선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그림에 나타난 두 물성의 선형적 비례 관계를 살펴보기 위하여, 각 그림에 상한 및 하한의 추세 선을 나타내었으며, 또한 일정한 점도(또는 연화 점)에서 수직선을 그려 G7sin<5를 예측하는데 감수해야 할 이러한 오차의 한계를 정량적으로 살펴보고자 하였다. 그림 3에 나타난 수직선에서 의 G7sin<5.
- 즉 국내의 환경 및 교통조건 에 부합되어 실제적으로 국내에 필요한 약 5개정도의 공용성 등급에 대하여, 수퍼페이브 아스팔트 공용성 등급 개념이 도입된 아스팔트 등급 체계 를 구성하되, 기준 물성을 보다 단순화시켜, 시험 설비에 투자되는 설비비를 최소화하고 비교적 쉽게 측정할 수 있는 품질등급체제를 구성하는 방 안이다. 본 논문은 이러한 방안이 기술적으로 가능한 가에 대한 기초적 연구로서, 수퍼페이브 공 용성 등급의 기준물성, 즉 G*sind 및 G7sin<5 와 침입도 및 연화점 등의 경험적 물성과의 비교 를 통하여 이러한 체제의 구성 가능성을 타진해 보고자 한다.
- 아스팔트의 경험적 물성들과 수퍼페이브 공용 성 등급을 구성하는 요소 물성들과의 상관성을 살펴보기 위하여, 본 연구에서는 다음과 같은 분 석방법이 채택되었다.
제안 방법
- 그림 1에서와 같이 30℃의 경우에 하중속도를 10배의 낮추는 것은 거의 10°c 실험온도 상승효 과와 비슷한 결과를 나타낸다. (30℃에서의 G* (10 rad/sec) 값을 기준으로 하여 온도를 10도 낮 추는 대신 하중속도를 10배 늦추면 20"C에서의 G*(l rad/sec)와 서로 유사함) 이러한 관계를 이용하여 약 30℃, 1 rad/sec의 시험결과를 이용하여 40℃ 정도의 온도영역에서 하중속도 10 rad/sec 인 값을 유추하고자 하였다.
- 두 번째 방안은 기존의 아스팔트 플랜트 산업 의 틀은 그대로 유지하되, 수퍼페이브 공용성 등 급의 실행을 위하여, 아스팔트 납품업자가 아스팔 트의 품질에 대한 책임을 지고 공용성 등급의 아 스팔트를 공급하는 체계를 구성하는 방안이다. 미국의 많은 주정부가 이와 유사한 제도를 채택 하고 있으나, 아스팔트 공급업자, 플랜트 및 시공 업자 사이에서 시공불량 및 하자보수 등의 책임 여부가 불분명하여 많은 문제가 되고 있어, 국내에 적용하기에는 아직 시기상조인 방안으로 보여 진다.
- 그림 2는 표 3에 나타난 분석항목에 해당되는 G*와 G*sinS 및 G*/sin(5의 상관관계를 나타낸 것으로, 물론 다소의 오차는 있지만, 각각에 대하여 어느 정도 직선적인 관계를 유지하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 그림 1을 통하여 관찰된 측정온도 및 하중시간의 변화에 따른 G*의 변화율에 관한 관계를 G'sinS 및 G*/sin<5의 측정온도 및 하중시간과의 관계를 분 석하는 데에도 사용하였다.
- 본 분석에 이용된 시험의 최대 온도가 30℃ 이 기 때문에 분석기준이 된 DSR하중시간은 통상 의 10 rad/sec로 할 경우, 소성변형의 임계온도 이하 온도에서의 물성이 비교가 될 우려가 있어, time-temperature superpostion의 원리를 이용하여 그보다 10배 낮은 하중속도인 1 rad/sec를 분석기준으로 선정하여, 이때의 점탄성 물성이 같은 조 건에서의 경험적 물성과 비교되었다. 그림 1은 본 실험에서 나타난 전형적인 아스팔트의 DSR시험 결과를 나타낸 것으로, 아스팔트마다 다소의 정도 차는 발생하지만, 하중주기 및 측정온도의 변화에 따라 변화하는 G*의 추세는 대체로 다음과 같이 정리할 수 있다.
