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SUMMARY
목차
CONTENTS 42
제1장 서론 55
1. 연구개발 목적 및 범위 55
2. 연구 필요성 56
3. 연구방법 요약 57
제2장 국내·외 기술개발 현황 60
1. 국내기술동향 60
2. 국외기술동향 60
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 65
1. 연구개발 주요내용 65
가. 1차년도 성과 요약 65
나. 2차년도 성과요약 67
다. 3차년도 연구방법 요약 및 수행내용 69
2. 사용재료 71
가. 아스팔트 바인더 71
나. 골재 72
3. 잔유변형강도 비(Retained SD(이미지참조) ratio) 산정 연구. 77
4. SMA(Stone Mastic Asphalt) 혼합물의 분석 88
가. 배합설계 88
나. 반복주행 (Wheel Tracking : WT) 시험 92
다. Kim-test 101
라. 상관성 분석 105
마. 원인 분석 112
5. 배수성 혼합물의 변형강도 분석 114
가. 국내 배수성 혼합물 114
1) 배합설계 114
2) 반복주행 시험 116
3) Kim-test 119
4) 상관성 분석 121
나. 미국 SC의 OGFC 혼합물 124
6. 현장 소성변형과 코어의 변형강도 127
7. 현장원형모의주행 시험 139
8. 배합설계 적용 기준제시 및 표준 시험법 정립 156
가. 변형강도의 배합강도 설정 156
나. 변형강도 배합강도의 개념 156
다. 검사특성(Operation characteristics : OC)곡선의 응용 159
라. 배합강도 산정 161
1) 이론적 근거 161
2) 배합강도의 계산 164
마. 검사특성곡선의 작도 177
1) 표준편차를 고정하는 경우 178
2) 변동계수(Vc)를 8.4%로 고정하는 경우 178
바. 배합강도의 결정 184
9. 품질관리에의 적용성 평가 185
10. 종합 고찰 187
11. 결과 요약 및 결론 197
제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 202
1. 연구개발 목표 및 평가의 착안점 202
가. 연구개발의 최종목표 202
나. 연구개발결과 평가의 착안점 202
2. 연구목표의 달성도 203
가. 연구개발 수행 진도율 203
나. 연구개발 목표의 달성 205
3. 관련분야 기술발전 기여도 206
가. 기술적 측면 206
나. 경제·산업적 측면 206
제5장 연구개발결과의 활용계획 208
1. 연구성과 208
2. 연구성과 발표 논문 217
3. 활용계획 220
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 222
제7장 참고 문헌 226
[별첨] 자체평가의견서 231
표 3.1. 밀입도 혼합물 실험에 사용된 골재의 물리적 성질 73
표 3.2. SMA와 배수성 혼합물 실험에 사용된 골재의 물리적 성질 75
표 3.3. 각 혼합물에 대한 24시간 수침과 48시간 후의 잔유변형강도비 78
표 3.4. 편마암, 화강암 혼합물의 반복주행 시험 결과 81
표 3.5. SMA 혼합물의 배합설계 기준 88
표 3.6. 혼합물 명칭 90
표 3.7. 배합설계 결과 91
표 3.8. 반복주행 시험의 결과 98
표 3.9. 100mm 코어 공시체의 변형강도 102
표 3.10. 선회다짐 공시체의 변형강도(150mm) 104
표 3.11. 배수성 혼합물의 배합설계 기준 114
표 3.12. 배수성 혼합물의 배합설계 결과 116
표 3.13. 배수성 혼합물의 슬래브 공시체 물성 결과 117
표 3.14. 배수성 혼합물의 반복주행 시험 결과 117
표 3.15. 150mm 공시체의 변형강도 결과 119
표 3.16. 100mm 코어 공시체의 변형강도 결과 120
표 3.17. 배수성 혼합물의 변형강도와 WT 시험결과 122
표 3.18. OGFC 혼합물의 OAC에서의 침강손실률 확인 124
표 3.19. OGFC 혼합물의 APA와 변형강도 125
표 3.20. 현장 소성변형 상태 및 코어 변형강도 자료 129
표 3.21. 시험 포설된 혼합물의 변형강도 특성 137
