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KR102011920B1 - 숙성된 고무 분말을 포함하여 우수한 방수성을 갖는 고밀도 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법 - Google Patents

숙성된 고무 분말을 포함하여 우수한 방수성을 갖는 고밀도 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법 Download PDF

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KR102011920B1
KR102011920B1 KR1020190059524A KR20190059524A KR102011920B1 KR 102011920 B1 KR102011920 B1 KR 102011920B1 KR 1020190059524 A KR1020190059524 A KR 1020190059524A KR 20190059524 A KR20190059524 A KR 20190059524A KR 102011920 B1 KR102011920 B1 KR 102011920B1
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Abstract

본 발명은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여; 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS) 5 내지 20 중량부; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 10 내지 60 중량부; 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 0.1 내지 20 중량부; 표면이 활성화된 폐고무 분말 및 가소제를 1: 1 중량비율로 혼합한 후, 150 내지 175 ℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 숙성시킨 숙성 고무 분말 10 내지 40 중량부; 석유수지 5 내지 30 중량부; LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제 및 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌 아크릴 공중합체, 에틸 비닐 아세테이트, 염화폴리비닐, 에틸렌 프로필렌, 폴리올레핀, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 개질제의 혼합 개질재 5 내지 30 중량부; 소석회 2 내지 20 중량부; 폴리머캡탄 1 내지 10 중량부; 평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜 3 내지 15 중량부; 메틸렌비스클로로아닐린 0.1 내지 5 중량부; 골재 50 내지 2000 중량부; 채움재 0.01 내지 5 중량부; 산화방지제 1 내지 10 중량부 및 박리방지제 1 내지 10 중량부를 포함하여, PG 등급성능이 고등급(PG 88-34, PG 94-34, PG 100-34)이고, 우수한 방수성을 갖는 고밀도 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

Description

숙성된 고무 분말을 포함하여 우수한 방수성을 갖는 고밀도 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법{High density and high grade asphalt concrete composition for excellent water proof with rubber powder and constructing methods using the same}
본 발명은 숙성 고무 분말을 포함하여, 내부에 철근을 포함하는 콘크리트 구조물, 도로, 및/또는 교면포장 등을 포장하는 것에 적용 가능한, 우수한 방수성을 갖는 고밀도 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
교량의 교면포장방법으로 아스팔트 콘크리트를 이용한 교면포장 시공방법이 주로 시행되어 왔는데, 이는 모두 투수성 포장이므로 교량 바닥판 철근 콘크리트를 보호하기 위하여 교면포장에 앞서 방수층을 설치하게 되어 시공상 번거로운 점이 있고, 수년 간격으로 절삭하여 재포장하는 것이 필요하여 추가적인 비용이 발생되는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 아스팔트 콘크리트 교면포장의 경우에는 아스팔트의 절삭이후 재포장 시 방수층이 파손되어 교면의 방수기능이 상실하게 되고, 교량 바닥판 철근콘크리트에 염화물이온이 침투되어 철근의 부식이 촉진되며, 그 결과 철근콘크리트에 균열이 발생하여 교량 바닥판 콘크리트의 내구성이 조기에 저하되는 문제점이 대두되어 왔다.
또한, 아스팔트 콘크리트는 가요성 포장 재료로서 소성변형, 노화, 박리 등에 의한 소요의 주행성을 확보하기 위해서 평균적으로 약 5년에 1회씩 재포장을 해야 하기 때문에 이로 인한 교량 유지관리비가 과다 투입되고 교통장애를 발생시키는 원인을 제공하게 된다.
더욱이, 상기 종래의 아스팔트 콘크리트는 교량상판의 노후화 징후 파악이 곤란하고, 방수층의 시공이 불량하거나 파손될 경우, 상판에 염화물이 침투하여 철근이 부식되거나 우수의 침투에 의한 교량 바닥판 콘크리트의 건/습의 반복과 동결/융해의 반복으로 콘크리트가 열화하는 현상이 발생하여 교량의 공용성을 단축시키는 문제점이 있었다.
