표제지 1
목차 4
요약문 14
ABSTRACT 15
제1장 서론 16
1.1. 연구배경 16
1.2. 연구목적 24
1.3. 연구내용 25
1.3.1. 전체 연구내용 25
1.4. 연구범위 25
1.4.1. 개질 아스팔트 바인더의 내구성 평가 및 신규 시험법 도입 25
1.4.2. 개질 아스팔트 혼합물의 신규 성능 시험법 도입 26
1.4.3. 개질 아스팔트 바인더 및 혼합물의 품질관리 시험법 도입 26
1.4.4. 포장수명 연장을 위한 최적 PG등급 선정 26
1.4.5. 공용성 관련 개질 아스팔트 혼합물의 배합설계법 개발 27
1.5. 수행방법 27
1.5.1. 배합설계 단계 성능평가 시험법 개발 27
1.5.2. 생산 중 품질관리 시험법 개발 28
1.5.3. 시공 후 품질관리 시험법 개발 28
1.5.3. 개질 아스팔트 성능에 따른 파손유형 28
제2장 아스팔트 바인더의 내구성 평가 및 신규 시험법 도입 29
2.1. 침입도 시험 30
2.2. 점도 시험 31
2.3. PG등급 시험 33
2.4. Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) 시험(신규 도입) 37
2.5. 개질제 함량 및 저장 안정성 평가 50
제3장 개질 아스팔트 혼합물의 신규 성능 시험법 도입 53
3.1. 소성변형 저항성 평가 동적안정도 시험법 개선 53
3.1.1. 개질 아스팔트 혼합물의 소성변형량 기준 추가 53
3.1.2. 개질 배수성 아스팔트 혼합물의 부착방지제 사용기준 추가 54
3.2. 개질 아스팔트 혼합물의 균열 저항성 평가 시험법 도입 57
3.2.1. 동탄성계수 및 피로균열 시험시편 제작 57
3.2.2. 동탄성계수 및 피로균열 시험방법 58
3.2.3. 아스팔트 포장의 피로균열 공성용 평가 구조해석 방법 58
3.2.4. 개질 아스팔트 혼합물의 실내시험 평가결과 58
3.2.5. 3D FEM 구조해석 결과 59
3.2.6. 구조해석 결과에 따른 간접인장강도 터프니스 시험기준 수립 61
3.3. 개질 아스팔트 혼합물의 수분 저항성 평가 시험법 도입 61
3.3.1. 함부르크 휠트래킹 시험방법 62
3.3.2. 개질 SMA 혼합물의 함부르크 휠트래킹 시험결과 62
3.3.3. 배수성 혼합물의 함부르크 휠트래킹 시험결과 65
3.4. 개질 아스팔트 혼합물의 반사균열 저항성 평가 시험법 도입 68
3.4.1. 텍사스 오버레이 시험을 위한 시편제작 방법 68
3.4.2. 텍사스 오버레이 시험조건 결정 68
제4장 개질 아스팔트 및 혼합물의 품질관리 시험법 도입 71
4.1. 플랜트 생산 중 개질아스팔트 품질관리 시험법 도입 71
4.1.1. 아스팔트 탱크 투입 중 수거한 습식형 개질 아스팔트의 품질평가 결과 72
4.1.2. 아스팔트 혼합물 및 현장코어 시편에서 개질 아스팔트의 추출 방법 72
4.1.3. 플랜트에서 수거한 혼합물을 추출한 습식형 개질 아스팔트의 품질평가 결과 73
4.1.4. 플랜트에서 수거한 혼합물을 추출한 건식형 개질 아스팔트의 품질평가 결과 73
4.1.5. 공용 6개월 후 현장코어에서 추출한 습식형 개질 아스팔트의 품질평가 결과 74
4.1.6. 공용 6개월 후 현장코어에서 추출한 건식형 개질 아스팔트의 품질평가 결과 74
4.1.7. 아스팔트 탱크의 보관 중 개질제 분리현상 방지 시험 75
4.2. 현장 코어를 사용한 개질 아스팔트 혼합물의 품질관리 시험법 75
