초록

본 연구는 가열 아스팔트 혼합물 도로 포장(이하, 아스콘 포장)의 소성변형 저감 및 피로수명 증대를 위한 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 혼합물 개발에 관한 것이다. 본 연구는 아스팔트 바인더의 골재와의 부착강도 및 골재 간 맞물림 효과를 동시에 개선하는 저비용 고효율의 섬유 형태 폴리머 보강 아스팔트 혼합물 개발에 관한 것이다. 이 최종목표를 달성하기 위하여 3차 년도에는 아스콘 포장 보강을 위한 폴리머 섬유를 개발하고 이를 사용한 혼합물의 물리적 특성 시험을 실시하였으며, 현장적용을 위한 기준 등을 제시하였다.

Abstract ▼

To assure better performance of HMA, the polymerized HMA is widely used in field to improve the cohesive strength of HMA or to enhance interlocking force of aggregate. However, there are some drawbacks to adopt those techniques in field such as additional cost of production, quality control and addi

To assure better performance of HMA, the polymerized HMA is widely used in field to improve the cohesive strength of HMA or to enhance interlocking force of aggregate. However, there are some drawbacks to adopt those techniques in field such as additional cost of production, quality control and additional processes in construction. To assure the cost-effectiveness of HMA without any additional processes and cost, a new HMA combined with single strand polymeric fibers is developed in this study.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• Executive Summary ... 5
• 목 차 ... 7
• 표 목 차 ... 11
• 그림 목차 ... 12
• Table of Contents ... 17
• Tables ... 21
• Figures ... 22
• 제1장 다기능 복합도로 포장 시스템 기술 개발 개요 ... 27
• 1. 사업개요 ... 27
• 1.1. 사업수요(Needs) ... 27
• 1.1.1. 도로부문 유지관리 비용의 급격한 상승 ... 28
• 1.1.2. 지속 가능한 도로 포장 시스템 개발의 시급성 ... 28
• 1.2. 사업내용 ... 29
• 1.2.1. 국내외 장수명 도로 포장 시스템 수요 급증 ... 29
• 1.2.2. 도로 포장 설계 기술력 40% 부족 ... 29
• 1.2.3. 다기능 복합 도로 포장 시스템 ... 29
• 1.2.4. 다기능 복합 도로 포장 시스템 연구 허브 구축 ... 30
• 1.2.5. 도로 포장 기술 전반에 걸친 파급 효과 ... 30
• 1.3. 사업의 정량적 목표 ... 31
• 1.4. 사업의 정성적 목표 ... 31
• 2. 기대효과 및 활용방안 ... 32
• 2.1. 기대효과 ... 32
• 2.1.1. 기술적 측면 ... 32
• 2.1.2. 경제적 측면 ... 32
• 2.1.3. 산업적 측면 ... 32
• 2.1.4. 활용방안 ... 33
• 제2장 재생플라스틱 섬유보강 포장혼합물의 배합설계 ... 35
• 1. FRA 복합 포장 혼합물 배합설계 ... 35
• 1.1. 일반 가열 아스팔트 혼합물 배합설계 ... 35
• 1.1.1. 마샬 배합설계 ... 36
• 1.1.2. SHRP Superpave 배합설계 ... 40
• 1.1.3. 현 배합설계 인자 분석(Volumetric, VMA, VFA 등) ... 41
• 1.1.4. Bailey method ... 46
• 1.2. FRA 복합 포장 혼합물 배합설계 ... 51
• 1.2.1. Bailey method의 응용 ... 51
