PURPOSES: The objective of this study is to investigate the properties of recycled asphalt binders with five different rejuvenators, in order to evaluate the applicability of the recycled asphalt binders compared with the original asphalt binder. METHODS: In order to simulate recycled asphalt binders, fresh asphalt binders are aged by various Superpave aging procedures, such as the rolling thin-film oven (RTFO) and the pressure aging vessel (PAV). Then, selected rejuvenators are added to the aged asphalt binders in the amount of 5%, 10%, and 15%. The asphalt binder properties are evaluated by the dynamic shear rheometer (DSR), the rotational viscometer (RV), and the bending beam rheometer (BBR). In this study, AP-5 (penetration grade 60-80, PG 64-16) asphalt binder is used. A total of five types of rejuvenators are employed. RESULTS AND CONCLUSIONS : When considering aged asphalt without a new asphalt binder, it seems that the percentage of rejuvenator used in Korea is a bit too low, and that it fails to possess the characteristics of the original binder. From the current practice of evaluating the properties of recycled binder based on penetration ratio only, the amount of rejuvenator required is similar for the long-term-aged binder, but is excessive for the longest-term aged binder, causing deterioration of workability and stiffness of the recycled binder.

Perfluorinated sulfonic acid (PFSA) ionomers have been widely used for renewable energy generation, including polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), owing to their excellent resistance to harsh chemicals and good ion-transport properties. PFSA materials experience critical chemical decomposition to radical attacks, and fast hydrogen crossover leading to fairly reduced electrochemical performances, when they are used as membrane materials. Similar chemical degradation also occurs in PEFC electrodes containing PFSA ionomer binders used as both mechanical supporters and proton conductors and shortens PEFC lifetime. In this study, several approaches based on their morphological rearrangement to overcome these economical and technical issues are proposed. They include pore-filling membrane formation, nanodispersion, and their combination.

환경부는 건설폐기물의 효율적 관리와 폐아스콘을 재생 아스콘으로 재활용 촉진하기 위한“건설폐기물 의 재활용촉진에 관한 법률”에 따라 아스팔트 콘크리트용 순환골재 사용량을 25%이상 사용하도록 규정 하고 있으며, 천연골재의 고갈로 석산개발에 제한되고 있는 실정으로 앞으로 순환골재의 사용량은 계속 증가할 추세이다. 특히, 정부의 온실가스 감축 방침 및 2015년 현재 시행하고 있는 탄소배출권 거래제 등 을 배경으로 상온재생아스콘의 사용량은 지속적으로 증가하고 있다. 본 연구에서 검토된 폴리머 바인더는 아스팔트 콘크리트 순환골재(RAP)와 상온에서 혼합하여 노화된 아스팔트의 유변학적 특성을 회복하고 골재 상호간의 접착력을 제공하여 상온재생 도로포장용 혼합물을 제조하는 기술이다. 폴리머 바인더의 아스팔트 재생능력을 평가하기 위하여 노화된 아스팔트와 폴리머 바 인더를 첨가하여 SHRP Binder 시험을 수행하였고 이를 이용하여 제조한 상온재생 아스팔트 콘크리트로 시험시공을 실시하여 실내 공용성 시험 및 현장 비교평가시험을 수행하였다. 연구 결과 폴리머 바인더는 노화된 아스팔트의 점도, 침입도, 균열저항성 등을 향상시켜 기존의 가열식 도로포장용 혼합물 품질 기준 을 만족하는 역학적 특성을 가진 혼합물을 제조할 수 있는 것으로 평가되었다.

