KR20220049079A - Exothermic asphalt mixture with mixed waste anode materials and construction method of pavement structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐음극재가 첨가되어 발열효율이 향상된 발열 아스팔트 혼합물 및 포장구조의 시공방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for constructing an exothermic asphalt mixture and pavement structure in which heat efficiency is improved by adding a waste cathode material.
아스팔트 혼합물은 아스팔트 바인더와 조골재 및 세골재를 포함한 골재 등을 이용하여 만들어진다. 이러한 아스팔트 혼합물에 의한 포장구조는 겨울철 눈이나 비 등에 의해 포장면에 습기가 존재하게 되면, 낮은 온도로 인하여 도로가 결빙되며, 이러한 경우 자동차 및/또는 보행자가 결빙된 도로에서 미끄러지는 사고가 빈번히 발생하고 있다.The asphalt mixture is made using an asphalt binder and aggregates including coarse and fine aggregates. When moisture exists on the pavement surface due to snow or rain in winter, the pavement structure made of this asphalt mixture freezes due to the low temperature. are doing
이에 대한민국 특허등록 제10-1844770호에서는 아스팔트 100중량부를 기준으로, 상변화물질 10 내지 30중량부; 스티렌이소프렌스티렌 5 내지 50중량부; 스티렌부타디엔스티렌 5 내지 50중량부; 자외선흡수제 2 내지 15중량부; 모래 10 내지 1,000중량부; 변형방지제 2 내지 15중량부; 석회분말 5 내지 40중량부; 나노세라믹 입자 10 내지 40중량부; 폐타이어 분말 10 내지 40중량부; 고무노화방지제 2 내지 15중량부; 퍼플루오로메톡시실란 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 성능개선제 1 내지 10중량부; 파이버 2 내지 20중량부; 부착증진제 5 내지 20중량부; 및 산화방지제 0.1 내지 5중량부를 포함하는 발열성 아스팔트 콘크리트 조성물을 제시하고 있다. Accordingly, in Korean Patent Registration No. 10-1844770, based on 100 parts by weight of asphalt, 10 to 30 parts by weight of a phase change material; 5 to 50 parts by weight of styrene isoprene styrene; 5 to 50 parts by weight of styrene butadiene styrene; 2 to 15 parts by weight of a UV absorber; 10 to 1,000 parts by weight of sand; 2 to 15 parts by weight of an anti-deformation agent; 5 to 40 parts by weight of lime powder; 10 to 40 parts by weight of nano-ceramic particles; 10 to 40 parts by weight of waste tire powder; 2 to 15 parts by weight of a rubber anti-aging agent; 3 to 15 parts by weight of perfluoromethoxysilane; 1 to 10 parts by weight of a stabilizer; 1 to 10 parts by weight of a performance improving agent; 2 to 20 parts by weight of fiber; Adhesion enhancer 5 to 20 parts by weight; And presenting an exothermic asphalt concrete composition comprising 0.1 to 5 parts by weight of an antioxidant.
그러나 상기 기술의 경우 충분한 발열을 기대하기 어려운 문제가 있다. However, in the case of the above technology, there is a problem in that it is difficult to expect sufficient heat generation.
본 발명은 폐음극재를 첨가하여 적은 에너지로도 충분한 발열효율을 기대할 수 있는 발열 아스팔트 혼합물 및 포장구조의 시공방법을 제공하고자 함이다. An object of the present invention is to provide a method for constructing an exothermic asphalt mixture and pavement structure in which sufficient heat efficiency can be expected even with a small amount of energy by adding a waste cathode material.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 혼합물(이하 "본 발명의 혼합물"이라 함)은 아스팔트 바인더, 폐음극재, 골재를 포함하는 것을 특징으로 한다.As a means for solving the above-mentioned problems, the exothermic asphalt mixture (hereinafter referred to as the "mixture of the present invention") incorporating the waste cathode material of the present invention is characterized in that it includes an asphalt binder, a waste cathode material, and aggregate.
하나의 예로 탄소섬유가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, it is characterized in that carbon fiber is further included.
하나의 예로 탄소나노튜브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, it is characterized in that carbon nanotubes are further included.
또한 본 발명의 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 포장구조의 시공방법(이하 "본 발명의 시공방법"이라 함)은 아스팔트 바인더, 폐음극재, 골재를 혼합한 조성물을 교반시키는 단계(S10); 상기 조성물을 타설 및 양생하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the construction method of the exothermic asphalt pavement structure incorporating the waste anode material of the present invention (hereinafter referred to as "the construction method of the present invention") includes the steps of stirring a composition in which an asphalt binder, a waste cathode material, and aggregate are mixed (S10); Casting and curing the composition (S20); characterized in that it comprises.
