KR101290947B1 - Method for predicting compaction time of asphalt and recording medium storing program of the same - Google Patents

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KR101290947B1 KR1020120074466A KR20120074466A KR101290947B1 KR 101290947 B1 KR101290947 B1 KR 101290947B1 KR 1020120074466 A KR1020120074466 A KR 1020120074466A KR 20120074466 A KR20120074466 A KR 20120074466A KR 101290947 B1 KR101290947 B1 KR 101290947B1
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박대욱
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군산대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: An asphalt compaction time predicting method and a recording medium recording a program implementing the same are provided to predict a temperature change profile of asphalt, thereby efficiently performing asphalt compaction. CONSTITUTION: State information, environment information and a heat conduction constant of an asphalt mixture are inputted (S1130). A temperature profile is made using the state information, the environment information and the heat conduction constant of the asphalt mixture (S1140). The temperature profile of the asphalt mixture is expressed as a temperature value of the asphalt mixture according to time. Time taken until a predetermined compaction stop temperature is calculated by applying the predetermined compaction stop temperature in the temperature profile of the asphalt mixture (S1150). [Reference numerals] (S1110) Input the state information of an asphalt mixture; (S1120) Iput environment information; (S1130) Input the heat conduction constant of the asphalt mixture; (S1140) Calculate the temperature profile of the asphalt mixture; (S1150) Calculate time taken until a predetermined compaction stop temperature

Description

아스팔트 다짐 시간 예측 방법 및 그 방법을 구현하는 프로그램을 기록한 기록 매체 {Method for predicting compaction time of asphalt and recording medium storing program of the same}Method for predicting compaction time of asphalt and recording medium storing program of the same}

본 발명은 아스팔트 다짐 시간 예측 방법 및 그 방법을 구현하는 프로그램을 기록한 기록 매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보 및 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 입력받고, 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 열전도 상수를 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하며, 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 이용하여 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 예측하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법 및 그 방법을 구현하는 프로그램을 기록한 기록 매체에 관한 것이다. The present invention relates to a method for estimating asphalt compaction time and a recording medium recording a program for implementing the method. More specifically, the state information of the asphalt mixture, environmental information and the thermal conductivity constant of the asphalt mixture are input, and the state information of the asphalt mixture. To calculate the temperature profile of the asphalt mixture using environmental information and thermal conductivity constants, and to estimate the time to the compaction stopping temperature using the calculated temperature profile of the asphalt mixture. A recording medium recorded.

도로를 포장함에 있어 일반적으로 아스팔트, 아스팔트와 골재와의 혼합물을 이용하고 있다. 아스팔트 포장은 미끄럼에 대한 저항성이 크고, 소음이 적게 발생하며, 포설되는 지면에 대한 적응성이 좋다. 또한, 주행시 승차감이 좋고 차량의 파손을 억제할 수 있다는 장점이 있다.In paving roads, asphalt, a mixture of asphalt and aggregates is generally used. Asphalt pavement has high resistance to slipping, low noise and good adaptability to the ground. In addition, there is an advantage that the riding comfort during driving can be suppressed and the damage of the vehicle can be suppressed.

아스팔트 혼합물은 포설 후 공용 과정에서 경화 현상이 나타나는데, 이 과정에서 아스팔트의 노화는 교통 하중에 의한 압밀로 인하여 포장층의 아스팔트 혼합물이 한계 밀도에 이르는 2∼3년 후까지도 계속적으로 진행된다. 이는 주로 대기 중의 산소와 아스팔트 사이에서 발생하는 산화 반응이 주요 원인이나, 아스팔트 포장의 공극량이 현저하게 크거나 균열의 발생 등으로 인하여 공기, 물, 빛의 침투가 용이해지면 이러한 현상이 더욱 가속화된다. 여기서, 공용 중인 포장의 아스팔트 노화 현상에 가장 많은 영향을 주는 인자는 혼합물의 공극률이다. 즉, 아스팔트 혼합물의 포설에 있어 공극률이 중요하다. 다짐 공정은 아스팔트 포장의 장기 공용성을 좌우하는 중요한 시공 공정으로 아스팔트 혼합물은 다짐 공정에 의해 밀도와 공극율이 적당한 정도로 다져진다. Asphalt mixture is hardened in the public process after laying, in which the aging of asphalt continues continuously until 2 ~ 3 years after the asphalt mixture of pavement reaches limit density due to consolidation due to traffic load. This is mainly due to the oxidation reaction occurring between oxygen and asphalt in the atmosphere, but this phenomenon is accelerated when the penetration of air, water, and light becomes easy due to the large amount of voids in the asphalt pavement or the occurrence of cracks. Here, the factor which most influences the asphalt aging phenomenon of the pavement in common is the porosity of the mixture. That is, the porosity is important for laying asphalt mixture. The compaction process is an important construction process that determines the long-term compatibility of the asphalt pavement. The asphalt mixture is compacted to a suitable density and porosity by the compaction process.

다짐 공정은 다짐 장비를 이용하여 가열된 아스팔트 혼합물의 특성이나 환경적인 요인에 따라 적절하게 하여야 한다. 아스팔트 혼합물의 특성이나 환경적인 요인을 고려하여 다짐 시간 및 다짐 방법을 달리함으로써 차량의 하중 및 주행 환경에 의한 파손에 저항할 수 있으며 소성 변형을 방지하여, 최상의 공용 특성을 나타낼 수 있다. The compaction process should be appropriate for the characteristics of the asphalt mixture heated by the compaction equipment or for environmental factors. By varying the compaction time and compaction method in consideration of the characteristics of the asphalt mixture or environmental factors, it is possible to resist breakage due to the load of the vehicle and the driving environment, and to prevent plastic deformation, thereby exhibiting the best common characteristics.

다짐 공정에서 중요한 요소 중 하나가 아스팔트 혼합물의 다짐 온도이다. 다짐 공정을 효율적으로 수행하기 위해서는 아스팔트의 다짐시 온도가 중요하다. 93.3℃에서 아스팔트를 다질 때 135℃에서의 다짐시보다 공극율이 2.4배, 79.4℃에서 아스팔트를 다질 때 135℃에서의 다짐시보다 공극율이 4배 크며, 이는 아스팔트 혼합물의 온도가 내려갈수록 다짐 공정의 효율이 낮아지는 것을 의미한다. 따라서 다짐 공정을 보다 효율적으로 수행하기 위해서는 다짐 공정시 최소 요구 온도를 따를 필요가 있다. 하지만, 현장에서 아스팔트 혼합물의 시간에 따른 온도 변화를 계속 측정하고 이로부터 다짐시간을 예측하는 것은 쉬운 일이 아니다.One of the important factors in the compaction process is the compaction temperature of the asphalt mixture. In order to efficiently carry out the compaction process, the temperature during compaction of the asphalt is important. When the asphalt is compacted at 93.3 ° C, the porosity is 2.4 times higher than the compaction at 135 ° C, and when the asphalt is compacted at 79.4 ° C, the porosity is four times higher than when compacted at 135 ° C. It means that the efficiency is lowered. Therefore, in order to perform the compaction process more efficiently, it is necessary to follow the minimum required temperature in the compaction process. However, it is not easy to continuously measure the temperature change of the asphalt mixture over time and predict compaction time from the site.

따라서 현장 다짐 시 아스팔트 혼합물의 온도 변화를 쉽게 예측할 수 있고, 이에 따라 다짐 정지 온도까지의 시간을 예측하여 적정 다짐 가능 시간을 산정할 수 있는 방법이 필요하다. 또한, 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일의 예측에 있어 대기 온도, 습도 등을 포함한 기상 상태를 고려하여 온도 예측에 반영하여 다짐 시간을 산정하는 방법이 필요하다. Therefore, it is possible to easily predict the temperature change of the asphalt mixture at the site compaction, and thus a method for estimating the appropriate compaction time is needed by estimating the time to the compaction stop temperature. In addition, in the prediction of the temperature profile of the asphalt mixture, there is a need for a method of calculating the compaction time by reflecting the temperature in consideration of weather conditions including atmospheric temperature, humidity, and the like.

본 발명의 목적은 아스팔트 혼합물의 온도를 예측하여 다짐 시간을 예측할 수 있는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an asphalt compaction time prediction method that can predict compaction time by predicting the temperature of the asphalt mixture.

또한, 아스팔트 혼합물의 온도를 예측함에 있어 환경적인 요소와 현장 상태를 반영하여 보다 정확하게 아스팔트 혼합물의 온도를 예측하여 다짐 가능 시간을 예측할 수 있는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 제공하는 것이다. In addition, in estimating the temperature of the asphalt mixture, it is to provide an asphalt compaction time prediction method that can predict the compaction time by accurately predicting the temperature of the asphalt mixture by reflecting environmental factors and site conditions.

본 발명의 다른 목적은 다짐 공정시 측정한 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일 값을 이용하여 예측된 온도 프로파일을 보정함으로써 신뢰도가 향상된 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an asphalt compaction time prediction method with improved reliability by correcting the predicted temperature profile using temperature profile values of the asphalt mixture measured in the compaction process.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법은 아스팔트 혼합물의 상태 정보를 입력받는 단계, 환경 정보를 입력받는 단계, 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 입력받는 단계, 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하는 단계, 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 이용하여 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 계산하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the asphalt compaction time prediction method according to an embodiment of the present invention, the step of receiving the state information of the asphalt mixture, the step of receiving environmental information, the step of receiving the thermal conductivity constant of the asphalt mixture, asphalt mixture Computing the temperature profile of the asphalt mixture using the state information of the environment, environmental information, the thermal conductivity constant of the asphalt mixture, and using the temperature profile of the asphalt mixture to calculate the time taken to stop the compaction temperature.

