PURPOSES : The objective of this study is to analyze the significance of binder aging in a hot-mix asphalt (HMA) mixture in an insulated camber for a long duration for repair works, where the absolute viscosity level and service life reduction (SLR) are assessed based on the haul time, as well as to suggest a methodology for reducing the aging level. METHODS : Because the HMA mixture is stored in an insulated box carriage at high temperature for repair works, if the binder in the mix is severely oxidized, then the repaired pavement will not exhibit a long service life. Therefore, the 13-mm dense-graded HMA mix with PG64-22 was aged in an oven at 160 °C for 1, 2, 4 and 8 h to evaluate its aging level. Gel-permeation chromatography was performed on the mixture particle without binder recovery to measure the large-molecular size ratio, from which the estimated absolute viscosity (EAV) was computed using a best-fit regression model. The SLR values of aged and repaired mixes were estimated to determine the amount of deterioration in the mixes caused by severe aging. Hydrated lime (HL) was introduced into the mix at a ratio of 1.5 wt% of the total mix. The aging level and SLR were compared with those of the repaired mix without HL. RESULTS : The binder EAV of the HMA mix increases significantly with the mixture aging duration. In particular, the binder EAV level of a 4-h aged mix is similar to the asphalt viscosity level of a pavement with approximately 7 years of service life. The service life expressed based on the aging level is interpreted as the reduced service life of the aged mix, which is already oxidized before it is used. Meanwhile, the binder of an 8-h aged mix without HL aged significantly and its SLR is approximately 11 years. However, its aging level and SLR reduced significantly when HL. is incorporated. CONCLUSIONS : The binder aging level of the repaired mix increases significantly with its storage duration in a hot chamber for carriage. However, since the aging level decreases significantly by the incorporation of HL, the use of HL is highly recommended when preparing new mix for repair works to be performed in a hot-chamber for a long duration.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the feasibility of applying properties of asphalt binder other than absolute viscosity (AV) to evaluate the rejuvenation level of the binder from reclaimed asphalt pavement (RAP) in recycled asphalt mixtures (RAMs). METHODS : The G*/sin and critical temperature (CT) for determining high performance grade by DSR, and the large molecular size (LMS) using gel-permeation chromatography (GPC) were measured simultaneously with the AV of two virgin asphalt binders (58–22 for RAM and 64–22 for normal mix) and recovered binders from a RAP and four RAMs. Based on mix design, 20%, 30%, 40%, and 50% recycled RAMs were prepared, and the deformation strength (SD) of the RAMs were measured. The AV, LMS, G*/sin , and CT were measured from the recovered binders from each RAM of the SD-tested specimens. Regression analyses were performed between the LMS and AV, G*/ sin and AV, and CT and AV to determine the correlation of each property with the AV. The feasibility of evaluating the rejuvenation level of the RMA binder using the three properties (LMS, G*/sin , and CT) was evaluated. Regression analysis was performed between SD and AV, and the feasibility of using SD instead of AV ≤ 5,000 poise (p) was analyzed to evaluate the rejuvenation level of the RAM. RESULTS : The AV, LMS, G*/sin , and CT of RAM binders increased with the recycling ratio. Mixes with recycle ratios of 20% and 30% satisfied the AV ≤ 5,000 p criterion, unlike mixes with higher recycle ratios. The regression analysis results showed that the R2 values between the LMS and AV, G*/sin and AV, and CT and AV exceeded 0.96. Since these regressions showed extremely high R2 values, it can be inferred that the estimation of binder rejuvenation level using the LMS, G*/sin and CT, i.e., instead of the AV criterion, is applicable. Because SD exhibits high correlation with the binder stiffness, and the regression between SD and AV indicated R2 > 0.98, SD can be applied instead of the AV for binder rejuvenation level estimation. The main advantage of using the LMS and SD is to estimate the binder rejuvenation level without recovering the binder from the mix. CONCLUSIONS : For the binder rejuvenation level estimation of recycled mixes, it is concluded that the LMS by GPC and G*/sin and CT by DSR, and SD can be applied instead of the AV criterion. However, since this study was performed using limited materials, further studies involving many other materials may be performed to generalize the current conclusion.