더욱이, 현재까지 콘크리트 구조물, 도로, 및/또는 교면포장의 방법으로 2 내지 3등급(PG64-22, PG76-22)의 일반 개질아스팔트, 콘크리트 조성물 또는 보수용 모르타르를 덧씌우는 통상적인 방법이 적용되었다. 그러나 상기 2 내지 3등급의 콘크리트 등은 그 수명이 짧고, 부착력과 유연성이 부족하여 재료분리 및 포트홀이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.
이에, 상기 유지보수에 따른 비용을 최소화하기 위해 포장한 도로의 방수성을 확보하면서, 소성변형을 최소화하고, 장시간 동안 노화되지 않으면서, 쉽게 박리되지 않도록 하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 개발하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로서, PG 등급성능이 고등급(PG 88-34, PG 94-34, PG 100-34)인 공용성 등급이고, 특히, 방수성을 개선하여, 내구성이 좋고, 소성변형, 노화 및/또는 박리가 쉽게 발생하지 않으면서도, 침투수를 차단하고 방수가 가능하며, 포트홀을 방지하고, 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여; 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS) 5 내지 20 중량부; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 10 내지 60 중량부; 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 0.1 내지 20 중량부; 표면이 활성화된 폐고무 분말 및 가소제를 1: 1 중량비율로 혼합한 후, 150 내지 175 ℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 숙성시킨 숙성 고무 분말 10 내지 40 중량부; 석유수지 5 내지 30 중량부; LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제 및 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌 아크릴 공중합체, 에틸 비닐 아세테이트, 염화폴리비닐, 에틸렌 프로필렌, 폴리올레핀, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 개질제의 혼합 개질재 5 내지 30 중량부; 소석회 2 내지 20 중량부; 폴리머캡탄 1 내지 10 중량부; 평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜 3 내지 15 중량부; 메틸렌비스클로로아닐린 0.1 내지 5 중량부; 골재 50 내지 2000 중량부; 채움재 0.01 내지 5 중량부; 산화방지제 1 내지 10 중량부 및 박리방지제 1 내지 10 중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 상기 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여; 글루코노락톤 1 내지 5 중량부; 글루탐산(glutamic acid) 또는 글리신(glycine) 0.5 내지 3 중량부; N-메틸에탄설폰아마이드 0.5 내지 3 중량부; 및 폴리아미드 왁스 0.01 내지 1 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 골재는 평균입경이 10 내지 20 mm인 골재와; 물, 탄화수소계 아크릴 수지, 폴리아크릴산 나트륨 및 소석회를 1: 2: 2: 0.1의 중량비율로 혼합한 코팅액으로 표면이 코팅처리된 것이고, 상기 혼합 개질재는 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제, 폴리우레탄(PU) 및 염화폴리비닐을 각각 100: 1 내지 10: 1 내지 20 중량 비율로 혼합한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 시공하고자 하는 대상면을 세척 및 전처리하는 단계; 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 170 내지 200 ℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 혼합 및 분산시키는 단계; 및 상기 세척 및 전처리가 완료된 시공하고자 하는 대상면에, 상기 혼합 및 분산된 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 포장하여, 아스팔트 콘크리트층을 형성하는 단계를 포함하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 숙성 고무 분말을 포함하여 우수한 방수성을 갖고, PG 등급성능이 고등급(PG 88-34, PG 94-34, PG 100-34)인 공용성 등급인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 시공방법을 통하여, 시공된 아스팔트 콘크리트층은 내구성이 좋고, 소성변형, 노화 및/또는 박리가 쉽게 발생하지 않으면서도, 침투수를 차단하고 방수가 가능하며, 포트홀을 방지하고, 소음을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 특히, 내부에 철근을 포함하는 콘크리트 구조물, 도로, 및/또는 교면포장 등을 포장하는 것에 적용 가능한 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여; 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS) 5 내지 20 중량부; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 10 내지 60 중량부; 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 0.1 내지 20 중량부; 표면이 활성화된 폐고무 분말 및 가소제를 1: 1 중량비율로 혼합한 후, 150 내지 175 ℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 숙성시킨 숙성 고무 분말 10 내지 40 중량부; 석유수지 5 내지 30 중량부; LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제 및 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌 아크릴 공중합체, 에틸 비닐 아세테이트, 염화폴리비닐, 에틸렌 프로필렌, 폴리올레핀, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 개질제의 혼합 개질재 5 내지 30 중량부; 소석회 2 내지 20 중량부; 폴리머캡탄 1 내지 10 중량부; 평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜 3 내지 15 중량부; 메틸렌비스클로로아닐린 0.1 내지 5 중량부; 골재 50 내지 2000 중량부; 채움재 0.01 내지 5 중량부; 산화방지제 1 내지 10 중량부 및 박리방지제 1 내지 10 중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다.
