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문제 정의
- 아스팔트 덧씌우기 공사 시 기존층과 새로운 포장층 사이에 부착이 적절 하지 않으면 표층으로부터 침투하는 수분이 하부층으로 유입되어 포장하부 구조의 약화로 인한 포장 파손이 야기될 수 있다. 따라서 본 실험은 택코트 유\무에 따른 표면수의 포장체 내부 침투 거동을 알아보기 위하여 진행되었으며, Fig. 8의 모식도처럼 공시체 상부에 위치한 일정량의 물이 공시체를 통과하여 하부로 물이 배수 되는데 걸리는 시간을 측정하는 방법으로 수행되었다. 실험의 일관성을 위해 모든 샘플은 8%의 일정한 공극률을 갖도록 제작하였으며, 택코트가 시공 중 유실되었다는 가정을 추가하기 위해 택코트가 분사되지 않은 샘플 또한 실험군으로 추가하였다.
- 본 실험은 택코트 시공에 있어 주요 문제점으로 지적 되고 있는 타이어 부착특성을 평가하기 위하여 진행한 실험으로, 일본의 타이어 부착방지 유제 시험방법을 응용하였다. Fig.
- 따라서 도심지 공사 시 택코트 양생시간 확보의 어려움을 해결하고 택코트 손실을 예방하기 위하여 짧은 시간 양생에도 타이어에 부착되지 않는 Trackless tact coat의 국내 도입이 필요한 시점이라 판단된다. 본 연구에서는 공사 현장에서 택코트 손상을 예방하기 위하여 국내에서 개발된 부착방지 택코트(trackless tack coat) 제품의 성능을 평가하기 위하여 다양한 부착강도 측정에 따른 택코트 제품의 특성을 평가하였다. 또한, 기존 국내에서 일반적으로 널리 사용되고 있는 택코트 (RS(C)-4)와 개질 택코트 제품인 rubber tack coat와의 비교를 통하여 개발된 trackless tact coat의 성능을 비교하였다.
- 본 테스트의 목적은 택코트가 기존 아스팔트 노면에 포설 후 일정시간 양생된 후 최대 택코트의 최대 접착력을 측정하기 위하여, Fig. 6과 같이 공시체를 제작하였다. Fig.
- 택코트 사용 여부에 따른 아스팔트 포장의 공용성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 다음과 같은 문헌조사를 실시하였다.
제안 방법
- 0은 택코트가 전혀 묻지 않는 경우이며, 5는 Fig. 2(a) 장치의 고무에 의한 줄이 한쪽이 완전한 길이로 나오거나, 양쪽줄이 전체 길이의 반절만 나타나는 것으로 정의하여 평가를 실시하였다. Fig.
- 아스팔트 노면에 살포된 택코트 재료들의 직접인장 부착강도 특성을 평가하기 위하여 Fig. 7(a)의 장비를 이용하여 Pull off test를 실시하였다. 실험용 샘플의 제작은 6cm의 높이를 갖는 마샬공시체를 2번의 과정으로 나눠서 진행하였다.
- 실험용 샘플의 제작은 6cm의 높이를 갖는 마샬공시체를 2번의 과정으로 나눠서 진행하였다. 3cm 높이의 마샬 공시체를 1차 적으로 제작한 후 하루동안 양생하고 일정량의 택코트제를 살포한 후 2시간동안 양생한 뒤, 최종적으로 가열된 loose mixture를 마샬 다짐몰드에 넣고 마샬다짐기로 양면 다짐을 하여 공시체를 제작하였다. 다짐 후 1일 동안 양생한 후 Pull off test를 위한 Stub를 에폭시 접착제로 접착 후 1일 후에 측정을 실시하였다 Fig.
- 6과 같이 공시체를 제작하였다. Fig. 6에서 나타내고 있는 것과 같이 아스팔트 공시체 시편 위에 일정량의 택코트를 분사한 이후 pull-out stub를 부착한 후 일정 양생시간 이후에 부착강도를 측정하였다.
