적 바인더 함량은 젖은 강도가 가장 높은 곳에서의 바인더 함량이다. 내구성은 유사한 마샬 안정성 샘플, 및 동일한 시험 절차지만, 실온에서 24시간 동안 물에 젖은 후의 샘플을 사용하여 결정된다. 결과는 안정처리 토양의 실시 예 및 비교 예 모두에 대해 표 3에 제공된다.
간접 인장 강도
간접 인장 강도 (ITS) 시험은 균열 성장에 대한 혼합 저항성을 결정하는 것을 돕는다. 상기 ITS 시험은 4-인치 직경 곱하기 2½-인치 높이 (101.6-mm 직경 곱하기 63.5-mm 높이)의 원통형 표본에 대해 수행된다. 상기 시험 표본은 마샬 다짐 방법을 따라 준비된다. 상기 표본이 파괴가 결과하기 전에 유지되는 곳이 최대 하중이다. 시험은 25℃에서 수행된다.
상기 ITS 시험의 젖은 샘플 버전 (실온에서 24시간 동안 물에 젖은 샘플)은 각 안정처리 토양의 실시 예에 대한 최적 바인더 함량의 결정을 위한 주요 지표이다.
회복 탄성계수 (Resilient Modulus)
회복탄성 계수 시험은 포장 구조의 기계론적인 디자인 접근법에 대한 중요 변수이다. 이것은 동적 응력 및 상응하는 최종 변형의 관점에서 포장재료 반응 (pavement response)의 측정이다. HMA의 회복탄성 계수는 직경 펄스 하중 (diametral pulse loads)을 적용시켜 수행된다. 상기 하중은 2½-인치 높이 곱하기 4-인치 직경 (63.5-mm 높이 곱하기 101.6-mm 직경)의 원통형 표본의 수직 직경의 평면에 적용된다. 시험 표본은 마샬 다짐 방법에 따라 준비된다. 상기 표본의 최종 수평적 변형은 측정되고, 회복 탄성계수를 계산하는데 사용된다. 상기 시험은 25℃에서 수행된다.
소성변형 시험 (영구 변형)
안정처리 토양의 실시 예 및 비교 예는 30℃에서 아스팔트 포장재료 분석기를 사용하여 소성변형 저항성에 대해 평가되고, 상기 분석기는 디스크-형상의 안정처리 토양 샘플의 평평한 면을 전후로 가로지르는 가중 휠 (weighted wheel)을 반복적으로 추적하는 다중-휠 장치 (multi-wheeled rig)이다. 상기 휠 하중은 100 lbf로 설정되고, 휠 압력은 100 psi로 설정된다. 선회 다짐기 (gyratory compactor)는 디스크의 평평한 면을 따라 마샬 다짐 샘플과 동일한 밀도로 6-인치 둥근 안정처리 토양 샘플을 다짐한다. 상기 휠 장치는 각 안정처리 토양 휠의 직경에서 가로지른다. 시험 전에, 상기 안정처리 토양의 실시 예 및 비교 예는 4시간 동안 시험 온도에서 조절된다.
안정화된 사구, 이회토 및 사브카 토양들에 대한 시험 결과.
토양 타입 시험 아스팔트 타입
폼드 유황 아스팔트 폼드 아스팔트


사구		 최적 바인더 함량 (총%) 8 7
마샬 안정도 (kN) 7.8 6.8
내구성 (%) 79 75
회복 탄성계수 (MPa) 950 1024
ITS (kPa) 85 81
30℃에서 소성변형 (mm) 12 12


이회토		 최적 바인더 함량 (총%) 7 7
마샬 안정도 (kN) 30 27.7
내구성 (%) 72 63
회복 탄성계수 (MPa) 3450 4100
ITS (kPa) 640　 532.9
30℃에서 소성변형 (mm) 1.27 2.6


사브카		 최적 바인더 함량 (총%) 7 8
마샬 안정도 (kN) 20 20
내구성 (%) 51 48
회복 탄성계수 (MPa) 1850 2170
ITS (kPa)) 310 425.8
30℃에서 소성변형 (mm) 1.8 4
상기 폼드 유황 아스팔트의 사용은 폼드 순 아스팔트의 사용과 비교하여 50%를 초과하는 정도로 이회토 및 사브카 토양 샘플의 감소된 소성변형을 갖는 것으로 나타난다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 사구의 소성변형 저항성은 모래와 다른 타입의 골재를 혼합시켜 증가될 수 있는 것으로 믿어진다.
