2022년 기준 국내 폐타이어 발생량은 약 37만톤으로 그 중 88.9% 인 약 32만 9천톤이 재활용되는 것으로 조사되었다. 하지만 이 중 약 75%가 시멘트소성로용 등 열이용 분야에 사용되었다. 폐타이어는 대부분 고무와 플라스틱으로 이루어져 있기 때문에, 고온에서 분 해되면서 다양한 유해가스와 오염물질이 발생할 수 있고, 이러한 공해물질은 적극적으로 관리되지 않으면 대기오염, 수질 오염 등 다 양한 환경문제를 발생시킬 수 있다. 때문에 친환경적이고 지속적인 재활용에 대한 필요성이 대두되고 있다. 폐타이어 고무 분말을 아스팔트 혼합물의 골재 일부로 치환하여 재활용하는 접근 방식은 환경에 미치는 영향을 완화할 뿐만 아니라 천연 자원의 고갈 측면에서도 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 타이어분말을 아스팔트 혼합물에 적용하는 것은 환경 문제를 해결하고 자원 효율성을 높이는 두 가지 이점을 가지고 있다. 폐타이어 분말을 아스팔트 바인더와 아스팔트 혼합물에 적용할 경우 미치는 영향을 평가하기 위하여 TTI의 반사균열 저항성 시험, FN Test를 진행하였다.

PURPOSES: In order to evaluate a crack resistance at cold joint, sealing tape was adopted to apply at cold joint instead of typical tack coat material(RSC-4). The sealing tape was made by hot sealing material. The crack resistance as function of environmental and traffic loading was measured with visual observation. METHODS : In this study, the crack resistance was evaluated as function of environmental and traffic loading. The freeze-thaw method was adopted for environmental loading of asphalt pavement. condition. The damage of cold joint under freeze-thaw action is initiated by ice expansion load and accelerated by the interfacial damage between new and old asphalt pavement. The traffic loading was applied with wheel tracking machine on the cold joint area of the asphalt pavement for 3 hours at 25℃. The evaluation of crack resistance was measured with visual observation. The freeze-thaw results shows that the sealing tape was significantly increased the crack resistance based on. RESULTS : To estimate the crack resistance at cold joint area due to the environmental loading, the Freeze-thaw test was conducted by exposing the product to freezing temperature(approximately -18℃) for 24 hours, and then allowing it to thaw at 60℃ for 24 hours. The tack coat material(RSC-4) was debonded after 21 cycles of the Freeze-thaw test. The first crack was observed after 14 freeze-thaw cycle with RSC-4 material. But, the sealing tape was not debonded after 24 cycle test. Also, the sealing tape shows the better performance of the crack resistance under the traffic loading with wheel track test. The crack was generated the under traffic loading with RSC-4(tack coating), however, the crack was not shown with sealing tape. It indicates that the sealing tape has a strong resistance of tensile stress due to traffic loading. CONCLUSIONS: Based on limited laboratory test result, a performance of crack resistance using the sealing tape is better than that of general tack coat material(RSC-4). It means that the sealing tape is possible to extend a pavement service life because the crack, one of the main pavement distresses, will be delayed. Keywords Sealing Tape, Crack Resistance, Freeze-Thaw, Tensile Adhesion

최근 국내 콘크리트 포장의 노후화로 인하여 부분 단면 보수를 통해 매년 약 600억 원 정도의 유지보수 비용이 소요되고 있으나 짧은 수명 문제, 보수부위의 2차 파손 등으로 아스팔트를 이용한 덧씌우기 공법 에 관심이 높아지고 있다. 콘크리트 포장에 아스팔트 덧씌우기를 적용할 경우, 포장 공용성에 영향을 미 치는 주요 결함은 반사균열이다. 환경 하중 및 교통 하중으로 인해 발생한 인장 및 전단 응력으로 인하여 기존 하부 층의 균열 또는 줄눈의 형상이 그대로 반사되어 나타나는 것을 말한다. 이 균열은 포장의 주행 성과 승차감을 저하시키고 포장 파손의 가속화를 유발하여 결국 포장의 장기 공용성을 감소시키는 역할을 하게 된다. 우수한 아스팔트 덧씌우기 포장 공법을 확보하기 위해서는 균열의 발생을 모사하고 재료의 균열 저항 성을 평가할 수 있는 실험 장비 및 방법의 적용이 필수적이다. 국외의 경우 ʻTexas Overlay Testerʼ라는 이름으로 실제 아스팔트 도로에서 발생하는 반사균열의 매커니즘과 유사하게 평가할 수 있는 장비가 개발 되어 덧씌우기 혼합물의 배합 설계 및 덧씌우기 두께 설계 시 적용 중에 있다. 그러나 이는 수평 방향으로 만 실험이 가능하여 차량 하중이 유발하는 전단응력에 의한 반사균열 매커니즘의 모사는 불가능하다. 이 에 따라 기존 장비의 장점은 유지하고 단점을 개선하기 위해 ʻHeart Overlay Testerʼ라는 명칭의 반사균 열 모사 실험 장비를 개발하였다. 실험 가능한 온도 범위를 넓혀 극한 기상 상태에 대한 평가를 가능하도 록 하였으며 하중 또한 3축으로 재하 가능하게 하여 다양한 하중 조건 하에서 반사균열 모사가 가능하도 록 설계 제작하였다. 또한 이미지 프로세싱 시스템을 적용 하여 균열 진전을 관찰할 수 있다. 기본적으로 반복적인 개구변위 제어를 통해 균열을 발생시키고 하중 감소법을 이용하여 반복횟수를 시 편의 피로 수명 (균열 저항성)으로 결정하며, 그 과정에서 균열의 진전과정을 비교 평가하게 된다. 본 장 비의 활용을 통해 다양한 실험 결과 분석 방법으로 재료의 반사균열 특성을 더욱 명확하게 정의할 수 있 으며, 차후 안정적인 덧씌우기를 통한 복합포장 시스템 구축 및 도로의 기능성 향상에 도움을 줄 것으로 기대한다.

