본 연구에서는 산업부산물인 폐 EPDM을 50mesh 이하로 제조한 미세분말 형태의 R-EPDM(Recycling EPDM)을 주성분으로 아스팔트와 안정성을 높이기 위한 첨가제인 분산제와 유화제 및 폴리머 계통의 유동성 향상제를 혼합한 R-EPDM 개질아스팔트 혼합물의 실내 물성 평가를 수행하였다. R-EPDM 개질아스팔트 바인더의 특성을 파악하기 위해 슈퍼패이브 시험법을 이용하여 바인더의 PG(Performance Grade)등급을 분류하였으며, 선회다짐기를 사용한 R-EPDM 개질아스팔트 혼합물의 배합설계를 통하여 최적아스팔트(OAC) 함량을 결정하였다. OAC로 제작된 R-EPDM 개질아스팔트 혼합물의 소성변형 및 동결융해 저항성을 평가하기 위하여 반복주행시험과 수분민감성시험을 수행하였으며, R-EPDM 개질아스팔트 혼합물의 소성변형 및 수분민감성에 대한 저항성이 일반아스팔트(AP-5) 혼합물보다 우수함을 알 수 있었다.

일반적으로 유화 아스팔트와 폼드 아스팔트를 사용한 현장 상온 재생 아스팔트 포장은 노후한 아스팔트 포장을 재생하는데 가장 경제적이며 친환경적인 재활용 공법이다. 최근, 현장 상온 재생 아스팔트 혼합물의 코팅, 라벨링, 잔류안정도, 양생조건을 향상시켜주는 고점착 유화 아스팔트가 개발되었다. 본 연구의 목적은 현장 상온 재생 아스팔트 포장을 위한 고점착 유화 아스팔트 혼합물과 폼드 아스팔트 혼합물의 실내시험에 대한 반응특성을 비교하는 것이다. 고점착 유화 아스팔트 혼합물은 폼드 아스팔트 혼합물과 비교하여 재활용 골재를 균일하게 코팅시켜주는 것으로 육안 관찰되었다. 현장 상온 재생 아스팔트 포장을 위한 고점착 유화 아스팔트 혼합물과 폼드 아스팔트 혼합물의 마샬안정도와 간접인장강도는 유사한 반응을 보여주었다. 하지만 진공으로 포화된 습윤상태의 고점착 유화 아스팔트 혼합물의 마샬안정도와 간접인장강도는 폼드 아스팔트 혼합물보다 우수한 것으로 나타났다. 4시간 양생 후 고점착 유화 아스팔트 혼합물의 라벨링 현상은 폼드 아스팔트 혼합물보다 적게 발생하였다. 본 실내시험에 대한 반응특성으로부터 현장 상온 재생 아스팔트 포장을 위한 고점착 유화 아스팔트 혼합물은 폼드 아스팔트 혼합물보다 우수한 저항성과 라벨링 저항성을 발휘하는 것으로 평가되었다.

본 논문은 준고온 첨가제가 혼입된 3 종류(일반아스팔트, SBS 및 SMA)의 아스팔트 혼합물 다짐도 변화에 대한 시험 결과이다. 다짐 특성을 조사 분석하기 위하여 다짐 시간 변화와 준고온 첨가제 함량 변화에 의한 다짐도 측정을 실시하였으며, 다짐 온도를 일반시료에 비하여 30℃ 및 50℃를 낮추어 밀도를 비교하였다. 선회 다짐 장비를 사용하여 다짐 횟수 변화에 따른 다짐밀도의 변화를 측정하였다. 다짐시간 경과와 다짐도의 관계는 3 종류의 준고온 첨가제를 일반 아스팔트에 첨가하여 다짐시간 변화와 첨가제 함량 변화에 따른 다짐도를 측정하였다. 온도 저감에 따른 다짐도 비교는 일반 아스팔트 혼합물, 고분자 개질 아스팔트 및 SMA 혼합물 3 종류의 혼합물을 사용하여 시험을 실시하였다. 준고온 아스팔트 혼합물은 다짐온도 저감으로 인하여 일반시료 아스팔트 혼합물과 밀도의 차이가 발생하지 않아서 다짐도가 안정된 상태를 나타냈다. 한편, 혼합물의 종류 및 준고온 첨가제의 종류에 따라 밀도의 차이, 다짐도 변화의 추이 변화가 발견되어 이들 두 인자 사이에 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