표 3.22. 시험 포설된 혼합물의 소성변형 특성 138
표 3.23. 1차 FCWT의 화강암 13mm 혼합물의 변형강도와 최종 침하깊이와의 관계 142
표 3.24. FCWT에 사용된 편마암 19mm의 변형강도와 최종침하깊이와의 관계 145
표 3.25. 화강암 19mm의 FCWT 시험의 변형강도와 최종침하깊이와의 관계 148
표 3.26. 3차 FCWT의 13mm 밀입도와 배수성 혼합물의 변형강도와 최종침하깊이와의 관계 151
표 3.27. 3차 FCWT 시험의 10mm 밀입도와 배수성 혼합물의 변형강도와 최종 침하깊이와의 관계 154
표 3.28. 골재 크기 및 종류별 변형강도 평균치 및 변동계수 (CV) 164
표 3.29. Comparison of Probability of acceptance for using two standard deviations. 180
표 3.30. 재하속도별 공시체 직경별 배합변형강도 평균의 최소치 기준 184
표 3.31. 표층용 가열 아스팔트 혼합물의 시험 기준 값 185
그림 2.1. Rotary asphalt wheel tester 모식도 63
그림 2.2. APA 시험기 내부 63
그림 3.1. 밀입도 혼합물 제조에 사용된 편마암 입도 74
그림 3.2. 밀입도 혼합물 제조에 사용된 화강암 입도 74
그림 3.3. SMA 혼합물 제조에 사용된 화강암 입도 75
그림 3.4. 배수성 혼합물 제조에 사용된 화강암 입도 76
그림 3.5. 편마암 정상(Dry) SD와 24, 48 시간 수침처리에 따른 SD 비교(이미지참조) 79
그림 3.6. 화강암 정상(Dry) SD와 24, 48 시간 수침처리에 따른 SD 비교(이미지참조) 79
그림 3.7. 수침 시간에 따른 RSR 비교 80
그림 3.8. 편마암 혼합물의 48시간 수침 전후의 WT rut depth 비교 83
그림 3.9. 화강암 혼합물의 48시간 수침 전후의 WT rut depth 비교 83
그림 3.10. 48시간 수침 전 후의 변형강도의 치의 분포 85
그림 3.11. 48시간 수침 전 후의 WT rut depth치의 분포(편마암) 85
그림 3.12. 48시간 수침 전 후의 WT rut depth치의 분포(화강암) 86
그림 3.13. 선회다짐기 91
그림 3.14. 선회다짐기의 다짐 메커니즘 92
그림 3.15. 슬래브 공시체 다짐기 93
그림 3.16. 슬래브 공시체를 반복주행 시험을 위해 자른 후 변형강도 시험을 위해 3개의 코어를 채취한 모습 94
그림 3.17. 반복주행 시험기 95
그림 3.18. 한국 산업 규격(KS)에 의한 동적안정도 96
그림 3.19. 새로이 제시된 동적안정도(DSnew(이미지참조))의 개념도 (김광우 등 2006) 97
그림 3.20. 10mm SMA 혼합물의 WT 그래프 99
그림 3.21. 13mm SMA 혼합물의 WT 그래프 99
그림 3.22. SMA 혼합물의 동적 안정도 비교 101
그림 3.23. 100mm 코어 공시체의 변형강도 비교 103
그림 3.24. 선회다짐 공시체의 변형강도 비교(150mm) 105
그림 3.25. WT 침하깊이와 코어 공시체의 상관성 분석(10mm) 106
그림 3.26. WT 침하깊이와 코어 공시체의 상관성 분석(13mm) 106
그림 3.27. WT 침하깊이와 코어 공시체의 상관성 분석 107
그림 3.28. WT 침하깊이와 선회다짐 공시체의 상관성 분석 108
그림 3.29. 코어 공시체(100mm)의 변형강도와 선회다짐 공시체(150mm)의 상관관계 109
그림 3.30. 동적 안정도와 코어 공시체 변형강도의 상관성 분석 110
그림 3.31. 동적 안정도와 선회다짐 공시체 변형강도의 상관성 분석 110
그림 3.32. 동적 안정도와 최종 침하깊이의 상관성 분석 111
그림 3.33. 10, 13mm 배수성 혼합물의 반복주행시험 결과 118
그림 3.34. 공시체별 변형강도와 WT시험의 최종침하깊이와의 상관관계(100mm) 122
그림 3.35. 공시체별 변형강도와 WT시험의 최종침하깊이와의 상관관계(150mm) 123
그림 3.36. 공시체별 변형강도와 WT시험의 최종침하깊이와의 상관관계(종합) 123