- 본 연구에서는 공사 현장에서 택코트 손상을 예방하기 위하여 국내에서 개발된 부착방지 택코트(trackless tack coat) 제품의 성능을 평가하기 위하여 다양한 부착강도 측정에 따른 택코트 제품의 특성을 평가하였다. 또한, 기존 국내에서 일반적으로 널리 사용되고 있는 택코트 (RS(C)-4)와 개질 택코트 제품인 rubber tack coat와의 비교를 통하여 개발된 trackless tact coat의 성능을 비교하였다. 택코트의 주요 목적은 아스팔트 층과 층사이의 부착이기 때문에 본 연구에서는 다양한 부착특성을 평가방법으로 적용하였다.
- 주행차량의 정지 또는 회전력으로 발생하는 전단력에 대한 택코트의 저항력을 평가하기 위하여 Torque meter 를 사용하여 전단부착강도를 측정하였다. 또한, 아스팔트 표층부에 떨어지는 빗물이 포장체 하부로 이동하는 투수성능에 대하여 택코트 유무에 따른 성능을 비교하기 위하여 투수시험을 실시하였다.
- 본 실험은 택코트 도포 이후 차량주행으로 인하여 택코트가 타이어에 부착되어 손실되는 정도를 평가하기 위하여 진행된 실험으로, Fig. 17은 60℃에서 30분, 60 분 양생된 실험샘플에 흡수천을 부착한 후, 윤하중을 재하하고 흡수천에 묻어있는 택코트의 영역을 Digital Image Processing으로 분석한 실험결과를 나타낸다. 그래프에 나타난 바와 같이 Trackless 택코트가 가장 작은 손실율을 보였으며, 특히 60분 후 급격하게 손실 량이 감소하는 것으로 나타났다.
- , 2014). 본 연구에서는 택코트 제품의 양생시간에 따른 부착특성을 평가하기 위하여 Fig. 5의 PATTI 실험장비를 활용하였다.
- 실험은 슬레이트판에 일정한 양의 택코트를 분사하고 동일한 조건에서 양생한 후, 슬레이트 판에 흡수천을 부착하여 윤하중을 재하하는 방법으로 진행되었다. 실험 후, 흡수천에 묻어나는 택코트의 부착율은 이미지 프로세싱 방법을 통해 평가하였다.
- 9는 본 실험에 사용된 윤하중 시험장비의 모습이다. 실험은 슬레이트판에 일정한 양의 택코트를 분사하고 동일한 조건에서 양생한 후, 슬레이트 판에 흡수천을 부착하여 윤하중을 재하하는 방법으로 진행되었다. 실험 후, 흡수천에 묻어나는 택코트의 부착율은 이미지 프로세싱 방법을 통해 평가하였다.
- 8의 모식도처럼 공시체 상부에 위치한 일정량의 물이 공시체를 통과하여 하부로 물이 배수 되는데 걸리는 시간을 측정하는 방법으로 수행되었다. 실험의 일관성을 위해 모든 샘플은 8%의 일정한 공극률을 갖도록 제작하였으며, 택코트가 시공 중 유실되었다는 가정을 추가하기 위해 택코트가 분사되지 않은 샘플 또한 실험군으로 추가하였다.
- 아스팔트 층 사이에 도포되는 택코팅제의 양생시간에 따른 부착특성을 확인하기 위하여 양생 1시간과 양생 2 시간별 부착강도를 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 12와 같다. 그래프에 나타난 바와 같이 Trackless가 가장 우수한 부착특성을 나타내었으며, 양생시간이 증가할수록 부착특성이 증가함을 확인하였다.
