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KR101647298B1 - 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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KR101647298B1
KR101647298B1 KR1020160014074A KR20160014074A KR101647298B1 KR 101647298 B1 KR101647298 B1 KR 101647298B1 KR 1020160014074 A KR1020160014074 A KR 1020160014074A KR 20160014074 A KR20160014074 A KR 20160014074A KR 101647298 B1 KR101647298 B1 KR 101647298B1
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김인중
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Abstract

본 발명은 아스팔트 100중량부 기준으로, 스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부; 고분자 수지 20 내지 60중량부; 변형방지제 10 내지 50중량부; 충진제 2 내지 15중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 결합제 5 내지 10중량부; 산화방지제 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 파이버 5 내지 20중량부; 및 부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물 및 이의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물은 소성변형, 노화 및/또는 박리가 쉽게 발생하지 않으면서도, 침투수 및 포트홀을 방지하고, 소음을 저감하며, 저비용으로 도로포장을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법{High Grade Asphalt Composition Having Waterproof Function and Constructing Methods Using Thereof}
본 발명은 고등급 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PG 등급성능이 고등급인(PG 82-34)인 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
아스팔트(Asphalt)는 원유의 성분 중에서 휘발성 유분이 증발하고 남은 잔류물로서, 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고 소량의 질소, 황, 산소가 결합된 화학적으로 극히 복잡한 구조의 화합물이며, 주로 차가 다니는 도로의 포장재 포설시 골재의 결합재로서 널리 쓰인다.
아스팔트는 열을 가하면 액상으로 변하고 저온에서 경화되는 감온성 물질로서, 도로 포장 작업시 그 작업성을 높이기 위해 아스팔트나 골재 또는 이들 양자 모두를 소정 온도로 데워 시공한다. 아스팔트 조성물을 운반하는 트럭의 분할 운반이나 생산 공장에서 시공현장까지의 운송거리가 먼 경우 또는 겨울철 혹한 기후에서의 시공시 경시적으로 아스팔트의 온도가 낮아지는 경우 그 아스팔트 콘트리트의 조성물이 경화되어 포설이 어려우며, 다짐이나 골재와 결합재 간의 접착이 좋지 않게 되어 완성된 포장의 품질이 나빠진다.
이러한 이유로 인해 종래 아스팔트는 전술한 바와 같은 아스팔트의 열을 가하면 유연해지고 저온에서 경화되는 물리적 성질과, 계절이나 운반거리 등과 같은 포장하고자 하는 각종 시공환경을 고려하여 그 시공 시 충분한 작업성을 확보할 수 있을 정도로 유연성을 얻기 위해 필요 충분한 정도의 열을 가하지 않으면 안 되었다.
한편, 아스팔트 포장은 시공 후 5년이 되기 전에 주행트랙을 따라 가끔 소성변형이 생겨서 심각한 주행문제를 발생시키거나, 소성변형 문제는 없다 하더라도 시간의 흐름과 함께 포장 재료가 점차 노화되어 결국에는 심한 균열을 발생시켜 주기적으로 유지보수를 하여야 하는 문제점이 있으며, 이러한 보수 방법의 일례로서, 대한민국 특허등록 제0880030호에는 아스팔트 시멘트 60~80중량%; 식물성 오일 15~35중량%;을 포함하고, 알라파틱 폴리아미드(Aliphatic polyamides)가 포함된 것을 특징으로 하는 바인더로 이루어진 도로포장 긴급보수용 아스팔트 조성물이 개시되어 있다.
또한, 현재까지 도로 및 교면포장의 보수 방법으로 2~3등급(PG64-22.76-22)의 일반 개질아스팔트 덧씌우기가 통상적으로 적용되고 있다.
그러나 상기 2~3등급의 아스팔트 포장재는 그 수명이 짧고, 부착력과 유연성이 부족하여 재료분리 및 포트홀이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.
