KR20220155579A - 노반층의 구축 방법과 그에 사용하는 혼합물 - Google Patents
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Abstract
(과제) 전압에 의한 다지기 공정을 필요로 하지 않으면서 혼합물의 함수비를 최적 함수비로 조정할 필요가 없는 노반층의 구축 방법과 그를 가능케 하는 노반층용 혼합물을 제공하는 것을 과제로 한다.
(해결수단) 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합하여, 함수비가 상기 입상재료의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정, 및, 상기 혼합물을 고르게 까는 공정을 포함하며, 전압에 의한 다지기 공정을 포함하지 않는, 노반층의 무전압 구축 방법과 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하고, 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는, 노반층용 혼합물을 제공함으로써 상기 과제를 해결한다.
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Description
본 발명은 노반층의 구축 방법과 그 구축 방법에 사용하는 노반층용 혼합물에 관한 것이다.
노반(路盤)은, 표층 및 기층과 함께 포장 단면을 형성하고, 교통 하중을 분산시켜서 노상(路床)에 전하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 포장이 파손되었을 시에는, 그것이 표층이나 기층 레벨에 머무는 것일 경우에는 표면 처리나 오버레이에 의해 대처할 수가 있지만, 파손의 원인이 노후화 등으로 인한 노반의 결함에 의한 것일 경우에는 노반층까지 포함해 포장을 다시 할 필요가 있다. 그러나, 포장 교체는 비용이 들고, 또한 기설(旣設) 포장을 제거하기 때문에 대량의 폐자재가 발생하는 문제를 가지고 있다.
이에 반해, 재포장하는 것이 아니라 기설 포장을 현 위치에서 굴착, 파쇄하고, 이 파쇄물에 아스팔트 유제나 시멘트 등의 첨가 재료를 현 위치에서 혼합하고 전압(轉壓)해서, 재생 노반층을 구축하는 노상 노반 재생 공법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3 참조).
상기 공법은 기설 포장의 대부분을 그대로 현 위치에서 재사용하기 때문에, 재료의 반출·반입이 적고, 대량의 폐자재가 발생할 일도 없으며, 에너지를 절약할 수 있어 자원의 유효 활용이나 CO2 배출량의 삭감에도 공헌할 수 있는 이점을 구비한 동시에, 재포장 공법에 비해 저렴하게 시공할 수 있다고 하는 이점을 구비하고 있다.
그렇지만, 재포장 공법이든, 노상 노반 재생 공법이든 종래로부터 행해지고 있는 노반층의 구축 방법은, 새롭게 노반층을 구축하는 경우를 포함해, 시공면 상에 고르게 깐 노반 재료를 전압에 의해 다지는 공정이 불가결하다고 되어 있다. 그런데, 전압에 의한 다지기는, 전압의 정도로 따라 구축되는 노반층의 강도가 변화하므로, 세심한 주위를 기울여서 해야 하는 꼼꼼함이 요구되는 작업이다. 또한, 전압에 의한 다지기는, 통상 로드 롤러나 타이어 롤러 등의 대형의 전압기를 이용해서 행해지기 때문에 시공이 대규모의 것이 되고, 또한, 많은 에너지를 필요로 한다고 하는 문제를 수반하는 것이다．
이 밖에, 전압에 의한 다지기의 정도는, 일반적으로 전압되는 혼합물의 함수비에 따라 크게 변화한다고 일컬어지고 있다. 즉, 전압되는 혼합물의 함수비가 혼합물의 최적 함수비일 때에는 전압에 의해 혼합물을 가장 밀도 높게 다질 수 있어 소기의 강도를 얻을 수 있지만, 함수비가 최적 함수비로부터 벗어나면 이상적인 다지기를 할 수가 없게 되어, 다지기 후의 혼합물의 밀도, 강도가 크게 저하된다. 이 때문에, 시공시에는 사용되는 혼합물의 함수비를 최적 함수비로 조정하지 않으면 안되는 제약이 있다. 혼합물의 함수비가 최적 함수비보다 지나치게 작을 경우에는, 예를 들면 첨가수를 첨가 또는 살포하거나 해서 조정이 가능하지만, 혼합물의 함수비가 최적 함수비보다 과잉인 경우에는, 그 조정은 매우 곤란해 어쩔 수 없이 시공일을 변경하게 되는 경우도 종종 있다.
본 발명은, 상기 종래의 노반층의 구축 방법의 결점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 전압에 의한 다지기 공정을 필요로 하지 않으면서 혼합물의 함수비를 최적 함수비로 조정할 필요가 없는 노반층의 무전압(無轉壓) 구축 방법과 그것을 가능케 하는 노반층용 혼합물을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 열심히 연구와 시행착오를 거듭한 결과, 본 발명자들은 노반재로서 사용하는 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하는 혼합물을, 그 함수비가 포함되는 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태로 해서 시공면 위에 고르게 까는 경우에는, 의외로 종래의 기술 상식에 반해 전압에 의한 다지기 공정 없이 실용에 견디는 강도를 갖춘 노반층을 구축할 수 있음을 발견하였다.
즉, 본 발명은, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합하여 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정, 및 상기 혼합물을 고르게 까는 공정을 포함하고, 전압에 의한 다지기 공정을 포함하지 않는 노반층의 무전압 구축 방법을 제공하는 것에 의해 상기 과제를 해결하는 것이다.
또, 본 발명은, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하고 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 노반층용 혼합물을 제공하는 것에 의해 상기 과제를 해결하는 것이다.
본 발명의 노반층의 무전압 구축 방법에 있어서는, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하는 혼합물은, 기본적으로 그 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있으면 된다. 다만, 보다 안정된 강도의 노반층을 구축한다는 관점에서는, 상기 혼합물에 있어서의 아스팔트 유제와 시멘트의 함량은, 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량과 상기 시멘트의 질량의 합계량이 상기 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량의 10질량% 이상인 것이 바람직하다. 참고로 상기 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량이란, 혼합물이 골재와 아스팔트 유제와 시멘트만을 포함하고 있는 경우에는, 골재의 건조 질량과 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량과 시멘트의 질량의 합계값이다. 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량과 시멘트 질량의 합계가, 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량의 10질량% 이상인 경우에는, 혼합물이 고함수 상태에 있는 것과 더불어 전압에 의한 다지기 공정 없이, 보다 안정된 강도를 갖춘 재생 노반층을 구축할 수가 있다는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 무전압 구축 방법에서는, 사용되는 혼합물에 포함되는 아스팔트 유제와 시멘트는, 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량을 A, 상기 시멘트의 질량을 B라고 했을 때, A/B의 값이 0.7 이상 1.2 이하가 되는 비율로 상기 혼합물 중에 배합되는 것이 바람직하다. 아스팔트 유제와 시멘트가 상기 범위 내의 비율로 사용되는 경우에는, 시멘트에 의해 초래되는 딱딱함을 아스팔트가 적당히 완화시켜 안정된 강도를 갖는 동시에 적당의 경도를 갖춘 노반층을 구축할 수 있으므로 노반층의 균열 방지에 효과적이다. 더 나가아서는, 노반층에 적당량의 아스팔트가 포함되게 되므로, 노반층과 그 위에 포설되는 아스팔트 혼합물의 층과의 친화성이 높아져서 양층 간의 접착성이 양호해지는 이점을 얻을 수 있다.
