The paper presents various investigations conducted for evaluation of the performance of polymer combined Vacuum Tower Bottom (VTB) modified asphalt mixes by comparison with different modified mixes in the laboratory scale. In order to verify the possibility of polymer combined VTB as a modifier in the asphalt binder, one base unmodified binder and two different types of modified asphalt binders well known for their good performance in the field were compared in the laboratory scale by rheological performance tests. Frequency Sweep Test (FST) and Multi Stressed Creep and Recovery (MSCR) test with DSR (Dynamic Shear Rheometer) were performed and confirmed its good performance. Secondly, various performance tests were adopted for various modified asphalt mixtures with same aggregate gradation and asphalt binder content. As to evaluate the overall performance, crack resistance and durability of dense graded mixtures, Dynamic modulus tests, Semi Circular Bending (SCB) tests and Cantabro tests were conducted for different types of mixes, respectively. Variance tests and analysis concluded several results. In the case of binder, the polymer combined VTB modifier is the primary affecting factor in performance upgrade when comparing with other binder types including base binder. The modified effects on mixtures were clearly shown in all performance tests although performance ranking out of various test types were different. Dynamic modulus are higher at low temperature and high reduced frequency while smaller modification effects in high temperature and lower reduced frequency. According to SCB test results, fracture resistance could be better than other mix types while durability of them are relatively lower. It can be concluded that polymer base VTB modifier can be act as a good modifier with increasing stiffness and fracture energy from test results. However, there are a couple of concerns remained in terms of performance verification of modifier. Therefore it is required to conduct performance simulation with MEPDG and field verification test and monitoring performance.

PURPOSES : This study primarily focused on evaluating the performance characteristics of 4.75-mm nominal maximum aggregate size (NMAS) asphalt mixtures for their more effective implementation to a layered flexible pavement system. METHODS: The full-scale pavements in the FDOT’s accelerated pavement testing (APT) program, including 4.75-mm mixtures at the top with different thicknesses and asphalt binder types, were considered for the faster and more realistic evaluation of the rutting performance. The results of superpave indirect tensile (IDT) tests and hot-mix asphalt fracture mechanics (HMA-FM) based model predictions were used for cracking performance assessments. RESULTS: The results indicated that the rutting performance of pavement structures with 4.75-mm mixtures may not be as good as to those with the typical 12.5-mm mixtures, and pavement rutting was primarily confined to the top layer of 4.75-mm mixtures. This was likely due to the relatively higher mixture instability and lower shear resistance compared to 12.5-mm mixtures. The energy ratio (ER) and HMA-FM based model performance prediction results showed a potential benefit of 4.75-mm mixtures in enhanced cracking resistance. CONCLUSIONS : In relation to their implementation, the best use of 4.75-mm mixtures seem to be as a surface course for low-trafficvolume applications. These mixtures can also be properly used as a preservation treatment that does not necessarily last as long as 12.5-mm NMAS structural mixes. It is recommended that adequate thicknesses and binder types be considered for the proper application of a 4.75-mm mixture in asphalt pavements to effectively resist both rutting and cracking.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the performance properties of chip seals and fog seals with polymer-modified emulsions. METHODS : The performance of chip seals and fog seals was evaluated on the basis of common issues in surface treatments. Granite aggregate and four types of asphalt emulsions (one of the unmodified and three of the modified emulsions) were used considering the usage in field. A Vialit test was performed to determine the aggregate retention, and the MMLS3 (Third Scale Model Mobile Load Simulator) test was conducted to determine the aggregate retention, bleeding, and rutting. In addition, the fog seal specimens were tested by the BPT (British Pendulum Test) to evaluate skid resistance. RESULTS AND CONCLUSIONS : Overall, the polymer-modified emulsions (PMEs) showed better aggregate retention and bleeding resistance for both chip seals and fog seals. When comparing the performance of the PMEs, the difference was not considerable. In addition, PMEs present significantly better rutting resistance than unmodified emulsions. For skid resistance, if the recommended mix design is applied, the specimens do not cause issues with skid resistance. Although all of the fog seal specimens were over the criteria for skid resistance, the specimen fabricated by the high emulsion application rate (EAR) of the unmodified emulsion was nearly equivalent to the skid value criteria. Therefore, the use of an unmodified emulsion with a high EAR should be carefully applied in the field.

