KR101044499B1 - 도로용 접착 조성물 및 그것을 이용한 접착 시공방법 - Google Patents

도로용 접착 조성물 및 그것을 이용한 접착 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무근 또는 철근 콘크리트 도로의 건설 및 보수시 콘크리트층 위로 아스콘을 적층 부착시키기 위하여 종래 사용되던 택코트층 대신 본 발명의 접착 조성물을 사용함으로써 도로 표층의 분리 및 변형이 방지되고 균열 발생이 억제되며 층간 결합력의 증가로 내구성 향상을 도모할 수 있는 접착 조성물 및 그것을 이용한 접착 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 접착 조성물은 스트레이트 아스팔트, 블로운 아스팔트 또는 이들의 혼합물로 구성되는 아스팔트 50~80 중량부, 열가소성 엘라스토머 10~30 중량부, 송진 1~10 중량부, 왁스 1~10 중량부, 수성 합성고분자 수지 1~10 중량부, 수소첨가 개질유 1~10 중량부, 계면활성제 1~10 중량부 및 섬유 폐슬러지 1~10 중량부로 구성된다.
콘크리트 도로, 아스팔트 도로, 접착 조성물, 택코트

Description

도로용 접착 조성물 및 그것을 이용한 접착 시공방법 {Adhesive composition for use on roads and a method of adhesive construction using the same}
본 발명은 도로용 접착 조성물 및 그것을 이용한 접착 시공방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 무근 또는 철근 콘크리트 도로의 건설 및 보수시 콘크리트층 위로 아스콘을 적층 부착시키기 위하여 종래 사용되던 택코트층 대신 아스팔트, 열가소성 엘라스토머, 송진, 왁스, 수성 합성고분자 수지 및 섬유 폐슬러지로 구성되는 접착 조성물을 사용함으로써 도로 표층의 분리 및 변형이 방지되고 반사균열을 포함한 균열 발생이 억제되며 층간 결합력의 증가로 내구성 향상을 도모할 수 있는 접착 조성물 및 그것을 이용한 접착 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로 포장은 표층부의 재질에 따라 크게 아스팔트 포장과 콘크리트 포장으로 분류된다.
아스팔트 포장은 탄성이론을 바탕으로 설계된 것으로 가요성 포장(flexible pavement)이라고도 하며, 현재 세계 각국의 도로의 대부분을 차지할 정도로 널리 사용되는 포장재이다. 아스팔트 포장은 도 1에 도시된 바와 같이 아래로부터 잘 다져진 노상면(10) 위로 놓이는 보조기층(20), 기층(30) 및 표층(40)의 순서로 구성된다. 상부층으로 갈수록 탄성계수가 큰 재료로 이루어져 표층에 하중이 작용하면 상부층으로부터 하중을 점점 넓게 분산시켜 안전하게 노상으로 전달되도록 한다.
상기에서 노상(10)은 포장을 설계할 때 기초가 되는 부분을 말하며 포장 밑으로 약 1m 두께로 형성된다.
보조기층(20)은 노상(10) 위에 놓이는 층으로 상부에서 전달되는 하중을 분산시켜 노상에 전달하는 역할을 하므로, 노상의 허용 지지력 이하로 하중을 저감 분포하기에 충분한 강도와 두께를 갖는 내구성이 풍부한 재료를 잘 다져서 사용하여야 한다.
기층(30)은 보조기층(20) 위에서 표층(40)에 가해지는 하중을 분산시켜 보조기층(20)에 전달함과 동시에 교통하중에 의한 전단에 저항하는 역할을 하는 부분이다. 보통 아스팔트로 구성된 8~15cm 두께의 표층(40)에 대하여 기층(30)은 약 30cm의 아스팔트로 구성된다.
표층(40)은 포장의 최상부에서 차량에 의한 마모, 박리, 전단에 저항하는 부분으로, 평탄하면서 미끄럽지 않은 성상을 가져야 하며 방수성이 있어 동결, 융해의 파괴작용에 저항할 수 있어야 한다.
