PURPOSES : There has been increasing interest in South Korea on warm-mix asphalt (WMA) and cold-mix asphalt (CMA) technologies that allow production of asphalt pavement mixtures at comparatively lower temperatures than those of hot-mix asphalt (HMA) for use in pavement engineering. This study aims to evaluate the feasibility of replacing HMA pavement with WMA pavement with the goal of reducing CO2 emissions associated with asphalt production for road construction. METHODS : Changes in the dynamic modulus characteristics of WMA and HMA according to short-term and long-term aging were evaluated. In addition, the effects of water damage were evaluated for short- and long-term aging stages. RESULTS : For WMA, in the process of mixing and short-term aging, early-age dynamic modulus decreased owing to low temperature and reduced short-term aging (STA) time. This could result in early damage to the asphalt pavement depending on the applied traffic load and environmental load. CONCLUSIONS : Mastercurves of the dynamic modulus were used for comparative analysis of WMA and HMA. Compared to the dynamic modulus after STA of HMA, the estimated aging time determined by experiments for WMA to achieve the required stiffness was more than 48 hours, which is equiva-lent to approximately 4 to 5 years real service life when converted. It is considered that further studies are needed for performance optimization to achieve early-age performance of the asphalt mixes.

PURPOSES: The objective of this study is to analyze the relationship between the FWD back-calculated modulus and dynamic modulus of asphalt layers for existing asphalt pavements. METHODS: To evaluate the dynamic modulus of the asphalt mixture in the existing and new asphalt layers, the uniaxial direct tension test was conducted on small asphalt specimens obtained from the existing asphalt-covered pavements. A dynamic modulus master curve was estimated by using the uniaxial direct tension test for each asphalt layer. The falling weight deflectometer (FWD) testing was conducted on the test sections, and the modulus values of pavement layers were back-calculated using the genetic algorithm and the finite element method based back-calculation program. The relationship between measured and back-calculated asphalt layer moduli was examined in this study. The normalized dynamic modulus was adopted to predict the stiffness characteristics of asphalt layers more accurately. RESULTS: From this study, we can conclude that there is no close relationship between dynamic modulus of first layer and back-calculated asphalt modulus. The dynamic moduli of second and third asphalt layers have some relation with asphalt stiffness. Test results also showed that the normalized dynamic modulus of the asphalt mixture is closely related to the FWD back-calculated modulus with 0.73 of R square value. CONCLUSIONS: The back-calculated modulus of asphalt layer can be used as an indicator of the stiffness characteristics of asphalt layers in the asphalt-covered pavements.

최근 도로포장 건설은 신설보다는 현재 공용중인 도로포장을 확장하거나 유지보수를 하는 추세이다. 이에 따라 유지보수공법을 적용한 도로포장체에 대한 정확한 지지력 및 공용성 평가가 향후 도로포장의 수명 예측 및 유지보수공법 적용에 매우 중요한 요소가 되고 있다. 본 논문의 목적은 주기적인 유지보수 에 따른 도로포장의 층별 구조적 지지력을 정확하게 평가하기 위한 소형시편 동탄성계수 시험결과와 FWD 비파괴 시험 결과와의 상관관계를 규명하고자 한다. 현장 아스팔트 혼합물의 역학적 물성을 측정하기 위하여 소형시편을 이용한 일축직접인장 시험법을 이 용하여 아스팔트 층별 동탄성계수를 측정하였다. 노스캐롤라이나 주의 6개구간에서 구간별 3~5개 층, 2 개 지점에서 코어하여 소형시편을 채취하였다<그림 1>. 채취한 시편들은 5, 20, 40도에서 25, 10, 5, 1, 0.5, 0.1 Hz 하중조건에서 동탄성계수 시험을 수행하여 동탄성계수 마스터커브를 결정하였다. 본 연구에서는 도로포장층 탄성계수를 역산하기 위하여 유한요소 해석 아스팔트 포장 구조해석 프로그 램을 엔진으로 유전자 알고리즘을 활용한 역산 프로그램을 이용하였다. 본 프로그램은 한국건설기술연구 원에서 개발된 프로그램으로 노스캐롤라이나의 현장 및 실내시험 결과에 적용하였다. 도로포장층 FWD 역산 탄성계수는 아스팔트층의 경우, 탄성계수 범위가 1.5~6GPa이며, 보조기층 탄성계수 범위는 150~850MPa이며 노상층 탄성계수 범위는 60~400MPa이다. 도로포장체의 구조적 지지력은 아스팔트층 의 탄성계수와 두께에 의하여 결정된다. 실내시험을 통하여 결정된 동탄성계수에 두께를 곱한 후 합산한 값을 전체 아스팔트층 두께로 나눈 탄성계수 (Normalized Dynamic Modulus) 산정한 후 FWD 역산탄성 계수와 비교하였다. 본 탄성계수를 사용할 경우 도로포장의 두께의 영향을 고려할 수 있으며 두께가 지지 력 산정에 반영될 수 있다. <그림 2>에 나타난 바와 같이 역산과 실측 탄성계수간의 R square값이 0.73 으로 상관도가 매우 높음을 알 수 있다. 향후에는 FWD 하중 적용시 발생하는 아스팔트 각 층의 주파수 를 산정하여 주파수별 동탄성계수와 FWD 역산 탄성계수간의 상관관계를 검토하고자 한다.

