KR100948201B1

KR100948201B1 - 칼라스톤 포장체 및 그 포장방법

Info

Publication number: KR100948201B1
Application number: KR1020090107131A
Authority: KR
Inventors: 정홍기
Original assignee: (주)일우피피씨
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2029-11-06

Abstract

본 발명은 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 기저층으로 형성하고, 상기 기저층 상부로 입도 0.1~15㎜의 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합되어 제조되는 칼라스톤층이 적층되어 형성되는 칼라스톤 포장체 및 그 포장방법에 관한 것이다.

무색 아스팔트, 광개시제, 칼라스톤, 개질아스팔트

Description

칼라스톤 포장체 및 그 포장방법{PAVEMENT FOR COLOR STONE AND PAVING METHOD THEREOF}

본 발명은 칼라스톤 포장체 및 그 포장방법에 관한 것으로서, 폐아스팔트콘크리트 재생골재를 이용하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 기저층으로 형성하고 그 상부에 프라이머층과 칼라스톤이 포장되어 형성되는 칼라스톤 포장체 및 그 포장방법에 관한 것이다.

도로의 포장은 그 위를 지나가는 주체에 따라 포장재질이 틀려지는데 일반적으로 차량의 이동을 위한 도로에는 콘크리트 또는 아스팔트콘크리트가 포장되고 사람이 이동하는 도로에는 보도블럭이 주로 이용되며, 휴양지나 산길로에는 돌이나 자갈 등으로 포장되는 것이 일반적이다.

특히, 자전거도로, 주차장, 공원, 광장, 산책로 등에는 도로 위의 우수 등이 땅속으로 직접 스며들게 하고 땅 속의 수분은 표면으로 증발하게 하는 기능을 가진 특성이 있는 투수성 포장체가 널리 사용되고 있다.

상기의 투수성 포장체는 지역적 특성과 환경적 특성에 맞추어 다양한 색상과 문양으로 표면을 자유롭게 연출하기 위하여 콘크리트 제조시 안료를 첨가하여 색상을 구현하거나 색을 가지는 유색 골재를 콘크리트 위에 포장하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

하지만, 상기와 같이 안료를 첨가하여 색상을 연출하는 투수성 포장체는 안료가 콘크리트의 강도를 감소시켜 포장 후 내구성을 저하시키는 문제점이 있으며, 또한, 포장 후, 시간이 지나면서 안료가 빠져나가 색상이 탈색되고, 빠져나간 안료는 주변환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

또한, 유색 골재를 콘크리트 위에 포장하는 방법은 콘크리트 상부에 포장되는 것으로 콘크리트층은 시공 후 양생시간이 필요하고, 시공 중이나 양생기간 중에 비가 올 경우 양생기간이 더욱 길어져서 전제적인 시공기간이 길어지는 문제점이 있으며, 시공기간이 장기간으로 작업의 연속성이 떨어지고, 작업효율이 극히 낮아지는 문제점이 있었다.

또한, 유색 골재를 사용할 경우에는 접착성이 좋은 2액형 열경화성 접착제와 혼합하여 콘크리트에 포장되는 것이 일반적으로 2액형 열경화성 접착제는 주제와 경화제로 구성되어 사용시 주제에 경화제를 첨가하여 사용하는 것으로 한 번 경화되면 다시는 회복되지 않아 접착제가 경화되기 전에 유색 골재의 포장을 끝내야하므로 한번에 많은 양을 혼합하여 사용할 수 없어 장시간의 시공시간이 필요하여 작업의 연속성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기의 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제879049호에서는 열가소성 의 무색 아스팔트를 유색 골재와 혼합하여 사용하는 방법이 개발되었으나, 무색 아스팔트는 시공 후 표면이 끈적거림 현상에 의해 초기 오염을 발생시키고, 여름과 같이 더운 날에는 시공면의 온도가 상승하면 끈적거림 현상이 발생되어 표면의 오염을 가속하여 유색 골재를 원색상이 훼손되는 문제점이 있었다.

