작성일 : 2023.02.01 12:33 수정일 : 2023.02.01 12:39
고온에서 아스팔트 포장의 안정성을 크게 하기 위하여 여러 가지의 개질제나 첨가제가 사용되고 있다. 그러나 많은 포장 기술자들은 아스팔트 혼합물의 골재 구성요소의 기본적인 성질(예컨데, 크기, 모양, 표면조직 및 입도)이 소성변형에 저항성이 큰 혼합물을 얻는데 가장 중요하다고 믿고 중간층과 기층에 골재 최대치수가 25mm, 40mm의 쇄석을 사용하여 중차량용 아스팔트 포장의 소성변형을 감소시켰다.
대입경 혼합물은 미국과 일본에서 많은 시공성과를 보여주고 있으며 다음과 같은 특징을 가지고 있는 것으로 보고하고 있다.
① 대입경 골재를 사용한 혼합물의 배합설계를 실시하려면 표준 마샬배합설계법이 아닌 수정 마샬배합설계법이나 수퍼패이브 1단계 배합설계와 같은 새로운 배합설계가 필요하다.
② 대입경 골재를 사용한 혼합물은 일반 혼합물보다 소성변형에 강한 특성을 보여주었다.
③ 기존의 혼합물을 생산하는 플랜트를 그대로 사용할 수 있어 기계적 손실은 발생하지 않는다.
④ 대입경 혼합물은 아스팔트함량이 일반 혼합물에 비하여 1~2% 정도 낮아 경제적으로 매우 유리하다.
⑤ 대입경 혼합물을 현장에 포설하는 과정에서 대입경골재의 재료분리가 일어나지 않도록 철저한 관리가 요구된다.
3.2.2 SMA 혼합물
SMA 혼합물은 1960년대 후반에 스파이크타이어에 대한 내마모용 혼합물로서 독일에서 처음 개발된 것으로 일반적으로 약 70~80%를 차지하는 조골재의 맞물림효과와 샌드매스틱(모래+석분+섬유+아스팔트)의 충진효과를 가지고 있는 갭입도의 가열아스팔트혼합물이다. SMA 혼합물은 소성변형 저항성 향상, 승차감과 저소음 효과 면에서 매우 우수한 것으로 인정받고 있다.
SMA 혼합물의 구성은 크게 골재, 아스팔트, 섬유첨가재(fiber) 의 3종류로 나눌 수 있다. 일반 밀입도 혼합물과 가장 큰 차이점으로는 골재의 사용 측면에서는 굵은골재가 상대적으로 다량 사용되고, 다량의 굵은골재 탈리 및 균열에 대한 저항성을 향상시키기 위하여 많은 양의 아스팔트가 사용되는 것이다. 많은 양의 아스팔트를 안정적으로 유지시키기 위해 셀롤로오스 화이버(cellulous fiber)가 첨가되며 다량의 채움재(filler)가 사용되는 것이 SMA 혼합물 구성상 특징이다.
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[그림 3-1] SMA 혼합물의 구성
[그림 3-1]은 SMA 혼합물에 사용되는 재료의 구성을 보여준다. [그림 3-1]에서 보는 바와 같이 굵은 골재와 그 사이를 채워줄 수 있는 결합재로서 매스틱(mastic)이 사용된다. 이러한 매스틱은 아스팔트, 부순모래, 채움재(filler) 및 섬유첨가재(cellulous fiber)로 구성되는데 골재와 골재를 결합시켜 주는 페이스트(paste)로 작용한다.
SMA 혼합물은 5㎜이상 골재가 전체 혼합물의 50~70%를 차지할 정도로 조립의 골재가 많기 때문에 전단변형에 대한 저항성이 우수할 뿐 아니라, 높은 아스팔트 함량과 셀롤로오스 화이버의 작용으로 내구성이 우수한 혼합물로 평가되고 있다.
3.2.3 배수성 혼합물
배수성(排水性)혼합물은 그 명칭이 나타내는 바와 같이 빗물을 포장체의 공극을 통하여 도로의 길어깨(路肩) 쪽으로 흘려보내어 배수시키는 기능을 가진 혼합물이다. 이러한 기능에 의해 노면 위의 빗물이 없게 되거나 적어져 야간에 레인마킹의 시인성(視認性)이 향상되고, 빗길에 미끄럼 사고도 적어지며, 노면의 공극이 소음(騷音)을 흡수하여 저소음 효과도 있어 외국에서는 기능성 포장의 하나로 최근 많이 채택되고 있다.
배수성혼합물은 유럽을 중심으로 1980년대부터 보급되기 시작하였으며, 일본에서는 1987년에 처음으로 저소음포장으로 시공되기 시작하여 그 후 건설성, 일본도로공단 등에서 배수성포장의 시험시공이 시공된 후 최근에는 이에 대한 기술도 많이 발전하고 실적도 많다. 유럽에서는 Porous Asphalt 또는 Drain Asphalt 라고 부르고 있으나 영국에서는 전통적으로 투수성 머캐덤(Pervious Macadam)이라고 부른다. 미국에서는 개립도 아스팔트 마찰층(Open-Graded Asphalt Friction Course)의 약자로 OGFC라 부른다.
배수성 혼합물의 특징은 다음과 같다.
① 배수기능 : 배수성혼합물의 배수기능은 저류(貯留)기능과 유출(流出)기능으로 나누어 생각할 수 있다. 비가 내리게 되면 빗물은 즉시 공극으로 침투한다. 이 때는 수직방향으로의 움직임이나 서서히 물로 채워지게 되면 수평방향으로 빗물이 연속되어가면서 밑면의 근소한 기울기(구배)에 따라 수평방향, 즉 길어깨 방향으로 흘러 결국에는 투수가 시작된다.
② 차량소음의 저감 : 차량주행에 따라 발생하는 소음의 저감효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 효과는 배수성 혼합물의 공극에 들어간 음파(音波)가 난반사의 반복에 의한 에너지 감쇄, 공극에 의해 굴절된 음파와 포장표면에서 반사된 음파의 엇갈림에 의한 감쇄라는 견해가 있으며, 2~5㏈ 정도 저감되는 것으로 특히, 귀에 거슬리는 500~1,000㎐ 범위에서의 저감이 큰 것으로 알려져 있다. 또한 우천시 물보라 소리의 저감효과도 크다.
③ 기타 : 여름철 노면온도의 상승억제, 도시에서의 유출계수의 저감 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있으며 배수성포장의 표면 요철에 의해 빛이 난반사되어 대향차나 운전자차의 헤드라이트의 반사광이 줄어들어 노면의 기호가 잘 보이며, 우천 시의 흐릿함을 향사시키는 시인성이 향상되는 효과가 있다. 국내에서는 다양한 배수성 아스팔트용 첨가제가 생산 및 사용되고 있다. 플랜트 믹스와 프리믹스 타입으로 분류되는데 플랜트 믹스는 플랜트에서 인력 또는 장치를 사용하여 믹서에서 혼합하는 방식이다. 프리믹스는 아스팔트 공장에서 첨가제를 미리 혼합하여 아스팔트 형태로 생산되어 플랜트에서는 별도의 아스팔트 탱크가 필요하다. [그림 3-2]는 국내에서 생산되고 있는 다양한 첨가제이다.
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[그림 3-2] 국내에서 생산되고 있는 다양한 첨가제
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