특히, 본 발명의 일 구현예에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS) 및 숙성 고무 분말을 함께 포함하여 매우 우수한 방수성을 갖고, PG 등급성능이 고등급(PG 88-34, PG 94-34, PG 100-34)인 공용성 등급인 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.
상기 아스팔트 바인더는 외부의 충격이나 압력이 아스팔트 내부에 흡수되거나, 완화될 수 있고, 온도 변화에 크게 좌우되지 않고 탄성 및 유연성을 유지할 수 있으며, 저장안정성 및 방수 효과를 우수하게 할 수 있는 것으로, PG 등급성능이 PG 64-22, PG 76-22 또는 PG 82-22인 아스팔트 바인더를 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 아스팔트 바인더는 아스팔트를 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 개질하여, PG 등급성능이 PG 64-22, PG 76-22 또는 PG 82-22인 개질 아스팔트 바인더인 것을 사용할 수 있다.
이 때, 상기 아스팔트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 아스팔트라면 특별히 한정되지 않지만, 예를들면, 석유계 아스팔트 또는 아스팔트 혼합물을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 아스팔트 혼합물은 천연 아스팔트의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 상기 아스팔트 혼합물, 특정적으로 천연 아스팔트 혼합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 천연 아스팔트 혼합물이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 스트레이트 아스팔트, 트리니다드레이크(Trinidad lake) 아스팔트, 트리니다드에퓨레(Trinidad epure) 아스팔트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트와 천연 아스팔트, 예를 들면, 트리니다드레이크 아스팔트 및/또는 트리니다드에퓨레 아스팔트 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트 70 내지 80중량% 및 트리니다드레이크 아스팔트 또는 트리니다드에퓨레 아스팔트로 이루어진 천연 아스팔트 20 내지 30중량%를 혼합한 것을 사용하는 것을 좋다. 여기서, 상기 스트레이트 아스팔트(straight asphalt)는 석유 아스팔트로 원료를 건류 또는 증류한 잔류물을 정제한 통상의 아스팔트로, 특히 침입도가 20 내지 40인 것이 도로에 시공시 용이성에 있어 더욱 좋다. 상기 스트레이트 아스팔트는 유동성, 연화점 및 작업시간을 고려하여, 아스팔트 혼합물에 70 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 천연 아스팔트는 본 발명의 아스팔트 콘크리트 조성물의 유동성 개선과 더불어 변형저항, 미끄럼저항 및 마찰저항 등을 증가시키는 작용을 한다. 상기 천연 아스팔트는 트리니다드레이크(trinidad lake) 아스팔트 및/또는 트리니다드에퓨레(Trinidad epure)아스팔트 등을 사용할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 160 내지 180 ℃로 용융되고, 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트 70 내지 80중량% 및 트리니다드레이크 아스팔트 또는 트리니다드에퓨레 아스팔트로 이루어진 천연 아스팔트 20 내지 30중량%를 혼합한 아스팔트 100 중량부에, 에틸렌글리콜 희석제 1 내지 20 중량부, 및 2,6-디메틸페놀 1 내지 20 중량부를 혼합한 후, 순차적으로 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 50 내지 150 중량부로 혼합한 개질 아스팔트 바인더를 사용할 수 있다. 이로써, PG 등급성능이 PG 64-22, PG 76-22 또는 PG 82-22이고, 탄성 및 신율 등을 향상시킬 수 있으며, 이에 의해 외부 충격에 의한 균열이나 파손 발생을 억제하고, 고온 변형에 대한 저항성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 이 때, 상기 2,6-디메틸페놀은 주로 구리 또는 염화구리를 주촉매로 하고 피리딘 또는 테트라메틸에틸렌디아민을 부촉매로 하여 산소분자에 의해 산화반응하여 내부중합하면서 공업용 플라스틱 고분자 폴리페닐렌옥사이드(PPO)를 형성한다. 이러한 2,6-디메틸페놀은 아스팔트와 같은 밀도(1.01g/㎤)를 지녀 아스팔트와 잘 섞이는 특성이 있다. 이로써 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS)는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체의 아스팔트 바인더와의 혼화성을 개선하여, 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 부착안정성 및 방수성을 더욱 향상시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 숙성 고무 분말과 함께, 상기한 효과 뿐만 아니라, 균열 저항성을 매우 개선할 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS)는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 균열 발생을 억제하고, 방수성능을 제공하는 동시에 강도를 향상시킬 수 있다. 