KR101412256B1 - 맨홀 표층보수재의 시공 방법 - Google Patents
맨홀 표층보수재의 시공 방법 Download PDFInfo
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Abstract
파손된 맨홀 주변의 표층에 소정의 폭과 깊이를 갖는 홈 형상의 블럭을 형성하는 블럭 형성 단계; 상기 블럭 내부의 노출된 모든 면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포 단계; 상기 도포된 프라이머 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 실란트 도포 단계; 및 상기 실란트가 도포된 상기 블록 내부에 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재를 혼합한 혼합물을 채우는 혼합물층 형성 단계를 포함하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 아스팔트에 UV(자외선)안정제, 연화제(軟化劑), 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer; 이하 TPE), 기능성 접착촉진제(adhesion promoter), 점도강하제, 폐타이어 고무분말(Crumb Rubber) 및 미분이 보강재를 첨가시켜 내열성, 내후성, 접착력, 저온유연성 및 감온성이 우수하고 햇볕에 의한 자외선(UV)과 제설제, 바닷물, 산성비등의 알칼리, 산에 대한 내구성이 뛰어난 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
급속한 경제성장에 따른 차량의 급증현상으로 교통량과 중차량의 증가로 포장도로의 열악한 환경은 심각성을 더 하고 있다.
포장도로상에 위치한 각종 맨홀은 불규칙 반복적인 교통량에 의한 하중과 충격에 노출되어 맨홀이 접한 표층, 기층 및 맨홀하부 지지부분이 지속적인 피로 누적으로 균열, 침하, 함몰 등 열화가 쉽게 발생되어 교통사고 원인제공과 교통흐름 방해에 큰 영향을 주며, 이러한 불량 맨홀은 도로 기능을 저하시키고 있다.
불량 맨홀의 시공에서 신속, 정확한 보수와 함께 맨홀구체 품질의 안정성, 내구성, 평탄성, 경제성 등이 요구되며, 이는 신설 포장도로 및 덧씌우기 공사에서도 동일하다.
맨홀 보수에 대한 시행 및 제시된 공법으로는 EPO공법, MK공법, RCM공법, 폐 아스콘재활용 공법, 등이 있으며 조강 및 초조강 시멘트 콘크리트를 사용한 구 공법은 미미하게 사용되거나 배제된 상태이다.
일반적으로 시멘트 콘크리트를 사용하는 공법 외에 다른 공법들은 신속한 보수시공과 조기소통을 목적으로 레진 콘크리트 채움 재료를 공통적으로 사용하며 에폭시계를 많이 적용하고 있다.
또한 맨홀틀 지지부는 대부분 강성재료인 일정규격의 콘크리트 및 에폭시계 콘크리트를 사용하므로서 충격흡수력이 떨어지고 아울러 반복하중에 의한 피로누적으로 맨홀틀과 높이조절재는 이종 재료간 접한 부분에 미세 균열이 발생하여 경시변화에 따라 열화 정도가 진전되면서 맨홀구체 품질의 라이프 사이클을 단축시키고 있다.
이와 같은 포장도로 및 맨홀구조물 파손 문제를 해결하기 위하여 맨홀 표층보수재로 타르계 수지혼합 상온아스콘, 수지 콘크리트(에폭시수지), 폐아스콘 및 폐콘크리트를 5mm이하로 분쇄후 에폭시 수지를 5-10% 첨가, 무수축 몰탈(에폭시수지), 상온아스콘에 섬유보강재와 에폭시 첨가하는 보수 방법이 있다.
그러나 상기 보수 방법은 맨홀의 표층재를 시공시 구조물의 방수처리가 없으며, 차량의 통행으로 발생하는 하중 및 진동을 받는 표층재에서 완충작용 없이 바로 맨홀구조물인 채움재로 전달이 되어 표층재와 채움재사이의 반복된 진동으로 표층 파손으로 인한 기층 및 맨홀하부 지지부분이 지속적인 피로 누적으로 균열, 침하, 함몰 등 열화가 쉽게 발생되어 교통사고 원인제공과 교통흐름 방해에 큰 영향을 주며, 이러한 불량 맨홀은 포장도로 기능을 저하 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 내후성, 균열 추종성, 저온유연성, 내열성, 접착성, 감온성이 뛰어난 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 파손된 맨홀 주변의 표층에 소정의 폭과 깊이를 갖는 홈 형상의 블럭을 형성하는 블럭 형성 단계; 상기 블럭 내부의 노출된 모든 면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포 단계; 상기 도포된 프라이머 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 실란트 도포 단계; 및 상기 실란트가 도포된 상기 블록 내부에 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재를 혼합한 혼합물을 채우는 혼합물층 형성 단계를 포함하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 혼합물층이 주변 도로 포장층과 동일 평면이 되도록 진동 다짐기를 이용하여 상기 혼합물을 다지는 평탄화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 프라이머를 상기 블럭 내에 도포하기 전에 상기 블럭 내부의 모든 면에서 이물질을 제거하는 이물질 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는, 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%, 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하며, 상기 UV안정제는 하기의 화학식을 갖는다.
