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. 개 요

1. 개질아스팔트란 아스팔트 혼합물의 내구성 및 내유동성을 향상시킬 목적으로 스트레이트 아스팔트에 일정량을 첨가하여 아스팔트의 물성을 향상시키는데 이용되는 첨가재를 넣은 아스팔트를 말한다.

 

. 개질재가 관심을 갖는 이유

1. 아스팔트 포장에 소성변형을 일으키는 원인이 되고 있는 교통량, 교통하중 및 타이어 압력이 증대

2. Superpave Asphalt Binder 기준이 일반 아스팔트는 만족시킬수 없음.

3. 아스팔트 혼합물 생산에 첨가제로서 각종 폐기물이나 산업부산물을 넣어 처분해야 한다는 환경적, 경제적 압력이 증대

4. 포장공사비를 높여서라도 서비스수명을 연장하여 유지보수에 따른 직접 및 사회적 비용 절감

 

. 개질재 및 개질아스팔트의 종류

. 개질 방법에 따른 분류

구 분

개질방법

비 고

1. 고분자 개질

(PMA)

분자결합방법

기존 AP에 고분자 개질재 및 첨가제를 물리/화학적으로 분자결합시켜 성능 및 저장안정성을 대폭 향상

SBS

물리적 방법

물리적 결합으로 성능과 저장안정성을 향상

SBR라덱스,

프라스틱 계열

2. 화학적 개질

금속촉매를 이용하여 AP를 화학적으로 산화시켜 AP의 경도를 증가

소성변형에 대한 품질개선은 가능하나 균열에 취약(표층사용 금지)

캠크리트(Chemcrete)

3. 산화에 의한 개질

AP를 고온에서 산소와 접촉시켜 강제 산화시켜 침입도를 감소시키고 연화점을 상승시켜 소성변형에 대한 저항성을 향상시킴(균열에 취약)

캠크리트(Chemcrete)2단계

 

 

4. 천연 AP혼합에 의한 개질

물리적으로 혼합하여 생산

길소나이트

구스아스팔트

5. 공법에 의한 개질(SMA)

2.5mm이상 굵은 골재 및 섬유보강재 사용

SMA특수공법

 

 

. 생산방법에 따른 분류

구 분

특 징

비 고

사전배합

(Pre Mix)

정유공장에서 아스팔트를 생산할 때 개질재를 투입하여 일반 AP를 개질 AP생산규격에 맞게 생산한 제품으로, 아스콘 생산시 품질관리가 용이하나, 별도의 저장탱크가 필요

SBS

현장배합

(Plant Mix)

아스콘 공장에서 아스콘을 생산할 때 믹서기에 개질재를 투입하여 생산하며, 아스콘 생산시 품질관리여부 확인이 곤란하고, 별도의 개질재 투입장비 설치가 필요

SBR

캠크리트

구스아스팔트

에코팔트 등

 

 

. PMA(Polymer Modified Asphalt) : 수퍼팔트

: 일반 이스팔트 + 고분자 개질재(SBS)를 물리, 화학적으로 결합하여 생산한 혼합물

1) 장 점 : SBS와 아스팔트 분자간에 그물망 사슬을 형성함으로써,

포장체에 가해지는 응력 흡수

점성 및 탄성회복력 증가(소성변형 방지)

도로의 공용수명 증가

2) 단 점 : 가격 고가

SBS : 150만원/SBR : 100만원/

. SBR 개질아스팔트

: 일반 이스팔트 + 고분자 개질재(SBR)를 물리적으로 결합하여 생산한 혼합물

1) 장 점

내유동성(소성변형방지)

내마모성 우수

2) 단 점

저온, 피로균열에 약함

골재와 개질재의 피복이 어려움.

. Chemcrete

: 일반 아스팔트에 금속촉매를 이용하여 화학적으로 산화시켜, 생산한 혼합물

1) 내유동성 양호

2) 소성변형 저항성 우수

3) 포설 다짐온도가 일반 아스팔트보다 15-20낮아, 작업성 및 다짐효과 양호

. Semi-Blown 아스팔트

: 일반아스팔트를 고온에서 산소와 접촉시켜, 생산한 혼합물

1) 소성변형 저항성 우수

2) 일반아스팔트에 비해 60에서 점도가 3-10배높다.

3) 점성을 높아 교통량이 많은 도로에 적응성 양호

 

 

 

. 개질재 사용 이유

1. 소성변형 억제위해 높은 공용온도에서 더 단단한 혼합물을 얻는다.

2. 하중재하와 관계없는 온도균열 발생을 최소로 되게하기 위하여 낮은 공용온도에서 더 연한 혼합물을 얻는다.

3. 혼합물의 피로. 마모저항성 향상

4. 아스팔트와 골재 부착성 향상

5. 플러싱, 블리딩을 줄이고, 아스팔트 바인더 재생

6. 포장층 구조적 두께를 줄인다.

