KR101227634B1

KR101227634B1 - 반강성 도로포장 공법

Info

Publication number: KR101227634B1
Application number: KR1020100019345A
Authority: KR
Inventors: 이동현; 김희성; 서기빈; 이진호; 김병권
Original assignee: 주식회사 토탈페이브시스템; 쌍용양회공업(주); 한국석유공업 주식회사
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2013-01-30
Also published as: KR20110100392A

Abstract

본 발명은 시멘트, 골재, 물을 혼합하여 1차 포장재료를 형성하는 1차 포장재료 형성단계; 1차 포장재료에 유화 아스팔트 1~20 중량%를 혼입하여 2차 포장재료를 형성하는 2차 포장재료 형성단계; 2차 포장재료를 기층 또는 보조기층 위에 타설하는 타설단계;를 포함하는 반강성 도로포장 공법을 제시함으로써, 아스팔트와 시멘트와의 혼합을 가능하게 하여 조기강도 및 장기강도가 모두 우수한 포장체를 얻도록 한다.

Description

반강성 도로포장 공법{CONSTRUCTION METHOD FOR PAVEMENT STRUCTURE USING ASPHALT AND CEMENT}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 도로포장 공법에 관한 것이다.

도로포장 중 아스팔트 포장(연성포장)은 조기강도가 우수하여 조기교통개방이 가능하지만, 장기강도 및 내구성이 좋지 못하다는 장단점이 있고, (시멘트)콘크리트 포장(강성포장)은 이와 반대의 장단점이 있다.

따라서 교차로와 같이 소성변형이 많은 부분, 긴급을 요하면서도 내구성이 필요한 고속도로의 구간 등의 경우에 적용되도록, 아스팔트와 시멘트의 혼합에 의해 위 장점들을 모두 채용할 수 있는 이른바 '반강성포장'에 관한 연구가 진행되고 있다.

그런데, 시멘트의 수화반응을 위해서는 반드시 물이 필요하고, 아스팔트는 기본적으로 물과 섞이지 않는 재료인 바, 이러한 양 재료의 이질적 물성을 극복하여 상호 혼합이 가능하면서도, 조기강도 및 장기강도가 모두 우수한 포장재료 및 포장공법에 관한 연구가 시급한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 아스팔트와 시멘트와의 혼합을 가능하게 하여 조기강도 및 장기강도가 모두 우수한 포장체를 얻도록 하는 반강성 도로포장 공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 시멘트, 골재, 물을 혼합하여 1차 포장재료를 형성하는 1차 포장재료 형성단계; 상기 1차 포장재료에 유화 아스팔트 1~20 중량%를 혼입하여 2차 포장재료를 형성하는 2차 포장재료 형성단계; 상기 2차 포장재료를 기층 또는 보조기층 위에 타설하는 타설단계;를 포함하는 반강성 도로포장 공법을 제시한다.

상기 1차 포장재료 중 상기 시멘트, 골재의 혼합물은 상기 시멘트 1~20 중량%; 세골재 19~50 중량%; 조골재 30~80 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조골재는 최대치수 19mm의 조골재 20~40 중량%; 최대치수 13mm의 조골재 10~40 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 유화 아스팔트는 개질 아스팔트 55~70 중량%; 유화수 25~40 중량%; 액상 고분자 개질제 5~15중량%;가 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 개질 아스팔트는 아스팔트와 개질재의 혼합에 의해 형성되고, 상기 개질재는 고비점 아로마틱 프로세서 오일(HAP) 65~90 중량%; 도로 역청재 8~30%; 저분자량 폴리머 2~5%;를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고비점 아로마틱 프로세서 오일(HAP)은 원유의 감압 증류 공정에서 발생되는 반제품의 오일을 2차 가공 정제하여 얻어지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 도로 역청재는 침입도 80~100인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 저분자량 폴리머는 저분자량 폴리에틸렌(PE Wax), 저분자량 폴리프로필렌(PP Wax), 저분자량 폴리프로필렌 코폴리머(Co-PP Wax), 석유왁스, 피셔트롭시 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 하나 이상의 재질에 의해 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 개질재는 전체 100 중량부를 기준으로, 석유수지(Hydrocarbon Resin), 로진(Rosin), 로진 에스터(Rosin Ester) 중에서 선택된 하나 이상의 재질 5~10 중량부를 더 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

