기술사 공부하는 자료 공유

1. 개설

Superpave란 Superior Performing Asphalt Pavement에서 만들어진 아스팔 트 포장에관한 새로운 용어로서 아스팔트 규격과 선정방법 및 아스팔트 혼합물의 배합설계에 관한 일련의 체계이다.

미연방도로국(FHWA)에서는 기존도로시설에 대한 전반적인 효율성 제고와 유지보수에 관한 막대한 재정부담에 대한 해결책으로 1987년부터 1993 까지 전략적 도로연구사업(SHRP;Strategic Highway Research Program)을 수행 아스팔트포장 분야의 중요한 성과중 하나가 Superpave이다

본문에서는 아스팔트의 새로운 등급체계, 아스팔트 규격 및 혼합물의 배합설계에 대하여 기술하고자 함

2. Superpave의 특성

가.아스팔트 규격

1)실험정수 대신 물리정수 사용

기존아스팔트의 품질관리기준은 아스팔트의 점성적 특성에 주안점을 두고 행해져온 방법(침입도에 의한 방법, 점도에의한 방법 등)으로 침입도 60과 90은 전자가 후자보다 단단하다는 것은 알지만 물리적으로 무엇을 의미하는가는 명확치가 않다. 따라서 SHRP에서는 온도, 교통량 등의 조건을 만족시키위하여 물리정수로서 점도, 전단탄성계수, 위상각을 사용

2)공용특성의 예측

아스팔트는 온도에따라 성질과 상태가 크게변하며 고온에서는 아스 팔트 혼합물이 유동하고, 저온시에는 아스팔트 혼합물의 수축으로 저온균열이 발생한다.

따라서 SHRP에서는 각 현장의 온도에 적합한 아스팔트를 적절히 선택 하고 교통개방후의 포장파손을 적게할 목적으로 아스팔트의 규격을 새로이 정하였다

3)아스팔트의 등급

적정아스팔트를 선정하는데에는 기후조건뿐만 아니라 교통여건, 제품 공급능력과 경제성에 대한 검토가 필요하다.

SHRP에서는 포설되는 현장의 기상조건에따라 최저온도 범위를 설정 하여 다음과 같이 규격을 제안하고 있다.

-공용성 등급(PG, Performance Grade)

.고온등급은 PG 46-82까지 7등급으로 구분

.저온등급은 -10～-46까지 7등급으로 구분

고온등급 저온등급

PG 46 (-) 34, 40, 46

PG 52 (-) 10, 16, 22, 28, 34, 40, 46

PG 58 (-) 16, 22, 28, 34, 40

PG 64 (-) 10, 16, 22, 28, 34, 40

PG 70 (-) 10, 16, 22, 28, 34, 40

PG 76 (-) 10, 16, 22, 28, 34

PG 82 (-) 10, 16, 22, 28, 34

3. 아스팔트혼합물의 배합설계

아스팔트 혼합물의 배합설계는 시험의 간편성과 과거 Data 축척이 많은 마샬안정도 시험에 의한 배합설계가 주류를 이루고 있으나 마샬시험은 마샬안정도와 아스팔트 혼합물의 물리적 특성과의 관계에 대하여는 명확 한 것이 아니라는 문제점이 있으므로 이러한 문제점을 보완하기 위하여 아스팔트 혼합물의 배합을 보다 합리적으로 결정하기위한 목적으로 조사 를 시행

1) 기본적고려사항

아스팔트 혼합물이 교통에 공용되면서 어떠한 파손이 생기는가를 배합 설계단계에서 검토하여 반영하고자 하는 것이 새로운 배합설계의 기본

◦검토항목

①저온균열

②피로균열

③소성변형

④혼합물의 제조시 및 기상에 의한 열화

⑤수분에의한 손상

◦배합설계에서는 교통량에 따라 3단계의 배합설계 과정을 적용

구 분 누가등가 단축하중(ESAL) 평가방법

레벨1 100만대 이하 체적구성비율

레벨2 100만대-1,000만대이하 체적구성비율+공용성예측시험

레벨3 1,000만대이상 체적구성비율+확장공용성예측시험

2)아스팔트 혼합물의 규격

입도, 공극율, 골재간극율, 포화도, 수분의 영향으로 혼합물의 규격을 정함

-골재의 입도는 최대치수에따라 5종(37.5, 26.5, 19, 13.2, 9.5mm)으로 구분

-최대치수에 따라 통과 백분율의 최대치와 최소치를 규정

-제한구역을 설정하고 골재의 합성입도는 이 제한구역을 통과하지 않도록하며 내 유동성의 혼합물을 만들기위해서는 제한구역의 아래쪽 을 통과하도록 한다

4.결 론

-교통량과 중차량의 급증으로 아스팔트포장의 파손이 증대하면서 현재의 아스팔트 혼합물 배합설계 방법으로는 소성변형의 공용성 문제를 해결할수없게되었으며

-이러한 문제점을 해결하기위하여 개발된 것이 SUPERPAVE로서 SUPERPAVE에서는 고온 및 중차량 조건에서 혼합물이 충분히 견딜수 있 도록 아스팔트 결합재의 물성을 강화하는 개념으로 공용성 등급에 의한 아스팔트 현장 적용시 소성변형과 같은 문제점을 상당부분 개선할수 있을것으로 평가된다.

-그러나 골재합성 입도의 검증이 제대로 이루어지지 않았고 새로운 아스 팔트바인다 시험이 현장에서의 공용성 모사를 할수있는지 등의 의문이 제기되고 있는 실정으로 국내에서도 기후환경 및 교통조건에 부합되는 SUPERPAVE의 도입을 위한 적용성 연구가 이루어져야 할것이다.