4.2.1. 현장 코어를 이용한 동적 안정도 시험법 도입 75
4.2.2. 현장 코어 혼합물의 소성변형 저항성 시험결과 77
4.2.3. 현장코어를 사용한 간접인장강도 비(수분 저항성 평가) 시험도입 79
제5장 포장밀림 방지를 위한 품질관리 시험법 도입 82
5.1. 부착력 평가를 위한 현장 및 실내시험 82
5.1.1. 육안조사 82
5.1.2. 전단 접착강도 시험 83
5.1.3. 인장 접착강도 시험 84
5.1.4. 전단 및 인장 접착강도 시험절차 85
5.2. 접착강도 실내 시험결과 86
5.2.1. 전단 접착강도 시험결과 86
5.2.2. 인장 접착강도 시험결과 87
5.3. 3D FEM 포장구조 해석 88
5.3.1. 구조해석 입력조건 88
5.3.2. 3D FEM 포장구조 해석결과 89
5.4. 층간 부착력 평가 품질기준 제안 91
5.4.1. 해외 문헌조사 91
5.4.2. 층간 부착력 평가 기준(안) 92
제6장 고내구성·고기능성 아스팔트 혼합물 배합설계법 94
6.1. 배수성 혼합물의 배합설계법 94
6.1.1. 진공법을 이용한 공극률 측정 94
6.1.2. 실내투수계수 측정방법 95
6.1.3. 다짐 방법 및 선회다짐기 각도에 따른 공극률 차이 97
6.2. 공용성능 기반 배수성 아스팔트 배합설계법 개발 98
6.2.1. 사용재료 및 시험방법 98
6.2.2. 내구성 시험결과 101
6.2.3. 배합설계 인자의 민감도 분석 103
6.2.4. 성능관련 배수성 혼합물 배합설계 전략(Performance balanced mix-design) 104
제7장 포장 수명 증대를 위한 PG등급별 SMA 혼합물 평가 107
7.1. 동적안정도 시험 107
7.2. 간접인장강도 및 터프니스 시험 109
7.3. 간접인장강도 비(TSR) 시험 111
7.4. 직접 인장 반복하중 균열 시험 112
7.5. 텍사스 오버레이 반사균열 시험 113
제8장 포장 수명 증대를 위한 PG등급별 SMA 혼합물 평가 114
8.1. 동적안정도 시험 114
8.2. 간접인장강도 시험 116
8.3. 칸타브로(골재탈리) 시험 118
8.4. 간접인장강도 비(TSR) 시험 120
제9장 결론 123
참고문헌 126
APPENDIX 128
APPENDIX I 128
APPENDIX II 159
APPENDIX III 297
도서정보(INFORMATION) 313
보고서 집필 내역 315
판권기 316
뒷표지 317
표 1-1. 개질제의 종류 및 특성 17
표 1-2. 시방서 내 아스팔트 바인더의 품질관리 시험항목 18
표 1-3. 교통량 및 포장형식에 따른 소성변형 등급 고도화 기준 19
표 1-7. PG 76-22 등급 바인더의 MSCR 시험을 통한 고도화 결과(예) 20
표 1-5. 개질 아스팔트 혼합물 성능시험 장비 및 시험법(해외 사례) 22
표 1-6. 개질 아스팔트 혼합물 성능시험 기준(해외 사례) 23
표 2-1. 연구에 사용된 개질 아스팔트 바인더 29
표 2-2. 개질 바인더의 침입도 시험결과 30
표 2-3. 개질 바인더의 절대점도 및 회전점도 시험결과 32
표 2-4. DSR 및 BBR 시험결과(Binder A) 36
표 2-5. DSR 및 BBR 시험결과(Binder B, C) 36
표 2-6. DSR 및 BBR 시험결과(Binder E, F) 36
