결합재의 물리적 성질을 이용한 샌드아스팔트 혼합물의 강도특성 추정

김광우,이순제,이기호,이성훈,이병덕,Kim, Kwang-Woo,Lee, Soon-Jae,Lee, Gi-Ho,Lee, Sung-Hoon,Lee, Byung-Duck 한국도로학회 2002 한국도로포장공학회 논문집 Vol.4 No.1

This study was performed to estimate the high-speed direct tensile strength(DTS1), low-speed direct tensile strength(DTS2) , indirect tensile strength(ITS) resilient modulus(MR) and stiffness index(SI) of sand asphalt mixture based on the absolute viscosity, kinematic viscosity, penetration, softening point and PG grade of binder. DTS2 showed higher correlation with the physical properties than other properties of mixture, and the next was DTS1, ITS, SI and MR in order. Among binder properties, PG grade showed the highest relation with DTS2. Therefore. it was found that the high DTS mixture could be made when the binder with a high PG grade was used. However, since the individual physical property showed a relatively low correlation, various properties were used together in regression analysis. The estimation models of DTS and ITS were over 0.99, respectively. R2 of MR and SI estimation models were over 0.91 and 0.93, respectively. It was concluded that mechanical properties could be estimated with a high coefficient of determination from those physical properties. 본 연구에서는 아스팔트 바인더의 절대점도, 동점도, 침입도, 연화점, PG 고온등급을 이용하여 샌드아스팔트 흔합물의 고속 직접인장강도(DTS1), 저속 직접인장강도(DTS2), 간접인장강도(ITS), 회복탄성계수(MR), 강성지수(SI)를 추정하기 위한 연구를 수행하였다. 여러 가지 혼합물의 특성 중 DTS2가 가장 상관성이 높게 나타났으며 그 다음이 DTS1, ITS, SI, MR 순인 것으로 나타났다. 바인더 성질 중에는 PG 등급이 DTS2와 가장 높은 상관 관계를 보여 PG 고온등급이 높은 바인더를 사용하면 직접인장강도가 어느 정도 우수한 혼합물을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 하지만 각각의 물리적 성질만으로는 신뢰도가 낮아 종합적으로 여러 물성을 이용하여 상관성을 분석하였다. 그 결과 직접 및 간접인장강도는 결정계수가 0.99 이상인 모델을 얻을 수 있었다. 그리고 MR, SI 값의 추정치 모델도 R2이 0.91 및 0.93 이상이어서 상당한 신뢰성을 가지고 물성으로부터 역학적 특성을 추정할 수 있음을 보여준다.

개정 아스팔트 침입도 등급의 문제점

김광우(Kim Kwang Woo),이순제(Lee Soon Jae),이문섭(Lee Moon Sup),김성태(Kim Sung Tae) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

개질ㆍ재생 아스팔트 혼합물의 피로저항 특성

김광우(Kim Kwang Woo),이순제(Lee Soon Jae),이상범,이지용(Lee Jee Yong),Li Xiang Fan 대한토목학회 2000 대한토목학회논문집 D Vol.20 No.2D

소성변형과의 상관성 및 추정모델을 통한 변형강도 시험장치 변수 분석

김광우,이문섭,김성태,이순제,Kim, Kwang-Woo,Lee, Moon-Sup,Kim, Sung-Tae,Lee, Soon-Jae 한국도로학회 2002 한국도로포장공학회 논문집 Vol.4 No.4

