폐아스팔트 콘크리트(RAP)의 발생이 증가함에 따라 이를 자원으로 재활용 할 수 있는 재생 아스팔트 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐아스팔트 콘크리트를 아스팔트 콘크리트용 순환골재로 사용할 경우 품질저하로 인해 사용량을 제한하거나 재생첨가제를 사용하도록 하고 있다. 본 연구에서는 공정상의 편리성을 위해 재생첨가제가 포함된 중온 재생 아스팔트 바인더(WMRA)를 사용하여 RAP의 사용비율을 50% 까지 증가시킬 수 있는 재생 아스팔트 콘크리트의 실내 공용성능 평가를 수행하였다. 마샬안정도 실험 결과 RAP 30% 사용시에는 WMRA 바인더와 스트레이트 아스팔트 바인더 사용시 큰 차이가 없었으나 RAP 혼합비율이 50%로 늘어날 경우 WMRA 바인더 사용시 흐름값 34.7 (1/10 mm)로 기준을 만족시킬 수 있는 것으로 나타났다. 간접인장강도 실험의 터프니스 계산 결과 RAP 사용비율 50% 일 때 WMRA 바인더 사용시 스트레이트 아스팔트 바인더 사용시에 비해 55% 높은 값을 나타내어 균열저항성이 향상된 것을 알 수 있었다. 또한 반복직접인장실험을 통해 직접적인 균열저항성 비교 결과 WMRA 재생 아스팔트 콘크리트의 피로균열 저항성이 263% 증가하는 것으로 나타나 WMRA 바인더가 RAP 사용비율을 50%까지 높일 수 있어 RAP의 재활용에 효과적인 것으로 나타났다.
폐아스팔트 콘크리트(RAP)의 발생이 증가함에 따라 이를 자원으로 재활용 할 수 있는 재생 아스팔트 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐아스팔트 콘크리트를 아스팔트 콘크리트용 순환골재로 사용할 경우 품질저하로 인해 사용량을 제한하거나 재생첨가제를 사용하도록 하고 있다. 본 연구에서는 공정상의 편리성을 위해 재생첨가제가 포함된 중온 재생 아스팔트 바인더(WMRA)를 사용하여 RAP의 사용비율을 50% 까지 증가시킬 수 있는 재생 아스팔트 콘크리트의 실내 공용성능 평가를 수행하였다. 마샬안정도 실험 결과 RAP 30% 사용시에는 WMRA 바인더와 스트레이트 아스팔트 바인더 사용시 큰 차이가 없었으나 RAP 혼합비율이 50%로 늘어날 경우 WMRA 바인더 사용시 흐름값 34.7 (1/10 mm)로 기준을 만족시킬 수 있는 것으로 나타났다. 간접인장강도 실험의 터프니스 계산 결과 RAP 사용비율 50% 일 때 WMRA 바인더 사용시 스트레이트 아스팔트 바인더 사용시에 비해 55% 높은 값을 나타내어 균열저항성이 향상된 것을 알 수 있었다. 또한 반복직접인장실험을 통해 직접적인 균열저항성 비교 결과 WMRA 재생 아스팔트 콘크리트의 피로균열 저항성이 263% 증가하는 것으로 나타나 WMRA 바인더가 RAP 사용비율을 50%까지 높일 수 있어 RAP의 재활용에 효과적인 것으로 나타났다.
As an increase in the amount of RAP, there are growing interests in recycling asphalt concrete. In case of using the RAP as recycled asphalt pavement, it tends to be quality deteriorate. Therefore, the amount of RAP using is advised to be limited or has to be used with rejuvenator. In this study, as...
As an increase in the amount of RAP, there are growing interests in recycling asphalt concrete. In case of using the RAP as recycled asphalt pavement, it tends to be quality deteriorate. Therefore, the amount of RAP using is advised to be limited or has to be used with rejuvenator. In this study, asphalt mixture containing WMRA was analyzed to be used up to 50% for the sake of convenience on the process. As the results of evaluation, there was no significant difference in case of using 30% of RAP in the test of Marshall stability. However, in case of WMRA using up to 50%, it was satisfied criteria by flow value at 34.7. Further, result of toughness test was found that the crack resistance showed 55% higher than using straight asphalt when using WMRA binder up to 50%. According to the results of directly comparing crack resistance through repeated direct tensile test, it was shown that the fatigue crack resistance of WMRA pavement was increased by 263%. Therefore, it was shown that WMRA binder was effective in recycling RAP because WMRA binder could increase the percentage of RAP using up to 50%.