또한 콘크리트 포장은 강성 포장(rigid pavement)의 대표적인 예로서, 콘크리트 슬라브 자체가 빔과 같이 거동하여 교통하중에 의해 발생되는 응력을 휨저항으로 지지하는 포장형식으로, 도 2에 도시된 바와 같이 노상면(10) 위에 놓이는 보 조기층(20)과 표층(40)에 해당하는 콘크리트 슬라브로 구성된다.
표층(40)인 콘크리트 슬라브는 직접 교통하중에 노출되어 그 하중을 지지해야 하는 층으로, 온도 변화 및 함수량 변화 등으로 인한 외부 응력에 대응하기 위해 일정 간격으로 줄눈을 설치하고 단면을 두껍게 하여야 한다.
보조기층(20)은 표층인 콘크리트 슬라브를 지지하며 표층으로부터 전달되는 교통하중을 분산시켜 노상(10)에 전달하는 층으로, 내구성이 좋고 충분한 지지력을 가진 재료가 사용된다. 보조기층(20)의 내수성 및 내구성을 개선하기 위해 보조기층 위로 아스팔트 중간층이 제공되기도 한다.
상기 콘크리트 포장은 시멘트와 골재로 이루어진 콘크리트 슬라브가 빔처럼 거동하므로 지반이 침하된다거나 하면 균열의 위험이 있어 연약지반에는 적용될 수 없었다. 따라서 최근에는, 연약지반인지의 여부와는 상관없이 적용 가능하도록 철근 콘크리트 포장이 이용되기도 한다.
철근 콘크리트 포장이든 무근 콘크리트 포장이든 콘크리트 포장층은 일정 기간이 경과함에 따라 교통 하중뿐 아니라 외부 요인으로 인한 풍화, 열화, 침수, 외부 충격 등으로 인해 마모 또는 훼손될 수 있고, 따라서 마모층을 보수하기 위하여, 또는 신규 도로포장시 좀 더 견고한 포장층을 형성하기 위하여, 콘크리트 포장층 위로 아스팔트와 골재를 혼합한 아스콘 포장층을 추가로 형성하는 시공이 제안되었다.
이 때 콘크리트 포장층과 아스콘 포장층의 결합을 위하여 아스콘을 포설하기 전 콘크리트 포장층 위로 택코트(tack coat)를 도포하여 양 포장층이 접착되도록 하는데, 상기 택코트는 아스팔트에 물과 유화제를 혼합하여 얻어지는 아스팔트 유제로서 아스팔트 혼합물의 부착력 증진을 위해 사용되는 것이다.
상기 택코트는 콘크리트 포장뿐 아니라 아스팔트 포장시에도 적용되어, 아스팔트 포장에서의 기층과 표층 사이에 살포됨으로써 양 층의 접착을 위하여 이용되기도 한다.
그러나 콘크리트층과 아스콘층 사이 또는 아스팔트 포장의 기층과 표층 사이에 제공되는 택코트는 일반적인 기대 수명인 7년에 못 미쳐 접착력이 저하됨으로써 아스콘층 또는 아스팔트 표층이 탈락되어 포트홀(pothole)이 형성되고, 이 포트홀을 임시로 땜질하여 메워도 금세 다시 탈락되는 등 문제점이 지적되었으며, 이에 택코트를 대체할 접착 조성물에 대한 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상기한 바의 종래 기술의 문제점을 극복하여, 철근 또는 무근 콘크리트 도로의 건설 및 보수시 콘크리트층 위로 아스콘을 적층 부착시키기 위하여 종래 사용되던 택코트 대신 아스팔트, 열가소성 엘라스토머, 송진, 왁스, 수성 합성고분자 수지, 유리섬유 조각 및 섬유 폐슬러지로 구성되는 접착 조성물로서, 도로 표층의 분리 및 변형이 방지되고 반사균열을 포함한 균열 발생이 억제되며 층간 결합력의 증가로 내구성 향상을 도모할 수 있는 접착 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 접착 조성물은 탄성 복원력을 가지므로, 그 하부의 콘크리트층의 균열로 그 상부의 아스콘층이 반사균열을 일으키는 것을 방지 및 억제할 수 있게 된다.
