KR20200144690A - 도로 신축 이음부, 도로 신축 이음재 및 도로 신축 이음부 시공 방법 - Google Patents

Abstract

도로와 보다 견고하게 접합되어 일체화될 수 있도록, 상판과 상기 상판 위에 설치되는 포장재를 포함하는 도로의 절단부 사이를 연결하며, 도로의 절단부 내에 설치되어 상기 포장재를 연결하는 이음재, 상기 절단부의 표면에 도포된 바인더에 의해 형성되어 도로 절단부에 상기 이음재를 접합하는 접착층을 포함하는 도로 신축 이음부를 제공한다.

Description

도로 신축 이음부, 도로 신축 이음재 및 도로 신축 이음부 시공 방법{STRUCTURE FOR JOINT OF ROAD, JOINT FOR ROAD, AND METHOD FOR APPLYING JOINT}

본 개시내용은 도로 사이를 연결하는 신축 이음부와 신축 이음부 시공을 위한 신축 이음재 및 도로 신축 이음부를 시공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도로의 콘크리트 구조물 상부에는 아스팔트 등의 도로 포장재가 소정 두께로 도포될 수 있다.

도로는 기온의 변화 또는 차량의 통행에 의해 신축되면서 변형이 발생한다. 이에, 도로는 신축을 고려하여 일정 간격마다 도로를 절단하여 신축 이음부를 형성한다. 신축 이음부는 도로를 연결하면서 자체적으로 신축되어 도로 변형에 따른 충격을 흡수하게 된다.

이러한 신축 이음부는 도로의 3차원 변이에 효과적으로 대응해야 하며, 도로와 보다 견고하게 접합되어야 한다. 신축 이음부가 도로에 견고하게 접합되어 일체화됨으로써, 차량 주행시 소음이나 진동 발생을 보다 줄일 수 있고, 틈새로 빗물 등의 이물질이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 신축 이음부는 지속적으로 차량 등에 의한 외부 충격을 받게 되므로, 강한 내구성이 요구된다. 신축 이음부의 내구성이 약한 경우에는 수명 저하로 인해 유지 보수에 많은 시간과 비용이 소요될 수 있다. 또한, 신축 이음부 시공은 도로 상에서 이루어지게 되므로, 시공을 보다 간편하고 신속하게 수행할 필요가 있다.

이에, 도로의 신축 이음부에 대해 요구되는 다양한 조건들을 만족시킬 수 있도록, 종래 신축 이음부에 대한 기술을 개선하는 것은 사용자에게 많은 장점을 제공한다.

본 과제는 도로와 보다 견고하게 접합되어 일체화될 수 있도록 된 도로 신축 이음부, 도로 신축 이음재 및 도로 신축 이음부 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 과제는 주행성과 방수성이 우수한 도로 신축 이음부, 도로 신축 이음재 및 도로 신축 이음부 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 과제는 내구성을 높일 수 있도록 된 도로 신축 이음부, 도로 신축 이음재 및 도로 신축 이음부 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 과제는 시공이 간편하고 보다 신속하게 시공할 수 있도록 된 도로 신축 이음부, 도로 신축 이음재 및 도로 신축 이음부 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 구현예의 신축 이음부는, 상판과 상기 상판 위에 설치되는 포장재를 포함하는 도로의 절단부 사이를 연결할 수 있다.

상기 신축 이음부는 도로의 절단부 내에 설치되어 상기 포장재를 연결하는 이음재, 상기 절단부의 표면에 도포된 바인더에 의해 형성되어 도로 절단부에 상기 이음재를 접합하는 접착층을 포함할 수 있다.

상기 이음재는 골재, 및 상기 골재와 골재 사이에 충진되어 골재를 고정하는 바인더를 포함할 수 있다.

상기 이음재는 골재 위로 바인더를 도포하여 골재 사이로 바인더를 충진한 적어도 하나 이상의 충진층과, 골재와 바인더 혼합물을 상기 충진층 위에 도포하여 형성한 혼합층을 포함할 수 있다.

상기 신축 이음부는 상기 도로의 유간 위치에 형성된 절단부에 설치될 수 있다. 상기 신축 이음부는 상기 도로의 상판 사이에 형성된 유간에 채워지는 백업재, 상기 백업재 위에 도포된 바인더에 의해 형성되어 유간을 밀폐하는 바인더층, 상기 상판 위에 설치되어 유간을 차단하는 플레이트, 상기 플레이트를 관통하여 상기 유간 내측으로 삽입되는 고정핀을 더 포함할 수 있다.

상기 바인더는 상기 상판 표면과 상기 상판 위에 놓여진 플레이트 표면에 도포될 수 있다.

본 구현예의 신축 이음재는, 상판과 상기 상판 위에 설치되는 포장재를 포함하는 도로의 절단부 내에 설치되어 상기 포장재를 연결할 수 있다.

상기 신축 이음재는 골재와 골재 사이에 충진되어 골재를 고정하는 바인더를 포함할 수 있다.

상기 골재는 상기 신축 이음부의 시공 깊이가 50 내지 75mm인 경우 14mm의 균일한 입경으로 형성되고, 신축 이음부의 시공 깊이가 75 내지 100mm인 경우 20mm의 균일한 입경으로 형성될 수 있다.

