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.

소성변형과의 상관성에 근거한 아스팔트 콘크리트의 변형강도 개발을 위한 기초연구

김광우,이문섭,김준은,최선주,Kim, Kwang-Woo,Lee, Moon-Sup,Kim, Jun-Eun,Choi, Sun-Ju 한국도로학회 2002 한국도로포장공학회 논문집 Vol.4 No.4

This study dealt with developing a new approach for finding properties which might represent rut resistance characteristics of asphalt mixture under static loading. Two aggregates, a normal asphalt (pen 60-80) and 5 polymer-modified asphalts were used in preparation of 12 dense-graded mixtures. Marshall mix design was used in determination of OAC and each mixture at the OAC was prepared for a newly-developed Kim test on Marshall specimen (S=10cm) and gyratory specimen (S=15cm), and for wheel tracking test. Kim test used Marshall loading frame and specimens were conditioned for 30min at $60^{\circ}C$ before loading through Kim tester an apparatus consisting of a loading column and a specimen and column holder Diameter (D) of column was 3cm and 4cm with each column having different radius (r) of round cut at the bottom. The static load was applied at 50mm/min in axial direction of the specimen, not in diametral direction. The maximum load ($P_{max}$) and vertical deformation (y) at $P_{max}$ point were obtained from the test. A strength value was calculated based on the $P_{max}$ r, D and y by using the equation $K_D = 4P_{max}/{\pi}(D-2(r-\sqrt{2ry-y^2}))^2$ and is defined as the deformation strength ($kgf/cm^2$). The values of $P_{max}$/y and $K_I=K_D/y$ were also calculated. In general the leading column diameter and radius of round cut were significant factors affecting $K_D$ and $P_{max}$ values while specimen diameter was not. The statistical analyses showed the $K_D$ had the best correlation with rut depth and dynamic stability. The next best correlation was found from $P_{max}$ which was followed by $P_{max}$/y and $K_I$ in order. 본 논문은 아스팔트 포장의 소성변형 저항성 추정을 보다 쉽게 하기 위하여 새로운 시험법 및 장비를 개발하기 위한 연구이다. 본 연구에서는 다양한 종류의 아스팔트 혼합물을 사용하여 소성변형 저항성과의 상관성이 높게 나타나는 변형강도를 개발하기 위하여 하중봉의 직경(D) 3, 4cm, 각 봉의 하단을 다양하게 원형절삭(r)한 김 테스터를 개발하였다. 이를 이용하여 마샬시험과 같이 공시체를 $60^{\circ}C$에 수침처리하고 같은 속도의 정하중을 공시체에 다짐방향으로 가하여 최대하중 ($P_{max}$)과 이때의 수직 변위 (y)를 구하였다. 변형강도는 개발된 식 $K_D = 4P_{max}/{\pi}(D-2(r-\sqrt{2ry-y^2}))^2$으로 구하였으며 소성변형 특성치와 평균 $R^2$이 0.77이상의 높은 상관성을 보였다. 따라서 이 시험방법은 마샬안정도보다 훨씬 소성변형과의 상관관계가 큰 측정치를 얻을 수 있는 방법임을 알 수 있었으며, 특히 기존의 마샬시험기를 그대로 사용하고 공시체도 기존의 방법대로 제조 및 처리하도록 하여 적용이 빠를 것으로 판단된다. 향후 다양한 골재입도, 최대치수, r 등에서도 타당성과 상관성 검증을 통해 시험법을 표준화한다면 실용화 가능성이 매우 클 것이다.