또한, 유색 골재의 표면층은 시간이 지날수록 기저층인 콘크리트층과의 접착력이 저하되어 콘크리트층에서 박리되는 현상으로 관리가 어렵고 보수비용이 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로서, 칼라스톤, 무색 아스팔트의 혼합물에 광개시제를 첨가하여 시공 초기의 표면을 빠르게 경화시켜 끈적거림 현상을 없애고 칼라스톤층의 초기강도를 향상시키고 내구성 증대시키고 및 균열을 방지하는 칼라스톤 포장체 및 그 포장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 기저층에 아스팔트콘크리트를 사용하여 양생과정이 필요치않아 작업시간을 단축하여 작업의 효율성을 높이고 개질 아스팔트를 사용하여 아스팔트의 구성물이 서로 물리적, 화학적으로 결합되어 저장안정성을 높이면서 개질 아스팔트의 물성이 더욱 향상시키는 칼라스톤 포장체 및 그 포장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 기저층으로 형성하고, 상기 기저층 상부로 입도 0.1~15㎜의 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합되어 제조되는 칼라스톤층이 적 층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 칼라스톤은 콩자갈, 종석, 규사등의 자연석이나 화강암, 대리암 계통의 폐석을 파쇄, 칼라 도장된 인조석 중 하나 또는 2이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 칼라스톤층의 두께는 1~5㎝이고, 상기 기저층의 두께는 3~15㎝인 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 광개시제는 벤조산 나트륨(Sodium benzoate) 또는 벤조페논(benzophenone)인 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 칼라스톤 포장체의 표면에 0.3~1.2㎜ 의 돌가루를 도포하는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 기저층에 유면접착제를 도포하고 칼라스톤층이 적층되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 기저층과 칼라스톤층 사이에 프라이머층이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 혼합골재를 굵은골재 45~85 중량%, 잔골재 10~45 중량%, 채움재 5~10 중량%로 사용하여 내유동성을 가지는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 상기 혼합골재를 굵은골재 70~90 중량%, 잔골재 7~27 중량%, 채움재 3~8 중량%로 사용하여 투수성을 가지는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체를 제공한다.

또한, 본 발명은 칼라스톤 포장체를 포장하는 포장방법에 있어서, 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 3~15㎝로 포장하여 기저층을 형성하는 제1공정과; 상기 기저층 상부에 입도 0.1~15㎜의 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합된 칼라스톤층을 1~5㎝로 포장하여 칼라스톤을 형성하는 제2공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체의 포장방법을 제공한다.

또한, 상기 제2공정 후, 열가소성 무색 아스팔트의 경화전 0.3~1.2㎜ 의 돌가루를 1㎡ 당 200~800g 도포하는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체의 포장방법을 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 불법적으로 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위 해 사용된다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 폐아스팔트콘크리트 재생골재를 이용하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 기저층 100으로 형성하고 그 상부에 칼라스톤층 300이 포장되어 형성되는 칼라스톤 포장체에 관한 것이다.

상기 기저층 100과 칼라스톤층 300사이에 프라이머층 200이 형성될 수 있다.

상기 기저층 100은 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트이다.

본 발명에 사용되는 폐아스팔트콘크리트 재생골재는 포장된 아스팔트콘크리트에 재포장하면서 기존의 포장된 아스팔트콘크리트를 제거하면서 수거되는 것이다.

현재 이러한 폐아스팔트콘크리트를 재생골재로 제조하는 방법으로는 폐아스팔트콘크리트를 파쇄하고 직접가열을 통해 폐아스팔트 성분를 제거하는 방법과, 간접가열을 통해 폐아스팔트 성분를 제거하지 않는 방법 등이 있다.

본 발명에 사용되는 폐아스팔트콘크리트 재생골재는 간접가열을 통해 노후아스팔트가 제거되지 않은 재생골재를 사용하는 것으로 일반골재와 혼합하여 사용한다.

상기 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재의 입도 구성율은 본 발명의 칼라스톤 포장체의 포장장소 및 포장용도에 따라 그 구성율이 달라질 수 있다.

상기 기저층을 내유동성을 지닌 재생 개질아스팔트콘크리트로 제조하기 위해서 상기 혼합골재를 굵은골재 45~85 중량%, 잔골재 10~45 중량%, 채움재 5~10 중량%의 구성율로 재생 개질아스팔트콘크리트를 제조하여 내유동성을 가지는 칼라스톤 포장체를 제조할 수 있다.

또한, 기저층을 투수성을 지닌 재생 개질아스팔트콘크리트로 제조하기 위해서는 상기 혼합골재를 굵은골재 70~90 중량%, 잔골재 7~27 중량%, 채움재 3~8 중량%의 구성율로 재생 개질아스팔트콘크리트를 제조하여 투수성을 가지는 칼라스톤 포장체를 제조할 수도 있다.

상기 혼합골재 100중랑부에 개질 아스팔트 4~12 중량부와 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 폐아스팔트콘크리트를 함유하는 재생아스팔트콘크리트를 제조한다.