최근 기후변화로 인한 집중호우의 강도와 빈도가 증가하면서 아스팔트 포장의 포트홀 발생이 급격히 증가하고 있다. 포트홀은 아스팔트 포장에 침투된 수분이 교통하중과 함께 간극수압을 야기하여 아스팔트 포장의 골재 표면과 아스팔트 바인더 사이의 점착력을 약화시켜 박리가 발생하여 포장이 파손되는 것을 말한다. 이로 인해 아스팔트 포장체의 조기 파손이 발생하게 되면 아스팔트 포장의 공용성을 감소시키고 유지·보수비용을 증가시키므로 사용재료에 대한 점착력 특성을 파악하는 작업이 반드시 필요하다. 본 연 구에서는 아스팔트 포장시공에 많이 사용되는 3가지 종류의 아스팔트 바인더(PG58-22, PG64-22, PG76-22)를 선정해서 동적수침시험(Dynamic Immersion Test)과 바인더 점착력 시험(Bitumen Bond Strength, BBS Test)을 수행하여 각 아스팔트 바인더의 점착력을 평가하였다. 동적수침시험은 EN 12697-11 기준에 의해 수행되었으며, 주관적인 결과분석방법(육안평가)의 개선을 위해 DIA(Digital Image Analysis)를 통해 객관적인 평가를 수행하였다. 각 시편은 기존에 적용되던 육안조사와 무게변화 의 방법을 수행하는 동시에 객관적인 평가를 위해 Mesh Analysis 방법을 적용하였다. 각 시편을 동일한 조건에서 스캔하여 얻어진 이미지 파일을 총 400(20×20)개의 mesh로 나뉘어 각 cell에 대한 피복율을 5 단계의 가중치를 적용하여 계산하였다(Equation 1). Mesh Analysis의 결과를 적용하여 얻어진 기준값 (Threshold Value) 36을 기준으로 DIA를 수행하여 최종 점착력을 비교 ․ 분석하였다. Fig. 1은 동적수침 시험과 BBS Test로 얻어지는 수분민감성과 상온에서의 점착력결과를 나타낸 것이다. 본 연구에서는 DIT의 각 평가 방법을 비교하였고, 그 결과를 BBS 시험과 비교하여 아스팔트 바인더의 점착력을 평가하였으며, 도출된 결론은 다음과 같다. 기존의 DIT 육안평가 방법은 평가자 간의 차이가 크 기 때문에 주관적인 결과를 도출할 가능성이 있으며, DIA를 이용하여 보다 객관적인 평가를 수행할 수 있 을 것으로 판단된다. BBS 시험결과 PG등급이 높을수록 상온에서의 점착력이 좋다는 것을 확인할 수 있 었고, DIT 시험결과 또한 동일한 경향을 보이는 것으로 나타났다.

최근 국토교통부에서는 순환골재를 사용한 재생 배합설계시 침입도를 사용한 방법에서 절대점도를 사 용한 방법으로 전환함에 따라 다양한 침입도등급에 대한 점도 특성 비교연구가 요청되고 있다. 또한 점도 시험시 요구되는 기술적 문제들로 하여금 시험에 대한 재현성이 낮은편이며, 측정오차가 크기 때문에 높 은 숙련도를 갖추지 않고서는 정확한 점도 측정에 어려움이 따른다. 본 연구는 다양한 침입도를 갖는 아 스팔트 바인더를 제조하여 점도 특성을 확인하고자 한다. ㅇ사의 아스팔트 바인더(AP-3, AP-5)를 가지 고 공용성(PG)등급 시험시 단기산화를 모사하는 회전박막가열시험기(RTFO)와 장기산화를 모사하는 압력 노화시험기(PAV)를 활용하여 5개의 침입도등급을 가지는 바인더를 제조하였고, 60℃ 절대점도, 120℃, 150℃, 180℃ 동점도를 측정하여 침입도에 따른 점도 변화 양상을 평가하였다. 먼저, 총 7개의 시험조건 중 6개가 목표 침입도 범위를 만족시켰으며 1개는 목표 침입도 등급보다 낮은 결과를 나타냈으나, 동일 등급 내에서도 침입도가 상이한 결과를 보이므로 모두 점도시험을 실시하였다. 시험결과 60℃ 절대점도는 침입도가 높을 때는 둔감한 변화를 보이나 침입도가 낮아질수록 민감하게 변화 하는 특성을 보였다. 또한 120℃, 150℃, 180℃ 온도에 따른 동점도 역시 침입도가 높을 때 보다 침입도 가 낮을 때 온도변화에 따른 점도 변화폭이 커지는 경향을 보였으며, 이러한 경향은 높은 온도(180℃) 보 다는 낮은 온도(120℃)에서 변화양상이 크게 나타났다.

