KR102018807B1 - 활성화된 고무 분말과 석유 수지를 포함하여 균열 저항성이 향상된 가열 주입식 아스팔트 콘크리트 실란트 - Google Patents

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Abstract

본 기술은 우수한 균열저항성 및 부착성을 발휘하고, 작업성이 향상되고, 제조비용을 낮출 수 있는 가열 주입식 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하는 포장 도로의 균열 보수방법에 관한 것으로, 상기 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 아스팔트 바인더 60~80 중량%, 활성화된 고무 분말 10~20 중량%, 석유 수지 2~10 중량%, 연화제 3~9 중량% 및 소석회 2~10 중량%를 포함할 수 있다.

Description

활성화된 고무 분말과 석유 수지를 포함하여 균열 저항성이 향상된 가열 주입식 아스팔트 콘크리트 실란트{HEATING ASPHALT CONCRETE SEALANT INCLUDING ACTIVATED CRUMB RUBBER AND PETROLEUM RESIN AND HAVING IMPROVED CRACK RESISTANCE}
본 발명은 포장 도로나 토목 구조물의 균열채움재로 사용되는 실란트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성화된 고무 분말과 석유 수지를 포함함으로써 우수한 균열저항성 및 부착성을 발휘할 수 있는 가열 주입식 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하는 포장 도로의 균열 보수방법에 관한 것이다.
우리나라의 아스팔트/콘크리트 포장 도로에 있어서, 1990년대 이후 물동량의 급증과 차량 하중의 중량화 및 대형화, 여름철 이상 고온과 집중 호우 등의 대기환경의 변화 등으로 소성변형, 균열, 포트홀 등 다양한 형태의 도로 파손이 급격히 증가하고 있다.
특히, 온도 변화에 따른 수축/팽창에 의하여 포장 도로에는 미세 균열이 발생하며, 발생된 균열에 우수가 침투하여 노상층의 부분 침하를 초래하게 되고, 이러한 상태에서 차량 통행에 의한 압력이 가해지면 노상층에 발생한 침하에 의해 다시 기존 포장층으로 균열이 진행하는 형태로 균열이 커지게 된다. 이와 같이 포장 도로에 발생된 균열은 교통사고 유발 위험성을 높이는 것과 함께, 도로 유지보수로 인한 막대한 비용 손실을 초래하며, 도로의 조기 파손을 더욱 가속화시켜 도로 수명을 현저하게 저하시킬 수 있다.
아스팔트/콘크리트 포장 도로의 미세 균열이 발생하였을 때, 예방적 유지보수 공법의 일환으로 가열 주입식 아스팔트 콘크리트 실란트를 균열 부위에 적용하여 균열 확장을 방지하고 포장 수명을 향상시키는 것이 필요하다.
이와 같이 예방적 유지보수 공법에 사용되는 실란트로서는, 아스팔트에 연화제, 접착촉진제, UV 안정화제, 점도강하제 등의 다양한 기능성 첨가제를 첨가한 실란트 조성물이 제안되었다. 그 예로 특허문헌 1에는, 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트 40-70중량%, 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer) 3-10중량%, 연화제 1-10중량%, 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter) 0.5-3중량%, UV안정제 0.5-3중량%, 점도강하제 0.5-5중량%, 고무 분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하는 포장도로 및 토목구조물의 내구성 향상을 위한 일액형 가열식 아스팔트계 실란트 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 실란트 조성물은 그 기능을 확실하게 발휘하기 위하여 재료비 단가가 높은 첨가제 사용이 필수적이므로, 실란트 제조비용을 크게 높여, 결과적으로 포장 도로 유지보수 비용의 급증으로 인하여 실제적으로 적용되기 쉽지 않으며, 미세 균열의 확장 방지 및 포장 수명 향상 측면에 있어서 그 효과가 충분하지 못한 단점이 있다.
