Properties of Temperature Reduction of Cooling Asphalt Pavements Using High-Reflectivity Paints

Air pollution and artificial heat of urban areas have caused the urban heat island in which asphalt pavements absorb solar heat during the daytime and release the heat at night. Hence, in order to improve the environment of urban areas, it is necessary to examine cooling pavements that can reduce heat on road pavements in urban areas. The application of temperature insulation paints on road pavements require to reduce black brightness for visibility, to increase the reflection rate of infrared light and minimize the reflection rate of visible light. In the study, one part of Acrylic-emulsion was used as a main binder, and the changes in black brightness and the changes of addition ratio (0%, 15%, 30%) of hollow ceramics, as well as kinds of paints (carbon black pigment, mixed mineral pigment) were selected as the main experimental factors. The performance of temperature reduction of cooling pavements was analyzed through the reflection rate of spectrum, the reflection rate of solar heat, and the lamp test. Abrasion resistance, UV accelerated weather resistance, and sliding resistance were tested in real situations. In addition, the performance of heat reduction of testing pavements covered with high-reflection paints was analyzed by using an infrared camera. As the test results, when using mixed mineral paints and hollow ceramic of 30%, the reflection rate of spectrum was 43% in the area of near-infrared ray and 17% in the area of visible light at black brightness of $L^*$=42.89 and the reflection rate of solar heat was 27.5%. Total color difference was ${\Delta}E$=0.27 in the test of UV Accelerated Weather Resistance, indicating almost no changes in color. BPN was more than 53 when scattering #2 and #4 silica sand of more than $0.12kg/m^2$. In Taber's abrasion resistance test, abrasion loss was up to 86.4mg at 500 rotations. The performance of heat reduction was evaluated using an infrared camera at the test section applying high-reflection paints to asphalt pavements, in which the results showed that the temperature was reduced by $12.7^{\circ}C$ on CI-30-40 cooling pavements ($L^*$=38.76) and by $14.2^{\circ}C$ on CI-30-60 cooling pavements ($L^*$=57.12).

고반사 도료를 사용한 차열성 아스팔트 도로포장의 온도저감특성

도심지의 대기오염 및 인공열 등으로 인해 도시열섬현상이 발생되고 있으며, 특히 아스팔트 포장의 경우 낮에는 일사열을 흡수하고 밤에 방출하기 때문에 도심부의 환경을 개선하기 위해서는 도심 도로포장의 온도를 저하시키는 차열성 포장에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 도로포장에 차열성 도료를 적용하기 위해서는 시인성을 높이기 위해 흑색명도를 저하시켜야 하며, 적외선 반사율은 증가시키고, 가시광선 반사율은 최소화 하는 특성이 요구된다. 본 연구에서는 1액형 아크릴 에멀젼을 주 바인더로 사용하고 안료의 종류(카본블랙, 합성무기안료) 및 중공세라믹 혼입률(0%, 15%, 30%)변화, 흑색명도의 변화를 주요 실험인자로 선정하였다. 차열성 도로포장의 온도저감 성능은 분광반사율과 일사반사율, 램프 조사 방법을 통해 분석하였다. 그리고 마모저항성, 자외선 촉진내후성, 미끄럼 저항성에대한 현장적용성을 평가하였다. 그리고 고반사 도료 시험포장에 대해서 열화상 촬영을 통해 온도저감 효과를 분석하였다. 실험결과 합성무기안료와 중공세라믹 30%를 혼입한 경우에 흑색 명도 $L^*$= 42.89에서 분광반사율이 근적외선 영역에서 43%, 가시광선 영역에서 17%를 보였으며, 일사반사율은 27.5%로 나타났다. 그리고 자외선 촉진내후성 시험에 의한 총색차 ${\Delta}E$가 0.27로 색변화가 거의 발생되지 않았으며, 규사 2호, 4호를 상도, 하도에 $0.12kg/m^2$이상 산포할 경우 BPN은 53이상을 보였다. 또한 테이버 마모시험에 의한 마모감량은 500회전시 최대 86.4mg이하로 나타났다. 아스팔트 포장에 고반사 도료를 시공한 시험구간의 열저감 성능을 열화상 촬영에 의해 평가한 결과 CI-30-40 차열성포장($L^*$=38.76)은 $12.7^{\circ}C$, CI-30-60 차열성포장($L^*$=57.12)은 $14.2^{\circ}C$의 온도저감효과를 보였다.