KR100641842B1 - 반강성 포장 공법 및 반강성 포장용 시멘트 밀크 - Google Patents

Abstract

초속경 특수 시멘트를 이용하는 반강성 포장 공법 및 반강성 포장용 시멘트 밀크가 개시된다. 20~30%의 공극률을 갖는 개립도 아스팔트를 포설하고, 반강성 포장용 시멘트 밀크를 포설된 개립도 아스팔트의 공극으로 침투시키며, 반강성 포장용 시멘트 밀크는 15~45 중량부의 일반 시멘트, 20~25 중량부의 초속경 특수 시멘트, 1~5 중량부의 고유동화제 및 0.01~1 중량부의 지연제, 1~20 중량부의 재유화형 분말수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 초속경 특수 시멘트를 첨가함으로써 양생 시간을 단축시킬 수 있을 것이나, 시멘트 밀크가 아스팔트 몸체 내로 침투하여야 하는 반강성 포장의 특성 상 일반 시멘트와 초속경 시멘트를 적절히 혼합하고, 고유동화제 및 지연제를 첨가하여 침투에 필요한 최적의 유동성 및 작업 시간을 확보할 수 있다. 또한 시멘트 밀크의 굴곡강도 증진을 위해 재유화형 분말수지를 첨가한 시멘트 밀크를 3,000~14,000 VPM의 고주파 진동을 이용하여 시공하는 반강성 포장 공법.

반강성 포장, 고주파 진동

Description

반강성 포장 공법 및 반강성 포장용 시멘트 밀크{METHOD FOR A SEMI-RIGID PAVEMENT AND CEMENT MILK FOR A SEMI-RIGID PAVEMENT}

도 1 내지 도 4는 초속경 시멘트 밀크를 주입한 후 재령 시간 별로 터프니스 지수를 계산하기 위해서 정규화된 간접인장강도 곡선을 양생시간대 별로 나타낸 그래프이다.

도 5 내지 도 7은 보통 시멘트 밀크를 주입한 후 재령 시간 별로 터프니스 지수를 계산하기 위해서 정규화된 간접인장강도 곡선을 양생시간대 별로 나타낸 그래프이다.

도 8은 상기 실험에서 동적안정도를 비교하기 위한 그래프이다.

도 9는 상기 실험에서 간접 인장강도를 비교하기 위한 그래프이다.

본 발명은 도로 포장 공법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 도로의 소성 변형(Rutting) 또는 균열(Cracking)을 예방할 수 있는 도포 포장 공법에 관한 것이다.

도로 포장으로는 아스팔트 포장 및 콘크리트 포장이 있으며, 현재는 아스팔 트 포장이 대부분이기는 하지만 콘크리트 포장도 증가하고 있는 추세이다. 이전에는 포장층의 침하 등과 같은 것이 아스팔트 포장의 문제점이었지만, 최근에는 이상 고온, 중차량의 급격한 증가 및 정체구간 증가로 인해 아스팔트 포장의 변형이 주요 문제점으로 부각되고 있다. 또한 아스팔트 포장은 공용 개시 후 1~2년 정도에 소성변형이 발생되고, 그 후 공기 및 자외선과의 접촉으로 산화가 진행되어 피로균열이 발생하는 문제를 가지고 있다. 이와 대조적으로, 콘크리트 포장에서 가장 큰 문제점은 보수에 대한 어려움이다. 일반적으로 코크리트 포장은 긴 양생 시간을 필요로 하기 때문에, 공용 중인 도로에서 교통을 오랜 시간 동안 차단하여야 하며, 콘크리트 덧씌우기 포장 공법이 아스팔트 포장의 시공 방법에 비해 어렵다.

아스팔트 포장이 연성 포장이라면, 콘크리트 포장은 강성 포장이라 할 수 있으며, 각 포장 방법마다 서로 상반되는 장점 및 단점을 포함하고 있다. 이러한 두 포장 방법의 장점을 접목시켜 연구된 새로운 포장 기법이 반강성 포장 공법이다.

