도로포장 구조물에서의 스트리핑 현상과 스트리핑 방지제의 이용방안

Stripping of Asphalt Pavements and Antistripping Addities

물 또는 습기에 의하여 도로포장 구조물의 아스팔트와 자갈(aggregate)사이의 결합력이 손실되어 아스팔트가 자갈로부터 분리되는 현상 즉 스트리핑(stripping)에 의하여 많은 도로포장이 파괴되고 있다. 이러한 스트리핑 현상을 방지하기 위하여 여러가지 방법이 개발 사용되고 있는데 흔히 스트리핑 방지제(antistripping additive)를 아스팔트에 섞어서 사용하고 있다. 본 연구의 목적은 스트리핑 현상의 원인을 규명하고 이것을 바탕으로 효율적인 스트리핑 방지제의 조건과 사용방법을 제시하는 것이다. 도로포장용 자갈의 물리화학적 성질을 관찰하여 스트리핑과의 관계를 검토한 결과 스트리핑 현상은 아스팔트와 자갈 사이의 전기적 반발력에 의해 일어날 수 있으며, 자갈 표면의 전기화학적 성질이 스트리핑에 중요한 역할을 함을 알 수 있었다. 또한 현재 사용되고 있는 스트리핑 방지제는 IR 분석결과 대부분이 아민(amine) 계통의 양이온 계면활성제 이었다. 이러한 스트리핑 방지제는 0.5에서 1.0%정도 아스팔트에 섞어서 사용하면 스트리핑을 현저히 줄일 수 있으나, 장시간 (약 24 시간 이상) 뜨거운 상태에서 방치하면 그 성능이 감소되는 것을 알 ? 있었다.

Physico-chemical properties of asphalt, aggregate, and asphalt-aggregate mixture that might influence stripping were summarized in Table 1, based on the fundamental theories concerning stripping. It was found that although physical properties of aggregate affected stripping, there was no strong correlation between the physical properties of aggregate, such as pore volume and surface area, and the stripping propensity of the aggregate. Chemical and electrochemical properties of aggregate surface in the presence of water were most important factors for stripping. All mineral aggregates tested in this study imparted distinctive pH values to the contacting water and possessed distinctive electrochemical properties as measured by zeta potential. It was found that aggregates which had relatively higher surface potential in water and/or which imparted relatively higher pH to the contacting water were more susceptible to stripping. The functionalities contained in antistripping additives tested were primary and secondary amines and those of organic nitrogen compounds. The functionalities were determined by examining their infrared spectra. Based on the interfacial energy concept, the contact angle of an asphalt drop on an aggregate surface immersed in water related to the stripping propensity. The contact angle and stripping propensity were markedly reduced by the presence of an antistripping additive. In general, all the additives tested improved stripping resistance to some extent, depending on their concentration in the asphalts. The optimum dosage of an additive varied with different asphalts, as well as different aggregates. All antistripping additives tested in this study lost their effectiveness and failed to function to some extent when maintained for hours in a hot asphalt.