- 택코트의 주요 목적은 아스팔트 층과 층사이의 부착이기 때문에 본 연구에서는 다양한 부착특성을 평가방법으로 적용하였다. 양생시간에 따른 부착 강도 측정, 타이어 부착율 평가, 투수시험, 전단부착강도 측정을 실시하였다. 양생시간에 따른 택코트제품의 부착특성을 평가하기 위하여 BBS(Bituminous Bond Strength)와 타이어 부착 시험을 실시하였으며, 기존 아스팔트 표면에 tack coat 포설 이후 직접인장부착특성을 평가하기 위하여 Pull off Test를 실시하였다.
- 양생시간에 따른 부착 강도 측정, 타이어 부착율 평가, 투수시험, 전단부착강도 측정을 실시하였다. 양생시간에 따른 택코트제품의 부착특성을 평가하기 위하여 BBS(Bituminous Bond Strength)와 타이어 부착 시험을 실시하였으며, 기존 아스팔트 표면에 tack coat 포설 이후 직접인장부착특성을 평가하기 위하여 Pull off Test를 실시하였다. 주행차량의 정지 또는 회전력으로 발생하는 전단력에 대한 택코트의 저항력을 평가하기 위하여 Torque meter 를 사용하여 전단부착강도를 측정하였다.
- 은 택코트의 부착특성을 평가하기 위해 ASTM D 711에 명시된 Fig. 2와 같은 장비를 이용하여 택코트의 양생시간에 따른 부착특성을 육안조사로 실시하기 위한“a visual rating scale”을 개발하였으며, 범위는 0~10으로 하였다.
- 11과 같이 Torque meter를 이용 하여 전단부착강도를 측정하였다. 전단부착강도 공시체는 Fig. 8의 투수시험공시체와 동일하게 만들었으며, 공시체 제작 이후 24시간 양생 후 Torque meter를 활용 하여 전단부착강도를 실시하였다. Fig.
- 양생시간에 따른 택코트제품의 부착특성을 평가하기 위하여 BBS(Bituminous Bond Strength)와 타이어 부착 시험을 실시하였으며, 기존 아스팔트 표면에 tack coat 포설 이후 직접인장부착특성을 평가하기 위하여 Pull off Test를 실시하였다. 주행차량의 정지 또는 회전력으로 발생하는 전단력에 대한 택코트의 저항력을 평가하기 위하여 Torque meter 를 사용하여 전단부착강도를 측정하였다. 또한, 아스팔트 표층부에 떨어지는 빗물이 포장체 하부로 이동하는 투수성능에 대하여 택코트 유무에 따른 성능을 비교하기 위하여 투수시험을 실시하였다.
- 택코트 재료의 부착강도를 평가하기 위하여 Bryan의 연구에서 운영하였던 직접인장부착시험을 실시하였다 (Bryan, et al., 2015). Fig.
- 택코트의 부착특성을 평가하기 위하여 전단부착강도를 평가하기 위해 Fig. 11과 같이 Torque meter를 이용 하여 전단부착강도를 측정하였다. 전단부착강도 공시체는 Fig.
- 또한, 기존 국내에서 일반적으로 널리 사용되고 있는 택코트 (RS(C)-4)와 개질 택코트 제품인 rubber tack coat와의 비교를 통하여 개발된 trackless tact coat의 성능을 비교하였다. 택코트의 주요 목적은 아스팔트 층과 층사이의 부착이기 때문에 본 연구에서는 다양한 부착특성을 평가방법으로 적용하였다. 양생시간에 따른 부착 강도 측정, 타이어 부착율 평가, 투수시험, 전단부착강도 측정을 실시하였다.
대상 데이터
- 실내 실험을 바탕으로 trackless tack coat의 현장 적용성을 검증하기 위하여 일반국도 26호선 아스팔트 덧씌우기 공사 일부구간에 시험시공을 실시하였다.
