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요약문
Executive Summary
목차
제1장 다기능 복합도로 포장 시스템 기술 개발 개요 15
1. 사업개요 15
1.1. 사업수요(Needs) 15
1.2. 사업내용 17
1.3. 사업의 정량적 목표 19
1.4. 사업의 정성적 목표 19
2. 기대효과 및 활용방 20
2.1. 기대효과 20
제2장 재생플라스틱 섬유보강 포장혼합물의 배합설계 23
1. FRA 복합 포장 혼합물 배합설계 23
1.1. 일반 가열 아스팔트 혼합물 배합설 23
1.2. FRA 복합 포장 혼합물 배합설계 39
1.3. 다양한 방법을 이용한 FRA 배합설계 결과 59
제3장 재생플라스틱 섬유보강 포장혼합물의 피로균열 저항성 평가 69
1. 시험재료 69
1.1. 골재 69
1.2. 아스팔트 바인더 및 섬유 70
1.3. 시편제작 72
2. 시험방법 77
3. 시험 결과 79
3.1. 최대 인장응력(Pa) 79
3.2. 최대 인장변형률(m/m) 79
3.3. 휨강성(Pa) 80
3.4. 위상각(deg) 80
4. 시험결과 분 82
4.1. 경험적 접근방식 82
4.2. 소멸 에너지 접근 방 86
5. 혼합물 피로균열 저항성 평가에 관한 소결 91
제4장 재생플라스틱 섬유보강 포장혼합물의 물성 시험법 개발 93
1. 복합 포장 FRA 혼합물 물성 시험법 개발 93
1.1. 개요 93
1.2. 직접인장시험 95
1.3. Pre-Peak 직접 인장-연화 에너지 모델 98
1.4. Post-Peak 직접 인장-연화 인성지수 모델 104
2. 유한요소해석 108
제5장 유한요소해석 프로그램 개발 109
1. 연구의 목적 109
2. Generalized Kelvin Model(GKM) 109
2.1. GKM 재료모형의 정식화 109
2.2. GKM 코드 검정 114
3. KICTPAVE 사용자 GUI 통합개발 117
3.1. KICTPAVE/CAE를 이용한 도로포장구조해석 절차 117
3.2. 포장구조모형의 정의 118
3.3. 자동 유한요소 메쉬 생성 119
3.4. 포장 재료 정의 120
3.5. 하중입력 120
3.6. 해석 결과의 컨투어 출력 121
3.7. 좌표 및 시간에 따른 해석결과 출력 122
4. 유한요소해석 프로그램 개발에 관한 소결 123
제6장 카달로그 설계법 복합단면 제시를 위한 피로모형 예측식 125
1. 연구배경 125
2. 실험 계획법 및 하모니 검색 알고리즘 126
2.1. 실험 계획법 127
2.2. 하모니 검색 알고리즘 129
3. 인장변형률 예측을 위한 비선형방정식의 계수 결정 132
4. 계수 결정 및 검증 133
5. 카달로그 디자인에 관한 소결 138
제7장 복합 포장체 카달로그 단면설계 기술 개발 139
1. 개요 139
2. 복합포장 시스템 단면구성 140
3. 복합포장 시스템 카달로그 설계절차(안) 145
4. 복합포장 시스템 통합손상모델 152
4.1. 축하중별 Load Equivalency Factor 152
4.2. 통합손상모델(Combined Damage Ratio) 154
제8장 동적 하중 재하 장비 개발 157
1. 장비 개발 목적 157
2. 동적하중 재하장비 사양 158
2.1. MAIN FRAME 158
2.2. 진동발생부 159
2.3. 유압 UNIT 159
2.4. 기타 사항 160
참고문헌 167