본 연구는 자동차 산업의 부산물 중 폐EPDM 고무와 폐유리접합재를 고품질 도로포장용 아스팔트 바인 더의 재료로 활용하는 것에 관한 것이다. EPDM 고무는 차량의 문과 트렁크, 창 등의 접합부에 충격방지 와 방수의 용도로 사용되고 있으며, 유리접합재는 차량 유리의 강도 강화 및 소음저감을 위해 이중 접합 용도로 사용되고 있다. 폐EPDM과 폐유리접합재는 고부가가치의 자동차 부산물이지만 폐기 시엔 활용처 가 적어 재활용률이 미흡한 수준이다. 이를 고기능 아스팔트 바인더 개발의 재료로 활용하기 위해 폐 EPDM 고무를 용융 ․ 분산시켜 고온에서의 물성 및 탄성 회복력 등을 확보하였으며, 폐유리접합재를 융용 ․ 분산시켜 저온에서의 취성 저항이 향상된 아스팔트 바인더를 개발하였다. 고기능성 바인더 개발을 위해 AP-5 아스팔트를 기반으로 폐EPDM 분말, 폐유리접합재, 특수 첨가제 등의 재료로 반복적 융용 ․ 교반 시험을 통해 최적 배합비를 결정하였다. 융용 ․ 교반은 고전단 믹서를 통해 바인더의 산화를 최소화하도록 형상과 물성에 따라 투입 재료의 교반 시간을 조절하여 수행되었다. 제조 된 각각의 샘플에 대해 기초 물성을 평가하였으며, 목표 물성치와 근사한 데이터를 보이는 샘플에 대해서 KS F 2389(아스팔트의 공용성 등급) 시험법에 따라 물성을 평가하고 분석하였다. 본 연구에서 개발된 고 기능 아스팔트 바인더는 도로 포장용도로 개발되어 국내 기후 및 도로 상황에 유리한 아스팔트 콘크리트 바인더로 활용이 가능하며, 첨가제 및 배합비를 조절하여 타용도의 재료 개발이 가능하다. 따라서 자동차 부산물의 재활용률을 높이는 친환경적 요소와 도로 포장 및 관련 분야 재료의 품질 확보 요소가 충족되어 관련 산업 전반의 발전에 이바지 할 것으로 판단된다.

PURPOSES : The objective of this study is to develop new pothole repair materials using polyurethane-modified asphalt binder, and to evaluate them relative to current pothole repair materials in order to improve the performance of repaired asphalt pavement. METHODS : In the laboratory, polyurethane-modified asphalt binder is developed, and then asphalt binder is added to produce pothole repair materials. In order to evaluate the properties of this new pothole repair material, both an indirect tension strength test and a direct tension strength test are performed to measure the material strength and bond strength, respectively. Additionally, the basic material properties are evaluated using the asphalt cold mix manual. The strength characteristics based on curing times are evaluated using a total of 7 types of materials (3 types of current materials, 2 types of new materials, and 2 types of moisture conditioned new materials). The indirect tension strength tests are conducted at 1, 2, 4, 8, 16, and 32 days of curing time. The bond strength between current HMA(Hot Mix Asphalt) and the new materials is evaluated by the direct tension strength test. RESULTS AND CONCLUSIONS : Overall, the new materials show better properties than current materials. Based on the test results, the new materials demonstrate less susceptibility to moisture, faster curing times, and an improved bond strength between HMA and the new materials. Therefore, the use of the new materials reported in this study may lead to enhanced performance of repairs made to asphalt pavement potholes.

The effects of particle size of Li-Si alloy and LiCl-KCl addition as a binder phase for raw material of anode were investigated on the formability of the thermal battery anode. The formability was evaluated with respect to filling density, tap density, compaction density, spring-back and compressive strength. With increasing particle size of Li-Si alloy powder, densities increased while spring-back and compressive strength decreased. Since the small spring-back is beneficial to avoiding breakage of pressed compacts, larger particles might be more suitable for anode forming. The increasing amount of LiCl-KCl binder phase contributed to reducing spring-back, improving the formability of anode powder too. The control of particle size also seems to be helpful to get double pressed pellets, which consisted of two layer of anode and electrolyte.

