본 연구에서는 다양한 실내시험을 통하여 국내에서 개발된 에폭시 아스팔트 혼합물의 공용성을 평가하였다. 최대입경 13mm의 밀입도 혼합물을 기초로 하여 아스팔트 바인더의 20% 또는 40%를 국산 및 일본산 에폭시 수지로 치환하여 4종류의 에폭시 아스팔트 혼합물의 배합 설계를 실시하였다. 에폭시 아스팔트의 가사시간이 에폭시 수지가 40% 사용한 경우 3시간, 20% 사용한 경우 6시간 정도임을 확인할 수 있었다. 휠트랙킹 시험, 간접인장 반복시험, 그리고 저온 휨 시험 결과 국산 및 일본산 에폭시 아스팔트 혼합물의 공용성이 일반 아스팔트 혼합물 보다 상당히 우수한 것으로 나타났다. 하지만 일부 에폭시 아스팔트 혼합물에서는 수분손상 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 일본산 에폭시 아스팔트 혼합물과 국산 에폭시 아스팔트는 유사한 성능을 나타냈다. 또한 콘크리트 보수재로 개발한 국산 에폭시 아스팔트의 적합성을 평가하기 위하여 추가적으로 열팽창계수, 부착강도, 인장강도를 측정한 결과, 일반 콘크리트와의 부착력은 우수하고 인장강도는 유사한 것으로 나타났으나 열팽창계수는 5배정도 큰 것으로 나타났다.
본 연구에서는 현재 일본에서 개발되어 적용되고 있는 고형화 에폭시 수지를 이용한 아스팔트 혼합물의 국내 강상판 적용성을 평가 하고자 하였다. 다양한 문헌조사를 통한 고형화 에폭시 아스팔트 혼합물의 특성을 파악한 후, 배합설계 와 혼합물 평가를 실시하였다. 그 결과 강상판에 적용되는 다른 재래식 혼합물에 비하여 성능이 월등함을 알 수 있었다. 또한, 3D 유한 요소 해석을 수행한 결과 에폭시 아스팔트가 시공 시 충분한 공용성능을 보이는 것으로 판단되어 국내에서 일반적으로 사용되고 있는 배치식 플랜트 통해 고형화 에폭시 아스팔트 혼합물 생산 후 시험시공을 실시하였다. 시공 후 공용성을 평가하기 위해 BPT 실험을 한 결과 포장의 표면은 기준이상의 마찰력을 나타내는 것을 알 수 있었다.
Anionic epoxy compound was synthesized and added to asphalt aiming to prepare self-healing asphalt. Epoxy-modified asphalt showed excellent modification effect and healing effect as well. The results revealed that with 5% addition of polymer the tensile strength, impact strength and complex shear modulus of the polymer-modified asphalt increased by 65%. 64% and 35%, respectively. It seems that high interaction occurs between polymer and asphalt matrix. Self-healing efficiency of the polymer-modified asphalt based on tensile strength showed 100%, comparing to 79% of straight asphalt. In impact experiment the polymer-modified asphalt showed 99% of healing efficiency, comparing to 77% of straight asphalt. In rheological experiment the polymer-modified asphalt showed 103% of healing efficiency, comparing to 72% of straight asphalt. It appears that the ionic bonding existing in epoxy polymers contributed to high values of self-healing efficiency. The polymer which has high intermolecular force fills the crack of the asphalt, pulling the opponent side each other, and so the original properties were restored.
PURPOSES : In order to apply high-speed weigh-in-motion (HS WIM) systems to asphalt pavement, three high-durability asphalt concrete mixtures installed with a WIM epoxy are evaluated. METHODS : In this study, dynamic stability, number of loading repetitions to reach the rut depth of 1 mm, and rut depth measurements of three asphalt mixtures at $60^{\circ}C$ were compared using an Asphalt Pavement Analyzer (APA). Laboratory-fabricated material and field core samples were prepared and tested according to KS F2374. RESULTS : Through the laboratory tests, it was found that all three modified asphalt mixtures (stone-mastic, porous, and semi-rigid) with WIM epoxy showed favorable permanent deformation results and passed the dynamic stability criterion of 3000 loading repetitions per 1 mm. In addition, it was confirmed that the modified SMA mixtures cored from the field construction yields satisfactory rutting testing results using the APA. Finally, the epoxy used for the HS WIM installation shows good adhesion with the three asphalt mixtures and permanent deformation resistance.
에폭시 아스팔트 혼합물은 에폭시 수지와 경화제의 화학반응이 진행되어 양생시간을 거쳐 성능 발현이 이루어진다. 에폭시 아스팔트의 양생수준은 후속공정의 진행과 교통개방 및 공정계획의 수립에 절대적인 영향을 미치므로 정확한 예측모델의 개발이 중요하다. 본 연구에서는 기존 예측식에 사용되는 인자들의 화학적 의미 분석을 통하여 에폭시 수지의 농도와 경화특성을 반영하여 기존식보다 확대된 적용 범위를 갖는 양생수준 예측식을 제시하였다. 실외양생 실험과 비교 결과 상관계수가 0.971 이상으로 나타나 조성이 다른 에폭시 아스팔트 혼합물의 온도와 시간에 따른 양생수준을 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
강바닥판 교면포장의 고정하중 감소와 내구성 확보를 위해 사용되는 에폭시 아스팔트 콘크리트는 2액 반응형 재료로서 온도와 시간에 따라 강도가 발현되는 특징을 갖는다. 교통개방과 공정계획 수립을 위해서는 에폭시 아스팔트 콘크리트의 강도를 정확하게 예측할 수 있어야 하며 이를 위해 에폭시 아스팔트 콘크리트의 교통개방 시점 예측 모델을 개발하였다. 현장 시공 사례에 적용 하였을 때 기존 화학반응속도론에 기초한 모델의 R2가 0.806이었으나 비선형 커브피팅을 통해 개발한 예측모델은 R2가 0.943로 보다 높은 예측 정확도를 나타내었다. 포장체의 온도데이터가 보다 많을 경우에는 예측모델과 실측값의 차이를 더 줄일 수 있었다.