상기한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 10 내지 60 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 균열 발생을 억제하고, 포트홀을 방지할 뿐 아니라, 점결력을 제공하는 동시에 강도를 향상시킬 수 있다. 상기한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 20 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
상기 숙성 고무 분말은 표면이 활성화된 폐고무 분말 및 가소제를 1: 1 중량비율로 혼합한 후, 150 내지 175 ℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 숙성시킨 숙성 고무 분말을 사용함으로써, 혼화성 및 분산성이 획기적으로 개선되는 바, 아스팔트 바인더와의 결합력을 강화시키고, 균열 저항성을 현저하게 높임으로써, 교통 하중에 의한 피로 균열 파손 발생을 방지하고, 도로의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다. 이러한 상기 숙성 고무 분말은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 10 내지 40 중량부의 함량으로 혼합되어 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 것이다.
보다 구체적으로, 상기 폐고무 분말은 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 결속력, 강도 및 내구성을 더욱 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 폐고무 분말이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를들면, 폐타이어고무, 폐불소고무, 폐EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머)고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 폐고무 분말의 표면 활성화는 폐고무 분말을 분쇄하여, 0.001 내지 400 μm 범위 입경으로 미세분말화 하는 단계; 및 상기 미세분말화된 폐고무 분말을 150 내지 300 ℃의 온도에서 탈황 처리하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 상기 폐고무 분말은 폐고무 분말의 전체 중량에 대하여, 황(S)이 0.1 내지 1 중량%로 포함되도록 표면을 활성화함으로써, 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 혼화성과 분산성을 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 가소제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예를들면, 식물성 오일, 동물성 오일, 중유, 윤활유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 오일인 것을 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 디옥틸프탈레이트, 및 디부틸프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디이소노닐 이소프탈레이트, 사이트릭애시드에스테르, 텍사놀/에스테알콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 디이소노닐 이소프탈레이트(DINIP) 및 사이트릭애시드에스테르를 5: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 숙성 고무 분말은 표면이 활성화된 폐고무 분말; 및 디이소노닐 이소프탈레이트(DINIP) 및 사이트릭애시드에스테르를 포함하는 가소제를 1: 1 중량비율로 혼합한 후, 150 내지 175 ℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 숙성시킨 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 석유수지는 석유의 정제과정이나 석유화학공업의 부산물로서 생기는 유분으로 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 여러 가지 방법으로 중합시킨 수지이다.
이러한 본 발명에 따른 석유수지는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 점도를 감소시켜 생산성 및 작업성을 높일 뿐만 아니라, 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물이 온도변화에 관계없이 강력한 점착성능을 발휘하고, 내열성을 상승시켜 흘러내림을 방지하고, 균열방지 등의 내후성을 향상시킬 수 있게 하는 효과가 있다.