[화학식 1]
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법은 포장도로 및 맨홀구조물의 내구성 향상을 위한 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는 UV안정제, 기능성 접착촉진제, 연화제의 적절한 적용으로 제조된 맨홀 표층보수재는 햇볕에 의한 자외선(UV)과 제설제, 바닷물, 산성비등의 알칼리, 산에 대한 내구성이 뛰어나며 구조물의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하고, 차량이 통과함에 따른 하중 및 충격을 흡수 및 포장도로의 상부로부터 침투되는 물을 차단하여 맨홀 구조물의 내구성 증가 및 도로포장층과의 완벽한 일체화로 인해 주행 시 평탄성이 확보됨으로써 맨홀구조물 및 도로포장층의 수명연장에 기여 하고 용이하게 유지관리를 할 수 있는 효과 있다.
또한, 점도강하제, 페타이어 고무분말의 적절한 적용으로 아스팔트계 실란트의 용융온도를 시간을 줄여 유류비 절감, 시공시간 및 시공후 교통개발 시간 단축으로 시공비 절감 효과와 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
도 1 내지 4는 각 단계에 따른 시공 상태가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 맨홀 표층보수재의 보수 방법에 대한 단계도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정전기 방식의 접착 메커니즘을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 맨홀 표층보수재의 보수 방법에 대한 단계도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정전기 방식의 접착 메커니즘을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법은, 스티렌계블럭 공중합체로 개질된 개질아스팔트에 열가소성 탄성체, 연화제, 기능성 접착 촉진제, UV안정제, 점도강하제, 폐타이어 고무분말을 적용하여 기온변화가 크고 일교차가 심한 지역과 여름철의 강한 자외선이나 장마철의 수분에 장시간 노출시에도 사용할 수 있도록 내후성, 내열성, 접착성 및 저온유연성이 우수한 고부착 및 내후성 아스팔트게 실란트 조성물을 이용한다.
이로서, 본 발명에 따른 맨홀 표층보수재는 햇볕에 의한 자외선(UV)과 제설제, 바닷물, 산성비등의 알칼리, 산에 대한 내구성이 뛰어나며 구조물의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용하고, 차량이 통과함에 따른 하중 및 충격을 흡수 및 포장도로의 상부로부터 침투되는 물을 차단하여 맨홀 구조물의 내구성 증가 및 도로포장층과의 완벽한 일체화로 인해 주행 시 평탄성이 확보됨으로써 맨홀구조물 및 도로포장층의 수명연장에 기여 하고 용이하게 유지관리를 할 수 있는 효과 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 맨홀 표층보수재의 보수 방법이 순서도로서 도시되어 있으며, 도 1 내지 도 4에는 각 단계에 따른 시공 상태가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 맨홀 표층보수재의 보수 방법은, 파손된 맨홀 주변의 표층에 소정의 깊이를 갖는 블럭을 커터기를 이용하여 형성시키는 단계(이하, 블럭 형성 단계라 함)와, 상기 형성된 홈(블럭)의 먼지, 수분 등 이물질을 제거하는 단계(이하, 이물질 제거 단계라 함)와, 상기 형성된 블럭에 접착력 증대를 위해 프라이머를 도포하는 단계(이하, 프라이머 도포 단계라 함)와, 상기 블럭의 모든 노출면에 접착력 증대 및 방수성을 위해 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 단계(이하, 실란트 도포 단계라 하며 다음에 보다 상세히 설명됨)와, 상기 블럭에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재를 혼합하여 소정 두께의 혼합물층을 형성시키는 단계(이하, 혼합물층 형성 단계라 함)와, 상기 혼합물층이 포장도로 포장면과 동일 평면이 되도록 진동 다짐기를 이용하여 최종 혼합물층을 다져서 평탄화 시키는 단계(이하, 평탄화 단계라 함)를 포함한다.