더욱이 본 발명의 무전압 구축 방법에 있어서는, 상기 혼합물에 골재와 아스팔트 유제와 시멘트 이외에 섬유 재료를 혼합해도 좋다. 혼합물에 섬유 재료가 포함되어 있는 경우에는, 아스팔트가 포함되어 있는 것과 더불어 노반층에 의해 높은 균열 억제 효과를 부여할 수가 있다.
한편, 본 발명의 무전압 구축 방법에서 사용되는 혼합물의 조제는, 각 재료를 미리 플랜트에서 혼합하는 플랜트 혼합 방식으로 해도 무방하고, 시공 현장에서 각 재료를 혼합하여 혼합물을 조제해도 무방하다. 혹은, 기설 포장의 노반층의 파쇄물을 골재로서 사용하는 경우에는, 기설 포장의 노반층을 굴착, 파쇄한 현 위치에서, 파쇄물과 아스팔트 유제와 시멘트와, 필요에 따라서 섬유 재료를 혼합하여 혼합물로 하는 노상 혼합 방식으로 해도 되고, 굴착, 파쇄하여 얻어진 파쇄물을 플랜트에 반송해, 플랜트에서 기타 재료와 혼합해 혼합물로 하고, 그것을 시공 현장에 반입하도록 해도 된다. 어떤 경우이든 골재와 아스팔트 유제와 시멘트와, 필요에 따라서 첨가되는 섬유 재료는, 기본적으로 어떠한 순서로 혼합해도 되지만, 상기 노상 혼합 방식에 의한 경우에는, 적어도 아스팔트 유제와 시멘트를 미리 혼합한 상태에서 골재와 혼합하는 것이 바람직하다. 아스팔트 유제와 시멘트가 미리 혼합된 상태에서 골재와 혼합되는 경우에는, 현 위치에서의 혼합 작업이 단순화되고 간단해지는 것 이외에, 시공면 위에 미리 시멘트를 살포해 두는 수고도 불필요해지는 편리함이 있다.
본 발명의 노반층의 무전압 구축 방법에 따라 구축되는 노반층은, 포장의 신설시에 구축되는 새로운 노반층이어도 무관하고, 재포장 공법에 따라 구축되는 노반층이어도 무방하며, 또한 노상 노반 재생 공법 등의 노반 재생 공법에 따라 구축되는 노반층이어도 상관없다.
본 발명에 따른 노반층의 무전압 구축 방법 및 노반층용 혼합물에 의하면, 많은 에너지를 필요로 하는 전압에 의한 다지기 공정 없이 안정된 강도와, 경우에 따라서는 적당한 경도를 갖춘 노반층을 구축할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 노반층의 무전압 구축 방법 및 노반층용 혼합물에 의하면, 골재와 아스팔트 유제 및 시멘트를 혼합해서 이루어진 혼합물은, 그 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있으면 되고, 함수비가 엄밀하게 최적 함수비일 것을 필요로 하지 않기 때문에, 시공 조건이 대폭으로 완화되어 보다 큰 자유도로 시공할 수가 있다고 하는 이점이 있다.
도 1은 함수비와 건조 밀도와의 관계를 나타내는 도면.
도 2는 함수비와 1축 압축 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 함수비와 1차 변위량과의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 함수비와 잔류 강도율과의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 시멘트＋증발 잔류물량과 건조 밀도와의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 시멘트＋증발 잔류물량과 1축 압축 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 시멘트＋증발 잔류물량과 1차 변위량과의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 시멘트＋증발 잔류물량과 잔류 강도율과의 관계를 나타내는 도면.
도 2는 함수비와 1축 압축 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 함수비와 1차 변위량과의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 함수비와 잔류 강도율과의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 시멘트＋증발 잔류물량과 건조 밀도와의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 시멘트＋증발 잔류물량과 1축 압축 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 시멘트＋증발 잔류물량과 1차 변위량과의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 시멘트＋증발 잔류물량과 잔류 강도율과의 관계를 나타내는 도면.
본 발명에 따른 노반층의 무전압 구축 방법은, 전술한 바와 같이, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합해, 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정, 및 상기 혼합물을 고르게 까는 공정을 포함하며, 전압에 의한 다지기 공정을 포함하지 않는 노반층의 무전압 구축 방법이다. 이하, 각 공정에 대해 순차적으로 설명한다.
골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합해, 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정은, 문자 그대로 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합해, 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정이다. 해당 공정에서는 적어도 골재와 아스팔트 유제와 시멘트가 혼합되어, 골재, 아스팔트 유제, 및 시멘트를 포함하고, 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물을 얻을 수 있으면 되고, 골재, 아스팔트 유제, 및 시멘트 이외의 다른 재료가 아울러 혼합되어도 무방함은 물론이다.
골재로서는, 노반 재료로서 새롭게 준비된 쇄석 등의 골재를 사용해도 좋고, 기설 포장 노반재의 파쇄물을 골재의 일부 또는 전부로서 재사용해도 좋다. 기설 포장 노반재의 파쇄물은, 본 발명에 따른 공법으로 노반층을 구축하고자 하는 시공 현장의 현 위치에 있어서, 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄하여 얻어진 파쇄물이어도 되고, 다른 시공 현장에서 굴착, 파쇄된 노반층의 파쇄물이어도 된다.