이에, 상기 유지보수에 따른 비용을 최소화하기 위해 아스팔트를 이용하여 포장한 도로의 소성변형을 최소화하고, 장시간 동안 노화되지 않으면서, 쉽게 박리되지 않도록 하는 아스팔트 조성물을 개발하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로서, 소성변형, 노화 및/또는 박리가 쉽게 발생하지 않으면서도, 침투수 및 포트홀을 방지하고, 소음을 저감하며, 저비용으로 도로포장을 수행할 수 있도록 하는 고등급 아스팔트 조성물, 특정적으로 PG 등급성능이 고등급인(PG 82-34)인 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명은
아스팔트 100중량부 기준으로,
스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부;
폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체, 메틸메타아크릴레이트, 에틸렌 비닐아세트산 공중합체 또는 이들로부터 선택되는 적어도 둘 이상의 혼합물인 고분자 수지 20 내지 60중량부;
변형방지제 10 내지 50중량부;
충진제 2 내지 15중량부;
나노세라믹 입자 5 내지 30중량부;
결합제 5 내지 10중량부;
산화방지제 3 내지 15중량부;
안정제 1 내지 10중량부;
파이버 5 내지 20중량부; 및
부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물에,
소듐 벤조 에이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고,
메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며,
다이머산을 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고,
테트라에틸렌펜타민을 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 고등급 아스팔트 조성물을 제공한다.
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또한, 본 발명은;
평탄화된 아스팔트 표면을 택 코우트 처리하는 제1택코우트처리단계;
상기 제1택코우트 처리된 아스팔트 표면에 아스팔트 100중량부 기준으로, 스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부; 폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체, 메틸메타아크릴레이트, 에틸렌 비닐아세트산 공중합체 또는 이들로부터 선택되는 적어도 둘 이상의 혼합물인 고분자 수지 20 내지 60중량부; 변형방지제 10 내지 50중량부; 충진제 2 내지 15중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 결합제 5 내지 10중량부; 산화방지제 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 파이버 5 내지 20중량부; 및 부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물에, 소듐 벤조 에이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며, 다이머산을 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고, 테트라에틸렌펜타민을 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 고등급 아스팔트 조성물을 20 내지 100밀리미터의 두께로 포설하는 제1기층형성단계;
상기 제1기층형성단계를 통해 형성된 제1기층의 표면을 택 코우트 처리하는 제2택코우트처리단계;
상기 제2택코우트처리단계를 거친 아스팔트의 표면에 상기 제1기층형성단계의 고등급 아스팔트 조성물을 10 내지 80밀리미터의 두께로 포설하는 제2기층형성단계; 및
상기 제1기층형성단계 및 상기 제2기층형성단계를 통해 포설된 고등급 아스팔트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물의 시공방법을 제공한다.
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본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물, 특정적으로 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물은 부착력과 유연성이 좋아 소성변형, 노화 및/또는 박리가 쉽게 발생하지 않으면서도, 침투수 및 포트홀을 방지하고, 소음을 저감하며, 저비용으로 도로포장을 수행할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 아스팔트 100중량부 기준으로, 스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부; 고분자 수지 20 내지 60중량부; 변형방지제 10 내지 50중량부; 충진제 2 내지 15중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 결합제 5 내지 10중량부; 산화방지제 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 파이버 5 내지 20중량부; 및 부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 평탄화된 아스팔트 표면을 택 코우트 처리하는 제1택코우트처리단계; 상기 제1택코우트 처리된 아스팔트 표면에 아스팔트 100중량부 기준으로, 스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부; 고분자 수지 20 내지 60중량부; 변형방지제 10 내지 50중량부; 충진제 2 내지 15중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 결합제 5 내지 10중량부; 산화방지제 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 파이버 5 내지 20중량부; 및 부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물을 20 내지 100밀리미터의 두께로 포설하는 제1기층형성단계; 상기 제1기층형성단계를 통해 형성된 제1기층의 표면을 택 코우트 처리하는 제2택코우트처리단계; 상기 제2택코우트처리단계를 거친 아스팔트의 표면에 상기 제1기층형성단계의 고등급 아스팔트 조성물을 10 내지 80밀리미터의 두께로 포설하는 제2기층형성단계; 및 상기 제1기층형성단계 및 상기 제2기층형성단계를 통해 포설된 고등급 아스팔트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 아스팔트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 아스팔트라면 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 석유계 아스팔트 또는 아스팔트 혼합물을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 아스팔트 혼합물은 천연 아스팔트 혼합물을 사용하는 것을 추천한다.
