本發明涉及抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青混合物及利用該混合物的薄層鋪裝方法。
背景技術：
：韓國國內瀝青混凝土鋪裝的設計年限為20年，包括一次維修，但實際每2～3年進行維修。因交通量以及重車增加，導致道路壽命降低，而且隨著使用者對于道路的期待度提高，頻繁進行重新鋪裝，導致經濟壓力大，這是不爭的現實。道路鋪裝維修工藝可分為切削填充、非切削填充，非切削填充工藝分為一般的填充和薄層填充。瀝青填充維修方法存在如下的問題：因現有路面的變形而導致平坦性降低，發生具有下部層的龜裂位置的填充層也發生龜裂的反射龜裂。反射龜裂抑制工藝中最簡單的方法是使混凝土鋪裝上的瀝青填充厚度增加，來增加龜裂穿過的厚度。該工藝具有如下優點：可延遲因反射龜裂而導致破壞所需的時間，隨著鋪裝的強度增加，可減少因交通荷重的磚縫部的變形。但是，存在隨著鋪裝變得越厚，施工費用也隨之增加(韓國瀝青鋪裝研究會，1999)的缺點。為了延長借助尺寸效果和反射龜裂抑制效果的鋪裝壽命，從20世紀60年代末開始在瀝青填充鋪裝中使用了土木纖維適用工藝。自從1975年以來，美國的各州攜手聯邦公路局(FHWA)進行了在不同氣候條件下的關于土木纖維增強瀝青填充鋪裝的施工和公用性的研究，大部分研究結果顯示，土木纖維增強材料可顯著減少老舊鋪裝上部的反射龜裂，由此，可減少瀝青填充層的厚度(韓國建設交通部，2002b)。一般而言，骨材最大尺寸越小，排水性或瀝青瑪蹄脂碎石(StoneMasticAsphalt，SMA)混合物的噪聲消減效果越大。尤其，瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)是一種粗骨材所占的比例高，用瀝青砂漿填充借助粗骨材的嚙合形成的間隙的縫隙(gap)粒度的混合物。由于鋪裝表面具有孔隙，導致排水性或噪聲消減等功能多少會降低，但耐久性高。因現有路面破碎及切削，切削填充方法會引起路面損傷，填充后可能會導致路面耐久性降低。并且，存在產生破碎、切削的廢棄物以及由處理帶來的環境問題以及處理費用增加的問題。一般的非切削填充方法存在因道路路面上升而導致車輛運行不便，難以處理雨水的問題，從道路結構上能進行填充的地區比較有限。為了解決如上所述的切削填充以及一般非切削填充的問題，本發明人研究了通過薄層進行非切削填充的方法。以往的薄層鋪裝工藝使用了樹脂類漿絲或利用乳化瀝青的漿絲。樹脂類漿絲是利用環氧、聚酯樹脂、丙烯酸單體、聚氨酯及聚脲樹脂等樹脂類薄層鋪裝，因根據施工溫度的硬化表達的差異、樹脂與瀝青鋪裝之間的材料力學差異，耐久性降低，而且作為高價材料，其經濟性較低，難以普及化。并且，因需要使用溶劑，因此不環保，公用軟水流經時，因防滑用骨材的損失而導致產生形成樹脂層溜滑的道路問題。不僅如此，樹脂類漿絲難以進行再施工，公用壽命結束之后，出現廢棄物再利用問題。利用乳化瀝青的漿絲具有在常溫及低溫下因養生時間增加而導致需要進行交通管制的問題。并且，具有因乳化瀝青自身的物理性質而導致耐久性不佳的問題。技術實現要素：本發明要解決的問題：為了解決如上所述的現有技術的問題，本發明的目的在于提供抑制反射龜裂、消減噪聲、增強道路的耐久性、經濟而環保的瀝青添加劑及包含該瀝青添加劑的瀝青混合物以及利用該瀝青混合物的薄層鋪裝方法。本發明解決問題的方案：為了解決上述問題，本發明通過持續研究，發明了混合植物性油、環烷類油、礦物性纖維、合成橡膠及有機硫化促進劑的新型瀝青添加劑、包含該添加劑的低噪聲瀝青混合物以及利用該瀝青混合物的薄層鋪裝方法。下面將說明本發明通過何種結構來解決了現有技術的問題。首先，針對在填充維修工藝中發生反射龜裂的問題，通過縫隙粒度及纖維增強來予以解決，并利用改善粘性及伸度的粘合劑來提高了耐龜裂性。并且，針對切削填充維修工藝的問題，通過采用非切削填充予以解決，而針對一般非切削填充工藝的問題，則利用薄層鋪裝工藝來予以解決。不僅如此，針對因現有鋪裝材料與維修鋪裝材料的材料力學差異而產生的問題，通過將維修鋪裝材料作為瀝青類的方法來予以解決。針對樹脂類漿絲的抗滑性降低的問題，通過增加借助縫隙粒度的表面孔隙的方法來予以解決。