본 연구는 아스팔트 혼합물의 소성변형 특성을 비교적 잘 반영하는 변형강도치가 안정적으로 배합설계시 기준강도를 만족할 수 있는 배합강도를 통계적 분석에 의해 제시하기 위하여 이루어졌다. 따라서 실제의 도로 혼합물의 AFA시험과의 변형강도의 상관관계로부터 얻어진 혼합물의 임계치 (일반도로 3MPa, 간선도로 4MPa)와 국내 32개 조합의 아스팔트 혼합물의 변형강도 값을 통해 변동계수(Vc)를 계산하고 이를 이용하여 배합강도를 산정하였다. 공시체를 3개 사용할 경우 직경 100mm 공시체의 일반도로와 간선도로의 혼합물의 배합강도는 3.2MPa와 4.25MPa로 설정되었다. 또한, 이 값은 재하속도 30mm/min의 장비에서 얻어진 값이므로 재하속도가 50mm/min로 고정된 마샬안정도 시험기 사용시에는 더 높은 값인 3.5MPa와4.5MPa이 각각의 기준으로 설정되었다.

폼드아스팔트를 이용한 현장 상온 재생아스팔트 혼합물에 대한 배합설계법이 아이오아 주 교통국에서 사용하기 위해 개발되었다. 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 배합설계를 위한 실내시험절차를 개선하기 위하여 배합설계에 영향을 미치는 중요한 배합설계변수들을 결정하여 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 특성을 반영할 수 있는 새로운 배합설계절차를 개발하였다. 개발된 배합설계법의 검증을 위한 한 가지 방법으로 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 동탄성계수를 측정하였다. 본 연구에서는 새로운 simple performance testing 장비를 이용한 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 동탄성계수 측정을 위한 표준시험절차를 정립하고, 7가지 재생 아스팔트 골재를 사용하여 생산된 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 동탄성 계수를 측정하여 마스터곡선을 작성하였다. 또한 재생 아스팔트 골재의 특성이 상온 재생 폼드아스팔트혼합물의 동탄성 계수에 미치는 영향을 조사하였다. 3가지 온도와 6가지의 하중주기에서 측정된 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 7가지 재생 아스팔트 골재에서 일관된 값을 나타내었으며, 작성된 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 마스터곡선은 가열 아스팔트 혼합물의 마스터곡선에 비해 하중주기에 대해 덜 민감한 것으로 평가되었다. 저온에서는 재생 아스팔트 골재의 잔골재 함유량이 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 동탄성계수에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 고온에서는 재생 아스팔트 골재의 잔류 아스팔트 특성이 상온 재생 폼드아스팔트 혼합물의 동탄성계수에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

포장 공용성 모델은 역학적-경험적 포장설계법에서 포장의 수명을 결정하기 위한 가장 중요한 인자이다. 한국 포장연구 프로그램의 일환으로 한국형 포장설계법이 역학적-경험적 방법에 근거하여 현재 개발중에 있다. 본 연구에서는 포장 공용성모델중 아스팔트 혼합물의 영구변형 예측모델을 삼축압축 반복재하시험을 이용하여 개발하였다. 본 시험은 다양한 아스팔트 혼합물에 대하여 온도와 공극률을 변화시켜 하중재하 횟수에 따른 혼합물의 영구변형 특성을 조사하였으며, 본 시험결과를 이용하여 예측모델의 계수값을 결정하였다. 영구변형 예측모델의 계수값은 포장가속시험결과를 토대로 다양한 혼합물에 대한 시험결과를 이용하여 깊이에 따른 전단응력의 변화를 고려한 통합적인 소성변형 모델계수값을 정하는 것보다 혼합물의 종류에 따른 모델계수를 산정하는 것이 보다 정확한 결과를 예측할 것으로 판단된다.

본 연구는 박리방지 첨가제를 혼입한 아스팔트 혼합물의 수분민감성에 대한 특성 평가 방안을 제시하고자, 기존의 수침 시험을 개선한 3가지 종류(Hc, Vs, F-T)의 수침 방법을 통하여 생석회, 소석회, 1종의 액상 박리방지 첨가제를 혼입한 각 아스팔트 혼합물에 대한 수분민감성의 거동 특성을 분석하였다. 실험방법은 AASHTO TP-9에 규정된 간접인장시험(Indirect Tensile Test, IDT)을 통한 크리프시험 (Creep Test), 회복탄성계수시험(Resilient Modulus Test) 및 강도시험(Strength Test)을 수행하였다. 분석방법으로는 미국 플로리다 대학의 Roque에 의해 제안된 에너지비(Energy Ratio, ER) 개념을 사용하여 박리방지제의 사용에 따른 효과 및 수분민감도 특성을 평가하였다(Roque, 2004). 시험결과, 수분처리 방법 에 따른 아스팔트 흔합물의 물성 변화뿐만 아니라 박리 방지 첨가제에 따른 물성 변화가 현저하게 나타났다. 또한 누적 수분 손상에 의해 발생되는 균열에 대한 저항성이 각 첨가제 및 수분처리 방법에 따라 변화됨을 나타내었다. 이를 토대로 Energy Ratio를 분석한 결과 약 10~30% 정도의 균열 저항성 변화가 나타났다.

