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문제 정의
- 다짐이 부족한 아스팔트 포장도로에 염화칼슘이 살포될 경우 염화칼슘 살포량과 골재로부터 아스팔트가 벗겨지는 현상과 아스팔트가 벗겨진 골재량의 관계를 조사하기 위하여 실시하였다. 다음의 그림 13은 염화칼슘 비율에 따른 골재박리율을 나타낸 그래프이다.
- 파손원인 발견과 원인을 시험분석하기 위하여 간접인장강도시험과 염화칼슘용액 농도변화에 따른 Boiling시험을 실시하여 아스팔트 골재 피막박리시험을 실시하였다. 이러한 실험을 실시한 이유는 현장의 다짐과 염화칼슘의 영향을 살펴보기 위하여 실시하였다.
- 밀도측정은 기존 포장의 코어 시료와 소파보수용 표층 아스팔트에 대하여 실시하였다. 현장에서 사용한 다짐장비의 무게가 낮고 혼합물의 온도저하가 발생하여 이에 대한 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. 보수구간의 표층밀도는 기존포장 표층밀도에 비하여 평균치와 비교했을 때 포장보수구간이 다짐도가 부족한 것으로 나타났다.
제안 방법
- 다짐횟수의 부족은 간접인장강도 저하에 직접적인 영향이 있는 것으로 시험결과 확인할 수 있었다. 겨울철 눈과 염화칼슘 살포로 인한 다짐이 부족한 아스팔트 포장에 주는 영향을 조사하기 위하여 수침 및 염수에 수침하여 시험한 결과 수침으로 인하여 강도저하가 발생하였는데 염수에 수침한 경우에는 수침에 비하여 다짐이 부족한 시료에서는 작거나 같게 간접인장강도가 측정되었다.
- 코어시료의 표층 및 기층과 소파보수용 혼합물의 다짐 후 밀도를 측정하여 기존층의 밀도와 새로이 다짐된 표층의 밀도를 비교하였다. 그리고 기존포장과 소파보수용에 사용한 혼합물의 입도분포를 조사 하기 위하여 회수시험을 실시하였다.
- 채취된 코어는 ① 단면의 형상, ② 층 간의 부착상태, ③ 입도, ④ 포장층의 두께를 측정 하였다. 그리고 현장에서 사용된 소파보수용 혼합물의 품질을 측정하기 위하여 현장에서 혼합물을 채취하였다.
- 기존 포장상태를 조사•분석하기 위하여 코어를 채취하였다.
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3.4 밀도비교
밀도측정은 기존 포장의 코어 시료와 소파보수용 표층 아스팔트에 대하여 실시하였다
. 현장에서 사용한 다짐장비의 무게가 낮고 혼합물의 온도저하가 발생하여 이에 대한 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. - 5℃ 로 낮은 온도(시방서에는 4℃ 미만 시 포장공사불가)를 기록하였다. 보수구간 절삭 후에는 택코팅을 실시하였다.
- 이러한 파손은 달리 불리우는 명칭이 없어서 “변종 포트홀”로 본 연구에서 새로운 용어를 사용 하였다.
- 기존 포장상태를 조사•분석하기 위하여 코어를 채취하였다. 채취된 코어는 ① 단면의 형상, ② 층 간의 부착상태, ③ 입도, ④ 포장층의 두께를 측정 하였다. 그리고 현장에서 사용된 소파보수용 혼합물의 품질을 측정하기 위하여 현장에서 혼합물을 채취하였다.
- 현장의 도로포장의 상태와 보수이력을 조사하기 위하여 코어를 채취하였다. 채취된 코어는 ① 밀도 측정, ② 회수시험(입도분석 및 아스팔트비), ③ 단면측정을 실시하기 위하여 수행하였다. 코아채취 당시 각 층의 아스팔트 코어가 서로 분리되어 있는 것을 현장에서 발견할 수 있었다(그림 4 참조).
- 철저한 온도관리는 아스팔트 포장의 품질과 장기공용성을 확보할 수 있기 때문에 ① 도착 시 온도, ② 포설 시 온도, ③ 1차•2차•3차 다짐시 온도를 적외선 온도기로 측정을 실시하였다.
- 청주지역의 도로포장에 대한 대규모의 포트홀 발생으로 인하여 이미 도로의 수명을 다하여 더 이상의 교통을 감당하기는 어려워서 겨울철에 긴급포장 공사가 진행되었으며, 이에 대한 시공진행 시 온도측정 등을 진행하였다.
- 코어시료의 표층 및 기층과 소파보수용 혼합물의 다짐 후 밀도를 측정하여 기존층의 밀도와 새로이 다짐된 표층의 밀도를 비교하였다. 그리고 기존포장과 소파보수용에 사용한 혼합물의 입도분포를 조사 하기 위하여 회수시험을 실시하였다.
- 파손원인 발견과 원인을 시험분석하기 위하여 간접인장강도시험과 염화칼슘용액 농도변화에 따른 Boiling시험을 실시하여 아스팔트 골재 피막박리시험을 실시하였다. 이러한 실험을 실시한 이유는 현장의 다짐과 염화칼슘의 영향을 살펴보기 위하여 실시하였다.
- 현장의 도로포장의 상태와 보수이력을 조사하기 위하여 코어를 채취하였다. 채취된 코어는 ① 밀도 측정, ② 회수시험(입도분석 및 아스팔트비), ③ 단면측정을 실시하기 위하여 수행하였다.