도 1에는 블럭 형성 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 맨홀틀(21) 주위에 홈 형태의 블럭(23)이 형성된다. 블럭(23)은 커터기를 이용하여 파손된 맨홀 주변의 포층에 소정 깊이를 갖도록 형성된다. 도 1에서 도면 부호 CC는 맨홀 슬라브를 나타내며, 도면 부호 AC는 도로 포장층을 나타내고, 도면부호 20은 채움재를 나타내며, 도면 부호 22는 맨홀 뚜껑을 나타낸다.
이물질 제거 단계에서는 블럭(23)의 노출된 모든 면의 먼지, 수분 등 이물질이 제거된다.
도 2에는 프라이머 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 블럭(23)의 노출된 모든 면에 프라이머(24)가 도포되어서, 맨홀 표층보수재가 도로 포장층(AC)과 맨홀 구조물을 구성하는 이종 재료들과의 접착력을 증대된다.
도 3에는 실란트 도포 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 프라이머(24)의 위에 소정 두께로 방수기능과 접착력 증대를 위해 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트(25)가 도포되어 있다.
도 4에는 혼합물층 형성 단계가 수행된 후의 상태가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 실란트(25)가 도포된 후의 블럭(23) 내부가 혼합물(MS)로 채워진다. 혼합물(MS)은 블럭(23)에 현장용 ready mixer로 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재를 혼합하여 소정 두께의 혼합물을 포설/형성시키고, 진동 다짐기를 이용하여 혼합물층(MS)이 도로 포장층의 표면과 동일한 평면이 되도록 평탄화되어 다져진 후 굳는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법을 제공하며, 이는
(a) 상기 파손된 맨홀 주변의 표층에 소정의 폭과 깊이를 가지는 블럭을 컷터기를 이용하여 형성시키는 단계;
(b) 상기 형성된 블럭 모든면의 먼지, 수분등 이물질을 제거한후 맨홀 표층보수재가 도로포장층과 맨홀구조물을 구성하는 이종재료들과의 접착력 증대를 위해 프라이머를 도포 하는 단계;
(c) 상기 프라이머가 도포된 블럭의 모든 노출면에 소정 두께로 방수기능과 접착력 증대를 위해 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포시키는 단계;
(d) 상기 블럭에 현장용 Ready Mixer로 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재를 혼합하여 소정 두께의 혼합물층을 포설/형성시키고, 상기 혼합물층이 도로 포장면과 동일 평면이 되도록 진동 다짐기를 이용하여 상기 최종 혼합물층을 다져서 굳혀 맨홀 표층보수재를 시공 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 이용한 맨홀 표층보수재 및 이의 시공방법에 있어서, 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는 본 발명의 일 실시예에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는, 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%, 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하며,상기 UV안정제는 하기의 화학식을 갖는다.
[화학식 1]
상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물의 각 성분은 이하 다시 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트계 실란트 조성물의 제조방법은, (a) 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔 40-70중량%에 연화제 1-10중량%, 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter) 0.5-3중량%, UV안정제 05.-3중량%, 점도강하제 0.5-5중량%를 부가하여 140-170의 온도에서 혼합시키는 단계; 및 (b) 상기 혼합물에 TPE 3-10중량%, 폐타이어 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 부가하여 150-180의 온도에서 혼합하는 단계로 제조된다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22)는 일반 아스팔트(AP-5)의 비해 아스팔트 씰코팅재의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형 문제를, 신율은 외부 충격에 의해 크랙 및 파손 발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22)의 함량은 40-70중량%가 바람직하며, 40중량%미만이면 함량이 너무 적어 접착 불량을 초래하며, 70중량%를 초과하면 강도, 접착력은 증가하나, 저온 취성이 증가하며 내열성이 나빠지는 결과를 초래한다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트에 사용되는 포장도로 및 구조물과 접착력을 증대시키는 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter)는 씨클릭알킬아미노아미딘(cyclic alkylaminoamidine)를 적용하였으며 극성을 띠는 물체와 무극성인 아스팔트 사이에 접착 촉진제 역할을 하여 포장도로 접착면과의 접착력을 증대시켜준다.