부록 A. Generalized Kelvin Model 코드 171
부록 B. KICTPAVE/CAE Ver 1.2 사용자 설명서 179
부록 C. KICTPAVE/CAE Ver 1.2 이론 설명서 200
서지자료 215
Bibliographic Data 216
판권기 217
〈표 1.1〉 도로시설 종류별 공용수명 현황 17
〈표 2.1〉 최소 골재 간극률(VMA) 기준 33
〈표 2.2〉 최소 골재 간극률(VMA) 기준에 따른 포화도(VFA) 산정치 33
〈표 2.3〉 골재 공칭최대치수별 PCS 35
〈표 2.4〉 골재 공치최대치수별 골재비 37
〈표 2.5〉 아령형 보강섬유의 재료 특성 43
〈표 2.6〉 다짐실험에 사용된 몰드의 부피 특성 46
〈표 2.7〉 골재입도 결정을 위한 베일리 기본 값의 범위와 사용 값 50
〈표 2.8〉 0.3% 혼입시의 치환 골재 및 보강 섬유량 산정방법 52
〈표 2.9〉 밀입도 혼합물의 마샬안정도 특성 59
〈표 2.10〉 편마암골재 밀입도 및 재생혼합물의 변형강도 및 반복주행시험 결과 64
〈표 2.11〉 화강암골재 밀입도 및 재생혼합물의 변형강도 및 반복주행시험 결과 65
〈표 3.1〉 13mm SMA 골재입도 69
〈표 3.2〉 AP-5 바인더 물성 71
〈표 3.3〉 피로시험용 시편의 체적 특성 76
〈표 3.4〉 강성저하 방법에 근거한 파괴시 하중재하횟수 84
〈표 3.5〉 식(3.6)에 사용된 모델 계수 85
〈표 3.6〉 RDEC에 근거한 파괴시 하중재하횟수 90
〈표 3.7〉 식(3.10)에 사용된 모델 계수 91
〈표 5.1〉 검정해석에 사용된 재료상수 115
〈표 6.1〉 아스팔트 포장의 층에 따른 탄성계수 및 두께 133
〈표 6.2〉 하모니 검색 알고리즘을 통해 얻어진 회귀식의 계수값 135
〈표 8.1〉 국내외 포장가속 시험기 기본 재원 158
〈그림 1.1〉 연구 개발 사업 개요 15
〈그림 1.2〉 연구 개발 사업 목표 19
〈그림 2.1〉 가열 아스팔트 혼합물의 마샬 배합 설계 절차 26
〈그림 2.2〉 Bailey 방법의 굵은골재와 세골재 분류 36
〈그림 2.3〉 섬유보강 아스팔트 혼합물의 개념 41
〈그림 2.4〉 보강섬유 역할을 고려한 베일리 골재배합설계법 43
〈그림 2.5〉 아령형 보강 섬유의 형태 43
〈그림 2.6〉 일반적인 골재 배합설계법과 보강섬유를 고려한 베일리 배합설계법의 비교 44
〈그림 2.7〉 Coarse 골재의 입도특성 44
〈그림 2.8〉 Coarse 골재의 합성입도 분포 곡선 45
〈그림 2.9〉 3가지 골재 더미의 다진 또는 다지지 않은 단위중량 및 단위중량비 46
〈그림 2.10〉 다지지 않은 골재의 중량 및 실험편차 47
〈그림 2.11〉 다진 골재의 중량 및 실험편차 47
〈그림 2.13〉 다진 골재의 단위중량 및 실험편차 48
〈그림 2.14〉 다진 골재의 다지지 않은 골재에 대한 단위중량비 및 실험편차 49
〈그림 2.15〉 베일리 골재배합 설계표 50
〈그림 2.16〉 아스팔트 함량에 따른 이론 최대밀도의 변화 53
〈그림 2.17〉 바인더 함량에 따른 시편의 공극률 변화 54
〈그림 2.18〉 80회 다짐횟수에서 바인더 함량 7.0% 시편의 공극률 변화 54
〈그림 2.19〉 아스팔트 함량에 따른 밀도의 변화(코어링되지 않은 시편) 55
〈그림 2.20〉 아스팔트 함량에 따른 VTM의 변화(코어링되지 않은 시편) 55