상기 아스팔트 혼합물, 특정적으로 천연 아스팔트 혼합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 천연 아스팔트 혼합물이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 스트레이트 아스팔트, 트리니다드레이크(Trinidad lake) 아스팔트, 트리니다드에퓨레(Trinidad epure) 아스팔트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트와 천연 아스팔트, 예를 들면 트리니다드레이크 아스팔트 및/또는 트리니다드에퓨레 아스팔트 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 침입도 20 내지 40의 스트레이트 아스팔트 70 내지 80중량% 및 트리니다드레이크 아스팔트 또는 트리니다드에퓨레 아스팔트로 이루어진 천연 아스팔트 20 내지 30중량%를 혼합한 것을 사용하는 것을 추천한다.
여기서, 상기 스트레이트 아스팔트(straight asphalt)는 석유 아스팔트로 원료를 건류 또는 증류한 잔유물을 정제한 통상의 아스팔트로, 특히 침입도가 20~40인 것이 도로에 시공 시 용이성에 있어 더욱 좋다.
상기 스트레이트 아스팔트는 아스팔트 혼합물에 70 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 70중량% 미만일 경우에는 아스팔트 포장 후 굳는데 오랜 시간이 소요될 수 있고, 연화점이 낮아질 수 있으며, 80중량%를 초과할 경우에는 유동성이 저하될 수 있다.
또한 상기 천연 아스팔트는 본 발명의 아스팔트 조성물의 유동성 개선과 더불어 변형저항, 미끄럼저항 및 마찰저항을 증가시키는 작용을 한다.
상기 천연 아스팔트는 트리니다드레이크(trinidad lake) 아스팔트 및/또는 트리니다드에퓨레(Trinidad epure) 아스팔트 등을 사용할 수 있다.
상기 천연 아스팔트는 아스팔트 혼합물에 20 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 20중량% 미만일 경우에는 유동성, 변형저항, 미끄럼저항 및 마찰저항의 개선효과가 미미하며, 30중량%를 초과할 경우에는 본 발명의 고등급 아스팔트가 연질화되고 연화점이 낮아질 수 있다.
본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물을 구성하는 아스팔트 외 나머지 성분들의 함량은 아스팔트 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 스티렌이소프렌스티렌(stylene isoprene stylene; SIS)은 아스팔트 바인더 공용성 등급(PG)시험인 아스팔트 조성물의 PG 등급성능이 고등급(PG 82-34)에 속하는 물성, 예를 들면 유연성, 응력 및 부착력 등을 제공하기 위한 것이다.
상기 스티렌이소프렌스티렌의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 아스팔트 100중량부 기준으로 적어도 40중량부 이상인 것이 좋고, 추천하기로는 아스팔트 100중량부 기준으로 40 내지 80중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고분자 수지는 고등급 아스팔트 조성물의 균열 발생을 억제하고, 방수성능을 제공하는 동시에 강도를 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 고분자 수지라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 폴리에스테르(Polyester), 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체(TPU), 메틸메타아크릴레이트(MMA: Methyl MethAcrylate), 에틸렌 비닐아세트산 공중합체(EVA), 폴리아마이드(Polyamide) 또는 이들로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 혼합물로 이루어진 고분자 수지를 사용하는 것이 좋다.
이때, 상기 고분자 수지의 함량은 특별히 한정되지 않지만, 고등급 아스팔트 조성물에 포함된 아스팔트 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부를 포함하는 것이 좋다.
바람직한 고분자 수지로는 메틸메타아크릴레이트(MMA: Methyl MethAcrylate)를 사용하는 것을 추천한다.
상기 메틸메타아크릴레이트는 아스팔트 및/또는 콘크리트 도로에 우수한 접착력을 지니고, 우수한 바인더 물성 및 기계적 물성을 유지하여 아스팔트의 상부에서 발생하는 지속적인 하중에 의한 크랙 및 탈락현상을 현저하게 개선할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 메틸메타아크릴레이트는 점도가 10 내지 1,000cps인 저점도 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지 49 내지 70중량%와, 점도가 2,000 내지 20,000cps인 고점도 메틸메타크릴레이트(MMA) 20 내지 50중량%를 혼합하여 얻어지는 메틸메타크릴레이트 혼합물에 SBR(stylene butadiene rubber), SBS(stylene butadiene stylene) 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물 1 내지 10중량%를 혼합한 변성 메틸메타아크릴레이트를 사용할 수도 있다.