최근에 135℃℃ 이하의 온도에서 생산되는 중온형 아스팔트 혼합물의 새로운 생산 기술이 전세계적으로 개발되고 있다. 본 연구에서는 가열 아스팔트보다 낮은 온도에서 아스팔트를 효과적으로 골재에 분산시켜 코팅할 수 있는 폼드 아스팔트 기술을 이용하여 중온형 아스팔트 혼합물을 생산하였으며, 최근 개발된 새로운 Simple Performance Testing 장비를 이용하여 다양한 온도와 하중조건 하에서 중온형 폼드 아스팔트 혼합물의 공용성 특성을 평가하였다. 중온형 폼드 아스팔트 혼합물은 FG 64-22의 아스팔트를 거품상태로 만들어 중온으로 가열된 골재에 뿌려서 제조하였으며, 중온형 아스팔트 혼합물은 중온의 골재에 FG 64-22의 아스팔트를 액상 상태로 첨가하여 제조하였다. 중온형 폼드 아스팔트 혼합물은 중온형 아스팔트 혼합물보다 높은 동탄성계수와 Flow Number를 나타내었다. 따라서, 100℃로 가열된 골재를 사용하여 생산된 중온형 폼드 아스팔트 혼합물은 중온형 아스팔트 혼합물에 비하여 피로균열 및 소성변형 저항에 우수한 것으로 평가되었다.

아스팔트 혼합물의 수분손상은 물의 침투로 인해 아스팔트 피막과 골재 사이의 부착력이 손실되면서 발생하는 현상으로서, 이는 아스팔트 포장의 주요 파손형태 중 하나인 포트흘의 주요원인으로 알려져 있다. 이에 본 연구는 반복적인 수침에 의한 수분손상이 일반 아스팔트 혼합물의 재료물성에 미치는 영향을 평가하고자 수행하였다. 이를 위해 기존의 수분손상 시험법인 수정 라트만 시험의 수분 동결-응해 방법을 반복적으로 적용한 일반 아스팔트 혼합물을 대상으로 간접인장시험에 의한 상온물성의 변화특성을 평가하였다. 이를 통해 일반 아스팔트 혼합물의 상온물성은 수침횟수의 증가에 따라 초기에는 급격하게 감소하다가 이후 완만한 감소추세를 나타내었으며, 초기 수분손상에서 물성값의 약 50% 이상이 손실되는 것으로 관측되었다. 또한 파괴시점을 고려한 아스팔트 혼합물의 조기 수분손상 특성을 파악하는데, 25℃의 파괴 에너지와 크리프 변형 에너지를 이용한 재료물성의 손상비가 가장 높은 상관성을 나타내는 것으로 평가되었다.

본 연구는 산업부산물인 폐타이어인 #30 체를 거의 다 통과한 CRM 입자를 아스팔트 콘크리트 혼합물의 개질재로서 8%, 10%, 12%를 각각 습식 및 건식방법의 CRM 개질아스팔트 혼합물에 대하여 동결융해에 의한 수분취약성 시험을 통하여 동결융해저항성을 평가하였다. 건식 및 습식방법에 의한 CRM 개질아스팔트 혼합물의 배합설계를 통하여 최적아스팔트 함량을 결정하였고. OAC로 제조한 CRM 개질 혼합물은 반복주행시험과 수분취약성시험을 수행하였다. 그 결과, CRM 개질아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성은 일반 AP-5 혼합물보다 우수하게 나타났다. 그러나 수분취약성시험에 의한 동결융해 저항성이 상당히 낮게 나타나 동결융해에 의한 수분취약성에 아주 민감한 것으로 나타났다. 반면에, CRM 개질아스팔트 혼합물에 박리저감제의 첨가는 동결융해에 의한 수분취약성에 대한 저항성을 상당히 향상시키는 것으로 나타났다. 따라서 국내에서 CRM 개질아스팔트 혼합물을 사용할 때에는 반드시 수분취약성에 대한 동결융해저항성에 대한 예방책이 제시된 혼합물을 사용될 것이 권장된다.