KR100818489B1

KR100818489B1 - 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법

Info

Publication number: KR100818489B1
Application number: KR1020060128145A
Authority: KR
Inventors: 송철영
Original assignee: 후암산업 주식회사; 송철영; 한국토지공사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-04-01

Abstract

본 발명은, 보수성(保水性) 기층을 갖는 배수성(排水性)·저소음 합성 도로포장 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포장 구성시 기층 또는 중간층에 보수성과 반강성 기능을 갖는 반강성형 보수성 포장층(이하 보수성 포장 이라 한다)을 구성한 후, 그 위층인 표층에 배수성 기능을 갖는 배수성 아스팔트 포장층을 구성함으로서 완성되는, 2층 구조로 된 합성(Composite) 도로포장 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 기층 또는 중간층에 골재 최대치수 40mm 또는 25mm 또는 19mm 또는 13mm의 단입도 골재를 사용하여 공극률 21~30%를 확보할 수 있도록 배합한 다공성의 개립도 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계와; 이를 포설 및 다짐하는 단계; 보수성 재료를 배합하여 보수성 시멘트 페이스트(최대흡수율 60~80%, 재령 7일 압축강도 0.5 ~ 18 N/mm² )를 제조하는 단계; 이를 상기의 개립도 아스팔트 포장체 공극에 충전시켜 양생시키거나, 또는 상기 개립도 아스팔트 혼합물 제조시 사용한 골재와 동일치수의 단입도 아스팔트 재생골재 70~80 중량% 와 상기의 보수성 시멘트 페이스트 20~30 중량%를 상온에서 혼합하고 포장면에 직접 포설하여 양생시켜, 반강성(재령 7일 휨강도 1.0 ~ 3.9 N/mm²) 및 보수성(최대보수량 4.0 ~ 8.0 ℓ/㎡ )을 갖는 보수성 포장층을 구성하는 단계와; 그 위 표층에는 상기 보수성 포장층에 사용한 골재 최대치수보다 작은 19mm 또는 13mm 또는 10mm 또는 8mm이하의 단입도 골재와 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용하여 공극률이 15~25%의 배수성 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계와; 이를 포설 및 다짐하여 배수성(투수계수 1×10^-2 ~ 2.8×10^-1cm/sec 이상)기능을 갖는 배수성 포장층을 구성하는 단계를 포함하여 이루어지는 2층 구조를 갖는 합성 포장공법 으로서, 특히 보수성 포장층 시공시, 포장 표면으로부터 0.5~1.0cm 정도의 시멘트 페이스트 미충전 공극을 남겨, 투·배수성 포장층과 보수성 포장층 간의 골재와 공극의 맞물림에 의한 층간의 부착성을 강화할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법은, 우천시 배수성 표층의 공극을 통하여 수분이 공급되고, 수분은 표층 이하에 구성된 보수성 포장층에 다량으로 보수되며, 보수성 포장층에 보수된 수분은 표층인 배수성 포장층의 공극을 통하여 증발하게 되는 구조로 구성 되어진다.

보수성 포장층의 특성은, 보수성 기능에 따라 보수된 수분이 증발할 때 기화잠열로서 열을 흡수하기 때문에 포장체의 열이 수분의 증발과 함께 방출되어 하절기 포장온도 상승을 지속적으로 억제하는 기능을 하게 됨으로서, 기층에 구성되는 보수성 포장층 뿐만 아니라 표층에 구성되는 배수성 포장층 까지도 포장체 온도 상승을 저감시킬 수 있어, 포장온도 상승에 기인하는 표층부 배수성 포장층의 소성변형을 예방할 수 있는 기능과 함께, 포장온도 저감에 따른 도로의 주행 및 보행 환경을 개선하는 등의 친환경성을 갖게 된다. 또한 반강성 기능에 의하여 표층부에 대한 기층의 지지력이 대폭 향상되기 때문에 표층부의 내구성을 향상시키는 역할을 하게 된다.

또한 표층에 구성되는 배수성포장의 특성은, 형성된 공극의 흡음효과에 의한 차량 주행소음의 감소 및 우천시 신속한 배수에 의한 물튀김 방지와 야간 시인성 향상, 미끄럼 저항성 향상 등, 주행 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 고내구형 고점도 개질아스팔트 사용에 따른 골재치수 10mm 이하의 소입경 배수성 아스팔트 혼합물에서도 포장층의 내구성을 대폭 향상 시킬수 있게 된다.

본 발명의 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법은, 보수성포장 기능과 배수성포장 기능을 함께 갖도록 한 것을 특징으로 하며, 포장의 내구성 향상과 함께 차량 주행소음의 감소 등 친환경성 확보를 목표로 하는 합성 도로포장 시공방법에 관한 것이다.

배수성, 보수성, 반강성, 저소음, 합성(Composite)포장, 친환경, 고내구형, 고점도 개질아스팔트, 시멘트 페이스트, 충전, 기화잠열, 소성변형

Description

보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법{Method constructing a composite pavement with the drainage and sound absorption in the contained water subbase}

도1은 본 발명에 의한 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법 순서도

도2는 본 발명의 포장구성 및 구조 단면도 예

본 발명은, 보수성(保水性) 기층을 갖는 배수성(排水性)·저소음 합성 도로포장 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포장 구성시 기층 또는 중간층에 보수성과 반강성 기능을 갖는 반강성형 보수성 포장층(이하 보수성 포장 이라한다)을 구성한 후, 그 위층인 표층에 배수성 기능을 갖는 배수성 아스팔트 포장층을 구성함으로서 완성되는, 2층 구조로 된 합성(Composite) 도로포장 및 시공방법에 관한 것이다.

본 발명의, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법은, 우천시 배수성 표층의 공극을 통하여 수분이 공급되고, 수분은 표층 이하에 구성된 보수성 포장층에 다량으로 보수되며, 보수성 포장층에 보수된 수분은 표층인 배수성 포장층의 공극을 통하여 증발하게 되는 구조로 구성되어진다.

기층 또는 중간층에 구성되는 보수성 포장층의 특성은, 보수성 기능에 따라 보수된 수분이 증발할 때 기화잠열로서 열을 흡수하기 때문에 포장체의 열이 수분의 증발과 함께 방출되어 하절기 포장온도 상승을 지속적으로 억제하는 기능을 하게 됨으로서, 기층에 구성되는 보수성 포장층 뿐만 아니라 표층에 구성되는 배수성 포장층 까지도 포장체 온도 상승을 저감시킬 수 있어, 포장온도 상승에 기인하는 표층부 배수성 포장층의 소성변형을 예방할 수 있는 기능과 함께, 포장온도 저감에 따른 도로의 주행 및 보행 환경을 개선하는 등의 친환경성을 갖게 된다. 또한 반강성 기능에 의하여 표층부에 대한 기층의 지지력이 대폭 향상되기 때문에 표층부의 내구성을 향상시키는 역할을 하게 된다.

표층에 구성되는 배수성포장의 특성은, 형성된 공극의 흡음효과에 의한 차량 주행소음의 감소 및 우천시 신속한 배수에 의한 물튀김 방지와 야간 시인성 향상, 미끄럼 저항성 향상등, 주행 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 고내구형 고점도 개질아스팔트 사용에 따른 골재치수 10mm 이하의 소입경 배수성 아스팔트 혼합물에서도 포장층의 내구성을 대폭 향상 시킬수 있게 된다.

본 발명의 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법은 합성 도로포장공 법으로서, 보수성포장 기능과 배수성포장 기능을 함께 갖도록 한 것을 특징으로 하며, 포장의 친환경성 확보와 포장의 내구성 향상을 목표로 한다.

종래의 대표적인 차도의 포장방법은 시멘트 콘크리트포장과 아스팔트포장으로 구분할수 있으며, 이들 포장의 특성 및 장·단점에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 시멘트 콘크리트포장은, 강성을 갖는 포장으로 내구성이 높은 장점이 있으나, 시공 및 양생기간이 길고, 건조수축에 의한 균열 발생율이 높으며, 줄눈 설치 및 구루빙에 의한 주행 소음 증가, 미끄럼 저항성 부족등, 주행성 및 보행성과 쾌적성에서 아스팔트 포장에 비하여 상대적인 문제점을 지니고 있고, 시멘트 콘크리트의 양생시간이 길어 포장의 설치 시간이 길기 때문에, 도로의 신설구간 외에는 적용이 용이하지 않은 단점을 갖고 있다.