골재가, 노반층을 구축하려고 하고 있는 현 위치에 있어서 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해 얻어진 파쇄물인 경우에는, 본 발명에 따른 노반층의 무전압 구축 방법은, 노반층을 구축하려고 하는 현 위치에 있어서 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해 골재로 하는 공정을 포함하게 되며, 그 경우에는, 골재로서 사용되는 상기 파쇄물과 아스팔트 유제 및 시멘트 등을 혼합해 혼합물로 하는 공정도 현 위치에서 실시하는 것이 바람직하다. 참고로, 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해 골재로 하는 공정은, 기본적으로 종래로부터 행해지고 있는 재생 노반층의 구축 방법과 조금도 상이한 것은 아니다. 상기 공정은, 기본적으로 어떤 기구 또는 기계를 이용해서 수행해도 상관없지만, 전형적으로는 노상 혼합식의 스태빌라이저 혹은 로드 스태빌라이저를 이용해 수행된다.
또한, 골재가, 노반층을 구축하고자 하는 현 위치에 있어서 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해 얻어진 파쇄물인 경우에는, 기설 포장을 굴착, 파쇄하는 깊이는, 적어도 노반층의 일부를 굴착, 파쇄하는 깊이이면 되고, 안정 처리를 실시해 재생 노반층으로 할 것을 예정하고 있는 노반층의 두께를 커버하는 깊이까지 굴착해, 파쇄하면 된다. 한편, 작업의 수고를 꺼리지 않는다면, 기설 포장의 굴착, 파쇄에 앞서, 시공면 위에 단위면적당 필요로 하는 양의 시멘트의 일부 또는 전부를 살포해 두어, 살포되어 있는 시멘트와 함께 기설 포장을 굴착, 파쇄하도록 할 수도 있다.
골재와 혼합하는 아스팔트 유제에는 특별한 제한은 없고, 포함되는 아스팔트의 종류에도 특별한 제한은 없다. 아스팔트 유제에 포함되는 아스팔트로서는 스트레이트 아스팔트, 블론 아스팔트, 세미 블론 아스팔트, 천연 아스팔트, 용제 탈력 아스팔트 등을 사용할 수 있고 이들에 스티렌·부타디엔 블록 공중합체(SBS), 스티렌·이소프렌 블록 공중합체(SIS), 스티렌·부타디엔 랜덤 공중합체(SBR), 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체(EVA), 에틸렌·에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA), 폴리스타이렌·폴리에틸렌 뷰틸렌 블록 공중합체(SEBS), 천연 고무(NR), 클로로프렌 고무(CR), 아이소프렌 고무(IR), 석유 수지, 오일 등을 혼합한 개질 아스팔트도 사용 가능하다. 한편, 오일로서는 방향족계 탄화수소, 지방산계 탄화수소 등을 예로 들 수 있고, 수지로서는 C9, 테르펜페놀 등을 예로 들 수 있다. 게다가 고무 라텍스, 합성 고분자 에멀젼, 수용성 고분자를 단체(單體)로 혹은 복수개를 조합하여 혼합한 것을 개질제로서 유화제에 첨가하거나 유제 제조 후에 첨가해도 좋다.
또한, 아스팔트 유제의 유화에 사용되는 유화제는, 양이온계, 비이온계, 음이온계 중 어느 하나를 사용해도 되고, 그 중에서 특히 파쇄된 노반재와의 혼합성이 좋을 것이 요구되는 경우에는, 비이온성 계면활성제를 유화제로서 이용한 비이온계 유제가 바람직하다. 또한, 조기의 강도 발현이 요구되는 경우에는, 양이온성 계면활성제를 유화제로서 이용한 양이온계 유제의 사용이 추천된다.
사용하는 시멘트에도 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초속경 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트 등의 각종 포틀랜드 시멘트나, 고로(高爐) 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 제트 시멘트, 알루미나 시멘트 등을 사용할 수 있다. 그 중에서, 시공 시간 단축이 요구되는 경우에는, 조기의 강도 발현성의 관점에서 초속경 포틀랜드 시멘트 또는 조강 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하고, 또한 경화에 수반하는 균열이 염려되는 경우에는, 중용열 포틀랜드 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트 등의 사용이 추천된다. 더욱이, 소석회나 생석회 등을 시멘트로서 사용해도 무방하며, 본 발명에 따른 구축 방법 및 혼합물에 사용되는 시멘트의 범주에는, 소석회나 생석회 등도 포함된다.
전술한 각 재료의 혼합은, 어떠한 순서로 어떠한 기재(機材)를 사용해 이루어져도 무방하다. 상기 혼합은, 예를 들면 전술한 플랜트 혼합 방식으로 해도 되고, 시공 현장에 적당한 믹서를 반입해 시공 현장에서 혼합하도록 해도 된다. 또는 전술한 바와 같이, 시공 대상으로 하는 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄하여 그 파쇄물을 골재로서 사용하는 경우에는, 굴착, 파쇄한 현 위치에서, 골재인 파쇄물과 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합하는 노상 혼합 방식으로 실시하도록 해도 된다. 전술한 로드 스태빌라이저는, 통상, 굴착, 파쇄 기능에 더해, 아스팔트 유제나 그 외의 첨가재를 분출, 살포하는 기능을 가지고 있으므로, 그 기능을 이용하여 파쇄물에 아스팔트 유제를 살포하면서, 굴착, 파쇄를 계속하는 것에 의해 골재인 파쇄물과 아스팔트 유제를 혼합할 수 있다.
한편, 노상 혼합 방식에 의한 경우, 시멘트에 관해서는 기설 포장의 시공면 상에, 단위 면적당 필요로 하는 양의 시멘트의 일부 또는 전부를 미리 살포해 두고, 그 후 기설 포장을 굴착, 파쇄함으로써 골재인 파쇄물과 혼합하도록 해도 무방하고, 아스팔트 유제가 파쇄물 상에 살포되는 것과 동시 및/또는 상호 전후로 해서, 파쇄물 상에 시멘트를 살포해 파쇄물과 혼합하도록 해도 된다. 또, 이들 2개의 살포, 혼합 루트를 병용해도 좋다. 다만, 아스팔트 유제와 시멘트를 미리 소정의 비율로 혼합해 두어, 아스팔트 유제를 분출, 살포하는 노즐로부터 아스팔트 유제와 시멘트를 함께 파쇄물 상에 살포해 골재인 파쇄물과 혼합하는 것이 작업으로는 가장 간편하기 때문에 바람직하다.