국내 고속도로의 60% 이상이 시멘트 콘크리트 포장으로 건설되었으며, 그 중 공용년수가 20년이 넘어선 구간이 절반 이상에 달하고 있다. 노후화된 시멘트 콘크리트 포장의 보수 보강은 국내의 교통여건상 우회도로가 준비되기 어렵기 때문에 조기 교통개방이 요구되며 현재까지는 주로 아스팔트 덧씌우기가 사용되고 있다. 반면에 아스팔트 덧씌우기 포장은 조기 파손으로 인해 많은 유지보수비용이 지출됨과 동시에 도로사용자의 불편을 초래하고 있다. 최근 들어 노후화 된 시멘트 콘크리트 포장의 효율적인 보강공법으로 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법에 대해서 적용을 시도하고 있다. 따라서 아스팔트 덧씌우기 포장과 접착식 콘크리트 덧씌우기 포장의 합리적인 선택에 대한 비교 분석을 위해 포장의 연도별 파손상태에 대한 다양한 data가 필요하다. 하지만, 국내에서는 아스팔트 덧씌우기 포장과 접착식 콘크리트 덧씌우기 포장의 공용 중 파손상태에 대한 자료가 체계적으로 구축되어있지 않다. 본 연구에서는 아스팔트 덧씌우기와 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법이 적용된 구간의 파손에 대해 충분한 자료를 구축하고 있는 미국의 LTPP Data를 이용하여, 공용성에 대해서 평가하였다. 단, 아스팔트 덧씌우기와 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법은 파손형태가 서로 상이함으로써, 상대적인 비교를 위해 각각의 구간에 대해 포장상태지수(PCI, Pavement Condition Index)를 Database화 하였으며, 아스팔트 덧씌우기 구간과 접착식 콘크리트 덧씌우기 구간의 수명에 대해서 비교 분석을 수행하였다.

배수성 포장의 장점은 우천시 운전자에게 노면의 배수 기능과 타이어 노면의 마찰저항성과 같은 효과를 증대 시켜 일반 밀입도 아스팔트 혼합물에 비해 타이어 노면 소음을 감소시키는 효과를 제공 해준다. 그러나, 배수성 포장은 공용 후 노면의 공극 막힘 현상 등으로 인하여 주기적인 유지보수 작업이 동반된다. 그러므로 본 연구를 통해 개발된 저소음포장의 공극 형성은 굵은골재의 비율을 높여 공극형성을 직선화하여 투수 및 공극막힘 등을 최소화 하도록 하였다. 본 연구를 통해 개발된 저소음포장인 19mm, 13mm, 10mm, 8mm 저소음포장은 현재 4년이 공용된 상태에서 양호한 포장상태를 보여주며, 특수성능은 신설수준인 투수성능을 유지하고 있으며, 미끄럼 저항성도 만족하는 우수한 공용성을 나타내고 있다.

아스팔트 포장에서의 골재분리(segregation)는 혼합물 내의 굵은골재와 잔골재가 고르게 분포하지 않은 결과이며, 균열, 레블링(raveling), 박리(stripping)와 같은 조기 파손을 야기한다. 그러나 소성변형에 대한 골재분리의 효과는 아직까지 제대로 규명되지 못하고 있다. 본 연구에서 수행된 실험 및 분석 결과, 아스팔트 포장의 소성변형은 혼합물의 골재분리보다는 혼합물 내의 골재 구조에 더 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 또한 굵은골재의 체적이 증가함에 따라 혼합물의 소성변형 저항성은 증가하였다. 그러나 이러한 현상은 낮은 공극율을 갖는 혼합물에서는 잘 일치하였지만, 높은 공극율을 갖는 혼합물에서는 골재의 체적 증가 보다는 공극율 자체가 소성변형에 더 큰 영향을 줌을 알 수 있었다. 즉, 공극율 10%를 기준으로, 이를 초과하는 혼합물은 굵은 골재의 체적이 큼에도 불구하고 소성변형 저항성은 크게 감소함을 알 수 있었다.

Recently, there has been a remarkable trend of using aggregates at sizes smaller than 13 mm for drainage asphalt pavement (DAP) in order to reduce the noise generated between vehicle tires and road surface. These DAPs have their performance and durability seriously worsen after several years in-service due to the clogging of void space and the abrasion. This paper proposes the use of large size aggregates in porous asphalt mixtures to overcome these defects. Results of laboratory and field experiments on asphalt mixtures with several aggregate gradations are investigated and compared. The study focuses on advantages of DAP using large size aggregate and on particle size combinations containing no fine aggregates of size 2.36 mm or less, which have not been considered in current engineering practice.

