KR100202526B1 - 개량된 유기금속촉매계 아스팔트 개질재의 제조방법 및 이를 이 용한 개량된 아스팔트 포장혼합물과 그 포장시공방법 - Google Patents

Abstract

아스팔트 개질재의 제조방법에 있어서 잔존하는 과량의 미반응 나프텐산과 거기에 함유된 유황화합물 등의 불순물을 감압하에 70~200에서 증류분리한 다음, 잔여 휘발분은 질소와 같은 불활성 가스를 통과시켜 제거한 후 상기 처리된 화합물에 윤활기유와 같은 오일을 첨가하여 저점도 및 무취의 새로운 아스팔트 개질재를 얻고, 이 개질재를 첨가하여 아스팔트를 얻으며, 개질된 아스팔트로 시공시에 포설전 100~180

Description

개량된 유기금속촉매계 아스팔트 개질재의 제조방법 및 이를 이용한 개량된 아스팔트 포장혼합물과 그 포장시공 방법

본 발명은 새로운 아스팔트 개질재의 제조방법 및 그것을 이용한 아스팔트 포장혼합물과 그 포장시공방법에 관한 것이다.

특히 아스팔트에 첨가하여 아스팔트의 물성을 개선하는 아스팔트에 가용성인 유기금속촉매계 아스팔트 개질재의 제조방법 및 그 개질재를 이용한 아스팔트 포장혼합물과 그 시공하는 방법에 관한 것이다.

아스팔트 개질에 관한 종래기술로서 대한민국 특허공보 공고번호 83-2436호 및 동특허공보공고번호 95-6645호에는 아스팔트의 물성을 개선하기 위하여 가열아스팔트에 특수한 유기금속화합물을 첨가하여 용해시킨후 공지의 골재와 혼합한 아스팔트 포장 조성물 및 이와같은 아스팔트포장 조성물로 도로를 포장함으로써 최종적으로 경화된 포장도로가 강도 및 안정도 증가와 같은 개선된 특성을 갖는다고 개시하고 있다.

상기에서 유기금속화합물중의 금속성분으로는 망간, 코발트, 구리, 철중의 어느 하나 또는 상기 금속중에서 선택된 2개 이상의 혼합물중에서 선택된 것이고, 유기성분으로는 카르복실산, 알코올, 페놀 또는 케톤으로부터 유도된 것이다.

상기에서 유기금속화합물로는 일반적으로 나프텐산 금속염을 사용하고 있다.

또한 상기 유기금속화합물을 액상으로하여 가열아스팔트에 첨가하고 아스팔트 혼합물이 저점도로 유지되도록 하기 위하여 유기오일을 배합하여 사용하고 있다.

더욱더 구체적으로 설명하면 공지된 아스팔트의 개질재는 통상적으로 나프텐산과 금속산화물의 직접용융반응에 의하거나 나프텐산 알카리염 수용액과 금속염의 수용액의 복분해반응에 의하여 제조된다.

나프텐산은 석유의 정제 과정에서 부산물로 얻어지는 것으로 소량의 페놀류와 지오페놀류 및 머갚탄류와 같은 유황화합물 등의 불순물을 함유하고 있다.

이러한 불순물은 자극성 냄새를 갖는 물질로서 나프텐산의 중유에 의한 정제공정에 의해서는 분리되기 어렵고 결과적으로 아스팔트 개질재중에 잔류하게 되어 이러한 개질재를 첨가한 아스팔트 포장 혼합물을 생산, 운반, 포설시의 온도인 100~160에서 강한 자극성 냄새를 풍기게 된다.

뿐만아니라 상기와 같은 개질재는 직접용융반응에 의하여 제조하는 것이어서 이와같은 반응에서는 미반응 나프텐산이 다량 함유되어 있게되어 그 미반응 나프텐산에 의해 개질재의 점도가 높아지게 된다.

이로인해 개질재를 아스팔트에 첨가혼합하는데 필요한 점도를 유지하기위하여는 필요한 온도까지 가열하여야 하는 번거로움이 있었다.

또한 종래의 개질재를 첨가한 아스팔트 포장 혼합물은 포장후에 도로주변 온도에서는 경화가 매우 느린 속도로 진행되어 때로는 포장 도로의 심층부까지 충분히 경화되기까지는 수개월이 소요되기도 했었다.

그런가하면 아스팔트 포장 도로 표면에서 지층방향으로 2~3cm이내의 부위는 태양광선 등 외부의 높은 온도와 공기중의 산소영향을 받아 과도한 경화가 일어나는가하면, 포장도로의 깊이에 따라 강도차이가 심하게 생기게 되어 이로인해 포장아스팔트의 표면의 일정깊이까지는 미세균열이 발생하는 경우가 허다했었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 개질재의 결점 및 그것을 첨가한 아스팔트의 결점을 전면 개량하여 자극성 냄새를 발생하는 불순물의 대부분을 분리제거하고 아스팔트 투입에 필요한 적정 점도를 갖는 개질과 개질 아스팔트 포장 혼합물의 시공방법을 달리하여 아스팔트 포장 혼합물의 경화를 단시간에 촉진시키고 이로 인해 도로표면층의 균열저항성을 향상시키는 방법을 제공코저 하는 것으로서 이를 실예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