또한, 제조 비용을 저감시키고 원상회복률을 증가시키는 필러로서, 고무 분말, 예를 들어 폐타이어 고무 분말을 실란트 조성물에 사용하는 것이 제안되었다. 그러나, 폐타이어 고무 분말을 실란트 조성물에 사용하는 경우, 바인더로 사용되는 아스팔트와의 결합력이 약하여 실란트 조성물의 물성을 충분히 확보하기 어렵고, 균열저항성이 낮아져 예방적인 유지보수 공법의 효과를 충분히 발휘할 수 없는 문제가 있다.
이에, 아스팔트/콘크리트 포장 도로나 토목구조물의 미세 균열에 적용되어, 낮은 제조비용으로, 균열저항성 및 부착력 등의 우수한 물성을 나타냄으로써, 아스팔트/콘크리트 포장 도로의 예방적 유지보수에 효율적으로 적용될 수 있는 실란트 조성물에 대한 요구가 여전히 존재하는 실정이다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허 제10-1395523호(2014.05.27.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 활성화된 고무 분말과 석유 수지를 포함함으로써, 아스팔트/콘크리트 포장 도로나 토목구조물의 미세 균열에 적용되어, 낮은 제조비용으로, 균열저항성 및 부착력 등의 우수한 물성을 나타내며 동시에 점도 조절에 의하여 생산성 및 작업성이 향상되고, 아스팔트/콘크리트 포장 도로의 예방적 유지보수에 효율적으로 적용될 수 있는 가열 주입식 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하는 균열 보수방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물을 제공하며, 상기 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 아스팔트 바인더 60~80 중량%, 활성화된 고무 분말 10~20 중량%, 석유 수지 2~10 중량%, 연화제 3~9 중량% 및 소석회 2~10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 상기 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 제조방법을 제공하며, 상기 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 제조방법은 용융시킨 아스팔트 바인더 60~80 중량%에, 활성화된 고무 분말 10~20 중량%, 석유 수지 2~10 중량%, 연화제 3~9 중량% 및 소석회 2~10 중량%를 혼합 및 분산시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 포장 도로의 균열 보수 방법을 제공하며, 상기 포장 도로의 균열 보수 방법은 포장도로 균열 부위를 절단 또는 파쇄하여 보수 홈을 형성하는 단계; 상기 보수 홈에서 이물질을 제거하는 단계; 및 상기 보수 홈 내에 용융 상태의 상기 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실란트 조성물에 고무 분말과 석유 수지를 포함시킴으로써 아스팔트/콘크리트 포장 도로나 토목구조물의 미세 균열에 적용되어 종래기술에 비하여 낮은 제조비용으로, 우수한 균열저항성 및 부착력 등의 물성을 발휘할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 포장 도로나 토목구조물에 미세 균열이 발생하였을 때, 초기에 예방적인 유지보수에 효과적으로 적용되어, 균열 확장이나 추가적인 도로 파손을 방지하고, 포장 도로의 수명 향상에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실란트 조성물은 폐기물로 버려지는 폐고무 분말을 특정 처리에 의해 활성화시켜 이용함으로써, 우수한 균열저항성 및 부착력을 나타내는 것과 동시에, 제조비용을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 폐기물을 재활용함으로써 환경오염을 감소시키고 친환경성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 아스팔트 바인더 60~80 중량%, 활성화된 고무 분말 10~20 중량%, 석유 수지 2~10 중량%, 연화제 3~9 중량% 및 소석회 2~10 중량%를 포함할 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 포함되는 아스팔트 바인더는 실란트 조성물의 결합재로 작용하여 실란트 조성물의 소성변형 저항성 및 강도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서, 아스팔트 바인더는 개질 아스팔트 바인더를 포함할 수 있다. 개질 아스팔트 바인더는 일반 석유 아스팔트에 합성 수지나 고무 등의 개질재, 예를 들어, 고무 계열의 고분자 개질재 등을 결합시켜 품질을 향상시킨 것으로 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 개질 아스팔트 바인더는 일반 아스팔트에 비하여 외부의 충격이나 압력이 아스팔트 내부에서 흡수, 완화될 수 있으며, 온도 변화에 크게 좌우되지 않고 탄성 및 유연성을 유지할 수 있으며, 저장안정성 및 방수 효과가 우수하다.
