아스팔트 도로
아스팔트 도로(asphalt road)는 아스팔트가 깔린 포장도로를 말한다.
목차
개요[편집]
아스팔트 도로에 재료인 아스팔트는 석유를 정제하는 과정에서 발생하는 부산물로, 어두운 색을 띠는 탄화수소 화합물이다. 고온에서는 액체 상태였다가 기온이 떨어지면 매우 단단해진다. 또 가소성, 방수성, 전기절연성, 접착성 등이 뛰어나 방수제 등으로도 많이 쓰인다.[1] 그리고 아스팔트 도로는 아스팔트 혼합물로 표면을 덮은 도로포장을 가리킨다. 일반적인 구조는 아스팔트 표층과 기층, 그 밑에 있는 상층 노반 및 하층 노반으로 이루어져 있으며, 하중재하에 의해서 생기는 응력을 각 층에 분산시키는 구조를 갖고 있다. 각 층 구성과 두께는 역학적 균형을 유지하고 교통하중에 충분히 견딜 수 있어야 한다. 표층과 기층은 쇄석·모래·석분과 아스팔트를 가열·혼합하여 이것을 고르게 갈아 롤러로 단단히 다진 것이다.[2]
역사[편집]
아스팔트가 기원전 3천 년 경부터 쓰였다. 아스팔트는 자연적으로 농축된 형태로 형성되기도 한다. 특히 바다나 호수 바닥의 진흙에 함께 쌓여 있는 경우가 많은데 지금도 트리니다드토바고의 Pitch 호수나 베네수엘라의 Bermudez 호수 같은 곳에서 아스팔트가 발견되고 있다. 고대 이집트인은 주로 사해(Dead sea)에서, 로마인은 아스팔트 호수(Palus As phaltites)에서 아스팔트를 얻어 무기나 건물 같은 곳에 바르는 방수제, 접착제로 활용하였다. 그렇게 오랜 기간 인류에 의해 유용하게 사용되었던 아스팔트는 1800년대가 되어서야 바닥이나 길의 포장재로 관심받기 시작했다. 진정한 최초의 아스팔트 도로 포장은 1870년, Edmund J. DeSmedt 라는 벨기에 화학자가 미국 뉴욕 시청 앞에서 이루어 냈다. 이 후 아스팔트 산업은 크게 발전하게 되었고 1907년이 되어서야 원유로부터 얻어낸 아스팔트의 생산량이 천연으로부터 얻은 아스팔트의 생산량을 넘어섰다. 산업적으로 생산된 아스팔트를 이용하여 깔린 아스팔트 도로는 자동차의 고속주행을 가능하게 하여 많은 사랑을 받았다. 이후 아스팔트 산업의 빠른 발전으로 전 세계 도로에는 아스팔트가 깔리기 시작했고, 아스팔트 도로는 오늘날 미국 포장 도로의 대부분을 차지하는 주역이 되었다. 우리나라는 1970년 경부고속도로 개통 이후로 본격적인 도로포장 인프라를 갖추기 시작했다. 국가 경제력이 강화되며 자연스럽게 도로들의 건설 및 포장이 동반되었다. 2018년 말 기준 전국에 개통된 도로 길이만 102,465km나 되며 이중 포장 도로는 95,524km로 전체 도로의 93.2%를 차지하고 있다.[3]
구조[편집]
표층[편집]
표층은 포장의 최상부에 있으며, 가열아스팔트 혼합물로 만들어진다. 표층은 교통하중을 분산 시켜 밑의 층으로 전달하는 역학적인 기능과 교통차량에 의한 마모와 괘적 주행이 가능한 평탄성, 그리고 미끄럼 저항성 등의 기능을 가져야 한다. 과거에는 빗물이 하부에 침투하는 것을 방지하는 기능이 강조되어 불투수성 재료가 우선 포설되었으나 최근에는 투수성 포장이 도입되어 설계자가 다양한 층구조와 배수 시설 등 소요조건과 경제성을 고려하여 다양하게 적용할 수 있다.
