다짐에너지에 따른 바텀애시의 파쇄특성 및 입도특성의 변화

최우석 ( Wooseok Choi ),박재성 ( Jaesung Park ),노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

바텀애시는 전체 석탄회 발생량의 약 20%로 대부분 재활용되지 못하고 회사장에 매립되고 있는 실정이다. 그러나 적치, 매립장의 규모증가와 처리 비용 증대와 같은 경제적 손실로 인하여 바텀애시의 재활용에 관한 연구와 재활용시 현장 기준에 대한 연구가 필요하다. 특히 다공성 재료인 바텀애시는 다짐 시 다짐에너지로 인한 입자 파쇄가 일어나 이에 따른 입도 및 다짐특성의 변화가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 바텀애시의 다짐 방법에 따른 파쇄특성을 알아보기 위해 영흥 화력발전소의 바텀애시에 대하여 다짐시험, 입도분석을 실시하였다. 시험은 표준A다짐에서 구한 다짐곡선을 기준으로 건조 측, 최적함수비, 습윤 측에 해당하는 함수비의 시료에 대하여 다짐에너지에 따른 다짐시험 전후의 입도분석을 실시하였다. 시험 결과 다짐에너지가 증가하면서 세립분 함유량이 증가함이 나타났으며 입경별 함유량의 변화가 다짐 함수비의 영향을 받는 것으로 나타났다. 건설재료로써 바텀애시를 재활용할 경우 이러한 다짐방법에 따른 파쇄특성의 분석을 통하여 입도나 다짐함수비에 대한 현장기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

다짐 에너지를 고려한 노반 성토 재료의 탄성파 속도 변화의 실험적 분석

김학성,정영훈,목영진,이진욱,Kim, Hak-Sung,Jung, Young-Hoon,Mok, Young-Jin,Lee, Jin-Wook 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3

다짐 에너지에 따른 노반 성토재의 탄성파 속도변화 특성을 규명하기 위하여 다양한 위치에서 채취한 시료를 이용하여 실내 다짐 시험, 실내 탄성파 측정 시험, 현장 탄성파 측정 시험을 실시하였다. 함수비 변화에 따른 압축파와 전단파 속도 변화 곡선은 다짐 곡선과 유사한 형태를 보인다. 다짐에너지가 100 %이상 되는 조건에서는 다짐 에너지가 증가하더라도 습윤 측의 다짐곡선과 탄성파 속도 곡선에 큰 변화가 없다. 압축파의 경우 건조 측에서 건조단위중량이 증가함에 따라 압축파 속도가 선형적으로 증가하는 양상이 나타나지만, 습윤 측에서는 건조단위중량이 증가함에 따라 지수함수의 형태로 압축파 속도가 비선형적으로 증가한다. 현장 시험으로 측정한 탄성파 속도는 구속압이 증가함에 따라 증가하며, 압축파 속도보다는 전단파 속도가 다짐 에너지 수준에 보다 민감하게 변화한다. A systematic laboratory compaction testing was performed with the laboratory seismic measurements of the compacted specimens sampled from various compaction fills and was supplemented with in-situ seismic testing to investigate the effects of compaction energy on the elastic wave velocities of the railway roadbed materials. The both variances of the compressive and shear wave velocities with moisture content curve ($V_p$-w and $V_s$-w curves) are similar to the general trend of the density-moisture content curve(${\gamma}_d$-w curve). At the wet side of optimal moisture content (OMC), either $V_p$ or $V_s$ does not significantly increase, which is well reflecting the no gaining in density with the increasing compaction energy exceeding modified-D compaction effort. $V_p$ increases linearly with ${\gamma}_d$ at the dry side of OMC, while it does exponentially at the wet side. The in-situ wave velocities were found to be influenced by the level of confinement and $V_s$ was more sensitive to compaction energy than $V_p$.