이회토 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양은 나타낸 여섯 개 중 가장 바람직한 안정처리 토양 조성물인 것으로 보여진다. 이 조성물에 대하여, 마샬 안정성은 6.672 kN (30) 초과이고, 간접 인장 강도는 200 kPa (640) 초과이며, 70% (72) 초과의 내구성을 갖는다. 이것은 아스팔트 콘크리트에 대한 몇 가지 최소 일용 요건을 만족시킨다.

Claims (22)

  1. 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기, 및 발포수를 발포 혼합장치로 도입하는 단계로서, 여기서, 상기 발포수는 도입 수압을 가지며, 여기서 상기 발포 공기는 도입 기압을 갖고, 및 여기서 상기 도입 수압은 is greater than 상기 도입 기압보다 큰 도입 단계;
    폼드 유황 아스팔트가 형성되도록 상기 발포 혼합장치를 작동하는 단계로서, 여기서, 상기 폼드 유황 아스팔트는 6초 이상의 발포 반감기를 가지며, 8 이상의 발포 팽창비를 갖고, 및 여기서 상기 발포 혼합장치는 150℃ 이하의 온도에서 작동하는 작동 단계;
    상기 폼드 유황 아스팔트, 함수비를 갖는 골재, 및 포틀랜드 시멘트를 골재 혼합장치에 도입하는 단계; 및
    폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양이 형성되도록 상기 골재 혼합장치를 작동하는 단계를 포함하는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 골재 혼합장치에 도입된 포틀랜드 시멘트의 양은 기-건 기준으로 상기 골재의 중량의 0.1 wt.% 내지 2 wt.%의 범위인 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 도입 골재의 함수비는 상기 골재의 다짐을 위한 최적 함수비인 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 방법은 상기 도입 골재에 보습수를 도입하는 단계를 더욱 포함하여, 상기 보습수 및 상기 도입 골재의 조합이 골재의 다짐을 위한 최적 함수비의 함수비를 갖는 골재를 형성하고, 여기서 기-건 골재로서 상기 골재의 중량 퍼센트로 상기 도입 골재의 함수비는 상기 기-건 골재의 함수비으로부터 상기 골재의 다짐을 위한 최적 함수비 미만의 범위인 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방법은, 보습수 및 도입 골재의 조합이 0.5(WOMC) + 1의 함수비를 갖는 골재를 형성하도록, 상기 도입 골재에 보습수를 도입하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서, WOMC는 중량 퍼센트로 도입 골재에 대해 결정된 최적 함수비가고, 여기서 기-건 골재로서 골재의 중량 퍼센트로 상기 도입 골재의 함수비는 기-건 골재의 함수비으로부터 상기 골재의 다짐을 위한 최적 함수비 미만의 범위인 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골재 혼합장치로 도입된 폼드 유황 아스팔트의 양은 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 5 wt.% 내지 10 wt.% 범위인 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양의 제조방법.
  7. 폼드 유황 아스팔트, 함수비를 갖는 골재, 및 포틀랜드 시멘트를 포함하는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양으로, 여기서 상기 폼드 유황 아스팔트는 6초 이상의 발포 반감기를 갖고, 8 이상의 발포 팽창비를 갖는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양.
  8. 청구항 7에 있어서,
    6.672 kNs를 초과하는 마샬 안정도를 갖는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양.
  9. 청구항 7 또는 8에 있어서,
    200 kPa를 초과하는 간접 인장 강도를 갖는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양.
