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문제 정의
- 하지만 일년 내내 실험실의 온도를 25℃로 유지하는 선진국에서는 이러한 현상을 볼 수 없다. 따라서 본 연구는 이러한 양생온 도의 차이가 아스팔트 혼합물의 기본 특성인 안 정도 등에 어떠한 영향을 미치는지 구명하기 위하여 착안되었다.
- 본 연구의 목적은 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하는 대표적인 방법인 마샬안정도와 간접인 장강도 실험시 양생온도와 양생시간 및 시험온도 에서의 전처리 시간이. 결과에 미치는 영향을 실험을 통해 구명하는 것이다.
- 본 연구는 양생온도와 시간에 따른- 아스팔트 혼합물의 기본특성인 마샬안정도와 간접인장강 도 변화를 비교 분석한 연구이다. 일반적으로 많이 사용되는 3가지 형태의 밀입도 혼합물(G5O, G3L6, G3S5)로 양생온도와 시간을 변화시켜 가 며 각종 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론 을 얻었다.
제안 방법
- 이들을 각기 KS F에 규정된 방법에 따라 품질시험한 결과는 표 1과 같다. 또한 굵은골재 최대치수를 19mm로 하여 잔골재, 채움재와 혼합하여 건설교통부 19mm 밀입도 규격에 적합한 입도로 조정하여 사용하였으며, 골재 들의 입도분포 곡선은 그림 1에 나타내었다.
- 본 연구에서는 두 폴리머 재료(LDPE, SBS) 를 아스팔트량의 중량비로 각각 LDPE는 6%, SBS는 5% 비율로 혼합하여 개질 아스팔트를 제조하였다. 이와 같이 함량에 차이가 나는 것은 SBS가 같은 함량에서 점도가 더 높아져 작업성 이 떨어지므로 135℃에서의 동점도가 대등하게 얻어지는 함량으로 조절한 것이다(김광우 등 1997).
- 여 공시체 상하를 각각 50회씩 다짐하였다. 최적아스팔트함량 (0AC)은 공극률 4%, 포화도(VFA) 70~85%, 흐름 20~40, 안정도 500kgf 이상을 기준으로 하여 결정하였다. 배합설계를 통하여 결정된 각각의 최적아스팔트 함량은 본 시험용 공시체 제작의 아스팔트 함량으로 이용되었다.
- 본 시험에서는 공시체 양생온도에 따른 마샬 안정도 변화를 보기 위하여 제조 후 4시간 만에 몰드에서 탈형한 공시체를 5, 15, 25, 35 ℃ 에서 각각 16시간 보관후 60℃의 수조에 지정시간만 큼 수침시킨 후 안정도를 측정하였다. 60℃의 수조에 수침시키는 시간은 5가지(30분, 45분, 60분, 90분, 120분)로 구분하여 수침시간 변화에 따른 안정도 변화를 확인하였다.
- 본 시험에서는 공시체 양생온도에 따른 마샬 안정도 변화를 보기 위하여 제조 후 4시간 만에 몰드에서 탈형한 공시체를 5, 15, 25, 35 ℃ 에서 각각 16시간 보관후 60℃의 수조에 지정시간만 큼 수침시킨 후 안정도를 측정하였다. 60℃의 수조에 수침시키는 시간은 5가지(30분, 45분, 60분, 90분, 120분)로 구분하여 수침시간 변화에 따른 안정도 변화를 확인하였다.
- 공시체의 목표공극률은 4%로 하여 혼합물별로 100개(4 curing temperature * 5 immersing time x 5 replicates)씩 공시체를 제작하여 양생 온도와 수침시간별로 5개씩 안정도 값을 구하였다. 얻어진 5개 값 중 목표 공극률에서 많이 벗어나는 것 2개를 제외한 나머지 3개값의 평균치를 안정도 값으로 취하였다.
- 간접인장강도(indirect tensile strength : ITS) 시험도 안정도 시험과 마찬가지로 공시체 양생 온도에 따른 간접인장강도 변화를 살펴보기 위하여 제조 후 4시간 만에 몰드에서 탈형한 공시 체를 5, 15, 25, 35 ℃ 에서 각각 24시간 양생시키고 나서, 1시간동안 25 ℃ 에서 보관한 후 강도를 측정하였다.
- 이로 인하여 각 실험실마다 측정한 간접인장강도는 상대비교가 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 25℃에서 보관하는 시간을 다양하게(1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간) 변화시켜 이에 따른 간접인장강도 변화를 확인하고, 이를 이용하여 간접인장강도 시험시 25 ℃ 에서 보관해야 하는 최소시간을 제안하였다.
- 마샬안정도 측정시 수침시간에 따른 공시체 내부온도 변화를 관찰하기 위하여 thermocouple 을 공시체 내부에 연결한 후, 공시체를 각각 5, 15, 25, 35℃에서 양생시킨 후 60℃ 수조에 수침 시켜 1분 간격으로 온도를 측정하였다(그림 2).
- 마찬가지로 대기중에서의 공시체 내부온도 변화를 관찰하기 위하여/같은 장치를 공시체 내부에 연결한 후 공시체를 5, 15, 35℃에서 양생시킨 후 25 ℃ 항온항습기에 넣고 온도를 측정하였다.
- 일반 아스팔트 혼합물(G50)과 LDPE 6% 개질 아스팔트 혼합물(G3L6), SBS 5% 개질 아스팔트 혼합물 (G3S5)의 최적아스팔트 함량을 5.1%, 5.2%, 5.4%로 각각 결정하였다. 최적아스 팔트 함량은 혼합물별로 큰 차이를 보이지 않았 으며 이중 SBS 5% 개질 아스팔트 혼합물이 5.
- 양생온도에 따른 간접인장강도 특성 변화를 보기 위하여 공시체 탈형 후 4가지(5, 15, 25, 3 5℃) 온도에서 24시간동안 양생시킨 후 항온항 습기에서 25℃로 1시간 보관 후 간접인장강도를 구하였다. 표 5는 그 결과를 보여주는데 혼합물 간에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 또한 공시체의 간접인장강도를 측정하기 전에 25℃로 유지되는 항온기에 넣어두어야 하는 최소 시간을 제안하기 위하여 보관시간을 5가지(1 시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간)로 하여 실험하였다. 표 5에서 보여주듯이 혼합물간에는 큰 차이가 없어 이 실험은 G50 혼합물 한가지로만 수행하였으며 그 결과는 그림 6과 같다.
- 마찬가지로 대기중에서의 공시체 내부온도 변화를 관찰하기 위하여 온도 측정장치를 공시체 내부에 꽂고, 공시체를 5, 15, 35 ℃ 에서 양생시킨 후 25℃ 항온항습기에 넣고 온도를 측정하였다. 그 결과는 그림 8에서 보여준다.
- 본 연구는 양생온도와 시간에 따른- 아스팔트 혼합물의 기본특성인 마샬안정도와 간접인장강 도 변화를 비교 분석한 연구이다. 일반적으로 많이 사용되는 3가지 형태의 밀입도 혼합물(G5O, G3L6, G3S5)로 양생온도와 시간을 변화시켜 가 며 각종 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론 을 얻었다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 국내 S사의 AC 80-100과 AC 60-80을 결합재로 사용하였다. 아스팔트 개질재로는 국내에서 생산되는 LDPE와 SBS를 사용하였다.
- 본 연구에서는 국내 S사의 AC 80-100과 AC 60-80을 결합재로 사용하였다. 아스팔트 개질재로는 국내에서 생산되는 LDPE와 SBS를 사용하였다. 이중 LDPE는 세립자로서 50번체를 거의 다 통과하고(통과량 99.
- 본 연구에서는 전국적으로 분포가 많고 성능이 좋은 편마암을 실험에 이용하였다. 골재는 19mm 굵은골재.
- 본 연구에서는 전국적으로 분포가 많고 성능이 좋은 편마암을 실험에 이용하였다. 골재는 19mm 굵은골재. 잔골재, 채움재 (mineral filler)를 사용하였다.
- 골재는 19mm 굵은골재. 잔골재, 채움재 (mineral filler)를 사용하였다. 이들을 각기 KS F에 규정된 방법에 따라 품질시험한 결과는 표 1과 같다.