아스팔트포장은, 가요성을 갖는 포장으로서 상기에 열거한 콘크리트 포장의 단점과는 상반되는 개념의 장점을 지니고 있지만, 최근 년평균 기온의 상승과 더불어 하절기 장기간 고온 현상과, 중차량 및 교통량 증가에 따른 차량 정체 현상 등에 의해, 아스팔트 도로포장의 소성변형이 아스팔트 포장도로 파손의 절대적인 요인으로 작용하여 포장수명이 단축되고, 도로의 유지 보수비용이 증가하는 등의 문제점이 단점으로 되고 있다.

특히 아스팔트포장의 소성변형으로 야기되는 문제점은 심각한 실정으로, 그에 대한 문제점을 열거하면, 먼저 소성변형이 발생한 포장 표면의 평탄성 유지를 위하여 포장의 표면을 깍아낼 경우 표층 두께가 부족하게 됨으로서 포장의 조기 파 손을 야기시키고, 강우시 도로면 배수가 원활하지 못하게 되어 주행차량에 의하여 물튀김과 수막 현상이 발생되어 노면 마찰력 감소로 주행 안정성에 문제가 발생될 뿐만 아니라, 동절기 결빙이 발생하기 쉽고, 노면이 평탄하지 못하여 조향성과 주행성이 불량하게 되어 교통사고의 원인이 되기도 하며, 짧은 포장수명에 따른 잦은 보수공사로 인하여 유지보수 비용의 증가와 교통정체를 유발하는 등 많은 문제를 야기시키고 있다.

아스팔트 포장도로의 이러한 소성변형은 기온이 높아 포장체의 온도가 높아지는 여름철에 주로 발생하는 것으로서, 포장표면으로 부터 약15cm 깊이 까지 영향을 미치는 것으로 조사 및 보고되고 있기 때문에, 아스팔트포장에서는 표층 뿐만 아니라 그 이하의 중간층 및 기층에 까지도 소성변형에 대한 대책이 필요하다.

이러한 소성변형의 발생 원인은 부적합한 포장재료 및 시공방법, 부적합한 포장단면의 구성 등, 복합적인 요인에 의한 포장체의 내유동성 부족으로 발생되는 것으로 파악되고 있으며, 이러한 발생원인과 함께 소성변형 발생을 초진시키는 요인으로서 지구온난화 현상에 따른 기온의 상승과 하절기 장기간의 고온현상을 들 수 있다.

따라서, 이러한 기후조건의 변화 및 도로환경의 변화에 적절히 대응하기위한 근본적인 대책으로서의 적합한 포장설계법에 의한 포장단면의 구성과 더불어 적합한 포장재료 및 포장공법의 개발이 절실히 요구되는 시점이다.

우리나라와 기후 및 교통환경이 비슷한 일본에서는, 근년에 와서 상기 소성변형의 문제점을 개선하기 위한 대책의 일환으로 소성변형 저항성이 높은 반강성 포장을 개발하고 개량하여 도로포장의 표층부에 그 적용을 점차 확대하고 있으며, 이로 인한 포장의 내유동성 확보로 포장의 내구성 향상에는 많은 기여를 하고 있지만, 소성변형의 영향이 미치는 표층 이하 포장층의 지지력 확보가 전제조건으로 되는 제약이 따르고 있다.

또한, 이러한 반강성포장을 도로의 표층에 적용할 경우, 반강성에 의한 포장의 내구성 향상을 기대 할수 있는 반면, 아스팔트포장 도로에 비하여 주행의 쾌적성 및 차량 주행소음의 감소와 같은 도로 이용환경의 개선에는 미흡한 것이 현실이다.

또한, 한편으로는 아스팔트 혼합물을 이용한 기능성 포장공법으로서, 투수성 또는 배수성포장이 개발되어 있으며, 투수성포장은 포장체를 통하여 빗물을 노상에 침투시켜 흙속으로 환원시키는 기능을 갖는 포장공법이고, 배수성포장은 포장면으로 부터 빗물을 신속히 포장체 밖으로 배수하는 기능을 갖는 포장공법이며, 보조기층 이하로 빗물이 침투되지 않도록 하는 구조로 되며, 이러한 포장공법의 특징은 우천시 물튀김 방지, 수막현상의 방지, 우천시 야간 시인성 향상, 차량의 주행소음 저감 효과 등의 기능을 갖게 된다..

이러한 투수성 및 배수성 기능을 갖는 아스팔트포장은, 빗물의 투·배수 기능을 높이기 위하여 공극의 크기 및 량을 높이게 되므로 포장체의 내구성을 확보하기 어렵게 되고, 이것을 개선하기 위하여는 골재와의 부착력이 높은 개질 아스팔트 결합재를 사용하는 것이 요구 됨과 동시에, 투·배수성 포장층 및 그 이하 포장층의 지지력 및 소성변형에 대한 저항성을 또한 확보할 필요가 있게된다.

이러한 각종 포장공법의 장·단점을 활용 및 상호 보완하여, 내구성이 높으면서 보다 쾌적한 주행성을 확보할수 있는 장수명 도로 포장공법으로서 합성(Composite)포장 공법이 개발되었으며, 이 포장공법은 표층 이하의 지지력을 높이기 위하여 강성을 갖는 시멘트 콘크리트 포장층을 구성하고, 그 상부층인 표층에 아스팔트 포장층을 구성하여, 아스팔트포장의 장점인 쾌적한 주행성과 시멘트 콘크리트포장의 내유동 및 변형에 대한 구조면에서의 장점을 살린 2층 구조로 된 합성포장 공법이다.

종래의 대표적인 합성 도로포장 방법은 상기한 바와 같이, 포장 구성시 중간층 이하에 강성이 높은 시멘트 콘크리트포장 및 전압 콘크리트포장 층을 구성하고 표층에 아스팔트 혼합물층을 구성하는 시멘트 콘크리트계 합성포장이 주로 사용되었다.

그러나 이러한 시멘트 콘크리트계를 하부층으로 하는 합성포장 방법은 시멘트 콘크리트의 균열 예방을 위하여 일정간격으로 줄눈을 설치하여야 될 뿐만 아니라, 시멘트계 포장재료의 강성 및 줄눈설치에 의한 표층 아스팔트 혼합물층의 반사균열 제어가 어렵고, 또한 시멘트 콘크리트 포장층과 아스팔트 혼합물층간의 재료의 이질성 때문에 층간의 부착성 확보가 어려워 포장의 내구성 확보에 많은 문제점을 갖고 있다.

또한, 종래의 합성포장공법에서 표층에 사용되는 아스팔트 혼합물은, 일반밀립도 아스팔트 혼합물과 투수성 및 배수성 기능을 갖는 아스팔트 혼합물이 사용된바 있으나, 투수성 및 배수성 아스팔트 혼합물의 경우, 저소음 기능을 높이기 위 해서는 골재의 소입경화가 필요한 반면, 골재의 소입경화에 따른 아스팔트 혼합물의 내유동성, 비틀림 저항성, 내마모성 등, 내구성 확보가 어려운 문제점으로 되어 있다.

본 발명은 이러한 종래 아스팔트계 포장 및 시멘트 콘크리트계 합성포장의 단점을 개선하기 위하여, 표층 이하의 중간층 또는 기층에, 시멘트 콘크리트포장 재료에 비하여 상대적으로 강성이 낮으면서, 아스팔트계 재료에 비하여 지지력이 높고, 줄눈을 설치하지 않으며, 포장온도 저감 기능을 함께 갖는 보수성 포장층을 구성함으로서, 표층에 구성되는 배수성 아스팔트 포장층의 지지력 확보와 소성변형 발생을 억제 뿐만 아니라 반사균열을 방지할수 있도록 하는 것을 목표로 하였다.