선회다짐기 다짐곡선을 이용한 아스팔트 혼합물의 소성변형 특성 평가

박태성,이병식,현성철,이관호,Park. Tae-Seong,Lee. Byung-Sik,Hyun. Seong-Cheol,Lee. Kwan-Ho 한국방재학회 2007 한국방재학회논문집 Vol.7 No.3

지금까지 이용된 아스팔트 혼합물 배합설계는 주로 마샬다짐방법을 이용하여 시편을 제작하였고, 정해진 공극률에 맞추어 제작된 시편의 간단한 역학적 특성치를 이용하였다. 선회다짐기를 이용한 다짐방법은 아스팔트 포장의 시공과정 및 시공 후 발생하는 아스팔트 표층의 다짐정도를 실내에서 구현할 수 있는 다짐방법이다. 선회다짐기를 이용하는 슈퍼페이브 배합설계는 주로 아스팔트 포장의 공용성 측면에 맞추어 이용되고 있다. 그러나, 선회다짐기는 아스팔트 혼합물의 다짐특성을 평가할 수 있는 좋은 다짐방법임에도 불구하고, 주로 시편제작용으로만 이용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 슈퍼페이브 선회다짐기의 중요 특징중의 하나인 아스팔트 혼합물의 다짐 특성을 평가할 수 있는 지표를 개발하고, 이를 국내 아스팔트 혼합물 다짐곡선에 적용해 보는 것이다. 선회다짐기의 다짐곡선으로부터 얻을 수 있는 다짐특성지표는 크게 다짐에너지지수와 교통다짐에너지지수가 대표적인 값이다. 이러한 다짐에너지 곡선을 이용하여 아스팔트 혼합물의 소성변형 가능성을 평가하였고, 이를 적용할 수 있는 기준안을 제시하였다. For the time being, HMA test specimen were prepared by Marshall Compaction Method for hot mix asphalt design and evaluated the mechanical properties of HMA at the specified air voids. Gyratory Compaction can simulate the field compaction process and measure the degree of compaction just after field compaction in laboratory. Superpave mix design with Gyratory compactor has been used for characterization of performance. The curve of gyratory compaction can be used to evaluate the permanent deformation potential of hot mix asphalt. In this paper, couple of indices for hot mix asphalt have been showed for hot mix asphalt in Korea. The major properties from gyratory compaction curve are compaction energy index and traffic compaction index. The specific guide line for the potential of hot mix asphalt has been proposed.

영하에서의 다짐에너지에 따른 다짐 효과 평가

이정협(Jeonghyeop Lee),황범식(Bumsik Hwang),채덕호(Deokho Chae),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.8

인구가 증가하고 자원이 고갈되면서 새로운 자원개발을 위한 대안으로 극한지 개발이 떠오르고 있다. 전 세계 육지 면적 중 14%가 극한지 지역에 해당되며, 이 지역들의 개발을 위한 해외극지 건설시장이 많이 확대되었다. 이미 선진국들은 극한지 연구의 필요성을 인식하고 기술 개발에 많은 투자를 하고 있는 반면, 우리나라의 경우 극한지 개발을 위한 기술이 선진국에 비해 매우 낮으며 관련 연구 또한 미약한 실정이다. 국내의 동절기 시공의 경우 지반동결에 의한 강도 및 변형특성에 대한 명확한 기준이 마련되어있지 않으며 현장에서의 간단한 지침을 통해서만 관리되고 있다. 따라서 본 연구에서는 상온(18℃), -3℃, -8℃에서 세립분 함량을 0%, 5%, 10%, 15%로 변화하면서 D 다짐 시험을 실시하여 영하온도에서의 다짐특성에 대해 살펴보았으며, 기존의 문헌연구와 비교를 통해 영하온도에서의 다짐에너지에 따른 다짐 효과에 대해 평가하였다. 시험 결과 영하온도에서 다짐에너지가 클수록 최대건조단위중량은 증가하는 것으로 나타났으며, -3℃에서의 D다짐 시험결과는 상온의 결과와 크게 다르지 않으나 -8℃ 이하에서의 다짐시공 시 다짐성능의 저하가 상당한 것으로 나타났다. Due to the population growth and exhaustion of resource, the development on the harsh environment such as cold weather is emerging as an alternative for new resource development. The permafrost area covers about 14 percent of the world’s land area and the global construction market for such area is rapidly expanded. Whereas the developed countries have already recognition of the need for research of coldest place and invested heavily in technology development, the domestic technology for the coldest place development is less developed and related research has rarely been performed. There is not a detailed national specification standard for the strength and deformation properties of the earthworks at sub-zero temperature but simple field directions. Therefore, the D compaction tests were conducted on the sand with fine contents of 0%, 5%, 10% and 15% at room temperature (18℃), -3℃ and -8℃ to investigate the effect of the compaction energy on the compacted soils at sub-zero temperatures. Based on the test results, the larger compaction energy, the larger maximum dry unit weight under sub-zero temperature and D type compaction at -3℃ show similar max. dry unit weights as those obtained from the compaction at the room temperature. However, compaction at -8℃ showed significant performance degradation regardless of the compaction energy.

