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가설 설정
- 본 연구에서는 CRMA의 저온영역에서 접착특성을 개선하기위한 개질제로 유연제(flexibilizer)를 사용하였다. 유연제의 함량 변화에 따라, CRMA와 피접착제 간의 저온접착특성이 변화될 것으로 예측하였다. 일반적으로 유연제는 CR내에 존재하는 고무 성분의 팽윤을 증가시키거나 용해시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다.
제안 방법
- 시험시편을 -20℃에서 2시간 이상 유지한 다음 측정하였다. -20℃에서 만능시험기를 이용 하여 crosshead speed는 12.5mm/min로 유지하면서 3회 이상 반복하여 인장접착강도와 변형률을 측정하였다. 인장접착력의 실험결과로부터 얻은 변형률과 인장접착강도 곡선을 적분하여 접착강인성을 구하였다.
- 각 온도에서 침입도를 측정하여 측정온도 대 침입도의 반로그 좌표로부터 직선관계를 얻었다. 좌표에 나타난 직선의 기울기 A는 1) 식으로부터 구하였다.
- 시험시편은 -20℃에서 2시간 이상 유지한 다음 측정하였다. 만능시험기를 이용하여 crosshead speed는 5mm/min로 유지하면서 7회 이상 인장시험을 반복하여 수행하고 해당 값을 측정하였다. 유연제의 함량에 따른 CRMA의 인장 모듈러스와 강도를 각각 구하였다.
- 혼합반응조건은 600rpm의 교반속도로 210℃의 온도에서 반응시간을 1시간으로 하였다. 유연제 함량에 따른 CR의 물리적 특성을 조사하기 위해 아스팔트바인더에 대해 유연제 2-15wt% 첨가한 후 CR 10wt%를 소량씩 나누어 첨가하고 600 rpm의 교반속도로 교반하며 210℃에서 반응시간을 1시간으로 하였다.
- 2007). 유연제가 아스팔트바인더와 CR에 미치는 영향을 확인하기 위해 CRMA의 연화점과 침입도 및 침입도 지수를 확인하였다. 반응온도가 210℃인 조건에서 반응시간이 1시간에서의 물리적 특성을 표 1에 나타내었다.
- 2005). 유연제의 첨가량변화에 따라 CRMA의 침입도와 연화점의 변화를 측정 하였다.
- 만능시험기를 이용하여 crosshead speed는 5mm/min로 유지하면서 7회 이상 인장시험을 반복하여 수행하고 해당 값을 측정하였다. 유연제의 함량에 따른 CRMA의 인장 모듈러스와 강도를 각각 구하였다.
- 5mm/min로 유지하면서 3회 이상 반복하여 인장접착강도와 변형률을 측정하였다. 인장접착력의 실험결과로부터 얻은 변형률과 인장접착강도 곡선을 적분하여 접착강인성을 구하였다.
- 또한 아스팔트 바인더의 연성을 증가시키는 유연제로도 사용되고 있다. 저온에서 유연제 함량의 변화에 따른 CRMA의 침입도, 연화점, 인장접착강도와 강인성 및 인장특성 등의 실험을 수행하여 그 결과를 나타내었다.
- 침입도의 측정은 ASTM D5에 따라 7회 이상 반복하여 침입도 값을 측정하였으며, 최대 침입도 값과 최소 침입도 값을 제외한 5개의 침입도 측정치를 평균한 값을 침입도로 결정하였다. CR 개질 아스팔트의 온도 민감성을 평가하기 위해 침입도 지수 (penetration index, PI)를 Pfeiffer가 제안한 실험식으로부터 계산하였다(Pfeiffer et al.
- 폐타이어 고무분말(crumb rubber)과 아스팔트바인더를 기본성분으로 유연제의 양의 변화에 따른 물성변화를 조사하여, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- AP-3는 원료 그대로 사용하였으며, CR표면에 존재하는 수분을 제거하기 위해 80℃에서 24시간 진공 건조 하였다. 혼합반응조건은 아스팔트가 완전 용융되었을 때 개질제인 CR을 아스팔트에 대해 10wt%를 소량씩 나누어 첨가하여 혼합반응 시켰다. 혼합반응조건은 600rpm의 교반속도로 210℃의 온도에서 반응시간을 1시간으로 하였다.
대상 데이터
- 바인더로 사용된 아스팔트는 SK사의 침입도 등급이 80-100인 스트레이트 아스팔트를 사용하였으며, 침입도와 연화점을 표 1에 나타내었다. 아스팔트바인더의 개질제는 CR을 사용하였으며, 입자크기가 30mesh인 CR을 자원재생공사에서 구입하여 사용 하였다.
