부산광역시 (BUSAN METROPOLITAN CITY)

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1 부산광역시 (BUSAN METROPOLITAN CITY)
친환경 중온아스팔트 포장공법 부산광역시 (BUSAN METROPOLITAN CITY)

2 순서 중온 아스콘이란? 외국의 중온 아스콘 중온 아스콘의 특징 중온 아스콘의 품질기준 연합회의 중온 아스콘
중온아스콘의 기대 효과

3 아스팔트 콘크리트 가열 아스팔트 콘크리트 상온 아스팔트 콘크리트 일반 아스팔트 사용
재료생산 및 시공성을 위해 160℃ 내외로 가열 경우에 따라 낮은 점도의 아스팔트를 사용하여 140℃로 할 수 있으나, 중 교통량 도로에는 적용 불가능 골재와의 혼합을 위해 120℃ 이상 필요 상온 아스팔트 콘크리트 유화 아스팔트 사용 20℃ 정도의 상온에서 혼합이 가능 포장 후 유화 아스팔트와 골재의 수분을 증발시키고 양생 하는 시간이 필요

4 중온 아스콘이란? 생산 및 포설시 온도를 30℃ 정도 낮추어, 연료절감 및 CO2 배출량 감소에 따른 지구온난화 방지, 작업환경 개선 (℃) (자료 : Warm-Mix Asphalt : European Practice)

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7 유해가스 발생 비교 저탄소 아스콘 생산 가열 아스콘 생산 (유증기, 냄새 발생) 저탄소 아스팔트 포장 가열 아스팔트 포장
가열 아스콘 생산 (유증기, 냄새 발생) 저탄소 아스팔트 포장 가열 아스팔트 포장 (유증기, 냄새 발생) 구분 (1톤 생산시) 연료(L/ton) 먼지 및 유해가스 이산화탄소 (%) 질소산화물 NOx(ppm) 황산화물 SOx(ppm) 일산화탄소 (ppm) 가열 아스콘 포장 9.3 3.2 983 75 60 중온 아스콘 기술 6.3 1.9 262 21 35 절감비 32.2% 40.7% 73.4% 72% 41.7% (자료 : 국토부 보도자료, )

8 CO2 배출량의 감소 기술 혼합물 제조온도 저감 다짐의 효과를 이용한 포설기계 편성의 간략화
다짐의 효과를 이용한 포설기계 편성의 간략화 재생가열아스콘의 재생골재 배합량의 증량화 절삭 덧씌우기에 있어서 교통개방온도의 억제

9 아스팔트의 점도 저감 방법 화학적 첨가제 폼드 아스팔트 유기 첨가제
화학적 부가물이나 계면활성제를 이용하여 코팅과 압축을 향상 시킴 유기 첨가제 유기적 부가물이나 왁스를 이용 점도를 낮춤 폼드 아스팔트 아스팔트에 고압의 물을 분사하여 기계적으로 발포시킴으로서 점도를 낮춤

10 화학적 첨가제(Chemical) 아스팔트에 바로 주입 아스팔트 등급에 거의 영향이 없음 첨가제 종류에 따라 배합설계 변경 필요
플랜트에 투입 설비 변경 필요 최대 허용온도 주의 (사진 : 부산시)

11 유기 첨가제(Organic) 아스팔트에 혼합 또는 믹서에 직접 투입 배합설계 필요 플랜트에 투입 시설, 운반 설비 필요
최대 허용온도 주의

12 폼드 아스팔트(Foaming) 바인더 투입 지점이 아스팔트 투입 지점 근처 기존 배합설계에 영향 없음
플랜트에 포밍 장치 설치 필요 (사진 : 부산시)

13 중온 아스팔트 혼합물

14 외국의 중온 아스콘 현황 스웨덴 독일 한국 스위스 프랑스 미국 일본 싱가폴 남아프리카 공화국
Redicote 독일 Asphaltan B WMA Foam Aspha-min 한국 DWA64 LEADCAP 스위스 Licomont BS-100 프랑스 LEA-Co. CECABASE RT 미국 Sasobit CECABASE RT Aspha-min Advera Evotherm G3 Redicote Low Energy Asphalt Double-Barrel Green Ultrafoam GX Aquablack Warm Mix Asphalt Terex®WMA System 일본 Blowing Agent 싱가폴 Redicote 남아프리카 공화국 SASOBIT (자료 : NAPA, 지도 : 네이버)