반강성 포장 공법은 1954년 프랑스에서 개발된 공법으로서 샐비어심(Salviacime) 포장용으로 개발되었으며, 아스팔트 포장의 휨성과 콘크리트 포장의 강성 및 내구성을 복합적으로 활용하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 반강성 포장은 공극이 큰 개립도 아스팔트포장을 시공한 후에 그 공극에 시멘트를 주성분으로 한 침투용 시멘트 밀크를 침투시키는 공법으로서, 아스팔트의 연성과 콘크리트의 강성을 동시에 지닌 포장이다. 따라서 반강성 포장은 아스팔트 포장과 비교하여 내유동성, 내유성 및 내열성 등이 우수하다. 또한, 반강성 포장은 양생기간을 단축시킬 수 있으며, 아스팔트와 같이 양호한 주행성을 제공하고, 착색 등이 용이하여 각종 경관 포장에도 이용될 수 있다.

반강성 포장은 15~25% 정도의 개립도를 갖는 아스팔트 표면에 시멘트 밀크를 공극 내로 침투시키는 것을 특징으로 하며, 일반적으로 반강성 포장에서 시멘트 밀크가 침투하는 깊이에 따라 반침투형과 전침투형으로 구분될 수 있다. 반침투형은 양생 시간이 짧지만 그 침투 깊이가 약 2~3cm 정도이기 때문에 내유동성이나 내하중성이 상대적으로 낮은 반면, 전침투형은 전체적으로 침투하기 때문에 내유동성이나 내하중성이 높지만 양생 시간이 길어서 공용 개시 시간이 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 양생 시간이 짧으면서 개립도 아스팔트 내로 깊이 침투할 수 있는 시멘트 밀크 및 시멘트 밀크를 이용한 반강성 포장 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일정 시간 동안 밀크의 유동성을 확보하여 깊이 침투할 수 있고, 일정 시간이 경과하면 급격하게 경화하여 양생 시간을 단축시킬 수 있는 시멘트 밀크 및 그 시멘트 밀크를 이용한 반강성 포장 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 색상을 다양한 목적으로 이용할 수 있도록 착색이 용이한 시멘트 밀크 및 그 시멘트 밀크를 이용한 반강성 포장 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 반강성 포장 공법에 따르면, 반강성 포장을 위해서 초속경 특수 시멘트가 사용된다. 초속경 특수 시멘트는 양생 시간을 단축하기 위해 특수하게 제조된 시멘트로서, 일반적으로는 초속경 시멘트와 초조강 시멘트가 있다. 종래에는 보통의 일반 시멘트 또는 포틀랜드 시멘트를 주성분으로 하여 반강성 시멘트 밀크를 제조하고 있지만, 이렇게 제조된 반강성 시멘트 밀크는 양생 시간이 길고, 적어도 3일 이상이 지나야 도로를 공용으로 개시할 수가 있다. 하지만, 본 발명의 반강성 시멘트 밀크는 초속경 특수 시멘트를 포함하기 때문에 양생 시간을 3시간 이하로 단축할 수 있으며, 아스팔트 및 반강성 시멘트 밀크의 최종 혼합물에 대한 물리적 특성을 크게 향상시킬 수가 있다.

다만, 초속경 특수 시멘트를 포함하는 반강성 시멘트 밀크가 아스팔트 내로 침투하는 데에 많은 어려움이 있다. 왜냐하면, 초속경 특수 시멘트는 그 자체가 양생 시간을 단축하기 위한 것으로서, 초속경 특수 시멘트 성분이 시멘트 밀크가 아스팔트 내로 충분히 침투하기 전에 신속히 경화되어 더 이상의 시멘트 밀크의 침투를 방해하기 때문이다.

