최근 여름철 집중호우 및 폭염지속, 겨울철 폭설 등 이상기후 와 2000년대 들어 버스전용차선이 본격적으로 시행되고 차량하중의 중량화로 인한 직․간접적인 요인으로 인하여 도로파손이 가속화 되고 있다. 서울특별시의 포트홀(Pothole) 발생 현황을 살펴보면 2006년도에는 3만 8천 건에서 2010년도에는 7만 7천 건으로 두 배 이상 급증하였다(서울연구원 2012). 수분손상(Moisture Damage)및 박리(Stripping)현상은 강수에 의한 수분의 침투로 아스팔트 피막과 골재사이의 접착력을 약화시키고 이는 도로의 강성과 내구성의 손실로 도로파손이 빈번히 발생하게 되며 도로자체의 구조적 문제적인 문제까지 야기시키게 된다. 제안된 문제들의 해결을 위한 첫 걸음으로 아스팔트 혼합물의 수분에 대한 저항성을 객관적으로 보다 손쉽게 평가할 수 있는 실험법이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 AASHTO TP – 91에 규정되어 있는 ABS(Asphalt Bond Strength) Test를 이용하여 수분 손상에 따른 골재와 아스팔트 바인더와의 접착 특성을 평가하고 이를 AASHTO T 283에서 제시하고 있는 아스팔트 혼합물의 수분민감도 평가 방법인 인장강도 비(Tensile Strength Ratio, TSR) 시험 방법과 비교 평가하여 수분 손상에 따른 골재와 아스팔트 바인더와의 접착 특성이 아스팔트 혼합물의 강도 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 상기 그림에서와 같이 아스팔트 점착 강도 시험은 간단한 시험시편 제작과 시험조건으로 손쉽게 수분 손상을 평가할 수 있으며, 분석방법 역시 골재와 아스팔트 바인더 사이에서의 강도 변화를 직접적으로 측정할 수 있어 실험 결과에 대한 신뢰성이 높은 장점을 가진다. 수분 손상에 따른 골재와 아스팔트 바인더의 점착력 변화와 아스팔트 혼합물의 강도 변화를 비교 평가한 결과, 두 평가방법이 상호간의 상당히 높은 상관관계를 나타내었으며, 골재와 아스팔트 바인더와의 점착력을 이용하여 아스팔트 혼합물의 수분 손상 대한 평가 기준 제시(품질기준)가 가능할 것으로 판단된다. 다만, 본 연구에서는 재료의 품질 특성 평가만을 수행하였기 때문에 수분 손상에 대한 아스팔트 혼합물의 구조적 특성 등을 평가하여 실제 포장의 공용수명에 미치는 영향 등에 대하여 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

최근 지구 온난화에 따른 영향으로 게릴라성 폭우, 폭설, 폭염 등 이상 기후 특성이 연일 계속되고 있 고 여기에 급속히 증가한 차량 하중이 더해져, 아스팔트 콘크리트 포장의 포트홀(Pothole) 발생률이 매년 증가하고 있다. 이에 따라 도로의 안전을 확보하고 포장 재료의 내구성을 향상시키기 위한 움직임의 일환 으로 아스팔트 혼합물의 품질기준을 강화하여 적용하고 있고, 그 중 포트홀과 밀접한 관계가 있는 아스팔 트 혼합물의 수분민감도를 평가하기 위한 시험방법으로, KS F 2398『아스팔트 혼합물의 수분저항성 시 험 방법』을 채택하여 사용하고 있다. 본 연구에서는 국내 약 250개 아스콘 플랜트에서 생산된 표층용 가열 아스팔트 혼합물에 대한 품질 시 험 결과를 바탕으로, KS F 2398 시험방법에 대한 한계점을 소개하고 표준 개정의 재고를 위한 기초자료 로 제시하고자 한다. 그동안 많은 품질관리자들은 KS F 2398의 인장강도비 (TSR)가 절대적 기준이 아닌 건조 공시체(Dry)와 수분 처리 공시체(Wet)의 인장 강도의 비로서 산출된다는 점에서 오는 혼란에 대해 지속적으로 문제를 제기하여 왔다. 