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Executive Summary
목차
제1장 서론 19
1. 연구배경 및 필요성 19
2. 연구목표 및 연구내용 19
2.1. 최종목표 19
2.2. 연차별 연구목표 21
3. 연구수행 방법 및 추진 체계 22
3.1. 연구수행 방법 22
3.2. 연구추진 체계 22
제2장 포트홀 관련 연구 기술 현황 검토 24
1. 국내 포트홀 관련 기술 현황 24
1.1. 국내 포트홀 관련 연구 현황 24
1.2. 국내 아스팔트 배합설계에 대한 검토 26
1.3. 포트홀 파손 매커니즘 분석 현황 26
2. 포트홀 관련 기술 특허 동향 조사 27
3. 국외 포트홀 관련 기술 특허 동향 조사 28
3.1. 국외 포트홀 응급 보수재 기술현황 28
3.2. 국외 아스팔트 배합설계 및 비파괴 관련 기술현황 30
4. 아스팔트 품질 관리 체계 개발 방안 검토 31
4.1. 기존 아스팔트 품질관리 현황 31
4.2. 포트홀 프리 아스팔트 혼합물 품질관리 체계 방안 32
제3장 비파괴시험을 이용한 아스팔트 포장 품질 평가 기술 34
1. 개요 34
1.1. 포트홀과 품질관리 34
1.2. 포트홀 관련 품질관리 요소 34
2. 지표투과레이더를 이용한 품질관리 방법 36
2.1. 지표투과레이더 원리 36
2.2. 유전상수와 공극률 39
2.3. 지표투과레이더를 이용한 공극률 평가 41
3. IR 평가 방법 45
3.1. 개요 45
4. 비파괴시험 적용성 평가를 위한 현장 시험 48
4.1. 현장 시험 과정 48
4.2. GPR 시험 결과 50
4.3. IR 시험 결과 54
5. 소결 57
5.1. 요약 57
5.2. 비파괴시험 적용성 검토 57
제4장 포트홀 최소화를 위한 도로 포장 재료 개발 58
1. 유리보강섬유를 포함한 아스팔트 혼합물 기초 물성 실험 58
1.1. 개요 58
1.2. 골재 별 바인더 함량 결정 59
1.3. 섬유량 결정을 위한 비틀림 시험 60
1.4. 유리섬유 보강 아스팔트 혼합물의 기초 강도 실험 63
2. 포트홀 재현을 위한 실내 시험 방법 개발 72
2.1. 개요 72
2.2. 시험방법의 개발 74
2.3. 예비 시험 75
2.4. 본 실험 78
3. 유리섬유 보강 아스팔트 포장 가속 시험 82
3.1. 개요 82
3.2. 시험 계획 82
3.3. 혼합물 생산 및 시공 84
3.4. 포장가속시험 혼합물의 실내시험 89
3.5. 포장 가속 시험 진행 91
3.6. 포장 가속 시험 결과 92
4. 유리보강섬유 아스팔트 혼합물의 현장 적용 96
4.1. 개요 96
4.2. 시험 포장 내용 97
4.3. 시험포장 추적조사 123
제5장 응급 복구용 유지보수재료 개발 132
1. 습기경화형 에폭시 아스팔트 혼합물 132
1.1. 개요 132
1.2. 고무변성 및 실란처리된 에폭시 132
1.3. 포트홀 응급 보수용 개질 유화아스팔트 133
1.4. 습기경화형 에폭시 아스팔트 혼합물의 개발 140
2. 습기 경화형 에폭시 아스팔트 포장 가속 시험 145
2.1. 개요 145
2.2. 시험 계획 145
2.3. 사용 재료 및 생산 방법 147
2.4. 혼합물의 시공 148
2.5. 포장 가속 시험 결과 149
3. 습기 경화형 에폭시 아스팔트 반복 재현 실험 150
3.1. 개요 150
3.2. 테스트 베드 코어 시편 및 실내 제작 마샬 시편의 배합 150
3.3. 간접인장강도 시험 결과 150
제6장 결론 152
참고문헌 155