따라서 본 발명은 초속경 특수 시멘트만 사용하는 것이 아니라 초속경 특수 시멘트 및 일반 시멘트를 최적의 비율로 혼합하여 시멘트 밀크의 침투성을 개선하고, 시멘트 밀크에 고유동화제를 첨가하여 시멘트 밀크가 아스팔트 모체에 충분히 침투하도록 하고, 시멘트 밀크에 지연제를 적절히 첨가하여 일정 시간이 경과되면 시멘트 밀크의 경화 속도를 급격히 증가시켜 전체 공사가 신속히 마무리 되도록 할 수 있다. 또한, 초속경 시멘트를 포함하는 시멘트 밀크가 용이하게 침투하도록 개립도 아스팔트의 공극률도 적절히 조절함으로써 반강성 포장 공법에 대한 효율도 향상시킬 수가 있다.

구체적으로, 본 발명의 반강성 포장 공법은 약 20~30%의 공극률을 갖는 개립도 아스팔트를 포설하고, 반강성 포장용 시멘트 밀크를 포설된 개립도 아스팔트의 공극으로 침투시킨다. 이때 반강성 포장용 시멘트 밀크는 약 15~45 중량부의 일반 시멘트, 약 20~50 중량부의 초속경 특수 시멘트, 약 1~5 중량부의 고유동화제 및 약 0.01~1 중량부의 지연제, 1~20 중량부의 재유화형 분말수지를 포함한다.

일반 시멘트로는 종래의 시멘트 밀크에 사용되는 포틀랜드 시멘트 또는 포틀랜드 시멘트 혼합물이 사용될 수 있다. 특히, 백색 시멘트(White Cement) 또는 포틀랜드 시멘트와 백색 시멘트의 혼합물을 사용함으로써, 시멘트 밀크의 색상을 다양하게 조절할 수가 있다. 백색 시멘트를 이용함으로써 시멘트 밀크의 색상을 밝게 유지할 수 있으며, 시멘트 밀크에 안료를 첨가하여 적색, 황색, 녹색 등 도로의 색상을 다양하게 조절할 수 있다. 시멘트 밀크의 색상을 다양하게 표현하기 위해서는 약 1~15 중량부의 안료를 추가할 수 있으며, 구체적인 안료의 양은 필요한 조건 및 안료의 특성에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

고유동화제는 시멘트 밀크에 첨가되어 일반 시멘트 및 초속경 특수 시멘트의 혼합물이 소정의 유동성을 부여할 수 있다. 따라서 고유동화제가 첨가된 시멘트 밀크는 초속경 특수 시멘트를 포함하더라도 개립도 아스팔트 모체 내부로 용이하게 침투할 수가 있다. 다만, 고유동화제가 너무 많이 첨가되면 초속경 특수 시멘트를 첨가하더라도 양생 시간이 상당히 길어질 수 있으며, 반대로 너무 적게 첨가되면 초속경 특수 시멘트에 의해서 시멘트 밀크가 충분히 침투하지 못할 수가 있다. 따 라서 본 발명의 시멘트 밀크에서는 멜라민(Melamine)계 또는 나프탈렌(Naphthalene)계 고유동화제를 포함할 수 있으며, 고유동화제를 약 1~5 중량부 정도 첨가함으로써 일반 시멘트 및 초속경 특수 시멘트를 포함하는 시멘트 밀크가 적절한 유동성을 갖게 할 수 있다.

또한, 시멘트 밀크에는 약 0.01~1 중량부의 지연제가 첨가된다. 지연제를 첨가함으로써 침투 후 약 20~60분 경과한 후, 시멘트 밀크의 경화 속도가 시간에 따라 급격히 증가하여 반강성 혼합물의 양생시간을 단축시킬 수가 있다. 지연제는 경화 속도를 조절하기 위한 것으로서, 약 0.01~1 중량부에서 적절하게 조절할 수 있다.

약 1~20 중량부의 재유화형 분말수지는 시멘트 밀크의 필요 굴곡 강도의 증진을 꾀할 수 있으므로 필히 첨가하여야 한다. 재유화형 분말수지로는 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate), 비닐아세테이트 비닐 버사테이트(VeoVa), 아크릴산 에스테르(Acrylic acid ester) 공중합 폴리머 등이 사용될 수 있다.

