KR100886409B1 - 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유보강재를 이용하여 아스팔트를 보강하는 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법에 관한 것으로, 가열된 아스팔트혼합물을 이용하여 아스팔트 도로의 표층을 2개의 표층으로 구성하되, 상기 2개의 표층 사이에는 섬유보강재를 설치하여 아스팔트의 도로의 표층과 섬유보강재가 뜨거운 아스팔트의 온도에서 동시에 압착다짐 되도록 된 것에 특징이 있는 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법을 제공한다.

그리고, 본 발명의 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법을 이용하면, 격자망 형태의 유리섬유보강재를 뜨거운 아스팔트혼합물 속에서 포설 및 다짐을 시행함으로써 아스팔트혼합물과 유리섬유보강재를 견고하게 부착할 수 있을 뿐만 아니라, 표층 중간에 고강도의 탄성계수를 갖는 섬유보강재에 의해 아스팔트 골재의 이동을 방지할 수 있다.

따라서, 반복되는 하중에 의해서도 차륜궤적에 의한 소성변형이 방지되어 아스팔트 도로가 파손되는 것이 지연시킬 수 있으며, 이에 따라 아스팔트도로의 포장수명이 연장되는 장점이 있다.

아스팔트, 2단계 섬유보강, 섬유보강재, 다짐, 소성변형, 균열

Description

소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법{Method for Reinforced Pavement to Prevent Rutting in Doble Layer Asphalt Concrete Pavement}

본 발명은 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 격자망 형태의 유리섬유보강재를 뜨거운 아스팔트혼합물 속에서 포설 및 다짐을 시행함으로써 아스팔트혼합물과 유리섬유보강재를 견고하게 부착할 수 있을 뿐만 아니라, 표층 중간에 고강도의 탄성계수를 갖는 섬유보강재에 의해 아스팔트 골재의 이동을 방지할 수 있으며, 이에 따라 반복되는 하중에 의해서도 차륜궤적에 의한 소성변형이 방지되어 아스팔트 도로가 파손되는 것을 지연시킬 수 있는 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트 도로는 교통하중과 같은 지속적인 하중에 의해 수직 또는 수평변형을 일으키게 되는데, 특히 사계절이 뚜렷한 한국과 같은 곳에서는 도로를 특정한 기온에 맞춰 제작할 수 없기 때문에 여름철과 같은 고온에서는 소성변형이 발생하고, 겨울철에는 균열이 심각하게 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 통상적으로 사용되는 기존의 보수공법은 아스팔트 도로의 표층인 5㎝ 를 절삭 후, 아스팔트를 다시 시공하는 방법을 사용하는 것에 반해, 국토해양부 조사에 의하면, 여름철 고온에서 소성변형의 영향깊이는 약 15㎝ 이상으로 조사되어 반복적인 보수공사가 계속해서 요구되는 문제점이 있었으며, 이에 따른 시공비용의 부담과 더불어 보수공사 기간에 따른 교통체증 등 많은 문제점이 야기되고 있는 실정이다.

그리하여 보강재를 이용한 도로 보수공사법이 개발되어 사용되고 있으며, 이하에서는 보강재를 이용한 도로 보수공사법에 대해 설명한다.

종래의 도로 보수공사법은 도 1에서 도시된 바와 같이 아스팔트 도로의 표층(14)인 최상위 5㎝를 절삭하는 표층 절삭단계와; 표층이 파쇄된 아스팔트 도로의 중간층(16) 위에 섬유보강재(10)를 설치하는 섬유보강재 설치단계와; 아스팔트피니셔를 이용하여 섬유보강재(10) 위에 아스팔트혼합물을 포설하고 다져 마무리하는 아스팔트 포설단계와; 다짐롤러를 이용하여 아스팔트가 포설된 표층(14)을 다짐하는 표층형성단계;로 이루어지며, 상기와 같은 종래의 도로 보수공사법을 이용하면, 기존 아스팔트 포장층 위에 새로운 아스팔트를 시공하였을 때 기존 아스팔트와 새로운 아스팔트 사이에 설치된 섬유보강재(10)에 의해 반사균열량을 줄일 수 있었다.

그러나, 전술한 종래의 도로 보수공사법을 이용하면, 기존의 아스팔트의 표층을 절삭 후, 아스팔트 도로의 중간층에 섬유보강재를 배치하고, 그 위에 표층을 포설하도록 되어 있기 때문에 시공 후, 수직상승하는 반사균열을 방지할 수는 있었으나, 상기 아스팔트 도로의 중간층이 차가운 상태로 존재하기 때문에 섬유보강재 및 표층과의 결합이 견고하게 이루지지 않았으며, 이에 따라 지속적으로 차량하중이 발생하는 5cm에 포설된 표층의 골재변형이 심각하게 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법은 가열된 아스팔트혼합물을 이용하여 아스팔트 도로의 표층을 2개의 표층으로 구성하되, 상기 2개의 표층 사이에는 섬유보강재를 설치하여 아스팔트의 도로의 표층과 섬유보강재가 뜨거운 아스팔트의 온도에서 동시에 압착다짐 되도록 된 것에 특징이 있다.