상기 충진층은 40mm 이하의 두께로 형성될 수 있다.

상기 충진층과 상기 혼합층은 1:1 내지 2:1의 두께로 형성될 수 있다.

상기 이음재는 바인더와 골재의 혼합비가 무게비로 1:3 내지 1:3.75일 수 있다.

상기 바인더는 역청, SBR(styrene butadiene rubber), 규회석(Calcium inosilicate mineral), 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate)의 혼합물일 수 있다.

상기 바인더는 역청 72.5 중량% 이상 80.0 중량% 이하, SBR(styrene butadiene rubber) 0 초과 12.5 중량% 이하, 규회석(Calcium inosilicate mineral) 0 초과 10.0 중량% 이하, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate) 0 초과 5.0 중량% 이하, 및 잔부로 지방산 반응물(Fatty acid reaction products with polyethylene-Polyamines)과 비닐 아세테이트(Vinyl acetate)를 포함할 수 있다.

상기 지방산 반응물(Fatty acid reaction products with polyethylene-Polyamines)은 바인더 100 중량%에 대해 0 초과 0.5중량% 이하로 포함될 수 있다.

상기 비닐 아세테이트(Vinyl acetate)는 바인더 100 중량%에 대해 0 초과 0.01 중량% 이하로 포함될 수 있다.

본 구현예의 시공 방법은, 설정된 도로의 절단부를 따라 포장재를 절단하여 제거하는 단계; 포장재가 제거된 절단부 표면에 용해 상태로 준비된 바인더를 도포하는 단계; 준비된 골재를 가열하여 절단면에 포설하고, 포설된 골재 사이로 용해된 바인더를 충진하여 적어도 하나 이상의 충진층을 형성하는 단계; 충진층 위에 준비된 골재와 바인더 혼합물을 포설하여 혼합층을 형성하는 단계; 및 상기 혼합층의 표면을 다져 마무리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 시공 방법은, 포장재 제거 후 절단부를 가열하여 크리닝하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 시공 방법은, 도로 절단부에 위치한 유간을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 유간 차단단계는, 유간 내측에 백업재를 채우는 단계, 백업재 위에 용해된 바인더를 도포하는 단계, 도포된 바인더 위로 플레이트를 설치하여 유간을 차단하는 단계, 고정핀으로 플레이트를 관통하여 바인더에 플레이트를 고정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 바인더는 170 내지 190℃로 가열 용해하여 준비될 수 있다.

상기 골재는 150 내지 190℃로 가열될 수 있다.

상기 마무리 단계는, 다져진 표면 위에 바인더를 도포하여 표면의 공극을 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 마무리 단계는, 표면을 냉각시켜 양생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 도로 신축 이음부가 도로 포장재나 콘크리트에 견고하게 접합되어 이음새가 없이 도로의 연속성을 확보할 수 있다. 이에, 주행성을 높이고 주행 소음과 진동을 최소화할 수 있게 된다.

도로 신축 이음부가 포장재와 일체가 되므로, 차량 하중에 의한 움직임이 포장재와 같게 되고, 포장재와 같은 형태로 변형되면서 주행이나 도로의 변형에 의한 충격을 효과적으로 흡수할 수 있게 된다.

도로의 신축이나 회전 등 3차원적인 변위에 의한 복잡한 움직임을 효과적으로 흡수하여 대응할 수 있게 된다.

도로의 유간이 완벽하게 차단되어 빗물 등의 이물질의 침입을 방지하고 누수로 인한 균열의 발생을 방지할 수 있게 된다.

내구성을 높여 하자 보수없이 장시간 안정적으로 사용할 수 있고, 파손에 따른 보수가 용이한 잇점이 있다.

도로 포장재와 같이 마모되므로 포장재에 맞춰 보수가 가능하며, 포장재의 마모량이나 절삭 두께에 맞춰 보수할 수 있어, 보다 경제적이다.

시공이 간단하여 시공에 소요되는 인력과 시간을 줄일 수 있고, 시공시 도로 교통 통제 시간이 짧아 안전 확보에 유리하다.

도 1은 본 실시예에 따른 도로의 신축 이음부를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 도로 신축 이음부 시공 과정을 도시한 개략적인 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 도로의 신축 이음부를 개략적으로 나타내고 있다.

도로는 기초 구조물인 상판(100)과 상판(100) 상에 소정 두께로 설치되는 포장재(110)를 포함할 수 있다. 상판(100)은 예를 들어 콘크리트로 이루어질 수 있다. 포장재(110)는 예를 들어 아스팔트일 수 있다.

도로를 따라 일정 간격으로 신축 이음부(10)가 설치된다. 신축 이음부(10)는, 도로의 절단부에 설치되어 절단된 도로 사이를 연결한다. 절단부라 함은 도로의 신축 변이를 위해 도로를 일정 폭으로 절단한 부분으로 이해할 수 있다. 절단부는 예를 들어 상판(100) 상에서 포장재(110)를 절단한 영역일 수 있다. 또한, 절단부는 도로의 상판(100) 유간(120) 위치에 형성될 수 있다. 유간(120)이라 함은 상판(100)에 형성되어 이격된 틈새를 의미한다.

