오피니언

Home > 오피니언 > 박태순

고분자 개질아스팔트의 특성과 기술현황 (Ⅷ)

작성일 : 2023.12.04 03:09

고분자 개질 아스팔트의 주요특징 중에 하나는 변형에 대한 저항성이 매우 우수하다는 것이다. 특히, 고온에서의 변형에 대한 저항성은 일반아스팔트에 비하여 매우 크다. 고분자 개질 아스팔트 혼합물간의 접착강도가 크기 때문에 마샬안정도 및 간정인장강도가 크게 개선된다. 

고분자 개질 아스팔트를 정의하는데 세가지 방법이 사용된다. 첫 번째 방법은 특정 고분자의 량을 지정하는 것이고, 두 번째 방법은 아스팔트 바인더가 어떻게 제조되던지 특정한 성능을 만족하도록 지정하는 것이다. PG등급은 두 번째 방법의 좋은 예이다. 세 번째 방법은 첫 번째 방법과 두 번째 방법을 혼합한 방법인데, 사용되는 고분자 재료의 종류나 량을 정하지 않지만, 특정한 시험변수(test parameter)를 요구하기 때문에 시험기준에 만족하기 위해서는 특정한 고분자 재료의 사용이 필요하게 된다. 

현재 KS규정에는 KS F 2389에 PG등급에 관해 규정되어 있으며 고분자 개질 아스팔트에 대한 규정은 아직 규정되어 있지 않은 실정이다. 미국 ASTM(american society for testing & materials) 규정에는 세 번째 방법을 적용한 규정을 제시하고 있다. <표 2-6>은 각종 고분자 개질 아스팔트에 대한 ASTM 규정이다. 

<표 2-6> 다양한 PMA 유형 

고분자 개질 아스팔트 혼합물의 시공은 두 가지 사항을 제외하고 일반 아스팔트 혼합물 시공방법과 동일하다. 고분자 개질 아스팔트 바인더는 고분자가 함유되지 않은 혼합물에 비하여 강성이 크고 많이 끈적거리기 때문에 혼합 및 다짐온도를 일반아스팔트의 경우보다 약 10℃ 높여야 한다. 
미국의 경우 고분자 개질 아스팔트 공급자가 혼합과 다짐온도를 제공하고 있다. 이론적으로 혼합온도는 동점도(kinematic viscosity) 170±20 센티스토크(centistokes)이며, 다짐온도는 동점도 280±20 센티스토크의 범위이다. 현장에서는 본 공사 전에 시험시공을 실시하여 최적다짐온도, 다짐횟수 및 장비를 결정해야 한다. 고분자 개질 아스팔트 혼합물의 혼합 및 포설은 160 ~ 170℃의 범위에서 실시된다. 고분자 개질 아스팔트의 과열은 주의하여야 하며 지나친 과열은 아스팔트 바인더에 산화를 발생시키기 때문에 도로포장에 균열을 발생시킬 우려가 있다. 기온이 낮은 경우(약 10℃) 고분자를 함유한 배수성 아스팔트 포장은 매우 어려운 작업인데, 배수성 아스팔트 표면이 떨어져 나가는 원인을 제공하게 된다. 배수성 아스팔트의 개립도 즉 공극으로 인하여 혼합물의 온도하강이 급속하게 이루어진다. 따라서 포장시 시공온도와 대기온도를 철저히 준수해야 한다. 

고분자 개질 아스팔트의 끈적거림은 특별하게 제조된 부착방지제를 사용함으로써 해결할 수 있다. 혼합물은 트럭의 밑바닥, 페이버의 호퍼, 타이어 롤러의 면에 달라붙게 된다. 솔벤트, 디젤과 같은 연료는 부착방지제로 적당치 못하다. 이러한 연료들은 아스팔트 바인더가 골재로부터 제거되거나 손상을 주게 되기 때문이다. 석유 솔벤트는 환경에 영향을 주기 때문에 주의하여야 한다. 국내에서는 생산되지 않고 있으나 일본, 미국 및 유럽 국가에서 판매되고 있는 부착방지제는 고분자 혼합물에 잘 적용된다. 이들 부착방지제는 수용성이며 생물학적분해가 된다. 수용성 부착방지제는 실리콘과 같은 첨가물을 세탁용 비눗물과 혼합한 것과 유사하며 콩기름과 같은 자연성분으로 만든 부착방지제도 판매되고 있다.


2.6 적용

아스팔트 혼합물에 첨가제를 가하면 혼합물의 원가를 상승시키게 되며 고분자 개질 아스팔트의 경우도 예외는 아니다. 고분자 개질 아스팔트를 설계에 적용하고자 할 때는 다음과 같은 두 가지 사항을 사전에 고려하여야 한다.

고분자 개질 아스팔트를 사용함으로써 아스팔트 포장의 수명연장 가능성
일반아스팔트에 비하여 추가적인 성능 확보가능성
경제적 특성과 장기공용성
재활용의 가능성(고무 성분이 너무 많은 경우 재활용이 매우 어렵게 된다)


2.7 각종 고분자재료 사진 

지금까지 아스팔트포장에 사용하는 여러 고분자재료의 사진은 아래와 같다. 각 재료에 대한 설명은 사진 하부의 제목을 보면 쉽게 알 수 있어서 별도의 설명은 하지 않았다.