서지자료 156
Bibliographic Data 157
판권기 158
표 1.1. 연차별 연구목표 21
표 2.1. 기존 아스팔트 품질 관리의 문제점 31
표 2.2. 포트홀 프리 아스팔트 혼합물 품질 관리 체계의 특징 33
표 3.1. 아스팔트 매트의 온도 측정을 위한 IR 종류 47
표 3.2. 시공 중 아스팔트 포장의 품질관리에 적용하기 위한 GPR 시스템 사양 57
표 4.1. 일반 밀입도 아스팔트 혼합물의 골재 크기별 바인더 함량 60
표 4.2. Hamburg Wheel Tracking 시험 시방규정 67
표 4.3. 2일 양생 시료의 취성변화 비교 68
표 4.4. 5일 양생 시료의 취성변화 비교 (5일 상온 25도 양생 시료 대비) 69
표 4.5. 5일 양생 시료의 취성변화 비교(2일 상온 25도 양생 시료 대비) 69
표 4.6. 포트홀 발생 요인 73
표 4.7. 본 실험에서 사용된 혼합물명 78
표 4.8. APT 혼합물 마샬시편 물성측정 결과 90
표 4.9. APT 혼합물 간접인장강도 시험 결과 90
표 4.10. 포장가속시험 진행 시 적용 하중 및 손상도 환산 결과 91
표 4.11. 유리섬유 보강 아스팔트 시험 포장 구간의 적용 내용(2016년 기준) 97
표 4.12. 유리섬유 보강 아스팔트 현장 시험 포장시 상세 적용 현황(2016년 기준) 98
표 4.13. 몽골 Mandaldovi Road 시험포장 최적 섬유량 도출을 위한 Case 별 배합비율 99
표 4.14. 몽골 Mandaldovi Road 시험포장 최적 섬유량 도출을 위한 마샬안정도 시험 결과 101
표 4.15. 서해안선, 호남선 시험포장 최적섬유량 도출을 위한 Case별 배합비율 102
표 4.16. 서해안선, 호남선 시험포장 최적섬유량 도출을 위한 마샬안정도 시험결과 102
표 4.17. 인천김포고속도로 최적섬유량 도출을 위한 Case별 배합비율 104
표 4.18. 인천김포고속도로 시험포장 최적섬유량 도출을 위한 마샬안정도 및 간접인장강도 시험결과 104
표 4.19. 인천김포고속도로 최적 섬유량 도출을 위한 휠 트래킹 시험 결과 106
표 4.20. 캄보디아 4번 국도 시험포장 최적 섬유량 도출을 위한 Case 별 배합비율 108
표 4.21. 2016년 유리섬유 보강 아스팔트 현장적용 혼합물 품질시험 현황 122
표 4.22. 1차, 2차 시험포장 구간 현황 123
표 4.23. 5차, 6차 시험포장 구간의 현황 124
표 4.24. 3차, 7차 시험포장 구간의 현황 125
표 4.25. 1차 추적조사 시 공용년수 126
표 4.26. 1차 추적조사 결과 126
표 4.27. 2차 추적조사 시 공용년수 127
표 4.28. 3차 추적조사 시 공용년수 129
표 5.1. RPM에 따른 아스팔트 고형분 시험 결과 136
표 5.2. 1차 시험 결과(Rapid Type) 136
표 5.3. 2차 시험 결과(Rapid Type) 136
표 5.4. 3차 시험 결과(Rapid Type) 137
표 5.5. 4차 시험 결과(Rapid Type) 137
표 5.6. 1차 시험 결과(Slow type) 137
표 5.7. 2차 시험 결과(Slow type) 138
표 5.8. 3차 시험 결과(Slow type) 138
표 5.9. 1차 시험 결과(개질 유화) 139
표 5.10. 2차 시험 결과(개질 유화) 139
표 5.11. 3차 시험 결과(개질 유화) 139
표 5.12. 아스팔트 혼합물의 물성 측정 값 144