최근 급격히 변하는 기후 및 다양한 영향으로 인한 도로의 파손이 증가하는 추세를 보이고 있다. 그 중 포장의 성분 에 따른 강도의 문제로 파손이 발생되기도 하는데, 강도를 측정하는데 있어 아스팔트 혼합물은 탄성과 점성의 성질을 동시에 나타내기 때문에 온도 및 하중재하속도, 간격을 매우 중요한 인자로 고려한다. 이러한 인자들을 만족시키기 위 하여 국내에서는 고가의 장비에 의존하고 있는 실정이다. 이러한 점에 대해 본 연구에서는 상대적으로 저렴한 동시에 빠르게 동탄성계수를 도출해 내기 위해서 IRT시험을 도입하였다. 또한 IRT 시험법 평가를 위하여 공신력을 가지고 있 는 MTS 장비의 결과와 비교하고자 한다. MTS 810시스템을 사용하여 동탄성계수를 측정하는데 있어 실험조건으로 하중주기 주파수는 0.0001, 0.0005, 0.001, 0.005, 0.01, 0.02KHz로 설정하였으며, 실험온도는 5, 20, 40, 54℃로 설정하여 수행하였다. 일축압축/인장시험 수행에 서는 공시체에 120°간격으로 85mm 변형측정자기센서(Linear Variable Differential Transformer, LVDT) 4기를 설치 하여 수직변형을 측정하는 방식으로 수행되었다. IRT 시험에서는 아래 Figure 2와 같이 공시체를 고정시킨 후 한쪽 면을 쇠구슬로 충격을 가한다. 이때 공시체 양 측면에 가속도계를 설치하여, 쇠구슬로 인해 발생하는 외력에 대한 신호를 계측 한다. 이 아날로그 신호는 펄스장비를 통하여 디지털 신호화 되어지며, 이때 신호의 전파속도가 상당히 빠르기 때문에 신 호처리와 공진주파수를 찾기 위하여 시간에 대한 디지털신호를 주파수에 대한 Frequency Function으로 변환하는 과정을 수행한다.

PURPOSES: The dynamic modulus can be determined by applying the various theories from the Impact Resonance Testing(IRT) Method. The objective of this paper is to determine the best theory to produce the dynamic modulus that has the lowest error as the dynamic modulus data obtained from these theories(Complex Wave equation Resonance Method related to either the transmissibility loss or not, Dynamic Stiffness Resonance Method) compared to the results for dynamic modulus determined by using the Universal Testing Machine. The ultimate object is to develop the predictive model for the dynamic modulus of a Linear Visco-Elastic specimen by using the Complex Wave equation Resonance Method(CWRM) came up for an existing study(S. O. Oyadiji; 1985) and the Optimization. METHODS: At the destructive test which uses the Universal Testing Machine, the dynamic modulus results along with the frequency can be used for determining the sigmoidal master curve function related to the reduced frequency by applying Time-Temperature Superposition Principle. RESULTS: The constant to be solved from Eq. (11) is a value of 14.13. The reduced dynamic modulus obtained from the IRT considering the loss factor related to the impact transmissibility has RMSE of 367.7MPa, MPE of 3.7%. When the predictive dynamic modulus model was applied to determine the master curve, the predictive model has RMSE of 583.5MPa, MPE of 3.5% compared to the destructive test results for the dynamic modulus. CONCLUSIONS: Because we considered that the results obtained from the destructive test had the most highest source credibility in this study, the dynamic modulus data obtained respectively from DSRM, CWRM were compared to the results obtained from the destructive test by using th IRT. At the result, the reduced dynamic modulus derived from DSRM has the most lowest error.