  10. 청구항 7 내지 9중 어느 한 항에 있어서,
    70%를 초과하는 내구성을 갖는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양.
  11. 청구항 7 내지 10중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골재는 사구, 이회토 토양, 사브카 토양, 로드 골재 베이스, 로드 골재 서브베이스, 재생 아스팔트 골재 혼합물 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폼드 유황 아스팔트 안정처리 토양.
  12. 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기, 및 발포수를 발포 혼합장치로 도입하는 단계로서, 여기서, 상기 발포수는 도입 수압을 가지며, 여기서 상기 발포 공기는 도입 기압을 갖고, 및 여기서 상기 도입 수압은 상기 도입 기압보다 큰 도입 단계; 및
    폼드 유황 아스팔트가 형성되도록 상기 발포 혼합장치를 작동하는 단계로서, 여기서, 상기 폼드 유황 아스팔트는 6초 이상의 발포 반감기를 가지며, 8 이상의 발포 팽창비를 갖고, 및 여기서 상기 발포 혼합장치는 150℃ 이하의 온도에서 작동하는 작동 단계를 포함하는 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 도입된 아스팔트 바인더는 공용성 등급 아스팔트 바인더인 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더 및 원소 황은 유황 아스팔트 바인더로서 도입되는 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  15. 청구항 12 내지 14중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유황 아스팔트 바인더는 상기 유황 아스팔트 바인더의 10 wt.% 내지 50 wt.%의 범위에서 원소 황을 갖는 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  16. 청구항 12 내지 15중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 유황 아스팔트 바인더가 형성되도록 상기 아스팔트 바인더 및 원소 황을 예비-혼합장치로 도입시키는 단계, 및 그 다음 상기 아스팔트 바인더 및 원소 황 모두 대신에 상기 유황 아스팔트 바인더를 발포 혼합장치로 도입시키는 단계를 더욱 포함하는 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  17. 청구항 12 내지 16중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원소 황은 용융 액체로서 발포 혼합장치로 도입되는 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  18. 청구항 12 내지 17중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도입된 발포수의 양은 2.3% 내지 4.7중량%의 범위에서 수분 함량을 갖는 폼드 유황 아스팔트를 생산하기 위해 사용할 수 있는 폼드 유황 아스팔트의 제조방법.
  19. 아스팔트 바인더, 원소 황, 발포 공기, 및 발포수를 포함하는 폼드 유황 아스팔트로서, 여기서 상기 폼드 유황 아스팔트는 6초 이상의 발포 반감기를 가지며, 8 이상의 발포 팽창비를 갖고, 및 상기 폼드 유황 아스팔트에서 원소 황 및 아스팔트 바인더의 조합된 양의 10% 내지 50중량% 범위에서 원소 황의 양을 갖는 폼드 유황 아스팔트.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 폼드 유황 아스팔트는 2.3% 내지 4.7중량%의 범위에서 수분 함량을 갖는 폼드 유황 아스팔트.
  21. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더 PG 64-10 아스팔트 바인더인 폼드 유황 아스팔트.
  22. 청구항 19 내지 21중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폼드 유황 아스팔트는 9.1초의 발포 반감기를 갖고, 8.8의 발포 팽창비를 갖는 폼드 유황 아스팔트.
