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
- 최근들어서는 도로포장의 수명연장 및 유지보수 예산의 절감을 위한 연구사업의 일환으로 포장분야에서 장기공용성 평가 연구가 활발히 진행되고 있다. 도로 포장의 공용성 평가는 실내시험, 포장가속기시험 및 현장시험시공을 통한 추적조사등을 통해 아스팔트 포장의 주요 손상과 그 변화를 분석하여 도로포장의 공용수명을 예측하고 공용수명을 연장시키기 위해 수행된다. 현재 국내 및 해외에서는 도로의 내구성을 증진시키기 위한 연구 및 대책이 마련되고 있다.
제안 방법
- (1) 대상 시험시공 덧씌우기 구간의 절삭은 기존표층에서 발생된 균열과 소성변형의 보수 및 진전 예방차원에서 평삭기로 5cm 절삭을 실시하였다. 기존 포장면 절삭 후 교통개방 등으로 발생하는 탈리된 골재와 먼지를 송풍기, 빗자루 등을 이용하여 제거하고, 기존 표층 절삭면과 그 위에 부착하는 토목섬유와의 부착성을 좋게 하기 위해 절삭면에 택코팅을 실시하였다.
- (2) 절삭면에 토목섬유의 부착을 위해 230～260℃로 가열된 아스팔트 콤파운드를 사용하며, 롤 상태의 토목섬유 시트를 풀어서 위치를 결정한 후 시트의 겹침방향이 틀리지 않도록 하였다. 시트의 겹침폭은 10cm로 하고 구김이 발생하지 않도록 평평하게 위치하도록 한 후 풀어진 시트의 단부로부터 되감 았다.
- 시험시공구간의 비교평가를 위해 덧씌우기 포장 전의 도로에 대해 소성변형과 처짐량 평가를 측정하였으며, 시험시공 후 2003년 3월에서 2010년 1월에 걸쳐 총 4회 추적조사를 수행하였다. 계측 항목으로는 아스팔트 포장의소성변형(rutting), 처짐량(FWD), 평탄성(IRI), 균열도를 측정하였다. 조사장비로는 각 구간 주변 현황과 포장 결함 상황을 자동으로 측정하는 노면 상태 조사장비(Automatic Road Analyzer, ARAN)와 포장구조진단기(Falling Weight Deflectometer, FWD)를 이용하여 공용성 평가를 수행하였다(그림 6 참조).
- (1) 대상 시험시공 덧씌우기 구간의 절삭은 기존표층에서 발생된 균열과 소성변형의 보수 및 진전 예방차원에서 평삭기로 5cm 절삭을 실시하였다. 기존 포장면 절삭 후 교통개방 등으로 발생하는 탈리된 골재와 먼지를 송풍기, 빗자루 등을 이용하여 제거하고, 기존 표층 절삭면과 그 위에 부착하는 토목섬유와의 부착성을 좋게 하기 위해 절삭면에 택코팅을 실시하였다.
- 본 연구에서는 토목섬유 보강 아스팔트 포장 시험시공 구간의 공용성 평가를 위해 일정 공용기간이 경과한 후에소성변형, 균열율, 처짐량을 측정하고 비교 분석하였다. 또한 육안관찰과 각 구간별 포장형태에 따른 추적조사를 수행하여 토목섬유 보강에 따른 시험시공 구간의 단면별내구성 증진 효과를 고찰하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 논문에서는 2002년 국도 덧씌우기 구간에 시공된 토목섬유 보강 시험포장면을 대상으로 장기적인 추적조사를 통해 포장면의 소성변형, 균열율 등을 분석하였으며, 이를 토대로 토목섬유 아스팔트 포장의 장기 공용성 평가를 수행하였다.