15 일본의 중온 아스콘(WMA) Nippo 주식회사 – 에코파인 특수 첨가제 이용 → 미세거품 발생 다짐성, 혼합성 향상
15 일본의 중온 아스콘(WMA) Nippo 주식회사 – 에코파인 특수 첨가제 이용 → 미세거품 발생 다짐성, 혼합성 향상 HMA → 30℃ 저감 (자료 : 장수명친환경도로포장연구단)

16 일본의 중온 아스콘(WMA) 마에다도로 주식회사 – 웜페이브 CO2 배출량 감소 → 12~14% 저감 첨가제명 용 도
16 일본의 중온 아스콘(WMA) 마에다도로 주식회사 – 웜페이브 제조 및 시공온도 → 30~50℃ 저감 CO2 배출량 감소 → 12~14% 저감 첨가제명 용  도 WP-100 ･ 일반도에서 중교통까지 적용 ･ 혼합 및 시공온도를 약 30℃저감 가능 WP-70 ･ 소규모시공에 적용 ･ 특히 작업성을 중시하는 경우에 적용 ･ 혼합 및 시공온도를 약 50℃저감 가능 WP-DM ･ 배수성포장에 적용 (자료 : 장수명친환경도로포장연구단)

17 유럽의 저온연화 개질제 Sasobit Asphaltan B 국내에 에이젼트가 있음
17 유럽의 저온연화 개질제 Sasobit 국내에 에이젼트가 있음 파라핀 왁스가 주성분이며, 아스팔트 중량비의 2%~3% 사용 혼합: 135℃ 이상, 다짐: 110℃ 이상 사용할 경우 회복탄성계수와 휠트랙킹 시험값은 낮아지지 않음. 간접인장강도는 사용하지 않을 경우에 비하여 낮아짐. 문제점 : 아스팔트의 고온 등급은 높아지나, 저온 등급은 낮아짐 (외국논문 중 원아스팔트 PG 58-28을 사용하여 PG 결과 얻음) 독일, Romonta GmbH 저분자 에스테르가 주성분임. 연화점이 약 99℃ Asphaltan B

18 유럽의 WAM-Foam Shell과 Kolo-Veidekke의 공동 투자로 개발 2단계 아스팔트 혼합 방법
18 유럽의 WAM-Foam Shell과 Kolo-Veidekke의 공동 투자로 개발 2단계 아스팔트 혼합 방법 1단계 : 골재와 연성아스팔트를 100~120℃로 혼합함 2단계 : 일반 아스팔트를 투입 후에 폼드 작용으로 마무리 함 포설 작업이 가열 아스팔트 혼합물보다 약 40~50℃ 낮은 온도에서 이루어짐

19 중온 아스콘의 특징 보다, 골재 및 아스팔트의 가열 에너지가 저감되고, 생산 및 시공중에
중온 아스팔트 콘크리트 포장은 기존 가열 아스팔트 콘크리트 포장 방법 보다, 골재 및 아스팔트의 가열 에너지가 저감되고, 생산 및 시공중에 발생하는 유해가스 배출량이 감소되는 등 가열 아스팔트 포장과 비교 하여 다음과 같은 효과가 있다. 아스팔트 혼합물의 생산과 포장의 시공온도를 약 30 ℃ 또는 그 이하로 낮춤 생산 및 시공과정 중 대기로 방출되는 CO2 가스 등의 배출가스 감소 아스팔트 혼합물 생산 중 석유계 연료 약 30% 저감 시공 후 양생시간 감소에 따른 빠른 교통 개방 시공 현장에서 유해 증기나 냄새가 거의 발생하지 않으므로, 작업자나 인근 주민의 불쾌감 줄임 공용온도에서 가열 아스팔트 포장과 유사하거나 높은 강도 특성 확보