이때, 상기 SBR 및/또는 SBS의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 내충격성 저하로 인한 크랙이 발생할 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 변성 메틸메타크릴레이트 수지의 점도상승으로 인하여 작업성에 문제가 발생될 수 있으며, 물성이 연성으로 변해 보행자나 자전거의의 하중에 의해 표면에 바퀴 자국 등 제품의 눌림 현상에 의한 미끄럼 저항성의 저하를 가져올 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 변형방지제는 고등급 아스팔트 조성물의 소성변형을 감소시키기 위한 것이다.
바림직한 변형방지제는 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리뷰텐, 하임팩트폴리스티렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 추천하고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 10 내지 50중량부인 것이 좋다.
이때, 상기 변형방지제의 사용량이 10중량부 미만이면 변형을 방지하는 효과가 미미하고, 50중량부를 초과하면 아스팔트를 제조할 경우 다른 구성성분과의 혼합이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 충진제는 치수 안정성 및 내마모성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 충진제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 15중량부인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 충진제의 사용량이 2중량부 미만이면 치수 안정성 및 내마모성, 칙소성(Thixotropic)의 저하를 가져와 내구성 저하를 유발하고, 15중량부를 초과하는 경우에는 칙소 상승에 의한 작업성 저하 및 내충격성 저하 등의 영향을 유발하므로 바람직하지 못하다.
바람직한 충진제로는 벤톤, 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 수산화알루미늄 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 나노세라믹 입자는 아스팔트 조성물의 양생 중에 표면으로 부상하여 치밀하고 경도가 높은 표면을 형성하기 때문에, 수증기와 기타 기체, 액체의 투과를 방지함은 물론, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성이 향상된다.
상기 나노세라믹 입자의 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부인 것이 좋다.
바람직한 나노세라믹 입자는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, ZnO, TiO2 및/또는 CaCO3가 포함된다.
이들 세라믹입자는 평균 입경이 나노 범위인 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500nm, 상기 알루미나의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 실리카의 평균 입경은 700 내지 1500nm, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 ZnO의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 TiO2의 평균 입경은 100 내지 300nm, 그리고 CaCO3의 평균 입경은 500 내지 1000nm인 것이 바람직하다.
이 중에서도 실리콘카바이드는 천연광물로 존재하지 않으므로 인공적으로 합성하며, 고온에서의 화학적 안정성 및 내식성이 뛰어나고 높은 경도를 갖는다.
본 발명에 따른 결합제는 아스팔트 조성물, 특정적으로 고등급 아스팔트 조성물간의 결합력을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 결합제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 석유계 수지, 페놀수지, 로진수지 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
바람직한 결합제의 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 5 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 산화방지제는 고등급 아스팔트 조성물의 산화를 방지하기 위한 것이다.
바람직한 산화방지제는 아민계, 비스페놀계, 모노페놀계 및 유황계 산화방지제가 사용될 수 있고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 3 내지 20중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 안정제는 아스팔트 조성물을 자외선으로부터 보호하여 안정성을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 안정제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 파이버는 고등급 아스팔트 조성물로 형성된 포장면의 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력 및/또는 경량성 등을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 파이버라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 석면, 암면, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 유리섬유, 천연 셀룰로오즈 섬유 및 광물질섬유 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 부착 증진제는 아스팔트 조성물이 시공되는 접촉면에 보다 용이하게 접착할 수 있도록 한다.
바람직한 부착 증진제는 하이드록시 에틸 아크릴로일 포스페이트, 하이드록시 에틸 메타 아크릴레이트 포스페이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 20중량부인 것을 추천한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물, 특정적으로 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물은 물을 흡수하며 팽창됨으로써, 아스팔트 공극을 메워 수분 침투를 방지하여 내구성을 향상사키는 가교된 폴리아크릴레이트 염을 아스팔트 100중량부 기준으로 20 내지 50중량부 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가교된 폴리아크릴레이트염은 아크릴레이트염의 중합체가 가교(crosslink)된 물질을 말하며, 고흡수성 폴리머의 일종으로, 가교제로 아크릴산(Acrylic acid)dl 포함된 아크릴산과 소듐아크릴레이트(sodium acrylate)의 공중합체로 이루어지며, 하기 (C3H4O2.C3H3O2Na)x 의 분자식을 갖는다.