并且，針對適用樹脂類漿絲時發生的廢棄物處理問題，通過將添加劑形成為瀝青類，可用作為再生瀝青的方法來予以解決。不僅如此，在本發明中，使添加了添加劑的瀝青混合物起到中溫瀝青功能，可執行早期交通開放，使其維持改性瀝青功能，由此提高了鋪裝的耐久性，發揮低噪聲功能，解決了現有技術的問題。本發明的瀝青粘合劑應確保伸度、彈性及粘性的功能和薄層鋪裝所需的作業性。將熱塑性彈性體作為主要成分的瀝青改性劑，更具體地，熔體流動值為15g/10分鐘以下的乙烯芳香族烴·共軛二烯嵌段共聚物100重量份，含有粘結性樹脂0.1～100重量份、芳香族成分含量為20～60重量百分比，在40℃溫度下的動態粘度為70～900mm2/s的加工油5～100重量份，相對于上述成分的合計100重量份，還包含0.1～40重量份橡膠的瀝青改性劑(以下，在本發明中簡稱為“RMC”)作為合成橡膠類添加劑，屬于高彈性材料。但要想適用于薄層，因其粘度高，導致作業性下降，尤其是瀝青改性劑需要160℃以上的壓實溫度，從薄層特性上，無法維持壓實溫度。為了完善這種施工性，研究了加工油。加工油中的環烷類油具有優秀的與瀝青改性劑及瀝青的相容性，僅靠少量也能將作業性極大化。而且還確認，植物性油具有優秀的與環烷類油的相容性，尤其是借助流動性增加，可顯著提高作業性，可降低大氣污染物質的產生量，適合于本發明的混合物。這種瀝青改性劑與加工油之間的組合使薄層鋪裝的作業性極大化，并且增加伸度，使抗龜裂性極大化，因粘合劑的粘度減少，導致骨材皮膜的厚度減少，為了補充與混合物之間的抗脫離性，本發明研究了增強纖維的方法。纖維的直徑及長度并無特別限制，當使用1～10微米的直徑及長度約200～1000微米左右的纖維，更優選地，使用4～6微米的直徑及約500微米長度的纖維時，與瀝青的分散性達到了最高，為確保本發明混合物的適當的粘合劑粘度而決定了添加量。并且，對纖維實施了陽離子處理(cationicsizing)，在瀝青內部，從化學層面，因界面活性增加而使分散性增大；從物理方面，因纖維的分散和網絡形成而使瀝青的拉力增加。而且在混合物內部也形成網絡，使來自上部的壓縮應力分散，減少塑性變形，并使來自下部的引張應力分散，使抗反射龜裂性極大化。通過這種組合來開發出了借助瀝青改性劑來強化彈性及彈性復原力，強化借助油的作業性、施工性及低溫彈性，借助纖維構成網絡以及具有抗反射龜裂性的粘合劑。但是，上述組合會使粘合劑軟化，因此在強度上需要改善。本發明確認了在上述組合中將有機硫化促進劑作為強度改善劑來使用時有效果。硫磺添加于油、瀝青、合成橡膠中包含的雙鍵中，使上述原料構成化學性的網絡，通過這種網絡的形成，可以大幅改善瀝青粘合劑的機械性質。并且，為了以薄的厚度鋪設、壓實，包含本發明所述瀝青添加劑的瀝青混合物可使用5mm以下的骨材，以15～25mm鋪設、壓實。骨材應具有作為瀝青混合物用骨材的物性，尤其要具有多孔用骨材的形狀，即，應具有呈圓形而有棱角的形狀，使得在施工后能夠維持骨材之間的嚙合功能。本發明的瀝青混合物借助骨材嚙合效果和粘合劑的粘性、彈性功能，使抗塑性變形能力極大化(表6)。并且，由于采用薄層施工，在現場混合物溫度的急劇下降，使低溫壓實性能極大化(表7)。并且，借助粘合劑的粘性功能，使抗骨材脫離性極大化(表8)。混合物借助粘合劑的伸度、彈性及彈性復原力功能，具有優秀的耐龜裂性能，使抗反射龜裂性極大化(表9)。并且，本發明的混合物使抗反射龜裂性極大化(表10)，且通過確保縫隙粒度的表面孔隙，使抗滑性、噪聲消減性極大化(表11)。下表1示出本發明的瀝青添加劑的組成成分和組成比。表1成分組成比(重量百分比)瀝青改性劑5～15環烷類油50～80植物性油5～20礦物性纖維5～20有機硫化促進劑0.1～0.5關于構成本發明的瀝青添加劑的組成成分，在下文中進行說明。瀝青改性劑RMC：針對熔體流動值為15g/10分鐘以下的乙烯芳香族烴·共軛二烯嵌段共聚物100重量份，含有粘性賦予樹脂0.1～100重量份、芳香族成分含量為20～60重量百分比，在40℃溫度下的動態粘度為70～900mm2/s為特征的加工油5～100重量份，針對上述成分的合計量100重量份，還包含0.1～40重量份的橡膠，瀝青改性劑“RMC”強化公用中的耐久性，通過賦予粘合劑的引張應力及復原力來增大抗龜裂性。