상기 폐백토는 식물계 기름의 정제 또는 석유 정제 후 폐기되는 폐백토인 것으로 유분을 15~60 중량% 함유하는 폐백토를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 폐백토는 백토를 식물계 기름의 정제 또는 석유 정제 후 폐기되는 것으로 백토는 백선토, 백악이라고도 하며 백색의 점토로 도자기를 만드는데 쓰는 흙으로 주원료는 카올리나이트와 할로이사이트이며, 다공질 흡착체로 표면적이 넓고 흡착력이 커서 유채기름, 콩기름, 옥수수 기름, 사프플라워유, 면실유등의 식물계 기물의 정제에 이용하거나 또는 석유의 흡착정제하는데 많이 사용된다.

상기와 같이 식물계 기름의 정제 또는 석유 정제로 발생되는 폐백토는 10~60% 유분을 함유하게 된다.

따라서, 석유정제물인 아스팔트와 폐백토에 포함되는 유분은 친화성을 있으므로 폐백토의 유분은 폐아스팔트콘크리트의 폐아스팔트와 혼합되어 폐아스팔트에 침투하여 폐아스팔트(asphalt)의 물성을 최소의 상태로 복원하게 된다.

또한, 백토성분은 아스팔트(asphalt) 골재로서 사용되는 석분 등과 유사한 조성 및 입자 분포를 가지고 있어 아스팔트의 골재를 대체할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 폐백토는 유분을 15중량%이상 함유하는 폐백토를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 개질 아스팔트는 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 내구성과 접착성능이 개선된 개질 아스팔트이다.

상기 탈경화 고무분말는 고무를 분말상태로 분쇄하고 50~130℃로 가열하여 탈경화 고무분말을 제조하여 사용할 수 있으나 고무를 일정크기로 1차 분쇄한 후 가열하면서 고무분말에 압력을 주어 전단력에 의한 기계적 압력과 열에너지는 투입된 재료의 내부에너지(internal energy)로 축적되어 폭발 분쇄하는 방법을 통해 탈경화 고무분말을 제조하여 사용하는 것이 바람직하다.

가열과 동시에 가압하여 제조되는 탈경화 고무분발은 입도의 표면이 화학적으로 활성화되며, 입자 표면의 상태가 미세 다공성 공극구조를 형성하므로 표면적 이 극대화되어 화학적 반응성 및 미세공극에 의한 물리적 흡착(physisorption) 및 화학적 흡착(chemisorption)이 향상되어 아스팔트와 폴리인산과 쉽고 강력하게 결합되어 일반적인 고무분말 보다 아스팔트의 물성을 향상시키게 된다.

상기 탈경화 고무분말은 천연고무, 스티엔부타디엔고무(Styrene Butadiene Rubber:SBR), 폐타이어를 사용할 수 있으나 자원의 재활용과 에너지 절감을 위하여 폐타이어를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 폐타이어 분말은 탈경화 및 분쇄과정에서 0.03~3mm 크기의 것이 적당하며 0.03mm보다 적을 경우 생산비용이 증가하여 효율적이지 못하며 3mm보다 클 경우 입자로 존재하여 바인더 물성을 해칠 수 있기 때문이며 타이어 제조 시 첨가되는 카본블랙, 산화방지제 등이 아스팔트의 물성을 증가시키는 역할을 하기에 본 발명 개질 아스팔트의 성능을 증가시킨다.

일반적인 폐타이어 분말을 아스팔트에 첨가하여 사용할 경우 폐타이어 분말이 아스팔트에 물성을 개질하기 위해서는 장기간의 숙성과정이 필요하나 탈경화된 폐타이어 분말은 탈경화과정에서 폐타이어의 물리적 흡착(physisorption) 및 화학적 흡착(chemisorption)이 향상되어 개질 아스팔트의 제조시간을 단축시킬 수 있다.

상기 탈경화 고무분말의 사용량은 아스팔트 60~95 중량%에 1~35 중량%, 바람직하게는 3~29 중량%가 적당하며 3 중량% 미만일 경우 효과가 미미하여 29 중량% 이상일 경우는 오히려 고온, 저온 물성이 저감된다. 아스팔트에 탈경화 고무분말을 첨가하고 140~200℃에서 30~80분 혼합하면 아스팔트의 방향족성분이 탈경화 고무분 말로 침투되어(swelling) 물리적인 결합을 이루고 침투된 방향족성분과 폴리인산이 결합(coupling)되어 탈경화 고무분말와 아스팔트간에 결합을 더욱 높여준다.

