PURPOSES: In this study, various laboratory tests were performed to investigate the suitability of wasted vinyl as a modifier of asphalt binder. METHODS: Based on the ASTM specification, variations in material properties of asphalt binder such as penetration, flash point, softening point, ductility, penetration index (PI), and performance grade (PG) with vinyl content were tested and analyzed. RESULTS: Lavoratory tests revealed that penetration and ductility of the asphalt binder increased with the vinyl content. The flash point, softening point, and PI decreased, and PG changed from 64-22 to 70-22 with increase of the vinyl content. CONCLUSIONS: Wasted vinyl modified the material properties of the asphalt binder. However, the asphalt binder with vinyl content over 6.0% was unsuitable as a pavement material.

PURPOSES : Plastic deformation is frequently made in intersection asphalt pavement at its early age due to deceleration and stoppage of vehicles. This study has been performed to provide a mechanistic basis for reasonable selection of paving method to minimize the plastic deformation at intersection. METHODS : Pavement layer, temperature, traffic volume of the intersections managed by the Daejeon Regional Construction and Management Administration were collected to calculate asphalt dynamic modulus with pavement depth by using a prediction equation suggested by the Korean pavement design guide. Performance of ordinary dense-graded asphalt pavement, polymer modified asphalt pavement, and fiber reinforced asphalt pavement was analyzed by finite element method and the results were used in a performance model to predict the plastic deformation. RESULTS : In aspect of performance, the three paving methods were usable under low traffic while the fiber reinforced asphalt pavement was the most suitable under heavy traffic. CONCLUSIONS : Reasonable paving method suitable for traffic characteristics in the intersection might be decided by considering economic feasibility.

역학적-경험적 포장설계 프로그램 중에서, 미국 AASHTO 설계법을 기초로 개발된 MEPDG는 교통량, 기상, 재료물성, 포장구조 등을 입력변수로 하여 기술자가 최적의 대안을 찾도록 한다. 하지만 MEPDG에서 기술적 문제가 발견되고 있기 때문에 이를 해결하여 프로그램을 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다. 한편, 국내에서도 KPRP 연구과제에서 역학적-경험적 포장설계 프로그램이 개발되어 왔다. 이 한국형 포장설계 프로그램을 더욱 합리적으로 개발하고 개선하기 위해서는 이미 사용되고 있는 MEPDG를 분석하여 서로 비교할 필요가 있다. 콘크리트 포장설계의 경우, 피로균열은 다른 공용성 인자와는 달리 매우 복잡한 로직을 통해 예측된다. 따라서 본 논문에서는 MEPDG 버전 0.5, 버전 1.0, 그리고 버전 1.1의 피로균열 전이함수를 분석하였다. 그리고 버전별 MEPDG와 KPRP 입력변수들의 누적피로손상에 대한 민감도를 서로 비교하였다.

지중구조물 주위는 다짐이 잘 되지 않아 지반이 장기 침하하므로 콘크리트 포장 하부에 공동이 발생하기 쉬우며, 이로 인해 지지력이 저하되기 쉽다. 여기에 하중이 가해지면 설계 시 기대한 것보다 큰 응력이 도입되어 포장에 파손이 발생하고 수명이 감소하게 된다. 본 논문에서는 한국도로공사 시험도로의 박스형 암거 상부 콘크리트 포장 슬래브의 파손을 조사하였다. 토피고가 다른 상행선과 하행선의 암거 위치에 발생한 슬래브의 횡방향 균열을 비교하였다. 시험도로의 횡방향 균열을 검증하기 위해 토피고가 없는 박스형 암거와 콘크리트 포장을 유한요소 방법으로 모형화하고 해석하였다. 포장의 자중을 고려하고 시험도로가 위치한 경기도 여주 지역 콘크리트 슬래브의 온도구배를 적용한 후 윤하중을 재하하였다. 각 하중조합에 대해 최대인장 응력이 발생하는 위치와 이때의 윤하중 위치를 찾아냈다. 이를 통해 최대인장응력을 감소시킬 수 있는 줄눈 위치를 찾아내고 암거 크기 별로 상부에 위치하는 슬래브의 적정 길이를 제안하였다.