수분 처리 후의 최종 인장 강도와는 상관없이 건조 공시체와 수분 처 리 공시체의 비율만으로 합부를 결정하는 현재의 시험방법에 대한 문제점을 도식화하여 나타내면 그림 1 과 같다. 합격한 제품에 대한 수분 처리 후의 인장 강도(MPa)가 1.0이상 (15.8%), 0.8이상 1.0미만 (31.1%), 0.6이상 0.8미만 (40.1%), 0.4이상 0.6미만 (12.4%), 0.4미만 (0.6%)로 분석되었다. 수분 처리 후 최종 인장 강도가 0.6 MPa이 확보되지 않은 비율이 13%로, 합격은 되었지만 실제로 수분에 대한 내구 성이 확보되었다고 판단할 수 있는지에 대한 의문이 들게 한다. 반면, 불합격한 제품 중 수분 처리 후 인 장 강도가 0.6 MPa 이상을 확보한 제품에 대한 비율이 36%로, 그 중 7.8%는 0.8MPa 이상이 확보되어 품질이 매우 양호한 것으로 보이지만 불합격으로 판정되는 것으로 미루어 볼 때, Dry 또는 Wet 조건의 최소인장강도 기준 추가 등에 대한 재고가 필요할 것으로 판단된다. 한편, 한국산업표준(KS)에는 아스팔트 혼합물 공시체의 밀도 측정 시 공시체의 공극 상태에 따라 적용할 시험 방법을 2개로 구분하고 있으며, 적용에 대한 판단 기준을 공시체의 체적당 함수량으로 규정하고 있다. 즉, 체적당 함수량이 2% 초과 시 KS F 2353에 따라 파라핀으로 공시체를 피복하여 밀도를 측정하도록 하 고 있다. 그러나 그림 2를 보면 인장강도비 시험 기준에 맞게 (7±0.5)%의 공극률로 제작된 공시체 중 약 38%가 체적당 함수량이 2%를 초과하는 것으로 나타나 시험방법에 대한 문제점으로 확인되었다. 따라서 향 후 시험방법의 개정 또는 수분민감도 평가용 시험방법의 변경 등에 대한 논의가 필요할 것으로 사료된다.

PURPOSES: The purpose of this study is to evaluate moisture susceptibility of a dense graded and an open graded asphalt mixtures by the method of AASHTO T-283. METHODS: To simulate moisture damage of asphalt pavements with continuously rainfall during summer rainy season, the dense graded and the open graded asphalt mixtures were immersed in water for 15 days and were measured the weight and the change of strength. Also, the mixtures were performed five freeze-thaw cycles to simulate moisture damage of the mixtures by freeze-thaw during winter and were measured the change of strength. The degradation characteristics model was used to analyze the relationship between strength and moisture damage. RESULTS: According to the results, the dense graded and the open graded asphalt mixtures were shown in the similar trends of the strength changes by immersion time and freeze-thaw cycle. However, the moisture damage reduction of open graded asphalt mixture was more sensitive in early phase than that of dense graded asphalt mixture.