그림 3.37. OGFC 혼합물 전체의 APA rut depth와 SD(이미지참조)의 상관성분석 126
그림 3.38. 굵은골재 최대치수별 OGFC 혼합물의 APA rut depth와 SD(이미지참조)의 상관성분석 126
그림 3.39. (a) 현장코어 채취위치와 rut depth 측정에 대한 모식도, (b) 각 사이트에 대한 그림 설명. 128
그림 3.40. 현장 rut depth와 코어 공시체에 대한 변형강도와의 상관성 분석 130
그림 3.41. 코어채취 위치별 rut depth의 평균과 코어 공시체에 대한 변형강도 평균과의 상관성 분석 130
그림 3.42. 3년간 측정된 현장소성변형 깊이와 변형강도 측정치와의 상관성 분석 131
그림 3.43. 연도별로 측정한 소성변형 깊이와 변형강도의 상관성 분석 132
그림 3.44. 현진에버빌 앞 (홍천방향) 코어채취 132
그림 3.45. 안디옥 교회 앞 (홍천방향) 코어채취 133
그림 3.46. 춘천에버빌 앞 (춘천방향) 코어채취 133
그림 3.47. 춘천시 신매리 농협 앞 코어채취 134
그림 3.48. 춘천시 서면 앞 (금산2리 방향) 코어채취 134
그림 3.49. 춘천시 팔미리 코어채취 135
그림 3.50. 경북 칠곡군 일반아스팔트 혼합물 시험포설 136
그림 3.51. 경북 칠곡군 L4E10 혼합물 시험포설 136
그림 3.52. 경북 칠곡군 RLDPE 혼합물 시험포설 137
그림 3.53. 시험 포설된 혼합물의 반복주행결과 138
그림 3.54. 08년 1차 현장원형주행 시험기에 포설된 표층 혼합물 139
그림 3.55. 08년 2차 현장원형주행 시험기에 포설된 표층 혼합물 140
그림 3.56. 08년 3차 현장원형주행 시험기에 포설된 표층 혼합물 140
그림 3.57. 1차 현장원형주행시험기의 침하깊이 측정 결과 141
그림 3.58. FCWT 시험에서 rut depth와 실험실 공시체 SD(이미지참조)의 관계 143
그림 3.59. FCWT 시험에서 rut depth와 코어 공시체 SD(이미지참조)의 관계 143
그림 3.60. 2차 현장원형주행시험기 편마암 19mm의 침하깊이 측정 결과 144
그림 3.61. 편마암 19mm FCWT 시험의 rut depth와 실험실 공시체 SD(이미지참조)의 관계 146
그림 3.62. 편마암 19mm FCWT 시험에서 rut depth와 코어 공시체 SD(이미지참조)의 관계 146
그림 3.63. 2차 현장원형주행시험기 화강암 19mm의 침하깊이 측정 결과 147
그림 3.64. 화강암 19mm의 FCWT 시험 rut depth와 실험실 공시체 SD(이미지참조)의 관계 149
그림 3.65. 화강암 19mm FCWT 시험에서 rut depth와 코어 공시체 SD(이미지참조)의 관계 149
그림 3.66. 3차 FCWT의 13mm 밀입도와 배수성 혼합물의 침하깊이 측정 결과 150
그림 3.67. 배수성 13mm FCWT rut depth와 실험실 공시체 SD(이미지참조)와의 관계 152
그림 3.68. 배수성 13mm FCWT 시험에서 rut depth와 코어 공시체 SD(이미지참조)의 관계 152
그림 3.69. 3차 FCWT 시험의 10mm 밀입도와 배수성 혼합물의 침하깊이 측정 결과 153
그림 3.70. 배수성 10mm FCWT 시험에서 rut depth와 실험실 공시체 SD(이미지참조)의 관계 155
그림 3.71. 배수성 10mm FCWT 시험에서 rut depth와 코어 공시체 SD(이미지참조)의 관계 155
그림 3.72. APA rut depth vs, SD(이미지참조) relationship and PDF at each point for each variable 158
그림 3.73. Operation characteristics (OC) curve에서의 생산자 위험률(a)과 소비자 위험률(b), 그에 해당하는 합격 품질수준(p0)(이미지참조)과 허용 불량률(p₁) 159
그림 3.74. 아스팔트 혼합물의 임계변형강도(SDC)(이미지참조)와 배합강도(m)의 관계 160
그림 3.75. 공시체의 수가 3일 경우 변동계수 (Vc)와 변형강도가 임계치 이하일 확률 (Pf)에 따른 증가계수의 변화(이미지참조) 163