본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서 아스팔트 혼합물의 상태 정보는 아스팔트 혼합물의 종류, 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 포설되는 아스팔트의 두께, 포설되는 아스팔트의 온도일 수 있다. In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, the state information of the asphalt mixture may be the type of the asphalt mixture, the mixing ratio of the asphalt mixture, the thickness of the asphalt laid, and the temperature of the asphalt laid.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서 환경 정보는 아스팔트 접촉면의 온도, 대기 온도, 바람 속도, 구름량일 수 있다. In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, the environmental information may be a temperature, an air temperature, a wind speed, and a cloud amount of the asphalt contact surface.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법은 포설되는 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 측정하는 단계와 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일과 측정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 비교하여 두 개의 프로파일의 오차가 최소가 되는 값으로 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 이용하여 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 재계산할 수 있다.In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, the step of measuring the temperature profile of the asphalt mixture to be installed and the error of the two profiles by comparing the temperature profile of the calculated asphalt mixture and the measured asphalt mixture The method may further include calibrating the temperature profile of the asphalt mixture calculated to be the minimum value. The temperature profile of the calibrated asphalt mixture can be used to recalculate the time to compaction stop temperature.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은 식In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention the temperature profile of the asphalt mixture is

Figure 112012054616582-pat00001
에 의해 산출될 수 있다. 산출된 온도 프로파일은 표면 온도 프로파일이다. 여기서, T1 (t)는 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, T1 (t+Δt)는 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, T2(t)는 시간 2에서의 증분 온도, α는 아스팔트 혼합물의 열확산율, △t는 시간 변화량, △z는 아스팔트 혼합물의 두께 변화량, Nbi는 비오 넘버, Ta는 대기 온도, Hs는 태양 에너지의 영향도, a는 아스팔트 혼합물의 총흡수율, ε는 아스팔트 혼합물의 총 방출량, σ는 스테판-볼츠만 상수이다.
Figure 112012054616582-pat00001
Can be calculated by The calculated temperature profile is a surface temperature profile. Where T 1 (t) is the surface temperature of the asphalt mixture at time t, T 1 (t + Δt) is the surface temperature of the asphalt mixture at time t + Δt, and T 2 (t) is at time 2 Incremental temperature, α is the thermal diffusivity of the asphalt mixture, Δt is the time variation, Δz is the thickness variation of the asphalt mixture, N bi is the bionumber, Ta is the atmospheric temperature, H s is the influence of solar energy, a is the asphalt mixture Is the total absorption of ε, the total emissions of the asphalt mixture, and σ is the Stefan-Boltzmann constant.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서 아스팔트 혼합물의 내부 온도 프로파일은 식

Figure 112012054616582-pat00002
에 의해 산출될 수 있다. 산출된 온도 프로파일은 내부 온도 프로파일이다. 여기서, Tt ,z는 아스팔트 깊이에 따른 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 온도, T(t+Δt),z는 아스팔트 깊이에 따른 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 온도이다.In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, the internal temperature profile of the asphalt mixture is
Figure 112012054616582-pat00002
Can be calculated by The calculated temperature profile is an internal temperature profile. Where T t , z is the temperature of the asphalt mixture at time t according to the asphalt depth, T (t + Δt), z is the temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt) along the asphalt depth.

본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 구현하는 프로그램은 기록 매체에 기록될 수 있다.A program for implementing the asphalt compaction time prediction method according to an embodiment of the present invention can be recorded on a recording medium.

본 발명의 아스팔트 다짐 시간 예측 방법은 아스팔트의 온도 변화 프로파일을 예측함으로써 아스팔트 다짐을 효율적으로 할 수 있으며, 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐을 적정 온도에서 할 수 있어 포장된 도로의 공용성을 높일 수 있다. Asphalt compacting time prediction method of the present invention can efficiently asphalt compaction by predicting the temperature change profile of the asphalt, the first compaction, the second compaction, the finishing compaction can be made at the appropriate temperature to improve the commonness of the paved road Can be.

본 발명의 아스팔트 다짐 시간 예측 방법은 아스팔트 혼합물의 온도를 예측함에 있어 환경적인 요소를 반영함으로써 더욱 정확하게 아스팔트 혼합물의 온도를 예측할 수 있다.The asphalt compaction time prediction method of the present invention can predict the temperature of the asphalt mixture more accurately by reflecting environmental factors in predicting the temperature of the asphalt mixture.

본 발명의 아스팔트 다짐 시간 예측 방법은 측정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일과의 오차가 최소가 되는 값으로 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 보정하여 보다 정확한 온도 프로파일을 예측할 수 있다.The asphalt compaction time prediction method of the present invention can predict a more accurate temperature profile by correcting the temperature profile of the asphalt mixture to a value that minimizes the error with the measured temperature profile of the asphalt mixture.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 아스팔트 혼합물의 특성에 따라 열전도율이 달라지는 것을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서 예측된 온도 프로파일과 측정된 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 장치를 나타내는 블록도이다.
1 is a flowchart illustrating a method for predicting asphalt compaction time according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing that the thermal conductivity varies according to the characteristics of the asphalt mixture.
3 is a flowchart illustrating a method for predicting asphalt compaction time according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing the predicted temperature profile and the measured temperature profile in the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting asphalt compaction time according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 아스팔트 혼합물의 특성에 따라 열전도율이 달라지는 것을 나타내는 그래프이다. 1 is a flowchart illustrating a method for predicting asphalt compaction time according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph illustrating a change in thermal conductivity according to characteristics of an asphalt mixture.

다짐 공정은 도로 포정시 포설된 아스팔트를 일정한 압력을 가하여 다지는 과정으로, 도로의 성능, 즉 포장의 공용성에 큰 영향을 준다. 적절한 다짐 정도를 가진 도로는 보수 비용이 적게 들어가고 장기간 성능이 유지될 수 있다. 다짐 공정에 의해 도로에 포설된 아스팔트 혼합물의 밀도가 높아지고, 균일한 밀도로 다져진다. 다짐 공정은 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐 단계로 나뉘며, 아스팔트 혼합물을 다지기 위해 로우드 롤러, 타이어 롤러, 진동 롤러 등이 사용된다. 보통, 1차 다짐에는 로우드 롤러(머캐덤, 텐덤 롤러), 2차 다짐에는 타이어, 로우드 롤러 또는 진동 롤러가 사용되며, 마무리 다짐에는 타이어, 로우드 롤러가 사용된다. Compaction process is a process of compacting by applying a constant pressure to the asphalt laid during road laying, and has a great impact on the performance of the road, that is, the commonness of the pavement. Roads with adequate compaction cost less to repair and can maintain long-term performance. The compaction process increases the density of the asphalt mixture laid on the road and compacts it to a uniform density. The compaction process is divided into the first compaction, the second compaction, and the finishing compaction step. A roller, tire roller, vibratory roller, etc. are used to compact the asphalt mixture. Usually, the first compaction uses a roller (mercadom, tandem roller), the second compaction, a tire, a roller or a vibrating roller, and the finishing compaction is a tire, a roller.

1차 다짐은 머케덤 롤러로 혼합물이 변위를 일으키거나 헤어 크랙이 생기지 않도록 가능한 높은 온도에서 실시한다. 다짐 온도는 140~160℃로 다짐 횟수는 2~4회 정도로 한다. 2차 다짐은 1차 다짐에 이어 타이어 롤러로 8~10회 정도 계속해서 충분히 실시하며, 다짐 온도는 일반적으로 110~130℃이다. 마무리 다짐은 요철 수정이나 롤러 자국을 없애기 위해서 타이어, 탄뎀 롤러를 사용하여 다지며, 횟수는 2~4회, 다짐 온도는 90~100℃로 한다. 여기서 다짐 온도가 너무 높으면 아스팔트 혼합물의 안정 상태가 좋지 않으며, 밀도가 불균일하거나 공극률이 아스팔트의 위치에 따라 달라지는 현상이 발생할 수 있다. 반대로 너무 낮은 온도에서 다짐을 하면 원하는 밀도로 다져지지 않는다. 따라서 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐 공정에 있어 아스팔트 혼합물의 온도를 예측하여 다짐 시간을 산정한다.The first compaction is carried out at a temperature as high as possible to avoid displacement or hair cracking of the mixture with a Mercadum roller. The compaction temperature is 140 to 160 ° C. and the number of compactions is about 2 to 4 times. After the first compaction, the tire roller is continuously subjected to sufficient 8-10 times with the first compaction, and the compaction temperature is generally 110 to 130 ° C. Finishing compaction is done using tires and tandem rollers to correct unevenness or roller marks. The number of times is 2 ~ 4 times and the compaction temperature is 90 ~ 100 ℃. If the compaction temperature is too high, the asphalt mixture may not be in a stable state, and the density may be uneven or the porosity may vary depending on the location of the asphalt. Conversely, if you chop at too low a temperature, it will not be compacted to the desired density. Therefore, the compaction time is estimated by predicting the temperature of the asphalt mixture in the first compaction, the second compaction, and the final compaction process.

