KR102671459B1 - 간접가열방식의 이동형 아스팔트 믹서 장치 및 이를 이용한 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법 - Google Patents
간접가열방식의 이동형 아스팔트 믹서 장치 및 이를 이용한 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법 Download PDFInfo
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Abstract
본원은 현장에서 아스팔트 혼합물을 직접 생산 및 공급할 수 있는 장치로서 간접가열 방식 또는 수평의 교반장치가 포함된 차량 이동형 아스팔트 믹서 장치 및 이를 이용한 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법에 관한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본원의 제 1 측면은, 아스팔트 혼합 재료가 혼합되는 아스팔트 혼합믹서, 상기 아스팔트 혼합믹서를 내삽하고 가열하는 가열장치, 투입구, 배출구, 동력전달장치, 및 이동 차량을 포함하는 이동형 아스팔트 믹서 장치에 있어서, 상기 아스팔트 혼합믹서는, 아스팔트 혼합 재료가 충진되는 공간으로서 충진 탱크와 상기 충진 탱크 내부에서 수평으로 형성된 패들 샤프트와 상기 패들 샤프트에 일정 간격으로 위치하며 장축 패들과 단축 패들로 형성된 패들 유닛이 구비된 교반 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이며, 상기 투입구는 아스팔트 혼합믹서의 상부에 위치하여 아스팔트 혼합 재료가 투입되며, 상기 배출구는 아스팔트 혼합믹서의 후면 하부에 위치하여 혼합된 생성된 아스팔트 혼합물이 배출하고, 상기 동력전달장치는 아스팔트 혼합믹서 내부의 교반장치에 회전력을 공급하고, 투입구과 배출구의 개폐 동력을 제공하며; 상기 이동 차량은 상기 아스팔트 혼합믹서, 간접가열장치, 투입구, 배출구 및 동력전달장치를 탑재하는 적재함이 구비된 것인 이동형 아스팔트 믹서 장치를 제공할 수 있다.
본원에 의하면, 종래의 고정식 생산공장의 아스팔트 혼합물의 생산과 운반의 따른 문제점을 해결하여, 아스팔트 혼합물의 생상일정 협의와 혼합물의 운반 차량 이동거리 제한에 관계없이 도서 지역이나 소규모 아스팔트 포장공사를 적기에 수행할 수 있고, 동절기나 야간 공사시 아스팔트 혼합물의 급격한 온도 저하를 방지함으로써 아스팔트 혼합물의 품질 및 시공 관리가 용이한 장점을 제공할 수 있다.
또한, Hot-in-plant의 공장 생산형이 아닌 Hot-in-place의 현장 생산형 교면 시공 방법에 관한 것에 관한 것으로 소규모 및 원거리 생산 공급의 문제점을 해결하고 매스틱 아스팔트 혼합물 운반에 소요되는 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 현장에서 바로 생산하여 양질의 혼합물을 균일하게 공급함으로써 품질 및 시공성을 향상시킬 수 있다..
상기 과제를 달성하기 위하여, 본원의 제 1 측면은, 아스팔트 혼합 재료가 혼합되는 아스팔트 혼합믹서, 상기 아스팔트 혼합믹서를 내삽하고 가열하는 가열장치, 투입구, 배출구, 동력전달장치, 및 이동 차량을 포함하는 이동형 아스팔트 믹서 장치에 있어서, 상기 아스팔트 혼합믹서는, 아스팔트 혼합 재료가 충진되는 공간으로서 충진 탱크와 상기 충진 탱크 내부에서 수평으로 형성된 패들 샤프트와 상기 패들 샤프트에 일정 간격으로 위치하며 장축 패들과 단축 패들로 형성된 패들 유닛이 구비된 교반 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이며, 상기 투입구는 아스팔트 혼합믹서의 상부에 위치하여 아스팔트 혼합 재료가 투입되며, 상기 배출구는 아스팔트 혼합믹서의 후면 하부에 위치하여 혼합된 생성된 아스팔트 혼합물이 배출하고, 상기 동력전달장치는 아스팔트 혼합믹서 내부의 교반장치에 회전력을 공급하고, 투입구과 배출구의 개폐 동력을 제공하며; 상기 이동 차량은 상기 아스팔트 혼합믹서, 간접가열장치, 투입구, 배출구 및 동력전달장치를 탑재하는 적재함이 구비된 것인 이동형 아스팔트 믹서 장치를 제공할 수 있다.
본원에 의하면, 종래의 고정식 생산공장의 아스팔트 혼합물의 생산과 운반의 따른 문제점을 해결하여, 아스팔트 혼합물의 생상일정 협의와 혼합물의 운반 차량 이동거리 제한에 관계없이 도서 지역이나 소규모 아스팔트 포장공사를 적기에 수행할 수 있고, 동절기나 야간 공사시 아스팔트 혼합물의 급격한 온도 저하를 방지함으로써 아스팔트 혼합물의 품질 및 시공 관리가 용이한 장점을 제공할 수 있다.
또한, Hot-in-plant의 공장 생산형이 아닌 Hot-in-place의 현장 생산형 교면 시공 방법에 관한 것에 관한 것으로 소규모 및 원거리 생산 공급의 문제점을 해결하고 매스틱 아스팔트 혼합물 운반에 소요되는 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 현장에서 바로 생산하여 양질의 혼합물을 균일하게 공급함으로써 품질 및 시공성을 향상시킬 수 있다..
Description
본원은 아스팔트 교면 또는 도로 포장을 위한 아스팔트 혼합물을 제조하는 장치 및 이를 이용한 아스팔트 혼합물 시공 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 현장에서 아스팔트 혼합물을 직접 생산 및 공급할 수 있는 장치로서 간접가열 방식 또는 수평의 교반장치가 포함된 차량 이동형 아스팔트 믹서 장치 및 이를 이용한 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법에 관한 것이다.
종래의 교면 포장은 진동 및 충격, 가혹한 기상조건 등에 그대로 노출되어 일반 토공부보다 더 큰 파손 요인들을 가지고 있기 때문에 보수 주기가 토공부 포장에 비해 짧으며, 최근에는 교면 포장의 파손이 단기간에 심각한 수준에 도달해 운전자의 안전을 위협하고 있고, 잦은 보수로 인한 교통체증의 유발 및 도로의 지연정체에 기인한 경제적 손실이 기하급수적으로 증가하고 있다.
특히 아스팔트 콘크리트 교면포장은 강상판이나 콘크리트 바닥판의 구조물 상부에 기층없이 아스팔트 혼합물을 5 cm ~ 10 cm의 얇은 두께로 포설하기 때문에 차량의 진동 및 충격과, 장마나 혹한기, 혹서기 등 혹독한 기상조건에 그대로 노출되어 일반 토공부 아스팔트 포장 보다 소성 및 균열에 의한 포장의 파손이 쉽게 발생하고 포장 내부로 침투한 침투수에 의해 구조물의 내구성이 악화되는 문제점을 지니고 있다.
