PURPOSES: The objective of this study is to evaluate the physical properties of recycled asphalt mixtures reinforced with glass fiber. METHODS: Firstly, mixing design was conducted on recycled asphalt mixture for use of 50% recycled aggregate. Various laboratory tests were performed on four types of recycled asphalt mixtures with different glass fiber content to evaluate the physical properties. The laboratory tests include indirect tensile strength test, dynamic modulus test, Hamburg wheel tracking test and tensile-strength ratio to evaluate cracks, rutting and moisture resistance of mixtures. RESULTS: The indirect tensile strength of fiber reinforced glass increased about 139.4%. As a result of comparing the master curves obtained by the dynamic modulus test, the elasticity was low in the low temperature region and high in the high temperature region when the glass fiber was reinforced. The glass fiber contents of PEGS 0.3%, Micro PPGF 0.1% and Macro PPGF 0.3% showed the highest moisture resistance and rutting resistance. CONCLUSIONS : The test results show that use of glass fiber reinforcement can increase the resistance to cracking, rutting, and moisture damage of asphalt mixtures. It is also necessary to validate the long-term performance of recycled asphalt mixtures with glass fiber using full scale pavement testing and field trial construction.

PURPOSES: This study evaluated the field applicability and laboratory performance of glass fiber-reinforced asphalt (GFRA) mixtures. METHODS : The general hot-mix asphalt (HMA) and GFRA mixtures were paved in five sites, including three national highways, one express highway, and an arterial road, to evaluate field applicability and durability. The plant mixing and construction method for the GFRA were similar to those for the general HMA. The lab performances of the field samples were relatively compared through the mechanical measures from the Marshall stability, indirect tensile strength, and dynamic stability. The field performance was surveyed after a year. RESULTS : The lab tests verified the superior lab performances of the GFRA compared to the general HMA. The Marshall stability of the GFRA increased for about 128% of the general HMA. The indirect tensile strength of the GFRA was 115% greater than that of the general HMA. The dynamic stability of the GFRA resulted in 16,180 reps/mm, which indicated that high rut resistance may be expected. No noticeable defects, such as cracks or deformation, were observed for the GFRA sections after a year. CONCLUSIONS: The lab tests and field survey for the five GFRA sites resulted in superior performances compared to the general HMA. The relatively low-cost GFRA, which required no pre-processing procedures, such as polymer modification, may be a promising alternative to the polymer-modified asphalt mixtures. The long-term performance will be verified by the superior field durability of the GFRA in the near future.

개발도상국인 몽골(울란바토르)은 경제가 발전하면서 물류의 원동력인 중차량이 많이 증가하고 있으며, 교류 활성화 및 국민들의 삶의 질을 개선하고자 기반 시설인 도로 건설과 유지관리에 많은 예산을 투자하고 있다. 하지만, 급격한 차량 증가 및 도로포장 기술의 부재로 인하여 도로 포장이 설계 당시의 공용수명에 이 르지 못하고 조기에 파손이 발생하는 일이 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 이러한 개발도상국(몽골, 베 트남, 캄보디아, 중국 등)의 중차량 증가 및 집중호우 등의 기후 변화와 맞물려 나타나는 것이 아스팔트 포 장 성능 저하, 공용 수명 저하로 나타난다. 또한, 이러한 현상은 도로 조건을 고려하지 못한 품질관리 체계 미흡, 시공 조건을 파악하지 못한 관리 불량 등에 기인하며, 개발도상국 현지화 기술 개발을 통한 도로 포장 의 파손 문제해결과 유지보수 비용 절감을 위한 대응 방안이 필요한 실정이다. 최근 개발도상국 기후, 차량 하중, 시공조건 및 경제여건 등을 고려할 때 맞춤형 택코팅 보호 필름이 부착된 아스팔트 보강재(ESGRID) 를 이용한 현지 사업을 통하여 중소기업 신규 시장 발굴, 기술개량 및 상용화 지원이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 개도국 현지 적용을 위하여 국내에서 적용하는 비용의 40% 정도를 절감하는 제품을 개 발하였으나, 동일한 성능을 발현하도록 설계하여 비용 대비 제품 효용성을 향상시켰다. 이러한 개발을 통 하여 몽골의 Sharga morit Bridge구간에 2015년 10월에 시험 시공을 하였다. 시험시공 당시 방수층까지 시공되어 있었으나, 중앙분리대 부근 음지부에는 얼음이 얼어 있었으며, 일부 방수층에 균열이 발생한 상 태였다. ESGRID는 인력시공을 하였고, 겹이음 부분은 스프레이접착제를 이용해 부착을 하여 중앙 부분 을 강화하였다. 또한 방수층이 경화된 이후라 ESGRID의 접착력 확보를 위해 RSC-4 택코팅을 추천하였 으나, 장비의 부재로 AP-5를 녹여서 택코팅을 대체하였다. 이 방법은 방수층과 ESGRID와의 접착력 확 보에는 큰 도움이 되지는 않을 것으로 보인다. 2015년 12월에 추적 조사를 실시한 결과 문제가 없는 것으 로 확인되었다. 이로 인하여 아시아 개도국 현지 도로 조건에 적합한 적정 기술 개발로 신규 건설 및 유지 보수 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다.