KR1020167018313A 2013-12-10 2014-12-01 포장재료 재활용 및 토양 안정화처리를 위한 폼드 유황 아스팔트 KR101797886B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/101,857 2013-12-10
US14/101,857 US9346956B2 (en) 2013-12-10 2013-12-10 Foamed sulfur asphalts for pavement recycling and soil stabilization
PCT/US2014/067872 WO2015088799A1 (en) 2013-12-10 2014-12-01 Foamed sulfur asphalts for pavement recycling and soil stabilization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160148509A true KR20160148509A (ko) 2016-12-26
KR101797886B1 KR101797886B1 (ko) 2017-12-12

Family

ID=52278748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167018313A KR101797886B1 (ko) 2013-12-10 2014-12-01 포장재료 재활용 및 토양 안정화처리를 위한 폼드 유황 아스팔트

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9346956B2 (ko)
EP (1) EP3080197B1 (ko)
JP (1) JP6335304B2 (ko)
KR (1) KR101797886B1 (ko)
CN (1) CN106661258B (ko)
SA (1) SA516371245B1 (ko)
WO (1) WO2015088799A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6973987B2 (ja) 2016-02-04 2021-12-01 小橋工業株式会社 農作業機の使用方法
CN106596285A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 东南大学 一种用于沥青混合料水稳定性评价的实验装置及试验方法
US9834477B1 (en) 2017-02-28 2017-12-05 Saudi Arabian Oil Company Lightweight foam concrete with elemental sulfur
CN108560367A (zh) * 2018-03-27 2018-09-21 福建南方路面机械有限公司 一种沥青泡沫温拌系统及泡沫温拌工艺
CN111021194A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 上海浦兴路桥建设工程有限公司 一种排水性沥青路面预养护材料及其施工工艺
CN111778034A (zh) * 2020-06-02 2020-10-16 山东省交通科学研究院 一种土壤固化剂及土壤固化方法
CN115925444B (zh) * 2022-12-13 2023-10-13 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种咸水沙漠砂泡沫混凝土及其制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1325916A (en) 1970-01-20 1973-08-08 Mobil Oil Corp Method and apparatus for producing foamed materials
JPS5079521A (ko) * 1973-11-17 1975-06-28
GB1494198A (en) * 1973-12-17 1977-12-07 Shell Int Research Reducing emission of hydrogen sulphide from hot mixtures containing sulphur and bitumen
US3997355A (en) * 1974-03-18 1976-12-14 Chevron Research Company Sulfur composition
CA1025155A (en) * 1974-12-05 1978-01-31 Gulf Oil Canada Limited Sulfur asphalt binders and paving compositions made therewith
US4692350A (en) * 1984-12-12 1987-09-08 Mobil Oil Corporation Asphalt coating method
JPH08128003A (ja) * 1994-11-01 1996-05-21 Kowa:Kk 道路舗装用アスファルト
JPH08259821A (ja) * 1995-03-24 1996-10-08 Idemitsu Kosan Co Ltd 硫黄−アスファルト系組成物
US5670567A (en) * 1995-04-03 1997-09-23 King Fahd University Of Petroleum And Minerals, Research Institute Method and composition for stabilizing soil and process for making the same
JP2748970B2 (ja) * 1996-10-02 1998-05-13 コンストラクション ソター インコーポレーテッド フォームドアスファルトの製造装置のノズル装置
JP3976407B2 (ja) * 1998-08-07 2007-09-19 株式会社小松エスト フォームドアスファルトの製造方法及び装置
JP2000219762A (ja) * 1999-01-29 2000-08-08 Nof Corp フォームドアスファルト組成物
JP2002212429A (ja) * 2001-01-19 2002-07-31 Hokkaido Electric Power Co Inc:The 水工用常温アスファルト混合物
US6627680B2 (en) * 2001-04-11 2003-09-30 Bohdan Zakiewicz Matrix of meltable minerals and fertilizers
BRPI0306908A2 (pt) * 2002-01-14 2016-07-12 Henry Arnold De Bruyn composição de aglutinante e processo para o tratamento de material particulado
NO20034089L (no) 2002-09-16 2004-03-17 Shell Int Research Fremgangsmate for fremstilling av asfalt
AR046755A1 (es) * 2003-12-10 2005-12-21 Shell Int Research Pellet de azufre que incluye un supresor h2s
JP2007023217A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Nippon Oil Corp アスファルト混合物およびその製造方法
CN102015569A (zh) * 2008-04-02 2011-04-13 国际壳牌研究有限公司 制备柏油的方法
US8043426B2 (en) 2008-05-13 2011-10-25 Abdel-Mohsen Onsy Mohamed Method for treating cement kiln dust
MX2011001290A (es) 2008-08-05 2011-06-21 A L M Holding Company Proceso para el reciclamiento frio en el sitio utilizando asfalto en espuma y aditivo de lubricacion.