본 실시예에서, 아스팔트 바인더는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-러버(SBR) 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에 의해 개질된 개질 아스팔트 바인더일 수 있다.
이와 같이, 개질 아스팔트 바인더를 사용함으로써, 일반 아스팔트에 비하여 실란트 조성물의 물성, 구체적으로 탄성 및 신율 등을 향상시킬 수 있으며, 이에 의해 외부 충격에 의한 균열이나 파손 발생을 억제하고, 고온에서 변형에 대한 저항성을 높일 수 있다.
개질 아스팔트 바인더는 PG 76-22의 공용성 아스팔트 바인더 등급을 가질 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 중의 아스팔트 바인더의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 60~80 중량%일 수 있다. 아스팔트 바인더의 함량이 60 중량% 미만인 경우에는 강도 및 접착력이 불량해질 수 있고, 소성변형 저항성이 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 80 중량%를 초과하는 경우 활성화된 고무 분말 등의 함량이 지나치게 낮아져 실란트 조성물의 균열저항성이 저하되어 효과적인 도로 보수가 어려워질 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 포함되는 활성화된 고무 분말은 실란트 조성물의 균열저항성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
활성화된 고무 분말은 고무 분말에 표면 처리를 함으로써 바인더와의 결합력을 증가시킨 것을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 활성화된 고무 분말은 표면 처리에 의해 활성화된 표면을 갖는 폐타이어 고무 분말일 수 있다.
본 실시예에서는, 균열저항성을 높이는 작용을 하는 활성화된 고무 분말을 실란트 조성물에 사용함으로써, 균열저항성을 현저하게 높이고, 아스팔트 바인더와의 결합력을 강화시켜, 미세 균열의 발생 및 수분 침투로 인한 2차 파손, 교통 하중에 의한 피로 균열 파손 발생을 방지하고, 도로의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.
활성화된 고무 분말은 폐고무 분말, 예를 들어 폐타이어 고무 분말을 표면 처리에 의해 활성화시킴으로써 얻어질 수 있으며, 이러한 표면 처리에 의해 고무 분말의 바인더와의 결합력이 증가될 수 있다. 폐고무를 활성화시키기 위한 기술은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 미세 분쇄 기술(size reduction) 및 탈황 기술(devulcanization)을 포함할 수 있다. 미세 분쇄 기술은 덩어리 고무 형태를 입자화를 통해 표면적을 증가시켜 후속 공정에서의 반응도를 향상시키기 위한 것이며, 탈황 기술은 고무 재료의 특성인 탄성과 복원력을 부여하기 위해 배합 고무에 첨가된 가교제에 의해 고무 제품이 성형되면서 형성된 가교 구조(폴리설파이드 결합)를 역으로 끊어내어 성형 이전의 원료 고무 상태로 회복시키는 기술이다.
본 실시예에서 사용되는 활성화된 고무 분말은 폐고무 분말을 표면 처리하여 얻어진 활성화된 표면을 갖는 고무 분말일 수 있으며, 이러한 활성화된 표면을 갖는 고무 분말은 증가된 바인더와의 결합력을 나타낼 수 있다.
폐고무는 폐타이어 고무 등으로부터 얻어지는 것이 일반적으로, 그 재료는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 가장 일반적으로 사용되는 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 천연 고무(NR), 스티렌 부티디엔 고무(SBR), 네오프렌 고무(CR), 및 니트릴 고무(NBR) 중에서 선택될 수 있다.
폐고무 활성화는 당해 기술분야에 공지된 방법 중 적절한 방법에 의해 이루어질 수 있다. 페고무 활성화를 위한 표면 처리는 물리적 탈황 처리 및 화학적 탈황 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 당해 기술분야에 공지된 이러한 폐고무 활성화 방법은 오존 처리, 초음파 처리, 마이크로파 처리, 코로나 방전법, 초임계수법, UV 처리, 열 분해법, De-Link System, 가수 분해법, 촉매법 등이 있으며, De-Link System으로 5㎜ 내외로 분쇄한 고무 스크랩에 티아졸계나 파라핀계 오일 등의 탈황제를 첨가한 후, 오토클레이브 내에서 고온 고압 상태로 탈황 반응을 일어나게 하거나, Hakke Mixer 등에서 고전단의 혼련으로 물리 화학적으로 탈황 반응을 유도해내는 방식 등이 널리 사용되고 있다.