표 5.13. 가속 시험을 위한 사용 재료의 바인더 배합표 147
표 5.14. 반복 재현 실험 시 시편의 배합 150
표 5.15. 반복 재현 실험 결과 151
그림 1.1. 포트홀 프리 품질관리 체계 개발 연구 내용 20
그림 1.2. 연구개발주기(전체) 22
그림 1.3. 연구 추진 체계 23
그림 2.1. Top 10 관련 기술 경쟁 현황 28
그림 2.2. 포설 및 다짐장비 일체형 장비 29
그림 2.3. 포트홀 프리 아스팔트 혼합물 품질 관리 개발 개념 32
그림 2.4. 포트홀 프리 아스팔트 품질 관리 시스템의 구성(안) 33
그림 3.1. 공극률에 따른 TSR 변화 35
그림 3.2. 포설시 아스팔트 매트 온도 분포 36
그림 3.3. 비파괴시험을 이용한 시공 중 도로포장 다짐도 관리 방법 개요 36
그림 3.4. GPR 안테나 종류 37
그림 3.5. 도로포장체에서 발생하는 일반적인 GPR 신호 38
그림 3.6. 공용기간에 따른 유전상수의 변화 38
그림 3.7. 2대의 접촉식 안테나를 이용한 CMP 방법 40
그림 3.8. 포장단면 GPR 데이터 41
그림 3.9. 유전상수와 공극률 상관관계 43
그림 3.10. 공용기간에 따른 유전상수의 변화 44
그림 3.11. 다짐회수에 따른 상대 밀도 45
그림 3.12. 아스팔트 매트 온도 측정 방법 46
그림 3.13. PAVE-IR을 이용한 아스팔트 매트 온도 측정 47
그림 3.14. 아스팔트 매트의 온도차와 밀도차의 관계 48
그림 3.15. GPR 현장 시험 전경 49
그림 3.16. GPR 현장 시험 데이터(예) 50
그림 3.17. IR 시험 전경 50
그림 3.18. 다짐회수에 따른 반사파 크기 변화(일반1) 51
그림 3.19. 다짐회수에 따른 유전상수 변화(일반1) 51
그림 3.20. 다짐회수에 따른 현장 공극률 변화(일반1) 52
그림 3.21. 다짐회수에 따른 포장 두께 변화(일반1) 52
그림 3.22. 다짐회수에 따른 현장 공극률 변화(일반2, FRA2) 53
그림 3.23. 다짐회수에 따른 포장 두께 변화(일반2, FRA2) 54
그림 3.24. 페이버에 하차 시 일반 아스팔트 혼합물의 온도 분포 54
그림 3.25. 아스팔트 혼합물 포설 시 온도 분포 55
그림 3.26. 1차 다짐 시 온도 분포 55
그림 3.27. 2차 다짐 시 온도 분포 55
그림 3.28. FRA 하차시 온도 분포 56
그림 3.29. FRA 포설 시 온도 분포 56
그림 3.30. FRA 1차 다짐 시 온도 분포 56
그림 4.1. 역학적 특성을 활용한 잔골재 구분의 예 59
그림 4.2. 비틀림 실험 몰드와 시편거치 예 60
그림 4.3. 동전단 및 비틀림 시험에서 얻어진 전단탄성계수를 이용한 마스터 곡선 61
그림 4.4. 전단탄성계수를 이용한 마스터 곡선에 사용된 이동계수 61
그림 4.5. 유리섬유 62
그림 4.6. 유리섬유 함량에 따른 복합전단계수의 변화 63
그림 4.7. Hamburg Wheel Tracking 시험 66
그림 4.8. Hamburg Wheel Tracking 시험 결과 67
그림 4.9. 건조시료의 간접인장강도 70
그림 4.10. 동결융해-습윤 상태의 간접인장강도 71
그림 4.11. TSR 시험결과 71
그림 4.12. Hamburg Wheel Tracking 시험결과 72
그림 4.13. 공동에 의한 포트홀 발생 절차 74
그림 4.14. Ravelling Machine 전경 75
그림 4.15. 라벨링 시험기의 동작부 75