마샬시험 장치 및 설치조건이 다짐에너지와 안정도에 미치는 영향

박태순,김용주,Park, Tae-Soon,Kim, Yong-Ju 한국도로학회 2000 한국도로포장공학회 논문집 Vol.2 No.4

아스팔트 포장의 배합설계 방법에서 사용하고 있는 마샬시험 장치는 다짐장치와 안정도 헤드의 주요한 두 부분으로 이루어져 있다. 다짐장치는 시료의 공극과 다짐도에 영향을 미치며 안정도헤드는 마샬안정도와 흐름치에 영향을 주기 때문에 다짐장치의 규격과 타격에너지, 안정도헤드의 형상은 어떠한 경우라도 일치하여야 배합설계시 최적아스팔트 함량을 정확하게 분석 할 수 있다. 그러나, 본 연구의 결과에 의하면 국내에서 사용되고 있는 마샬시험 장치는 서로 다른 규격과 형상을 가지고 있음은 물론, 각 기관마다 다짐장치를 설치하는 조건과 각 제조회사 장치의 받침목이 서로 상이하여 시험 결과의 오차는 물론 아스팔트 포장의 공용성에도 크게 영향을 미치기 때문에 마샬시험 장치의 범 국가적인 재정비가 필요한 것으로 나타났다. The compaction equipment and the Marshall stability head are the two important testing equipment for the Marshall test. The compaction equipment is closely related to the air void, VMA and compactability of the mixtures, and the stability head is related to the Marshall stability and the flow, therefore the size and the shape of the equipment is essential for finding the accurate optimum asphalt content for the asphalt mix design. However, the size and the shape of the equipment currently used and the condition of the installation of compaction pedestal in this country are different from each agency and manufacturer. The national inspection of the Marshall equipment is necessary because the difference can affect the test results and also the performance of the asphalt pavement.

마샬시험 장치 및 설치조건이 다짐에너지와 안정도에 미치는 영향

박태순,김용주 한국도로학회 2000 한국도로학회논문집 Vol.2 No.4

아스팔트 포장의 배합설계 방법에서 사용하고 있는 마샬시험 장치는 다짐장치와 안정도 헤드의 주요한 두 부분으로 이루어져 있다. 다짐장치는 시료의 공극과 다짐도에 영향을 미치며 안정도헤드는 마샬안정도와 흐름치에 영향을 주기 때문에 다짐장치의 규격과 타격에너지, 안정도헤드의 형상은 어떠한 경우라도 일치하여야 배합설계시 최적아스팔트 함량을 정확하게 분석 할 수 있다. 그러나, 본 연구의 결과에 의하면 국내에서 사용되고 있는 마샬시험 장치는 서로 다른 규격과 형상을 가지고 있음은 물론, 각 기관마다 다짐장치를 설치하는 조건과 각 제조회사 장치의 받침목이 서로 상이하여 시험 결과의 오차는 물론 아스팔트 포장의 공용성에도 크게 영향을 미치기 때문에 마샬시험 장치의 범 국가적인 재정비가 필요한 것으로 나타났다. The compaction equipment and the Marshall stability head are the two important testing equipment for the Marshall test. The compaction equipment is closely related to the air void, VMA and compactability of the mixtures, and the stability head is related to the Marshall stability and the flow, therefore the size and the shape of the equipment is essential for finding the accurate optimum asphalt content for the asphalt mix design. However, the size and the shape of the equipment currently used and the condition of the installation of compaction pedestal in this country are different from each agency and manufacturer. The national inspection of the Marshall equipment is necessary because the difference can affect the test results and also the performance of the asphalt pavement.

