일반 가열 아스팔트 혼합물 생산 시 높은 온도로 이산화탄소 및 대기오염물질이 발생함으로써, 유럽 및 선진국들은 탄소배출 저감 이 가능한 중온 아스팔트(warm mix asphalt, WMA)를 사용하는 추세이다. 아스팔트 콘크리트의 생산온도를 낮출수록 이산화탄소 발생 량과 연료 소비량을 저감시킬 수 있어 중온 아스팔트 콘크리트에 대한 수요성은 증가하고 있으나 국내외로 중온 아스팔트 콘크리트의 생산온도는 120℃의 한계성을 극복하지 못하고 있는 실정으로 120℃ 이하의 생산기술을 확보하기 위해서는 기능성 개질재 제조기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 110±10℃의 생산온도에서 저온화 고분자형 개질재를 첨가하여 폴리머 개질 저온 아스팔트(Polymer Cool Mix Asphalt, PCMA)를 생산하였으며, PCMA 혼합물의 마샬안정도, 공극률, 동적안정도 및 인장강도비 등을 시험 평가하여 10년 이상의 공용 내구연한 확보를 확인하였다. 또한, 일반 가열 아스팔트 혼합물, 타사 중온화 첨가제를 적용한 아스팔트 혼합물 및 PCMA 혼합물의 비교평가를 실시하였으며 PCMA 혼합물의 피로균열지수(Cracking Tolerance Index) 및 노화계수(Aging Coefficient)가 비교적 매우 우수한 것으로 나타났다. 2024년 8월, 베트남 바리어붕따우성에서 PCMA 혼합물 생산 및 시공을 실시한 결과, 목표 생산온도인 110±10℃의 조건을 확보하였으며, 현장 포설시에도 특이사항 없이 시공이 완료되었다.

PURPOSES : The purpose of this study was to evaluate newly developed Guss mastic asphalt with polymer modifier as a elastomer and a plastomer in to polymer content. METHODS : As polymer modifiers, 10%, 20% of elastomer and 10%, 20% of plastomer, and 10% of elastomer and 10% of plastomer are all added to the binder, and the physical properties of the Guss mastic asphalt mixture with these binders are changed. The properties of mixtures with workability, penetration depth and dynamic stability were compared with the existing Guss mastic asphalt mixture. RESULTS : When using the elastomer and the plastomer, the dynamic stability of the Guss mastic asphalt mixture was improved compared to the conventional asphalt mixture, and when the amount of the elastomer was 20%, the workability was reduced. In addition, when 10% of the elastomer and 10% of the plastomer were used, the workability was not significantly deteriorated and the dynamic stability was increased. CONCLUSIONS : In order to improve the dynamic stability of the Guss mastic asphalt mixture using the polymer-modified binder, it is effective to use an elastomer and a plaststomer.

이 연구의 목적은 폴리머의 물리적, 화학적 방법을 통해 막증류 법에 사용되는 막의 소수성 향상시킴으로써 막의 젖음 현상을 개선하는 것을 목표로 한다. 막의 소수성을 향상시키기 위해, 폴리머에 소수성을 향상 시켜줄 수 있는 시약 을 화학적 결합 또는 물리적 섞음 방법을 통해 개질을 한다. 화학적 결합으로는 styrene, pentafluorostyrene 등을 ATRP(atom transfer radical polimerization)를 통해 합성하고, 물리적 섞음으로는 PTFE(poly tetra fluoro ethylene)을 섞어 준비하였다. 두 방법 모두 평막을 제조하여 ft-ir로 결과를 확인하였고, 접촉각을 측정해 소수성을 평가하는 것으로 폴리머의 소수성 향상 여부를 확인하였다.

이 연구의 목적은 폴리머의 물리적 혼합 또는 화학적 합성 방법을 통해 막증류 법에 사용되는 막의 소수성을 변화시킴으로써 막증류법의 수투과도 변화를 측정 하고자 한다. 막의 소수성을 향상시키기 위해, 물리적 혼합 방법으로 PTFE 을 섞어 준비하였고, 화학적 결합 방법으로는 Styrene, pentafluorostyrene 등을 ATRP 방법을 통해 합성하여 막을 준비하고, 그에 따른 화학적 구조를 FT-IR로 확인하였다. 두 방법을 통해 준비된 중공사 막을 MD에 적용하였을 때 순수 막과 비교하여 소수성 및 성능의 향상 여부를 확인하였다.