7. 포장 LCC 비용 줄인다.

 

. 결 론

1. 개질아스팔트는 교면포장과 같이 내유동성과 내구성이 요구되는 경우에 주로 사용되며,

개질재(필터, 고무, 플라스틱, 섬유 등)을 첨가하여 아스팔트의 물성을 개선시킨 것이다.

2. 개질아스팔트는 사용 개질재에 따라 각기 재질별 특성이 상이하므로,

- 개질재 선정시는 충분한 사전검토가 이루어져야 하며,

- 배합비 결정, 생산, 시공관리에 철저를 기하여야 한다.

3. 현재 개질아스팔트는 국내 고속도로, 국도 및 수도권 주요도로에 시험시공된 바 있으며,

시험시공에 대한 공용성평가 등을 통하여 국내 아스팔트 포장에 적용시

아스팔트 성능개선에 획기적인 발전이 있을 것으로 기대된다.

4. 개질아스팔트에 대한 상대강도계수가 없음에도 불구하고 포장구조설계시 일반 아스팔트에 대한 상대강도계수를 적용 => 과다 설계 및 비경제적

5. 캠크리트의 상대강도계수는 0.138로 사용하고 있으나 이는 생산업체의 주장이며 한국도로공사의 연구결과 부적합 한 것으로 판결된 것이지만 설계시 이 값을 그대로 사용하고 있는 실정이므로 수정이 요구됨.

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. 개 요

1. 구스아스팔트 혼합물은 석유아스팔트에 천연아스팔트의 일종인 트리니테드 레이크(Trinidad Lake) 아스팔트 또는 열가소성 수지 등의 개질재를 혼합한 아스팔트와 굵은골재, 잔골재 및 채움재를 배합해서 유입시공이 가능한 작업성(유동성)과 안정성이 얻어지도록(cooker 안에서) 고온(200 - 260)으로 교반, 혼합한 것이다.

2. 포장의 시공에 있어서는 전용 피니셔 또는 인력으로 마무리하고 롤러의 다짐은 하지 않으며 이 포장은 불투수성이고 방수효과가 크며 휨에 대한 적응성이 높고 저온시에 균열이 잘 생기지 않아 타이어체인에 대한 마모저항이 크기 때문에 강상판포장, 콘크리트 고가교면의 포장, 한냉지포장, 보도포장, 건물바닥포장에 이용되는 일이 많.

 

. 구스아스팔트 재료 및 배합

1. 아스팔트

1) 시공성의 개선과 고온시의 내유동성등을 고려하여 보통 포장용 아스팔트에 트리니테드 레이크 아스팔트를 혼합하여 사용

2) 침입도 2040의 포장용 스트레이트 아스팔트 75%와 천연아스팔트 25% 혼합사용

3) 천연아스팔트는 유동성 개선, 변형저항 증가, 미끄럼 저항 증가, 마찰저항의 증가

 

 

2. 골재

13.2 4.75mm, 4.752.36mm의 부순돌과 강모래, 석회암 분말사용

3. 배합

1) 표준적인 골재입도 및 아스팔트의 범위내에서 혼합물을 만들어 유동량과 관입량시험을 실시 결정

2) 대형차 교통량이 많고, 특히 유동이 생기기 쉬운 장소에 쓰이는 경우 관입량은 그 이하가 좋다.

3) 내유동성 검토시에는 휠트랙킹(Wheel traking)시험 실시

 

. 구스아스팔트 시공

1. 혼합

1) 아스팔트 플랜트 사용

2) 혼합물 배출온도 : 150270

2. 운반

1) 쿠거(Cooker : 가열보온 및 교반장치): 30분이상

2) 덤프트럭 : 혼합물의 재료분리 방지

 

 

3. 포설

1) 구스아스팔트 피니셔 포설 또는 인력포설

2) 1층의 포설두께는34cm

3) 보통의 가열아스팔트 혼합물로 레벨링층 설치

 

. 결론

1. 구스아스팔트혼합물은 무공극이기 때문에 그 품질은 사용되는 역청재료의 영향을 받기가 쉽다. 따라서 여름철의 고온에서 시공하는 경우에는 유동저항성이 커지도록 역청재료의 선택에 충분한 주의를 기울여야한다.

2. 교면포장에 구스아스팔트를 사용할 경우 온도저하에 따라 체적이 수축하여 구조물과의 접촉면에 틈이 생기기 쉽다. 이를 방지하기 위해서는 사전에 성형줄눈재로 메워주든가 추후 주입줄눈재로 채운다.