상기의 구조로 이루어지는 가교된 폴리아크릴레이트염은 고분자 사슥 간의 가교결합(cross-linking)을 통한 3차원의 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따른 유체의 흡수현상을 나타내는 폴리머로, 일반 폴리머 재료에 비하여 흡수성이 월등히 높기 때문에 위생용품의 슬림화 및 고성능화 실현을 위한 필수적인 고기능성 재료로 사용되며, 이러한 고흡수성 폴리머인 가교된 폴리아크릴레이트염이 아스팔트 조성물에 사용되면 수분 침투시 팽창하여 아스팔트 조성물의 내부 공극을 채워 수분의 침투를 방지하고, 내구성을 증진시키게 된다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 조성물을 경화시키기 위한 경화제를 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 30중량부 더 포함할 수 있다.
상기 경화제는 고등급 아스팔트 조성물을 경화시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 통상적인 경화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 4.4-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 핵사메틸렌테트라민, 아민류, 폴리아마이드 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 30중량부인 것이 좋다.
특정적으로, 상기 경화제는 저수축제를 더 포함할 수 있다.
이러한 경우, 상기 저수축제는 경화제 전체 중량 기준으로 30중량%를 넘지 않는 범위에서 사용하는 것을 추천한다.
바람직한 저수축제로는 불포화 폴리에스터계 저수축제, 예를 들면 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 저수축제를 사용하는 것을 추천한다.
또 다른 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 포장 대상면으로부터 쉽게 박리되는 것을 방지하기 위하여 아스팔트 조성물 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부의 박리방지제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 박리방지제는 폴리인산계, 아민계, 또는 인산 에스테르계 박리방지제를 사용하는 것이 좋다.
특정적으로, 상기 박리방지제는 액상형으로 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제; 산가가 10 ㎎KOH/g 이하이고, 총 아민가가 140 내지 400㎎HCl/g인 아민계 박리방지제일 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 건조층의 표면 택키(tacky)를 방지하여 차량 통행으로 인한 표면오염을 방지하기 위한 왁스를 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
바람직한 왁스로는 폴리에틸렌 왁스 또는 폴리프로필렌 왁스 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물은 폐아스팔트를 더 포함할 수 있다.
상기 폐 아스팔트는 종래에 포장용으로 사용된 아스팔트가 노후화되거나 파손되어 교체할 경우 발생되는 것을 주로 사용하며, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 50 내지 150중량부인 것을 추천한다.
여기서, 상기 폐 아스팔트를 아스팔트 조성물에 부가하여 새로운 아스팔트 조성물을 구성할 경우, 기능이 저하된 폐 아스팔트의 기능을 향상시키기 위해 아스팔트 성능개선제를 더 부가할 수 있다.
상기 아스팔트 성능개선제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 성능개선제, 특정적으로 아스팔트 성능개선제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 폐아스팔트 100중량 기준으로 5 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
바람직한 성능개선제로는 성능개선제 전체 중량 기준으로 비닐아세테이트 모노머-파라핀오일 90 내지 99.5중량% 및 과산화벤조일 0.5내지 10중량%를 포함하는 것이 좋다.
여기서, 상기 비닐아세테이트 모노머-파라핀오일은 비닐아세테이트 모노머 5 내지 25중량% 및 파라핀 오일 75 내지 95중량%가 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 고분자 개질제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 고분자 개질제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 고분자 개질제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 40중량부인 것을 추천한다.
상기 고분자 개질제의 일 양태로서, 본 발명에서는 생고무, 니트릴고무, 스티렌부타디엔고무, 부타디엔고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 고분자 수지를 포함하는 개질제를 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물은 균열발생을 억제하고, 접착력 및 내구성을 향상시키기 위하여 아스팔트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부의 바이오 수지를 더 포함할 수 있다.