하나의 예로 상기 S10단계에는 탄소나노튜브 분산액이 더 혼합되는 것을 특징으로 한다. As an example, the carbon nanotube dispersion is further mixed in step S10.
하나의 예로 상기 S10단계에서, 탄소나노튜브 분산액은 교반용기에 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제를 혼합하고 초음파발생구를 가동하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 것을 특징으로 한다. As an example, in the step S10, the carbon nanotube dispersion is mixed with liquid carbon nanotube, water, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent in a stirring vessel, and an ultrasonic generator is operated to prepare a carbon nanotube dispersion.
하나의 예로 상기 교반용기는 내용기와 외용기로 구성되며, 상기 외용기에는 냉각수가 충진되며, 상기 외용기의 내부에 구성되는 내용기에는 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제가 투입되고 초음파발생구에 의해 초음파가 발생되도록 하여 온도상승이 제어되도록 하면서 탄소나노튜브 분산액이 제조되는 것을 특징으로 한다. As an example, the stirring container consists of an inner container and an outer container, the outer container is filled with cooling water, and liquid carbon nanotubes, water, and a polycarboxylic acid water reducing agent are put into the inner container configured inside the outer container. It is characterized in that the carbon nanotube dispersion is prepared while controlling the temperature rise by generating ultrasonic waves by the ultrasonic generator.
하나의 예로 상기 외용기 내부에 상기 내용기는 복수의 열전도성재질의 열전달바와 그 외주연에 열차단피복을 포함하는 지지대에 의해 지지되어 외부온도에 따라 외용기와 내용기 사이에 냉각수의 충진을 선택적으로 하여 탄소나노튜브 분산액이 제조되는 것을 특징으로 한다. As an example, the inner container inside the outer container is supported by a support including a heat transfer bar made of a plurality of thermally conductive materials and a thermal barrier coating on its outer periphery. It is characterized in that the carbon nanotube dispersion is prepared.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 혼합물 및 시공방법은 폐자재를 재활용할 수 있어 친환경적인 장점이 있다. As described above, the mixture and construction method of the present invention have the advantage of being environmentally friendly because waste materials can be recycled.
또한 본 발명의 혼합물 및 시공방법은 적은 에너지로 발열효율을 높일 수 있는 장점이 있다. In addition, the mixture and construction method of the present invention has the advantage of increasing the heat generation efficiency with a small amount of energy.
도 1은 본 발명의 각 실시예의 발열성능을 실험한 그래프.
도 2는 본 발명의 시공방법을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 시공방법에 사용되는 반응용기의 일예를 도시한 개략도.
도 4는 도 3에 도시된 반응용기의 다른 예의 작동상태도.1 is a graph showing the heat generation performance of each embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the construction method of the present invention.
Figure 3 is a schematic view showing an example of a reaction vessel used in the construction method of the present invention.
Figure 4 is an operation state diagram of another example of the reaction vessel shown in Figure 3;
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings. In describing the present invention, the terms or words used in the present specification and claims are based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe his or her invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of
본 발명의 혼합물은 아스팔트 바인더, 폐음극재, 골재를 포함하는 것을 특징으로 한다.The mixture of the present invention is characterized in that it contains an asphalt binder, a waste anode material, and aggregate.
상기 아스팔트 바인더는 일반아스팔트 또는 순수아스팔트 그 종류를 한정하지 않으며 일반아스팔트와 순수아스팔트를 배합하여 사용될 수도 있다. 여기서 '순수아스팔트라' 함은 천연아스팔트로부터 광물이 제거된 것을 정의하는 것으로 천연아스팔트는 벌크형태를 가지는 바, 천연아스팔트에는 탄산칼슘을 주성분으로 하는 광물이 포함되어 있다. 이렇게 천연아스팔트에는 광물이 포함되므로 천연아스팔트를 그대로 사용하는 경우 조성 간 부착력을 저하시키는 등으로 밀실하고 내구성 있는 페이스트의 형성을 방해하는 요인으로 작용하므로 바람직하게는 순수아스팔트를 사용하여야 한다. The asphalt binder is not limited to the type of general asphalt or pure asphalt, and may be used by mixing general asphalt and pure asphalt. Here, 'pure asphalt' is defined as minerals removed from natural asphalt. Natural asphalt has a bulk form, and natural asphalt contains minerals containing calcium carbonate as a main component. As such, natural asphalt contains minerals, so if natural asphalt is used as it is, it acts as a factor hindering the formation of a tight and durable paste by lowering the adhesion between compositions, etc. Therefore, it is preferable to use pure asphalt.
