PURPOSES : The purpose of this study is to identify a gradation control method that minimizes the volatility of recycled aggregates to maintain the quality of reclaimed asphalt mixtures. METHODS : In this study, two types (0~13 and 0~10 mm) of recycled aggregate stockpiles with an extraction viscosity of 40,000 poise and a 19 mm hot asphalt mixture with virgin aggregates are used. The test methods are evaluated for plastic deformation resistance using the Hamburg wheel-tracking test and for low-temperature crack resistance using the dynamic modulus test. In the field, the performance is evaluated via an accelerated pavement test. RESULTS : The Hamburg wheel-tracking test shows good water resistance as well as less than 5 mm of deformation. The result of a dynamic modulus test at -5 °C shows a 92.9% low-temperature crack resistance as compared with that of the 19 mm dense grade hot-mix asphalt mixture. The result of the accelerated pavement test confirms that the performances of the 19 mm dense grade hot-mix asphalt mixture and reclaimed asphalt mixture are equal owing a 1.2 cm plastic deformation. CONCLUSIONS : By evaluating the plastic deformation resistance and crack resistance of the reclaimed asphalt mixture based on a stockpile gradation controlled at 0~10 mm via an indoor test, it is discovered that the plastic deformation resistance increases partially, whereas the crack resistance remains almost unchanged. The accelerated pavement test confirms that a performance equivalent to that of a 19 mm dense grade hot-mix asphalt mixture is achieved.

PURPOSES : The purpose of this study is to verify the effects of fiber grid reinforcement on the thickness reduction of asphalt pavement. Test sections were constructed on the national highway to evaluate the structural capacity of asphalt pavement with the reinforced fiber grid and normal asphalt pavement. METHODS: Falling Weight Deflectometer (FWD) tests were performed to measure the structural capacity of test sections. The loads of the FWD test are 4.1 ton, 8.0 ton, 10.0 ton, and loaded twice, respectively. The test sections consist of a reference asphalt pavement section, an asphalt pavement section reduced with a 5-cm base layer thickness, and a fiber grid reinforced asphalt pavement section reduced with a 5-cm base layer thickness. In addition, strain data was collected using strain gauges installed in the test sections. RESULTS: The results of the FWD tests showed that the deflections of the pavement section reinforced with the fiber grid was reduced by about 14% compared with that of the reference asphalt pavement section. The strain at the bottom of the asphalt surface layer of the pavement section reduced to a 5-cm base thickness and reinforced with a fiber grid was similar to that at the bottom of the asphalt layer of the reference asphalt pavement. CONCLUSIONS : The results of the FWD and strain tests showed the possibility of the pavement thickness reduction by reinforcement with a fiber grid.

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.

