매스틱(Mastic) 아스팔트 포장은 독일에서 최초 개발된 Guss 아스팔트 포장으로 국내에는 강상판 데크 (steel deck) 교량의 아스팔트 포장시 중간층(intermediate course)용으로 도입되었다. 하지만 강상판 교 면포장용으로 사용되던 매스틱 아스팔트 포장이 근래에는 노후 콘크리트 포장을 절삭하고 덧씌우는 일반 구간 아스팔트 포장의 중간층용으로도 사용되고 있다. 매스틱 포장의 특징은 방수가 잘되고 진동이 심한 강상판 데크의 진동흡수에 적합토록 유연성이 큰 것이다. 하지만 이를 콘크리트 포장위의 덧씌우기 (overlay)에 사용 시 주목적인 방수 외에 반사균열(reflection cracking) 문제에 대한 저항성 여부는 구명 된 바가 없다. 따라서 본 연구의 목적은 매스틱 아스팔트를 중간층으로 사용 시 반사균열 저항성이 어느 정도인지를 실내시험을 통하여 파악하는 것이다. 이를 위하여 10mm 콘크리트 조인트 위에 2개 층의 아 스팔트 층을 상하(중간층과 표층)로 70mm 포설하는 구조를 모사한 시험체(test body)를 만들고 Mode II (전단 모드) 반사균열 시험을 실내에서 수행하였다(그림 1). 비교 대상은 일반 밀입도 아스팔트 (dense-graded asphalt: DGA) 콘크리트 상하층, SMA 아스팔트 콘크리트 상하층, 매스틱 중간층과 DGA 및 SMA를 표층으로 하는 층상구조로 하였다. 또한 관행적으로 사용해 온 DGA 아스팔트 콘크리트 단층과 SMA 및 매스틱 단층도 참고적으로 비교하였다. 시험 결과 매스틱을 중간층으로 한 시험체의 반사 균열 저항성이 그 외의 덧씌우기 층상구조보다 반사균열 저항성이 우수한 것으로 확인되어, 매스틱 층은 방수기능 외에도 응력흡수 층으로 좋은 역할을 하는 것으로 판명되었다.

아스팔트는 잘 알려진 대로 골재와 혼합되고 아스팔트 포장으로 포설되어 공용되면서 2단계의 노화 (aging) 과정을 거친다. 첫째는 혼합물의 제조와 운반 및 포설 전까지 급속도로 일어나는 단기노화 (short-term aging) 과정이고 둘째는 이어지는 공용과정에서 시간이 지남에 따라 서서히 발생하는 장기 노화(long-term aging)과정이다. 이 두 과정은 연결되어 있으나 그 진행속도가 다르다. 국내의 경우 신 규바인더의 절대점도(absolute viscosity)가 약 1,800~2,000 poise인 60-80 아스팔트를 사용할 경우 단 기노화과정이 끝나면 약 5,000±1,000poise 정도로 높아진다. 그리고 이 혼합물의 포설되어 5~6년 정도 가 지나면 약 10,000±2,000poise 정도로 높아진다. 대게 이 정도의 노화가 바인더를 RTFO→PAV 처리 하여 얻어지는 점도이다. 이 상태에서 다시 5~6년이 지나면 아스팔트의 점도는 약 100,000poise 전후로 급속히 높아진다. 따라서 혼합물이 비벼지면서부터 단기노화를 거쳐 5∼6년 까지를 아스팔트 장기노화의 1단계, 그 이후를 2단계로 구분할 수 있다. 즉, 장기노화 1단계 까지는 점도 상 신규바인더의 약 5배, 그 리고 2단계는 신규바인더의 50배(1단계의 약 10배)의 노화가 진행 된다. 따라서 이의 예측 모델을 추정하 는 것은 쉬운 일이 아니다. 따라서 본 연구의 목적은 아스팔트 노화를 이와 같이 두 단계로 구분하여 각각 의 추정 가능 모델을 연구하는 것이다. 이를 위해서 아스팔트의 각종 특성인 stiffness (G*/sin δ), DSR pass/fail 온도, 침입도 등을 구하고 이들의 상관관계를 구하며, 노화아스팔트의 노화시간과의 상관관계 를 구하여 그 변화 양상을 보여준다. 그리고 노화 특성 지수로 가장 널리 사용되는 절대점도를 이용하여 2 단계별로 노화예측모델을 연구하고, 이 두 모델을 합성 도식화하여 제시함으로써 아스팔트의 노화에 따 른 점도 변화를 개념적으로 이해할 수 있도록 할 것이다.