상기 폐음극재는 페이스트에 발열기능이 발현되도록 하기 위한 것이다.The waste anode material is for generating a heat-generating function in the paste.
전기자동차 및 소형가전 제품 등에 사용되는 리듐이차전지는 양극, 음극, 분리막, 유기 전해액으로 구성되어 있으며, 전이금속산화물을 양극 소재로, 탄소를 음극소재로 사용한다. 특히 음극재는 10~18㎛ 크기로 천연흑연, 인조흑연, 저결정탄소, 금속계, CNT, 그래핀 등이 포함되어 있어 절연체인 아스팔트에 전기전도성을 갖도록 할 수 있는 것이다. Lithium secondary batteries used in electric vehicles and small home appliances are composed of an anode, a cathode, a separator, and an organic electrolyte. Transition metal oxide is used as an anode material and carbon is used as a cathode material. In particular, the anode material has a size of 10 to 18㎛ and contains natural graphite, artificial graphite, low-crystalline carbon, metal-based, CNT, graphene, etc., so that it can have electrical conductivity in asphalt, which is an insulator.
현재 사용되는 흑연은 10,000 ~ 80,000원/㎏에 이르고 있으며, 흑연이 아스팔트 혼합물에 다량 배합되는 경우 비용적인 한계로 인한 연구개발 및 제품생산에 어려움이 발생된다. 이에 본 발명에서는 폐리튬이차전지에서 발생되는 폐음극재를 활용하는 것으로 폐음극재를 활용하는 경우 기존 흑연 제품대비 1/20~1/50 이상의 가격 경쟁력을 확보할 수 있게 되는 것이며, 폐기되는 폐음극재를 재활용함으로써 자원순환과 환경오염을 방지할 수 있게 되는 것이다. Currently used graphite reaches 10,000 ~ 80,000 won/kg, and when graphite is mixed in a large amount in the asphalt mixture, difficulties arise in R&D and product production due to cost limitations. Accordingly, in the present invention, the waste anode material generated from the waste lithium secondary battery is used, and when the waste cathode material is used, it is possible to secure price competitiveness of 1/20 to 1/50 or more compared to the existing graphite products, By recycling the anode material, resource circulation and environmental pollution can be prevented.
상기 골재의 입도는 12.5mm가 100~90%, 4.75mm가 74-44mm, 2.36mm가 58-28%, 0.3mm가 21-5, 0.075mm가 10-2%로 구성됨이 타당하다. As for the particle size of the aggregate, it is reasonable that 12.5mm is 100-90%, 4.75mm is 74-44mm, 2.36mm is 58-28%, 0.3mm is 21-5, and 0.075mm is 10-2%.
바람직하게 아스팔트 바인더 100중량부에 대해 골재 50 내지 150중량부, 폐음극재 5 내지 30중량부를 포함하도록 배합되는 것이 타당하다. Preferably, it is appropriate to mix 50 to 150 parts by weight of aggregate and 5 to 30 parts by weight of a waste anode material based on 100 parts by weight of the asphalt binder.
또한 본 발명의 혼합물에는 발열기능을 더욱 배가시키기 위해 탄소나노튜브가 더 포함되도록 할 수 있다. In addition, the mixture of the present invention may further include carbon nanotubes to further double the heat generating function.
상기 탄소나노튜브(CNT)는 본 발명의 혼합물에서 발열기능이 발현되도록 하는 것으로 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 관모양으로 연결된 원통 모양의 신소재로 1991년 일본 NEC 연구소에서 처음 발견되었다. 이러한 탄소나노튜브는 가벼운 무게, 높은 기계적 강성, 우수한 전기전도성과 높은 열전도율 등의 물리적 성질을 가지고 있다. The carbon nanotube (CNT) is a new material in the form of a cylinder in which hexagons made of 6 carbons are connected in a tubular shape, which allows the exothermic function to be expressed in the mixture of the present invention. These carbon nanotubes have physical properties such as light weight, high mechanical rigidity, excellent electrical conductivity and high thermal conductivity.
바람직하게 아스팔트 바인더 100중량부에 대해 탄소나노튜브 5 내지 30중량부가 배합되도록 하는 것이 타당하다. Preferably, it is reasonable to mix 5 to 30 parts by weight of carbon nanotubes with respect to 100 parts by weight of the asphalt binder.
상기 탄소나노튜브는 분말 또는 분산액으로 배합될 수 있다. The carbon nanotubes may be formulated as a powder or dispersion.
상기 탄소나노튜브 분산액은 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제, 폴리비닐피로리돈을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 액상의 탄소나노튜브를 물에 희석하여 탄소나노튜브 분산액이 제조되도록 하는 것이다. The carbon nanotube dispersion is characterized in that it is prepared by mixing liquid carbon nanotubes, water, a polycarboxylic acid-based water reducing agent, and polyvinylpyrrolidone. The liquid carbon nanotubes are diluted in water to prepare a carbon nanotube dispersion.