바람직한 바이오 수지는 유변성 알키드 수지, 유변성 우레탄 수지, 유변성 우레탄 수지의 지방산 에스테르, 유변성 에폭시 수지, 유변성 에폭시 수지의 지방산 에스테르, 바이오 폴리에틸렌 수지, L-폴리락트산 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 사용하는 것이 좋고, 추천하기로는 유변성 알키드 수지를 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 유변성은 지방산 등의 유성분을 분자 중에 함유하는 수지를 지칭하는 것으로서, 이러한 유변성 수지를 사용하게 되면 분산성, 기계적 성질, 경화성, 피막 형성성을 제어하기 용이하다.
특정적으로, 상기 바이오 수지는 식물성 오일, 예를 들면 식물 또는 식물의 씨로부터 추출된 오일로, 쌀 기름, 팜 오일, 코코넛 오일, 피마자 오일, 포도씨 오일, 호호바 오일, 홍화 오일, 마카데미아너츠 오일, 올리브씨 오일, 및 이들의 혼합 오일과 혼합하여 사용할 수 있다.
이때, 상기 바이오 수지와 식물성 오일의 혼합비는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 추천하기로는 바이오 수지와 식물성 오일의 중량비율로서 1:9 내지 9:1인 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 약 80℃ 이상의 고온에서 점도를 감소시키고, 고등급 아스팔트 조성물을 구성하는 구성성분간의 혼합을 원활하게 수행할 수 있도록 가소제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 가소제는 테레프탈산 금속염, 스테아린산 금속염, 석유수지, 저분자량 폴리에틸렌 및 저분자량 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 좋고, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 1 내지 20중량부인 것이 좋다.
여기서, 상기 가소제의 사용량인 1중량부 미만이면 효과가 없고, 20중량부를 초과하면 점도가 낮아져 소성변형 저항성이 약해지는 문제점이 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물은 상기 아스팔트 100중량부 기준으로 2 내지 30중량부의 채움재를 더 포함할 수 있다.
상기 채움재는 본 발명에 따른 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물의 공극채움성과, 안정도, 내마모성 및 내유동성을 향상시켜, 결과적으로는 마샬안정도(Marshall stability)를 향상시키는 역할을 한다.
바람직한 채움재로는 석회분말, 포틀랜드 시멘트, 소석회, 플라이애쉬, 회수 더스트, 전기로 제강더스트, 주물더스트 및 소각재로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 미끄럼방지용 칩을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 미끄럼방지용 칩은 차량, 보행자 및/또는 자전거의 미끄럼을 방지하는 동시에 탄성력을 제공하여 보행감과 운전감을 향상시키고, 안전성을 확보하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 통상적으로 사용되는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 아스팔트 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부인 것을 추천하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 미끄럼방지용 칩은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM), 폴리우레탄(PU), 폐타이어 또는 이들로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 아스팔트의 점탄성을 높이기 위하여 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부의 소듐 벤조 에이트(sodium benzoate)를 더 포함할 수 있는데, 소듐 벤조 에이트가 0.1중량부 보다 적을 경우 효과가 미미하며, 1중량부를 초과할 경우 과량이 되어 물성을 저하시킬 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 더 포함할 수 있다.
상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 장기간이 경과한 후에도 파이버의 물성 취하 및 성능의 급격한 저하를 방지하고 아스팔트 조성물의 결합력 및 강도를 유지시키는 효과가 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 포장되는 아스팔트 조성물의 피막의 박리 방지를 위하여 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부의 다이머산(Dimer acid)을 더 포함 할 수 있다.