 

3. 국내에 적용하기 위한 시방규정의 제정 필요

4. 높은 온도로 가열된 상태에서 강상판에 포설하는 경우 강상판에 영향을 주어 변형 발생 우려가 있으므로 주의 필요

 

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. 개 요

1. CBR 시험은 미국의 California 주도국에서 개발된 것으로 처음에는 노상토의 공학적 특성을 파악하기 위해 개발된 것으로, 그 후 CBR과 포장두께와의 관계를 파악, 포장두께 설계에 이용하게 되었음.

2. CBR이란 직경 5Omm의 관입봉을 Imm/min의 속도로 현장지반 또는 공시체 Mold에 관입시켰을 때 보통 2.5mm 관입에 필요한 하중 강도와 동일 관입량에 대한 표준하중과의 비이며, 표준하중이란 쇄석에 대해 수뙤의 시험을 실시해서 얻은 수치임.

3. 결정된 백분율이 시험되는 재료의 일정조건(일정밀도, 함수비)에 대한 California 지지력비인 GBR -전단강도의 간접적 척도임

 

. CBR 시험방법

1. 시료의 채취

1) 토취장 노출면 50cm 이하 깊이에서 흐트러진 상태로 채취

2) 밀폐된 용기에 함수량이 변화하지 않도록 주의하여 채취

3) 노상면밑 1m정도 사이에서 토질이 변화하는 각 층의 시료채취

 

 

2. CBR 시험

1) 채취한 노상토 중 19mm 이상의 골재를 제외시킨다.

2) 현장 함수비 상태로 CBR몰드를 이용 시험한다.(KSF 2312D)

4.5kg 햄머( 500mm)450mm 높이에서 낙하

각 층을 55회씩 다진다.

3) 4일 수침 후 CBR을 구한다.

 

. CBR값의 이용

1. 포장두께 산정시 이용

. CBR 설계법

: 설계 CBR과 교통량에 따라 포장두께 결정

. 노상지지력계수(SSV) 산출

- CBRSSV의 관계도표 이용

- SSV = 3.8log CBR + 1.3

. 동탄성계수(MR) 추정

MR = 104.45 × CBR

2. 포장재료 선정기준에 이용

 

 

구 분

재료구분

ASP포장

Con'c포장

기 층

입도조정 기층

안정처리 기층

수정CBR 80

수정CBR 20

수정CBR 45

보조기층

막자갈, 모래

시멘트, 석회

수정CBR 20

수정CBR 10

수정CBR 20

 

. 설계 CBR의 결정

 

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. 개 요

1. 가열 아스팔트 혼합물의 배합설계는 쇄석, 모래, 채움재, 스트레이트 아스팔트를 Plant에서 가열 혼합하여 소요품질을 확보하는 것으로

2. 혼합물의 아스팔트 함량 결정법에는

1) 경험에 의한 방법

2) 골재의 입도추정에 의한 방법

3) Marshall Test

4) Hubbard - Field 방법

5) Hveem방법 등이 있으나 우리나라에서는 Marshall방법이 가장 널리 쓰이고 있다.

 

. Marshall방법에 의한 배합설계의 순서

1. 혼합물의 합성입도를 결정 및 혼합물 종류 선정

2. 골재원 및 재료원 결정과 선정시험 실시

3. 골재배합비 결정

4. 아스팔트와 골재비중 측정과 공시체 제작

5. 공시체 밀도 측정, 안정도, Flow값 측정

6. 각 공시체의 공극율 계산과 VMA 계산

7. 설계 Asphalt량 결정과 현장배합 결정

 

 

. 아스팔트 혼합물 선정

1. 혼합물이 갖출 성질

1) 통행 차량이 안전하고 쾌적하게 주행 가능할 것

2) 혼합물 포설후 공용성이 길 것

2. 아스팔트 혼합물의 종류

3. 기상조건, 지역조건, 교통량, 차선수, 시공성등을 고려해서 선정

 

. 재료선정

1. 일반적으로 침입도 80100인 컷백아스팔트 사용

2. Rutting 방지 위해 침입도 6070인 컷백아스팔트 하용

3. 한랭지역에서는 균열 및 시공성 고려 침입도 80100 사용

. 골재 배합비 결정

1. 골재 배합비 결정방법

1) Rothfuchs

2) Faurry

3) Dutron

4) Rothfuchs-Faurry

 

 

2. Rothfuchs-Faurry

1) 골재입도 결정

2) 사용예정 골재의 입도 구한다.

3) 입도 Graph 작도 및 배합비 결정

4) 합성입도 계산과 보정

5) 골재배합비 결정

 

. 설계 아스팔트량 결정

1. Marshall시험용 공시체 제작

2. 각 공시체의 안정도 및 flow값 측정

3. graph 작도 및 asphalt량의 범위 결정

4. 중앙값을 설계 아스팔트량으로 결정

 

. 결 론

1. 소성변형(Rutting)이 클 것으로 예상되는 지역은 중앙값보다 약간 적은값을 마모등의 문제지역은 약간 큰 값을 택해도 된다.