그리고 아스팔트 포장은 불투수성을 전제로 하고 있지만, 3% 이상의 공극률을 갖고 있기 때문에 물이 포장체 내부로 침투되어 아스팔트 피막과 골재가 분리되는 박리현상을 유발하고, 침투수가 교량 바닥판에 체류하면서 교량 구조물의 내구성을 저하시켜 이용자 사고의 위험을 증대시키기 때문에 아스팔트 교면포장에서 방수층은 반드시 설치되어야 한다.
또한, 아스팔트 교면포장의 내부온도는 토공부 포장에 비해 여름철에 더 높고 겨울철에 더 낮은 특성을 가지며, 특히 콘크리트에 비해 두께가 얇고 열전도가 좋은 강상판 구조물은 기온에 더 민감한 거동을 보이기 때문에 내구성이 우수한 내유동성의 아스팔트 혼합물이 요구된다.
미국에서는 에폭시 또는 고무를 함유한 아스팔트 혼합물을 사용하여 레벨링층과 마모층의 2층 구조의 교면포장을 시공하는 것이 일반적이고, 영국에서는 매스틱 아스팔트 혼합물의 1층 시공이 주류이며, 독일에서는 구스 아스팔트(Guss Asphalt) 혼합물로 2층 시공을 기본으로 하고 있으며, 기타 유럽국가에서도 매스틱 아스팔트 혼합물을 많이 사용한다.
국내에서 교면 포장용 아스팔트 혼합물로 사용되고 내유동성과 방수성을 갖는 구스 아스팔트는 공장에서 생산된 아스팔트 매스틱 혼합물을 220℃ ~ 260℃의 전용 보온 차량을 이용하여 현장까지 운반하고, 교량 바닥판 상부 및 아스팔트 마모층(표층) 하부에 매스틱 전용 피니셔를 이용하여 3 cm 이상의 두께로 포설하는 '공장 생산형' 교면포장 방수공법이 이용되고 있다.
그런데 구스 아스팔트 혼합물은 200℃ 이상의 고온 상태로 1 시간 이상 장시간 운반 저장되기 때문에 혼합물의 산화 또는 재료 분리가 발생하기 쉽고, 원활한 구스 아스팔트 혼합물의 공급이 곤란한 문제점이 있다. 또한 공사현장 인근 아스팔트 혼합물 생산 공장은 표층용 아스팔트 혼합물과 다른 구스 아스팔트 혼합물을 동시에 생산 공급하여야 하기 때문에 공장 생산일정과 시공일정의 조율이 필요하고, 필요시 다른 인근 공장을 수배하여야 하기 때문에 양질의 구스 혼합물을 원활하게 공급받기 곤란한데, 특히, 소규모 공사현장이나 공장에서 원거리 현장에서의 Guss 아스팔트 수급은 더욱 제한적인 문제점을 지니고 있다.
통상적으로 국내 대부분의 아스팔트 혼합물의 생산은 골재 가열장치와 혼합믹서, 골재의 저장 장소, 필러 사일로(Filler silo), 아스팔트 저장 및 가열 탱크 등의 고정식 생산설비를 사용하여 1회에 2.5톤 배치식(batch type)으로 혼합물을 생산하는 것이 일반적이다.
특히, 소규모 아스팔트 도로포장 유지보수의 경우, 교통사고 발생에 직·간접적인 영향을 미치므로 조속한 유지보수가 수반되어야 하나 아스팔트 혼합물의 생산 및 시공에 대한 경제성 문제로 기존 고정식 아스팔트 생산설비를 이용한 유지보수에 제한이 있으며, 중·대규모 이상의 유지보수의 경우, 기존 고정식 생산설비에서 생산되는 혼합물을 사용하더라도 공사 발주 및 계약 과정 등의 행정 절차 이행으로 경제적인 유지보수 시행이 곤란한 문제점이 컸다.
또한, 고정식 아스팔트 생산 설비는 시공 장소에 원거리에 있는 특정 공장에서 생산되기 때문에 시공 장소까지는 운반 거리가 먼 문제점이 있고, 특히 동절기에는 아스팔트 혼합물의 온도가 떨어져 시공의 어려움이 매우 크다. 또한, 칼라를 요하는 제품은 대부분 소량 생산하기 때문에 온도 관리가 어려우며, 다른 제품과 같이 생산시 규격이 다른 골재와 검정색 도로 포장용 아스팔트가 함께 섞여 색상과 다른 크기의 골재 혼입으로 균질한 제품관리가 곤란한 문제점이 있다.
최근에는 아스팔트 혼합물 생산설비를 트레일러(Trailer) 형태로 제작하여 이동이 가능토록 함으로써 작업현장에서 생산된 아스팔트 혼합물을 공급할 수 있도록 하는 이동식 아스팔트 생산설비가 개발되어 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
예시적으로, 대한민국 등록특허 제10-0393257호(이하, '선행기술 1'과 같다)는 '이동식 아스팔트 콘크리트 제조장치'에 관한 것으로서, 상세하게는 아스콘 생산에 사용되는 플랜트 시설이 트레일러에 탑재된 상태에서 재료를 선별, 가열, 혼합하여 아스콘을 생산할 수 있도록, 골재 저장기, 골재 가열기, 진동스크린, 혼합기를 각각의 트레일러에 탑재한 구조로 되어있고, 골재 저장기를 통해 일정한 크기에 따라 골재가 구분되고 골재 가열기로 이동하여 건조된 후 버킷엘리베이터를 타고 진동스크린을 통해 골재 크기별로 분리하여 골재저장 빈(bin)에 낙하하여 보관한 다음, 보관한 골재를 버킷엘리베이터를 따라 계량기에 공급한 후 혼합기에 공급하게 된다.
그러나 상기 선행기술 1은 혼합기와 아스팔트 공급기가 별도의 트레일러에 각각 탑재된 상태로 이송되고, 설비시 선별기에서 혼합기로 공급해 주기 위해 경사면을 갖는 별도의 버킷 엘리베이터를 추가로 설치해야하는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 선행기술 1은 각각의 장비를 설치 및 분리하기 위해 매우 긴 시간이 소모될 뿐만 아니라, 장비 제작비와 이동시 발생되는 유지비가 증가되는 문제점이 있다. 나아가, 계량기와 혼합기에 골재를 공급해 주기 위해 경사면을 갖는 버킷엘리베이터를 설치해야하기 때문에, 설치 면적이나 부피의 초대형화를 유발하고, 길이 면에서 매우 길기 때문에 이송되는 속도가 느려져 시공 현장에 신속히 도달하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 국내에서 사용되는 아스팔트 혼합물 혼합-운반장비는 혼합물을 6톤이상 저장할 수 있어야 하고 열매체유 등을 이용하여 4 시간 후에도 온도가 10 ℃ 이하로 감소되도록 보온설비가 필요하도록 규정하고 있으나 국내 개발보다는 해외 수입에 의존하고 있으며, 미국에서 많이 이용되고 있는 현장 가열-혼합-수송 장비(MCV)는 25톤의 혼합물을 1회에 처리하는 대형장비로 현장으로 이송된 혼합물을 재가열-재혼합한 후 아스팔트 페이버로 혼합물을 이송하는 용도만 사용되고 있으며, 골재가열, 집진설비, 및 혼합물 이송설비가 없어 아스팔트 혼합물의 현장 생산이 곤란한 점은 여전히 남아 있는 실정이다.
