본 폐타이어로부터 추출한 열분해카본블랙(PCB)을 13mm 표층용 밀입도 아스팔트 혼합물 공용성능을 평가하였다. 최적배합설계를 시행하였고, 최적아스팔트 함량은 5.8%을 이용하였다. 아스팔트 혼합물의 탄성계수 평가를 위해 자유단 공진주 시험하였다. PCB 사용량이 증가하면, 측정된 탄성계수는 감소하였다. 다만, 감쇄비 변화는 미미한 것으로 나타났다.평가시험은 간접인장강도시험, 소성변형시험 및 포장설계법을 이용한 전산해석을 이용하였다. PCB 사용시 수침 전과 후의 강도감소율이 평균 10% 이하로 나타났다. 소성변형의 경우 PCB 10% 이상 사용시 오히려 소성변형이 크게 발생하였다. 포장 설계법 전산해석으로부터, PCB 5% 사용시 Top-Down 및 Bottom-Up 균열 저항성이 증가하였고, 소성변형 저감 효과가 크게 나타났다. 열분해 카본블랙 10% 및 15% 사용시 소성변형은 적게 나타났지만, 내구성은 크게 저하되는 것으로 나타났다. 전체적으로 PCB 5%를 이용한 표층용 아스팔트 혼합물의 공용성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
본 폐타이어로부터 추출한 열분해 카본블랙(PCB)을 13mm 표층용 밀입도 아스팔트 혼합물 공용성능을 평가하였다. 최적배합설계를 시행하였고, 최적아스팔트 함량은 5.8%을 이용하였다. 아스팔트 혼합물의 탄성계수 평가를 위해 자유단 공진주 시험하였다. PCB 사용량이 증가하면, 측정된 탄성계수는 감소하였다. 다만, 감쇄비 변화는 미미한 것으로 나타났다.평가시험은 간접인장강도시험, 소성변형시험 및 포장설계법을 이용한 전산해석을 이용하였다. PCB 사용시 수침 전과 후의 강도감소율이 평균 10% 이하로 나타났다. 소성변형의 경우 PCB 10% 이상 사용시 오히려 소성변형이 크게 발생하였다. 포장 설계법 전산해석으로부터, PCB 5% 사용시 Top-Down 및 Bottom-Up 균열 저항성이 증가하였고, 소성변형 저감 효과가 크게 나타났다. 열분해 카본블랙 10% 및 15% 사용시 소성변형은 적게 나타났지만, 내구성은 크게 저하되는 것으로 나타났다. 전체적으로 PCB 5%를 이용한 표층용 아스팔트 혼합물의 공용성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
Using the pyrolyzed carbon black (PCB) from waste tires, the performance of 13 mm dense-graded hot mix asphalt was evaluated. The Marshall mix design was carried out and the measured optimal asphalt content was 5.8%. The impact resonant test was conducted to obtain the elastic modulus and damping ra...
Using the pyrolyzed carbon black (PCB) from waste tires, the performance of 13 mm dense-graded hot mix asphalt was evaluated. The Marshall mix design was carried out and the measured optimal asphalt content was 5.8%. The impact resonant test was conducted to obtain the elastic modulus and damping ratio of the hot mix asphalt. The elastic modulus of HMA increased with increasing amount of PCB. On the other hand, there was no significant change in the damping ratio. The Marshall mix design, indirect tensile test, permanent deformation test, and program analysis were carried out. The strength ratio of the PCB modified asphalt mixtures was within 10%. More 10% of PCB was not good for the permanent deformation of hot mix asphalt. From the pavement design program, the use of 5% PCB in hot mix asphalt showed a decrease in the top-down crack, bottom-up crack, and permanent deformation. Judging from the limited test and analysis, the use of 5% PCB is good for enhancing the pavement performance.