〈그림 2.21〉 아스팔트 함량에 따른 VMA의 변화(코어링되지 않은 시편) 56
〈그림 2.22〉 아스팔트 함량에 따른 VFA의 변화(코어링되지 않은 시편) 56
〈그림 2.23〉 아스팔트 함량에 따른 밀도의 변화(코어 및 커팅된 시편) 57
〈그림 2.24〉 아스팔트 함량에 따른 VTM의 변화(코어 및 커팅된 시편) 57
〈그림 2.25〉 아스팔트 함량에 따른 VMA의 변화(코어 및 커팅된 시편) 58
〈그림 2.26〉 아스팔트 함량에 따른 VFA의 변화(코어 및 커팅된 시편) 58
〈그림 2.27〉 SD와 VMA에 의한 배합설계의 결과(13mm, PG 64-22) 60
〈그림 2.28〉 SD와 VMA에 의한 배합설계의 결과(13mm, PG 76-22) 60
〈그림 2.29〉 SD와 VMA에 의한 배합설계의 결과(19mm, PG 64-22) 60
〈그림 2.30〉 SD와 VMA에 의한 배합설계의 결과(19mm, PG 76-22) 61
〈그림 2.31〉 최고 F.E에서의 아스팔트 함량 범위 결정의 예 61
〈그림 2.32〉 F.E와 VMA에 의한 배합설계의 결과(13mm, PG 64-22) 62
〈그림 2.33〉 F.E와 VMA에 의한 배합설계의 결과(13mm, PG 76-22) 62
〈그림 2.34〉 F.E와 VMA에 의한 배합설계의 결과(19mm, PG 64-22) 62
〈그림 2.35〉 F.E와 VMA에 의한 배합설계의 결과(19mm, PG 76-22) 63
〈그림 2.36〉 배합설계 방법에 따른 OAC 결과 64
〈그림 2.37〉 편마암 혼합물 두 가지 DS 와 SD의 상관관계 비교 65
〈그림 2.38〉 화강암 혼합물 두 가지 DS 와 SD의 상관관계 비교 66
〈그림 2.39〉 편마암 혼합물에서 두 가지 DS와 침하깊이(DR)의 상관관계 비교 67
〈그림 2.40〉 화강암 혼합물에서 두 가지 DS와 침하깊이(DR)의 상관관계 비교 67
〈그림 3.1〉 13mm SMA 골재입도 분포 70
〈그림 3.2〉 아스팔트 함량에 따른 혼합물의 공극률 변화 71
〈그림 3.3〉 재생 Polyethylene Terephthalate(PET) 섬유 72
〈그림 3.4〉 슬래브 시편 제작용 스틸 휠 롤러 다짐기 73
〈그림 3.5〉 시편 컷팅 장비 73
〈그림 3.6〉 변위측정용 게이지 포인터를 부착한 빔 피로 시험용 시편 74
〈그림 3.7〉 이론최대밀도 측정기 75
〈그림 3.8〉 4점 빔 피로 시험기 77
〈그림 3.9〉 챔버 안에 설치되어 있는 빔 피로 시험기 78
〈그림 3.10〉 하중횟수에 따른 최대 인장응력의 변화 80
〈그림 3.11〉 하중횟수에 따른 인장변형률 변화 81
〈그림 3.12〉 하중횟수에 따른 강성의 변화 81
〈그림 3.13〉 초기 인장변형률과 50%와 80% 강성 감소시의 하중재하횟수 85
〈그림 3.14〉 변형률 제어 휨 피로시험에서 발생하는 응력-변형률 이력곡선 86
〈그림 3.15〉 IDT 혼합물에서 측적된 소멸 에너지와 하중재하횟수와 관계 88
〈그림 3.16〉 소멸 에너지와 하중재하횟수와의 관계 89
〈그림 3.17〉 PV와 파괴시 하중재하횟수 관계 91
〈그림 4.1〉 직접인장시험기 제작 96
〈그림 4.2〉 직접인장시험 96
〈그림 4.3〉 직접인장시험 후 시편 파단면 97
〈그림 4.4〉 직접인장시험 결과 예 97
〈그림 4.5〉 직접인장시편의 유효단면 99
〈그림 4.6〉 유효단면내 섬유혼입깊이와 방향성 확률분포 100