본 발명은 또한, 상기의 접착 조성물을 이용하여 콘크리트 도로를 시공 또는 보수함으로써 포장도로가 재포장 주기보다 훨씬 연장된 수명을 가지도록 하여 장기적으로 경제성을 도모할 수 있는 접착 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 아스팔트 도로에 있어 기층과 표층 사이에 제공된 접착제의 접착력 저하로 표층이 탈락되거나 분리되는 문제 없이, 기층과 표층이 견고히 결합되도록 하여 포장층의 수명 연장이 기대되는 접착 조성물 및 그것을 이용한 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도로용 접착 조성물은
스트레이트 아스팔트, 블로운 아스팔트 또는 이들의 혼합물로 구성되는 아스팔트 50~80 중량부,
폴리스티렌, 1,2-폴리부타디엔, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 염소화 폴리에틸렌으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 열가소성 엘라스토머 10~30 중량부,
송진 1~10 중량부,
왁스 1~10 중량부,
폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리비닐 메틸에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 수성 합성고분자 수지 1~10 중량부,
수소첨가 개질유 1~10 중량부,
계면활성제 1~10 중량부 및
섬유 폐슬러지 1~10 중량부로 구성된다.
상기에서 열가소성 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer)는 상온에서는 고무 탄성을 나타내고 고온에서는 가소화되어 성형되는 고분자 재료로서, 본 발명의 접착 조성물에 탄성을 부여하며 다른 성분들과 조합하여 접착력을 향상시킨다.
상기에서 송진은 접착 조성물의 접착력 향상에 기여하는 것으로, 상기 송진의 중량 범위에 모자라거나 그 범위를 초과하는 경우 의도하는 접착력을 얻을 수 없어 바람직하지 않다.
상기에서 왁스는 본 발명의 접착 조성물이 저온에서 굳어지거나 경화되는 것을 방지하고 일정한 점도 및 방수성을 갖도록 하기 위하여 첨가된다.
상기 수성 합성고분자 수지는 친수성 고분자로서 접착 조성물의 다른 성분들과 조합 분산되어 전체 접착 조성물의 접착성과 퍼짐성을 개선하는데 기여한다.
상기 계면활성제는 접착 조성물의 안정성과 결합력 증대에 기여하며, 베타인계 양쪽성 이온 계면활성제(예: 코코베타인), 음이온계 계면활성제(예: 코코아민 아세테이트) 또는 양이온계 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 섬유 폐슬러지는 폴리에스테르 섬유와 같은 화학섬유 또는 유리섬유 제 조시 발생되는 폐슬러지로서, 본 발명의 접착 조성물의 다른 성분들과 조합하여 접착력 상승에 기여할 뿐만 아니라 폐자원 활용 및 환경오염 억제 측면에서도 바람직하다.
본 발명의 도로용 접착 조성물은 상온에서 이용되며 고무 밀대, 붓이나 롤러 등 임의의 기구를 이용하여 적용될 수 있다.
본 발명의 도로용 접착 조성물을 이용한 접착 시공방법은 노상 위로 제공된 콘크리트 포장의 기층과 콘크리트층 상부에 본 발명에 따른 상기 접착 조성물을 도포하고, 그 위로 아스콘을 포설하는 것으로 구성된다.
또한, 본 발명의 도로용 접착 조성물을 이용한 접착 시공방법은 노상 위로 제공된 아스팔트 포장의 보조기층 및 기층 상부에 본 발명에 따른 상기 접착 조성물을 도포하고, 그 위로 아스콘 또는 아스팔트를 포설하는 것으로 구성된다.
상기에서 접착 조성물은 상온에서 공지의 기구를 이용하여 도포될 수 있다.