또한, 시멘트 콘크리트계 합성포장에서 표층과 하부층 간의 부착성 부족에 의한 포장의 내구성 저하 문제점을 개선하기 위하여, 합성포장의 상·하층 간의 포장재료와 포장구성 및 시공방법을 개선하였고, 차량 주행소음 저감 효과를 높이기 위하여, 배수성 아스팔트 혼합물에 사용하는 골재를 10mm 이하로 소입경화 한 경우에서도, 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용함으로써, 배수성 아스팔트 혼합물의 내구성을 확보할 수 있도록 한 것을 특징으로 하였다.

따라서 본 발명은, 상기한 종래의 아스팔트계 배수성포장의 문제점과 시멘트 콘크리트계 합성 포장이 지닌 제반 문제점을 개선하고, 여기에 친환경성 기능 을 추가로 갖는 친환경·고내구성 도로포장의 실현을 목표로 안출 되었다.

먼저, 종래 아스팔트계 배수성포장 구조에서의 문제점인, 표층이하의 중간층 및 기층 아스팔트 혼합물의 변형에 기인한 지지력 부족으로 발생하는 표층의 소성변형 저항성을 개선하기 위하여, 표층 이하의 중간층 및 기층에 아스팔트 혼합물 대신, 보수성 기능과 반강성 기능을 갖는 보수성 포장층을 구성함으로서, 보수성 기능에 의하여 포장체 온도상승을 저감시키고, 반강성 기능에 의하여 구조적인 변형 지지력을 높임으로서, 중간층 이하 기층의 온도상승 및 변형에 기인한 표층 배수성 아스팔트 혼합물층의 소성변형에 대한 저항성을 개선할수 있도록 함을 목표로 하였다.

또한, 종래의 시멘트 콘크리트계 합성포장에서, 기층인 시멘트 콘크리트 포장층의 강성 및 줄눈설치에 기인한 아스팔트포장 표층의 반사균열 문제를 개선하기 위하여, 시멘트 콘크리트 포장에 비하여 상대적으로 강성이 약할 뿐만 아니라 포장체에 줄눈을 설치하지 않는, 보수성포장을 중간층 또는 기층에 구성 함으로서, 표층의 반사균열을 방지할수 있도록 함을 목표로 하였다.

또한, 표층에 구성되는 배수성 아스팔트 혼합물 포장층의 저소음 기능을 향상 시키기 위하여, 아스팔트 혼합물 제조에 사용하는 골재치수를 소입경화 할수 있도록 하고, 골재의 소입경화에 따른 배수성 아스팔트 혼합물의 내유동성, 비틀림 저항성, 내마모성 등, 내구성 저하의 문제점을 개선하기 위하여는, 고내구형 고점도 개질아스팔트를 결합재로 사용함으로서, 내구성을 확보할수 있도록 하는 것을 목표로 하였다.

또한, 종래의 시멘트 콘크리트계 합성포장에서, 시멘트 콘크리트 포장층과 아스팔트 혼합물층간의 재료의 이질성 때문에 층간의 부착성이 좋지 않아, 포장의 내구성을 저하시키는 문제점을 개선하기 위하여, 중간층 또는 기층에 구성하는 보수성 포장층 시공시, 포장 표면으로부터 0.5~1.0 cm 정도의 시멘트 페이스트 미충전 공극을 남겨, 배수성 포장층과 보수성 포장층 간의 골재와 공극의 맞물림에 의한 층간의 부착성을 강화할수 있도록 함을 목표로 하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 표층에 배수성 기능과 중간층 또는 기층에 보수성 기능을 갖는 2층 구조로된 합성포장체을 구성함으로서, 배수성 기능에 의한 포장의 저소음화와 함께, 보수성 기능에 의한 포장의 친환경성 확보 및 내구성을 향상 시킬 수 있는 합성 도로포장 시공방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법은, 기층 또는 중간층에 골재 최대치수 40mm 또는 25mm 또는 19mm 또는 13mm의 단입도 골재를 사용하여 공극율 21~30%를 확보할수 있도록 배합한 다공성의 개립도 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계와(1); 이를 포설 및 다짐하는 단계(2); 보수성 재료를 배합하여 보수성 시멘트 페이스트(최대흡수율 60~80%, 재령 7일 압축강도 0.5 ~ 18N/mm² )를 제조하는 단계(3); 이를 상기의 개립도 아스팔트 포장체 공극에 충전 시켜 양생 시키거나, 또는 상기 골재 최대치수의 단입도 아스팔트 재생골재 70~80 중량% 와 상기의 보수성 시멘트 페이스트 20~30 중량%를 상온에서 혼합하고 포장면에 직접 포설하여 양생 시켜, 반강성(7일 휨강도 1.0 ~ 3.9 N/mm² ) 및 보수성(포장두께 5cm에서 최대보수량 4.0 ~ 8.0 ℓ/㎡ )을 갖는 보수성 포장층을 구성하는 단계와(4); 그 위 표층에 상기 보수성 포장층에 사용한 골재 최대치수 보다 작은 19mm 또는 13mm 또는 10mm 또는 8mm의 단입도 골재와 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용하여 공극율이 15~25%의 투·배수성 아스팔트 혼합물을 제조하는 단계와(5); 이를 포설 및 다짐하여 배수성(투수계수 1×10^-2 ~ 2.8×10^-1cm/sec)기능을 갖는 배수성 포장층을 구성하는 단계(6)를 포함하여 이루어 지는 2층 구조를 갖는 합성 포장공법 으로서, 특히 보수성 포장층 시공시, 포장 표면으로부터 0.5~1.0cm 정도의 시멘트 페이스트 미충전 공극을 남겨, 배수성 포장층과 보수성 포장층 간의 골재와 공극의 맞물림에 의한 층간의 부착성을 강화할수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기층 또는 중간층에 구성할 보수성 포장용 개립도 아스팔트 혼합물은 아스팔트 및 단입도의 골재를 사용하여 포설 및 다짐후 공극율이 21~30%의 범위가 되도록 배합,제조(1)한다.

이때 아스팔트는 기존의 도로포장용 아스팔트 또는 개질아스팔트이며, 보수성 포장용 개립도 아스팔트 혼합물은 아스팔트와 골재 최대치수 40mm 또는 25mm 또는 19mm 또는 13mm의 단입도 굵은골재 및 잔골재, 채움재를 가열 혼합하여 이루어 진다.

개립도 아스팔트 혼합물의 제조시 공극율을 21~30%로 한 것은, 보수성 시멘트 페이스트의 침투를 용이하게 하기 위함이며, 각 재료의 배합율은 제조된 개립도 아스팔트 혼합물의 품질,시방기준을 만족할수 있도록 규정된 배합설계 방법에 따라 결정한다.

이때 상기의 공극율이 21% 미만으로 되면 연속되어 있던 공극이 일부 폐쇄되어 시멘트 페이스트의 침투가 용이하지 않게 될 뿐만 아니라 보수성 포장체의 강성 및 보수성이 감소하여 목표로하는 강도 및 보수성 확보가 어렵게 되며, 30% 이상이 되면 시공시 다짐성능이 떨어질 뿐만 아니라 시멘트 페이스트의 침투량이 많아 강성이 너무 증가하게 되어 보수성 포장체의 가요성을 상실하게 되며, 상부층(표층)에 구성되는 배수성 아스팔트 포장층의 반사균열을 촉발하는 역효과를 초래할수 있으므로, 21~30%의 공극율로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 개립도 아스팔트 혼합물이 준비 되면, 통상의 시공장비를 사용하여 포설 및 다짐(2)하여 공극율 21~30%의 개립도 아스팔트 포장층을 구성 한다.

상기와 같이 개립도 아스팔트 포장층이 구성되면, 다음은 시멘트와 보수재 및 특수 첨가재를 배합하여 개립도 아스팔트 포장층의 공극에 침투시킬 보수성 시멘트 페이스트를 준비한다.

상기 보수성 시멘트 페이스트는 시멘트, 보수성 재료(고흡수성 폴리머,광물성 세라믹 미분말) 강도발현 증진재(알칼리 자격재, 실리카흄), 기타 특수 첨가재 및 물을 혼합하여 제조(3)되는바, 최대흡수율 60~80%의 보수성과 7일 양생 압축강도 0.5 ~ 18 N/mm² 의 강도를 갖도록 준비한다.