Using the pyrolyzed carbon black (PCB) from waste tires, the performance of 13 mm dense-graded hot mix asphalt was evaluated. The Marshall mix design was carried out and the measured optimal asphalt content was 5.8%. The impact resonant test was conducted to obtain the elastic modulus and damping ratio of the hot mix asphalt. The elastic modulus of HMA increased with increasing amount of PCB. On the other hand, there was no significant change in the damping ratio. The Marshall mix design, indirect tensile test, permanent deformation test, and program analysis were carried out. The strength ratio of the PCB modified asphalt mixtures was within 10%. More 10% of PCB was not good for the permanent deformation of hot mix asphalt. From the pavement design program, the use of 5% PCB in hot mix asphalt showed a decrease in the top-down crack, bottom-up crack, and permanent deformation. Judging from the limited test and analysis, the use of 5% PCB is good for enhancing the pavement performance.
본 연구에서는 열분해시 발생하는 잔류물인 열분해 카본블랙을 이용하여 아스팔트 혼합물의 공용 성능 개선 효과를 평가하고자 한다. 이를 위해 열분해 카본블랙의 사용량을 아스팔트 사용량 대비 0%, 5%, 10%, 및 15% 를 혼합한 개질아스팔트 시편을 제작하였다.
제안 방법
본 연구에서는 열분해시 발생하는 잔류물인 열분해 카본블랙을 이용하여 아스팔트 혼합물의 공용 성능 개선 효과를 평가하고자 한다. 이를 위해 열분해 카본블랙의 사용량을 아스팔트 사용량 대비 0%, 5%, 10%, 및 15% 를 혼합한 개질아스팔트 시편을 제작하였다. 이를 이용하여 열분해 카본블랙을 혼합한 개질아스팔트 혼합물의 기본배합설계, 간접인장강도, 소성변형 시험 및 전산해석을 통해 열분해 카본블랙을 활용한 아스팔트 혼합물의 공용성능을 평가하였다.
이를 위해 열분해 카본블랙의 사용량을 아스팔트 사용량 대비 0%, 5%, 10%, 및 15% 를 혼합한 개질아스팔트 시편을 제작하였다. 이를 이용하여 열분해 카본블랙을 혼합한 개질아스팔트 혼합물의 기본배합설계, 간접인장강도, 소성변형 시험 및 전산해석을 통해 열분해 카본블랙을 활용한 아스팔트 혼합물의 공용성능을 평가하였다.
대상 데이터
본 연구에는 AP-3 아스팔트 바인더를 기본으로 열분해 카본블랙 혼합량을 0%, 5%, 10%, 15% 및 20%로 만든 개질 아스팔트 바인더를 이용하였다. 열분해 카본블랙의 주요 성분은 Fixed Carbon 62.1%, Ash 23.1%, Volatiles(VM) 11.3% 등이다. 열분해 카본블랙의 비중은 1.
골재는 파쇄한 화강암 골재를 이용하였다. 국내에서 가장 많이 사용하고 있는 표층용 밀입도 아스팔트 혼합물 13mm 표준입도를 적용하였다.
본 연구에는 AP-3 아스팔트 바인더를 기본으로 열분해 카본블랙 혼합량을 0%, 5%, 10%, 15% 및 20%로 만든 개질 아스팔트 바인더를 이용하였다. 열분해 카본블랙의 주요 성분은 Fixed Carbon 62.
표준배합설계 절차에 따라 실내실험을 수행하였고, 13mm 표층용 밀입도 아스팔트 혼합물의 최적 아스팔트 함량은 5.8%로 결정하였다. 최적아스팔트 함량을 이용하여 제작한 13mm 표층용 밀입도 아스팔트 혼합물의 기본물성은 Table 4에 나타내었다
성능/효과
열분해 카본블랙을 이용하지 않은 13mm 표층용 아스팔트 혼합물의 변형이 열분해 카본블랙을 사용한 혼합물에 비해 크게 나타났다. 열분해 카본블랙 5% 사용시 기존의 13mm 표층용 아스팔트 혼합물에 비해 소성변형이 적게 나타났다. 열분해 카본블랙 10% 및 15% 사용시 소성변형은 적게 나타났지만, 내구성은 크게 저하되는 것으로 나타났다.