일반적인 탄소나노튜브 입자들은 강한 반데르발스(Van der Waals) 인력으로 인해 입자간 인력이 생기며, 이로 인해 자기-응집(self-aggregation)을 이루게 된다. 탄소나노튜브의 이러한 특성으로 인해 페이스트에서 탄소나노튜브 입자 자체를 미세입자로 분산시키고, 분산된 미세입자들의 분산성을 유지하는 것에 한계가 있다. 특히 탄소나노튜브는 비중이 매우 낮아 배합시 고르게 분포되지 못하며 표면으로 떠오르기 때문으로 균일한 분산이 이루어지기 어려운 문제가 있다. In general, carbon nanotube particles have an attraction between particles due to a strong Van der Waals attraction, which results in self-aggregation. Due to these characteristics of carbon nanotubes, there is a limitation in dispersing the carbon nanotube particles themselves into fine particles in the paste and maintaining the dispersibility of the dispersed fine particles. In particular, carbon nanotubes have a very low specific gravity, so they are not evenly distributed during mixing, and because they float to the surface, it is difficult to achieve uniform dispersion.
이에 본 발명에 있어 상기 분산액에는 폴리카르본산계 감수제가 더 포함되도록 하여 탄소나노튜브의 균일한 분산이 이루어지도록 하는 것이다. Accordingly, in the present invention, the dispersion is to further include a polycarboxylic acid-based water reducing agent so that the carbon nanotubes are uniformly dispersed.
상기 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 감수제를 사용하는데, 주쇄(main chain)가 긴 폴리카르본산계 감수제는 카르복실기(COO-)가 시멘트의 초기 분산을 효과적으로 유도하여 단위수량을 감소시키고 시멘트가 수화하여 강도를 발현하도록 한다. The polycarboxylate-based water-reducing agent is used. In the polycarboxylic acid-based water-reducing agent with a long main chain, the carboxyl group (COO-) effectively induces the initial dispersion of the cement, thereby reducing the unit quantity and hydrating the cement to increase the strength. to express
이에 더하여 상기 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 감수제와 더불어 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 유지제가 더 함유되도록 하는 것이 바람직하다. 측쇄(side chain)가 긴 폴리카르본계 유지제의 카르복실기(COO-)의 주쇄가 시멘트 수화물의 생성물에 매립되면 측쇄의 2차 분산 능력으로 장시간 작업성을 유지하는 역할을 수행한다. In addition, it is preferable to further contain a polycarboxylate-based oil-retaining agent together with the polycarboxylate-based water reducing agent. When the main chain of the carboxyl group (COO-) of the polycarbonate-based retaining agent with a long side chain is embedded in the cement hydrate product, the secondary dispersion ability of the side chain serves to maintain workability for a long time.
상기 분산액에 있어 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제, 폴리카르본산계 유지제의 경우 액상 폐CNT의 농도, 용도 등 다양한 인자에 의해 그 배합비를 선택적으로 조절할 수 있음은 당연하다. In the dispersion, in the case of liquid carbon nanotubes, water, polycarboxylic acid-based water reducing agent, and polycarboxylic acid-based retaining agent, it is natural that the mixing ratio can be selectively adjusted according to various factors such as the concentration and use of liquid waste CNTs.
소정의 전도성능이나 강도강화 성능을 발현하기 위해서는 필러로서 폐음극재 간 또는 탄소나노튜브 간에 네트워킹(Networking)이 형성되어야 하며, 이러한 네트워킹을 더욱 강화하기 위해 본 발명에서는 폐음극재와 탄소나노튜브에 더하여 탄소섬유가 더 혼합되도록 한다. In order to express a predetermined conductivity or strength-reinforcing performance, networking must be formed between the waste cathode materials or carbon nanotubes as a filler. In addition, the carbon fiber is further mixed.
상기 탄소섬유는 유기섬유를 불활성기체 속에서 적당한 온도로 열처리해 탄화, 결정화시킨 섬유를 정의하는 것으로, 탄소섬유는 그래파이트(graphite)상의 탄소로 된 고강도ㆍ고강성 등 기계적 성질이 발현된다. 이렇게 탄소섬유가 혼입됨으로써 가교 작용을 통한 균열저항성을 향상시키도록 하는 것이며 탄소섬유는 전기전도성을 가지고 있는 바, 페이스트에 전기전도성을 부여하게 되는 것이다. The carbon fiber is defined as a fiber that is carbonized and crystallized by heat-treating an organic fiber at an appropriate temperature in an inert gas, and the carbon fiber exhibits mechanical properties such as high strength and high rigidity made of graphite carbon. In this way, carbon fibers are incorporated to improve crack resistance through cross-linking, and carbon fibers have electrical conductivity, which imparts electrical conductivity to the paste.