As an increase in the amount of RAP, there are growing interests in recycling asphalt concrete. In case of using the RAP as recycled asphalt pavement, it tends to be quality deteriorate. Therefore, the amount of RAP using is advised to be limited or has to be used with rejuvenator. In this study, asphalt mixture containing WMRA was analyzed to be used up to 50% for the sake of convenience on the process. As the results of evaluation, there was no significant difference in case of using 30% of RAP in the test of Marshall stability. However, in case of WMRA using up to 50%, it was satisfied criteria by flow value at 34.7. Further, result of toughness test was found that the crack resistance showed 55% higher than using straight asphalt when using WMRA binder up to 50%. According to the results of directly comparing crack resistance through repeated direct tensile test, it was shown that the fatigue crack resistance of WMRA pavement was increased by 263%. Therefore, it was shown that WMRA binder was effective in recycling RAP because WMRA binder could increase the percentage of RAP using up to 50%.
RAP의 활용을 촉진하기 위해 정부에서는 순환골재의 의무사용을 규정하고 순환골재·순환골재재활용제품의 사용용도 및 의무사용량에 관한 고시를 하였으며, 연도별 건설폐기물 사용 목표율을 설정하여 2020년까지 선진국 수준(50% 이상)으로 높여 나갈 계획이다(KS I 3005:2014). 이에 따라 본 연구에서는 재생첨가제 와 중온첨가제가 혼합된 중온 재생 아스팔트 바인더(WMRA)를 사용하여 RAP 사용비율 50% 이상의 중온 재생 아스팔트 콘크리트의 배합설계를 수행하고 실내 공용성능 평가를 통한 적용성을 평가하고자 하였다.
제안 방법
본 연구에서는 RAP (혼합물 중량 대비 30%, 50%)에 WMRA 바인더를 적용하여 중온 재생 아스팔트 혼합물을 평가하는 내용을 다루고있다. 이를 위하여 기본적인 물성 및 유변학적 물성 시험을 실시하여 WMRA 바인더의 재료적 성능과 물리적 개선효과를 확인할 수 있었다.
대상 데이터
WMRA 바인더 혼합물의 RAP 사용량에 따른 공용성을 평가하기 위해(CaseI)RAP 30% + 신규골재(VA) 70%, (CaseII)RAP 50% + 신규골재(VA) 50%의 골재 배합비율로 수행하였다. RAP 의 혼합량에 따른 골재의 합성입도 곡선은 Fig.
반복직접인장 시험이란 아스팔트 콘크리트의 반사균열 저항성을 관측하기 위한 시험으로 일정한 변위로 반복하여 실험한다. 시험의 원리는 Fig. 9와 같으며 Texas 도로국(Zhou and Scullion, 2005)에서 제작한 TTI (Texas Transportation Institute) 반사균열 시험기를 참고하여 시험을 진행하였다.
데이터처리
시험 결과 사진은 Fig. 11과 같으며 아스팔트 콘크리트 공시체에 반복적인 인장 변형이 가해지면서 시험기에 측정되는 하중을 기준으로 초기 하중의 70%, 50%, 30%, 10%일 때의 반복재하 횟수를 측정하여 RAP 함량에 따른 WMRA 바인더 및 스트레이트 아스팔트 바인더를 사용한 아스팔트 콘크리트 혼합물의 비교/평가 하였다.
이론/모형
64 mm 반복 재하로 인해 아스팔트 콘크리트 혼합물이 파손될 때의 반사 균열 저항성을 평가하였다. 0.64 mm의 변형재하는 Texas 도로국의 시험 규정 (Zhou and Scullion, 2005)을 참고하여 수행하였다.
성능/효과
(1) 재생 아스팔트 혼합물의 마샬 배합설계 결과, WMRA 바인더의 중온화 성능으로 인해 스트레이트 아스팔트 바인더를 사용한 혼합물에 비해 혼합 및 다짐온도를 약 20°C 낮은 온도에서 혼합이 가능했으며 또한 다짐성이 우수한 것으로 평가되었다.
(3) 각각의 아스팔트 혼합물의 대한 터프니스 결과 RAP 30%의 경우 스트레이트 아스팔트 바인더를 사용한 혼합물에 비해 WMRA 바인더를 사용한 혼합물이 4% 높게 측정 되었지만 개선효과가 미미하게 나타났다. ;소량의 RAP 사용에 맞는 대책이 필요하다. RAP 50%의 경우 WMRA 바인더를 사용한 아스팔트 콘크리트 혼합물이 55%의 더 높은 값을 나타내었으며, 신규골재만 사용한 아스팔트 혼합물과 유사한 결과값을 나타내었다.