在瀝青改性劑“RMC”為小于5重量百分比時彈性不足，難以通過賦予耐久性、粘合劑的引張應力以及復原力來增大抗龜裂性，若超過15重量百分比，則粘度上升，導致作業性急劇下降。環烷類油：在本發明中使用的環烷類油含有40～50％(w/w)的環烷環，由高分子量構成，增大與瀝青改性劑的混合性以及分散性。在該油中，極性化合物以6％以內存在，相比于石蠟類油，粘度指數低，溶解力高，由此增大瀝青改性劑乳化力，在瀝青混合物中使本發明所述添加劑的分散性極大化。在小于50重量百分比的情況下，難以增大與瀝青改性劑的混合性以及分散性；若超過80重量百分比，則因粘度過度下降而難以維持物理強度。植物性油：在本發明中，可選擇油酸、亞油酸、亞麻油酸、大豆油、廢食用油、油菜油、葵花油、棕櫚油、玉米油等多樣的植物性油中的一種以上來使用，通過使用植物性油，可顯著降低尤其在混合物生產過程中的大氣污染物質(揮發性有機化合物，VOC)的產生量。40℃動態粘度為300℃St以下的植物性油則通過增加混合物的流動性來顯著改善作業性，并使因薄層鋪裝的溫度降低而引起的作業性變動最小化。換句話說，使植物性油中的瀝青混合物出現中溫化效果。在本發明中使用的植物性油含有6～10％的亞麻酸，借助亞麻酸中的甲酯使流動性增加。該油使粘合劑的伸度增大，在瀝青混合物中提高抗龜裂性，發揮防止自身龜裂及反射龜裂的性能。在添加劑中含量為小于5重量百分比的情況下，增加混合物的流動性的效果甚微，若超過20重量百分比，因粘度過度降低而導致難以維持物理強度。礦物性纖維：在本發明中使用的礦物性纖維為利用玄武巖、閃綠巖或礦渣制造的強化纖維。纖細而均勻的纖維形成連續的微細孔隙，發揮隔音功能，吸收在本發明的添加劑中使用的植物性油和環烷類油，在制造瀝青混合物時，增大分散性。纖維存在于在混合物內部以約500微米左右的長度分散并相嚙合的骨材之間。由于對存在于骨材之間的纖維實施了陽離子處理(cationicsizing)，因此與瀝青的粘結力提高，并與粘合劑相混合，在骨材形成皮膜，增大剝離及抗龜裂性。由于礦物性纖維中的纖細而均勻的纖維形成連續的微細孔隙，因此使噪聲通過纖維時，具有使聲壓能轉換為摩擦能來吸音的效果。該礦物性纖維的直徑及長度并無特別限制，優選地，使用4～6微米的直徑及長度約500微米的無機物纖維來使瀝青的粘度增加最小化，發揮最佳的混合性和分散性。韓國國內的鐵原等地的玄武巖埋藏量非常充足，因此優選使用玄武巖纖維。在小于5重量百分比的情況下，分散于混合物，難以形成網絡，因此無法增大抗剝離性及抗龜裂性，若超過20重量百分比，則因粘度增加而導致作業性急劇下降。有機硫化促進劑：由于顯示膠體彈性的所有高分子的分子間相互作用較弱，在制造橡膠產品時，為了防止分子間的滑動，提高物性，用硫化劑形成架橋。有機硫化促進劑是一種促進硫化劑的硫化力來縮短硫化時間的藥品，通過硫化來改善橡膠的物理性質。在有機硫化促進劑中添加橡膠原料的2～3％(w/w)來增進彈性及復原力。硫化量越多，強度越高，易于粉碎。在本發明中，促進在瀝青、油、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)等的有機分子鏈的雙鍵添加硫磺，使單一分子之間相耦合或各個原料之間相連接，來改善彈性及恢復力等的物理性質。若小于0.1重量百分比，則難以形成交聯，導致無法改善物理性質；若超過5重量百分比，則過度形成交聯，導致變硬、缺乏彈性。本發明涉及如下的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青添加劑包含：瀝青改性劑，將熱塑性彈性體作為主要成分；環烷類加工油；植物性油；礦物性纖維；以及有機硫化促進劑。進一步，本發明涉及如下的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青添加劑，包含：瀝青改性劑5～15重量百分比，將熱塑性彈性體作為主要成分；環烷類加工油50～80重量百分比；植物性油5～20重量百分比；礦物性纖維5～20重量百分比；以及有機硫化促進劑0.1～0.5重量百分比。