로 SHRP(Strategic Highway Research Program)에서는 새로운 시험법 , 시 험장비와 슈퍼페이 브 바인더 기준의 일부인 기준들을 제안하였다. 이 중 많 은 시험법들이 현재 사용되고 있으며 유화 아스팔트에도 적용할 수 있을 것이다. 이 시험법들은 아스팔트 시멘트와 유화 아스팔트, 경화된 뒤의 유 화 아스팔트(emulsion residue)와 수정된 시스템 (modified system)의 다양 한 성질들을 보다 더 잘 측정하기 위한 것이 다.
먼저 유화 아스팔트에 적용되는 시험법에 대해 먼저 다루고 경화된 아 스팔트에 대한 시험법을 소개하였다.
5.2 시험종류
적합한 샘플링은 유효한 시험결과를 얻기 위해서 매우 중요하다. 유화 아스팔트는 생산직후에는 뜨거운 상태이 며 , 일부는 뜨거운 채로 보관하며 일부는 뜨거운 상태에서 운반하여 포설한다. 현장에서 채취한 가열 샘플은 종종 상온 상태로 실험실에 도착한다. 50℃ 에서 점성 요구성능을 가진 유 화 아스팔트 샘플은 70℃ 수조 또는 오븐에서 50±3 ℃ 로 가열하여야 한다.
샘플의 균질성을 확보하기 위해서는 흔들지 말고 젓어야 한다.
(1) 입자전하 시험
입자전하 시험은 양이온계 유화 아스팔트를 판명하는데 사용된다. 이 시험은 양극와 음극 전극막대를 유화 아스팔트 속에 담그고 전류를 통과시 킨다(그림 5.1 참조). 시험종료시에 보면 음극막대에 아스팔트 막이 형성되 어 있는 것이 보이 면 이 유화 아스팔트는 양이 온계이다.
[ 그림 5.1] 입 자전하 시험
(2) 상온 유화아스팔트 점성시험
점성은 유동 저항성으로 정의된다. 상온 유화아스팔트의 점성을 분석하
기 위해서는 세이 볼트 퓨롤 점성시험 (Saybolt Furol viscosity test, 그림 5.2)을 수행한다. 시험결과는 세이 볼트 퓨롤 초(Saybolt Furol second)로 나 타난다. 유화 아스팔트의 종류에 따라서, 시험온도를 25℃ 와 50℃ 중에서 선택하여야 한다.
[ 그림 5.2] 상온 유화아스팔트 점성시험
(3) Demulsibility 시험
Demulsibility 시험은 RS 유화 아스팔트가 골재에 얇게 코팅되었을때 콜로이 드 상태의 아스팔트 입 자가 물과 분리되는 상대적인 속도를 나타낸 다 . 칼슘 염화물은 음이온계 유화 아스팔트 속의 미세한 아스팔트 입 자들 끼리 엉기는 현상을 유발시킨다. 칼슘 염화물의 수용액을 RS 유화 아스팔 트와 잘 섞어서 이 혼합물을 채에 걸러 서 아스팔트의 엉김 상태를 조사하 는 것이 다. 시방에서는 수용액의 농도와 채에 걸러지는 아스팔트의 최소량 (통상 60%)을 나타내 주어야 한다. RS 유화 아스팔트는 골재와 접촉하면 즉시 물과 분리되어야 한다.
이와 유사한 시험을 RS 유화 아스팔트에도 수행한다. 이 때는 칼슘 염화
물 수용액을 사용하지 않고 dioctyl Sodium(나트륨) sulfosuccinate를 사용
게 차이 가 있는지 분석한다.
기준 골재 (reference aggregate)를 칼슘 탄산염 분말로 코팅한 다음 유
증류는 아스팔트로부터 물을 분리하기 위해 사용한다. 기름이 함유된 재료이 면 기름과 물이 분리되어 나올 것이다. 증류작업 을 통하여 유화 아 스팔트 속의 아스팔트 시멘트, 물과 기름의 상대적인 비율을 결정할 수 있 다 . 아스팔트 시멘트 잔류물의 물리적인 시험을 위해서 후속시험을 실시할 수 있다.
유화 아스팔트에 대한 증류시험에서는 알루미늄 합금 증류기와 링 버어 너를 사용한다(그림 5.3 참조). 일반적으로 증류는 260℃ 온도에서 15분간 실시한다. 유화 아스팔트가 현장에서 종종 이 온도에 도달하기 때문에 폴 리머를 첨가하므로써 탄성 성질이 변하는 것과 같이 일부 잔류물의 성질이 변하는지 주의해야 한다.
[ 그림 5.3] 유화 아스팔트의 증류시험
(13) 증발 잔류물 시험
오븐에 의한 증발 시험은 163℃의 오븐에서 3 시간 동안 수행한다. 본 시험은 증발시험 대신으로 수행할 수 있으나 증류시험보다 낮은 침입 도와 연성 결과를 도출한다. 잔류물에 유동시험 (float test)을 실시할 거면 증발시 험을 실시하지 않아도 된다.