한편, 상기 혼합물에는, 전술한 골재, 아스팔트 유제, 및 시멘트 이외에, 섬유 재료를 혼합하여 구축되는 노반층의 내균열성을 향상시켜도 된다. 혼합하는 섬유 재료로서는, 예를 들면, 바살트 파이버 등의 광물질 섬유, 유리 섬유, 카본 파이버, 비닐론 또는 셀룰로오스 등의 유기물 섬유, 및 강섬유를 사용할 수 있다. 혼합하는 섬유의 사이즈는, 직경이 5~100μm, 섬유 길이가 5~40mm 정도의 것이 바람직하다. 섬유 재료는, 사용되는 골재에 대해, 0.1질량%~5.0질량%의 범위에서 배합하는 것이 바람직하다.
상기 혼합물에는 통상 콘크리트에 사용되는 감수제(減水劑), 팽창성 혼화제, 수축 저감제 등을 추가로 첨가할 수도 있다. 감수제로서는, 예를 들면 JIS A 6204 "콘크리트용 화학 혼화제"에 규정되어 있는 고성능 감수제, 감수제, AE 감수제, 및 고성능 AE 감수제 등으로부터 선택되는 1종 이상을 예로 들 수 있고, 이들 감수제의 주성분을 구성하는 화합물로서는, 나프탈렌 설폰산, 리그닌 설폰산, 또는 멜라민 설폰산 등과 포름알데히드의 축합물, 폴리카복실산, 및 이들의 나트륨염, 칼륨염, 또는 칼슘염 등으로부터 선택되는 1종 이상을 예로 들 수 있다. 이들 감수제의 첨가량은, 시멘트 질량에 대해, 통상, 0~3.0질량%의 범위로 하는 것이 좋다.
본 발명의 노반층의 무전압 구축 방법에 있어서는, 상술한 바와 같이 해서 골재, 아스팔트 유제, 시멘트, 또는 필요에 따라서 섬유 재료나 감수제 등의 첨가제를 혼합하고, 필요에 따라서 첨가수를 첨가하거나 해서, 함수비가 사용되는 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물이 조제된다.
참고로, 함수비(w(%))란, 혼합물에 포함되어 있는 수분의 질량(Ww)을, 혼합물의 건조 질량(Ws)에 대한 비율(백분율)로 나타낸 값으로, 하기 식 1로 구해진다.
w=(Ww/Ws)×100［%］ 식 1
또한, 최적 함수비란, "다지기에 의한 흙의 다지기 시험 방법"(JIS A1210)에 "건조 밀도를 세로축으로 하고, 함수비를 가로축으로 해서 측정치를 기입하고, 이들을 매끄러운 곡선으로 이어서, 건조 밀도-함수비 곡선으로 한다. 이 곡선의 건조 밀도의 최대치를 최대 건조 밀도ρdmax(g/cm3), 그에 대응하는 함수비를 최적 함수비wopt(%)로 한다."라고 규정되어 있는 바와 같이, 다지기에 의해 흙이나 노반재 등의 건조 밀도가 가장 커질 때의 함수비를 말하는 것이다.
혼합물에 배합하는 골재의 최적 함수비는, 상기 "다지기에 의한 흙의 다지기 시험 방법"(JIS A1210)에 규정되어 있는 방법 혹은 그에 준하는 방법에 의해 구할 수 있다. 또한, 골재로서 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해 얻어진 파쇄물을 사용하고, 굴착, 파쇄한 현 위치에서 다른 재료와 혼합하는 경우에는, 시공 대상이 되는 기설 포장을, 사전에 시공시의 깊이와 동일한 깊이까지 샘플링하고, 이것을 시공시에 상정되는 입경과 동일한 입경이 될 때까지 파쇄해 파쇄물로 하고, 이것을 시료로 해서 함수비를 바꾸면서 다지기 시험을 실시하는 것에 의해, 그 최적 함수비를 구할 수 있다.
한편, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합해서 얻어지는 혼합물의 함수비(w)는, 상술한 바와 같이, 혼합물에 포함되는 수분의 질량(Ww)과 혼합물의 건조 질량(Ws)의 비이므로, 사용하는 골재에 포함되는 수분 함량과 사용하는 아스팔트 유제 중의 수분 함량, 및 골재, 아스팔트 유제, 및 시멘트의 혼합 비율에 근거해 계산에 의해 구할 수 있다. 한편, 섬유 재료를 혼합하는 경우에는, 섬유 재료의 혼합 비율을 고려에 넣는 것은 말할 필요도 없다. 참고로, 골재의 수분 함량은, 대상으로 하는 골재의 건조 전후의 질량을 측정하는 것에 의해 구할 수 있다. 또한, 골재로서 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해서 얻어지는 파쇄물을 사용하고, 굴착, 파쇄한 현 위치에서 다른 재료와 혼합하는 경우에는, 최적 함수비를 요구할 때와 마찬가지로 시공 대상 노면을 구성하는 기설 포장의 일부를 사전에 샘플링하여 그 수분 함량을 구해 놓으면 된다.
이와 같이 해서 구해진 혼합물의 함수비가, 이미 최적 함수비를 상회하고 있는 경우에는, 함수비를 구했을 때와 동일한 배합 비율로 골재와 아스팔트 유제와 시멘트, 그리고, 필요에 따라서 섬유 재료를 혼합해 혼합물로 하면 된다. 한편, 상기와 같이 해서 구해진 혼합물의 함수비가, 최적 함수비와 같거나 최적 함수비를 하회하는 경우에는, 혼합물에 적당량의 첨가수를 첨가하면 된다. 또한, 골재로서 기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄해 얻어진 파쇄물을 사용하고, 굴착, 파쇄한 현 위치에서 다른 재료와 혼합하는 경우에는, 기설 포장을 굴착, 파쇄하기에 앞서 시공면 상에 적당량의 물을 살포하거나, 파쇄 공정 중 및/또는 혼합물로 하는 공정 중에 적당량의 물을 첨가해서, 얻어지는 혼합물의 함수비가 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태가 되도록 조정하면 된다.
본 발명에 따른 노반층의 무전압 구축 방법에서 사용되는 노반층용 혼합물은, 기본적으로 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하고, 그 함수비가 사용한 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있으면 되지만, 구축되는 노반층에 안정된 강도를 발현시킨다는 관점에서는, 아스팔트 유제와 시멘트를, 아스팔트 유제 중의 잔류 증발물의 질량과 시멘트의 질량의 합계량이, 상기 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량의 10질량% 이상이 되는 비율로 포함하고 있는 것이 바람직하다.