HDPE 폐비닐 개질 아스팔트 혼합물의 강도 및 공용 특성 연구

김광우 ( Kim Kwang Woo ),이기호 ( Lee Gi Ho ),권오선 ( Kwon Oh Sun ),조문진 ( Cho Mun Jin ) 한국농공학회 2004 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2004 No.-

본 연구는 폐비닐 펠렛을 도로포장재료로 재활용하여 자원절약 및 아스팔트 혼합물의 품질향상을 위한 연구이다. 이를 위하여 폐비닐의 첨가량별 배합설계를 수행하여 적정 폐비닐 첨가량과 최적 아스팔트 함량으로 편마암과 화강암 2가지 골재와 폐비닐인 RHDPE의 함량을 4가지로 혼합물을 제작하여 8종류의 개질 혼합물과 2종류의 무개질 혼합물을 제작하였다. 그리고 이 공시체에 대하여 마살안정도, 간접인장강도 및 Kim test와 반복주행시험 등 실내시험을 통하여 혼합물의 특성을 분석하였다. 폐비닐 첨가량은 RHDPE가 8%일 때 안정도와 간접인장강도 모두 가장 우수한 것으로 나타났고 취성도 나타나지 않았다. RHDPE를 첨가한 혼합물에 대하여 Kim test를 수행한 결과 DR과 DS 모두 높은 상관성을 보였다. 그리고 반복주행시험에서는 RHDPE를 첨가한 혼합물이 일반 혼합물보다 우수하였다. 향후 많은 실험을 통해 RHDPE의 우수성을 입증한다면 소성변형 저항성에 우수한 재료로 이용될 수 있을 것이다. This study is a fundamental research for recycled high-density polyethylene (RHDPE) in asphalt mixture for improving roadway pavement. Mix design was conducted by RHDPE content and optimum asphalt content (OAC) was determined for dense-graded surface course mixture. Marshall stability test, indirect tensile strength (ITS) test, wheel tracking test and Kim-test were carried out to measure the characteristics of RHDPE-added asphalt concretes. From the results of this study, RHDPE in asphalt mixture is possible. It could be considered that adding too much RHDPE in asphalt mixture is not proper. The optimum content of RHDPE was appeared to be 8%. In Kim-test, Statistical analysis were performed for each loading head and aggregate to find out correlation between SD values and each rut parameter. The analysis result showed that SD had very high coefficient of determination on the average with rut parameters.

주물고사 첨가 아스팔트 콘크리트의 특성에 관한 연구

김광우,고동혁,최동춘,김성운,김중열,Kim, Kwang-Woo,Ko, Dong-Hyuk,Choi, Dong-Chon,Kim, Sung-Won,Kim, Joong-Yul 한국도로학회 2001 한국도로포장공학회 논문집 Vol.3 No.4

본 연구는 주물고사를 이용한 아스팔트 콘크리트와 주물고사의 물리적 화학적 특성을 비교 분석하는 것이다. 주물고사의 아스팔트 콘크리트 적용성을 평가하기 위하여 XRF, SEM, 제타전위를 측정하여 주물고사의 물리 화학적 특성을 알아보았다. 주물고사 아스팔트 콘크리트의 박리저항성을 향상시키기 위하여 박리방지제(소석회(Hydrated lime), 액상박리방지제)를 사용하였다. 그리고 주물고사 아스팔트 콘크리트 혼합물의 인장특성과 내구성 향상을 위하여 LDPE를 사용하였다. 또한 주물고사 아스팔트 콘크리트의 공용성을 알아보기 위하여 간접인장강도, 수분취약성시험, 동결 융해시험, 반복주행시험을 수행하였다. 시험결과 주물고사 아스팔트 콘크리트의 역학적 특성이 일반 아스팔트 콘크리트에 비해 같거나 향상되는 것으로 나타났다. 따라서 주물고사를 아스팔트 콘크리트에 재활용할 수 있다는 결론을 얻었다. This study was performed to evaluate the characteristics of waste foundry sand (WFS) and the asphalt mixture made of a foundry waste sand. To estimate the applicability of WFS, chemical and physical properties were measured by XRF(X-ray fluorescent), and SEM(Scanning electronic microfilm). To improve the stripping resistance of WFS asphalt mixture, anti-stripping agents (a hydrated lime and a liquid anti-stripping agent) were used. To improve tensile properties and durability of WFS asphalt concrete mixture, LDPE(low-density polyethylene) was used as an asphalt modifier Marshall mix design, indirect tensile strength, tensile strength ratio(TSR) after freezing and thawing, moisture susceptibility and wheel tracking tests were carried out to evaluate performance of WFS asphalt concrete. Comparing with conventional asphalt concrete, WFS asphalt concretes showed similar or the better qualify in mechanical properties, and satisfied all specification limits. Therefore, it Is concluded that waste foundry sand can be recycled as an asphalt pavement material.