중국 연길은 경제가 발전하면서 물류의 원동력인 중차량이 많이 증가하고 있는 실정이므로, 2000년 이 후 부터는 일반 아스팔트 보다는 고내구성의 재료인 개질 아스팔트(Polymer Modified Asphalt, PMA), 보강아스팔트, 구스 아스팔트, 및 반강성 포장 등을 많이 적용하고 있으나, 값비싼 초기 비용 대비 장기 공용 성능 확보에 많은 어려움을 느끼고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 중국의 환경 및 교통 하중 조건에 대한 자료 및 아스팔트 포장 재료 품질규격, 시공기준을 고려한 현지화 기술 개발을 통한 도로 포 장의 파손 문제해결과 유지보수 비용 절감을 위한 대응 방안이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 중국 연길의 현지 적용을 위하여 연변 창운 도로 보수 회사의 도움으로 구간 선정 및 품 질 관리, 시험 시공에 필요한 재료 및 건설 장비를 제공 받았으며, 국내 이에스지산업(주)의 협조를 받아 유리섬유 그리드 보강재(ESGRID)를 깔고 그 위에 유리섬유 보강 혼합물(Fiber)을 시공하였다. 콜드빈 배 합으로 10-25(mm) 골재 22%, 10-15(mm) 골재 26%, 3-10(mm) 골재 23%, 0-5(mm) 골재 26%, 채움 재 1.5%, 플라스틱 코팅 유리섬유(Polyprophelene-Coated-Glass Fibe: PPGF 10mm 장섬유 0.5%), 및 플라스틱 코팅 유리섬유 파분 골재(Polyprophelene-Coated-Glass Fiber Scraps: PPGS 1.0%) 등을 사용하였으며, 아스팔트 함량은 4.0%를 적용하였다. 공사 설계도면에는 기층 5cm, 표층 4cm로 되어 있 었으나, 최종으로 표층을 5cm하는 것으로 진행을 하였다. 2015년 12월에 추적 조사를 실시한 결과 보강 재(ESGRID)와 유리섬유 보강 아스팔트 혼합물 공법을 적용한 구간은 문제가 발생하지 않았으나, 일반 아 스팔트 혼합물 포장 구간은 시공 후 약 2개월이 지났음에도 불구하고 차량 바퀴통과 방향으로 골재 탈리 현상이 발생하였다. 이로 인하여 보강재(ESGRID)와 유리섬유 보강 혼합물을 동시에 사용하여 현지 도로 조건에 적합한 적정 기술이라고 할 수 있다. 또한 가격적인 문제와 환경에 대한 대책을 마련하고 관련 시 험을 진행한다면 해외 진출에 많은 도움이 될 것으로 판단된다.