이 연구의 목적은 폴리머 자체의 개질을 통하여 막증류 법에 사용되는 막의 소수성 향상으로 막의 젖음 현상을 줄이는 것을 목표로 한다. 막의 소수성을 향상시키기 위해, 현재 일반적으로 쓰이는 폴리머(PVC, PVDF 등)에 소수성을 향상 시켜줄 수 있는 branch를 붙이는 방법으로 개질을 한다. Branch로는 styrene, pentafluorostyrene 등을 ATRP(atom transfer radical polimerization)를 통해 폴리머를 합성하고 ft-ir로 성공적으로 개질한 것을 확인하였다. 그 후, 평막 형태로 제막하여 접촉각을 측정해 소수성을 평가하는 것으로 폴리머의 소수성 향상 여부를 확인하였다.

PURPOSES : Recently, bonded concrete overlay has been used as an alternative solution in concrete pavement rehabilitation since its material properties are similar to those of the existing concrete pavements. Deteriorated concrete pavements need rapid rehabilitation in order to prevent traffic jams on Korean expressways. Moreover, speedy and effective repair methods are required. Therefore, the use of bonded concrete overlay with ultra-rapid hardening cement has increased in an effort to reopen promptly the expressways in Korea. However, mobile mixer is required for ultra-rapid hardening cement concrete mixing in the construction site. The use of mobile mixer causes various disadvantages aforementioned such as limitation of the construction supply, open-air storage of mixing materials, increase in construction cost, and etc. In this study, therefore, hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete produced in concrete plant is attempted in order to avoid the disadvantages of existing bonded concrete overlay method using ultra-rapid hardening cement. METHODS: Bonded concrete overlay materials using ultra-rapid hardening cement should be meet all the requirements including structural characteristics, compatibility, durability for field application. Therefore, This study aimed to evaluate the application of hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete by evaluating structural characteristics, compatibility, durability and economic efficiency for bonded concrete overlay. RESULTS : Test results of structural characteristics showed that the compressive, flexural strength and bond strength were exceed 21MPa, 3.15MPa and 1.4MPa, respectively, which are the target strengths of four hours age for the purpose of prompt traffic reopening. In addition, tests of compatibility, such as drying shrinkage, coefficient of thermal expansion and modulus of elasticity, and durability (chloride ions penetration resistance, freezing-thawing resistance, scaling resistance, abrasion resistance and crack resistance), showed that the hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete were satisfied the required criteria. CONCLUSIONS: It was known that the hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete overlay method was applicable for bonded concrete overlay and was a good alternative method to substitute the existing bonded concrete overlay method since structural characteristics, compatibility, durability were satisfied the criteria and its economic efficiency was excellent compare to the existing bonded concrete overlay methods.

PURPOSES: The objectives of this study were to develop a new polymer-modified emulsion for application to tack coats and to evaluate its properties by comparing it with other types of asphalt emulsions, with the goal of providing an enhanced tack coat material for use in construction. METHODS: Modified asphalt binders were developed from using SBS and SBR latex in the laboratory, and their fundamental properties, such as their penetration index and PG grade, were evaluated. Based on the properties, a new tack coat material was developed. To evaluate the newly developed asphalt emulsion, the bonding strength between the two layers of HMA was measured by applying a uniaxial tensile test and shear test. For the tests, a total of four different conditions were applied to the specimens, including the developed asphalt emulsion, latex modified asphalt emulsion, conventional asphalt emulsion, and non-tack coating. RESULTSAND CONCLUSIONS: Overall, the developed asphalt emulsion exhibits the best bonding strength behavior among all of the three types. Also, the two types of polymer-modified emulsions were found to be better for application for use as a tack coat than a conventional emulsion. Especially, at a high temperature (50℃), the conventional asphalt emulsion no longer acts as a tack coating material. Therefore, the polymer-modified emulsion should be considered for application to tack coat construction during the summer.