한편, 아스팔트 혼합물의 일종으로서, 일반적인 구스 아스팔트 혼합물에 사용되는 골재의 최대 크기는 일반 아스팔트 혼합물과 동일한 10 mm ~ 13 mm 크기의 골재가 이용되고 있는데, 이런 크기의 골재를 이용하는 경우에는 최대 골재 크기의 영향으로 2 cm 이하의 두께로 구스 아스팔트 혼합물을 포설하는데 어려움이 있다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제 10-1469840 호(이하, '선행기술 2'와 같다)는 '아크릴계 수지를 이용한 교면 포장 방수 공법'에 관한 것으로서, 상세하게는 MMA수지를 포함하는 프라이머를 교면 상부에 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계(S10); 상기 프라이머층 상부에 MMA수지를 포함하는 방수재를 도포하여 방수층을 형성하는 단계(S20); 상기 방수층의 상부로 택코팅을 실시하는 단계(S30);를 포함하는 교면 포장 방수공법에 관한 것인데, 이는 방수층 형성을 위해 특정의 고분자를 이용하는 기술로서, 두꺼운 매스틱층을 형성하는 기술이 아니기 때문에 내구성의 문제를 해결하기 어렵고, 재포장시 다시 방수층을 형성하거나 추가적인 택코팅을 하야하므로 비경제적인 문제점이 있다.
한편, 본원 출원인의 등록특허 제 10-2222058 호는 '샌드매스틱 아스팔트 혼합물과 이의 시공방법'에 관한 것으로서, 상세하게는 샌드매스틱 바인더 10 ~ 30 중량%, 4.75 ~ 10㎜의 골재 5 ~ 35 중량%, 0.075 ~ 4.75㎜의 모래 45 ~ 80 중량%, 0.075㎜ 이하의 충전재 1 ~ 24 중량%를 포함하는 샌드매스틱 아스팔트 혼합물에 대한 제조 기술과 이를 이용한 아스팔트 시공 방법에 대해 제시하고 있는데, 이는 중간층으로서 방수층을 형성한 이후에도 그 상부에 포장 섬유를 설치하여 시공하는데 적합한데, 나아가 포장섬유를 사용하지 않고서도 내유동성이 좋은 방수층의 포장식 방수 공법을 시행할 수 있도록 각 조성물의 성분과 함량 범위와 시공방법에 대한 기술적 제시가 필요하다.
본원은 종래의 문제점과 관련하여, 아스팔트 혼합물의 현장 생산이 국내 여건에 적합하며 원활한 현장공급이 가능하도록 간접가열방식의 가열공법 또는 수평의 교반장치가 적용된 차량 이동형 아스팔트 믹서 장치를 제공하고자 한다.
또한, 아스팔트 교면 포장에 있어서 2cm 이하의 두께의 방수성 및 내유동성을 갖는 중간층을 형성하고 그 상부에 아스팔트 표층을 포설함으로써, 교면포장 및 교량 바닥판의 내구수명을 증가시키고 방수층 설치 공사를 생략함으로써 경제적이고 시공성이 우수한 샌드매스틱 교면 포장 및 방수공법을 제공하고자 한다.
더불어, 아스팔트 교면포장에 있어서 공장생산(Hot-in-plant) 방식이 아닌 현장생산(Hot-in-place) 방식으로 아스팔트 혼합물의 일종인 자가수선형 샌드매스틱 조성물을 제공함으로써, 운반용량 제한에 상관없이 현장에 원활하게 공급하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본원의 제 1 측면은, 내부에 교반장치를 내포하며 아스팔트 혼합물을 생성하는 아스팔트 혼합믹서; 상기 아스팔트 혼합믹서를 내삽하고 아스팔트 혼합믹서 내의 혼합물을 가열장치를 통해 간접가열 방식으로 일정 온도로 유지시키는 간접가열장치; 상기 아스팔트 혼합믹서의 상부에 위치하며, 아스팔트 혼합 재료가 투입되는 투입구; 상기 아스팔트 혼합믹서의 후면 하부에 위치하며, 혼합된 생성된 아스팔트 혼합물이 배출되는 배출구; 상기 아스팔트 혼합믹서 내부의 교반장치에 회전력을 공급하고, 투입구과 배출구의 개폐 동력을 제공하는 동력전달장치; 및, 상기 아스팔트 혼합믹서, 간접가열장치, 투입구, 배출구 및 동력전달장치를 탑재하는 적재함이 구비된 이동 차량:를 포함하는, 간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치를 제공할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 간접가열장치는 상기 아스팔트 혼합믹서가 내삽되어 안착되는 간접가열장치 상부 하우징; 열전달 유체가 충진되는 간접가열장치 열전달부; 상기 간접가열장치 열전달부와 연계되는 가열장치; 및, 상기 간접가열장치 상부 하우징과 열결되어 상기 간접가열장치 열전달부의 공간을 형성하는 간접가열장치 몸체 하우징:을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가열장치는 상기 간접가열장치 열전달부의 내부에 위치하고, 통공이 형성된 속이 빈 원통형 연소실; 및, 상기 연소실과 연계되어, 간접가열장치 몸체 하우징의 외부에 형성된 버너:를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 간접가열장치는 상기 간접가열장치 상부 하우징과 상기 간접가열장치 몸체 하우징의 좌우측 벽 사이에 수평의 격벽으로 형성되며, 지그 재그 형태로 설치되어 열순환로를 형성하는 순환로 격벽을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 아스팔트 혼합믹서는 아스팔트 혼합 재료가 충진되는 공간으로서 충진 탱크; 및 상기 충진 탱크 내부에서 수평으로 형성된 패들 샤프트와 상기 패들 샤프트에 일정 간격으로 위치하며 장축 패들과 단축 패들로 형성된 패들 유닛이 구비된 교반 장치;를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 충진 탱크는 U자형의 충진 탱크인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패들 유닛은 연접한 패들 유닛이 90°간격으로 엇갈리게 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패들 유닛은 패들 샤프트에 형성된 장축 패들과 단축 패들을 포함하고, 상기 장축 패들과 단축 패들은 끝부분에 막대 형상의 패들 날개를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 장축의 패들 날개와 단축의 패들 날개는 각각 10 ~ 30°로 기울어져 형성되고, 서로 반대 반대방향으로 기울여진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은, S1) 교량 바닥의 이물질을 정리하는 바닥판 정리 단계; S2) 바닥판 상부에 프라이머 또는 택코팅제를 도포하는 접착제 도포단계; S3) 상기 본원의 제 1측면에 따른 이동형 아스팔트 믹서 장치를 이용하여 아스팔트 혼합물을 포설하는 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계; 및, S4) 상기 샌드매스틱 포장식 방수층 상부에 아스팔트 콘크리트 표층을 형성하는 아스팔트 콘크리트 표층 형성단계:를 포함하는, 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법을 제공할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계는, S3-1) 본원의 제 1 측면에 따른 상기 이동형 아스팔트 믹서 장치에 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부를 투입하고 가열하는 골재 가열단계; S3-2) PG 82-22 내지 PG 82-34의 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더 8 ~ 20 중량부를 가열하여 용융 바인더를 제조하는 바인더 용융 단계; 및, S3-3) 가열된 골재가 있는 상기 이동형 아스팔트 믹서 장치에 상기 용융 바인더 8 ~ 20 중량부와 채움재 1 ~ 25 중량부를 투입하고 혼합하는 자가수선형 샌드매스틱 조성물 제조단계;를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 의하면, 종래의 고정식 생산공장의 아스팔트 혼합물의 생산과 운반의 따른 문제점을 해결하여, 아스팔트 혼합물의 생산일정 협의와 혼합물의 운반 차량 이동거리 제한에 관계없이 도서 지역이나 소규모 아스팔트 포장공사를 적기에 수행할 수 있고, 동절기나 야간 공사시 아스팔트 혼합물의 급격한 온도 저하를 방지함으로써 아스팔트 혼합물의 품질 및 시공 관리가 용이한 장점을 제공할 수 있다.