상기 보수성 시멘트 페이스트의 최대 흡수율 기준을 60%~80%로 하는 것은, 보수성 시멘트 페이스트의 최대흡수율이 60% 미만으로 되면, 우천시 표층인 배수성포장의 공극(15~25%)으로부터 제한적으로 공급되는 수분의 흡수성능 및 흡수량이 떨어져, 단시간 내에 목표로하는 보수성 확보가 어려우며, 보수성 시멘트 페이스트의 최대 흡수율이 80%를 초과하게 되면, 시멘트 페이스트의 소요강도 발현이 어렵게 되어 내구성을 확보하기 어렵게 되기 때문이다.

상기 강도 발현이 어려운 이유는, 높은 보수성을 갖게 하기 위해서는 시멘트 페이스트의 흡수성능을 높혀 단기간에 최대 흡수율을 높여야 되기 때문에 보수성 재료의 배합율을 증가시키게 되는데, 이러한 보수성 재료의 배합율을 증가시키게 되면, 시멘트와 고흡수성 폴리머 또는 광물성 보수재료의 결합 구조인 co-matrix 상에서 폴리머의 망상 구조 및 보수재의 흡수 공극의 체적 비율이 증가할 뿐만 아니라, 연행공기량 또한 증가함으로서, 시멘트 페이스트의 응결 및 경화 속도를 지연 또는 저하시키기 때문이다.

본 발명에서는 이러한 보수성 시멘트 페이스트의 보수성 증가에 따른 강도 발현 저하 문제점을 개선하기 위하여, 보수성 시멘트 페이스트의 응결 및 경화 속도를 지연시키는 요인을 개선함과 아울러, 고흡수성 폴리머 또는 광물성 보수재료의 사용량 증가에 따른 공기 연행량의 증가를 억제시킴으로서 강도 발현을 촉진 및 증진 시킬 수 있는 방안에 착안하게 되었으며, 이 방안은 시멘트 페이스트의 보수성에 영향을 미치지 않으면서도 강도 발현의 저하요인을 개선 시킬 수 있는 것으로서, 보수성 시멘트 페이스트 제조시, 미세한 입자 구조를 가지면서 친수성이 높아 조기에 수화 반응을 일으켜 응결 및 경화 속도를 촉진시킴으로서 강도 발현을 증진시킬 수 있고, 미세한 입자의 공극에 연행 공기를 흡착함으로서 연행공기량을 억제할 수 있는 특수 첨가 재료인 실리카 흄과 단기간에 강도증진 효과가 높은 알칼리 자격재를 일정량 배합하여, 최대흡수율 80%에서도 보수성 시멘트 페이스트의 7일 양생 압축 강도를 0.5 ~ 18 N/mm² 정도 발현시킬 수 있도록 하였다.

또한 보수성 시멘트 페이스트의 7일 양생 압축강도를 0.5 ~ 18 N/mm² 으로 한 것은 압축강도가 0.5N/mm² 미만이 되면, 교통하중에 의한 보수성포장체의 내하중성 및 내구성 확보가 어렵게 되기 때문이다.

보수성 시멘트 페이스트가 준비되면, 상기 시공된 개립도 아스팔트 혼합물 포장체의 표면에, 단위 면적당 침투 예상량의 80~90%에 상당하는 량의 보수성 시멘트 페이스트를 살포한 후, 시멘트 페이스트 침투용 전용장비 또는 진동롤러 등으로 진동을 가하여 내부의 기포를 추출하면서 시멘트 페이스트를 충분히 충전시켜, 표면으로부터 0.5~1.0cm 정도의 미충전 공극을 확보할수 있도록 한다.

이 때 사용되는 보수성의 시멘트 페이스트는 양생시간에 따라 양생기간이 약 3일인 보통형, 양생기간 약 1일인 조강형, 양생기간 약 3시간인 초속경형 등 알맞은 페이스트를 선택하여 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 보수성 시멘트 페이스트를 충전할 시는 아스팔트 혼합물의 온도가 50℃ 이하가 된 후 시행하여야 하며, 침투용 시멘트 페이스트의 시공전에 기설 노면 주변부의 오염 및 손상을 막기 위해 비닐시트 등을 사용하여 노면을 보호하는 사전조치를 취하고, 시공 단부는 시멘트 페이스트가 흘러나오지 않도록 적절한 조치를 취해야 함은 물론이다.

상기의 보수성 시멘트 페이스트의 충전이 완료된 후 일정기간 양생(4)하여, 포장체의 7일양생 휨강도 1.0 ~ 3.9 N/mm² , 최대보수량 4.0 ~ 8.0 ℓ/㎡ 의 특성을 갖는, 보수성 포장층을 구성하도록 한다.

또한 보수성 포장층을 구성함에 있어 골재최대치수 40mm 또는 25mm 또는 19mm 또는 13mm의 단입도 아스팔트 재생골재 70~80 % 중량부 와 상기의 보수성능을 가진 시멘트 페이스트 20~30% 중량부를 상온에서 혼합하고 노면에 직접 포설하여 양생 시킴으로서, 7일양생 휨강도 1.0 ~ 3.9 N/mm², 최대보수량 4.0 ~ 8.0 ℓ/㎡ 의 특성을 갖는 보수성 포장층을 구성 할수도 있다.

상기와 같이 보수성 포장층이 구성되면, 골재 최대치수 19mm 또는 13mm 또는 10mm 또는 8mm의 단입도 골재와 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용하여 공극율이 15~25%, 투수계수 1×10^-2 ~ 2.8×10^-1cm/sec 의 표층용 배수성 아스팔트 혼합물을 제조(5)한다.

이 때 상기 고내구형 고점도 개질아스팔트는 결합재인 아스팔트에 아스팔트 개질재를 혼합하여서 되는 것이며, 배수성 아스팔트 혼합물은 고내구형 고점도 개질아스팔트, 단입도 굵은골재, 잔골재 및 채움재를 가열 혼합하여 만들어진다

또한 기층 또는 중간층에 구성된 보수성 포장층의 미충전 공극과 배수성 포장층의 골재와의 맞물림에 의한 층간의 부착성을 강화할수 있도록 하기위하여, 표층에 사용하는 배수성 아스팔트 혼합물의 제조에 사용하는 골재 최대치수는 보수성 포장층에서 사용한 골재의 최대치수 보다 작은 치수의 골재를 사용하도록 함으로서, 골재와 공극의 맞물림에 의한 상·하층간의 부착력을 개선할 뿐만 아니라, 작은 치수의 소입경 골재 사용에 따른 공극의 크기가 감소되어, 차량바퀴의 접촉소음이 감소되어 저소음효과가 높아지게 된다.

또한 배수 기능과 표층이하의 보수 기능을 원활히 할수 있도록 하기 위하여 배수성 아스팔트 혼합물의 공극률은 15~25% 확보할 수 있도록 하였으며, 각 재료의 배합비는 아스팔트 혼합물의 품질,시방기준을 만족할 수 있는 적합한 배합설계 방법에 의하여 결정하도록 한다.

이 때 상기 공극율이 15% 미만이면 물의 투·배수가 용이하지 못하게 되어 목표로 하는 투수성능 지표인 투수계수의 확보가 어렵게 될 뿐만 아니라 포장특성인 저소음 효과가 감소되며, 25% 이상이 되면 소요의 내하중성과 내구성을 확보하기 어렵게 되므로, 15%~25%를 목표 공극률로 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 고내구형 고점도 개질아스팔트는, 고온물성인 연화점이 80℃ 이상, 60℃의 점도가 200,000 poise 이상이며, 이러한 고점도 개질아스팔트를 사용한 투·배수성 아스팔트 혼합물은 동적안정도 3,000회/mm 이상이 되어야 하는 바, 그 이유는 현재 사용되고 도로포장용 일반 아스팔트의 연화점은 40~50℃ 정도로서 하절기 고온하에서의 포장체 최고온도인 60℃에서의 내유동성 확보가 어려울 뿐만 아니라, 결합재인 아스팔트의 점도가 낮으면 골재의 아스팔트 피복 두께가 얇아져 공극을 통하여 물의 출입이 많은 배수성 아스팔트 포장의 특성상 박리현상에 의한 포장의 내구성 확보에 문제가 있으며, 또한 배수성 아스팔트 혼합물은 15~20%의 높은 공극률을 확보하기 위하여 굵은골재의 배합율이 높기 때문에 시공시 다짐 성능이 저하되어 다짐 불량이 되기 쉽기 때문이다.

