KR20000042036A - 아스팔트 콘크리트 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아스팔트 콘크리트 제조 방법에 관한 것으로,
아스팔트 콘크리트를 제조하는데 있어서,
상기 아스팔트 콘크리트 부피를 기준으로 스테인레스 제강슬래그 6 ~ 12%, 천연모래 6 ~ 0% 및 아스팔트 5.5~6.5%를 포함하며,
상기 스테인레스 제강슬래그와 천연 모래의 혼합량은 전체 아스팔트 콘크리트 부피를 기준으로 12% 임을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트를 제조 방법이 제공되며,
본 발명의 방법에 의하면 제철소 폐기물인 스테인레스 제강슬래그를 사용하여 수침잔류 안정성은 유사하면서 아스팔트 콘크리트의 마샬안정도와 동적 안정성 발현이 우수한 아스팔트 콘크리트를 보다 경제적으로 제조할 수 있다.

Description

아스팔트 콘크리트 제조방법
본 발명은 아스팔트 콘크리트 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인레스 제강슬래그를 사용하여 마샬 안정도와 동적 안정성 발현이 우수한 아스팔트 콘크리트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
제철소 폐기물인 재강 슬래그는 바위와 같은 형상을 하고 있으며, 20%에 가까운 금속철을 포함하고 있기 때문에, 한편으로는 제강슬래그중의 금속철을 회수하기 위한 기술이 연구되고 있으며, 한편으로는 제강슬래그의 마모 및 압축에 대한 저항 특성을 이용하여 도로용 미끄럼 방지제 등으로 사용되고 있으며, 더욱 연구되고 있는 실정이다. 그리고 기존의 슬래그를 이용한 일반적인 가공 기술로는 시멘트 제조사에서 첨가제로 일부 사용되어지거나(대한민국 특허 : 공개 95-17803, 95-800862), 도로공사시 골재(대한민국 특허 : 공개 90-001617) 대신 사용되어지거나 콘크리트 골재, 지반 재량제, 파쇄골재 등에 사용되어 지는 것이 고작이고 대부분 매립되어지고 있는 실정이다.
이에 본 발명의 목적은 제철소 폐기물인 스테인레스 제강슬래그를 사용한
아스팔트 콘크리트의 마샬안정도 및 동적 안정성 발현이 우수한 아스팔트 콘크리트 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 천연 모래와 스테인레스 제강 슬래그의 수침잔류 안정성을 나타내는 그래프이다.
본 발명에 의하면,
아스팔트 콘크리트를 제조하는데 있어서,
상기 아스팔트 콘크리트 부피를 기준으로 스테인레스 제강슬래그 6 ~ 12%, 천연모래 6 ~ 0% 및 아스팔트 5.5~6.5%를 포함하며,
상기 스테인레스 제강슬래그와 천연 모래의 혼합량은 전체 아스팔트 콘크리트 부피를 기준으로 12% 임을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트를 제조 방법이 제공된다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
일반적으로 아스팔트 콘크리트는 아스팔트 약 6% 정도와 천연 모래 약 12%를 포함하여 제조된다. 본 발명에서는 상기 천연 모래중 일부 또는 전체를 스테인레스 제강슬래그로 대체하여 아스팔트 콘크리트를 제조하는데 그 특징이 있다.
아스팔트 콘크리트를 제조하는데 있어 아스팔트 콘크리트의 수분 취약성을 결정하고 첨가제나 배합 변동에 따른 습윤 저항성 정도를 평가할 필요가 있다. 건조한 상태의 혼합물로부터 결정된 아스팔트 콘크리트와 습윤상태의 혼합물로부터 얻은 아스팔트 콘크리트 사이에 전혀 다른 성질이 나타날 수 있다. 이러한 성질의 변화는 아스팔트 콘크리트 자체의 성질 뿐만 아니라 아스팔트 콘크리트에 사용된 골재의 종류에 따라 변하기도 한다.
아스팔트 콘크리트의 안정도 향상에 있어서 아스팔트와 골재의 역할이 매우 중요하다. 즉 아스팔트의 점착력과 내구성, 골재의 입도, 입형 등 골재 품질을 적절하게 유지하여야 한다.