특히 상기 탄소섬유는 탄소나노튜브에 비해 장축비가 월등히 커서 네트워킹이 더욱 강화되는 것으로 탄소나노튜브 간 또는 폐음극재 간에 응집에 의해 전도성의 단절구간이 형성되더라도 탄소섬유가 탄소나노튜브 또는 폐음극재 간에 응집부분을 연결하여 더욱 전도성을 강화시켜 발열효율을 배가시키도록 하는 것이다. In particular, the carbon fiber has a significantly greater long axis ratio than that of carbon nanotubes, so networking is further strengthened. By connecting the agglomerated parts, the conductivity is further strengthened to double the heating efficiency.
즉 작업성 등을 위해 물/결합재비(w/c)가 증가하면 탄소나노튜브 또는 폐음극재의 뭉침 현상이 증가하는데 탄소섬유(Carbon fiber)에 의해 응집된 탄소나노튜브 간, 폐음극재 간, 탄소나노튜브와 폐음극재 간에 전기적으로 서로 연결되므로 전도성의 단절구간이 형성되는 것을 제어하게 되는 것이다. That is, when the water/binding material ratio (w/c) increases for workability, etc., the aggregation phenomenon of carbon nanotubes or waste cathode materials increases. Between carbon nanotubes aggregated by carbon fibers, between waste cathode materials, Since the carbon nanotube and the waste cathode material are electrically connected to each other, the formation of a conductive disconnection section is controlled.
또한 아스팔트에 균열이 발생되는 경우 균열부분에서 상기에서 언급한 전도성의 단절구간이 형성되는데 탄소섬유가 첨가됨에 의해 탄소섬유의 가교 작용을 통해 페이스트의 균열을 제어함으로써 이와 같은 문제가 해결되도록 하는 것이다. In addition, when cracks occur in the asphalt, the above-mentioned conductive disconnection section is formed in the cracked part, and by adding carbon fibers, the cracks of the paste are controlled through the crosslinking action of the carbon fibers to solve this problem.
바람직하게 아스팔트 바인더 100중량부에 대해 탄소섬유 1 내지 3중량부가 포함되도록 배합되는 것이 타당하다. Preferably, it is appropriate to mix so that 1 to 3 parts by weight of carbon fibers are included with respect to 100 parts by weight of the asphalt binder.
이하에서는 본 발명의 혼합물에 대한 발열효과를 평가를 위해 시험을 수행하였다. 수행에 사용된 시편은 13㎜ 밀입도 아스팔트 혼합물 입도를 적용하였다. 하기 표 1은 시편에 적용되는 입도이다. Hereinafter, a test was performed to evaluate the exothermic effect of the mixture of the present invention. Specimens used in the run were applied with a 13 mm density asphalt mixture particle size. Table 1 below is the particle size applied to the specimen.
혼합물 제조를 위해 사용한 아스팔트 바인더는 공용성(PG, Perfomance Grade) 64-44 등급의 스트레이트 아스팔트 바인더를 사용하였다. As the asphalt binder used to prepare the mixture, a straight asphalt binder of grade PG (Perfomance Grade) 64-44 was used.
또한 실시예 1의 경우는 아스팔트 바인더 100중량부에 대해 폐음극재 20중량부가 포함하도록 배합된 예이고, 실시예 2의 경우 실시예 1과 동일하게 배합하되, 탄소섬유 3중량부가 더 배합된 예이며, 실시예 3의 경우 실시예 2와 동일하되, 탄소나노튜브 10중량부가 더 배합된 예이다. In addition, in the case of Example 1, it is an example in which 20 parts by weight of a waste anode material is included with respect to 100 parts by weight of the asphalt binder, and in the case of Example 2, it is mixed in the same manner as in Example 1, but 3 parts by weight of carbon fiber is further mixed. And, in the case of Example 3, it is the same as Example 2, but is an example in which 10 parts by weight of carbon nanotubes are further blended.
