개질 결합재의 노화 특성이 아스팔트 콘크리트의 강도특성에 미치는 영향 = Effect of PMA Binder Aging on Strength Characteristics of Asphalt Concretes
아스팔트의 노화 진행 과정의 특성과 아스팔트 혼합물의 노화 특성과의 관계에 대한 국내에서의 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 결합재인 아스팔트의 노화가 아스팔트 혼합물의 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 결합재로 사용된 폴리머 3종류와 골재 두 종류, 두 가지 입도, 두 종류의 아스팔트를 사용하여 32종류의 혼합물을 제조하고, 이를 다시 노화 전, 단기노화, 장기노화 처리하였다. 각각의 개질ㆍ비개질 아스팔트혼합물의 노화 과정의 특성을 분석하기 위하여 회복탄성계수실험(MR)과 간접인장강도실험(ITS)을 수행하였고, 추출ㆍ회수 후 바인더 특성시험(침입도, 동점도, 절대점도, GPC)을 수행하였다. 이를 다시 SAS를 이용하여 통계 분석하였다.
혼합물 시험에서 노화가 진행되어 감에 따라 회복탄성계수 및 간접인장강도는 크게 증가했다. 그리고 밀입도가 갭입도보다 강도 특성에서 크게 나타났고, 폴리머간의 비교에서 송진을 개빌한 바인더를 사용한 혼합물의 특성이 가장 우수하게 나타나 상온에서 가장 효과적인 개질재임을 알 수 있었다.
바인더 시험에서 골재 종류가 노화시 물성에 심각한 요인임을 알 수 있었고, 입도는 점도변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며 폴리머는 아스팔트 자체의 노화에 영향을 미치지 않는 인자임을 확인할 수 있었다. 또한 GPC를 이용한 LMS 측정으로 추출ㆍ회수없이도 바인더 물성을 어느 정도 예측 할 수 있는 가능성을 나타냈다.
본 연구 결과 아스팔트 혼합물의 노화특성은 골재 종류, 입도, 개질재의 종류, 바인더의 종류 등의 다양한 요인에 의해 영향을 받는 상태에서 바인더의 특성 변화만으로 혼합물의 강도 특성 변화를 추정하는데는 어려움이 있음을 알 수 있었다.
Asphalt concrete is a mixed product of asphalt binder and aggregates. Asphalt binder characteristics in asphalt mixture are changed due to aging of binder. Since asphalt mixture becomes stiffer and brittle due to age hardening of binder, mechanical properties of asphalt concrete are also a function of binder characteristics. However, the correlation of mixture mechanical property with asphalt (binder) property is not well known. This study dealt with evaluation of physical properties of asphalt binder, including polymer modified asphalt (PMA), and mechanical properties of asphalt mixture. The measured physical properties included absolute viscosity, kinematic viscosity, penetration, and LMS (large molecular size). The mechanical property included resilient modulus, indirect tensile strength and stiffness index. Statistical analyses were carried out to find out the factor(s) having a significant effect on change of physical and/or mechanical properties of asphalt mixture due to aging. A relatively high correlation was found from each physical property with stiffness index.
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