이하 본 실시예는 상판(100)의 유간(120) 위치에 형성된 도로의 절단부에 신축 이음부(10)가 설치된 구조를 예로서 설명한다. 이하 설명에서 위 또는 상이라 함은 도 1에서 y축 방향을 따라 위쪽을 의미하고, 아래 또는 하라 함은 y축 방향을 따라 아래쪽을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 신축 이음부(10)는 도로의 절단부 내에 설치되어 포장재(110)를 연결하는 이음재(20), 절단부의 표면에 도포되어 도로 절단부에 이음재(20)를 접합하는 접착층(30)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 접착층(30)은 바인더로 이루어질 수 있다. 바인더는 상온에서 강한 접착력과 응집력을 갖는 점탄성제로, 접착층(30)을 형성하여 도로 절단부에 이음재(20)를 접합한다. 이음재(20)는 접착층의 바인더에 의해 포장재(110)와 일체로 연결될 수 있다.

신축 이음부(10)는 도로의 유간(120) 사이를 차단하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 이를 위해 신축 이음부(10)는 도로 상판(100)의 유간(120)에 채워지는 백업재(40), 백업재(40) 위에 형성되어 유간(120)을 밀폐하는 바인더, 상판(100) 위에 설치되어 유간(120)을 차단하는 플레이트(60), 플레이트(60)를 관통하여 유간(120) 내측으로 삽입되는 고정핀(62)을 더 포함할 수 있다.

백업재(40)는 신축성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 백업재는 오픈 셀 형태의 폴리우레탄 폼으로 이루어질 수 있다. 백업재는 원형이나 사각형 단면형태로 도로 상판의 유간에 끼워질 수 있으면 모두 적용 가능하다. 백업재는 유간에 채워져 바인더가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

백업재(40) 위로 유간(120) 내에 바인더가 채워져 바인더층(50)을 이룬다. 본 실시예에서, 바인더층(50)을 이루는 바인더는 이음재(20) 접합을 위해 절단부 표면에 도포되어 접착층(30)을 형성하는 바인더와 동일한 바인더가 사용될 수 있다.

바인더는 도로 신축 변이에 따라 유간(120) 내에서 점탄성적으로 유동되어 유간(120)의 변위를 흡수하게 된다. 바인더의 구체적인 구조에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

바인더층(50)은 상판(100) 높이로 형성될 수 있다. 바인더층(50)을 형성하는 바인더는 유간(120) 사이에 강하게 접합되어 유간(120)을 밀폐한다. 바인더층(50)에 의해 유간(120)이 완전 방수 처리됨으로써, 빗물 등의 이물질이 유간(120) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

플레이트(60)는 예를 들어 스테인리스 강판 재질로 형성될 수 있다. 플레이트(60)는 대략 유간(120)의 간격보다 충분히 큰 폭으로 형성되어 유간(120)을 사이에 두고 양쪽의 상판(100) 위에 걸쳐져 설치될 수 있다. 플레이트(60)는 유간(120)을 막아 주행 차량의 하중 등에 의해 이음재(20)가 유간(120) 내부로 침하하는 것을 방지한다.

고정핀(62)은 플레이트(60)를 유간(120) 위치에 고정한다. 고정핀(62)은 예를 들어 못과 같은 구조로 형성될 수 있다. 고정핀(62)은 플레이트(60)를 관통하여 유간(120) 내측으로 삽입되고 유간(120)의 바인더층(50)에 접합 고정된다. 이에, 플레이트(60)는 고정핀(62)에 의해 유간(120)에 고정되어 움직이지 않게 된다. 따라서, 어떤 조건에서도 플레이트(60)는 유간(120) 위치에 고정되어 유간(120)을 차단함으로써, 이음재(20)의 침하를 방지할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 이음재(20)는 도로의 절단부 내부 공간 즉, 상판(100)과 포장재(110)의 절단면 사이 공간 내에 설치되어 포장재(110)를 연결할 수 있다.

이음재(20)는 접착층(30)을 이루는 바인더를 매개로 절단부에 접합될 수 있다. 바인더는 절단부의 표면 즉, 포장재(110)의 절단면과 상판(100) 표면에 도포될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상판(100)의 유간(120)에 플레이트(60)가 설치되므로, 바인더는 상판(100)과 더불어 플레이트(60) 표면에 도포되어 접착층(30)을 형성할 수 있다.

이음재(20)는 접착층(30)을 형성하는 바인더에 의해 포장재(110) 절단면과 상판(100) 표면에 접착됨으로써, 도로 상판(100)에 설치되는 포장재(110)와 일체를 이룰 수 있다. 이에, 이음재(20)는 포장재(110)와 이음재(20) 사이에 이음새가 없어 노면의 연속성을 확보하고, 주행성을 높일 수 있게 된다. 또한, 포장재(110)와 이음재(20) 사이가 견고하게 접합되어 틈새를 통해 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 이음재(20)는 포장재(110)와 일체가 되어 움직일 수 있게 된다. 이에, 이음재(20)는 상판(100)보호는 물론, 차량의 하중에 의한 움직임이 포장재(110)와 같아, 이음재(20) 상에서의 진동 또는 소음을 최소화할 수 있게 된다.