2. 최근 중교통도로의 아스팔트 포장에서는 Marshall Test를 보완하기 위해 Wheel Tracking 시험과 Ravelling시험등을 실시하고 있다.

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. 개 요

1. con'c 포장은 내구성 및 소성 변형에 대한 저항성이 강하기 때문에 어떤 원인에 의한 피로 파괴까지 사용할 수 있으나 다음과 같은 요인에 의하여 파손되며, 가장 큰 요인은 줄눈부에 관한 요인이다.

con'c 경화 수축 교통에 의한 마모

부적절한 재료의 사용 줄눈부의 원인(가장 큰원인)

노상 및 보조기층의 지지력 약화

2. 콘크리트 포장의 파손은 심각한 교통소통에 영향을 주며, 장기간의 보수가 필요하기 때문에 적절한 유지보수로 원활한 도로 기능을 할 수 있도록 하여야 한다.

 

. 포장의 파손원인 및 대책

1. 무근콘크리트

1) 무근콘크리트 포장손상의 주 요인은 줄눈이며, 줄눈은 슬라브 균열방지 역할을 하는 목적으로 설치되나, 그 자체가 포장판 손상의 원인이 된다.

2) 파손종류 및 원인과 형태

파 손 종 류

원 인

형 태

균 열

(Cracking)

1) 가로균열

 

 

 

 

- 온도 변화, 건조수축

- 줄눈간격이 너무 긴 경우

- 지지력 부족, 줄눈 시공 불량

- 노상토의 Swelling, 건조수축

 

2) 세로균열

 

 

- Warping(온도, 습도 변화)

- 성토의 부등 침하

- 세로줄눈 시공 불량, 간격 부적당

3) 우각부 균열

 

 

 

- 과적, 비틀림 응력 발생

- 지지력 부족, 다짐 부족

 

파 손 종 류

원 인

형 태

균 열

(Cracking)

 

 

 

4) D형 균열

 

 

 

- 동결, 융해

- 알카리 골재, 반응

 

5) Ravelling

 

 

- 줄눈의 형성시기, Cutting 시기가

빨라서 발생

 

6) Spalling

 

 

 

 

 

- 이물질 침입에 의한 압축 파괴

- 하중에 의한 처짐->모서리 깨짐

- Warping 현상

- Dowel Bar 정렬 불량

- 철근 부식

 

7) 경화시 균열

침하균열

Plastic 균열

- 철망, 철근 매설깊이 부적당하여

- 직사광선, 온도의 급격저하, 강풍,

양생불량

 

8) 구속 균열

 

 

 

- 비압축성 입자의 침입

 

 

파괴현상

1) Blow- up

 

 

 

 

- 온도 및 습도의 상승

- 줄눈 또는 균열부에 이물질 침투

- Dowel Bar con'c에 붙은 경우

- 팽창줄눈이 없거나 제대로 기능 저하

 

2) 압축파괴

(Shattering)

 

 

 

 

 

- 다짐 불충분

- 줄눈에 침입한 염분

- 동결 융해

- Blow up과 같은 원인

 

단차현상

1) Faulting

 

 

 

- Pumping

- 노상지지력 부족

- 동상, 절성경계면

- Dowel Bar가 없는 줄눈

 

마모 및

Scaling

1) 마모

 

- 교통, 사용재료 불량

- Tire Chain (한냉지)

 

2) Scaling

- 동결방지재(염화칼슘, 식염) 살포

 

2. 연속철근 콘크리트포장의 파손원인과 형태

파손형태

명 칭

정 의

원 인

형 태

 

 

 

 

 

 

가로균열

 

 

 

 

 

 

연속철근 콘크리트포장에서 가로균열은 설계시에 발생을 고려하기 때문에 이미 예견되는 균열

 

 

초기양생시 수분증발로 인한 콘크리트의 건조수축

차량하중 및 슬래브와 지반이 마찰력등과 같은 외력이 콘크리트의 피로강도를 초과할 때 발생

 

 

세로균열

 

 

 

 

 

 

 

 

세로방향 균열은 가로방향 균열과 달리 설계시에 고려하지 않으므로 발생을 허용하지않는 세로방향으로 발생한 균열이며 파손으로 간주한다

 

 

세로방향의 응력완화 줄눈을 설치하지 않은 경우

줄눈 절단시기가 늦었거나 절단깊이가 얕을 때

프라스틱 분리판이 잘못 놓였거나 없는 경우

포장두께에 비하여 폭이 좁은 분리판을 사용한 경우

노상토의 지지력 완화

D 균열

 

 

 

 

 

 

연속철근 콘크리트 포장에서 D균열은 주로 슬래브 모서리 부위에서 줄눈이나 균열에 평행하게 또는 모서리부분에서 곡선으로 많은 미세한 균열

동결융해작용에 따른 콘크리트 내구성의 저하

알카리 골재 반응

사용골재불량과 배수시설의 불량

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

블로우 엎

 

