KR101409447B1 - 탄소저감 및 자원 순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물 - Google Patents

탄소저감 및 자원 순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물에 관한 것으로, 폐아스팔트 콘크리트, 산업현장에서 발생되는 부산물 내지 폐기물 등의 자원을 재활용하여 아스팔트 콘크리트 포장재를 제조함으로써 폐기물의 처리를 위한 부대비용와 폐자원의 재활용으로 인한 제조 원가를 절감할 수 있으며 탄소발생이 적은 자원의 선택을 통해 온실가스 배출량을 줄임으로써 지구온난화 방지를 기여할 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물은, 폐아스팔트 콘크리트를 출발물질로 하여 가공된 아스콘 순환골재 100중량부; 철강 슬래그 파우더, 유동층 보일러회, 알파형 반수석고 파우더, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo-Aluminate,CSA) 파우더, 생석회, 소석회, 포틀랜드 시멘트 중 2 개 이상으로 이루어진 탄소저감형 비소성 무기 결합재 2.5~10.0 중량부; 유화아스팔트 또는 컷백 아스팔트 0.1~5.5 중량부; 폴리아크릴레이트 에멀젼 0.12~10.0 중량부; 혼합수 2.5~6.0 중량부가 혼합되어 이루어진다. 상기 폴리아크릴레이트 에멀젼은 부틸아크릴레이트 단량체 100중량부를 기준으로 메틸메타크릴레이트 단량체 60∼100중량부, 아크릴로니트릴 단량체 10∼40중량부, 메타크릴산 단량체 15∼50 중량부, 촉매 0.1∼5 중량부, 유화제 1∼30 중량부, 환원안정제 0.05∼3 중량부, 그리고 수산화암모늄 3∼20 중량부로 이루어진다.

Description

탄소저감 및 자원 순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물{REDUCING OF CARBON AND RECYCLING OF RESOURCE TYPE ASPHALT CONCRETE PAVING MATERIALS}
본 발명은 아스팔트 콘크리트 포장재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐아스팔트 콘크리트, 산업현장에서 발생 되는 부산물 내지 폐기물 등의 자원을 재활용하여 아스팔트 콘크리트 포장재를 제조하고 탄소발생이 적은 자원의 선택을 통해 온실가스 배출량을 줄일 수 있는 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물에 관한 것이다.
우리나라의 경우 도로의 확,포장, 평면절삭 등으로 수거되는 폐아스팔트 콘크리트(폐아스콘)의 재활용은 시급히 해결해야 할 중요한 문제로 인식되고 있고, 국내의 경우 환경부 통계자료에 의하면 건설폐자재의 발생량은 현재 총 143,053톤/일이며, 이중 폐아스콘이 25,291톤/일로 전체 발생량의 14.3%를 차지하고 있다.
이와 같은 막대한 양의 폐아스콘은 폐기물 처리비용이 비싸 불법투기 및 매립이 성행되고 있는 실정이기 때문에 적절한 방법을 통한 재활용은 경제적으로는 물론 환경적으로도 반드시 해결해야할 시급한 과제이다.
폐아스콘의 재생 방법으로 상온재생과 가열재생이 있다.
상온재생(Cold Mix Recycling)은 폐아스콘 순환골재에 신규아스팔트와 골재를 첨가하여 상온포장용 혼합물을 생산하기 위한 공정이라고 정의할 수 있다. 즉 상온재생이란 용어 자체는 일반적으로 열을 가하지 않고 폐아스콘을 재생하는 것을 일컫는다. 가열 재생아스콘이 폐아스콘 순환골재를 신규골재와는 별도의 장치에서 가열한 후 믹서기에서 이미 가열된 신규골재 및 아스팔트와 함께 혼합하여 생산되는 것에 비해 상온재생아스콘은 폐아스콘 재생골재와 신규골재 및 유화 아스팔트를 가열하지 않고 상온에서 혼합하여 생산하고 시공하는 도로포장용 아스팔트 제품이다.
