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목차
제1장 다기능 복합도로 포장 시스템 기술 개발 개요 13
1. 사업개요 13
1.1. 사업수요(Needs) 13
1.1.1. 도로부문 유지관리 비용의 급격한 상승 14
1.1.2. 지속 가능한 도로 포장 시스템 개발의 시급성 14
1.2. 사업내용 15
1.2.1. 국내외 장수명 도로 포장 시스템 수요 급증 15
1.2.2. 도로 포장 설계 기술력 40% 부족 15
1.2.3. 다기능 복합 도로 포장 시스템 15
1.2.4. 다기능 복합 도로 포장 시스템 연구 허브 구축 16
1.2.5. 도로 포장 기술 전반에 걸친 파급 효과 16
1.3. 사업의 정량적 목표 17
1.4. 사업의 정성적 목표 17
2. 사업내용 18
2.1. 세세부 과제 1 : 기능성 복합 포장 표층 혼합물 개발 18
2.1.1. 과제 개요 18
2.1.2. 과제 내용 19
2.2. 세세부 과제 2 : Fiber-Reinforced Asphaltic Layer (FRA) 복합 포장 혼합물 및 구조 해석기술 개발 20
2.2.1. 과제 개요 20
2.2.2. 과제 내용 1: FRA 복합포장재료 21
2.2.3. 과제 내용 2: 복합 포장 구조해석 알고리즘 및 설계 기술 개발 21
2.3. 세세부 과제 3 : Fiber Reinforced Cementitous Layer (FRC) 복합 포장 혼합물 개발 24
2.3.1. 과제 개요 24
2.3.2. 과제 내용 24
2.4. 세세부 과제 4 : 동적 포장 가속 시험 기술 개발 26
2.4.1. 과제 개요 26
2.4.2. 과제 내용 26
3. 사업의 추진체계 27
4. 사업의 평가 계획 28
4.1. 평가 방침 28
4.2. 평가 항목 28
5. 기대효과 및 활용방안 29
5.1. 기대효과 29
5.1.1. 기술적 측면 29
5.1.2. 경제적 측면 29
5.1.3. 산업적 측면 29
5.1.4. 활용방안 30
제2장 FRA 복합포장 혼합물 개발 31
1. FRA 복합 포장 혼합물 개발 31
1.1. FRA 기술의 필요성 31
1.2. FRA 기술의 배경 및 특성 32
1.2.1. FRA 기술 배경 32
1.2.2. FRA 기술 특성 36
1.3. FRA 복합 포장 혼합물 배합설계 38
1.3.1. 일반 가열 아스팔트 혼합물 배합설계 38
1.3.2. Marshall 배합설계 39
1.3.3. SHRP Superpave 배합설계 43
1.3.4. 배합설계 인자 분석 44
1.3.5. Bailey 방법을 응용한 FRA 복합 포장 혼합물 배합설계 기초연구 49
1.4. PP+PET 합성 폴리머 보강 아스팔트 콘크리트 혼합물 배합 설계 56
1.4.1. PP+PET 합성 폴리머 섬유 형상 및 품질 조건 56
1.4.2. PET+PP 합성 폴리머 섬유 규격 및 구성비 57
1.4.3. PP+PET 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 콘크리트 혼합물의 플랜트 생산 59
1.4.4. PP+PET 합성 폴리머 보강 아스팔트 콘크리트의 플랜트 운반 및 포설 63
1.4.5. PP+PET 합성 폴리머 섬유 배합 및 사용 골재 입도 범위 64
1.4.6. PP+PET 합성 폴리머 보강 아스팔트 콘크리트 혼합물의 물리적 특징 66
1.4.7. PP+PET 합성 폴리머 보강 아스팔트 콘크리트 혼합물의 피로수명특성 68
1.4.8. 단섬유 보강 아스팔트 콘크리트 69
1.4.9. FRA 혼합물의 체적 특성 70
1.4.10. 가열아스팔트 혼합물용 단섬유 특성 71
1.4.11. FRA 혼합물의 피로 특성 72
1.5. 맺음말 75
1.5.1. PP+PET 합성 폴리머 보강 아스팔트 콘크리트 혼합물의 사용 75
1.5.2. PP+PET 합성 폴리머 보강 아스팔트 콘크리트 혼합물의 특성 76
제3장 다기능 복합도로 구조해석 및 설계기술 개발 78
1. 서론 78
1.1. 연구의 필요성 78
1.2. 국내외 기술동향 78
1.2.1. 해외 범용소프트웨어 78
1.2.2. 국내 범용소프트웨어 79
1.3. 연구목표 및 연구내용 80
1.3.1. 최종목표 80
1.3.2. 연차별 연구내용 80
1.3.3. 당해연도 연구내용 81
