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개질 유황결합재를 사용한 중온아스팔트 혼합물의 특성
Characteristics of the Warm-Mix Asphalt Mixtures Using the Modified Sulfur Binder 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.4 no.4, 2016년, pp.489 - 495  

김세원 (울산대학교 친환경건자재사업단) ,  박흥석 (울산대학교 건설환경공학부) ,  김종규 (경남대학교 토목공학과) ,  정용욱 (계명대학교 첨단건설재료실험센터)

초록
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본 연구는 원유정제과정에서 발생되는 산업부산물인 유황에 폴리머 성분의 첨가제를 혼입한 개질유황결합재를 사용하여 중온아스팔트 혼합물을 제조하고, 개질유황결합재를 사용한 중온아스팔트 혼합물의 간접인장강도, 수침전후 및 동결융해 전후 인장강도비와 휠트랙킹 시험에 의한 동적안정도 등의 역학 및 내구 특성을 평가하였다. 실험결과, 개질유황 결합재를 사용한 중온아스팔트 혼합물의 수침전후 인장강도비는 0.88로 중온 폼드 개질 아스팔트의 약 1.13배이며, 동결융해 전후의 인장강도비 또한 0.82로 인장강도비 KS 품질기준 값 0.75 이상을 모두 만족하였다. 간접인장강도는 1.60MPa로 KS 품질기준 값 0.80MPa의 2배, 일반가열아스팔트의 1.29MPa과 비교하여 약 1.24배 높은 간접인장강도를 나타내었다. 또한, 휠트랙킹 시험에 의한 동적안정도는 14,075회/mm로 일반가열아스팔트의 약 15배, 중온 폼드 개질 아스팔트의 약 3배로 피로균열 등 소성변형에 대한 저항성이 매우 우수하게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the Warm-Mix Asphalt was prepared using a modified Sulfur Binder mixed with an additive of a polymer component in sulfur, which is an industrial by-product generated in the crude oil refining process. The dynamic stability and durability characteristics of the prepared Warm-Mix Asphal...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 개질유황결합재를 사용한 현장 플랜트 믹스형(Plant mix type) 중온 아스팔트 혼합물의 특성을 검토한 것으로 시험에 사용한 개질유황결합재(Thiomer)의 특성은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 석유제품 생산 시 원유의 정제과정에서 발생되는 산업부산물인 유황에 폴리머 성분의 첨가제를 혼입하여 개질유황결합재를 사용하여 중온아스팔트 혼합물을 제조하였으며 이에 대한 특성을 검토하였다. 개질유황결합재를 사용한 중온아스팔트 혼합물의 특성은 유해물질, 악취물질 등의 환경성 분석과 안정도, 흐름값, 공극률 및 포화도 등의 기초특성 평가 후 중온아스팔트 혼합물의 간접인장강도, 수침전후 및 동결융해 전후 인장강도비와 휠트랙킹 시험에 의한 동적안정도 등의 역학 및 내구 특성을 평가하여 기존 기술과의 성능을 비교 검토하였다.
  • 본 연구에서는 원유정제과정에서 발생하는 산업부산물인 유황과 폴리머 성분의 개질제의 중합반응 생성물인 개질유황결합재(Thiomer)를 사용하여 제조한 중온아스팔트 혼합물의 역학 및 내구특성을 검토하였다. 개질유황결합재의 성능은 기존 중온폼드아스팔트 및 일반가열아스팔트와 비교검토 하였으며, 각 혼합물의 배합표는 Table 2와 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
중온아스팔트 포장이란 무엇인가? 중온아스팔트 포장은 첨가제나 특수기술 등을 사용하여 가열아스팔트와 비교하여 생산 및 시공과정에서 작업성과 현장다짐도 확보 등에 필요한 온도를 약 30℃정도 저감시킬 수 있는 도로포장 공법이다(Kim et al. 2008; Kim et al.
최근 중온, 상온 등의 개질 아스팔트의 적용이 증가하게 된 배경은 무엇인가? 국내에서 아스팔트 혼합물에서 개질 아스팔트의 적용은 97년 이후 SBS개질 아스팔트가 생산되기 시작하여 중온, 상온 아스팔트 등에 대한 기술연구가 진행되면서 최근 들어 시장에 공급되기 시작하였으나, 일반 아스팔트 대비 고가의 가격, 초기 아스콘 생산 및 시공과정에서의 시행착오로 인한 공용성능 확보 미흡, 발주처의 보수적인 접근, 개질 업체 간 과도한 판매 경쟁으로 안정적인 포장기술 및 표준화된 기준 확보 미흡 등의 사유로 수요확산이 활성화되지 못하고 있었다 (Park 2010). 그러나 최근 들어 자동차 수요의 증가, 교통체증, 중차량 증가 등 도로 위 하중의 계속적인 증가와 지구온난화 등으로 도로 위 온도 역시 증가되면서 일반 아스팔트로는 품질적인 한계를 보이면서 중온, 상온 등의 개질 아스팔트의 적용은 증가하고 있는 추세이다(Ahmed et al. 2013).
개질유황결합재를 제조하기 위한 개질제로 주로 사용되는 것은 무엇인가? 개질유황결합재는 이중 자켓구조로 된 반응기로부터 120∼140℃ 의 온도에서 유황(Sulfur) 라디칼과 개질제(hydrocarbon)의 DielsAlder 반응기반 ROMP(Ring-Open Material Polymerization) 반응을 통해 제조할 수 있다. 개질제로는 Cyclic Aliphatic 구조를지닌 DCPD(Dicyclopentadiene)와 ENB(5-ethylidene–2-norbornene) 가 주로 사용되며, 액상의 사이클로펜타디엔 dimer는 상온에서 연속적으로 monomer로 de-polymerize되는데 이 반응은 유황의 존재하에 120℃에서 140℃로 온도가 상승할 때 매우 가속화 된다. 개질유황결합재의 중합 반응 메카니즘은 다음 Table 1과 같다.
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참고문헌 (10)