또한 상기에서 배수성 아스팔트 혼합물의 동적 안정도를 3,000회/mm 이상으로 한 것은, 동적 안정도가 3,000회/mm 미만이 되면 하절기 고온의 교통 환경 하에서 내유동성을 확보하기 어렵기 때문에 아스팔트의 고온 물성인 연화점 및 점도를 개선시킴으로서 아스팔트 혼합물의 내유동성 지표인 동적 안정도가 3,000회/mm 이상 확보 될 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같이 배수성 아스팔트 혼합물이 준비되면, 상기에서 구성된 보수성 포장층의 상부에 이를 포설 및 다짐(6)하여 공극율 15~25%의 배수성 아스팔트 포장층을 구성함으로서, 2층 구조로된 합성포장인 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장이 완성되는 것이다.

이하 본 발명에 사용된 각 조성물, 그 배합비 및 특성에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기의 기층 또는 중간층에 구성할 보수성 포장용 개립도 아스팔트 혼합물 제조에 사용하는 아스팔트 및 골재는 통상의 재료를 사용하므로 설명을 생략하며, 보수성 포장용 아스팔트 혼합물 포장체의 공극에 침투시키는 보수성 시멘트 페이스트의 조성에 사용되는 재료의 특성 및 배합은 다음과 같다.

상기 보수성 시멘트 페이스트 제조시 사용하는 시멘트는 포장의 기능 및 특성에 적합한 재료를 선택하고, 교통개방 까지의 양생시간에 따라 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 시멘트, 초조강 시멘트, 알루미나 시멘트 또는 이를 조합한 것을 사용하며, 어느 경우이든 내구성 및 시공성 기준에 적합한 것을 사용하여야 한다.

상기 보수성 시멘트 페이스트 제조시 특별히 사용하는 보수성 재료인 고흡수성 폴리머는, 폴리아크릴산염, 폴리비닐알코올 중 어느 하나를 사용하고, 광물성 보수재료는 석회암계, 사암계 및 규석계의 실트재 또는 석고, 석회, 플라이 애쉬 분말 중 어느 하나 또는 혼합한 것을 사용하며, 어느 것이든 포장의 기능 및 특성에 적합한 재료를 선택하고 사용량은 보수성 재료가 배합된 시멘트 페이스트의 최대 흡수율이 60~80% 범위를 만족하는 량을 사용하되, 배합 시험에 의해서 결정한다.

상기의 보수성 재료인 고흡수성 폴리머는 자중의 수십배 이상 물을 흡수해 다소의 힘을 가하여도 밖으로 물이 배출되지 않는 폴리머이며, 이는 이온기를 가지는 전해질 폴리머 또는 히드록실기를 가지는 친수성 폴리머를 약간 가교시키는 것에 의해 만들어지고, 가교 구조를 가지는 폴리머 안에 물이 들어가게 되면 물과 폴리머가 결합하여 물이 밖으로 배출되기 어려워지기 때문에 보수성을 갖는 작용을 하게 되며, 이러한 고흡수성 폴리머가 가지는 고흡수성 및 보수성 특성 때문에, 보수성 포장체의 습도 조정과 포장체 내에 보수된 수분의 증발시 기화잠열에 의하여 포장체의 온도를 저감시키는 현상이 일어나, 최대흡수율 60~80%의 보수성포장의 경우, 아스팔트포장에 비하여 포장체의 온도 상승을 약 30% 이상 저감시키는 기능을 나타내게 된다.

또한 고흡수성 폴리머 및 광물성 보수재료를 배합한 보수성 시멘트 페이스트는 높은 보수성 때문에 시멘트 페이스트의 응결 및 경화 속도가 저하되어 강도 발현이 어려운 단점을 가지고 있어, 최대흡수율 60% 의 경우 보수성 시멘트 페이스트의 소요 강도 기준인 7일 양생 압축강도 0.5 ~ 18 N/mm² 의 발현을 위해서는 강도발현 증진재의 사용이 필요하게 된다.

상기 강도 발현 증진재로는 실리카 흄과 알칼리 자격재인 탄산나트륨, 알루민산나트륨, 규석산 등이 사용되며, 어느 것이든 보수성 시멘트 페이스트의 품질기준을 만족시키는 범위에서의 사용량으로 하고 배합시험에 의해서 결정한 량으로 한다.

상기의 실리카 흄 비중 2.0 이상, 분말도 200,000 cm²/g 이상이며, 실리카 함량 90% 이상의 것을 사용한다.

이러한 실리카 흄은 분말도가 높을 뿐만 아니라, 친수성 또한 높기 때문에 물과 접촉한 후 단시간 내에 반응하여 그 수화물이 시멘트 입자 사이에 겔층을 형성하게되고, 시멘트가 수화반응을 일으키는 동안 석회 성분과 조기에 포졸란 반응을 일으켜 안정된 시멘트 복합체인 칼슘 실리카 수화물(C-S-H)을 생성하여 조기 및 장기적으로 강도 발현을 촉진 및 증진시키는 작용을 하게 된다.

또한 상기의 보수성 시멘트 페이스트 제조시 통상적으로 사용되는 기타 특수 첨가재 로는, 건조수축 및 동결융해 방지재, 유동성 개선재, 응결 조정재가 사용되는 바, 상기 건조수축 및 동결융해 방지재로는 고무계 에멀젼인 합성고무 라 텍스, 아크릴 수지 에멀젼 또는 아스팔트 유제 및 고분자 유화제 중에서 어느 하나를 선택하여 사용하며, 이 재료들은 건조수축을 저감시켜 균열을 억제할 뿐만 아니라, 동결융해에 대한 저항성을 개선하는 작용도 동시에 하는 것으로서, 그 사용량은 시멘트 페이스트의 동결융해에 대한 저항성 시험결과, 동탄성계수가 동결융해 50싸이클에서 60% 이상이 유지되도록 배합시험에 따라 결정한 량으로 한다.

또한 이러한 건조수축 및 동결융해 방지재의 또 다른 특성은 보수성포장용 개립도 아스팔트 혼합물 제조시 사용한 아스팔트와 친화성이 크기 때문에, 아스팔트 혼합물과 시멘트 페이스트의 부착력을 강화시키는 작용도 하게 되는 것이다.

상기 기타 첨가재 중에서 선택적으로 사용되는 유동성 개선재 및 응결 조정재는, 시멘트 페이스트가 목표로 하는 플로우 값 및 압축강도 기준을 만족시키는 범위 내에서 배합시험에 의해 결정하여 사용한다.

상기의 표층에 구성되는 배수성 아스팔트 혼합물 제조시 사용되는 결합재는 혼합물의 특성상 골재와의 접착력이 강하고 내후성, 내수성이 우수한 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용하며, 그 사용량은 아스팔트 혼합물의 종류에 따라 아스팔트 혼합물의 시방기준을 만족하는 범위 내에서 적정 배합설계 방법에 의해 결정한다.

상기 고내구형 고점도 개질아스팔트는 골재와의 접착력 강화와 하절기 고온하에서의 물성 개선을 위하여 60℃의 점도가 200,000 poise 이상, 연화점이 80℃ 이상이 되어야 하며, 동절기 저온하에서의 물성개선을 위하여 바인더의 휨 취하점(Bending Stiffness)이 500 MPa 이하인 것이 바람직하다.