并且，本發明涉及如下的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青添加劑，相對于熔體流動值為15g/10分鐘以下的乙烯芳香族烴·共軛二烯嵌段共聚物100重量份，將上述熱塑性彈性體作為主要成分的瀝青改性劑含有粘結性樹脂0.1～100重量份、芳香族成分含量為20～60重量百分比，在40℃溫度下的動態粘度為70～900mm2/s的加工油5～100重量份；相對于上述成分的合計100重量份，還包含0.1～40重量份的橡膠。進一步，本發明所述反射龜裂抑制型低噪聲高耐久性瀝青添加劑中，上述環烷類油含有40～50重量百分比的環烷環。本發明所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青添加劑中，上述植物性油含有亞麻酸6～10％。本發明所述的反射龜裂抑制型低噪聲高耐久性瀝青添加劑中，對上述礦物性纖維進行陽離子處理。本發明所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青添加劑中，上述有機硫化促進劑為選自醛氨類、醛胺類、胍類、硫脲類、噻唑類、秋蘭姆類、二硫代氨基甲酸酯類、黃原酸鹽類、磺胺類的一種以上。本發明涉及如下的反射龜裂抑制型低噪聲高耐久性瀝青粘合劑，其含有上述瀝青添加劑2～6重量百分比，以及瀝青94～98重量百分比。進一步，所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青粘合劑中，所述瀝青選自直餾瀝青、添加瀝青改性劑的改性瀝青及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性瀝青中的一種，所述改性瀝青通過向直餾瀝青添加瀝青改性劑而成，在所述瀝青改性劑中，相對于熔體流動值為15g/10分鐘以下的乙烯芳香族烴·共軛二烯嵌段共聚物100重量份，瀝青改性劑含有粘結性樹脂0.1～100重量份、芳香族成分含量為20～60重量百分比，在40℃溫度下的動態粘度為70～900mm2/s的加工油5～100重量份，相對于上述成分的合計100重量份，還包含0.1～40重量份的橡膠。本發明涉及如下的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青混合物，包含：上述瀝青粘合劑5～8重量百分比；骨材77～92重量百分比；以及填充材料3～15重量百分比。進一步，本發明所述的反射龜裂抑制型低噪聲高耐久性瀝青混合物中，上述骨材100％通過13mm篩，90～100％通過5mm篩，35～50％通過2.5mm篩，15～25％通過0.3mm篩，8～13％通過0.08mm篩。本發明所述的反射龜裂抑制型低噪聲高耐久性瀝青混合物中，上述骨材為具有圓形且有棱角的形狀的多孔用骨材。本發明所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性有色瀝青混合物中，相對于上述瀝青混合物100重量份，添加無機顏料1～10重量份。本發明所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青混合物中，上述骨材中的10～100重量百分比為再生骨材。再，本發明所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青混合物中，上述骨材的骨材最大尺寸為5mm。本發明所述的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性瀝青混合物中，在上述骨材中添加粗骨材，骨材最大尺寸為13～8mm。不僅如此，本發明涉及如下的抑制反射龜裂型低噪聲高耐久性道路鋪裝維修方法，以15～25mm對上述瀝青混合物進行薄層填充鋪裝。本發明的有益效果：對于包含本發明的添加劑的瀝青混合物進行物性試驗結果顯示，相比于比較例，耐流動性、抗龜裂性、低溫壓實性能、抗滑性、抗磨損性等均為優秀，低噪聲功能也優秀。因此認為，包含本發明的添加劑的瀝青混合物可抑制反射龜裂，消減噪聲，有用于薄層鋪裝。具體實施方式下面例舉具體實施例，對本發明進行更為詳細的說明。但是，本發明的范圍并不限定于實施例的記載內容，對于本發明所屬
技術領域：
