현장 사례로 살펴본 국내 구스아스팔트 기술 현주소
작성일 : 2025.03.10 10:21
① 사용 배합의 결정 및 품질관리항목 기준 설정으로 적정한 품질 확보 구스 아스팔트포장의 주요 특징은 고온시의 내유동성을 고려하여 시공성을 개선하는데 그 목적이 있다. 따라서 일본에서는 아스팔트량의 기준을 7~10%로 하고, 바인더중 TLA는 아스팔트량의 20~30%로 하고 있다. 본 배합설계는 쿠커차 구조와 유사한 시험장비(믹서)를 별도 제작(쿠킹 용량 500Kg)하여 사용하였으며 결과는 다음과 같다.
- 사용골재중 채움재는 플로우 시험을 통해 선정한 결과를 토대로 합성 비율은 23%로 하였다.
- 설계아스팔트량은 유동성시험과 관입량시험결과에 따라 류엘유동성 18초와 관입량 1.5mm에 해당되는 아스팔트량의 평균값으로 8.7%로 결정 하였다.
- TLA와 스트레이트아스팔트(침입도 20~40)의 혼합비율은 25:75로 하였다.
이에 따른 확인시험결과는 <표 4.16>와 같이 만족하였다.
<표 4.16> 외국의 구스아스팔트 품질기준값
<표 4.17> 구스아스팔트 파단변형 기준값 변경
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그러나 휨시험(파단변형)의 품질기준값(영종대교 특별시방서)이 한국도로공사 도로연구소 시험결과 특별시방서 기준에 못미치어 이에 대한 별도의 시험을 실시하여 구스아스팔트 혼합물 기준값을 외국의 여러 기준값과 비교하였는데, 이론적으로 정립되지 않고 중요시할 필요가 없다고 판단하여 다음과 같이 변경관리하였다.
독일연방건설부 기준값은 골재입도 0/11S에 대한 값임.
② 기존 플랜트 능력 향상을 위한 개조범위를 결정하여 혼합물의 생산능력 확보 플랜트는 운반거리 15Km로 약 30분 소요되는 인근 기존 플랜트를 이용 하였다. 구스아스팔트 혼합물의 제조방법은 스트레이트아스팔트를 가열하여 믹서내에 투입한 후 TLA를 수동으로 투입하는 퍼그밀 믹서 방법을 선택하였다. 이는 인력투입에 어려운 점은 있으나, 특별한 장치가 필요없고 브랜드 탱크 방식에 의한 재료의 침전 등으로 인한 문제점을 완전 해소할 수 있기 때문이다. 따라서 TLA를 소할 파쇄하여 배합에 맞게 1배치 1톤 규모의 TLA중량(22Kg)대로 포대로 담아 투입하였다. 믹서 형식은 웨트(wet)방법으로 120초/톤 혼합으로 배출목표온도를 200℃내외로 하였다.
구스아스팔트 운반용 쿠커차의 용량은 8톤으로서, 1대 출하시 혼합시간 16분 소요되었다.
이 기준에 의하면 골재의 가열온도를 최대 290℃까지 높여야 되므로 필러 가열장치의 히팅시스템 집진기의 재질향상을 위해 개조하였으며, TLA 투입구 설치, 스크레이트아스팔트 저장탱크의 온도 유지 및 골재온도를 수시 파악하기 위해 핫빈에 온도센서를 부착하는 등 생산전 준비에 만전을 기하였다.
③ 포장시 강상판 열영향 해석 및 계측 실시
이 강상판은 포설온도에 의한 열변경이 예상되어 강상판의 온도차에 따른 적정한 포설방법을 강구하여 포설폭 및 시공장비를 결정하여야한다. 따라서 고온의 포설온도(220~260℃)에 의한 예상응력을 파악할 필요가 있다.
강상판의 열영향 해석은 하로도로를 기준으로
- 횡단면상의 시공연결부를 피한 연속시공 개념
- 종형, 조이리브 위치 및 윤하중 재하위치에 연결부를 투지 않는 조건
- 피니셔의 최대폭(4.5m) 적용을 위한 3분할포설
(10.5/3 = 3.5m/레인)
- 연속 포설시 12.5m 포설시간을 360분 (0.417m/분)으로 가정하여 타설 패턴 케이스별로 검토한 결과 포설속도 0.6m/분 이하 시공관리가 적절하며, 신축장치중 핑거타입은 후가설이 필요하다고 검토되었다.
포설폭은 기본 포설폭의 결절에 따라 집수구(40×40cm)가 있는 편측을 인력포설구간으로 정하고, 기타구간은 리브 지범을 피한 윤하중 재하지점 이 차선에서 15cm 이상 지점에 있도록 결정하였다.
영종대교 강상판 포장의 특징은 일정한 두께(40mm), 일정한 폭으로 일직선으로 포설할 수 있으므로 분할포설을 계획 실시하였다.
- 기계시공 구간
•상로도로 4분할 : 열변형 방지를 위한 인접되지 않은 2개 레인씩 동시 포설(피니셔 2대사용)
•하로도로 3분할 : 열변형 방지를 위한 양측2개 레인 동시포설후, 중앙 1개 레인 포설
•인력시공구간 : 기계시공후(옆레인 포설 3시간 이후) 배수구폭 90cm 시공
강상판의 열영향 해석 결과에 따라 포설시 강상판의 열변형에 대응한 포설 방법의 수행정도를 파악하여 강구조물의 안전성 확보, 유지관리시 정보제공 및 향후 시공기술 개방을 위한 자료축척으로서 계측계획을 실시하였다.
포설시 현장계측에 의하면 구스아스팔트 혼합물의 고온포설시 강상판 단면 상하방향에 일시적으로 100~120℃의 온도가 방생한다. 하로도로인 경우에는 강성이 비교적 낮아 열영향이 크고 상로인 경우 강성이 크므로 국부적인 열영향을 받게 된다.
따라서 신축이음장치 유격 측정과 슈 이동량측정을 중점적으로 측정한 결과, 상로도로인 경우 포설온도에 의한 강상판 강재의 송성변형 발생 우려는 없으므로 타설속도 및 분할 타설에 따른 변형은 특별히 고려하지 않아도 문제가 없다.
- 신축이음장치(핑거조인트)부 변위(교축방향 : 46mm, 교축직각방향 7mm)을 상회하므로 신축이음장치는 후가설 하여야 하고,
- 구스아스팔트 포설후 열변형에 대하여 슈 유간이 제대로 확보되었는지 육안조사결과 유간 내에서 열변형이 발생되었음을 확인하였으며,
- 중앙 슈(G2 종형 슈)는 부상량이 6.2~7.9mm로서 열영향에 대비하여 풀어 놓은 클램프부위 볼트는 포장후 조정(체결)해야 한다고 판단되었다.
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