〈그림 4.7〉 인장-연화 시험결과(예시), P vs δt, μ 102
〈그림 4.8〉 직접인장시험의 하중-변위 거동 105
〈그림 4.9〉 직접인장시험 및 인성지수 하중-변위 거동 107
〈그림 4.10〉 직접인장시험 유한요소 해석 108
〈그림 5.1〉 Generalized Kelvin Model 구성 110
〈그림 5.2〉 GKM 검정을 위한 도로포장모형 114
〈그림 5.3〉 GKM 검정을 위한 외부 하중 115
〈그림 5.4〉 대칭축 최상부에 위치한 절점의 수직 변위 116
〈그림 5.5〉 대칭축 최상부에 접하는 요소의 수평방향 응력 116
〈그림 5.6〉 대칭축 최상부에 접하는 요소의 수직방향 응력 117
〈그림 5.7〉 KICTPAVE/CAE를 사용한 도로포장 구조해석 순서 118
〈그림 5.8〉 포장 구조 모형 생성예 119
〈그림 5.9〉 자동 유한요소 메쉬 생성 예 119
〈그림 5.10〉 재료의 정의와 포장층에 사용재료 지정 예 120
〈그림 5.11〉 시간이력 해석을 위한 하중입력창 예 121
〈그림 5.12〉 응력 컨투어의 화면 출력 예 122
〈그림 5.13〉 좌표에 따른 변위 및 응력의 변화 123
〈그림 6.1〉 유한요소의 축대칭 해석을 통한 포장의 구조해석 127
〈그림 6.2〉 하모니 검색 알고리즘의 흐름도 131
〈그림 6.3〉 반복수행에 따라 적어지는 Error 함수의 값을 표시 134
〈그림 6.4〉 정규화된 훈련용 데이터(Training Data)의 실측값과 예측값의 비교 135
〈그림 6.5〉 원래 Scale의 훈련용 데이터(Training Data)에 있어 실측값과 예측값의 비교 136
〈그림 6.6〉 정규화 된 검증용 데이터(Testing Data)의 실측값과 예측 값의 비교 137
〈그림 6.7〉 원래 Scale의 검증용 데이터(Testing Data)에 있어 실측값과 예측 값의 비교 137
〈그림 7.1〉 손상전/후 일반 아스팔트 포장 단면 및 인장변형율 분포 가정 141
〈그림 7.2〉 손상전/후 복합 포장 단면 및 인장변형율 분포 가정(3/10/10) 142
〈그림 7.3〉 손상전 20℃ 일반 아스팔트 포장 유한요소 해석 143
〈그림 7.4〉 손상전 20℃ 복합 아스팔트 포장 유한요소 해석 144
〈그림 7.5〉 카달로그 단면설계 절차 147
〈그림 7.6〉 축하중 스펙트럼 수준에 따른 복합포장 표준단면 148
〈그림 7.7〉 등가환산 교통량 산정 절차 149
〈그림 7.8〉 등가온도 산정 절차 150
〈그림 8.1〉 동적하중 재하장비의 모식도 159
〈그림 8.2〉 동적하중 재하장비의 전경사진 160
〈그림 8.3〉 가속도계 부착모습 161
〈그림 8.4〉 주파수 분석 모습 161
〈그림 8.5〉 축중계를 이용한 하중체크 162
〈그림 8.6〉 축중계 대비 장비로드셀 비교(교정 전) 162
〈그림 8.6〉 축중계 대비 장비로드셀 비교(교정 후) 163
〈그림 8.7〉 동적하중 측정을 위한 셋팅 163
〈그림 8.8〉 하중 주기별 최대하중 및 하중진폭(2,000kg 재하) 164
〈그림 8.9〉 하중 주기별 최대하중 및 하중진폭(3,000kg 재하) 165
〈그림 8.10〉 하중 주기별 최대하중 및 하중진폭(4,000kg 재하) 165
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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