본 연구의 목적은 중온화 첨가제(LEADCAP®)를 사용한 중온 아스팔트 바인더의 노화 방법에 따른 물성 변화 특성을 평가하고자 하였다. 아스팔트 바인더의 노화 거동을 모사하기 위해 단기노화인 RFTO를 실시하였으며, 햇빛에 의한 자연 노화 거동을 알아보기 위해 자외선 경화기를 이용하여 자외선에 의한 열화거동을 모사하였다. 이러한 열화 중온 아스팔트 바인더의 역학적인 물성과 유변동학적인 특성을 시험하기 위해서 만능시험기(UTM)과 동적전단유동기를 이용하여 직접인장력과 유변동학적인 거동을 평가하였다. 또한, 열분석 장비를 이용하여 온도에 따른 중온 아스팔트 바인더의 특성을 평가하여, 자외선 노출에 따른 열화가 발생하여도 온도에 따른 물성 변화가 많이 발생하지 않음을 발견하였다. 70℃에서 중온화 첨가제가 첨가한 단기노화 중온 아스팔트 바인더의 경우, PG 등급에서의 고온 등급의 기준값을 만족함을 알 수 있었다. 또한 저온에서 중온 아스팔트 바인더의 인장 특성을 평가한 결과, 인장강도 향상과 함께 인장력이 증가됨을 알 수 있었다.

본 연구는 배수성 아스팔트 포장에 사용하기 위하여 국내에서 개발한 개질 아스팔트 바인더 및 혼합물의 실내 및 현장 공용성을 평가한 연구이다. 국내에서 개발된 개질 아스팔트 2종에 대한 DSR, BBR 및 다양한 바인더 시험을 실시하여 공용성능이 상대적으로 우수한 1종의 개질 아스팔트를 선정하였다. 선정된 개질 아스팔트와 기존에 일본에서 사용되는 개질 아스팔트를 사용하여 각각에 대하여 배합설계를 실시하고, 배수성 아스팔트 혼합물을 생산하여 실내 공용성을 비교하기 위해 휠트래킹 시험, 수분손상 시험, 피로시험 등을 수행하였다. 그 결과, 공용특성 측면에서 국산의 개질 아스팔트가 일본 개질 아스팔트와 비슷하거나 경우에 따라서는 우수함을 확인하였다. 실내시험결과를 바탕으로 현장 시험시공을 실시하였고, 추적조사를 통하여 시간에 따른 공극률과 소음특성의 변화를 측정하였다. 그 결과 시공 초기에는 배수 및 소음 저감 능력이 우수하였으나 2년이 경과한 후 소음 저감 능력이 감소하여 SMA 포장과 비슷한 수준의 소음저감효과를 나타내었다.

상대적으로 강성이 큰 바인더가 높은 소성변형 저항력과 인장강도를 보이므로 바인더 강성이 아스팔트 혼합물의 러팅과 인장강도에 대해 중요한 인자라 할 수 있다. 혼합물의 인장 특성은 25℃에서 간접인장강도(ITS) 시험으로, 그리고 소성변형 저항성은 가장 보편적으로 60℃에서 반복주행(WT) 시험에 의해 측정된다. 변형강도(SD)는 60℃에서 아스팔트 콘크리트의 소성변형 저항성 추정을 위해 새롭게 개발된 특성이다. ITS와 SD는 정적재하 시험에 의해 측정되어 매우 간단하지만, WT는 상대적으로 긴 시간과 노력을 필요로 하는 반복 하중에 의해 얻어진다. 이 3가지 특성은 모두 바인더 강성에 의존하기 때문에, 한가지로부터 다른 하나의 특성을 추정하는 것이 가능할 것이다. 본 연구는 ITS 또는 SD시험에 의한 WT 소성변형 특성, 그리고 SD에 의한 ITS 추정의 가능성을 조사하였다. ITS에 의한 WT 추정결과 R2≒0.6으로 ITS가 높으면 WT 침하깊이가 낮은 경향을 보이는 것으로 관찰됐다. SD에 의한 ITS 추정은 R2≒0.64를, SD에 의한 WT 추정은 R2≒0.84를 보여 3가지 중에서 가장 높은 상관관계를 나타내었다. 결론적으로 SD에 의한 소성변형 저항성 추정 가능성이 상대적으로 높으며, 비록 R2이 다소 낮기는 하지만 WT와 ITS 결과 간에도 어느 정도의 상관성이 있다.

일반적으로 아스팔트 개질재의 경우 아스팔트 바인더의 고온 점성을 증가시킬 뿐만 아니라 믹싱 및 포설온도에서의 점도 또한 증가시켜 높은 생산온도 및 시공온도를 요구하게 된다. 이와 달리 Wax의 경우 아스팔트 바인더의 강성을 증가시키기도 하지만 일정 온도가 넘으면 물처럼 유동성을 확보해 믹싱 및 포설온도에서의 점도를 낮추어 작업성을 높이는 효과가 있다. 본 연구에서는 실내실험을 통해 PE Wax가 아스팔트 바인더에 첨가되었을 경우 그 특성을 분석하였다. 이를 위해 SBS, 폐타이어 고무분말 개질 아스팔트 바인더와 비교 분석하였다. 또한 Wax가 기존 개질재인 SBS, 폐타이어 고무분말과 함께 사용되었을 경우 그 효과를 분석하였다. 실험 결과, Wax type I은 내유동성 강화에 큰 효과가 있으며 작업성 개선에 약간의 효과가 있는 것으로 나타났다. Wax type II는 아스팔트 바인더의 작업성 개선에 크게 기여하고, 상온에서 부드러운 특성으로 균열에 대한 저항성을 증진시키는 것으로 나타났다.