상기한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 석유수지는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 5 내지 30 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
상기한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 석유수지라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 방향족계 석유수지, 지방족계 석유수지 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, C5계 석유수지, C9계 석유수지, C5-C9 공중합체 석유수지, 말레인화 석유수지, 에스테르화 석유수지 및 이들의 혼합 석유수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 C5계 석유수지 및 C9계 석유수지를 1: 4의 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제 및 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌 아크릴 공중합체, 에틸 비닐 아세테이트, 염화폴리비닐, 에틸렌 프로필렌, 폴리올레핀, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 개질제의 혼합 개질재는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물에 강성 및 방수성을 부여할 뿐만 아니라, 특히, 고온 및 저온에서의 공용 성능 증진 효과를 부여할 수 있다. 상기한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 혼합 개질재는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 5 내지 30 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
또힌, 상기 혼합 개질재는 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제, 폴리우레탄(PU) 및 염화폴리비닐을 각각 100: 1 내지 10: 1 내지 20 중량 비율로 혼합한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 소석회는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 채움제 역할을 수행하는 것과 함께 노화 저항성을 향상시켜, 시간이 지남에 따른 균열저항성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 소석회는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 2 내지 20 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
이러한 본 발명에 따른 소석회는 평균 입경이 500 내지 1000nm인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리머캡탄은 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 점착력 및 방수성을 더욱 개선하는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 폴리머캡탄은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜은 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 분산성을 개선하여 보다 균질한 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 얻게하는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 3 내지 15 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 메틸렌비스클로로아닐린은 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 점착력 및 방수성을 더욱 개선하는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 메틸렌비스클로로아닐린은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 골재는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 다른 성분들에 의하여 뭉쳐져서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료이며, 화학적으로 안정하다. 이러한 골재는 모래, 자갈, 현무암, 오석, 바잘트, 기타 이와 비슷한 재료를 지칭한다.
골재는 크기에 따라 0.074mm 이상 4.76mm 미만의 것은 잔골재라 하고, 4.76mm 이상의 것은 굵은 골재라 한다. 바람직한 골재의 사용량은 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 50 내지 2000 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋고, 상기 골재에 포함되는 잔골재 및 굵은 골재의 혼합량은 특별히 제한되지 않으므로 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 골재는 평균입경이 10 내지 20 mm인 골재와; 물, 탄화수소계 아크릴 수지, 폴리아크릴산 나트륨 및 소석회를 1: 1 내지 3: 1 내지 3: 0.05 내지 0.5의 중량비율로 혼합한 코팅액으로 표면이 코팅처리된 것을 사용하여, 본 발명에 따른 골재는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 다른 성분들과의 혼화성을 매우 개선하여, 다른 성분들과의 점착력 및 방수성을 더욱 개선하는 효과가 있다. 보다 바람직하기로는 평균입경이 10 내지 20 mm인 골재 100 중량부와; 물, 탄화수소계 아크릴 수지, 폴리아크릴산 나트륨 및 소석회를 1: 2: 2: 0.1의 중량비율로 혼합한 코팅액 50 내지 200 중량부로 표면이 코팅처리된 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 채움재는 상기 골재들 간의 공극을 채워줌으로써 방수성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 채움재는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다. 이러한 채움재는 석분, 고로 슬래그 분말, 셀루로즈섬유, 유리섬유, 카본블랙, 플라이애쉬, 점토분말, 경탄분말, 시멘트, 제강분말 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 채움재는 유리섬유 및 카본블랙을 1: 1 중량비율 혼합한 것을 사용함으로써, 상기 본 발명에 따른 소석회와 함께, 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 안정도, 내마모성 및 내유동성을 향상시키는 동시에 아스팔트 콘크리트 조성물 상호간의 결합력을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 채움재는 평균 입경이 500 내지 1000nm인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 산화방지제는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 산화를 방지하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 산화방지제는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다. 