본 발명의 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법을 이용하면, 격자망형태로 제작된 유리섬유보강재를 150℃ ~ 200℃로 가열된 아스팔트에 콤파운드에 함침시켜 제작한 후, 새로 시공되는 뜨거운 아스팔트와 아스팔트 사이에 설치함으 로써 섬유보강재와 아스팔트를 일체화되게 결합시킬 수 있을 뿐만 아니라, 아스팔트와 일체로 설치된 섬유보강재의 사이사이에는 아스팔트의 골재가 끼워진 상태로 존재하게 되어 반복되는 하중에 의해서도 골재가 이동되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 차륜궤적에 의한 소성변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 섬유보강재를 뜨거운 아스팔트혼합물 속에서 포설하고 다짐을 시행함으로써 일반적인 유제를 이용한 부착방식에 비해 더욱 우수한 부착력을 확보할 수 있고, 포장층에 삽입된 섬유보강재의 인장력에 의해 포장층의 교통하중이 감소되기 때문에 피로하중과 반사균열 및 온도균열 등의 발생이 방지되어 아스팔트 포장도로의 수명을 연장시킬 수 있으며, 이에 따라 아스팔트 도로의 보강공사에 따른 비용과 교통체증을 방지할 수 있는 유용한 발명이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법은 하중을 많이 받는 아스팔트 도로의 보강을 위해 섬유보강재(13)를 이용하여 아스팔트 도로를 보강하는 것으로, 가열된 아스팔트혼합물을 이용하여 아스팔트 도로의 표층(11)을 2개의 표층(11a, 11b)으로 구성하되, 상기 2개의 표층(11a, 11b) 사이에는 섬유보강재(13)를 설치하여 아스팔트의 도로의 표층(11)과 섬유보강재(13)가 동시에 압착다짐 되도록 된 것에 특징이 있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법은 아스팔트 도로의 표층(11)인 최상위 5㎝를 절삭하는 표층 절삭단계(S10)와, 아스팔트피니셔를 이용하여 표층(11)이 절삭된 아스팔트 도로의 중간층(12)에 아스팔트혼합물을 포설하고 다져 마무리하는 1차 아스팔트 포설단계(S20)와, 머케덤롤러를 이용하여 아스팔트가 1차로 포설된 1차 표층(11a)을 다짐하는 1차 표층형성단계(S30)와, 1차표층(11a) 위에 섬유보강재(13)를 설치하는 섬유보강재 설치단계(S40)와, 상기 섬유보강재(13) 위에 아스팔트혼합물을 포설하고 다짐하는 2차 아스팔트 포설단계(S50)와, 머케덤롤러와 타이어롤러와 텐덤롤러를 이용하여 아스팔트가 2차로 포설된 2차 표층(11b)을 순차적으로 다짐하는 2차 표층형성단계(S60)로 이루어진 것에 특징이 있다.

또한, 상기 표층절삭 단계(S10)와 1차 아스팔트 포설단계(S20) 사이에는 중간층(12)의 표면을 청소하는 중간층 표면 청소단계(S15)가 더 포함된 것에 특징이 있다.

또한, 상기 섬유보강재(13)는 유리섬유를 격자망 형태로 형성한 후, 150℃ ~ 200℃로 가열된 아스팔트에 함침시켜 제작된 것을 사용하는 것에 특징이 있고, 상기 섬유보강재(13)는 1차표층(11a)의 온도가 100℃ ~ 125℃의 온도일 때 설치되는 것에 특징이 있으며, 상기 섬유보강재(13)의 설치지점은 아스팔트 도로에 구성된 표층(11)의 최상부로부터 1㎝ ~ 2.5㎝ 떨어진 지점(h)에 설치되는 것에 특징이 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 작용을 도면을 참조하여 설 명하도록 한다.