아스팔트 혼합물의 파손에 대한 저항성은 시공 시의 포설 및 다짐조건에 의하여 많은 영향을 받는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 국내외 아스팔트 도로포장 관련 시방서에서는 아스팔트 혼합물의 생산온도와 포설온도를 결정할 때 시공성과 관련있는 재료의 점도특성을 기준으로 활용하는 동시에, 최소한의 혼합물 의 품질을 확보하기 위하여 혼합물의 물성과 별개로 최저 시공 온도를 규정하기도 한다. 한편 시공현장에 서는 포설시의 아스팔트 혼합물의 온도 규정을 만족하는 아스팔트 혼합물을 공급하기 위하여, 현장여건에 따라 아스팔트 혼합물의 생산온도를 경험적으로 조절하는 것이 일반적이다. 그러나 포설시의 아스팔트 혼 합물의 온도가 동일할 경우일지라도, 아스팔트 혼합물의 온도가 감소하는 정도는 기존 층의 물성 및 온 도, 대기온도, 태양의 복사열 및 바람의 속력 등 여러 가지 외적 변수에 의하여 크게 변화할 수 있다. 만 약 이들 외적 변수의 영향이 아스팔트의 생산온도 만큼 큰 영향을 미칠 수 있다면, 동일한 재료를 동일한 온도에서 생산하여 시공했을 경우에도 대기 및 경계조건에 따라 다짐순서 및 시간이 조정되어야 동등한 품질의 도로포장을 시공할 수 있는 것은 자명한 사실이다. 본 연구에서는 아스팔트 포장의 품질향상을 위하여, 아스팔트 혼합물의 포설시의 대기온도 및 바람의 속력에 따른 혼합물의 온도변화를 정량적으로 평가하고 이들의 시공에서의 고려 필요성을 수치해석적으 로 확인하고자 하였으며, 대기조건이 고려되어야 할 필요성이 있음을 확인하였으며, 대기온도가 10℃ 정 도 낮은 온도조건에서는 풍속에 따라 혼합물을 20℃ 상승시켜야 하는 것을 확인하였다. 다음 <그림 1>은 대기조건에 따른 혼합물의 온도변화를 나타내고 있다.

서울시 도로포장은 대부분 30년 이상 노후화된 포장으로서 이미 구조적 손상이 많이 진행된 상태이고, 설계당시의 포장 단면 두께가 현재의 교통량을 반영하지 않아 상당히 부족한 상태이다. 또한 기후변화로 인한 강수량 증가 등 환경적 요인으로 인해 포장 파손이 최근 급격히 증가하고 있다. 현재 서울시 도로포 장의 아스팔트 덧씌우기 평균수명은 평균 6.6년으로서 국도 및 고속도로의 10년에 비해 상당히 짧은 수준 이고 재포장 후 5년 이내에 다시 보수를 해야 하는 조기파손 구간도 전체 구간에서 45%를 차지하고 있다. 덧씌우기 재포장구간의 내구수명을 증대시키고, 조기파손을 억제하기 위해서는 조기파손을 유발하는 원 인에 대한 분석이 필요하다. 이를 통해 단면두께 부족 또는 기층부 손상으로 인해 조기 파손이 유발되는 경우에는 전단면 재포장 및 단면두께 보강을 실시해야 한다. 전단면 재포장 또는 덧씌우기를 시행하기 위 해서는 서울시 자체의 포장단면 설계 기준이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 서울시 도심도로의 교통 및, 재료, 환경 특성 등을 고려하고, 시공여건 등을 감안한 서울형 아스팔트 포장 단면두께 설계기준을 개 발하고자 하며, 아스팔트 포장의 신설과 유지보수 업무에 적용하고자 한다. 이를 통해 아스팔트 포장도로 의 전반적인 공용수명을 연장하고 조기파손의 발생을 최소화하는데 본 연구의 목적이 있다. 본 설계기준은 신설과 재포장을 모두 포함하는 것으로 계획하였으며, 신설포장의 경우 미국에서 최근 개발되어 사용되고 있는 역학적-경험적 설계법을 사용하여 다양한 교통량, 재료특성 및 환경특성 하에 단면설계를 수행하고 이를 통해 교통량 조건 별 표준 설계단면을 개발하였다. 이를 바탕으로 재포장 설계 의 경우에는 기존 포장층의 파손(균열 깊이 및 강성)을 고려하여 재포장 단면두께를 산정할 수 있는 간편 한 설계식을 개발하여 제시하였다. 본 연구를 통해 개발된 설계기준을 검증하기 위하여 다양한 포장단면 에 대한 시험시공을 실시하였고, 향후 지속적인 추적조사를 통한 단면설계 기준을 수정 보완할 계획이다.

콘크리트 포장위에 아스팔트 포장 덧씌우기를 수행할 경우 반사균열이 만연하여 유지보수에 많은 예산 이 투입되고도 효과적인 유지보수 방법이 되지 못하여 많은 문제점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 반사균열을 모사할 수 있는 텍사스교통연구원의 덧씌우기 시험기(Texas Transportation Institute Overlay Tester: OT)를 이용하여 다양한 경우에 대하여 반사균열 저항성을 평가하였다. OT 시 험은 콘크리트 포장위의 아스팔트 덧씌우기 포장의 반사균열을 가장 잘 모사할 수 있는 기계로 알려져 있 다. 시험온도는 반사균열이 추운온도에서 섭시 0도로 하였으며, 수평으로 반복하중을 재하하였다. 시료는 PSMA, 밀입도, 그리드+PSMA, 그리드+밀입도 아스팔트 포장에 대하여 시험을 수행하였다. 시험결과 탄소섬유그리드+PSMA의 반사균열 저항성이 가장 컸으며, 밀입도의 반사균열 저항성이 가장 작았다. 시험결과를 이용하여 향후 콘크리트 포장위의 반사균열 저항성을 증진시키기 위한 시공법 개발의 기초자료로 사용할 수 있을 것이라 판단된다.