기층[편집]
표층에서 전달되는 교통 하중은 타이어 압력을 통해 전달되며 이러한 힘에 견디기 위해서는 역학적으로 고품질의 재료가 상층부에 필요하다. 따라서 이러한 아스팔트 포장의 구조적인 지지 기능을 목적으로 설치되는 층을 기층이라 한다. 기층에는 입도조정, 시멘트안정처리, 아스팔트안정처리, 침투식 등의 공법이 사용된다. 침투식 공법을 제외하고는 재료의 최대입경은 40mm 이하이며, 또한 1층의 마무리 두께의 1/2 이하이어야 한다. 입도조정을 한 재료는 수정 CBR이 80 이상이고 0.425mm(No.40)체 통과분의 소성지수는 4 이하이어야 한다. 입도조정재료의 수정 CBR을 구하는 경우에 사용되는 다짐도는 KS F 2320에 규정하는 시험방법에 의한 최대건조밀도의 95%로 한다.시멘트 안정처리를 택할 경우에는 그 윗면이 포장표면보다 10cm 이상 깊은데 있도록 하고, 시멘트 안정처리 기층은 6일 습윤 양생 후, 1일수침 후 1축압축강도가 30kg/㎠에 해당하도록 한다. 시멘트 안정처리공법은 큰 침하가 예상되는 경우 등에서는 기층에 적용하지 않음이 좋다.
보조기층[편집]
보조기층은 안정처리 또는 비안정처리된 입상재료를 전압한 층이거나 적정한 혼화재료로서 안정처리한 토사층으로 구성되어 아스팔트 포장과 콘크리트 포장에 모두 시공된다. 여러가지 재료를 사용할 수 있으나 경제성을 고려하여 가능하면 공사현장 부근에서 발생하는 것을 이용한다. 일반적으로 사용되는 재료로는 쇄석, 슬래그, 쇄석모래자갈 또는 이들을 혼합한 골재 등이며, 포틀랜드 시멘트, 아스팔트, 석회, 시멘트플라이 애쉬, 석회플라이애쉬와 같은 안정처리 혼화제(stabilized admixture)를 사용할 수도 있다. 보조기층은 기층과 함께 표층과 노상의 중간에 위치하여 표층과 기층을 통해 전달되는 교통하중을 분산시키는 역할을 하고 있으며, 이외에 다음과 같은 기능을 가질 수 있다.
- 노상토의 세립자가 기층으로 침입하는 것을 방지하는 기능
- 동결작용에 의한 손상을 최소화하는 기능
- 포장구조 하부의 자유수가 포장구조 내부에 고임을 방지하는 기능
- 시공장비를 위한 작업로 제공
동상방지층[편집]
동상방지층은 노상의 토질이 동결할 염려가 있는 경우에 동상을 받지 않는 재료로 동결심도와 포장두께의 차이의 전부 혹은 일부만큼 노상의 상부에 포장의 형식에 상관없이 두며, 일반적으로 포장구조의 계산에는 포함시키지 않으며 노상에 포함시킨다. 동상방지층은 포장을 동결로부터 보호해야하며, 그 재료는 자갈 또는 모래와 같은 비동결 재료로서 동결에 의한 분리현상이 생기지 않는것이어야 한다. 동상방지층은 투수성이 있어 얼음 막의 형성을 방지해야 하므로 사용재료는 다음의 요건에 맞는 것이어야 한다.
- 최대입경 : 동상방지층에 사용될 골재의 최대입경은 75～80mm를 초과할 수 없다.
- 세립토의 함유량 : 동상방지층에 사용될 재료는 직경 0.02mm이하의 세립토의 함유량이 3% 이하이어야 하며 0.08mm(No.200) 체를 통과한 재료의 함유량이 10% 이하이어야 한다.