아스팔트는 점탄성거동을 하기 때문에 온도는 아스팔트 혼합물의 역학적 특성 뿐만 아니라 아스팔트 혼합물 콘크리트 포장 시 다짐 공정에 있어 중요한 변수이다. 아스팔트 혼합물의 포장할 때 아스팔트 혼합물의 냉각 속도는 초기 온도 및 환경적인 요인(예, 대기 온도, 기상 상태)에 따라서 달라지며, 최적 밀도를 얻기 위한 다짐 시간에도 영향을 미친다. 냉각 속도가 빠를수록 다짐 공정은 빠르게 진행되어야 하므로 시간적인 제약이 생기게 된다. 이에 대응하기 위하여 포설되는 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 예측할 필요가 있다.As asphalt has viscoelastic behavior, temperature is an important parameter not only for the mechanical properties of the asphalt mixture, but also for the compaction process for the concrete pavement of the asphalt mixture. When paving an asphalt mixture, the cooling rate of the asphalt mixture depends on the initial temperature and environmental factors (eg atmospheric temperature, weather conditions) and also affects the compaction time to achieve optimum density. The faster the cooling rate, the faster the compaction process will be, resulting in time constraints. In order to cope with this, it is necessary to predict the temperature profile of the asphalt mixture to be installed.

본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 실시하기 위하여 포설되는 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출한다. 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하기 위해서 아스팔트 혼합물(PFC, permeable friction couse)의 열역학적 특성을 이용한다. 본 발명의 실시예에서는 아스팔트 혼합물의 열역학적 특성을 이용하여 시간 경과에 따른 아스팔트의 온도를 결정한다. 일반적으로 배수성 아스팔트 혼합물의 열전도율 값은 밀입도 아스팔트 혼합물에 비해서 작다. 이는 배수성 아스팔트와 밀입도 아스팔트의 밀도가 다르기 때문이며, 배수성 아스팔트의 밀도가 밀입도 아스팔트의 밀도보다 작다.In order to implement the asphalt compaction time prediction method according to an embodiment of the present invention, the temperature profile of the asphalt mixture is calculated. The thermodynamic properties of the asphalt mixture (PFC) are used to calculate the temperature profile of the asphalt mixture. In an embodiment of the present invention, the temperature of the asphalt over time is determined using the thermodynamic properties of the asphalt mixture. In general, the thermal conductivity values of drainage asphalt mixtures are small compared to dense asphalt mixtures. This is because the density of the drainable asphalt and the dense asphalt is different, the density of the drainable asphalt is less than the density of the dense asphalt.

다짐 온도 프로파일은 1차원 열전도 방정식(one dimensional heat conduction eqn.), 유한차분법(finite difference method), 환경적인 조건들(environmental conditions)에 기초한 시뮬레이션 프로그램을 통해 예측된다.
The compaction temperature profile is predicted through a simulation program based on one dimensional heat conduction equation, finite difference method, and environmental conditions.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 실시하기 위하여, 아스팔트 혼합물의 상태 정보를 입력받는다(S1110). 아스팔트의 상태 정보는 아스팔트 혼합물의 종류, 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 포설되는 아스팔트의 두께, 포설되는 아스팔트의 온도 등을 포함한다. 열전도율, 열확산율, 열용량과 같은 아스팔트 혼합물의 열적 특성은 아스팔트 혼합물을 구성하는 골재 타입이나 혼합 비율에 따라 달라진다. 예를 들어, 아스팔트의 혼합 비율이 낮으면 공극률이 높아지며 열전도율은 감소한다. 즉, 아스팔트 혼합물의 물성이 열전도율에 영향을 미치며, 도 2에 도시된 바와 같이, 아스팔트량, 공극, 골재간극률(VMA), 포화도 (VFA) 와 같은 혼합물 특성에 따라 열전도율이 달라진다. 도 2의 (a)에서는 아스팔트량이 증가할수록 열전도율이 증가하고, 도 2의 (b)에서는 공극이 증가할수록 열전도율이 감소하는 것을 나타낸다. 이러한 경향은 골재간극률(VMA), 포화도 (VFA)에서도 유사한 패턴을 나타낸다. 또한, 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은 포설되는 아스팔트의 깊이 및 아스팔트 혼합물의 초기 온도에 따라 양상이 달라진다. As shown in FIG. 1, in order to perform the asphalt compaction time prediction method according to the embodiment of the present invention, state information of the asphalt mixture is received (S1110). The asphalt state information includes the type of asphalt mixture, the mixing ratio of the asphalt mixture, the thickness of the asphalt laid, the temperature of the asphalt laid, and the like. The thermal properties of the asphalt mixture, such as thermal conductivity, thermal diffusivity, and heat capacity, depend on the type of aggregate or mix ratio that makes up the asphalt mixture. For example, when the mixing ratio of asphalt is low, the porosity increases and the thermal conductivity decreases. That is, the physical properties of the asphalt mixture affects the thermal conductivity, and as shown in FIG. 2, the thermal conductivity varies according to the mixture characteristics such as asphalt amount, voids, aggregate porosity (VMA), and saturation (VFA). In FIG. 2 (a), the thermal conductivity increases as the amount of asphalt increases, and in FIG. 2 (b), the thermal conductivity decreases as the voids increase. This trend shows a similar pattern in aggregate gap (VMA) and saturation (VFA). The temperature profile of the asphalt mixture also depends on the depth of the asphalt being laid and the initial temperature of the asphalt mixture.

다음으로, 환경 정보를 입력받는다(S1120). 환경 정보는 아스팔트 접촉면의 성질, 아스팔트 접촉면의 온도 등 아스팔트가 포설되는 현장의 상태 정보와, 대기 온도, 풍속, 습도, 태양열 복사 수준, 구름량 등의 기상 정보를 포함한다. 아스팔트 접촉면의 온도, 대기 온도, 풍속, 습도, 태양열 복사 수준, 구름량 등은 아스팔트 혼합물의 냉각에 영향을 미친다. 이러한 환경 정보를 이용하여 아스팔트 혼합물의 냉각에 있어 대류와 복사 효과를 계산할 수 있다. 아스팔트 혼합물의 특성 및 두께, 풍속이나 습도, 태양열 복사 수준, 구름량 등은 현장에서 측정하여 입력한다. 입력된 풍속, 구름량 등의 정보들은 미리 설정된 규칙에 따라 파라미터화하여 이용될 수도 있다. 이 경우, 입력되는 각각의 환경 정보들을 이용하여 복수의 환경 파라미터를 생성한다. 다른 실시예에서 풍속이나 습도, 구름량 등의 정보는 기상청 서버로부터 제공받아 입력될 수도 있다.Next, the environment information is received (S1120). The environmental information includes the status information of the site where the asphalt is laid, such as the properties of the asphalt contact surface and the temperature of the asphalt contact surface, and weather information such as air temperature, wind speed, humidity, solar radiation level, and cloud amount. The temperature, air temperature, wind speed, humidity, solar radiation level, and cloudiness of the asphalt contact surfaces influence the cooling of the asphalt mixture. This environmental information can be used to calculate the convection and radiative effects in cooling the asphalt mixture. The characteristics and thickness of the asphalt mixture, wind speed and humidity, solar radiation levels and cloud cover are measured and entered on site. Information such as the input wind speed and cloud amount may be parameterized and used according to a preset rule. In this case, a plurality of environment parameters are generated using respective environment information input. In another embodiment, information such as wind speed, humidity, cloud cover, etc. may be received and input from the Meteorological Agency server.

아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 입력받는다(S1130). 아스팔트 혼합물의 열전도 상수는 전도율과 확산율을 포함한다. 전도율과 확산율은 아스팔트 혼합물의 온도를 예측함에 있어 중요한 변수이다. 아스팔트 혼합물의 전도율과 확산율에 따라 온도 프로파일의 양상이 달라진다. 본 실시예에서 전도율과 확산율은 탐침 방법을 이용하여 측정된다. 탑침은 보통 바늘 타입 또는 표면 타입의 탐침이 이용된다. 본 실시예에서는 5cm 직경의 표면 타입 탐침이 사용되었다. 표면 타입 탐침은 바늘 타입 탐침과 비교하여 더 넓은 면적을 측정하기 때문에 더욱 정확하다는 장점이 있다. 표면 타입 탐침이 아스팔트 표본과 접촉을 하면, 일정한 전류가 흐르는데, 전도율과 확산율은 초기 온도와 열을 가한 후 마지막 온도와의 온도 차이를 기초로 하여 계산된다.The thermal conductivity constant of the asphalt mixture is received (S1130). Thermal conductivity constants of asphalt mixtures include conductivity and diffusion rate. Conductivity and diffusion are important parameters in predicting the temperature of asphalt mixtures. The conductivity and diffusivity of the asphalt mixture affect the behavior of the temperature profile. In this example, the conductivity and the diffusivity are measured using the probe method. The top needle is usually a needle or surface type probe. In this example, a 5 cm diameter surface type probe was used. Surface type probes have the advantage of being more accurate because they measure a larger area compared to needle type probes. When the surface-type probe comes in contact with the asphalt specimen, a constant current flows, and the conductivity and diffusion are calculated based on the temperature difference between the initial temperature and the heat and then the last temperature.

다른 실시예에서는 아스팔트 혼합물의 전도율 시험에 의해 평균 밀도 및 열전도율을 구할 수도 있다. 다음은 배수성 아스팔트를 이용하여 전도율 시험을 수행한 일례이다. 쇄석 화강석과 각기 다른 현장마다 다른 개질제를 첨가한 PG64-22를 혼합하여 배수성 포장을 시공하였다. 배수성 포장의 전도율 시험은 플랜트 혼합물을 이용하여 시험실에서 다졌으며, Marshall 다짐기를 각각 50회 적용하여 직경 100mm 높이 50mm의 공시체를 만들었다.In another embodiment, the average density and thermal conductivity may be obtained by conductivity test of the asphalt mixture. The following is an example of conducting conductivity test using drainage asphalt. Crushed granite and PG64-22 with different modifiers at different sites were mixed to create a drainage package. The conductivity test of the drainage package was compacted in the laboratory using the plant mixture. The Marshall compactor was applied 50 times to make specimens 100 mm in diameter and 50 mm in diameter.

