고분자 쇄석아스팔트 (PSMA) 공법포장의 타당성 연구 = A Feasibility study on Polymer Modified Stone Matrix Asphalt

국문 초록 (Abstract)

지금까지 국내에서는 도로 아스팔트(Asphalt)포장 설계에 AASHTO72 잠정지침을 도입한 경험식인 SN(Structural Number:구조지수)을 근거로 한 포장두께 만을 설계하여 왔다, 그 결과 하부노상의 탄성계수 또는 지지력 및 아스팔트포장 종류에 상관없이 일률적인 설계로 소성변형, 균열, 펀칭, 침하등 포장 파손이
전국적으로 발생하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 1990년 초 한국도로공사에서는 독일로부터 SMA(Stone Matrix Asphalt)공법을 도입하여 전국의 고속도로에 실시하였다.
적용 결과 독일의 경우처럼 소성변형 저항성이 증대되거나 기타 포장 파손에 대한 개선이 크게 향상되지 않는 것으로 평가되었다. 이에 대한 주요원인으로는 국내의 골재사정이 가장 큰 것으로 보고되어 있다. SMA공법에 사용되는 골재의 형상과 품질이 독일의 골재품질에 비하여 현저하게 낮은 것으로 발견되었다.
이러한 골재 문제는 단 기간에 해결 될 수 있는 문제가 아니기 때문에 새로운 시도 방법으로 아스팔트 바인더에 고분자 첨가제를 혼입함으로써 골재간의 맞 물림 작용을 향상 시킬 수 있는 것으로 기대된다.
본 연구에서는 고분자첨가제의 일종인 SBS(Styrene Butadien Styrene)가 첨가된 개질아스팔트바인더를 사용한 PMSA에 대한 타당성연구를 수행하였다, PSMA의 성능평가에서 피로 및 소성파괴수명을 산출 한 결과 일반지반에서는 피로파괴：2.108×107EASL, 소성파괴 : 3.783×1010EASL이며 연약지반은 피로파괴 : 2.108×107EASL, 소성파괴 : 3.598×1010EASL로 각종파괴에 대한 저항성이 우수하다．

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We have only designed thickness of pavement based on empirical formula, SN(Structural Number), which was introduced with AASHTO72 provisional guide in Highway Asphalt pavement design Indiscriminated design, regardless of elasticity factor or bearing power and asphalt pavement, causes pavement damage, such as plastic deformation, flaw, punching, and settlement nationwide. To settle down this problem, in the early 1990s, Korea Highway Corporation introduced SMA(Stone Matrix Asphalt) process from Germany; thus carried it out to highways nationwide.
As a result, it is evaluated that, unlike German's case, there was no increase of plastic deformation resistance nor any improvement on packing damage. It is reportedly said that one of the main reason is due to the state of aggregate. Forms and qualities of aggregate used in SMA process are much lower compared to those in Germany. As this problem of aggregate can't not be settled in a short period, a new method is expected to improve mixture among aggregate by intermixing macromolecule additives to asphalt binder.
The following analysis executed validity research of PSMA using modified asphalt binder, which SBS(Styrene Butadien Styrene), kind of macromolecule additives, are added to. As a result of fatigue and plastic breaking longevity in PSMA efficiency test, fatigue destruction : 2.108×107EASL, plastic destruction : 3.783×1010EASL in normal ground; fatigue destruction : 2.108×107EASL, plastic destruction : 3.598×1010EASL in soft ground, therefore has excellent resistance about various kinds of destruction.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 연구내용 = 1
• Ⅱ. 아스팔트 포장 공법 검토 = 3
• 2.1. 최적 아스팔트 포장 공법 선정을 위한 절차 = 3
• 2.2. 환경인자 조사 및 분석 = 4
• 2.3. 재료선정 = 4
• 2.3.1 아스팔트 바인더선정 = 4
• 2.3.2 골재선정 = 9
• 2.４. 개질 아스팔트 포장 혼합물 시험 및 공법 선정 = 11
• 2.4.1 국내 개질 아스팔트 종류 및 특성 = 11
• 2.4.2 일반적 특성 = 12
• 2.4.3 성능시험 결과 조사 및 분석 = 16
• 2.4.4 포장공법 선정 = 23
• 2.5. PSMA 혼합물의 배합설계 = 24
• 2.5.1 사용재료 = 24
• 2.5.2 배합설계 = 26
• Ⅲ. 포장 구조해석 = 28
• 3.1. 다층 탄성해석 프로그램 = 28
• 3.2. 단면결정을 위한 구조해석 = 33
• 3.2.1 단면 검토 = 33
• 3.2.2 포장구조 해석 결과 = 34
• Ⅳ. 생애주기 비용검토 = 49
• 4.1. 개요 = 49
• 4.2. 기본가정 = 49
• 4.3．입력자료 = 49
• 4.4．해석결과 = 58
• 4.5. LCC 분석결과 = 58
• Ⅴ. 결론 = 60
• 참고문헌 = 61
• Abstract = 63