또한, Hot-in-plant의 공장 생산형이 아닌 Hot-in-place의 현장 생산형 교면 시공 방법에 관한 것에 관한 것으로 소규모 및 원거리 생산 공급의 문제점을 해결하고 매스틱 아스팔트 혼합물 운반에 소요되는 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 현장에서 바로 생산하여 양질의 혼합물을 균일하게 공급함으로써 품질 및 시공성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 있어서, 이동형 아스팔트 믹서 장치의 측면 참고도
도 2는 도 1에 따른 평면 참고도
도 3은 도 1에 따른 배면 참고도
도 4는 측벽을 제외하고 내부를 바라본 아스팔트 혼합믹서의 측면 참고도
도 5는 도 4에 따른 평면 참고도
도 6은 도4에 따른 배면 참고도
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 패들 유닛의 패들 날개의 뒤틀림 각도를 나타낸 개념도
도 8은 측벽을 제외하고 내부를 바라본 간접가열장치의 측면도
도 9는 도 8에 따른 평면 참고도
도 10은 도8에 따른 배면 참고도
도 11은 본원의 일 구현예에 있어서, 교면 포장 및 방수 시공 방법의 블럭도
도 12는 상기 샌드 매스틱 포장식 방수층 형성에 이용되는 본원 제 1 측면에 의해 제조된 아스팔트 혼합물의 일종인 샌드매스틱 조성물에 대한 시험성적서
도 13은 본원의 제 1 측면에 의해 제조된 아스팔트 혼합물로서 자가수선형 샌드 매스틱 조성물이 아스팔트 콘크리트 기층재료로서의 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 동적 안정도를 비교한 도표
도 2는 도 1에 따른 평면 참고도
도 3은 도 1에 따른 배면 참고도
도 4는 측벽을 제외하고 내부를 바라본 아스팔트 혼합믹서의 측면 참고도
도 5는 도 4에 따른 평면 참고도
도 6은 도4에 따른 배면 참고도
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 패들 유닛의 패들 날개의 뒤틀림 각도를 나타낸 개념도
도 8은 측벽을 제외하고 내부를 바라본 간접가열장치의 측면도
도 9는 도 8에 따른 평면 참고도
도 10은 도8에 따른 배면 참고도
도 11은 본원의 일 구현예에 있어서, 교면 포장 및 방수 시공 방법의 블럭도
도 12는 상기 샌드 매스틱 포장식 방수층 형성에 이용되는 본원 제 1 측면에 의해 제조된 아스팔트 혼합물의 일종인 샌드매스틱 조성물에 대한 시험성적서
도 13은 본원의 제 1 측면에 의해 제조된 아스팔트 혼합물로서 자가수선형 샌드 매스틱 조성물이 아스팔트 콘크리트 기층재료로서의 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 동적 안정도를 비교한 도표
이하, 첨부한 도면 및 구현예 또는 실시예를 들어, 본원에 속한 기술 분야의 평균적 지식을 가진 자가 용이하게 본원을 반복 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소와 “연계”된다고 할 때, 이는 다른 구성요소가 추가될 수 있는 부분이 있다고 해도 실질적으로 결합된 것과 실질적으로 그 과제의 해결원리가 동일할 수 있음을 포함하거나, 간접적으로 연결된다는 의미를 함께 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “전에” 또는 “후에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접 연동하는 경우 뿐만 아니라 두 단계 사이에 또 다른 단계가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~ (하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원에서 사용하는 용어로서 '정면'은 이동 차량의 운전석을 바라본 방향을 의미하고, '배면'은 '후면'과 동일한 의미로서 이동 차량의 뒷부분을 바라본 방향을 의미하며, '측면'은 이동 차량을 옆에서 바라본 방향이고, '평면'은 이동 차량을 위에서 바라본 것을 의미한다.
도 1은 본원의 일 구현예에 있어서, 이동형 아스팔트 믹서 장치의 측면 참고도이며, 도 2는 도 1에 따른 평면 참고도이고, 도 3은 도 1에 따른 배면 참고도로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본원을 상세히 설명하면, 본원의 제 1 측면은, 내부에 교반장치(110)를 내포하며 아스팔트 혼합물을 생성하는 아스팔트 혼합믹서(100); 상기 아스팔트 혼합믹서를 내삽하고 아스팔트 혼합믹서 내의 혼합물을 가열장치(210)를 통해 간접가열 방식으로 일정 온도로 유지시키는 간접가열장치(200); 상기 아스팔트 혼합믹서의 상부에 위치하며, 아스팔트 혼합 재료가 투입되는 투입구(300); 상기 아스팔트 혼합믹서의 후면 하부에 위치하며, 혼합된 생성된 아스팔트 혼합물이 배출되는 배출구(400); 상기 아스팔트 혼합믹서 내부의 교반장치에 회전력을 공급하고, 투입구과 배출구의 개폐 동력을 제공하는 동력전달장치(500); 및, 상기 아스팔트 혼합믹서, 간접가열장치, 투입구, 배출구 및 동력전달장치를 탑재하는 적재함이 구비된 이동 차량(600):를 포함하는, 간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치를 제공할 수 있다.
상기 아스팔트 혼합믹서(100)는 내부에 교반장치(110)를 구비하며, 아스팔트 혼합물을 제조하기 위한 원재료가 투입되고 원재료의 예열공정이나, 원재료를 균일하고 안정적으로 혼합하는 공정을 수행하는 역할을 한다.