본 발명에 사용되는 상기 아스팔트는 아스팔텐(asphaltene), 말텐(maltene), 수지(resin)로 구성되며 말텐상에 아스팔텐과 수지성분이 서로 뭉쳐있는 상태로 존재한다. 말텐은 비삼투성 재료인 방향족 구조의 성분과 삼투성 재료로 구분되며 방향족 재료는 총 아스팔트계 함량의 40~65%를 차지하고 짙은 갈색의 액체로 존재하고 삼투성 재료은 알킬 나프나와 알킬-방향족 구조의 성분으로 이루어져 있으며 점성과 흐름에 관여하고 아스팔텐은 질소, 황, 산소를 약간 포함하고 있는 방향족 재료이며 점도, 연화점에 관여하고 수지성분은 접착성 및 연성에 영향을 미친다.

본 발명에 사용되는 상기 폴리인산(Polyphosphoric Acid, PPA)은 오르토인산을 농축하거나 오산화인을 수화(水和)하여 생기는 축합산(縮合酸)으로 [H_n+2P_nO_3n+1] 또는 [H(HPO₃)_nOH]로 나타낸다.

상업적으로 입수가능한 폴리인산은 P₂O₅ 또는 H₃PO₄ 당량이 산의 중량과 관련하여 퍼센트로 표현되어 특정된다. 따라서 소위 수퍼인산 분류가 있으며, 이의 H₃PO₄ 당량은 100 보다 크다. 본 발명에서는 105~120%의 축합산을 사용할 수 있다.

상기 폴리인산을 아스팔트와 탈경화 고무분말에 첨가하면 폴리인산의 H⁺ 이온이 아스팔트와 탈경화 고무분말 내의 방향족 사슬과 연결되어 있는 질소(N), 산소(O), 황(S)등의 물질과 반응한 후, PPA^- 이온과 방향족사슬이 커플링되어 아스팔 텐과 탈경화 고무분말의 분산을 유도하고 이는 아스팔트의 연화점, 점도를 증가시키는 역할을 하게 된다.

따라서 폴리인산은 아스팔트의 물성을 증진시키기 위해 첨가되는 상기 탈경화 고무분말과 아스팔트간에 커플링제로 작용하여 결합력의 증진, 균일한 분산 등을 이루어 본 발명의 개질 아스팔트는 고점도를 나타내고 저장안정성을 증가시킨다.

상기 폴리인산(PPA)의 사용량은 아스팔트 60~95 중량%에 0.01 중량%이상, 바람직하게는 0.2~5 중량%가 적당하다. 0.2 중량% 미만일 경우에 사용 효과가 미미하고 5 중량% 이상일 경우는 과도한 점도상승을 나타내어 저온균열에 취약할 우려가 있다.

상기와 같이 아스팔트, 탈경화 고무분말, 폴리인산이 혼합되어 제조되는 개질 아스팔트는 각각의 구성성분이 서로 유기적으로 작용하여 기존의 개질 아스팔트 보다 뛰어난 물성을 갖게 된다.

상기와 같이 형성되는 본 발명에 따른 개질 아스팔트에 유기폴리머를 더 첨가하여 개질 아스팔트의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 유기폴리머는 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber:SBR), 열가소성수지계열에는 폴리아미드(Polyamide:PA), 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinylacetate :EVA), 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리프로필렌( Polypropylene:PP), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl Chloride:PVC), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate:PET), 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수 지, 페놀수지, 석유수지 등이 사용할 수 있을 것이다. 상기 유기폴리머는 한 종류를 사용할 수 있고 아스팔트가 사용되는 용도 또는 장소에 따라 2가지 이상의 유기폴리머를 혼합하여 사용할 수 있을 것이다.

상기와 같은 유기폴리머는 개질제로서 아스팔트와 혼합된 후, 개질아스팔트를 구성하고 아스팔트콘크리트의 제조과정에 첨가되어 내유동성, 온도감온성, 점성 등 기계적 강도 및 내구성을 증가시켜 아스팔트 콘크리트의 소성변성 저항성, 피로균열 저항성, 마모 저항성, 저온균열 저항성을 향상시킨다.

상기와 같이 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재가 혼합된 혼합골재, 개질 아스팔트, 폐백토로 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 기저층으로 형성하고 상기 기저층 상부로 상기 칼라스톤층을 포장하기 전에 칼라스톤과 재생 개질아스팔트콘크리트의 접합력을 높이는 유면접착제를 도포할 수 있다.