도 6은 본 발명에 따른 정전기 방식의 접착 메커니즘을 설명하는 도면이다.
상기 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter)의 함량은 0.5-3중량%이고 0.5중량% 미만이면 접착촉진 효과가 거의 없고, 3중량% 초과하면 아스팔트의 탄성과 신율이 저하되는 문제점이 발생된다.
또한, 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트가 자외선에 의한 산화를 방지하기 위하여 UV안정제를 첨가한다.
상기 UV 안정제는 하기 화학식을 가지며, 화학명은
2-(2-Hydroxy-3,5-di(1,1-dimethylbenyl)phenyl]-2H-benzotriazole 를 적용 하였으며
[화학식 1]
자외선(UV)에 의한 산화는 입사되는 빛은 표면에서 반사되거나 Polymer 내부로 산란 또는 흡수된다. 광화학의 제1법칙(grottus-draper)에 따르면 효과적으로 흡수된 빛의 일부분이 광화학적 변형 즉 degradation을 일으킨다.
이중결합(chromophores)의 존재하에서는 이 흡수가 더 긴 파장 쪽으로 옮겨진다. 이것은 탄소와 다른 원자 사이의 이중결합에 특히 유효하며, Carbonyl화합물은 이미 290nm 이상의 파장대에서 흡수가 일어난다. degradation은 체조과정상의 소량의 불순물 또는 구조적인 비규칙성에 의해 야기되며 Polymer내에서 촉매잔사, 산화물 등으로 종종 존재한다. 불규칙적인 구조는 광화학적 변형을 야기할 수 있는 자외선 범위 내의 흡수를 나타낼 수 있다.
따라서 UV안정제의 기능은 고분자 내에서 존재하는 Chromophores(K)에 의해 흡수된 에너지를 인계받을 수 있고, degradation을 효과적으로 막기 위해 에너지를 열이나 Fluoresont or Phosphorescent radiation으로 소멸시키는 역할을 한다.
상기 UV안정제는 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole의 함량은 0.5-3중량%가 바람직 하다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 실란트는 탄성, 내열성 및 신율등 물성을 증대 시키기 위해 열가소성 탄성체(TPE)를 포함한다.
상기 열가소성 탄성체(TEP)는 아스팔트와 혼합되어 가열식 아스팔트계 실란트의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형 문제를, 신율은 외부 충격에 의해 크랙 및 파손 발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
상기 열가소성 탄성체(TPE)의 함량은 310중량%가 바람직하다. 이는 열가소성 탄성체(TPE)의 함량이 3중량%미만이면 조성물의 탄성 및 신율이 거의 개선되지 않으며, 10중량%을 초과하면 조성물의 접착력 저하와 높은 점도로 인해 제조시간 및 시공시간 지연의 어려움을 초래한다.
또한, 종래에 아스팔트의 취성을 개선 시키기위해 사용되어진 첨가재로서 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP), 파라핀계 공정유, 아로마틱계 공정유 또는 나프탄계 공정유 등의 가소제를 사용한 바 있다.
상기 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP)는 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 적용될 때는 저온성, 내열성이 취약해지기에 적용이 부적합하며, 아로마틱계 및 나프탄계 공정유는 저온성은 뛰어나지만 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성이 떨어지는 단점을 가지고 있고, 파라핀계 공정유는 온도에 따른 점도지수는 높아 내열성은 우수하나 저온성이 낮은 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 종래의 가소제 대신에 파라핀계 합성유인 연화제를 사용한다. 상기 연화제는 수소화 처리된 윤활기유(Hydrotereated lube base oil)로써 유동점이 -40, 밀도 0.8661, 동점도지수(40,/S) 124.4, 인화점 276이상인 특성을 지니고 있다.
상기 연화제을 본 발명을 구성하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 첨가하면 여름철에도 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성 유지하는 특성을 지니게 된다.
본 발명을 구성하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 대한 상기 연화제의 첨가량은 1-15중량%가 바람직하며, 1중량%미만이면 첨가효과가 거의 없고, 15중량%를 초과하면 연화가 심하여 접착면인 포장도로을 산화시키는 경향이 있다.
본 발명을 구성하는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는 포장도로에 적용시 융융온도가 고온이 아닌 온도에서 충분한 접착력과 작업성을 확보 하기 위해 점도강하제를 포함한다.