- 모래당량 : 모래당량 시험값은 [도로공사 표준시방서, 국토해양부, 2009]의 규정에 적합해야 한다.
노상[편집]
노상은 포장층의 기초로서 포장에 작용하는 모든 하중을 최종적으로 지지해야 하는 층으로 아스팔트 포장과 콘크리트 포장에서 유사한 역할을 한다. 노상은 상부의 다층구조의 포장층을 통하여 전달되는 응력에 의해서 노상층에서 과잉변형 또는 변위를 일으키지 않는 최적지지조건을 제공할 수 있어야 한다. 노상층 상부의 일정 두께를 하나의 층으로 해서 동결작용의 영향을 완화시키는 동상방지층 또는 노상층의 세립토사가 보조기층에 침입하는 것을 방지하기 위한 목적으로 차단층을 설치할수 있다. 포장의 공용성은 노상토의 상태와 물성에 직접 관계되기 때문에, 적정의 실내시험에 의해서 얻어지는 노상토의 강도(CBR값, 회복 탄성 계수(MR값) 등)를 기준하여 포장 층 두께를 결정하고 시공품질관리를 위해서 소요의 다짐 및 재료시방기준을 규정해야 한다. 노상토재료에 대한 품질 및 시공기준은 국토해양부 제정 또는 관련 규정 조건을 만족해야 한다. 노상토의 토질상태가 다음과 같은 경우에 설계자는 적정의 특별시방을 규정할 필요가 있다.
- 과민한 팽창성 또는 탄성적 반응을 보이는 토사에 대하여는 특별한 조치가 필요하다. 이 경우 하나의 선택대안은 이들 반응으로 인한 나쁜 영향을 제거할 수 있도록 충분한 깊이까지 선택재료로 흙쌓기를 하는 것이다. 특히, 팽창성 토사(expansive soil)인 경우(수축한계〉12% 이상, 소성지수〉30% 이상)에는 최적함수비보다 1 2% 정도 더 높은 함수비로 다짐을 함으로써 그 성질을 개선할 수 있다. 또한 적정혼화제, 즉 석회 또는 시멘트 등을 사용하여 안정처리 하거나 또는 함수비를 안정시키기 위하여 소요 두께의 방수 막(waterproof membrane)을 설치하는 것이 경제적일 수 있다.
- 동상의 영향을 받는 지역에서는, 동상에 민감한(0.02mm 이하 토사〉15% 또는 소성지수〉12%) 토사층을 제거하거나, 비동상 선택재료로 치환시켜야 한다. 지역이 너무 광대할 때에는 동결 및 융해작용에 의한 지지력 감소를 조정할 수 있는 적정 재료로서 충분한 두께로 성토시키는 방안을 강구할 수 있다. 이와 같은 조치를 위한 기준과 소요선택재료의 종류와 두께는 반드시 경제적으로 얻을 수 있는 재료의 종류와 지역적 경험을 토대로 결정해야 한다.
- 유기질토(organic soil)의 문제점은 이들의 극단적 압축성에 관계된다. 이와 같은 유기질토 성질 또는 분포깊이가 일정치 못할 때 더욱 큰 문제를 야기한다. 유기질 토사가 국부적으로 존재하거나 분포깊이 가 얕을 경우 적당한 선택재료층으로 치환하는 것이 경제적으로 바람직하다. 이들 층이 매우 깊고, 넓게 분포된 경우에는 선행압밀침하를 시키기 위한 압성토(surcharge embankment)를 설치하거나 또는 압밀을 촉진시키기 위하여 수분을 급속히 제거시키는 특수공법을 이용하여 문제를 완화시킬 수 있다.