그 외에도 반강성 포장용 시멘트 밀크는 약 0.1~3 중량부의 소포제 및 약 10~40 중량부의 필러(Filler)를 첨가함으로써 반강성 혼합물 및 시멘트 밀크의 특성을 개선할 수 있다. 소포제로는 탄화수소 폴리글리콜계(Hydrocarbons and Polyglycols) 소포제가 사용될 수 있다.

시멘트 밀크를 침투시킨 후, 개립도 아스팔트 및 시멘트 밀크에 고주파 진동을 제공하여 시멘트 밀크의 침투력을 향상시킬 수 있다. 종래의 일부 시멘트 밀크는 3000 VPM(Vibration per Minute) 이상의 진동에서 침투 효과가 감소되는 경향이 있었으나, 본 발명에 따른 반강성 포장용 시멘트 밀크는 약 3,000~14,000 VPM의 고주파 진동에서 우수한 침투력을 가질 수 있다.

특히, 반강성 포장용 시멘트 밀크의 입자 크기에 따라 최적의 진동수가 달라질 수 있는데, 200㎛ 이상의 세립한 세골재에는 약 3,000~6,000 VPM의 고주파 진동을 제공하고, 200㎛ 미만의 세골재 또는 시멘트에는 9,000~14,000 VPM의 고주파 진동을 제공하여 침투 효과를 더욱 개선할 수가 있다.

이하 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명에 따른 반강성 포장 공법 및 시멘트 밀크의 효과를 구체적으로 설명한다. 하지만, 하기의 내용은 본 발명의 일 측면을 파악하기 위한 것으로서 하기의 기재에 의해서 본 발명이 한정되거나 제한되는 것은 아니다.

1. 모체아스팔트의 개발

가. 마샬안정도 시험

아스팔트 모체의 마샬 안정도 시험은 약 60±℃ 항온조에서 아스팔트 모체를 약 30~40분간 침수시킨 후 꺼내어 시험하였다. <표 1>은 아스팔트의 모체의 마샬 안정도와 흐름값을 정리한 결과이다. <표 1>을 참조하면, 일반 아스팔트 모체와 마찬가지로, 약 20~28%의 공극률을 갖는 개립도 아스팔트의 마샬 안정도 및 흐름값이 기준값에 만족하고 있으며, 오히려 마샬 안정도에서는 개립도 아스팔트 모체가 일반 아스팔트 모체보다 약 1.16배정도 높은 값을 나타내었다. 흐름값의 경우에도 개 립도 아스팔트 모체가 약 1.27배 큰 값을 보이고 있다. 이것은 개립도 아스팔트 모체가 일반 아스팔트 모체보다 균열 저항성이 우수하다는 것을 나타내고 있다.

나. 간접인장강도 시험

모체의 간접인장강도 시험은 개립도 아스팔트 모체에 시멘트 밀크를 주입하기 전에 혼합물의 파괴 거동을 평가하기 위한 것으로 순수한 모체의 강도를 통해서 시멘트 밀크 주입 전후의 강도를 비교할 것이며, 이에 따라 반강성 시멘트 밀크의 강도발현 변화를 측정할 수가 있다.

<표 2>는 아스팔트 모체의 간접인장강도를 측정한 결과를 보여주고 있다. 아스팔트 모체의 결과에서 제시한 바와 같이 인장강도의 경우 개립도 아스팔트 모체는 일반 모체보다 약 1.6배 크게 나타났다. <표 2>에서 최대 수직변위는 마샬 안정도 시험에서 흐름값과 같은 의미로 공시체에 최대 하중이 도달할 때까지의 총 수직변위를 나타낸다. 여기서 최대 수직변위를 비교하여도 개립도 아스팔트 모체가 일반모체보다 약 2배 크게 나타났으며, 이를 통해 개립도 아스팔트 모체의 균열 저항성이 일반 아스팔트 모체보다 탁월하다는 것을 보여주고 있다.