입자파쇄와 현장밀도에 따른 바텀애쉬의 투수특성 변화

김동근 ( Donggeun Kim ),박재성 ( Jaesung Park ),노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

바텀애쉬는 국내 발전량의 절반 이상을 생산하는 화력발전소에서 발생하는 산업부산물이다. 발생되는 바텀애쉬의 60% 가량은 매립되고 있으나 현재 매립지의 부족 및 처리 비용 증가로 인해 재활용율을 높이기 위한 연구가 필요한 실정이다. 바텀애쉬는 입자 내부의 공극이 많으며 일반적인 흙에 비해 비중이 작게 나타나는 특징을 가지고 있어 매립재나 배수재로 활용되고 있다. 그러나 바텀애쉬는 다공성을 지니고 있기 때문에 다짐에 의한 입자의 파쇄가 일어나기 쉽고 시공 시 다짐에 따른 현장밀도의 변화로 투수성 저하의 가능성이 존재한다. 이에 따라 본 연구에서는 바텀애쉬의 파쇄정도 및 현장밀도에 따른 투수 특성 변화를 파악하고자 다짐시험, 입도분석 및 투수시험을 실시하였다. 다짐시험을 통해 구한 최적 함수비에 해당하는 시료를 다짐에너지를 달리하여 입자를 파쇄하였다. 파쇄정도가 다른 시료들에 대해 입도분석을 실시하고, 파쇄 전 시료의 입도분석 결과와 비교를 통해 파쇄지수를 산정하였다. 파쇄 된 시료를 각기 다른 밀도에 따라 재성형한 후 변수위 투수시험을 진행하였고 이를 통해 파쇄정도 및 밀도변화에 따른 투수계수 변화를 분석하였다. 본 연구 결과는 바텀애쉬의 재활용 시 소요의 투수성을 만족하는 파쇄정도 및 단위중량을 제시하고 시공관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

CT Scanner를 이용한 아스팔트 혼합물의 공극특성 평가

신광호,김성겸,이관호,Shin,Kwang-Ho,Kim,Seong-Kyum,Lee,Kwan-Ho 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.3

아스팔트 혼합물의 공극은 아스팔트 혼합물의 소성변형과 같은 공용성능에 큰 영향을 준다. 최근 다양한 기능성을 고려한 배수성 아스팔트, 저소음 아스팔트, 보습성 아스팔트, SMA 등 다양한 아스팔트 혼합물이 개발되어 이용되고 있다. 이러한 다양한 기능은 주로 아스팔트 혼합물의 공극특성과 밀접한 상관관계를 가진다. 이에 본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 공극특성을 평가하기 위하여 Micro CT Scanner를 이용하였다. 배수성아스팔트 혼합물, SMA 10 mm 혼합물 및 일반밀입도 아스팔트를 이용하여 공극특성을 분석하였다. PA-13 배수성포장용 아스팔트 혼합물과 SMA 10 mm 혼합물의 경우 다짐횟수가 작을수록 투수특성에 영향을 주는 유효공극량, 총공극량 및 공극의 연결율이 크게 나타났다. 다짐횟수 50타 및 75타로 다짐 시편간의 유효공극량, 총공극량 및 공극의 연결율의 차이는 비교적 작게 나타났다. 밀입도 아스팔트 혼합물의 경우 아팔트 시편내부에 개별적인 공극이 존재하지만, 이러한 공극이 연결되어 투수에 영향을 주는 공극은 거의 없는 것으로 분석되었다. CT Scanner는 아스팔트 혼합물의 공극 특성을 수치적으로 검증할 수 있는 실험방법으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. The void of asphalt pavement effects very much on the performance of asphalt pavement, including permanent deformation. In recent, lots of multi-functional hot mix asphalt have been developed. The multi-functional properties depend on the void characteristic of hot mix asphalt. In this research, the Micro CT scanner is adopted to verify the void characteristic of hot mix asphalt. Couple of different mixtures, including permeable asphalt pavement, SMA and dense-graded asphalt mixture, were used for void analysis. In case of PA-13 permeable asphalt pavement and SMA 10mm, the effective void, total void and the ratio of connection between void increase as the level of compaction decreases. There is a little difference of the effective void, total void and the ratio of connection for 50 blows/side and 75 blows/side of compaction. In case of dense-graded asphalt mixture, there is a small amount of void, but most of void is isolated, which means little effect on the permeability of asphalt mixtures. Judging from the limited test results, a Micro CT scanner will be an alternative to analyze the void properties of asphalt mixtures. The correlation of unconfined compressive test and impact resonant test was relatively good.

