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문제 정의
- 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 택코팅제의 부착특성과 양생온도와 시간에 따른 Damping test 결과를 통하여 택코팅재료의 특성을 분석하였다.
- 본 테스트의 목적은 유화아스팔트와 골재표면 사이의 최대접착력을 측정하는 것으로, 화강석으로 만든 판위에 유화아스팔트를 떨어뜨려서 시편을 제작하였다. 골재의 표면거칠기, 유화아스팔트의 두께 등이 변화할 경우 실험결과에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문에 동일한 실험조건에서 본 실험을 실시하기 위하여 샘플의 일정한 접촉면적과 두께를 유지하기 위하여 실리콘 재질의 몰드(지름 20mm의 구멍이 있는 400mm×400mm 사각형 모양)와 규격화된 크기의 pull-out stub을 사용하였다.
제안 방법
- Im, et al.(2013)의 논문을 참고하여 택코팅제의 양생 유무를 확인하기 위하여 Fig. 3과 같이 Damping테스트를 실시하였다. 시험방법은 흡수천을 시간과 온도별 양생된 유화아스팔트위에 놓고 그 위에 1kg의 추를 15초 동안 올려놓은 후 천에 흡수되는 유화아스팔트 양을 측정하는 것으로 평가를 하였다.
- 8은 BBS 테스트 장비를 소개해 주고 있다. BBS test는 양생온도는 5℃, 15℃, 25℃에 대하여, 1시간 양생된 택코팅 재료들의 부착강도를 측정하였다.
- 골재의 표면거칠기, 유화아스팔트의 두께 등이 변화할 경우 실험결과에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문에 동일한 실험조건에서 본 실험을 실시하기 위하여 샘플의 일정한 접촉면적과 두께를 유지하기 위하여 실리콘 재질의 몰드(지름 20mm의 구멍이 있는 400mm×400mm 사각형 모양)와 규격화된 크기의 pull-out stub을 사용하였다.
- 시험방법은 흡수천을 시간과 온도별 양생된 유화아스팔트위에 놓고 그 위에 1kg의 추를 15초 동안 올려놓은 후 천에 흡수되는 유화아스팔트 양을 측정하는 것으로 평가를 하였다. 본 시험에 사용된 유화아스팔트 살포량은 0.3ℓ/m2으로 하였으며, 시험온도는 20℃, 30℃에서 수행하였으며, 측정시간은 30분, 60분, 90분, 120분 양생 후 그 결과를 측정하였다.
- 본 연구에서는 아스팔트 포장에서 널리 사용되고 있는 택코팅 재료에 대하여 시험하였으며, 4종류의 유화 아스팔트 A~D에 대하여 살포량에 따른 접착특성과 택코팅제 A, B, C, D에 대하여 양생시간에 따른 접착특성을 비교·분석하였다.
- 3과 같이 Damping테스트를 실시하였다. 시험방법은 흡수천을 시간과 온도별 양생된 유화아스팔트위에 놓고 그 위에 1kg의 추를 15초 동안 올려놓은 후 천에 흡수되는 유화아스팔트 양을 측정하는 것으로 평가를 하였다. 본 시험에 사용된 유화아스팔트 살포량은 0.
- (2006)은 아스팔트 포장공사 시 사용되는 택코팅 재료의 부착특성에 영향을 미치는 요소들에 대하여 연구를 수행하였다. 연구에서 고려한 항목으로는, 양생시간, 택코팅제 살포량, 코어위치 그리고 표면처리방법을 선택하여 연구를 수행하였다. 밀링처리가 아스팔트 층들의 부착을 가장 향상시키는 항목으로 평가되었으며, 양생시간도 택코팅제의 부착강도에 영향을 주는 것이라는 연구결과가 도출되었다.
- 최근 AASHTO에서는 아스팔트 접착력 시험법을 개발하였으며, AASHTO-TP 91에 기재하여 아스팔트 접착력 시험(Bitumen Bond Strength(BBS) Test)으로 명명하여 사용하고 있다(Im, et al, 2014). 유화아스팔트는 온도에 따라 공용 특성 및 파괴거동이 다르기 때문에 온도 특성을 파악하기 위하여 본 연구에 사용된 실험 샘플을 챔버에서 양생을 실시 한 후 가열된 스터드를 양생된 샘플위에 부착 후 30분 후에 부착강도를 측정하였다. Fig.
- 본 연구에서는 아스팔트 포장에서 널리 사용되고 있는 택코팅 재료에 대하여 시험하였으며, 4종류의 유화 아스팔트 A~D에 대하여 살포량에 따른 접착특성과 택코팅제 A, B, C, D에 대하여 양생시간에 따른 접착특성을 비교·분석하였다. 접착특성을 분석하기 위하여 인장 접착강도시험(PATTI Test)와 damping 정도를 시간대 별로 측정 평가하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 택코팅용 유화아스팔트는 포장과의 접착성능을 향상시킨 개질유화아스팔트 A와 현재 국내 도로 포장에서 택코팅 재료로 사용되고 있는 일반유화아스팔트 B, C와 양생시간을 단축시킨 속경성 유화아스팔트 D를 선정하여 실험에 사용하였다.