This study dealt with analysis of size effect of testing apparatus for Kim test which measures rut resistance characteristics of asphalt mixture under static loading. Two columns in different diameter with each column having different radios of round cut (Curvature) at the bottom were used for testing asphalt mixture. Deformation load ($P_{max}$) and deformation strength ($K_D$) were found to have relatively high correlation with rut depth and dynamic stability of asphalt concrete. Diameter of specimen was not a significant factor in this test. From the statistical correlation analysis with rutting properties, the radius of curvature and diameter of loading column were found to be important factor affecting the results of the test. Among the radios (r) of curvatures, r=0.5cm and 1.0cm showed much higher correlation than the column without curvature, and r=1.0cm being better between the two. The column with diameter of 4cm showed better correlation than diameter of 3cm. Therefore, the column of 4cm diameter with r=1.0cm was found to be the best among various apparatus sizes. Prediction models for rut depth and dynamic stability were developed for each aggregate mixture based on Kim test variables using SAS STEPWISE procedure. Therefore, if this test method is validated through further study, Kim test can be used for selecting asphalt mixture with the highest resistance against permanent deformation. 본 연구는 아스팔트 콘크리트 포장의 소성변형 추정을 보다 쉽게 하기 위하여 새로운 시험기법인 김테스트의 변형강도 및 시험 장비를 개발함에 있어 적정규격을 선정하기 위한 것이나. 김테스트에서 하중봉의 직경(D) 및 하중봉 하단의 원형처리 반경(r)이 시험결과에 미치는 영향을 파악하기 위하여 다양한 혼합물에 대하여 D와 r을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. r에 따른 변형강도 및 변형하중과의 상관관계 분석결과 r=0.5와 1.0cm로 원형 처리한 측정값에서 소성변형과 높은 상관성을 보여주었다. 공시체의 직경(S)은 중요 변인이 아니었으며, 하중봉은 직경 4cm에 반드시 하단을 원형처리를 해야하고 이때의 절삭 반경 r은 1.0cm가 가장 좋은 것으로 나타났다. 통계프로그램 SAS의 STEPWISE 를 이용하여 골재별로 변형강도로부터 소성변형 깊이 및 동적 안정도를 추정하기 위해 모델을 개발하였으며 $R^2$은 0.95이상이 얻어졌다. 향후 보다 많은 실험을 통해 이 시험법의 표준화 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이며, 새로운 배합설계 방법을 개발한다면 본 실험법의 적용을 검토해 볼 필요가 있을 것이다.

양생온도 및 시간이 아스팔트 혼합물의 기초특성치 측정에 미치는 영향

김광우,홍상기,오흥락,이순제,Kim, Kwang-Woo,Hong, Sang-Ki,Oh, Heung-Lak,Lee, Soon-Jae 한국도로학회 2002 한국도로포장공학회 논문집 Vol.4 No.4

본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하는 대표적인 방법인 마샬안정도와 간접인장강도 시험시 양생온도와 양생시간 및 시험온도에서의 처리시간이 결과에 미치는 영향을 비교분석 하였다. 마샬안정도 시험은 공시체를 $60^{\circ}C$로 유지되는 수조에 30분 수침 후 수행하지만, 공시체의 양생시간에 관한 기준은 없다. 간접인장강도 시험의 경우는 시험온도는 $25^{\circ}C$라고 정해져 있지만 마샬안정도 시험과 마찬가지로 양생시간에 관한 기준은 없다. 또한 간접인장강도 시험을 하기 전 공시체의 온도를 $25^{\circ}C$로 맞추기 위하여 항온항습기 등과 같은 장치에 일정시간 보관해야 하는데 이것 역시 정해진 규정이 없다. 연구결과, 공시체의 양생온도에 따라 안정도와 간접인장강도 값은 많은 차이를 나타냈다. 따라서, 실험실 온도가 $25^{\circ}C$보다 높거나 낮으면, 혼합물의 양생이 제대로 되지 않아 시험결과의 신뢰성이 떨어질 것이다. 양생온도 변화에 따른 시험값 변화를 최소화하기 위하여. 마샬안정도 시험시 공시체를 $60^{\circ}C$ 수조에 수침해야 하는 시간과 간접인장강도 시험 전 공시체를 $25^{\circ}C$에 보관해야 하는 시간을 제안하였다. This study examines the importance of conditioning temperature and period before measuring fundamental properties of asphalt mixture. Marshall specimens were made and cured in the air for one day and conditioned by submerging at $60^{\circ}C$ water for 30 min before loading. It was observed that if the specimen was cured in a lower (or higher) than normal lab temperature ($25^{\circ}C$) before submerging, the measured values were not consistent. Indirect tensile strength (ITS) was also measured on the specimens cured at different temperatures. Although there is no regulation specifying how long the specimen should be conditioned before testing, it is recommended that the conditioning time be for the specimen to be at $25^{\circ}C$. Test must be conducted for the specimen cured well before conditioning for desired test. If curing temperature was lower or higher than normal, and mixture was not properly cured, then test results would not be reliable. This study showed how long the specimen should be submerged at $60^{\circ}C$ for Marshall test and conditioned at $25^{\circ}C$ for ITS test for the specimens cured in different temperature.