 

 

 

 

가로방향 균열이나 가로줄눈에서 발생하는 상향의 좌굴과 으스러는 현상

 

 

온도, 습도의 상승 또는 알칼리 골재반응 등에 의한 슬래브의 팽창

팽창줄눈이나 균열사이에 침투한 비압축성 물질

콘크리트 화학반응

 

시공 줄눈부

파손

 

 

연속철근 콘크리트포장 작업시 발생된 줄눈부에서의 콘크리트 붕괴 및 철근 파손 현상

콘크리트 다짐 불량

부적절한 철근 배치

 

 

 

세로방향 줄눈재 파손

 

세로방향 줄눈에서 줄눈재의 이탈 및 파손 현상

줄눈재의 내구성 부족

줄눈 접착제의 불량

 

 

펀치 아웃

 

 

 

 

포장면에서 가로, 세로균열 및 포장단부로 둘러쌓인 한 곳에 차량하중에 의해 집중된 구조적 파손 현상

중차량 하중하에서 지반 지지력 손실

펌핑에 의한 보조기층재의 유실

가로, 세로 균열의 상호작용

 

 

세로방향 스폴링

 

 

 

세로방향 줄눈으로부터 0.6m 이내의 거리에서 발생한 슬래브 끝부분의 파손 현상

비압축성 이물질의 침입

펌 핑

 

 

 

. 시멘트 콘크리트포장 파손방지 대책

1. 설계시 고려사항

1) 노상 지지력의 정확한 적용

2) 추정 교통량의 정확한 예측

3) 적절한 배수처리 계획 제시

4) 줄눈의 설계 철저

2. 시공시 고려 사항

1) 줄눈 부위의 정확한 시공

2) 최적 함수비에서 충분한 다짐

3) 양생 철저히 하여 내구성 증가

4) 배수 철저히 하여 Pumping 현상 방지

 

. 시멘트 콘크리트포장 유지 보수

- 기적인 조사를 실시하여 파손 발생시 원인 분석하여 대책수립 일상적인 보수와 정기적인 보수로 구분

1. 일상적인 보수

- 줄눈부, 우각부 등 노면 균열 손상같은 소규모 보수

1) 줄눈부 손상

줄눈재 파손 : 파손 줄눈재 제거프라이머를 바른다백업재, 줄눈주입

팽창줄눈부 손상 : 압축 파괴 팽창줄눈 유간 넓혀 재시공

Blow-up 팽창줄눈 1개소 더 설치

눈모서리 부위의 con'c손상 : 소요면적 절단후 Cement Mortar, Grouting

눈모서리 부위의 과도한 손상 : 절단후 Tie-Bar 삽입con'c 타설

2) 노면 균열

미세균열(균열폭 0.5이하) : 청소후 Resin Morter 충전, Cut Sealing

중간균열(0.51.5) : Tie-Bar 삽입 Rasin Morter 충전

대균열(1.5이상) : 보수 부위 철거 Dowel Bar con'c 타설

3) 표면 박리

- Cement Paste, Epoxy 수지로 채움

 

 

4) 단차 및 결손부

- con'c Ascon으로 채움

2. 정기적인 보수(대규모 보수)

1) 주입공법 : Slab 아래 Pumping 등으로 동공발생, AsphaltCement로 주입

2) Overlay : 설계하중증가, 기존 포장 표면상태 개선, 균열로 우수침투 방지

비접착식 : 기존포장, Sand A/P, Tack Coat, 포장

부분 접착식 : 부분 접착

접착식 : 완전 일체

3) 재포장

- 손이 심하고 다른 보수 방법으로는 평탄한 노면유지 및 강도 유지가 곤란할 때

3. 유지 보수 관리기법

1) 자료수집 노면관찰 노면조사 노면평가

2) 공용성 지수(PSI)에 의한 방법 :

0-1 : 재포장, 1.1-2 : overlay, 2.1-3 : 표면처리

3) 유지관리지수(MCI)에 의한 방법 :

3이하 : 보수시급, 4이하 : 보수필요, 5이하 : 관리수준

 

. 결론

1. IT 기술을 접목한 도로포장의 품질관리시스템 구축하여 CALS와 병행하여 포장 data의 구축과 공유 활용

2. 포장파손 예측모형을 개발하여 feedback하여 포장설계법에 적용

3. 시멘트콘크리트 포장파손의 가장 큰 원인은 줄눈의 설치에 관계되는 경우가 가장 크다. 따라서 건조수축, 온도변화 및 2차응력에 의한 부등침하등을 방지하기 위한 줄눈의 설계, 시공에 철저를 기하여야 한다.