이론/모형
- 본 연구에 사용된 4가지 종류의 유화아스팔트의 재료 특성을 고려하여 KS M 2203에 준하여 평가를 하였으며, 국내 기준이 미흡한 경우에는 일본의 규정을 적용하였으며, 품질시험결과와 관련된 기준을 Table 2~5와 같다. Table 2~Table 5에서 보는 것과 같이 제품마다 물리적 성질에 다소 차이가 있음을 알 수 있었다.
성능/효과
- 1. 물리적 성질 분석결과 제품마다 그 성질이 다르게 나타남을 알 수 있었으며, 모두 국내외기준을 만족하였다.
- 2. 택코팅제의 부착강도 측정결과 제품마다 그 부착강도가 양생온도에 따라서 다르게 측정되었다. 제품에 따라서 크게는 2배의 부착강도 차이가 발생하는 경우도 있었다.
- 3. 부착강도 측정결과에서 제품에 따라서 양생온도가 높아질수록 부착강도가 증가하는 경우도 있었으나, 양생온도와 상관없이 비슷한 부착강도 특성을 나타내는 제품도 있었다.
- 4. Damping test에서도 부착강도 테스트와 비슷한 경향으로 제품마다 양생온도에 따라서 다양한 결과가 도출되었다. 제품마다 천에 뭍어나오는 양의 차이가 현저히 차이나는 것을 알 수 있었다.
- 10에서와 같이 택코팅제의 종류에 따라서 각각의 점착력이 다른 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다. A 제품의 부착력이 가장 우수하게 나타났으며, D 제품의 경우 부착강도가 60~80psi로 가장 낮은 결과가 도출되었다. 이와 같이 부착강도 특성이 각각 다르기 때문에 택코팅 시방기준에도 부착강도 특성을 고려한 기준을 적용해야 한다고 판단된다.
- 12는 20℃와 30℃에서 4종류의 택코팅재료에 대하여 Damping test 측정결과를 나타내고 있다. Fig. 11과 Fig. 12에서 보여주고 있는 것과 같이 양생시간이 증가할수록 천에 흡수되는 유화아스팔트 양이 감소하는 경향을 알 수 있었다. 또한, 택코팅 재료에 따라 양생온도에 따라서 천에 흡수되는 경향이 크게 다름을 알 수 있었다.
- 이와 같이 부착강도 특성이 각각 다르기 때문에 택코팅 시방기준에도 부착강도 특성을 고려한 기준을 적용해야 한다고 판단된다. 또한, 양생온도가 증가할수록 부착강도가 증가하는 제품도 있고, 크게 변화없이 비슷한 부착강도를 나타내는 제품도 있었다.
- 12에서 보여주고 있는 것과 같이 양생시간이 증가할수록 천에 흡수되는 유화아스팔트 양이 감소하는 경향을 알 수 있었다. 또한, 택코팅 재료에 따라 양생온도에 따라서 천에 흡수되는 경향이 크게 다름을 알 수 있었다. 이는 택코팅 제품마다 시간에 따른 양생특성이 다르기 때문에 이와 같은 결과가 도출되었다고 판단된다.
- Table 1에서 설명해주고 있는 것과 같이 단순하게 살포량을 사용하는 것이 아니라 물이 증발한 후 남아있는 아스팔트 양을 기준으로 적용하고 있음을 알 수 있다. 또한, 포장체 종류 및 조건에 따라서 살포량 기준이 변함을 알 수 있었다.
- 연구에서 고려한 항목으로는, 양생시간, 택코팅제 살포량, 코어위치 그리고 표면처리방법을 선택하여 연구를 수행하였다. 밀링처리가 아스팔트 층들의 부착을 가장 향상시키는 항목으로 평가되었으며, 양생시간도 택코팅제의 부착강도에 영향을 주는 것이라는 연구결과가 도출되었다.
- (2008)은 시멘트 콘크리트 포장위에 아스팔트 포장 덧씌우기 층사이의 부착성능이 포장수명에 큰 영향을 주는 요소이기 때문에 실내 연구를 통하여 부착특성 평가 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 직접 전단 테스트 장비를 활용하여 콘크리트 포장과 아스팔트 포장의 부착성능을 평가하였으며, 수분의 영향으로 부착 성능이 크게 감소하는 결과도 도출할 수 있었다.
- Damping test에서도 부착강도 테스트와 비슷한 경향으로 제품마다 양생온도에 따라서 다양한 결과가 도출되었다. 제품마다 천에 뭍어나오는 양의 차이가 현저히 차이나는 것을 알 수 있었다. 이는 택코팅을 살포 후 양생온도를 잘 지켜야 함을 강조하고 있다.
후속연구
- 5. 택코팅 여부에 따라서 포장공용수명에 매우 중요한 역할을 하기 때문에 국내 택코팅 살포기준을 양생 후 잔존 아스팔트 바인더 양으로 개정과 함께 제품특성에 따른 부착강도 기준과 온도별 양생시간을 포함한 기준 적용 등에 다양한 연구가 필요하다고 판단된다.
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