개질첨가재 DAMA(Drain Asphalt Modified
Additive)를 이용한 아스팔트 혼합물의
성능개선 효과와 포장두께 설계시 적용성 연구
진 정 훈, 최 한 길, 손 원 표, 조 규 태
인천대학교 첨단도로교통연구센터(I.T.S. R.C.)
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3. 실내 시험 방법 및
결과
3.5
회복탄성계수(Modulus of Resilient : MR) 시험 및 결과
포장체는 교통하중(반복하중)에 의해 계속적인 하중의
반복재하 조건하에 있게 된다. 그림 20과 같이 반복적인 하중을 받는 포장 재료는 변형율 경화(Strain-Hardening)를 통하여 재료가
안정화되어, 반복재하 회수가 충분히 증가하면 변형율은 회복 변형율(Recoverable Strain) 성분이 지배적이 된다. 이 때의
응력-변형율 곡선의 기울기를 회복탄성계수(MR : Resilient Modulus)라 정의한다. 회복탄성계수에 영향을 주는 인자는 포장 재료별로
다르며 그림 20과 같이 아스팔트 혼합물에서는 온도가 회복탄성계수의 주요 영향인자로 알려져 있다. 아스팔트 혼합물의 회복 변형 특성을 결정하는
회복탄성 계수는 온도에 상당히 민감하게 그림 21 에서와 같이 일반적으로 반대수 그래프에 표시하면 온도에 선형 비례함을 알 수 있다. 온도에
따라 아스팔트 혼합물의 회복탄성계수가 상당히 민감하게 변하므로, 해석 및 설계에 이용되는 아스팔트 혼합물의 회복탄성계수는 그 지역의 계절별
온도에 따른 값의 온도를 선정하는 것이 바람직하다. SHELL에서는 대기온도 변화에 따른 포장체에 미치는 영향을 분석하기 위하여 대표적인 포장
구조체의 모델들을 설정하고 다층탄성해석 전사프로그램인 BISAR를 사용하여 그림 22와 같이 온도-Weighting Factor 관계를
제안하였다. 이에 대한 사용 지역의 월별 평균기온을 측정하여 월별 Weighting Factor의 산술평균(월별 Weighting Factor의
합 / 12 개월)으로 1년을 기준으로 한 대표적인 설계온도를 찾는 것이다.
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| [그림 20] 반복하중하에서 포장체의
응력-변형율관계 |
[그림 21] 아스팔트 혼합물의 회복탄성계수(MR)과 온도와의
관계 |
[그림 22] 월평균온도(연평균온도)와 Weight Factor의
관계 |
그림 22를 이용하여, 국내의 연중
평균적 기온 분포를 대표할 수 있는 서울 등 3지역을 중심으로 한 설계온도의 추정결과는 표 11에 나타낸 바와 같다. 표 11의 결과로부터 국내
조건에서의 아스팔트 포장의 설계온도를 17℃로 평가할 수 있으며, 설계시 혼합물의 물성 평가 온도인 23℃를 찾을 수
있다.
회복탄성계수시험은 KS F 2376의 규정에 따라 5℃, 25℃ 및 40℃에서 실시하였다. 회복탄성계수는 온도 변화에 따른 혼합물의
감온성을 측정하기 위한 시험으로 각 시험온도에서 온도의 변화에 따라 계수의 변화가 심하지 않을 경우 온도변화에 대한 민감성이 낮기 때문에 우수한
혼합물로 평가하게 된다. 또한, 저온에서의 계수가 낮은 혼합물이 높은 혼합물에 비하여 강성이 낮기 때문에 저온에서 균열 발생이 적은 혼합물로
평가하게 된다. 5가지 입도의 회복탄성계수 실험결과는 다음 표 12와 그림 23과 같다.
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| 표 11 SHELL 도표에 의한 설계온도
추정 |
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| 표 12 회복탄성계수 시험결과 |
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회 복 탄 성 계 수 시 험 결 과 (건자재 시험연구원 DATA) |
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구 분 |
온도(℃)별 회복탄성율 |
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종 류 |
DAMA
(%) |
5 |
25 |
40 |
|
MPa |
kgf/㎠ |
MPa |
kgf/㎠ |
MPa |
kgf/㎠ |
|
밀입도
19mm |
0.0 |
5407 |
55136 |
1102 |
11237 |
368 |
3752 |
|
0.5 |
5246 |
53494 |
1883 |
19021 |
591 |
6026 |
|
1.0 |
6398 |
65241 |
3085 |
31458 |
1797 |
18324 |
|
배수성입도13mm |
0.0 |
5850 |
59653 |
1385 |
14123 |
396 |
4038 |
|
0.5 |
5600 |
57104 |
1972 |
20108 |
425 |
4333 |
|
1.0 |
6659 |
67903 |
2588 |
26390 |
852 |
8688 |
|
배수성입도
19mm |
0.0 |
5462 |
55697 |
889 |
6065 |
213 |
2172 |
|
0.5 |
4864 |
49599 |
1206 |
12297 |
427 |
4354 |
|
1.0 |
6225 |
63477 |
2935 |
29928 |
1412 |
14398 |
|
슈퍼페이브
입도
19mm |
0.0 |
5271 |
53749 |
1554 |
15846 |
574 |
5853 |
|
0.5 |
6994 |
71319 |
2272 |
23168 |
811 |
8269 |
|
1.0 |
6666 |
67974 |
3792 |
38667 |
2343 |
23892 |
|
SMA 19mm |
0.0 |
3317 |
33824 |
585 |
5965 |
256 |
2610 |
|
0.5 |
4463 |
45510 |
945 |
9636 |
392 |
3997 |
|
1.0 |
4977 |
50751 |
2487 |
25360 |
1311 |
13368 | |
|
※ 1 MPa = 10.197
kg/㎠ |
[그림 23] 회복탄성계수 시험결과 | |