PURPOSES: Reflection cracking has been one of the major causes of distress when asphalt pavement is laid on top of concrete pavement. This study evaluated the reflection cracking resistance of asphalt mixtures reinforced with asphalt embedded glass fiber and carbon fiber using a Texas Transportation Institute (TTI) overlay tester. METHODS : Different asphalt mixtures such as polymer-modified mastic asphalt (PSMA) and a dense graded asphalt mixture were reinforced with asphalt-embedded carbon fiber and glass fiber. For comparison purposes, two PSMA asphalt mixtures and one dense graded asphalt mixture were evaluated without fiber reinforcement. Two different overlay test modes, the repeated overlay test (R-OT) and monotonic overlay test (M-OT), were used to evaluate the reflection cracking resistance of asphalt mixtures at 0 ℃. In the R-OT test, the number of repeated load when the specimen failed was obtained. In the M-OT test, the tensile strength at the peak load and tensile strain were obtained. RESULTS : As expected, the fiber-reinforced asphalt mixture showed a higher reflection cracking resistance than the conventional nonreinforced asphalt mixtures based on the R-OT test and M-OT test. The dense graded asphalt mixture showed the least reflection cracking resistance and less resistance than the PSMA. CONCLUSIONS: The TTI overlay tester could be used to differentiate the reflection cracking resistance values of asphalt mixtures. Based on the R-OT and M-OT results, the carbon-fiber-reinforced asphalt mixture showed the highest reflection cracking resistance among the nonreinforced asphalt mixtures and glass-fiber-reinforced asphalt mixture.

콘크리트 포장위에 아스팔트 포장 덧씌우기를 수행할 경우 반사균열이 만연하여 유지보수에 많은 예산 이 투입되고도 효과적인 유지보수 방법이 되지 못하여 많은 문제점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 반사균열을 모사할 수 있는 텍사스교통연구원의 덧씌우기 시험기(Texas Transportation Institute Overlay Tester: OT)를 이용하여 다양한 경우에 대하여 반사균열 저항성을 평가하였다. OT 시 험은 콘크리트 포장위의 아스팔트 덧씌우기 포장의 반사균열을 가장 잘 모사할 수 있는 기계로 알려져 있 다. 시험온도는 반사균열이 추운온도에서 섭시 0도로 하였으며, 수평으로 반복하중을 재하하였다. 시료는 PSMA, 밀입도, 그리드+PSMA, 그리드+밀입도 아스팔트 포장에 대하여 시험을 수행하였다. 시험결과 탄소섬유그리드+PSMA의 반사균열 저항성이 가장 컸으며, 밀입도의 반사균열 저항성이 가장 작았다. 시험결과를 이용하여 향후 콘크리트 포장위의 반사균열 저항성을 증진시키기 위한 시공법 개발의 기초자료로 사용할 수 있을 것이라 판단된다.