- 토사의 종류와 조건이 불규칙하게 분포되어 있는 경우에는 ∙ 표면을 고르고 재다짐노상층의 상단부를 적정혼화재로 처리선택재료 또는 양질의 토사를 이용하여 적정깊이까지 치환하여 노상재료로 사용∙ 땅깎기면인 경우 과절취시키거나 흙쌓기면인 경우에는 균등한 선택재료층으로 포설∙ 토사종류가 바뀌는 변이구간에서는 특히 땅깎기․흙쌓기 단면의 변이구간에서는 보조기층두께를 조정한다.
- 노상층 시공에 사용되는 장비에 의해서 쉽게 변위되는 비점성토(cohesionless soil), 또는 적정함수비를 갖도록 건조시키는데 장시간의 시간을 필요로 하는 흙이나 다. 짐장비(compaction equipment)의 변위 때문에 높은 함수비로 다질 수 없는 습윤점 성토인 경우에는 입상재료를 적정하게 혼합하고 사질토인 경우 점착력을 증가시킬 수 있는 적정 혼화재를 첨가한다. 또한 포장 시공을 위한 운반로 또한 작업대로서 기능이 필요한 경우 적당한 두께의 선택 재료층을 설치한다.[4]
종류[편집]
아스팔트 포장은 사용하는 바인더(결합재)의 종류 또는 공법에 의한 구분, 기능에 의한 구분, 사용장소에 의한 구분이 있다. 사용하는 바인더(결합재)의 종류 또는 공법에 의한 분류로는 일반 아스팔트 포장 외에 수지(樹脂)와 고무를 첨가한 개질아스팔트와 세미블로운 아스팔트 포장, 구스아스팔트, 로울드 아스팔트 포장등이 있으며 필요한 층의 두께를 전부 아스팔트 혼합물로 구성하여 노상 위에 직접 아스팔트 혼합물을 두는 전단면(full-depth) 아스팔트 포장이 있다. 개질 아스팔트는 첨가되는 고무와 수지의 종류에 따라 다양하게 구분된다. 기능에 의한 분류로는 사용목적에 따라 미끄럼방지포장, 내유동성포장 등이 있으며, 빗물을 노면으로 침투시켜 지하수의 함량(涵養)과 짧은 시간에 하천으로의 유출을 줄이기 위한 투수성 포장 그리고 포장체 표면의 배수를 위한 배수성 포장 등이 있다. 또한 사용되는 장소에 따라 차도포장, 보도포장, 자전거포장, 교면포장, 버스정류장포장, 주차장포장, 터널내포장, 단지내포장 등이 있다.
설계[편집]
- 시공 대상지역의 조건에 적합한 포장단면을 가정한 후, 예비설계 단면(Trial Design)을 결정하기 위해 다음과 같은 과정을 따른다. 가정 단면은 프로그램에서 도로 등급이나 교통량에 따라 제시되며 설계자가 임의로 변경할 수 있다.
- 교통량, 환경조건 및 재료물성과 관련된 입력 변수들을 선정한다.
- 설계프로그램 내 구조해석프로그램에 의해 포장의 구조적 거동 (Structural Responses)을 계산한다.
- 설계기간 동안 유지되어야 할 공용성 기준을 설정한다. 즉, 아스팔트 포장의 피로균열, 영구변형 및 국제평탄성지수(IRI)의 허용기준을 설정한다.
- 설계프로그램 내 공용성 모형을 이용하여 포장 손상을 계산하고, 전체 설계기간에 대하여 누적된 손상을 계산한다.
- 예비설계의 결과가 공용성(피로균열, 영구변형, IRI) 기준에 적합한지를 평가한다.