도로 포장의 열화 및 손상원인은 다양한 형태로 나타나고 있으나, 침투수 및 유해물질에 의한 내부층 열화, 동절기 염화물 살포에 의한 표면 손상, 차량 통행의 증가에 따른 포장층 처짐 및 균열 발생 등 복합 적인 요인에 의해서 발생하고 있다. 이러한 손상원인은 대부분 표층 상부에서 발생하여 하부층으로 침투 (전달)되는 형태가 대부분으로, 이에 대한 포장층 상부 보강 노력이 절실히 필요하다고 할 수 있다. 또한, 도로 보수공사시 발생할 수 있는 하부층의 반사균열 역시 제어가 필요한 부분이라 할 수 있다. 이러한 원 인에 대한 포장층 강화 수단으로 쉬트 형태의 아스팔트 보강재를 개발하고자 하였으며, 주요 구성요소인 섬유 그리드 및 필름 개선에 따른 실질적인 성능 향상을 목표로 포장가속시험(Acceleration Pavement Test, APT)을 진행하였다. 시험적용은 한국건설기술연구원 內의 포장가속 테스트 부지(10×3 m)에 그림 1과 같은 적용 절차로 진 행하였고, 아스팔트 보강재(ESGRID-AA) 설치구간과 미설치구간으로 나누어 실시하였다. 포장체에 적용 되는 차륜하중은 그림 2의 그래프에서 보는 것과 같이 하중을 점진적으로 증가시켜, 재하 하중별로 나타 나는 공용 특성을 분석하였다. 시험 결과, 일정 기준의 하중(시험에서는 6t 2만회 재하) 이하에서는 처짐이 거의 나타나지 않고 있다. 이는 보강재를 사용하지 않은 일반 아스콘의 4t 재하시의 처짐 형태와 비슷한 형상으로써, 차량하중을 견 딜 수 있는 능력이 무보강 상태보다 현저히 증가한 결과라고 할 수 있다. 또한, 이후 재하과정에서도 점진 적인 처짐 형상이 나타나고 있어, 급격한 처짐이 발생하는 시점에서의 보수･보강 시기를 상당히 지연시킬 수 있는 결과라고 할 수 있다. 이를 수치화하여 구체적이고, 정량적인 성능 개선효과를 판단하기 위해, ESAL(등가단축하중) 분석을 통한 보강재의 공용성을 확인하고자 하였다. 일반적으로 분석에 사용되는 소 성변형(Rutting) 깊이는 구체적인 기준이 존재하지 않지만, 일반적으로 13mm에 해당하는 구간의 데이터 를 확보하여 공용성을 판단한다. 이를 정량화 하였을 때, 약 170%의 성능 향상과 함께, 보수 시기 지연에 따른 공용기간 증대를 가져올 수 있는 것으로 나타났다. 향후, 추가적인 제품 개발(개선) 및 현장 적용성 평가를 통해서, 보강제품의 공용성을 더욱 증진시킬 수 있는 방안을 마련해 보고자 한다.

본 연구에서는 섬유 그리드 보강재로 인한 아스팔트 포장의 단면 감소 효과를 정량적으로 분석하기 위 해, 포장 두께를 축소하지 않은 일반 아스팔트 포장 구간(그림 1 왼쪽)과 기층 두께를 5cm 축소하고 섬유 그리드를 시공하지 않은 구간(그림 1 가운데) 및 기층 두께를 5cm 축소하고 표층 하부에 섬유 그리드를 보강하여 시공한 구간(그림 1, 오른쪽)의 거동을 FWD를 이용하여 비교･분석하였다. FWD(Falling Weight Deflectometer) 하중은 4.1톤 2회, 8.0톤 2회 및 10.0톤 2회를 재하하였다. 일 반 아스팔트 포장구간과, 기층 두께를 5cm 축소한 구간, 기층 두께를 5cm 축소하고 섬유 그리드를 보강 한 구간의 처침량 데이터를 수집하였고, 동시에 시험구간 포장체 내부에 설치되어있는 계측기를 이용하여 변형률을 수집하였다. FWD 실험 결과, 기층두께 5cm 축소 + 섬유 그리드 보강 구간이 기층두께 5cm 축소 구간에 비해 처짐량 이 약 14% 작게 나타나 섬유 그리드의 구조적 보강 효과를 확인할 수 있었다. 또한 섬유 그리드 보강구간이 일반 아스팔트 포장구간에 비해서 처짐값은 37% 크지만 표층 하단부에서의 변형률은 유사하게 나타났으며 이를 이용한 구조해석 결과, 약 3cm의 섬유 그리드로 인한 포장 층의 두께 감소 효과를 확인할 수 있었다.