현재 아스팔트 도로 분야에서 신규건설 수요는 점차 감소되고 있으며, 기존 공용중인 도로의 사용기간 이 증가함에 따라 도로포장의 파손이 증가하기 때문에 도로의 재포장 및 유지보수의 수요가 증가하는 실 정이다. 기존 도로의 유지보수 적용 시 교통통제가 야기하는 도로 사용자의 불편 및 경제적 손실을 고려 해야하며, 또한 유지보수를 위한 비용을 시공 후 공용성과 비교하여 고려해야 한다. 미국 주 교통국에서 는 이러한 문제점들을 고려하여 현장 상황에 적합한 유지보수 공법을 선정하여 적용하고 있으며, 칩실과 포그실로 대표되는 아스팔트 표면처리공법(Asphalt Surface Treatments)의 사용이 증가하고 있다. 칩실 은 여러 유지보수 공법 중 경제적이고 효과적인 공법으로 시공 후 3~4시간 후에 교통을 개방한다. 때문 에 칩실의 초기 양생시간(3~4시간)이 칩실의 충분한 공용성 발현에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 칩실의 초기 공용성을 평가하기 위하여 CRS-2 일반 유화아스팔트와 5 종의 폴리머 개질 유화아스팔트 (PME-A, -B, -C, -D, -E)를 사용하여 칩실 시편을 제작한 후 증발 시험(Evaporation Test), 점착력 시험(Bitumen Bond Strength, BBS Test), Vialit Test, MMLS3 골재 탈리 시험을 통하여 칩실의 초기 골재 부착력 특성을 평가하였다. 그림 1에서 Vialit Test의 골재 탈리 결과와 BBS Test로 얻어지는 각 유 화아스팔트의 점착력을 비교하였고, 미국 알래스카 주 교통국에서 칩실의 공용성 판단 요소로 제시한 10% 골재 탈리율 기준을 MMLS3 시험 결과와 Vialit Test 시험결과 사이의 관계식을 통하여 13%로 수정 하여 실험 결과에 적용하여 평가하였다

PURPOSES : This study deals with the working life of polymer concrete, which is typically used as a repair or overlay material for portland cement concrete pavements. METHODS : In the scope of this study, laboratory testing was conducted on fresh MMA modified UP polymer concrete, which uses an MMA monomer for viscosity adjustment and strength improvement of UP resin. The experimental variables were temperature (-20 to +20℃) and binder components (MMA, MEKPO, and DMA). RESULTS : The result showed that the optimum binder ratios for polymer concrete production were 12, 11, and 10 wt.% when the MMA contents were 20, 30, and 40 wt.%, respectively. The working life of polymer concrete depending on temperature and binder components could be expressed by a logarithmic functional formula. The coefficient of variation for each binder component was the highest for DMA content while the lowest for MEKPO content. Also, the contents of each binder component for ensuring the working life of 60 minutes were proposed. CONCLUSIONS : Ultimately, the present study derived a linear regression equation estimating 60 minutes working life based on the setting times of each binder component.