이음재(20)는 도로의 상판(100)과 포장재(110) 절단면 사이 내부 공간에 설치되어 포장재(110)를 연결한다.

본 실시예에서, 이음재(20)는 골재(25), 및 골재(25)와 골재(25) 사이에 충진되어 골재(25)를 고정하는 바인더(26)를 포함할 수 있다.

이음재(20)는 골재(25)와 바인더(26)가 혼합된 구조일 수 있다. 골재(25)는 이음재(20)의 강성을 높여 이음재(20)에 걸린 하중을 받쳐 지지하며, 이음재(20)에 인가된 응력을 분산한다.

즉, 주행 차량에 하중에 의해 이음재(20)에 가해지는 응력은 골재(25)와 골재(25) 상호 간의 접촉점을 통해 분산되어 부담된다. 골재(25)로 분산된 응력은 골재(25)를 통해 도로 상판(100) 및 상판(100) 상에 설치된 플레이트(60)로 전달된다. 이에, 이음재(20)는 도로 연결부에 가해지는 하중을 분산 지지하여, 내구성을 높일 수 있게 된다.

골재(25)와 골재(25) 사이 공극은 바인더(26)에 의해 채워진다. 바인더(26)는 골재(25) 사이에서 골재(25) 입자의 표면에 단단하게 접착되어 골재(25)를 고정된다. 이에, 이음재(20)는 전체의 골재(25)가 바인더(26)에 의해 일체화되어 한 몸체를 이룰 수 있다. 따라서 이음재(20)는 상하 전단력에 의한 변형에 유동적으로 대처할 수 있게 된다.

바인더(26)는 이음재(20) 외에 접착층(30)과 바인더층(50)을 형성하는 바인더와 동일하므로, 이하 이음재의 바인더를 예로서 설명하며 다른 구성부의 바인더는 이에 갈음한다.

바인더(26)는 점탄성적으로 움직여 순간적인 변위나 하중에 의한 충격을 바인더(26)와 골재(25) 상호간에 분산할 수 있다. 도로의 신축 변위와 도로에 가해지는 하중은 골재(25)를 통해서는 그 접점을 따라 아래로 분산 이동되고, 바인더(26)는 점성적 움직임을 통해 유동되면서 하중을 분산한다. 이에, 이음재(20)는 도로의 단면 방향, 횡단면 방향 및 상하 방향의 3차원 변위에 대응하여 도로의 복잡한 움직임을 유효하게 흡수할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 이음재(20)는 골재(25)와 바인더(26)의 혼합물을 도로 절단부 내에 포설하여 형성될 수 있다.

또 다른 실시예로, 이음재(20)는 다수의 층으로 적층되어 형성될 수 있다. 이를 위해, 이음재(20)는 골재(25) 위로 바인더(26)를 도포하여 골재(25) 사이로 바인더(26)를 충진한 적어도 하나 이상의 충진층(22), 골재(25)와 바인더(26) 혼합물을 충진층(22) 위에 도포하여 형성한 혼합층(24)을 포함할 수 있다.

이러한 구조를 통해 이음재 표면을 고르고 평평하게 형성할 수 있고, 질감을 높일 수 있게 된다.

충진층(22)은 절단부 내에 가열된 골재(25)를 균일한 분포와 균일한 두께로 포설하고, 포설된 골재(25) 위로 바인더(26)를 도포하여 형성할 수 있다. 골재(25) 위로 도포된 액상의 바인더(26)는 포설된 골재(25)와 골재(25) 사이 공극에 채워져 충진층(22)을 형성한다.

충진층(22)은 적어도 하나 이상의 개수로 적층 형성될 수 있다. 도 1은 본 실시예의 이음재(20)가 두 개의 충진층(22)과 하나의 혼합층(24)이 적층되어 형성된 구조를 예시하고 있다. 충진층(22)의 적층 개수는 이음재(20)의 두께에 따라 달라질 수 있다.

본 실시예에서, 각각의 충진층(22)은 50mm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게 충진층(22)의 두께는 0 초과 40mm이하의 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 충진층(22)은 골재(25)를 40mm 이하의 두께로 포설하고 그 위에 바인더(26)를 도포하여 형성할 수 있다.

충진층(22)의 두께가 40mm를 넘게 되면 층의 두께가 너무 두꺼워져 내부 공기가 제대로 충진층에서 위쪽으로 빠져나가지 못하게 된다. 이에, 충진층 내에 공기에 의한 공간이 형성되어 이음재의 강성 저하를 발생시키게 된다.

또한, 바인더가 식기 전에 바인더가 골재 사이를 통해 충진층 바닥까지 충분히 흘러가지 못하게 된다. 이에, 충진층 바닥쪽에 바인더가 없는 상태의 공간이 형성될 수 있다. 따라서, 이음재가 제대로 형성되지 못하고 불량이 발생될 수 있다.