본 연구는 아스팔트 혼합물에 사용되는 재료들을 산업부산물로 활용함으로써, 경제성 확보 및 공용성 능의 개선 효과를 확인하기 위한 것으로써, 천연골재를 대체하기 위해 제강공정에서 발생되는 전기로 산 화슬래그 골재를 분쇄, 선별하여 사용하였으며, 석회석 등의 채움재는 자동차유리를 분쇄 선별하여 사용 하였다. 아스팔트 바인더의 성능개선을 위하여 폐자동차의 폴리머 재료도 활용하였다. 실내시험 및 현장 적용 결과, 전기로 슬래그 골재의 일반적인 물성이 천연골재와 유사한 것으로 나타났으며, 폐유리를 이용 한 채움재 또한 석회석을 대체하는데 문제가 없을 것 판단된다. 표 1과 2는 각 재료별 물성시험결과로 관 련기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 각 재료별 유해성을 평가하기 위한 중금속 용출 시험결과에서도 관련기준에 적합한 것으로 나타 났다. 표 3 및 표 4는 중금속 용출 실험결과이다. 각 재료를 이용하여 혼합물을 제작하고 실시한 물성시험결과 표 5에서와 같이 안정도가 천연골재를 활 용한 일반아스팔트 혼합물에 비해 우수한 것으로 나타나, 전기로 산화 골재 등을 활용하여 경제적이고 우 수한 품질의 생산 및 시공이 가능할 것으로 판단된다.

Since warm mix asphalt (WMA) was introduced in early 2000, many of these pavements were built more than 10 years ago. Therefore, the WMA recycling research is important and necessary. However, the recycling issue of WMA has lagged behind other researches such as moisture sensitivity and long-term performance of WMA. If the aged WMA is incorporated into the asphalt mixes, the mixing and compaction temperatures of the mixtures are expected to decrease by the warm additives. The effect of warm additive after in-service period needs to be evaluated to see if the aged WMA can be used in asphalt pavements. The main objective of this study was to evaluate the properties of recycled asphalt binders containing long-term aged (LTA) WMA binders through Superpave asphalt binder tests. The WMA binders were manufactured with two wax additives, LEADCAP and Sasobit, and artificially aged using rolling thin film oven (RTFO) and pressure aging vessel (PAV) procedures. The aged WMA binders were recycled at 15% and 30%. The viscosity properties for the binders in the original state, the rutting properties in the original state and after RTFO aging, the fatigue cracking properties at intermediate temperature after RTFO+PAV aging methods, and the low temperature cracking properties after RTFO+PAV procedures were evaluated. The following conclusions were drawn for the materials used in this study: (1) Although the addition of LTA into virgin binder increased the binder’s viscosity, the binders containing wax additives had significantly lower viscosities compared with the unmodified binders at all recycling content (0, 15, and 30%). (2) Even though the binder with wax experienced the aging processes, the wax additive within recycled binder was effective to decrease the binder viscosity at almost the same degree, provided with the actual amount of wax in recycled binders. (3) The binders containing wax additive had higher G*/sin δvalues than control binders at each recycling content. It means that the wax additive still plays an important role in increasing rutting resistance, even though the additive was aged within asphalt binder. (4) From the DSR test at intermediate temperature, it appears that the higher recycling content seemed to have negative effects on resistance to fatigue cracking, regardless of the wax additive. (5) The recycled WMA binders at 30% recycling content were observed to have significantly lower resistance on low temperature cracking (measured by the BBR test). It is recommended that the WMA be recycled in a lower contents in cold regions.

This study is examining the potential benefits of routing in hot mix asphalt pavement prior to installing crack sealant. (1) Definition. Crack sealing and crack filling are two separate activities. While both crack sealing and crack filling involve placing sealants in pavement cracks, they differ in process. Generally, crack sealing is defined as using a router or saw to create a reservoir in a crack which is then filled with a sealant material. Crack filling is defined as minor crack preparation, such as using an air gun to blow debris out of cracks, prior to installation of the sealant. There is no pavement removed with crack filling. Additionally, crack sealing is performed on working cracks, whereas crack filling is generally the term used to refer to the treatment of nonworking cracks. (2) Implementation. Crack sealing should be carried out on structurally sound pavement which has low pavement distress. The pavement selection consideration should be based on pavement age, pavement and geometric design, pavement selection boundaries, traffic, type and extent of previous maintenance treatments and condition rating. The best candidates for crack sealing are newer pavements which are in the range of 1 to 3 years, and the majority of pavement distress can be found in terms of longitudinal or transverse having slight to moderate crack density. (3) Evaluation. The performance life of a treatment mostly depends on the preparation of crack and the type of the material used. One inspection should be made each year to chart the rate of failure and plan for subsequent maintenance. A mid winter evaluation is highly recommended as it will indicate treatment effectiveness when there is maximum pavement contraction and the crack is near the maximum opening. A small representative sample of the pavement, minimum of 150 m length should be selected for the evaluation. The first step in determining a treatment’s effectiveness is establishing how much of the treatment has failed in relation to the total length of treatment applied: Percent failure = (failed length after treatment / total length of treatment) × 100 After that the treatment’s effectiveness can be determined by subtracting the percentage of treatment failure from 100 percent: Effectiveness = 100 - Percent failure After a number of inspections a graph of effectiveness versus time can be developed. (4) Cost. Crack treatments can be considered as effective if it delays pavement deterioration and extends the pavement service life. Generally, the effective treatment extends the pavement life by two to five years. The effectiveness of rout and seal maintenance depends upon three points: (a) Performance of the sealant materials and appropriate rout width and depth; (b) restraining of crack development and delaying the existing pavement distress; and (c) crack treatment implication period. Chip seal treatment cost 3-14 times more than crack sealing and an overlay cost 8-26 times as much as crack sealing. The cost of crack sealing varies depending on state, materials, whether or not routing is required, and unit being priced.