상기 다이머산은 그 유래 및 형태가 크게 제한되지 않으나, 식물유 지방산의 이량체인 것이 바람직하고, 식물류 지방산은 올레익산, 리놀레익산, 스테아릭산 및 팔미틱산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물은 점도 조절 및 강도증진을 위하여 테트라에틸렌펜타민(Tetraethylenepentamine; TEPA)을 아스팔트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부 더 포함할 수 있는데, 테트라에틸렌펜타민이 아스팔트 100중량부를 기준으로 1중량부 미만이면 그 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 그 양이 과다하여 아스팔트 조성물의 물성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고등급 아스팔트 조성물, 특정적으로 방수기능을 갖는 고등급 아스팔트 조성물의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 상기 고등급 아스팔트 조성물의 시공방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 평탄화된 아스팔트 표면을 택 코우트 처리하는 제1택코우트처리단계;
상기 제1택코우트 처리된 아스팔트 표면에 아스팔트 100중량부 기준으로, 스티렌이소프렌스티렌 20 내지 60중량부; 고분자 수지 10 내지 80중량부; 변형방지제 10 내지 50중량부; 충진제 2 내지 15중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 결합제 5 내지 10중량부; 산화방지제 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 파이버 5 내지 20중량부; 및 부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물을 20 내지 100밀리미터의 두께로 포설하는 제1기층형성단계;
상기 제1기층형성단계를 통해 형성된 제1기층의 표면을 택 코우트 처리하는 제2택코우트처리단계;
상기 제2택코우트처리단계를 거친 아스팔트의 표면에 상기 제1기층형성단계의 고등급 아스팔트 조성물을 10 내지 80밀리미터의 두께로 포설하는 제2기층형성단계; 및
상기 제1기층형성단계 및 상기 제2기층형성단계를 통해 포설된 고등급 아스팔트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함한다.
여기서, 상기 택 코우트는 아스팔트, 정제수 및 유화제로 이루어지며, 아스팔트 100중량부에 대하여, 정제수 30 내지 50중량부 및 유화제 1 내지 5중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
석유계 아스팔트인 아스팔트 AP-3 100g, 스티렌이소프렌스티렌 60g, 메틸메타아크릴레이트 40g, 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 변형방지제 25g, 충진제로서 실리카 8g, 평균 입경이 400nm인 실리콘카바이드 15g, 로진수지 7g, 모노페놀계 산화방지제 10g, 무황변 폴리 우레아수지 5g, 천연 셀룰로오즈 섬유 10g, 및 하이드록시 에틸 아크릴로일 포스페이트 10g을 혼합하여 고등급 아스팔트 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 가교된 폴리아크릴레이트염 35g을 더 부가하여 고등급 아스팔트 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 4.4-디페닐메탄 디이소시아네이트 15g을 더 부가하여 고등급 아스팔트 조성물을 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 4.4-디페닐메탄 디이소시아네이트 15g 대신 4.4-디페닐메탄 디이소시아네이트 12g 및 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 저수축제 3g를 포함하는 경화제를 사용하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제 15g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리에틸렌 왁스 3g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폐 아스팔트 70g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 7과 동일한 방법으로 실시하되, 비닐아세테이트 모노머-파라핀오일 13.5g 및 과산화벤조일 1.5g이 혼합된 아스팔트 성능개선제를 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 니트릴고무를 포함하는 고분자 개질제 20g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 유변성 알키드 수지 10g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1와 동일한 방법으로 실시하되, 유변성 알키드 수지 8g 및 코코넛 오일 2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테레프탈산 금속염 10g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 포틀랜드 시멘트 15g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 14]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 20g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소듐 벤조 에이트 0.2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 1와 동일한 방법으로 실시하되, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 1g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 다이머산(미국 ARIZONA CHEMICAL COMPANY사의 UNIDYME 18) 1g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라에틸렌펜타민 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 스티렌이소프렌스티렌 60g을 제외하여 실시하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 로진수지 7g을 제외하여 실시하였다.
[실험 1]
실시예 및 비교예에 따라 제조된 아스팔트 조성물을 SPS-KAI0002-F2349-568에 따른 시험방법으로 안정도, 공극율, 인장강도비, 동적안정도를 측정하여 다음 표 1로 나타냈다.