• 1.2.2. FRA 복합포장 혼합물 체적 특성(Volumetric Properties) ... 54
• 1.2.3. Bailey method를 활용한 FRA 배합설계 ... 56
• 1.2.4. 최적 보강섬유량 산정을 위한 기초 실험 ... 64
• 1.3. 다양한 방법을 이용한 FRA 배합설계 결과 ... 71
• 1.3.1. 마샬 안정도를 이용한 배합설계 결과 ... 71
• 1.3.2. SD와 VMA를 이용한 배합설계 결과 ... 71
• 1.3.3. F.E(Fracture Energy)와 VMA를 이용한 배합설계 결과 ... 73
• 1.3.4. 배합 설계 실험 결과 ... 75
• 1.3.5. 동적안정도 검증 ... 76
• 제3장 재생플라스틱 섬유보강 포장혼합물의 피로균열 저항성 평가 ... 81
• 1. 시험재료 ... 81
• 1.1. 골재 ... 81
• 1.2. 아스팔트 바인더 및 섬유 ... 82
• 1.3. 시편제작 ... 84
• 2. 시험방법 ... 89
• 3. 시험 결과 ... 91
• 3.1. 최대 인장응력(Pa) ... 91
• 3.2. 최대 인장변형률(m/m) ... 91
• 3.3. 휨강성(Pa) ... 92
• 3.4. 위상각(deg) ... 92
• 4. 시험결과 분석 ... 94
• 4.1. 경험적 접근방식 ... 94
• 4.2. 소멸 에너지 접근 방식 ... 98
• 5. 혼합물 피로균열 저항성 평가에 관한 소결 ... 103
• 제4장 재생플라스틱 섬유보강 포장혼합물의 물성 시험법 개발 ... 105
• 1. 복합 포장 FRA 혼합물 물성 시험법 개발 ... 105
• 1.1. 개요 ... 105
• 1.2. 직접인장시험 ... 107
• 1.3. Pre-Peak 직접 인장-연화 에너지 모델 ... 110
• 1.4. Post-Peak 직접 인장-연화 인성지수 모델 ... 116
• 2. 유한요소해석 ... 120
• 제5장 유한요소해석 프로그램 개발 ... 121
• 1. 연구의 목적 ... 121
• 2. Generalized Kelvin Model (GKM) ... 121
• 2.1. GKM 재료모형의 정식화 ... 121
• 2.2. GKM 코드 검정 ... 126
• 3. KICTPAVE 사용자 GUI 통합개발 ... 129
• 3.1. KICTPAVE/CAE를 이용한 도로포장구조해석 절차 ... 129
• 3.2. 포장구조모형의 정의 ... 130
• 3.3. 자동 유한요소 메쉬 생성 ... 131
• 3.4. 포장 재료 정의 ... 132
• 3.5. 하중입력 ... 132
• 3.6. 해석 결과의 컨투어 출력 ... 133
• 3.7. 좌표 및 시간에 따른 해석결과 출력 ... 134
• 4. 유한요소해석 프로그램 개발에 관한 소결 ... 135
• 제6장 카달로그 설계법 복합단면 제시를 위한 피로모형 예측식 ... 137
• 1. 연구배경 ... 137
• 2. 실험 계획법 및 하모니 검색 알고리즘 ... 138
• 2.1. 실험 계획법 ... 139
• 2.2. 하모니 검색 알고리즘 ... 141
• 3. 인장변형률 예측을 위한 비선형방정식의 계수 결정 ... 144
• 4. 계수 결정 및 검증 ... 145
• 5. 카달로그 디자인에 관한 소결 ... 150
• 제7장 복합 포장체 카달로그 단면설계 기술 개발 ... 151
• 1. 개요 ... 151
• 2. 복합포장 시스템 단면구성 ... 152
• 3. 복합포장 시스템 카달로그 설계절차(안) ... 157
• 4. 복합포장 시스템 통합손상모델 ... 164
• 4.1. 축하중별 Load Equivalency Factor ... 164
• 4.2. 통합손상모델(Combined Damage Ratio) ... 166
• 제8장 동적 하중 재하 장비 개발 ... 169
• 1. 장비 개발 목적 ... 169
• 2. 동적하중 재하장비 사양 ... 170
• 2.1. MAIN FRAME ... 170
• 2.2. 진동발생부 ... 171
• 2.3. 유압 UNIT ... 171
• 2.4. 기타 사항 ... 172
• 참고문헌 ... 179
• 부록 A Generalized Kelvin Model 코드 ... 185
• 부록 B KICTPAVE/CAE Ver 1.2 사용자 설명서 ... 195
• 부록 C KICTPAVE/CAE Ver 1.2 이론 설명서 ... 217
• 서지자료 ... 234
• Bibliographic Data ... 235