본 실시예에 있어서는 구체적인 공정 조건 등을 고려하여 당해 기술분야에 공지된 방법 중 적절한 방법을 선택하여 폐고무 분말을 활성화시켜 사용하거나, 또는 시판되는 표면 활성화된 폐고무 분말을 사용할 수도 있다.
본 실시예에 있어서는 이와 같은 물리적/화학적 탈황 반응을 포함하는 표면 처리에 의해 활성화된 폐고무 분말을 사용함으로써, 실란트 조성물의 균열저항성을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에 제조 비용을 낮추어 경제성을 높이고, 폐기물인 폐고무 분말의 재활용에 의한 환경 오염 방지의 효과도 얻을 수 있다.
활성화된 고무 분말의 평균 입도는 바람직하게 10~100 메쉬의 범위, 더욱 바람직하게 20~60 메쉬의 범위일 수 있다. 활성화된 고무 분말의 평균 입도가 상기 범위 미만인 경우에는 바인더와의 결합력 저하가 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 조성물을 이루는 각각의 재료들이 분리되는 재료 분리 현상이 발생할 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 중의 활성화된 고무 분말의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 10~20 중량%일 수 있다. 활성화된 고무 분말의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 실란트 조성물의 균열저항성이 저하되어, 겨울철 온도 하강에 따른 균열이 발생하고, 수분 침투로 인하여 2차 포장 파손이 야기될 가능성이 높아지며, 교통 하중에 의한 피로 균열 파손 발생 가능성도 높아지게 된다. 반면, 활성화된 고무 분말의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우에는, 실란트 조성물 제조 시 점도 상승으로 조성물 제조 자체가 불가능하게 되거나, 또는 제조 온도를 과도하게 높여야만 생산이 가능하여 과도한 에너지 투입에 따른 제조 비용의 상승 및 공정 편의성 저하 등의 문제가 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 포함되는 석유 수지는 실란트 조성물의 점도를 감소시켜 생산성 및 작업성을 높이고, 이와 함께 균열저항성을 더욱 향상시키는 역할을 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 활성화된 고무 분말을 포함함으로써 균열저항성을 높이고 포장 파손 발생 가능성을 낮추는 효과를 발휘할 수 있으나, 활성화된 고무 분말은 실란트 조성물의 점도를 높일 수 있다. 실란트 조성물의 점도가 과도하게 높아지면 조성물 제조 자체가 불가능해지거나 과도한 공정 비용이 소요될 수 있어 비경제적이며, 포장 도로에 적용되는 경우에 작업성이 저하되어 효율적인 도로 보수가 어려워질 수 있다.
본 실시예에 있어서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 활성화된 고무 분말과 함께 석유 수지를 이용함으로써, 실란트 조성물의 점도를 적절하게 조절하면서 접착력을 증가시켜 생산성 및 작업성을 높이고, 이와 동시에 균열저항성을 한층 더 향상시켜 포장 도로의 파손 발생을 저감시킬 수 있으며, 결과적으로 효과적인 포장 도로 유지 및 보수가 가능하다.
석유 수지는 석유계 불포화 탄화수소를 직접 원료로 하는 수지로서, 석유의 정제과정이나 석유화학공업의 부산물로서 생기는 유분으로 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 여러 가지 방법으로 중합시킨 수지이다.