폐폴리에틸렌 필름 재활용 아스팔트 콘크리트의 특성 분석

김광우,이상범,정승호,이순제,이기호,Kim, Kwang-Woo,Li, Xing-Fan,Jeong, Seung-Ho,Lee, Soon-Jae,Lee, Gi-Ho 한국도로학회 2002 한국도로포장공학회 논문집 Vol.4 No.1

This study is a fundamental research for recycling waste polyethylene film(WPF) in asphalt concrete for roadway pavement. The objective of this study is to develop technology of making waste polyethylene asphalt mixture and evaluate properties of the asphalt concrete containing WPF. Asphalt concrete for surface course of pavement was produced through an appropriate mix-design using dense-graded and gap-graded aggregates. Marshall mix design, indirect tensile strength test, wheel tracking test and tensile fatigue test were performed. Test result showed that some WPF asphalt mixtures had a high tensile property and good resistances against rutting and fatigue cracking, compared with normal asphalt mixture. 본 연구는 폐폴리에틸렌필름(폐비닐)을 아스팔트 혼합물에 첨가하여 아스팔트 포장재료의 품질특성을 향상시키고 환경적으로 문제가 되고 있는 폐비닐을 재활용하기 위한 연구의 일환으로 수행되었다. 폐비닐 사용시 나타날 수 있는 포장체의 특성을 파악하기 위하여 국내에서 가장 많이 수거되는 LDPE 폐비닐을 사용하여 현장에서의 실용성을 고려한 건식혼합법으로 아스팔트 혼합물을 제조하였다. 제조한 혼합물에 대하여 마샬안정도 시험, 간접인장강도 시험, 반복주행시험 및 피로시험을 수행한 결과 폐비닐을 혼합한 혼합물이 일반혼합물에 비하여 인장강도가 향상되고 윤하중에 의한 소성변형 저항성 및 피로균열 저항에 크게 효과적인 것으로 나타났다.

폴리머 개질 건식혼합 CRM 아스팔트 콘크리트의 특성

김광우(Kim Kwang Woo),권승준(Kweon Seung Jun),이지용(Lee Jee Yong),이순제(Lee Soon Jae) 대한토목학회 2000 대한토목학회논문집 D Vol.20 No.1D

아스팔트 콘크리트에 적정 폐비닐 첨가량 결정에 관한 실험적 연구

김광우 ( Kim Kwang Woo ),김주인 ( Kim Ju In ),이순제 ( Lee Soon Jae ),최선주 ( Choi Sun Ju ) 한국농공학회 2002 韓國農工學會誌 : 전원과 자원 Vol.44 No.5

This study is a fundamental research for recycling waste vinyl (WV) in asphalt mixture for improving roadway pavement. Mix design was conducted by WV content and optimum asphalt content (OAC) was determined for dense-graded surface course mixture. Marshall stability test, indirect tensile strength (ITS) test and wheel tracking test were carried out to measure the characteristics of WV-added asphalt concretes. From the results of this study, recycling WV in asphalt mixture is possible. However, as WV content increased, melted WV clustering appeared in asphalt mixture. It could be considered that adding too much WV in asphalt mixture is not proper. The proper content of LDPE and HDPE WV was appeared to be 12% and 8%, respectively.

아스팔트 콘크리트의 역학적 특성과 결합재 성능과의 관계 구명

김광우,이성훈,도영수,이순제 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2000 석재연 논문집 Vol.5 No.-