혼합층(24)은 골재(25)와 액상의 바인더(26)를 고르게 혼합한 혼합물을 충진층(22) 상에 균일한 두께로 포설하여 형성할 수 있다. 혼합층(24)은 포장재(110)의 높이와 동일한 높이로 형성되어 포장재(110)와 매끄럽게 연결될 수 있다. 혼합층(24)은 이음재(20)의 최상부 표면층을 이룬다.

본 실시예에서, 혼합층(24)은 충진층과 달리 바인더와 골재를 고르게 섞은 혼합물을 이용하여 형성된다. 혼합과정에서 골재 표면에 바인더가 완전히 코팅될 수 있다. 골재와 바인더의 혼합물로 혼합층을 형성함으로써, 이음재의 표면 부분에서 혼합물 압축으로 인한 효과를 높이고, 표면을 평면상태로 형성할 수 있게 된다. 또한, 내부 공기가 빠져나가면서 이음재 표면에 질감을 더할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 하나의 충진층(22)과 하나의 혼합층(24)은 1:1 내지 2:1의 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 충진층 두께가 40mm 인 경우 혼합층의 두께는 40mm 내지 20mm로 형성될 수 있다.

충진층과 혼합층의 두께비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 이음재 형성 과정에서 이음재 내부의 공기를 효과적으로 배출하지 못하며 시공 불량이 발생될 수 있다.

이와 같이, 이음재(20)가 충진층(22) 상에 혼합층(24)을 적층하여 형성됨으로써, 이음재 내에 골재의 분포를 보다 고르고 균일화할 수 있게 된다. 또한, 이음재 내에 공기가 배출되지 않고 갇히는 것을 방지할 수 있어 이음재를 보다 견고하게 형성할 수 있게 된다. 또한, 압축에 의한 공기 배출 효과를 높이며, 공기 배출을 통해 표면 질감(texture)을 더할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 이음재(20)의 바인더(26)와 골재(25) 혼합비는 무게비로 1:3 내지 1:3.75일 수 있다. 예를 들어, 바인더 1kg에 대해 골재 3kg 내지3.75kg이 혼합될 수 있다.

골재에 대한 바인더의 혼합비가 상기 범위를 넘게 되면, 바인더에 비해 골재가 부족하여, 이음재가 너무 유동적이고 탄성을 갖게 된다. 이에, 심한 교통 상황에서 내구성 불량으로 안전성이 저하되고, 인접한 아스팔트로 바인더 누출이 발생할 수 있다.

골재에 대한 바인더의 혼합비가 상기 범위보다 작은 경우에는, 골제가 과도하여, 이음재 내부에 공기 기포가 발생된다. 또한, 이음재가 너무 뻣뻣하여 브리지의 이동 가능성을 수용할 수 없게 되고, 응집성 결함으로 이어질 수 있다. 또한 상부 및 인접 아스팔트와의 결합이 손상되어 고장의 원인이 될 수 있다.

본 실시예에서, 골재(25)는 균일한 크기로 형성될 수 있다. 단일 크기 골재가 사용됨으로써, 높은 바인더 함량에 도달 할 수 있고 이음재 전체에 걸쳐 골재와 바인더의 비율을 일정하게 유지할 수 있습니다.

골재는 현무암(basalt), 사암(gritstone), 반려암(gabbro), 반암(porphyry) 또는 화강암(granite) 그룹에서 선택되는 단일 크기의 집합체일 수 있다.

이음재의 유연성과 내 하중 성능의 최적 조합을 제공하는 것이 중요하다. 이에, 이음부 전체에 걸쳐 바인더 대 골재의 일정한 비율을 보장하기 위해서는 단일 크기의 돌을 사용하는 것이 필수적이다.

본 실시예에서, 골재(25)는, 신축 이음부 시공 깊이에 따라 단일 크기의 입경으로 형성될 수 있다. 바람직하게 골재는 신축 이음부의 시공 깊이가 50 내지 75mm인 경우 14mm의 입경으로 형성될 수 있다. 신축 이음부의 시공 깊이가 75 내지 100mm인 경우 골재는 20mm의 입경으로 형성될 수 있다.

골재의 크기가 상기 범위를 벗어나는 경우, 부분적으로 골재나 바인더의 과잉을 초래할 수 있다. 이에, 언급한 바와 같은 결함을 야기할 수 있다.

이음재(20)는 골재(25)가 세밀하게 채워져 있어, 골재와 골재 사이가 서로 접촉되어 연결될 수 있다. 이에, 주행 하중은 각 골재(25)의 접촉점을 통해 하부로 전달되어 분산 처리될 수 있다.

본 실시예에서, 바인더는 역청, SBR(styrene butadiene rubber), 규회석(Calcium inosilicate mineral), 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate)의 혼합물일 수 있다.

또한, 바인더는 잔부로 지방산 반응물(Fatty acid reaction products with polyethylene-Polyamines)과 비닐 아세테이트(Vinyl acetate)를 더 포함할 수 있다.

이에, 바인더는 고온에서 액상으로 존재하여 골재 사이 공극에 채워지며, 상온에서는 접합력과 응집력이 강한 점성탄제로써, 골재를 고정하고 점성적으로 유동된다.