2. 시멘트 밀크의 개발

가. 휨강도 시험

휨강도시험은 <표 3>에서 제시한 적용기준에 따라서 초속경 시멘트밀크, 보통형 시멘트밀크, 보통포틀랜드 시멘트밀크로 시험을 실시하였다.

<표 3>을 참조하면, 일반적으로 보통, 조강 및 초속경 시멘트 밀크에서 약 20~30 이상의 휨강도를 요구하고 있음을 확인할 수 있다. <표 4>는 본 발명에 따른 초속경 시멘트를 포함하는 시멘트 밀크와 보통의 시멘트 밀크를 비교 결과를 나타낸 것이다.

<표 4>를 참조하면, 각 시멘트 밀크는 휨강도 기준인 약 30㎏f/㎠을 만족하였다. 그리고 시멘트별 휨강도를 살펴보면 초속경 시멘트밀크의 휨강도는 평균 약 42.9㎏f/㎠으로 보통포틀랜드 시멘트에 비해서 약 1.3배의 강도를 나타내고 있다.

나. 압축강도 시험

<표 5>는 시멘트 밀크의 압축강도 기준이며, <표 6>은 본 발명에 따라 초속경 시멘트를 포함하는 시멘트 밀크와 보통의 시멘트 밀크를 비교 결과를 나타낸 것이다.

<표 5> 및 <표 6>을 참조하면, 모든 시멘트는 압축강도 기준 150~300㎏f/㎠의 범위를 만족하고 있다. 하지만, 그 중에서도 시멘트 밀크별 압축강도를 살펴보면, 초속경 시멘트 밀크의 압축강도는 약 267.7㎏f/㎠으로 보통형 시멘트 밀크와 보통포틀랜드 시멘트에 비해서 각각 1.7배, 1.6배의 강도를 나타내었다.

3. 반강성 혼합물의 개발

가. 간접인장강도 시험

반강성 혼합물의 간접인장강도 시험은 초속경 시멘트 밀크, 보통형 시멘트 밀크, 보통포틀랜드 시멘트를 각각 개립도 아스팔트에 주입한 후 양생기간에 따라서 3시간, 1일, 3일, 7일경과 후 파괴거동 특성을 조사하였다.

(1) 초속경 시멘트 밀크를 주입한 반강성 혼합물

초속경 시멘트 밀크 주입 후 양생기간에 따른 간접인장강도는 <표 7>과 같다. 아래의 결과에서 알 수 있듯이 같은 개립도 아스팔트 혼합물이 일반 혼합물보다 약 1.4배 큰 강도를 보이고 있고, 시간이 경과함에 따라 양 혼합물 모두 평균강도가 증가하는 것을 알 수 있다. 최대 수직변위의 경우 개립도 혼합물이 일반혼합물보다 약 1.1~1.5배 큰 값을 보이고 있으며, 이것은 개립도 혼합물이 일반 혼합물보다 균열 저항성이 우수한 것으로 판단된다.

도 1 내지 도 4는 초속경 시멘트 밀크를 주입한 후 재령 시간 별로 터프니스 지수를 계산하기 위해서 정규화된 간접인장강도 곡선을 양생시간대 별로 나타낸 것이다.

참고로, 터프니스 지수는 재료의 상대적인 특성을 나타내는 지수로서 0~1의 값으로 나타낼 수 있으며, 0에 가까우면 취성의 성질을 나타내고 1에 가까우면 탄성의 성질을 나타낸다. 구하는 과정은 인장강도 정규화 값이 최대인 1.0일 때의 변형률에서 3％변형률까지의 정규화된 응력-변형률 곡선하의 면적을 최고응력에서 측정점까지의 변형률로 나눈 값으로 정의된다.

전반적인 터프니스 지수의 경향은 같은 양생기간에서 반강성 혼합물이 일반 혼합물보다 약 1.25배 큰 값을 나타내고 있으며 일반 혼합물과 반강성 혼합물 모두 양생시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 결과를 나타내고 있다. 이것은 최대 수직변위의 값과 같은 경향을 나타내는 것으로 반강성 혼합물이 일반 혼합물보다 균열 저항성에 큰 것을 나타내며, 반강성 및 일반 혼합물 모두 시간이 지남에 따라 초속경 시멘트 밀크 강도의 증가로 인해서 강성의 성질을 나타내고 있는 것으로 판단된다.