상기 유면접착제는 기름이 부착되어 있는 표면에 접착제를 도포할 경우 기름이 접착제 중에 흡수, 확산되어 높은 접착 강도를 나타내는 접착제로서 흡유성 접착제(Oil Absorbent Adhesive) 또는 유면 접착제(Oil Accommodating Adhesive)라고 한다. 금속, 특히 철판에 방청유나 프레스 가공유가 부착된 상태에서 접착할 수 있어 용제 탈지와 같이 시간과 비용이 소요되는 표면처리 과정을 생략할 수 있으며, 작업능률을 크게 향상시킬 수 있다. 최근에는 피착재로서 금속뿐만 아니라 콘크리트, 고무, 플라스틱 등에 있어서 각각의 표면에 오일이나 성형시의 이형제가 부착된 상태에서도 접착성을 나타내는 접착제가 개발되었고, 가열경화형 이외에 상온경 화형으로서 에폭시 수지계, 제2세대 아크릴(SGA)계, 시아노아크릴레이트계, 혐기성 아크릴레이트계, 폴리우레탄계, 비닐에스테르(불포화 폴리에스테르)계 등의 유면 접착제가 개발되고 있다.

본 발명의 기저층의 상부로 유면접착제가 도포될 경우 상기와 같은 유면접착제를 사용할 수 있으며, 상기 유면접착제는 재생 개질아스팔트콘크리트의 기저층 상부에 도포되어 아스팔트의 유분이 유면접착제에 흡수, 확산되어 상기 칼라스톤과의 접합력을 높여주어 본 발명의 칼라스톤 포장체의 내구성을 높여주게 된다.

상기 기저층 상부로 칼라스톤층이 적층되어 본 발명에 따른 칼라스톤 포장체가 제조된다.

상기 칼라스톤층은 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합되는 것으로 상기 칼라스톤은 콩자갈, 종석, 규사나 천연 광산에서 생산되는 화강암, 대리암 계통의 백색, 흑색, 적색, 녹색, 황색, 옥색 등 독특한 색상의 자연석으로 건축용 판석, 석재조형물 등을 만들고 남은 폐석을 파쇄, 선별한 골재를 사용할 수 있다.

또한, 상기 칼라스톤의 입도 크기는 0.1~15mm 이내의 것을 사용하는 것이 것으로 입도 크기를 조절하여 비투수, 투수성의 칼라스톤층으로 조성할 수 있다. 상기 칼라스톤의 입도 크기가 15mm를 초과하는 경우 배합 및 작업성이 저하될 수 있으므로 입도의 크기는 15mm이하의 칼라스톤을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 제작비의 절약 및 자연석으로 구현되지 못하는 색상을 위해 칼라 도장 된 인조석을 사용할 수도 있다.

상기 칼라스톤은 도로의 상측으로 1~5㎝ 두께로 포장되는 것이 바람직하며 1cm 미만의 경우 작업성이 저하되고 5cm이상인 경우 경제성이 떨어진다.

상기 열가소성 무색 아스팔트는 무색의 바인더로 칼라스톤의 본연의 색을 훼손하지 않는 접착제이다. 상기 열가소성 무색 아스팔트는 판매되는 무색 아스팔트는 어느 것이나 사용할 수 있을 것이다.

일반적으로 무색 아스팔트는 열가소성 수지류 50~65중량%, 공정유(process oil) 30~35중량%, 열가소성 엘라스토머 또는 고무류와 가소제등의 기타 첨가제가 5~15중량%로 구성되며, 각각의 구성물질에 대한 일반적인 물리적 특성과 그 역할은 다음과 같다.

상기 열가소성 수지류는 전체적인 무색 아스팔트의 고온 유동성을 조절, 점착성 및 강도 보강용으로 사용된다. 또한 골재와의 결합력의 척도인 터프니스 및 테너시티를 조절하는 역할을 한다. 그 종류는 석유수지, PS(Polystyene), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), APP(Atatic-polypropylene), APPco(Atatic-polypropylene copolymer), 무정형 올레핀 고분자, EVA(Ethylent-vinyl-acetate), 에틸렌에틸아크릴레이트 공중합체(Ethylene Ethyl Acrylate, EEA) 등이 있다.

상기 공정유(Process oil)는 무색 아스팔트의 특성에 가장 많은 비중을 차지하는 요소로서 연성 부여, 유동성 부여, 저온성능 개선과 다른 성분들의 균일화에 중요한 역할을 한다. 종류로는 아로마틱계, 파라핀계, 나프텐계 등으로 분류된다.

상기 열가소성 에라스토머(Thermo Plastic Elastomer)는 저온 탄성을 강화시 키고 고온 점도를 향상하여 아스팔트 혼합물의 고온 유동성을 향상시킨다. 종류에는 스틸렌 부타디엔 블록 공중합체(Styrene Butadiene Block Copolymer, SBS), 스티렌 이소프렌 블록 공중합체(Styrene Isoprene Block Copolymer, SIS) 등이 있다.