- ARAN의 조사기능은 포장 균열길이 및 폭, 바퀴자국깊이(소성변형) 및 종단평탄성(International Roughness Index, IRI) 등의 노면 상태조사 기능, 조사구간의 전경을 비디오로 기록 이를 이용하여 자료를 분석할 수 있는 기능이 있다. 본 연구에서는 ARAN을 이용하여 시험시공 구간의 균열, 소성변형, 종단평탄성을 측정하였다. FWD는 포장하부 지지력 변화를 비파괴 방식에 의해 도로포장의 구조적 능력을 측정할 수 있는 가장 효율적인 장비로 도로포장의 처짐량을 측정하는 기능이 있다.
- 본 연구에서는 토목섬유 보강 아스팔트 포장 시험시공 구간의 공용성 평가를 위해 일정 공용기간이 경과한 후에소성변형, 균열율, 처짐량을 측정하고 비교 분석하였다. 또한 육안관찰과 각 구간별 포장형태에 따른 추적조사를 수행하여 토목섬유 보강에 따른 시험시공 구간의 단면별내구성 증진 효과를 고찰하였다.
- 시험시공 구간의 소성변형 측정은 시험시공 후 2003년 1월부터 2010년 9월까지 총 4회에 걸쳐 수행되었다. 아스팔트 표층의 소성변형은 1, 2차로에서 모두 측정하였으나 중차량이 주로 통행하여 손상이 크게 발생한 2차로를 중심으로 분석하였다.
- 시험시공구간의 비교평가를 위해 덧씌우기 포장 전의 도로에 대해 소성변형과 처짐량 평가를 측정하였으며, 시험시공 후 2003년 3월에서 2010년 1월에 걸쳐 총 4회 추적조사를 수행하였다. 계측 항목으로는 아스팔트 포장의소성변형(rutting), 처짐량(FWD), 평탄성(IRI), 균열도를 측정하였다.
- 시험시공 구간의 소성변형 측정은 시험시공 후 2003년 1월부터 2010년 9월까지 총 4회에 걸쳐 수행되었다. 아스팔트 표층의 소성변형은 1, 2차로에서 모두 측정하였으나 중차량이 주로 통행하여 손상이 크게 발생한 2차로를 중심으로 분석하였다. 그림 7은 포장형식 단면별로 공용기간에 따른 아스팔트 표층의 소성변형량을 나타내고 있다.
- 시트의 겹침폭은 10cm로 하고 구김이 발생하지 않도록 평평하게 위치하도록 한 후 풀어진 시트의 단부로부터 되감 았다. 용해된 아스팔트 콤파운드를 균일하게 살포하면서 시트를 풀어 설치하고, 시트에 미접착 부분이나 주름이 발생하지 않도록 시트의 단부까지 아스팔트가 충진되도록 하였다. 토목섬유 시트를 부착 후 좌우 시트의 겹침 시공 부위의 아스팔트 콤파운드를 스크레이퍼로 마감하였다.
- 계측 항목으로는 아스팔트 포장의소성변형(rutting), 처짐량(FWD), 평탄성(IRI), 균열도를 측정하였다. 조사장비로는 각 구간 주변 현황과 포장 결함 상황을 자동으로 측정하는 노면 상태 조사장비(Automatic Road Analyzer, ARAN)와 포장구조진단기(Falling Weight Deflectometer, FWD)를 이용하여 공용성 평가를 수행하였다(그림 6 참조). 표 2는 시험시공조사구간의 포장형식과 조사항목을 보여주고 있다.
- 시험시공구간의 1차조사는 시공후 약 3개월 후인 2003년 3월에 수행하였으며, 2차 조사는 2003년 9월, 3차조사는 2005년 9월, 4차조사는 시험시공 후 약 7년째인 2010년 1월에 수행하였다. 총 연장 600m 시험포장 구간은 포장형식에 따라 6개의 구간으로 구분하여 각 구간의 균열도, 소성변형, 종단 평탄성, 처짐량의 자료를 획득하였으며, 구간별 측정치의 평균값을 구해 비교 분석하였다.