PURPOSES : The objective of this study is to propose a quality control and quality assurance method for use during asphalt pavement construction using non-destructive methods, such as ground penetrating radar (GPR) and an infrared (IR) camera. METHODS: A 1.0 GHz air-coupled GPR system was used to measure the thickness and in situ density of asphalt concrete overlay during the placement and compaction of the asphalt layer in two test construction sections. The in situ density of the asphalt layer was estimated based on the dielectric constant of the asphalt concrete, which was measured as the ratio of the amplitude of the surface reflection of the asphalt mat to that of a metal plate. In addition, an IR camera was used to monitor the surface temperature of the asphalt mat to ensure its uniformity, for both conventional asphalt concrete and fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete. RESULTS: From the GPR test, the measured in situ air void of the asphalt concrete overlay gradually decreased from 12.6% at placement to 8.1% after five roller passes for conventional asphalt concrete, and from 10.7% to 5.9% for the FRA concrete. The thickness of the asphalt concrete overlay was reduced from 7.0 cm to 6.0 cm for the conventional material, and from 9.2 cm to 6.4 cm for the FRA concrete. From the IR camera measurements, the temperature differences in the asphalt mat ranged from 10℃ to 30 ℃ in the two test sections. CONCLUSIONS: During asphalt concrete construction, GPR and IR tests can be applicable for monitoring the changes in in situ density, thickness, and temperature differences of the overlay, which are the most important factors for quality control. For easier and more reliable quality control of asphalt overlay construction, it is better to use the thickness measurement from the GPR.

PURPOSES: Evaluation of the wind speed effect on the temperature drop of an asphalt mixture during construction, by using the transient heat transfer theory and dominant convective heat transfer coefficient model. METHODS: Finite difference method (FDM) is used to solve the transient heat transfer difference equation numerically for various wind speeds and initial temperature conditions. The Blasius convective heat transfer coefficient model is adapted to account for the effect of wind speed in the temperature predictions of the asphalt mixture, and the Beaufort number is used to select a reasonable wind speed for the analysis. As a function of time and depth, the temperature of the pavement structure is predicted and analyzed for the given initial conditions. RESULTS : The effect of wind speed on the temperature drop of asphalt mixture is found to be significant. It seems that wind speed is another parameter to be accounted for in the construction specifications for obtaining a better quality of the asphalt mixture. CONCLUSIONS: It is concluded that wind speed has a significant effect on the temperature drop of the asphalt layer. Although additional field observations have to be made to reflect the effect of wind speed on the construction specifications, it appears that wind speed is a dominant variable to be considered, in addition to the atmospheric temperature.

PURPOSES: Implementation and verification of the simple linear cohesive viscoelastic contact model that can be used to simulate dynamic behavior of sticky aggregates. METHODS: The differential equations were derived and the initial conditions were determined to simulate a free falling ball with a sticky surface from a ground. To describe this behavior, a combination of linear contact model and a cohesive contact model was used. The general solution for the differential equation was used to verify the implemented linear cohesive viscoelastic API model in the DEM. Sensitivity analysis was also performed using the derived analytical solutions for several combinations of damping coefficients and cohesive coefficients. RESULTS : The numerical solution obtained using the DEM showed good agreement with the analytical solution for two extreme conditions. It was observed that the linear cohesive model can be successfully implemented with a linear spring in the DEM API for dynamic analysis of the aggregates. CONCLUSIONS: It can be concluded that the derived closed form solutions are applicable for the analysis of the rebounding behavior of sticky particles, and for verification of the implemented API model in the DEM. The assumption of underdamped condition for the viscous behavior of the particles seems to be reasonable. Several factors have to be additionally identified in order to develop an enhanced contact model for an asphalt mixture.