- 본 연구에서는, 연구방법에서 밝힌 바와 같이, 수퍼페이브 공용성 등급에서 사용하는 저온에서의 아스팔트 기준물성(S, m 등-)과 경험적 물성의 직접적인 비교 대신, DSR을 이용하여 측정된 아 스팔트의 물성변동 범위를 살펴보았다. 연구대상 인 스트레이트 아스팔트, SBR 및 SBS 개질 아스 팔트 각각 9종을 대상으로, 수퍼페이브 공용성 등 급상의 온도균열 기준물성과 가장 유사한 장기노 화단계에서 -20℃에서의 G*값에 대한 평균 및 68% 신뢰범위내에서의 물성변동 범위를 구하여 그림 8에 나타내었으며, 이러한 국내 아스팔트의 온도변화에 따른 물성변동의 폭을 파악하기 위하여 -10℃에서의 시험결과를 같은 그림에 나타내었다.
- iii. 이들 두 물성의 상관성을 비교한다.
- 본 연구는 국내의 5개 정유공장에서 생산되고 있는 2가지 등급(침입도 85-100 및 침입도 60-70) 의 스트레이트 아스팔트 9종과 이들 아스팔트에 두 종류(SBS 및 SBR)의 개질재가 첨가된 18종 의 개질 아스팔트를 대상으로 하였다. 이들 아스 팔트에 대하여, 노화 이전, 단기 노화 (RTFO)와 장기 노화 (PAV) 후의 침입도(25℃), 연화점, 점 도(60℃ 및 135℃)를 측정하였으며 동시에 DSR (Dynamic Shear Rheometer)을 이용하여 같은 노 화 단계별로 -20℃ ~30℃의 온도 대역에서 하중 시간의 변화 (10-1~102 rad/sec)에 따른 복소전단 탄성계수(Complex Shear Modulus, G*)와 위상각 (Phase Angle, δ)을 측정하였다.
- 이렇게 측정된 아스팔트의 점탄성적 물성과 경험 적 물성을 대상으로 하여, 수퍼페이브 공용성 등급 분류기준에 사용되는 물성( G*sinR G7sin<5 등) 을 기준으로 하여, 침입도 등 경험적인 물성과의 상관성이 비교되었으며, 이를 통하여 침입도(한국 도로공사, 1996) 등의 경험적 물성을 기준으로 한 아스팔트 공용성 등급의 구성 가능성에 대하여 살펴보았다.
대상 데이터
- 본 연구는 국내의 5개 정유공장에서 생산되고 있는 2가지 등급(침입도 85-100 및 침입도 60-70) 의 스트레이트 아스팔트 9종과 이들 아스팔트에 두 종류(SBS 및 SBR)의 개질재가 첨가된 18종 의 개질 아스팔트를 대상으로 하였다. 이들 아스 팔트에 대하여, 노화 이전, 단기 노화 (RTFO)와 장기 노화 (PAV) 후의 침입도(25℃), 연화점, 점 도(60℃ 및 135℃)를 측정하였으며 동시에 DSR (Dynamic Shear Rheometer)을 이용하여 같은 노 화 단계별로 -20℃ ~30℃의 온도 대역에서 하중 시간의 변화 (10-1~102 rad/sec)에 따른 복소전단 탄성계수(Complex Shear Modulus, G*)와 위상각 (Phase Angle, δ)을 측정하였다.
- 본 연구에서는 국내의 5개 정유공장에서 생산 되고 있는 2가지 등급의 스트레이트 아스팔트 9 종(침입도 85-100 아스팔트 5종 및 침입도 60-70 아스팔트 4종)을 대상으로 하였다. 추가적으로 이들 스트레이트 아스팔트에 국내에서 많이 사용 하고 있는 고무 계열의 아스팔트 개질재 2종을 혼합한 18종의 개질 아스팔트를 포함하여 총'27 종의 아스팔트를 시험하였는:데, 이들 개질재들의 첨가량 및 혼합 방법에 대한 세부사항은 참고문 헌 1, 2에 나타나 있다.
- ii. 선정된 분석기준물성과 가장 비슷한 조건 (온도, 노화상태 등)을 갖는 경험적 물성을 선정한다.