그림 4.16. 유리섬유 사용 입도 76
그림 4.17. 다짐이 완료된 시편 76
그림 4.18. 2점지지 방식(case 1) 76
그림 4.19. 3점지지 방식(case 2) 76
그림 4.20. 시험시편 장착 확대모습 76
그림 4.21. 시험시편의 거치 76
그림 4.22. bath내 물 채우는 모습 77
그림 4.23. 하중재하 77
그림 4.24. 유리섬유(2%) 혼합물 77
그림 4.25. 유리섬유(2%)+유리파분(2%) 혼합물 77
그림 4.26. 시편 장착 모습 81
그림 4.27. 약 24,000회 후 재료별 포트홀 발생 결과 81
그림 4.28. 실대형 포장가속 시험기 82
그림 4.29. 포장가속시험 테스트 베드 위치 83
그림 4.30. 테스트 베드 4번의 평면도 및 단면도 83
그림 4.31. 테스트 베드 5번의 평면도 및 단면도 84
그림 4.32. 기존 포장 파쇄 및 제거 85
그림 4.33. 입상재료 포설 85
그림 4.34. 입상재료 다짐 85
그림 4.35. 보조기층 시공 후 전경 85
그림 4.36. 보조기층 위 프라임 코팅 실시 85
그림 4.37. 아스팔트 기층 및 중간층 포설 85
그림 4.38. 아스팔트 기층 및 중간층 다짐 86
그림 4.39. 아스팔트기층및중간층시공후전경 86
그림 4.40. 콘크리트 기층 포설 전 비닐 설치 86
그림 4.41. 콘크리트 기층 포설 86
그림 4.42. 콘크리트 기층 포설 후 전경 86
그림 4.43. 콘크리트 기층 양생 86
그림 4.44. 콘크리트 기층 양생 후 줄눈 모사 87
그림 4.45. 콘크리트 기층 줄눈 채움재 모사 87
그림 4.46. 섬유 자동 투입 장치 87
그림 4.47. 섬유자동투입장치내섬유저장소 87
그림 4.48. 유리섬유 투입 88
그림 4.49. 유리섬유 보강 아스팔트 및 개질 SMA 혼합물 출하 88
그림 4.50. 표층 혼합물 피니셔 투입 및 포설 88
그림 4.51. 표층 다짐 88
그림 4.52. 표층 시공 완료 후 전경 88
그림 4.53. Hamburg Wheel Tracking Test 하중재하 전 89
그림 4.54. Hamburg Wheel Tracking Test 하중재하 후 89
그림 4.55. APT 혼합물 Hamburg Wheel Tracking 시험 결과 89
그림 4.56. APT 혼합물 간접인장강도 시험 결과 91
그림 4.57. 표면 프로파일 측정 방법 92
그림 4.58. 콘크리트 기층 및 GFRA 표층 구간의 표면프로파일 측정 결과 93
그림 4.59. 콘크리트 기층 및 개질 SMA 표층 구간의 표면프로파일 측정 결과 93
그림 4.60. 콘크리트 기층 구간의 혼합물 별 소성변형량 측정 결과 94
그림 4.61. 아스팔트 기층 및 GFRA 표층 구간의 표면프로파일 측정 결과 95
그림 4.62. 아스팔트 기층 및 개질 SMA 표층 구간의 표면프로파일 측정 결과 95
그림 4.63. 아스팔트 기층 구간의 혼합물 별 소성변형량 측정 결과 96
그림 4.64. 개발 혼합물의 시험포장 적용 현황(2016년 기준) 96
그림 4.65. 몽골 Mandaldovi Road 시험포장 최적 섬유량 도출 절차 100
그림 4.66. 몽골 Mandaldovi Road 시험포장 최적 섬유량 도출을 위한 마샬안정도 시험 결과 101
그림 4.67. 서해안선, 호남선 PPGF 첨가량에 따른 공극률 103
그림 4.68. 서해안선, 호남선 PPGF 첨가량에 따른 마샬안정도 103