4. 시멘트콘크리트 포장에 파손부가 발생시는 즉시 원인조사를 실시하여 균열발생초기에 보수, 보강을 실시하며 지지력부족등 근본적인 원인으로 인한 균열 발생시는 재포장등을 검토하여야 한다.

 

 

결론

1. 설계단계시 고려사항

- 교통량 예측을 정확히

- 노반지지력을 정확히 산출하여 포장두께 산출

- 배수조건을 고려한 설계

- 줄눈설계의 철저

2. 시공단계

- 줄눈을 정확히 시공

- 재료 및 시공의 품질관리 철저

- 노상 및 선택층, 보조기층의 다짐 철저 - 지지력 및 평탄성 확보

- Con'c Slab 양생 철저

- 지하배수시설 설치로 배수처리 철저

3. 유지보수 단계

- 과적차량 통제

- P.M.S 기법에 의한 유지관리 철저 - 예방적 유지보수 관리

- 유지보수 대책 공법의 개발

4. 정책적 방안

- 과적차량 운행 제한

- 유지보수 예산의 적절한 배정 등

 

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. 개 요

1. 아스팔트 포장은 일정기간동안 충분한 내구성과 공용성을 발휘하도록 교통여건, 자연여견 및 사용재료를 기준으로 하여 설계되며, 충분히 관리되어도 반복 교통하중 및 기상변화를 받아서 포장도로의 교통개방과 함께 파손이 동시에 진행된다.

2. 포장의 파손은 노상토의 지지력, 교통량, 포장두께의 세가지의 균형이 깨짐으로서 일어난다.

3. 아스팔트포장을 유지관리하는데 있어서 포장의 파손현상과 그 원인을 잘 이해하는 것은 중요한 일이다.

 

. 아스팔트포장의 파손의 분류와 원인

1. 노면성상에 관한 파손

- 공용성에만 관한 것으로 노면의 주행성과 교통 안전, 쾌적성, 포장에 기인하는 연도환경을 직접적으로 저해하며, 종국에는 포장의 내구성과 구조기능을 해치는 것을 말한다.

파손의 분류

주된 원인

국부적인 균열

미세균열

- 혼합물의 품질불량, 다짐온도의 부적당에 의한 다짐초기의 균열

선상균열

- 시공불량, 절성경계의 부등침하, 기층의 균열

종방향균열 및 횡방향균열

- 노상, 보조기층의 지지력 불균열

시공조인트의 균열

- 다짐불량

단차

구조물 부근의 요철

- 노상, 보조기층, 혼합물 등의 다짐부족, 지반의 부등침하 등에 의한 요철

변형

소성변형

·- 과대한 대형차교통, 혼합물의 품질불량

종단방향의 요철

- 혼합물의 품질불량, 노상, 보조기층의 지지력 불균일

코루게이숀,침하,범프

- 프라임코우트, 택코우트의 시공불량

플러쉬

- 프라임코우트, 택코우트의 시공불량, 혼합물의 품질불량

마모

라벨링

- 제설후 타이어체인, 스파이크타이어의 사용

폴리싱

- 혼합물의 골재품질, 혼합물의 품질불량

스케일링

- 혼합물의 품질불량, 다짐부족

붕괴

포트홀

- 혼합물의 품질불량, 다짐부족

박리

- 골재와 아스팔트의 친화력 부족, 혼합물에 침투한 수분

노화

- 혼합물중 아스팔트의 열화

2. 구조에 관한 파손

 

 

- 포장내구성과 구조를 직접 저해하고,공용성의 저하, 연도환경의 저해에 연결되는 것으로 전면적인 거북등 모양의 균열등이 여기에 해당된다.

파손의 분류

주된 원인

전면적인 균열

거북등 균열

- 포장두께의 부족, 혼합물, 보조기층, 노상의 부적당, 계획 이상의 교통량통과, 지하수

기타

분니, 동상

- 포장두께, 동상억제층 두께의 부족, 지하수

 

. 아스팔트 포장의 보수공법

1. 보수공법의 분류

구 분

공 법

긴급을 요하는 경우

단차 보수

시기를 잃지 않아야 할 경우

표면처리, 노면절삭, 소성변형처리, 침하처리

장기적인 면에서 조치경우

overly, 절삭 overlay, 재포장, surface recycling

 

2. 보수공법의 특징

 

 