먼저, 도 3에서 도시된 바와 같이 교차로 등과 같이 하중을 많이 받아 파손된 아스팔트 도로의 표층(11)을 절삭하고,(S10) 표층(11)이 절삭된 아스팔트 도로의 중간층(12)을 통상의 청소기(미도시) 등을 이용하여 청소한다.(S15)

그 후에는, 도 4에서 도시된 바와 같이 아스팔트피니셔(미도시)를 이용하여 표층(11)이 절삭된 아스팔트 도로의 중간층(12)에 150℃ 정도의 뜨거운 아스팔트혼합물을 1차로 포설하고 다져 마무리한다.(S20)

여기서, 상기 아스팔트혼합물의 1차 포설의 두께는 3.2㎝ ~ 5㎝로 함으로써, 다짐이 완료된 1차 표층의 두께가 2.5㎝ ~ 4㎝가 되도록 하는 것이 바람직하며, 표층이 절삭된 상기 중간층에는 기존에 공지된 바와 같이 택코팅(유제살포 : 미도시)를 실시하여 중간층(12)과 1차 표층(11a)이 보다 용이하게 붙도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같이 아스팔트혼합물의 1차 포설을 완료한 후에는, 도 5에서 도시된 바와 같이 통상의 1단계 다짐 기계인 머케덤롤러(미도시)를 이용하여 아스팔트가 1차로 포설된 1차 표층(11a)을 다짐을 한다.(S30)

이때, 상기 머케덤롤러를 이용한 다짐은 섬유보강재(13) 설치시 이동하는 장치(미도시)에 의한 바퀴자국을 방지하기 위해 1회 또는 2회에 걸쳐서 하는 것으로, 약 80%의 초기다짐을 하며, 이에 따른 1차 표층(11a)의 두께 감소가 일어난다.

이처럼, 1차 표층(11a)을 형성시킨 후에는, 도 6에서 도시된 바와 같이 상기 1차 표층(11a) 위에 섬유보강재(13)를 설치한다.(S40)

여기서, 상기 섬유보강재(13)는 아스팔트 도로의 1, 2차 표층(11a, 11b) 사이에 일체로 결합되는 것으로, 부착력 향상을 위하여 유리섬유 재질로 형성한 후, 150℃ ~ 200℃로 가열된 아스팔트 콤파운드에 함침시킴으로써 아스팔트 도로의 표층(11)과 섬유보강재(13)와의 결합력이 향상되도록 제작하는 것이 바람직하며, 차륜궤적에 의한 표층의 소성변형이 효과적으로 방지되도록 약 5ton/m²이상의 인장력을 지닌 보강재료를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 섬유보강재(13)의 설치는 1차 표층(11a)을 형성한 후, 상기 1차 표층(11a)의 온도가 100℃ ~ 125℃ 즉, 뜨거울 때에 함으로써, 상기 섬유보강재(13)가 1차 표층(11a)에 완전히 달라붙도록 하는 것이 좋으며, 1차 표층(11a)의 다짐 후에는 섬유보강재(13)의 설치 전까지 1차 표층(11a)이 100℃ 이상의 다짐온도를 유지할 수 있도록 보온처리를 하는 것이 더욱 바람직하다.

아울러, 상기 섬유보강재(13)의 설치지점은 도 2에서 도시된 바와 같이 다짐작업이 완료된 아스팔트 도로 노면의 최상부에 가깝도록 표층(11)의 최상부로부터 1㎝ ~ 2.5㎝ 떨어진 지점(h)에 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같이 섬유보강재(13)의 설치를 완료한 후에는, 도 7에서 도시된 바와 같이 섬유보강재(13) 위에 150℃ 정도의 뜨거운 아스팔트혼합물을 2차로 포설하고,(S50) 시방기준에 의한 완전 다짐을 한다.

여기서, 아스팔트혼합물의 2차 포설 두께는 다짐 후, 1, 2차 표층(11a, 11b)의 두께의 합이 5㎝가 되도록 1차 포설 두께에 감안하여 포설해야 하며, 이때, 상 기 1, 2차 표층(11a, 11b)이 합쳐진 표층(11)의 두께가 5㎝가 되는 아스팔트의 포설 두께는 약 6.2㎝이다.

그 후에는, 도 8에서 도시된 바와 같이 통상의 다짐작업에서 순차적으로 쓰이는 머케덤롤러와, 타이어롤러와 텐덤롤러(미도시)를 도로포장공사 시방기준에 맞도록 순차적으로 작동시켜 3단계 다짐처리를 한다.

그러면, 아스팔트가 2차로 포설된 2차 표층(11b)이 순차적으로 다짐되어 2차 표층(11b)이 형성되며, 이에 따라 도 2에서 도시된 바와 같이 아스팔트 도로의 보강이 완료된다.(S60)

여기서, 상기 머케덤롤러와 타이어롤러와 텐덤롤러을 통한 3단계 처리는 도로포장공사 시방기준에 따라 머케덤 4회, 타이어 10회, 텐덤 4회를 시행하는 단계로 할 수 있으며, 이에 따라, 2차 표층(11b) 뿐만 아니라, 1단계 다짐처리만 이루어진 1차 표층(11a)까지도 완벽한 다짐이 이루어지게 된다.