개질재.보강재를 이용한 덧씌우기 아스팔트 포장의 반사균열 지연 효과

김광우,도영수,임성빈,이석근,엄주용,Kim, Kwang-Woo,Doh, Young-Soo,Lim, Sung-Bin,Rhee, Suk-Keun,Eum, Joo-Yong 한국도로학회 1999 한국도로포장공학회 논문집 Vol.1 No.1

본 연구는 아스팔트 콘크리트 덧씌우기에서 야기되는 반사균열에 대한 저항성을 향상시키기 위하여 개질재 및 보강재를 사용하여 제조한 혼합물의 성능을 평가하기 위하여 수행하였다. 아스팔트 개질재로는 LDPE와 SBS 및 카본블랙을 이용하였고. 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드(GG)를 이용하였다. 배합설계를 통해 얻은 최적아스팔트 함량으로 아스팔트 혼합물 슬래브를 제조하였다. 아스팔트 혼합물을 몰드에 붓기 전에 몰드 바닥에 비닐이나 그리드를 미리 깔아 보강 층으로서 만들었다. 갭(균열)이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 혼합물 공시체에 유압식 동적하중기를 이용하여 반복하중을 재하하였다. 반복하중에서 균열진전을 측정하여 각 처리 혼합물의 균열 지연효과를 평가하였다. 본 연구의 시험 결과로부터 특정 조합의 아스팔트 혼합물이 휨 파괴(Mode I)에 의한 반사균열 지연에 상당히 효과적인 것으로 나타났다. This study was performed to evaluate performance of polymer-modified asphalt mixtures and specially designed reinforcement techniques against reflection cracking of the asphalt pavement overlay. Selected polymers were used for asphalt modification and polyester fiber, a polypropylene film (vinyl) and a grid were used for mixture reinforcement. Using the asphalt mixture with optimum asphalt content, a slab was made and cut into two pieces of specimen. A layer of grid or vinyl was placed at the bottom of specimen to strengthen the pavement layer against crack. A repeated loading was applied to the asphalt mixture specimen which is Placed on a cement concrete with a pseudo-crack. Crack propagation under repeated loading was monitored and effectiveness of the devised crack retarding techniques was evaluated. From the test results. a significant retardation of mode I crack progress was monitored from some of the modified and reinforced asphalt mixtures.

모호집합(模糊集合)의 논리(論理)를 이용(利用)한 연성포장(延性鋪裝)의 평가기법개발(評價技法開發)