본 논문은 가열 재생아스팔트 흔합물의 성능을 향상시키기 위한 방법을 개발하기 위한 연구의 일부분이다. 새로이 개발된 혼합 방법은 회수 아스팔트 포장의 기존 바인더를 훨씬 많이 회생시켜 재생 혼합물에서 균일한 바인더의 정도를 갖게 한다. 본 연구의 목적은 새로이 개발된 혼합 방법으로 제조된 재생아스팔트 혼합물의 소성변형 저항 특성을 평가하는 것이다. 두 종류 골재(편마암 화강암), RAP의 두 가지 함량(15, 30%), LDPE의 두 가지 첨가량(0, 6%)를 이용하였으며, 혼합방법은 바인더의 불균등 상태를 개선하기 위한 두 가지 방법, 즉 일반적인 기존의 A 방법과 새롭게 개발한 F 방법을 이용하였다. 재생 혼합물 내의 바인더 산화 정도의 차를 조사하기 위하여 GPC분석을 실시하였고, 흔합 방법에 따른 소성변형 저항성을 평가하기 위하여 각 혼합 방법에 따라 제작한 재생 흔합물을 휠 트랙킹 시험과 변형강도를 측정하였다. 소성변형 저항 특성과 변형강도와의 상관관계는 기존의 A 방법보다 새롭게 개발된 F 방법이 더 높게 나타나, F 방법으로 제조된 혼합물의 품질이 보다 일관성 있는 소성변형 저항성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

바인더의 노화로 인한 성능변화는 침입도 또는 점도시험을 실시하여 판정하여왔다. 기존의 시험방법으로 아스팔트 바인더의 점탄성 특성과 실제거동을 평가할 수 없기 때문에 새로운 분석방법이 요구되어 왔다. 본 연구에서는 기존시험 방법을 사용하여 침입도지수와 잔류침입도를 판정하였고, 양방향 반복회전 모드와 일방향 반복회전 모드 시험을 실시하여 단기 노화된 아스팔트 바인더의 유변학적 특성을 분석하였다. 시험결과 단기 노화된 아스팔트 바인더는 시험주기(frequency) 즉, 차량속도의 변화에 따라 서로 다른 복합계수와 위상각을 나타냈으며 단기 노화 전후의 크리프 컴플라이언스 및 전단점도 시험결과에도 영향을 미치는 것으로 나타나서 포장 설계시 이러한 특성이 고려되어야 한다.

거의 대부분의 문헌에서 아스팔트바인더의 유동거동을 다룰 때, 단일상 균일 유체로 일률적으로 취급하는데 이로 인한 오류가 심각하다. 본 연구에서는 개질이던 스트레이트이던 아스팔트바인더의 유동과 관련된 특성방정식을 모두 소개하고, 특히 다상 불균일 유체의 특성방정식을 새로이 소개한다. 이러한 식들의 특징 이 무엇인지를 실제 측정된 아스팔트바인더의 동전단시험 데이터를 이용하여 설명한다 특히 단일상 균일 유체와 다상 불균일 유체와의 거동차이전과 특성방정식의 차이점에 대해 집중 부각한다. 이러한 차이는 아스팔트유체를 다룰 때 어떠한 특성방정식을 사용해야 하며,특정 바인더를 분석하기 위해서는 어떤 물성을 조사해야 하는 지에 대해서 이해하게 한다. 본 연구는 개질바인더의 분석과 등급제정에 필수적인 정보를 제공한다.

본 논문은 상온상태의 폐아스팔트 포장재료를 가열재활용하여 기층용뿐만 아니라 표층용으로 활용함에 있어 재생 아스팔트 바인더의 특성을 연구한 것이다. 4종류의 RAP을 가지고 RAP 자체의 기본 물성을 시험하였다. 배합설계는 표층에는 RAP을 10, 20%를 첨가하였고, 기층에는 10. 20, 30%를 첨가하였다. 재생혼합물의 신규바인더로는 AC 60-80을 선정하였다. 침입도, 점도, GPC, TFO. 저온균열 저항성을 평가하기 위한 BBR 실험을 수행하였다. 절대점도와 GPC에서의 대형입도분자(LMS)를 지수함수 회귀분석을 통해 R2이 0.95 이상이었고 이것은 절대점도 추정에 GPC 결과가 상당히 정확함을 시사해주고 있다. RAP을 첨가한 재생 아스팔트 바인더의 PG 저온 등급은 일반 신규 바인더에 비해 한 단계 높은 등급을 나타내므로 저온균열에 대한 저항성은 약간 약한 것으로 나타났다.