[논문]포장가속시험을 통한 고무분말 혼입 아스콘의 장기 공용성 평가

서영찬; 최영훈; 이정희

포장가속시험을 통한 고무분말 혼입 아스콘의 장기 공용성 평가 원문보기

서영찬 (한양대학교 공과대학 교통공학과) , 최영훈 (일우PPC 기술연구소) , 이정희 (일우PPC 기술연구소)

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문제 정의

사실 포장가속시험 자체도 시간과 비용이 많이 드는 시험이므로 충분한 실험을 하는데 한계가 있으나 고무 아스콘의 경우 여러 연구를 통해 소성변형뿐 아니라 피로균열, 반사균열 시험까지도 수행할 기회가 있었다. 본 고에서는 고무 아스콘의 해외 적용 사례를 검토하고 포장가속시험을 통한 장기 공용성 실험 결과를 소개하기로 한다.
본 고에서는 약 8년간에 걸친 다양한 포장가속시험을 통해 발견된 고무 아스팔트 포장의 장기 공용성 시험결과를 소개하였다. 시험 결과 일반 아스콘에 비해 소성변형은 약 5배, 피로균열은 약 5.

제안 방법

이 때 고무 아스팔트를 포함한 3종의 국내 사용 중인 개질 아스팔트 포장의 소성변형 저항을 일반 HMA와 비교하였다. 실험 결과에 대한 개질 아스팔트 업체 간의 민감한 반응을 고려하여 개질 아스팔트 별로 실험온도를 다르게 설정하였다. 고무 아스팔트의 경우 50℃에서 일반 HMA와 비교되었는데 결과는 그림 6, 7에서 보는 바와 같이 고무 아스팔트의 소성변형 저항성이 일반 HMA의 5배 정도 인 것으로 나타났다.
고무 아스팔트 포장의 소성변형 저항성 시험은 2003년 국내 최초의 Full-scale 포장가속시험으로서 실시되었다(김준형 외, 2006). 이 때 고무 아스팔트를 포함한 3종의 국내 사용 중인 개질 아스팔트 포장의 소성변형 저항을 일반 HMA와 비교하였다. 실험 결과에 대한 개질 아스팔트 업체 간의 민감한 반응을 고려하여 개질 아스팔트 별로 실험온도를 다르게 설정하였다.

대상 데이터

고무 아스콘의 반사균열 저항성 시험은 ‘Smart Highway 포장형식 선정 연구’ 의 일부로 수행되었으며 탈경화 고무분말과 커플링제가 결합된 고무 아스콘으로 연속철근콘크리트포장(CRCP) 위에 덧씌우기 된 형태로 시험이 이루어졌다.
고무 아스콘의 반사균열 저항성 시험은 ‘Smart Highway 포장형식 선정 연구’ 의 일부로 수행되었으며 탈경화 고무분말과 커플링제가 결합된 고무 아스콘으로 연속철근콘크리트포장(CRCP) 위에 덧씌우기 된 형태로 시험이 이루어졌다. 비교대상은 같은 CRCP 위에 덧씌우기 된 SMA 혼합물이었다. 그림 9는 시험체의 모습을 보여주고 있다.
그림 9는 시험체의 모습을 보여주고 있다. 시험에 사용된 CRCP는 20cm두께에 철근량 0.6%였으며 10톤 하중 332,000회 하중재하 후 CRCP에 균열을 유도 할 수 있었다. CRCP에 발생된 균열이 미세하여 반사균열 발생에 상당한 어려움을 겪었으나 아스팔트 덧씌우기 후 10톤 하중 150,000회 통과 후 SMA 구간에 그림 10과 같은 미세한 반사균열을 발견할 수 있었다.

성능/효과

6%였으며 10톤 하중 332,000회 하중재하 후 CRCP에 균열을 유도 할 수 있었다. CRCP에 발생된 균열이 미세하여 반사균열 발생에 상당한 어려움을 겪었으나 아스팔트 덧씌우기 후 10톤 하중 150,000회 통과 후 SMA 구간에 그림 10과 같은 미세한 반사균열을 발견할 수 있었다.
본 고에서는 약 8년간에 걸친 다양한 포장가속시험을 통해 발견된 고무 아스팔트 포장의 장기 공용성 시험결과를 소개하였다. 시험 결과 일반 아스콘에 비해 소성변형은 약 5배, 피로균열은 약 5.5배의 공용성을 보였으며 반사균열 저항성도 SMA보다 높은 것으로 나타났다. 고무 아스팔트 포장은 균열 저항성이 특히 높아 균열이 있는 아스팔트 포장의 덧씌우기나 노후 콘크리트 포장의 덧씌우기 재료로 검토될 수 있을 것으로 평가되었다.

후속연구

5배의 공용성을 보였으며 반사균열 저항성도 SMA보다 높은 것으로 나타났다. 고무 아스팔트 포장은 균열 저항성이 특히 높아 균열이 있는 아스팔트 포장의 덧씌우기나 노후 콘크리트 포장의 덧씌우기 재료로 검토될 수 있을 것으로 평가되었다.
또 하나는 본 고에서 언급할 탈경화 고무 분말 혼입 아스콘(이하 고무 아스콘)의 장기 공용성이었으며 특히 균열 저항성이 높아 앞으로 노후 콘크리트 포장의 덧씌우기나 합성 단면 포장에 활용 가능성이 높을 것으로 기대한다.
지난 8년간의 많은 실험 결과 일관성 있게 드러난 것이 몇 가지 있는데 그중 하나는 강우로 인해 야기될 수 있는 포장 파손의 심각성 이었다. 포장 설계나 시공에 있어서 물의 영향은 크게 간과되고 있는 부분이며 앞으로 이에 대한 체계적인 연구가 필요할 것으로 본다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

포장가속시험에서 피로균열이 까다로운 이유는 무엇인가요?

포장가속시험에서 피로균열은 상온에서 오랜 기간의 반복하중재하를 요구하기 때문에 쉽게 할 수 없는 시험이다. HAPT 실험에서도 약 4~5개월의 계속된 하중재하 후에도 균열을 볼 수 없어 과업기간내 피로균열 모사시험을 완료할 수 없었던 사례도 있었다.

고무 아스콘이 처음 시도된 곳은?

고무 아스콘이 처음 시도된 곳은 미국 아리조나 주로서 처리 곤란이었던 폐타이어를 재활용 한다는 측면에서 많은 관심의 대상이 되어 왔다(그림 1). 고무 아스콘은 그림 2와 같은 폐타이어 분말을 아스팔트 바인더와 혼합하여 가열 숙성 시킨 후 골재와 혼합한 재료로서 균열 저항성, 소성변형 저항성, 소음감소 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

본 고에서는 약 8년간에 걸친 다양한 포장가속시험을 통해 발견된 고무 아스팔트 포장의 장기 공용성 시험결과는?

본 고에서는 약 8년간에 걸친 다양한 포장가속시험을 통해 발견된 고무 아스팔트 포장의 장기 공용성 시험결과를 소개하였다. 시험 결과 일반 아스콘에 비해 소성변형은 약 5배, 피로균열은 약 5.5배의 공용성을 보였으며 반사균열 저항성도 SMA보다 높은 것으로 나타났다. 고무 아스팔트 포장은 균열 저항성이 특히 높아 균열이 있는 아스팔트 포장의 덧씌우기나 노후 콘크리트 포장의 덧씌우기 재료로 검토될 수 있을 것으로 평가되었다.

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