초속경 시멘트 밀크를 사용하는 근본적인 목적은 도로의 보수공사와 같이 조기 교통개방이 필요한 공사에 사용되며, 따라서 3시간의 교통개방시간에 충분한 강도를 발현해야 한다. 앞에서 제시한 초속경 시멘트 밀크의 3시간 양생 후 압축강도가 교통 개방을 허용할 수 있는 압축강도 50kgf/㎠을 초과하였으며, 반강성 혼합물의 7일 강도가 기준보다 약 1.34배 큰 값을 나타내고 있으므로 반강성 혼합물의 경우는 도로 보수공사와 같이 조기 교통개방이 필요한 공사에 사용할 경우 도로 내구성의 증대 및 시간절약의 효과를 가지고 올 수 있다.

(2) 보통형 시멘트 밀크를 주입한 반강성 혼합물

초속경 시멘트 밀크 대신 보통형 시멘트 밀크를 사용하는 경우를 비교할 수 있다. <표 8>은 보통형 시멘트 밀크를 주입한 후 양생시간에 따른 간접인장강도 거동을 나타낸다. 같은 양생시간에서 반강성 혼합물이 일반 혼합물보다 약 1.3~1.45배 큰 강도를 나타내며, 양생시간이 경과함에 따라서 두 혼합물의 강도가 증가함을 알 수 있다.

도 5 내지 도 7은 보통포틀랜드 시멘트 밀크를 주입한 후 재령 시간 별로 터프니스 지수를 계산하기 위해서 정규화된 간접인장강도 곡선을 양생시간대 별로 나타낸 것이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 터프니스 지수는 양생시간이 경과함에 따라서 작아지는 것을 알 수 있고, 같은 양생기간에서는 반강성 혼합물이 일반 혼합물보다 약 1.1배 큰 값을 나타내고 있다.

반강성 혼합물의 경우 7일의 기준보다 약 1.19배 큰 강도를 발현하며, 또한 3일이 지난 시점에서의 반강성 혼합물의 경우 7일의 기준보다 약 1.13배의 강도 증가를 보여주고 있다. 보통 포틀랜드 혼합물의 경우는 기준보다 약 1.2kgf/㎠ 부족한 강도를 나타내고 있다.

따라서 보통형 시멘트 밀크를 주입한 반강성 혼합물이 초속경 시멘트 밀크와 마찬가지로 양생시간대별 강도 증가는 1일에서 3일 사이에 급격한 강도 증가가 있으며, 보통 포틀랜드 혼합물보다도 반강성 혼합물이 약 1.62배 큰 값을 보이고 있다. 하지만, 초속경 시멘트 밀크를 사용하는 경우보다는 충전율, 최대하중 및 간접인장강도가 저조한 것을 알 수 있다. 무엇보다도, 초속경 시멘트 밀크를 사용함으로써 3시간 이내에 도로를 공용으로 개시할 수 있다는 장점이 있다.

나. 휠 트랙킹 시험

휠 트랙킹 시험은 영국의 도로교통운수교통소(TRRL)에서 개발된 것으로 실제 도로에서 고온시 중차량에 의해 생기는 소성변형이나 니딩(Kneading) 작용의 영향을 실내에서 모형적으로 재현하여 아스팔트 혼합물의 유동성을 평가하는 시험이다.

초속경 시멘트 밀크를 주입한 반강성 혼합물과 일반 혼합물을 주입 후 3시간, 7일 양생에 따른 시험을 실시하였다. 시험결과를 보면 3시간 양생의 경우 반강성 혼합물이 일반 혼합물보다 동적 안정도가 25％ 크고, 7일 양생의 경우 반강성 혼합물이 일반 혼합물보다 67％ 큰 동적 안정도를 보이고 있다.