PURPOSES : This study was performed to evaluate the short-term aging (SA) protocols of the normal hot-mix asphalt (HMA) mixture, to explore problems, and to suggest proper procedures based on fundamental principles of SA in terms of the SA temperature (T) and length of time (Lt) in existing specifications in several countries including Korea. METHODS : As the SA in our lab is a simulation of field SA, which is an inevitable procedure occurring naturally in the current field practice, major SA guidelines of foreign countries and Korea were reviewed to investigate problems that showed discrepancies with field practice. The aging quantity (Aq) model was introduced as a function of T and Lt, based on the correlation with absolute viscosity (AV) to estimate Aq by T and Lt. The normal SA (NSA) was suggested through an example procedure inducing binder aging level similar to the RTFOtreated binder AV or Aq. Based on the NSA Aq level, lower, proper, or higher SA conditions were discovered from the existing SA guidelines. RESULTS : As Aq has excellent correlation with AV, the proper T and Lt for NSA as an example was suggested based on the AV of RTFOtreated binder to induce an Aq range of 19,000-25,000 min.℃. It was found that there were several problems in the existing guidelines in USA and Korea. These included lower T, shorter or longer Lt, and air blowing or stirring the mix during SA, which were not matched with the practical condition of loaded HMA mixtures that were short-term aged under hot temperatures in trucks. CONCLUSIONS : It was concluded that there are several problems in the current SA guidelines, which do not provide proper HMA temperature to mixtures for proper (modal) length of time. Therefore, these guidelines should be reevaluated carefully and revised based on the fundamental field SA principle. The NSA condition should be suggested using proper HMA T and modal Lt for better simulation of field SA practice.

PURPOSES: The objective of this study was to investigate the effect of short-term aging level on the moisture resistance of a dense-graded asphalt mixture by measuring its deformation strength ratio (SDR). METHODS : Three short-term aging (STA) durations (1, 2, and 4 h) at two different temperatures (160℃ and 180℃) were used for the normal dense-graded hot-mix asphalt (HMA) mixtures prepared using PG 64-22 asphalt and 13mm aggregate with and without hydrated lime (HL). The specimens were prepared using a gyratory compactor, after each STA, to achieve a WC-1 gradation as defined by the Korean guide. The SDR was measured after freezing-and-thawing (F-T) conditioning, and submerging the specimen into water at 60℃ for 72 h. RESULTS: The results indicated that the moisture resistance decreased with the increase in STA duration. After STA at 160℃ and 180℃, the SDR values, measured after F-T treatment, or after submerging into 60℃ water for 72 h, decreased with the increase in STA duration. However, when HL was used in the same asphalt mixtures, the SDR improved, for identical STA conditions. Therefore, the moisture resistance of the asphalt mixture was affected by the short-term aging duration, and decreased with the increase in aging duration. However, HL effectively retarded aging, and the moisture resistance, as indicated by the SDR, improved in the HL-added mixes, which had aged lesser than the normal mixes. CONCLUSIONS : It was concluded that the moisture resistance of the asphalt mixture decreased with the increase in aging level, and hydrated lime was effective in preventing the degradation of the moisture resistance by reducing the age-hardening of the binder. However, since this study used a limited range of materials, further studies using more materials are required to reach a more generalized conclusion.

국토교통부고시 제 2014-105호와 환경부고시 제 2014-33호에 따라 2016년부터 순환골재를 제품소요량 대비 40% 이상 의무적으로 사용해야함에 따라 건설 분야의 순환골재 활용은 권장사항이 아닌 의무사항이 되고 있다. 순환골재라 함은 “건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률” 제2조 제7호의 규정(건설폐기물을 물리적 또는 화학적 처리과정 등을 거쳐 제35조의 규정에 의한 품질기준에 적합하게 한 것)에 적합한 골재로 폐아스콘, 폐콘크리트, 슬래그 등이 이에 해당된다. 슬래그는 철을 제조할 때 생성되는 산업폐기물로 일반적으로 고로 슬래그 미분말이 순환골재로써 콘크리트 제조시 사용되나 본 연구에서는 제강슬래그를 활용하였다. 제강슬래그는 팽창성과 환경적인 이유로 활용이 어려웠으나 선행연구를 통해 기초물성 및 환경성을 검토하여 아스팔트 골재로써 활용성을 검증하였다. 이에 따라 본 연구에서는 순환골재인 폐아스콘와 제강슬래그를 활용하고 최적의 혼입비율을 확보하기 위하여 폐아스콘 혼입 비율을 구분하여 실용화를 목적으로 13mm 밀입도(WC-1), 20mm 밀입도(WC-3) 로 중온 재활용 아스팔트 혼합물을 설계하여 공용성능을 분석하였다. 본 연구에 사용된 재료는 P사 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬래그 10%)를 사용하였으며 인천지역 폐아스콘을 활용하였다. 공용성능 평가를 위하여 소성변형과 밀접한 관련이 있는 변형강도 실험을 수행하였다. 실험결과, 골재의 크기가 큰 WC-3가 WC-1에 비해 변형강도가 우수하였으며 WC-1는 제강슬래그의 비율이 높을수록 변형강도가 우수하였으며 WC-3는 제강슬래그의 비율에 영향을 받지 않았다.