상기 아스팔트 혼합믹서(100) 내부에 위치하는 상기 교반장치(110)는 배치식 반응기 내에 스크류 타입의 교반장치, 회전 날개형 교반장치 등 다양한 교반유닛을 이용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 4는 측벽을 제외하고 내부를 바라본 아스팔트 혼합믹서의 측면도이며, 도 5는 도 4에 따른 평면도이고, 도 6은 도4에 따른 배면도로서, 도 4 내지 도 5를 추가적으로 참고하여 상기 교반장치에 대해 상세히 설명하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 교반장치(110)은 배치식 반응기 구조인 아스팔트 혼합믹서(100) 내에 봉형 또는 막대 형상을 지니는 패들 유닛(111)을 포함하는 것이 바람직하다. 스크류 타입의 교반장치는 일 방향성으로 토출하기 때문에 균일 혼합성에 문제가 있을 수 있고, 회전 날개형 교반유닛은 아스팔트 혼합믹서(100) 내부의 혼합물을 전체적으로 균일하게 혼합하는데 여전히 문제가 있을 수 있는 점에서, 패들 유닛(111)을 포함하는 교반장치(110)를 이용하는 것이 아스팔트 혼합물을 균일하게 혼합하는데 바람직하다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 아스팔트 혼합믹서(100)는 아스팔트 혼합 재료가 충진되는 공간으로서 충진 탱크(120); 및 상기 충진 탱크 내부에서 수평으로 형성된 패들 샤프트(112)와 상기 패들 샤프트에 일정 간격으로 위치하며 장축 패들(111-1)과 단축 패들(111-2)로 형성된 패들 유닛(111)이 구비된 교반장치(110)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 충진 탱크(120)는 아스팔트 혼합 재료가 충진되는 장소로서 혼합되는 혼합물의 반응기의 역할을 수행하는데, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 충진 탱크(120)는 U자형의 충진 탱크인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서 'U'자형이란 의미는 도 6에서와 같이 후면에서 바라보았을 때의 외주연의 모습을 의미하며, 충진 탱크는 속이 빈 공간(120-1)이 형성되고, 이 빈 공간의 수평 방향으로 패들 샤프트(112)가 구비된다.
상기 충진 탱크 내부에서 수평으로 형성된 패들 샤프트(112)에는 일정 간격으로 장축 패들(111-1)과 단축 패들(111-2)로 형성된 패들 유닛(111)이 구비되며, 이를 통해 아스팔트 혼합물을 제조하는 과정에서 혼합물 유체의 와류를 형성하는데 도움이 되어 균일한 혼합이 가능하게 된다.
나아가, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패들 유닛(111)은 연접한 패들 유닛이 90°간격으로 엇갈리게 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 4 또는 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명하면, 도 4에서와 같이 하나의 패들 유닛(111(a))이 수직 방향으로 구성된 경우, 그 다음에 오는 하나의 패들 유닛(111(b))은 수평 방향으로 구성되며, 이로 인해 장축 패들(111-1(a),111-1(b))은 연접하는 단축 패들(111-2(a), 111-2(b))와 순차적으로 90°간격으로 엇갈리게 되어, 아스팔트 혼합믹서(100) 충진 탱크(120) 내의 아스팔트 혼합 재료를 균일하고 효과적으로 혼합할 수 있는 효과를 부여한다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 패들 유닛의 패들 날개의 뒤틀림 각도를 나타낸 개념도로서, 도 7을 참고하여 본원을 상세히 설명하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패들 유닛(111)은 패들 샤프트에 형성된 장축 패들(111-1)과 단축 패들(111-2)을 포함하고, 상기 장축 패들과 단축 패들은 끝부분에 막대 형상의 패들 날개(113)를 포함하되, 장축의 패들 날개(113-1)의 각도(θ1)와 단축의 패들 날개(113-2)의 각도(θ2)는 각각 10 ~ 30°로 기울어져 형성되고, 서로 반대 반대방향으로 기울여진 것일 수 있다.
장축의 패들 날개(113-1)의 각도(θ1)와 단축의 패들 날개(113-2)의 각도(θ2)는 방향은 반대인 것으로서, 예시적으로 각도의 값까지 같다면, θ2=-θ1의 관계에 있을 수 있다. 이와 같은 장축의 패들 날개와 단축의 패들 날개가 서로 반대 방향으로 일정한 각도로 꺽이는 경우에는 장축 패들(111-1)로 교반되는 혼합물과 단축 패들(111-2)로 교반되는 혼합물이 서로 전단 교반이 되기 때문에, 골재와 바이더 충전재 등의 아스팔트 혼합 재료들이 고르게 가열 교반될 수 있다.
한편, 장축의 패들 날개(113)는 아스팔트 혼합믹서 바닥면으로 부터 혼합되는 최대골재 크기 만큼, 예시적으로 5 ~ 15 mm 정도 이격되도록 설치하여 충진 탱크(120)에 패들 날깨(113)의 끼임 현상을 방지할 수 있다.
도 8은 측벽을 제외하고 내부를 바라본 간접가열장치의 측면도이며, 도 9는 도 8에 따른 평면도이고, 도 10은 도8에 따른 배면도로서, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본원을 상세히 설명하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 간접가열장치(200)는, 상기 아스팔트 혼합믹서가 내삽되어 안착되는 간접가열장치 상부 하우징(210;도 10 참조); 열전달 유체가 충진되는 간접가열장치 열전달부(220); 상기 간접가열장치 열전달부와 연계되는 가열장치(230); 및, 상기 간접가열장치 상부 하우징(210)과 열결되어 상기 간접가열장치 열전달부의 공간을 형성하는 간접가열장치 몸체 하우징(240):을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 특징으로서, 간접가열방식을 이용하는 간접가열장치(200)는 상기 아스팔트 혼합 믹서(100) 내부에 '골재', '바인더' 등의 아스팔트 혼합물의 재료와 직접 열이 닿는 방식이 아니어서 버너의 불꽃이나 직접 가열 방식으로 발생할 수 있는 안전상의 문제를 차단하며, 특히 골재는 버너의 불꽃과 직접 접촉하지 않기 때문에 재생용 순환 골재를 사용할 수 있는 장점을 제공한다.
상기 간접가열장치(200)는 상기 아스팔트 혼합믹서(100)를 간접가열 방식으로 온도를 높이는 기능을 수행하며, 간접가열장치 상부 하우징(210)에는 도 6에서의 같은 U자형의 아스팔트 혼합믹서가 내삽되는 관계에 있기 때문에, 도 10에서 보는 바와 같이 아스팔트 혼합믹서(100)도 U자형의 형상을 지닐 수 있다.
상기 간접가열장치 열전달부(220)는 상기 간접가열장치 상부 하우징(210)과 간접가열장치 몸체 하우징(240)이 결합되면서 형성되는 공간으로서, 그 공간에 열전달 유체가 충진되고, 열전달 유체는 기체 또는 액체의 다양한 매질을 사용할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 간접가열장치 몸체 하우징(240)은 내구성 및 단열을 위해 9 ~ 12 mm 두께의 열연강판을 100 mm 간격의 2 겹으로 제조할 수 있으며, 추가적으로 간접가열장치 몸체 하우징 주변으로 난연성 무기질 단열재(241)를 설치하여 열효율을 증대시킬 수 있다.
상기 가열장치(230)는 상기 간접가열장치 열전달부에 열을 공급하는 간접가열 역할을 수행하며, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가열장치(230)는, 상기 간접가열장치 열전달부(220)에 위치하고, 통공(231-1)이 형성된 속이 빈 원통형 연소실(231); 및, 상기 연소실과 연계되어, 간접가열장치 몸체 하우징의 외부에 형성된 버너(232):를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 원통형 연소실에서 발생한 열은 통공(231-1)을 통해 버너(232)에서 먼 위치까지 골고루 열을 전달하는 역할을 수행하므로, 이를 통해 간접가열장치(200)의 균일 등온성을 유지하는데 기여할 수 있다.