- 본 연구에서는, 연구방법에서 밝힌 바와 같이, 수퍼페이브 공용성 등급에서 사용하는 저온에서의 아스팔트 기준물성(S, m 등-)과 경험적 물성의 직접적인 비교 대신, DSR을 이용하여 측정된 아 스팔트의 물성변동 범위를 살펴보았다. 연구대상 인 스트레이트 아스팔트, SBR 및 SBS 개질 아스 팔트 각각 9종을 대상으로, 수퍼페이브 공용성 등 급상의 온도균열 기준물성과 가장 유사한 장기노 화단계에서 -20℃에서의 G*값에 대한 평균 및 68% 신뢰범위내에서의 물성변동 범위를 구하여 그림 8에 나타내었으며, 이러한 국내 아스팔트의 온도변화에 따른 물성변동의 폭을 파악하기 위하여 -10℃에서의 시험결과를 같은 그림에 나타내었다.
- . 장기 노화단계에서의 아스팔트를 각각 Original, RTFO, PAV라는 기호 를 사용하였다.
- i. 포장의 주요파손유형별로 가장 결정적인 조건(온도, 노화상태 등에서의 분석기준물 성을 선정한다.
데이터처리
- 또한 저온에서는 아스팔트의 경험적 물성이 측 정되지 않았기 때문에, 점탄성물성과의 상관성 분 석은 실시되지 않았으며, Torsion Bar( Goodrich, 1991)을 이용하여 측정한 G*값에 대한 분산정도 가 비교되었다.
성능/효과
- 또한 개질 아스팔 트의 경우에 있어서도 이렇게 관찰된 각종 물성 과 점탄성 물성과의 비례관계는 추가적인 연구를 통하여 본 연구에서 사용된 직선적 관계에 의한 G*sin3 예측이외의 다른 방법에 의해 G'sinS 예측의 정밀도를 높인다면, 이러한 오차의 범위는 많이 감소될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 개 질 아스팔트의 경우에 있어서도, 침입도 등의 측 정하기 쉬운 상온영역에서의 아스팔트 물성을 사용하여 수퍼페이브 공용성 등급에 사용되는 G* sin6의 상대적 인 위치를 가늠하는 것이 가능 할 것으로 판단된다.
- 그러나 추가적인 연구를 통하여 본 연구에서 사용된 직선적 관계에 의한 G7sin3 예측이외의 다른 방법에 의해 G*/sinS 예측의 정밀도를 높인다면, 이러한 오차의 범위는 많이 감소될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 개질 아 스팔트의 경우에 있어서도, 연화점 등의 측정하기 쉬운 고온영역에서의 아스팔트 물성을 사용하여 수퍼페이브 공용성 등급에 사용되는 G*/sinS의 상대적인 위치를 가늠하는 것이 가능할 것으로 판단된다.
- 앞서 그림 1에서 언급된 바와 같이, 전형적인 아스팔트의 DSR시험 결과를 기준으로 볼 때, 측 정온도를 20℃ 에서 10℃ 로 10C만큼 감소시키면 G*sin3는 약 4배에서 10배 가량 증가한다. 따라서 이렇게 관찰된 G*sinS기준 2배 이하의 오차 범위(스트레이트 아스팔트의 경우)는 수퍼페이브 공용성 등급상 아스팔트 등급과 등급사이의 간격 인 6℃에 의해 유도되는 G*sinS상의 물성변동 범위보다 훨씬 작을 것으로 판단되며, G*sin<5기 준 2.5배정도의 오차범위(개질 아스팔트의 경우) 는 수퍼페이브 공용성 등급상 아스팔트 등급과 등급사이의 간격인 6℃에 의해 유도되는 G*sind 상의 물성변동 범위와 유사하거나 작을 것으로 판단된다.
- 이렇게 관찰된 스트레이트 아스팔트의 고온영 역에서의 각종 물성과 점탄성 물성과의 비례관계는 개질 아스팔트의 경우에 있어서도 유지가 되 지만, 그 관계성은 다소 감소하는 것으로 나타났다. 그림 5는 국내 생산 스트레이트 아스팔트에 SBS 및 SBR을 첨가한 개질 아스팔트의 경우에서 연화점과 G*/sin&와의 관계를 스트레이트 아 스팔트의 경우와 같이 그림으로 나타낸 것이다.
