In the contemporary era, 3D printing technology has become widely utilized across diverse fields, including biomedicine, industrial design, manufacturing, food processing, aerospace, and construction engineering. The inherent advantages of automation, precision, and speed associated with 3D printing have progressively led to its incorporation into road engineering. Asphalt, a temperature-responsive material that softens at high temperatures and solidifies as it cools, presents distinctive challenges and opportunities in this context. For the effective implementation of 3D printing technology in road engineering, 3D printed asphalt (3DPA) must exhibit favorable performance and printability. This requires attributes such as good fluidity, extrudability, and buildability. Furthermore, materials utilizing 3DPA for crack repair should possess high viscosity, elasticity, toughness, superior high-temperature stability, and resistance to low-temperature cracking. These characteristics ultimately contribute to enhancing pavement longevity and ensuring worker safety.

PURPOSES : This study uses deep learning image classification models and vehicle-mounted cameras to detect types of pavement distress — such as potholes, spalling, punch-outs, and patching damage — which require urgent maintenance. METHODS : For the automatic detection of pavement distress, the optimal mount location on a vehicle for a regular action camera was first determined. Using the orthogonal projection of obliquely captured surface images, morphological operations, and multi-blob image processing, candidate distressed pavement images were extracted from road surface images of a 16,036 km in-lane distance. Next, the distressed pavement images classified by experts were trained and tested for evaluation by three deep learning convolutional neural network (CNN) models: GoogLeNet, AlexNet, and VGGNet. The CNN models were image classification tools used to identify and extract the combined features of the target images via deep layers. Here, a data augmentation technique was applied to produce big distress data for training. Third, the dimensions of the detected distressed pavement patches were computed to estimate the quantity of repair materials needed. RESULTS : It was found that installing cameras 1.8 m above the ground on the exterior rear of the vehicle could provide clear pavement surface images with a resolution of 1 cm per pixel. The sensitivity analysis results of the trained GoogLeNet, AlexNet, and VGGNet models were 93 %, 86 %, and 72 %, respectively, compared to 62.7 % for the dimensional computation. Following readjustment of the image categories in the GoogLeNet model, distress detection sensitivity increased to 94.6 %. CONCLUSIONS : These findings support urgent maintenance by sending the detected distressed pavement images with the dimensions of the distressed patches and GPS coordinates to local maintenance offices in real-time.

PURPOSES: The objectives of this study are to analyze the current status of pothole during a rainy season and to suggest a future pavement maintenance method via pothole analysis. METHODS: Potholes are caused by moisture submerged in pavement. The pore pressure caused by traffic and environmental loads causes failure between the aggregate and asphalt binder. Thus, heavy rain is a primary pothole creator, especially in aged pavement. To prevent accidents on roadways, Gyeonggi-do has initiated a fast pothole repair program. However, the number of potholes increase every year. In this study, the current status of potholes and maintenance methods are analyzed. Based on these results, a future pavement maintenance method is suggested. RESULTS AND CONCLUSIONS : Gyeonggi-do’s pothole situation is worse than Seoul’s. Problems were founded, as follows. The amount of potholes was large, and the number increased annually. Pothole management is done at a basic level, because there is no long-term plan. Potholes occur frequently at the same site because of the poor quality of emergency repair. Finally, there is no systematic and comprehensive pavement management. Thus, pothole prevention measures are ill-prepared. Therefore, to reduce potholes and to manage high quality pavement, it is necessary to make a long-term pavement management plan.