또한, 첨가제중 가소제는 바인더의 저온특성 개선과 각 수지류에 연성을 부여하고 안료의 바인더 내부 분산에 효과적인 작용을 한다. 종류는 디옥틸프탈레이트(Di-Octyl Phthalate, DOP), 디이소노닐프탈레이트(Di-Isononyl Phthalate, DINP), 디부틸프탈레이트(Di-Butyl Phthalate, DBP)등이 있다.

상기 무색 아스팔트는 제조사에 따라, 용도에 따라 그 조성이나 조성물에 차이는 있으나 열가소성의 무색 아스팔트는 본 발명의 무색 아스팔트로 사용할 수 있다.

일반적으로 물질에 태양빛을 쪼이면 그 물질의 물성은 감소하게 된다. 이는 태양빛에 의해 물질을 이루는 분자의 절단이 발생되어 일어나는 현상이다. 특히 무색 아스팔트는 90~95%가 여러 형태의 탄화수소들로 이루어져 있으므로 장시간 태양빛을 받게되면 무색 아스팔트의 물성이 점차 감소하게 된다.

따라서, 상기와 같이 칼라스톤과 무색 아스팔트로 혼합되는 칼라스톤층의 시공 초기 강도를 높이고, 고온소성변형과 저온취성균열을 방지하기 위해 광개시제를 더 포함할 수 있다.

상기 광개시제는 벤조산 나트륨(Sodium benzoate) 또는 벤조페논(benzophenone)을 사용할 수 있다.

상기 벤조산 나트륨(Sodium benzoate) 또는 벤조페논(benzophenone) 등의 광 개시제는 자외선에 의하여 벤조일 라디칼로 분해되고 분해된 벤조일 라디칼이 아스팔트분자에서 수소를 탈취함에 따라 아스팔트분자 라디칼이 형성되고 이 아스팔트분자 라디칼들이 서로 반응하는 가교반응을 유도하여 가교체를 형성하여 아스팔트의 초기강도를 높이게 된다.

또한, 시공된 아스팔트콘크리트는 시간이 지날수록 태양빛에 의해 노화되는 것이 아니라 광개시제에 의해 빛을 받으면서 아스팔트 내의 가교반응이 형성되어 아스팔트는 더욱 강인해지고 고온소성변형과 지온취성균열이 방지되어 장시간 우수한 물성을 유지할 수 있고, 하중이나 열에 대한 내구성이 크게 향상된다.

상기 칼라스톤층은 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 특히 광개시제는 0.1 중량부 미만으로 사용할 경우 효과가 미비하며 3중량부를 초과할 경우 물성의 향상폭이 크지 않으므로 0.1~3중량부를 첨가시키는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따른 칼라스톤 포장체는 포장되는 장소에 따라 이용대상에 따라 그 두께가 달라지나 상기 기저층의 두께는 3~15㎝, 상기 칼라스톤의 두께는 1~5㎝로 포장되는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같은 기저층과 칼라스톤의 접착력을 더욱 향상시키기 위해 상기 기저층과 칼라스톤 사이에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성시킬 수 있다.

상기 프라이머층을 형성할 경우 상기 유면접착제 도포 후, 그 상부에 도포하는 것이 바람직할 것이다. 상기 프라이머층은 통상적으로 사용되는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴 수지, UV수지 등과 합성수지계열의 프라이머를 사용할 수 있 다.

상기와 같은 본 발명에 따른 칼라스톤 포장체의 포장방법은 기저층을 포장하는 제1공정, 칼라스톤을 형성하는 제2공정으로 형성된다.

상기 제1공정은 폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조된 재생 개질아스팔트콘크리트를 4~15㎝로 포장하여 기저층을 형성하는 공정으로 아스팔트와 달리 양생기간이 필요없는 장점이 있다.

상기 제2공정은 상기 유면접착제가 도포된 기저층 상부에 입도 0.1~15㎜의 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합된 칼라스톤층을 1~5㎝로 포장하여 형성하는 공정으로 칼라스톤 도포 후 태양빛에 따라 1~2시간 건조시키는 것이 바람직할 것이다.

상기 제1공정후 기저층과 칼라스톤층의 부착강도를 증가시키기 위해 유면접착제를 도포할 수 있으며, 또는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴 수지, UV수지 등과 합성수지계열의 프라이머를 1㎡ 당 0.2 ~ 0.7ℓ의 양으로 도포하여 프라이머층을 형성하는 공정을 추가할 수 있을 것이다.

또한, 상기 제2공정 후, 포장체의 미끄럼 방지성을 향상시키기 위해 광경화성 및 습기경화성 아크릴-우레탄계 접착제의 경화전 0.3~1.2㎜ 의 돌가루를 1㎡ 당 200~800g 도포할 수 있다.