점성적 성질을 지닌 아스팔트의 역학적 거동을 예측하기 위한 수학적 구성방정식 (mathmetical constitutive model)은 열민감성, 하중민감도 및 자연치유 효과와 같은 물질적 특징 때문에 세우기 매우 어 렵다. 지난 30년 동안 많은 연구자들이 열역학(thermodynamic)을 기반으로 한 모델을 제안하였지만 아직 까지 아스팔트의 거동을 예측하기 위한 정확한 모델을 연구 중에 있다. 본 연구에서는 이러한 점을 고려하 여 열역학법칙을 따르는 새로운 열탄점소성 등방성 손상 및 자연치유 모델(thermo-elastoviscoplastic isotropic damage-self healing model)을 변형률 에너지와 아레니우스 온도 방정식을 이용하여 제안하고 자 한다. 그 모델의 형태는 다음과 같이 나타낼수 있다. Ψ (ε, σvp, q, dn, T) = {(1-dn) Ψ0(ε)-ε: σvp+Ξ(q,σvp)}θ(T) (1) 여기서, ε는 변형률 에너지 텐셔(total strain tensor,), σvp 는 점소성 이완 응력 텐셔(viscoplastic relaxation stress tensor), q 는 내부변수(internal variable), θ(T) = exp{-δ(1-T/T0)} 는 아레니우스 온도 방정식Arrhenius-type temperature term), T0 는 기준 온도(reference temperature) 이다. 제안된 식과 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여 비교해 본 결과 아래와 같이 손상 및 자연치유 모델 을 사용하였을 경우 일치함을 알 수 있다. 새로운 제안된 초기 변형률 에너지와 아레니우스 온도 방정식을 이용한 열탄점소성 등방성 손상 및 자 연치유 모델을 실험데이터와 비교해 본 결과 그 거동을 예측함을 잘 알 수 있었다. 이렇게 제안된 모델은 두변수 모델의 기초가 될 것으로 예상된다.

폐유리는 화학성분 중 70% 이상이 실리카(SiO2) 성분으로 시멘트와의 반응시 포졸란 작용 및 기타 충전 재의 역할이 기대되기 때문에 폐유리를 콘크리트 품질개선을 위한 환경 친화적 혼화재로서 활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 학계에서 일부 발표다. 따라서 본 연구에서는 자동차 폐부품인 폐유리의 재활용 방안을 모색하기 위하여 폐유리 미분말을 콘크리트 결합재의 20%까지 치환하여 대체율에 따른 모르타르와 콘크리 트의 기초물성 실험을 통해 도로 소구조물 및 콘크리트포장 활용성에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서는 폐유리 미분말 대체율에 따른 콘크리트의 기초 물성 실험으로 슬럼프, 공기량, 압축강도 를 수행하였고 역학적 특성 평가를 위해 탄성계수와 길이변화 시험을 수행하였다. 또한 내구성 평가를 위 해 탄산화, 염소이온침투저항성, 동결융해 저항성 시험을 수행하였다. 폐유리 미분말 활용을 위한 물성 시험결과, 대체율 10%까지는 슬럼프와 공기량은 증가하는 것으로 나타 났으며 폐유리 미분말 대체율에 따라 압축강도와 탄성계수가 저하하는 경향을 나타냈으나 탄성계수는 저하 폭이 상대적으로 작은 것으로 분석되었다. 또한 수축 특성은 폐유리미분말 대체율 변화에 따른 차이가 크지 않은 것으로 분석되었다. 압축강도 값은 대체율이 증가할수록 저하하는 경향을 나타내었다. 탄산화와 염소 이온침투저항 특성은 대체율이 증가함에 따라 감소 경향을 나타내었다. 동결융해저항성은 대체율 20%의 경 우에도 상대동탄성계수가 90%를 상회하므로 동결융해저항성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다. 폐유리 미분말 대체율에 따른 시험 결과를 종합할 때 폐유리미분말 5~10%를 치환할 경우 일반 시멘트를 사 용하는 경우와 유사한 성능을 나타내어 도로구조물 활용시 적용이 가능할 것으로 판단된다.

최근 전 세계적인 기후 변화에 따라 국지성 폭우 및 설계예상 수준을 뛰어넘는 강우량 등으로 인하여 도로 및 비탈면의 유실 피해가 증가하고 있다. 이러한 유실에 따른 재해가 발생했을 때, 신속한 복구를 위 한 복구장비의 접근이 쉽지 않은 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 최소한의 장비 및 시공인력으로 안 전하고 신속한 복구기술 개발의 일환으로, 도로 및 비탈면 유실부에 골재망을 활용하여 골재 채움을 실시 하고, 고흐름도 모르타르로 골재 내부공극을 충전하는 형태의 복구기술 개발의 실험적 연구를 수행하였 다. 그림 1은 최근 10년간 자연재해에 의한 피해 발생 비용을 나타내고 있으며, 그림 2는 도로유실에 따 른 복구 전경을 나타내고 있다. 그림 3과 같이 골재 사이사이 공극을 충전할 수 있도록 고흐름도 모르타르의 배합을 수행하였으며, 고 흐름도 모르타르의 컨시스턴시 실험을 통하여 충분한 충전성능을 확보하는 것을 알 수 있었다. 또한 그림 4와 같이 골재투입을 위한 골재망을 활용하여 복구 적용 형태에 따라 유동적으로 적용가능한 골재 투입 기술을 개발하였다. 본 연구에서는 고흐름도 모르타르를 활용한 골재충전 콘크리트의 압축강도를 KS F2405에 의거하여 실험을 수행하였다.

