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KR20000033597A - 상온 유화아스팔트 혼합물 - Google Patents

상온 유화아스팔트 혼합물 Download PDF

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KR20000033597A KR1019980050523A KR19980050523A KR20000033597A KR 20000033597 A KR20000033597 A KR 20000033597A KR 1019980050523 A KR1019980050523 A KR 1019980050523A KR 19980050523 A KR19980050523 A KR 19980050523A KR 20000033597 A KR20000033597 A KR 20000033597A
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Abstract

본 발명에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물은 유화 아스팔트와 물과 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 43~47중량부와, 직경6~19mm로 된 중골재 33~37중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 18~22중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 1~3중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 유화 아스팔트 4~8중량부로 이루어 진다. 또한 폐아스팔트 골재를 포함하는 의한 상온 유화아스팔트 혼합물은 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 20~30중량부와, 직경 6~19mm로 된 중골재 23~29중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 11~17중량부와, 직경25mm 이하로 된 폐아스팔트골재 28~42중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와, 상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 2.5~7중량부로 이루어 진다.
이와 같은 상온유화 아스팔트 혼합물은 수침에 대한 안정도와 마모에 대한 저항도가 높아 내구성이 높아진다.

Description

상온 유화아스팔트 혼합물
본 발명은 상온 유화아스팔트 혼합물에 관한 것으로서, 특히 중속경화형 상온 유화아스팔트 혼합물 및 완속경화형 상온 유화아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
일반적으로 아스팔트는 열을 가하여 제조되는 가열 혼합형 아스콘(hot-mix asphalt concrete)와, 용제로 석유를 사용하여 제조되는 컷백 아스팔트(cutback asphalt)와, 용제로 물을 사용하여 제조되는 상온 유화아스팔트 혼합물(cold-mix bituminous emulsion asphalt)이 있다.
상기 가열 혼합형 아스콘(hot-mix asphalt concrete)은 제조과정에 많은 양의 열을 필요로 하며, 특히, 도로의 수용능력을 초과하는 교통량의 급속한 증가로 인하여, 제조시에 아스팔트성분의 산화 열화작용은 아스팔트 조성물을 경화변질시켜 동절기에 아스팔트의 균열을 생기게 한다. 그리고, 컷백 아스팔트(cutback asphalt)는 가열없이 상온에서 제조할 수 있으나, 용제로 비싼 석유를 사용해야 하며, 오일의 함량이 높게 되므로 시공후 양생과정에서 오일이 하천 및 토양으로 배출되어 자연환경에 대단히 유해한 것으로 판정되어 구미 각국에서는 사용을 억제하고 있다.
따라서, 물을 사용함에 의해, 가열할 필요가 없을 뿐만 아니라 제조시 산화열화작용이 생기지 않고 자연환경에도 영향을 주지 않는 상온 유화아스팔트 혼합물(cold-mix bituminous emulsion asphalt)의 사용이 권장되고 있다.
이러한 상온 유화아스팔트 혼합물(cold-mix bituminous emulsion asphalt)은 유화아스팔트와, 물과, 골재가 혼합되어 제조된다.
상기 상온 유화아스팔트 혼합물은 얼마나 빠르게 유착(coalesce)하는가, 즉, 얼마나 빠르게 아스팔트 시멘트로 형성되는 가에 따라 급속응결형 상온 유화아스팔트 혼합물(일명 "RS형 혼합물"이라고도 한다.)과, 중속경화형 상온 유화아스팔트 혼합물(일명,"MS형 혼합물"이라고도 한다)과, 완속경화형 상온 유화아스팔트 혼합물(이하, "SS형 혼합물"이라고도 한다.)로 나누어 지는데, 유착의 경향은 조성비와 밀접한 관계가 있다.
그리고, 상기 RS형 혼합물은 골재와의 혼합능력이 거의 없어 표면처리용의 혼합물로 주로 사용되고, 상기 MS형 및 SS형 혼합물은 골재와의 혼합능력이 크므로 현장혼합용이나 아스팔트 살포용이나 보수용으로 광범위 하게 사용되고 있다.
그런데 아스팔트 혼합물은 장마등의 우기동안 교통하중에 적절한 저항력을 갖도록 수침(물속에 담김)조건에서 적절한 안정성이 있어야 한다. 즉, 수침시에 혼합물의 안정도 손실이 과도하면, 혼합물이 분해될 수가 있다.
그리고, 혼합물은 지나친 영구변형, 과다한 수분흡수, 또는 혼합물로부터의 잔류 아스팔트의 블리딩(bleeding)을 방지할 수 있어야 한다.
또한, 혼합물은 잠재적인 박리(stripping) 또는 잔류 아스팔트와 골재사이의 접착의 약화를 최소화해야 하며, 골재를 적절히 코팅할 수 있어야 하고, 박리나 마모에 대한 저항력이 있어야 한다.
현재 교통량의 증가로 인해 도로의 내구성을 높이는 양질의 아스팔트 혼합물에 대한 요구가 점증하고 있다.