그림 4.69. 인천김포고속도로 검단IC PPGF 첨가량에 따른 공극률 105
그림 4.70. 인천김포고속도로 검단IC PPGF 첨가량에 따른 마샬안정도 105
그림 4.71. 인천김포고속도로 최적 섬유량 도출을 위한 휠 트래킹 시험 시편 106
그림 4.72. PPGF 0.5% 첨가 혼합물의 동적안정도 시험결과 107
그림 4.73. PPGF 0.7% 첨가 혼합물의 동적안정도 시험결과 107
그림 4.74. 캄보디아 4번 국도 시험포장 최적 섬유량 도출 절차 109
그림 4.75. 유리섬유 보강 아스팔트 혼합물의 생산 및 시공 절차 110
그림 4.76. 1차 시험포장 현장적용 절차 111
그림 4.77. 2차 시험포장 현장적용 절차 112
그림 4.78. 3차 시험포장 현장적용 절차 113
그림 4.79. 4차 시험포장 현장적용 절차 114
그림 4.80. 5차 시험포장 현장적용 절차 115
그림 4.81. 6차 시험포장 현장적용 절차 116
그림 4.82. 7차 시험포장 현장적용 절차(그림없음) 117
그림 4.83. 8차 시험포장 현장적용 절차 118
그림 4.84. 9차 시험포장 현장적용 절차 119
그림 4.85. 10차 시험포장 현장적용 절차 120
그림 4.86. 11차 시험포장 현장적용 절차 121
그림 4.87. 1차 시험포장 구간 상태(고덕교차로, 시공 후 1년 11개월 경과) 127
그림 4.88. 2차 시험포장 구간 상태(내리사거리, 시공 후 1년 10개월 경과) 128
그림 4.89. 5차 시험포장 구간 상태(신평교차로, 시공 후 10개월 경과) 128
그림 4.90. 6차 시험포장 구간 상태(경부선 추풍령, 시공 후 9개월 경과) 129
그림 4.91. 3차 시험포장 구간 전경(중국 연변, 시공 후 1년 2개월 경과) 130
그림 4.92. 3차 시험포장 구간 교량 접속부 균열 발생 130
그림 4.93. 7차 시험포장 구간 전경(몽골 Juunmod 지역, 시공 후 5개월 경과) 131
그림 4.94. 일반 가열 아스팔트 혼합물 구간 균열 발생 131
그림 5.1. 파일롯 플랜트 사진 134
그림 5.2. RPM 설정 및 온도 조정 135
그림 5.3. 유화액 제작 135
그림 5.4. 아스팔트 사진 135
그림 5.5. 콜로이드 밀 사진 135
그림 5.6. 유화 아스팔트 제작 135
그림 5.7. 에폭시 코팅 혼합물 141
그림 5.8. 1차 유화아스팔트(2%) 투입 141
그림 5.9. 유화아스팔트(2%) 믹싱 상태 141
그림 5.10. 2차 유화아스팔트(5%) 투입 141
그림 5.11. 유화아스팔트(5%) 믹싱상태 141
그림 5.12. 마샬 다짐 수행 141
그림 5.13. Boiling 시험 결과 142
그림 5.14. 1차 골재 Epoxy Coating 143
그림 5.15. 2차 유화아스팔트 Coating 143
그림 5.16. 일반 및 에폭시 아스팔트 혼합물 간접인장강도 비교 144
그림 5.17. 실대형 포장가속 시험기 145
그림 5.18. 포장 가속 시험 테스트 베드 전경 146
그림 5.19. 가속 구간내 재료별 위치 146
그림 5.20. 에폭시 아스팔트 생산 방법 147
그림 5.21. 혼합물 생산의 실제 예 148
그림 5.22. 혼합물 시공의 실제 예 148
그림 5.23. 소성변형 측정 위치 149
그림 5.24. 포장 가속 시험후(6만회 주행) 소성변형 결과 149
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