PURPOSES: The study objective was to evaluate rheology and physical properties of SBS-modified warm-mix asphalt (WMA) binders in comparison with hot-mix asphalt (HMA) binders. METHODS : Four different SBS polymers were used to prepare polymer-modified asphalt (PMA) binders, and three different warm-mix additives (WAD) were used to prepare a total of 12 WMA PMA binders. The kinematic viscosity was measured at 115, 135℃. The PG was determined using DSR and BBR. The pass/fail (P/F) temperatures for high and low PG grading were evaluated for HMA PMA and WMA PMA binders. RESULTS: PG 76-22 binders could be prepared by modifying the base binder (PG 64-22) using 4.5 wt% of SBS. The kinematic viscosity (KV) of SBS PMA was increased by 3 times higher than that of base asphalt. The SBS PMA with WAD showed 10% lower KV than that of the normal SBS PMA at 115℃ The high P/F temperatures showed almost no difference between HMA PMA and WMA PMA binders. The high P/F temperature showed very high correlations with KV (R2 > 0.97). The result of SBS modification caused increase of low P/F temperature by 2.7℃ on average. CONCLUSIONS : Since the PMA with WAD showed 10% lower KV than normal (HMA) PMA at 115℃, reducing PMA mixture temperature down to a WMA level was possible in this study. The higher KV binders showed the higher P/F temperature. There was almost no change in high P/F temperature due to the use of WAD. The SBS PMA, showing an increased low P/F temperature, might show somewhat poorer performance at low-temperature, even though the lower PG grade was staying at the same level, i.e., -22℃.

Fe foam with above 90% porosity and 2 millimeter pore size was successfully fabricated by a slurry coating process. In this study, the binder contents were controlled to produce the Fe foam with different pore size, strut thickness and porosity. Firstly, the slurry was prepared by uniform mixing with Fe powders, distilled water and polyvinyl alcohol(PVA) as initial materials. After slurry coating on the polyurethane(PU) foam the sample was dried at 80oC. The PVA and PU foams were then removed by heating at 700oC for 3 hours. The debinded samples were subsequently sintered at 1250oC with holding time of 3 hours under hydrogen atmosphere. The three dimensional geometries of the obtained Fe foams with open cell structure were investigated using X-ray micro CT(computed tomography) as well as the pore morphology, size and phase.