이와 같은 종래 폐아스콘의 가열재생 공법에 따르면, 폐아스콘의 고온가열로 인한 이산화탄소 등 온실가스의 배출과, 악취, 매연, 분진 등에 의한 대기환경오염이 심각한 실정이다. 더욱이 열에 매우 약한 특성을 보이는 아스팔트를 재가열함으로써 이미 산화가 발생한 폐아스팔트의 열화를 촉진시켜 재생의 목적을 달성하기 위해서는 재생제를 첨가하거나 폐재(폐아스콘)의 첨가량을 최소량으로 제한해야 하는 실정이다.
이에 비해 폐아스콘 상온재생 공법은 재생의 메카니즘이 가열 혼합방식이 아니라 상온상태의 폐재를 원래의 골재입도 상태로 파쇄 선별한 후 상온의 신규골재와 유화아스팔트를 상온에서 혼합하는 방식이므로 골재 가열용 및 혼합 가열용 석유에너지의 절감은 물론 폐아스팔트의 열열화를 방지하여 재생혼합물의 품질을 향상시킬 수 있고 폐아스콘의 혼입량을 증대시켜 아스콘 재생을 활성화하는 방안이다.
또한 종래 일부 상온 재생 아스팔트 콘크리트의 제조시 아스팔트 포장체의 가요성과 시멘트 콘크리트 포장이 갖는 강성을 동시에 확보하고, 교통개방시간의 단축 등을 위하여 일반 포틀랜드 시멘트를 결합재로 활용하는 경우가 있다. 이와 같은 포틀랜드 시멘트는 포장체에 사용되는 재료간의 결합력 증진을 통해 자체 물성은 개선시킬 수 있다. 하지만 이와 같은 포틀랜드 시멘트를 제조하기 위해서는 많은 자원과 에너지를 소비하여야 한다. 특히 포틀랜드 시멘트 제조는 지구온난화의 주요 원인으로 지적되고 있고, 포틀랜드 시멘트 1kg을 제조하는데 CO2가스를 약 950g을 방출하는 것으로 알려져 있으며, 포틀랜드 시멘트의 제조과정에서 발생하는 온실가스 배출량은 연간 약 135만톤 정도로서 대기중에 배출되는 전 세계 온실가스 배출량의 7%를 차지하고 있다. 또한 포틀랜드 시멘트를 생산함에 있어 주원료는 석회석이며 이를 채광하는 과정에서 발생되는 산림의 훼손이나 부산물은 환경에 보다 많은 부담을 주고 있어 산업부산물 및 폐기물을 대량 활용하여 기존 일반 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 소재 개발이 필요한 시점이다.
등록특허 제10-0787360호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐아스팔트 콘크리트, 산업현장에서 발생되는 부산물 내지 폐기물 등의 자원을 재활용하여 아스팔트 콘크리트 포장재를 제조하고 탄소발생이 적은 자원의 선택을 통해 온실가스 배출량을 줄일 수 있는 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물은, 폐아스팔트 콘크리트를 출발물질로 하여 가공된 아스콘 순환골재 100중량부; 철강 슬래그 파우더, 유동층 보일러회, 알파형 반수석고 파우더, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo-Aluminate,CSA) 파우더, 생석회, 소석회, 포틀랜드 시멘트 중 2개 이상으로 이루어진 탄소저감형 비소성 무기 결합재 2.5~10.0 중량부; 유화아스팔트 또는 컷백 아스팔트 0.1~5.5 중량부; 폴리아크릴레이트 에멀젼 0.12~10.0 중량부; 혼합수 2.5~6.0 중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리아크릴레이트 에멀젼은 부틸아크릴레이트 단량체 100중량부를 기준으로 메틸메타크릴레이트 단량체 60∼100중량부, 아크릴로니트릴 단량체 10∼40중량부, 메타크릴산 단량체 15∼50 중량부, 촉매 0.1∼5 중량부, 유화제 1∼30 중량부, 환원안정제 0.05∼3 중량부, 그리고 수산화암모늄 3∼20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물에 의하면, 폐아스팔트 콘크리트, 산업현장에서 발생되는 부산물 내지 폐기물(철강 슬래그, 보일러회 등) 등의 자원을 재활용하여 아스팔트 콘크리트 포장재를 제조함으로써 폐기물의 처리를 위한 비용과 매립에 따른 환경오염을 방지할 수 있고 아울러 제조 원가의 절감을 통해 아스팔트 콘크리트 포장재를 활발하게 보급할 수 있다. 또한 탄소발생이 적은 자원의 선택을 통해 온실가스 배출량을 줄일 수 있으므로 탄소배출원에 따른 비용 절감은 물론 지구온난화 방지에 기여할 수 있다.