본 실시예에서, 역청은 72.5 중량% 이상 80.0 중량% 이하로 혼합될 수 있다. 역청의 혼합량이 상기 범위를 벗어나는 경우 이음재의 성능이 저하되어 문제가 발생될 수 있다.

SBR(styrene butadiene rubber)은 0 초과 12.5 중량% 이하로 혼합될 수 있다. 바람직하게는, SBR은 10 내지 12.5 중량%로 혼합될 수 있다.

규회석(Calcium inosilicate mineral) 0 초과 10.0 중량% 이하로 혼합될 수 있다. 바람직하게, 규회석은 7 내지 10 중량% 이하로 혼합될 수 있다. SBR의 혼합량이 상기 범위를 벗어나는 경우 이음재의 성능이 저하되어 문제가 발생될 수 있다.

에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate) 0 초과 5.0 중량% 이하로 혼합될 수 있다. 에틸 비닐 아세테이트는 3 내지 5 중량% 이하로 혼합될 수 있다. 역에틸 비닐 아세테이트 혼합량이 상기 범위를 벗어나는 경우 이음재의 성능이 저하되어 문제가 발생될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 바인더는 상기와 같은 각 성분의 혼합비를 통해 이음재의 성능을 극대화할 수 있으며, 최적화된 이음재를 얻을 수 있게 된다.

지방산 반응물(Fatty acid reaction products with polyethylene-Polyamines)은 바인더(26) 100 중량%에 대해 0 초과 0.5중량% 이하로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 지방산 반응물은 바인더(26) 100중량%에 대해 0.1 내지 0.5중량% 이하로 포함될 수 있다. 지방산 반응물의 혼합량이 상기 범위를 벗어나는 경우 이음재의 성능이 저하되어 문제가 발생될 수 있다.

비닐 아세테이트(Vinyl acetate)는 바인더(26) 100 중량%에 대해 0 초과 0.01 중량% 이하로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 비닐 아세테이트는 바인더(26) 100중량%에 대해 0.001 내지 0.01중량%로 포함될 수 있다. 비닐 아세테이트의 혼합량이 상기 범위를 벗어나는 경우 이음재의 성능이 저하되어 문제가 발생될 수 있다.

본 실시예의 이음재는, 상기와 같은 바인더에 의해 골재를 보다 단단히 결합하여 강한 내구성을 유지하면서, 공극 사이에서 점탄성적으로 유동되어 도로의 3차원 변이에 효과적으로 대응할 수 있게 된다.

이하, 도 2를 참조하여 신축 이음부의 시공 과정에 대해 설명한다.

도 2는 본 실시예에 따라 도로 절단부에 신축 이음부를 시공하는 과정을 나타내고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 도로 신축 이음부 시공 방법은, 설정된 도로의 절단부를 따라 포장재를 절단하여 제거하고, 포장재가 제거된 절단부 표면에 용해 상태로 준비된 바인더를 도포하고, 준비된 골재를 가열하여 절단면에 포설하고, 포설된 골재 사이로 용해된 바인더를 충진하여 적어도 하나 이상의 충진층을 형성하고, 충진층 위에 준비된 골재와 바인더 혼합물을 포설하여 혼합층을 형성하고, 표면을 다져 마무리하는 과정을 포함할 수 있다.

시공 현장의 도로 교통이 통제된 상태에서, 설정된 이음부 시공 위치를 따라 포장재를 절단하여 제거한다.

포장재가 제거되면 절단부의 노출된 표면에 바인더를 도포한다.

절단부 표면에 바인더를 도포하기 전에 포장재가 제거된 절단부 표면을 청소하는 과정을 더 거칠 수 있다. 본 실시예는 절단부 청소는 포장제 게거 후 절단부 내측에 열을 가해 청소를 수행할 수 있다. 예를 들어, 버너나 토치를 이용하여 절단부를 따라 화염을 가하여 절단부를 청소할 수 있다. 이에, 절단부 영역이나 유간 내부에 잔류하는 수분이나 먼지 등의 이물질이 깨끗이 제거된다. 따라서, 먼지나 수분 등의 이물질이 제거된 깨끗한 상태에서 절단부 내부에 이음재를 시공할 수 있게 된다.

또한, 시공하고자 하는 도로 절단부에 유간이 위치한 경우에는 바인더 도포에 앞서 유간을 차단하는 공정을 더 거칠 수 있다.

유간 차단은, 유간 내측에 백업재를 채우고, 백업재 위에 용해된 바인더를 도포하고, 도포된 바인더 위로 플레이트를 설치하여 유간을 차단하고, 고정핀으로 플레이트를 관통하여 바인더에 플레이트를 고정하는 과정을 포함할 수 있다.

바인더는 가열로를 이용하여 바람직하게 160℃ 내지 200℃ 미만의 온도로 용해할 수 있다. 보다 바람직하게 바인더는 170℃ 내지 190℃의 온도로 가열하여 용해할 수 있다.

바인더가 상기 온도 범위에서 가열됨으로써, 바인더의 점도를 충분히 낮춰 골재의 전체 두께를 바인더가 관통하여 완전히 골재를 커버할 수 있게 된다. 본 실시예에서, 바인더의 가열 온도가 상기 범위를 넘는 경우에는 바인더에 강도 및 온도 저항을 전달하는 중합체 첨가제를 손상시키게 된다. 또한, 안전 온도를 초과하면 역청의 노화가 가속화되며 접착 문제가 발생할 수 있다.