본 연구에서는 일반 아스팔트 포장에 비해 설계수명을 2배 이상 증대시켜 보수주기를 증진하고 보수비용 및 사용자 비용을 절감할 수 있는 장수명 아스팔트 포장에 대한 포장가속시험 (APT)을 수행하였다 먼저 본 연구에서 개발된 장수명 포장용 고강성기층 혼합물에 대한 기초적인 물성시험을 수행하였다. 포장의 지지력을 비교하고 피로 및 소성변형에 대한 저항성을 평가하기 위하여 일반 및 고강성 기층으로 구성된 총 4개의 시험단면을 건설하였다. 또한 일반 및 고강성 단면은 각각 얇은 단면과 두꺼운 단면으로 구성되었다. 다양한 교통하중에 대한 아스팔트 기층하단의 인장변형률을 측정하였으며 시험결과 고강성 단면의 인장변형이 일반단면에 비해 적게 발생되는 것을 확인하였다. 기층 단면이 얇은 포장단면에 대한 APT 시험결과 윤하중이 180,000회 재하될 때까지 균열은 발생하지 않았다. 기층단면이 두꺼운 포장에 대해 윤하중 90,000회 재하시 일반단면은 5.3mm, 고강성 단면은 3m의 소성변형이 발생하였다. 본 연구에서 개발된 고강성 혼합물은 소성변형 및 피로균열에 대한 저항성이 우수하기 때문에 장수명 포장용 기층재로서 적합한 것으로 판단된다. 또한 다양한 구조해석 결과 일반 혼합물 대신 고강성 혼합물을 사용할 경우 포장의 하중지지력이 증가하기 때문에 아스팔트층의 단면두께를 최소 5cm 이상 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 노후된 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌운 아스팔트 혼합물의 반사균열 지연을 위하여 바인더 2가지 일반과 개질, 바닥 보강재로 그리드 3종류와 Fabric 2종류의 효과를 평가하기 위하여 수행하였다. 보강재는 공시체 제조시 미리 슬래브 몰드 바닥에 깔고 가열 아스팔트 혼합물을 몰드에 부은 후 다짐을 하여 아스팔트 슬래브 공시체와 일체화시켜 콘크리트 블록 위에 덧씌우기 형태로 택코팅하여 부착하였다. 본 연구를 위하여 휨파괴(mode I) 및 전단파괴(mode II)반사균열 시험을 수행하였다. 시험결과, 일부의 그리드의 보강이 휨파괴 및 전단파괴에 의한 반사균열의 지연에 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 LDPE 개질아스팔트와 함께 사용하면 반사균열 지연에 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

본 논문은 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌우기한 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 반사균열 제어를 위해 줄눈 실링재를 사용한 포장에서의 반사균열을 평가하기 위하여 수행되었다. 사용된 시험방법은 전단반사균열 모사실험 방법으로 실내에서 덧씌우기 아스팔트의 반사균열 저항성 시험을 위해 개발된 시험기법이다. 실험을 통하여 줄눈 실링재는 반사균열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실링재 E를 사용하였을 때 피로수명은 가장 크게 나타났으나 수평변형은 상대적으로 크게 나타났고, B의 경우 수평변형은 가장 적게 나타났고 동적 안정도도 가장 크게 나타났다. 일반적으로 실링재의 인장강도가 높은 것일수록 혼합물의 반사균열저항성이 더 좋았다.

본 논문은 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌우기한 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 반사균열 제어를 위해 줄눈 실링재를 사용한 포장에서의 반사균열을 평가하기 위하여 수행되었다. 사용된 시험방법은 전단반사균열 모사실험 방법으로 실내에서 덧씌우기 아스팔트의 반사균열 저항성 시험을 위해 개발된 시험기법이다. 실험을 통하여 줄눈 실링재는 반사균열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실링재 E를 사용하였을 때 피로수명은 가장 크게 나타났으나 수평변형은 상대적으로 크게 나타났고, B의 경우 수평변형은 가장 적게 나타났고 동적 안정도도 가장 크게 나타났다. 일반적으로 실링재의 인장강도가 높은 것일수록 혼합물의 반사균열저항성이 더 좋았다.

본 연구에서는 국도 아스팔트 포장의 포장파손예측모델을 개발하기 위한 장기 공용성 관측 구간을 선정하였다. 관측 구간의 선정을 위하여 신설 포장 구간 및 덧씌우기 포장 구간에 대한 실험계획표를 작성하였고, 실험계획표의 각 셀에 해당되는 구간은 국도 데이터 베이스를 이용하여 예비 관측 구간을 선정하였고, 현장 조사를 통하여 최종 관측 구간을 선정하였다. 선정된 관측 구간의 단위 연장은 200m이며, 신설 포장 구간 47개소 및 덧씌우기 포장 구간 48개소가 선정되었다. 선정된 관측 구간에 대하여 시간의 변화 또는 교통량의 변화에 따른 포장 상태를 바탕으로 균열 및 러팅에 관한 1차 분석 작업을 진행하였다. 향후 포장 관련 다양한 정보가 데이터 베이스에 구축된 후 통계분석을 통하여 포장 파손 예측 모형이 개발되어야 할 것이다.

본 연구에서는 국도 아스팔트 포장의 포장파손예측모델을 개발하기 위한 장기 공용성 관측 구간을 선정하였다. 관측 구간의 선정을 위하여 신설 포장 구간 및 덧씌우기 포장 구간에 대한 실험계획표를 작성하였고, 실험계획표의 각 셀에 해당되는 구간은 국도 데이터 베이스를 이용하여 예비 관측 구간을 선정하였고, 현장 조사를 통하여 최종 관측 구간을 선정하였다. 선정된 관측 구간의 단위 연장은 200m이며, 신설 포장 구간 47개소 및 덧씌우기 포장 구간 48개소가 선정되었다. 선정된 관측 구간에 대하여 시간의 변화 또는 교통량의 변화에 따른 포장 상태를 바탕으로 균열 및 러팅에 관한 1차 분석 작업을 진행하였다. 향후 포장 관련 다양한 정보가 데이터 베이스에 구축된 후 통계분석을 통하여 포장 파손 예측 모형이 개발되어야 할 것이다.