(14) 잔류물 검사
유화 아스팔트의 잔류 아스팔트도 아스팔트 시멘트 본래의 성질을 나타
내어야 한다. 어떤 경우는 유화 아스팔트의 잔류 아스팔트 물성이 개선된 경우도 있다. 잔류물에 대한 가장 일반적인 시험은 비중, 트리클로로에틸렌 에서의 용해성 , 침입 도 , 연성과 유동성 시험이다. 이 시험들은 ASTM D70, D2042, D5, D113과 D139(AASHOTO T228, T44, T49, T51 과 T50) 에 자세 히 수록되어 있다.
그림과 같이 끼어 넣고 황동 용기를 60℃의 수조에 담가 둔다. 이때 플러 그를 통하여 물이 황동 용기속으로 뚫고 들어올때의 시간을 측정한다.
[ 그림 5.4] 유동성 시험
5.3 추가시험
최근에 ASTM 과 AASHTO 에 등재되지 않은 시험들이 상온 유화아스팔 트와 잔류물의 독특한 성질을 측정하도록 개발되었다. 이 시험들 중 많은 방법들이 폴리머 또는 다른 첨가제에 의해 개질된 재료를 시험하도록 고안 되었다. 현재 ASTM 과 AASHTO 에서 적용을 고려중인 시험법도 있다. 다 음에 소개하는 처음 세가지 시험법은 유화 아스팔트에 대한 시험이 고 다른 시험법은 유화 아스팔트 잔류물에 대한 시험이 다.
(1) 브레이킹 지수 시험
브레이킹 지수 시험은 Chip Seal에 사용하는 초급속 경화용 유화 아스 팔트 브레이 킹의 신속성을 측정하는 것이다. 지정된 실리카 모래를 100그 램의 유화 아스팔트에 일정 비율과 온도에서 첨가한다. 유화 아스팔트가 검고 끈적끈적하게 변할 때 (브레이 크 )의 모래 무게 (그램 ) 를 브레이 킹 지수 라 한다.
(2) Vialit 시험
Vialit 시험은 RS 또는 CRS 유화 아스팔트를 사용한 표면처리 (Chip
Seal) 설계에 매우 유동한 것으로 나타났다. 유화 아스팔트를 철접시에 설
(5) Force Ductility( 힘 신장)
Force Ductility 도 신장율 시험기에서 측정한다. 일반적인 신장율시험과
(5) Ring and Ball Softening Point
Ring and Ball Softening Point 시험 (ASTM D36/AASHTO T53) 은 처음 에 방수관련 업 체에서 개발되었다. 본 시험은 가열된 온도에서 아스팔트나
(8) 질김 시험(Toughness and tenacity)
질김시험은 인장강도 시험에서 사용하는 것과 비슷한 인장 당김 기계를
5.4 성능기준
족한 유화아스팔트로서 품질기준은 표 5.3과 같다.
증 침입도(25℃ ),100g,5ch 100-200 150-300 100-300 60-200 60-200 60-300
발 신도(15℃ ),cm 40 이상
[ 그림 5.5] 유화아스팔트 실내배합 장치
침입도(25℃ ,1/100mm) 60˜ 200 105 증 발 신도(15℃ , cm) 40 이상 150 이상
침입도(25℃ ,1/100mm) 150˜ 300 79 증 발 신도(15℃ , cm) 40 이상 150 이상 잔류분 톨루엔가용분질량 (%) 98이상 99.42
저장안정도(24hr, 질량 , %) 1 이하 0
나 ) 폐아스콘
본 연구에서는 회수아스팔트 혼합물(Reclaimed Asphalt Pavement : RAP) 을 재활용하기 위해 경인지역 현장에서 수집하였고 이를 RAP 크러 셔
<표 5.6> 아스팔트 콘크리트 재생골재의 품질기준 및 결과
13-25mm 3.91 39 1.5
ㅁ ) 추출골재
체크기 13mm 13mm 25mm
25mm - 100 100
20mm 100 100 96.9
13mm 100 -
-10mm - 96.9 65.8
5mm 82.7 89.5 32.5
2.5mm 61.7 -
폐 아스팔트 콘크리트를 재활용하기 위해서는 재생골재의 입도를 보정
ㄴ ) 잔골재
잔골재는 5mm체를 통과하고 0.08mm체에 남는 골재를 말한다. 잔골재 로서는 강모래 , 바다모래 , 산모래 , 부순돌의 찌꺼기인 스크리닝스 (Screenings)등이 있으며 최근 스크리닝스인 부순모래의 사용이 점차 증가 추세에 있다. KS F 2357(역 청포장혼합물용잔골재) 에 따르면 질이 좋은 잔 골재는 단단하고 내구성이 좋아야하며 진흙이 나 먼지 기타 유해물질이 함 유되어서는 안 되는 것으로 규정되어 있다. 본 연구에서 사용한 잔골재는 코팅력 을 향상시킬 목적으로 샌드를 사용하여 품질을 평가하였다. 품질기 준 및 시험결과는 표 5.9 와 같다.
