[논문]신소재를 활용한 ENOVA 중온 아스팔트 도로 포장기술 개발

이재준; 양성린; 백철민; 이문섭; 권수안; 황성도

신소재를 활용한 ENOVA 중온 아스팔트 도로 포장기술 개발
Development of ENOVA Warm Mix Asphalt Technology using New Material 원문보기

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문제 정의

배출을 줄일 수 있었다. 본 연구에서는 Sasobit의 가열에너지와 CO₂ 발생량에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 WMA 사용에 따라 Energy Difference Parameter(EDP)가 산화된 바인더 함량이 증가할수록 선형적으로 감소하는 결과와 함께 Sasobit이 CO₂ 발생량을 현저히 감소시킨다는 실험 결과를 얻었다.
Sasobit을이용한 WMA 아스팔트의 생산온도는 일반 가열아스팔트보다 30°C 낮은 온도에서 생산하여 시공을 하였다. 본 연구의 공용성 평가는 5년 동안 계속 진행 될 것이며, Washington State 교통국에서는 다양한 지역에 WMA를 시험시공함으로써 지역별 환경조건에 따른 WMA의 장기 공용성 평가와 WMA의 자세한 시방서 또는 품질기준서 편집과 재생아스팔트 혼합물 사용한 저탄소 아스팔트 콘크리트에 관한 연구가 추가로 요구되어진다고 보고하였다. (Russell 외 5인 2009)

제안 방법

Sasobit을이용한 WMA 아스팔트의 생산온도는 일반 가열아스팔트보다 30°C 낮은 온도에서 생산하여 시공을 하였다.
개발된 ENOVA의 공용성능을 비교평가 하기 위하여, 일반 가열아스팔트 혼합물과 동일 실험을 실시하여 비교를 하였다. 공용성을 평가하기 위하여 동탄성계수 실험, 피로균열 실험, 그리고 삼축압축 반복하중 실험을 실시하였다. [그림 2]는 액상형 중온 첨가제(ENOVA)를 사용한 아스팔트 혼합물의 동탄성계수 실험 결과를 일반 가열아스팔트 혼합물과 비교하고 있다.
폴리머 개질 아스팔트 바인더에 다양한 WMA 첨가제 투입량에 대한 다짐성을 평가 하였으며, 일반적인 아스팔트 바인더의 믹싱과 다짐온도는 다양한 WMA 첨가제의 사용량에 따라 민감하게 반응을 하지 않았다. 다짐률을 평가하기 위해서 Gyratory Compactor, University of Massachusetts의 Workability 장치와 마살 다짐기를 사용하였다. 2% Rediset, 0.
본 시험시공의 결과로부터 버지니아 교통국의 WMA를 사용할 수 있는 특수 시방서를 제작하는데 사용하고 있다. 버지니아 교통국에서 사용한 WMA 첨가제는 Sasobit(유기첨가제)과 Evotherm ET 첨가제이며, 본 시험포장 구간은 2년 동안 3개월, 6개월, 1년, 2년 간격으로 조사를 하였으며, 현장에서 코어를 채취하여 공극률과 투수성, 아스팔트 바인더를 추출하여 평가를 하였다. 본 실험 결과 공극률, 투수성에서는 HMA와 WMA에서 차이를 발견 할 수 없었으며, HMA와 WMA 의 공용성은 같다는 결론을 얻었다.
액상형 중온첨가제(ENOVA)를 이용하여 생산한 중온 아스팔트 혼합물의 공용성 평가를 실내실험을 통하여 실시하였다. 개발된 ENOVA의 공용성능을 비교평가 하기 위하여, 일반 가열아스팔트 혼합물과 동일 실험을 실시하여 비교를 하였다.
◦ A spha-Min: 제올라이트(zeolite, 비석)의 합성물질로서, Eurovia사에서 생산되어 유럽을 중심으로 활용되고 있다. 이 재료는 건식 방식으로 아스팔트 플랜트에서 아스팔트 혼합물의 생산 과정 중에 혼합물 중량의 약 0.3%를 투입한다. Aspha-Min은 제올라이트 합성물질에 18%의 물로 수화작용을 거친 후 분말형으로 생산된 제품으로서, 저탄소 아스팔트 혼합물의 생산 과정에서 폼드 현상(Foaming, 거품 발생을 통해 골재와 아스팔트의 접착력 증진)을 발생시킨다.
Bennert 외 3인(2010)는 WMA를 활용함으로써 얻는 장점중의 하나인 낮은 다짐온도에 관한 연구를 수행하였다. 폴리머 개질 아스팔트 바인더에 다양한 WMA 첨가제 투입량에 대한 다짐성을 평가 하였으며, 일반적인 아스팔트 바인더의 믹싱과 다짐온도는 다양한 WMA 첨가제의 사용량에 따라 민감하게 반응을 하지 않았다. 다짐률을 평가하기 위해서 Gyratory Compactor, University of Massachusetts의 Workability 장치와 마살 다짐기를 사용하였다.

데이터처리

액상형 중온첨가제(ENOVA)를 이용하여 생산한 중온 아스팔트 혼합물의 공용성 평가를 실내실험을 통하여 실시하였다. 개발된 ENOVA의 공용성능을 비교평가 하기 위하여, 일반 가열아스팔트 혼합물과 동일 실험을 실시하여 비교를 하였다. 공용성을 평가하기 위하여 동탄성계수 실험, 피로균열 실험, 그리고 삼축압축 반복하중 실험을 실시하였다.