표 2-7. MSCR Test 결과(64℃) 39
표 2-8. MSCR Test 결과(PG 온도) 44
표 2-9. 개질 아스팔트의 MSCR 국내 기준제안 50
표 2-10. 배수성용 개질아스팔트의 저장안정성 시험결과 52
표 3-1. 개질 및 일반 밀입도 아스팔트 혼합물의 동적안정도 소성변형 시험결과 54
표 3-2. 배수성 혼합물의 동적안정도 시험결과 56
표 3-3. 시험시편 제작 및 동탄성 계수/피로균열 시험 57
표 3-4. 3D 포장구조해석으로 예측한 세 가지 개질 SMA 혼합물의 균열 공용성능 60
표 3-5. SMA 혼합물의 함부르크 휠 트래킹 시험결과 63
표 3-6. 배수성 혼합물의 함부르크 휠트래킹 시험결과 66
표 4-1. 앱슨에 의한 아스팔트 바인더 회수방법(KS F 2381) 72
표 4-2. 혼합물 추출 후 PG등급 및 MSCR 시험결과(습식형) 73
표 4-3. 혼합물 추출 후 PG등급 및 MSCR 시험결과(건식형) 74
표 4-4. 현장코어 시편 추출 후 PG등급 및 MSCR 시험결과(습식형) 74
표 4-5. 현장코어 시편 추출 후 PG등급 및 MSCR 시험결과(건식형) 74
표 4-6. 현장 코어용 동정안정도 시험 개발을 위한 시험 시편 종류 77
표 4-7. 현장 코어 시편의 형상에 따른 동적안정도 시험결과 78
표 4-8. 현장코어 적용을 위한 시험편의 높이별 동적안정도 시험결과 79
표 4-9. 현장코어 시편을 이용한 간접인장강도 비 시험절차 80
표 4-10. 현장코어를 이용한 개질 아스팔트 8종의 시험결과 81
표 5-1. 현장코어 시편을 이용한 인장 및 전단 접착강도 시험절차 85
표 5-2. 전단 접착강도 시험결과 86
표 5-3. 공법별 전단 접착강도 결과비교 87
표 5-4. 인장 접착강도 시험결과 87
표 5-5. 공법별 인장 접착강도 결과비교 88
표 5-6. 방수층 접착강도와 신-구포장의 접착강도 결과 비교 88
표 5-7. 타이어 브레이킹에 의한 포장 밀림 구조해석 조건 89
표 5-8. 속도별 주행 중 브레이크(감속) 전·후 전단응력 변화 90
표 5-9. 구조해석 결과: 주행 속도별 포장 표면으로부터 5cm 깊이에서의 전단응력 91
표 5-10. 전단접착강도 품질기준 제안 91
표 5-11. 접착강도 기준(버지니아 교통국) 92
표 5-12. 층간 부착력 평가 기준(안) 93
표 6-1. 배수성 혼합물의 다짐방법에 따른 공극률 시험결과 97
표 6-2. 10mm 배수성 혼합물의 선회다짐 각도별 비교 시험결과 98
표 6-3. 골재 및 바인더의 물리적 특성 99
표 6-4. 골재 최대치수 별 배수성 혼합물의 배합설계 결과 101
표 6-5. 동적안정도 시험결과 102
표 6-6. 소성변형에 미치는 배합설계 인자 통계분석 결과 103
표 6-7. 탈리에 영향을 미치는 배합설계 인자 통계분석 결과 104
표 6-8. 수분민감성에 영향을 미치는 배합설계 인자 통계분석 결과 104
표 7-1. PG 등급 및 온도별 SMA 혼합물의 동적안정도 시험 결과 107
표 7-2. PG 76-28 등급 상향에 따른 소성변형 내구성 비교 108
표 7-3. PG 82-22 등급 상향에 따른 소성변형 내구성 비교 108
표 7-4. PG 등급 및 온도별 간접인장강도 시험결과 109
표 7-5. PG 등급 및 온도별 터프니스 시험결과 110
