공시체 크기가 변형강도를 이용한 소성변형 추정에 미치는 영향

이문섭,최선주,도영수,김광우,Lee, Moon-Sup,Choi, Sun-Ju,Doh, Young-Soo,Kim, Kwang-Woo 한국도로학회 2004 한국도로학회논문집 Vol.6 No.2

본 논문은 정하중하에서 김테스트를 사용하여 아스팔트 콘크리트의 소성변형과 변형강도가 공시체에 크기에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 2가지 골재(편마암, 화강암)와 6가지 아스팔트를 사용하여 총14개의 밀입도 혼합물을 사용하였다. 마샬 배합설계를 통해 최적아스팔트 함량을 구하고 결정된 최적아스팔트 함량으로 마샬공시체 (S=10cm)와 자이레토리 공시체(S=15cm)를 제작하여 마샬안정도시험, 휠트래킹시험, 개발된 김테스트(Kim test)를 수행하였다. SAS 분석을 통하여 공시체의 지름이 김테스트의 결과에 중요한 변수가 아닌 것을 알았으나 공시체의 두께는 $K_D$에 주용한 변수가 되는 것을 알았다. $K_D$값에 y값이 사용되어 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 공시체의 두께를 6.6cm 이상으로 제작하여 김테스트에 적용 할때에는 마샬안정도에서와 같이 y 값에 따른 보정계수를 사용하거나 시험시 6.6cm 미만으로 제작하여야 할 것이다. 향후 보정계수 사용에 관한 연구도 가능할 것으로 판단된다. This study dealt with size effect of specimen in measuring deformation strength and estimating rut resistance of asphalt concretes under static loading using Kim test. Two aggregates, a normal asphalt (pen 60-80) and 6 polymer-modified asphalt (PMA) binders were used for preparation of 14 dense-graded mixtures. Mixtures were prepared based on optimum asphalt content by Marshall compactor (S= 10cm) and gyratory compactor (S= 15cm) for Kim test and for wheel tracking test. In statistical analysis by general linear model (GLM) procedure of SAS, the diameter of specimen was found not to be a significant factor that affect the Kim test result. Therefore, it was found that either loom-diameter or 15cm-diameter of specimen gave no significant difference in deformation strength ($K_D$) values in Kim test for any aggregate mixture. However, the thickness of specimen was found to be a significant factor in determining $K_D$. It is estimated that $K_D$ is a function of y, vertical deformation, and y has something to do with thickness of specimen. Therefore, it is suggested that the thickness of specimen should not be higher than 6.6cm, and the correction factor depending on the thickness value should be developed in the future study.

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.

개질재 첨가에 따른 SMA 혼합물의 소성변형 및 변형강도 특성 연구

김현환,최영렬,김광우,도영수 한국도로학회 2009 한국도로학회논문집 Vol.11 No.4

In general, it is well known fact that the stone mastic asphalt (SMA) pavement has a high resistance against rutting. However, performance of SMA is not well measured by general method used in the laboratory. The objective of this study is to investigate an applicability of deformation strength (SD) for performance estimation of SMA, and to find out the correlation between rut depth and dynamic stability, and SD of SMA. This study carried out wheel tracking test and Kim-test with optimum asphalt content (OAC) determined by mix design. The results indicated that the SD of SMA was very poorer than those of dense-graded asphalt mixtures. SD showed similar WT dynamic stability and rut-depth level. It was found that Kim-test was not reflected higher rutting resistance of SMA like as indirect tensile strength (ITS) test and Marshall stability test. Also, it was revealed that dynamic stability and rut-depth of WT had some problems to estimate rutting resistance of SMA mixtures. SMA 혼합물은 소성변형 저항성이 매우 큰 혼합물로 알려져있다. 하지만 실내 시험에서는 이를 측정할 수 있는 시험법이 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 소성변형에 대하여 높은 저항성을 가지는 SMA 혼합물의 변형강도치와 반복주행시험과의 상관성 분석을 통하여 SMA에 변형강도의 적용성을 고찰하는 것이다. 이를 위해 SMA 혼합물의 배합설계를 거쳐 최적 아스팔트함량의 혼합물에 대하여 변형강도 시험과 반복주행 시험을 수행하였다. 연구결과, 변형강도는 SMA 혼합물의 소성변형 특성을 보이기에는 매우 낮은 수준을 나타냈다. 따라서 김테스트에 의한 변형강도는 간접인장강도나 마샬 안정도와 마찬가지로 SMA 혼합물의 소성변형 저항성을 제대로 반영되지 못하는 것을 확인하였다. 또한 반복주행시험의 결과인 동적안정도나 최종침하깊이도 역시 SMA 혼합물의 소성변형 저항성을 평가하는데 문제가 있는 것으로 나타났다.