본 발명의 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물을 도로교통용 포장재, 주자창 포장재, 공장 바닥 등의 포장재 등에 현장 시공시 사용되어 포장체의 가요성 및 강성의 동시 확보를 통한 소성변형 방지, 내구성능 개선을 통하여 포장구조체로서의 공용성을 향상시킬 수 있으며, 동시에 빠른 성능발현을 통하여 조기 교통개방이 가능하도록 할 수도 있다.
본 발명에 따른 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물은, 폐아스팔트 콘크리트를 출발물질로 하여 가공된 아스콘 순환골재 100중량부; 철강 부산물, 유동층 보일러 부산물, 배연탈황 공정에서 발생한 폐기물 중 하나 이상을 포함하는 탄소저감형 비소성 무기 결합재 2.5~10.0 중량부; 유화아스팔트 또는 컷백 아스팔트 0.1~5.5 중량부; 액상 폴리아크릴레이트 에멀젼 0.12~10.0 중량부; 혼합수 2.5~6.0 중량부가 혼합되어 이루어진다.
상기 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재의 혼합방법은 상온조건에서 아스콘 순환골재, 탄소저감형 비소성 무기 결합재, 유화아스팔트 또는 컷백아스팔트를 믹서에 투입한 후 사전에 폴리아크릴레이트 에멀젼과 혼합수를 믹싱하여 제조된 것을 믹서에 투입하여 최소 60초 이상 혼합하여 제조된다.
이하 각 재료들에 대해 구체적으로 설명한다.
1. 아스콘 순환골재.
아스콘 순환골재는 도로 등의 각종 건설현장에서 폐기된 폐아스콘을 수집하여 죠크러셔, 콘크러셔, 임팩트 크러셔 등 어느 한 가지 이상의 파쇄기를 거쳐 폐아스콘을 파쇄한 후 진동 스크린을 이용하여 선별 및 분급을 실시하여 GR F 4026[재활용 상온 아스팔트콘크리트 혼합물]의 규정에 부합되는 용도별 혼합물의 입도를 충족시키도록 제조된다.
2. 탄소저감형 비소성 무기 결합재.
탄소저감형 비소성 무기 결합재는 철강 슬래그 파우더, 유동층 보일러회, 알파형 반수석고 파우더, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo-Aluminate, CSA) 파우더, 생석회, 소석회, 포틀랜드 시멘트 중 2종 이상이 혼합되어 사용되고, 종류의 수량에 상관없이 2.5중량부 미만이 혼합되면 재료들의 결합력이 약하고 10.0중량부 초과로 혼합되면 작업성이 떨어진다. 상기 철강 슬래그 파우더는 분말도 3,400cm2/g 이상, 유동층 보일러회는 분말도 2,500cm2/g 이상, 알파형 반수석고 파우더와 칼슘설포알루미네이트 파우더는 분말도가 2,800cm2/g 이상, 생석회 및 소석회는 분말도 2,000cm2/g 이상, 포틀랜드 시멘트는 3,200cm2/g 이상의 것을 사용한다.
예를 들어 탄소저감형 비소성 무기 결합재는 철강 슬래그 파우더 45 ~ 75중량%, 유동층보일러회 5 ~ 10 중량%, 알파형 반수석고 0.1~3.5중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo-Aluminate,CSA) 파우더 1 ~ 5중량%, 생석회 10 ~ 20중량%, 소석회 1 ~ 7중량%, 포틀랜드 시멘트 5~10중량% 가 혼합되어 이루어질 수 있다.