JP5706915B2 (ja) * 2010-02-23 2015-04-22 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイＳｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｍａａｔｓｃｈａｐｐｉｊ Ｂｅｓｌｏｔｅｎｖｅｎｎｏｏｔｓｈａｐ 瀝青組成物
KR101211412B1 (ko) 2012-01-16 2012-12-12 이희재 상온에서 혼합가능한 콘크리트 조성물 제조용 개질유황 나노수용액
US20130276668A1 (en) * 2012-04-20 2013-10-24 Mikhil Ranka Foamed asphalt compositions including quaternary organosilanes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017502184A (ja) 2017-01-19
US20150159018A1 (en) 2015-06-11
EP3080197B1 (en) 2020-07-22
WO2015088799A1 (en) 2015-06-18
US9346956B2 (en) 2016-05-24
KR101797886B1 (ko) 2017-12-12
CN106661258B (zh) 2019-09-13
CN106661258A (zh) 2017-05-10
SA516371245B1 (ar) 2018-02-12
JP6335304B2 (ja) 2018-05-30
EP3080197A1 (en) 2016-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101797886B1 (ko) 포장재료 재활용 및 토양 안정화처리를 위한 폼드 유황 아스팔트
Oluwatuyi et al. Ameliorating effect of milled eggshell on cement stabilized lateritic soil for highway construction
Sengoz et al. Utilization of recycled asphalt concrete with different warm mix asphalt additives prepared with different penetration grades bitumen
Amu et al. Potentials of coconut shell and husk ash on the geotechnical properties of lateritic soil for road works
US8530365B2 (en) Composition for improving the stability and operational performance and reducing the environmental impact of asphalt mixes
RU2211197C2 (ru) Твердый состав, содержащий твердые частицы и связующее вещество, способ его получения, элемент конструкции и конструкция
Choudhary et al. Use of cold mixes for rural road construction
Ogundipe Strength and compaction characteristics of bitumen-stabilized granular soil
Haryati et al. Stability and rutting resistance of porous asphalt mixture incorporating coconut shells and fibres
Chandra et al. Evaluation of Mix Design Methods for Reclaimed Asphalt Pavement Mixes with Foamed Bitumen
Alhassan et al. Improvement of Deficient Soils in Nigeria Using Bagasse Ash-A Review
Mishra et al. Use of fly ash plastic waste composite in bituminous concrete mixes of flexible pavement
Moazami et al. Effect of stabilizers on stiffness modulus of soil layers: A review
Shirsath et al. Effect of bio-enzyme (terrazyme) on the properties of sub grade soil of road
Sukkari et al. Investigating the Physical and Rheological Properties of Date Seed Ash-Modified Asphalt Binders in the UAE
CN107268388B (zh) 布敦岩沥青改性沥青混合料的制备方法
Sarsam et al. Dynamic Behavior of Stone Matrix Asphalt Concrete (SMA)
Zhang et al. Study on synthesis and road performance of light-colored resin modified asphalt
Ma et al. Mechanism and performance evaluation of different crumb rubber modified asphalt
Abdulwahab et al. PALM KERNEL SHELL AS PARTIAL REPLACEMENT FOR FINE AGGREGATE IN ASPHALT
Belhaj et al. Evaluation of an asphalt mixture containing a high content of reclaimed asphalt and different crumb rubber modified binders
Santagata et al. Re-use in asphalt pavements of fillers from natural stone sawmilling sludge
Gopala Krishna et al. Stabilization of Black Cotton Soil Treated with Fly ash and Zycosoil.
KR102120816B1 (ko) 투수성 고내구성 중온 개질 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이를 이용한 투수성 고내구성 중온 개질 아스팔트 콘크리트 시공방법
Misbah Uddin et al. Mechanical Properties of Asphalt Emulsion Stabilized Base Course Modified Using Portland Cement and Asphaltenes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant