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[국내논문] 마샬 배합설계 방법의 개선과 기존 방법과의 비교 평가
Improvement of Marshall Mix Design and Comparative Evaluation with Current Marshall Mix Design Method 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.6 no.4 = no.22, 2004년, pp.13 - 24  

황성도 (한국건설기술연구원) ,  윤안상 (한국건설기술연구원) ,  김부일 (한국건설기술연구원)

초록
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국내의 각종 시방서 및 지침에 수록되어 있는 기존 마샬 배합설계 방법은 일본 도로공단의 규격을 도입하여 사용한 것이다. 이러한 배합설계 방법은 최근의 도로 포장의 공용성에 많은 문제점을 야기시키는 원인 중의 하나로 인식되어지고 있다 따라서 현재 외국의 배합설계 과정에서 가장 많이 이용되고 있는 용적 개념의 도입을 통해 개선된 마샬 배합설계 방법을 제시하고자 한다. 본 연구를 통해 개선된 배합설계 방법은 공극률 4%에 해당하는 아스팔트 함량을 예비 최적 아스팔트 함량으로 결정한 후 포화도, VMA(골재 간극률), 안정도, 흐름값의 마샬 물성치를 만족하면 이를 최적 아스팔트 함량으로 정하는 방법이다. 이러한 배합설계 방법은 기존 방법에서는 고려하지 않는 VMA 값을 도입하였으며, 현장에서 오차가 많이 발생되는 마샬 안정도 시험을 설계 요소가 아닌 검토 요소로 정함으로써 배합설계의 오류를 줄이는 방법이다. 실내 실험을 통한 기존 방법과 개선 방법의 비교 결과. 공극률을 제외한 최적 아스팔트 함량, 밀도, 안정도, 그리고 흐름값의 마샬 물성치에서는 비슷한 결과값을 나타내었다. 이는 개선 방법을 적용할 때 다른 마샬 물성치들은 큰 변동이 없이 일정한 공극률을 가지는 혼합물 생산이 가능하다는 것을 나타낸다. 따라서 개선된 마샬 배합설계 방법은 현장에서 일정한 공극률(4%)을 가지는 혼합물의 생산을 가능하게 하고, 이는 아스팔트 혼합물의 품질 향상에 큰 도움을 줄 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Marshall mix design method used in Korea, which was described in the design & construction regulation, had been introduced from Japan Highway Cooperation standard guide. Most engineers have thought that it is the major reason that causes pavement distresses. Therefore, there is a need to modify ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 개념의 장점을 도입한 배합설계 방법(Volumetric Mix Design) 이다. 본 내용은 건설교통부 발주 과제이며 현재 한국건설기술연구원과 한국도로공사, 그리고 한국도로학회에서 수행하고 있는 “한국형 포장 설계법 개발과 포장 성능 개선 방안연구” 중 현행 마샬 배합설계 개선 연구를 통해 수행되었던 "가열아스팔트 혼합물의 배합설계 지침”을 통해 제시되었다. 이 지침에서는 개선된 최적 아스팔트 함량 결정 방법 외에 마샬 다짐장비의 표준화, 자연 모래의 함유율, 실측 이론최대밀도의 사용 이유 등을 제시하고 있다.
  • 다음으로 여기에서 공극률 4%에 해당하는 아스팔트 함량을 예비 설계 아스팔트 함량으로 선정한다. 그리고 예비 설계 아스팔트 함량이 적정한지를 판단하기 위하여 포화도, VMA, 안정도, 흐름 값에 대하여 기준 범위에 만족하는지를 검토한다. 예비 설계 아스팔트 함량을 사용한 공시체가 표 5에서와 같은 4가지의 기준 범위를 모두 만족하면 이를 최적 아스팔트 함량으로 결정하고, 그렇지 못하다면 배합설계를 다시 실시한다.
  • 그런데 만일 본 연구에서와 같이 기존 방법과 개선 방법의 배합설계 결과를 비교하고자 할 때 비교 대상 중 하나인 기존 방법의 결과가 전술한 바와 같이 상당한 실험 오차를 포함하고 있다면 두 방법의 비교는 그 신뢰성을 잃게 된다. 따라서 본 연구에서는 표준화된 안정도 시험 장비를 사용하여 실험 오차를 최소화하고자 노력하였으며 그 결과는 표 7에서 보는 바와 같다. 마샬 안정도는 표 7에서 보는 바와 같이 최대 오차가 6.
  • ARZ는 세립분을 많이 포함하는 골재 입도이고 BRZ는 굵은 골재를 많이 함유하는 골재 입도이다. 따라서 세립 입도 (Fine Graded), 조립 입도(Coarse Graded), 그리고 이들의 중간 입도 혼합물에 대한 배합설계를 실시하여 기존 방법과 개선된 배합설계 방법사이의 차이를 규명하고자 하였다. 그림 4는 본 연구의 배합설계에 사용된 화강암, 편마암 골재의 ARZ, TRZ, BRZ 입도를 나타내고 있다.
  • 방법을 제안하고자 한다. 또한 통계분석을 통해 기존 방법과 개선 방법 사이의 배합설계 결과를 분석하고, 이를 통해 개선 방법의 효과를 검증해 보고자 한다.
  • 본 연구에서는 기존 마샬 배합설계 방법의 문제점을 인식하고, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 개선된 방법을 제시하고자 하였다. 연구 수행 결과는 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 이와 같은 기존 마샬 배합설계 방법의 문제점을 인식하여, 용적 개념의 개선된 마샬 배합설계 방법을 제안하고자 한다. 또한 통계분석을 통해 기존 방법과 개선 방법 사이의 배합설계 결과를 분석하고, 이를 통해 개선 방법의 효과를 검증해 보고자 한다.
  • 현장 실무자들에 대한 설문 조사와 현장 실사 조사 결과, 표준화된 시험 장비 미비로 인한 배합설계의 일관성 결여, 안정도와 흐름값이 포장 공용성능과의 연관성이 적음, 안정도 시험 방법의 어려움, 배합설계에 대한 전문적인 지식을 가지고 있는 사람의 부족 등이 기존 마샬 배합설계의 문제점으로 조사되었다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 본 연구에서는 개선된 마샬 배합 설계법을 제시하였다. 개선된 마샬 배합 설계법에서는 마샬안정도와 흐름값을 최적 아스팔트 함량 결정 요소에서 제외시키고 검토 요소로 전환시켰다.
  • 한편, 마샬 배합설계에서 최적 아스팔트 함량을 결정하는 중요 요소들을 검토해 보았다. 기존 방법의 경우 배합설계의 4가지 요소들 중 안정도와 흐름 값은 모든 아스팔트 함량 범위 (초기 아스팔트 함량의 4.
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