이러한 산화방지제는 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린(6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline)을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 박리방지제는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물이 포장 대상면으로부터 쉽게 박리되는 것을 방지하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 고려하여, 본 발명에 따른 박리방지제는 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부의 함량으로 혼합되는 것이 좋다. 이러한 박리방지제는 티아진(thiazine)계, 푸란(Purine)계, 폴리페닐퀴녹사졸린(PPQ)계, 폴리벤즈옥사졸(PBO)계, 폴리벤즈티아졸(PBT)계, 폴리인산계, 비스말레이디드(BMI)계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 티아진(thiazine)계 박리방지제 및 폴리벤즈옥사졸(PBO)계 박리방지제를 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 점도 조절에 따른 작업성 개선과, 보다 현저한 소성변형 저항성, 균열 저항성, 노화 및/또는 박리 방지 특성을 개선하기 위하여, 상기 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여. 글루코노락톤 1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 점도 조절에 따른 작업성 개선과, 보다 현저한 방수 특성을 개선하기 위하여, 상기 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 글루탐산(glutamic acid) 또는 글리신(glycine) 0.5 내지 3 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 점도 조절에 따른 작업성 개선과, 보다 현저한 접착 특성을 개선하기 위하여, 상기 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여. N-메틸에탄설폰아마이드 0.5 내지 3 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 점도 조절에 따른 작업성 개선과, 보다 현저한 접착 특성을 개선하기 위하여, 상기 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여, 폴리아미드 왁스 0.01 내지 1 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 상기 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여; 글루코노락톤 1 내지 5 중량부; 글루탐산(glutamic acid) 또는 글리신(glycine) 0.5 내지 3 중량부; N-메틸에탄설폰아마이드 0.5 내지 3 중량부; 및 폴리아미드 왁스 0.01 내지 1 중량부를 더 포함하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 시공하고자 하는 대상면을 세척 및 전처리하는 단계; 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 170 내지 200 ℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 혼합 및 분산시키는 단계; 및 상기 세척 및 전처리가 완료된 시공하고자 하는 대상면에, 상기 혼합 및 분산된 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 포장하여, 아스팔트 콘크리트층을 형성하는 단계를 포함하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 숙성 고무 분말을 포함하여 우수한 방수성 및 부착성을 갖고, 고온 및 저온 공용 성능이 현저하게 향상되어, PG 등급성능이 고등급(PG 88-34, PG 94-34, PG 100-34)인 공용성 등급인 효과가 있다. 나아가, 폐기물로 버려지는 폐고무 분말을 특정 처리에 의해 숙성시켜 이용함으로써, 제조비용을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 폐기물을 재활용함으로써 환경오염을 감소시키고 친환경성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 시공방법은 용이한 점도 조절에 의해 생산성 및 작업성이 개선되는 효과가 있고, 이러한 본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 시공방법을 통하여, 시공된 아스팔트 콘크리트층은 내구성이 좋고, 소성변형, 노화 및/또는 박리가 쉽게 발생하지 않으면서도, 침투수를 차단하고 방수가 가능하며, 포트홀을 방지하여, 도로의 균열이나 파손 발생을 방지하고, 도로의 수명 연장에 기여할 수 있는 효과가 있다. 또한, 소음을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 본 발명의 일 구현에에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 특히, 내부에 철근을 포함하는 콘크리트 구조물, 도로, 및/또는 교면포장 등을 포장하는 것에 적용 가능한 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
[실시예 1]
약 160 ℃로 용융되고, 침입도 30의 스트레이트 아스팔트 70g 및 트리니다드레이크 아스팔트 30g을 혼합한 아스팔트 100g에, 에틸렌글리콜 희석제 20g 및 2,6-디메틸페놀 5g을 혼합한 후, 순차적으로 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 50g, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 50g 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 50g을 혼합함으로써, 개질 아스팔트 바인더를 준비하였다.
한편, 폐타이어 분말을 분쇄하여, 평균입경이 약 136 μm 범위 입경으로 미세분말화한 후, 상기 미세분말화된 폐타이어 분말을 약 250 ℃의 온도에서 탈황 처리하여, 황(S)이 약 0.5 중량%로 포함되도록 표면을 활성화 처리하였다. 이 후, 상기 표면이 활성화된 폐타이어 분말 60g; 및 디이소노닐 이소프탈레이트(DINIP) 50g 및 사이트릭애시드에스테르 10g을 포함하는 가소제 60g을 혼합한 후, 약 175 ℃의 온도에서 70분 동안 숙성시킴으로써, 숙성 고무 분말을 준비하였다.
한편, 평균입경이 약 17 mm인 골재 1400g과; 물, 탄화수소계 아크릴 수지(크리스톤, 타스(주), 비중 0.98 ± 005), 폴리아크릴산 나트륨 및 소석회를 1: 2: 2: 0.1의 중량비율로 혼합한 코팅액 700g을 혼합교반하여 표면이 코팅처리된 골재를 준비하였다.