본 발명에 의한 칼라스톤 포장체는 콘크리트 대신 아스팔트콘크리트를 사용하여 양생과정이 없어 시공기간을 단축할 수 있으며, 작업이 연속적으로 진행되어 작업효율이 높은 효과가 있으며, 칼라스톤과 재생 개질아스팔트콘크리트의 기저층과 결합력이 높아 보수비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 칼라스톤 포장체는 자체적인 색상을 갖는 골재를 사용하여 시공 후 시간이 지날수록 보행 및 차량 주행에 따른 표면이 골재가 연마되므로 광택이 증가되고 안료를 사용치 않으므로 환경오염 물질의 방출이 없으며 색상이 변색되지 않는 효과가 있고, 천연석을 사용하게 되면 자연적인 질감을 제공하여 도로환경을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 개질 아스팔트는 고점도의 아스팔트 바인더를 제공하여 골재의 피막두께를 증가시키고 골재간의 결합을 견고히 하며 산화를 억제하며, 개질 아스팔트를 사용한 아스팔트콘크리트는 소성변형, 저온 균열과 피로 균열에 대한 저항성이 증가되어 포장체의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 광개시제를 활용하여 칼라스톤 포장체의 초기강도를 향상시키고, 유면접착제를 사용하여 칼라스톤층과 기저층과의 결합력을 향상하여 칼라스톤 포장체의 내구성 증대시키고 및 균열을 방지하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 칼라스톤 포장체를 제조 및 포장하는 실시예를 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 투수성 칼라스톤 포장체

1. 개질 아스팔트 제조

KS M 2201규격의 아스팔트 87중량%, 탈경화 폐타이어 분말 10중량%, SBS(Styrene Butadiene Styrene) 2.0중량%, H₃PO₄ 당량 105%인 폴리인산 1.0중량%를 혼합하여 제조하였다.

2. 재생 개질아스팔트콘크리트제조

폐아스팔트콘크리트를 간접가열로 제조된 재생골재와 일반골재 중량비 70:30으로 혼합하고 골재입도율을 KS F 2357규격의 굵은골재 80 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 16 중량%, KS F 3501규격의 채움재 4 중량%로 조성하여 혼합골재를 제조하고, 상기 혼합골재 100중량부에 상기에서 제조된 본 발명에 따른 개질 아스팔트 5.0 중량부, 폐백토 0.8중량부를 혼합가열하여 폐아스팔트콘크리트를 함유하는 재생 개질아스팔트콘크리트를 제조하였다.

3. 칼라스톤 제조

입도 1~5mm의 옥색종석을 칼라스톤으로 사용하여 칼라스톤 100중량부에 무색 아스팔트 25중량부, 벤조산 나트륨(Sodium benzoate) 광개시제 1중량부를 혼합하여 투수성의 칼라스톤층을 제조하였다.

4. 칼라스톤 포장체의 포장

상기의 재생 개질아스팔트콘크리트 8㎝로 포장하여 기저층을 형성하고 1시간 건조시킨 후, 상기에서 제조된 칼라스톤을 15㎜로 포장하고 1시간 건조하여 발명에 따른 칼라스톤 포장체를 제조하였다.

상기의 제조된 칼라스톤 포장체의 일부를 분리해 내어 하기와 같은 측정을 하였는바 그 측정결과는 아래의 표 1와 같다.

구분	내마모성 (mg/100회전)	마샬안정도	투수계수	아스콘과의 접착강도(20℃)
시험방법	KS MF 2215	KS F 2337	KS F 2322	건4-5
기준	200이하	5,000N/㎟	1.0X10^-2cm/sec이상	1.2N/㎟이상
실험결과	66	7,417N/㎟	4.7 X 10^-2cm/sec	2.7

표 1에 나타난 바와 같이 투수성 칼라스톤과 재생 개질아스팔트콘크리트의 접착이 뛰어남을 알 수 있으며 이는 재생 개질아스팔트콘크리트의 기저층과 칼라스톤층이 단단히 접합되는 것을 알 수 있다.

실시예 2 : 내유동성 칼라스톤 포장체

1. 개질 아스팔트 제조

KS M 2201규격의 아스팔트 91중량%, 탈경화 폐타이어 분말 7중량%, SBS(Styrene Butadiene Styrene) 1.5중량%, H₃PO₄ 당량 105%인 폴리인산 0.5중량%를 혼합하여 제조하였다.