혼합물에 포함되는 아스팔트 유제와 시멘트의 양의 비는, 원칙적으로 얼마이든지 상관없지만, 일반적으로 아스팔트 유제에 포함되는 아스팔트 양에 대해서 시멘트 양이 많아지면, 재생 노반층의 경도가 증가하는 경향이 있고, 반대로, 시멘트 양에 대해서 아스팔트 유제에 포함되는 아스팔트 양이 많아지면, 재생 노반층의 유연성이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 구축하고자 하는 재생 노반층이 갖추어야 할 특성에도 달려 있지만, 아스팔트 유제와 시멘트는, 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량을 A, 시멘트의 질량을 B라고 했을 때, A/B의 값이 0.7 이상 1.2 이하가 되는 비율로 상기 혼합물에 배합하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 해서, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합하고, 함수비가 상기 입상 재료의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정을 거쳐 제조된 혼합물은, 상기 혼합물을 고르게 까는 공정에서 시공면 상에 고르게 깔아진다. 상기 혼합물은, 그 함수비가 상기 혼합물에 포함되는 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있으므로, 비교적 큰 자기 유동성을 가지며, 단지 시공면 상에 고르게 까는 것만으로 조밀하게 충전되어 전압에 의한 다지기 공정 없이 노반층을 구축할 수 있다. 한편, 상기 혼합물을 시공면 상에 고르게 깐 것만으로는 내부에 공극이 잔존할 우려가 있는 경우에는, 다짐봉으로 찌르거나, 바이브레이터 등을 사용해 적당한 진동을 부여해서 공극을 감소시키도록 해도 된다. 고르게 깔아진 혼합물은, 시간의 경과와 함께 경화되어 노반층이 구축된다.
일반적으로, 전압에 의한 다지기 공정에는 막대한 에너지가 필요하므로, 전압에 의한 다지기 공정 없이 노반층을 구축할 수 있는 점은, 본 발명에 따른 구축 방법의 매우 큰 장점이다. 또한, 전압에 의한 다지기 공정을 필수로 하는 종래의 공법에 있어서는, 구축되는 노반층의 강도가 전압에 의한 다지기 정도에 따라 변화하므로, 균일하고 일정한 강도의 다지기를 실시하지 않으면 노반층의 강도에 장소적인 편차가 발생하는 문제점이 있었던 바, 본 발명에 따른 무전압 구축 방법에 있어서는, 전압에 의한 다지기 공정이 불필요하기 때문에 구축되는 노반층의 강도에 장소적인 편차가 발생하는 문제점은 생기지 않는다.
이하, 실험에 근거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
＜실험 1：혼합물의 성상에 미치는 함수비의 영향＞
하기의 재료를 사용해, 하기 표 1에 나타내는 배합으로, 함수비가 3.0질량%, 5.0질량%, 7.0질량%, 9.0질량%, 또는 11.0질량%와 각각 다른 시료 1, 2, 3, 4, 5를 조제했다. 조제한 시료 1~5를, 각각 2 계통으로 나누어 형틀에 충전하고, 한쪽 계통에 대해서는, 마샬 래머로 양면 50회 찌르고, 전압에 의한 다지기 있음(이하, "전압 있음")의 혼합물로 했다. 다른 한쪽 계통에 대해서는, 형틀에의 충전 후, 마샬 래머에 의한 찌르기는 하지 않고, 필요에 따라서 다짐봉으로 가볍게 찌름으로써 공극을 제거하는 것에 그쳐 전압에 의한 다지기 없음(이하, "전압 없음")의 혼합물로 했다.
사용한 재료는 이하와 같다.
·골재：입도 조정 쇄석(최대 입경 40mm)(건조 완료)
·아스팔트 유제：MN－1(비이온계 혼합용 아스팔트 유제)(고형분 농도 57질량%)
·시멘트：보통 포틀랜드 시멘트
한편, 상기 골재(입도 조정 쇄석)의 최적 함수비를 다지기 시험에 의해 측정했더니 5.0질량%였다. 또한, 골재는 건조시킨 후에 실험에 사용했으므로, 하기 표에 나타내는 골재의 질량은 모두 건조 질량이다.
각 혼합물을 7일간 양생 후, "노상 재생 시멘트·아스팔트 유제 안정 처리 배합 설계의 입문 평성15년(2003년)"(사단법인 일본 아스팔트 유제 협회)에 규정되어 있는 방법에 따라 건조 밀도(g/cm3), 1축 압축 강도(N/mm2), 1차 변위량(1/100cm), 및 잔류 강도율(%)을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 1~4에 나타낸다.
표 2 및 도 1, 2에서 볼 수 있는 바와 같이, "전압 있음"의 경우에는, 형틀에 충전해 경화, 양생한 혼합물(경화체)의 건조 밀도 및 1축 압축 강도는, 모두 사용한 골재의 최적 함수비인 5.0질량%(시료 2)일 때에 가장 큰 값을 나타내며, 그 후에 함수비가 증가함에 따라 감소했다.
이에 반해, "전압 없음"의 경우에는, 함수비가 최적 함수비와 동일한 5.0질량%일 때에는, 건조 밀도 및 1축 압축 강도 모두 "전압 있음"에 비해 낮은 값을 나타냈지만, 그 후에 함수비가 최적 함수비인 5.0질량%를 상회하면, 건조 밀도 및 1축 압축 강도는 점차 커져, 함수비가 최적 함수비의 1.4배인 7질량% 이상이 되면 건조 밀도 및 1축 압축 강도는 급격히 상승했다. 한편, 함수비가 최적 함수비를 하회하는 3.0질량%인 시료 1의 "전압 없음"일 때의 1축 압축 강도가 "0"인 것은, 함수비가 3.0질량%에서는 혼합물이 바삭바삭해져서 뭉쳐지지 않고, 전압에 의한 다지기 없음에서는 1축 압축 강도 측정용의 시험체로 할 수가 없었기 때문이다. 이하, 1차 변위량 및 잔류 강도율에 대해서도 마찬가지이다.
함수비가 최적 함수비의 1.8배인 9질량%(시료 4)가 되면, "전압 없음"의 혼합물(경화체)의 건조 밀도 및 1축 압축 강도는, "전압 있음"의 경화체의 건조 밀도 및 1축 압축 강도에 거의 필적하는 값이 되어, 건조 밀도에 관해서는, 함수비 11.0질량%(시료 5)로, "전압 없음"의 경화체가 "전압 있음"의 경화체보다 높은 값이 되었다.