최근 아스팔트 포장에 빈번히 발생하는 포트홀을 보수함에 있어서 포트홀 부위를 사전 가열하기 위하 여 적외선 방출 하향식 가스히터 장비(이하 적외선 가스히터)를 사용한 공법이 사용된다. 이 보수 공법은 포트홀 발생부위 일정 구역을 적외선 가스히터로 가열하고 가열된 부분을 굴착하고 신규 아스팔트 혼합물 (New asphalt mix: NAM)과 컷백아스팔트를 넣고 비벼서 고르게 펼친 후 다지는 것이다. 이때 최종 포 설된 혼합물(보수 혼합물, Repaired asphalt mix: RAM)은 기존 포트홀 부위에서 회수된 혼합물(RAP from pothole: RFP)보다 더 회생된 상태이어야 한다. 이를 위해서는 추가되는 NAM의 노화도가 낮아야 하고, 사전가열에 의해 표변부위가 타서 노화도가 심해지는 현상이 없어야 한다. 하지만 현재 대부분 현 장의 실정은 포트홀 보수 혼합물(RFP)의 노화특성, NAM의 운반 시간에 따른 단기노화도의 변화, 적회선 heating에 따른 표면 혼합물 노화 특성변화, 최종 보수된 혼합물(RAM)의 노화도 및 회생 정도 등에 대한 정보를 모른 상태로 수행된다. 이에 본 연구에서는 일부 포트홀에 실제 보수된 혼합물의 노화정보를 GPC 를 이용하여 수집하고 최종 포설된 RAM의 상태를 절대점도로 추정하여 평가하였다. 이를 위해 RFP의 노 화특성, 운반시간에 따른 NAM의 노화특성 변화, 사전가열의 영향 등이 RAP에 미치는 영향을 평가하고 필요한 개선 방안을 일부 제시하였다.

아스팔트 포장에 수분 (moisture)이 침투하게 되면 골재의 부착력 (adhesion)을 유지하는 아스팔트 피 막 (asphalt thin film)이 약화되어 골재에서 아스팔트가 벗겨지는 박리 (striping) 현상이 발생한다. 포 장표면에 박리가 발생하고 박리로 인하여 결합력이 약화된 부분에 자동차 윤하중 (wheel load)이 지속적 으로 작용하게 되면 포장에서 골재가 떨어져 나오면서 포트홀 (pothole)이 발생하게 된다. 포트홀을 보다 쉽고 간단하게 복구하고 양호한 품질을 확보하기 위한 다양한 방법이 개발되어 적용되 고 있다. 그 중 적외선 가열장치 (infrared gas heater)를 활용하여 파손 부를 복구하는 공법이 대두되어 외국에서는 상용되고 있다. 국내에는 최근에 도입되어 일부 지역에서 포트홀 복구에 적용되고 있다. 국내 의 적외선 히터를 이용한 포트홀 복구는 포트홀 발생부분 (1*1*0.05m)을 적외선 히터로 가열하고, 신규 재료를 추가하여 혼합한 후 다짐 작업 이후에 교통 개방하는 방법으로 비교적 간단하고, 1개소를 30분 이 내에 보수할 수 있는 공법이다. 또한 포트홀 발생부분보다 넓은 부분을 가열하여 보수하므로 파손부 경계 면에서 2차 파손을 예방하는 효과도 있다. Infrared gas heater를 이용한 포트홀 보수공법을 적용함에 있어 추가되는 신규혼합물의 아스팔트 등 급, 재생첨가제 사용량, 수정입도 등을 결정하여 보수혼합물의 성능을 회생시켜야 한다. 따라서 포트홀 보수에 추가되는 신규혼합물을 제조하기 위한 전단계로서 포트홀이 발생한 파손부분 혼합물 (Pothole RAP이라 명명)의 특성을 명확히 판단할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 pothole RAP을 샘플링하여 특 성을 분석하여 추가될 신규혼합물 등급을 결정하는 기초자료로 활용하고자 하였다. 포트홀이 발생한 파손부 시료와 파손부를 일정시간 가열한 후 채취한 시료, 보수혼합물 시료에 대하여 아스팔트 함량, 입도, 추출 회수, 회수 바인더의 점도, 강성지수, Pass/Fail 온도 등을 측정하여 다양한 상태의 바인더와 노화 상태를 비교 평가하였다. 그 결과 포트홀이 발생한 구간의 혼합물은 일반 아스팔트 혼합물 포설 직 후에 비하여 매우 심각한 노 화 상태를 나타냈고, 특정 구간의 경우 현장에서 10년 이상 공용된 일반 혼합물에 비하여 5배 이상 노화 가 진행된 것으로 나타났다. Pothole RAP과 신규혼합물을 혼합한 보수용 혼합물은 노화상태가 현저히 개선되었으나, 일반 혼합물 수준에는 미치지 못하여 재생첨가제를 사용해야 할 것으로 판단되었다.