골재분포도와 혼합물 부피 특성은 다음과 같다.Aggregate distribution and mixture volume characteristics are as follows.

Figure 112012054616582-pat00003
Figure 112012054616582-pat00003

각각 2개의 공시체를 이용하여 전도율 측정을 하였다. 전도율 시험은 ASTM D5334-92에 근거하여 시행하였으며, 표준으로 사용하고 있는 바늘형태의 탐침(needle probe) 센서 대신 Quickline사의 표면형태의 탐침(surface probe)의 원형 센서를 사용하였다. 표면형태의 탐침장비가 바늘형태의 탐침장비에 비교하여 측정 표면이 크기 때문에 정확도가 더 우수하다. 전도율 측정 범위는 0.3 - 2.0 W/mK이며, 정확도는 10%이내이다. 또한, 아스팔트 혼합물의 밀도는 각 다짐 장비가 지나간 길에서 다짐 밀도 측정 장비(nuclear density gauge)를 이용하여 규칙적인 시간 간격으로 측정된다. Conductivity was measured using two specimens, respectively. Conductivity test was conducted based on ASTM D5334-92. Instead of the needle-type needle probe sensor used as a standard, a circular sensor of a surface probe of Quickline was used. Surface type probes are more accurate than needle type probes because they have a larger measuring surface. Conductivity measurement ranges from 0.3 to 2.0 W / mK with accuracy less than 10%. In addition, the density of the asphalt mixture is measured at regular time intervals using a density density gauge on the road through which each compaction equipment passes.

표 2에 측정된 밀도 및 열전도율(k)을 나타내었다.Table 2 shows the measured density and thermal conductivity (k).

Figure 112012054616582-pat00004
Figure 112012054616582-pat00004

세 번의 반복된 테스트로 열전도율 값이 측정되었다. 표 2에 나타난 바와 같이, 베이스 층(base layer)의 열전도율이 배수성 아스팔트 혼합물보다 더 큼을 알 수 있다. 이는 베이스층의 열전도율이 증가할 것으로 예측된다는 것을 의미하며, 밀입도 아스팔트 혼합물은 공극이 작아 입자 대 입자 접촉이 더 큰 것에 기인한다.
Three repeated tests measured the thermal conductivity values. As shown in Table 2, it can be seen that the thermal conductivity of the base layer is higher than that of the drainable asphalt mixture. This means that the thermal conductivity of the base layer is expected to increase, which is due to the larger particle to particle contact due to the smaller porosity of the dense asphalt mixture.

다음으로, 입력된 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출한다(S1140). Next, the temperature profile of the asphalt mixture is calculated using the inputted state information, environmental information, and thermal conductivity constants of the asphalt mixture (S1140).

아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하기 위해서 열전달 이론을 설명한다. 고체를 통한 열전달은 전달이론 또는 주어진 방향으로의 열유동은 그 방향으로의 온도 변화에 열전도율이라는 비례상수에 의해 비례한다는 푸리에의 법칙에 의해 설명된다. The theory of heat transfer is explained to calculate the temperature profile of the asphalt mixture. Heat transfer through a solid is explained by Fourier's law that the theory of transfer or heat flow in a given direction is proportional to the change in temperature in that direction by a proportional constant called thermal conductivity.

일차원적 정상 열전도는 다음의 (1)식에 의하여 설명된다.One-dimensional normal heat conduction is described by following Formula (1).

Figure 112012054616582-pat00005
------------------------------ (식 1)
Figure 112012054616582-pat00005
------------------------------ (Equation 1)

여기서, 온도(T)는 무차원 온도이고 다음과 같이 정의된다.Here, temperature T is a dimensionless temperature and is defined as follows.

Figure 112012054616582-pat00006
------------------------------- (식 2)
Figure 112012054616582-pat00006
------------------------------- (Equation 2)

(Tu = 아스팔트 혼합물 내 특정 위치와 시간에서의 미지의 온도, (T u = unknown temperature at a specific location and time in the asphalt mixture,

Ta = 대기 온도,T a = ambient temperature,

To = 아스팔트 혼합물이 포설될 때 아스팔트 혼합물의 초기 온도)T o = initial temperature of asphalt mixture when asphalt mixture is laid)

열전달흐름을 설명하기 위해서 비열과 열확산율이 필요하다. 비열(specific heat)이란 물질의 온도를 1도 높이기 위해서 필요한 열량을 말하며, 열확산율(thermal diffusivity)이란 열을 전파하는 속도를 나타내는 값이다. Specific heat and thermal diffusivity are needed to explain the heat transfer flow. Specific heat refers to the amount of heat required to raise the temperature of the material by 1 degree. Thermal diffusivity refers to the rate of heat propagation.

열확산율은 다음과 같이 정의된다. The thermal diffusivity is defined as

Figure 112012054616582-pat00007
---------------------------------- (식 3)
Figure 112012054616582-pat00007
---------------------------------- (Equation 3)

(α = 열확산율, m2/s,(α = thermal diffusivity, m 2 / s,

ρ = 밀도, kg/m3,ρ = density, kg / m 3 ,

C = 비열, J/kg·K)C = specific heat, J / kgK)

한편, 온도 변화율은 다음과 같다. On the other hand, the temperature change rate is as follows.

Figure 112012054616582-pat00008
---------------------------------- (식 4)
Figure 112012054616582-pat00008
---------------------------------- (Equation 4)

열확산율이 일정하다고 가정하고 식 (1)과 (4)를 풀면, 다음과 같은 열 유동 전달의 편미분방정식을 얻을 수 있다. Solving equations (1) and (4) on the assumption that the thermal diffusivity is constant, the partial differential equation of the heat flow transfer can be obtained as follows.

Figure 112012054616582-pat00009
---------------------------- (식 5)
Figure 112012054616582-pat00009
---------------------------- (Equation 5)

식(3)과 (5)를 풀면 다음과 같다.Solving equations (3) and (5) is as follows.

Figure 112012054616582-pat00010
-------------------------------- (식 6)
Figure 112012054616582-pat00010
-------------------------------- (Equation 6)

(t = 시간, 초)(t = hours, seconds)

본 실시예에서는 열전도율과 열확산율을 탐침 방법에 의해 측정하여 입력받는다. 초기 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은 일정하고 포설 후와 동일한 것으로 가정한다. 다짐의 정도와 아스팔트 혼합물 층의 냉각 정도를 이용하여 배수성 아스팔트 혼합물의 밀도 변화를 계산하기 위해서, 밀도 입력값을 다짐 시간 t의 함수로서 포함하였다. 밀도 입력값은 시간 t에 따라 변화하나, 아스팔트 혼합물층의 깊이에 대해서는 밀도가 균일한 것으로 가정하였다. In this embodiment, the thermal conductivity and thermal diffusivity are measured and input by the probe method. The temperature profile of the initial asphalt mixture is assumed to be constant and the same as after laying. In order to calculate the density change of the drainage asphalt mixture using the degree of compaction and the degree of cooling of the asphalt mixture layer, the density input is included as a function of the compaction time t. The density input changes with time t, but it is assumed that the density is uniform for the depth of the asphalt mixture layer.

포설된 아스팔트 혼합물 표면에서의 경계 조건은 대기 온도에 따른 열에너지의 이동에 의해 설명된다. 아스팔트 혼합물의 유한 요소에 걸친 에너지 균형이 다음과 같이 도출된다.The boundary conditions at the surface of the laid asphalt mixture are explained by the transfer of thermal energy with ambient temperature. The energy balance over the finite element of the asphalt mixture is derived as follows.

Figure 112012054616582-pat00011
(식 7)
Figure 112012054616582-pat00011
(Equation 7)

(T1(t) = 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, (T 1 (t) = surface temperature of the asphalt mixture at time t,

T1(t+Δt) = 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, T 1 (t + Δt) = surface temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt),

T2(t) = 시간 2에서의 증분 온도, T 2 (t) = incremental temperature at time 2,

α = 아스팔트 혼합물의 열확산율, α = thermal diffusivity of the asphalt mixture,

△t = 시간 변화량, Δt = time variation,

△z = 아스팔트 혼합물의 두께 변화량, Δz = change in thickness of the asphalt mixture,

Nbi = 비오 넘버, N bi = bio number,

Ta = 대기 온도, T a = ambient temperature,

Hs = 태양 에너지의 영향도, H s = influence of solar energy,

a = 아스팔트 혼합물의 총흡수율, a = total absorption of asphalt mixture,

ε= 아스팔트 혼합물의 총 방출량, ε = total discharge of asphalt mixture,

σ= 스테판-볼츠만 상수)σ = Stefan-Boltzmann constant)

다짐 공정을 진행하면, 다짐 정도의 변화에 의해서 열확산율이 밀도와 함께 변한다. 변화하는 열확산율(α)을 비열(C)과 열전도율 (k)로 치환하면 다음과 같다.As the compacting process proceeds, the thermal diffusivity changes with the density due to the change in compaction degree. The changing thermal diffusivity (α) is replaced by the specific heat (C) and thermal conductivity (k) as follows.

Figure 112012054616582-pat00012
------- (식 8)
Figure 112012054616582-pat00012
------- (Equation 8)

(식 6)을 이용하여 아스팔트 혼합물 포장 층 내에서 깊이 z와 시간(t+dt)에 따른 온도 T가 다음과 같이 결정된다.Using Equation 6, the temperature T with depth z and time (t + dt) in the asphalt mixture pavement layer is determined as follows.