아스팔트 콘크리트를 제조하는데 있어 아스팔트는 전체 아스팔트 부피를 기준으로 5.5 ~ 6.5%를 포함한다.
아스팔트 콘크리트의 배합설계는 마샬 시험법에 따라 수행되는데, 마샬안정도 시험을 통하여 아스팔트 콘크리트의 마샬 안정도를 평가한 결과 아스팔트 함량이 5.5%이상 6.5%이하가 적합한 것으로 나타났기 때문이다. 즉, 아스팔트 함량이 5.5%보다 적으면 아스팔트에 의한 골재간 결합력 약화에 의해 아스팔트 콘크리트의 마샬 안정도 향상효과가 충분하지 않고 6.5%보다 많으면 아스팔트가 골재사이의 결합재로서의 역할보다 윤활역할의 증대로 아스팔트 콘크리트의 마샬 안정도 발현이 크게 나타나지 않기 때문이다.
한편, 골재는 아스팔트 콘크리트의 내하력 대부분을 감당하기 때문에 골재의 품질은 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성에 중대한 영향을 미친다. 아스팔트 콘크리트의 내구성 역시 아스팔트 콘크리트 혼합물내의 미세립자의 양과 관계가 있다. 과다한 미세립자는 골재위 아스팔트 막의 품질을 저하시킨다. 이러한 미세립자의 크기에 따라 혼합물은 딱딱하거나 연한 성질을 나타내기도 한다.
이에따라 종래에는 천연모래를 아스팔트 콘크리트의 전체 부피를 기준으로 12%로 첨가하였다. 본 발명의 방법에서는 천연모래의 일부 또는 전부를 스테인레스 제강슬래그로 대체하여 전체 부피를 기준으로 스테인레스 제강슬래그 6 ~ 12%를 포함한다. 천연 모래와 스테인레스 제강슬래그의 혼합량이 전체 아스팔트 콘크리트의 12%를 차지하므로, 즉 천연 모래중 50 ~ 100%가 스테인레스 제강슬래그로 대체되는 것을 의미한다.
이는 아스팔트 콘크리트의 수침 잔류 안정도는 소성변형 특성 및 고온에서의 내수성을 나타내는데, 스테인레스 제강슬래그는 천연 모래의 경우와 유사한 안정성을 나타내기 때문이다.
뿐만 아니라, 실험 결과 스테인레스 제강 슬래그를 사용할 경우 동적 안정성도 향상되는 것으로 나타났다.
이때, 스테인레스 제강슬래그의 천연 모래의 대체 비율은 50 ~ 100%가 적합한데, 스테인레스 제강슬래그 사용량이 50%보다 적으면 스테인레스 제강슬래그 사용에 의한 아스팔트 콘크리트의 동적 안정성 향상효과가 충분하지 않기 때문이다.
상기한 바와 같이, 스테인레스 제강슬래그로 천연 모래를 대체하는 방법에 의해 아스팔트 콘크리트가 제조된다.
이하 실시예를 통하여 본 발명에 대해 설명한다.
실시예 1
천연모래와 스테인레스 제강슬래그를 사용하여 마샬 배합 설계방법에 의해 아스팔트 함유량을 각각 5.75%와 5.80%로 하여 공시체를 제작하였다. 60℃에서 48시간 상기 공시체를 수침 시킨후 KS F 2349(가열 혼합. 가열 포설 역청 포장용 혼합물)에 의해 잔류 안정도를 측정하여 24시간 단위로 측정하였다. 이때 사용한 식은 다음과 같다.
아스팔트 콘크리트의 수침 잔류 안정성 시험 결과는 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이 스테인레스 제강슬래그의 경우 천연모래의 경우와 유사한 수침 잔류 안정성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
실시예 2
스테인레스 제강 슬래그를 사용하여 마샬배합설계 방법에 의해 골재배합비를 표 1과 같이 하고 아스팔트 함유량을 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, 7%로 변화시켜 공시체를 제조하였다. KS F 2337(마샬시험기를 사용한 역청 혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험 방법)에 따라 60±℃범위에서 30분간 유지한 공시체를 꺼내어 물기를 제거한후 파괴시까지의 하중을 가하여 파괴에 도달하기전 발생하는 최대하중과 파괴발생시 시편의 변형량을 구하고 아스팔트 함량에 따른 마샬안정도를 표 2에 나타내었다.