국내 도로는 경제성장에 따른 자동차의 증가와 지구 온난화로 인한 집중호우와 폭설로 포트홀(Pothole)과 같은 파손이 급격히 증가하여 수명이 단축되고 있다. 한국도로공사(1998~2008년)의 도로파손 현황조사에 따르면 포트홀(65%), 소성변형(25%), 기타(10%)로 발생하였다고 보고하였다(이경하, 2010). 포트홀은 아스 팔트 혼합물의 수분에 의한 물성변화에 따른 내부요인과 교통하중의 압력과 같은 외부요인으로 발생된다. 본 연구는 포트홀 저감을 위한 액상 및 고상의 박리방지제가 아스팔트 혼합물의 수분민감도에 어느 정도 효과적인지를 평가하였다. 수분민감도 평가를 위해서 국토교통부에서 제정한“아스팔트 혼합물 생산 및 시 공지침”의 인장강도비 시험을 준용하였다. 박리방지제의 상대적인 평가를 위해서 박리방지제가 첨가되지 않은 혼합물을 기준시료로 같이 평가하였다. 실험을 위해서 사용된 아스팔트 혼합물은 현장에서 가장 보편적 으로 적용되고 있는 제품을 평가하기 위해서 표층용 WC-2를 아스팔트 PG64-22 등급과 화강암 골재를 최 적 배합설계를 통하여 적용하였다. 수분민감도 분석을 위해서 평가된 시료는 박리방지제 무첨가(Neat), 국내 D사의 액상형 박리방지제(Liquid), 고상형 박리방지제(Solid50, Solid25)로 B사의 소석회를 평가하였다. 여 기서, 현재 액상형 박리방지제로 보편적으로 사용되고 있는 것은 아민(Amines)계열로 국외제품이 대다수이 지만, 본 연구에서는 국내 기술로 개발된 식물성 지방산을 함유한 친환경 액상형 박리방지제를 사용하였다. 수분민감도 분석결과는 다음과 같다. 국토교통부의 인장강도비 기준은 80%이상으로, Neat(70%) Liquid (85%), Solid50(80%), Solid25(76%)로 액상형 박리방지제와 고상형 박리방지제 Solid50이 기준에 적합하였 다. 박리방지제의 양호한 인장강도비는 식물성 지방산과 소석회의 물리적 특징에 기인한다. 식물성 지방산은 아스팔트와 혼합되어 표면장력을 줄여줌으로써 골재와 아스팔트 사이의 부착력을 증진시키며, 소석회는 수 분에 대한 민감성을 감소시켜 아스팔트와 골재의 박리를 저감시킨다. 인장강도비는 무처리 시료(Dry)와 수분 포화처리 시료(Wet)의 간접인장강도비를 평가하는 것으로 수분포화처리 시료의 최종 인장강도 또한 수분 민 감도를 분석한기위한 중요한 평가항목으로 판단된다. 인장강도비가 우수한 Liquid와 Solid50의 수분포화처 리 인장강도는 1.079MPa, 1.064MPa로 Neat(0.823MPa), Solid 25(0.970MPa)보다 우수한 것으로 확인되 었으며, 이것은 인장강도비와의 상관관계가 높은 것으로 판단된다. 이상의 분석을 통해서, 포트홀의 발생이 예상되는 구간에 포설되는 혼합물은 액상 및 고상의 박리방지제의 사용이 불가피 할 것으로 판단된다.

세계는 계속해서 발전해 가고 있다. 따라서 우리나라 또한 비약적인 발전을 이루고 있다. 도심지가 개발 되고, 도로가 계획·건설 됨으로써 불투수 면적은 급속도로 증가하였다. 최근 서울의 불투수 면적은 1962년 7.8%에서 2010년 47.7%로 급증하였다. 심한 곳은 불투수 면적이 90% 이상인 곳도 있다. 불투수 면적이 증가하면서 열섬현상을 심화시키고 강우에 따른 지하수의 유입이 감소되어 지하수는 고갈되어 가고 있다. 시간이 지남에 따라 상황은 지금보다 악화될 것이다. 우리는 이에 따른 대책을 강구해야 한다. 불투수 면적의 급격한 증가로 인하여 발생하는 이러한 현상들에 대응할 수 있는 대책은 여러 가지가 있다. 그중 하나로 대두되고 있는 것이 투수성 포장이다. 투수성 포장에 대한 관심과 연구는 계속되고 있고 일부 도 시나 주차장 같은 고압력이 가해지지 않는 곳에서는 사용이 되고 있다. 하지만 현재 투수성 포장의 가장 큰 취약점은 일반 아스팔트 포장보다 내구성이 크게 떨어진다는 것이다. 현재 투수성 포장의 가장 큰 과제는 내구성의 증대이다. 본 연구에서는 투수성 포장의 취약점인 내구성을 증가시키기 위하여 소석회를 첨가한 공극률 10%, 15%, 20%의 투수성 아스팔트 공시체를 제작하였다. 그리고 내구성을 파악하기 위해 수분 민감성을 평가 하였다. 각기 다른 공극률을 지닌 소석회 공시체 중에서 공극률이 15%인 소석회가 가장 좋은 내구성을 보였다. 공시체는 온도의 변화에 가장 크게 반응을 하였고 수분의 민감도에 따라서도 변화가 있었다. 이번 실험의 연구 방법으로는 새롭게 고안한 비파괴 충격파를 사용하였고 포장 재료의 동적 탄성 계수를 측정하여 재료의 물성치를 평가하였다.