용해된 바인더를 유간의 백업재 위에 도포한다. 이 과정에서 바인더를 백업재 위는 물론 절단부의 상판 표면과 포장재 절단면에 모두 도포할 수 있다.

바인더가 도포되면 유간을 따라 플레이트를 배치하고 고정핀을 설치하여 플레이트를 고정한다. 그리고, 플레이트의 윗면에 바인더를 도포한다.

상기한 구조 외에 유간에 플레이트를 고정한 후, 플레이트를 포함하여 절단부 전체 표면에 바인더를 도포할 수 있다.

절단부에 바인더가 도포되면 절단부 내에 충진층을 형성한다. 충진층 형성을 위해 먼저, 골재를 가열한다. 뜨거운 바인더를 충진층에 추가하기 때문에 골재도 역시 가열되어야 한다. 골재가 가열됨으로써, 바인더를 층의 바닥으로 효과적으로 흐르도록 하여 바인더가 전체적으로 완전히 골재를 커버할 수 있게 된다. 본 실시에에서, 골재는 150℃ 내지 190℃로 가열될 수 있다. 골재의 가열 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 골재에 의해 바인더의 온도가 설정 범위 이상으로 상승될 수 있으며, 바인더의 흐름을 억제하여 층 내부에 공간을 형성함으로써, 시공 불량이 발생될 수 있다.

골재가 가열되면, 바인더 위에 균일하게 포설하고, 용해되어 준비된 바인더를 골재 위에 도포한다. 바인더는 가열된 상태의 골재 사이로 충진되어 골재와 골재 사이 공극을 메우며 충진층을 형성한다. 바인더는 적어도 골재의 높이에 대응되는 높이로 도포할 수 있다. 바인더가 골재 사이로 충진되고 내부에 갇혀 있는 공기가 위쪽으로 빠져나가면서 바인더의 높이가 감소하게 된다. 필요한 경우 바인더를 추가 도포할 수 있다. 충진층이 냉각되면 그 위로 다음 층을 형성할 수 있다.

충진층 형성 과정은 신축 이음부 시공 두께에 따라 원하는 높이에 도달할 때가지 복수회 반복될 수 있다. 본 실시예에서, 충진층은 도로 상단에서 20 내지 30mm의 낮은 높이에 도달할 때까지 복수회 시공될 수 있다. 예를 들어, 이음부 시공 두께가 100mm라고 하면, 충진층을 40mm 두께로 형성하고 2개의 충진층을 순차적으로 시공하여 80mm 높이의 충진층을 형성할 수 있다. 이에, 도로 상단으로부터 20mm를 남기고 충진층을 시공할 수 있게 된다. 이렇게 충진층을 40mm 두께로 복수회로 나눠 시공함으로써, 깊이가 깊은 이음부의 경우에도 공기층의 형성 없이 충진층을 제대로 형성할 수 있게 된다.

충진층 형성이 완료되면, 바인더와 골재를 혼합하고, 그 혼합물을 충진층 위에 고르게 포설한다. 바인더와 골재는 예를 들어, 믹서기를 이용하여 바인더와 골재를 가열하면서 교반하여 혼합할 수 있다.

이에, 충진층 위에 혼합물이 포설되어 혼합층이 형성된다. 이와 같이, 절단부 내에 충진층과 혼합층이 포설되어 포장재를 연결하는 신축 이음부가 시공될 수 있다. 혼합층은 포장재와 동일한 높이로 시공되어 포장재와 매끄럽게 연결된다. 절단부 내면에는 바인더가 도포되어 있어 바인더를 매개로 충진층과 혼합층은 포장재에 견고하게 접합된다. 이에, 절단부 내에 시공되는 신축 이음부는 포장재와 일체화되어 연속적인 몸체를 이룰 수 있다.

충진층 상에 골재와 바인더의 혼합물이 도포되어 혼합층을 형성함으로써, 이음재 최상층 표면을 보다 고르게 하고 질감을 높일 수 있게 된다.

신축 이음부가 시공되면, 혼합층 표면을 다져 단단하게 형성할 수 있다.

또한, 마무리를 위해 다져진 표면 위에 바인더를 더 도포하여 표면층의 공극을 채울 수 있다. 시공된 이음부의 표면 마무리가 완료되면, 표면층을 냉각시켜 양생시킨다. 양생은 이음부 시공 표면 온도가 60℃ 이하로 떨어질 때까지 냉각시키고, 필요시 표면에 물을 뿌려 양생을 촉진시킬 수 있다. 양생이 완료되면 교통 통제를 해제하고 시공을 완료한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

Claims (19)