- 토목섬유 부착 후 부착불량부분은 ×로 절개후 콤파운드를 주입하고 토목섬유를 덧붙여 보수작업을 실시하였다.
- 토목섬유 아스팔트 포장의 시공성과 공용성 평가를 위해 국도상의 덧씌우기 아스팔트 포장구간에 토목섬유 아스팔트 포장의 시험시공을 수행하였다. 본 시험시공 구간은 충남 부여군 구룡면 금사리 지내 국도 40호선(율암교- 구룡삼거리 방향 )으로 덧씌우기 포장이 예정된 구간이다.
- 포장단면은 그림 1에서 보는바와 같이 5cm 표층과 토목섬유, 중간층, 기층, 보조기 층과 동상방지층으로 하부지층을 구성하고 있다. 토목섬유는 유리섬유시트와 유리섬유복합포를 사용하였으며, 아스팔트는 일반아스팔트(AP-5)와 소성변형에 효과가 있는 개질아스팔트(SBS) 두 종류를 사용하여 토목섬유 보강과아스팔트 재료에 따른 공용성을 비교하였다. 그림 2에서는 본 시험포장 구간에 사용된 토목섬유와 아스팔트 종류에 따른 시험시공 구간을 나타내고 있다.
대상 데이터
- 토목섬유를 포장면에 부착시키기 위해 침입도 20～40 범위의 개질 아스팔트 제품인 아스팔트 콤파운드를 사용하였다. 또한 아스팔트 택코팅재료는 개질 아스팔트를 유기용제로 40～50% 희석한 제품을 사용하였다. 표 1은 본 시험시공에 사용된 토목섬유의 공학적 특성을 나타내고 있다.
- 토목섬유 아스팔트 포장의 시공성과 공용성 평가를 위해 국도상의 덧씌우기 아스팔트 포장구간에 토목섬유 아스팔트 포장의 시험시공을 수행하였다. 본 시험시공 구간은 충남 부여군 구룡면 금사리 지내 국도 40호선(율암교- 구룡삼거리 방향 )으로 덧씌우기 포장이 예정된 구간이다. 시험시공 구간은 보강재 및 아스팔트 종류에 따라 각단면별 100m씩 총연장 600m를 선정하였으며, 기존 노후도로표면을 5cm 절삭한 후 토목섬유를 부착하고 5cm 두께의 표층을 덧씌우기 하였다.
- 본 시험시공 구간은 충남 부여군 구룡면 금사리 지내 국도 40호선(율암교- 구룡삼거리 방향 )으로 덧씌우기 포장이 예정된 구간이다. 시험시공 구간은 보강재 및 아스팔트 종류에 따라 각단면별 100m씩 총연장 600m를 선정하였으며, 기존 노후도로표면을 5cm 절삭한 후 토목섬유를 부착하고 5cm 두께의 표층을 덧씌우기 하였다. 포장단면은 그림 1에서 보는바와 같이 5cm 표층과 토목섬유, 중간층, 기층, 보조기 층과 동상방지층으로 하부지층을 구성하고 있다.
- 조사대상 구간의 경우 토목 섬유 아스팔트 포장 전인 2002년 10월 소성변형과 처짐량에 대한 조사를 수행하였다. 시험시공구간의 1차조사는 시공후 약 3개월 후인 2003년 3월에 수행하였으며, 2차 조사는 2003년 9월, 3차조사는 2005년 9월, 4차조사는 시험시공 후 약 7년째인 2010년 1월에 수행하였다. 총 연장 600m 시험포장 구간은 포장형식에 따라 6개의 구간으로 구분하여 각 구간의 균열도, 소성변형, 종단 평탄성, 처짐량의 자료를 획득하였으며, 구간별 측정치의 평균값을 구해 비교 분석하였다.