골재 입도(mm)혼합비 통과율(%)
20 13 5 2.5 0.6 0.3 0.15 0.08
굵은골재 36 36 35.6 2.5 1.1
부순모래 48 48 48 41.8 29.3 12 7.2 3.8 2.4
스테인레스 제강슬래그(천연모래) 12 12 12 11.9 10.9 5.2 2.8 0.7 0.2
채움재 4 4 4 4 4 4 4 3.9 3.0
혼합입도 100 99.6 60.2 45.3 21.2 14.0 8.5 5.7
아스팔트 함유량(%) 마샬안정도(kgf/㎠)
천연모래 스테인레스 제강슬래그
5.0 1050 1060
5.5 1140 1210
6.0 1180 1245
6.5 1200 1270
7.0 1110 1100
표 2에 나타난 바와같이 아스팔트 함유량은 5.5 ~ 6.5%에서 아스팔트 콘크리트의 마샬안정도 향상효과가 크다는 것을 알 수 있다.
실시예 3
실시예 1에 기술된 방법으로 천연모래와 스테인레스 제강 슬래그의 혼합 비율을 변화시키면서 공시체를 제작하였다.
이와같이 제조된 아스팔트 콘크리트의 동적 안정성을 휠트랙킹 시험기를 사용하여 휠 트랙킹 시험을 통하여 평가하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
아스팔트 콘크리트의 동적 안정성은 60℃로 가열하면서 시편의 표면에 접치압 7kg(㎠를 가하고 단위시간 동안 바퀴자국에 의한 패임 깊이(변형량)를 측정하였다. 변형량-시간관계에서 변형량 증가율이 거의 일정하게 되는 45분에서 60분까지의 15분간 주행의 변형량을 취하여 변형률로 나타내고 1mm 변형하는데 소요되는데 차륜의 통과 회수로 환산하여 동적 안정도(Ds, cyle/mm)를 나타내며 사용한 식은 다음과 같다.
Ds =동적 안정도(Cycle/mm)
d2=t2(표준 45분 시험)에서의 변형량(mm)
d1= t!(표준방법에서 60분시험)에서의 변형량(mm)
C1= 체인에 의한 정속 구동형의 시험기를 사용한 경우의 보정계수(1.5)
크랭크에 의한 변속 구동형의 시험기를 사용한 경우의 보정계수(1.0)
C2= 현장 절취공시체(폭 150mm)를 사용한 경우의 보정계수 (0.8)
실내 시험 및 현장에서 제작한 공시체(폭 30mm)를 사용한 경우의
보정계수(1.0)
스테인레스 제강슬래그사용량(%) 천연모래 사용량(%) 동적 안정도(cycle/mm)
0 12 244
4 8 245
6 6 267
8 4 281
10 2 303
12 0 320
표 3에 나타난 바와같이, 스테인레스 제강슬래그를 6% ~ 12%를 사용한 경우에 아스팔트 콘크리트의 동적 안정성 발현이 우수하다는 것을 알 수 있다.
상기한 바와같이, 본 발명의 방법에 의하면 제철소 폐기물인 스테인레스 제강슬래그를 사용하여 수침잔류 안정성은 유사하면서 아스팔트 콘크리트의 마샬안정도와 동적 안정성 발현이 우수한 아스팔트 콘크리트를 보다 경제적으로 제조할 수 있다.

Claims (1)

  1. 아스팔트 콘크리트를 제조하는데 있어서,
    상기 아스팔트 콘크리트 부피를 기준으로 스테인레스 제강슬래그 6 ~ 12%, 천연모래 6 ~ 0% 및 아스팔트 5.5~6.5%를 포함하며,
    상기 스테인레스 제강슬래그와 천연 모래의 혼합량은 전체 아스팔트 콘크리트 부피의 12% 임을 특징으로 하는 아스팔트 콘크리트를 제조 방법.
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