아스팔트 혼합물이 운반·대기 중에 단기노화(short-term aging: STA)되는 것은 잘 알려진 사실이며 노화정도는 혼합물의 온도가 높음에 따라 그리고 시간이 길어짐에 따라 지수 함수적으로 증가되는 것으로 알려져 있다. 또한 같은 온도와 시간에 같은 바인더, 골재 및 입도를 사용한 같은 혼합물이라도 사용되는 첨가제의 종류에 따라 노화도에 차이가 난다. 그리고 혼합물의 종류에 따라서도 노화도에 차이가 큰 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 박리방지제(anti-stripping agent: ASA)의 종류와 혼합물의 종류에 따른 노화도의 차이를 비교분석 하였다. ASA로는 박리방지효과가 우수한 분말의 소석회와 액상 ASA를 비교하였다. 혼합물은 밀입도 아스팔트 (dense-graded asphalt: DGA) 표층용 혼합물과 쇄석 매스틱 아스팔트 (stone mastic asphalt: SMA) 혼합물을 비교하였다. 노화도는 아스팔트 노화의 척도로는 가장 많이 쓰이는 절대점도(absolute viscosity: AV)를 이용하였다. STA 온도와 시간에 따른 AV의 차이를 STA 처리된 혼합물로부터 추출·회수하여 60℃에서 측정하였다. 시험결과 같은 온도와 시간으로 STA 처리된 혼합물에서 소석회가 사용된 혼합물의 노화도가 월등히 낮았으며, 혼합물의 종류로는 SMA 혼합물의 노화도가 DGA 혼합물보다 낮게 나타났다. 이는 소석회가 박리방지효과 뿐만 아니라 노화억제 효과가 크기 때문이며, SMA는 바인더 함량이 높아 골재를 피복한 아스팔트 필름의 두께가 두꺼워 노화도가 적게 나타난 것으로 판단되었다.

표층용 아스팔트 혼합물은 공극률 4%로 다져졌을 때 가장 우수한 공용성을 발휘하는 것으로 알려져 있어 밀입도 아스팔트 혼합물은 배합설계시 4%의 공극률이 얻어지는 아스팔트 함량을 최적아스팔트 함량(optimum asphalt content: OAC)으로 결정한다. 그리고 현장에서는 이 밀도의 96% 이상의 다짐도가 얻어지도록 공극률 6∼7%로 다짐한다. 하지만 이 경우 아스팔트 포장으로의 수분 침투방지를 보장할 수 없어 교량포장의 경우 상판에 방수 처리를 하도록 요구하고 있다. 따라서 아스팔트 포장의 공극률을 0%에 가깝도록 다짐하면서도 공용성을 잘 유지할 수 있다면 방수 처리공정을 생략할 수 있고 포장의 수명도 보장 할 수 있어 일거양득일 것이다. 이에 공극률이 0에 가까우면서도 아스팔트 포장으로서의 특성을 유지할 수 있도록 하기 위해서는 바인더특성을 강화하고 그에 맞도록 골재 입도를 조정하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 이렇게 공극률이 0에 가깝도록 개발된 무공극 아스팔트 콘크리트의 중요특성 중 하나인 휨 모드에서의 저온특성으로 유사파괴인성(pseudo fracture toughness: PFT)을 구하여 비교평가 하였다. 이를 위해 보 공시체를 제조하고 영하의 저온에서 3점 휨 시험을 통해 얻어진 하중-처짐 곡선에서 PFT를 구하고 이를 일반 13mm 밀입도 아스팔트(dense-graded asphalt: DGA) 혼합물을 비롯한 개질 SMA 혼합물 등과 비교하였다. 그 결과 무공극 아스팔트 혼합물의 유사파괴인성이 DGA의 4배 이상이 되는 등 가장 우수한 것을 확인 하였다. 이는 고성능의 바인더(PG 82-34)와 그에 맞는 입도조정 때문에 저온 하에서 가장 우수한 파괴인성을 보인 것으로 추정된다. 따라서 큰 균열저항성이 요구되며 방수가 필요한 교면포장 등에 사용할 경우 우수한 성능을 발휘 할 수 있을 것으로 판단된다.