PURPOSES: The dynamic modulus for a specimen can be determined by using either the non-destructed or destructed testing method. The Impact Resonance Testing (IRT) is the one of the non-destructed testing methods. The MTS has proved the source credibility and has the disadvantages which indicate the expensive equipment to operate and need a lot of manpower to manufacture the specimens because of the low repeatability with an experiment. To overcome these shortcomings from MTS, the objective of this paper is to compare the dynamic modulus obtained from IRT with MTS result and prove the source credibility. METHODS: The dynamic modulus obtained from IRT could be determined by using the Resonance Frequency (RF) from the Frequency Response Function (FRF) that derived from the Fourier Transform based on the Frequency Analysis of the Digital Signal Processing (DSP)(S. O. Oyadigi; 1985). The RF values are verified from the Coherence Function (CF). To estimate the error, the Root Mean Squared Error (RMSE) method could be used. RESULTS : The dynamic modulus data obtained from IRT have the maximum error of 8%, and RMSE of 2,000MPa compared to the dynamic modulus measured by the Dynamic Modulus Testing (DMT) of MTS testing machine.. CONCLUSIONS: The IRT testing method needs the prediction model of the dynamic modulus for a Linear Visco-Elastic (LVE) specimen to improve the suitability.

본 연구는 다기능 복합 도로포장의 기층인 섬유보강 아스팔트 혼합물의 물성 정량화를 위한 동탄성계수 (Dynamic Modulus)평가이다. 아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 포장체의 내구성 및 공용성을 평가하는데 매우 중요한 지표이다. 미국의 AASHTO 2002 설계법(Design Guide2002) 및 한국형 포장설계법(KPRP)에서도 아스팔트 포장체의 가장 중요한 물성중 하나를 동탄성계수로 정의하였고, 이를 아스팔트 포장의 설계 및 해석에 이용하고 있다. 동탄성계수는 다양한 온도 조건, 하중재하주기를 이용하여 다양한 교통조건을 구현할 수 있으며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가 방법이다. 본 연구를 통해 얻어진 섬유보강 아스팔트 혼합물의 동탄성계수 값은 복합 도로포장 시스템 개발의 현장 적용을 위한 설계 프로그램의 입력 변수로 사용하는 것에 목적이 있다. 동탄성계수의 평가를 위해 기층용 Corse입도를 사용하였고, 실험장비는 EN Standards Tester를 이용하였다. 기층용 Coarse입도에 보강섬유 의 양을 0%~0.5%까지 0.1%씩 혼입하여 실험을 진행하였으며, 실험 온도는 –5℃, 5℃, 10℃, 20℃, 30℃, 40℃의 6개 온도에서 각각 진행하였으며, 공시체의 파손가능성을 줄이기 위하여 낮은 온도부터 높은 온도 순서로 실험을 수행하였다. 또한 각 온도별 25Hz, 10Hz, 5Hz, 1Hz, 0.5Hz, 0.1Hz의 하중재하 주기에서 동탄성계수를 측정하였으며, 실험을 통해 얻어진 동탄성계수의 값을 설계의 입력 변수로 사용하기 위해서는 마스터곡선(Master Curve)을 작성해야하는데, 실험으로 결정된 동탄성계수는 실험온도 및 주파수의 조합에 따라 각각 얻을 수 있었으며, 이것을 하중시간과 온도의 중첩(Time-Temperature Superposition Principle)원리를 적용하기 위해 각각의 실험에서 측정된 값을 이용하여 Sigmoidal Function 방정식을 만족하는 입력변수를 결정하였고, 전이함수(Shift factor)를 이용하여 마스터곡선을 작성하였다. FRA혼합물의 동탄성계수 평가 시험 결과, 각각의 온도와 재하하중별로 작성된 마스터곡선을 통해 기층용 Coarse입도에서 0%의 보강섬유 함유량과 0.1~0.5%까지의 보강섬유 함유량에 대한 고온영역과 저 온영역에서의 FRA혼합물의 특성을 확인할 수 있었다.