대상 데이터
- 본 기술기사에서는 2013년 2월 14일부터 3주간, 청주시 흥덕구 지동동 327번지 외 필지에 위치한 아스팔트 포장 도로의 파손도로 복구현장을 방문하여 아스팔트 포장 파손의 원인을 조사하고, 분석을 통해 문제점을 제시하였으며 제시된 결과는 청주 KBS 에서 4회에 걸쳐 아스팔트 포장 파손실태와 문제점에 대해서 ‘9시 뉴스 完’에서도 방송되었다.
- 현장조사는 청주지역의 현장을 대상으로 하였다. 현장의 도로 표면상태를 조사한 결과 노면에는 거북등 균열이 광범위하게 분포되어 있었다.
성능/효과
- 1) 본 연구의 대상이 된 포장도로는 포장구조상 지지력이 약한 도로로써 현행의 교통하중을 지지하기 위해서는 포장하부보강이 요청된다. 이는 코어채취로부터 발견된 것으로 지속적인 덧씌우기 공사로 표층 구간만이 지속적으로 발견되고, 기층이 분리되어 있기 때문이다.
- 2) 다짐부족으로 인한 문제는 소파보수에 사용하는 다짐에너지가 낮은 롤러의 사용으로부터 발생하였으며, 혼합물의 온도 역시 규정온도에 비하여 40~50℃가 낮아서 다짐이 원활하게 이루어지지 않은 것으로 조사되었다.
- 3) 실내시험으로부터 다짐이 적게 된 시료의 강도가 작게 나타나는 것을 확인하였으며, 염화칼슘용액의 농도가 증가할수록 아스팔트가 골재로부터 벗겨지는 양이 증가하여 겨울철 염화칼슘의 살포량을 조절할 필요가 있다.
- 4) 회수시험결과 표층 및 기층의 규정 입도에서 벗어나 있어서 철저한 골재 입도가 요청된다.
- 다짐횟수의 부족은 간접인장강도 저하에 직접적인 영향이 있는 것으로 시험결과 확인할 수 있었다. 겨울철 눈과 염화칼슘 살포로 인한 다짐이 부족한 아스팔트 포장에 주는 영향을 조사하기 위하여 수침 및 염수에 수침하여 시험한 결과 수침으로 인하여 강도저하가 발생하였는데 염수에 수침한 경우에는 수침에 비하여 다짐이 부족한 시료에서는 작거나 같게 간접인장강도가 측정되었다.
- 마샬다짐에 의한 방법으로 40회, 50회 및 75회로 다짐한 시료의 다짐횟수 변화에 따른 간접인장강도의 변화를 측정하고자 실시한 본 시험에서는 다짐횟수가 많을수록 간접인장강도가 크게 측정되었다. 이는 당연한 결과로서 현장에서 다짐이 부족할 경우 강도는 물론 포장층의 연약화로 포장 성능에 영향을 미침으로써 파손이 조기에 발생할 수 있다는 사실을 시험실에서 재현한 것이다.
- 현장에서 사용한 다짐장비의 무게가 낮고 혼합물의 온도저하가 발생하여 이에 대한 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. 보수구간의 표층밀도는 기존포장 표층밀도에 비하여 평균치와 비교했을 때 포장보수구간이 다짐도가 부족한 것으로 나타났다.
- 특히, 염화칼슘 살포량이 증가할수록 아스팔트가 골재에서 박리되는 현상이 심화되기 때문에 염화칼슘 살포량은 적절하게 조절되어야 한다. 본 연구에 의하면 염분농도가 30% 이상일 경우 박리현상이 가속되어 포장파손의 원인을 제공하는 것으로 나타냈다.
- 파손이 발생한 지점을 살펴보면 덧씌우기층과 기존 포장층의 분리가 발생하고 덧씌우기층의 포장이 다짐 부족과 산화, 염수의 침투로 인하여 분리 및 골재 비산이 반복적으로 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 수행되지 않았으나 지방 중소도시 특히, 본연구의 대상이 된 청주시의 외곽도로는 20~30여 년 전 교통량이 매우 적을 때 건설된 도로로서 2013년 현재 교통량을 고려하였을 때 현재의 포장구조로서는 현재의 교통량을 지지하기에는 매우 부족하다는 것을 알 수 있다. 이는 포장파손형태가 표면에서 거북등 형태의 파손이 거의 모든 도로 구간에서 심하게 발생하고 있는 것으로 보아 유추할수 있는 사실이다.
- 시공 시에 발견된 주요사항 및 문제점으로는 기존 포장두께 측정결과 두께가 부족하였으며, 온도관리도 매우 미흡한 것으로 조사되었다. 신•구층을 접착 하는 택 코트의 살포량과 양생시간도 준수되고 있지 않아서 철저한 시공관리가 요청된다.
- 시험결과 입도분포는 아스팔트 포장의 품질을 좌우하는 가장 기본적인 항목으로 기존 포장의 입도 분포 불량이 포장파손의 원인 중 한가지로 작용했다는 것을 발견할 수 있었다.
- 파손이 심한 아스팔트 포장도로에서 채취된 코어의 경우 시방에서 규정하고 있는 입도분포를 만족하지 못하는 것으로 회수시험결과 조사되었다.
후속연구
- 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 도로 전체 구간에 대하여 교통량과 포장 지지력을 측정하고 지지력이 부족한 구간을 파악하여 포장 하부기초를 치환하거나 보강하는 장기적 계획을 수립함으로써 달성할 수 있을 것이다.
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