1) 팻칭

포트홀, 단차, 부분적인 침하시 포장재료로 채우는 방법

기존 포장재료와 같은 재료 사용

2) 표면 처리

분적인 균열, 변형, 마모, 박리, 노화시 2.5이하로 Sealing층 시공

방법

- Seal Coat, Armor Coat

- Carpet Coat

- Fog Seal

- Slurry Seal

- 수지계 표면처리

3) 부분재포장

파손이 심한 경우 다른 공법으로 보수불가시

표층, 기층까지 부분적으로 재포장

4) 덧씌우기

기존 포장강도 부족 보강, 평탄성 개량 및 우수 침투 방지

공사비 소요가 많고, 시가지 노면상승에 따른 검토 필요

5) 절삭 overlay

노면상승, 배수시설 고려시 절삭 overlay 실시

균열, 소성변형이 심한 경우

6) 재포장

기층, 보조기층까지 재시공하는 방법

포장원인 조사후 경제성, 기술적인면 등을 종합 판단

7) 기타

절삭(milling)공법

Surface Recycling 공법

- Reshape : 가열긁어 일으킴정형전압

- Repave : 가열긁어 일으킴밭갈이정형신재혼합물공급 (씌운다) 포설전압

- Remix : 가열긁어 일으킴밭갈이신재혼합포설전압

충진공법

 

 

. 파손방지 대책

: 본 수검자가 고속도로 설계시공 감독 경험에 따르면, 포장파손을 최소화하기 위해다음과 같은 사항을 고려하여야 할 것으로 사려됨.

1. 설계시 고려사항

. 정확한 교통량 추정

. 배수, 기온, 환경적 요소를 고려한 적절한 두께 산정

. 환경, 교통조건 고려 적절한 유지보수 시기 결정

2. 시공시 고려사항

. 다짐철저 : 토질별 최적장비 및 최적함수비 설정

. 품질관리 철저 : AP배합기준, 포설온도 관리

. 배수 철저 : 포장 및 지하 배수시설 노상지지력 감소방지

3. 유지관리상

: 유지보수계획수립정기적조사대책수립예방적 유지보수실시, 과적통제

4. 정책상 : 차량형식규제, 유지보수예산 적기배정

 

. 결 론

1. IT 기술을 접목한 도로포장의 품질관리시스템 구축하여 CALS와 병행하여 포장 data의 구축과 공유 활용

2. 포장파손 예측모형을 개발하여 feedback하여 포장설계법에 적용

3. 적절한 시기에 유지 보수를 실시하는 것이 효과적이며 포장 유지 관리 체계 확립으로 도로 파손을 조기에 예방해야 한다.

4. 조사 및 관찰기록을 철저히 하고 환경적 측면의 재생공법 적극 활용하는 것이 바람직하다.

5. 효율적이고 체계적인 유지보수를 위한 PMS 도입이 시급한 과제임.

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. 개 요

1. PMS(Pavement management System:포장관리체계)

- 이미 건설된 막대한 양의 포장도로를 과학적이고, 체계적으로 관리하기 위한 일종의 의사결정 체계로서

- 도로포장에 투입되는 많은 비용이 설계, 시공, 유지, 보수 등 각 분야에 효율적으로 사용될 수 있도록 결정하는 의사결정 System이다.

 

. 포장유지관리시스템(PMS)의 기본기능

1. Network Level

1) 전체 도로망(Network) 차원에서 어느 구간을 먼저 보수보강 할 것인가를 결정하는 단계

2) 포장상태 평가 : HPCI, PSI, MCI

 

 

2. Project Level

1) 보수보강 대상구간에 대해 구체적으로 어떤 공법을 적용할지를 판단하는 단계

2) 수대상 구간에 대해 상세조사 또는 현장실사를 통해 구체적인 보수계획 수립

3. Research Level

1) Database에 장기간 축적된 포장상태 조사결과를 이용하여 포장의 공용성을 평가하고 설계시공보수공법 등의 문제점 도출 및 개선방향을 제시하는 단계

 

. PMS의 주요 구성요소

- PMS의 구성요소는 포장평가, Database, 보수우선순위 및 공법결정 논리, 현황조회기능 등으로 크게 나눌 수 있다.

1. 포장평가

. 포장평가는 다음 4가지 사항을 기본요소로 한다.

1) 노면 평탄성(승차감)

- 노면의 종방향 굴곡을 말하며 도로의 기능적 측면에서 운전자에게 가장 민감한 요소이다.

- 노면 평탄성을 나타내는 지수로는 SV(Slope Variance), PI(Profile Index), QI(Quarter-Car Index), RCI(Riding Comfort Index) 등 다양하나 IRI(International Roughness Index)로 통일하는 방향으로 가는것이 추세

 

 

2) 표면결함

- 균열, 소성변형, Pothole 등 포장표면에 발생되는 결함의 총칭으로서 유지보수 실무자들에게 가장 관심사가 되는 요소이다.

- 면결함은 공항포장평가에서 주로 사용되는 PCI(Pavement Condition Index)와 같이 하나의 합성지수로 나타내기도 하나 대부분 균열율, 소성변형 깊이 등과 같이 각각의 결함정도를 별도로 표시하는 것이 일반적이다.

3) 구조적 지지력

- 하중재하에 따른 포장체의 처짐량으로 표현되며 Project Level에서 덧씌우기 두께 결정 또는 기층보조기층의 재시공여부 등을 판단하는데 사용된다.