김광우,박제선,Kim, Kwang Woo,Park, Je Seon 대한토목학회 1991 대한토목학회논문집 Vol.11 No.1

연성포장(延性鋪裝)의 포괄적인 검사는 매우 복잡하므로 그것의 상태평가는 피상적 판정에 근거하여 이루어지고 있다. 특히 포장의 질적(質的) 측정은 오해의 소지가 많은 구어적(口語的) 표현으로 이루어 져 왔다. 그리고 포장의 현 상태를 적절히 사정(査定)할 수 있는 기준도 마련되어 있지 못하다. 따라서 본 연구는 모호집합(模糊集合)의 개념을 이용하여 포장표층의 현재상태와 기대되는 상태를 평가하는 기법을 개발하기 위하여 착안, 수행 되었다. 그리고 이의 유용성을 입증하기 위하여 한 예제를 시범적으로 수행 하였다. 구어적(口語的)인 모호한 표현들을 모호집합의 수리적 계산을 통하여 양적(量的)으로 다루어서 구체적인 도해적(圖解的) 모델로 전환할 수 있으므로 예제를 통하여 보여주듯이 누구나 이해가 쉬운 결과를 얻을 수 있었다. Since comprehensive examination of flexible pavement is complex, evaluation of its condition has been based on subjective judgements. Especially, qualitative measure of pavement has been based on linguistic expressions which often cause misinterpretation. There has been no such a criterion that can appropiately assess pavement status. Therefore, this study was devised to develop an approach, using fuzzy set concept, for evaluation of current and expected service conditions of flexibel pavement surface course. An example study was conducted to verify its usefulness. Since arithematic operation of fuzzy set can quantify the linguistic values and translate them into illustrative models, the results shown in the example was easy for anyone to understand.

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.

PC에서 퍼지?을 이용한 아스팔트 포장의 기능수행가능성 추정

김광우,박제선,이성남,Kim, Kwang Woo,Park, Je Seon,Lee, Seong Nam 대한토목학회 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.5

본 연구는 퍼지?이론을 도로포장(道路鋪裝)의 공용성(共用性) 평가에 응용하기 위하여 수행되었다. 포장의 견실도(堅實度)와 포장에 가해지는 외력 및 포장의 현재상태에 근거하여 포장을 평가하는 모델을 개발하였다. 퍼지 종합평가를 위하여 설정된 거리등급지수(Gd)의 값이 가장 적절히 균형을 이루도록 5등급의 등급퍼지?과 3등급의 경중(輕重)퍼지?을 설정하였다. 또한 평가기준과 그에 상응하는 퍼지등급척도를 제시하였으며 설정된 평가기준에 준하여 공용성을 평가하는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 각 항목에 대한 Input 값을 질의 문답식으로 화면을 통하여 문의하고 자판을 통하여 사용자가 넣어 주어 수행되도록 작성되었다. 본 연구에서 제시된 퍼지이론에 근거한 포장공용성(鋪裝共用性) 추정기법을 실제 data를 이용하여 수행하여 본 결과 일정도로의 미래 기능수행가능성 추정과, 시범구간의 Gd 값과의 비교 수치를 사용한다면 그 실용가능성이 높음을 알 수 있었다. This study was deviced to apply fuzzy concepts to pavement serviceability evaluation. An evaluation model was developed based on workmanship of pavement during construction, external load on pavement and current distress level. Five rating fuzzy sets, three weight fuzzy sets were developed based on the concept that the most appropriate balance was achieved in Gd which was established for grading the fuzzy overall rating results. Evaluation criteria and corresponding fuzzy rating scale were suggested. A computer program for evaluating serviceability based on the criteria was developed. The program was operated by simply typing in input data on each question and producing output as Gd on the screen. lt was possible to estimate the pavement serviceability level well using this fuzzy-set-based approach.

양팔 샌드위치보 시험법에 의한 EPDM고무의 동특성 평가 연구

김광우,최낙삼,Kim, Kwang-Woo,Choi, Nak-Sam 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集A Vol.26 No.7

A double cantilever sandwich-beam method has been applied to the evaluation of the frequency dependence of dynamic elastic modulus and material loss factor of EPDM rubbers. The flexural vibration of a double cantilever sandwich-beam specimen with an inserted rubber layer was studied using a finite element simulation in combination with the sine-sweep test. Effects of the rubber layer length on the dynamic characteristics were also investigated: reliable values were measured when the length of the inserted rubber layer was larger than and equal to 50% of the effective specimen length. The values were compared with those obtained by the dynamic mechanical analysis and the simple resonant test. Relationships of the dynamic characteristics of rubbers with frequency could be determined using the least square error method.

시론 - 친환경 건축과 건축산업

김광우,Kim, Kwang-Woo 대한건축사협회 2011 建築士 Vol.2011 No.8