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21 중온화 아스팔트의 품질기준 공용성 등급(KS F 2389) 용해시간(분) W64 W70 W76
21 중온화 아스팔트의 품질기준 W64 W70 W76 공용성 등급 (PG 아스팔트와 혼합 후) PG64-22 PG70-22 PG76-22 배합설계시 표준 혼합온도에서의 용해시간(분) 5이하 20이하 배합설계시 혼합 최고온도(℃) 130 135 140 다짐 최고온도(℃) 115 120 125 공용성 등급(KS F 2389) 건식 혼합 방식 : 배합설계시 혼합온도로 가열한 아스팔트에 중온첨가제를 생산자가 제시한 표준첨가비율로 용해시간 동안 혼합한 후 공용성 등급 만족 습식 혼합 방식 : 공용성 등급에 만족하여야 하고, 재료의 저장안정성 시험 용해시간(분) 믹서에 직접투입하는 건식 혼합 방법에만 적용 투명한 실리콘 오일을 배합설계시 혼합온도로 가열하여 중온화 첨가제 투입후 일반 교반장치를 이용하여 2,000r/m의 교반속도로 혼합한 후, 0.08mm 체로 체가름한 후, 95%이상 통과 단, 폴리머 계열의 개질제를 혼입한 W76 등급은 아로마틱계 프로세스 오일 사용

22 혼합물 종류 및 특징` 22 포장층 아스팔트 혼합물 종류 용 도 특 징 표층용 밀입도 아스팔트 콘크리트(13, 20)
밀입도 아스팔트 콘크리트(13, 20) [WC-1, WC-3] 표층에 일반적으로 사용 표층용 아스팔트 포장에 주로 사용됨. 특히 최대입경 20㎜의 아스팔트 혼합물은 내유동성이 좋음 밀입도 아스팔트 콘크리트(13F, 20F) [WC-2, WC-4] 중교통량 이하 내마모용 표층에 사용 내마모성이 우수함. 세립분이 많아서 내유동성이 비교적 낮음 내유동 아스팔트 콘크리트(13R, 20R) [WC-6, WC-5] 대형차 교통량이 많은 경우의 표층에 사용 내구성과 내유동성이 우수하며, 소성변형 발생가능성이 높은 지역에 사용 중간층용 중간층용 아스팔트 콘크리트(20) [MC-1] 중간층에 사용 중간층용 아스팔트 포장에 주로 사용 내유동 아스팔트 콘크리트(20R) [WC-5] 표층 및 중간층에 사용 MC-1과 비슷한 입도이며,중간층에 사용할 수 있음 기층용 기층용 아스팔트 콘크리트(40, 30) [BB-1, BB-2] 기층에 사용 소성변형 저항성이 높지만, 생산 및 시공시 재료분리가 높을 수 있음 기층용 아스팔트 콘크리트(25) [BB-3] 기층에 일반적으로 사용 기층용 아스팔트 포장에 주로 사용 내유동 기층용 아스팔트 콘크리트(25R) [BB-4] 중교통량의 소성변형 저항성이 높음.

23 23 배합설계 다른 공학 재료의 설계와 마찬가지로, 아스팔트 포장의 배합설계도 완공된 포장에서 소요의 성질을 얻을 수 있도록 재료를 선정하고, 사용 비율을 정하는 일 골재와 아스팔트의 경제적인 혼합방법과 입도를 결정하여 소요 성질들 모두간의 균형을 이루게 할 수 있도록 아스팔트 함량을 결정 배합설계 순서 실내에서 혼합물의 종류를 정해서 입도 및 최적 아스팔트 함량을 결정하는 콜드빈 배합설계 플랜트의 콜드빈 유출량 시험을 통한 재료의 유출량 산정 콜드빈 유출량 시험값을 이용한 배합비율 산정하고 실제 혼합물을 생산하는 현장 가열 아스팔트 혼합물과의 주요 차이점 혼합온도 , 다짐온도, 품질기준 품질기준을 만족하는 범위에서 제조사가 제시한 혼합온도 및 다짐온도 적용

24 중온 아스콘 품질기준 24 특성치 표층용 기층용 WC-1 ~ 4 WC-5, 6 ① 변형강도적용시 변형강도(MPa)
4.25 이상 (3.2 이상) 3.2 이상 (2.7)이상 공극률 (%) 3∼6 3∼5 4~6 포화도 (%) 65∼80 70∼85 65~75 골재간극률 (%) 표 참조 간접인장강도(N/㎟) 0.8 이상 0.6 이상 터프니스(N·㎜) 8,000 이상 6,000 이상 인장강도비(TSR) 0.75 이상 - 동적안정도(회/㎜) W64 등급 750 이상 1,000 이상 W70 등급 1,500 이상 2,000 이상 W76 등급 3,000 이상 다짐횟수 선회다짐 : 100 (75), 마샬다짐 : 양면 75 (50) ② 마샬 안정도 적용시 마샬 안정도(N) 7500 이상 (5000 이상) 6000 이상 5000 이상 (3500 이상) 흐름값(1/100cm) 20∼40 15∼40 10~40 선회다짐횟수 선회다짐 : 100 (75), 마샬다짐 : 양면 각 75 (50)

