[논문]폐비닐 아스팔트 콘크리트의 현장 적응성 연구

김광우; 이상범; 이순제; 김성운

폐비닐 아스팔트 콘크리트의 현장 적응성 연구
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김광우 (강원대) , 이상범 (강원대) , 이순제 (강원대) , 김성운 (강원대)

This study is a fundamental research for recycling waste vinyl in asphalt concrete mixture for roadway pavement. The mixing method and proper content of waste polyethylene(PE) film were determined through preliminary mix design. This study used 2-type aggregate gradations and two-type waste PE films. The mixtures were applied for a test pavement on a rural road. Quality evaluation of the asphalt concrete confirmed that waste vinyl asphalt concrete was applicable to road pavement.

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문제 정의

본 연구를 수행하기 위하여 사전 연구에서는 폐비닐의 배합설계를 통하여 폐비닐의 적정 첨가 함량 및 최적 아스팔트 함량을 결정하고 실험실에서 아스팔트 혼합물의 특성 평가 시험을 통하여 그 품질이 우수함을 확인하고 연구결과에 대하여 2000년 농공학술발표회에 발표하였다. 본 논문에서는 폐비닐 아스팔트 혼합물의 현장 시험 포장에 대하여 설명하고자 한다.
본 연구는 농촌지역에서 환경오염의 주범인 폐비닐을 도로 포장 재료로 재활용하기 위한 연구이다. 본 연구를 수행하기 위하여 사전 연구에서는 폐비닐의 배합설계를 통하여 폐비닐의 적정 첨가 함량 및 최적 아스팔트 함량을 결정하고 실험실에서 아스팔트 혼합물의 특성 평가 시험을 통하여 그 품질이 우수함을 확인하고 연구결과에 대하여 2000년 농공학술발표회에 발표하였다.
본 연구는 폐비닐을 도로 포장 재료로 재활용하기 위한 연구로서 시험포장을 통하여 적용성을 평가하고자 하였으며 이를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

시험포장시 혼합물을 무작위로 채취하여 아스팔트 혼합물의 입도 및 아스팔트 함량을 검증하고 공시체를 제작하여 마샬 안정도 시험과 간접인장 강도 시험을 수행하였다. 시험포장 시공 48시간이 지난 후 다짐 상태를 확인하기 위하여 시험포장에서 구간별로 코어를 3개씩 채취하여 코어의 실측 밀도를 측정하고 공극률을 구하였다.
시험포장 전에 기존의 막석 다짐 형태의 도로를 평평하게 고른 후 다짐 롤러로 다짐하고 우기에 파괴 유실된 도로도 복구하고 그 위에 25mm 재생 골재를 다짐하여 무처리 보조기층을 설치하였다. 프라임코트로 잘 다져진 보조기층 위에 아스팔트 유제를 살포하였다.
시험포장시 혼합물을 무작위로 채취하여 아스팔트 혼합물의 입도 및 아스팔트 함량을 검증하고 공시체를 제작하여 마샬 안정도 시험과 간접인장 강도 시험을 수행하였다. 시험포장 시공 48시간이 지난 후 다짐 상태를 확인하기 위하여 시험포장에서 구간별로 코어를 3개씩 채취하여 코어의 실측 밀도를 측정하고 공극률을 구하였다.
프라임코트로 잘 다져진 보조기층 위에 아스팔트 유제를 살포하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 강원도 춘천시 S 아스콘회사의 편마암 골재를 사용하였으며, 혼합물은 19mm 밀입도와 본 실험실에서 개발한 소성변형 저항성이 우수한 갭입도를 사용하였으며, 아스팔트는 AP-3(침입도 85-100)를 사용하였다. 폐비닐은 1차 건조공정을 거친 한국 자원 재생 공사 정읍사업소에서 수거 처리된 LDPE와 HDPE 두 종류를 사용하였다.
시험포장은 강원도 춘천시 신동면 의암리 마을 안길 120m에 4종류의 혼합물을 각각 30m씩 4개구간으로 나누어 9월 중순에 수행하였다.
AP-3(침입도 85-100)를 사용하였다. 폐비닐은 1차 건조공정을 거친 한국 자원 재생 공사 정읍사업소에서 수거 처리된 LDPE와 HDPE 두 종류를 사용하였다.

성능/효과

1. 폐비닐 아스팔트 혼합물을 특수장비가 없이 성공적으로 포설함으로서 폐비닐 아스팔트 혼합물이 시공 가능함을 알 수 있었다.
2. 시험 포장한 밀입도 혼합물은 입도 분포 및 아스팔트 함량이 배합설계와 비슷하게 나타나 현장 적용 가능성이 충분함을 확인하였다. 하지만 갭입도 혼합물은 국내 플랜트 여건으로 입도 조정이 어려움이 있을 것으로 사료된다.
강도 특성을 보면 모두 배합설계 기준을 만족하였으며 LDPE 폐비닐을 첨가한 혼합물은 입도에 관계없이 일반 혼합물보다 마샬 안정도 및 간접인장 강도가 비슷하거나 크게 나타나 폐비닐 개질 효과를 다시 한 번 확인하였다. HDPE 갭입도 혼합물은 일반 밀입도 혼합물보다 적게 나타났다.

후속연구

공극은 밀입도 혼합물의 경우 다짐도가 93% 이상으로 나타났다. 반면에 갭입도 혼합물은 다짐도가 90%에 미달되었는데 이는 앞에서 설명한 대로 입도의 차이에 인한 것으로 사료되며, 국내 플랜트에 적합한 입도로 조정하기 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
향후 혼합물의 품질 추적 조사와 실내시험 결과와의 관계 규명을 통하여 현장 적용성을 높이는 방안에 대한 연구 및 경제성 평가에 대한 연구를 수행할 예정이다.

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