교통하중[편집]
일반적으로 도로설계에서는 도로의 계획 목표연도 동안에 그 도로를 통행할 것으로 예상되는 자동차의 연평균일교통량(AADT)을 산정한다. 이를 서비스 수준에 연계하여 차로 수 결정과 같은 횡단구성을 설계한다. 횡단구성 설계가 이루어진 후에 포장설계를 진행하며, 포장설계에서의 교통조건은 도로설계를 위한 계획 교통량인 연평균일교통량(AADT) 보다 상세한 교통조건이 필요하다. 즉, 대상 도로를 통과하는 차량들의 24시간 교통량을 파악하고 지역적 특성 및 시간적 특성을 반영하기 위한 다음과 같은 절차를 수행하여 하중분포별 교통량으로 산출한다. 설계등급 1에서는 교통 관련 입력 변수(방향계수, 차로계수)들을 조사하여 입력하는 것을 원칙으로 하며, 조사대상은 인접한 지역의 도로들 중 설계 대상도로와 그 특성이 유사한 도로를 선택하도록 한다. 또한 설계수준 2에서는 '2011 도로포장 설계법 프로그램' 내에 탑재되어 있는 데이터 베이스 자료를 이용할 수 있으며, 필요시에는 인접한 지역의 도로에서 예측한 결과를 입력하여 사용할 수 있다.
- 연평균일교통량(AADT) : 연평균일교통량(AADT)은 연간 총통행량을 365일로 나눈 값으로 정의한다. 포장 설계에 사용되는 연평균일교통량은 도로 계획에서 산출된 초기년도부터 계획목표년도까지의 매년 평균일 교통량 중 초기년도 값을 기준으로 사용한다.
- 차종별 구성 비율 : 차종별 구성 비율이란 국내 차종 분류 기준인 12종 분류 교통량을 연평균일교통량(AADT)으로 나눈 값을 의미한다. 차종별 구성 비율이 필요한 이유는 차종형태 별로 포장에 미치는 영향이 다르기 때문에, 이에 대한 차종별 교통량을 산출하여 포장의 파손량을 계산하기 위함이다. 즉, 차종별 구성 비율은 연평균일교통량을 차종별 교통량으로 환산하기 위하여 필요한 입력변수이다. 설계수준 1에서는 차종별 구성 비율을 결정하기 위한 방법으로는 전통적인 4단계 교통수요예측기법 적용 시 통행 배정과정에서 차종별 할당(Multi-Class Assignment)을 통하여 교통량을 산출하는 방법과 대상구간의 비슷한 차종 패턴을 보일 것으로 예상되는 지점에 대해서 현황 교통량 조사를 결정하는 방법이 적용된다. 전자의 경우에는 별도의 차종별 시종점 자료를 구성해야 함으로 시간적/비용적 측면에서 현실적으로 어렵다. 따라서 설계자의 판단 하에 설계하고자 하는 도로와 비슷한 차종 패턴 지점을 결정하고, 그 지점의 교통량 현장 조사 또는 매년 발행되는 교통량 통계 연보를 활용하여 차종별 구성 비율을 결정하도록 한다. 지점의 교통량 현장 조사는 국토해양부에서 발간한 교통조사지침에 근거하여 차종 분류(12종)에 따라 교통량을 수집하여 결정하고, 교통량 통계 연보 이용 시에는 대상 지점의 차종별 교통량 자료로 결정한다.
- 설계차로 교통량 산출 : 앞에서 산출된 차종별 연평균 일교통량은 도로 내 방향 및 모든 차로를 포함한 교통량으로 설계 시 방향 및 차로에 대한 교통량으로 환산해야 한다. 설계차로 교통량은 차종별 연평균일
교통량에 방향분배계수(Directional Distribution Factor, DD)와 차로분배계수(Lane Distribution Factor, DL)를 곱하여 계산한다.
- 시간별 교통량 변동률 : 시간별 교통량 변동률은 일일 교통량을 100%로 보았을 때, 각 시간대별로의 비율을 나타낸다. 시간대별 교통량은 앞 절에서 계산된 차종별 연평균일교통량에 시간별 교통량 변동계수를 곱해서 계산한다. 이 값의 결정은 장시간의 교통량 조사를 통하여 얻을 수 있는 것으로 설계등급 1 및 설계등급 2에서는 '2011 도로포장 설계법 프로그램' 내에 탑재된 데이터베이스 자료를 이용하여 설계에 반영한다.