일 실시예에서, 석유 수지는 방향족계 석유 수지, 지방족계 석유 수지 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 석유 수지는 아스팔트 개질제로 일반적으로 사용되는 방향족계 석유 수지가 바람직하다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 중의 석유 수지의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 2~10 중량%일 수 있다. 석유 수지의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 실란트 조성물의 점도 조절 효과가 충분히 발휘되기 어렵고, 균열저항성 향상 효과도 불충분하며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 소성변형 저항성 감소 및 결합력 저하를 야기할 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 포함되는 연화제는 실란트 조성물의 점도를 감소시켜 생산성 및 작업성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
연화제는 당해 기술분야에서 공지된 것 중 적절한 것을 선택하여 이용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 연화제는 식물성 오일, 동물성 오일, 공정유, 중유, 윤활유 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 중의 연화제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 3~9 중량%일 수 있다. 연화제의 함량이 3 중량% 미만인 경우에는 실란트 조성물의 점도 조절 효과가 충분히 발휘되기 어렵고, 9 중량%를 초과하는 경우에는 고온 소성변형 저항성 저하를 유발할 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 포함되는 소석회는 실란트 조성물의 채움제 역할을 수행하는 것과 함께 노화 저항성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 중의 소석회의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 2~10 중량%일 수 있다. 소석회의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 채움제 및 노화 방지제의 역할을 기대하기 어렵고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 접착력 저하를 야기할 수 있다.
일 실시예에서, 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 가소제, 무기질 안정제, 점도강하제, 산화방지제, 광안정제, 열안정제, 착색제, 항균제, 방부제, 내마모제 등의 첨가제를 추가로 더 포함할 수 있다.
가소제의 예는 프탈레이트계 가소제(DOP, DINP, DBP, DIBP, DHP 등), 방향족카본산 에스터 가소제(TOTM, DEDB 등), 지방족 이염기산 에스터 가소제(DOS, DOA, DIDA, DOZ 등), 포스페이트(인산 에스터) 가소제(TCP, TOF, TPP 등), 에폭시계 가소제(epoxidized soy bean oil 또는 epoxidized linseed oil), 염소함유 가소제(chlorinated paraffin), 인-염소 함유 가소제(TCPP, TCEP 등) 등을 포함할 수 있다.
무기질 안정제의 예는 탈크, 탄산칼슘, 펄프, 이산화규소, 라임스톤, 마그네슘 규산염 등을 포함할 수 있다.
산화방지제의 예는 방향족 아민류, 페놀류, 인계 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 균열저항성 및 부착성이 현저하게 향상되고, 점도 조절에 의해 생산성 및 작업성이 개선되어 포장 도로의 균열 보수에 효과적으로 적용되어, 도로의 균열이나 파손 발생을 방지하고, 도로의 수명 연장에 기여할 수 있다. 나아가, 폐기물로 버려지는 폐고무 분말을 특정 처리에 의해 활성화시켜 이용함으로써, 우수한 균열저항성 및 부착력을 나타내는 것과 동시에, 제조비용을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 폐기물을 재활용함으로써 환경오염을 감소시키고 친환경성을 높일 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 활성화된 고무 분말 및 석유 수지를 함께 포함함으로써, 종래 기술에 비하여, 또한 활성화된 고무 분말 및 석유 수지를 모두 포함하지 않거나 이들 중 어느 하나의 성분만을 포함하는 경우에 비하여, 균열저항성 및 부착성 측면에서 한층 더 향상된 효과를 발휘할 수 있으며, 나아가 점도가 적절히 조절되어 작업성 및 생산성이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 제조방법은 용융시킨 아스팔트 바인더 60-80 중량%에, 활성화된 고무분말 10-20 중량%, 석유 수지 2-10 중량%, 연화제 3-9 중량% 및 소석회 2-10 중량%를 혼합 및 분산시키는 것을 포함할 수 있다. 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 대해서는 전술한 실시예에서 상세하게 설명하였으므로, 본 실시예에서는 반복을 피하기 위하여 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 제조방법에 있어서, 혼합 및 분산은 170~200℃ 온도에서 3~5 시간 동안 교반함으로써 이루어질 수 있다.