Figure 112012054616582-pat00013
------------------------------- (식 9)
Figure 112012054616582-pat00013
------------------------------- (Equation 9)

(Tt,z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 온도, (T t, z = temperature of the asphalt mixture at time t along the asphalt depth,

T(t+Δt),z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 온도)T (t + Δt), z = temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt) along the asphalt depth)

본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하기 위해 포장 다짐 전에 아스팔트 혼합물의 포설 온도, 대기 온도, 포설 전 기존 층 표면 온도를 측정하였으며, 이는 다음과 같다.In order to calculate the temperature profile of the asphalt mixture according to the embodiment of the present invention, the paving temperature, the atmospheric temperature, and the existing layer surface temperature before laying were measured before pavement compaction, which is as follows.

Figure 112012054616582-pat00014
Figure 112012054616582-pat00014

이러한 초기 온도들은 포장 층의 열과 열에너지의 흐름의 초기조건과 경계조건을 정의하는데 사용된다. 본 실시예에서는 [표 2]의 열전도율(k)과 [표 3]의 환경 정보를 이용하여 온도 프로파일을 예측하였다.These initial temperatures are used to define the initial and boundary conditions of the heat and thermal energy flow in the pavement layer. In this example, the temperature profile was predicted using the thermal conductivity (k) of [Table 2] and the environmental information of [Table 3].

상술한 (식 7) 내지 (식 9)는 측정된 포장 밀도의 다짐과 냉각 시간의 정도에 따른 비선형 변형을 고려한 유한차분프로그램으로 시행된다. 각 아스팔트 혼합물 테스트 섹션에서 냉각 시간의 예측을 위해 [표 2]에 나타난 평균 열전도율 값의 변화를 바탕으로 수치 해법이 만들어졌다. 수치 해법 과정에서, 50mm의 아스팔트 혼합물의 두께는 유한차분 그리드에서 10개의 요소에 적합하고 시간 단계 t=1초는 수치적 안정성과 정확성이 만족됨을 확인하기 위해서 선택되었다. 도 3에서도 알 수 있듯이, 테스트 섹션의 대부분에서 냉각 시간에 대한 함수인 포설된 밀도를 이용한 예측은 측정된 값과 비교하여 냉각 시간의 예측과 가까워짐을 보인다. 또한, 10분 미만의 냉각 시간에서 측정된 열전도율값의 변화가 예측된 냉각 시간에 미치는 영향은 작다는 것을 보여준다. The equations (7) to (9) described above are implemented by a finite difference program that takes into account the compactness of the measured packing density and the nonlinear deformation depending on the degree of cooling time. In each asphalt mixture test section, a numerical solution was created based on the change in average thermal conductivity values shown in Table 2 for the prediction of the cooling time. In the numerical solution process, the thickness of the 50 mm asphalt mixture was chosen to fit 10 elements in the finite-difference grid and the time step t = 1 sec was chosen to confirm that the numerical stability and accuracy were satisfied. As can be seen in FIG. 3, for most of the test section, the prediction using the installed density as a function of the cooling time is shown to be close to the prediction of the cooling time compared to the measured value. It also shows that the effect of changes in measured thermal conductivity values on cooling time less than 10 minutes has a small effect on the predicted cooling time.

일반적으로, 주어진 밀도에서 열전도율값이 작아지면 냉각 시간이 더 길게 예측된다. 반면에, 주어진 열전도율에서 밀도 값이 작아지면 냉각 시간이 더 짧게 예측된다. 이러한 관계는 온도의 변화가 직접적으로 열전도율(k)에 비례하고 밀도(ρ)에 반비례한다는 식

Figure 112012054616582-pat00015
으로부터도 알 수 있다. In general, the smaller the thermal conductivity value at a given density, the longer the cooling time is expected. On the other hand, the smaller the density value at a given thermal conductivity, the shorter the cooling time is predicted. This relationship is such that the change in temperature is directly proportional to thermal conductivity (k) and inversely proportional to density (ρ).
Figure 112012054616582-pat00015
It can also be seen from.

한편, 다짐 공정은 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐 공정으로 나뉘는데, 포설되는 아스팔트 혼합물은 표면에서 빠른 온도 변화를 보이며, 특히 기상 상태가 좋지 않을 경우 빠르게 식는다. 따라서 1차 다짐 온도는 아스팔트 혼합물의 표면 온도를 기준으로 한다. 한편, 2차 다짐 및 마무리 다짐 온도는 아스팔트 혼합물의 내부 온도를 기준으로 한다. 본 실시예에서는 1차 다짐 온도는 식On the other hand, the compaction process is divided into the first compaction, the second compaction, the finishing compaction process, the asphalt mixture to be installed shows a rapid temperature change on the surface, especially when the weather conditions are bad. The primary compaction temperature is therefore based on the surface temperature of the asphalt mixture. The second compaction and finishing compaction temperature, on the other hand, is based on the internal temperature of the asphalt mixture. In the present embodiment, the first compaction temperature is expressed by

Figure 112012054616582-pat00016
Figure 112012054616582-pat00016

(T1(t) = 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, (T 1 (t) = surface temperature of the asphalt mixture at time t,

T1(t+Δt) = 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, T 1 (t + Δt) = surface temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt),

T2(t) = 시간 2에서의 증분 온도, T 2 (t) = incremental temperature at time 2,

α = 아스팔트 혼합물의 열확산율, α = thermal diffusivity of the asphalt mixture,

△t = 시간 변화량, Δt = time variation,

△z = 아스팔트 혼합물의 두께 변화량, Δz = change in thickness of the asphalt mixture,

Nbi = 비오 넘버, N bi = bio number,

Ta = 대기 온도, T a = ambient temperature,

Hs = 태양 에너지의 영향도, H s = influence of solar energy,

a = 아스팔트 혼합물의 총흡수율, a = total absorption of asphalt mixture,

ε= 아스팔트 혼합물의 총 방출량, ε = total discharge of asphalt mixture,

σ= 스테판-볼츠만 상수)에 의해 산정한다. 상기 식에 의해 포설되는 아스팔트 혼합물의 표면 온도 프로파일이 산출된다. 아스팔트 혼합물의 표면 온도는 높은 온도에서 빠르게 실시하여야 하는 1차 다짐 온도의 기준으로 하며, 표면 온도 프로파일은 1차 다짐 온도를 산정하는데 이용된다.sigma = Stefan-Boltzmann constant). The surface temperature profile of the asphalt mixture laid by the above formula is calculated. The surface temperature of the asphalt mixture is the basis of the first compaction temperature that should be carried out quickly at high temperatures, and the surface temperature profile is used to estimate the primary compaction temperature.

2차 다짐 및 마무리 다짐 온도는 식

Figure 112012054616582-pat00017
(Tt ,z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 온도, T(t+Δt),z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 온도)로부터 산출되는 내부 온도 프로파일을 이용하여 구할 수 있다. 포설되는 아스팔트의 내부 온도는 포설층의 두께 및 다짐의 정도에 따라 변화한다. 아스팔트 혼합물의 내부 온도는 다짐을 충분히 실시하여야 하는 2차 다짐 및 마무리 다짐 온도의 기준으로 하며, 내부 온도 프로파일은 2차 다짐 및 마무리 다짐 온도를 산정하는데 이용된다.Second compaction and finishing compaction temperature
Figure 112012054616582-pat00017
Internal temperature calculated from (T t , z = temperature of asphalt mixture at time t according to asphalt depth, T (t + Δt), z = temperature of asphalt mixture at time (t + Δt) along asphalt depth) Can be obtained using a profile. The internal temperature of the asphalt laid varies depending on the thickness of the laying layer and the degree of compaction. The internal temperature of the asphalt mixture is based on the secondary compaction and finishing compaction temperature at which compaction should be sufficiently carried out, and the internal temperature profile is used to estimate the secondary compaction and finishing compaction temperature.

본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 실시하기 위해서, 미지막으로, 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 이용하여 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 계산한다(S1150). 다짐 공정은 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐으로 나뉘며, 각각의 다짐 공정마다 최적 온도가 상이하다. 1차 다짐의 적정 온도는 140~160℃, 2차 다짐의 적정 온도는 110~130℃, 마무리 다짐의 적정 온도는 90~100℃로 할 수 있다. 본 실시예에서는 1차 다짐 중단 온도는 130℃로하며, 2차 다짐 중단 온도는 100℃로, 마무리 다짐 중단 온도는 80℃로 설정하였다. 온도 프로파일을 이용하여 다짐 중단 온도에 도달하는 시간을 연산함으로써 다짐 시간을 예측할 수 있다. 1차 다짐 온도 종료 시간은 표면 온도 프로파일을 이용하여, 2차 다짐 및 마무리 다짐 종료 시간은 내부 온도 프로파일을 이용하여 예측한다.
In order to perform the asphalt compaction time prediction method according to an embodiment of the present invention, the time required until the compaction stop temperature is calculated using the temperature profile of the asphalt mixture, which is unknown (S1150). The compaction process is divided into primary compaction, secondary compaction, and final compaction, and the optimum temperature is different for each compaction process. The titration temperature of primary compaction can be 140-160 degreeC, the appropriate temperature of secondary compaction can be 110-130 degreeC, and the appropriate temperature of finishing compaction can be 90-100 degreeC. In the present embodiment, the first compaction stopping temperature was set to 130 ° C, the second compacting stopping temperature was set to 100 ° C, and the finishing compacting stopping temperature was set to 80 ° C. The compaction time can be predicted by calculating the time to reach compaction interruption temperature using the temperature profile. The first compaction temperature end time is estimated using the surface temperature profile, and the second compaction and finish compaction end time is estimated using the internal temperature profile.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서 예측된 온도 프로파일과 측정된 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.3 is a flowchart illustrating a method for predicting asphalt compaction time according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view illustrating a temperature profile and a measured temperature profile in the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention. to be.