콘크리트 포장의 파손 중의 하나인 스폴링은 도로를 주행하는 운전자의 승차감을 저해하는 요인 중의 하나로 다양한 원인들에 의해서 발생한다. 본 연구에서는 스폴링 발생 가능성의 많은 원인 중의 하나로 균열부의 닫힘현상과 Zero Stress Temperature의 상관성을 3가지의 콘크리트 포장에서의 계측 결과를 바탕으로 검토하였다. 콘크리트 시공시 대기 및 콘크리트 온도에 의해 결정되는 ZST는 기존 문헌에서처 럼 콘크리트 포장의 횡방향 균열부 거동과 상관성이 있는 것으로 나타났다. 특히 철근이 삽입된 연속철근 콘크리트 포장에서는 시공 초기 및 장기 공용 후에도 철근이 균열부의 과도한 벌어짐을 구속하는 효과가 있어 ZST 이하에서는 온도에서는 균열 닫힘현상이 나타나지 않았으나, 그 이상에서는 발생하였다. 이로 인해 횡방향 균열부에 압축응력이 크게 발생하여 스폴링 발생 가능성이 있었다. 반면, 줄눈이 설치되어 있는 Whitetopping의 경우는 ZST에 상관없이 균열 닫힘현상은 발생하지 않았다. 따라서, 콘크리트 포장 의 초기 온도관리를 한다면 공용성 향상 및 수명 연장 효과를 기대할 수 있을 것이다.

최근 고속도로에서 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)의 시공이 증가하면서, 구조적 파손에 대한 대책 마 련으로 CRCP의 공용성 증가가 예상되지만, 그림 1과 같이 스폴링이나 부분단면 파손과 같은 비구조적 파 손은 지속적으로 발생하고 있으며, 이에 대한 대책은 부족한 것으로 보인다. 이러한 비구조적 파손의 주 된 원인은 가로방향 균열 부근에서 굵은 골재와 모르타르 사이의 interface transition zone(ITZ)의 영향 으로 인해 분리되는 현상으로 알려져 있다. ITZ에서의 온도 및 수분변화로 인해 발생하는 응력상태나 손 상정도는 기존의 거시적 모델을 통해서는 나타낼 수 없기 때문에, CRCP에서 골재, 모르타르, ITZ 각각의 특성을 나타낼 수 있는 모델을 적용하였다. 굵은 골재는 원형으로 랜덤하게 분포하도록 가정하였고, 전체 콘크리트 대비 굵은 골재의 부피는 0.42, 모르타르와 굵은 골재 사이의 ITZ의 두께는 0.1mm로 가정하였 다. 두께 30cm, 길이 60cm의 CRCP 모델을 적용하였으며, 철근과 모르타르 간 bond-slip을 고려하였다. 가로방향 균열이 없는 재령초기와 가로방향 균열이 생긴 후 상태를 각각 고려하였으며, 모델링과 구조해 석은 상용프로그램인 DIANA를 사용하였다. 본 연구에서는 포장 깊이별 온도 및 수분 변화와 골재, 모르타르 및 ITZ 각각의 특성을 고려한 미시모 델을 통해 CRCP에서의 스폴링 발생 메커니즘을 분석하였다. 특히, 굵은 골재의 탄성계수 및 열팽창계수 의 영향과 ITZ의 강도에 의한 파손 양상을 측정하였다. 또한, 시공 후 초기 early-age와 수직균열 발생 후인 later-age로 나누어 해석하였다. 해석 결과에 따르면, 비구조적 파손은 굵은 골재의 탄성계수와 콘 크리트의 건조수축에 의한 영향을 가장 크게 받는 것으로 나타났다. 따라서, 낮은 탄성계수의 굵은 골재 를 사용하거나 콘크리트가 건조수축의 영향을 적게 받을수록 비구조적 파손이 적게 발생하며, CRCP 공 용성을 증대시킬 수 있을 것으로 예상된다.

생산 및 시공과정에서의 유동적 특성을 갖는 일반 시멘트 콘크리트나 자가다짐 콘크리트(Self Compacting Concrete, SCC)의 작업성 또는 성형성을 평가하기 위해서 일반적으로 슬럼프 실험이 수행 되는데, 시멘트 페이스트에는 작은 콘을 이용한 미니 슬럼프 실험을 수행할 수 있으며, 시멘트 콘크리트 에 대해서는 일반적인 슬럼프 실험을 수행할 수 있다. 2000년대 전후 이들 실험이 실제 재료의 유동적인 특성을 반영하여 재료의 특성을 나타낼 수 있는지에 연구가 일본과 유럽을 중심으로 수행된 바 있는데, 이들 연구에서는 슬럼프나 퍼진정도가 실제 재료의 유동에 영향을 미치는 역학적인 인자들인 점도와 항복 응력과 관련이 있음을 분석적 해(Analytical Solution)을 도출함으로서 어느 정도 규명되었다. 이는 경험 적 실험방법의 이론적 규명으로 현장에서 수행되는 슬럼프 실험의 타당성을 확인하는데 큰 의미를 갖는다 고 할 수 있으나, 이들 역학적 물성이 슬럼프 뿐만이 아닌 V funnel 실험이나 L-Box 실험과 같은 다른 실험조건 및 SCC의 최종목적이 될 수 있는 복잡한 구조에서의 유동을 예측하는데 적용될 수 있는지에 대 해서는 답이 될 수 없다. 한편 재료의 이동특성을 분석하거나 다짐의 최적화를 연구하는 산업 또는 연구 분야에서는 운동하는 입자의 거동이나 상호작용을 반복적으로 모사할 수 있는 수치해석적 방법인 개별요소법(Discrete Element Method, DEM)이 점차 확대되어 활용되고 있는데, 이러한 이산요소법의 장점은 접촉모형과 골 재모사 방법의 개선을 통하여 복잡한 구조에서의 입자를 포함하는 SCC와 같은 유동성 재료의 거동을 모 사할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 역학적인 인자들을 이용하여 시멘트 혼합물의 거동을 모사하기 위하여 사용될 수 있는 이산요소법을 적용하여 시멘트 혼합물의 거동을 모사하고자 하였으며, 유럽과 일본에서 제시된 분석적 해를 활용하여 이를 검증하고자 하였다.