  1. Ahmed, T.A., Hajj, E.Y., Sebaaly, P.E., Majerus, N. (2013). Influence of aggregate source and warm-mix technologies on the mechanical properties of asphalt mixtures, Advances in Civil Engineering Materials, 2(1), 400-417. 

  2. Baek, C., Yang, S., Hwang, S., (2013). Development and performance evaluation of liquid-type chemical additive for warm-mix asphalt, International Journal of Highway Engineering, 15(4), 107-116 [in Korean]. 

  3. Hwang, S.D., Kim, Y.J., Lee, H.S., (2009). Warm mix asphalt using foamed asphalt technology, Korean Society of Road Engineers, 11(2), 34-40 [in Korean]. 

  4. Kim, N.H., Kim, J.C., Hong, J.P., Kim, K.W. (2010). Evaluation of fundamental properties of warm-mix recycled asphalt concretes, International Journal of Highway Engineering, 12(4), 111-120 [in Korean]. 

  5. Kim, S.H., Yang, J.Y., Jang, S.S., Jung, Y.W. (2016). Basic characteristics of the warm-mix asphalt mixtures with modified sulfur binder, Journal of Korean Concrete Institute, 28(1), 599-600 [in Korean]. 

  6. Kim, Y.J., Im, S.H., Lee, H.S., Hwang, S.D. (2008). Evaluation of warm mix asphalt mixtures with foaming technology and additives using new simple performance testing equipment, International Journal of Highway Engineering, 10(4), 19-29, [in Korean]. 

  7. Lee, J.M., Kim, N.S., Kim, W.S., Hong, E.C. (2009). A development of cold-mixed reclaimed asphalt pavement materials, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 9(3), 1-7 [in Korean]. 

  8. Park, T.S. (2010). A study on performance of the recycle asphalt mixtures using the foamed asphalt method, International Journal of Highway Engineering, 12(4), 203-209 [in Korean]. 

  9. Yang, S.L., Baek, C.M., Jeong, K.D., Kim, Y.M., Kim, Y.J., Hwang, S.D. (2012). A study on field application and laboratory performance evaluation of warm mix asphalt, International Journal of Highway Engineering, 14(4), 9-18 [in Korean]. 

  10. Yoo, I.S., Cho, D.W., Hwang, S.D., Rhee, S.K. (2011). A study of warm-mix asphalt's bonding properties on the change of asphalt film thicknesses, International Journal of Highway Engineering, 13(4), 29-40 [in Korean]. 

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