PURPOSES : In this study, a fracture-based finite element (FE) model is proposed to evaluate the fracture behavior of fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete under various interface conditions. METHODS: A fracture-based FE model was developed to simulate a double-edge notched tension (DENT) test. A cohesive zone model (CZM) and linear viscoelastic model were implemented to model the fracture behavior and viscous behavior of the FRA concrete, respectively. Three models were developed to characterize the behavior of interfacial bonding between the fiber reinforcement and surrounding materials. In the first model, the fracture property of the asphalt concrete was modified to study the effect of fiber reinforcement. In the second model, spring elements were used to simulated the fiber reinforcement. In the third method, bar and spring elements, based on a nonlinear bond-slip model, were used to simulate the fiber reinforcement and interfacial bonding conditions. The performance of the FRA in resisting crack development under various interfacial conditions was evaluated. RESULTS : The elastic modulus of the fibers was not sensitive to the behavior of the FRA in the DENT test before crack initiation. After crack development, the fracture resistance of the FRA was found to have enhanced considerably as the elastic modulus of the fibers increased from 450 MPa to 900 MPa. When the adhesion between the fibers and asphalt concrete was sufficiently high, the fiber reinforcement was effective. It means that the interfacial bonding conditions affect the fracture resistance of the FRA significantly. CONCLUSIONS: The bar/spring element models were more effective in representing the local behavior of the fibers and interfacial bonding than the fracture energy approach. The reinforcement effect is more significant after crack initiation, as the fibers can be pulled out sufficiently. Both the elastic modulus of the fiber reinforcement and the interfacial bonding were significant in controlling crack development in the FRA.

아스팔트 포장도로의 공용수명을 연장하기 위해 다양한 방법이 소개되었으며, 대표적인 방법으로 화학 적 개질제를 이용하는 방법과 격자형태의 토목섬유를 이용하는 방법이 있다. 화학적 개질제를 이용하는 방법은 아스팔트 바인더에 석유계(SBS 또는 SBR) 폴리머 입자를 중합하여 아스팔트 바인더의 점도를 증 대시킨 방법이다. 이 방법은 고온에서 아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성에 유리한 효과를 나타내기도 하지만, 과다한 비용, 품질관리의 어려움, 혼합물 생산 온도 증가에 따른 에너지 비용 증대, 탄소 이중결 합 (C=C) 존재로 산소와의 반응성이 커서 고분자 망상구조를 조기에 상실하여 연화점이 낮아지는 점, 및 저온에서 재료의 취성증대로 인한 균열 가능성 문제 등을 단점으로 제기할 수 있다. 또 다른 예로써 격자 형태의 토목섬유를 이용하는 방법은 하부층으로부터의 반사균열 저항에 유리한 효과를 나타내지만, 시공 과정이 복잡하여 공사기간이 길어지고, 공사비가 상승하며, 또한 상부 표면으로부터 3-5㎝ 표층 내부에 서 가장 큰 집중응력 또는 전단변형이 발생하는 경우에는 이에 대해 대응할 수 없다는 맹점이 있다. 최근 합성 또는 비합성 섬유를 활용하여 가열 아스팔트 혼합물의 인성 증대를 통해 소성변형 또는 균열 등에 대한 저항성능을 향상시키기 위한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 미국의 경우, 열가소성 또는 열 경화성 섬유를 동시에 혼입하여, 열가소성 섬유와 아스팔트 바인더의 바람직한 상용성으로 작업성 개선 및 열경화성 섬유의 인성증대 특성을 활용하여 아스팔트 바인더의 고분자 개질 없이도 그에 상응하는 개 선된 물리적 성능을 발현하는 섬유보강 혼합물을 개발하여 적용하고 있다. 그러나, 상기와 같은 섬유를 아스팔트 혼합물에 적용할 경우, 혼합물 생산시 섬유의 효과적인 분산을 해결해야하는 최우선 과제로 판 단할 수 있다. 본 연구에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 경제적이면서 우수한 물리적인 특성을 가지는 75μm이하의 미세 유리섬유 파분을 펠렛 또는 입자 형태로 한 석분 치환용 보강재와 여러 가닥의 유리섬유를 폴리프로필렌과 같은 수지재로 코팅하여 다발형으로 만든 섬유 보강재를 혼합한 구성 으로 이루어져, 비중이 일반 골재와 유사하게 되어, 간편하게 현장 플랜트에서 투입이 가능하다. 가열 아스팔트 혼합물 내에서 섬유의 뭉침 현상이 없는 유리섬유 복합 보강재료와 이를 이용한 가열 아 스팔트 혼합물의 Hamburg Wheel 시험 및 간접인장강도 시험결과, 유리섬유 치환·보강 혼합물의 경우, 20,000회 재하동안 평균 3.5mm의 매우 작은 변형을 나타낸 반면, 일반 혼합물의 경우, 5,000회 이전에 파괴되었으며, 간접인장강도의 경우, 건조 및 동결융해 시편 모두에서 유리섬유 보강 시편이 2배 이상의 향상된 강도 증진 효과를 나타내어, 유리섬유 보강 아스팔트 혼합물의 현장 적용시, 우수한 공용수명 증 진 효과를 기대한다.