- 월별 교통량 변동률 : 월별 교통량 변동률은 각 월별로 월 평균 교통량을 연평균교통량으로 나눈 값을 의미한다. 이 값의 결정은 장시간의 교통량 조사를 통하여 얻을 수 있는 것으로 '2011 도로포장 설계법 프로그램' 내에 탑재된 데이터베이스 자료를 이용하여 설계에 반영한다.
- 차종별 축하중 분포 : 축하중 분포란 전체 도로 주행 차량의 축하중(차종, 축종류 별)을 하중등급에 따라 교통량으로 비율화한 것이다. 앞에서 얻어진 월별에 따른 시간대별 차종 교통량에 축하중 분포를 적용하면 하중 등급별로 교통량을 산출할 수 있다. 얻어진 하중 등급별 교통량을 기초로 거동해석 및 손상도를 계산하게 된다.
- 교통량 증가 추정 : 본 편람에서는 설계기간 동안 매년 연평균일교통량(AADT)의 증가를 추정하기 위한 방법으로 일반적인 4가지 교통량 증가 추정 방법을 제시하고 있다. 도로포장 설계 시 이러한 4가지의 교통량 증가 추정 방법에 대한 적용은 설계자가 최초 도로계획 시 도로 용량 계산을 위해 추정한 방법을 그대로 적용하며, 특별히 포장 설계를 위한 별도의 교통량 증가 추정방법은 없다.
환경조건[편집]
'2011 도로포장 설계법'에서의 환경에 따른영향은 크게 포장체 온도, 노상 함수비, 동결지수로 구분된다. 온도는 아스팔트 포장 재료의 물성을 변화 시키며, 콘크리트 포장의 깊이별 온도 차이를 유발하여 응력을 발생시킨다. 침투한 강우나 상승한 지하수위에 의해 노상의 역학적 특성이 변화하고, 겨울철 하부구조 재료의 동상으로 인해 포장 파손이 촉진된다. 환경 관련 입력 변수들은 설계수준에 관계없이 '2011 도로포장 설계법 프로그램' 내의 데이터베이스 자료 및 예측식을 이용한다. 프로그램에서는 설계 시 설계 대상 구간에서 가장 인접한 1개 기상관측소 또는 인접한 3개 기상관측소의 평균값을 사용할 수 있다.
- 온도영향 : '2011 도로포장 설계법'에서 온도에 따른 영향을 검토하기 위해 사용하는 자료는 지난 10년 동안의 국내 76개 기상관측소 자료이다. 이를 프로그램 내에 데이터베이스화 하였다. 기상자료는 매월 최고 기온, 최저 기온, 평균 온도, 강수량을 포함한다. 각 기상관측소의 대기온도 자료와 설계 프로그램 내의 온도 예측 모듈을 이용하여 시간별, 일별, 월별, 계절별로 포장체 표면 및 내부의 온도분포를 예측한다.
- 노상 함수비 변화 : 노상 함수량의 변화는 노상 탄성계수를 변화를 시켜 포장 공용성에 영향을 미친다. 특히 장마와 같은 장기 강우기간에는 노상토의 함수량이 평균 함수량보다 높아서 노상토의 탄성계수가 상대적으로 낮아지고, 동절기에는 빈약한 강수량과 섭씨 영하 0℃ 이하로 떨어지는 대기온도 조건으로 인해 노상토의 함수량이 평균 함수량보다 낮아서 노상토의 탄성계수가 상대적으로 높아지는 특성을 갖는다. 이와 같이 노상 탄성계수에 영향을 주는 함수비를 설계 입력변수로 사용하기 위하여 같이 함수비 예측 모형을 개발하고 설계 프로그램에 탑재하였다.
- 동결지수 : 동결지수는 기존 설계법의 동결지수와 동일한 방법으로 산출되지만, 동결지수선도 등은 기상관측소의 위치에 따라 결정되어 반영된다.