상기 버너(232)는 오닐버너 또는 마이크로웨이브, 전기 버너 등 다양한 버너를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
그리고 열전달 효율을 최대로 이끌기 위해, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 간접가열장치(230)는, 상기 간접가열장치 상부 하우징(210)과 상기 간접가열장치 몸체 하우징의 좌우측 벽(240-1) 사이에 수평의 격벽으로 형성되며, 지그 재그 형태로 설치되어 열순환로(260)를 형성하는 순환로 격벽(250)을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 순환로 격벽(250)에 의해 형성되는 열순환로(260)는 가열장치(230)를 통해 전달되는 열이 간접가열장치 열전달부(220)의 아랫 부분에만 있는 것이 아니라, 지그 재그 형상으로 생긴 열순환로(260)를 통해 열과 접촉하는 시간을 늘여 줌으로써 아스팔트 혼합 믹서(100)에 충분한 열이 전달시켜 열효율을 높여주는 역할을 수행한다.
한편, 상기 열순환로(260)를 통해 상부 쪽에는 배출구(270)를 통해 가스를 토출하여 내부의 압력을 조절할 수 있다.
도 11은 본원의 일 구현예에 있어서, 교면 포장 및 방수 시공 방법의 블럭도로서, 도 11을 참고하여 본원을 상세히 설명하면, 본원의 제 2 측면은, S1) 교량 바닥의 이물질을 정리하는 바닥판 정리 단계; S2) 바닥판 상부에 프라이머 또는 택코팅제를 도포하는 접착제 도포단계; S3) 상기 본원의 제 1 측면에 따른 이동형 아스팔트 믹서 장치를 이용하여 아스팔트 혼합물을 포설하는, 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계; 및, S4) 상기 샌드매스틱 포장식 방수층 상부에 아스팔트 콘크리트 표층을 형성하는 아스팔트 콘크리트 표층 형성단계:를 포함하는, 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법을 제공할 수 있다.
상기 S1) 바닥판 정리 단계는 시공할 바닥의 이물질을 정리하고 열화부위를 보강하는 작업을 수행하는 단계로서, 예시적으로 블라스팅 또는 워터젯, 집진장치를 이용하여 구조물 바탕면의 레이턴스, 녹 등의 이물질을 제거하고 표면 건조상태를 유지시키는 작업을 수행할 수 있다.
상기 S2) 접착제 도포단계는 바닥판 상부에 프라이머 또는 택코팅제를 도포하는 단계로서, 예시적으로 아스팔트, 프로세스오일, 고무와 같은 유기계 첨가물과 무기계 첨가물의 고형분 함량이 70% 이상이며, 1시간 이내 건조되는 아스팔트계 또는 수지계 접착제를 이용하여 도포할 수 있는데, 상기 접착제는 상부에 포설되어지는 아스팔트 조성물이 포설되는 포설온도인 약 160 ~ 220℃ 보다 낮은 연화점을 갖는 것이 바람직하다.
상기 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계는 PG 82-22 내지 PG 100-40의 아스팔트 바인더 8 ~ 20 중량부, 입경이 1 ~ 8 mm의 골재 60 ~ 80 중량부, 및 채움재 1 ~ 15 중량부를 포함하는 교면 포장 및 방수용 샌드매스틱 조성물을 포설하는 단계로서, 상기 샌드매스틱 조성물은 시공 현장에서 제공될 수 있다.
도 11을 계속 참고하여 본원을 상세히 설명하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계는, S3-1) 상기 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치에 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부를 투입하고 가열하는 골재 가열단계; S3-2) PG 82-22 내지 PG 82-34의 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더 8 ~ 20 중량부를 가열하여 용융 바인더를 제조하는 바인더 용융 단계; 및, S3-3) 가열된 골재가 있는 상기 이동형 아스팔트 믹서 장치에 상기 용융 바인더 8 ~ 20 중량부와 채움재 1 ~ 25 중량부를 투입하고 혼합하는 아스팔트 혼합물로서 자가수선형 샌드매스틱 조성물을 제조하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 자가수선형 샌드매스틱 조성물은 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치에 의해 제조되는 아스팔트 혼합물의 일 종류이며, 구체적으로는, PG 82-22 내지 PG 82-34의 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더 8 ~ 20 중량부, 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부, 및 채움재 1 ~ 25 중량부를 포함하는 조성물로서, 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치에 의해 현장에서 바로 직접 제공할 수 있다.
상기 본원의 자가수선형 샌드매스틱 조성물에 대해 상세히 설명하면, 국내 아스팔트 규격은 미국의 PG(Performance Grade) 시스템이 적용되고 있는데, 본원의 특징으로서 상기 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더는 PG 82-22 이상인 것이 바람직하며, 국내 PG 등급 기준으로 바람직하게는 내지 PG 82-22 내지 PG 82-34 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 PG 82-22 이상의 등급 고점도 바인더로서, 64℃ 3.2kPa의 하중(응력)하에서 MSCR 소성변형률(Jnr)은 0.5kPa-1 이하이고 탄성회복률은 55% 이상인 것이 바람직하다.
국내 아스팔트 바인더 기준에 따르면, 일반적으로 사용하는 PG 64-22 등급의 바인더는 25℃에서의 침입도가 60 ~ 80(1/10mm)인 AP-5로 정의하고 있지만, 이러한 침입도로 특정 크기의 골재를 혼합할 때의 바인더 특성 유지에 변화가 있을 수 있으며, 매스틱 아스팔트 바인더의 침입도는 40(1/10mm)이하 이어야 하므로 PG 82-22 이상 등급의 고점도 아스팔트 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 통상 소성변형 발생 위험이 높은 지역에서는 PG 76-22 등급의 바인더를 사용하는데, 본원은 이보다 고온 등급이 높은 PG 82-22 이상 등급의 고점도 아스팔트 바인더를 사용함으로써, 고온에서의 바인더 점성을 높여 입경이 8mm 이하의 골재의 골재를 사용하는 샌드매스틱 혼합물의 소성변형 저항성을 증대시킨 것에 특징이 있다.
이 때, PG 82-22 이상인 상기 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더는 8 ~ 20 중량부로 혼합하는 것이 바람직한데, 8 중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 샌드매스틱 조성물의 유동성이 저하되고 공극이 발생하여 방수성을 상실하게 되며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 혼합물의 내유동성이 저하되고 샌드매스틱 조성물이 흘러내려 원하는 두께의 매스틱층 성형이 곤란한 점에서 수치한정의 의의가 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더는 스트레이트 아스팔트 70 ~ 90 중량부에 라텍스, 스티렌 부타디엔 고무(SBR;Styrene Butadiene Rubber), 화학적 재생모노머(CRM;Chemical Recycling to Monomer), 블론아스팔트(Blown asphalt), 프로세스오일(process oil), 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS; styrene butadiene styrene), 스티렌 이소프렌 스티렌(SIS;Styrene isoprene styrene), 아크로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS; Acrylonitrile Butadiene Styrene), 이오너머(ionomer), 에틸렌초산비닐공중합체(EVA; ethylene-vinyl copolymer), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE;Linear Low Density Polyethylene), 초저밀도폴리에틸렌(VLDPE;Very-Low-Density Polyethylene), 및 폴리프로필렌(PP;Polypropylene) 중에서 선택되는 1 이상의 개질재 10 ~ 30 중량부를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 개질재는 AP-3나 AP-5의 스트레이트 아스팔트의 고온에서의 점성을 높여 소성변형 저항성을 증가시키고 아스팔텐(Asphaltene)의 함량을 높여 탄성력을 증대시킬 수 있고, 일 구현예에 있어서, 상기 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 화학적 재생모노머(CRM), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도폴리에틸렌(VLDPE), 에틸렌초산비닐공중합체(EVA)를 포함하는 경우에는 골재의 분산저항이 우수하고, 바인더의 저온 및 피로균열 저항성, 내수성, 및 내후성을 증대시킬 수 있다.