본 발명은 이러한 요구에 부응하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 수침에 대한 안정도와 마모에 대한 저항도가 높은 상온 유화아스팔트 혼합물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 폐아스팔트를 골재로 사용하면서도 그 안정도와 마모에 대한 저항도가 높은 상온 유화아스팔트 혼합물을 제공하는데 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물의 함수비에 대한 코팅률을 나타내는 그래프,
도2은 본 발명의 제1실시예에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물의 함수비에 대한 마샬안정도을 나타내는 그래프,
도3은 본 발명의 제2실시예에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물의 함수비에 대한 코팅률을 나타내는 그래프,
도4는 본 발명의 제2실시예에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물의 함수비에 대한 마샬 안정도를 나타내는 그래프,
도5는 본 발명의 제3실시예에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물의 함수비에 대한 코팅률을 나타내는 그래프,
도6은 본 발명의 제3실시예에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물의 함수비에 대한 마샬안정도를 나타내는 그래프이다.
본 발명에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물은 유화 아스팔트와 물과 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 43~47중량부와, 직경6~19mm로 된 중골재 33~37중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 18~22중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 1~3중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 유화 아스팔트 4~8중량부로 이루어진다.
또한, 본 발명에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물은 유화 아스팔트와, 물과, 폐아스팔트골재를 포함하는 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 26~30중량부와, 직경6~19mm로 중골재 25~29중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 13~17중량부와, 직경 25mm이하의 폐아스팔트골재 28~32중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 3~7중량부로 이루어 진다.
또한, 본 발명에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물은 유화 아스팔트와, 물과, 폐아스팔트골재를 포함하는 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 20~24중량부와, 직경6~19mm로 중골재 23~27중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 11~15중량부와, 직경 25mm이하의 폐아스팔트골재 38~42중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 2.5~6.5중량부로 이루어 진다.
상기 유화아스팔트는 양이온 유화아스팔트인 것이 바람직하다.
상기 유화 아스팔트는 유화 아스팔트원재 58~67중량부와, 물 33~42중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 상온 유화아스팔트 혼합물은 유화아스팔트와, 물과, 골재로 이루어 진다.
상기 유화아스팔트는 유화아스팔트원재와 물(이하 "기본수"이라 한다)로 이루어지며, 골재와의 혼합시 첨가되는 물(이하 "첨가수"라 한다.)과는 별개이다. 상기 기본수와 첨가수는 아스팔트의 양생시 증발하게 된다.
상기 유화 아스팔트는 골재와의 유착속도에 따라 급속경화형 유화아스팔트와, 중속경화형 유화아스팔트와, 완속경화형 유화아스팔트로 나누어 지는데, 본 발명에서는 중속경화형 유화아스팔트와 완속경화형 유화아스팔트가 사용된다. 이때, 폐아스팔트골재가 함유되는 혼합물에는 완속경화형 유화아스팔트가 사용된다.
상기 중속경화형 유화아스팔트는 MS형 유화아스팔트라고도 하며, 유화아스팔트 원재 63~67중량부에 기본수 33~37중량부로 된 것이 사용된다. 상기 완속경화형 유화아스팔트는 SS형 유화아스팔트라고도 하며, 유화아스팔트 원재 58~62중량부에 기본수 38~42중량부로 된 것이 사용된다.
상기 아스팔트원재는 아스팔틴(asphaltene)과 말틴(maltene)이 그 주성분으로 되어 있다. 상기 아스팔틴은 아스팔트에서 분산된 형태(dispersed phase)로 되어 있는 반면, 말틴은 연속적 형태(continuous phase)이다. 상기 아스팔틴은 아스팔트에 경도를 부여하고 상기 말틴은 아스팔트에 점착성과 연성을 부여한다.
상기 유화제는 표면작용제로서 흔히, 계면활성제로 불리는데, 아스팔트 입자를 부유상태로 유지하고 분해시기를 조절하게 되는데, 아스팔트 입자와 물 입자사이의 접촉영역에서 표면장력을 변화시키는 역할을 한다. 종류로는 음이온 유화제, 양이온 유화제, 비이온 유화제가 있다.
가장 많이 사용되는 음이온 유화제는 지방산으로, 이것은 톨유(tall oil), 고송지(rosin), 리그닌(lignin)과 같은 목재의 추출물이며, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 반응하면 비누로 변한다. 양이온 유화제로는 지방성 아민이 사용되는데, 이 아민은 산(보통 염산)과 반응하여 비누가 된다.
본 발명에서는 양이온 유화제가 함유된 양이온 유화 아스팔트가 사용된다. 양이온 유화아스팔트는 화강암 골재와 친화력이 강하다.