동일한 포장단면에서 아스팔트 표층 혼합물 종류에 따른 공용성 평가 결과를 비교해보면 피로균열 및 소성 변형에서 차이가 발생함을 알 수 있다. 열분해 카본블랙을 사용하지 않은 포장체에 비해 열분해 카본블랙 5%를이용한 아스팔트 포장체의 피로균열 및 소성변형에 대한 저항이 개선되는 것으로 나타났다. 피로균열의 경우 Top-Down 균열에 대한 저항성이 개선되었다.
수침으로 인한 강도 감소율은 열분해 카본블랙을 사용하지 않은 경우 13%, PCB 사용시 10% 이하로 나타났다. 전체적으로 보면 5% 열분해 카본블랙을 사용한 것이 수침에 의한 강도 감소를 줄여 주는 효과가 가장 크게 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폐타이어 재활용을 이용한 도로포장의 단점은 무엇인가?
도로포장 분야에서 폐타이어 재활용은 주로 파쇄한 폐타어를 골재로 이용하거나, 고무분말 형태로 가공하여 아스팔트 바인더의 탄성을 높여주는데 이용하였다. 그러나, 이러한 방법은 주로 폐타이어의 물리적인 성능을 이용하는 것으로, 경제적으로 그 활용도가 크기 못한 것도 사실이다. 최근에는 폐타이어 재활용을 좀더 고부가가치화 하기 위하여 열분해 공법을 이용하여 폐타이어로부터 각종 오일 및 철 성분을 회수하고, 잔류물인 열분해 카본 블랙을 적극적으로 활용하기 위한 연구가 수행되고 있다.
폐타이어의 열에너지 이용은 주로 어디서 활용되는가?
2%를 열에너지 등으로 이용하고 있다. 폐타이어의 열에너지 이용은 주로 시멘트 제조공장에서 활용되고 있다. 폐타이어의 처리중 분말가공 처리방법이 투자자금 회수 기간과 경제성을 고려할 때 가장 잠재성이 있는 방법으로 보고되고 있다 [2][3][4].
폐타이어 처리법 중 경제성을 고려할 때 가장 잠재성이 있는 방법은 무엇인가?
폐타이어의 열에너지 이용은 주로 시멘트 제조공장에서 활용되고 있다. 폐타이어의 처리중 분말가공 처리방법이 투자자금 회수 기간과 경제성을 고려할 때 가장 잠재성이 있는 방법으로 보고되고 있다 [2][3][4].
참고문헌 (7)
Lee, K.H. (2014), "Permanent Deformation Properties of Porous Pavement Modified by Pyrolysis Carbon Black," J. of Korea Academic-Industrial Cooperation Society, Vol. 15, No. 6, pp. 3888-3893.
The Association of Korean Tire Rubber (2014), http://kotma.or.kr/main/index.asp
National Institute of Environmental Research (2011), "Guideline of Eco-Friendly Mnagement for Waste Tires," pp. 209
Lee, Y.S. (2013), "A Study of Modified Asphalt Binder with Pyrolyzed Carbon Black from Waste Tires," Master Thesis, Kongju National University.
Park, J.M., Jeong, J.H., and Ryu, H.G. (2011), "A Study on Water Tightness of Concrete Mixed with Waste Tires and Carbon Black and Its Mechanical Properties," Proceeding of Korean Information Association.
Livingston, J. (1989), "Carbon Black Additive in Asphalt Experimental Project No. 3, WA-84-04," Washington State Department of Transportation, WA-RD 198.1.
Kim, S. (2009), "Influence of a Flexibilizer on Physical Properties of Crumb Rubber Modified Asphalt Sealants," Korean Society of Roadway Engineers, Vol. 11, No. 3, pp. 32-40
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