3. 유화 아스팔트 또는 컷백 아스팔트
유화 아스팔트 또는 컷백 아스팔트는 탄소저감 및 자원순환형 아스팔트 콘크리트 포장재의 상온 시공성, 작업성 및 성형성을 확보하고 포장재로서의 구조성능을 만족시키기 위한 바인딩을 목적으로 사용된다. 유화아스팔트는 25℃에서의 앵글러도(점도)가 3~40이고, 체잔류분(1.18mm) 질량이 0.3% 이하인 것을 사용한다. 컷백 아스팔트는 25℃에서의 점도가 75 이상인 것을 사용한다.
유화아스팔트 또는 컷백 아스팔트는 0.1중량부 미만이 혼합되면 포장재로서의 구조적 성능저하와 상온시공성이 저하되며, 5.5중량부를 초과로 혼합되면 과도한 투입으로 인하여 소성변형이 증가되어 포장체로서의 공용수명 단축되는 단점이 있습니다.
4. 혼합수.
혼합수는 재료들의 혼합을 위하여 사용되며 2.5중량부 미만이 사용되면 재료들의 균일한 혼합이 어렵고 6.0중량부 초과로 혼합되면 혼합물이 물성이 약하여 포장재로서의 사용이 어렵다.
5. 폴리아크릴레이트 에멀젼.
본 발명에서는 폴리아크릴레이트 에멀젼은 포장체의 성능개선(결합력 개선을 통한 균열저항성, 소성변형에 대한 저항성 등을 개선) 위하여 다음과 같은 조성으로 이루어지며, 부틸아크릴레이트 단량체 100중량부를 기준으로 메틸메타크릴레이트 단량체 60∼100중량부, 아크릴로니트릴 단량체 10∼40중량부, 메타크릴산 단량체 15∼50 중량부, 촉매 0.1∼5 중량부, 유화제 1∼30 중량부, 환원안정제 0.05∼3 중량부, 그리고 수산화암모늄 3∼20 중량부로 이루어지며, 재료의 혼합 등을 위하여 이온교환수가 함께 사용된다. 상기 이온교환수는 2가지 이상 재료의 혼합 등을 위하여 사용되기도 하고 어느 하나의 재료의 용융이나 희석을 위하여 사용되기도 한다.
이와 같은 조성의 폴리아크릴레이트 에멀젼은 0.12중량부 미만이 혼합되면 재료들의 결속과 노면층과의 접착력이 약하고 10.0 중량부 초과로 혼합되면 과도한 접착력에 의해 포장의 시공성이 떨어진다.
이하, 폴리아크릴레이트 에멀젼의 재료에 대해 설명한다.
가. 단량체.
부틸아크릴레이트 단량체 100중량부를 기준으로 메틸메타크릴레이트 단량체 60∼100중량부, 아크릴로니트릴 단량체 10∼40중량부, 메타크릴산 단량체 15~50중량부가 사용된다.
부틸아크릴레이트(Butyl Acrylate) 단량체는 전체 에멀젼의 경화반응 유도 및 접착성 부여를 위하여 사용되며, 메틸메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 단량체는 에멀젼의 내후성 향상, 점도개선을 위해 사용되고, 아크릴로니트릴(Acrylonitrile) 단량체는 다른 단량체와 결합하여 분자량이 큰 에먼젼 화합물을 조성하기 위해 사용되고, 메타크릴산(Methacrylic Acid) 단량체는 에멀젼 제조를 위한 다양한 화합물과의 중합을 목적으로 사용된다.
나. 촉매.
촉매는 단량체 등 재료의 반응을 빠르게 유도하는 것으로, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨, 소듐바이설파이트 등을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나 또는 2개 이상이 사용 가능하며, 0.1중량부 미만이 혼합되면 촉매의 역할이 미약하고 5중량부 초과로 혼합되면 정상적인 반응을 방해할 수 있다.