매스틱(Mastic) 아스팔트 포장은 독일에서 최초 개발된 Guss 아스팔트 포장으로 국내에는 강상판 데크 (steel deck) 교량의 아스팔트 포장시 중간층(intermediate course)용으로 도입되었다. 하지만 강상판 교 면포장용으로 사용되던 매스틱 아스팔트 포장이 근래에는 노후 콘크리트 포장을 절삭하고 덧씌우는 일반 구간 아스팔트 포장의 중간층용으로도 사용되고 있다. 매스틱 포장의 특징은 방수가 잘되고 진동이 심한 강상판 데크의 진동흡수에 적합토록 유연성이 큰 것이다. 하지만 이를 콘크리트 포장위의 덧씌우기 (overlay)에 사용 시 주목적인 방수 외에 반사균열(reflection cracking) 문제에 대한 저항성 여부는 구명 된 바가 없다. 따라서 본 연구의 목적은 매스틱 아스팔트를 중간층으로 사용 시 반사균열 저항성이 어느 정도인지를 실내시험을 통하여 파악하는 것이다. 이를 위하여 10mm 콘크리트 조인트 위에 2개 층의 아 스팔트 층을 상하(중간층과 표층)로 70mm 포설하는 구조를 모사한 시험체(test body)를 만들고 Mode II (전단 모드) 반사균열 시험을 실내에서 수행하였다(그림 1). 비교 대상은 일반 밀입도 아스팔트 (dense-graded asphalt: DGA) 콘크리트 상하층, SMA 아스팔트 콘크리트 상하층, 매스틱 중간층과 DGA 및 SMA를 표층으로 하는 층상구조로 하였다. 또한 관행적으로 사용해 온 DGA 아스팔트 콘크리트 단층과 SMA 및 매스틱 단층도 참고적으로 비교하였다. 시험 결과 매스틱을 중간층으로 한 시험체의 반사 균열 저항성이 그 외의 덧씌우기 층상구조보다 반사균열 저항성이 우수한 것으로 확인되어, 매스틱 층은 방수기능 외에도 응력흡수 층으로 좋은 역할을 하는 것으로 판명되었다.

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.

아스팔트 혼합물의 균열 저항성은 일반적으로 인장 강도, 스티프니스와 같은 단일 물성치를 측정함으로써 평가된다. 그러나, 아스팔트 혼합물의 균열 성능을 평가함에 있어서 단일 물성치의 이용은 의문시되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 균열 저항성과 관련이 있는 주요 특성치를 좀 더 심도 있게 규명하고자 하였다. 이를 위해 다양한 하중 조건 하에서 파괴 시험 크리프 시험, 강도 시험이 일반 아스팔트 혼합물과 개질 아스팔트 혼합물에 대해서 수행되었다. 시험 결과, 혼합물의 균열 저항성은 주로 미세 손상 축적 속도에 영향을 받음을 알 수 있었으며, 이 값은 파괴 에너지 한계에 영향을 주지 않으면서 m값에 반영됨을 알 수 있었다. 또한, 짧은 하중 재하 시간 (탄성거동) 동안 얻어지는 스티프니스는 혼합물의 균열 저항성의 차이를 규명하는데 한계가 있음을 알 수 있었다. 따라서 아스팔트 혼합물의 균열 저항성을 보다 명확히 평가하기 위해서는 혼합물의 크리프 거동과 파괴 한계점을 동시에 고려하는 것이 필수적임을 알 수 있었다. 또한 수퍼페이브 간접 인장 강도 시험으로부터 구한 잔여 소멸 에너지는 비교적 손쉬운 실험을 통해 아스팔트 혼합물의 균열 저항성의 상대적인 차이를 보여줄 수 있는 유용한 물성치임을 알 수 있었으며, 장기 크리프 시험에서 얻어지는 파괴 변형률은 아스팔트 혼합물의 크리프 거동과 파괴 한계점을 동시에 고려함으로써 균열 저항성을 평가할 수 있는 유용한 물성치 임을 알 수 있었다.

초강인 AISI 4340강을 850˚C에서 2시간 동안 오스테나이징 처리 후 수냉하고, 250, 400, 600˚C에서 각각 2시간 동안 템퍼링 처리를 하였다. AISI 4340강의 인장 특성은 상온에서 측정되었다. AISI 4340강 위에 니켈 전해도금된 것과 도금되지 않은 시편의 분극 특성이 3.5wt%NaCI 수용액과 인공해수에서 측정되었다. AISI 4340강위에 니켈 전해도금된 시편은 500mV(vs. Ag/AgCI)이하의 전위에서 부식 저항이 크게 향상되었다. 그러나 1A/cm2의 전류밀도에서 30분 이상 니켈 전해도금된 시편은 도금층에 불순물과 기공이 형성되었기 때문에 AISI 4340강의 부식 저항은 감소되었다. AISI 4340강의 수소취화형 응력부식균열을 여러 작용 응력과 음극인가전력에서 U-bend 시편을 이용하여 IN 3.5 wt% NaCI 수용액에서 조사되었고, 수소취화형 응력부식균열 거동은 주사전자현미경으로 조사되었다.

Concrete shrinkage is happened due to the cement hydration and water evaporation from early ages, and it induces crack of concrete. In this study, the crack resistance of fiber reinforced concrete was compared with fiber type and fiber volume fraction. From the results, cracking is delayed when the volume fraction is increased. And, crack resistance is improved regardless of fiber type.