PURPOSES: This study is to evaluate the dynamic modulus changes of permeable asphalt mixtures by using non-destructive impact testing method and to compare the dynamic moduli of permeable asphalt mixtures through repeated freezing and thawing conditions. METHODS: For the study, non-destructive impact testing method is used in order to obtain dynamic modulus of asphalt specimen and to confirm the change of dynamic modulus before and after freezing and thawing conditions. RESULTS : This study has shown that the dynamic moduli of asphalt concrete specimens consisting of 10%, 15% and 20% porosity are reduced by 11.851%, 1.9564%, 24.593% after freezing and thawing cycles. CONCLUSIONS : Non-destructive impact testing method is very useful and has repeatability. Specimen with 15% porosity has high durability than others.

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.

최근 국내외에서 역학적-경험적 설계법의 개발 및 이의 활용을 위한 각종 연구가 매우 활발하게 진행중에 있다. 미국의 경우 AASHTO 2002 설계법, 우리나라의 경우 한국형 도로포장설계법의 개발이 진행 중에 있고, 개발되는 설계법에 도로포장재료의 역학적 물성치 평가가 상당히 중요한 역할을 하도록 구성되어 있다. 따라서 설계법에 이용될 국내 아스팔트 혼합물의 재료물성의 평가가 매우 시급한 실정이다. 설계법에 이용되는 재료 물성을 평가하는 방법 중 최근에 많이 적용되는 방법이 동탄성계수 실험이다. 동탄성계수는 다양한 온도조건, 하중, 속도를 이용하여 다양한 교통조건을 반영할 수 있다. 사용된 골재의 입도, 아스팔트 바인더에 따라서 변화하며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가방법이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 아스팔트 혼합물에 사용되는 골재의 공칭최대치수 및 입도분포와 동탄성계수와의 상관관계를 규명하는 것이다. 국내의 실험장비 조건을 고려할 때, 시편의 직경 및 높이는 100mm 및 150mm를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 골재의 공칭최대치수가 커짐에 따라 동탄성계수가 증가하는 경향을 나타내었다.

아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 시험온도 하중주파수의 조합에 따라 각각의 동탄성계수값을 평가한다. 실험에서 얻어진 각각의 동탄성계수를 하중시간과 온도중첩원리를 이용하여 마스터곡선(Master Curve)을 결정한다. 본 연구의 주목적은 마스터곡선을 만들기 위해 필요한 3개의 다른 전이함수(Shift Factor)에 -즉, Arrhenius, 2002 AASHTO Guide, Experimental method- 따른 마스터곡선의 변화정도를 평가하는 것이다. 평가를 위해 사용된 골재는 화강암이고, 아스팔트(AP-3 및 AP-5)를 이용하여 표층용 및 기층용 아스팔트 혼합물의 동탄성계수를 평가하였다. 배합설계는 Superpave Level 1 기준을 준용하였고, 다짐은 선회다짐기를 이용하였다. UTM시험기를 이용한 동탄성계수 시험은 5개의 온도(-10, 5, 20, 40, 55도) 및 5개의 하중주파수(0.05, 0.1, 1, 10, 25 Hz)를 이용하였고, 각각의 아스팔트 혼합물의 위상각 및 동탄성계수를 평가하였다. 측정된 값을 이용하여 Sigmoidal Function방정식을 만족하는 입력변수를 결정하기 위해 전이함수 및 활성에너지 (activation energy)를 결정하였다.

유성일대 화강암, 팔당일대 호상 편마암 및 사북일대 퇴적암 지역에서 동탄성계수와 탄성파 속도와의 관계를 밝히기 위하여 완전파형음파검층을 통해 이들 암상에서 탄성파 P파와 S파 속도를 측정하였다. 또한 유성일대 화강암과 팔당일대 편마암 지역에 대해서는 일축압축강도와 포아송비를 실내시험에서 측정하였다. 실내실험 자료에서는 팔당 호상편마암 지역의 탄성파 P파 및 S파 속도가 유성의 화강암 지역보다 높게 나타난 반면, 포아송비가 낮은 값을 보이므로 포아송비의 증가함에 따라 탄성파 P파 및 S파 속도가 감소하는 상관관계를 보였다. 완전파형음파검층을 통하여 얻어진 동탄성계수는 동체적탄성계수와 동전단탄성계수에 비하여 높은 값을 보인다.

The pupose of this study is to evaluate compressive strength of concrete applying to dynamic modulus of elasticity. Using the method of fundamental transverse and longitudinal resonant frequencies for concrete specimens, elastic modulus of concrete was measured and the relationship between compressive strength and dynamic modulus of elasticity was predicted.