The main objective of this research study is the performance evaluation of 40/50 and 60/70 binder for asphalt mixtures in Vietnam. To accomplish the objective of this research, a dense gradation with nominal maximum aggregate size of 19.0mm is used for the asphalt mixtures. Marshall Stability (MS) test, Tensile Strength Ratio (TSR) test, Wheel Tracking (WT) test, and Dynamic modulus test are conducted to evaluate the rutting and cracking performance of 40/50 and 60/70 binder in asphalt mixtures. It was found that the Marshall stability of asphalt mixtures using 40/50 binder is about 12% higher than asphalt mixtures using 60/70 binder while the rutting resistance of the mixtures with 40/50 binder shows 2.5 times higher than 60/70 binder at 15,000 load cycles. Moreover, the TSR of asphalt concrete using 40/50 binder and 60/70 binder are approximately 95% and 79%, respectively which means that using 40/50 binder is very good for moisture damage resistance. Finally, the dynamic modulus test was done at a reference temperature of 20oC and frequency of 1,0Hz. The dynamic modulus of asphalt mixture with 40/50 binder is about 6257 MPa, which is two times higher than asphalt mixture using 60/70 binder. Based on the results of this study, it can be concluded that asphalt mixtures using 40/50 binder can improve the rutting and moisture damage resistance of asphalt concrete under high temperatures and moisture conditions significantly. It is noted that these conclusions were based on only on a limited number of samples and conditions. Further studies must be conducted to investigate the effect of 40/50 binder on fatigue cracking of asphalt pavement in the field.

Rice husk, in large quantities, is released to the environment due to rice production in Vietnam. If this material can be utilized, it can solve not only the economic issues but also the environmental problems and sustainable development of the country. Laboratory evaluation of asphalt mixture using Nano silica made from rice husk to improve rutting resistance of asphalt mixtures was presented in this study. A 60/70 bitumen was used as control asphalt binder. The ratio of Nano SIO2 used in this study was 0.3%, 0,6%, 0,9%, 1,2%, and 1,5% by weight of powder. A dense gradation with nominal maximum aggregate size of 12.5mm was used for the asphalt mixtures. Marshall stability (MS) test and wheel tracking (WT) test were conducted to evaluate the rutting resistance of asphalt mixtures. It was found that the asphalt mixtures using 0.5%, 1.0%, and 1.5% Nano SIO2 have the rut depths of 5.35mm, 5.39mm, and 5.45mm, respectively, which is 30%, 31% and 29% lower than the control asphalt mixtures at 15,000 load cycles. Moreover, the static modulus of asphalt mixtures using 0.9% Nano SIO2 at 60oC is higher than the control mixtures. Based on the results of this study, it can be concluded that the addition of Nano SIO2 into asphalt mixtures can enhance the rutting performance of asphalt concrete under high temperatures significantly. It is noted that these conclusions were based on only on a limited number of samples and conditions. Further studies must be conducted to investigate the effect of Nano SIO2 on fatigue cracking and moisture damage of asphalt pavement in the field.

