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2010.01.23 08:39

보도용 투수성 아스팔트 혼합물





보도용 투수성 아스팔트 혼합물


[발명의 상세한 설명]


본 발명은 보도 및 인도, 공원산책로등에 사용되어지는 투수성 아스팔트(이하 투수팔트)혼합물에 관한 것으로, 특히 투스팔트를 도로용 아스팔트, 상온에서 액상의 아크릴계변성부타디엔 중합제, 염화암모늄을 소정의 비율로 혼합하므로써 간단한 작업으로 포장할 수 있고, 투수간격의 막힘이 거의 없어서 장기간의 투수의 안정성을 유지하게 되며, 또한 내구성을 향상시키고, 온도변화에 잘 견디며, 구부림 강도나 인장강도 및 압축강도에도 우수하고, 더욱이 원가절감을 도모하고자 한 보도용 투수성 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.

종래의 시멘트 콘크리트혼합물(특허공고번호 90-7988) 또는 보도블록으로 인도 및 보도를 포장하는 방법과 선출원된 포장용 다공성 아스팔트혼합물(특허공고번호 87-962)등이 있으나, 시멘트 콘크리트혼합물의 경우 주원료가 시멘트를 주원료로 하여 골재등에 분사하는 방식으로 포장하는 방법이며, 혼합시 레미콘믹싱방법과 같은 방법으로 혼합하도록 되어 있어 물이 필수적으로 사용되어야 하므로 양생기간이 4-5일간 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 아스팔트혼합물의 경우 표면의 굴절균열과 골재의 결합력 부족과 투수성이, 시간이 지남에 따라 먼지나 기타 불순물에 접착되어 투수간격이 막히게 되므로 장기간의 안정성이 결핍되고, 온도변화에 약하며 구부림 강도나 인장강도 및 압축강도가 저하되고, 또한 원가가 상승되는 문제가 있었다.

즉, 종래의 투수성포장에 대한 건설부제정(1973제정)의 도로설계 및 시공 지침에 의하면 노상위에 필터층(모래층), 보조기층(보도에는 생략), 기층 및 표층순으로 구성되며 필처층(모래층)과 기층과 표층사이의 접착층을 주지 않고, 기층과 표층은 투수성을 가진 포장체 즉, 투스팔트나 투수성 시멘트콘크리트층으로 시공하게 기술되었고, 특히 투스팔트 혼합물은 10-2cm/sec 정도의 투수계수를 갖기 위해서는 일반적으로 포장체 자체의 공극율을 높이기 위해 잔골재를 거의 포함하지 않는 비교적 단입도를 주체로 하는 개립도 혼합물로 되어 있다.

그러나 종래의 투수팔트 혼합물은 그 특성상 다음과 같은 결점이 있다.
1) 투수성을 갖기 위해 잔입도의 골재가 생략된 혼합물이므로 역학적으로 문제가 있으며, 특히 차도로 사용할 경우에는 이점을 주의 해야 한다.
2) 공극성이 있고, 물과 공기가 쉽게 통하는 혼합물이므로, 포장체가 노화하기 쉽고, 물의 작용을 받기 쉬우며, 골재의 박리가 쉽게 일어난다.
3) 시공후, 보행자 또는 차량의 통행에 의해 다져지고, 또한 먼지와 토사등이 공극을 메울 우려가 있어, 공극율과 투수기능이 저하된다.

그리고 선출원된 국내특허공고번호 87-962호에는 골재와 혼합되는 결합제(BINDER)의 개질이 아니라 사용되는 골재의 변경에 의한 것임을 근거하고 있으며, 특히 잔골재량은 즉 5mm에서 0.074mm크기를 전체 중량비로부터 5~10%갖으며 이중에서30~70%를 동일한 크기분포를 갖는 열가소성수지, 즉 역가소성 프라스틱파쇄물로 치환한다고 하였다.

따라서, 염가소성 프라스틱파쇄물 고체입자를 5mm에서 0.074mm 크기 사이의 잔골재로 사용한 것이므로, 투수팔트 혼합물은 배합설계상 공극율과 투수성을 주기 위해 잔골재를 빼거나 열가소성 프라스틱입자로 치환하였을때, 고체의 파쇄입자를 고온 혼합함에 따르는 골재와 골재를 결합시키는 결합력에 많은 문제가 지적되었고, 골재와 골재사이에 불순물이 끼이거나, 토사모래등이 막힐때, 물이 빠져나가지 못하는 투수성의 저하가 있으며, 강도상의 문제가 많아, 포장체가 잘 부서지거나 깨어지는 경향이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 입도변경에 의한 투수성 아스팔트혼합물과 본 발명에 사용되어지는 혼화제(BINDER)의 개질에 의한 것과는 근본적으로 전혀 다른 방법임을 먼저 밝히고자 한다.
즉, 본 발명에 사용되어지는 쇄석골재의 입도범위는 종래의 건설부제정(1973년 제정)의 도로포장설계 및 시공지침 제1편 제7장 12의 투수성 포장면에서 안내하는 표 1의 입도 분포범위를 사용할 수 있으며, 첨가되는 혼화제의 양도 기층용과 표층용으로 나뉘어지는데 전체 혼합물의 중량비율로써 각각 2.5%~4.5%와 3.5%~5.5%는 투수성 및 공극율증대를 위해 바람직한 목표치라고 볼 수 있다.

