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개질 및 특수 아스팔트 혼합물의 역학적 특성 연구 (8)

작성일 : 2022.11.07 01:55

2. 소석회 슬러리 : 이 방법은 골재에 첨가하여야 할 물이 추가적으로 필요하며, 그 결과 연료비가 증가하고, 아스팔트 혼합물의 생산효율이 떨어진다. 
3. 습윤 골재에 건조 소석회 : 이 방법에서는 보통 2~3%의 수분을 함유하는 습윤 골재에 건조 소석회를 첨가하며, 균질한 혼합물을 얻기 위하여 퍼그밀이나 전도(轉倒)믹서에서 혼합한다.
4. 가열(생석회) 슬러리 : 생석회(CaO) 슬러리의 사용은 최소한 두 가지 이점이 있다. ① 가격은 소석회와 같으나, 소화(消和)되면 소석회 수율(收率)은 25% 증가하며, ② 소화될 때 발생되는 열은 첨가된 수분의 증발에 도움이 되도록 온도를 높혀준다. 이것은 피부화상의 원인이 되므로 주의하여 취급하여야 한다. 

시험실과 현장에서의 비교연구에 기초한 앞에서의 네 가지 처리방법의 비교효과는 일반적으로 결론적인 것이 아니므로 습윤방식에 의한 연료비와 기계비의 증가와 아스팔트 혼합물의 생산효율 저하는 현재로서는 정당화되지 않을 수 있다. 


2.3.9 폐기물 

제조업, 서비스 산업, 하수처리 플랜트, 가정과 광산으로부터 많은 폐기물이 발생한다. 최근에 일부 폐기물의 사용을 요구하거나, 그러한 사용가능성을 조사하기 위한 법제화가 여러 주에서 시행되고 있다. 가열 아스팔트 혼합물의 제조업은 최근 아스팔트 포장에 광범위한 종류의 폐기물을 섞도록 압력을 받아 왔다.
이것은 다음과 같은 적법한 관심을 일으켰다. ① 공학적 성질(예, 아스팔트 혼합물의 강도와 내구성)에 대한 효과와 같은 기술적 관심이 혼합물의 생산과 미래의 재활용 가능성에 영향을 준다. ② 배출가스, 독성, 냄새, 여과 및 취급과 처리방법과 같은 환경적 관심. ③ 초기비용, 라이프사이클 비용, 폐품수집 가격 및 금전상 장려금의 결여와 같은 경제적인 관심. 
폐기물은 다음과 같이 광범위하게 분류할 수 있다. ① 섬유 폐기물, 목재 리그닌, 재 및 플라이애쉬와 같은 산업폐기물. ② 소각 찌꺼기, 고무조각, 폐유리 및 지붕재와 같은 도시·가정폐기물. ③ 탄광찌꺼기와 같은 광산폐기물. 시험적으로 아스팔트 혼합물에 사용되어 온 몇 가지 폐기물에 대하여 아래에 기술한다. 
지붕재(roofing shingle) 미국에서는 77개 공장에서 연간 약 9천만개의 지붕재가 생산된다. 이 지붕재의 약 1/3이 신축용으로 쓰이고, 나머지 2/3는 다시 지붕을 씌우는 가옥에 쓰인다. 다시 씌우는 경우, 거의 같은 양의 구 지붕재가 제거되어 폐기된다. 더구나, 각 제조공장은 생산용량의 5~10%에 이르는 조각 재료와 2등품을 산출해낸다. 추정으로 연간 1천만톤의 폐지붕재가 미국에서 발생된다. 이는 연간 버려지는 타이어의 양(약 3백만톤)보다 분명히 많다. 구 지붕재와 조각 재료의 처분은 어려운 처리문제를 야기한다. 지붕 폐기물에는 아스팔트가 36%, 단단한 돌가루(No.10 이하)가 22%, 채움재가 8%, 그리고 잡 재료가 약간 들어있는 것으로 분석된다.
플로리다의 디즈니월드 주차장의 아스팔트 포장에 지붕재가 성공적으로 사용되었다. 혼합물에 투입하기 전에 아스팔트 혼합물에 용해와 균일한 분산을 위하여 지붕재는 12mm나 그 이하로 조각낼 필요가 있다. 가격분석에 의하면, 단 지 5%의 유기질 지붕재를 혼합하여 아스팔트 혼합물의 가격을 톤당 $3.40까지 줄일 수 있다.

폐타이어 고무 폴리머 종류에서 재활용 고무로 이미 기술하였다.