- 본 연구에서는 CRMA의 저온영역에서 접착특성을 개선하기위한 개질제로 유연제(flexibilizer)를 사용하였다. 유연제의 함량 변화에 따라, CRMA와 피접착제 간의 저온접착특성이 변화될 것으로 예측하였다.
- 시험시편은 화강암블록 (13mm×25mm×50mm)을 제작하였다.
- 아스팔트바인더의 개질제는 CR을 사용하였으며, 입자크기가 30mesh인 CR을 자원재생공사에서 구입하여 사용 하였다. 아스팔트 유연제는 로드씰 주식회사에서 제공한 파라핀계 오일인 R-3을 사용하였다.
- 바인더로 사용된 아스팔트는 SK사의 침입도 등급이 80-100인 스트레이트 아스팔트를 사용하였으며, 침입도와 연화점을 표 1에 나타내었다. 아스팔트바인더의 개질제는 CR을 사용하였으며, 입자크기가 30mesh인 CR을 자원재생공사에서 구입하여 사용 하였다. 아스팔트 유연제는 로드씰 주식회사에서 제공한 파라핀계 오일인 R-3을 사용하였다.
- 시험시편은 ASTM D 638에 따라 측정하였다. 이형지와 몰드를 이용하여 시험시편의 너비는 10mm, 두께는 2mm 및 길이는 70mm의 바 형태로 제작하였다. 시험시편은 -20℃에서 2시간 이상 유지한 다음 측정하였다.
- 시험시편은 화강암블록 (13mm×25mm×50mm)을 제작하였다. 화강암 블록은 시험 전 표면의 불순물을 제거하기 위해 아세톤으로 세척 후 상온에서 2시간 건조하여 사용하였다. 두 개의 화강암블록 양쪽 끝에 12.
이론/모형
- 침입도의 측정은 ASTM D5에 따라 7회 이상 반복하여 침입도 값을 측정하였으며, 최대 침입도 값과 최소 침입도 값을 제외한 5개의 침입도 측정치를 평균한 값을 침입도로 결정하였다. CR 개질 아스팔트의 온도 민감성을 평가하기 위해 침입도 지수 (penetration index, PI)를 Pfeiffer가 제안한 실험식으로부터 계산하였다(Pfeiffer et al. 1936, Morrison et al. 1994).
- 시험시편은 ASTM D 638에 따라 측정하였다. 이형지와 몰드를 이용하여 시험시편의 너비는 10mm, 두께는 2mm 및 길이는 70mm의 바 형태로 제작하였다.
- 연화점의 측정은 ASTM D36에 따라 3회 이상 반복하여 연화점을 측정하였다.
- 저온에서 개질 아스팔트의 인장접착력은 ASTM D5329에 따라 측정하였다. 시험시편은 화강암블록 (13mm×25mm×50mm)을 제작하였다.
성능/효과
- 1. 유연제로 개질한 CRMA는 CR 개질 아스팔트에 비해 온도 민감성이 작음을 알 수 있었다.
- 2. 유연제의 도입에 따른 CRMA의 인장특성에서 유연제의 함량이 5%이상에서 인장강도와 탄성률이 급격하게 변화됨을 보였다. 유연제의 함량이 10%에서 CRMA의 인장강도는 2.
- 3. 유연제로 개질한 CRMA의 인장 모듈러스가 작을수록 저온인장접착특성이 우수하였다
- 4. 유연제의 함량이 15%에서 CRMA는 취성접착파 괴에서 연성변형으로 전이됨을 보였다. 따라서 유연제의 함량이 15%에서 저온접착특성이 크게 개선됨을 알 수 있다.
- 5. 유연제의 함량이 증가함에 따라 CRMA의 저온성질은 우수하나 중온 이상에서는 비교적 낮은 점도를 보였다.
- CR의 함량을 10%로 고정시키고 유연제의 함량에 따른 CRMA의 인장접착강도와 강인성 값을 표 4에 나타내었다. 유연제 개질 CRMA에서 저온접착강도는 유연제의 함량이 5%에서 1.5배 증가하였으며, 유연제의 함량이 10%에서는 1.9배까지 증가하였다. 저온접착강인성은 유연제의 함량이 5%에서는 2배, 15%에서는 514배로 크게 증가하였다.