국내에서 발생하는 폐아스팔트 콘크리트는 2013년 기준 1,291만톤 발생하였고, 재활용(순환) 아스콘 생 산없체는 점점 증가하는 추세로 아스콘(신재)대비 재활용아스콘의 사용비율은 매년 증가하는 것을 알 수 있으나 상온 재생 아스팔트의 사용은 미비한 실정이다. 현재 정부는 재활용아스콘 사용량을 2020년까지 50%이상 의무사용량을 증가시키는 규정을 제정하였고, 2015년 파리기후협약으로 우리나라는 2030년까 지 배출전망치대비 37%의 감축 목표를 가지고 있다. 상온 재활용 아스팔트의 첨가제를 시멘트로 사용시 취성에 약하며 또한 시멘트 생산과정에서 다량의의 온실가스가 발생하고, 일부 상온 재생 아스팔트 포장에서 다량의 시멘트 사용으로 인하여 포장의 조기 균 열과 상온 재생 아스팔트 혼합물의 장기간 양생으로 인하여 조기 교통개방이 불가능하여 주로 신설포장의 기층용 혼합물로 사용되고 있다. 따라서 상온 재생 아스팔트 혼합물의 양생시간을 단축하고 조기에 고강도를 발현시킬 수 있는 속경화 성 고성능 무시멘트계 첨가제의 개발이 필요하다. 무시멘트 첨가제 사용 및 폐아스콘 재활용률 증가로 온 실가스 배출저감 효과 극대화, 조기 교통개방 가능, 신설뿐만 아니라 유지보수 공사에도 적용하여 폐아스 콘의 사용량 증가 및 중교통도로에도 적용이 가능할 것으로 판단한다. 본 연구에서는 첨가제 ʻA, B, Cʼ를 혼합하여 자체적으로 무시멘트 첨가제를 개발하였으며 이를 상온 재생 아스팔트에 적용하여 가열 재생 아스팔트 및 시멘트가 첨가된 상온 재생 아스팔트와 실내 공용성을 비교분석 하였다. 실내 공용성 분석을 위한 시편을 제작하기에 앞서 3가지의 비교군을 선정하고 각각의 혼합물은 선회다짐기와 마샬다짐기를 이용하여 시편제작을 하였다. 앞서 선정된 상온 재생 아스팔트 혼합 물의 배합비와 시편의 제작순서를 결정한 후 선회다짐기를 사용하여 높이 100㎜, 지름 150㎜의 선회다짐 시편을 시편을 제작하였으며 이를 높이 50㎜로 성형 후 실내 공용성 시험을 진행하였다. 공용성 평가를 위하여 진행한 시험으로는 동탄성계수 시험과 간접인장강도 시험, 아스팔트 혼합물의 수분저항성(TSR) 시험 등을 통해 무시멘트 첨가제를 사용한 상온 재생 아스팔트 외 2가지의 혼합물에 대 한 시험을 진행하였다. 동탄성계수 시험은 5개의 온도조건과 6개의 하중주기를 통하여 다양한 조건을 모사하여 혼합물의 점탄 성 특성을 평가하는 시험방법으로 간접인장방식을 통하여 ｜E*｜와 Master Curve의 시험결과를 도출하였 으며, 물 함유량이 큰 시편은 제작 후 절단할 때 손상이 심하여 동탄성계수 시험을 진행하지 못하였다. 간 접인장강도 시험은 직경 100㎜의 공시체를 시험온도인 25℃의 항온건조로에 넣었다가 꺼내어 실험을 진 행하였고 상온 재생 아스팔트는 공극률 7%를 맞추기 어려운 관계로 시편의 공극율을 토대로 70~80%사 이로 감압하여 수분처리 후 간접인장강도 시험을 실시하였다.

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.

현재 서울시의 아스팔트 포장도로의 수명은 20~30년이다. 기존 포장의 지지력에 기반을 둔 덧씌우기 포장의 수명은 이보다 더 짧다. 이에 따른 본 연구는 MEPDG를 활용한 아스팔트 포장 카탈로그 설계법 개발로서 서울형 설계법을 총 3가지 카탈로그(버스전용차로(Ⅰ), 버스전용차로가 운영되는 도로의 일반차 로(Ⅱ), 버스전용차로가 운영되지 않은 도로의 일반차로(Ⅲ))로 분류하여 연구를 진행하였다. 서울시의 각 도로의 종류에 따른 포장 두께는 다음과 같다. 일반차로 약 100mm~260mm를 보이며 130, 160, 180mm가 가장 일반적인 두께로 조사되었다. 반면, 버스전용차로는 약 140mm~290mm를 보 이며 170, 200, 220mm가 가장 일반적인 두께로 조사되었다. 이를 기반으로 본 연구에서는 영국의 포장 설계 카탈로그에 나온 각 도로별 포장두께를 비교하였다. 이를 조사한 결과 현재 한국의 버스전용차로의 아스팔트 포장 두께는 89mm가 부족하고, 일반차로의 아스팔트 포장두께는 84mm가 부족하였다. 덧씌우기 포장의 수명은 서울시의 경우 6.6년이다. 이는 일반국도의 수명인 10년에 비해 3.4년이 짧다. 전체 도로 중 45%가 조시파손이 생기며 이는 4~5년 이내에 발생한다. 조기파손을 구조적인 측면에서 조 사한 결과, 단기 공용성(덧씌우기 수명 5년 미만)의 10개 구간 중 5개의 구간에서 Crack Depth Ratio(CDR)이 1로 조사되었다. 이중 구조적으로 아스팔트 두께가 최대 145mm가 필요한 구간도 있었다. 반면 장기 공용성(덧씌우기 수명 10년 이상)중 가장 큰 CDR 값이 0.6이며 이 중 아스팔트 두께가 최대 95mm가 필요한 구간이 있다. 본 설계법은 도로의 다양한 교통 특색(연간 일일 평균 교통량, 차종별 분포 율 등), 노상층의 상태, 신규재료의 물성값을 MEPDG 프로그램에 활용하여 정립하였다.