아스팔트 포장의 수명을 최대화하기 위해서는 온도에 따라 달라지는 역학적 물성의 변화와 열역학적 특성이 생산, 시공 및 공용에 관련된 시방에 적절히 고려되어야 한다. 현재 시방 및 재료평가에는 아스팔 트 바인더 및 혼합물의 온도에 영향을 받는 역학적 물성을 반영하기 위하여 점도계, 동전단레오미터 및 동탄성계수, 피로 및 러팅 등의 실험 방법이 활용되고 있다. 그러나 이러한 역학적 물성 평가 방법들은 아 스팔트 혼합물의 시공성 및 거동을 설명하기 위하여 활용될 수는 있으나, 생산 및 현장에서의 포설 및 다 짐 또는 공용 상태에서의 대기 온도 조건에 따른 시공성의 변화 및 시공성의 변화에 따른 재료의 성능 변 화를 직접적으로 설명하지는 못한다. 최근 사회적 문제가 되고 있는 포트홀 등을 포함한 아스팔트 포장의 파손이 재료의 생산 및 시공과정에서 적절하지 못한 관리에서 기인한 것을 고려할 때, 포장 혼합물의 온 도에 따른 열역학적 특성을 규명하고 합리적인 근거에 의하여 생산 및 시공에 관련된 시방에 포함하는 과 정은 도로포장의 수명을 증대시킬 수 있다는 점에서 의미가 크다

PURPOSES: Evaluation of thermal conductivity and convection properties of asphalt mixture by using thermodynamics. METHODS: In this research, temperature prediction model based on thermodynamics is derived for asphalt mixture in transient state and it is verified with laboratory test results. RESULTS: The derived temperature prediction model shows good agreement with laboratory test results. CONCLUSIONS: It is concluded that the derived model based on thermodynamics and thermal properties in the literature are good enough to capture temperature variation in laboratory test. The approach based on thermodynamics can be applied to more complex temperature simulations.

PURPOSES : Determination of particle packing model variables that can be used for formulation of new DEM based particle packing model by examining existing particle packing models METHODS : Existing particle packing models are thoroughly examined by analytical reformulation and sensitivity analysis in order to set up DEM based new particle packing model and to determine its variables. All model equations considered in this examination are represented with consistent expressions and are compared to each others to find mathematical and conceptual similarity in expressions. RESULTS : From the examination of existing models, it is observed that the models are very similar in their shapes although the derivation of the models may be different. As well, it is observed that variables used in some existing models are comprehensive enough to estimate particle packing but not applicable to DEM simulation. CONCLUSIONS : A set of variables that can be used in DEM based particle packing model is determined.

PURPOSES: Simulation of aggregate slump test using equivalent sphere particle in DEM and its validity evaluation against lab aggregate slump test METHODS : In this research, aggregate slump tests are performed and compared with DEM simulation. To utilize spheric particles in YADE, equivalent sphere diameter concept is applied. As verification measures, the volume in slump cone filled with aggregate is used and it is compared with volume in slump cone filled with equivalent sphere particle. Slump height and diameter are also used to evaluate the suggested numerical method with equivalent concept RESULTS : Simulation test results show good agrement with lab test results in terms of loose packing volume, height and diameter of slumped particle clump. CONCLUSIONS : It is concluded that numerical simulation using DEM is applicable to evaluate the effect of aggregate morphological property in loose packing and optimum gradation determination based on the aggregate slump test simulation result.