삭제

상기 유화수는 양이온계 Quick Set slurry emulision & microsurfacing emulision용 계면 활성제와 물의 혼합에 의해 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유화수는 50℃ 이상 가열된 물 98~99.5 중량%에 0.5~2 중량%의 유화제를 용해 시킨 후, Hydrochloric acid를 첨가하여 ph 2~3으로 조절하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 액상 고분자 개질제는 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 초산 비닐 공중합체 라텍스, 클로로프렌 고무 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스 중에서 선택된 하나 이상의 재질에 의해 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 아스팔트와 시멘트와의 혼합을 가능하게 하여 조기강도 및 장기강도가 모두 우수한 포장체를 얻도록 하는 반강성 도로포장 공법을 제시한다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 반강성 도로포장 공법은 기본적으로, 시멘트, 골재, 물을 혼합하여 1차 포장재료를 형성하는 1차 포장재료 형성단계; 1차 포장재료에 유화 아스팔트 1~20 중량%를 혼입하여 2차 포장재료를 형성하는 2차 포장재료 형성단계; 2차 포장재료를 기층 또는 보조기층 위에 타설하는 타설단계;를 포함하여 구성된다.

즉, 2차 포장재료를 형성하기 위하여 일반 아스팔트 바인더를 사용하는 것이 아니라, 물과 잘 섞일 수 있는 유화 아스팔트(아스팔트 유제)를 적용하도록 함으로써, 시멘트의 수화반응을 방해하지 않으면서도, 우수한 조기강도를 발현하도록 한 것이다.

따라서 조기강도, 장기강도 및 내구성이 모두 우수한 반강성 도로포장 구조물을 얻을 수 있다는 효과가 있다.

또한 시멘트에 의한 1차 포장재료를 형성한 후, 유화 아스팔트를 혼입하여 2차 포장재료를 형성하는 이유는, 유화 아스팔트를 시멘트보다 먼저 또는 함께 골재와 혼입하는 경우, 아스팔트가 골재의 표면에 부착하여 시멘트와 골재의 부착을 방해하는 현상을 방지하기 위함이다.

1차 포장재료 중 시멘트와 골재는 일반 시멘트 콘크리트 포장재료와 달리, 유화 아스팔트의 혼입을 고려하여, 시멘트 1~20 중량%; 세골재 19~50 중량%; 조골재 30~80 중량%;를 포함하는 배합비를 취하는 것이 바람직하고, 특히 조골재는 최대치수 19mm의 조골재 20~40 중량%; 최대치수 13mm의 조골재 10~40 중량%;를 혼합하는 것이 바람직하다(여기서, 세골재와 조골재의 구분은 No.4번체를 기준으로 한다).

유화 아스팔트는 개질 아스팔트 55~70 중량%; 유화수 25~40 중량%; 액상 고분자 개질제 5~15중량%;가 혼합된 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 개질 아스팔트는 일반 아스팔트와 개질재의 혼합에 의해 형성되는 것으로서, 위 개질재는 고비점 아로마틱 프로세서 오일(HAP) 65~90 중량%; 도로 역청재 8~30%; 저분자량 폴리머 2~5%;를 포함하는 재료를 사용하는 것이 좋다.

고비점 아로마틱 프로세서 오일(HAP)은 원유의 감압 증류 공정에서 발생되는 반제품의 오일을 2차 가공 정제하여 얻어지는 것을 사용하는 것이 좋은데, 구체적으로 그 물성은 비점 230~600℃, 점도(70℃, SFS) 60~110이며, 표 1은 고비점 아로마틱 프로세서 오일에 함유된 성분을 나타낸 것이다.

도로 역청재는 침입도 80~100인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

저분자량 폴리머란, 저분자량 폴리에틸렌(PE Wax), 저분자량 폴리프로필렌(PP Wax), 저분자량 폴리프로필렌 코폴리머(Co-PP Wax), 석유왁스, 피셔트롭시 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 등의 물질의 통칭이다.

저분자량 폴리에틸렌(PE Wax)이란, 에틸렌의 중합 또는 폴리에틸렌을 열분해하여 제조되는 수 평균 분자량이 1000～10000인 물질을 말하고, 저분자량 폴리프로필렌(PP Wax)이란, 프로필렌을 중합 또는 폴리프로필렌을 열분해하여 제조되는 수 평균 분자량이 1000～10000인 물질을 말한다.

저분자량 폴리프로필렌 코폴리머(Co-PP Wax)란, 프로필렌을 중합할 때 소량의 에틸렌 등을 첨가하여 중합하거나, 폴리프로필렌 코폴리머를 열분해하여 제조되는 수 평균 분자량이 1000～10000인 물질을 말한다.

일반 아스팔트를 이와 같은 저분자량 폴리머로 개질하면, 침입도가 감소하고, 연화점이 상승하며, 경도가 증가하고, 광택이 제거된다.

이와 같이 경도가 증가한 개질 아스팔트에 유화수를 혼합하는 경우, 높은 접착력을 가지면서도, 점착성이 낮고, 광택이 적은 특성을 갖는 유화 아스팔트를 얻을 수 있으므로, 종래의 유화 아스팔트를 사용하는 경우와 같은 주변 환경, 도로의 오염 문제, 운전자의 눈부심 현상 등을 방지할 수 있다.