상기 점도강하제는 아스팔트와 혼합되어 가열식 아스팔트계 실란트의 용융온도를 낮게하고, 그 온도에서도 충분한 접착력과 작업성을 확보하여 시공후 바로 차량소통이 가능하여 교통혼잡을 줄일 수 있어 기존 보수공법에 비해 보수시간 단축과 보수비용을 대폭 절감 시킬수 있다.
상기 점도강하제의 함량은 0.5-5중량%가 바람직 하며 점도강하제의 함량이 0.5중량%미만이면 조성물의 용융온도 감소효과가 없으며, 5중량%을 초과하면 조성물의 접착력 저하를 초래할 수 있다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 고온에서의 영구변형 및 저온에서의 크랙발생 현상을 방지하기위해서는 연화점이 상승되어야 할 뿐만 아니라 탄성도 증대되어야 한다.
따라서, 본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 연화점을 상승시키기 위해서 폐타이어 고무분말을 포함하며, 이로 인해 조성물의 연화점 상승은 혹서기에도 보다 높은 온도까지 점성유동 특성을 나타내지 않도록 한다. 이와같이 폐타이어 고무분말을 이용하여 제조하게 되면 가열식 아스팔트계 실란트의 제조단가를 낮추면서 폐타이어 처리에 드는 환경비용을 절감할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 포함되는 폐타이어 고무분말의 함량은 510중량%가 바람직하다. 이는 폐타이어 고무분말의 함량이 5중량%미만이면 조성물의 연화점 및 탄성 상승이 미미하여 소기의 목적을 달성하기 어려우며, 10중량%를 초과하면 아스팔트와 폐타이어 고무분말과의 계면접착력이 현저하게 저하되어 고무분말끼리 응집하는 등 조성물의 균일성이 저하되어 연화점 및 탄성이 오히려 낮아진다. 또한, 폐타이어 고무분말의 입도는 조성물의 균질한 혼합을 위하여 40메쉬가 바람직하다.
본 발명에 따른 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 연화점 및 강도를 증대하기 위하여 무기 충진제를 520중량% 부가하는 것이 바람직하다.
상기 미분의 보강재는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 투입하여 분산되어질때 분산력을 증진 시키기 위해 지방산을 표면에 코팅시킨 경질 탄산칼슘을 적용 하였다. 합성 무기질 충전제인 고순도 합성 경질 탄산칼슘의 제조 공정은 다음과 같다.
[탄화공정 반응식 3]
CaCO3(석회) CaO + CO2
CaO + H2O Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3(고순도 합성 경질 탄산칼슘)
본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물은 임펠러 믹서, 고전단 믹서 등의 혼합기 종류 및 혼합 순서에 관계없이 제조가 가능하다. 여기서 각 성분들을 보다 더 균일하게 분산된 조성물을 얻고, 보다 짧은 시간에 혼합시키기 위해 서는 고전단 또는 고점도 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물를 상세히 기술하고자 한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정된다는 것은 아니다.
실시예 1.
고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 제조하는 단계;
(a)연화점이 약 75, 침입도가 약65dmm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)로 개질된 개질아스팔트(PG 76-22, SK에너지)62중량%에 기능성 접착촉진제(Adhesion promoter, RASCHIG GmbH, RALUFON 528)2중량%, UV안정제(송원산업(주), SONGSORB 2340)3중량%,연화제 (SK루브텍, P-200)5중량%, 점도강하제(Sonneborn,Inc , WONNEWARMix) 2중량%를 부가하여 150온도에서 교반속도 약 300rpm으로 1hr 교반하여 균일화 시키는 단계;
(b) 상기 혼합물에 TPE(금호석유화학, KTR-301P) 10중량%, 폐타이어 고무분말((주)크리오텍, 40mesh) 5중량% 및 미분의 보강재(SHIRAISHI KOGYO KAISHA., LTD, HAKUENKA CCR) 10중량%를 부가하여 180의 온도에서 교반속도 약600rpm으로 3hr 교반하여 혼합/분산하여 제조 하였다.
실시예 2.