2. 재생 개질아스팔트콘크리트제조

폐아스팔트콘크리트를 간접가열로 제조된 재생골재와 일반골재 중량비 80:20으로 혼합하여 혼합골재를 제조한 후, KS F 2357규격의 굵은골재 55 중량%, KS F 2357규격의 잔골재 36.4 중량%, KS F 3501규격의 채움재 2.8 중량%, 상기에서 제조된 본 발명에 따른 내유동성 개질 아스팔트 5.0 중량%를 혼합하여 내유동성의 폐아스팔트콘크리트를 함유하는 재생개질아스팔트콘크리트를 제조하였다.

3. 칼라스톤 제조

입도 0.1~2.5mm의 옥색종석을 칼라스톤으로 사용하여 칼라스톤 100중량부에 무색 아스팔튼 25중량부, 벤조산 나트륨(Sodium benzoate) 광개시제 1중량부를 혼합하여 내유동성의 칼라스톤층을 제조하였다.

4. 칼라스톤 포장체의 포장

상기의 재생 개질아스팔트콘크리트 8㎝로 포장하여 기저층을 형성하고 1시간 건조시킨 후, 상기에서 제조된 칼라스톤을 10㎜로 포장하고 1시간 건조하여 제3공정을 실시하여 본 발명에 따른 칼라스톤 포장체를 제조하였다.

상기의 제조된 칼라스톤 포장체의 일부를 분리해 내어 하기와 같은 측정을 하였는바 그 측정결과는 아래의 표 2와 같다.

구분	내마모성 (mg/100회전)	압축강도	아스콘과의 접착강도(20℃)
시험방법	KS MF 2215	KS F 2337	건4-5
기준	200이하	5,000N/㎟	1.2N/㎟이상
실험결과	69	9,541N/㎟	3.0

표 2에 나타난 바와 같이 내유동성 칼라스톤과 재생 개질아스팔트콘크리트의 접착은 실시예 1의 투수성 칼라스톤 포장체 보다 뛰어나고 내마모성의 뛰어난 것을 알 수 있다. 이는 칼라스톤층의 칼라스톤의 입자가 투수성 칼라스톤의 입자 보다 작아 결합력이 증가된 것으로 판단할 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 칼라스폰 포장체는 상부층을 구성하는 칼라스톤의 내구성이 뛰어나 표면의 골재이탈, 파손 등이 감소되어 포장체의 수명을 연장될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 칼라스톤 포장체의 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100 : 기저층 200 : 프라이머층

300 : 칼라스톤층

Claims

폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 기저층으로 형성하고,

상기 기저층 상부로 입도 0.1~15㎜의 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합되어 제조되는 칼라스톤층이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 칼라스톤은 콩자갈, 종석, 규사등의 자연석이나 화강암, 대리암 계통의 폐석을 파쇄, 칼라 도장된 인조석 중 하나 또는 2이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 칼라스톤층의 두께는 1~5㎝이고, 상기 기저층의 두께는 3~15㎝인 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 광개시제는 벤조산 나트륨(Sodium benzoate) 또는 벤조페논(benzophenone)인 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 칼라스톤 포장체의 표면에 0.3~1.2㎜ 의 돌가루를 도포하는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 기저층에 유면접착제를 도포하고 칼라스톤층이 적층되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 기저층과 칼라스톤층 사이에 프라이머층이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 혼합골재를 굵은골재 45~85 중량%, 잔골재 10~45 중량%, 채움재 5~10 중량%로 사용하여 내유동성을 가지는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
제1항에 있어서,

상기 혼합골재를 굵은골재 70~90 중량%, 잔골재 7~27 중량%, 채움재 3~8 중량%로 사용하여 투수성을 가지는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체.
칼라스톤 포장체를 포장하는 포장방법에 있어서,

폐아스팔트콘크리트 재생골재와 일반골재를 중량비 10:90~80:20로 혼합한 혼합골재 100 중량부에, 아스팔트 60~95 중량%, 탈경화 고무분말 4.8~35 중량%, 폴리인산 0.2~5 중량%를 혼합하여 제조되는 개질 아스팔트 4~12 중량부, 폐백토 0.5~10중량부를 혼합하여 제조되는 재생 개질아스팔트콘크리트를 3~15㎝로 포장하여 기저층을 형성하는 제1공정과;

상기 기저층 상부에 입도 0.1~15㎜의 칼라스톤 100중량부에 열가소성 무색 아스팔트 5~35중량부, 광개시제 0.1~3중량부로 혼합된 칼라스톤층을 1~5㎝로 포장하여 칼라스톤층을 형성하는 제2공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체의 포장방법.
제10항에 있어서,

상기 제2공정 후, 열가소성 무색 아스팔트의 경화전 0.3~1.2㎜ 의 돌가루를 1㎡ 당 200~800g 도포하는 것을 특징으로 하는 칼라스톤 포장체의 포장방법.