골재의 다짐모형(Packing Density Model)은 다양한 최적다짐밀도를 통하여 혼합물 내에서 골재의 역 할을 최대화하거나 다른 고가의 재료를 절감하기 위하여 다양한 건설분야에서 연구되고 있다. 다짐밀도모형은 1929년에 Furnas에 의하여 제시된 단순한 모형으로부터, Aim and Goff 모형, Toufar 모형, Linear Packing Density 모형 등 다양한 연구자들에 의하여 그 형태가 제시되고 발전되어 왔으나, 기본 적으로 굵은골재에 잔골재가 포함되는 경우와 잔골재에 굵은골재가 포함되는 경우로 단순화될 수 있으며, 모형의 정밀도를 향상시키거나 물리적 현상을 반영하기 위한 함수 또는 계수의 조합으로 보완되는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 다양한 다짐밀도모형을 고찰하여 잔골재와 굵은골재의 부피비에 따른 다짐밀도예측결과 를 평가하였으며, 향후 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용하여 개발될 골재배합설계법에 필요한 변수를 고려한 모형의 형태를 제시하였다. 다짐밀도모형의 재해석을 통하여 확인된 다짐밀도 모형의 주요변수는 개별 골재의 단위중량, 지름 및 개별골재더미의 다짐밀도이며, 다짐의 최적화를 저해하는 Wall Effect와 Loosening Effect를 고려하기 위하여 통계적함수를 적용하거나 다짐에너지를 고려 하기 위한 변수도 조건에 따라 적용될 수 있음을 확인하였다. 또한 대부분의 이론적 다짐밀도모형에서 개별 골재더미의 다짐밀도는 골재 혼합물의 다짐밀도에 큰 영향을 미치는 변수이지만, 그 영향이 작지 않을 것으로 예측되는 개별골재더미 사이의 물리적 상호작용은 대부분의 기존다짐밀도모형에 고려되어 있지 못한 것으로 확인되었다. 이상의 기존 수학적 다짐모형의 검토를 통하여 DEM을 활용하여 개발될 다짐밀도예측모형의 형태를 제안하였다.

본 연구는 다기능 복합 도로포장의 기층인 섬유보강 아스팔트 혼합물의 물성 정량화를 위한 동탄성계수 (Dynamic Modulus)평가이다. 아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 포장체의 내구성 및 공용성을 평가하는데 매우 중요한 지표이다. 미국의 AASHTO 2002 설계법(Design Guide2002) 및 한국형 포장설계법(KPRP)에서도 아스팔트 포장체의 가장 중요한 물성중 하나를 동탄성계수로 정의하였고, 이를 아스팔트 포장의 설계 및 해석에 이용하고 있다. 동탄성계수는 다양한 온도 조건, 하중재하주기를 이용하여 다양한 교통조건을 구현할 수 있으며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가 방법이다. 본 연구를 통해 얻어진 섬유보강 아스팔트 혼합물의 동탄성계수 값은 복합 도로포장 시스템 개발의 현장 적용을 위한 설계 프로그램의 입력 변수로 사용하는 것에 목적이 있다. 동탄성계수의 평가를 위해 기층용 Corse입도를 사용하였고, 실험장비는 EN Standards Tester를 이용하였다. 기층용 Coarse입도에 보강섬유 의 양을 0%~0.5%까지 0.1%씩 혼입하여 실험을 진행하였으며, 실험 온도는 –5℃, 5℃, 10℃, 20℃, 30℃, 40℃의 6개 온도에서 각각 진행하였으며, 공시체의 파손가능성을 줄이기 위하여 낮은 온도부터 높은 온도 순서로 실험을 수행하였다. 또한 각 온도별 25Hz, 10Hz, 5Hz, 1Hz, 0.5Hz, 0.1Hz의 하중재하 주기에서 동탄성계수를 측정하였으며, 실험을 통해 얻어진 동탄성계수의 값을 설계의 입력 변수로 사용하기 위해서는 마스터곡선(Master Curve)을 작성해야하는데, 실험으로 결정된 동탄성계수는 실험온도 및 주파수의 조합에 따라 각각 얻을 수 있었으며, 이것을 하중시간과 온도의 중첩(Time-Temperature Superposition Principle)원리를 적용하기 위해 각각의 실험에서 측정된 값을 이용하여 Sigmoidal Function 방정식을 만족하는 입력변수를 결정하였고, 전이함수(Shift factor)를 이용하여 마스터곡선을 작성하였다. FRA혼합물의 동탄성계수 평가 시험 결과, 각각의 온도와 재하하중별로 작성된 마스터곡선을 통해 기층용 Coarse입도에서 0%의 보강섬유 함유량과 0.1~0.5%까지의 보강섬유 함유량에 대한 고온영역과 저 온영역에서의 FRA혼합물의 특성을 확인할 수 있었다.