[표 1] 보도용 투수성 아스팔트 혼합물의 쇄석골재 입도

          첨부파일 참조


본 발명에서는 종래의 이런한 문제를 혼화제의 개질에 의해서 해결하였다.
이하 본 발명의 사용되는 개질아스팔트 혼화제의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도로포장용 아스팔트의 규격(KS M 2201)중에서 AP-3 나 컷 백 아스팔트(CUT BACK ASPHALT) RC계에서 신도(25,5 cm/min)100이상 인화점(COC), 230℃이상 박막가열후 침입도의 비율(원침입도에 대한 %) 72%~94%를 갖는 도로포장용 아스팔트와, 아크릴계 변성부타디엔 중합제를 상온온도(영상 5℃이상~60℃이하)에서 5%~26%를 갖는 액상인것과, 염화암모늄 1%~2%를 각각 기계적 혼합을 하여 만들여, 혼합용기에서 150℃이하에서 1시간정도가 바람직하다.
여기에서 도로포장용 아스팔트의 량이 최소치보다 작으면 골재와의 결합력이 떨어지고 최대치보다 많으면, 시공후 투수성이 떨어지며 아크릴계변성부타디엔 중합제의 량이 최소치보다 작으면 온도변화에 약하고 구부림 강도가 저하되고 또한 골재의 입도분리가 쉽게 일어나며, 최대치보다 많으면 접착력이 과다로 인하여 시공성이 떨어진다.
또한 염화암모늄의 량이 최소치보다 작으면 혼화제의 피막성이 떨어지며 최대치보다 많으면 강도가 떨어진다.
따라서 개질아스팔트 혼화제 2.5~5.5%와, 쇄석골재 94.5~97.5%를 혼합하여 보도용 투수성 아스팔트 혼합물을 제조한다.
상기의 개질 혼화제와 표 1의 쇄석골재를 혼합하여 실시예에서 상세하게 설명하면 다음과 같다.


[실시예]

[표층용 투스팔트 혼합물]

개질 혼화제(BINDER)-3.5~5.5%, 쇄석골재-94.5~96.5%를 종래의 고온혼합 아스팔트 믹싱 플랜트(ASPHALT MIXING PLANT)에서, 기계적으로 혼합하여, 기계 포설시공 및 기계다짐을 하여 시공성과 입도분리, 투수계수, 강도등에 대하여 관찰하여 보았다.

이때, 개질 혼화제의 량이 최소치보다 작으면 결합력이 떨어져 골재와 골재사이의 결합력이 떨어지고, 최대치보다 많으면, 시공성이 나빠, 기계 포설하기에 불편하였고 투수성과 공극율이 저하되었다. 또한 사용되어지는 쇄설골재는 건조도가 99.98%이상일때가 좋았으며, 골재의 강도와 편평율, 마모율등은 KS F 2358에 적합한 골재를 사용하였을때, 투수성이 1×10-1~10-5cm/sec이었으며, 공극율은 25%로 얻어질수 있으며, 이것은 포설이 끝난후 진동로울러나 진동플레이트 다짐기로 1차 다짐을 한후에서 얻어졌으며 2차 다짐을 하였을때, 공극율의 저하는 약 15%정도로 떨어졌으나 강도는 증가하여, 마샬 안정도 기준치로 320~393정도였으며, 플로우치는 20에서 25정도를 측정할 수 있었다.

또한, 혼화제에 첨가된 아크릴계변성부타디엔 중합제나, 염화암모늄의 물리적 특성에 의해 골재의 결합력과 평탄성이 뛰어났으며, 염화암모늄의 특성에 의해 골재와 표면이 피막을 매끄럽게 하여, 모래나 불순물, 기타 이물질이 잘 통과하여, 투수성이 현저히 좋아짐을 알수 있었다.
또한, 수요자의 요구에 의해 착색을 요구할때 적정색상의 안료를 전체 혼합물의 중량비율에서 2~4%첨가하여 유색투스팔트를 만들수 있음을 알게 되었다.

이상과 같이 본 발명의 보도용 투수팔트 혼합물은 상기 언급한 결과뿐만 아니라, 사용 용도면에서 하절기 장마시의 도시의 치수대책의 일환으로 채택될수 있으며, 지금까지 수밀성의 포장체에 의해 하수구로 흘러가는 지하수로의 범람을 방지할 수 있으며, 수목의 발육의 성장, 토중상태계의 변화나 소멸을 예방하고, 도시미관을 개선할 수 있는 많은 장점이 있다





한국형 포장연구법 연구

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