본 연구는 합리적인 단지 내 도로포장의 표준단면을 제시하기 위해 국내외 단지 내 도로포장 설계기준, 주요 파손형태를 조사하고 다양한 포장설계 단면을 대상으로 구조해석을 수행하였다. 이때, 현장에서 사용된 보조기층재와 노상토의 시편을 채취하여 CBR 및 MR 시험을 실시하였으며, 측정한 물성치를 구조해석에 적용하였다. 다양한 현장조건을 고려한 구조해석 결과를 분석하여, 표준단면의 포장층 두께를 보조기층 20cm, 아스팔트기층 5cm, 그리고 표층 5cm로 제안하였다. 또한, 민원이 예상되는 도시지역에서는 일반적으로 아스팔트 기층을 포설한 후 공사차량을 개방하여 작업종료 후에 표층을 포설하게 되는데 이러한 여건을 고려하여 단지 내 아스팔트 콘크리트 포장 표준단면의 포장층의 두께를 보조기층 20cm, 아스팔트 기층 7cm, 그리고, 표층 5cm로 제시하였다.

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.

본 연구는 배수성 아스팔트 포장의 표면을 아크릴 수지로 코팅 처리할 경우 내구성 측면 및 기능적 측면에서 어떠한 효과가 있는가를 실내시험을 통해 평가하는 기초적인 연구이다. 포장의 내구성 측면에서는 칸타브로 및 휠트래킹, 수분손상 간접 인장 피로 시험 등을 실시하였다. 시험결과 시편을 수지로 코팅을 한 경우 칸타브로 손실률이 3배 정도 감소되었고 균열에 대한 저항성도 대폭 향상되었으나 수분손상 및 소성변형의 저항성은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 기능적인 측면에서는 코팅 전 후의 투수계수 및 공극률 BPT(British Pendulum Tester)를 사용한 미끄럼 저항성의 변화를 측정하였다. 시험결과 공극률 및 투수계수는 약간 저하되나 기능상의 문제는 없을 것으로 판단되며, 미끄럼 저항성은 규사를 살포하지 않을 경우 미끄럼 저항성이 감소되나 규사를 살포할 경우 코팅 전 수준 이상의 미끄럼 저항성을 확보하는 것으로 나타났다.

본 연구는 아스팔트 콘크리트의 유전율과 공극률의 상관성을 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 다양한 범위 (0%~20%)의 공극률을 갖는 아스팔트 콘크리트 시편을 제작하였고, 저주파 유전율 측정법인 parallel plate법을 사용하여 아스팔트 콘크리트 시편의 유전율을 측정하였다. 아스팔트 콘크리트 시편의 경우 주파수가 증가함에 따라 유전율은 감소하는 경향을 나타내었고, 사용한 아스팔트 바인더의 종류에 따라 그 감소폭이 다르게 나타났다. 또한 공극률 0%~20% 사이에서 공극률이 증가함에 따라 유전율 값은 선형적으로 감소하는 경향을 보였다. 더불어 아스팔트 콘크리트 시편의 유전율에 대한 온도 및 함수량 영향을 보정하여 유전율에 따른 공극률의 상관식을 제시하였다. 본 연구를 통해 제시된 아스팔트 콘크리트의 유전율과 공극률의 상관식은 현재 국내외에서 사용하고 있는 유전율을 활용한 비파괴 밀도 측정장비의 보정모델로 활용 가능하며, 향후 국내에서 개발하고자 하는 아스팔트 포장 비파괴 밀도 측정장비의 기본적인 알고리즘으로 활용이 가능할 것이다.

아스팔트 콘크리트의 동탄성계수는 아스팔트 포장 해석 및 설계에 매우 중요하다. 동탄성계수의 메스터 곡선은 일반적으로 시그모이달 함수로 표현된다. Ramberg-Osgood 모델은 지반동역학분야에서 변형률 크기에 따른 정규화 탄성계수 감소 곡선에 대한 피팅모델로 널리 사용되고 있다. 동일한 동탄성계수 시험자료에 대하여 시그모이달 함수와 수정 Rambeyg-osgood 모델 모두를 사용하여 메스터 곡선을 획득하였으며, 두 피팅모델 모두 적용성이 우수함을 확인하였다. 시그모이달 함수의 계수들은 서로 연관되어 있어서 메스터 곡선의 절대값과 형상 특성을 서로 분리하는 것이 불가능하다. 그러나 Ramberg-Osgood 모델의 계수는 물리적 의미가 명확할 뿐 아니라 서로 분리되어 있어서 메스터 곡선에 대한 영향요소를 서로 분리하여 평가할 수 있음을 확인하였다.

An energy based crack growth model is developed in this study to simulate the propagation of top-down cracking in asphalt pavements. A viscoelastic fracture mechanics approach, generalized J integral, is employed to model the crack growth of asphalt concrete. Laboratory fatigue crack propagation tests for three different asphalt mixtures are performed at various load levels, frequencies and temperatures. Disk-shaped specimens with a proper loading fixture and crack growth monitoring system are selected for the tests. It is observed from the tests that the crack propagation model based on the generalized J integral is independent of load levels and frequencies, while the traditional Paris’ law model based on stress intensity factor is dependent of loading frequencies. However, both models are unable to take care of the temperature dependence of the mixtures. The fatigue crack propagation model proposed in this study has a good agreement between experimental and predicted crack growth lives, which implies that the energy based J integral could be a better parameter to describe fatigue crack propagation of viscoelastic materials such as asphalt mixtures.