재료물성[편집]
포장 재료의 재료물성은 크게 하부구조 재료, 아스팔트 재료, 콘크리트 재료로 대분된다.
- 하부구조 재료 : 하부구조 재료란 노상토, 보조기층 및 쇄석입상기층을 통칭하는 단어로서 2011 도로포장 설계법에서는 하부구조 재료의 기본 설계입력 물성치로서 탄성계수를 선택한다. 탄성계수는 매우 다양한 요소에 의해 영항 받는데 2011 도로포장 설계법에서는 노상토의 경우 체적응력, 축차응력, 함수비를, 보조기층과 쇄석입상기층에 대해서는 체적응력을 영향요소로 고려한 탄성계수 결정모형을 사용한다. 따라서 설계등급 1에서는 재료에 대한 직접시험을 실시하여 관련 입력변수를 산출해 적용하며, 설계등급 2에서는 재료의 기본 물성치로부터 상관경험모형을 이용하여 탄성계수를 결정하여 적용한다. 하부구조 재료의 품질에 대한 요구조건은 국토해양부의 [도로공사표준시방서]를 따른다. 노상토는 모래 또는 실트질 모래를 사용한다. 입상 보조기층 및 쇄석기층 재료는 GP 또는 GW로 분류되고, 비소성(NP)이며, #200체 통과량이 5% 미만인 재료를 사용한다.
종류[편집]
개질 아스팔트[편집]
개질아스팔트는 포장의 내구성 향상을 목적으로 포장용 석유아스팔트의 성질을 개선한 것이다. 이들에는 아스팔트에 고무, 수지 등의 고분자재료를 첨가해서 성능을 개선시킨 아스팔트 및 촉매제를 이용한 개질아스팔트가 있다.
고분자 개질아스팔트[편집]
기존 아스팔트에 SBS, PE, EVA등의 고분자를 혼합하여 성능을 향상시킨 제품으로 전 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 개질아스팔트이며 개질재료에 의해 두 가지로 분류될 수있다. 그 중의 하나는 개질재료로서 고무계의 고분자재료를 첨가한 개질아스팔트 I형이고, 개질아스팔트 I형은 터프니스-티네이시티 및 신도가 증가하고 아스팔트의 감온성 및 저온시의 취성의 개량 등에 의해 유동 및 마모에 대한 저항성을 높인다. 다른 하나는 열가소성 수지와 고무를 병용한 것, 혹은 열가소성 수지를 단독으로 사용한 고분자 재료인 개질아스팔트II형이다. 열가소성수지는 아스팔트 속에서 겔 구조를 만들기 때문에 유동저항성이 높아진다. 전 세계적으로 사용되고 있는 개질아스팔트의 대부분이 고분자 개질아스팔트이며 사용되는 고분자의 종류와 배합조건에 따라 다양한 물성과 성능을 가질 수 있어 여러 목적의 용도로 널리 사용되고 있다. 미국, 유럽등 선진국에서는 교통하중이 상대적으로 많은 공항포장의 경우 대부분이 고분자 개질아스팔트로 포장을 하고 있으며, 중차량 도로 및 교량, 그리고 특수 용도의 배수성 포장은 물론이고 독일 포장공법인 SMA(Stone Mastic Asphalt) 포장시에도 일반 아스팔트 대신에 고분자 개질아스팔트를 사용하는 예가 늘고 있다.
화학적 개질아스팔트[편집]
금속원소가 함유된 촉매제를 사용하여 아스팔트를 화학적으로 산화시키거나 또는 포설후 대기와의 산화를 촉진시킴으로서 아스팔트의 경화를 급속히 진전시키는 개질방식으로 소성변형에 대한 저항성은 우수하나 균열에 취약한 특성과 사용시에 악취 발생 등의 문제점을 갖고 있어 현재에는 제한적인 용도에서만 사용되고 있다.