이론/모형
- 공시체는 KS F 2337과 ASTM D 1559의 마 샬식 아스팔트 혼합물 제조 방법에 따라 제조하였다. 먼저 준비된 골재를 오븐에 넣어 175℃로 최소 5시간 이상 충분히 가열하였다.
성능/효과
- 4%로 각각 결정하였다. 최적아스 팔트 함량은 혼합물별로 큰 차이를 보이지 않았 으며 이중 SBS 5% 개질 아스팔트 혼합물이 5.4%로 가장 높았다.
- 결정된 최적아스팔트 함량으로 제조한 혼합물의 표준방법에 의한 마샬특성치는 표 3과 같다. 안정도는 SBS 개질 혼합물, LDPE 개질 혼합물, 일반 혼합물 순으로 나타났으며 모두 LOOOkgf를 넘는 값을 보여주었다.
- 이는 수침 후 약 45분이 지나면서 모든 혼합물의 온도가 양생온도에 관계없이 모두 일 정 온도에 도달해 양생온도차에 따른 변수를 줄 일 수 있음을 보여주는 것이다. 따라서 이 결과에 의한다면 25℃ 이외의 온도에서 양생한 것은 마샬 안정도가 상당히 낮게 나타날 것이며, 어떤 온도에서 양생을 하든 그 편차를 줄이려면 40~ 45분 수침하는 것이 가장 좋을 것으로 판단되었다.
- 이것은 여름철과 겨 울철 온도차이가 많이 나고, 실험실 기온을 항상 일정하게 유지하지 못하는 국내 대부분의 실험 실 여건을 고려해볼 때 같은 혼합물을 제작했다 고 할지라도 계절별로 안정도 값이 다르게 나올 수 있다는 것을 보여준다. 그리고 마샬안정도 값을 일정하게 얻으려면 비록 35분 정도에 공시 체가 60笆에 달하더라도 그림 3~5에서 보듯이 약 40~45분 정도 수침 시키는 것이 필요할 것으로 판단된다.
- 1. 마샬안정도는 60 ℃ 수조에서 30분 수침한 경우 3가지 혼합물 모두 양생온도 25 ℃ 일 때가 가장 높은 값을 보였고, 양생온도 5℃일 때가 가장 낮은 값을 보였다. 이는 5 ℃ 에서 아스팔트 혼 합물을 양생하는 것이 온도가 낮아 안정도 값 저하를 가져올 수 있다는 것을 보여준다.
- 2. 45분 수침 후 안정도를 측정했을 때가 양생 온도 변화에 따른 안정도 값 차이가 가장 적게 나타났다. 따라서, 양생온도 변화에 따른 안정도 값 변화를 줄이기 위해서는 30분 보다 40~45분 수침시킨 후 안정도 값을 구하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.
- 45분 수침 후 안정도를 측정했을 때가 양생 온도 변화에 따른 안정도 값 차이가 가장 적게 나타났다. 따라서, 양생온도 변화에 따른 안정도 값 변화를 줄이기 위해서는 30분 보다 40~45분 수침시킨 후 안정도 값을 구하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.
- 90분, 120분 수침 후 측정한 안정도 값에서는 양생온도 변화에 따른 뚜렷한 안정도 변화를 찾기가 어려웠다. 수침시간 60분 이상이 지나면 혼합물의 안정도 값이 양생온도 보다는 다른 요인에 지배를 받는다는 것을 알 수 있었다.
- 4. 25℃에서 1시간 보관 후 간접인장강도 시험 을 하는 것은 전처리 시간이 충분치 못하다는 것을 알 수 있었으며, 최소 4시간 이상 25℃에서 보관 후 간접인장강도 시험을 하는 것이 양생온도 영향을 가장 적게 받는다는 것을 알 수 있었다.
- 5 ℃ 와 35 ℃ 에서 양생한 공시체는 2시간이 지나도 내부온도가 25 ℃ 가 되지 않음을 알 수 있었고, 60℃에 30분 수침해도 안정도에 차이가 났다. 또한 간접 인장강도 값은 아주 작은 온도차 에서도 많은 차이가 난다는 점을 감안하면, 실험 실의 온도를 4계절 내내 25℃로 유지하는 노력 이 시급한 과제임을 알 수 있다.
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