포장 설계 및 해석 분야에서 기본이 되는 요소인 교통 관련 변수는 포장의 주요 파손에 원인 인자로 사 용되어 진다. 최근 사용되고 있는 역학적 경험적 포장 설계에서는 교통 관련 변수를 크게 교통량과 교통 하중 관련 변수로 나누어 적용하고 있다. 적용되는 교통량 관련 변수에는 설계교통량, 교통량의 차종별 비율, 방향 및 차로 분배 계수, 시간적 변동 계수를 사용하며, 교통하중 관련 변수로 차종별 축하중 분포 를 사용하고 있다. 교통량 관련 변수의 국내 자료는 1985년부터 전국 규모의 교통량 조사를 상시적으로 수행하고 있고, 매년 조사결과를 교통량 정보제공 시스템에서 제공하고 있어, 포장 설계나 포장 해석에서 관련 교통량 관련 변수의 다양한 시나리오를 적용할 수 있다. 그러나 국내 축하중 분포의 자료는 교통량 조사와 같이 매년 축하중에 대한 조사 및 제공을 하고 있지 않고, 하중에 대한 기준 분포만을 제시하고 있어 포장설계시 하중 분포 변화에 대한 영향을 파악하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 국내외 조사된 축하중 분포모형을 기준으로, 가상의 특정 시나리오 하에서 하중분포 변화가 포장 설계에 어떻게 미치는가를 분석하였다. 국내외적으로 개발된 하중 분포 모형을 살펴보면, 확률밀도함수을 이용하여 혼합분포 모형으로 개발되는 경우와 누적밀도함수 형태로 곡선 모형으로 개발하여 사용하는 경우로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 축하중 분포 모형 설명에 있어 좀 직관적인 혼합 분포 모형을 사용하였다. 사용된 혼합 분포 모형의 기본 식은 다음과 같다. 상기 사용된 분포 모형은 일반적으로 공차 또는 만적 상태의 쌍봉 형태로 나타나는 하중 분포 특성을 평균과 분산 형태로 설명하는 특징을 가지고 있다. 따라서, 이러한 특징을 이용하여 축하중 분포 모형의 가상화 시나리오를 작성하였다. 분석에 사용된 축하중 분포 모형의 가상 시나리오는 과거 제시된 국내외 모형 분포를 기준으로 산업도로와 같이 화물 적재량이 많이 운행되는 경우, 인근 지역 특정 공사로 인한 하중 제한 임계 상태의 공사 차량 운행 되는 경우 등에 대해서 작성하였으며, 이러한 하중 운행 상태하에서 포장 설계에 대한 영향을 비교 분석하였다.