이러한 고점도 개질아스팔트의 개질재로는 고점도 특성과 아울러 배수성 아스팔트 혼합물의 내후성, 내수성 향상 및 다짐 성능의 개선에도 적합한 것을 사용하여야 하므로, 스티렌부타디엔고무(SBR), 고무분말(CRM), 스티렌부타디엔스티렌(SBS)계의 개질재가 적합하며, 이러한 개질재는 혼합물 제조시 사용하는 아스팔트의 감온성을 개선함으로서, 하절기 높은 공용온도에서 단단한 아스팔트 혼합물이 되게 하고, 중간 공용온도에서 피로균열에 저항할 수 있는 탄성을 갖게 하며, 동절기 낮은 공용온도에서도 온도균열에 저항할 수 있는 유연성을 갖게 하는 작용을 하게 되는 것이고, 또한 이러한 개질재는 높은 점성에 의한 아스팔트의 고온 점도를 개선함으로서, 골재의 아스팔트 피복 두께를 두껍게 하여 배수성 아스팔트 혼합물의 내수성 및 다짐성능을 향상시키는 작용을 할뿐만 아니라, 고무성분의 탄성에 의한 주행 소음의 감소 및 미끄럼 저항성을 개선하는 기능 또한 부여한다.

이러한 개질재의 선정은 아스팔트 혼합물의 종류 및 도로의 기능 및 특성에 따라 결정하며, 아스팔트 혼합물의 종류별 사용량은 개질된 아스팔트의 연화점이 80℃ 이상, 60℃의 점도가 200,000 poise 이상을 만족하고, 배수성 아스팔트 혼합물의 시방기준을 만족하는 범위내에서 적합한 배합설계 방법에 의하여 결정한다.

상기의 표층용 배수성 아스팔트 혼합물 제조에 사용되는 굵은골재는, 기층 또는 중간층에 구성된 보수성 포장층의 미충전 공극과 표층 아스팔트 혼합물 골재와의 맞물림에 의한 부착력을 강화하기 위하여 기층 및 중간층에 사용한 골재최대치수가 작은 것을 사용하여야 하며, 배수성 아스팔트 혼합물 시공 후 충분한 연속 공극율을 확보할 수 있도록 굵은골재의 최대치수가 19mm 또는 13mm또는 10mm 또 는 8mm인 단입도의 부순 굵은골재를 사용하되 5mm체 통과량이 20% 미만인 것을 사용하며, 잔골재는 일반 아스팔트 혼합물용 잔골재 기준에 적합한 것을 사용하되 굵은골재 및 잔골재의 사용량은 아스팔트 혼합물의 설계 연속 공극율과 사용된 굵은골재 및 잔골재의 입도 분포에 따라 결정한 량으로 한다.

또한 필요에 따라서는 유색골재 및 착색골재를 혼합 사용하되, 상기의 배수성 아스팔트 혼합물용 골재의 시방기준에 적합한 것을 사용한다.

상기에서 설명한 각 조성물로 구성된 2층 구조로된 합성포장인 본 발명의 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법의 기능 및 특성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 2층구조로된 합성포장의 목적은 보다 내구성이 높고 쾌적한 도로포장을 목표로 하고 있다.

먼저 포장의 내구성을 높이기 위하여 포장의 중간층 또는 기층에 지지력이 높은 보수성 포장층을 구성하였으며, 이 보수성 포장층은 종래의 아스팔트포장의 중간층 또는 기층에 비하여 표층에 대한 지지력이 높아 표층의 조기 손상(변형, 균열)을 방지할수 있을 뿐만 아니라, 보수성에 의하여 포장온도의 상승을 억제하는 기능을 갖게 됨으로서, 도로이용 환경을 쾌적하게 개선할 수 있게된다.

또한 중간층 또는 기층에 구성되는 보수성 포장층은 종래 합성포장에서 사용한 시멘트 콘크리트 포장층의 강성에 의한 표층의 반사균열 발생의 단점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 합성포장의 표층 아스팔트 혼합물과 하층(중간층 또는 기층)콘크리트와의 부착성 저하의 문제점을 개선하기 위하여, 보수성 포장층 상부에 0.5~1.0 cm 의 미충전 공극을 만들어 표층의 배수성 아스팔트 포장층의 골재와 맞물림에 의한 부착성을 강화할수 있도록 함으로서, 상층인 표층과 중간층 또는 기층간의 일체화를 이루어 내구성을 한층 높일수 있도록 하였다.

또한 보수성 포장층의 상부 표층에 구성되는 배수성 아스팔트 포장층은 소성변형에 저항성이 우수하고 하부층으로 부터의 반사균열을 억제 하기위하여 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용하도록 하였으며, 이 고점도 개질아스팔트는 고온 및 저온에서의 물성이 우수하여, 하절기 포장의 소성변형에 대한 저항성을 높게 할 뿐만 아니라, 동절기 저온에서 포장의 취성을 개선함으로서, 저온균열을 억제할수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

또한 고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용한 배수성 아스팔트 혼합물은, 골재 최대치수가 10mm 이하의 소입경 아스팔트 혼합물에서도 소요의 내구성 확보가 가능하며, 골재의 소입경화에 따른 소음감소 효과를 향상 시킬수 있게 된다.

또한, 배수성 아스팔트 포장층은, 15~25%의 공극을 통한 높은 투수율에 의하여, 우천시 빗물을 하층의 보수성 포장층으로 신속히 투·배수 시킴으로서, 하층인 보수성 포장층에 빗물을 보수 및 배수 될 수 있게하며, 공극의 흡음효과 및 차량의 마찰소음 감소에 의한 소음이 감소되게 하고, 우천시 주행환경의 개선 및 미끄럼저항성의 향상 등의 기능을 발휘하게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법은, 포장 구성시 기층 또는 중간층에 보수성과 반강성 기능을 갖는 보수성 포장층을 구성한후, 그 위층인 표층에 배수성 기능을 갖는 배수성 아스팔트 혼합물층을 구성하는 2층 구조로 된 합성(Composite)포장 방법에 관한 것으로서, 포장의 내구성 향상과 포장의 친환경성을 함께 확보할 수 있도록 한 합성 도로포장 방법에 관한 것이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

(실시예)

하기 표-1 및 표-2는, 보수성 포장층 구성시 충전재로 사용되는 보수성 시멘트 페이스트의 배합 및 품질성능 시험결과이다.

표-1 보수성 시멘트 페이스트의 배합

-보수형 50,60,70,80은 목표로 하는 보수성 시멘트 페이스트의 최대흡수율

-보수형 (80)은 강도발현 증진재를 사용하지 않은 배합

표-2 보수성 시멘트 페이스트의 품질성능 시험결과

상기 표-1은 보수재료를 사용한 보수형 시멘트 페이스트의 보수성능에 따른 배합과 보수재를 사용하지 않은 일반형 시멘트 페이스트의 사용재료별 배합률을 나타낸 것으로서, 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 보수재(1)은 규사,석고, 석회석 미분말, 보수재(2)는 폴리아크릴산염, 강도발현 증진재는 실리카흄, 첨가재(1)은 동결융해 방지재인 합성고무 라텍스, 첨가제(2)는 유동화제, 를 사용하였으며, 보수성(최대흡수율) 증·감에 따른 시멘트 페이스트의 품질성능변화와 강도발현 증진재의 사용 유·무에 따른 강도변화 및 동결융해 방지재의 사용 유·무에 따른 동해의 영향에 대하여 배합시험을 추가 하였다.

상기 표-2의 품질성능 시험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 보수재료를 사용하지 않은 일반형 시멘트 페이스트의 최대흡수율이 12.5% 인 반면, 보수재료를 사용한 보수형 시멘트 페이스트의 최대흡수율은 53.4~79.8%로서, 보수재료의 사용량에 비례하여 보수성이 4~6배 증가함을 알수 있다.

또한, 보수성이 증가함에 따라 시멘트 페이스트의 강도가 낮아지는 경향을 보이고 있으며, 특히 강도발현 증진재를 사용하지 않은 보수성 시멘트 페이스트의 압축강도는 최대흡수율 79.4%에서 0.1 N/mm²로서 소요강도 기준인 0.5 N/mm²을 만족하지 못하는 것으로 부터, 보수성을 높임과 동시에 소요의 강도를 확보하기 위해서는 강도발현 증진재를 필히 사용하여야 함을 알 수 있다.