PURPOSES : This study is to evaluate moisture susceptibility of asphalt mixtures by using non-destructive impact wave and to determine durability so as to decrease the gap between before and after freezing in the future. METHODS : Using non-destructive impact wave, this study is to determine the dynamic modulus of asphalt specimen. Furthermore, the results obtained from two experiment accelerometers are used for the dynamic modulus determination. The dynamic moduli of specimens are compared with those of the freezing-thawing specimens. RESULTS : Test results showed that the dynamic modulus before freezing and thawing environment loads at each temperature dropped about 3.7% after the environmental loads. Furthermore, correlation analysis indicates that transition of dynamic modulus at each point is about 89.59%. CONCLUSIONS: Evaluation of asphalt mixtures using non-destructive impact wave has excellent repeatability and simple equipment for the test. Consequently, the method in the study will be useful for evaluating the characteristics of a various asphalt mixtures.

아스팔트 혼합물을 중온에서 생산하여 다짐할 수 있는 중온 아스팔트 기술이 개발되었다. 중온 아스팔트 기술은 유해가스를 줄일 수 있어 친환경적 아스팔트 포장 기술로 인정받고 있으며 전 세계적으로 그 사용량이 점점 증가하고 있다. 최근, 국내에서도 순수 국산화 기술로 중온 아스팔트 혼합물용 첨가제를 개발하여 이에 대한 품질평가와 중온 아스팔트 혼합물에 대한 성능평가를 수행하고 있다. 2008년도부터 다수의 신설 국도 구간에 자체 개발한 중온 아스팔트 첨가제를 사용하여 생산한 중온 아스팔트 혼합물을 이용하여 시험포장을 성공적으로 완료하였다. 2010년 대전지방국도관리청 산하 신설 국도포장의 중간층에 두 종류에 중온화 첨가제(일반 중온화 첨가제(WMA), 폴리머 개질 중온화 첨가제(WMA-P))를 사용한 두 종류에 중온 아스팔트 혼합물과 한 종류에 가열 아스팔트 혼합물을 각각 생산하여 시험포장을 완료하였으며 시함포장에 사용한 혼합물을 사용하여 본 연구를 수행하였다. 현장 아스팔트 플랜트에서 생산된 두 종류의 중온 아스팔트 혼합물(WMA, WMA-P)과 일반 가열 아스팔트 혼합물(HMA)을 각각 채취하였으며 실내에서 실제 도로에서 발생하는 차량하중과 환경을 모사할 수 있는 소형 포장 가속시험기(MMLS3)를 사용하여 아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성과 수분민감도를 비교 평가하였다. 소형 포장 가속 시험결과 현장 아스팔트 플랜트에서 생산한 중온 아스팔트 혼합물은 가열 아스팔트 혼합물보다 우수한 소성변형저항성과 수분민감도를 보여 주었다. 순수 국산화 기술로 중온 아스팔트 혼합물용 첨가제는 가열 아스팔트 혼합물 보다 낮은 온도에서 중온 아스팔트 혼합물을 생산하고 다짐하는데 효과적인 것으로 평가되었다.