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[ 개질 및 특수 아스팔트 혼합물의 역학적 특성 연구 (1) ]

작성일 : 2022.04.29 06:51 수정일 : 2022.06.15 10:48 작성자 : 관리자 (c)

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제1장 서 론
 
1.1 개질아스팔트의 현황 
 
우리 나라에서 도로는 산업화 사회의 중요한 기간시설로서 국내 수송량의 90% 이상을 부담하는 국가교통의 중심시설이다. 그러나 국내 아스팔트 포장의 도로상황을 보면, 급격한 교통량의 증가와 기후조건의 변화 등의 여러 가지 제반여건의 변화로 인하여 도로포장의 파손이 급증하고 있다. 
일반적으로 아스팔트 포장은 콘크리트 포장보다는 주행성능이 우수하고 신설포장이나 보수공사가 편리하다는 장점 때문에 널리 사용되고 있으나 여름철의 고온이나 과중한 교통량에 의해 발생하는 소성변형과 겨울철에 반복 차량하중에 의한 균열발생이 항상 문제점으로 지적되어 왔다. 
이러한 문제점을 해결하기 위하여 아스팔트 포장에 개질 아스팔트혼합물과 특수아스팔트 혼합물을 사용하는 방안이 적극 검토되었으며 실내 배합설계를 통하여 각각의 설계 기준을 제시하여 개질 아스팔트혼합물과 특수 아스팔트혼합물을 적용하는 지역이 점차 늘어가고 있다.
전 세계적으로 아스팔트에 개질재(改質材)를 첨가하여 사용한 것은 이미 50년이 넘었지만 최근 10년 동안 새롭게 관심을 끌고 있다. 우리 나라에서도 최근 들어 다양한 개질재가 첨가된 개질 아스팔트혼합물을 생산하여 사용하고 있는 실정이다. 이러한 개질재는 다음과 같은 이유 때문에 그 관심이 증가하고 있다.
① 아스팔트 포장의 수요가 증가하고 있다. 교통량과 교통하중, 타이어 압력의 증가 등으로 아스팔트 포장에서 발생하는 조기 소성변형을 감소시키고 저온에서 균열에 강한 개질 아스팔트혼합물이 요구되고 있다.
 
② 미국의 신도로연구계획(SHRP)에 의해 개발된 수퍼패이브 바인더 규정은 고온과 저온에서 포장의 공용성에 적당한 아스팔트 바인더를 유변학적 특성과 스티프니스를 기준으로 분류하고 있다. 그러나 이러한 고온과 저온의 혹독한 기후조건을 모두 만족시킬 수 있는 아스팔트 바인더는 대부분이 개질 아스팔트바인더이다. 따라서, 우리나와 같이 여름철과 겨울철이 분명하게 구분되는 기후조건에서는 개질 아스팔트 혼합물의 사용이 요구되고 있다.
 
③ 타이어나 폐토너와 같은 폐기물이나 산업부산물을 아스팔트의 개질재로 사용함으로서 환경친화적이고 경제적인 포장재료서 사용이 가능하다.
 
④ 공공기관에서는 최초의 포장공사비가 증가하더라도 포장의 고용수명을 연장하고, 조기 파손을 감소시키기 위해 개질 아스팔트 혼합물을 사용하고 있다.
 
또한, 개질 아스팔트 혼합물과 함께 특수한 환경이나 지역에 적합한 특수 혼합물을 제작하여 사용하게 되었는데, 그 대표적인 혼합물이 대입경 아스팔트 혼합물, 쇄석 매트릭스 혼합물(SMA), 개립도 아스팔트 혼합물 등이 있다.
하지만 이러한 개질 아스팔트 혼합물과 특수 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트 혼합물과 마찬가지로 실내에서 마샬배합설계을 실시하여 마샬안정도, 흐름치, 공극율, 포화도 등으로 개질 아스팔트 혼합물와 특수 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하고 있다. 그러나 외국에서는 마샬 배합 설계방법은 아스팔트 포장의 공용성을 모사하기에는 부족한 평가방법으로 분류되었고. 개질 아스팔트혼합물과 특수 아스팔트 혼합물의 역학적 특성과 포장의 공용성을 예측하기 위해 파괴 및 비파괴 역학적 시험을 수행하여 아스팔트 혼합물의 거동특성을 평가하고 있다.
따라서 본 강좌에서는 국내에서 사용되고 있는 개질 아스팔트 바인더, 혼합물 및 특수 아스팔트 혼합물에 대한 시험방법, 시공실적, 공학적 특성과 사용상의 주의점에 대하여 서술하였다.
 
 
제2장 개질 및 특수 아스팔트의 분류와 특징
 
2.1 개  요 
 
아스팔트 혼합물은 온도 및 하중전달 시간에 의해 영향을 받기 때문에 여름철의 기온과 겨울철의 기온차가 크게 발생하는 지역의 경우 매우 관리하기 힘든 재료이다. 특히, 환경 파괴로 인한 이상기온의 발생, 교통량의 증가는 아스팔트 포장의 파손을 촉진시키는 요소로 작용하고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 전 세계적으로 아스팔트에 개질재(改質材)와 첨가제가 사용되고 있다. 아스팔트 포장에 개질재를 사용하기 시작한 것은 이미 50년이 넘었지만 기온의 변화와 교통량의 증가로 인하여 최근 10년 동안 새로운 관심을 끌고 있다.
 
2.2 이상적인 바인더의 요구조건 
 
이상적인 아스팔트 포장의 바인더는 그림 2-1과 같이 다음과 같은 향상을 위하여 개질이 필요하다.
 
1. 액체 아스팔트 바인더의 펌핑, 아스팔트 혼합물의 혼합 및 다짐을 쉽게 하기 위하여 높은 시공온도에서 더 낮은 스티프니스(또는 점도)를 가져야 한다.
2. 소성변형과 밀림을 줄여 주기 위하여 (여름철) 고온에서 더 높은 스티프니스를 가져야 한다.
3. 온도균열을 줄여 주기 위하여 (겨울철) 저온에서 더 낮은 스티프니스와 더 빠른 이완성(弛緩性)을 가져야 한다. 
4. 박리를 줄여 주기 위하여 수분이 있는 데에서도 아스팔트 바인더와 골재의 부착성이 증가되어야 한다.

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