25 생산 관리 생산 전 준비 사항 생산 공정 중온화 첨가제는 아스팔트에 미리 투입하여 혼합되는 습식
혼합 방법과 믹서나 아스팔트 계량조에서 혼합물 생산 시 투입되는 건식 혼합 방법을 적용할 수 있다. 골재 입도의 적합성과 변동 여부, 골재의 함수율이 3% 이내 인지 확인한다. 생산 공정 계량조의 골재와 계량된 채움재 또는 회수더스트를 믹서에서 혼합한 후 중온화 첨가제가 포함된 아스팔트 또는 건식 형태의 중온화 첨가제와 아스팔트 소요량을 믹서에 추가하여 혼합 믹서에 투입된 골재와 아스팔트의 온도는 규정된 온도에서 ±10℃의 범위를 넘어서는 안됨 골재온도는 아스팔트의 주입온도 보다 10℃ 이상 높아서는 안된다.

26 현장 다짐온도 관리 26 구분 다짐 온도(℃) 일반 하절기(6월～8월) 동절기(11월~3월) 생산온도(예) 130 140
W64,W70 W76 생산온도(예) 130 140 135 145 1차다짐 105~125 115~130 100~125 110~135 110~130 120~140 2차다짐 90~110 100~120 80~115 90~125 95~115 3차다짐 60~100 1차 다짐 시 롤러의 초기 다짐 시작 온도는 대략 110~120℃ 정도의 범위이나 중온첨가제 W76을 사용한 중온 아스팔트 콘크리트 포장 재료의 경우에는 다짐온도 상향 조정 가능.

27 중온아스콘 포장 실적 국도 34호선 안동 풍산(괴정~매곡) 국도 6호선 대흥교A2~용문교A1 (4,800톤) (4,500톤)
환경관리공단 나주지원내 도로포장(1,500톤) 경남 동아아스콘 유입도로 울산고등학교 교내도로

28 중온아스콘 생산 플랜트

29 중온아스콘 생산

30 중온아스콘 포설

31 중온아스콘 포설

32 중온아스콘 포설

33 중온아스콘 배합설계

34 중온 아스콘 배합설계시 유의점 낮은온도에서 충분한 다짐성능을 발휘 하기 때문에 반드시 배합설계 확인
배합설계시 HMA의 아스팔트 함량에서 2% 치환 믹싱은 130℃ 이하, 단기노화는 110℃의 온도(건조기)에서 1시간후 다짐 다짐온도는 시방서 기준에 반드시 따를 것

35 가열아스콘과 시험결과 비교 국도34호선(D사 생산) 시험 결과 국도34호선(B사 생산) 시험 결과 안정도 흐름값 공극률 포화도
간극률 TSR(A) WMA 9204 28.7 3.93 75.8 16.2 0.795 HMA (배합설계시) 8456 28.0 4.71 71.4 16.4 0.631 국도34호선(B사 생산) 시험 결과 안정도 흐름값 공극률 포화도 간극률 TSR(A) WMA 10685 34.0 3.63 76.9 15.6 0.924 HMA (배합설계시) 10198 35.0 4.36 73.1 16.2 0.541

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37 기대효과 제조온도를 30℃ 낮춤으로서 경제적 효과는 연간 약 700억원 절감
벙커-C유 약 7,800만 리터 절감(약 30~35% 절감) CO2 배출량 연 약 300,000톤 저감(약 35%감소) ≫ 탄소 배출권 60억원, 소나무 6,000만 그루의 식목효과 차량 지·정체 시간 약 25% 감소 경제적 효과는 연간 약 700억원 절감 운전자 및 주민들의 불편 감소 및 대기환경 피해 감소 (자료 : 국토부 보도자료, )

38 감사합니다.