계면활성제는 아스팔트 포장 건설에 광범위하게 사용되며, 주로 다음과 같은 분야에 적용됩니다.
1. 따뜻한 음식에 첨가하는 재료
(1) 작용 기전
웜믹스 첨가제는 분자 구조에 친유성 및 친수성 그룹을 포함하는 계면활성제(예: APTL형 웜믹스 첨가제)의 일종입니다. 아스팔트 혼합물 혼합 시, 웜믹스 첨가제는 아스팔트와 동시에 혼합 용기에 분사됩니다. 기계적 교반 하에서 친유성 그룹은 아스팔트와 결합하고, 잔류 수분 분자는 친수성 그룹과 결합하여 아스팔트로 코팅된 골재 사이에 구조적 수막을 형성합니다. 이 수막은 윤활제 역할을 하여 혼합 중 혼합물의 작업성을 향상시킵니다. 포장 및 다짐 과정에서도 구조적 수막은 지속적으로 윤활 작용을 제공하여 포장 속도를 높이고 혼합물의 다짐을 용이하게 합니다. 다짐이 완료되면 수분 분자는 점차 증발하고, 계면활성제는 아스팔트와 골재 사이의 계면으로 이동하여 골재와 아스팔트 바인더 사이의 결합력을 강화합니다.
(2) 장점
웜믹스 첨가제는 혼합, 포장 및 다짐 온도를 30~60°C 낮춰 0°C 이상의 환경에서도 시공이 가능하도록 합니다. 또한 이산화탄소 배출량을 약 50%, 유독가스(예: 아스팔트 매연) 배출량을 80% 이상 줄여줍니다. 뿐만 아니라 아스팔트 노화를 방지하고, 다짐 품질과 시공 성능을 보장하며, 아스팔트 포장의 수명을 연장합니다. 나아가 웜믹스 첨가제를 사용하면 혼합 플랜트의 생산량을 20~25% 증가시키고 포장/다짐 속도를 10~20% 향상시켜 시공 효율을 높이고 시공 시간을 단축할 수 있습니다.
2. 아스팔트 유화제로 사용
(1) 분류 및 특징
아스팔트 유화제는 이온 특성에 따라 양이온성, 음이온성, 비이온성 및 양쪽성으로 분류되는 계면활성제입니다. 양이온성 아스팔트 유화제는 양전하를 통해 음전하를 띤 골재에 흡착되어 강력한 접착력을 제공하므로 습하고 비가 많이 오는 지역에 특히 적합합니다. 음이온성 유화제는 가격이 저렴하지만 내수성이 떨어져 점차 대체되고 있습니다. 비이온성 및 양쪽성 유화제는 특수한 환경 조건의 요구 사항을 충족합니다. 이들은 탈유화 속도에 따라 저속 경화형(슬러리 실링 및 냉간 재활용에 사용), 중속 경화형(작업 시간과 경화 속도의 균형을 맞추는 데 사용), 속속 경화형(빠른 경화 및 교통 개방을 가능하게 하는 표면 처리에 사용)으로 분류됩니다.
(2) 적용 시나리오
아스팔트 유화제는 아스팔트 가열이 필요 없는 냉간 혼합 및 냉간 포장 공정을 가능하게 하여 에너지 소비를 30% 이상 절감합니다. 이는 외딴 산간 지역이나 도심 도로의 신속한 보수 공사에 있어 매우 중요한 이점입니다. 또한, 노후된 포장 도로를 보수하고 수명을 5~8년 연장하는 예방적 유지 보수(예: 슬러리 실링)에도 사용됩니다. 나아가, 현장 냉간 재활용을 지원하여 기존 아스팔트 포장재를 100% 재활용하고 비용을 20% 절감할 수 있습니다.
3. 컷백 아스팔트 및 그 혼합물의 작업성 향상
(1) 효과
중질유 점도저하제(AMS)와 Span80을 배합하여 제조한 계면활성제를 컷백 아스팔트에 첨가하면 아스팔트-골재 계면의 표면장력이 크게 감소하고 컷백 아스팔트의 점도가 낮아집니다. 이는 혼합물의 최적 혼합 성능을 보장하는 동시에 디젤 연료 사용량을 줄여줍니다. 복합 계면활성제를 첨가하면 골재 표면에서의 아스팔트 도포성이 향상되고, 포장 시 저항이 감소하며, 컷백 아스팔트 혼합물의 최종 다짐도가 증가하여 혼합 균일성과 포장/다짐 성능이 개선됩니다.
(2) 메커니즘
복합 계면활성제는 아스팔트와 골재 사이의 액체-고체 계면 장력을 변화시켜 희석제 투입량을 줄이더라도 아스팔트 혼합물의 우수한 시공 성능을 유지할 수 있도록 합니다. 계면활성제를 1.0~1.5% 투입하면 컷백 아스팔트 혼합물의 포장 및 다짐 특성이 디젤 희석제를 4~6% 첨가한 것과 동일한 수준으로 개선되어 동일한 혼합 균일성과 다짐 작업성을 얻을 수 있습니다.
4. 아스팔트 포장의 저온 재활용
(1) 재활용 메커니즘
저온 재활용 아스팔트 유화제는 화학적 작용을 통해 아스팔트를 미세 입자로 분산시키고 물에서 안정화시키는 계면활성제로서, 상온에서 아스팔트 포장 시공을 가능하게 하는 핵심 기능을 합니다. 유화제 분자는 아스팔트-골재 계면에 방향성 흡착층을 형성하여 수분 침식을 방지하는데, 특히 산성 골재에 효과적입니다. 또한, 유화된 아스팔트의 경질 오일 성분은 노화된 아스팔트에 침투하여 유연성을 부분적으로 회복시키고 재활용 재료의 재활용률을 높입니다.
(2) 장점
냉간 재활용 기술은 상온에서 혼합 및 시공을 가능하게 하여 열간 재활용에 비해 에너지 소비를 50~70% 절감하고 온실가스 배출량을 줄입니다. 이는 자원 재활용 및 지속 가능한 개발의 요구에 부합합니다.
게시 시간: 2025년 12월 9일