1. 상판과 상기 상판 위에 설치되는 포장재를 포함하는 도로의 절단부 사이를 연결하는 신축 이음부로,
   상기 신축 이음부는 도로의 절단부 내에 설치되어 상기 포장재를 연결하는 이음재, 및 상기 절단부의 표면에 도포된 바인더에 의해 형성되어 도로 절단부에 상기 이음재를 접합하는 접착층을 포함하고,
   상기 이음재는 골재, 및 상기 골재와 골재 사이에 충진되어 골재를 고정하는 바인더를 포함하고,
   상기 골재는, 균일한 입경으로 형성되고,
   상기 바인더는 역청, SBR(styrene butadiene rubber), 규회석(Calcium inosilicate mineral), 및 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate)의 혼합물인 도로 신축 이음부.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도로의 상판 사이에 형성된 유간에 채워지는 백업재, 상기 백업재 위에 도포된 바인더에 의해 형성되어 유간을 밀폐하는 바인더층, 상기 상판 위에 설치되어 유간을 차단하는 플레이트, 및 상기 플레이트를 관통하여 상기 유간 내측으로 삽입되는 고정핀을 더 포함하는 도로 신축 이음부.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 골재는 상기 신축 이음부의 시공 깊이가 50 내지 75mm인 경우 14mm의 균일한 입경으로 형성되고, 신축 이음부의 시공 깊이가 75 내지 100mm인 경우 20mm의 균일한 입경으로 형성되는 도로 신축 이음부.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이음재는 절단부에 포설된 골재 위로 상기 바인더를 도포하여 골재 사이로 바인더를 충진한 적어도 하나 이상의 충진층, 및 상기 골재와 상기 바인더 혼합물을 상기 충진층 위에 도포하여 형성한 혼합층을 포함하는 도로 신축 이음부.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 충진층과 상기 혼합층은 1:1 내지 2:1의 두께로 형성되는 도로 신축 이음부.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 이음재는 상기 바인더와 상기 골재의 혼합비가 무게비로 1:3 내지 1:3.75인 도로 신축 이음부.
7. 상판과 상기 상판 위에 설치되는 포장재를 포함하는 도로의 절단부 내에 설치되어 상기 포장재를 연결하는 신축 이음재로,
   상기 신축 이음재는 골재, 상기 골재 사이에 충진되어 골재를 고정하는 바인더를 포함하고,
   상기 골재는, 균일한 입경으로 형성되고,
   상기 바인더는 역청, SBR(styrene butadiene rubber), 규회석(Calcium inosilicate mineral), 및 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate)의 혼합물인 도로 신축 이음재.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 바인더는 역청 72.5 중량% 이상 80.0 중량% 이하, SBR(styrene butadiene rubber) 0 초과 12.5 중량% 이하, 규회석(Calcium inosilicate mineral) 0 초과 10.0 중량% 이하, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl vinyl acetate) 0 초과 5.0 중량% 이하, 및 잔부로 지방산 반응물(Fatty acid reaction products with polyethylene-Polyamines)과 비닐 아세테이트(Vinyl acetate)를 포함하는 도로 신축 이음재.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 지방산 반응물(Fatty acid reaction products with polyethylene-Polyamines)은 바인더 100 중량%에 대해 0 초과 0.5중량% 이하로 포함되는 도로 신축 이음재.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비닐 아세테이트(Vinyl acetate)는 바인더 100 중량%에 대해 0 초과 0.01 중량% 이하로 포함되는 도로 신축 이음재.
11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신축 이음재는 절단부에 포설된 골재 위로 상기 바인더를 도포하여 골재 사이로 바인더를 충진한 적어도 하나 이상의 충진층, 및 상기 골재와 상기 바인더 혼합물을 상기 충진층 위에 도포하여 형성한 혼합층을 포함하는 도로 신축 이음재.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 충진층과 상기 혼합층은 1:1 내지 2:1의 두께로 형성되는 도로 신축 이음재.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 바인더와 상기 골재의 혼합비는 무게비로 1:3 내지 1:3.75인 도로 신축 이음재.
14. 설정된 도로의 절단부를 따라 포장재를 절단하여 제거하는 단계;
    포장재가 제거된 절단부 표면에 용해 상태로 준비된 바인더를 도포하는 단계;
    준비된 골재를 가열하여 절단면에 포설하고, 포설된 골재 사이로 용해된 바인더를 충진하여 적어도 하나 이상의 충진층을 형성하는 단계;
    상기 충진층 위에 준비된 골재와 바인더 혼합물을 포설하여 혼합층을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합층의 표면을 다져 마무리하는 단계
    를 포함하는 도로 신축 이음부 시공방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 도로 절단부에 위치한 유간을 차단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 유간 차단단계는, 유간 내측에 백업재를 채우는 단계, 백업재 위에 용해된 바인더를 도포하는 단계, 도포된 바인더 위로 플레이트를 설치하여 유간을 차단하는 단계, 고정핀으로 플레이트를 관통하여 바인더에 플레이트를 고정하는 단계를 포함하는 도로 신축 이음부 시공방법.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 바인더는 170 내지 190℃로 가열 용해하여 준비되는 도로 신축 이음부 시공방법.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 골재는 150 내지 190℃로 가열되는 도로 신축 이음부 시공방법.
18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충진층은 40mm 이하의 두께로 형성되는 도로 신축 이음부 시공방법.
19. 제 19 항에 있어서,
    상기 충진층과 상기 혼합층은 1:1 내지 2:1의 두께로 형성되는 도로 신축 이음부.

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