본 발명에서 골재와의 혼합시 첨가되는 물, 즉, 골재에 대한 첨가수의 비(이하 "함수비"라 한다.)는 아스팔트혼합물이 양생되었을 시의 강도 및 코팅율에 큰 영향을 미치므로 대단히 중요한 인자로 작용한다. 따라서 골재의 입도와 유화아스팔트의 양에 따라 적절한 양을 첨가해야 한다.
상기 골재는 상기 양이온 유화아스팔트와 찬화력이 큰 화강암 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 골재의 크기에 따라 적절한 양을 첨가해야 한다. 골재의 입도에 따른 첨가량도 수침에 대한 안정도와 마모에 대한 저항도에 큰 영향을 미친다. 대체로 골재는 직경 25mm이하의 골재를 사용한다.
그리고, 골재는 폐아스팔트 골재도 사용된다. 이때 폐아스팔트 골재는 분쇄기로 직경 6~13mm로 분쇄시킨 것을 사용하게 되는 데, 내부에 유화아스팔트원재를 함유하고 있으므로, 순수한 골재를 첨가하는 경우에 비해 유화아스팔트의 양을 약간 작게 첨가한다.
다음에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
[제1실시예]
유화 아스팔트와 물과 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물은 다음과 같은 조성으로 하며, 중속경화형 유화아스팔트를 사용한다.
즉, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 45중량부와, 직경6~19mm로 된 중골재 35중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 20중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 2중량부와, 상기 골재 100중량부에 대해 중속경화형 유화 아스팔트 6중량부로 한다.
도1 및 도2는 상기 본 실시예의 조성에서 함수비를 변화시키면서 코팅률과 마샬 안정도를 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 함수비 2중량부에서 코팅률과 마샬안정도가 최대로 됨을을 알수 있다.
[제2실시예]
유화 아스팔트와, 물과, 폐아스팔트골재를 포함한 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물은 다음과 같은 조성으로 하며, 완속경화형 유화아스팔트를 사용한다.
즉, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 28중량부와, 직경6~19mm로 된 중골재 27중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 15중량부와, 직경 25mm이하의 폐아스팔트 골재 30중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와, 상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 3~7중량부로 한다.
도3 및 도4는 상기 본 실시예의 조성에서 함수비를 변화시키면서 코팅률과 마샬 안정도를 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 함수비 4중량부에서 코팅률과 마샬안정도가 최대로 됨을을 알수 있다.
[제3실시예]
유화 아스팔트와, 물과, 폐아스팔트골재를 포함한 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물은 다음과 같은 조성으로 하며, 완속경화형 유화아스팔트를 사용한다.
즉, 직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 22중량부와, 직경6~19mm로 된 중골재 25중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 13중량부와, 직경 25mm이하의 폐아스팔트 골재 30중량부로 이루어진 골재 100중량부와; 상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와, 상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 3~7중량부로 한다.
도5 및 도6는 상기 본 실시예의 조성에서 함수비를 변화시키면서 코팅률과 마샬 안정도를 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 함수비 4중량부에서 코팅률과 마샬안정도가 최대로 됨을을 알수 있다.
[시험방법]
상기 제1, 제2, 제3실시예에서, 코팅률시험은 다음과 같은 방법으로 행한다.
1. 25mm, 19mm, 13mm, 10mm, 4.74mm 체를 이용하여 쉽게 크기별로 분류될 때까지, 골재를 건조시킨다.
2. ASTM D 2216 (시험실에서의 흙의 함수비 측정방법)에 따라 공기중에서 건조시킨 골재의 결합된 샘플에 대한 함수비를 측정, 기록한다.
3. 시험혼합물용으로 공기중에서 건조시킨 현장골재의 단위분량을 충분히 준비한다. 단위분량은 대략 1200g(오븐 건조기준)이어야 한다.
4. 기계믹서의 혼합용기에 골재 1단위분량을 넣고, 공기중에서 건조된 함수비 이상으로 골재의 건조중량만큼의 물을 혼합한다.
5. 유화 아스팔트를 첨가한다.
6. 4단계에서 첨가된 함수비와 2단계에서 산출된 골재의 함수비를 더하여 혼합시 골재의 유리함수비를 계산한다.
7. 선풍기를 이용하여 혼합물을 공기 건조시킨다.
8. 아스팔트로 피복된 전체골재의 표면적을 점검하고, 혼합이전 함수비에 대하여 총면적에 대한 백분율로서 코팅률을 구한다.
상기 코팅률 시험방법은 AASHTO NO : T59 에 자세히 개시되어 있다.
그리고, 상기 제1, 제2, 제3실시예에서, 마샬 안정도 시험은 섭씨 60도의 오븐에서 시료를 몰드내에 두고 48시간 양생한 후, 24시간 양생한 다음 그 강도를 측정한다. 상기 마샬안정도 시험은 KS F 2337 에 자세히 개시되어 있다.
본 발명의 상온 유화아스팔트 혼합물에 의하면, 수침에 대한 안정도와 마모에 대한 저항도가 높고, 폐아스팔트를 골재로 사용하면서도 그 안정도와 마모에 대한 저항도가 높아, 도로의 내구성이 높아진다.