- 7(a)의 장비를 이용하여 Pull off test를 실시하였다. 실험용 샘플의 제작은 6cm의 높이를 갖는 마샬공시체를 2번의 과정으로 나눠서 진행하였다. 3cm 높이의 마샬 공시체를 1차 적으로 제작한 후 하루동안 양생하고 일정량의 택코트제를 살포한 후 2시간동안 양생한 뒤, 최종적으로 가열된 loose mixture를 마샬 다짐몰드에 넣고 마샬다짐기로 양면 다짐을 하여 공시체를 제작하였다.
- 현장 적용성 평가를 위하여 일반국도 26호선 시험포장구간에서 현장 코어를 채취하였으며, Fig. 18은 현장 에서 코어를 채취하는 모습과 코어 채취 시편을 나타낸 다. Fig.
성능/효과
- 1. 일정시간 양생 후 택코트 재료별 부착특성을 평가하기 위한 BBS 측정결과, Trackless 택코트가 부착특성이 가장 우수하게 나타났으며, 양생 시작 2시간 이후에는 부착력이 크게 개선되는 것으로 나타났다.
- 2. 직접부착인장(Pull off test)결과 재료별로 큰 차이는 발생하지 않았으나, RSC-4가 다소 부착인장강도가 저하되는 것으로 나타났다.
- 3. 택코트 사용 유무에 따른 포장체 내부의 투수성능 측정결과, 택코트를 사용하지 않은 경우 표층수가 빠른 시간내에 포장체 하부로 침투하지만, 택코트를 사용할 경우 투수시간이 지연되는 것으로 나타났으며, 특히 BBS특성이 우수한 Trackless 택코트는 가장 긴 투수시간을 갖는 것으로 확인되었다.
- 4. Trackless 택코트를 살포하여 30분을 양생한 경우 동일조건의 RSC-4와 비교하여 우수한 손실율을 나타내었으며, 60분 후에는 타이어에 의한 손실율이 현저하게 감소하는 것으로 나타났다.
- 5. 부착전단강도 측정결과 택코트 적용 여부에 의하여 전단부착강도 특성이 차이가 있음을 알 수 있었다. 택코트 사용으로 전단부착특성이 개선됨을 알 수 있었으며, 부착방지유제(trackless)도 전단부착강도가 우수함을 알 수 있었다.
- 6. 현장 적용성 평가에서는 Trackless 택코트 제품이 작업성도 양호하였으며, 시공 이후 코어링을 통해 부착특성을 육안으로 확인해 본 결과, 신설표층부와 기존 아스팔트 층이 잘 부착되어 있음을 확인하였다. 이는 실내실험에서 측정된 부착특성의 결과와 일치 하고, Trackless 택코트 사용은 포장층의 층 분리 예방에 매우 효과적이며, 포장수명 연장을 기대할 수 있다는 것을 의미한다.
- 7. 부착방지유제는 빠른 양생 특성으로 인하여 공사차량으로 인한 택코트 유실 방지효과가 높으면서 인장 부착강도 및 전단부착강도가 우수하여 택코트 불량으로 인한 도로 조기파손 예방을 개선하여 도로포장 수명을 연장할 것으로 판단된다. 따라서, 미국 등 선진국처럼 국내에서도 Trackless 택코트 도입의 활성화를 위한 택코트의 성능평가 기준(안) 도출이 필요하다고 판단된다.
- 17은 60℃에서 30분, 60 분 양생된 실험샘플에 흡수천을 부착한 후, 윤하중을 재하하고 흡수천에 묻어있는 택코트의 영역을 Digital Image Processing으로 분석한 실험결과를 나타낸다. 그래프에 나타난 바와 같이 Trackless 택코트가 가장 작은 손실율을 보였으며, 특히 60분 후 급격하게 손실 량이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 Trackless 택코트를 시공한 후, 일정 시간 이상의 양생기간을 가지면 공사 차량으로 인한 손실량을 크게 줄일 수 있다는 것을 의미한다.