본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서는 다짐 공정 현장에서 온도 프로파일을 측정하여 예측된 온도 프로파일을 보정할 수 있다.In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, the temperature profile may be measured at the compaction process site to correct the predicted temperature profile.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 실시하기 위하여, 아스팔트 혼합물의 상태 정보를 입력받는다(S3110). 아스팔트의 상태 정보는 아스팔트 혼합물의 종류, 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 포설되는 아스팔트의 두께, 포설되는 아스팔트의 온도 등을 포함한다.As shown in Figure 3, in order to implement the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, the state information of the asphalt mixture is received (S3110). The asphalt state information includes the type of asphalt mixture, the mixing ratio of the asphalt mixture, the thickness of the asphalt laid, the temperature of the asphalt laid, and the like.

그 다음, 환경 정보를 입력받는다(S3120). 환경 정보는 아스팔트 접촉면의 성질, 아스팔트 접촉면의 온도 등 아스팔트가 포설되는 현장의 상태 정보와, 대기 온도, 풍속, 습도, 태양열 복사 수준, 구름량 등의 기상 정보를 포함한다. 아스팔트 접촉면의 성질, 풍속이나 습도, 태양열 복사 수준, 구름량 등을 이용하여 미리 설정된 규칙에 따라 복수의 환경 파라미터를 생성한다.Then, the environment information is input (S3120). The environmental information includes the status information of the site where the asphalt is laid, such as the properties of the asphalt contact surface and the temperature of the asphalt contact surface, and weather information such as air temperature, wind speed, humidity, solar radiation level, and cloud amount. A plurality of environmental parameters are generated according to preset rules using the properties of the asphalt contact surface, wind speed and humidity, solar radiation level and cloud cover.

다음으로 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 입력받는다(S3130). 아스팔트 혼합물의 열전도 상수는 전도율과 확산율을 포함한다. 전도율과 확산율은 탐침 방법에 의해 측정된다.Next, the thermal conductivity constant of the asphalt mixture is received (S3130). Thermal conductivity constants of asphalt mixtures include conductivity and diffusion rate. Conductivity and diffusion are measured by the probe method.

입력된 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출한다(S3140). The temperature profile of the asphalt mixture is calculated using the input asphalt state information, environmental information, and the thermal conductivity constant of the asphalt mixture (S3140).

Figure 112012054616582-pat00018
expression
Figure 112012054616582-pat00018

(T1(t) = 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, (T 1 (t) = surface temperature of the asphalt mixture at time t,

T1(t+Δt) = 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, T 1 (t + Δt) = surface temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt),

T2(t) = 시간 2에서의 증분 온도, T 2 (t) = incremental temperature at time 2,

α = 아스팔트 혼합물의 열확산율, α = thermal diffusivity of the asphalt mixture,

△t = 시간 변화량, Δt = time variation,

△z = 아스팔트 혼합물의 두께 변화량, Δz = change in thickness of the asphalt mixture,

Nbi = 비오 넘버, N bi = bio number,

Ta = 대기 온도, T a = ambient temperature,

Hs = 태양 에너지의 영향도, H s = influence of solar energy,

a = 아스팔트 혼합물의 총흡수율, a = total absorption of asphalt mixture,

ε= 아스팔트 혼합물의 총 방출량, ε = total discharge of asphalt mixture,

σ= 스테판-볼츠만 상수)에 의해 포설되는 아스팔트 혼합물의 표면 온도 프로파일이 산출된다. 표면 온도 프로파일은 1차 다짐 온도를 산정하는데 이용된다.surface temperature profile of the asphalt mixture laid by σ = Stephan-Boltzmann constant). The surface temperature profile is used to estimate the first compaction temperature.

다짐 공정을 진행하면, 다짐 정도에 따라 온도 프로파일이 변화하며, As the compacting process proceeds, the temperature profile changes according to the compaction degree.

Figure 112012054616582-pat00019
expression
Figure 112012054616582-pat00019

(Tt,z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 온도, (T t, z = temperature of the asphalt mixture at time t along the asphalt depth,

T(t+Δt),z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 온도)에 의해 포설되는 아스팔트 혼합물의 내부 온도 프로파일이 산출된다. 내부 온도 프로파일은 2차 다짐 및 마무리 다짐 온도를 산정하는데 이용된다.T (t + Δt), z = temperature of the asphalt mixture at time t + Δt along the asphalt depth) yields an internal temperature profile of the asphalt mixture that is laid. The internal temperature profile is used to estimate the secondary compaction and finish compaction temperature.

다음으로, 포설되는 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 측정한다(S3150). 다짐 공정을 진행하면서 시간 및 아스팔트 혼합물의 깊이에 따른 온도를 측정한다. 본 실시예에서 아스팔트 혼합물의 온도 측정에는 표면 타입 탐침이 사용되었다. 5cm 직경의 표면 타입 탐침이 사용되었으며, 동적 측정 방법을 적용하였다. 온도는 세미로그 그래프의 일반축에 도시되고 시간은 로그축에 도시된다. 곡선의 직선 부분이 확인되고, 직선 부분의 끝의 온도와 시간을 나타내는 값이 확인된다. Next, the temperature profile of the asphalt mixture to be installed is measured (S3150). The temperature is measured over time and the depth of the asphalt mixture as the compaction process proceeds. In this example, a surface type probe was used to measure the temperature of the asphalt mixture. A 5 cm diameter surface type probe was used and a dynamic measurement method was applied. The temperature is shown on the general axis of the semilog graph and the time is shown on the log axis. The linear part of the curve is confirmed, and a value indicating the temperature and time at the end of the linear part is confirmed.

산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일과 측정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 비교하여 두 개의 프로파일의 오차가 최소가 되는 값으로 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 보정한다(S3160). The temperature profile of the calculated asphalt mixture is compared with the measured temperature profile of the measured asphalt mixture to correct the temperature profile of the calculated asphalt mixture to a value that minimizes the error between the two profiles (S3160).

도 4에는 예측된 온도 프로파일과 측정된 온도 프로파일이 도시되어 있다. 측정은 배수성 포장 시공 시 다짐작업 동안 온도를 등시간 간격으로 측정하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예측된 온도 프로파일은 실제 측정된 온도와 유사한 양상을 보인다. 하지만, 초기 온도 측정의 오차 및 다짐 현장 상태의 갑작스러운 상황 변경 등으로 인하여 이론적인 온도 프로파일과 실제 측정된 온도 프로파일은 오차가 생길 수 밖에 없다. 따라서 다짐 공정 시 측정한 온도 프로파일을 이용하여 산출된 온도 프로파일을 보정해야 한다.4 shows the predicted and measured temperature profiles. The measurements were taken at regular time intervals during compaction during drainage packaging. As shown in FIG. 4, the predicted temperature profile shows a similar pattern to the actual measured temperature. However, due to the error of the initial temperature measurement and the sudden change of the situation of the compaction field condition, the theoretical temperature and the actual measured temperature profile are bound to be in error. Therefore, the calculated temperature profile should be corrected using the temperature profile measured during the compaction process.

초기 조건에 의해 산출된 온도 프로파일과 측정된 온도 프로파일을 비교하여 오차가 최소가 되는 값으로 산출된 온도 프로파일을 보정한다. 실제 온도 프로파일의 측정 과정에서 오차가 발생할 수 있으므로, 실제 측정된 온도 프로파일 값으로 산출된 온도 프로파일을 바로 보정하는 것이 아니라 두 개의 프로파일의 오차가 최소가 되는 값으로 오차를 보정한다. 오차가 최소가 되는 값을 구하기 위해서 산출된 온도 프로파일과 측정된 온도 프로파일을 비교하여 RMS(root mean square) 값의 최소값을 구한다. RMS 값의 최소값을 이용함으로써 오차를 최소화 할 수 있으며, 보다 신뢰도 높은 온도 프로파일을 구할 수 있다. The temperature profile calculated by the initial condition and the measured temperature profile are compared to correct the calculated temperature profile with the minimum error. Since an error may occur during the measurement of the actual temperature profile, the error is corrected to a value that minimizes the error between the two profiles, rather than immediately correcting the temperature profile calculated by the actual measured temperature profile value. The minimum value of the root mean square (RMS) value is obtained by comparing the calculated temperature profile with the measured temperature profile to obtain the minimum error value. By using the minimum value of the RMS value, the error can be minimized and a more reliable temperature profile can be obtained.

본 발명의 다른 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 방법에서는 산출된 온도 프로파일의 보정을 보다 빠르게 수행하기 위해서 역계산된 열전도율과 열확산율만을 보정에 반영할 수 있다. In the asphalt compaction time prediction method according to another embodiment of the present invention, in order to more quickly correct the calculated temperature profile, only the inversely calculated thermal conductivity and thermal diffusivity may be reflected in the correction.

측정된 온도 프로파일에 의해 열전도율이 다음과 같이 역계산(Back-calculation)된다. The thermal conductivity is back-calculated as follows by the measured temperature profile.