아스팔트 실란트 조성물은 혼합기의 종류나 혼합 순서에 관계 없이 제조가능하며, 당해 기술분야에 공지된 적절한 혼합기 및 혼합 공정을 이용하여 각 구성성분을 균일하게 혼합 및 분산시킴으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 포장 도로의 균열 보수 방법은 포장도로 균열 부위를 절단 또는 파쇄하여 보수 홈을 형성하는 단계; 상기 보수 홈에서 이물질을 제거하는 단계; 상기 보수 홈 내에 용융 상태의 상기 실시예에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이물질 제거 단계 후에, 고온고압의 열풍으로 상기 보수 홈을 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 보수 홈을 예열함으로써 절단면 상의 아스콘을 융착이 용이하도록 용융시켜 실란트 조성물과의 접착을 강화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 주입 단계 후에, 상기 보수 홈의 접착 부위를 고온고압의 열풍으로 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 보수 홈의 접착 부위를 가열함으로써 접착력을 더욱 증대시킬 수 있다.
본 실시예의 포장 도로의 균열 보수 방법에 따르면, 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물이 우수한 균열저항성 및 부착성을 나타내므로, 균열 확장이나 추가적인 균열 발생, 수분 침투나 교통 하중에 의한 파손 발생을 효과적으로 방지할 수 있어, 포장 도로의 수명 연장에 기여할 수 있다. 또한, 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물이 적절한 점도를 갖도록 조절되어 균열 보수 시 작업성이 개선되어 더욱 효과적인 도로 보수가 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
하기 표 1에 나타내어진 구성성분 및 함량(중량%)에 따라 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물을 제조하였다. 구체적으로, 용융된 아스팔트 바인더에, 각각의 구성성분을 첨가하고, 약 170~200℃ 온도에서 약 3~5 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합 및 분산시켜 각각의 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물을 제조하였다.
아스팔트 콘크리트 실란트 조성물에 이용된 각각의 재료는 다음과 같다.
- 아스팔트 바인더: SBS로 개질된 PG 76-22 등급의 개질 아스팔트 바인더(SK사, PG 76-22)
- 활성화된 고무 분말: 표면 처리에 의해 표면 활성화된 폐타이어 고무 분말((주)디에스캠, 평균 입경 10~100 메쉬)
- 석유 수지: 시판 방향족계 석유 수지(코오롱유화, P-150)
- 연화제: 시판 연화제(미창석유, HD S 3-30W)
- 소석회: 시판 소석회 분말(삼원석회)
비교예 1의 경우, 활성화된 고무 분말을 일반 고무 분말로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 비교예 2의 경우, 석유 수지를 포함하지 않고, 아스팔트 바인더를 74 중량% 포함한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 비교예 3의 경우, 활성화된 고무 분말을 일반 고무 분말로 대체하고, 석유 수지를 포함하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
구성성분(중량%) 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
아스팔트 바인더 68 68 74 74
일반 고무 분말 0 15 0 15
활성화된 고무 분말 15 0 15 0
석유 수지 6 6 0 0
연화제 6 6 6 6
소석회 5 5 5 5
제조된 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 동점도, G*/sin δ(82℃), G*sin δ(25℃), 강성(Stiffness) 및 부착강도를 측정하여 각각의 물성을 평가하였으며, 실험결과를 하기 표 2에 나타낸다.
G*/sin δ는 소성변형저항응력을 나타내는 값이며, G*sin δ는 피로균열저항응력을 나타내는 값이며, 강성은 저온균열저항응력을 나타낼 수 있다.
물성 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
동점도
(180℃, cP)		 6,572 5,958 8,588 7,754
G*/sin δ
(82℃, kPa)		 5.24 4.37 4.55 3.71
G*sin δ
(25℃, kPa)		 578 852 669 1,022
강성
(-12℃, MPa)		 24 52 85 112
부착강도
(-10℃, kgf)		 1259 1005 1030 879
상기 표 1 및 2로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1은 활성화된 고무 분말 대신에 일반 고무 분말을 포함하는 비교예 1에 비하여 우수한 균열 저항성(피로균열 및 저온균열) 및 높은 부착력을 나타내었다.