- 시험포장에 사용된 토목섬유는 두께 0.25mm의 유리섬유사를 직선상으로 간격없이 배열하고 폴리프로필렌 수지(PP resin)로 결속한 얇은 막을 직교하도록 적층시킨 후 아스팔트로 도포하여 제조한 두께 2.0mm의 유리섬유 시트(glass fiber sheet)(그림 3 참조)와 유리섬유 직포를 아스팔트로 도포하여 제조한 두께 2.0mm의 유리섬유복합포(그림 4 참조) 두 가지 제품을 사용하였다. 토목섬유를 포장면에 부착시키기 위해 침입도 20～40 범위의 개질 아스팔트 제품인 아스팔트 콤파운드를 사용하였다.
- 그림 6은 본 연구에 사용된 조사장비를 보여주고 있다. 조사대상 구간의 경우 토목 섬유 아스팔트 포장 전인 2002년 10월 소성변형과 처짐량에 대한 조사를 수행하였다. 시험시공구간의 1차조사는 시공후 약 3개월 후인 2003년 3월에 수행하였으며, 2차 조사는 2003년 9월, 3차조사는 2005년 9월, 4차조사는 시험시공 후 약 7년째인 2010년 1월에 수행하였다.
- (3) 본 시험포장에 사용된 아스팔트는 AP-5(침입도 60-80)와 SBS(Styrene-butadiene-styrene)를 혼합한 개질아스팔트로서, 표층포장 작업은 일반적인 아스팔트 포장의 시공방법에 따라 수행하였다. 토목섬유를 이용한 덧씌우기 시공 후 100m씩 6개 구간을 구별하기 위하여 구간 경계선 노견에 도로용 페인트로 구분을 하였고, 총 시험시공 연장 600m의 시점과 종점에 시험시공 표지판을 설치하였다.
- 0mm의 유리섬유복합포(그림 4 참조) 두 가지 제품을 사용하였다. 토목섬유를 포장면에 부착시키기 위해 침입도 20～40 범위의 개질 아스팔트 제품인 아스팔트 콤파운드를 사용하였다. 또한 아스팔트 택코팅재료는 개질 아스팔트를 유기용제로 40～50% 희석한 제품을 사용하였다.
이론/모형
- (3) 본 시험포장에 사용된 아스팔트는 AP-5(침입도 60-80)와 SBS(Styrene-butadiene-styrene)를 혼합한 개질아스팔트로서, 표층포장 작업은 일반적인 아스팔트 포장의 시공방법에 따라 수행하였다. 토목섬유를 이용한 덧씌우기 시공 후 100m씩 6개 구간을 구별하기 위하여 구간 경계선 노견에 도로용 페인트로 구분을 하였고, 총 시험시공 연장 600m의 시점과 종점에 시험시공 표지판을 설치하였다.
성능/효과
- (1) 시험시공구간의 소성변형은 시험시공 직후 9개월까지 포장형식과 토목섬유 포설 여부에 상관없이 소성변형이 거의 발생하지 않았으나, 공용기간 85개월 후에는 소성변형이 2.87mm∼4.45mm 범위내에서 발생하였다.
- (2) 동일한 조건의 아스팔트 포장에서 토목섬유 보강에 따른 균열저항 효과를 산정해 보면, 유리섬유 시트는 약 1.5∼4.0배, 유리섬유복합포는 2.75∼13.0배의 균열저항성 향상효과를 보여준다.
- (3) 공용기간 33개월 까지는 시험시공 구간의 처짐량이 전체적으로 0.34mm 이하로 매우 작게 발생했으나, 공용기간 85개월이 지난 시점에서는 4mm 까지 발생하였으며, 소성변형 결과와 유사하게 개질아스팔트 사용 및 토목섬유 보강에 따른 처짐량 억제효과는 나타나지 않았다.