- 12와 같다. 그래프에 나타난 바와 같이 Trackless가 가장 우수한 부착특성을 나타내었으며, 양생시간이 증가할수록 부착특성이 증가함을 확인하였다. 이를 통해 택코트제의 현장 시공 시, 부착강도를 확보하기 위해서는 택코트제의 양생에 있어 충분한 시간의 차량통제가 반드시 필요하다는 것을 알 수 있다.
- 택코트가 없는 경우에도 전단부착강도가 측정된 경우는 층과 층 사이에서 발생하는 아스팔트 혼합물 골재들의 인터락킹 (interlocking)에 의한 결과값이다. 부착방지유제 (trackless)가 전단부착강도 개선효과가 우수함을 알 수 있었으며, 고무개질 택코트제품과 비교해서 부착방 지유제가 유사한 전단부착특성을 나타내고 있었다. Fig.
- 14와 같다. 실험 결과 택코트를 사용하지 않은 경우는 물이 완전히 빠져나가는데 가장 짧은 시간이 소모되는 것으로 나타났으며, Trackless 택코트를 사용한 경우 표면수의 이동속도가 택코트를 사용하지 않은 공시체보다 약 2.3배 지연되는 것으로 나타났다. 이는 Trackless 택코트가 빠른 시간에 양생되면서 상\하부 방수층이 형성되면서 물의 침투속도가 저하된 것으로 판단된다.
- 13 에 도시된 그래프와 같다. 실험결과, 택코트의 종류에 따른 부착강도 차이는 크지 않았다. Fig.
- 유한요소법과 Louisiana interlayer shear strength tester를 측정한 결과를 바탕으로 아스팔트 경계층에서의 포장성능에 대한 택코트 전단부착특성의 영향에 대한 연구를 수행하기 위해 3종류의 택코트와 3개의 다른 살포량에 따른 성능평가 결과, 아스팔트 층 사이의 택코트 재료는 아스팔트 경계층에서 발생하는 피로균열에 영향을 주며, 택코트의 전단부착 특성에 따라서 피로균열저항 성이 확보된다는 것을 확인하였다(Mohammad, L.N. et al., 2011).
- Patel (2010)은 아스팔트 포장의 경계층에서의 전단 강도에 영향을 주는 요소에 대한 연구를 수행하였으며, 다양한 택코트 재료, 시공 및 아스팔트 포장 표면조건 등에 대하여 전단부착력을 측정한 결과, 부착방지 택코트(Trackless 택코트)가 전단부착강도 측정결과 다른 택코트보다 높은 전단부착강도를 갖는다는 것을 확인 하였다. 이와 같이 부착방지 택코트 사용 시, 아스팔트 포장 경계층의 부착성능이 개선됨을 확인할 수 있었다.
- (2012)은 아스팔트 포장에서 자주 발생하는 top-down 균열과 반사균열이 아스팔트 층 사이의 부착특성에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였다. 일반택코트와 개질택코트 사용에 따른 아스팔트 층의 top-down 균열과 반사균열 저항성을 평가한 결과, 부착특성이 좋은 개질 택코트재료를 사용한 경우 균열 저항성이 크게 개선되는 것으로 나타났다.
- 부착전단강도 측정결과 택코트 적용 여부에 의하여 전단부착강도 특성이 차이가 있음을 알 수 있었다. 택코트 사용으로 전단부착특성이 개선됨을 알 수 있었으며, 부착방지유제(trackless)도 전단부착강도가 우수함을 알 수 있었다.
후속연구
- 이는 Trackless 택코트가 빠른 시간에 양생되면서 상\하부 방수층이 형성되면서 물의 침투속도가 저하된 것으로 판단된다. 이를 통해 택코트의 적절한 시공 시, 표면수 침투로 인한 하부 포장체의 손상을 예방 또는 지연시킬 수 있을 것으로 판단되며, 공용수명의 연장 또한 기대할 수 있을 것이라 기대된다.
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