아스팔트 콘크리트는 아스팔트 바인더와 골재의 혼합물로서 역학적 특성은 골재와 바인더의 특성에 따라 크게 좌우된다. 지금까지 골재의 특성에 따른 혼합물의 특성에 대한 연구는 많이 수행되었지만 아스팔트 바인더의 특성에 따른 혼합물의 특성과의 관계는 잘 알려져 있지 않고 있다. 본 연구에서는 폴리머 개지 아스팔트의 역학적 특성과 PG 등급 결정 및 샌드 아스팔트 혼합물의 역학적 특성시험을 수행하였다. 아스팔트 바인더의 물리적 특성으로 절대점도, 동점도, 침입도 시험을 수행하였고 바인더의 PG등급을 결정하기 위하여 DSR시험과 BBR시험을 수행하였다. 직접인장시험과 간접인장시험으로 아스팔트 혼합물의 역학적 특성을 측정하였고, 회귀분석을 통하여 바인더의 물리적 특성을 근거하여 샌드아스팔트 혼합물의 인장강도를 예측하기 위한 모델을 개발하였다. 이로부터 물리적 특성과 직접인장강도 사이의 밀접한 상광관계가 있음을 구명하였다. Asphalt concrete is a mixed product f asphalt binder and aggregates. Characteristics of asphalt mixture are changed with variation of binder's rheology. Therefore, the asphalt is modified using many polymers to obtain a better rheological properties. mechanical property of asphalt concrete is also a function of binder characteristics. However, the correlation of asphalt property with mixture mechanical property is not well known. This study dealt with evaluation of physical properties and PG grade of polymer modified asphalts, and mechanical properties of sand asphalt mixture. The physical property evaluated included absolute viscosity, kinematic viscosity, penetration. DSR and BBR test was performed to obtain appropriate PG grade. the mechanical property included indirect tensile strength and direct tensile strength. Regression analysis was carried out to obtain a prediction model form tensile strength of sand asphalt mixture based on physical property of binder. A relatively high correlation was sound from each physical property with direct tensile strength.

개질 결합재의 노화 특성이 아스팔트 콘크리트의 강도특성에 미치는 영향

김광수,안경애,김성운,이상범,이순제 강원대학교 석재복합신소재제품연구센터 2001 석재연 논문집 Vol.6 No.-

아스팔트의 노화 진행 과정의 특성과 아스팔트 혼합물의 노화 특성과의 관계에 대한 국내에서의 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 결합재인 아스팔트의 노화가 아스팔트 혼합물의 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 결합재로 사용된 폴리머 3종류와 골재 두 종류, 두 가지 입도, 두 종류의 아스팔트를 사용하여 32종류의 혼합물을 제조하고, 이를 다시 노화 전, 단기노화, 장기노화 처리하였다. 각각의 개질ㆍ비개질 아스팔트혼합물의 노화 과정의 특성을 분석하기 위하여 회복탄성계수실험(MR)과 간접인장강도실험(ITS)을 수행하였고, 추출ㆍ회수 후 바인더 특성시험(침입도, 동점도, 절대점도, GPC)을 수행하였다. 이를 다시 SAS를 이용하여 통계 분석하였다. 혼합물 시험에서 노화가 진행되어 감에 따라 회복탄성계수 및 간접인장강도는 크게 증가했다. 그리고 밀입도가 갭입도보다 강도 특성에서 크게 나타났고, 폴리머간의 비교에서 송진을 개빌한 바인더를 사용한 혼합물의 특성이 가장 우수하게 나타나 상온에서 가장 효과적인 개질재임을 알 수 있었다. 바인더 시험에서 골재 종류가 노화시 물성에 심각한 요인임을 알 수 있었고, 입도는 점도변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며 폴리머는 아스팔트 자체의 노화에 영향을 미치지 않는 인자임을 확인할 수 있었다. 또한 GPC를 이용한 LMS 측정으로 추출ㆍ회수없이도 바인더 물성을 어느 정도 예측 할 수 있는 가능성을 나타냈다. 본 연구 결과 아스팔트 혼합물의 노화특성은 골재 종류, 입도, 개질재의 종류, 바인더의 종류 등의 다양한 요인에 의해 영향을 받는 상태에서 바인더의 특성 변화만으로 혼합물의 강도 특성 변화를 추정하는데는 어려움이 있음을 알 수 있었다. Asphalt concrete is a mixed product of asphalt binder and aggregates. Asphalt binder characteristics in asphalt mixture are changed due to aging of binder. Since asphalt mixture becomes stiffer and brittle due to age hardening of binder, mechanical properties of asphalt concrete are also a function of binder characteristics. However, the correlation of mixture mechanical property with asphalt (binder) property is not well known. This study dealt with evaluation of physical properties of asphalt binder, including polymer modified asphalt (PMA), and mechanical properties of asphalt mixture. The measured physical properties included absolute viscosity, kinematic viscosity, penetration, and LMS (large molecular size). The mechanical property included resilient modulus, indirect tensile strength and stiffness index. Statistical analyses were carried out to find out the factor(s) having a significant effect on change of physical and/or mechanical properties of asphalt mixture due to aging. A relatively high correlation was found from each physical property with stiffness index.