PURPOSES : The purpose of this study is to present a cross section suitable for low-traffic road pavement considering the environmental characteristics of Vietnam. METHODS : The behavior of the pavement with respect to the axial load was numerically analyzed using the nonlinear finite element method. The elastic-plastic material model was applied to material properties such as subgrade, sub-base layer, and base layer, and whether the material yielded was determined. In order to evaluate the adequacy of the cross section of the Vietnamese low-traffic pavement, it was compared with the KPRP Lv 3 road pavement section. And it was compared with the newly proposed MAST composite Pavement. The design life of each pavement section was calculated using the results obtained from the pavement structural analysis. RESULTS : The cross section of the Vietnamese low-traffic road pavement, KPRP lv3, MAST composite Type1 road pavement did not satisfy the design criteria for fatigue cracking and rutting. MAST composite Type2 was analyzed considering CTAB having 100mm and 150mm thickness and compressive strength of 5MPa, 10MPa, 15MPa and 20MPa, and all of them satisfied the design criteria. CONCLUSIONS : The low-traffic road pavement section in Vietnam currently used is judged to be inappropriate, and the MAST Composite type 2 proposed in this study is evaluated as an appropriate alternative. Further studies such as field application are needed in the future.

최근 국내 석산에서의 골재공급이 부족해지면서, 성토재 등의 저급재료로 재활용 되던 폐 콘크리트 순환골재의 용도를 점차 구조용 콘크리트 및 도로 포장재와 같은 고급재료로 재활용하기 위한 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력의 일환으로 정부는 2009년 순환골재 품질기준을 제정하였으며, 순환골재가 기존보다 고급재료의 용도로 활용될 수 있는 제도적 기반을 마련하였으나, 현재까지 빈배합 콘크리트 기층용으로서의 순환골재의 활용은 매우 낮은 형편이다. 본 연구는 순환골재 품질기준에 규정되어 있는 빈배합 콘크리트용 순환골재의 이물질과 관련된 품질기준의 적정성을 일련의 실험을 통하여 평가하였다. 연구결과, 빈배합 콘크리트 기층용 순환골재 내의 폐 아스콘 골재는 강도에 악영향을 초래하는 반면, 아스콘의 특성으로 인하여 순환골재의 주요한 품질기준인 비중을 높이고, 흡수율 및 마모율을 오히려 낮추는 결과를 초래하여, 전체적인 순환골재의 품질을 평가하는데 큰 방해요소로 작용하였다. 따라서 이물질 함유량 기준 중, 폐 아스콘 함유량 기준은 개선의 여지가 있는 것으로 조사되어, 그 대안을 제시하였다.

입도조정기층 재료의 역학적 특성평가를 위하여 15개 시료에 대해 반복재하 삼축압축시험, CBR 시험, 투수계수시험을 수행하였다. 입도조정기층 재료의 CBR 값은 32~110 범위(평균 81)에서 매우 폭넓게 결정되었으며, 수침조건에서 팽창량은 0.04mm 이하로 나타났다. 입도조정기층 재료의 탄성계수는 체적응력의 영향을 매우 크게 받았으며 선형체적응력모델의 적용성이 가장 뛰어남을 확인하였다. 입도조정기층 재료의 탄성계수는 100MPa~600MPa, 모델계수 k1은 80~270, 모델계수 k2는 0.1~0.6 사이에서 결정 되었다. 체가름시험과 다짐시험에서 결정된 지수물성치로부터 입도조정기층 재료의 탄성계수를 결정하는 경험모형을 제안하였다. 제안된 경험모형의 결정계수는 모델계수 k1 결정에 있어서는 0.423, 모델계수 k2 결정에 있어서는 0.920, 응력단계별 탄성계수 결정에 있어서는 0.872로 평가되었다.

이 논문에서는 다층탄성해석과 유한요소법을 사용하여 도로설계를 위한 도로내 주요 변형률을 계산하여 유사한 결과치를 양산하는 경우를 비교 분석하였다. 비록 유한요소법이 보다 나은 모델이라는 것이 입증되긴 했지만, 다층탄성해석 프로그램이 간편성으로 인해 여전히 도로설계를 위해 많이 사용되어 지고 있으므로 다층탄성해석 프로그램을 사용한 주요 변형률의 예측이 시급한 실정이다. 이 연구에서는 KENLAYER프로그램을 사용하여, 비선형 이방성 기층거동을 고려한 유한요소법을 사용했을 때 얻어지는 도로내 주요 변형을 예측할 수 있는 분석기법이 소개된다.

이 논문에서는 아스팔트 도로 설계에 필요한 기층골재 재료의 비선형 이방성을 고려한 연결함수를 개발하였다. 기층이 비선형 이방성 거동으로 해석되어졌을 경우, 선형 등방성 거동으로 해석되어질 때 나타나는 기층 하부내의 인장력을 감소시켜 보다 현실적인 응력분포를 보이게 된다. 그러나 현재까지 개발된 연결함수들은 대부분 기층이 선형 등방성 거동으로 해석하여 개발된 것이므로, 비선형 이방성 거동을 근간으로 하는 연결함수의 개발이 현실적인 도로 설계를 위해 필요하다. 이 논문에서 개발된 연결함수를 이용하여 도로를 설계한 결과 AASHTO의 연결함수를 이용하여 설계했을 경우보다, 기층 두께가 25mm 감소되는 결과를 보였으며, 이는 AASHTO 도로 설계가 보수적인 설계라는 것을 입증하였다.

The structural response and performance of a flexible pavement can be improved through the use of geogrids as base course reinforcement. Current ongoing research at the University of illinois has focused on the development of a geogrid base reinforcement mechanistic model for the analysis of reinforced pavements. This model is based on the finite element methodology and considers not only the nonlinear stress-dependent pavement foundation but also the isotropic and anisotropic behavior of base<SUB>base aggregates for predicting pavement critical responses. An axisymmetric finite element model was developed to employ a three-noded axisymmetric membrane element for modeling geogrid reinforcement. The soil</SUB>aggregate-geogrid interface was modeled by the three-noded membrane element and the neighboring six-noded no thickness interface elements. To validate the developed mechanistic model, the commercial finite element program ABAQUSTM was used to generate pavement responses as analysis results for simple cases with similar linear elastic material input properties. More sophisticated cases were then analyzed using the mechanistic model considering the nonlinear and anisotropic modulus property inputs in the base<SUB>base granular layers. This paper will describe the details of the developed mechanistic model and the effectiveness of geogrid reinforcement when used in different quality unbound aggregate base</SUB>subbase layers.

고속도로 건설 및 유지관리 과정중 발생되는 폐콘크리트를 현장파쇄하여 생산한 재생골재를 도로 포장용 재료로 활용하기 위한 시험시공을 실시하였다. 동상방지층의 경우 재생굵은골재, 스크리닝스 및 모래를 소요입도로 혼합하였을 때 양호한 지지력을 나타내었으며 강도가 약한 모르터가 진동 및 전압에 의해 파쇄됨에 따라 재생골재 2~20mm 통과율이 5~13%정도 증가하였다. 재생골재를 사용한 빈배합 콘크리트의 강도는 천연쇄석에 비하여 71~85% 강도를 나타내었으나 배합강도 57.5kgf/cm2를 크게 상회하였으므로 현장적용에는 문제없음을 확인하였다.