산화 아스팔트[편집]
아스팔트를 고온에서 공기와 접촉시켜 침입도를 감소시키고 연화점을 상승시킴으로서 소성변형에 대한 저항성을 향상시키는 방법으로 아스팔트내 스티프니스(stiffness)가 증가하여 균열에는 취약한 단점을 가진다. 이러한 아스팔트를 세미블로운 아스팔트라고도 하는데 이는 스트레이트 아스팔트에 블로잉 조작(가열한 공기를 불어넣는 조작)를 가해 감온성을 개선하고 60℃ 점도를 높인 개질아스 팔트이다. 그 60℃ 점도는 일반적으로 사용하는 40～60, 60～80, 80～100의 석유아스팔트에 비해 3-10배 높다. 아스팔트는 60℃ 점도를 높이면 아스팔트 포장이 공용될 때 점성을 높여 주기 때문에 중교통도로의 유동대책을 도모한 것이다. 세미블로운 아스팔트는 점도가 높기 때문에 다짐작업을 할 때 온도관리에 특히 주의하고 충분히 다져야 한다. 세미블로운 아스팔트는 포장용 석유아스팔트에 비해 경질이기 때문에 연약지반상의 포장 등 기층의 국부적인 변형이 예상되는 장소에 적용하면 균열발생이 쉽기 때문에 그와 같은 장소에는 적용하지 않는다.
배수성 아스팔트[편집]
배수성 아스팔트 포장은 배수성 아스팔트 혼합물을 포장의 표층에 사용하여, 빗물이 하부의 불투수성 포장층 표면을 흘러 측면의 배수로로 신속히 배수되도록 설계 및 시공된 포장이다. 도로 포장의 표층을 배수성 아스팔트 포장으로 시공할 경우에는 신설 및 유지보수 포장 모두 아스팔트 혼합물 뿐 만 아니라, 도로 구조가 배수가 원활한지를 검토하여 대책을 수립해야한다. 만일 배수시설이 적합하지 않을 경우에는 배수성 아스팔트 포장의 조기 균열 및 파손을 유발할 수 있다. 배수성 아스팔트 포장은 다음과 같은 기능을 확보할 수 있으므로 주변여건을 고려하여 포장에 적용해야 한다.
- 차량의 주행 안전성 향상 : 우천 시 도로표면에 수막이 생성되어 발생하는 미끄러짐 현상을 완화시킨다. 주행 차량으로 인한 물튀김, 물보라를 완화시켜 주행중 시인성 향상 야간 및 우천시에 전조등 으로 인한 노면 난반사 완화 우천 시 노면 표시의 시인성 향상한다.
- 환경 개선 : 타이어와 도로의 마찰로 인하여 발생하는 교통 소음의 저하 방음벽의 설치 높이를 낮추어 도시 미관 개선, 우천시 자동차 주행으로 인해 인한 물튀김 현상 억제한다.[4]
각주[편집]
- ↑ https://blog.lgchem.com/2016/04/cement-and-asphalt/
- ↑ 〈달릴 때 더 조용한 도로는? 아스팔트포장도로VS콘크리트포장도로〉, 《불스원 블로그》, 2021-01-06
- ↑ GS칼텍스, 〈[에너지라이프 도로는 과학이다, 아스팔트]〉, 《gs칼텍스 미디어 허브》, 2019-10-02
- ↑ 4.0 4.1 〈도로설계편람〉, 《국토해양부》
참고자료[편집]
- 〈달릴 때 더 조용한 도로는? 아스팔트포장도로VS콘크리트포장도로〉, 《불스원 블로그》, 2021-01-06
- GS칼텍스, 〈[에너지라이프 도로는 과학이다, 아스팔트]〉, 《gs칼텍스 미디어 허브》, 2019-10-02
- 〈도로설계편람〉, 《국토해양부》
같이 보기[편집]