한편, 1축 압축 강도는, 함수비가 11.0질량%(시료 5)가 되면 저하되는 경향이 보였는데, 이 경향은 "전압 있음"의 경화체에 대해서도 마찬가지였다. 다만, "전압 없음"의 경우에는, 함수비가 반드시 최적 함수비가 아니어도 괜찮기 때문에, 혼합하는 아스팔트 유제 및 시멘트의 양을 증가하거나 혼합하는 아스팔트 유제의 종류를 변경하는 것에 의해 충분히 개선 가능하다고 생각된다.
또한, 표 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 경화체의 부드러움의 지표가 되는 1차 변위량은, "전압 있음"의 경우도, "전압 없음"의 경우도, 함수비가 커짐에 따라 상승하는 동일한 경향을 나타냈다. 그러나, "전압 있음"의 경우에는, 최적 함수비를 초과하면 1차 변위량은 급격히 상승해, 함수비 7.0질량%(시료 3)에 있어서 38(1/100cm)이 되어, 일반적으로 기준치로 여겨지는 5~30(1/100cm)의 상한을 넘었다. 이에 반해, "전압 없음"의 경우에는, 함수비가 7.0질량%(시료 3)에서는, 1차 변위량은 11(1/100cm)로 아직도 허용 범위 내에 있고, 함수비가 9.0질량%(시료 4)가 되어 최초로 30(1/100cm)을 넘어 36(1/100cm)이 되었다.
또한, 최대 강도에 도달한 후의 강도 유지의 정도의 지표가 되는 잔류 강도율에 관해서는, 표 2와 도 4에 도시하는 바와 같이, 함수비가 최적 함수비 이상이 되는 영역에서, "전압 없음"의 경화체는, 일반적으로 기준치로 여겨지는 "65% 이상"이 되고, 게다가, "전압 있음"의 경화체를 상회하는 잔류 강도율을 나타냈다. "전압 없음"의 경화체가, 최적 함수비를 상회하는 함수비의 영역에서 이와 같이 커다란 잔류 강도율을 나타냈다고 하는 것은 뜻밖의 결과로, "전압 없음"의 경화체는, 함수비가 최적 함수비를 상회하는 영역에 있어서, 최대 강도에 도달한 후에도 비교적 커다란 잔류 강도를 유지하여, 잘 균열되지 않는 특성을 갖추고 있음을 알 수 있었다.
이상과 같이, 혼합물의 함수비가 사용한 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있으면, "전압 없음"이더라도 상응하는 물성을 갖춘 경화체를 얻을 수 있고, 그 중에서도, 함수비가 최적 함수비의 1.4배 이상이 되면, 경화체의 물성값이 급격하게 개선되므로, 혼합물의 함수비는, 사용한 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있으면 되고, 최적 함수비의 1.4배 이상이 보다 바람직하다고 결론지어진다.
＜실험 2：아스팔트 유제 및 시멘트량이 혼합물의 물성에 미치는 영향＞
실험 1에 있어서, 함수비가 최적 함수비를 상회하는 경우에는, "전압 없음"일지라도 "전압 있음"의 경우에 뒤떨어지지 않는 건조 밀도 및 1축 압축 강도를 얻을 수 있는 동시에, 적당한 경도와 균열이 잘 되지 않는 지표가 되는 1차 변위량 및 잔류 강도율의 쌍방에 있어서 양호한 결과를 얻을 수 있었으므로, 함수비를 최적 함수비를 상회하는 9.0질량%(최적 함수비의 1.8배)로 고정해, 혼합하는 아스팔트 유제와 시멘트의 양을 변화시키고, "전압 없음"의 조건 하에서 경화시킨 혼합물의 물성에 어떠한 영향이 미치는지를 시험했다.
실험 1에서 사용한 것과 동일한 재료를 하기 표 3에 나타내는 배합 비율로 혼합하고, 골재에 대한 아스팔트 유제 및 시멘트량이 상이한 시료 6, 7, 8, 9를 조제했다.
조제한 각 시료를, 실험 1에 있어서의 "전압 없음"과 동일하게 해서, 형틀에 충전하고, 마샬 래머에 의한 찌르기는 하지 않고, 필요에 따라서 다짐봉으로 가볍게 찌르는 것에 의해 공극을 제거하는 데에 그쳐 전압에 의한 다지기 "없음"의 혼합물로 했다. 이어서, 실험 1에서와 동일하게 해서, 각 혼합물을 7일간 양생 후, "노상 재생 시멘트·아스팔트 유제 안정 처리 배합 설계의 입문 평성15년(2003년)"(사단법인 일본 아스팔트 유제 협회)에 규정되어 있는 방법에 따라 건조 밀도(g/cm3), 1축 압축 강도(N/mm2), 1차 변위량(1/100cm), 및 잔류 강도율(%)을 측정했다. 결과를 표 4 및 도 5~8에 나타낸다.
표 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 형틀에 충전하고 "전압 없음"으로 경화, 양생한 혼합물(경화체)의 건조 밀도는, 시멘트의 질량과 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량의 합계량("(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)")이 증가함에 따라 서서히 감소했지만, 1축 압축 강도는, 표 4 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"이 증가함에 따라 증가해, 혼합물 중에 포함되는 건조 고형물(본 실험에서는(골재＋시멘트＋아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)이 건조 고형물에 해당함)의 합계 질량의 10질량% 이상이 되어 11.2질량%(시료 7)가 되면, 시멘트·역청 안정 처리 노반의 기준으로 여겨지는 1축 압축 강도의 하한치인 1.5N/mm2를 상회하고, 그 후 "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"이 혼합물 중에 포함되는 건조 고형물의 합계 질량의 19.2질량%(시료 9)가 될 때까지, 1.5N/mm2 이상으로 안정되었다.
또한, 표 4 및 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 경화체의 부드러움의 지표가 되는 1차 변위량은, "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"이 혼합물 중에 포함되는 건조 고형물의 합계 질량의 5.5질량%(시료 6)로 낮은 경우에는, 36(1/100cm)이 되어 일반적으로 기준치로 되어 있는 5~30(1/100cm)의 상한을 초과하고 있었지만, "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"이 증가해, 11.2질량%(시료 7)가 되어 10질량% 이상이 되면, 상기 기준치의 상한을 하회하는 동시에 상기 기준치의 하한 이상이 되어, 경화물의 부드러움이 딱 좋은, 만족할 수 있는 레벨에 들어갔다.