공항 활주로는 항공기가 이륙할 때 부양하는데 필요한 양력을 얻거나 착륙시 감속하여 정지하기 위해 활주하는 포장면을 말한다. 여기서 활주(skid)라는 말은 항공기 제동 시 제동력이 항공기의 점착력보다 클 때 발생하는 항공기 바퀴와 접지면, 즉 포장면과의 사이의 미끄럼을 나타낸다. 일반적으로 항공기가 착륙할 때 항공기 타이어와 포장면 사이에 마찰열이 발생되면서 활주로 표면에 항공기 타이어 자국이 생기게 된다. 이러한 항공기 타이어 자국이 퇴적된 형태를 Rubber Deposit(고무 퇴적물)이라 말한다. 발생 된 고무 퇴적물은 항공기의 착륙 시 미끄럼 저항을 떨어뜨릴 수 있는 요인이 되므로 FAA(Federal Aviation Administration)에서는 일일 항공기 착륙횟수에 따라 고무퇴적물 제거 주기를 규정하고 있다. 따라서 활주로의 미끄럼 저항에 영향을 미치는 고무퇴적물은 주기적인 제거가 필수적이다. 이러한 고무퇴적물을 제거하기위해서 전 세계의 주요 공항에서는 일반적으로 고무퇴적물 제거 방안으로써 Water jet과 같은 물리적 제거법을 사용하고 있다. 그러나, Water jet 사용 시 고압살수로 인해 아스팔트 포장 표면부에 많은 파손 (박리 및 탈리 등)이 발생되어 활주로의 내구성 저하 문제로 대두되고 있는 실정이다. 따라서, 본연구에서는 고압의 Water jet 사용 시 저항 가능한 내구성 및 고점도 아스팔트 포장을 위해 활주로용으로 적합한 내수성 아스팔트 바인더를 개발하는 기초 연구를 수행하였다. 기본 물성 시험 결과, 본 연구에서 개발된 개질 아스팔트 바인더는 고점도 특성을 가지면서도 낮은 온 도에서 혼합 및 다짐이 가능한 것으로 나타났으며, 공용성 등급 결과 기존 배수성 아스팔트 바인더와 유사하거나 한 등급 높게 나타나 고온에서의 저항성이 높은 것으로 나타났다. 즉, 본 연구에서 개발된 개질 아스팔트 바인더는 고온에서의 소성변형 저항성은 기존 아스팔트에 비해 우수한 성능을 나타내는 것으로 알 수 있었다. 수분에 대한 저항성 시험은 개발된 개질 아스팔트 바인더가 기존 배수성 아스팔트 바인더와 유사하거나 더 높은 수분 저항성을 나타내었다. 따라서, 본 연구에서 개발된 개질 아스팔트 바인더는 고점도 특성을 가지면서 고온에서의 소성변형 저항성은 우수할 뿐만 아니라, 수분 저항성도 우수한 재료 인 것으로 판단되었다.

PURPOSES : The objectives of this study are to develop the eco-friendly pavement material using polyurethane binder and evaluate mechanical properties of the developed binder and concrete. METHODS : The bending beam test was conducted to select the sample candidates of polyurethane binder based on the bending strength. The characteristics of viscosity, curing time, and temperature change of sample binder was examined on different temperature conditions. The mechanical properties of polyurethane binder was estimated using the dynamic modulus testing. The indirect tensile strength test was conducted on polyurethane binder concrete with different gradation and binder content for evaluating the mechanical properties of concretes. RESULTS : Based on the beading beam test, four different binder samples were prepared for estimate the mechanical properties. The viscosity of polyurethane binder tends to increase with increase of liquid temperature and the hardening phenomenon begins 10 to 15 minutes at room temperature after mixing the resin and hardener. It is observed that the dynamic modulus of binder increases as loading frequency increases and change of modulus is found to be the highest in the PU-2I binder type. The PU-2I binder concretes shows the largest value of indirect tensile strength and indirect tensile energy. CONCLUSIONS : The use of polyurethane binder as pavement materials is capable of increasing the pavement performance and reducing the detrimental environmental effect during the highway construction.

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.

PURPOSES: In this study, various laboratory tests were performed to investigate the suitability of wasted vinyl as a modifier of asphalt binder. METHODS: Based on the ASTM specification, variations in material properties of asphalt binder such as penetration, flash point, softening point, ductility, penetration index (PI), and performance grade (PG) with vinyl content were tested and analyzed. RESULTS: Lavoratory tests revealed that penetration and ductility of the asphalt binder increased with the vinyl content. The flash point, softening point, and PI decreased, and PG changed from 64-22 to 70-22 with increase of the vinyl content. CONCLUSIONS: Wasted vinyl modified the material properties of the asphalt binder. However, the asphalt binder with vinyl content over 6.0% was unsuitable as a pavement material.

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.

PURPOSES: SUPERPAVE binder grade tests including Multiple Stress Creep and Recovery(MSCR) test are applied to evaluate rheological properties of four polymer modified binders. METHODS: To evaluate grade of four modified binders, PG testing protocols, such as DSR, BBR and MSCR are employed. RESULTS: It is observed that MSCR test shows different performance grades especially on modified binders. Both DMP and EG binder show similar high temperature performance to SBS 5% modified binder. CONCLUSIONS: Binder Grading system in Korea need to be reviewed to properly reflect the performnace of modified binders. The binders modified with DMP and EG can be possible alternatives SBS 5% modified binder considering its performance and cost.