<표 5.9> 잔골재의 품질기준 및 시험결과 시험결과
시험항목 KS 기준 관련시험규격
Sand
겉보기비중(%) 2.5 이 상 2.67 KS F 2504 흡수율(%) 3.0 이 하 1.07 KS F 2504 단위중량(kg/㎤ ) 1250 이 상 1645 KS F 2505 안정성 (%) 15 이하 4.2 KS F 2507
(2) 합성입도 시험
기층용 혼합물은 표 5.10의 BB-3을 입도표로 합성하였고, 표층용 혼합 물은 표 5.11의 밀립 도 13mm 입 도 규정에 만족하는 합성입 도를 결정하고, 결정된 배합비로 배합설계를 하였다.
<표 5.10> 기층용 혼합물의 표준배합
체크기 BB-1 BB-2 BB-3
50mm 100 -
-40mm 95-100 100
-25mm 70-100 - 100
20mm 55-90 55-90 75-100
10mm 30-70 40-70 50-85
5mm 17-55 28-55 30-70
2.5mm 10-42 -
-2.0mm - 17-40 20-50
0.6mm 5-28 -
-0.4mm - 5-23 5-25
0.3mm 3-22 -
-0.08mm 1-10 1-7 1-7
<표 5.11> 표층용 혼합물의 표준배합
체크기 밀립 도20 밀립 도 13 밀립 도10
25mm 100 -
-20mm 95-100 100
-13mm 50-90 93-100 100
10mm - - 90-100
5mm 25-65 25-65 50-85
2.5mm 12-50 12-50 24-62
0.6mm 5-30 5-30 5-30
0.3mm 3-22 3-22 3-22
0.15mm 2-15 2-15 2-15
0.08mm 1-8 1-8 1-8
< 표 5.12> 기층용 사용재료 체 가름 시험결과표
골재종류 25mm 20mm 10mm 5mm 2.0mm 0.4mm 0.08mm 25mm 100 92.7 16.7 3.4 1.0 - -RAP25 100 96.9 65.8 32.5 12.5 9.9 3.2 13mm 100 100 58.3 13.6 0.4 - -RAP13 100 100 96.9 89.5 70.2 30.5 5.8
< 표 5.13> 표층용 사용재료 체 가름 시험결과표
골재종류 20mm 13mm 5mm 2.5mm 0.6mm 0.3mm 0.15mm 0.08mm 13mm 100 100 7.9 3.4 - - - -RAP13 100 100 82.7 61.7 30.2 17.0 9.3 4.8
Sand 100 100 99.8 82.3 38.0 25.1 13.1 4.1
ㄱ ) 기층용 혼합물
본 연구에 적용한 기층용 혼합물의 입 도기준은 기층용 BB-3을 사용하였 으며 , RAP량을 40, 50, 60, 70%의 비율로 첨가하여 합성입 도를 실시하였 다 . 기층용 BB-3RAP함량별 합성입도를 표 5.14, 그림 5.6에 나타내었으며 표 5.15에는 현장배합비를 나타내었다.
< 표 5.14> 기층용 BB-3 RAP함량별 합성입 도표
혼합물종류 25mm 20mm 10mm 5mm 2.0mm 0.4mm 0.08mm RAP 40% 100 96.8 54.0 34.2 22.8 10.1 2.1 RAP 50% 100 96.5 54.7 36.1 24.0 11.1 2.4 RAP 60% 100 96.2 55.5 38.0 25.2 12.1 2.7 RAP 70% 100 96.6 60.4 40.9 26.4 13.1 3.0 시방기준 100 75-100 50-85 30-70 20-50 5-25 1-7
[ 그림 5.6] 기층용BB-3 RAP(40, 50, 60, 70%) 합성입도 그래프
< 표 5.15> 기층용 혼합물 RAP함량별 현장배합표 합계 100 1000 100 1000 100 1000 100 1000
ㄴ ) 표층용 혼합물
골재종류 20mm 13mm 5mm 2.5mm 0.6mm 0.3mm 0.15mm0.08mm RAP 100 100 45.8 34.8 15.5 9.7 5.1 2.0
시방기준 100 93-100 25-70 12-50 5-30 3-22 2-15 1-8
[ 그림 5.7] 표층용 밀립 도 13mm RAP (20, 30, 40, 50%) 합성입 도 그래프
<표 5.17> 표층용 혼합물 RAP함량별 현장배합표
RAP 20% RAP 30% RAP 40% RAP 50%
혼합물종
배합비 투입 량 배합비 투입 량 배합비 투입량 배합비 투입량 류 (%) (kg) (%) (kg) (%) (kg) (%) (kg) 13mm 55 514 53 498 50 470 50 473 RAP13 20 187 30 282 40 376 50 473 Sand 25 234 17 160 10 94 - -유제 6.5 65 6.0 60 6.0 60 5.5 55 합계 100 1000 100 1000 100 1000 100 1000