그림 3.76. 임계치 이하일 확률 Pf를 10%로 할 경우 변동계수 (Vc)와 공시체 수 (n)에 따른 증가계수의 변화(이미지참조) 163
그림 3.77. 일반도로 아스팔트 혼합물과 간선도로 아스팔트 혼합물의 변형강도(SD)(이미지참조) 분포 및 공정 평균 (일반도로 m=3.2, 간선도로 m=4.25). 165
그림 3.78. 임계변형강도(SDC)가 3MPa인 일반도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 5%로 제한할 경우 공시체 개수(n)와 변동계수(Vc)에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 166
그림 3.79. SDC = 3 MPa인 일반도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 10%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 166
그림 3.80. SDC = 3 MPa인 일반도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 15%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 167
그림 3.81. SDC = 3 MPa인 일반도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 20%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 167
그림 3.82. SDC = 4 MPa인 간선도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 5%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 168
그림 3.83. SDC = 4 MPa인 간선도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 10%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 168
그림 3.84. SDC = 4 MPa인 간선도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 15%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 169
그림 3.85. SDC = 4 MPa인 간선도로 표층용 아스팔트 혼합물의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)을 20%로 제한할 경우 n과 Vc에 따른 배합강도(process mean)의 변화(이미지참조) 169
그림 3.86. SDC = 3 MPa인 표층용 아스팔트 혼합물 공시체 3개의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)이 5% 이하가 되기 위한 배합강도(m)(이미지참조) 170
그림 3.87. SDC = 3 MPa인 표층용 아스팔트 혼합물 공시체 3개의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)이 10% 이하가 되기 위한 배합강도(m)(이미지참조) 171
그림 3.88. SDC = 3 MPa인 표층용 아스팔트 혼합물 공시체 3개의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)이 20% 이하가 되기 위한 배합강도(m)(이미지참조) 171
그림 3.89. SDC = 4 MPa인 표층용 아스팔트 혼합물 공시체 3개의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)이 5% 이하가 되기 위한 배합강도(m)(이미지참조) 172
그림 3.90. SDC = 4 MPa인 표층용 아스팔트 혼합물 공시체 3개의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)이 10% 이하가 되기 위한 배합강도(m)(이미지참조) 172