또한, 실시예 1은 석유 수지를 포함하지 않는 비교예 2에 비하여 낮은 점도를 나타내어 작업성 개선 효과를 가짐을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1에서 석유 수지를 사용함으로써, 균열저항성 및 부착성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1은 활성화된 고무 분말 대신에 일반 고무 분말을 포함하고, 석유 수지를 포함하지 않는 비교예 3에 비하여 낮은 점도를 나타내어 작업성이 개선되었으며, 균열저항성 및 부착성도 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 일반 고무 분말을 사용하고 석유 수지를 포함하지 않는 비교예 3의 경우 균열저항성이 가장 낮은 것으로 확인되었다.
이와 같이, 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 특히 활성화된 고무 분말 및 석유 수지를 특정 조성으로 포함함으로써, 균열저항성 및 부착성 측면에서 우수한 효과를 발휘하고, 낮은 점도로 인하여 작업성이 향상되어, 포장 도로나 토목구조물에 미세 균열이 발생하였을 때, 저비용으로 초기에 예방적인 유지보수에 효과적으로 적용되어, 균열 확장이나 추가적인 도로 파손을 방지하고, 포장 도로의 수명 향상에 기여할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (12)

  1. 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물로서,
    상기 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은, 아스팔트 바인더 60~80 중량%, 활성화된 고무 분말 10~20 중량%, 석유 수지 2~10 중량%, 연화제 3~9 중량% 및 소석회 2~10 중량%를 포함하고,
    상기 활성화된 고무 분말은 표면 처리에 의해 활성화된 표면을 가짐으로써 바인더와의 결합력이 향상된 폐고무 분말로, 10~100 메쉬의 평균 입도를 가지며, 상기 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 균열저항성을 향상시키기 위하여 사용되며,
    상기 표면 처리는 미세 분쇄 기술(size reduction) 및 탈황 기술(devulcanization)의 조합에 의해 이루어지며,
    상기 아스팔트 바인더는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-러버(SBR) 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에 의해 개질된 개질 아스팔트 바인더이며,
    상기 소석회는 상기 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 노화 저항성을 향상시키고 채움제로서의 역할을 위하여 사용되며,
    상기 활성화된 고무 분말 및 상기 석유 수지는, 상기 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 균열저항성을 향상시키고, 동시에 점도를 조절하면서 접착력을 증가시키기 위하여 병용되며,
    상기 석유 수지는 방향족계 석유 수지, 지방족계 석유 수지 또는 그 혼합물을 포함하며,
    상기 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물은 도로 또는 토목 구조물의 균열채움재로 이용되는 것을 특징으로 하는
    균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면 처리는 물리적 탈황 처리 및 화학적 탈황 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함하는
    균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연화제는 식물성 오일, 동물성 오일, 공정유, 중유, 윤활유 또는 그 혼합물을 포함하는
    균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물.
  4. 아스팔트 바인더 60~80 중량%에, 활성화된 고무 분말 10~20 중량%, 석유 수지 2~10 중량%, 연화제 3~9 중량% 및 소석회 2~10 중량%를 혼합 및 분산시키는 것을 포함하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 혼합 및 분산은 170~200℃ 온도에서 3~5 시간 동안 교반함으로써 이루어지는
    균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물의 제조방법.
  6. 포장도로 균열 부위를 절단 또는 파쇄하여 보수 홈을 형성하는 단계;
    상기 보수 홈에서 이물질을 제거하는 단계; 및
    상기 보수 홈 내에 용융 상태의 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물을 주입하는 단계를 포함하는
    포장 도로의 균열 보수 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이물질 제거 단계 후에, 고온고압의 열풍으로 상기 보수 홈을 예열하는 단계를 더 포함하는
    포장 도로의 균열 보수 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 균열채움재용 아스팔트 콘크리트 실란트 조성물 주입 단계 후에, 상기 보수 홈의 접착 부위를 고온고압의 열풍으로 가열하는 단계를 더 포함하는
    포장 도로의 균열 보수 방법.
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