상기 골재는 입경이 8 mm 이하의 골재로서, 바람직하게는 입경이 0.01 ~ 8 mm 인 것이 바람직하며, KS F 2324 흙의 공학적 분류방법에 따라 #200번체(0.0075mm) 통과율이 50% 미만이고 #4번체(4.75mm) 통과율이 50% 이상인 조립토인 것이 바람직하며, 그 입도분포의 균등계수(Cu)는 6이상이고 곡률계수(Cg)는 1 ~ 3이 되도록 계량 혼합한 것이 바람직하다.
골재 입도분포가 중요한 일반적인 아스팔트 혼합물은 아스팔트 바인더 자체 물성뿐만 아니라, 골재의 종류 및 크기, 형태에 따라 그 혼합물의 물성이 달라지기 때문에 혼합되는 골재가 변경될 때마다 혼합물의 구성비를 점검하여야 하며, 골재의 입경이 커짐에 따라 고탄성 아스팔트 바인더와 접촉하는 표면적이 줄어들기 때문에 바인더 량이 적어지지만 공극률이 증가하여 수밀하지 못한 단점이 있기 때문에, 상기 골재는 입경이 8 mm 이하인 것 중 균등계수(Cu)가 6 이상인 입도분포를 갖는 골재를 사용하는 것이 내유동성을 증가시키는데 바람직하다.
또한, 이와 같은 골재의 크기는 하기에서 설명할 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계에서 2cm 이하의 두께의 방수층 시공 적합성을 위한 조성물 안정성을 가져 올 수 있다. 즉, 아스팔트 믹서에서 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부를 가열하는 골재 가열단계는 공정을 거칠 때 조성물 안정성을 가져올 수 있는데, 상세하게는 200℃이상의 온도 분위기를 지니는 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치에서 가열 교반하는 경우에 약 2 시간 정도가 소요되며, 추후 용융 바인더와 채움재가 혼합될 때 뭉침 또는 흘러내림의 현상의 문제를 해결할 수 있다.
상기 채움재는 탄산칼슘, 소석회, 소석회 혼합 석회석분, 포틀랜드 시멘트, 회수더스트, 슬래그, 및 섬유첨가재로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 것을 사용할 수 있으며, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 채움재는 입경이 0.15 mm 이하인 것, 바람직하게는 입경 43㎛ 이상 0.15 mm 이하인 것일 수 있다. 상기 채움재는 집중강우 발생지역에서 아스팔트 혼합물의 박리저항성을 향상시키기 위해 사용하며, 8mm 이하 골재 표면에 충분히 코팅될수 있도록 0.15 mm이하의 크기의 채움재를 사용하는 것이 바람직하다.
이 때, 채움재는 샌드매스틱 조성물 대비 1 ~ 25 중량부를 포함하는 것이 바람직한데, 상기 채움재가 1 중량부 미만인 경우에는 공극의 문제로 수밀하지 못한 문제점이 있을 수 있고, 25 중량부를 초과하는 경우에는 내한성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 수치 범위 내에서 혼합물의 박리저항성을 증가시킬 수 있고, 아스팔트 속의 산성분을 적합하게 중화하는 효과가 있는 점에서, 수치한정의 의의가 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계는, 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치에 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부를 가열하는 골재 가열단계(S3-1)를 먼저 거친다. 상세하게는 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치의 아스팔트 혼합 믹서(100)의 내부 온도를 간접가열방식 등의 열공급 장치(200)를 통해 250℃ 이상으로 유지하면서, 톤백에 보관된 입경이 8mm 이하의 골재를 무선 저울로 계량 기록하면서 60 ~ 80 중량부가 되도록 투입하고, 골재의 표면온도 약 200 ~ 220 ℃ 가 될 때까지 약 1 내지 2 시간 정도 교반하는 공정을 거치는 것이 특징이다. 골재의 표면온도가 170℃ 이상 또는 표면 상대습도 1% 이하가 되도록 건조하는 것이 바람직하다.
이와 같은 S3-1) 골재 가열단계를 거치면서 골재를 먼저 고온에서 가열해야 골재표면 수분이나 이물질을 제거할 수 있고, 이후 공정에서 이어질 용융 바인더나 채움재를 투입하는 단계에서 투입에 따른 아스팔트 혼합믹서(100)의 열손실을 줄일 수 있으며 바인더의 흘러내림이나 뭉침을 방지할 수 있다.
상기 무선저울은 후크가 달린 이동용 무선 매달림 전자저울로, 현장에서 골재나 아스팔트 바인더, 채움재를 혼합할 때 크레인으로 그 무게를 측정하고 무선인쇄기로 바로 출력 기록하면서 혼합물의 조성비를 관리할 수 있다.
상기 S3-1) 골재 가열단계과 독립적으로, 시공현장에서 PG 82-22 내지 PG 82-34의 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더 8 ~ 20 중량부를 가열하여 용융 바인더를 제조하는 바인더 용융 단계(S3-2)를 거치게 되는데, 기존의 공장 생산형(Hot-in-plant)의 방식이 아니라 고점도 아스팔트 바인더 덩어리인 PG 82-22 내지 PG 100-40의 아스팔트 바인더를 별도의 간접가열 용융장치를 이용하여 160 ℃ 이상의 온도, 바람직하게는 160 ~ 220 ℃에서 용융 교반을 하여 용융 바인더를 제조할 수 있다.
이렇게 제조된 별도의 용융 바인더 8 ~ 20 중량부는 입경 0.15mm 이하의 채움재 1 ~ 25 중량부와 함께 무선저울로 계량 기록하면서 S3-1) 단계에서 가열된 골재가 있는 본원의 제 1 측면의 이동형 아스팔트 믹서 장치에 각각 투입되고, 약 30분 이상 전단교반을 실시하여 아스팔트 혼합물인 자가수선형 샌드매스틱 조성물을 제조(S3-3)하게 된다.