개질 아스팔트 혼합물의 변형강도 측정 연구

김광우,도영수,이기호,조문진,최선주 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2004 석재연 논문집 Vol.9 No.-

본 논문은 아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성과 상관성이 높은 특성치를 찾고자 Kim test를 개발하여 현재 적용성 연구결과를 다루고 있다. 이 논문은 새로운 강도특성치인 변형강도(S_(D))를 개발하는 Kim, test 연구의 4단계 연구 결과이다. 13 mm 골재(편마암, 화강암)와 입도(밀입도, 갭입도) 5가지 폴리머로 제조한 8가지 바인더로 두 가지 입도에서 소성변형 저항성이 다른 32가지 혼합물을 만들었다. 슬래브(305㎜×305㎜×62㎜)공시체를 제조하여 한쪽은 Kim, test를 수행하기 위하여 18 cm정도로 잘라서 코어를 3개 채취하고 다른 한쪽은 12cm크기로 하여 반복주행시험을 실시하였다. Kim, test는 하중봉 3(0.75), 4(1.0)을 사용하였다. W/T시험으로부터 최종 침하 깊이와 동적안정도의 두 가지 소성변형 계수를 각 혼합물별로 구했다. 각 하중봉과 골재별, 입도별로 S_(D)와 소성변형 계수간의 통계적 상관관계 분석을 수행한 결과 S_(D)와 소성변형 계수와의 결정계수가 매우 높게 (R²>0.95) 나타났다. 하중봉 4(1.0)이 3(0.75)보다 다소 높은 상관성을 보였다. 향후 Kim test실험에서 하중봉 4(1.0)을 사용하고 4단계 방법을 이용한다면 소성변형 특성치인 침하깊이(DR)와 동적안정도(DS)와의 상관성이 매우 큰 시험법이 될 것이다. 또한 변형강도의 파괴 메커니즘은 콘크리트의 펀칭파괴와 유사하여 콘크리트의 전단강도 추정식을 근거로 아스팔트 콘크리트의 재료 특성에 적합한 추정식 계수 ◁ 원문 수식 참조 ▷ 를 얻었다. 이 식을 이용한다면 아스팔트 콘크리트가 견딜 수 있는 임계하중을 변형강도에 근거하여 추정할 수 있을 것이다. This study shows predictability of rut parameters of modified and unmodified asphalt concretes based on the deformation strength (S_(D)) which is calculated from the maximum load, deformation and size variables of loading head under simple static loading. This paper is the result of latest studies, phase 4 which is a part of Kim, Test studies for developing a new strength property for asphalt concrete. Two aggregates, gneiss and granite, two gradations, dense-graded, gap-graded, with maximum, size of 13mm and eight binders using different contents of five polymers (RLDPE, RHDPE, LDPE, SBS, SBR) were used to produce 32 different mixtures. A slab (305㎜×305㎜×62㎜) was cut into two pieces(18cm and 12cm width) and three 10cm cores were taken for S_(D) test from the larger piece and wheel tracking test was performed on the smaller piece. Kim test was performed using loading head 4(1.0), 3(0.75). Two rut parameters, depth of rut and dynamic stability, from the rut depth-cycle curve from a WT test were obtained for each mixture. Statistical analysis were performed for each loading head, aggregate, and gradation to find out correlation between S_(D) values and each rut parameter. The analysis results showed that S_(D) had high R² (over 0.95) on the average with rut parameters. The loading head 4(1.0) showed R² better than 3(0.75). It is concluded that S_(D) is the property that has excellent predictability for rut parameter of asphalt concretes. An equation, ◁ 원문 수식 참조 ▷ was obtained based on the equation of concrete shear load creating punching failure and current test data, because the failure mechanism of S_(D) is similar to punching failure of concrete. In the equation, P is shearing force creating punching effect, b is length of perimeter of punching area and d is depth of specimen. If this formula is used, a critical load for deformation failure will be predicted based on the S_(D).

HDPE 개질 아스팔트 혼합물의 강도 및 변형특성

김광우,이기호,권오선,고태영 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2004 석재연 논문집 Vol.9 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 재질 혼합물과 2종류의 무개질 혼합물을 제작하였다. 그리고 이 공시체에 대하여 마샬안정도, 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. Marshall mix design was conducted and optimum asphalt content(OAC) was determined for dense-graded surface course mixture by RHDPE content. Marshall stability test, indirect tensile strength (ITS) test, wheel tracking trest 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 if 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 was performed for each loading head and aggregate to find out correlation between S_(D) values and each rut parameter. The analysis result showed that S_(D) had very high coefficient of determination with rut parameters on the average.