Figure 112012054616582-pat00020
--- (식 10)
Figure 112012054616582-pat00020
--- (Equation 10)

(k = 열전도율, (k = thermal conductivity,

Q = 열량, Q = calories,

T1 = 초기 측정 온도, T 1 = initial measurement temperature,

T2 = 최후 측정 온도, T 2 = last measurement temperature,

t1 = 초기 시간, t 1 = initial time,

t2 = 최후 시간)t 2 = last time)

여기서 열확산율 α는

Figure 112012054616582-pat00021
이므로, 열확산율 역시 측정된 온도 프로파일과 역계산된 열전도율에 의해 역계산될 수 있다. 역계산된 열전도 상수를 재입력받아 온도 프로파일을 다시 산출한다. 온도 프로파일을 산출하기 위해서 식Where the thermal diffusivity α
Figure 112012054616582-pat00021
Therefore, the thermal diffusivity may also be inversely calculated by the measured temperature profile and the inversely calculated thermal conductivity. The temperature profile is recalculated by inputting the inversely calculated thermal conductivity constant. To calculate the temperature profile

Figure 112012054616582-pat00022
Figure 112012054616582-pat00022

(T1(t) = 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, (T 1 (t) = surface temperature of the asphalt mixture at time t,

T1(t+Δt) = 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도, T 1 (t + Δt) = surface temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt),

T2(t) = 시간 2에서의 증분 온도, T 2 (t) = incremental temperature at time 2,

α = 아스팔트 혼합물의 열확산율, α = thermal diffusivity of the asphalt mixture,

△t = 시간 변화량, Δt = time variation,

△z = 아스팔트 혼합물의 두께 변화량, Δz = change in thickness of the asphalt mixture,

Nbi = 비오 넘버, N bi = bio number,

Ta = 대기 온도, T a = ambient temperature,

Hs = 태양 에너지의 영향도, H s = influence of solar energy,

a = 아스팔트 혼합물의 총흡수율, a = total absorption of asphalt mixture,

ε= 아스팔트 혼합물의 총 방출량, ε = total discharge of asphalt mixture,

σ= 스테판-볼츠만 상수)과 σ = Stefan-Boltzmann's constant)

Figure 112012054616582-pat00023
expression
Figure 112012054616582-pat00023

(Tt,z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 온도, (T t, z = temperature of the asphalt mixture at time t along the asphalt depth,

T(t+Δt),z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 온도)이 이용된다. T (t + Δt), z = temperature of the asphalt mixture at time t + Δt along the asphalt depth) is used.

마지막으로, 재산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 이용하여 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 재계산한다(S3170). 1차 다짐 온도 종료 시간은 표면 온도 프로파일을 이용하여, 2차 다짐 및 마무리 다짐 종료 시간은 내부 온도 프로파일을 이용하여 예측한다.
Finally, using the temperature profile of the recalculated asphalt mixture, the time required to stop the compaction temperature is recalculated (S3170). The first compaction temperature end time is estimated using the surface temperature profile, and the second compaction and finish compaction end time is estimated using the internal temperature profile.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 장치를 나타내는 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting asphalt compaction time according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 다짐 시간 예측 장치(500)는 입력부(510), 제어부(520), 표시부(530)를 포함한다. 입력부(510)는 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 열전도 상수를 입력받는다. 아스팔트 혼합물의 상태 정보는 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 포설되는 아스팔트의 두께, 포설되는 아스팔트의 온도 등을 포함한다. 환경 정보는 아스팔트 접촉면의 성질, 아스팔트 접촉면의 온도, 대기 온도, 풍속, 습도, 태양열 복사 수준 등을 포함한다. As shown in FIG. 5, the asphalt compaction time predicting apparatus 500 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 510, a controller 520, and a display unit 530. The input unit 510 receives state information, environment information, and heat conductivity constants of the asphalt mixture. The state information of the asphalt mixture includes the mixing ratio of the asphalt mixture, the thickness of the asphalt to be laid, the temperature of the asphalt to be laid, and the like. Environmental information includes the nature of the asphalt contact surface, the temperature of the asphalt contact surface, air temperature, wind speed, humidity, solar radiation level, and the like.

제어부(520) 입력부(510)에서 입력된 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 열전도 상수를 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도값 및 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 연산한다. 아스팔트 혼합물의 온도 변화는 아스팔트 혼합물의 성분, 혼합 비율 등 아스팔트 혼합물의 상태에 따라 달라진다. 즉, 아스팔트 혼합물은 그 성분과 함량에 따라 다른 열전도율을 갖게 된다. 이러한 열전도율의 차이로 인해 아스팔트의 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간이 달라진다. The controller 520 calculates the time taken until the temperature value of the asphalt mixture and the compaction stop temperature by using the state information, the environmental information, and the thermal conductivity constant of the asphalt mixture input from the input unit 510. The temperature change of the asphalt mixture depends on the condition of the asphalt mixture, such as the components of the asphalt mixture, the mixing ratio, and the like. In other words, the asphalt mixture has different thermal conductivity depending on its composition and content. This difference in thermal conductivity results in a different time taken for the compaction stop temperature of the asphalt.

아스팔트의 다짐 중단 온도는 1차 다짐 중단 온도, 2차 다짐 중단 온도, 마무리 다짐 중단 온도로 구별된다. 1차 다짐 중단 온도는 표면 온도 프로파일에 의해 결정될 수 있으며, 2차 다짐 중단 온도와 마무리 다짐 중단 온도는 아스팔트 혼합물의 내부 온도 프로파일에 따라 결정될 수 있다. 아스팔트 혼합물을 1차 다짐할 때의 적정 온도는 140~160℃이며, 2차 다짐할 때의 적정 온도는 110~130℃이다. 본 실시예에서는 1차 다짐 중단 온도는 130℃로하며, 2차 다짐 중단 온도는 100℃로 하나, 이에 한정하지 않으며 아스팔트 혼합물의 상태에 따라 다르게 설정할 수 있다. 아스팔트를 포설할 때에는 1차 다짐, 2차 다짐 이후에 마무리 다짐을 하며, 마무리 다짐시의 적정 온도는 90~100℃이다. The compaction stopping temperature of the asphalt is divided into the first compaction stopping temperature, the second compaction stopping temperature, and the finishing compaction stopping temperature. The first compaction stop temperature can be determined by the surface temperature profile, and the second compaction stop temperature and the finish compaction stop temperature can be determined according to the internal temperature profile of the asphalt mixture. The titration temperature at the time of primary compaction of an asphalt mixture is 140-160 degreeC, and the titration temperature at the time of secondary compaction is 110-130 degreeC. In the present embodiment, the first compaction stop temperature is 130 ° C., and the second compaction stop temperature is 100 ° C., but is not limited thereto. When laying asphalt, finish compaction is performed after the first compaction and the second compaction, and the appropriate temperature at the final compaction is 90 to 100 ° C.

제어부(520)는 입력된 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 환경 정보, 열전도 상수를 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출한다. 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도가 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 계산한다. 제어부(520)는 측정된 온도 프로파일을 이용하여 열전도 상수를 역계산하고, 역계산된 열전도 상수를 이용하여 온도 프로파일을 보정한다. The controller 520 calculates a temperature profile of the asphalt mixture using the input state information, environment information, and thermal conductivity constants of the asphalt mixture. The temperature profile of the resulting asphalt mixture is used to calculate the time it takes for the asphalt mixture to reach compaction temperature. The controller 520 inversely calculates the thermal conductivity constant using the measured temperature profile, and corrects the temperature profile using the inversely calculated thermal conductivity constant.

표시부(530)는 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간 및 다짐 종료 시간을 표시한다. 표시부(530)에 표시된 데이터에 의하여 아스팔트 혼합물의 다짐 공정 시간을 효율적으로 관리할 수 있다. 표시부(530)는 다짐 종료 시간이 경과한 경우 알람을 울리거나 화면에 표시를 하여 다짐 종료 시간이 되었음을 알릴 수도 있다.
The display unit 530 displays the time taken until the compaction stop temperature and the compaction end time. By the data displayed on the display unit 530, it is possible to efficiently manage the compaction process time of the asphalt mixture. When the compaction end time elapses, the display unit 530 may sound an alarm or display on the screen to notify that the compaction end time is reached.

[실시예][Example]

이상에서 설명한 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 구체적인 실시예를 통해 다시 한 번 설명한다.The asphalt compaction time prediction method described above will be described once again through specific examples.

아스팔트 혼합물의 온도가 최소 160℃가 되도록 하여 포장할 도로에 도포한다. 아스팔트 다짐 시간 예측 장치(500)에 아스팔트 혼합물의 종류, 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 아스팔트의 초기 온도, 아스팔트 포장될 도로의 표면 온도, 대기 온도, 풍속, 구름량, 열전도 상수 등을 입력한다. 제어부(520)는 입력된 정보를 이용하여 미리 설정된 규칙에 의해 파라미터를 생성한다.Apply the asphalt mixture to the pavement with a minimum temperature of 160 ° C. The asphalt compaction time prediction apparatus 500 inputs the type of the asphalt mixture, the mixing ratio of the asphalt mixture, the initial temperature of the asphalt, the surface temperature of the road to be asphalt paved, the atmospheric temperature, the wind speed, the cloud amount, the thermal conductivity constant, and the like. The controller 520 generates a parameter by a preset rule using the input information.

아스팔트 다짐 시간 예측 장치(500)의 제어부(520)는 입력된 아스팔트 혼합물의 종류, 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 아스팔트의 초기 온도, 아스팔트 포장될 도로의 표면 온도, 대기 온도, 풍속, 구름량, 열전도 상수 등을 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출한다. 다짐 공정 동안 포설되는 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일이 측정된다. 측정된 온도 프로파일을 산출된 온도 프로파일과 비교하여 열전도 상수를 역계산하여 재입력한다. The control unit 520 of the asphalt compaction time predicting apparatus 500 includes the type of the asphalt mixture, the mixing ratio of the asphalt mixture, the initial temperature of the asphalt, the surface temperature of the road to be paved with asphalt, the air temperature, the wind speed, the cloud amount, the thermal conductivity constant. And the like to calculate the temperature profile of the asphalt mixture. The temperature profile of the asphalt mixture laid during the compaction process is measured. The measured temperature profile is compared with the calculated temperature profile and the thermal conductivity constant is reversely calculated and re-input.