(4) TTI 시험을 통해 터프니스 결과를 증명을 목적으로 추가적으로 진행 하였으며 시험 결과 WMRA 바인더를 사용한 아스팔트 혼합물이 263% 성능 향상됨에 따라 균열에 대한 저항성 향상 효과를 명확히 얻을 수 있었다.
본 연구에서 사용된 RAP으로 재활용 시 30%에서 WMRA 바인더의 성능 효과는 스트레이트 아스팔트 바인더를 사용한 혼합물과 거의 유사하거나 약간 높은 성능을 보여주었다. 하지만 RAP 50%의 경우 증가된 노화 잔류 아스팔트 바인더의 영향으로 스트레이트 아스팔트 혼합물은 품질기준에 만족하지 못하는 결과가 나타났으나 WMRA 바인더에 재생첨가제가 첨가된 WMRA 아스팔트 혼합물의 경우 개선된 성능 효과를 보여주었다.
후속연구
WMRA 바인더를 활용해 RAP 50% 재생 아스팔트 콘크리트를 생산 시 다량의 RAP의 사용으로 경제성을 높일 수 있으며 더불어 환경친화적인 도로건설공법의 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
아스팔트 바인더는 어떻게 노화가 진행되는가?
아스팔트 콘크리트 포장의 공용특성에 영향을 주는 중요 요소 중의 하나는 아스팔트 바인더의 유변학적(rheology) 특성이다. 아스팔트 바인더는 외부 환경에 직접 노출되어 공기 중에 산소와의 반응및자외선,물등에접하기때문에아스팔트바인더의성분 변화가 일어나면서 노화가 진행된다. Fig.
현재 일반적으로 사용되는 재생 아스팔트 콘크리트의 순환골재 사용 비율이 20~30%에 불과한 이유는?
또한 현재 일반적으로 사용되는 재생 아스팔트 콘크리트의 순환골재 사용 비율은 20~30%에 불과하다. 이는 RAP의 사용비율이 높을 경우 품질확보의 어려움과 재생첨가 제의 별도 사용이 필요하기 때문이다.
RAP을 사용한 재생 아스팔트 콘크리트 포장의 단점은?
순환골재(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP)는 재생 아스팔트 콘크리트 포장의 품질과 성능에 가장 큰 영향을 미친다. 일반적으 로 RAP을 사용한 재생 아스팔트 콘크리트 포장은 경화된 아스팔트가 함유되어 있으므로 소성변형에는 강한 반면 피로 균열에는 약한 단점이 있다. 실내실험 결과 마샬 안정도는 신규 혼합물의 표층·기층 규격을 상회하나, 신규 혼합물로 포장한 경우보다 조기에 균열이 발생할 수 있다(Kim, 2012).
참고문헌 (10)
Huh, J. D. (2009). "Development of new technology for 100% RAP recycling." 2009 International Journal of Highway Engineering, Korean Society of Road Engineers, pp. 583-586 (in Korean).
Kim, U. Y. (2012). "A study for recycling of waste asphalt by warm mix asphalt rejuvenator." Thesis, Kyunghee University (in Korean).
Korea Recycled Asphalt Association (2015). Available at: http://www.krascon.or.kr/html/board.php?boardNameboard_static&modeview&b_no9&page1 (Accessed: August 24, 2015) (in Korean).
KS I 3005 (2014). "Recycled hot Asphalt Paving Mixtures." (in Korean).
Lee, S. H. (2006). "A study on the mechanical properties and application of modified asphalt mixture recycled aggregates." Thesis, Daejeon University (in Korean).
Ministry of Environment (ME) (2015). "Environmental Statistics Yearbook 2014." (in Korean).
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT) (2012). Notification No. 2012-1096 (in Korean).
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT) (2014). Notification No. 2014-105 (in Korean).
Zhou, F. and Scullion, T. (2003). "Upgraded overlay tester and its application to characterize reflection cracking resistance of asphalt mixtures." Report No. FHWA/TX-04/0-4467-1, Texas Transportation Institute.
Zhou, F. and Scullion, T. (2005). "Overlay tester- a rapid performance related crack resistance test." Report FHWA/TX-05/0-4467-2, Texas Transportation Institute.
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