국내의 경우 노후화된 콘크리트 포장에 대한 일반적인 유지보수 공법으로 아스팔트 덧씌우기 공법이 사용되고 있다. 그러나 기존 콘크리트 포장의 수명을 연장시키기 위한 아스팔트 덧씌우기 공법의 경우, 기존 포장과의 물리적 특성이 상이하여 반사균열, 포트홀 및 소성변형 등의 다양한 포장 파손이 발생하고 있는 실정이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 아스팔트 덧씌우기 공법을 대처하기 위한 방안으로 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용이 요구되고 있는 실정이다. 콘크리트 덧씌우기 공법은 사용 연한이 길고, 중차량에 대한 지지력이 우수하며, 소성변형이 발생하지 않으므로 유지보수 빈도 및 유지관리비를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다. 하지만 비교적 긴 양생기간으로 인하여 우회도로 가설 및 교통통제 등의 기술적인 문제가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 충분한 작업성 확보 및 신속한 교통개방을 위하여 초속경 아크릴계 폴리머 개질 콘크리트를 사용하여 작업성, 내구성 및 환경저항성에 대한 평가를 통한 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용성을 검토하였다. 조기 교통개방 특성 평가를 위한 강도측정 결과 재령 4시간 후 압축강도 21MPa, 부착강도 1.4MPa를 상회하는 결과를 확인하였다. 또한 환경하중 저항성 실험 결과 일반 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 비해 매우 우수하여 내구성을 확보할 것으로 판단하였다. 따라서 본 연구를 통하여 초속경 아크릴계 폴리머 개질 콘크리트는 대규모 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법에 적합한 재료로써, 충분한 작업성 및 신속한 조기 교통개방을 요구하는 유지보수 공법 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 국내 LTPP 구간에서 수행된 FWD 시험의 결과를 바탕으로 섬유보강, 폴리머 개질, 일반 아스팔트 포장의 구조적 성능을 비교 평가하였다. FWD 시험 결과, 표층 하단부의 인장변형량이 섬유보강 아스팔트는 29%, 폴리머 개질 아스팔트는 21% 저감되는 것을 확인하였다. 또한 FWD 처짐량을 역산하여 각 층의 탄성계수를 추정한 후 이를 바탕으로 AASHTO 설계방법, 구조적 해석 방법 및 생애주기비용분석을 통해 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장의 비용 효과를 분석하였다. 분석 결과, 섬유보강은 약 5cm, 폴리머 개질은 약 3cm의 아스팔트 층 두께 감소 효과를 보여주었다. 그러나 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트의 고가격으로 인하여 전체 시공재료비는 일반 아스팔트 포장에 비해 상승하는 결과를 보여주었다. 생애주기비용 결과는 초기 공사비는 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장이 높지만, 유지관리비용 및 사용자비용은 감소하는 것으로 나타났다.

산화는 아스팔트에서 대형분자(LMS : Large Molecular Size) 양의 증가를 야기하고 바인더의 경화에 주요 원인이 되므로 바인더 산화를 저감시키면 도로 및 공항 포장의 공용수명 연장을 기대할 수 있다. 바인더 산화는 혼합물을 도로에 깔기 전에 가열된 골재와 혼합하는 동안과 아스팔트 포장이 시공된 후 공용기간 동안에 일어난다. 본 연구에서는 바인더를 단기 및 장기노화 처리 후 LMS의 양적 증가를 HP-GPC (High-Pressure Gel-Permeation Chromatography)의 자료에 근거하여 해석하였다 개질 아스팔트는 LMS의 증가율이 아스팔트의 종류에 따라 다를 지라도 단기노화 후 LMS의 20-30%증가. 장기노화 후 2배 이상의 증가를 나타냈다. 본 연구에서 개질 아스팔트의 노화특성을 관찰하기 위하여 사용된 개질제는 선행 연구에서 큰 역학적 특성 향상을 보인 LDPE(Low-Density Polyethylene)와 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene block copolymers) 를 사용하였다. LDPE로 개질한 바인더는 단 장기노화 후 LMS의 증가 비율이 상당히 낮았다. 이와 같이 낮은 LMS의 증가는 LDPE 개질 아스팔트가 노화 처리되는 동안에 일반 아스팔트보다 덜 노화가 진행된다는 것을 의미한다 이는 아스팔트 시멘트 내에 분산된 LDPE 입자가 산화 노화작용을 방해하기 때문인 것으로 보인다.

본 연구는 동절기에 많이 발생하는 포장의 저온균열에 대한 폴리머 개질 아스팔트 혼합물의 저항 특성을 알아보기 위하여 수행하였다. 저온에서의 간접인장강도를 측정 분석한 결과 혼합물들이 -10°C ~ -20°C의 저온 대에서 최대 인장강도를 나타냈다. 최대 인장강도를 보이는 온도 이하에서는 시차열 응력이 인장강도 이상으로 발생하여 내부에 손상이 발생하기 때문에 나타나는 인장강도 저하현상을 ITS 시험으로 증명하여 보였다. 저온의 시험 결과는 폴리머 개질 아스팔트 혼합물이 일반 아스팔트 혼합물에 비하여 보다 낮은 온도에서까지도 강도가 높게 나타나 폴리머 개질에 따른 효과를 보였으며, 바인더가 저온균열에 대한 저항에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 추운 지역에서는 저온균열을 예방하기 위하여 폴리머 개질 아스팔트의 사용이 추천된다.