실험결과에서 보면 실시예 1보다 실시예 2의 경우가 더욱 발열효율이 좋은 것을 알 수 있는데 이는 상기에서 언급한 바와 같이 탄소섬유가 폐음극재 간에 응집부분을 연결하여 전도성을 강화시키는 점과 가교 작용에 의해 균열을 제어하는 점 등에 기인한 것으로 판단되며, 실시예 2보다 실시예 3의 경우가 더욱 발열효율이 좋은 것을 알 수 있는데 이는 탄소나노튜브가 더 첨가됨에 기인한 것으로 판단된다. From the experimental results, it can be seen that Example 2 has better heat generation efficiency than Example 1, which is a point where carbon fibers connect agglomerated parts between waste cathode materials to strengthen conductivity and crosslinking action, as mentioned above. It is judged that this is due to the control of cracking by , and it can be seen that the case of Example 3 has better heat generation efficiency than that of Example 2, which is judged to be due to the addition of more carbon nanotubes.
한편 본 발명은 도 2에서 보는 바와 같이 상기에서 언급한 아스팔트 시공방법에 대해서도 개시하고 있다. 본 발명의 시공방법은 도 2에서 보는 바와 같이 아스팔트 바인더, 폐음극재, 골재를 혼합한 조성물을 교반시키는 단계(S10); 상기 조성물을 타설 및 양생하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the present invention also discloses the above-mentioned asphalt construction method as shown in FIG. 2 . As shown in FIG. 2, the construction method of the present invention includes agitating a composition in which an asphalt binder, a waste anode material, and aggregate are mixed (S10); Casting and curing the composition (S20); characterized in that it comprises.
이에 더하여 상기 S10단계에는 탄소나노튜브 분산액을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는데, 탄소나노튜브 분산액은 교반용기에 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제를 혼합한 후 초음파발생구를 가동하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 것을 특징으로 한다. In addition to this, in step S10, the carbon nanotube dispersion is further mixed, and the carbon nanotube dispersion is mixed with liquid carbon nanotubes, water, and a polycarboxylic acid water reducing agent in a stirring vessel, and then the ultrasonic generator is operated to generate carbon Characterized in preparing a nanotube dispersion.
그런데 초음파를 이용하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 과정에서 열이 발생되고 이러한 열은 탄소나노튜브를 열화 시키는 인자로 작용하여 상기에서 언급한 기능의 발현이 저해되는 문제가 있을 수 있다. However, heat is generated in the process of preparing the carbon nanotube dispersion using ultrasonic waves, and this heat acts as a factor that deteriorates the carbon nanotubes, so there may be a problem in that the expression of the above-mentioned functions is inhibited.
이에 본 발명에서는 도 3에 도시되는 교반용기(1)를 사용하여 S10단계가 수행되어지는 예를 제시한다. Accordingly, in the present invention, an example in which step S10 is performed using the stirring
본 실시예에서 상기 교반용기(1)는 도 3에서 보는 바와 같이 내용기(2)와 외용기(3)로 구성되며, 상기 외용기(3)에는 냉각수(5)가 충진되며, 상기 외용기(3)의 내부에 구성되는 내용기(2)에는 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제가 투입되고, 상기 내용기(2)에서 초음파발생구(4)에 의해 초음파가 발생되도록 하여 온도상승이 제어되도록 하면서 탄소나노튜브 분산액(6)이 제조되는 것을 특징으로 한다. In this embodiment, the stirring vessel (1) is composed of an inner container (2) and an outer container (3) as shown in Fig. 3, the outer container (3) is filled with cooling water (5), the outer container Liquid carbon nanotubes, water, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent are put into the inner container (2) configured in (3), and ultrasonic waves are generated by the ultrasonic wave generating port (4) in the inner container (2). It is characterized in that the
본 실시예에서는 외용기(3)와 내용기(2) 사이에 충진된 냉각수(5)와 내용기(2)에 충진된 탄소나노튜브 분산액(6) 간에 열교환이 이루어지도록 하여 상기 초음파발생구(4)에 의해 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제로 이루어진 교반대상물을 교반하는 과정에서 발생되는 열을 열교환에 의해 낮출 수 있도록 하는 것이다. In this embodiment, the ultrasonic generating port ( By 4), the heat generated in the process of stirring a stirring object made of liquid carbon nanotubes, water, and a polycarboxylic acid water reducing agent can be lowered by heat exchange.
여기서 상기 초음파발생구(4)는 다양한 공지기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다. Here, since the
이에 더하여 본 발명에서는 외기의 온도에 따라 열교환이 선택적으로 이루어지도록 하여 교반이 용이하게 이루어지도록 하면서 탄소나노튜브의 열화가 제어될 수 있도록 하는 실시 예가 도 4a 및 도 4b에 도시되고 있다. In addition to this, in the present invention, an embodiment in which the deterioration of carbon nanotubes can be controlled while allowing easy stirring by selectively performing heat exchange according to the temperature of the outside air is shown in FIGS. 4A and 4B .