PURPOSES : The objective of this study is to develop new pothole repair materials using polyurethane-modified asphalt binder, and to evaluate them relative to current pothole repair materials in order to improve the performance of repaired asphalt pavement. METHODS : In the laboratory, polyurethane-modified asphalt binder is developed, and then asphalt binder is added to produce pothole repair materials. In order to evaluate the properties of this new pothole repair material, both an indirect tension strength test and a direct tension strength test are performed to measure the material strength and bond strength, respectively. Additionally, the basic material properties are evaluated using the asphalt cold mix manual. The strength characteristics based on curing times are evaluated using a total of 7 types of materials (3 types of current materials, 2 types of new materials, and 2 types of moisture conditioned new materials). The indirect tension strength tests are conducted at 1, 2, 4, 8, 16, and 32 days of curing time. The bond strength between current HMA(Hot Mix Asphalt) and the new materials is evaluated by the direct tension strength test. RESULTS AND CONCLUSIONS : Overall, the new materials show better properties than current materials. Based on the test results, the new materials demonstrate less susceptibility to moisture, faster curing times, and an improved bond strength between HMA and the new materials. Therefore, the use of the new materials reported in this study may lead to enhanced performance of repairs made to asphalt pavement potholes.

PURPOSES: The purpose of this study was to break away from the workforce method using cold-mix asphalt mixtures and has a constant quality and has develop repair materials of pre-production asphalt-precast types. METHODS: The selection of the repair material was determined as the results obtained through physical properties of materials and the field applicability. In case of repair materials, values obtained through Marshall stability test & the dynamic stability test & retained stability test as well as the site conditions was considered. In case of adhesive, test results were obtained through examination of the bond strength(tensile, shear) and the field applicability of the adhesive was examined through combined specimens to simulate field applications. RESULTS : According to the results of laboratory tests, in the case of repair materials, Marshall stability and dynamic stability, retained stability of cold-mix reaction type asphalt mixture is the highest. In the case of adhesive, two-component epoxy-urea has a very high bonding strength(tensile, shear) was most excellent. According to the results of field tests, when epoxy-urea was excellent workability. Also, the repair body through actual mock-up test did not occur large deformation and fracture after 12 months. CONCLUSIONS : A suitable repair material is cold-mix reaction type mixture of asphalt-precast, a suitable adhesive is a two-component epoxy-urea.