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

현재 국내외에서 개발된 다양한 포장가속시험기는 도로포장의 장기공용성 평가를 위하여 폭넓게 적용 되고 있으나, 다양한 포장 파손을 모사하는데 장비의 역량이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 포 장가속시험 장비를 동적하중으로 재하할 수 있도록 적용하였고 또한, 포장의 노화 현상 등 환경조건의 영향을 고려할 수 있도록 하였으며, 이에 따라 최대의 성능을 발휘할 수 있는 도로 포장용 동적 하중재하 시험 장비를 개발하여 복합 포장체 개발을 위한 현장 시험포장 구간에서 현장 적용성을 평가하였다. 동적 하중재하 시험 장비는 복륜 트럭 타이어 형태로써 유압으로 1~6톤까지 하중을 재하할 수 있으며, 0.5m의 왕복 주행 및 동적하중을 위한 진동이 가능하다. 장비의 현장 시험은 일반포장 및 복합포장체의 두 단면에 대해서 실시를 하였다. 초기 거동에 대한 포 장 내부의 거동을 검토하기 위하여, 각 포장체내의 아스팔트층 하부, 입상재료 또는 빈배합 콘크리트 층 하부에 매설된 계측기 상단의 위치에서 총 4회를 실시하였다. 각각의 단면에서 총 1,100회 반복적으로 주행하였으며, 장비의 다양한 모드(재하하중, 속도, 진동발생)을 적용하여 수행하였다. 하중 재하 시험 결과 일반포장구간에서는 타이어 중앙 부분에서 약 8mm의 소성변형이 발생하였고, 복합포장구간에서는 타이어 중앙부분에서 약 5mm의 소성변형이 발생하였다.

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.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the effect of physical characteristics of emulsion asphalt and aggregate on performance of chip seal pavements. METHODS : In order to evaluate the performance of chip seal materials, the sweep tests and Vialit Plate Shock tests were conducted on the mixtures with five emulsion asphalt binders and three aggregate types. The sweep tests was intended to investigate the change of bonding properties between emulsion asphalt and aggregate with curing time. The Vialit Plate Shock test was used to evaluate the bonding properties of chip seal materials at low temperatures. RESULTS : Results from sweep tests showed that polymer modified emulsion asphalt can reduce the curing time by 1.5 hour comparing with typical emulsion asphalt. It is also found that the Flakiness Index of aggregates and absorption rate of binder are the major factors affecting the bonding properties of chip seal materials. The Vialit Plate Shock test results showed that the average aggregate loss of CRS-2 is ten times higher than CRS-2P No.2 indicating that the use of polymer additives in emulsion asphalt can improve the performance of chip seal materials in low temperature region. CONCLUSIONS : The use of polymer in emulsion asphalt can decrease the curing time of chip seal materials and increase the bonding properties between aggregates and asphalt binder. It is also concluded that the lower Flakiness Index and absorption rate of aggregates can improve the performance of chip seal pavement.

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.

최근 도로포장에 수분이 많이 침투한 상태에서 중차량 교통량의 증가로 아스팔트 포장에 파손이 증대되어 그 중 하나인 포트홀이 많이 발생한다. 이에 따라 도로안전운전에 심각한 장애가 되며 교통사고가 빈번하게 발생하여 기준에 미달하는 자재 사용으로 도로의 조기 파손을 불러온다는 지적이 제기되고 있다. 다양한 포트홀 보수 방법이 사용되고 있지만, 보수 후 포트홀 발생 부위에 적절하지 않은 보수 방법으로 인하여 다시 포트홀이 발생되고 있으며, 그로 인한 잦은 재보수로 유지 보수 비용역시 증가되고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 내구성을 증진하여 도로포장에 발생하는 포트홀을 방지할 수 있는 포장 재료를 개발하는데 목적이 있다. 산업 부산물인 유리섬유 파분을 이용하여 골재형태로 제조한 석분대체용 유리 파분 골재와 유리섬유를 이용하여 실내 실험에서 검증된 유리 섬유 혼합물을 현장 적용성을 평가 하였다. 실내 배합설계를 통하여 최적 보강 섬유량을 결정하였으며, 유리 섬유 보강 아스팔트 혼합물의 적정 생산 온도 및 다짐 횟수를 결정해 현장 적용을 실시하였다. 수원 국토 관리 사무소 관내 국도 38호선에 2회에 걸쳐 시험 포장을 진행하였고, 총 500m 구간 중 100m에 적용하였으며, 현장 적용도를 비교 평가하기 위해 1차 시험 포장의 경우 전체 생산 혼합물량 대비 유리 보강 섬유량 1.3%(유리 장섬유 펠렛 0.66%+ 리사이클 펠렛 0.66%), 2차 시험 포장의 경우 유리 보강 섬유량 1.0%(유리 장섬유 펠렛 0.5%+ 리사이클 펠렛 0.5%)로 각각 다른 보강 섬유량을 결정하여 생산하였다.