본 연구는 동절기에 많이 발생하는 포장의 저온균열에 대한 폴리머 개질 아스팔트 혼합물의 저항 특성을 알아보기 위하여 수행하였다. 저온에서의 간접인장강도를 측정 분석한 결과 혼합물들이 -10℃의 저온 대에서 최대 인장강도를 나타냈다. 최대 인장강도를 보이는 온도 이하에서는 시차열 응력이 인장강도 이상으로 발생하여 내부에 손상이 발생하기 때문에 나타나는 인장강도 저하현상을 ITS 시험으로 증명하여 보였다. 저온의 시험 결과는 폴리머 개질 아스팔트 혼합물이 일반 아스팔트 혼합물에 비하여 보다 낮은 온도에서까지도 강도가 높게 나타나 폴리머 개질에 따른 효과를 보였으며, 바인더가 저온균열에 대한 저항에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 추운 지역에서는 저온균열을 예방하기 위하여 폴리머 개질 아스팔트의 사용이 추천된다.

본 연구는 일반 콘크리트와 SBR 라텍스 개질 콘크리트의 부착강도 특성을 분석하고자 신 구 콘크리트로 구성된 직접인장 시험체를 제작하여 부착강도를 측정하였다. 이때, 시험체와 측정기의 연결장치가 $360^{\circ}$ 회전이 가능하도록 시험장비를 개선하여 시험체의 편심이 부착강도 측정에 미치는 영향을 최소화였다. 주요 실험변수로는 라텍스 혼입율, 표면 처리상태, 표면 함수상태로 정하였으며 실험결과는 다음과 같다; 라텍스 혼입률이 증가함에 따라 부착강도도 증가하였으며, 혼입률 15%에서 37%의 증진을 보였다. 이것은 라텍스가 골재와 시멘트 페이스트 사이에 충전되어 필름 막을 형성하고 부착력을 증진시켰기 때문인 것으로 판단된다. 표면처리에 따라 부착강도의 변화를 고찰한 결과, 샌드 그라인딩과 와이어 부러쉬에 의해 표면처리를 하였을 경우 부착강도는 단순 절단한 경우보다 약 49% 증가하였다. 표면함수 상태에 따른 영향을 고찰한 결과, 부착강도는 기존 콘크리트 표면이 건조하였을 경우에 가장 작게 나타났고, 자유수가 표면에 있을 때가 그 다음을 나타냈으며, 표면건조포화상태에선 37% 증가하여 가장 크게 나타났다. 따라서 부착강도를 증진시키기 위해서는 적절한 표면처리와 표면함수상태의 유지가 필수적임을 알 수 있었다.

본 연구는 일반 콘크리트와 SBR 라텍스 개질 콘크리트의 부착강도 특성을 분석하고자 신 구 콘크리트로 구성된 직접인장 시험체를 제작하여 부착강도를 측정하였다. 이때, 시험체와 측정기의 연결장치가 360˚ 회전이 가능하도록 시험장비를 개선하여 시험체의 편심이 부착강도 측정에 미치는 영향을 최소화였다. 주요 실험변수로는 라텍스 혼입율, 표면 처리상태, 표면 함수상태로 정하였으며 실험결과는 다음과 같다; 라텍스 혼입률이 증가함에 따라 부착강도도 증가하였으며, 혼입률 15%에서 37%의 증진을 보였다. 이것은 라텍스가 골재와 시멘트 페이스트 사이에 충전되어 필름 막을 형성하고 부착력을 증진시켰기 때문인 것으로 판단된다. 표면처리에 따라 부착강도의 변화를 고찰한 결과, 샌드 그라인딩과 와이어 부러쉬에 의해 표면처리를 하였을 경우 부착강도는 단순 절단한 경우보다 약 49% 증가하였다. 표면함수 상태에 따른 영향을 고찰한 결과, 부착강도는 기존 콘크리트 표면이 건조하였을 경우에 가장 작게 나타났고, 자유수가 표면에 있을 때가 그 다음을 나타냈으며, 표면건조포화상태에선 37% 증가하여 가장 크게 나타났다. 따라서 부착강도를 증진시키기 위해서는 적절한 표면처리와 표면함수상태의 유지가 필수적임을 알 수 있었다.