또한, 시멘트 페이스트의 동절기 동해에 대한 저항성 시험결과에 있어서도, 동결융해 방지재를 사용한 보수형의 경우, 동결융해 50싸이클 에서의 상대동탄성계수가 60% 이상으로 동해의 위험성에 대하여 안정적인 반면, 동결융해 방지재를 사용하지 않은 일반형 및 강도발현이 낮은 보수형의 상대동탄성계수가 60% 이하를 나타내고 있는 것은, 동결융해 방지재를 사용하여야함을 알 수 있다.

하기 표-3은, 보수성 시멘트 페이스트를 충전시킨 보수성 포장층의 품질성능 시험결과이다.

표-3 보수성 포장층의 품질성능 시험결과

- 포장온도에서 ( )는 아스팔트포장과 보수성포장의 온도 차이 임

상기 표-3은, 본 발명의 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법에서, 포장의 중간층 또는 기층에 구성되는 보수성 포장층의 중요 품질성능을 기존의 아스팔트포장의 중간층 및 기층과 비교하여 나타낸 것으로서, 보수성 포장층에 사용된 개립도 아스팔트 혼합물의 골재최대치수는 19mm, 공극률은 23% 이며, 충전용 보수성 시멘트 페이스트는 상기 표-2의 것으로서, 충전율은 90% 이상 이며, 기존 아스팔트포장의 중간층 및 기층에 사용된 아스팔트 혼합물의 골재최대치수는 19mm, 일반 개질아스팔트를 사용하여, 공극률 4.5%의 조립도 아스팔트 혼합물을 사용한 것이고, 포장온도 측정을 위한 시편은 3시간 동안 수침후 측정 하였다.

상기 표-3의 품질성능 시험결과에서 알수 있는 바와 같이, 일반 개질아스팔트포장의 동적안정도는 5,500 회/mm 인 반면, 보수성포장의 동적안정도는 22,300 회/mm 로서, 보수성포장은 아스팔트포장에 비하여 약 4배정도 소성변형에 대한 저항성이 높음을 알수 있으며, 포장의 처침량 또한 아스팔트포장에 비하여 약 30% 이상 낮게 나타나고 있어, 포장체의 지지력이 향상됨을 알수 있다.

또한, 적외선 조사시험에 의한 포장온도의 측정결과에서 알수있는 바와 같이, 동일조건에서 아스팔트포장의 포장온도가 58.0℃ 인데 비하여, 보수성포장의 포장온도는 32.9~37.6℃ 로서, 각 포장간 온도 차이는 20.4~ 25.1℃를 나타내고 있으며, 이러한 포장온도의 저감은, 표층에 구성되는 배수성 포장층에도 영향을 미치게 되어, 표층 혼합물의 소성변형에 대한 저항성을 한층 높이는데 기여하게 됨을 알수 있다.

특히, 보수성 포장층은 항상 수분을 보수한 상태로 되기 쉽기 때문에, 동절기 동안 동해로 인한 포장의 안정성 확보가 중요한 변수로서, TSR 시험을 통한 동결융해 저항성 시험결과, 아스팔트포장과 함께 기준값인 70% 이상을 나타내고 있어, 동절기 동해로 인한 포장의 손상은 발생되지 않음을 알수 있었다.

또한 보수량 및 포장체의 휨강도 시험결과도 소요의 기준값을 모두 만족하고 있음을 알수 있었다.

하기 표-4는, 고내구형 고점도 개질아스팔트의 물성시험 결과이고, 표-5는, 이를 사용하여 제조한 표층용 투·배수성 아스팔트 혼합물의 품질성능 시험결과이다.

표-4 고내구형 고점도 개질아스팔트의 물성시험 결과

표-5 배수성 아스팔트 혼합물의 품질성능 시험결과

상기 표-4는, 본 발명의 표층에 구성되는 배수성 아스팔트 혼합물 제조에 사용되는 고내구형 고점도 개질아스팔트로서, 개질재로는 스티렌부타디엔스티렌(SBS)를 사용되었으며, 물성시험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 높은 점도에 의한 골재와의 접착력이 강화될수 있고, 높은 연화점 및 저온에서의 휨 시험값은 하절기 및 동절기 기온변화에 따른 내후성이 향상됨을 나타내고 있으며, 고점도에 의한 골재와의 피복 두께가 두꺼워져 물의 접촉에 의한 포장의 내수성 또한 개선할 수 있음을 나타내고 있다.

상기 표-5는 본 발명의 표층에 구성되는 배수성 아스팔트 혼합물 및 포장체의 품질특성 및 성능 시험결과로서, 기존의 일반 개질아스팔트를 사용한 배수성 아스팔트 혼합물과 비교하여 나타낸 것으로서, 성능 시험결과에서 알수 있는 바와 같이, 고점도 개질아스팔트를 사용한 아스팔트 혼합물의 동적안정도가, 일반 개질아스팔트를 사용한 아스팔트 혼합물에 비하여 약2배 이상으로 포장체의 소성변형에 대한 저항성이 대폭 향상됨을 나타내고 있다.

또한, 포장체의 소음도 측정결과에서 알수 있는 바와 같이, 고점도 개질아스팔트를 사용한 아스팔트 포장체의 소음이 일반 개질아스팔트를 사용한 아스팔트 포장체에 비하여 약 3~7 dB 정도 소음저감가 나타나고 있으며, 이는 고점도 개질아스팔트의 영향과 함께 골재를 소입경화 할수록 차량 주행시 노면 조직의 소음 파장이 작은 것에 기인한 것임을 알수 있다.

또한 투수계수 값에서 알수 있는 바와 같이, 골재의 최대치수가 작을수록 투수성능이 떨어짐을 나타내고 있기 때문에, 골재의 최대치수가 작은 혼합물은 투수성능을 확보하기 위하여 목표 공극률을 크게 설정할 필요가 있음을 알수 있다.

하기 표-6은 본 발명에 의한 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장체의 포장특성 시험결과이다

표-6 실시예 및 비교예에 따른 포장특성 시험결과

-층간 접착강도의 ( )는 보수성 포장층에서 시멘트 페이스트를 표면까지 100% 충전후, 표층을 설치한 경우의 접착강도 시험값

-포장온도는 표층 표면으로부터 1.0cm 깊이에서 측정한 값이며, ( )는 비 교예1(아스팔트포장)과의 온도 차를 표시함

상기 표-6의, 실시예1은 포장 구성시 중간층에 골재최대치수 25mm의 보수성 포장층을 설치한후, 그 상부인 표층에 고점도 개질아스팔트를 사용한 골재치대치수 13mm의 배수성 아스팔트 포장층을 구성한 보수성 포장계 합성포장이고, 실시예2는 중간층에 19mm의 보수성 포장층을, 표층에 고점도 개질아스팔트를 사용한 10mm의 소입경 배수성 포장층을 구성한 보수성포장계 합성포장이며, 비교예1은 기층 및 중간층에 일반 아스팔트포장 혼합물층을 설치한후, 표층에 일반 개질아스팔트를 사용 한 13mm의 배수성 아스팔트 포장층을 구성한 것이고, 비교예2는 기층에 시멘트 콘크리트 포장층을 설치한후, 그 표층에 일반 개질아스팔트를 사용한 13mm의 배수성 아스팔트 포장층을 구성한 시멘트 콘크리트계 합성포장의 예이다.

상기 표-6의 포장특성 시험결과에서 알수 있는 바와 같이, 실시예1 및 실시예2의 보수성포장 중간층을 둔, 배수성 포장의 처짐량이 0.23~0.25 mm 인데 비하여, 비교에1의 아스팔트포장 중간층을 둔 배수성포장의 처짐량은 0.65mm로서, 실시예1 및 실시예2의 약 2.5배로 나타나고 있으며, 이는 아스팔트포장 중간층에 비하여 보수성포장 중간층의 지지력이 높음에 기인한 것임을 보여주고 있다.

또한, 포장체의 온도 측정결과에서도 알수 있는바와 같이, 실시예1 및 실시예2의 보수성포장을 중간층에 둔 포장체의 포장온도가, 비교예1 및 비교예2의 아스팔트포장 및 콘크리트포장을 중간층에 둔 포장체에 비하여 약 10~15℃ 낮게 나타나고 있으며, 이는 보수성 포장층의 포장온도 상승 억제 기능이 표층에 까지 영향을 미치는 것을 보여주고 있다.