2. 전처리프로그램 81
2.1. 재료 물성 입력 81
2.2. 유한요소 격자 82
2.3. 하중 및 경계조건 83
3. 해석 엔진 84
3.1. 재료 모델 84
3.1.1. 기능성 표층 및 러팅 균열 저항층 85
3.1.2. 피로파괴 저항층 86
3.1.3. 골재보조 기층 및 노상 86
3.2. 구조 모델 87
3.2.1. 솔리드요소 (Solid Element) 87
3.2.2. 인터페이스 요소(Interface Element) 87
3.2.3. 무한요소(Infinite Element) 88
3.3. FEA 코드 구현 88
3.3.1. 희소 행렬 구조와 solver 88
3.3.2. 병렬 처리 89
3.4. 개발 현황 89
3.4.1. MATERIAL 클래스와 MPOINT 클래스 90
3.4.2. NODE 클래스와 ELEMENT 클래스 90
3.4.3. GROUP 클래스 91
3.4.4. CONDITION 클래스와 ASSIGN 클래스 91
참고문헌 92
판권기 96
표 1.1 도로시설 종류별 공용수명 현황 15
표 2.1 PP+PET 합성 폴리머 섬유 사용 용도별 규격(층별 형상 및 규격) 38
표 2.2 PP+PET 합성 폴리머 섬유 물리적 품질 기준 38
표 2.3 최소 골재 간극률(VMA) 기준 47
표 2.4 최소 골재 간극률(VMA) 기준에 따른 포화도(VFA) 산정치 48
표 2.5 골재 공칭최대치수별 PCS 52
표 2.6 골재 공치최대치수별 골재비 54
표 2.7 PP+PET 합성 폴리머 섬유 혼합비 56
표 2.8 PP+PET 합성 폴리머 섬유 혼입 표층용 개립도 골재 중량 통과 백분율 61
표 2.9 PP+PET 합성 폴리머 섬유 혼입 중간층/기층용 밀입도 골재 중량 통과 백분율 62
표 3.1 다기능 복합구조 포장 각층의 재료모형 85
그림 1.1 연구 개발 사업 개요 13
그림 1.2 연구 개발 사업 목표 17
그림 2.1 일반 가열 아스팔트 혼합물 조성도 33
그림 2.2 PP+PET 합성 폴리머 섬유보강 가열아스팔트 혼합물 조성 33
그림 2.3 아스콘 포장 단면구성 34
그림 2.4 아스콘 포장 파손 (소성변형, 피로균열, 포트홀) 34
그림 2.5 포장체 단면 내부 응력 집중 35
그림 2.6 석유계 고분자 폴리머 분말 입자(SBR) 36
그림 2.7 격자 형태로 짜여 진 토목섬유 36
그림 2.8 PP+PET 합성 폴리머 섬유 실제 형상 및 규격 37
그림 2.9 가열 아스팔트 혼합물의 마샬 배합 설계 절차 40
그림 2.10 Bailey 방법의 굵은골재와 세골재 분류 53
그림 2.11 PP+PET 합성 폴리머 섬유 활용 시공 개략 흐름도 60
그림 2.12 PP+PET 합성 폴리머 섬유 혼입 표층용 골재 입도 분포도 61
그림 2.13 PP+PET 합성 폴리머 섬유 혼입 중간층/기층용 골재 입도 분포도 62
그림 2.14 PP+PET 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 포장 단면 64
그림 2.15 PP+PET 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 혼합물 시편 실내 시험 66
그림 2.16 PP+PET 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 혼합물 인성 특성 67
그림 2.17 PP+PET 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 혼합물 피로 특성 67
그림 2.18 PP+PET 합성 폴리머 섬유 보강 아스팔트 혼합물 크리프 변형 특성 68
그림 2.19 섬유 보강 혼합물의 분산에너지 변화 73
그림 2.20 일반 밀입도 및 섬유 보강 혼합물의 분산에너지비 변화 74
그림 3.1 탄성모델의 입력물성 81
그림 3.2 파티션과 레이어 82
그림 3.3 메쉬(노드 및 엘리먼트) 82
그림 3.4 입력결과 83
그림 3.5 하중 83
그림 3.6 경계조건 84
그림 3.7 다기능 복합구조 포장체 단면 및 각층의 재료 84
그림 3.8 점탄성 모델 86
그림 3.9 축대칭 유한요소 모형 87
그림 3.10 클래스 다이어그램 90
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