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Ⅰ. 개 요

1. 도로포장은 연성포장인 아스팔트 포장과 강성포장인 콘크리트포장으로 구분된다.

2. 아스팔트포장은 콘크리트포장에 비해 시공성 및 주행성에서 많은 장점을 지니고 있으나, 최근 차량의 대형화, 교통지체, 온도상승 등으로 심각한 소성변형의 문제가 발생하고 있어, 내유동성 및 내구성이 우수한 혼합물이 절실히 요구되고 있다.

3. 과거 아스팔트 포장에서의 변형문제는 포장층 각층의 침하문제로 해석되었으나, 현재는 아스팔트 혼합물의 유동성에 의한 소성변형 문제가 주요 원인으로 부각

4. 아스팔트 포장의 소성변형은 공용개시후 1-2년 정도에 주로 발생하며, 그 후 공기 및 자외선과의 접촉으로 산화가 진행되어 피로균열이 발생된다.

5. 따라서, 아스팔트포장의 파괴를 방지하기 위해서는 공용개시 초기의 내유동성과, 공용 후기의 균열저항성이 높은 포장단면이 되도록 개선

Ⅱ. 소성변형 발생요인

1. 아스팔트의 종류(침입도, 점도)

2. 아스팔트 포장 물성의 계절별 변화

3. 아스팔트 혼합물의 공극율

4. 골재의 입도

5. 아스팔트의 산화특성

Ⅲ. 아스팔트 혼합물의 특성

1. 아스팔트 종류

가. 포장용으로 주로 사용되는 AP : 침입도 기준 AP-3, AP-5 2종류

나. 우리나라의 년중 AP포장층 최고온도(66℃) 를 감안할 때,

다. (미)SHRP 연구성과인 공용성등급 PG64-22, PG76-22규격이 적합하나,

PG76-22규격에 부합되는 AP는 국내에서 생산되고 있지 않음.

2. 아스팔트포장 물성의 계절별 변화

ㅇ탄성계수 추정(Franklin식 이용)

: 여름철에 기층의 탄성계수가 표층의 탄성계수 보다 높다.

3. 아스팔트 혼합물의 공극률

가. 공극의 역할

: 온도상승시 아스팔트의 팽창부피를 흡수하여 여유 공간적 기능 담당

나. 공극 미확보 ⇨ 온도상승시 AP 블리딩현상 및 골재의 윤활작용으로 소성변형 가속

다. 따라서, 배합설계시 공극율을 5％이상 확보하고,

최종 공극율(공용 1-2년후)이 3％이상이 되도록하여 소성변형 최소화

4. 골재의 입도

가. 차량하중에 대한 전단저항은 주로 5㎜이상의 골재가 담당

나. 따라서, No.4(4.75㎜)체 이하 골재의 사용을 가능한 최소치 적용.

5. 아스팔트의 산화특성

가. AP 표층 상부

: 공기(산소) 및 자외선과의 접촉으로 산화가 이루어져 경화(노화)됨.

나. AP 표층 하부(3㎝이하)

: 산화의 진행이 거의 일어나지 않음.

Ⅳ. 소성변형 최소화 방안

1. 표 층

가. 두 께

: 고온에서 기층의 탄성계수가 표층의 탄성계수가 크므로

⇨ 소성변형 취약부위 최소화(표층두께 : 10cm→ 5cm)

내유동성이 상대적으로 높은 중간층 도입.

나. 아스팔트 종류 변경

: 고온에서 소성변형에 대한 내유동성이 우수한 AP사용 (AP-3 → AP-5)

다. 공극율 확보

- 아스팔트 혼합물 배합설계시 공극율 5％ 확보

- 최종 공극율(공용 1-2년후)이 3％이상이 되도록

라. 골재입도 조정

: No.4(4.75㎜)체 이하 골재의 사용을 시방 범위내에서 가능한 최소치를 적용

마. AP함량

: 최적AP함량 결정시 가능한 6％이하가 되도록

2. 중간층

가. 두 께 : 6cm를 표준으로 함.

나. 아스팔트 : AP-5사용(침입도 60-70)

다. 골재입도 : No.4(4.75㎜)체 통과 골재량을 시방기준의 중간치 이하로 조정

라. AP 함량 : 6％이하 (5-5.6％이내 권유)

3. 시공시기

가. 가능한 가을철에 시공하고, 6-8월의 시공은 피할 것.

나. 소성변형 주 발생 계절인 하절기 도래시까지 충분한 산화기간 확보

4. 포장단면 개선(안)

- 대표적인 단면을 기준으로 검토한 것임.