또한, 포장층 상·하간의 접착강도 시험결과에서 알수 있는 바와 같이, 동질의 재료를 사용한 비교예1의 층간 접착강도가 가장 높은 값을 나타내고 있으며, 이질의 재료를 사용한 비교예2의 접착강도는 아주 낮게 나타나고 있으며, 실시예1 및 실시예2의 표층과 중간층간의 접착강도는 동질의 재료를 사용한 비교예1과 대등하게 나타나고 있는데, 이는 보수성 포장층 설치시, 포장표면으로 부터 약 0.5~1.0cm 정도의 미충전 공극을 남겨 놓기 때문에, 표층에 사용되는 골재와 이 미충전 공극의 맞물림에 의한 부착성이 강화되는데 기인한 것임을 알수 있다. 그러나 미충전 공극을 남기지 않고 100% 공극을 충전시킨 보수성 포장층을 중간층으로 한 경우의 접착강도는 현저히 저하되어 부착력이 약화됨을 보여주고 있다.

또한, 반사균열의 관찰결과에서도 알수 있는 바와 같이, 기층 및 중간층에 기인하여 발생하는 표층의 반사균열은, 강성인 시멘트 콘크리트를 기층으로하는 비교예2 에서만 발생됨이 관찰되었으며, 이는 시멘트 콘크리트포장의 경우, 시멘트재료의 특성상 건조수축에 의한 포장체의 균열을 유도하기 위하여 일정간격으로 줄눈을 설치하게 되는 데, 이로 인하여 기층의 줄눈부위를 따라서 표층 아스팔트 포장층에 반사균열이 발생함을 보여주고 있으며, 또한 아스팔트포장 및 보수성포장은 줄눈을 설치하지 않기 때문에 반사균열이 발생하지 않음을 알수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만, 반드시 여기에만 한정되는 것은 아닌 것으로, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 종래 아스팔트 포장에서 기층 및 표층의 내유동성 부족에 의한 포장의 조기 파손문제점을 현저히 개선 시킴으로써, 중교통 하에서도 소성변형에 의한 포장의 조기파손을 방지하는 근본적인 대책으로서의 적합한 포장방법을 제공하게 될 뿐만 아니라, 종래의 시멘트계 합성포장의 단점인 반사균열 발생 및 포장층간 부착성 부족의 문제 점을 현저히 개선시켜, 포장의 내구성을 현저히 향상 시킴으로서, 포장의 장수명화 및 유지보수 비용의 절감이 가능하도록 하는 유용한 효과를 제공한다.

또한, 포장체 온도를 종래의 각종 포장에 비하여 약30% 정도 낮게 유지 시킬수 있게 하여, 하절기 포장체로부터 발생되는 방사열을 저감시킴으로서, 도로 이용자로 하여금 주행 및 보행의 쾌적감을 향상 시킬수 있을 뿐만 아니라, 도심에 이러한 포장면적을 넓힐 경우 도시내 열섬현상의 개선 및 냉방에너지의 절감 등 유용한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 배수성포장 기능에 따라, 차량 주행소음의 감소 및 우천시 물튀김 방지, 야간 시인성 향상, 미끄럼 저항성 향상등의 유용한 효과를 제공함은 물론이다.

Claims

도로포장 및 시공방법에 있어서,

다짐후 공극률 21~30%를 확보할 수 있도록, 기층 또는 중간층용 개립도 아스팔트 혼합물을 배합하여 제조하는 단계와;

제조된 개립도 아스팔트 혼합물을 포설 및 다짐하여 시공하는 단계와;

보수성 재료인 고흡수성 폴리머 및 광물성 세라믹 미분말을 배합하여, 최대흡수율 60~80%의 보수성 시멘트 페이스트를 제조하는 단계와;

제조된 보수성 시멘트 페이스트를, 상기에서 시공된 개립도 아스팔트 포장체 공극에 충전시키고 양생시킴으로서, 최대보수량 4.0 ~ 8.0 ℓ/㎡ 의 보수성 포장층을 구성하는 단계와;

고내구형 고점도 개질아스팔트를 사용하여, 다짐후 공극률 15~25%를 확보할 수 있도록, 표층용 배수성 아스팔트 혼합물을 배합하여 제조하는 단계와;

제조된 배수성 아스팔트 혼합물을 상기에서 시공된 보수성 포장층 상부에 포설 및 다짐하여 시공하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제1항에 있어서.

상기 기층 또는 중간층용 개립도 아스팔트 혼합물은, 40mm 또는 25mm 또는 19mm 또는 13mm 단입도의 굵은골재 및 잔골재, 채움재, 아스팔트 또는 개질아스팔트를 가열 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제1항에 있어서.

시멘트, 보수성 재료인 고흡수성 폴리머 및 광물성 세라믹 미분말 , 강도발현 증진재인 알칼리 자격재 및 실리카흄, 균열 및 동결융해 방지재, 기타 첨가재 및 물을 혼합하여 되는 보수성 시멘트 페이스트는, 최대흡수율 60~80%에서 7일 양생 소요 압축강도 0.5 ~ 18 N/mm² 인 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제3항에 있어서,

상기 보수성 재료인 고흡수성 폴리머는, 폴리아크릴산염, 폴리비닐알코올 중 어느 하나를 사용하고, 광물성 세라믹 미분말은 석회암계, 사암계 및 규석계의 실트재 또는 석고, 석회, 플라이 애쉬 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합한 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제3항에 있어서,

상기 강도발현 증진재인 알칼리 자격재는 탄산나트륨, 알루민산나트륨, 규석산 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제3항에 있어서,

상기 균열 및 동결융해 방지재는, 합성고무 라텍스, 아크릴 수지 에멀젼 또는 아스팔트 유제 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 보수성 포장층은, 개립도 아스팔트 혼합물을 시공한 후, 그 포장체의 공극에, 보수성 시멘트 페이스트를 충전시켜 양생함으로서 이루어지며, 7일 양생 소요 휨강도 1.0 ~ 3.9 N/mm²인 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 보수성 포장층은, 40mm 또는 25mm 또는 19mm 또는 13mm의 아스팔트 재생골재 70~80 중량% 와 상기 제3항에 제조된 보수성 시멘트 페이스트 20~30 중량%를 상온에서 혼합하고 포장면에 직접 포설하여 양생 시킴으로서 이루어 질수도 있으며, 7일 양생 소요 휨강도 1.0 ~ 3.9 N/mm² 인 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제7항에 있어서,

상기 보수성 포장층은, 보수성 시멘트 페이스트 충전시, 보수성포장 표면으로부터 0.5~1.0cm 정도의 미충전 공극이 남을수 있도록 시공하는 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제8항에 있어서,

상기 보수성 포장층은, 보수성 시멘트 페이스트 충전시, 보수성포장 표면으로부터 0.5~1.0cm 정도의 미충전 공극이 남을수 있도록 시공하는 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제 1항에 있어서,

상기 표층용 배수성 아스팔트 혼합물은, 보수성 포장층에 사용한 골재 최대치수 보다 작은, 19mm 또는 13mm 또는 10mm 또는 8mm의 단입도 굵은골재와 잔골재, 포장용 채움재, 고내구형 고점도 개질아스팔트를 가열 혼합하여 제조한 것으로서, 보수성 포장층 상부에 구성되며, 동적안정도 3,000 ~ 7500회/mm, 투수계수 1×10^-2 ~ 2.8×10^-1cm/sec 인 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.
제 11항에 있어서,

상기 고내구형 고점도 개질아스팔트는, 아스팔트와 아스팔트 개질재로서 스티렌부타디엔고무(SBR) 또는 고무분말(CRM) 또는 스티렌부타디엔스티렌(SBS) 개질재중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 이루어지며, 60℃의 점도가 200,000 ~ 650,000 poise, 연화점이 80 ~ 90℃, 바인더의 휨 취하점(Bending Stiffness)이 200 ~ 500MPa 인 것을 특징으로 하는, 보수성 기층을 갖는 배수성·저소음 합성 도로포장 시공방법.