제어부(520)는 산출된 아스팔트 혼합물의 표면 온도 프로파일 및 내부 온도 프로파일을 이용하여 아스팔트 혼합물의 온도가 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 계산한다. The controller 520 calculates the time taken until the temperature of the asphalt mixture reaches the compaction stop temperature by using the calculated surface temperature profile and the internal temperature profile of the asphalt mixture.

포설 현장의 조건에 따라 계산된 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간 및 다짐 중단 시간을 표시부(530)에 표시하고, 다짐 중단 시간이 경과하면 이를 소리 또는 화면에 표시를 하여 알린다. 표시부(530)에는 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐에 따라 각각 다른 시간이 표시된다.
The display unit 530 displays the time taken until the compaction interruption temperature and the compaction interruption time calculated according to the conditions of the installation site, and when the compaction interruption time elapses, a sound or a screen is displayed to notify the user. The display unit 530 displays different times according to the first compaction, the second compaction, and the final compaction.

다짐 공정은 아스팔트 시공 현장의 환경에 영향을 받는다. 아스팔트가 포설되는 주변 환경에 따라 아스팔트 혼합물의 냉각 속도가 달라진다. 현장에서 아스팔트의 최대밀도에 영향을 주는 요인은 아스팔트 혼합물의 물성, 포설시 아스팔트 혼합물의 온도, 층의 두께, 아스팔트 접촉면의 온도와 단단함, 대기온도, 풍속, 습도, 태양열의 복사수준 등이 있다. 다짐 공정에 있어 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하여 온도 변화를 예측할 수 있다. The compaction process is affected by the environment of the asphalt construction site. The cooling rate of the asphalt mixture depends on the surrounding environment in which the asphalt is laid. Factors affecting the maximum density of asphalt in the field include the properties of the asphalt mixture, the temperature of the asphalt mixture at the time of laying, the thickness of the layer, the temperature and rigidity of the asphalt contact surface, the air temperature, the wind speed, the humidity, and the radiation level of solar heat. In the compaction process, the temperature profile of the asphalt mixture can be calculated to predict the temperature change.

이를 이용하여 본 발명은 다짐이 가능한 시간을 예측할 수 있으며 다짐 공정을 보다 효율적을 수행할 수 있다. 또한, 1차 다짐, 2차 다짐, 마무리 다짐에 있어 적절한 다짐 시간을 알 수 있어 아스팔트가 최적의 밀도를 가질 수 있으며, 이에 따라 도로의 장기 공용성을 높일 수 있다.
By using this, the present invention can predict the time at which the compaction is possible and can perform the compaction process more efficiently. In addition, it is possible to know the appropriate compaction time for the first compaction, the second compaction, the final compaction, the asphalt can have an optimal density, thereby increasing the long-term commonality of the road.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of the present invention in order to facilitate description of the present invention and to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

500 : 아스팔트 다짐 시간 예측 장치
510 : 입력부 520 : 제어부
530 : 표시부
500: asphalt compaction time prediction device
510: input unit 520: control unit
530: display unit

Claims (7)

아스팔트 혼합물의 상태 정보를 입력받는 단계;
환경 정보를 입력받는 단계;
아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 입력받는 단계;
상기 아스팔트 혼합물의 상태 정보, 상기 환경 정보, 상기 아스팔트 혼합물의 열전도 상수를 이용하여 상기 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 산출하는 단계;
상기 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은 시간에 따른 아스팔트 혼합물의 온도 값으로 표현되며, 상기 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일에 설정된 다짐중단 온도를 대입하여, 상기 설정된 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 계산하는 단계;를 포함하고,
상기 다짐 중단온도는 1차 다짐 중단 온도, 2차 다짐 중단 온도 및 마무리 다짐 중단 온도로 구분되며,
상기 1차 다짐 중단온도는 140 ~ 160℃, 상기 2차 다짐 중단 온도는 110 ~ 130℃, 상기 마무리 다짐 중단 온도는 90 ~ 100℃인 것을 특징으로 하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법.
Receiving state information of the asphalt mixture;
Receiving environment information;
Receiving a thermal conductivity constant of the asphalt mixture;
Calculating a temperature profile of the asphalt mixture using state information of the asphalt mixture, the environment information, and a thermal conductivity constant of the asphalt mixture;
The temperature profile of the asphalt mixture is expressed as a temperature value of the asphalt mixture over time, and by substituting the compaction stop temperature set in the temperature profile of the asphalt mixture, calculating the time taken to the set compaction stop temperature; and ,
The compaction stop temperature is divided into the first compaction stop temperature, the second compaction stop temperature and the finishing compaction stop temperature,
The first compaction stop temperature is 140 ~ 160 ℃, the second compaction stop temperature is 110 ~ 130 ℃, the finishing compaction stop temperature is characterized in that 90 ~ 100 ℃ asphalt compaction time prediction method.
제1항에 있어서,
상기 아스팔트 혼합물의 상태 정보는 아스팔트 혼합물의 종류, 아스팔트 혼합물의 혼합 비율, 포설되는 아스팔트의 두께, 포설되는 아스팔트의 온도인 것을 특징으로 하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법.
The method of claim 1,
The state information of the asphalt mixture is asphalt compaction time prediction method, characterized in that the type of asphalt mixture, the mixing ratio of the asphalt mixture, the thickness of the asphalt laid, the temperature of the asphalt laid.
제1항에 있어서,
상기 환경 정보는 아스팔트 접촉면의 온도, 대기 온도, 풍속, 구름량인 것을 특징으로 하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법.
The method of claim 1,
The environmental information is the asphalt compaction time prediction method, characterized in that the asphalt surface contact temperature, air temperature, wind speed, cloud amount.
제1항에 있어서,
포설되는 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 측정하는 단계; 및
상기 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일과 상기 측정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 비교하여 두 개의 프로파일의 오차가 최소가 되는 값으로 상기 산출된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일을 보정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 보정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은 시간에 따른 아스팔트 혼합물의 온도 값으로 표현되며, 상기 보정된 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일에 설정된 다짐중단 온도를 대입하여, 상기 설정된 다짐 중단 온도까지 걸리는 시간을 재계산하며,
상기 다짐 중단온도는 1차 다짐 중단 온도, 2차 다짐 중단 온도 및 마무리 다짐 중단 온도로 구분되며,
상기 1차 다짐 중단온도는 140 ~ 160℃, 상기 2차 다짐 중단 온도는 110 ~ 130℃, 상기 마무리 다짐 중단 온도는 90 ~ 100℃인 것을 특징으로 하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법.
The method of claim 1,
Measuring a temperature profile of the asphalt mixture being deposited; And
Comparing the calculated temperature profile of the asphalt mixture with the measured temperature profile of the asphalt mixture to correct the temperature profile of the calculated asphalt mixture to a value that minimizes the error between the two profiles;
The temperature profile of the calibrated asphalt mixture is expressed as a temperature value of the asphalt mixture over time, and substitutes the compaction stop temperature set in the temperature profile of the calibrated asphalt mixture to recalculate the time taken up to the set compaction stop temperature. ,
The compaction stop temperature is divided into the first compaction stop temperature, the second compaction stop temperature and the finishing compaction stop temperature,
The first compaction stop temperature is 140 ~ 160 ℃, the second compaction stop temperature is 110 ~ 130 ℃, the finishing compaction stop temperature is characterized in that 90 ~ 100 ℃ asphalt compaction time prediction method.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은
Figure 112012054616582-pat00024

(T1(t) = 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도,
T1(t+Δt) = 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 표면 온도,
T2(t) = 시간 2에서의 증분 온도,
α = 아스팔트 혼합물의 열확산율,
△t = 시간 변화량,
△z = 아스팔트 혼합물의 두께 변화량,
Nbi = 비오 넘버,
Ta = 대기 온도,
Hs = 태양 에너지의 영향도,
a = 아스팔트 혼합물의 총흡수율,
ε= 아스팔트 혼합물의 총 방출량,
σ= 스테판-볼츠만 상수)
에 의해 산출되며,
상기 온도 프로파일은 표면 온도 프로파일인 것을 특징으로 하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The temperature profile of the asphalt mixture is
expression
Figure 112012054616582-pat00024

(T 1 (t) = surface temperature of the asphalt mixture at time t,
T 1 (t + Δt) = surface temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt),
T 2 (t) = incremental temperature at time 2,
α = thermal diffusivity of the asphalt mixture,
Δt = time variation,
Δz = change in thickness of the asphalt mixture,
N bi = bio number,
T a = ambient temperature,
H s = influence of solar energy,
a = total absorption of asphalt mixture,
ε = total discharge of asphalt mixture,
σ = Stefan-Boltzmann constant)
Lt; / RTI >
And the temperature profile is a surface temperature profile.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아스팔트 혼합물의 온도 프로파일은
Figure 112012054616582-pat00025

(Tt,z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 t에서의 아스팔트 혼합물의 온도,
T(t+Δt),z = 아스팔트 깊이에 따른 시간 (t+Δt)에서의 아스팔트 혼합물의 온도)에 의해 산출되며,
상기 온도 프로파일은 내부 온도 프로파일인 것을 특징으로 하는 아스팔트 다짐 시간 예측 방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The temperature profile of the asphalt mixture is
expression
Figure 112012054616582-pat00025

(T t, z = temperature of the asphalt mixture at time t along the asphalt depth,
T (t + Δt), z = temperature of the asphalt mixture at time (t + Δt) along the asphalt depth),
Asphalt compaction time prediction method, characterized in that the temperature profile is an internal temperature profile.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 아스팔트 다짐 시간 예측 방법을 구현하는 프로그램을 기록한 기록 매체.The recording medium which recorded the program which implements the asphalt compaction time prediction method in any one of Claims 1-4.
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