표 7-6. PG 등급 및 온도별 간접인장강도 비(TSR) 시험결과 111
표 7-7. PG 76-28 등급 상향에 따른 피로 균열 내구성 비교 113
표 8-1. PG 등급 및 다짐법별 배수성 혼합물의 간접인장강도 시험결과 116
표 8-2. PG 등급 및 온도별 배수성 혼합물의 간접인장강도 시험결과 117
표 8-3. 다짐 방법 및 횟수에 따른 칸타브로 결과비교 119
그림 1-1. 열과 진공 압을 이용한 원유 정제 프로세스 16
그림 1-2. 개질제의 아스팔트 바인더 성능개선 메카니즘 17
그림 1-3. MSCR 시험결과 19
그림 1-4. 소성변형율에 따른 탄성회복력 기준(기준 선 위 영역이 적정 탄성회복력을 가짐) 20
그림 1-5. 미국 내 MSCR 도입 및 사용 현황 21
그림 1-6. MSCR 시험과 현장 소성변형 공용성 관계, 미연방도로청 21
그림 1-7. MSCR 시험과 현장 공용성 관계, 미시시피 주 22
그림 1-8. 개질 아스팔트의 적정 첨가제 사용여부 품질관리 24
그림 1-9. 개질 아스팔트 혼합물의 성능평가 및 품질관리 24
그림 1-10. 배수성 아스팔트 혼합물의 성능기반 배합설계 기법 25
그림 1-11. 개질제 특성에 따라 발생하는 주요 파손유형 28
그림 2-1. 개질제와 아스팔트 바인더의 재료분리 29
그림 2-2. 국내 개질 아스팔트 바인더의 침입도 시험결과 31
그림 2-3. 회전점도 시험결과 33
그림 2-4. 개질 아스팔트 바인더의 PG등급 시험과정 34
그림 2-5. 아스팔트 바인더의 점탄성 특성 37
그림 2-6. MSCR 시험결과 및 소성변형률 및 탄성회복률 계산 38
그림 2-7. 박막가열노화 시험기(RTFO) 39
그림 2-8. 동적전단유변물성 시험기(DSR) 39
그림 2-9. A 바인더의 MSCR 시험결과(64℃) 41
그림 2-10. B 바인더의 MSCR 시험결과(64℃) 41
그림 2-11. C 바인더의 MSCR 시험결과(64℃) 42
그림 2-12. D 바인더의 MSCR 시험결과(64℃) 42
그림 2-13. E 바인더의 MSCR 시험결과(64℃) 43
그림 2-14. F 바인더의 MSCR 시험결과(64℃) 43
그림 2-15. A 바인더의 MSCR 시험결과(PG 온도) 45
그림 2-16. B 바인더의 MSCR 시험결과(PG 온도) 45
그림 2-17. C 바인더의 MSCR 시험결과(PG 온도) 46
그림 2-18. D 바인더의 MSCR 시험결과(PG 온도) 46
그림 2-19. E 바인더의 MSCR 시험결과(PG 온도) 47
그림 2-20. F 바인더의 MSCR 시험결과(PG 온도) 47
그림 2-21. MSCR 시험결과 48
그림 2-22. MSCR 시험결과 49
그림 2-23. 실물 포장가속 시험의 소성변형과 MSCR 소성변형률(Jnr)의 상관관계 49
그림 2-24. 개질제 함량과 MSCR 탄성회복률과의 상관관계 51
그림 3-1. 동적안정도 평가의 오류 예 53
그림 3-2. 동적안정도 시험 중 고무 타이어에 의한 탈리 현상 발생 55
그림 3-3. 부착 방지제 적용 효과 평가를 위한 동적안정도 시험결과 55
그림 3-4. 동탄성 계수 및 점탄성 손상 마스터 곡선 분석결과 59
그림 3-5. 3D 포장구조해석으로 예측한 세 가지 개질 SMA 혼합물의 균열 공용성능 61
그림 3-6. 함부르크 휠 트래킹 시험결과 분석방법 62
그림 3-7. 함부르크 휠 트래킹 시험결과(일반 SMA) 64