본 실시예에서는 상기 외용기(3) 내부에 상기 내용기(2)는 열전도성재질의 열전달바(71)와 그 외주연에 열차단피복(72)을 포함하는 복수의 지지대(7)에 의해 지지되어 외부온도에 따라 외용기(3)와 내용기(2) 사이에 냉각수(5)의 충진을 선택적으로 하여 탄소나노튜브 분산액(6)이 제조되는 것을 특징으로 한다. In this embodiment, the inner container (2) inside the outer container (3) is a heat transfer bar (71) of a thermally conductive material and a plurality of supports (7) including a thermal barrier coating (72) on its outer periphery. It is characterized in that the
즉 본 실시예에서는 외용기(3) 내부에 내용기(2)가 복수의 지지대(7)에 의해 상호 이격을 형성하면서 구성되되, 상기 지지대(7)는 열전도성재질의 열전달바(71)와 그 외주연에 열차단피복(72)을 포함하는 것을 특징으로 한다. That is, in this embodiment, the inner container (2) inside the outer container (3) is configured while forming mutually spaced apart by a plurality of supports (7), the support (7) is a heat transfer bar (71) of a thermally conductive material and It is characterized in that it includes a thermal barrier coating (72) on its outer periphery.
열전달바(71)는 내용기(2)의 열(H1)을 외부로 방열시키도록 하는 구성으로 그 재질은 당연히 열전도성이 있는 재질로 구성되어야 한다. 상기 열전단바(71)를 감싸는 열차단피복(72)은 열전달바(71)와 외부간 열전달을 차단토록 하는 것으로, 도 4a에서는 열전달바(71)와 외용기(3)와 내용기(2) 사이의 공기간 열전달을 차단토록 하여 내용기(2)에서 이하에서 설명할 초음파분산에 의해 발생되는 열(H1)이 외용기(3) 외부로 방열이 되도록 하는 것이며, 도 4b에서는 열전달바(71)와 냉각수(5) 간의 열전달이 차단되도록 하여 냉각수(5)와 탄소나노튜브 분산액(6) 간에만 열전달이 이루어지도록 하기 위한 것이다. 여기서 열차단피복(72)의 경우도 다양한 공지의 재질이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다. The
본 실시예의 작동상태를 설명하면 도 4a는 외부온도가 낮은 경우 특히 동절기 등에 외부의 낮은 온도가 탄소나노튜브 분산액(6)으로 전달되는 경우 분산자체가 잘 이루어지지 않아 탄소나노튜브가 응집된 형태의 분산액(6)이 제조될 수 있는 문제가 있는 바, 이 경우 외용기(3)와 내용기(2) 사이는 외기가 내용기(2)로 전달되는 것을 차단토록 하는 열차단층의 기능이 발현되도록 하여 내용기(2) 내부의 탄소나노튜브 분산액(6)에 분산저하를 유발할 정도의 저온이 되는 것을 방지토록 하는 것이며, 초음파에 의한 분산과정에서 발생되는 열(H1)의 경우는 열전달바(71)를 이용하여 외부로 방열시켜 분산과정에서 탄소나노튜브가 열화되는 것을 제어토록 하는 것이다. When explaining the operating state of this embodiment, Fig. 4a shows that when the external temperature is low, especially in winter, when a low external temperature is transmitted to the
즉 도 4a는 동절기 등에 내용기(2) 내부에 탄소나노튜브 분산액(6)이 분산이 어려울 정도로 저온이 되는 것을 방지토록 하면서 초음파에 의한 분산과정에서 발생되는 열(H1)은 외부로 방열시켜 탄소나노튜브의 열화를 제어토록 하는 것이다. That is, FIG. 4a shows that the
또한 도 4b는 하절기 등의 경우 내용기(2) 내부의 탄소나노튜브 분산액(6)에 외기가 전달되는 것만으로도 탄소나노튜브의 열화를 초래할 수 있는 경우 외용기(3)와 내용기(2) 사이에 냉각수(5)를 충진토록 하여 냉각수(5)와 탄소나노튜브 분산액(6) 간에 열(H2) 교환이 이루어지도록 함과 동시에 초음파에 의한 분산과정에서 발생되는 열(H1)의 경우도 열전달바(71)를 이용하여 외부로 방열시키도록 하여 외기 및 초음파에 의한 분산에 의해 탄소나노튜브가 열화되는 것을 제어토록 하는 것이다. In addition, Figure 4b shows the case of the
상기에서 언급한 바와 같이 탄소나노튜브 분산액을 제조하고, 아스팔트 바인더, 폐음극재, 탄소나노튜브 분산액, 골재를 혼합한 조성물을 교반시키는 단계(S10)를 갖는다. 아스팔트 바인더, 폐음극재, 탄소나노튜브 분산액, 골재를 교반시켜 특히 입자가 작은 폐음극재가 아스팔트 바인더와 골재 간에 충분한 분산이 이루어진 상태가 되도록 하는 것이다. As mentioned above, a carbon nanotube dispersion is prepared, and a composition in which an asphalt binder, a waste anode material, a carbon nanotube dispersion, and aggregate are mixed is stirred (S10). The asphalt binder, the waste anode material, the carbon nanotube dispersion, and the aggregate are stirred so that the waste anode material, particularly with small particles, is sufficiently dispersed between the asphalt binder and the aggregate.