다. 유화제.
유화제는 재료들이 서로 분리되지 않고 혼합되도록 하는 것이며, 1~30중량부의 범위를 벗어나면 서로 다른 재료들을 섞이도록 하지 못하거나 큰 차이가 없다.
유화제는 음이온계면활성제와 비이온계면활성제 중 하나 이상이 사용되며, 2개가 함께 사용되는 경우 동일 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
음이온 계면활성제는 예를 들어, 상품명 Hitenol BC-05(제조 판매원 DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU co.), 비이온 계면활성제는 상품명 X-405(제조 판매원 DOW chemical co.) 등을 사용할 수 있다.
라. 환원안정제(환원제).
환원안정제는 예를 들어 술폭실산 포름알레히드염가 사용될 수 있다.
마. 수산화암모늄.
촉매, 유화제, 환원안정제, 수산화암모늄은 에멀젼 제조를 위한 화합물들간의 반응속도 조절, 분산 등의 목적으로 사용하며, 재료의 혼합 등을 위하여 이온교환수가 함께 사용된다.
이와 같은 재료를 이용하는 상기 폴리아크릴레이트 에멀젼은, 예를 들어 프리에멀젼을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 제조된 프리 에멀젼의 반응을 유도하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 반응된 프리에멀젼 반응물을 숙성하여 프리에멀젼 숙성물을 제조하는 제3단계와; 상기 제3단계를 거쳐 숙성된 프리에멀젼 숙성물을 완성하여 폴리아크릴레이트 에멀젼을 제조하는 제4단계를 포함하여 제조된다.
상기 제1단계는 희석조에 재료들의 혼합을 위하여 이온교환수 110중량부, 유화제로서 음이온계면활성제(예컨대 Hitenol BC-05 DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU co. 제품) 1.5중량부, 비이온계면활성제(예컨대 X-405, DOW chemical co. 제품) 5중량부를 고속 교반을 통하여 녹이고, 촉매로서 소듐바이설파이트 0.5 중량부를 이온교환수 15중량부에 녹인 혼합액을 가한 다음 부틸아크릴레이트 단량체 82.5 중량부(여기서 부틸아크릴레이트는 다른 재료의 기준으로 사용된다), 메틸메타크릴레이트 단량체 67.5 중량부, 아크릴로니트릴 단량체 20중량부, 메타크릴산 단량체 30중량부로 이루어진 혼합액을 투입하여 프리에멀젼을 준비한다.
상기 제2단계는 반응기에 이온교환수 170중량부, 비이온 계면활성제 2중량부, 음이온 계면활성제 0.5중량부를 넣고 75℃(바람직하게 70~80℃)로 승온한 후 촉매로서 과황산칼륨 1.5중량부와 상기 제1단계에서 제조된 프리에멀젼 17중량부를 투입하고 30(28~32분)분 유지시킨 후 반응물을 80∼83℃로 승온시킨 후 3시간에 걸쳐 적하하면서 반응시켜 프리에멀젼 반응물을 생성한다.
상기 제3단계는 상기 제2단계를 거친 프리 에멀젼 반응물에 촉매(중량기준 400배의 이온교환수에 의해 녹은)를 첨가하여 50~60분간 유지시키는 제3-1단계, 상기 제3-1단계를 거친 후 환원안정제를 투입하고 50분 ~ 60분에 걸쳐 숙성시켜 프리 에멀젼 숙성물을 제조하는 제3-2단계를 포함한다.
상기 제4단계는 상기 제3단계를 거친 프리 에멀젼 숙성물을 45℃이하(40~45℃)로 냉각한 후 비이온 계면활성제(중량기준 5배의 이온교환수에 의해 녹은)와 수산화암모늄을 추가하여 폴리아크릴레이트 에멀젼을 제조하는 것으로 이루어진다.
<실시예>
이하 본 발명에 의한 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물의 구체적인 실시예 및 비교예에 대해 설명한다.