- 이러한 원인으로는 반사균열에 가장 큰 영향을 미치는 인자로 알려진 환경요인과 공용기간이 길어짐에 따른 교통하중의 증가로 인한 것으로 판단된다. 2010년 1월 측정결과를 통해, 토목섬유로 보강하지 않은 일반아스팔트와 개질아스팔트 기준구간의 균열율은 18.12%와 14.48%로 유리섬유시트와 유리섬유복합포로 보강한 구간의 균열율 1.11%～9.38%에 비해 균열이 많이 발생한 것을 알 수 있다. 동일한 조건의 아스팔트 포장에서 토목섬유 보강에 따른 균열저항 효과를 산정해 보면, 유리섬유시트는 약 1.
- 2010년 1월 측정결과를 살펴보면, 시험시공구간 전체적으로 소성변형은 2.87mm에서 4. 45mm 범위내에서 발생하였으며, 일반적인 예상과는 다르게 유리섬유복합포를 사용한 구간에서의 소성변형이 상대적으로 크게 발생하는 등 개질아스팔트 사용 및 토목섬유 보강에 따른 소성변형 억제효과는 나타나지 않았다. 이러한 현상은 겨울철 시공에 다른 아스팔트 재료의 시공품질 미흡 및 토목섬유 보강재의 부착력 악화 등에 기인된 것으로 사료된다.
- 45mm 범위내에서 발생하였다. 또한, 개질아스팔트 사용 및 토목 섬유 보강에 따른 소성변형 억제효과는 나타나지 않았다.
- 시험시공 직후 9개월이 지난 2003년 9월 측정에서는 포장형식과 토목섬유 포설 여부에 상관없이 균열이 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 시공후 33개월이 지난 2005년 9월 측정에서는 균열율이 0.1% ～ 2.84 %로 측정되었으며 공용기간 85개월이 지난 2010년 1월 측정에서는 균열율이 1.11% ～18.2%로 크게 증가하였다. 이러한 원인으로는 반사균열에 가장 큰 영향을 미치는 인자로 알려진 환경요인과 공용기간이 길어짐에 따른 교통하중의 증가로 인한 것으로 판단된다.
- 그림 7은 포장형식 단면별로 공용기간에 따른 아스팔트 표층의 소성변형량을 나타내고 있다. 시험시공 직후 9개월까지는 포장형식과 토목섬유 포설 여부에 상관없이 소성변형이 거의 발생하지 않았으며, 33개월 공용 후에(2005년 9월) 소성변형이 최대 3mm 발생하였고, 85개월 공용 후(2010년 1월) 측정시 최대 4.45mm의 소성변형이 발생하였다. 2010년 1월 측정결과를 살펴보면, 시험시공구간 전체적으로 소성변형은 2.
- 그림 8은 포장형식 단면별 표층의 균열율 변화를 나타내고 있다. 시험시공 직후 9개월이 지난 2003년 9월 측정에서는 포장형식과 토목섬유 포설 여부에 상관없이 균열이 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 시공후 33개월이 지난 2005년 9월 측정에서는 균열율이 0.
- 시험시공후 33개월이 경과된 2005년 9월 측정시까지 처짐량은 각 단면별 0.2mm∼0.34 mm 이내로 토목섬유 보강 여부에 상관없이 처짐이 작게발생하였으나, 2010년 1월(공용기간 85개월) 측정시 처짐 량은 단면별 2.87mm∼4mm로 크게 나타났다.
- 그림 9(a)는 개질아스팔트에 유리섬유 복합포를 포설한 구간의 포장면을 보여주고 있는데 균열이 거의 발생하지 않았으며, 그림 9(b)는 일반아스팔트 구간에서 종방향 반사균열이 발생한 포장면을 보여주고 있다. 이러한 결과를 통해 표층면 하부에 부착된 토목섬유가하중을 분산시키고 균열에 저항함으로써 균열이 토목섬유가 부착되어진 부근에서 더 이상 진전되지 않고 피로하중에 잘 대응하는 것을 알 수 있다.
- 0배의 균열저항성 향상효과를 보여준다. 이러한 결과를 통해 표층면 하부의 부착된 토목섬유가 하중을 분산시키고 균열에 저항함으로써 피로하중에 잘 대응하는 것을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.