굵은골재의 입자 특성은 골재혼합물의 다짐도, 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트 콘크리트 혼합물의 역 학적 특성에 큰 영향을 미치는 중요한 인자이다. 도로포장 재료로서 골재의 특성을 최대한 활용하기 위한 골재의 최적배합설계를 결정하기 위해서는 다양한 골재의 단위중량, 크기뿐만 아니라 역학적으로 설명될 수 있는 형상적 특성이 정량화할 필요가 있는데, 이를 위하여 사용되는 다짐밀도실험은 많은양의 실내실험을 요구하는 단점이 있다. 이산요소법 또는 개별요소법(Discrete Element Method, DEM)은 유한요소법(Finite Element Mehtod, FEM)과는 달리 이산되어 있는 재료의 거동을 수치적인 방법으로 모사할 수 있는 장점이 있으며, 이를 활용한 연구가 다양한 분야에서 이루어지고 있다. 그러나 아스팔트 혼합물에 관련된 분야에서는 골재자체의 특성이나 다짐밀도를 분석하기 위한 연구보다는 혼합물의 피로특성을 분 석하는 연구를 중심으로 이루어져 골재다짐에 관련된 연구는 많이 진행되지 못하였다. 본 연구에서는 골재의 형상적 특성을 반영한 역학적 물성을 정량화하고자 이미지 분석(Image Analysis)결과, 골재자체의 단위중량 및 무게 등의 기초물성 실험결과, 상용 DEM 소프트웨어, 문헌에서 확인된 역학적 인자 및 등가구형지름(Equivalent Sphere Diamter) 개념을 이용하여 골재슬럼프 실험에 서의 골재의 거동을 시뮬레이션하였으며, 높이 및 퍼진 골재의 지름을 기준으로 시뮬레이션 실험과 실제 실험결과와 유사한 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 x-ray CT 등을 이용한 향후 3D 골재형상 이미지 또는 혼합물 속의 골재의 분포 등을 이용한 골재다짐밀도 모형과 Flow Modeling Software 등과의 coupling을 통하여 시멘트 콘크리트의 배합설계법개발에 적용되기 위하여 지속적으로 수행될 예정이다.

PURPOSES: To characterize the aging effect on asphalt binder, dynamic shear modulus mastercurve of two typical asphalt binders are developed. METHODS: To develop dynamic shear modulus mastercurve, dynamic shear modulus at high temperature and creep stiffness at low temperature are measured by temperature sweep test and bending beam rheometer test, respectively. RESULTS: It is observed that the aging effect on asphalt binder can be clearly observed from dynamic shear modulus mastercurve and the mastercurve can be utilized to predict behavior of asphalt binder at wide range of temperature. CONCLUSIONS: It is confirmed that SBS 5% modified binder has more desirable mechanical property at low and high temperature as a pavement material comparing to PG64-22 binder and the mastercurve is an effective tool to evaluate the property of asphalt binder.

PURPOSES: As pavement generally provides service shorter than an expected life cycle, maintenance cost increases gradually. In order to help extending the service life and reduce maintenance cost, a new multi-functional composite pavement system is being developed in Korea. METHODS: This study is a part to develop the multi-functional composite pavement and is to investigate the mechanical performances of fiber-reinforced lean concrete for pavement subbase. The inherent problem of fiber reinforced concrete is dispersion of fibers in concrete mix. This study additionally evaluated fiber dispersion characteristics with respect to different fiber types. RESULTS: From the test results, the compressive strengths of the concretes satisfied the required limit of 5MPa at 7days. The standard deviation of the measured number of fibers were lower in the order of nylon, steel fiber and polypropylene. CONCLUSIONS: Reject ash was shown to be satisfactory as a replacement material to Portland cement in lean concrete base. The fiber volume fraction is suggested to be 0.4% even though the fracture toughness did not vary significantly with respect to fiber types. However, fracture energy absorbed up to complete failure increased with the increased fiber volume fraction increment.

PURPOSES: Suggestion of asphalt binder constitutive model based on time-temperature superposition principle and overstress concept in order to describe behavior of asphalt binders. METHODS: A series of temperature sweep tests and multiple stress creep and recovery(MSCR) tests are performed to verify the applicability of time-temperature superposition principle(t-Ts) and to develop viscoelastoplastic constitutive equation based on overstress concept. For the tests, temperature sweep tests at various high temperature and various frequency and MSCR test at 58℃, 64℃ 70℃, 76℃, and 82℃ are performed. From the temperature sweep tests, dynamic shear modulus mastercurve and time-temperature shift function are built and the shift function and MSCR at 58℃ are utilized to determine model coefficients of VBO model. RESULTS: It is observed that the time-temperature shift function built at low strain level of 0.1% is applicable not only to 1.0% strain level temperature sweep test but also maximum 500,00% strain level of MSCR test. As well, the modified VBO model shows perfect prediction on MSCR measured strain at the other temperatures. CONCLUSIONS: The Time-temperature superposition principle stands hold from very low strain level to very high strain level and that the modified VBO model can be applicable for various range of strain and temperature region to predict elastic, viscoelastic, and viscoplastic strain of asphalt binders.