PURPOSES : The purpose of this study is to evaluate an asphalt mixture via field application to utilize basalt aggregates produced on Jeju Island for a warm mix asphalt (WMA). METHODS : Using commercially available WMA additives, an indoor experiment is conducted on low- and high-void aggregates among basalt aggregates on Jeju Island. The physical properties of the WMA mixture are evaluated using one solid type and two liquid types of WMA additive. To evaluate the applicability of the WMA additives, air void, saturation, aggregate void, Marshall stability, flow number, indirect tensile strength, and toughness tests are performed. For the field application of WMA using basalt aggregates, three types of pavements (HMA, WMA-Solid, and WMA-liquid) are constructed. When applying the pavements in the field, an anti-stripping agent is incorporated to improve the water resistance while considering the characteristics of the basalt aggregate. Samples are acquired via plant and field coring to evaluate the properties of the materials applied in the field. RESULTS : In the indoor test for analyzing the applicability of the commercialized WMA additives to basalt aggregates, all tests except the indirect tensile strength test show results that satisfy the standards. All test results, including that from the indirect tensile strength test, satisfy the standard values in the test that uses the sample material obtained from the plant. Similarly, in the test with field cores, all test results satisfy the standard values. Therefore, the experimental value in the field application is generally higher than the test value in the indoor experiment. It is inferred that this is due to the difference between the basalt aggregates used in the indoor and field experiments, as well as the addition of the anti-stripping agent. CONCLUSIONS : Basalt aggregates produced on Jeju Island can be used for WMA pavements, as demonstrated via indoor experiments and field applications. However, owing to the characteristics of basalt aggregates, a method for improving water resistance should be considered, and tests to determine the indirect tensile strength should be performed using various basalt aggregates. In addition, because various basalt aggregates exist owing to the diverse geology characteristics of Jeju Island, they should be evaluated via more experiments and field applications.

PURPOSES:This study aimed to analyze the experimental and numerical behavior of warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP and to conduct economic analysis of pavement construction.METHODS :For developing high performance asphalt pavement, we performed three evaluations: fundamental analysis, experimental testing, and 3D finite element analysis. In particular, 3D finite element analysis was conducted on several pavement structures by adopting the results of experimental tests.RESULTS :Through the various evaluations, it was established that steel slag was effective for use as asphalt mixture aggregate. Moreover, asphalt mixture constituting steel slag and RAP demonstrated higher performance behavior compared with conventionally used asphalt mixture. Furthermore, based on the 3D FE modeling, we established that the developed asphalt pavement constituting steel slag and RAP can be utilized for thin layer pavement with comparable performance behavior.CONCLUSIONS:Warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP is more competitive and economic compared to hot-mix asphalt pavement. Moreover, it can be applied for preparing thin layer asphalt pavements with reasonable performance. The developed warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP can be an alternative pavement type with competitive performance based on the reasonable economic benefit it provides.

우리나라 일반국도의 도로포장은 아스팔트 포장으로 이루어져있으며, 2011년 말을 기준으로 총연장 13,739km으로 전체 도로연장 중 약 13%를 차지하는 105,931km이다. 도로포장구간의 연장은 13,459km로써 약 97.6%의 포장률을 나타내고 있다. 최근 지구온난화와 기상이변 등의 전세계적인 기후변화에 따라 연평균기온 및 해수면 상승, 폭우 및 폭풍 등과 같은 환경영향으로 국제적으로 저탄소 녹색혁신 기술의 수요가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 일반국도 아스팔트 포장 구간의 포장보다 시공시 온도, 카본 다이옥사이드 가스, 유해가스, 석유계 연료, 유해 증기, 분진 등을 저감하고, 시공 후 양생시간을 감소시키며, 공용온도에서 가열 아스팔트 포장과 비슷한 강도 특성을 확보하는 저탄소 중온 아스팔트를 이용한 시공을 할때, 교통량 검지기 (NC97)를 사용하여 도로교통에 대한 특성을 조사하였다. 본 연구를 통해서 그림 2와 같이, 공사중의 차량 속도는 공사전과 비교하여 평균 -13km/h의 차이가 있으며, 오전 첨두시는 -9km/h, 오후 첨두시 -24km/h의 속도 차이가 발생하였다. 특히 저탄소 중온 아스팔트 포장의 시공중 교통량이 가장 많은 오후 첨두시 pm5:00~pm6:00인 시점에서 가장 많은 속도 차이(-26km/h) 특성을 보였으며, 일반적인 아스팔트 포장의 공사시보다 단축된 도로점용 공사시간 및 조기개방으로 인한 교통지정체 비용 및 탄소배출량이 저감되었을 것으로 예측된다. 하지만, 명확한 저탄소 중온 아스팔트 포장의 시공으로 인한 편익 추정을 위하여 향후 경제성분석, 탄소배출 저감량, 교통에 미치는 영향 등의 연구가 필요할 것으로 사료된다.