게다가 잔류 강도율에 관해서는, 표 4 및 도 8에 보이는 바와 같이, 시험한 "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"의 전체 범위에서, 일반적으로 기준치로 여겨지는 "65% 이상"이 되고, "전압 없음"의 경화체는, "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"이 혼합물 중에 포함되는 건조 고형물(골재＋시멘트＋아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)의 합계 질량의 적어도 5.5질량% 내지 20.0질량%의 범위 내에서, 최대 강도에 도달한 후에도 비교적 커더란 잔류 강도를 유지해, 잘 균열되지 않는 특성을 갖추고 있음을 알 수 있었다.
상기 실험 1, 2의 결과로부터, 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합한 혼합물의 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 경우에는, 고르게 깐 후에, 전압에 의한 다지기 공정 없이, 안정된 강도와 잘 균열되지 않는 성질을 겸비한 노반층을 구축할 수 있음을 알 수 있었다. 적합한 고함수 상태로서는, 후술하는 감수제를 첨가하지 않는 경우에는, 최적 함수비의 1.4배 이상이 적합하고, 1.6배 이상이 더욱 적합하다. 또한, 1축 압축 강도에 대해 말하자면, 시멘트와 아스팔트 유제를, "(시멘트)＋(아스팔트 유제 중의 증발 잔류물)"이 혼합물 중에 포함되는 건조 고형물(본 실험예의 경우는 (골재＋시멘트＋아스팔트 유제 중의 증발 잔류물))의 합계 질량의 10질량% 이상이 되는 비율로 혼합물 중에 배합하면, 시멘트·역청 안정 처리 노반의 기준으로 여겨지는 1축 압축 강도의 하한치인 1.5N/mm2를 상회하는 높은 1축 압축 강도를 가지는 노반층을 전압에 의한 다지기 공정 없이 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
경화체의 부드러움의 지표가 되는 1차 변위량이나, 최대 강도에 도달한 후의 강도 유지의 정도의 지표가 되는 잔류 강도율에 대해서도 마찬가지이며, 시멘트와 아스팔트 유제를, 시멘트의 질량과 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량의 합계량이 혼합물 중에 포함되는 건조 고형물(본 실험예의 경우는 (골재＋시멘트＋아스팔트 유제 중의 증발 잔류물))의 합계 질량의 10질량% 이상 20질량% 이하가 되는 비율로 혼합물 중에 배합하면, 기준치를 상회하는 높은 1축 압축 강도와 적당한 부드러움과 잔류 강도를 가지는 노반층을 구축할 수 있다.
한편, 이상의 실험 1, 2에 있어서는, 아스팔트 유제와 시멘트를, 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량：시멘트 질량=1.14：1의 비율로 골재에 혼합했지만, 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물과 시멘트의 혼합량 비는 이 특정 비율에 한정되지 않는다. 일반적으로, 시멘트량이 증가하면, 혼합물의 경화체는 딱딱함이 증가하고, 아스팔트량이 증가하면, 혼합물의 경화체는 딱딱함이 감소하는 한편 부드러움이 늘어난다고 생각되므로, 구축하는 노반층에 요구되는 특성에 따라, 골재에 혼합하는 아스팔트 유제와 시멘트의 양의 비를 변경하면 된다. 강도와 잘 균열되지 않는 성질을 겸비한 노반층을 구축한다고 하는 관점에서는, 골재와 혼합하는 아스팔트 유제와 시멘트는, 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량：시멘트 질량 중의 증발 잔류물의 질량=0.7：1~1.2：1의 비율로 적절히 가감하면 된다.
＜실험 3：감수제의 첨가가 경화체의 물성 및 적합한 함수비에 미치는 영향＞
골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하는 혼합물에, 일반적으로 콘크리트에 사용되고 있는 감수제를 첨가했을 때, 혼합물의 경화체의 물성 및 적합한 함수비가 어떠한 영향을 받을지를 알아보는 실험을 실시했다.
사용한 재료는 이하와 같다.
·골재：입도 조정 쇄석(최대 입경 40mm)(건조 완료)
·아스팔트 유제：MN－1(비이온계 혼합용 아스팔트 유제)(고형분 농도 65질량%)
·시멘트：보통 포틀랜드 시멘트
한편, 상기 골재(입도 조정 쇄석)의 최적 함수비를 다지기 시험에 의해 측정했더니 5.0질량%였다. 또, 골재는 건조시킨 후에 실험에 사용했다.
골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 하기 표 5에 나타내는 배합 비율로 혼합하고, 여러 가지의 조성 및 함수비를 가지는 혼합물로 했다. 이것에 시멘트 질량의 0.5질량%, 1.0질량%, 또는 1.5질량%의 감수제를 첨가하고, 시료 10~19를 조제했다. 다만, 감수제의 질량은 혼합물 전체의 질량에 비해 적으므로, 배합 조성의 계산에는 포함하지 않았다. 참고로 감수제로서는, 폴리 카복실산계의 고성능 AE감수제(상품명 "마이티 3000 S" 카오 가부시키가이샤제)를 사용했다.
조제한 시료 10~19의 각각을, 15cm×15cm×53cm의 형틀에 흘려 넣고, 실험 1에서의 "전압 없음"과 동일하게 하여, 마샬 래머에 의한 찌르기는 하지 않고, 필요에 따라서 다짐봉으로 가볍게 찌르는 것에 의해 공극을 제거하는 것에 그쳐 20℃에서 7일간 양생해 경화시켰다. 경화한 각 시료를 형틀로부터 꺼내, 15cm×15cm×53cm의 크기의 굽힘 강도 시험용의 시험편으로 해서, "콘크리트의 굽힘 강도 시험 방법"(JIS A1106)에 기재되어 있는 굽힘 강도 시험 방법에 따라, 굽힘 강도(N/mm2)를 측정했다. 한편, 재하 속도는 매초 0.06N/mm2로 했다. 결과를 표 5에 함께 나타낸다.