저분자량 폴리머에 의해 개질된 아스팔트에 석유수지(Hydrocarbon Resin), 로진(Rosin), 로진 에스터(Rosin Ester) 등의 물질을 추가로 혼합하는 경우, 상술한 점착성 및 광택 감소 효과 등을 더욱 현저히 얻을 수 있다.

이를 위한 바람직한 조성비는, 위 개질재 전체 중량을 기준으로 석유수지(Hydrocarbon Resin), 로진(Rosin), 로진 에스터(Rosin Ester) 중에서 선택된 하나 이상의 재질 5~10 중량부를 혼입하는 것이다.

유화수는 양이온계 Quick Set slurry emulision & microsurfacing emulision용 계면 활성제와 물의 혼합에 의해 형성되는 것이 좋은데, 여기서 위 계면 활성제는 amidoamine type의 유화제로서, Neoprene, SBR, EVA, SBS등의 POLYMER 등과 우수한 상용성을 나타낸다.

구체적으로 위 계면 활성제의 기초 물성은 인화점 200℃ 이상, 비중(25℃) 0.95 이상, 점도(60℃) 500~600cp이다.

상기 유화수는 50℃ 이상 가열된 물 98~99.5 중량%에 0.5~2 중량%의 위 계면 활성제를 용해 시킨 후, Hydrochloric acid를 첨가하여 ph 2~3으로 조절하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상술한 개질 아스팔트와 유화수를 혼합하여 유화 아스팔트를 제조하는 경우, 상술한 장점이 있지만, 침입도의 감소, 경도의 증가로 인하여 유연성이 감소한다는 단점이 있다.

유화 아스팔트 제조공정에서 액상 고분자 개질제를 혼합하는 경우, 유연성이 증가하여 위 단점이 해소될 뿐만 아니라, 강도의 향상, 접착력 향상의 추가적인 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 액상 고분자 개질제란, 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 초산 비닐 공중합체 라텍스, 클로로프렌 고무 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스 등의 물질을 말한다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims

시멘트, 골재, 물을 혼합하여 1차 포장재료를 형성하는 1차 포장재료 형성단계;
상기 1차 포장재료에 유화 아스팔트 1~20 중량%를 혼입하여 2차 포장재료를 형성하는 2차 포장재료 형성단계;
상기 2차 포장재료를 기층 또는 보조기층 위에 타설하는 타설단계;를 포함하고,
상기 유화 아스팔트는
개질 아스팔트 55~70 중량%;
유화수 25~40 중량%;
액상 고분자 개질제 5~15중량%;가 혼합된 것이며,
상기 개질 아스팔트는 일반 아스팔트와 개질재의 혼합에 의해 형성되고,
상기 개질재는
고비점 아로마틱 프로세서 오일(HAP) 65~90 중량%;
도로 역청재 8~30%;
저분자량 폴리머 2~5%;를 포함하며,
상기 고비점 아로마틱 프로세서 오일(HAP)은 원유의 감압 증류 공정에서 발생되는 반제품의 오일을 2차 가공 정제하여 얻어지는 것이고,
상기 유화수는
양이온계 Quick Set slurry emulision & microsurfacing emulision용 계면 활성제와 물의 혼합에 의해 형성되며,
상기 유화수는
50℃ 이상 가열된 물 98~99.5 중량%에 0.5~2 중량%의 유화제를 용해 시킨 후, Hydrochloric acid를 첨가하여 ph 2~3으로 조절하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반강성 도로포장 공법.
제1항에 있어서,
상기 1차 포장재료 중 상기 시멘트, 골재의 혼합물은
상기 시멘트 1~20 중량%;
세골재 19~50 중량%;
조골재 30~80 중량%;를
포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 도로포장 공법.
제2항에 있어서,
상기 조골재는
최대치수 19mm의 조골재 20~40 중량%;
최대치수 13mm의 조골재 10~40 중량%;를
포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 도로포장 공법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 도로 역청재는 침입도 80~100인 것을 특징으로 하는 반강성 도로포장 공법.
제1항에 있어서,
상기 저분자량 폴리머는
저분자량 폴리에틸렌(PE Wax), 저분자량 폴리프로필렌(PP Wax), 저분자량 폴리프로필렌 코폴리머(Co-PP Wax), 석유왁스, 피셔트롭시 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드 왁스 중에서 선택된 하나 이상의 재질에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 반강성 도로포장 공법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 액상 고분자 개질제는 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 초산 비닐 공중합체 라텍스, 클로로프렌 고무 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스 중에서 선택된 하나 이상의 재질에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 반강성 도로포장 공법.