- 저온접착강인성은 유연제의 함량이 5%에서는 2배, 15%에서는 514배로 크게 증가하였다. 유연제 개질 CRMA의 접착강인성은 유연제의 함량이 증가할수록 기하급수적으로 증가하였음을 알 수 있다. 유연제로 개질한 CRMA는 동일한 접착강도에서 유연성이 클수록 파괴접착강도까지 도달하는 길이인 최대접착변형률이 증가된 것으로 판단된다.
- CR의 함량을 10%로 고정시키고 유연제의 함량에 따른 CRMA의 인장강도와 인장 모듈러스를 표 5에 나타내었다. 유연제를 첨가한 CRMA는 유연제의 함량이 5%이상에서 인장강도와 인장 모듈러스가 급격하게 변화됨을 보였다. 일반적으로 연성을 갖고 강인한 물질은 낮은 탄성률, 낮은 항복응력, 보통의 신도를 가진다.
- 일반적으로 연성을 갖고 강인한 물질은 낮은 탄성률, 낮은 항복응력, 보통의 신도를 가진다. 유연제의 함량이 10%에서 CRMA의 인장강도는 2.3배 증가하였으며, 인장 모듈러스는 6.3배 감소함을 보였다. 이는 저온에서 CRMA의 인장 강도가 개질 아스팔트의 인장강도 보다 약하기 때문에 일어나는 현상이다.
- 저온에서 접착제의 항복강도와 변형률의 증가는 접착에너지를 증가시키며, 접착제 고유의 접착력과 점착력은 피착제와 접착제간의 계면파괴가 발생하기 전에 외부의 응력을 흡수하는 역할을 한다 (Kinloch, 1987). 유연제의 함량이 15%에서 CRMA는 취성접착파괴에서 연성변형으로 전이됨을 보였다. 따라서 유연제의 함량이 15%에서 저온접착특성이 크게 개선됨을 알 수 있다.
- 인장접착강도와 접착 강인성은 유연제의 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 유연제의 함량이 15%인 CRMA는 CR개질 아스팔트에 비해 변형률이 7.5배 증가하는 결과를 보였다. 이는 파라핀계 오일의 CR내 고무성분에 대한 분자간 확산에 의해 팽윤이 크게 증가되어 CRMA가 저온에서 연성을 나타냄을 알 수 있다.
- 반응온도가 210℃인 조건에서 반응시간이 1시간에서의 물리적 특성을 표 1에 나타내었다. 유연제의 함량이 증가할수록 침입도는 증가하고 연화점은 감소함을 나타내었다. 유연제의 함량이 10% 이상에서는 CRMA의 침입도를 25℃에서 측정 할 수 없어 15℃에서 측정하였다.
- 이러한 결과로 부터 유연제에 의해 CR의 팽윤이 증가되어 침입도가 증가한 것으로 판단된다. 유연제인 R-3로 개질된 CRMA는 CR개질 아스팔트바인더에 비해 연화점은 감소하고, 침입도는 증가하는 결과를 보였다. 이는 유연제가 CR과 아스팔트바인더에 침투하였음을 알 수 있다.
- 9배 감소한 결과를 나타내었다. 이 결과로부터 온도가 감소함에 따라 아스팔트바인더는 접착강도도 감소하지만 접착 강인성이 더욱 크게 감소함을 알 수 있다.
- Miknis(1998)등은 CR의 팽윤에 미치는 변수들을 평가하기 위해, CRMA에서 각각 시간의 변화에 따라, CR의 팽윤 변화를 측정하였으며, 반응시간이 증가함에 따라 아스팔트바인더에서 CR의 팽윤이 증가함을 나타냈다. 이러한 결과는 아스팔트바인더의 오일성분이 CR내의 NR과 SBR을 팽윤시켜, 아스팔트바인더와 CR의 계면접착을 증가시키는 것으로 판단된다. CR첨가는 아스팔트바인더의 유연성을 증가 시킨다(Navarro, et al.
- 유연제의 도입에 의한 저온접착의 증가는 유연한 CR의 존재에 의하여 CRMA의 소성변형을 유도함으로써 접착파괴에너지를 흡수하는 것으로 사료된다. 이러한 결과들로부터 유연제로 개질한 CRMA의 인장 모듈러스가 작을수록 저온인장접착 특성이 우수함을 확인 할 수 있었다.
- CR의 함량을 10%로 고정시키고 -20℃에서 유연제의 함량에 따른 CRMA의 변형률과 인장접착강도의 변화를 그림 3, 4 및 5에 나타내었다. 인장접착강도와 접착 강인성은 유연제의 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 유연제의 함량이 15%인 CRMA는 CR개질 아스팔트에 비해 변형률이 7.
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