- 이렇게 관찰된 스트레이트 아스팔트의 상온영 역에서의 침입도과 점탄성 물성과의 비례관계는 개질 아스팔트의 경우에 있어서도 유지가 되지만, 그 관계성은 다소 감소하는 것으로 나타났다. 그림 7은 SBS 및 SBR 개질 아스팔트의 침입도 와 G* sind와의 관계를 스트레이트 아스팔트의 경우와 같이 그림으로 나타낸 것이다.
- 이러한 감소추세는 소성변형의 주요 관심 온도영역인 50© 이상에서 는 더욱 심화될 것이기 때문에, 이렇게 관찰된 G*/sin 3기준 약 3배 가량의 오차범위는 수퍼페 이브 공용성 등급상 아스팔트 등급과 등급사이의 간격인 6© 에 의해 유도되는 G*/sin 3상의 물성 번동 범위보다 작을 것으로 판단된다. 즉, 60℃ 점도나 연화점을 이용하여 수퍼페이브 공용성 등 급 분류를 하기 위하여 G7sind를 유추하는데 실제의 G*/sin<5값과 오차가 발생하지만, 그 오 차의 범위는 수퍼페이브 공용성 등급과 등급사이의 간격에 의해 발생되는 고온에서의 물성변동의 폭보다 훨씬 작을 것으로 판단된다.
후속연구
- 5배 정도이어서 스트레이트 아스팔트의 약 3배에 비하여 오차범위가 많이 증가하였음을 알 수 있다. 그러나 추가적인 연구를 통하여 본 연구에서 사용된 직선적 관계에 의한 G7sin3 예측이외의 다른 방법에 의해 G*/sinS 예측의 정밀도를 높인다면, 이러한 오차의 범위는 많이 감소될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 개질 아 스팔트의 경우에 있어서도, 연화점 등의 측정하기 쉬운 고온영역에서의 아스팔트 물성을 사용하여 수퍼페이브 공용성 등급에 사용되는 G*/sinS의 상대적인 위치를 가늠하는 것이 가능할 것으로 판단된다.
- 따라서 추가적인 연구를 통하여 제한된 범위내에서 침입도나 연화점 등의 아스팔트 경험적 물 성을 이용하여 아스팔트의 점탄성적 물성기준을 예측할 수 있을 것으로 판단된다
- 즉 스트레이트 아스팔트의 경우에는 이러한 경 험적 물성을 이용하여 수퍼페이브 공용성 등급에 사용되는 G* Sind의 상대적 인 위치를 가늠하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 또한 개질 아스팔 트의 경우에 있어서도 이렇게 관찰된 각종 물성 과 점탄성 물성과의 비례관계는 추가적인 연구를 통하여 본 연구에서 사용된 직선적 관계에 의한 G*sin3 예측이외의 다른 방법에 의해 G'sinS 예측의 정밀도를 높인다면, 이러한 오차의 범위는 많이 감소될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 개 질 아스팔트의 경우에 있어서도, 침입도 등의 측 정하기 쉬운 상온영역에서의 아스팔트 물성을 사용하여 수퍼페이브 공용성 등급에 사용되는 G* sin6의 상대적 인 위치를 가늠하는 것이 가능 할 것으로 판단된다.
- 세 번째 대안으로서 기존의 아스팔트 포장 산 업의 틀은 그대로 유지하면서, 수퍼페이브의 아스 팔트 공용성 등급 개념이 도입된 우리 나름대로 의 실행 가능한 아스팔트 품질 기준을 만드는 방 안이 있을 수 있다. 즉 국내의 환경 및 교통조건 에 부합되어 실제적으로 국내에 필요한 약 5개정도의 공용성 등급에 대하여, 수퍼페이브 아스팔트 공용성 등급 개념이 도입된 아스팔트 등급 체계 를 구성하되, 기준 물성을 보다 단순화시켜, 시험 설비에 투자되는 설비비를 최소화하고 비교적 쉽게 측정할 수 있는 품질등급체제를 구성하는 방 안이다.
- 그림 에서 알 수 있듯이, 유사한 측정온도에서 측정된 G 7 sin 5, 60℃ 점도, 및 연화점과 같은 물성들은 다소간의 차이는 나타내지만 대체로 비례하는 것으로 나타났다. 즉, 60℃ 점도나 연화점을 이용하여 소성변형과 가장 직접적으로 관련이 있다고 여겨지는 물성변수 G*/sinS를 어느 정도의 오차 범위 내로 추정하는 것이 가능할 것으로 보여진 다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.