상기 준비된 개질 아스팔트 바인더 100g에 대하여, 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS) 7g, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 45g, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 5g, 상기 준비된 숙성 고무 분말 30g, C5계 석유수지 2g, C9계 석유수지를 8g, LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제 20g, 폴리우레탄(PU) 1g, 염화폴리비닐 4g, 평균 입경이 약 772nm인 소석회 4g, 폴리머캡탄 4g, 평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜 11g, 메틸렌비스클로로아닐린 2g, 상기 준비된 골재 1400g, 유리섬유 2g, 카본블랙 2g, 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 4g, 티아진(thiazine)계 박리방지제 2g 및 폴리벤즈옥사졸(PBO)계 박리방지제 2g을 혼합하여 우수한 방수성을 갖는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 글루코노락톤 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 글루탐산(glutamic acid) 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 글리신(glycine) 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, N-메틸에탄설폰아마이드 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리아미드 왁스 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실험예]
상기의 실시예들에서 제조된 우수한 방수성을 갖는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 이용하여 약 60mm 두께의 아스팔트 콘크리트 공시체를 제조하였다. 이후 방수성을 확인하기 위한 시험으로 공극률과 투수시험, 소성변형 저항성을 확인하기 위하여 변형강도와 동적안정도 시험, 균열저항성을 확인하기 위하여 간접인장강도, 수분에 의한 박리저항성을 확인하기 위하여 인장강도비 시험을 실시하였다. 그 결과는 표 1로 나타내었다.
공극률
(%)		 투수시험 변형강도
(MPa)		 동적안정도
(pass/mm)		 간접인장강도
(ITS)		 인장강도비
(TSR)
실시예 1 0.2 투수되지않음 5.12 3458 1.02 88
실시예 2 0.2 투수되지않음 5.01 3405 1.06 89
실시예 3 0.1 투수되지않음 5.34 3568 1.10 90
실시예 4 0.2 투수되지않음 5.25 3514 1.10 90
실시예 5 0.2 투수되지않음 5.25 3536 1.12 88
실시예 6 0.1 투수되지않음 5.05 3462 1.08 87
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 우수한 방수성을 갖는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물은 공극률이 0%에 가까워 투수가 되지 않아 매우 우수한 방수성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 변형강도 및 동적안정도가 높아 소성변형 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었고, 간접인장강도가 우수하여 균열저항성이 향상된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인장강도비가 87% 이상으로서 수분에 의한 박리저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 아스팔트 바인더 100 중량부에 대하여;
    스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체(SEBS) 5 내지 20 중량부;
    스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 10 내지 60 중량부;
    스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 0.1 내지 20 중량부;
    표면이 활성화된 폐고무 분말 및 가소제를 1: 1 중량비율로 혼합한 후, 150 내지 175 ℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 숙성시킨 숙성 고무 분말 10 내지 40 중량부;
    석유수지 5 내지 30 중량부;
    LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제 및 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌 아크릴 공중합체, 에틸 비닐 아세테이트, 염화폴리비닐, 에틸렌 프로필렌, 폴리올레핀, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 개질제의 혼합 개질재 5 내지 30 중량부;
    소석회 2 내지 20 중량부;
    폴리머캡탄 1 내지 10 중량부;
    평균분자량이 3000인 폴리옥시프로필렌글리콜 3 내지 15 중량부;
    메틸렌비스클로로아닐린 0.1 내지 5 중량부;
    골재 50 내지 2000 중량부;
    채움재 0.01 내지 5 중량부;
    산화방지제 1 내지 10 중량부 및
    박리방지제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
    글루코노락톤 1 내지 5 중량부;
    글루탐산(glutamic acid) 또는 글리신(glycine) 0.5 내지 3 중량부;
    N-메틸에탄설폰아마이드 0.5 내지 3 중량부; 및
    폴리아미드 왁스 0.01 내지 1 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 골재는 평균입경이 10 내지 20 mm인 골재와; 물, 탄화수소계 아크릴 수지, 폴리아크릴산 나트륨 및 소석회를 1: 2: 2: 0.1의 중량비율로 혼합한 코팅액으로 표면이 코팅처리된 것이고,
    상기 혼합 개질재는 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 개질제, 폴리우레탄(PU) 및 염화폴리비닐을 각각 100: 1 내지 10: 1 내지 20 중량 비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물.
  4. 시공하고자 하는 대상면을 세척 및 전처리하는 단계;
    제 1항 또는 제 3항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 170 내지 200 ℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 혼합 및 분산시키는 단계; 및
    상기 세척 및 전처리가 완료된 시공하고자 하는 대상면에, 상기 혼합 및 분산된 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물을 포장하여, 아스팔트 콘크리트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물의 시공방법.
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