마지막으로 상기 조성물을 타설 및 양생하는 단계(S20)를 갖는다. 본 단계(S20)에서는 용도에 따라 상기 조성물을 타설 및 양생토록 하는데, 용도에 따라 전극이 거푸집에 기 설치된 상태에서 상기 조성물을 타설 및 양생토록 하여 전극이 매립된 형태의 구조물이 제조 또는 시공이 될 수 있도록 하는 것이다. Finally, there is a step (S20) of pouring and curing the composition. In this step (S20), the composition is poured and cured according to the use. Depending on the use, the composition is poured and cured in a state in which the electrode is already installed in the form, so that the structure in which the electrode is embedded is manufactured or constructed. to make it possible
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다. Those skilled in the art from the above description will be able to see that various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the content described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
1 : 교반용기 2 : 내용기
3 : 외용기 4 : 초음파발생구
5 : 냉각수 6 : 탄소나노튜브 분산액1: stirring container 2: inner container
3: External container 4: Ultrasonic generator
5: cooling water 6: carbon nanotube dispersion
Claims (8)
An exothermic asphalt mixture containing an asphalt binder, a waste anode material, and a waste cathode material including aggregate.
탄소섬유가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 혼합물.
The method of claim 1,
Exothermic asphalt mixture containing a waste anode material, characterized in that it further contains carbon fibers.
탄소나노튜브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 혼합물.
The method of claim 1,
Exothermic asphalt mixture incorporating a waste cathode material, characterized in that it further contains carbon nanotubes.
상기 조성물을 타설 및 양생하는 단계(S20);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 포장구조의 시공방법.
agitating the composition in which the asphalt binder, the waste anode material, and the aggregate are mixed (S10);
pouring and curing the composition (S20);
A method of constructing an exothermic asphalt pavement structure incorporating a waste anode material, characterized in that it comprises a.
상기 S10단계에는 탄소나노튜브 분산액을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 포장구조의 시공방법.
5. The method of claim 4,
The construction method of the exothermic asphalt pavement structure incorporating the waste cathode material, characterized in that the carbon nanotube dispersion is further mixed in the step S10.
상기 S10단계에서, 탄소나노튜브 분산액은 교반용기에 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제를 혼합하고 초음파발생구를 가동하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 포장구조의 시공방법.
6. The method of claim 5,
In the step S10, the carbon nanotube dispersion is mixed with liquid carbon nanotubes, water, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent in a stirring container, and an ultrasonic generator is operated to prepare a carbon nanotube dispersion. A construction method of a heat-generating asphalt pavement structure.
상기 교반용기는 내용기와 외용기로 구성되며, 상기 외용기에는 냉각수가 충진되며, 상기 외용기의 내부에 구성되는 내용기에는 액상 탄소나노튜브, 물, 폴리카르본산계 감수제가 투입되고 초음파발생구에 의해 초음파가 발생되도록 하여 온도상승이 제어되도록 하면서 탄소나노튜브 분산액이 제조되는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 포장구조의 시공방법.
7. The method of claim 6,
The stirring container is composed of an inner container and an outer container, the outer container is filled with cooling water, liquid carbon nanotubes, water, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent are put into the inner container configured inside the outer container, and an ultrasonic wave generating port A method of constructing an exothermic asphalt pavement structure incorporating a waste cathode material, characterized in that the carbon nanotube dispersion is prepared while controlling the temperature rise by generating ultrasonic waves.
상기 외용기 내부에 상기 내용기는 복수의 열전도성재질의 열전달바와 그 외주연에 열차단피복을 포함하는 지지대에 의해 지지되어 외부온도에 따라 외용기와 내용기 사이에 냉각수의 충진을 선택적으로 하여 탄소나노튜브 분산액이 제조되는 것을 특징으로 하는 폐음극재를 혼입한 발열 아스팔트 포장구조의 시공방법. 8. The method of claim 7,
The inner container inside the outer container is supported by a support including a heat transfer bar made of a plurality of thermally conductive materials and a thermal barrier coating on its outer periphery. A method of constructing an exothermic asphalt pavement structure incorporating a waste anode material, characterized in that a nanotube dispersion is prepared.
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