[논문]아스팔트 혼합물의 수침/건조가열에 따른 변형강도 비교

라일호; 김현환; 조병진; 도영수; 김광우

문제 정의

따라서 두 방법 다 현실과 다소의 거리감이 있으므로 어떤 방식을 변형강도 시험법으로 채택하는 것이 적합한지를 통계적으로 데이터의 평균과 분산 분석을 통하여 결정토록 해야 할 것이다. 본 연구는 아스팔트 혼합물 공시체를 수침 가열하는 방식과 건조 상태로 오븐에 넣어 가열하는 방식 두 가지로 60℃가 되게 하여 변형강도를 측정하여 그 결과를 토대로 적합한 방식을 찾고자하였다.

제안 방법

이에 변형강도 시험에서 공시체를 60℃로 가열방법은 어떻게 하면 현장상태를 보다 유사하게 모사하며 시험 결과의 변동성도 적게 할 수 있는지를 연구할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 마샬 방법과 같이 30분간 수침하는 방법(wet process)과 건조오븐으로 가열(dry process)하는 두 가지 방법에 대해서 고려하였다.
그러나 공시체를 각각 6개씩 제작하여 공극률이 4±1% 범위를 만족하지 못하는 공시체는 폐기하고 다시 제작하였다.
같은 혼합물 당 6개를 두 개조로 나누어 60℃의 수조에서 수침가열 (wet) 30분과 오븐에서 건조가열(dry) 2시간(120분)을 처리하여 변형강도를 측정하였다. 여기서, 건조가열 시간은 사전에 60℃로 가열된 강제순환 오븐에 공시체를 넣고 그 내부까지가 60℃에 도달하는 시간을 사전 시험을 통하여 얻은 최소 시간이다.
각각의 가열방식 처리를 거친 후 각 공시체의 변형강도를 측정하고 각 조별 3개 공시체의 변형강도 평균값을 구하였다. <표 1>~<표 4>는 각각의 모암종류 및 골재 치수 별 공시체들의 가열 방법에 따른 변형강도를 분석하여 나타낸 것이다.

대상 데이터

본 연구의 시험에 사용된 총 공시체 수는 2골재× 2 굵은 골재 최대치수× 4 바인더 × 2 가열방법× 3 공시체 = 96개 이다.
본 연구에 사용된 재료는 두 가지 모암(화강암과 편마암)의 굵은 골재 13㎜와 19㎜ 골재와 4가지 바인더(AP-5, R10, RL6R5, PG76-22)이며 선회다짐기를 이용하여 100㎜ 공시체로 제조하였다. 본 연구의 시험에 사용된 총 공시체 수는 2골재× 2 굵은 골재 최대치수× 4 바인더 × 2 가열방법× 3 공시체 = 96개 이다.

성능/효과

<표 5>에 나타낸 바와 같이, 전체적으로 보면 건조 가열의 변형강도(Dry S_D)는 수침 가열 변형강도(Wet S_D)보다 약 5% 포인트 정도 더 높게 나타났다. 이는 혼합물이 물에 의하여 약간의 강도저하가 발생되었음을 의미한다.
또한 같은 혼합물 내에서 변형강도의 변동성(Variation)을 나타내는 변동계수를 보면 건조 가열처리의 경우가 수침 가열의 경우보다 훨씬 크게 나타났다. 건조가열의 변동계수는 약 15%로 수침 가열 약 8% 보다 2배 가까이 변동성이 높았다. 따라서 건조가열 보다는 수침가열이 변동성이 낮고 고른 변형강도를 얻을 수 있는 방법으로 판단된다.
건조가열은 공시체가 60℃에 도달하는데 최소한 2시간이 걸린다. 따라서 수침가열을 사용하는 것이 시간적으로 절약이 될 뿐만 아니라 결과치도 고르고 변동계수가 약 7% 포인트 더 낮았다. 따라서 30분 수침가열방법으로 공시체를 가열하는 경우 변형강도는 건조가열 공시체 보다 약간 낮게 나타나지만 변동성이 낮고 고른 품질의 시험결과가 얻어져더 유리 할 것으로 판단된다.
따라서 수침가열을 사용하는 것이 시간적으로 절약이 될 뿐만 아니라 결과치도 고르고 변동계수가 약 7% 포인트 더 낮았다. 따라서 30분 수침가열방법으로 공시체를 가열하는 경우 변형강도는 건조가열 공시체 보다 약간 낮게 나타나지만 변동성이 낮고 고른 품질의 시험결과가 얻어져더 유리 할 것으로 판단된다. 이는 새로이 만든 공시체이지만 수침경험이 있는 현장재료와도 상대적으로 유사한 상태를 겪은 혼합물이라는 점에서 더 긍정적이라 할 수 있다.
1. 공시체의 수침에 따른 영향을 분석한 결과 건조가열보다 수침가열이 다소 강도는 낮게 (약 5% 포인트) 나타났으나 변동성이 더 적게 나타났다.
2. 같은 혼합물 내에서 변형강도의 변동성(Variation)을 나타내는 변동계수를 보면 수침 가열의 경우가 건조 가열처리의 경우보다 훨씬 작게 나타났다. 따라서 건조가열 보다는 수침가열이 변동성이 낮고 고른 변형강도를 얻을 수 있는 방법으로 판단된다.
3. 수침 가열 시간이 건조가열의 1/4 이어서 시간 절약과 함께 측정치의 분산이 낮은 좋은 방법으로 판단되었다.

후속연구

따라서 그 대안으로 공시체를 오븐에서 가열하는 방법을 고려할 수 있다. 이에 변형강도 시험에서 공시체를 60℃로 가열방법은 어떻게 하면 현장상태를 보다 유사하게 모사하며 시험 결과의 변동성도 적게 할 수 있는지를 연구할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 마샬 방법과 같이 30분간 수침하는 방법(wet process)과 건조오븐으로 가열(dry process)하는 두 가지 방법에 대해서 고려하였다.
아스팔트 혼합물은 일단 수침되면 혼합물의 특성 변화가 유발될 수 있어 공시체의 사전 수침은 긍정적인 면도 있으나 물의 온도가 60℃라는 점이 현실과 다르고, 건조 상태에서의 가열은 혼합물의 수분함유 상태가 다르다는 점에 현실과 차이가 있다. 따라서 두 방법 다 현실과 다소의 거리감이 있으므로 어떤 방식을 변형강도 시험법으로 채택하는 것이 적합한지를 통계적으로 데이터의 평균과 분산 분석을 통하여 결정토록 해야 할 것이다. 본 연구는 아스팔트 혼합물 공시체를 수침 가열하는 방식과 건조 상태로 오븐에 넣어 가열하는 방식 두 가지로 60℃가 되게 하여 변형강도를 측정하여 그 결과를 토대로 적합한 방식을 찾고자하였다.

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