폐유리 분쇄한 폐유리를 아스팔트 혼합물에 넣었을 때 그 혼합물을 때로는 “글라스팔트(glasphalt)”라고 부른다. 
글라스팔트에 대한 몇 가지 시험실 및 현장평가가 1970년대 초에 미국과 캐나다에서 실시되었다. 10년간 별다른 관심이 없었으나 현재 글라스팔트의 사용가능성이 다시 일고 있다. 코네티컷, 버지니아 및 플로리다의 3개 주는 타당성 연구를 수행하였다. 
코네티컷 보고서에서는 1969년 이래 글라스팔트의 시험실과 현장 평가 모두 좋은 결론을 내놓고 있다. 여러 가지 연구에서 다음과 같은 일반적인 관찰이 이루어졌다. 

1. 1969~1988년에 미국과 캐나다에서 45개소이상에서 글라스팔트가 성공적으로 혼합되고 포설되었다. 그러나 대부분의 글라스팔트가 많은 교통량의 빠른 속도의 포장이 아니고, 시내도로, 드라이브도로 및 주차장에 포설되었다. 
2. 글라스팔트에 일어날 수 있는 문제점으로 다음과 같은 것이 있다. 아스팔트와 유리간의 부착성의 손실, 특히 굵은 입자에서 일어날 수 있는 마찰저항성의 적절한 수준의 유지, 유리의 파쇄와 그에 따르는 스파이크 타이어 사용시 라벨링(ravelling) 발생, 적절하고 일정한 유리공급량의 부족, 혼합물의 생산 가격의 상승(코네티컷주에서는 보통의 아스팔트 혼합물에 비하여 톤당 $6이 고가로 됨).
3. 잠재적인 마찰저항과 표층 라벨링문제를 줄이기 위하여 글라스팔트는 기층에만 사용하여야 한다.
4. 글라스팔트에서 유리의 최대치수는 9.5mm 이하이어야 하고, 박리를 방지하기 위하여 소석회를 함께 사용해야 한다. 아스팔트 혼합물에는 분쇄한 재생 유리 15% 이하를 사용하도록 허용되어야 한다. 
5. 유리의 사용은 마샬공시체의 VMA와 공극률이 감소되는 경향이 있어 최적 아스팔트량 역시 감소할 것이다.
6. 깬모래(screenings)의 15%를 굵거나 잔 유리입자로 대체하였을 때 마샬안정도값은 15~20% 감소하고, 건조 간접인장강도는 20%까지 감소하였다. 
7. 굵은 유리와 잔 유리를 아스팔트 혼합물에 넣었을 때 마샬공시체의 수침 인장강도는 각각 15%와 50% 감소한다. 잔류 인장강도비는 액체 박리 방지제를 사용한 것은 수분에 의한 손실을 줄이는데 효과가 없는 것으로 나타났다. 


2.3.10 그 밖의 재료 

분류되지 않은 그 밖의 재료가 몇 가지 있으나, 아스팔트 혼합물에 첨가제와 개질재로 사용되고 있다. 여기에서는 실리콘(silicone)과 융빙(融氷)염화칼슘 입상체(calcium chloride granule)에 대하여 기술한다. 

실리콘 실리콘은 규소수지, 산소 및 유기질 분자로 이루어진 반 무기물의 폴리머이다. 실리콘은 액체, 겔 및 고무상의 고체로 될 수 있다. Dow Corning사(제품명 DC 200)와 General Electric사(제품명 SF 96)에서 얻을 수 있는 2-메칠기 실리콘 액체가 아스팔트 혼합물 제조에 가장 일반적으로 사용된다. 두 가지 실리콘 액체가 넓은 범위의 점도로 사용될 수 있으나, 25℃에서 1,000센티스토크 점도의 것이 가장 널리 쓰인다. 실리콘 액체는 다음과 같은 이점을 살리기 위하여 아스팔트 시멘트 바인더에 매우 적은 양, 보통 2~3ppm을 첨가한다. 

1. 거품문제가 발생하지 않고 아스팔트 혼합물의 원활한 제조와 포설. 
2. 아스팔트 혼합물을 저장빈에 저장할 때 아스팔트 시멘트의 산화가 지연된다. 

시험실 연구나 현장 경험에 의하면 실리콘의 사용량이 5ppm을 초과하지 않는 한 실리콘은 아스팔트 바인더의 물리적인 성질에 명확한 효과도 없으며, 유해한 영향도 미치지 않는다. 실리콘으로 아스팔트 시멘트를 처리하는 비용은 거의 무시할 정도이다.