공용 중인 콘크리트포장에 대한 유지보수방법은 표면처리, 소파보수, 부분단면보수 및 전면보수 등 다 양한 방법에 의해 시행되고 있다. 특히 부분단면 및 전면보수의 경우 기존 콘크리트포장체에 대한 절삭 유무에 따라 접착식덧씌우기공법과 비접착식덧씌우기공법으로 구분되나 공용 중인 콘크리트포장에 대해 서는 경제성, 시공성, 교통차단 및 이용자 불편의 최소화 등으로 인해 접착식덧씌우기공법이 대표적인 유 지보수공법으로 활용되고 있다. 이러한 콘크리트포장의 접착식덧씌우기보수공법에 대한 품질평가는 기존 포장체와 보수재간의 부착력 평가가 대표적이며 한국도로공사에서는 콘크리트계 교면포장에서는 1.4MPa 이상을, 콘크리트포장 단면보수에서는 1.0MPa을 확보하도록 규정하고 있다. 신 ․ 구 포장체에 대한 부착 강도 시험은 현장평가를 기준으로 하고 있으며 그 시험방법은 KS F 2762 「콘크리트 보수보호재의 접착 강도 시험방법」을 준용하고 있다. 그러나 본 방법에서 규정하고 있는 신구 콘크리트 간 접착강도 평가를 위한 천공깊이(d)는 보수재 두께+(15±5)mm로 실내에서 규정된 밑판과 시험체를 사용할 경우 천공깊이 (d)를 유지할 수 있으나 현장에서는 특성 상 포설두께를 전 구간에 걸쳐 일정하게 보수하는 것이 곤란하 여 코어 천공깊이를 정확히 유지하는 것이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 신구 부착강도 평가에 있어 포 설 두께에 따른 부착강도 변화를 평가하고자 슬래브를 제작하였으며 제작된 슬래브 위에 숏블라스팅에 의 한 면처리 후 단면에 변화를 준 접착식덧씌우기공법을 적용하여 부착강도를 측정하였다. 기존 포장체와 보수재 간의 강도차이에서 오는 영향을 최소화하기 위하여 동일한 강도로 배합, 포설하 였으며 포설두께는 3cm, 6cm, 9cm를 변수로 설정하여 시행하였다. 부착강도 평가 시점은 보수재의 압축 강도가 기존 포장체의 강도와 동일한 강도에 도달하는 시점에서 시행하였으며 부착강도 평가방법은 한국 도로공사 자체 품질관리 규정에 의거하여 평가하였다.

현재까지 발표된 연구에 따르면 순환골재에는 약 20~40 중량%의 잔류 모르타르가 존재하는 것으로 알 려져 있으며, 순환골재에 포함된 잔류 모르타르의 함량에 따라 콘크리트의 강도 및 탄성계수 등의 물리적 거동에도 영향을 미치게 된다. 이러한 잔류 모르타르가 포함된 순환골재를 사용하여 ASTM C-1260의 규 정에 따라 알칼리 실리카 반응성 평가를 진행하게 될 경우, 포함되어 있는 잔류 모르타르 함량이 많아짐 에 따라 원골재의 비율이 줄어들게 되어 올바른 실험 결과값을 얻을 수 없는 경우가 발생하게 된다. 이러 한 문제점으로 인하여 순환골재를 재활용하기에 앞서 원골재의 내구적 특성을 파악하는 것이 매우 중요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 순환골재에 포함된 잔류 모르타르가 골재의 알칼리 실리카 팽창에 미치는 영향 을 평가하기 위해 동일한 모암을 가지며 잔류 모르타르 함량이 다른 순환골재 2종을 1M 농도의 염산 용 액으로 잔류 모르타르를 제거하여 염산처리 전 ․ 후 골재의 화학적 구성성분을 분석하고(그림 1), ASTM C-1260 규정에 따라 알칼리 실리카 반응성을 평가 및 분석하였다. 실험결과 흡수율이 6%를 초과하는 재 생골재 RA1의 경우 ASR 팽창거동은 원골재 대비 44%까지 감소하였으며, 흡수율 3% 미만인 순환골재 RA2의 경우 78%까지 감소하였다(그림 2). 따라서 본 연구에 사용된 골재의 경우, 원골재에 부착된 잔류 모르타르 함량의 대소에 따라 ASR시편의 팽창성은 실제 골재의 팽창성에 비해 50%이하로 감소되어 거동 할 수 있는 것으로 조사되었다.