도로포장의 평탄성 및 내구성 향상을 위한 비용절감형 교량지하차도부 신축이음재 혼합물 제조 단계;
(a) 상기 실시예 1에서 제조된 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 180로 유지하는 단계;
(b) 하기표와 같은 물성과 입도 사이즈를 갖는 건조골재를 퍼그밀믹서(Pugmill Mixer)에서 180로 가열하는 단계;
| 호칭입경(mm) | 공칭입경에 대한 체 통과 중량분율(%) |
비고 |
| 13 | 100 | |
| 10 | 60 - 100 | |
| 5 | 35 - 60 | |
| 2.5 | 25 - 35 | |
| 1.0이하 | 0 - 25 |
| 시험항목 | 건조골재 | 비고 |
| 밀도(절건), g/ | 2.5이상 | |
| 흡수율(%) | 3.0이상 | |
| 안정성(%) | 15이하 | |
| 마모율(%) | 40이하 | |
| 파쇄면 비율(%) | 깨어진면 2면이상:85이상 |
상기 가열 건조된 골재 90중량%에 실시예 1에서 제조된 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트 실란트 10중량%를 부가하여 퍼그밀믹서(Pugmill Mixer)에서 혼합하여 신축이음재 혼합물을 제조하였다.
비교예 1.
실시예 1.에서 (a)고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트에서 기능성 접착 촉진제(Adhesion promoter)2중량%를 0중량%로 대체 하는것을 제외하고는 실시예 1.과 동일한 방법으로 제조 하였다.
비교예 2.
실시예 1.에서 (a)고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 제조에서 UV안정제(송원산업(주), SONGSORB 2340)3중량%를 산화방지제(송원산업(주), SONGNOX 21B) 3중량%로 대체 하는것을 제외하고는 실시예 1.과 동일한 방법으로 제조 하였다.
비교예 3.
실시예 1.에서 (a)고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 제조에서 점도강하제(Sonneborn,Inc , WONNEWARMix) 2중량%를 0중량%로 대체 하는것을 제외하고는 실시예 1.과 동일한 방법으로 제조 하였다.
비교예 4.
고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 규격값. (ASTM D 6297)
비교예 5.
아스팔트 콘크리트 혼합물
상기와 같은 방법으로 제조한 실시예 1, 비교예 1-3의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트 조성물에 대하여 을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표에 나타냈다.
실시예 및 비교예 측정 방법
1) 콘침입도((1/10mm), 25(77), 150g, 5초) : ASTM D 6690
2) 저온 콘칩입도((1/10mm), -18(0), 200g, 60초) : ASTM D 6297
3) 원상회복율((%), 25, 75g) : ASTM D 6690
4) 흐름성((mm), 60, 5hr) : ASTM D 6690
5) 연화점() : ASTM D 6690
6) 아스팔트 적합성(60, 72시간) : ASTM D 6690
7) 저온접착성(-7, 100%신장, 3cycle) : ASTM D 6690
8) Oven Aged(70,168hr)후 원상회복율((%), 25, 75g) : ASTM D 6690
9) 수침후(96hr) 저온접착성(-79, 100%신장, 3cycle) : ASTM D 6690
10) 접착신장율(%, 25, 파단시) : ASTM D 5329
11) 저온유연성(-23, 180) : ASTM D 5329
12) 점도(cps, 170)
13) 신도(25) : ASTM D 113
14) 촉진내후성(Xenon, 300hr) : ASTM C 793
- 블랙패널온도 : 633
- 상대습도 : 505%
- 분무사이클 : 120분 조사후 18분 조사 및 물 분무
- 복사조도 : 0.51W/(340nm)
15) 휠트랙킹 : KS F 2374
16) 접착강도 : KS F 4932
17) 마샬(Marshall)안정도 : KS F 2337
| 시험항목 | 비교예4 | 실시예1 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 콘침입도(dmm) | 75이하 | 52 | 55 | 53 | 55 | |
| 저온콘침입도 (dmm) |
10이상 | 20 | 21 | 22 | 20 | |
| 원상회복율(%) | 40-70 | 64 | 62 | 65 | 62 | |
| 수침후 원상회복율(%) |
40-70 | 65 | 62 | 50 | 62 | |
| 흐름성(mm) | 3이하 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 연화점() | 83이상 | 98 | 98 | 99 | 99 | |
| 신도(mm) | 400이상 | 470 | 350 | 300 | 450 | |
| 유연성 | 균열 및 파단없을것 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |
| 저온접착성 | 균열,분리가 없을것 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |
| 수침후 저온접착성 |
균열,분리가 없을것 | 이상없음 | 계면분리 | 계면분리 | 이상없음 | |
| 아스팔트적합성 | 기름유출 및 유해인자 발생하지 않을것 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |
| 접착신장율 | 700이상 | 750 | 600 | 740 | 760 | |
| 점도 | - | 20,000 | 20,000 | 20,000 | 30,000 | |
| 촉진 내후성 |
변형 | 이상없을것 | 이상없음 | 이상없음 | 변형발생 | 이상없음 |
| 박리 | 이상없을것 | 이상없음 | 이상없음 | 박리발생 | 이상없음 | |
| 저온접착성 | 균열,분리가 없을것 | 이상없음 | 이상없음 | 균열발생 | 이상없음 | |
상기한 실험 결과에서 알수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예1의 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는 콘침입도,원상회복율, 흐름성, 연화점, 아스팔트 적합성, 저온접착성, Oven Aged후 원상회복율, 수침후 저온접착성, 접착신장율, 점도, 촉진내후성등이 규격값에 모두 만족됨을 확인 할수 있었다.