따라서 초속경 시멘트 밀크를 주입한 반강성 혼합물이 일반 혼합물의 경우 보다 내유동성이 강한 것을 알 수 있으며, 양생시간에 관계없이 동적 안정도는 약 13,000~30,000회/㎜로 매우 크며 한국도로교통협회에서 출판된 "아스팔트포장 설계·시공요령"에서 제시한 내유동 포장의 목표치 1,500회/㎜를 크게 상회한다. 또한, 초속경 시멘트 밀크를 주입한 후 재령 3시간 및 7일의 반강성 혼합물에서 육안으로 뚜렷한 포장체의 변형을 구별할 수 없었다.

본 발명에 따른 반강성 포장 공법과 다른 기술을 비교할 수 있다. 본 발명과 비교하기 위해서 밀입도 19mm를 갖는 아스팔트 포장, 슈퍼페이브(19mm)의 개질 아스팔트 및 SMA(19mm)의 개질 아스팔트를 사용하였다. 그리고 본 발명의 반강성 포장 혼합물과 다른 아스팔트를 비교하기 위해서 휠 트랙킹 시험 방법을 사용하였다.

휠 트랙킹 시험은 60℃의 시험 온도 하에서 진행되었으며, 차륜하중은 70㎏ (686N), 차륜 통과 횟수는 약 42회/min 그리고 차륜 통과 시간은 60min으로 설정하였다.

다음의 <표 10>은 상기 휠 트랙킹 시험의 시험결과를 나타낸다.

시험결과에 따르면, 본 발명에 따른 반강성 포장을 사용하였을 때가 일반 아스팔트 포장보다 약 10배나 높은 동적안정도를 보였으며, 슈퍼페이브 포장에 대하여는 약 4배의 동적안정도를 보였다. 따라서 본 발명의 반강성 포장은 소성변형에 매우 강한 것으로 나타났다. 도 8은 상기 실험에서 동적안정도를 비교하기 위한 그래프이다.

또한, 본 발명에 따른 반강성 포장 공법과 다른 기술의 간접인장강도 비교를 통해 양 기술의 효과를 비교할 수 있다. 간접 인장강도는 마샬 공시체를 이용하여 안정도를 측정하는 것과 유사하게 공시체의 측면에서 하중을 점점 증가시켜 공시체가 파괴될 때의 하중과 변형량을 측정하여 평가한다. 도 9는 상기 실험에서 간접 인장강도를 비교하기 위한 그래프이다. 참고로, 간접인장강도는 아스팔트 혼합물의 인장변형에 의한 균열 저항성을 나타내는 것으로 반강성 혼합물이 일반아스팔트 혼합물에 비교하여 약 60%이상 향상되었다.

또한, 본 발명에 따른 반강성 포장 공법과 다른 기술의 노면 미끄럼 저항에 대한 비교를 통해 양 기술의 효과를 비교할 수 있다. PFT(Pavement Friction Tester)을 이용한 미끄럼 지수(Skid Number)를 측정하기 위해서, 일반 아스팔트 포장 구간과 반강성 포장 구간에 대하여 노면 살수 후 실시하였다. 왜냐하면, 노면이 젖은 경우가 미끄럼에 취약하기 때문이다. <표 11>은 노면의 미끄럼 저항 지수에 대한 결과를 정리하여 나타낸다.

<표 11>을 참조하면, 반강성 포장구간이 일반아스팔트 포장구간에 보다 약 1.14배 큰 값을 나타내고 있으며, 이것은 반강성 포장이 일반아스팔트 포장에 보다 미끄럼 저항성이 우수하다는 것을 나타내는 결과이다.

본 발명의 반강성 포장용 시멘트 밀크는 일반 시멘트 및 초속경 특수 시멘트 를 포함하며, 이종의 시멘트를 적절한 비율로 혼합함으로써 양생 시간을 단축시킬 수가 있다. 또한, 고유동화제 및 지연제를 사용함으로써, 시멘트 밀크를 개립도 아스팔트 모체에 깊이 침투시킬 수 있으며, 일정 시간이 경과하면 경화 속도가 급격하게 증가하도록 하여 약 3시간 이내에 도로를 개방하는 것을 가능하게 할 수 있게 하였다. 그리고 시멘트 밀크의 굴곡 강도를 증진시킬 목적으로는 재유화형 분말수지를 사용하였다.