본 연구의 목적은 장경간 강바닥판 교량의 교면포장 재료로서 에폭시 아스팔트 혼합물을 평가하고, 현장에 적용하는 것에 있다. 에폭시 아스팔트 혼합물의 국내 적용을 위한 골재입도를 제시하였고, 실내 공용성 실험을 수행한 결과 내구성능 면에서 매우 우수함을 알 수 있었다. 또한, 온도에 따른 회복탄성계수와 전단부착강도 시험결과를 활용하여 구조해석을 실시 후 전단응력 검토결과 전단부착강도의 9%로도 충분한 접착 성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 에폭시 아스팔트 교면 포장에 발생하는 인장응력의 경우 중국에 시공되어 검증된 난징대교 실내시험결과와 비교 시 유사하거나 작은 값을 나타내어 충분한 공용 성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 결과적으로 에폭시 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트에 비해 매우 우수한 내구성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 하지만 현장에서 장경간 강바닥판 교량의 교면포장 재료로서 에폭시 아스팔트 혼합물을 적용할 경우 온도와 양생기간에 따른 강도발현에 차이가 있을 수 있으므로 현장 적용 시, 생산 시료로 제작한 혼합물에 대한 평가가 이루어져야 한다.
노후 된 도로 포장 개량을 위한 아스팔트 덧씌우기 포장의 경우 반사균열로 인한 조기파손이 문제가 되고 있어, 반사균열을 억제하고 포장의 내구성을 확보할 수 있는 새로운 공법이 필요한 실정이다. 에폭시 아스팔트 바인더를 이용한 응력흡수층(SAMI)을 통해 아스팔트 덧씌우기 포장의 내구성을 확보하고자 하였다. 에폭시 응력흡수층의 인장성능, 접착성능, 방수성능, 내화학성, 내구성 실험을 수행하였으며, 교면 방수재료의 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 반사균열 억제 효과를 검토하기 위해 반복직접인장실험 결과 에폭시 응력흡수층 적용시 단면 두께가 감소하여도 두께 10cm의 PSMA 아스팔트 콘크리트에 비해 1.2~1.56배 높은 반사균열저항성을 나타내었다. 4점 빔피로 실험 결과 에폭시 응력흡수층을 적용하면 피로파괴횟수가 약 7.5배 높아져 포장의 내구성을 향상시킬 수 있었다. 에폭시 응력흡수층은 반사균열 억제와 피로수명 향상 및 방수층으로서의 역할을 수행하여 아스팔트 덧씌우기 포장의 내구성 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다.
PURPOSES: The purpose of this study was to break away from the workforce method using cold-mix asphalt mixtures and has a constant quality and has develop repair materials of pre-production asphalt-precast types. METHODS: The selection of the repair material was determined as the results obtained through physical properties of materials and the field applicability. In case of repair materials, values obtained through Marshall stability test & the dynamic stability test & retained stability test as well as the site conditions was considered. In case of adhesive, test results were obtained through examination of the bond strength(tensile, shear) and the field applicability of the adhesive was examined through combined specimens to simulate field applications. RESULTS : According to the results of laboratory tests, in the case of repair materials, Marshall stability and dynamic stability, retained stability of cold-mix reaction type asphalt mixture is the highest. In the case of adhesive, two-component epoxy-urea has a very high bonding strength(tensile, shear) was most excellent. According to the results of field tests, when epoxy-urea was excellent workability. Also, the repair body through actual mock-up test did not occur large deformation and fracture after 12 months. CONCLUSIONS : A suitable repair material is cold-mix reaction type mixture of asphalt-precast, a suitable adhesive is a two-component epoxy-urea.
교통개방시점의 예측은 공사 계획을 위해 중요하며 이를 위해 에폭시 아스팔트 혼합물의 양생에 따른 강도를 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 에폭시 아스팔트 혼합물의 양생온도와 시간에 따른 마샬안정도를 측정하고 이를 이용해 강도 발현식을 구하였으며, 변화하는 온도와 강도에 따른 반응속도를 반영할 수 있도록 화학적 반응속도론을 이용하여 에폭시 아스팔트 강도 예측모델을 개발하였다. 예측모델을 사용하여 에폭시 아스팔트 포장이 적용된 국내 교량에 대해 교통개방시기를 예측하였다. 2009년~2011년의 기상조건에 따라 가정된 포장체 온도를 사용한 예측결과는 실제 교통개방일과 17일의 차이가 발생했으나 이는 2012년의 실제 기상상태와의 차이 때문이다. 실제 측정된 포장 온도를 예측모델에 대입할 경우 2일의 교통개방가능일 차이가 있었으며, 상관관계 분석 결과 R2가 0.95로 실제 강도값과 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 기상상태와 포장체의 온도에 대한 충분한 데이터를 확보한다면 에폭시 아스팔트 강도 예측모델을 사용하여 상당히 신뢰도 있는 교통개방 가능 시기의 예측이 가능한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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