소성변형 특성 평가를 위한 선회다짐기 다짐곡선의 활용방안

현성철,이관호,김정구,이병식 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

아스팔트 바인더의 노화특성을 고려한 동탄성계수 평가

이관호,조경래,이병식,송용선 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.3

최근 국내외에서 도로포장설계법에 경험적/역학적 개념을 적용한 설계법의 개발 및 이의 활용을 위한 연구가 매우 활발하게 진행 중에 있다. 미국의 경우 AASHTO 2002 설계법, 우리나라의 경우 한국형 도로포장설계법의 개발이 진행 중에 있고, 개발되는 설계법에 도로포장재료의 역학적 물성치 평가가 상당히 중요한 역할을 하게 구성되어 있다. 따라서 설계법에 이용될 국내 아스팔트 혼합물의 재료물성의 평가가 매우 시급한 실정이다. 이 재료의 물성치를 평가하는 방법 중 최근에 많이 적용되는 방법이 동탄성계수시험이다. 본 연구에서는 아스팔트 포장체의 시간에 따른 노화특성을 고려한 아스팔트 포장체의 동탄성계수를 평가하였고, 이를 이용하여 동탄성계수 예측방정식을 제안하였다. 시험에 이용된 아스팔트 혼합물은 KS 표준규격에 사용되는 9종(SMA 및 SBS 포함)과 3종류의 아스팔트 바인더를 이용하였다. 보통 공장에서 배합, 생산되어 현장으로 이동하고 다짐이 완료되기까지 걸리는 시간을 고려하면 단기노화조건은 135℃ 4시간이 적절할 것으로 판단되며, 공정이 빠르고 관리가 잘 되는 조건을 반영 한다면 135℃ 2시간이 적절할 것이다. 장기노화 시험은 공용단계의 아스팔트 바인더의 노화를 시험하였다. 전체적으로 노화가 진행되면서 동탄성계수가 높아짐을 알 수 있다. 최대입경이 클수록 그 정도는 작아지는데 그 이유는 아스팔트 바인더의 효과 보다 골재의 효과가 그 비중이 증가함에 따른 것이다. Development of a new design guide which is based on empirical-mechanistic concept for pavement design is in action. It isacteristic of hot mix asphalt is a key role in the design guide. Therefore it is urgent to get a proper materials database, especiallythe dynamic modulus of hot mix asphalt. In this research, dynamic modulus test, which is based on aged asphalt binder, has beencarried out and proposed the predicted equation of dynamic modulus. Nine different hot mix asphalt with three diferent asphaltbinder have been used for the dynamic modulus test. Short-term aging, which is covers the time for the production of asphaltplant, transportation, lay-down, and compaction, can be simulated at 135oC with 2 hour curing. Long-term aging has been carriedout for a performance period of asphalt pavement. The dynamic modulus of asphalt pavement increases with aging time. As thenominal aggregate size increases, the change of dynamic modulus is not big.