나프텐산과 망간, 코발트, 구리, 철, 아연, 납, 바륨 등 금속 산화물의 반응이나, 나프텐산 알카리염과 금속염 수용액의 반응에 의한 아스팔트 개질재의 제조 방법에 있어서, 반응생성물중에 잔존하는 과량의 미반응 나프텐산과 거기에 함유된 페놀류, 지오페놀류 및 머갚탄류와 같은 유황 화합물 등의 불순물들을 감압하에 70~200, 바람직하기로는 110~150에서 증류시켜 분리한 다음 잔여 휘발분은 질소와 같은 불활성가스를 통과시켜 제거한 후, 상기 철리된 나프텐산 금속 화합물을 상온에서 낮은 점도의 액상으로 하고 감온성을 적게하기 위해 석유 정제공정에서의 역청질을 함유한 잔사물에서 추출된 윤활기유와 같은 오일을 첨가하여 새로운 아스팔트 개질재를 제조하고 그렇게 얻어진 개질제를 첨가하여된 아스팔트 혼합물과, 상기 아스팔트 혼합물을 비롯한 여타, 동종의 개질재를 첨가한 아스팔트 포장 혼합물을 사용하여 시공시에 100~180의 온도로 1시간 내지 2시간동안 포설전 양생을 촉진한 후 포설함을 특징으로 하는 아스팔트 포장 혼합물 시공 방법에 관한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명이 유기금속촉매계 아스팔트의 개질재는 미반응의 나프텐산이 현저히 감소되기 때문에 점도가 낮아서 별도로 가열할 필요가 없이 아스팔트에 첨가시 작업이 용이하고, 또한 나프텐산에서 유래된 자극성 냄새를 발생하는 불순물이 제거되었기 때문에 작업환경이 개선되고, 상기와 같은 포설전 고온촉진 양생공정을 실시함으로써 실제로 도로위에 포설한 후에는 조기에 경화가 이루어져서 빠른시간내에 도로상의 교통개통을 가능하게함은 물론이고 이와같은 차량 통행으로 인하여 표면이 조밀하게 다져짐으로서 포장표면에 산소공급을 차단하여 과다경화로 인한 표면균열을 억제 예방하는 효과가 있게되는 것이다.

실시예

기존 개질재 시료 A :

기존 시판되는 개질재의 조성 및 점도는 분석결과 다음과 같았다.

유리산함량(중량 %) 12

금속함량(중량 %), 망간 6.0

철 0.92

점도(C PS) 255,537

401,119

개량 개질재 시료 B :

본 발명에 따라 나프텐 알카리염 수용액과 황간망간 수용액을 복분해반응시켜 생성된 침전물을 120~140에서 2시간동안 감압하에 미반응 불순물을 증류 분리한 후 30분간 질소가스를 하부로부터 통과시킨다음 윤활기유를 연화제와 혼합하여 그 조성 및 점도를 시험한 결과 다음과 같았다.

유리산함량(중량 %) 0.5이하

금속함량(중량 %) 망간 6.25%

점도(c ps) 251.368

40418

이상과 같은 개질재 A, B 각각을 아스팔트에 2wt%씩을 첨가 혼합한 다음 미개질 및 개질처리된 아스팔트 공히 함량 5.3%가 되도록 표 1이 입도분포를 갖는 골재와 150에서 혼합하였다.

이때 기존 개질재 A를 첨가한 아스팔트 혼합물에서는 자극성 냄새가 심하게 발생하였다.

개량 개질재 B 첨가 아스팔트 혼합물은 ( 개질 혼합물 B ) 150에서 1시간 방치후 코아를 성형하고 기존 개질재 A첨가 아스팔트 혼합물( 개질 혼합물 A ) 및 일반 아스팔트 혼합물( 미개질 혼합물 )은 혼합직후 성형하여 각각 45의 오븐에서 14일간 경화시켰다.

경화된 각 혼합물의 마샬안정도, 23간접 인장시험, 회복탄성 계수에 대한 시험결과를 표 2, 표 3 표 4에 나타내었다.

이상의 시험결과를 보면 본 발명에 의한 개량된 개질재를 첨가하여 고온 촉진 양생한 경우가 안정도, 균열저항성을 나타내는 터프니스 및 고온에서의 강성증진효과가 크다는 것을 알 수 있었다.

Claims (3)

1. 나프텐산과 망간, 코발트, 구리, 철, 아연, 납, 바륨 등 금속 산화물의 반응이나, 나프텐산 알카리염과 금속염 수용액의 반응에 의한 아스팔트 개질재의 제조방법에 있어서, 반응생성물중에 잔존하는 과량의 미반응 나프텐산과 거기에 함유된 페놀류, 지오페놀류 및 머갚탄류와 같은 유황 화합물 등의 불순물들을 감압하에 70~200에서증류시켜 분리한 다음 잔여 휘발분은 질소와 같은 불황성가스를 통과시켜 제거한 후, 상기 처리된 나프텐산 금속화합물을 상온에서 낮은 점도의 액상으로 하고 감온성을 적게하기 위해 석유 정제 공정에서의 역청질을 함유한 잔사물에서 추출된 윤활기유와 같은 오일을 첨가하는 것으로 구성되는 유기금속촉매계 아스팔트 개질재의 제조방법.
2. 제1항에서 얻어진 개질재를 첨가한 아스팔트 포장 조성물.
3. 개질재를 첨가한 아스팔트 포장 혼합물을 사용하여 시공시에 100~180의 온도로 1시간 내지 2시간동안 포설전 양생을 촉진한 후 포설함을 특징으로 하는 아스팔트 포장 혼합물 시공방법.