상기 S3-3)의 단계를 거쳐 제조된 상기 자가수선형 샌드매스틱 조성물은 상기 S2)의 접착체 도포단계가 끝난 표면 위에 매스틱 전용 피니셔를 이용하여 포설하여 샌드매스틱 포장식 방수층을 시공(S-3)하게 되는데, 상기 샌드매스틱 포장식 방수층은 2 cm 이하, 바람직하게는 1 내지 2 cm의 두께로 포설하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 12는 상기 샌드 매스틱 포장식 방수층 형성에 이용되는 본원 제 1 측면에 의해 제조된 아스팔트 혼합물의 일종인 샌드매스틱 조성물에 대한 시험성적서로서, 8mm 이하의 골재를 사용하였음에도 동적안정도가 350회/mm로 13 mm이하의 골재와 천연아스팔트(TLA)를 사용하는 구스아스팔트 품질기준인 300회/mm보다 약 17% 향상되어 소성저항성이 우수함을 확인할 수 있다
이렇게 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층이 시공된 후에는, S4) 상기 아스팔트 콘크리트 표층 형성단계를 거치게 되는데, 상기 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층의 시공 단계 후 표면온도가 70 ℃ 이하에서 상기 샌드매스틱 포장식 방수층 상부에 아스팔트 콘크리트를 포설하여 표층을 형성하는 것으로, 교면 포장 및 방수 시공을 완료할 수 있다.
도 13은 본원의 제 1 측면에 의해 제조된 아스팔트 혼합물로서 자가수선형 샌드 매스틱 조성물이 아스팔트 콘크리트 기층재료로서의 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 동적 안정도를 비교한 도표로서, 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 본원의 샌드 매스틱 조성물이 기층재로 사용된 아스팔트 포장체(실시예:SMA10+샌드매스틱)의 동적안정도가 사용되지 않은 포장체(비교예:SAM10mm)의 동적안정도보다 약756회/mm 증가되었으며 이 역시 약 17% 의 소성저항성이 향상되었음을 의미하며 본원의 샌드 매스틱 조성물이 기층재로서 매우 적합하게 사용가능함을 확인할 수 있다.
본원에 대해 이상에서 구현예 또는 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본원의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (11)
- 내부에 교반장치를 내포하며 아스팔트 혼합물을 생성하는 아스팔트 혼합믹서;
상기 아스팔트 혼합믹서를 내삽하고 아스팔트 혼합믹서 내의 혼합물을 가열장치를 통해 간접가열 방식으로 일정 온도로 유지시키는 간접가열장치;
상기 아스팔트 혼합믹서의 상부에 위치하며, 아스팔트 혼합 재료가 투입되는 투입구;
상기 아스팔트 혼합믹서의 후면 하부에 위치하며, 혼합된 생성된 아스팔트 혼합물이 배출되는 배출구;
상기 아스팔트 혼합믹서 내부의 교반장치에 회전력을 공급하고, 투입구과 배출구의 개폐 동력을 제공하는 동력전달장치; 및,
상기 아스팔트 혼합믹서, 간접가열장치, 투입구, 배출구 및 동력전달장치를 탑재하는 적재함이 구비된 이동 차량:을 포함하되,
상기 간접가열장치는, 상기 아스팔트 혼합믹서가 내삽되어 안착되는 간접가열장치 상부 하우징; 열전달 유체가 충진되는 간접가열장치 열전달부; 상기 간접가열장치 열전달부와 연계되는 가열장치; 및, 상기 간접가열장치 상부 하우징과 열결되어 상기 간접가열장치 열전달부의 공간을 형성하는 간접가열장치 몸체 하우징:을 포함하고,
상기 가열장치는, 상기 간접가열장치 열전달부의 내부에 위치하고, 통공이 형성된 속이 빈 원통형 연소실; 및, 상기 연소실과 연계되어, 간접가열장치 몸체 하우징의 외부에 형성된 버너:를 포함하는 것이며,
상기 간접가열장치는, 상기 간접가열장치 상부 하우징과 상기 간접가열장치 몸체 하우징의 좌우측 벽 사이에 수평의 격벽으로 형성되며, 지그 재그 형태로 설치되어 열순환로를 형성하는 순환로 격벽을 추가 포함하는 것이고,
상기 아스팔트 혼합믹서는, 아스팔트 혼합 재료가 충진되는 공간으로서 충진 탱크; 및 상기 충진 탱크 내부에서 수평으로 형성된 패들 샤프트와 상기 패들 샤프트에 일정 간격으로 위치하며 장축 패들과 단축 패들로 형성된 패들 유닛이 구비된 교반 장치;를 포함하는 것이며,
상기 아스팔트 혼합믹서는 상기 간접가열장치를 통해 내부로 투입된 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부를 먼저 가열하여, 골재의 표면온도가 200 ~ 220 ℃ 가 될 때까지 약 1 내지 2 시간 정도 교반한 후,
160 ~ 220 ℃로 용융 가열된 PG 82-22 내지 PG 82-34의 습식 혼합형 고점도 아스팔트 용융 바인더 8 ~ 20 중량부와 채움재 1 ~ 25 중량부를 수용하여 상기 간접가열장치를 통해 열을 공급받아 교반하는 것인,
간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진 탱크는 U자형의 충진 탱크인 것인,
간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 패들 유닛은
연접한 패들 유닛이 90°간격으로 엇갈리게 형성된 것인,
간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 패들 유닛은 패들 샤프트에 형성된 장축 패들과 단축 패들을 포함하고, 상기 장축 패들과 단축 패들은 끝부분에 막대 형상의 패들 날개를 포함하는 것인,
간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 장축의 패들 날개와 단축의 패들 날개는 각각 10 ~ 30°로 기울어져 형성되고, 서로 반대 반대방향으로 기울여진 것인,
간접가열방식을 이용한 이동형 아스팔트 믹서 장치.
- S1) 교량 바닥의 이물질을 정리하는 바닥판 정리 단계;
S2) 바닥판 상부에 프라이머 또는 택코팅제를 도포하는 접착제 도포단계;
S3) 제 1 항 또는 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 이동형 아스팔트 믹서 장치를 이용하여 아스팔트 혼합물을 1 내지 2 cm의 두께로 포설하는, 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계; 및,
S4) 상기 샌드매스틱 포장식 방수층 상부에 아스팔트 콘크리트 표층을 형성하는 아스팔트 콘크리트 표층 형성단계:를 포함하는,
샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 S3) 샌드매스틱 포장식 방수층 시공단계는,
S3-1) 상기 이동형 아스팔트 믹서 장치에 입경이 8 mm 이하의 골재 60 ~ 80 중량부를 투입하고 가열하는 골재 가열단계;
S3-2) PG 82-22 내지 PG 82-34의 습식 혼합형 고점도 아스팔트 바인더 8 ~ 20 중량부를 가열하여 용융 바인더를 제조하는 바인더 용융 단계; 및,
S3-3) 가열된 골재가 있는 상기 이동형 아스팔트 믹서 장치에 상기 용융 바인더 8 ~ 20 중량부와 채움재 1 ~ 25 중량부를 투입하고 혼합하는 자가수선형 샌드매스틱 조성물 제조단계;를 포함하는 것인,
샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법.
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| KR1020230041702A KR102671459B1 (ko) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 간접가열방식의 이동형 아스팔트 믹서 장치 및 이를 이용한 샌드매스틱 교면 방수 및 포장 공법 |
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-
2023
- 2023-03-30 KR KR1020230041702A patent/KR102671459B1/ko active IP Right Grant
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