그리고, 모든 과정이 아스팔트가 뜨거운 상태에서 이루어지기 때문에 제1, 2표층(11a, 11b) 사이에서 섬유보강재(13)가 완벽하게 일체로 결합되게 되며, 상기 섬유보강재(13)에 결합되는 표층(11)의 골재(15)들이 상기 섬유보강재(13) 사이사이에 끼워지기 때문에, 반복되는 하중에 의해서도 골재가 움직이는 것이 방지되고, 주변의 골재(15)는 섬유보강재(13)에 고정된 골재(15)에 의해 움직임이 방지되기 때문에 아스팔트 도로의 소성변형을 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기 섬유보강재(13)가 표층(11)의 최상부와 가까운 위치에 설치되어 있기 때문에 소성변형의 방지효과를 극대화할 수 있음은 물론, 섬유보강재(13) 하 부로 전달되는 하중이 감소되어 수직상승하는 반사균열을 막아 아스팔트의 표층에 생기는 균열을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 아스팔트 도로의 보수공사에 따른 비용과 교통체증을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에서는 특정 실시 예를 한정하여 설명하였지만, 이는 이에 한정되는 것이 아니라, 교통체증에 따른 하중이 많이 발생되어 포장파손이 예상되는 신설 아스팔트 도로에 적용되는 등, 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 다양한 변화와 변형이 가능할 것이며, 이러한 변화는 모두 본 특허의 권리범위에 속하게 됨은 첨부된 청구범위를 통해 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 도로 보수공사법을 이용해 도로를 보수공사하는 상태도.

도 2는 본 발명의 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법을 이용한 보강상태도.

도 3는 본 발명의 표층 절삭단계를 도시한 상태도.

도 4는 본 발명의 1차 아스팔트 포설단계를 도시한 상태도.

도 5는 본 발명의 1차 표층형성단계를 도시한 상태도.

도 6은 본 발명의 섬유보강재 설치단계를 도시한 상태도.

도 7은 본 발명의 2차 아스팔트 포설단계를 도시한 상태도.

도 8은 본 발명의 2차 표층단계를 도시한 상태도.

도 9는 본 발명의 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법을 도시한 순서도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 표층 11a : 1차 표층

11b : 2차 표층 12 : 중간층

13 : 섬유보강재

Claims (6)

1. 삭제
2. 아스팔트 도로의 표층(11)인 최상위 5㎝를 절삭하는 표층 절삭단계(S10);

   아스팔트피니셔를 이용하여 표층(11)이 절삭된 아스팔트 도로의 중간층(12)에 아스팔트혼합물을 포설하되, 아스팔트혼합물의 1차 포설의 두께는 3.2㎝ ~ 5㎝로 함으로써 다짐이 완료된 1차 표층의 두께가 2.5㎝ ~ 4㎝가 되도록 포설하는 1차 아스팔트 포설단계(S20);

   머케덤롤러를 이용하여 아스팔트 혼합물이 1차로 포설된 1차 표층(11a)의 두께가 2.5㎝ ~ 4㎝가 되도록 다짐하는 1차 표층형성단계(S30);

   1차표층(11a) 위에 유리섬유를 격자망 형태로 형성시킨 섬유보강재(13)를 설치하는 섬유보강재 설치단계(S40);

   상기 섬유보강재(13) 위에 아스팔트혼합물의 2차 포설의 두께를 아스팔트 도로의 중간층(12)로부터 6.2㎝가 되도록 포설함으로써 다짐이 완료된 상기 1, 2차 표층(11a, 11b)이 합쳐진 표층(11)의 두께가 5㎝가 되도록 포설하는 2차 아스팔트 포설단계(S50);

   머케덤롤러와 타이어롤러와 텐덤롤러를 이용하여 2차로 포설된 2차 표층(11b)을 순차적으로 다짐하여 상기 1, 2차 표층(11a, 11b)이 합쳐진 표층(11)의 두께가 5㎝가 되도록 하는 2차 표층형성단계(S60);

   위 단계별로 이루어져 최상위 5㎝의 아스팔트 도로의 표층(11)이 1, 2차 표층(11a, 11b)으로 구성하되, 상기 1, 2차 표층(11a, 11b) 사이에는 섬유보강재(13)가 표층(11)의 최상부로부터 1㎝ ~ 2.5㎝ 떨어진 지점(h)에 설치되어진 것에 특징이 있는 소성변형방지를 위한 2층 섬유보강 포장공법.
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