구분 아스콘
순환골재
(중량%)		 무기
결합재
(중량%)		 포틀랜드 시멘트
(중량%)		 유화
아스팔트
(중량 %)		 폴리아크릴레이트 에멀젼
(중량%)		 혼합수
(중량%)		 비고
비교예 1 100 0 5.0 3.0 - 4.5
실시예 1 100 2.5 - 0.1 0.12 2.5
실시예 2 100 5.0 - 3.0 5.0 4.5
실시예 3 100 10.0 - 5.5 10.0 6.0
* 상기배합은 아스콘 순환골재 100중량부에 대한 배합 예임.
(실시예 1~3)
각종 도로 포장재의 재포장 등을 위해 해체 및 수집된 폐아스콘을 파쇄, 선별, 분급의 단계를 거쳐 25mm이하 아스콘 순환골재 31중량%, 13mm 이하 아스콘 순환골재 35중량%, 8mm이하 아스콘 순환골재 34중량%로 구성된 아스콘 순환골재 100 중량부에 대하여 무기결합재 2.5~10중량부, 유화아스팔트 0.1~5.5 중량부를 혼합용 믹서에 투입한 후 폴리아크릴레이트에멀젼 0.12~10.0중량부와 혼합수 2.5~6.0 중량부를 사전에 프리믹싱을 실시한 것을 상기 혼합용 믹서에 투입하여 상온에서 90초 혼합하여 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물을 제조하였다.
또한 상기 무기결합재(탄소저감형 비소성 무기 결합재) 조성물은 철강 슬래그 파우더 70.0중량%, 유동층 보일러회 5.0중량%, 알파형 반수석고 0.5중량%, 칼슘설포알루미네이트 파우더 2.5중량%, 생석회 15중량%, 소석회 2중량%, 포틀랜드시멘트 5중량%를 프리믹싱하여 제조된 것을 사용한다.
상기 폴리아크릴레이트에멀젼은 부틸아크릴레이트 단량체 100중량부를 기준으로 메틸메타크릴레이트 단량체 80중량부, 아크릴로니트릴 단량체 30중량부, 메타크릴산 단량체 35중량부, 촉매 3중량부, 유화제 15중량부, 환원안정제 2 중량부, 그리고 수산화암모늄 10중량부로 이루어진 것을 사용한다.
(비교예)
각종 도로 포장재의 재포장 등을 위해 해체 및 수집된 폐아스콘을 파쇄, 선별, 분급의 단계를 거쳐 25mm이하 아스콘 순환골재 31중량%, 13mm 이하 아스콘 순환골재 35중량%, 8mm이하 아스콘 순환골재 34중량%로 구성된 아스콘 순환골재 100 중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 5.0중량부, 유화아스팔트 3.0중량부를 혼합용 믹서에 투입한 후 혼합수를 4.5중량부 믹서에 재투입하여 상온에서 90초 혼합하여 제조한다.
상기 실시예와 비교예에 따른 포장체의 물성측정 결과는 하기 표에 나타내었으며 물성평가를 위한 시험방법은 다음과 같다.
1) 안정도 및 흐름값 측정
포장재의 안정도 및 흐름값 측정은 KS F 2337(마샬 시험기를 사용한 아스팔트 혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험방법)에 준하여 실시하였으며, 공시체 다짐, 양생 및 탈형은 GR F 4026(재활용 상온 아스팔트콘크리트 혼합물)의 규정에 준하여 실시하였다.
2) 공극률 측정
공극률 측정은 KS F 2364(다져진 역청 혼합물의 공극률 시험방법)에 준하여 혼합물의 겉보기 밀도 및 이론최대 밀도의 관계로부터 다음에 나타낸 식에 의하여 공극률을 측정하였다.
Figure 112013098228311-pat00001
3) 겉보기 밀도 및 이론최대 밀도 측정
겉보기 밀도는 KS F 2446(다져진 역청 혼합물의 겉보기 비중 및 밀도시험 방법)에 준하여 공기 중에서 건조한 시료의 질량과 공기 중에서 표면 건조한 포화시료의 질량에서 수중 시료질량을 뺀 값의 비로 산출하였다.