또한, 얻어진 굽힘 강도를 "포장 설계 시공 지침(평성18년(2006년)판)"(공익사단법인 일본 도로 협회 편집 발행, 령화 2년(2020년) 9월 18일, 270페이지, 부표-8. 2. 25 포장용 콘크리트의 굽힘 강도와 그 밖의 강도와의 관계)에 기재되어 있는 하기 식 2의 관계식에 근거해 1축 압축 강도로 환산한 값도 아울러 표기했다.
fc=(fb/0.42)1.5［N/mm2］ 식 2
fc：1축 압축 강도［N/mm2］
fb：굽힘 강도［N/mm2］
표 5에 나타내는 바와 같이, 시료 10~19는, 모두 시멘트 질량과 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량의 합계량이, 혼합물에 포함되는 건조 고형분인 골재의 건조 질량과 시멘트 질량과 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물 질량의 합계량의 10질량% 이상이며, 그 "전압 없음"의 경화체는 1.52N/mm2 이상이라는 높은 굽힘 강도를 나타냈다. 이 굽힘 강도는 1축 압축 강도로 환산하면 6.88N/mm2 이상에 상당하기 때문에, 시멘트·역청 안정 처리 노반의 기준으로 여겨지는 1축 압축 강도의 하한치인 1.5N/mm2를 상회하여, 노반층의 강도로서는 충분히 실용에 견딜 수 있는 강도이다. 실험 3의 결과로부터도, 아스팔트 유제와 시멘트는, 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량과 상기 시멘트의 질량의 합계량이, 상기 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량의 10질량% 이상이 되는 비율로, 상기 혼합물에 배합되는 것이 바람직함이 확인되었다.
한편, 함수비에 대해 말하자면, 감수제를 시멘트 질량에 대해 0.5질량% 배합한 시료 10~17 중에서는, 함수비가 최적 함수비의 1.15배인 시료 10에 있어서, 1.52N/mm2(1축 압축 강도로 환산하면 7.16N/mm2)라는 만족할 수 있는 레벨의 굽힘 강도가 얻어졌다. 또한, 감수제를 시멘트 질량에 대해 1.5질량% 배합한 시료 19에서는, 2.05N/mm2(1축 압축 강도로 환산하면 10.78N/mm2)라는 높은 굽힘 강도가 얻어졌고, 시료 19에서의 함수비는 최적 함수비의 1.09배였다. 이상의 결과로부터, 감수제를 첨가하는 경우에는, 감수제의 첨가량에도 달려 있지만, 보다 적합한 "함수비/최적 함수비"의 범위는, 감수제를 사용하지 않을 때의 1.4배 이상보다 저하되어, 적어도 1.05배 이상이면 된다고 결론지어졌다.
＜실험 4：섬유 재료의 첨가가 혼합물의 경화체의 물성에 미치는 영향＞
실험 3에서 사용한 것과 동일한 재료와 추가로 섬유 재료를 사용해, 하기 표 6에 기재된 배합 조성의 혼합물의 시료 20을 조제해, 실험 3에서와 동일하게 해서, 그 굽힘 강도를 측정했다. 한편, 섬유 재료로서는, 바사르트 섬유(섬유 직경：15μm, 섬유 길이：24mm)를 사용했다. 한편, 시료 20의 배합 조성에 있어서, 혼합물 전량에 대한 1질량%라고 하는 섬유 재료의 배합량은, 대(對) 골재 건조 질량으로 환산하면, 약 1.3질량%에 상당한다.
결과는 표 6에 나타내는 바와 같고, 섬유 재료를 배합한 시료 20의 경화체의 굽힘 강도는, 섬유 재료를 포함하지 않는 것 외에는 거의 동일한 조성의 시료 18(표 5)의 경화체의 굽힘 강도에 비해 대폭 증가하고 있어, 섬유 재료의 첨가가 구축되는 노반층의 강도 향상에 매우 효과적인 것이 확인되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 노반층의 무전압 구축 방법과 노반층용 혼합물에 의하면, 커다란 에너지와 일반적으로 대형의 작업 기계를 필요로 하는 전압에 의한 다지기 공정 없이, 또한 함수비를 최적 함수비로 조정하는 수고도 없이, 안정된 강도를 갖춘 재생 노반층을 구축할 수 있다. 본 발명의 노반층의 무전압 구축 방법 및 노반층용 혼합물은, 에너지 절약에 공헌할 뿐만 아니라, 작업자의 부담을 줄여 높은 작업 효율로 시공할 수 있게 하는 것으로, 그 산업상의 사용 가능성에는 막대한 것이 있다.
Claims (11)
- 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 혼합해, 함수비가 상기 입상 재료의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 혼합물로 하는 공정, 및, 상기 혼합물을 고르게 까는 공정을 포함하며, 전압에 의한 다지기 공정을 포함하지 않는, 노반층의 무전압 구축 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 혼합물로 하는 공정에 있어서, 상기 아스팔트 유제와 상기 시멘트는 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량과 상기 시멘트의 질량의 합계량이, 상기 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량의 10질량% 이상이 되는 비율로, 상기 골재와 혼합되는 노반층의 무전압 구축 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 혼합물로 하는 공정에 있어서, 상기 아스팔트 유제와 상기 시멘트는 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량의 상기 시멘트의 질량에 대한 비가 0.7 이상 1.2 이하의 비율로 상기 골재와 혼합되는 노반층의 무전압 구축 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합물로 하는 공정이, 추가로 섬유 재료를 혼합하는 공정을 포함하는, 노반층의 무전압 구축 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합물로 하는 공정이 플랜트 혼합 방식에 의해 이루어지는 노반층의 무전압 구축 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
기설 포장을 적어도 노반층의 일부를 포함하는 깊이까지 굴착, 파쇄하여 상기 골재로 하는 공정을 포함하며, 상기 혼합물로 하는 공정은 상기 골재로 하는 공정과 함께, 노반층을 구축하는 현 위치에서 이루어지는 노반층의 무전압 구축 방법. - 골재와 아스팔트 유제와 시멘트를 포함하고, 함수비가 상기 골재의 최적 함수비를 상회하는 고함수 상태에 있는 노반층용 혼합물.
- 제 7 항에 있어서,
상기 아스팔트 유제와 상기 시멘트는 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량과 상기 시멘트의 질량의 합계가, 상기 혼합물에 포함되는 건조 고형분의 합계 질량의 10질량% 이상이 되는 비율로 포함되어 있는 노반층용 혼합물. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 아스팔트 유제와 상기 시멘트는 상기 아스팔트 유제 중의 증발 잔류물의 질량의 상기 시멘트의 질량에 대한 비가 0.7 이상 1.2 이하의 비율로 포함되어 있는 노반층용 혼합물. - 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
섬유 재료를 추가로 포함하는 노반층용 혼합물. - 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 골재의 일부 또는 전부가 기설 노반층의 파쇄물인, 노반층용 혼합물.
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