2019-12-13 Fri
 
저탄소 Eco-도로 포장의 기술 현황 ⑤
2019-07-10 09:02 46

또한 혼합물 제조 시 배기가스의 감소와 혼합물 생산연료의 절감 효과를 발휘하며 바인더의 성능을 개선시켜 아스팔트 혼합물의 변형을 억제하고 고온의 공용중에 발생하는 아스팔트 혼합물의 블리딩(bleeding)현상을 감소시키는 것으로 보고되어 있다.
이외에도 Sasobit Wax는 고분자 개질아스팔트에 혼합하여 낮은 온도에서의 탄성력을 향상시켜 주는 기능을 하며 이러한 성질을 이용하여 제조된 새로운 첨가제가 Sasobit, 고분자, 교차결합제(cross linking agent-Sasolink)의 혼합체인 Sasoflex가 개발되어 사용되고 있다.


3.2.5 발포제를 이용한 기술
발포제를 이용한 기술은 폼드아스팔트의 원리와 같은 방식으로 발포제에 으한 바인더의 겉보기 체적 변화 및 발포과정에 발생하는 기포로 인하여 기존의 아스팔트 생산 및 시공온도에 비해 약 30℃정도 낮은 온도에서도 동등한 시공성 및 아스팔트 혼합물의 성능을 발휘하도록 한 것이다.


3.2.6 발포제의 개요
(1) 개요
인류가 예전부터 널리 사용해 온 목재, 가죽, 섬유 등은 고분자 물질과 동시에 다공질물질로 구성되었다. 무게에 비해 강도가 높은 나무는 천연 발포체(Celluar)로써 인간에게 중요한 역할을 하였다. 고분자 발포제는 기포가 고체 상태의 고분자 내에 공존하고 있는 이종상태의 물체를 말하며 최초의 인공 발포체는 1914년 독일의 Hans Pfleumer가 발포고무의 제조공법을 발견한 이래 천연고무, latex 및 viscose등이 실용화되었고, 제2차 세계대전을 거치면서 각종 플라스틱 발포체가 등장하여 급격한 양적·기술적 발전을 가져왔다.
(2) 발포체의 생성원리
고분자 발포체는 유동상태에서 수많은 기포를 분산시킨 후 여러 가지 방법으로 이 상태를 안정화 및 고체화시켜 제조한다. 기포를 분산시키는 방법으로는 액상의 고분자 물질을 기계적으로 혼합함으로써 공기를 액체 속에 분산시키는 방법, 비점(The boiling point)이 낮은 발포제(Blowing agent)를 액상으로 분산시킨 후 비점이상으로 가열하는 방법, 가압 하에서 아조화합물(Azo, 질소를 함유한 화합물)과 같은 화학발포제를 가열하면서 분해시켜 기체를 발생시키는 방법, 산 또는 알카리를 가하여 기체를 발생시키는 방법 등이 있다.



3.3 폼드 아스팔트 포장
3.3.1 원리

폼드아스팔트(foamed asphalt)에 대한 연구는 1950년 Iowa 주립대학의 Casanyi 교수에 의해 최초로 개발되었으며, 이후 많은 연구자들에 의해 폐아스팔트 콘크리를 활용한 안정처리에 대해 연구되어 왔다.
폼드아스팔트의 생성원리는 기름이 뜨겁게 가열된 상태에서 물방울이 기름 속으로 튈 경우 급속히 거품이 발생하게 되는 것과 같이 가열된 아스팔트 바인더가 소량의 물과 결합했을 때 수많은 거품이 발생하여 바인더 자체가 팽창하는 현상을 이용한 것이며 이때 아스팔트 바인더의 체적은 본래의 체적보다 약 10~20배 정도 팽창하게 된다.
이와 같이 체적의 팽창 및 거품특성을 사용하여 제조된 폼드아스팔트는 팽창된 표면적과 비표면력으로 골재를 코팅하게 된다. 폼드아스팔트는 모든 골재의 표면을 완전히 코팅할 수는 없지만, 팽창된 아스팔트가 세립자들과 효과적으로 결합하여 입자가 크고 거친 골재들과 혼합되어 시멘트 페이스트와 같이 접착제 역할을 하며 골재의 공학적 성질을 개선시키게 된다.
폼드아스팔트(foamed asphalt) 공법은 아스팔트 바인더를 고온(160~180℃)으로 가열하여 팽창실(expansion chamber) 내부에서 6~8bar의 일정한 압력으로 분사하며 동시에 상온의 물과 결합하여 발생하는 거품의 비표면적을 이용하여 젖은 골재와 혼합하는 방법이다.
[그림 3-4]은 폼드아스팔트가 생산되는 과정을 보여주는 것이며, 점탄성 재료인 아스팔트 바인더를 고온으로 가열하여 상온의 물과 높은 압력으로 특수하게 제작된 팽창실(expansion chamber)안에서 3가지 재료가 순간적인 물리적 결합으로 거품을 발생하며 노즐(foam nozle)을 통하여 배출된다.
순간적으로 발생하는 폼드아스팔트의 거품특성은 아스팔트의 종류, 아스팔트의 온도, 물의 양, 압력의 크기 등 여러 가지 요인에 영향을 받는다. 폼드아스팔트는 적은 양의 물이 가열 아스팔트에 추가되어 높은 압력으로 동시에 뿜어져 나오면서 만들어진다. 이렇게 제조된 폼드아스팔트는 점성이 감소하고 표면적이 증가되어 젖은 골재와 결합하게 된다. 폼드아스팔트의 거품특성은 팽창비와 반감기로써 그 특성을 나타낸다. 팽창비는 아스팔트 바인더가 거품을 일으켜 거품이 최대에 도달했을 때 거품의 부피비율로 정의할 수 있으며, (식. 1)과 같이 나타낼 수 있다.



반감기는 거품이 발생하여 최대부피에 도달한 시점부터 거품이 절반으로 반감될 때가지의 시간(초)차이로 정의 된다. 따라서 팽창비와 반감기를 최적으로 결정하는 작업은 폼드아스팔트에 있어서 매우 중요한 절차이다.
반감기는 거품이 발생하여 최대에 이른 부피에서 거품이 절반으로 반감될 때까지의 시간(초)을 말한다. 그리고 바인더가 거품을 일으키는 데에는 많은 요인에 의해 영향을 받게 되는데 그 중 가장 주요한 요인은 다음과 같다.

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