아스팔트 혼합물은 덤프트럭으로 운반․대기 중 단기노화(short-term aging: STA) 되므로 모든 현장혼합물은 STA후 포설된다. 따라서 실험실에서 현장에 포장된 아스팔트 혼합물의 각종 특성을 추정하려면 같은 재료로 반드시 STA 처리 후 공시체를 제조해야한다. 이것이 실험실 혼합물을 STA 처리하는 근본적인 이유이며, 실험실 STA 방법은 현장상태를 최대한 근사하게 모사(simulation) 토록 규정되어져야 한다. 그러나 국내는 물론 외국 기준도 이러한 근본적인 원리를 제대로 준수 하지 못하고 있어 기준에 제시된 대로 STA를 수행해서는 현장에 포장된 아스팔트 혼합물의 특성을 추정할 수 없다. 이를 해결하기 위한 한 가지 방법의 한 방법은 노화량(aging quantity: AQ) 모델링을 통하여 혼합물의 노화도를 추정하는 것이다. 밀입도 혼합물의 AQ 모델은 기존의 연구에 의하여 지수함수 식으로    와 같이 제시되었다. 하지만 SMA 혼합물은 바인더 함량이 높고 섬유제 등이 사용되어 밀입도와 다르므로 본 연구에서는 SMA에 대한 AQ 모델식을 개발하고 이로부터 단기노화 온도와 시간에 따른 노화도를 추정하는 연구를 수행하였다. 그러므로 본 연구의 목적은 SMA 혼합물의 단기노화도를 추정하기 위하여 기 개발된 AQ 모델을 SMA 혼합물에 적용하여 필요한 보정을 통해 SMA 혼합물의 AQ 모델로 노화도를 추정하는 방안을 제시하는 것이다. 노화도는 아스팔트 노화의 척도로는 가장 많이 쓰이는 절대점도(absolute viscosity: AV)를 이용하였으며 SMA 혼합물을 대상으로 하여 SMA 노화도 정립에 필요한 기초자료를 제시코자 한다.

PURPOSES: This study aims to show the difference of the binder aging level in the hot-mix asphalt (HMA) mixture after short-term aging (SA) under different aging conditions, such as mixture temperature and duration in hour. METHODS: Three SA times (i.e., 1 h, 2 h, and 4 h) at two temperatures (i.e., 160℃ and 180℃) were used for the normal mixtures prepared using a PG64-22 asphalt. The field long-term aging (LA) was simulated by applying the same LA procedure (65 h at 110℃) to all compacted specimens, prepared at the air void of 7% using each SA-treated mixture, in a convection oven. The binder aging level was measured in terms of large molecular size by gel-permeation chromatography (GPC) from the mixture and the absolute viscosity (AV) from the recovered binder. The aging levels were evaluated using those two properties after SA and LA, and then compared based on the normal SA (NSA) mixture (1 h at 160℃). The service life reduction caused by SA in various conditions was estimated based on the aging level of the field cores from different locations in various service lives. RESULTS: The results of the laboratory evaluation indicated that the binder of the mixture, which was treated at longer SA time and higher temperature, showed a significantly higher aging level than the NSA mixture. The binder aging level from a longer time, such as 2 h and 4 h SA, or at a higher temperature (180℃), were estimated to be similar to that of the mixtures, which had already been in field service for several years. CONCLUSIONS : The HMA mixture should be produced at a moderate temperature, such as 160℃, and placed within a limited hauling and queuing time to avoid a significant short-term aging of the binder before placement in the field pavement. The SA for a longer time at a higher temperature than the NSA condition was found to be detrimental to the service life of the asphalt pavement.