최근 오랜기간에 걸친 장마와 많은 호우로 인해 교통량이 집중된 도로에서 아스팔트가 깨져있는 경우를 많이 확인할 수 있다. 이런 포트홀(Pothole)과, 포트홀로 인해 크로커다일 크래킹(Crocodile Cracking)이 발생한 도로 위를 자동차가 통과하게 되면 타이어 손상, 승차감 저하 등 자동차와 차내의 사람들이 큰 불편함을 겪게 된다. 이 포트홀을 보수하는 방법으로 도로 주변을 모두 드러내어 다시 도로 포장을 하는 매우 비경제적이고 비효율적인 보수방식이 고수되고 있다. 따라서 우리는 포트홀이 생성되는 기작을 연구하고 이를 막아보는 방법을 탐구하여 포트홀 생성 가능성 자체를 차단하는 새로운 방식을 연구하기로 했다. 우리가 생각해낸 방식은 사회 다방면에서 사용되어 쉽게 구할 수 있는 우레탄으로, 여러 우레탄 중 발포우레탄은 경화제 첨가시 부피가 커지는 발포 과정이 진행된다. 우리는 포트홀이 생성되기 전에 발생하는 공동을 우레탄을 사용하여 메운다면 포트 홀이 생성되는 것을 막을 수 있을 것이라 생각했고, 이런 우레탄을 캡슐 형태로 아스팔트 내부에 투입하여 외부 충격에 의해 캡슐이 자연스럽게 깨지면서 내부의 우레탄과 경화제가 밖으로 흘러나와 발포 과정이 일어나도록 만들고자 했다. 우리는 먼저 발포우레탄의 성능을 확인해보고 실제 도로에 적용할 수 있는지를 확인하기 위해 개미집 모형 내부의 공동을 우레탄으로 채우고 발포율을 확인하는 예비 실험을 진행하였다. 이후, 시험관의 껍데기, 얼음, 판 등을 이용하여 내부에 우레탄을 채울 수 있는 관형 캡슐을 제작하고자 했으나 아스콘의 접착력 등의 이유로 인해 좋은 캡슐 모형을 제작하는 데 실패했다. 이후, 우리는 라텍스 장갑을 이용하여 캡슐을 제작할 수 있었으며, 이를 개미집 모형 내부에 투입하고 외부의 압력을 통해 분쇄한 결과 내부의 우레탄과 경화제가 외부로 유출되어 발포 과정이 진행된 것을 확인할 수 있었다. 우리는 이것을 실제 아스팔트 조각에 적용시켜 발포를 통한 공극 충진과 함께 접착력까지 강화시킬 수 있다는 것을 확인했다. 본 연구에서 우레탄-아스팔트 접착체는 한국산업규격(KS)에서 권장하고 있는 인장전단강도를 준수하고 있으므로 중대형 차량 역시 충분히 통행할 수 있어 실제 아스팔트에 적용함에 무리가 따르지 않을 것으로 예상되며, 우레탄이 공동을 충진하고, 아스팔트를 강화시키며, 물이 아스팔트 내부로 덜 스며들게 하여 포트홀 생성을 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 방식으로 생각된다. 제작한 우레탄-아스팔트 접착체에서, 단위 면적당 포함되는 캡슐의 양에 대한 공동 충진의 효율을 분석하는 후속 연구가 진행된다면 가장 효율적인 캡슐량을 얻어낼 수 있을 것이다. 한편, 본 실험에서 제작한 캡슐을 토대로 아스팔트에 투입시킬 캡슐 제작 비용을 계산한 결과, 현재 포트홀 보수 비용(개당 2만원)의 80% 이상을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