- AP기층 : (총포장두께 - 표층·중간층·보조기층 소요두께)

Ⅴ. 결 론

1. 앞에서 제시한 포장단면의 구조개선(안)은

: 표층, 중간층, 기층의 아스팔트종류가 상이함에 따라,

- 혼합물 생산시 세심한 주의가 필요하고,

- 중간층 시공으로 공정추진 및 품질관리에 약간의 어려움이 예상되나,

- 소성변형 최소화를 기대할 수 있으며,

- 경제성 및 유지관리 측면에서도 현행 포장구조 보다 유리할 것으로 기대된다.

2. 이밖에 소성변형을 최소화하기 위한 방법

가. 개질재를 사용하는 방법

: 아스팔트의 단점인 소성변형, 균열등의 단점을 개선하기 위하여

각종 혼화재(개질재)를 첨가하는 아스팔트 포장

나. 골재 맞물림 효과를 증진시키는 방법(SMA포장)

: AP자체의 성능개선 보다는 골재간 맞물림효과를 극대화하여 중차량에 대한 밀림(소성변형)을 최소화하고, 균열방지를 위해 천연섬유를 첨가한 AP혼합물

3. 본 수검자가 고속도로 설계시공 감독 경험에 따르면 다음과 같은 문제점 개선이 필요

- 국내에서 생산되고 있는 아스팔트의 대부분은 공용성등급 PG 58-22에 포함되며,

- 이는 Ap-3와 Ap-5등 침입도 기준만으로 분류하고 있는 현 아스팔트 등급체계하에서는 적절한 품질관리가 이루어질 수 없다는 것을 의미하므로,

- 국내 환경조건에 맞는 공용성 등급의 온도간격 설정에 대한 분석이 필요하며,

- 아울러 공용성등급에 부합되는

국내 KS관련 품질기준 및 시험규정의 수립이 있어야 할 것이다.

Ⅰ. 개 요

1. 아스팔트 포장

: 골재와 아스팔트를 결합하여 만든 포장으로,

교통하중을 표층→기층→보조기층→노상으로 확산분포시켜 하중을 절감하는 형식

2. 콘크리트 포장

: 포틀랜드 시멘트를 주재료로하여,

콘크리트 슬라브 자체가 교통축하중을 휨저항으로 지지하는 포장공법

3. 일반적으로 아스팔트포장과 콘크리트포장의 차이점은

가. 포장구조상 차이.

나. 설계원칙상 차이.

다. 일반적인 차이( 시공성, 공용성, 내구성 등)가 있다.

Ⅱ. 포장구조상 차이점

1. 포장구조

2. 하중전달

가. 아스팔트포장

: 교통하중을 표층→기층→보조기층→노상으로 확산분포시켜 하중을 절감하는 형식

나. 콘크리트 포장

: 교통하중을 콘크리트 슬래브가 직접 지지하는 형식

3. 층별 역활

Ⅲ. 설계원칙상 차이점

Ⅳ. 일반적인 차이점

Ⅴ. 결 론

1. 현재까지 국내 포장설계는 AASHTO설계법 및 일본포장설계법을 준용함에 따라, 우리나라 실정에 맞지않는 설계인자의 차이로 설계결과에 대한 신뢰성이 떨어져 있는 실정

2. 이에 따라, 우리나라의 포장 설계법은 합리적이고 경험적인 AASHTO 설계법 적용을 기준으로 하고, 우리나라 실정에 맞는 설계 입력변수들의 적용방안 마련이 바람직하다.

3. 또한 아스팔트포장, 콘크리트포장은 각각 고유의 장단점을 지니고 있으므로, 어떤포장이 유리하다고는 판단할 수 없으며, 포장공법 선정시 위에서 언급한 사항들을 종합적으로 고려하여 선정하여야 한다.

4. 본 수검자가 고속도로 설계 및 시공 감독 경험에 따르면, 우리나라 포장공법 선정시 다음과 같은 문제점 개선이 필요하다고 사려됨.

- 우리나라의 경우 지형, 환경 등을 고려해 볼때, 콘크리트포장의 대대적인 시행은 다소 문제가 있음.

- 콘크리트포장의 경제성은 공용년수에 달려있으므로 설계시 공용성 향상과 내구성 증진에 대한 연구가 필요하며,

포장의 경과년수에 따른 지속적인 추가조사로 최적공법에 대한 적용방안 마련 필요

- 아스팔트포장이 외국에서는 유리하나, 부존자원상 콘크리트포장을 사용해야 하는 우리나라 현실을 고려할 때,

장기적인 유지관리로 주행성, 평탄성, 쾌적성 유지가 관건이다.