우리나라 도로는 1970년대부터 본격적으로 건설되어 관리대상 시설물이 증가하고, 노후가 심화되어 유 지관리에 소요되는 예산이 급격히 증가하고 있으나, 현재 유지관리는 구체적인 관리목표 및 적정예산에 대한 검토없이 사후대응적 유지보수와 확보된 보수예산의 효율적 집행에만 집중하고 있는 실정이다. 최근 도로관리에 충분한 재정투자가 현실적으로 어려운 상황에서 도로의 기능유지, 생애주기비용 등을 고려한 효율적인 유지관리 방안 마련 필요성이 지속적으로 제기되고 있으며, 특히, 최근 도로법 개정(14.1.14)으 로 도로건설 ․ 관리계획(5년)의 수립시 도로 자산의 관리체계구축에 관한 사항을 포함토록 하고 있다. 따라서, 자산관리체계의 구축에 앞서 현재 보유하고 있는 자산의 가치를 파악하는 것은 매우 중요하다. 국내의 경우 기획재정부에서 2011년 회계연도를 기준으로 사회기반시설을 포함한 공공용재산의 자산 가 치를 최초로 평가하였으며 일반국도의 자산가치는 총 131.6조, 그 중 1호선의 자산가치는 6.3조로 평가한 바 있다. 그러나 현 단계에서는 도로 자산관리체계를 도입할 만한 인프라자산의 가치평가방안에 대한 이론적 연 구와 실증 분석이 이루어졌다고 하기에는 무리가 있다. 따라서, 본 연구에서는 대전지방 국토관리청내의 일반국도 1호선을 대상으로 도로포장 중심의 자산가 치 평가방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 도로포장을 대상으로 한 자산가치 평가를 위해서는 우선 국가회계법상의 대상 인프라 현황과 자산가치 평가방법, 기존 자산가치 평가방법의 고찰이 우선되어야 하며 감가상각 방법, 자산가치 재평가 방법 등에 대한 해외사례 고찰과 문제점을 분석한 후 예산효율적이며 관리자와 이용자를 고려한 인프라 자산관리 구 축을 위한 평가방안 마련이 필요하다. 현재, 재평가시에는 원칙적으로 공정가액을 사용하여 자산의 가치 를 평가하지만 대체적 방법으로 다음과 같은 방법론이 많이 적용되어지고 있다. 토지 부분의 경우 도로의 면적과 토지의 공시지가 또는 해당 시군구의 동일 ․ 유사지목 개별공시지가 산술평균한 가액을 기준으로 산정이 이루어진다. 건물의 경우 일반적으로 상각후 대체원가법이 많이 적용되어지고 있다. 공작물 중 도 로포장 구간은 국토교통부에서 감가상각대체방안을 적용 중으로 이를 통해 시설의 관리·유지에 투입되 는 비용을 해당자산의 비용으로 인식하고 있는 실정이다. 대상구간은 대전지방 국토관리청 내의 일반국도 1호선으로 총 연장은 134.2km이며 교량 76개소, 터널 4개소를 포함하는 구간이지만 본 연구에서는 도로의 포장만을 고려하여 자산가치를 평가하고자 한다. 본 연구의 결과를 통해 포장의 자산가치에 따른 서비스수준의 변화 여부 등 자산관리전략 수립의 기초자료로 서 다양한 역할을 할 것으로 기대된다.

최근 지속적인 경제 발전과 더불어 사회기반시설인 도로의 확장으로 차량이용 증가 및 주변 도로의 소음 문제가 부각되고 있다. 이러한 도로 주변의 소음 문제는 도로 이용자 및 인접 거주민에게 피로감 및 불안 감 등 심리적인 영향을 미치며, 이로 인해 많은 민원 사례가 발생하고 있다. 현재의 도로관리시스템에서는 도로의 유지관리를 평가하기 위한 방법으로 포장의 파손형태, 파손량 및 평탄성에 대한 모니터링만 적용하 고 있다. 도로소음에 대한 직접적인 평가는 현재까지 포장관리 시스템에 체계적으로 반영되고 있지 않다. 도로 소음은 노면조직 특성에 따라 직접적인 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이러한 노면조직 특성은 노면조직의 형상이나 패턴에 따라 소음을 감소시키는 경향이 있으며, 노면조직에 공기 탈출 경로를 허용 하도록 유지하게 타이어-노면소음을 저감시킬 수 있다. 또한 노면조직 특성인 macrotexture영역에서 노 면조직깊이와 파장주기가 증가할수록 타이어-노면소음이 증가할 것이라고 예측하였다(Rassmessen et al, 2007). 또한 동일한 노면조직깊이에서도 노면조직의 형상에 따라 소음을 감소시키는 경향이 있으며, 노면조직 에 공기 탈출 경로를 허용하도록 유지하게 타이어-노면소음을 저감시킬 수 있다. 또한 동일한 노면조직 깊이에서 Negative shape를 가지는 경우에는 타이어-노면소음을 증가시키는 영향을 나타낸다. 그러나 Positive shape를 가지는 경우에는 Negative shape보다 타이어-노면소음에 증가시키는 영향을 더 크게 나타내고 있다. 그러나 아스팔트 포장의 노면조직 깊이, 형상, 파장이 타이어-노면소음에 이론적 접근이 부족한 실정이다(Rassmessen et al., 2007). 따라서 본 연구에서는 아스팔트 포장의 밀입도와 SMA에서 타이어-노면소음에 영향을 미치는 노면조직 깊이, 형상, 파장과 타이어-노면소음에 상관관계를 분석하 기 위해서 프로파일 및 타이어-노면소음 데이터를 수집하였다. 프로파일 데이터를 이용하여 노면조직 깊 이, 형상, 파장에 대한 지수화방안을 제시하였고, 지수화한 노면조직 깊이, 형상, 파장과 타이어-노면소 음의 상관관계를 분석을 실시하였다.