- 포장체의 처짐량은 FWD, Deflectograph, Benkelman Beam 등으로 측정되며 그 결과는 역산(Backcalculation)과정을 통해 포장체 각층의 탄성계수를 추정하는데 사용된다.

4) 노면 마찰력(주행안전)

- 포장면의 마찰계수를 측정하는 것으로서 습윤시 노면의 미끄러운 정도를 판단하는데 사용된다.

- 조사장비로는 PFT(Pavement Friction Tester)BPT(British Pendulum Tester) 등이 많이 사용되며 조사결과는 SN(Skid Number), BPN(British Pendulum Nember) 값으로 각각 표현된다.

 

2. DATABASE

. PMS의 기본기능들이 효율적으로 운영되도록 하기 위해 DatabasePMS의 전체적인 지식기반으로서 정보제공자의 역할을 한다.

. PMS의 핵심기능으로서 Database의 역할

 

3. 보수 우선순위 및 공법결정논리

. 매년의 보수보강계획을 수립하는 필수적인 요소

. 보수 우선순위 결정은 Network LevelPMS로서 포장상태에 의한 방법(Condition Rating), 편익 비용비에 의한 방법(Benefit Cost Ratio), 수명주기 비용분석에 의한 방법(Life Cycle Cost Analysis) 등 다양하다. 이중 포장상태에 의한 방법이 가장 선호되고 있다.

4. 현황조회기능

. 현황조회기능은 PMS의 주기능은 아니나 도로관리자의 입장에서 어무의 효율성을 높여주는 편리한 도구가 되었다.

 

 

. 결론

1. 도로포장을 정기적으로 조사, 파손을 조기에 발견, 정확한 원인 분석, 적절한 보수시기 및 보수방법을 선정, 보수대책 강구함으로써 최소의 비용으로 장기간 유지토록함이 최소화 방안으로 판단됨

2. PMS기법에 의한 객관적이고 합리적인 유지보수로

1) 도로예산의 효율적 운용

2) 포장의 적정 수준 유지

3) 적기 유지보수에 의한 포장수명의 연장등의 효과를 기대할 수 있다.

3. 특히 국도의 PMS의 경우 Project LevelPMS만 시행된다.

Network Level의 적용등 보완이 필요한 실정이다.

4. 조속한 시일내에 고속도로, 국도, 지방도 뿐만 아니라 지자체에서도 관리 운영하는 도로에 대해서도 적절한 PMS를 도입하여 합리적이고 체계적이 포장관리가 이루어져야 하겠다.

5. 각종 도로들에 대한 PMS 자료의 수집 및 분석을 통한 연구 기능을 활성화하여 포장설계, 시공, 유지관리의 기술 발전을 도모하여야겠다.

 

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. 개 요

흙이 가장 잘 다져지는 어떤 함수비가 존재하는데, 이적을 최적함수비(OMC)라 하며, 흙시료에 함수비를 변화시켜 동일한 부피와 에너지로 다져서 함수비-건조밀도 관계의 다짐곡선을 그려서 최대건조밀도, 최적 함수비를 구하고, 시공 현장에 알맞는 다짐함수비의 범위를 구한다.

 

. 다짐시험의 방법(KS F 2312)

1. 채취된 시료를 자연건조시킨다.

2. 4분법으로 시료를 가른다.

3. 표준체(19.2mm, 37.5mm)로 쳐서 통과된 시료를 선택한다.

 

 

4. 다짐시험방법을 선택한다.

다짐 방법

래 머

몰드내경

(mm)

다 지 기

허용 최대입경

(mm)

무게(kg)

낙하고(cm)

층 수

낙하횟수

표 준

다짐시험

A

2.5

30

100

3

25

19.2

B

2.5

30

150

3

55

37.5

수 정

다짐시험

C

4.5

45

100

5

25

19.2

D

4.5

45

150

5

55

19.2

E

4.5

45

150

3

92

37.5

 

 

. 최적함수비(O.M.C)

1. 다짐시험결과 건조밀도가 가장 높은 꼭지점을 최대 건조밀도라 한다.

2. 최대건조밀도시의 함수비를 최적함수비(O.M.C)라 한다.

영공기간극곡선(Zero-air void curve) or 포화곡선

1) 중심으로 함수비가 감소되는 쪽을 건조측, 증가하는 쪽을 습윤측이라 한다.

2) 최적함수비의 상태로 현장 다짐시 가장 효과적이다.

 

. 다짐시험 결과의 이용

1. 도로 성토 다짐시 노상은 최대 건조밀도의 95%, 노체는 90%이상 다짐관리한다.

2. 다짐시험과 투수계수의 관계에 의해 흙댐이나 제방제체는 습윤측, 도로성토의 경우 건조측에서 다짐관리시 유리하다.

 

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