온도와 수분의 불균일한 분포로 인하여 콘크리트 슬래브는 컬링과 와핑 거동을 하고 슬래브에는 항상 응력이 도입되어 있다. 따라서 교통하중 외에도 환경하중을 고려해야만 콘크리트 슬래브에 발생하는 응력을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 콘크리트 포장에 반복적으로 재하되는 교통하중과 환경하중에 의해 콘크리트 슬래브의 강도는 지속적으로 감소하고 응력 이하로 낮아지게 되면 피로균열이 발생한다. 본 연구에서는 기존에 수행된 연구들로부터 피로실험 결과를 수집하고 피로 회귀모형을 개발하였다. 개발된 모형을 검증하기 위하여 모형개발에 사용되지 않은 실내 휨피로실험 결과를 예측하고 기존 모형으로 예측된 결과와 비교하였다. 콘크리트 포장 누적 피로손상 해석 프로그램을 개발한 후 본 연구에서 제안된 모형과 기존 모형들을 적용하고 예측 결과를 비교 및 평가하였다. 피로모형 별로 슬래브 두께, 줄눈간격, 복합 지지력계수, 그리고 하중전달률에 따른 누적 피로손상의 민감도 분석을 실시하였다. 그 결과 본 연구에서 개발된 모형이 최소-최대응력비 R을 고려하는 기존 모형들의 경향을 개선하여 환경하중을 더욱 합리적으로 반영할 수 있는 것으로 나타났다.

온도와 습도 변화에 의해 수축될 경우 콘크리트 포장 슬래브에는 인장응력이 생기고 이로 인해 무작위 균열이 발생한다. 일정한 간격으로 줄눈을 설치하고 균열을 유도함으로써 슬래브에 발생하는 인장응력을 줄이고 무작위 균열을 최소화할 수 있다.줄눈간격이 너무 넓으면 무작위 균열, 줄눈부 파손, 하중전달률 저하가 일어나고, 반대로 줄눈간격이 너무 좁으면 공사비 증가와 승차감 저하가 유발된다. 본 연구에서는 콘크리트 포장의 역학적-경험적 줄눈간격 설계방법을 개발하였다. 이를 위하여 우수한 공용성을 보이는 콘크리트 포장 구간 중 구조적 및 환경적으로 가장 취약한 구간을 찾고 그 구간에 대한 유한요소해석으로 설계기준강도를 결정하였다. 기존 연구결과를 참고하여 하중전달률이 급격히 낮아질 때의 줄눈폭을 허용줄눈폭으로 결정하였다. 유한요소해석으로 계산된 설계대상구간의 최대인장응력이 설계기준강도를 초과하지 않는 최대줄눈간격을 찾아냈다. 그리고 이 줄눈간격으로 예측된 최대줄눈폭을 허용줄눈폭과 비교하였다. 본 연구에서 개발된 방법을 설계 중인 함양-울산 고속도로의 두 공구에 적용해 보았다. 기존보다 넓은 8.0m의 줄눈간격으로 시험시공된 구간과 동일한 줄눈간격이 본 연구의 설계방법으로 계산되었다. 공용 6년 후 측정된 시험시공 구간의 매우 낮은 균열률로 본 연구에서 개발된 설계방법이 검증되었다.

최근 들어 도로포장의 품질 개선을 위해 성능보증 계약제도를 도입하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 성능보증 계약제도는 구조물이 준공 이후부터 일정한 공용기간 동안 미리 정해진 성능수준을 유지할 것을 시공자가 보증하는 계약의 한 형태이다. 성능보증 계약제도는 구조물의 품질향상, 생애주기비용의 절감, 시공기술 개발 등에 기여하는 것으로 알려져 유럽 및 미국에서 사용이 증가되고 있다. 이 계약제도를 국내에 효과적으로 도입하기 위해서는 도로포장의 성능인자, 임계한도, 그리고 성능보증 기간에 대한 연구가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 미국 미네소타, 인디애나, 플로리다 주의 콘크리트 포장 성능보증계약제도에 관한 문헌을 조사하였다. 국내 21개 고속국도 노선의 줄눈 콘크리트 포장 구간에서 포장성능에 영향을 미치는 주요 파손을 조사 및 분석하여 해외의 성능인자, 임계한도, 그리고 성능보증 기간과 비교하였다. 계획된 구간에서 장기간에 걸쳐 조사가 실시된다면 보다 정확한 비교가 가능할 것으로 예상된다.