도로포장의 조기파손에 의한 폐아스팔트 콘크리트(=RAP(Reclaimed Asphalt Pavement), 이하 ʻ폐아 스콘ʼ)의 증가와 노후 아스콘 포장의 유지보수 시 노면의 절삭으로 매년 상당한 양의 폐아스콘이 발생되고 있으며, 발생량에 따른 도로의 보수비 역시 매년 증가하는 양상을 보여 폐아스콘의 적극적인 사용이 필요 한 상황이다. 기존 도로의 유지보수 비용이 이전보다 매우 큰 비중을 차지하고 있으며 유지보수 기술이 발달함에 따라 폐아스콘을 재활용하는 기술의 요구 및 실용화 연구가 크게 진행되었다. 폐아스콘을 재활 용하기 위해 사용되는 재생 첨가제에 경우는 해외 및 국내에서 활발하게 연구가 되고 있고 이를 현장에 적극적으로 적용을 하고 있다. 하지만 다양한 재생 첨가제의 종류에 비해 정확하게 검증이 되지 않는 실 정이다. 폐아스콘을 재활용하기 위한 배합설계에서 가장 중요한 요소는 재생 아스팔트의 물성, 골재입도, 아스팔트 함량 등이 고려되며 이 중에서 아스팔트의 물성을 요구되는 품질로 맞추는 과정은 주의가 요구 되며 재생 아스팔트에 재생 첨가제를 혼합한 바인더의 특성 분석을 통하여 원하는 등급의 아스팔트로 재 생시키고자 한다. 도로에 시공된 아스팔트 콘크리트 혼합물(이하 ʻ아스콘ʼ)의 경우는 시공 완료 후에 노화 가 진행된다. 주어진 환경 및 여건에 따라 노화의 정도가 달라질 수 있으므로 시험을 통하여 노화된 아스 콘의 변화 상태를 화학적으로 확인하고 이를 가지고 적절한 재생 첨가제 및 신재 아스팔트의 등급 등을 선정할 수 있다면 폐아스콘의 사용의 확대와 올바른 적용 범위를 선정하는데 효율적일 것이다. 재생 첨가 제는 재생 아스팔트의 물성을 향상시키기 위하여 혼합물에 첨가하는 것으로써, 첨가량은 폐아스콘에서 회 수된 아스팔트의 물성(침입도, 절대 점도 등)에 따라 첨가제의 사용 여부 및 사용 비율이 결정된다. 본 연 구에서는 RA 1 등급과 RA 5 등급의 두 가지 재생 첨가제를 사용하여 바인더의 특성을 분석하였다. 적용된 시험은 연화점 시험, 침입도 시험, 회전 점도계를 이용한 점도 시험, 절대점도 시험, DSR (Dynamic Shear Rheometer : 동적전단유동기) 시험, BBR(Bending Beam Rheometer : 처짐보유동기) 시험을 진행하 였다.

최근 아스팔트 포장에 빈번히 발생하는 포트홀을 보수함에 있어서 포트홀 부위를 사전 가열하기 위하 여 적외선 방출 하향식 가스히터 장비(이하 적외선 가스히터)를 사용한 공법이 사용된다. 이 보수 공법은 포트홀 발생부위 일정 구역을 적외선 가스히터로 가열하고 가열된 부분을 굴착하고 신규 아스팔트 혼합물 (New asphalt mix: NAM)과 컷백아스팔트를 넣고 비벼서 고르게 펼친 후 다지는 것이다. 이때 최종 포 설된 혼합물(보수 혼합물, Repaired asphalt mix: RAM)은 기존 포트홀 부위에서 회수된 혼합물(RAP from pothole: RFP)보다 더 회생된 상태이어야 한다. 이를 위해서는 추가되는 NAM의 노화도가 낮아야 하고, 사전가열에 의해 표변부위가 타서 노화도가 심해지는 현상이 없어야 한다. 하지만 현재 대부분 현 장의 실정은 포트홀 보수 혼합물(RFP)의 노화특성, NAM의 운반 시간에 따른 단기노화도의 변화, 적회선 heating에 따른 표면 혼합물 노화 특성변화, 최종 보수된 혼합물(RAM)의 노화도 및 회생 정도 등에 대한 정보를 모른 상태로 수행된다. 이에 본 연구에서는 일부 포트홀에 실제 보수된 혼합물의 노화정보를 GPC 를 이용하여 수집하고 최종 포설된 RAM의 상태를 절대점도로 추정하여 평가하였다. 이를 위해 RFP의 노 화특성, 운반시간에 따른 NAM의 노화특성 변화, 사전가열의 영향 등이 RAP에 미치는 영향을 평가하고 필요한 개선 방안을 일부 제시하였다.

The effect of hydrated lime (HL) as an antioxidant (AO) for retarding aging of asphalt mixture using the large molecular size (LMS) of gel-permeation chromatogram (GPC) technique. A HL were used for preparing dense-graded asphalt (DGA) mixes to examine the effect of the HL on age retardation. The asphalt mixtures prepared with and without HL were aged artificially in two stages; the short-term aging (SA) for 1, 2, 4 hour at 160℃ and 180℃ on the loose mixes, and the long-term aging (LA) for 68 hours at 110℃ on the specimen. The specimen ( =100mm) of SA-treated mix was compacted to the air void of 7% using a gyratory compactor. The LMS values were used for estimating absolute viscosity (AV) for evaluating aging level and age- retardation effect in terms of viscosity. It was observed that the asphalt mixes which were short-term aged at 180℃ for over 2 hours were significantly aged, compared with the mix which was short-term aged for 1 hour at 160℃. It was also found that the use of 1.5% HL by wt. of mix resulted in a significant reduction of binder aging of SA and LA treated mixes. It was concluded that the HL did apparently have an effect of reducing aging of asphalt in the mixes after SA and LA. This result will be an applicable information for retarding aging of the field HMA mixture which is carried in the dump truck at hot temperature for 2-4 hours.