그림 3-8. 개질제 종류별 함부르크 휠트랙킹 시험결과(60℃) 64
그림 3-9. 개질제 종류별 함부르크 휠트랙킹 시험결과(50℃) 65
그림 3-10. 개질제 종류별 함부르크 휠트랙킹 시험결과(60℃) 67
그림 3-11. 개질제 종류별 함부르크 휠트랙킹 시험결과(50℃) 67
그림 3-12. 반사균열 시험용 지그 부착(좌), 반사균열 발생(우) 68
그림 3-13. PG등급에 따른 SMA 10mm 혼합물 반사균열 시험결과 69
그림 3-14. 시험온도 변화에 따른 SMA 10mm 시험결과 69
그림 3-15. 시험조건 변경 후 SMA 10mm 시험결과 70
그림 4-1. 습식(좌) 및 건식(우) 타입 개질 아스팔트 생산 방식 71
그림 4-2. 습식(좌) 및 건식(우) 타입 개질 아스팔트의 샘플 채취 방법 72
그림 4-3. 습식(좌) 및 건식(우) 타입 개질 아스팔트의 샘플 채취 방법 75
그림 4-4. 현장 코어를 이용한 동적안정도 시험(Double Type:좌, Single Type:우) 77
그림 5-1. 현장 코어 채취 82
그림 5-2. 현장 부착 육안조사 82
그림 5-3. 현장 코어 채취 83
그림 5-4. 하부층 박리 및 층분리 파손 83
그림 5-5. 전단 접착강도 시험 83
그림 5-6. 인장 접착강도 시험 84
그림 5-7. 교통진행 방향으로 발생하는 전단응력의 분포 89
그림 5-8. 전단 및 인장 접착강도 시험전경 92
그림 6-1. 기존의 배수성 공극률 측정방법(간편법) 94
그림 6-2. 코어락 시험장비(좌), 밀봉된 아스콘 공시체(우)(진공법) 94
그림 6-3. 간편법과 진공법의 측정공극률 차이 95
그림 6-4. 측압을 위한 멤브레인 설치사진(좌), 측압을 가해 밀착된 공시체(우) 96
그림 6-5. 공극률 변화에 따른 투수계수와 연결공극의 변화 경향 96
그림 6-6. 10mm 배수성 혼합물의 선회 다짐각도별 공극률 비교 98
그림 6-7. 골재 최대치수 별 배수성 혼합물의 합성 입도 100
그림 6-8. 배수성 혼합물의 VMA와 공극률의 상관관계 101
그림 6-9. 칸타브로 손실률 시험결과 103
그림 6-10. 동적안정도와 칸타브로 손실률 성능 관련 골재입도 및 공극률 선정 105
그림 6-11. 성능 기반의 배수성 아스팔트 혼합물의 배합설계 절차 106
그림 7-1. 등급 및 온도별 SMA 혼합물의 동적안정도 시험 결과 108
그림 7-2. PG별 SMA 혼합물의 피로균열 시험결과 112
그림 7-3. PG별 SMA 혼합물의 반사 균열 시험결과 113
그림 8-1. PG등급에 따른 배수성 혼합물(A 골재원)의 동적안정도 시험결과 114
그림 8-2. PG등급에 따른 배수성 혼합물(B 골재원)의 동적안정도 시험결과 115
그림 8-3. 다짐 방법 및 횟수별 간접인장강도 비교 118
그림 8-4. PG등급에 따른 배수성 혼합물(A 골재원)의 칸타브로 시험결과 119
그림 8-5. PG등급에 따른 배수성 혼합물(B 골재원)의 칸타브로 시험결과 120
그림 8-6. PG등급에 따른 배수성 혼합물(A 골재원)의 TSR 시험결과 121
그림 8-7. PG 등급별 TSR 시험결과(B 골재원, A 개질제) 121
그림 8-8. 다짐 방법 및 횟수별 TSR 시험결과(A 개질제) 122
그림 8-9. 다짐별 TSR 시험결과(B 개질제) 122