물성 1
안정도(N) 공극률(%) 인장강도(TSR) 동적안정도(회/mm)
실시예 1 8488 0.3 0.90 3.052
실시예 2 8436 0.4 0.92 3.086
실시예 3 8512 0.3 0.91 3.128
실시예 4 8454 0.4 0.98 3.075
실시예 5 8467 0.4 0.90 3.164
실시예 6 8529 0.3 0.92 3.230
실시예 7 8568 0.3 0.91 3.239
실시예 8 8488 0.2 0.91 3.165
실시예 9 8588 0.2 0.96 3.198
실시예 10 8845 0.3 0.90 3.244
실시예 11 8586 0.3 0.91 3.365
실시예 12 8478 0.2 0.97 3.213
실시예 13 8790 0.3 0.95 3.244
실시예 14 8587 0.3 0.96 3.231
실시예 15 8588 0.2 0.94 3.364
실시예 16 8578 0.2 0.98 3.214
실시예 17 8791 0.3 0.94 3.224
실시예 18 8586 0.3 0.95 3.211
비교예 1 5902 0.8 0.76 2.301
비교예 2 5818 0.7 0.75 2.320
[실험 2]
실시예 및 비교예에 따라 제조된 아스팔트 조성물을 KS F 2349에 따른 시험방법으로 마샬안정도, 흐름값, 포화도, 미끄럼저항성를 측정하여 다음 표 2로 나타냈다.
물성 2
마샬안정도(N) 흐름값(1/100cm) 포화도(%) 미끄럼저항성(BPN)
실시예 1 9384 32 98 60
실시예 2 9372 33 98 61
실시예 3 9451 31 98 62
실시예 4 9534 32 97 61
실시예 5 9586 32 97 64
실시예 6 9392 33 98 60
실시예 7 9392 31 98 62
실시예 8 9396 32 98 63
실시예 9 9493 32 95 65
실시예 10 9603 34 98 63
실시예 11 9598 31 99 65
실시예 12 9642 32 98 62
실시예 13 9736 32 97 63
실시예 14 9392 31 98 68
실시예 15 9498 31 98 65
실시예 16 9654 32 98 64
실시예 17 9736 34 97 63
실시예 18 9494 33 98 62
비교예 1 7853 23 86 46
비교예 2 7696 21 87 42
표 1 내지 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예들과 비교하여 안정도가 높고, 인장강도가 높으며, 공극률이 낮아 방수성이 우수한 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 아스팔트 100중량부 기준으로,
    스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부;
    폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체, 메틸메타아크릴레이트, 에틸렌 비닐아세트산 공중합체 또는 이들로부터 선택되는 적어도 둘 이상의 혼합물인 고분자 수지 20 내지 60중량부;
    변형방지제 10 내지 50중량부;
    충진제 2 내지 15중량부;
    나노세라믹 입자 5 내지 30중량부;
    결합제 5 내지 10중량부;
    산화방지제 3 내지 15중량부;
    안정제 1 내지 10중량부;
    파이버 5 내지 20중량부; 및
    부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물에,
    소듐 벤조 에이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고,
    메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며,
    다이머산을 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고,
    테트라에틸렌펜타민을 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 고등급 아스팔트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 평탄화된 아스팔트 표면을 택 코우트 처리하는 제1택코우트처리단계;
    상기 제1택코우트 처리된 아스팔트 표면에 아스팔트 100중량부 기준으로, 스티렌이소프렌스티렌 40 내지 80중량부; 폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체, 메틸메타아크릴레이트, 에틸렌 비닐아세트산 공중합체 또는 이들로부터 선택되는 적어도 둘 이상의 혼합물인 고분자 수지 20 내지 60중량부; 변형방지제 10 내지 50중량부; 충진제 2 내지 15중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 결합제 5 내지 10중량부; 산화방지제 3 내지 15중량부; 안정제 1 내지 10중량부; 파이버 5 내지 20중량부; 및 부착증진제 2 내지 20중량부를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물에, 소듐 벤조 에이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며, 다이머산을 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고, 테트라에틸렌펜타민을 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 고등급 아스팔트 조성물을 20 내지 100밀리미터의 두께로 포설하는 제1기층형성단계;
    상기 제1기층형성단계를 통해 형성된 제1기층의 표면을 택 코우트 처리하는 제2택코우트처리단계;
    상기 제2택코우트처리단계를 거친 아스팔트의 표면에 상기 제1기층형성단계의 고등급 아스팔트 조성물을 10 내지 80밀리미터의 두께로 포설하는 제2기층형성단계; 및
    상기 제1기층형성단계 및 상기 제2기층형성단계를 통해 포설된 고등급 아스팔트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 고등급 아스팔트 조성물의 시공방법.
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