的普通技術人員而言，這是顯而易見的。表2列出利用上述本發明的瀝青添加劑的瀝青粘合劑的組成比。將未添加本發明的添加劑的作為比較例來使用。表2組成比(重量百分比)實施例1比較例1本發明的添加劑2～63.5-改性瀝青94～9896.5100在本發明的瀝青粘合劑中，在添加劑為小于2重量百分比的情況下，難以充分發揮本添加劑的功能；在超過6重量百分比范圍的情況下，因過度的流動性而導致粘合劑的物理性質降低。表3為上述表2的實施例1和比較例1的滲透度、伸度、軟化點、低溫彎曲試驗結果。表3粘合劑試驗-實施例1比較例1-試驗項目單位試驗結果試驗結果試驗方法滲透度1/10mm5840KSM225215℃伸度cm100以上68KSM2254軟化點℃6255KSM2250彎曲能量(-10℃)kPa17001400KSM2491彎曲能量(-20℃)kPa800480KSM2491從上述表3的軟化點試驗結果可知，本發明的瀝青粘合劑具有優秀的高溫特性，即，耐流動性。并且，從伸度及低溫彎曲試驗結果來看，本發明的瀝青粘合劑具有優秀的低溫特性，即，抗龜裂性。下表4示出含有本發明所述瀝青添加劑的瀝青混合物(“Ro-Facing”)的組成比。表4在瀝青粘合劑為小于5重量百分比的情況下，存在因粘合劑皮膜不足以及包覆不足而導致耐久性降低的可能性；在超過8重量百分比范圍的情況下，存在因過度的粘合劑而導致在表面產生漂白等或混合物的物理性能降低的可能性。下表5的實施例2以及比較例2的瀝青混合物合成粒度適用了國土海洋部2011年11月綜合指南的WC-2。表5標準體(mm)13.05.02.50.30.08粒度范圍(％)10090～10035～5015～258～13中央粒度(％)100.095.042.520.010.5下表6為實施例2和比較例2的瀝青混合物的物性試驗結果。表6瀝青混合物試驗-實施例2比較例2-試驗項目單位試驗結果試驗結果試驗方法馬歇爾穩定度N14,80010,200KSF2337間接抗拉強度MPa1.221.03KSF2382動態穩定度次/mm5,1403,530KSF2374彎曲強度(25℃)MPa3.452.88KSF2395彎曲強度(-10℃)MPa11.37.22KSF2395從上述表6的馬歇爾穩定度、間接抗拉強度及動態穩定度試驗結果可知，本發明的瀝青混合物具有優秀的改性瀝青性能，即，耐流動性。并且，從常溫及低溫彎曲試驗結果可知，本發明的瀝青混合物具有優秀的抗龜裂性。下表7示出了根據本發明實施例2的瀝青混合物的溫度的壓實率。表7瀝青混合物試驗-實施例2-試驗項目單位試驗結果試驗方法160℃壓實率％100KSF2337130℃壓實率％99.7KSF2353100℃壓實率％98.1KSF2364下表8示出了根據本發明實施例2的瀝青混合物的溫度的飛散損失率。表8混合物試驗-實施例2-試驗項目單位試驗結果試驗方法飛散損失率(20℃)％0.9KSF2492飛散損失率(-20℃)％8.7KSF2492下表9示出了關于本發明實施例2的瀝青混合物的疲勞試驗結果。表9瀝青混合物試驗-實施例2比較例2-試驗項目單位試驗結果試驗結果試驗方法疲勞試驗(0℃，500μm)次20,00015,000KSF2378疲勞試驗(10℃，500μm)次45,00030,000KSF2378疲勞試驗(20℃，500μm)次90,00065,000KSF2378從表9所示的疲勞試驗結果可知，本發明的瀝青混合物在多個溫度范圍內，優于比較例。表10瀝青混合物試驗-實施例2比較例2-試驗項目單位試驗結果試驗結果試驗方法龜裂達到5mm的次數次3,0242,016KSF2374如表10所示，從龜裂達到5mm時的負荷輪往復次數測定結果可知，本發明的實施例比比較例優秀約1.5倍。表11鋪裝路面試驗-實施例2比較例2-試驗項目單位試驗結果試驗結果試驗方法抗滑性(BPN)-6253KSF2375噪聲測定dB89.796.8噪聲測定儀實測如表11所示，從抗滑性試驗結果可知，相比于平地40BPN、緩坡45BPN、陡坡50BPN以上的基準值，本發明的實施例2具有優秀的抗滑性。并且，從噪聲測定試驗結果可知，相比于一般道路的噪聲測定值96.8dB，本發明實施例2的試驗結果減少7.1dB，具有優秀的噪聲消減功能。當前第1頁1 2 3