Claims (5)

  1. 유화 아스팔트와 물과 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서,
    직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 43~47중량부와, 직경6~19mm로 된 중골재 33~37중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 18~22중량부로 이루어진 골재 100중량부와;
    상기 골재 100중량부에 대해 물 1~3중량부와;
    상기 골재 100중량부에 대해 유화 아스팔트 4~8중량부로 이루어 진 것을 특징으로 하는 상온 유화아스팔트 혼합물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유화아스팔트는 양이온 유화아스팔트인 것을 특징으로 하는 상온 유화아스팔트 혼합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유화 아스팔트는 유화아스팔트원재 63~67중량부와, 물 33~37중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상온 유화아스팔트 혼합물.
  4. 유화 아스팔트와, 물과, 폐아스팔트골재를 포함하는 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서,
    직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 26~30중량부와, 직경6~19mm로 중골재 25~29중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 13~17중량부와, 직경 25mm이하의 폐아스팔트골재 28~32중량부로 이루어진 골재 100중량부와;
    상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와;
    상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 3~7중량부로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 상온 유화아스팔트 혼합물.
  5. 유화 아스팔트와, 물과, 폐아스팔트골재를 포함하는 골재로 이루어 지는 상온 유화아스팔트 혼합물에 있어서,
    직경 6mm이하의 깬 모래로 된 세골재 20~24중량부와, 직경6~19mm로 중골재 23~27중량부와, 직경 19~40mm로 된 조골재 11~15중량부와, 직경 25mm이하의 폐아스팔트골재 38~42중량부로 이루어진 골재 100중량부와;
    상기 골재 100중량부에 대해 물 3~5중량부와;
    상기 골재 100중량부에 대해 완속경화형 유화 아스팔트 2.5~6.5중량부로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 상온유화 아스팔트 혼합물.
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