본 연구는 자동차 산업의 부산물 중 폐EPDM 고무와 폐유리접합재를 고품질 도로포장용 아스팔트 바인 더의 재료로 활용하는 것에 관한 것이다. EPDM 고무는 차량의 문과 트렁크, 창 등의 접합부에 충격방지 와 방수의 용도로 사용되고 있으며, 유리접합재는 차량 유리의 강도 강화 및 소음저감을 위해 이중 접합 용도로 사용되고 있다. 폐EPDM과 폐유리접합재는 고부가가치의 자동차 부산물이지만 폐기 시엔 활용처 가 적어 재활용률이 미흡한 수준이다. 이를 고기능 아스팔트 바인더 개발의 재료로 활용하기 위해 폐 EPDM 고무를 용융 ․ 분산시켜 고온에서의 물성 및 탄성 회복력 등을 확보하였으며, 폐유리접합재를 융용 ․ 분산시켜 저온에서의 취성 저항이 향상된 아스팔트 바인더를 개발하였다. 고기능성 바인더 개발을 위해 AP-5 아스팔트를 기반으로 폐EPDM 분말, 폐유리접합재, 특수 첨가제 등의 재료로 반복적 융용 ․ 교반 시험을 통해 최적 배합비를 결정하였다. 융용 ․ 교반은 고전단 믹서를 통해 바인더의 산화를 최소화하도록 형상과 물성에 따라 투입 재료의 교반 시간을 조절하여 수행되었다. 제조 된 각각의 샘플에 대해 기초 물성을 평가하였으며, 목표 물성치와 근사한 데이터를 보이는 샘플에 대해서 KS F 2389(아스팔트의 공용성 등급) 시험법에 따라 물성을 평가하고 분석하였다. 본 연구에서 개발된 고 기능 아스팔트 바인더는 도로 포장용도로 개발되어 국내 기후 및 도로 상황에 유리한 아스팔트 콘크리트 바인더로 활용이 가능하며, 첨가제 및 배합비를 조절하여 타용도의 재료 개발이 가능하다. 따라서 자동차 부산물의 재활용률을 높이는 친환경적 요소와 도로 포장 및 관련 분야 재료의 품질 확보 요소가 충족되어 관련 산업 전반의 발전에 이바지 할 것으로 판단된다.

국내 고속도로는 1981년 건설된 남해고속도로를 시작으로 많은 구간이 콘크리트로 시공되어 현재 약 62.2%가 콘크리트 포장으로 이루어져 있다. 현재 그 중 대부분이 공용 년수가 설계수명인 20년이 넘은 노후화된 포장으로 그 연장은 2014년을 기준으로 1,426km에 이르고 있다. 노후 콘크리트 포장의 보수 보강은 현재 아스팔트 덧씌우기가 주로 사용되고 있다. 하지만 이미 내구성 에 한계를 느끼는 구간들이 많아지면서 노후포장에 대한 소규모의 단편적인 보수로는 파손의 반복적 발생 및 교통안전 사고, 교통 정체로 인한 사회적 비용증가를 감당하기 어렵기 때문에 부분보수 등이 아닌 대 대적인 개량방안이 필요한 시점이다. 엄청난 물량의 노후 콘크리트 포장을 일시에 개량할 수 없기 때문에 우선 현재 노후 콘크리트 포장의 상태를 평가하여 노후 콘크리트 포장의 구조적인 상태를 수치화 할 필요가 있다. 또한 개량이 필요한 콘 크리트 포장 구간의 개량 우선순위를 정할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 노후 콘크리트 포장의 구조적인 상태를 수치화할 수 있는 도구인 리모델링 시급성 지수(Remodeling Index, RMI)를 개발하였 다. 통계분석을 통한 리모델링 시급성 지수를 개발을 위해 국내 고속도로 포장 전문가 및 실무자들로 구 성된 패널 멤버를 구성하여 다양한 종류와 심각도 및 기타 조건을 갖는 포장 구간에 대하여 Panel Rating을 실시하였다. 리모델링 시급성 지수 회귀모형은 식 1과 같이 현재의 포장상태를 평가하는 RMI present와 미래의 포장상 태를 예측하는 ΔRMI로 형태를 구성하였다. 현재의 포장상태를 평가하기 위한 인자로는 노후 콘크리트 포장 내 존재하는 선상균열의 길이, 면상균열의 면적, 알칼리 실리카 반응(ASR)의 존재유무를 사용하였으며, 미래의 포장상태를 예측하기 위한 인자로는 포장의 재령, 제설제 사용량, 교통량을 사용하였다. RMI = RMI present  식 1 여기서, RMI = 목표 재령의 RMI RMI present = 현재의 RMI ΔRMI = 현재 재령에서 목표 재령으로 변화할 때의 RMI 변화량 본 연구를 통하여 노후 콘크리트 포장의 현재상태와 함께 노후 포장의 개량에 필요한 예산 확보를 위한 미래의 포장 상태까지 예측이 가능할 것으로 기대한다.