아스팔트 혼합물을 중온에서 생산하여 다짐할 수 있는 중온 아스팔트 기술이 개발되었다. 중온 아스팔트 기술은 유해가스를 줄일 수 있어 친환경적 아스팔트 포장 기술로 인정받고 있으며 전 세계적으로 그 사용량이 점점 증가하고 있다. 최근, 국내에서도 순수 국산화 기술로 중온 아스팔트 혼합물용 첨가제를 개발하여 이에 대한 품질평가와 중온 아스팔트 혼합물에 대한 성능평가를 수행하고 있다. 2008년도부터 다수의 신설 국도 구간에 자체 개발한 중온 아스팔트 첨가제를 사용하여 생산한 중온 아스팔트 혼합물을 이용하여 시험포장을 성공적으로 완료하였다. 2010년 대전지방국도관리청 산하 신설 국도포장의 중간층에 두 종류에 중온화 첨가제(일반 중온화 첨가제(WMA), 폴리머 개질 중온화 첨가제(WMA-P))를 사용한 두 종류에 중온 아스팔트 혼합물과 한 종류에 가열 아스팔트 혼합물을 각각 생산하여 시험포장을 완료하였으며 시함포장에 사용한 혼합물을 사용하여 본 연구를 수행하였다. 현장 아스팔트 플랜트에서 생산된 두 종류의 중온 아스팔트 혼합물(WMA, WMA-P)과 일반 가열 아스팔트 혼합물(HMA)을 각각 채취하였으며 실내에서 실제 도로에서 발생하는 차량하중과 환경을 모사할 수 있는 소형 포장 가속시험기(MMLS3)를 사용하여 아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성과 수분민감도를 비교 평가하였다. 소형 포장 가속 시험결과 현장 아스팔트 플랜트에서 생산한 중온 아스팔트 혼합물은 가열 아스팔트 혼합물보다 우수한 소성변형저항성과 수분민감도를 보여 주었다. 순수 국산화 기술로 중온 아스팔트 혼합물용 첨가제는 가열 아스팔트 혼합물 보다 낮은 온도에서 중온 아스팔트 혼합물을 생산하고 다짐하는데 효과적인 것으로 평가되었다.

환경보호에 부응하고 고에너지효율성을 갖춘 중온아스팔트혼합물이 가열아스팔트혼합물의 대안으로 부각되고 있다. 본 연구의 목적은 아스파민을 혼합하여 제조한 중온아스팔트혼합물을 실험적으로 평가하고, 역학적-경험적 포장설계법인 MEPDG를 이용하여 설계한 결과를 일반아스팔트혼합물 설계와 비교하는 것이다. 실험재료는 최대공칭치수 12.5mm인 골재와 PG64-28바인더가 사용되었으며, 기존 혼합물, 0.3%와 0.5%의 아스파민을 혼합한 중온아스팔트혼합물에 대한 회복탄성계수실험이 실시되었다. 실험결과를 MEPDG 설계의 입력변수로 하여 분석한 결과, 아스파민을 사용한 중온아스팔트혼합물의 소성변형량이 일반혼합물에 비해 훨씬 적어 소성변형에 대한 저항성이 향상됨을 알 수 있었다.