또한, 약 3,000~14,000 VPM의 고주파 진동을 사용함으로써, 시멘트 밀크의 침투력을 향상시킬 수 있으며, 종래에 사용되는 대형의 진동롤러 대신에 소형 장비를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 대형의 진동롤러는 사고의 위험성이 크며, 운반 및 보관이 어려워 많은 문제점이 있으나, 소형의 진동장치는 사고의 위험성이 상대적으로 적고, 무엇보다도 운반 및 보관이 쉬워 공사원가의 절감 효과를 기대할 수가 있다.

또한, 시멘트 밀크에 백색 시멘트를 사용하는 경우에는, 시멘트 밀크의 착색을 용이하게 할 수 있으며, 도로의 색상을 다양한 목적으로 이용할 수 있다. 따라서 버스 중앙차로, 어린이 보호구역 등과 같이 특수한 색상을 갖는 도로를 포장하는 경우에도 용이하게 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

1. 20~30%의 공극률을 갖는 개립도 아스팔트를 포설하고, 반강성 포장용 시멘트 밀크를 포설된 상기 개립도 아스팔트의 공극으로 침투시키며, 상기 반강성 포장용 시멘트 밀크는 15~45 중량부의 일반 시멘트, 20~50 중량부의 초속경 특수 시멘트, 1~5 중량부의 고유동화제, 0.01~1 중량부의 지연제 및 1~20 중량부의 재유화형 분말수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 일반 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 백색 시멘트 또는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 초속경 특수 시멘트는 초속경 시멘트, 초조강 시멘트 또는 초속경 시멘트 및 초조강 시멘트의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 고유동화제는 멜라민계 또는 나프탈렌계 고유동화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 재유화형 분말수지로는 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate), 비닐아세테이트 비닐 버사테이트(VeoVa), 아크릴산 에스테르(Acrylic acid ester) 공중합 폴리머 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 반강성 포장용 시멘트 밀크는 0.1~3 중량부의 소포제, 10~40 중량부의 필러 및 1~15 중량부의 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 반강성 포장용 시멘트 밀크를 침투시킨 후, 상기 개립도 아스팔트 및 상기 반강성 포장용 시멘트 밀크에 3,000~14,000 VPM의 고주파 진동을 제공하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 반강성 포장용 시멘트 밀크의 입자 크기에 따라, 200㎛ 이상의 세립한 세골재에는 3,000~6,000 VPM의 고주파 진동을 제공하고, 200㎛ 미만의 세골재 또는 시멘트에는 9,000~14,000 VPM의 고주파 진동을 제공하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장 공법.
9. 15~45 중량부의 일반 시멘트, 20~50 중량부의 초속경 특수 시멘트, 1~5 중량부의 고유동화제 및 0.01~1 중량부의 지연제, 1~20 중량부의 재유화형 분말수지를 포함하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.
10. 제9항에 있어서,

    상기 일반 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 백색 시멘트 또는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.
11. 제9항에 있어서,

    상기 초속경 특수 시멘트는 초속경 시멘트, 초조강 시멘트 또는 초속경 시멘트 및 초조강 시멘트의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.
12. 제9항에 있어서,

    상기 고유동화제는 멜라민계 또는 나프탈렌계 고유동화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.
13. 제9항에 있어서,

    상기 재유화형 분말수지로는 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate), 비닐아세테이 트 비닐 버사테이트(VeoVa), 아크릴산 에스테르(Acrylic acid ester) 공중합 폴리머 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.
14. 제9항에 있어서,

    0.1~3 중량부의 소포제 및 10~40 중량부의 필러를 더 포함하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.
15. 제9항에 있어서,

    1~15 중량부의 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반강성 포장용 시멘트 밀크.

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