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.