| 연구개발개요 |
차량 이동하중에 의해 아스팔트 포장체에 발생하는 미세 균열이나 손상은 포트홀 또는 거북등 균열 등으로의 큰 파손으로 이어지기 때문에, 자가치유기술을 이용하여 미세 균열 발생을 초기에 방지할 수 있어 유지보수 비용 절감 등의 경제적 이점과 이산화탄소 발생량 감소의 친환경적 이점도 있다. 현재까지 많이 사용되는 아스팔트 포장의 균열부 처리기술은 아스팔트 포장의 균열부위에 실란트를 주입하거나 아스팔트 물성회복제를 포설하는 방법으로 균열 보수의 목적으로 많이 사용되고 있으나, 이 방법은 아스팔트 포장의 표면에만 적용되기 때문에 근원적인 균열 발생을 방지할 수 없다. 최근 저소음포장으로 많은 관심을 받고 있는 배수성 포장은 빗물 침투로 인한, 포장체 하부구조가 손상될 수 있기 때문에, 반드시 불투수층을 설치하여야 하며 침투된 물을 신속하게 포장체 밖으로 배수하여야 한다. 본 과제는 고무아스팔트나 매스틱 아스팔트 등으로 이루어진 불투수층에 반복적 자가치유가 가능하도록 화학적 자가치유제(Cationic Ionomer)로 개량한 자가수선형 고무아스팔트 조성물과 이를 이용한 방수 및 포장공법 개발이 목적이며, 국내에서는 캡슐형 자가치유제나 유도가열장치, 미생물 등을 이용한 물리적 자가치유 기술에 대한 연구가 진행되어 왔으나, 화학적 자가치유에 대한 연구는 많이 부족한 실정이다. 본 기술은 극성을 갖고 아스팔트와의 상용성이 좋은 자가치유제를 먼저 무극성 수지계 개질제와 가열혼합함으로써 조성물의 상분리현상을 방지하고, 극성을 띄는 골재와의 결합력도 증가시켜 골재탈리현상을 방지할 수 있다.
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| 최종목표 |
자가치유 아스팔트 기술을 적용하여 자가치유제와 아스팔트를 혼합하여 제조한 방수재를 아스팔트포장의 방수층으로 설치하여 방수재가 파손되더라도 자가치유성능으로 인해 복구되어 침투수의 유입을 방지함으로써 아스팔트포장의 내구성을 향상시킬 수 있고 자가치유 아스팔트 바인더와 골재를 혼합한 아스팔트 혼합물로 이루어진 방수성 불투수 포장재를 도로표층하부 레벨링층에 설치하여 포장층 하부로의 침투수 유입을 방지하고 반사균열 발생을 저감시켜 포장체의 내구 수명을 증대시키는 기술을 개발하는데 있다. - 약 1~2cm 두께로 아스팔트 표층 하부에 설치하는 매스틱 아스팔트는 방수기능뿐만 아니라 포장체 기능을 갖기 때문에, 재포장공사시에 방수층없이 표층만 재설치함으로써 폐기물 발생과 유지보수비용을 줄일 수 있는 효과도 있다.
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| 연구내용 및 범위 |
(1) 1-1단계(‘21.4~’21.12) ① 개발 목표 자가수선형 고무아스팔트 도막방수재 및 매스틱 바인더를 개발하고자 함 ② 개발 내용 및 범위？ 자가치유 고분자 조사- 양이온(Cationic) 이오노머 제조사 및 가격 조사 실시- 양이온(Cationic) 이오노머와 EVA의 상용성 검토 실시 - 스트레이트 아스팔트 60 ~ 80 중량%, 프로세스오일 10 ~ 30 중량%, 이오노머(Ionomer) 1 ~ 10 중량%, 스티렌계 열가소성 고분자 1 ~ 20 중량%, 올레핀계 열가소성 고분자 1 ~ 10 중량%, 보강제 1 ~ 20 중량%, 점착부여제 1 ~ 10 중량%로 자가수선형 고무아스팔트 바인더 및 방수재를 제조한다. - 앞서 제조된 방수재와 매스틱 바인더로 자가치유 성능 검증을 위해 아령모양의 인장시편을 만들고 칼로 절단한 뒤, 1, 3, 6, 12 및 24시간 동안 20℃에서 가만 맞대어 붙여 두었다가 인장시험을 실시하여 회복된 인장강도를 측정한다.？ 목표성능 설정 및 성능검증- 교면용 도막방수재 품질시험(KS F 4932) 실시- 고무아스팔트 매스틱 바인더 품질시험(고속도로 건설재료 품질시험) 실시(2) 1-2단계(’22.1~‘22.12) ① 개발 목표 자가수선형 고무아스팔트 매스틱 혼합물의 장기 공용성 평가시험 및 현장 적용성 검증하고자 함 ② 개발 내용 및 범위 - 제조된 자가수선형 고무아스팔트 바인더 5 ~ 20 중량%와 골재 80 ~ 95 중량%를 혼합하여 자가수선형 고무아스팔트 매스틱 혼합물을 제조하고, 여기서 골재는 10mm 이하인 것을 사용한다. - 자가수선형 매스틱 혼합물 배합설계시 자가수선형 고무아스팔트 바인더의 유동성과 관입량 시험을 통하여 설계 고무아스팔트 바인더 함량을 구하고 휠트래킹 시험, 저온 휨 시험을 통하여 최적 고무아스팔트 바인더 함량을 결정한다. - 자가수선형 고무아스팔트 매스틱 혼합물의 현장 적용성 검증을 위해, 공장에서 미리 배합 포장된 자가수선형 고무아스팔트 매스틱 혼합물을 현장에서 이동식 아스팔트 매스틱 쿠커에 투입하고 약 190~220℃ 온도에서 용융교반한 후 액상의 혼합물을 구조물 바닥판이나 콘크리트 포장면에 포설한다.？ 매스틱 혼합물 성능 검증- 매스틱 혼합물 최적 배합비 설정 및 품질시험？ 시공 장비 제작- 이동식 고무아스팔트 매스틱 쿠커장비 제작 ？ 현장 성능시험- 재포장공사 시험시공(국도/고속국도)을 실시하여 자가수선형 매스틱 혼합물의 성능을 검증
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