그림 3.91. SDC = 4 MPa인 표층용 아스팔트 혼합물 공시체 3개의 임의의 평균이 임계치 미만일 확률(Pf)이 20% 이하가 되기 위한 배합강도(m)(이미지참조) 173
그림 3.92. 일반도로용 표층용 아스팔트 혼합물에서 임의의 3개 공시체의 SD 평균(SD)이 SDC=3.0 미만이 될 확률을 나타내는 검사특성(OC) 곡선(이미지참조) 175
그림 3.93. 간선도로용 표층용 아스팔트 혼합물에서 임의의 3개 공시체의 SD 평균(SD)이 SDC=4.0 미만이 될 확률을 나타내는 검사특성(OC) 곡선(이미지참조) 175
그림 3.94. 일반도로용 표층용 아스팔트 혼합물에서 임의의 3개 공시체의 SD 평균(SD)이 SDC=3.0 이상이 될 확률을 나타내는 검사특성(OC)곡선(이미지참조) 176
그림 3.95. 일반도로용 표층용 아스팔트 혼합물에서 임의의 3개 공시체의 SD 평균(SD)이 SDC=4.0 이상이 될 확률을 나타내는 검사특성(OC) 곡선(이미지참조) 176
그림 3.96. Pf(이미지참조)가 주어질 경우 공정평균과 임계변형강도의 관계 177
그림 3.97. 일반도로용 혼합물의 불량률(percentage out of limit)을 기준으로 표준편차를 두 가지로 계산하여 합격확률을 나타낸 OC curves. 180
그림 3.98. 간선도로용 혼합물의 불량률(percentage out of limit)을 기준으로 표준편차를 두 가지로 계산하여 합격확률을 나타낸 OC curves. 181
그림 3.99. 일반도로용 혼합물의 양호율(percentage within limit)을 기준으로 표준편차를 두 가지로 계산하여 합격확률을 나타낸 OC curves. 181
그림 3.100. 간선도로용 혼합물의 양호율(percentage within limit)을 기준으로 표준편차를 두 가지로 계산하여 합격확률을 나타낸 OC curves. 182
그림 3.101. 일반도로용 혼합물과 간선도로용 혼합물의 불량률(percentage out of limit)을 기준으로 합격확률을 나타낸 OC curves. 183
그림 3.102. 일반도로용 혼합물과 간선도로용 혼합물의 양호율(percentage within limit)을 기준으로 합격확률을 나타낸 OC curves. 183
그림 3.103. 13mm 하중-변형곡선에서 골재골격(skeleton)의 Buckling 으로 인해 곡선이 튀는 현상 (직경 100mm 공시체) 188
그림 3.104. 13mm 하중-변형곡선에서 골재골격(skeleton)의 Buckling 으로 인해 곡선이 튀는 현상 (직경 150mm 공시체) 188
그림 3.105. 슬래브 공시체를 절단하여 만든 8각형 공시체의 치수. 189
그림 3.106. 8각 슬래브 공시체에 대한 변형강도 시험에서 정점의 반복 현상(13mm AP5 SMA) 190
그림 3.107. 8각 슬래브 공시체에 대한 변형강도 시험에서 2 정점 현상 (13mm L4E10 SMA) 191
그림 3.108. 변형강도 시험에서 관찰된 밀입도 공시체가 펀칭 전단에 의해 파괴되는 사면의 모식도 (유효 높이 60mm로 가정) 192
그림 3.109. 변형강도 시험에서 펀칭 전단에 의한 파괴 시의 하중봉과 공시체의 유효두께로부터의 공시체 소요 직경 모식도. 192
그림 3.110. 3가지 공시체를 사용한 변형강도 시험 결과 및 그 증가율 비교 193
그림 3.111. 직경 150mm, 13mm 골재 SMA 공시체의 파괴모양 194
그림 3.112. 대각선 312mm인 13mm 골재, AP5 SMA 8각 공시체의 모양 194
그림 3.113. 대각선 312mm인 13mm 골재, AP5 SMA 8각 공시체의 파괴된 모양 195
그림 3.114. 대각선 312mm인 13mm 골재, AP5 SMA 8각 공시체의 표면 균열이 거의 없이 파괴된 모양 195
그림 3.115. 상기 그림 3.114 공시체의 표면 균열은 거의 없으나 바닥에 균열로 파괴된 모양 196
그림 5.1. (a) 하중봉, 재하 몰드와 100mm 공시체, (b) 공시체를 몰드에 넣고 하중봉을 넣은 상태의 모습. 215
그림 5.2. 개선된 배합설계 흐름도 (국토해양부 2008) 216