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[국내논문] 마샬 안정도시험기를 이용한 아스팔트 혼합물의 파괴에너지 측정시스템 개발
Development of Fracture Energy Measurement System of Asphalt Mixture Using Marshall Tester 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.11 no.1 = no.39, 2009년, pp.135 - 144  

김부일 (한국건설기술연구원 도로시설연구실) ,  이문섭 (한국건설기술연구원 도로시설연구실)

초록
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본 연구는 마샬 시험기를 이용하여 아스팔트 혼합물의 균열저항성을 평가할 수 있는 보다 간편하고 합리적인 측정시스템을 개발하는데 목적이 있다. 균열저항성 평가를 위한 파라메타로서 파괴에너지를 이용하였다. 마샬 시험기는 기본적으로 공시체 외부에 거치한 LVDT를 이용하여 수직변형률을 측정하는 시스템이며, 이 같은 외부 수직변형률 측정방식은 하중 스트랩 부분에서 발생하는 국부적인 변형으로 인해 측정오차를 야기할 가능성이 있다. 따라서 추가적인 계측 시스템을 설치하지 않고 기본적인 마샬 시험기를 이용하여 혼합물의 파괴에너지를 측정하기 위해서는 공시체 외부에 거치한 LVDT를 이용한 수직변형률 측정값이 파괴에너지 산정에 적용가능한지 여부를 검증하여야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 공시체 중앙부분에서의 수평변형률과 외부에 거치한 LVDT를 이용한 수직변형률을 측정하는 두 가지 방식의 간접인장강도실험을 수행하여 그 차이를 비교 분석하였다. 실험결과, 외부 수직변형률 측정의 문제점으로 지적되었던 하중 스트랩 부분에서 발생하는 국부적인 변형은 파괴시점 이전에는 극히 적은 것으로 나타나 파괴에너지 계산에 오차를 유발하지 않음을 보여주었다. 또한 외부 수직변형률 측정의 실험변동성을 확인한 결과, 변동계수가 15% 이하로 마샬시험기를 이용한 균열저항성 평가시스템에 이용 가능함을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to develop a simple and rational crack evaluation system using Marshall tester. Fracture energy were used as a parameter to evaluate the crack resistance of asphalt mixtures. Marshall tester basically measures the vertical deformation obtained from the linear variable di...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 이들은 대부분 동적 재하시험이고, 장비가 고가이며, 시험방법이 비교적 어렵고 미숙련자의 경우 작은 환경변화에도 결과의 변동성이 크게 나타나게 되며 해석도 어려워 아스팔트 플랜트 등 현장에서의 실용성이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 아스팔트 플랜트 등 현장에서 마샬 시험기를 이용하여 아스팔트 혼합물의 균열을 평가할 수 있는 보다 간편하고 합리적인 측정시스템을 개발하고자 한다.
  • 경제적인 부담을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 마샬 안정도시험기를 추가적인 장치 없이 그대로 이용하면서 아스팔트 혼합물의 균열 저항성을 평가하는 것이 가능한지 살펴보고자 한다. 다시 말해 , 마샬 안정도 몰드는 간접 인장 몰드로 대체하지만 기존의 마샬 안정도시험기의 변형량 측정 시스템은 그대로 이용하여 균열저 항성을 평가할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 기존의 마샬 안정도시험기를 추가적인 장치 없이 그대로 이용하면서 아스팔트 혼합물의 균열 저항성을 평가하는 것이 가능한지 살펴보고자 한다. 다시 말해 , 마샬 안정도 몰드는 간접 인장 몰드로 대체하지만 기존의 마샬 안정도시험기의 변형량 측정 시스템은 그대로 이용하여 균열저 항성을 평가할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해서는 공시체 바깥쪽에서 측정한 수직변형량을 이용하여 파괴에너지를 구하고 이 값의 변동성이 아스팔트 혼합물을 평가하기에 유의한 수준인지를 파악해 보아야 하며, 궁극적으로 본 연구를 통해 아스팔트 플랜트 등 현장에서 부담 없이 사용 가능한 합리적인 균열평가 시스템을 제안하고자 하는 것이다.
  • 다시 말해 , 마샬 안정도 몰드는 간접 인장 몰드로 대체하지만 기존의 마샬 안정도시험기의 변형량 측정 시스템은 그대로 이용하여 균열저 항성을 평가할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해서는 공시체 바깥쪽에서 측정한 수직변형량을 이용하여 파괴에너지를 구하고 이 값의 변동성이 아스팔트 혼합물을 평가하기에 유의한 수준인지를 파악해 보아야 하며, 궁극적으로 본 연구를 통해 아스팔트 플랜트 등 현장에서 부담 없이 사용 가능한 합리적인 균열평가 시스템을 제안하고자 하는 것이다.
  • 왜냐하면 파괴에너지는 강도시험만을 통해서 구할 수 있으나 흡수에너지는 강도시험 외에 MR시험이 추가적으로 필요하기 때문이다(그림 4). 따라서 본 연구에서는 파괴에너지를 통해 아스팔트 혼합물의 균열 저항성을 평가하는 시스템을 개발하고자 한다.
  • 본 연구에서는 마샬 안정도시험기를 이용하여 아스팔트 혼합물의 파괴에너지를 구하기 위한 연구를 수행하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
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참고문헌 (9)

  1. 이문섭, 김부일, 홍제청(2008). "마샬안정도 시험기를 이용한 아스팔트 혼합물의 파괴에너지 측정시스템 개발 연구", 한국토목학회학술발표. 

  2. ASTM D6931 "Standard Test Method for Indirect Tensile (IDT) Strength of Bituminous Mixtures". ASTM. 

  3. B.E. Ruth, and J.D. Maxfield (1977) "Fatigue of Asphalt concrete", Final Report-project 245-D54, Department of Civil Engineering, University of Florida. 

  4. Heinicke. J. J. and T. S. Vinson, "Effect of Test Condition Parameters on IRM." Journal of Transportation Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 2 (March 1998), pp. 153-172. 

  5. J.B. Sousa, R. Taylor, and A.J. Tanco (1991) "Analysis of Some Laboratory Testing Systems for Asphalt-Aggregate Mixtures", Presented at the 70th Annual Meeting of the Transportation Research Board. 

  6. Mamlouk M. S. and Sarofim, "The Modulus of Asphalt Mixtures-An Unresolved Dilemma." Presented at the 67th Annual Meeting of the Transportation Research Board, 1988. 

  7. Reynaldo Roque, William G. Buttlar (1992) "The Development of A Measurement and Analysis System to Accurately Determine Asphalt Concrete Properties Using The Indirect Tensile Mode", AAPT Vol. 61. pp.304-332. 

  8. Schmidt, R. J., "A Practical Method for Measuring the Resilient Modulus of Asphalt-Treated Mixtures," Highway Research Record 404, 1972, pp.22-32. 

  9. Sousa, J. B., R. Taylor, and A. J. Tanco, "Analysis of Some Laboratory Testing Systems for Asphalt-Aggregate Mixtures" Presented at the 70th Annual Meeting of the Transportation Research Board, 1991. 

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