그러나 비교예1은 수분에 저항성과 접착신장율에 미달되어 내후성능과 접차력에 문제가 발생하였고, 비교예1, 2는 접착력 저하로 수분과 가열에 대한 저항성이 규격값이 미달되었다.
또한, 비교예2은 UV안정제의 미첨가로 인해 UV선 촉진 노출후 변형, 박리, 저온접착성 아스팔트계 실란트가 산화되어 깨지는 현상이 발생하였다.
또한, 비교예3은 점도강하제 미첨가로 인해 점도가 상승하는 결과값을 보였으며, 이는 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트의 융용온도가 높아짐에 따라 유류비 상승 및 시공시간의 증가로 인해 시공비가 상승하는 요인이 될수 있다.
| 시험항목 | 비교예5 | 실시예2 | |
| 휠트랙킹 시험 | 최대침하량(60분, mm) | 3 | 1 |
| 동적안정도(회/mm) | 1500 | 3000 | |
| 접착강도(MPa) | 10.5 | 18.5 | |
| 마샬(Marshall)안정도(N) | 6800 | 14000 | |
상기한 실험 결과에서 알수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예2로 제작된 신축이음재는 휠트랙킹시험 결과에서 알 수 있듯이 맨홀 표층보수재의 시공에 따른 소성변형의 저항성능이 향상되었고, 최종침하깊이에 따른 동적안정도를 고려하였을 때 맨홀 표층보수재가 혼합물의 균열저항에 따른 초기 소성변형을 지연시켜 동적안정도를 증가시킨 것으로 판단된다.
또한, 잡착강도 결과에서 알수 있듯 실시예2로 제작된 맨홀 표층보수재는 맨홀 표층보수재의 균열 및 아스콘 탈리 방지에 효과적임을 알 수 있다.
그리고 마샬(Marshall)안정도 결과에서 알수 있듯 실시예2로 제작된 맨홀 표층보수재는 교통량 및 중차량의 하중에 의한 소성변형이 적음을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 이를 반드시 제한 하는 것은 아닌 것으로 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
Claims (4)
- 파손된 맨홀 주변의 표층에 소정의 폭과 깊이를 갖는 홈 형상의 블럭을 형성하는 블럭 형성 단계;
상기 블럭 내부의 노출된 모든 면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포 단계;
상기 도포된 프라이머 위에 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트를 도포하는 실란트 도포 단계; 및
상기 실란트가 도포된 상기 블록 내부에 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트와 건조 골재를 혼합한 혼합물을 채우는 혼합물층 형성 단계를 포함하며, 상기 고부착 및 내후성 가열식 아스팔트계 실란트는,
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%, 고무분말 5-10중량% 및 미분의 보강재 5-20중량%를 포함하며,
상기 UV안정제는 하기의 화학식을 가지며,
[화학식 1]
상기 기능성 접착촉진제는 씨클릭알킬아미노아미딘(cyclic alkylaminoamidine)인 것을 특징으로 하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법. - 제1항에 있어서,
상기 혼합물층이 주변 도로 포장층과 동일 평면이 되도록 진동 다짐기를 이용하여 상기 혼합물을 다지는 평탄화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법. - 제2항에 있어서,
상기 프라이머를 상기 블럭 내에 도포하기 전에 상기 블럭 내부의 모든 면에서 이물질을 제거하는 이물질 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 표층보수재의 시공 방법. - 삭제
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