성능/효과

다짐률을 평가하기 위해서 Gyratory Compactor, University of Massachusetts의 Workability 장치와 마살 다짐기를 사용하였다. 2% Rediset, 0.6% Evotherm 3G, 그리고 1.5% Sasobit 이 가장 좋은 다짐률을 나타내었다.
[표 1]과 [그림 3]은 피로균열 실험 결과를 나타내며 그림에서와 같이 동일한 초기 변형률에서 액상형 중온 첨가제(ENOVA) 혼합물이 HMA 혼합물에 비해 파괴 횟수가 약 1,200회 높은 결과를 나타내었다. 다시 말해서 인장변형률이 250마이크로 스트레인일 때, HMA 혼합물은 10,400회에서 파손이 발생되었으며 액상형 중온첨가제(ENOVA) 혼합물은 11,800회에서 파손이 발생되는 것으로 나타나 피로균열 저항성이 우수할 것으로 판단된다. [그림 4]는 소성변형에 대한 실험결과이고 이로부터 액상형 중온첨가제(ENOVA) 혼합물이 가열아스팔트 혼합물보다 소성변형에 대한 저항성이 더 클 것으로 사료된다.
버지니아 교통국에서 사용한 WMA 첨가제는 Sasobit(유기첨가제)과 Evotherm ET 첨가제이며, 본 시험포장 구간은 2년 동안 3개월, 6개월, 1년, 2년 간격으로 조사를 하였으며, 현장에서 코어를 채취하여 공극률과 투수성, 아스팔트 바인더를 추출하여 평가를 하였다. 본 실험 결과 공극률, 투수성에서는 HMA와 WMA에서 차이를 발견 할 수 없었으며, HMA와 WMA 의 공용성은 같다는 결론을 얻었다. (Diefenderfer 외 1인 2010)
본 연구에서는 Sasobit의 가열에너지와 CO₂ 발생량에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 WMA 사용에 따라 Energy Difference Parameter(EDP)가 산화된 바인더 함량이 증가할수록 선형적으로 감소하는 결과와 함께 Sasobit이 CO₂ 발생량을 현저히 감소시킨다는 실험 결과를 얻었다.
중온 아스팔트는 친환경 기술로서 현재 세계적으로 관심을 가지고 기상 이변을 줄이기 위한 지구온실가스를 줄이기 위한 친환경 기술로써 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히, 생산 및 시공 중에 인체에 해로운 연기의 발생을 줄이고, 양생시간을 감소시킬 수 있으므로 현장 적용 효과도 매우 높은 것으로 파악된다. 순수 국내 기술로 개발된 ENOVA 중온 아스팔트도로포장기술은 액상형 화학첨가제를 활용하는기술로서 아스팔트함량의 0.

후속연구

버지니아 교통국에서는 두종류의 WMA 포장기술을 이용하여 다양한 위치에 시험시공을 2006년도에 실시하였다. 본 시험시공의 결과로부터 버지니아 교통국의 WMA를 사용할 수 있는 특수 시방서를 제작하는데 사용하고 있다. 버지니아 교통국에서 사용한 WMA 첨가제는 Sasobit(유기첨가제)과 Evotherm ET 첨가제이며, 본 시험포장 구간은 2년 동안 3개월, 6개월, 1년, 2년 간격으로 조사를 하였으며, 현장에서 코어를 채취하여 공극률과 투수성, 아스팔트 바인더를 추출하여 평가를 하였다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

중온 아스팔트 포장의 효과는 무엇인가?

① 아스팔트 혼합물의 생산과 포장의 시공 온도를 약 25% 낮춤 ② 생산 및 시공시 유해가스 배출량 대폭 감소 ③ 아스팔트 혼합물 생산 중 연료 소비 약 30% 절감 ④ 양생시간 단축에 따른 빠른 교통개방 ⑤ 시공 현장에서 유해 증기나 분진이 발생하지 않으 므로, 작업자 안전 확보 ⑥ 공용온도에서 가열 아스팔트 포장과 비슷한 강도 특성 확보

중온아스 팔트 포장이란 무엇인가?

현재 대부분의 도로포장은 160∼170℃인 고온의 가열 아스팔트 혼합물을 생산하여 시공하지만, 중온아스 팔트 포장은 110∼135℃ 정도의 온도에서 아스팔트 혼합물을 생산하여 포장하는 방법이다.

ENOVA 중온 아스팔트도로포장기술의 장점은 무엇인가?

특히, 생산 및 시공 중에 인체에 해로운 연기의 발생을 줄이고, 양생시간을 감소시킬 수 있으므로 현장 적용 효과도 매우 높은 것으로 파악된다. 순수 국내 기술로 개발된 ENOVA 중온 아스팔트도로포장기술은 액상형 화학첨가제를 활용하는기술로서 아스팔트함량의 0.5%를 사용하여 기존 가열 아스팔트 도로 포장 생산 및 다짐온도보다 약 30℃낮은온도에서 생산 및 다짐이 가능하면서 기존 가열 아스팔트 포장보다 향상된 품질을 확보가 가능하며 특히, 수분민감도에 대한저항성을 향상시켜 포트홀등 수분에 의한 도로포장의 파손을 감소시키는 친환경도로포장기술이다.

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