포장재의 이론최대 밀도는 KS F 2366(역청 포장 혼합물의 이론적 최대 비중 및 밀도시험방법)에 준하여 사용재료의 진밀도, 혼합물 중의 사용재료 질량백분율의 관계로부터 이론최대 밀도를 산출하였다.
구 분 안정도
(N)		 공극률
(%)		 흐름값
(1/10mm)
실시예 1 23,569 11.3 25.7
실시예 2 25,437 9.5 30.3
실시예 3 30,472 8.8 36.2
비교예 13,118 12.9 19.4
상기 표 2에 나타낸 것과 같이 본 발명에 의한 실시예의 경우 탄소저감형 비소성 무기 결합재와 폴리아크릴레이트에멀젼의 사용으로 포장재의 안정도 및 흐름값이 크게 개선되는 효과를 나타냈으며, 또한 공극률의 경우는 감소되는 결과를 나타냈다. 이는 탄소저감형 비소성 무기 결합재의 사용으로 포장 구조체 사용재료간의 결합력 증진으로 소성변형에 대한 저항성능인 안정도가 증가하고 또한 폴리아크릴레이트 에멀젼의 사용으로 포장구조체의 점성이 증가되어 파괴시 발생하는 흐름값이 규정 기준치를 만족시키는 범위 내에서 개선되는 것으로 나타났다.

Claims (2)

  1. 폐아스팔트 콘크리트를 출발물질로 하여 가공된 아스콘 순환골재 100중량부;
    3,400cm2/g 이상의 철강 슬래그 파우더, 2,500cm2/g 이상의 유동층 보일러회, 2,800cm2/g 이상의 알파형 반수석고 파우더, 2,800cm2/g 이상의 칼슘설포알루미네이트 파우더, 2,000cm2/g 이상의 생석회, 2,000cm2/g 이상의 소석회, 3,200cm2/g 이상의 포틀랜드 시멘트의 혼합으로 이루어진 탄소저감형 비소성 무기 결합재 2.5~10.0 중량부;
    25℃에서의 점도가 3~40인 유화아스팔트 또는 컷백 아스팔트 0.1~5.5 중량부;
    폴리아크릴레이트 에멀젼 0.12~10.0 중량부;
    혼합수 2.5~6.0 중량부가 혼합되어 이루어지고,
    상기 폴리아크릴레이트 에멀젼은 부틸아크릴레이트 단량체 100중량부를 기준으로 메틸메타크릴레이트 단량체 60∼100중량부, 아크릴로니트릴 단량체 10∼40중량부, 메타크릴산 단량체 15∼50 중량부, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨, 소듐바이설파이트 중에서 선택된 하나 이상의 촉매 0.1∼5 중량부, 음이온 계면활성제와 비이온계면활성제 중 하나 이상의 유화제 1∼30 중량부, 환원안정제 0.05∼3 중량부, 그리고 수산화암모늄 3∼20 중량부로 이루어지며,
    상기 탄소저감형 비소성 무기 결합재는 철강 슬래그 파우더 45 ~ 75중량%, 유동층보일러회 5 ~ 10 중량%, 알파형 반수석고 0.1~3.5중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo-Aluminate,CSA) 파우더 1 ~ 5중량%, 생석회 10 ~ 20중량%, 소석회 1 ~ 7중량%, 포틀랜드 시멘트 5~10중량% 가 혼합되어 이루진 것을 특징으로 하는 탄소저감 및 자원순환형 상온 아스팔트 콘크리트 포장재 조성물.
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KR101136479B1 (ko) * 2011-11-07 2012-04-20 (주)한동알앤씨 상온 재생아스팔트 혼합물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599492B1 (ko) * 2004-06-01 2006-07-13 허정도 폐아스콘을 활용한 반강성포장용 조성물과 포장시공방법
KR101136479B1 (ko) * 2011-11-07 2012-04-20 (주)한동알앤씨 상온 재생아스팔트 혼합물

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