포트홀(Pot-Hole)은 아스팔트 포장의 노면이 국부적으로 움푹 떨어져 나가 패어지는 항아리 모양의 노면 파손 형태이다. 여름 집중호우와 겨울철 폭설시 집중적으로 발생하며, 교통안전과 도로 손상에 주요한 영향을 미치고 있다. 한국도로공사에서 1998년~2009년 조사한 바에 따르면 고속국도의 도로 파손에서 포트홀이 66%를 차지하며, 균열이 24%, 소성변형이 10% 이었다. 일반국도는 표 1과 같이 포트홀이 2009년도 25,231건에서 2012년 38,382건으로 1.5배 이상 증가하였고, 관련 소송도 지속적으로 증가 추세이다. 또한, 서울시는 2009년 약 30,000건에서 2010년 약 78,000건으로 1년 만에 2.6배 증가하였다. 포트홀의 발생 메커니즘은 포장체 내부로 우수가 침투하여 아스팔트 혼합물의 결합력이 약해지고, 차량 하중에 의해 발생한 내부 간극수압으로 취약한 부분의 골재가 탈리되는 과정으로 이루어진다, 계절별로 살펴보면 여름에는 집중호우 및 장기적인 강우로 인해 포장 내부가 빗물로 포화된 시간이 증가되어 차량통행시 지속적인 높은 간극수압 및 박리현상으로 발생되며, 겨울에는 제설제로 인해 녹은 물이 포장에 침투하여 여름과 같은 현상으로 포트홀이 발생하고. 특히 낮은 온도로 인해 아스팔트의 취성이 증가하여 더욱 심각한 파손 발생된다. 봄철에는 포장 내부에 침투한 수분에 노상 등이 겨울철 동결하며 포장체가 융기되고, 봄철 융해로 인해 공동현상 후 포장 침하 및 포트홀 발생한다. 따라서, 포트홀 발생 주요 요인을 수분침투와 박리현상으로 구분할 수 있으며, 이와 같은 요인을 저감할 경우 포트홀의 발생을 저감할 수 있다. 박리현상을 줄이기 위한 대책으로는 사용 재료의 수분에 대한 저항성을 높이는 것이다. 골재를 지붕시설에 의무적으로 저장하여 함수비를 줄이고, 골재의 기준에 피막 후 박리특성을 적합하게 평가하는 기준이 필요하며, 아스팔트 혼합물의 수분저항성을 평가하기 위한 인장강도비의 평가가 적합하게 이루어져야 한다. 특히, 소석회를 골재 중량대비 약 2% 사용하거나 액상박리방지제를 아스팔트에 혼합하여 사용하도록 하는 것이 중요 대책으로 사용될 수 있다. 수분침투를 감소하기 위해서는 아스팔트 혼합물의 골재입도, 온도 등의 품질변동을 최소화하는 것이 중요하다. 이를 위해 단립도 골재사용, 운반시 적재함 전면을 덮을 수 있는 덮개 사용, 포설 전 아스팔트 혼합물 온도 확인 및 낮은 온도의 아스팔트 혼합물 폐기, 다짐 중 온도 저감 최소화 등의 관리가 체계적으로 이루어져야 한다. 특 히, 배합설계시 표층용은 공극율 4±0.3% 인지 확인하여야 하며, 시공 후 현장 코어의 밀도를 이용한 다짐도 96% 이상 여부 확인 이외에 공극율이 표층은 8% 이하인지 확인하여야 한다. 또한, 도로포장 실무자의 도로포장 전문 기술력 확보와 최신 기술 습득을 위해 국토교통부의 방침에 따른 아스팔트 혼합물 재료, 배합설계, 시공, 품질관리 등을 포함하는 2주 교육과정인 포장시공(감리)전문화과정 교육 수료 의무화 등이 필요하다.

아스팔트 콘크리트 포장 파손 중 40cm-50cm 지름과 5cm-10cm 깊이를 갖는 움푹 파이는 형태의 포장 파손을 포트홀(pothole)이라고 한다. 포트홀 파손 발생 메커니즘은 아스팔트 혼합물에 수분이 침투하고, 아 스팔트 바인더와 골재의 점착력이 침투한 수분에 의하여 약화되어 발생한다. 따라서 아스팔트 콘크리트 포 장의 포트홀은 주로 장마 기간에 많이 발생하지만 최근 들어 지구 온난화의 영향으로 겨울철 강우 또는 강 설의 증가와 제설제의 영향으로 겨울과 봄에도 많이 발생하고 있다. 본 연구에서는 아스팔트 콘크리트 포장 에 발생한 포트홀 파손을 효율적으로 상온에서 보수할 수 있는 보수 재료에 대한 기본 물성 시험으로 마샬 시험을 수행하였으며, 시험에 적용된 보수 재료는 밀입도 아스팔트 콘크리트 포장용(공극률 4%, Type A)과 배수성 포장용(공극률 15%, Type A) 및 중간 단계의 공극(공극률 10%, Type C)을 갖고 있는 포장용으로 개발되었다. 목표 공극률 4% 혼합물(Type A)의 경우 안정도가 시험 장비의 재하하중 범위를 넘어 측정할 수 없었지만 세 가지 혼합물 모두 마샬시험 결과 모두 서울시의 마샬시험기준을 만족하는 것으로 나타났다.