본 발명의 접착 조성물은 콘크리트층 또는 아스팔트 기층 상부에 0.5 내지 3.0mm 두께로 도포되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 철근 또는 무근 콘크리트 도로의 건설 및 보수시 콘크리트층 위로 아스콘을 적층 부착시키기 위하여 택코트를 사용할 경우 도포 표층이 분리 및 변형되고 반사균열을 포함한 균열이 발생되는 등의 문제점이 발생할 여지가 없게 되며, 층간 결합력의 증가로 내구성 향상을 도모할 수 있는 접착 조성물을 제 공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 상기의 접착 조성물을 이용하여 콘크리트 도로를 시공 또는 보수함으로써 포장도로가 재포장 주기보다 훨씬 연장된 수명을 갖게 되어 장기적으로 경제성을 도모할 수 있는 접착 시공 방법을 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 아스팔트 도로에 있어 기층과 표층 사이에 제공된 접착제의 접착력 저하로 표층이 탈락되거나 분리되는 문제 없이, 기층과 표층이 견고히 결합되어 포장층의 수명 연장이 기대되는 접착 조성물 및 그것을 이용한 시공방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1은 종래 아스팔트 포장의 적층 구조를 도시하는 단면도이고, 도 2는 종래 콘크리트 포장의 적층 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 접착 조성물을 이용하여 콘크리트 포장층 위에 아스콘을 포설하여 접착한 경우의 적층 구조를 도시하는 단면도이다.
(1) 본 발명의 접착 조성물의 제조
스트레이트 아스팔트 50 중량%, 블로운 아스팔트 10 중량%를 준비하고, 열가소성 엘라스토머로서 폴리부타디엔과 폴리스티렌의 블록 공중합체를 20 중량% 준비하였다.
또, 송진 2 중량%, 나프탈렌 왁스 3 중량% 및 시중에서 판매되는 수소첨가 개질유로서 나프텐계유(KD N 20) 3 중량%, 코코베타인 3 중량%를 준비하고, 수성 합성고분자 수지로서 폴리메타크릴산 5 중량%를 준비하였다.
유리섬유 조각을 포함하는 섬유 폐슬러지 4 중량%를 상기 준비한 재료들과 고르게 교반 혼합하여 본 발명의 접착 조성물을 얻었다.
(2) 본 발명의 접착 조성물을 이용한 접착 시공
도 3에 도시된 바와 같이 노상면(10) 위로 쇄석, 자갈, 모래, 시멘트를 포함하는 보조기층(20)을 대략 15cm 두께로 종래 방법에 따라 형성하고, 그 위로 표층에 해당하는 콘크리트 슬라브층(40)을 대략 30cm 두께로 종래 방법에 따라 형성하였다.
그 위로, 상기에서 얻은 접착 조성물을 고무 밀대로 도포하여 접착층(50)을 대략 1.5mm 두께로 형성한 다음, 아스콘(60)을 대략 8cm 두께로 포설하였다.
도 1은 종래 아스팔트 포장의 적층 구조를 도시하는 단면도.
도 2는 종래 콘크리트 포장의 적층 구조를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 접착 조성물을 이용하여 콘크리트 포장층 위에 아스콘을 포설하여 접착한 경우의 적층 구조를 도시하는 단면도.

Claims (5)

  1. 스트레이트 아스팔트, 블로운 아스팔트 또는 이들의 혼합물로 구성되는 아스팔트 50~80 중량부,
    열가소성 엘라스토머 10~30 중량부,
    송진 1~10 중량부,
    왁스 1~10 중량부,
    수성 합성고분자 수지 1~10 중량부,
    수소첨가 개질유 1~10 중량부,
    계면활성제 1~10 중량부 및
    섬유 폐슬러지 1~10 중량부로 구성되는 도로용 접착 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는 폴리스티렌, 1,2-폴리부타디엔, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 염소화 폴리에틸렌으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 접착 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 수성 합성고분자 수지는 폴리아크릴아미드, 폴리아 크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리비닐 메틸에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 접착 조성물.
  4. 노상 위로 제공된 콘크리트 포장의 기층과 콘크리트층 상부에 청구항 1에 따른 접착 조성물을 도포하고, 그 위로 아스콘을 포설하는 것으로 구성되는 도로용 접착 조성물을 이용한 접착 시공방법.
  5. 노상 위로 제공된 아스팔트 포장의 보조기층 및 기층 상부에 청구항 1에 따른 접착 조성물을 도포하고, 그 위로 아스콘 또는 아스팔트를 포설하는 것으로 구성되는 도로용 접착 조성물을 이용한 접착 시공방법.
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