울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 사례

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(1)2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지46. 프린텍1. 기술정책정보 기술기사. 울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 사례. 김 완 상 | 현대건설 연구개발본부 과장 김 준 형 | 현대건설 연구개발본부 과장 김 범 희 | 울산대교 및 접속도로 민간투자사업 현장소장 유 형 조 | 울산대교 및 접속도로 민간투자사업 품질실장. 1. 개 요. 짐 및 진동에 의한 균열저항성이 큰 것으로 알려져 있다.. 에폭시 아스팔트 포장은 1950년대 미국 공항의. 에폭시 아스팔트 포장 혼합물의 생산방법은 일반. 제트기 오일류 및 연료에 의한 포장파손을 방지하기. 아스팔트 포장 혼합물과 유사하여 기존 아스팔트 플. 위해 만들어져, 1960년 California주의 San. 랜트를 이용할 수 있으나, 공법에 따라 에폭시 바인. Mateo Hayward Bridge의 교면포장에 최초로 시. 더 주입장치가 필요한 경우와 불필요한 경우로 나누. 공되었다. 이 포장은 기존 아스팔트 포장과 같이 신. 어진다. 미국이나 중국 제품의 경우는 일반 아스팔. 규 포장은 물론 절삭 덧씌우기 등의 유지보수 공법. 트 바인더와 에폭시 경화제가 프리믹스된 타입으로. 으로 적용이 가능하다. 1980년대 Golden Gate Bridge의 교량거더 교체공사 시 사전에 제작된 거더 에 에폭시 아스팔트 포장을 실시하고 거더를 설치한 사례도 있다. 사용재료는 에폭시 레진과 경화제를 첨가한 아스 팔트로 구분되며, 고분자 화합물 반응에 의해 화학 적으로 결합하여 완전경화가 이루어진다. 낮은 공극 률, 레진과 경화제의 결합은 불투수성 및 내화학성 을 강화시켜 교량구조물의 열화와 부식 방지에도 효 과적이다. 특히 부착성이 좋고 신축성이 뛰어나 처. 46. 한국도로학회. 그림 1. 에폭시 바인더 주입장치.

(2) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지47. 프린텍1. 울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 사례. 기존 플랜트에 그림 1과 같은 바인더 주입장치를 필. 3. 에폭시 아스팔트 포장. 요로 하나, 일부 일본 제품의 경우 플랜트 믹스 타입 으로 별도의 주입 장치가 필요없다. 울산대교 현장. 3.1 에폭시 아스팔트 바인더. 은 미국에서 생산된 에폭시 아스팔트로 시공되어 이 를 위해 바인더 주입장치를 플랜트에 설치하였다.. 에폭시 재료인 레진(Part A)과 일반 아스팔트 바. 울산대교는 에폭시 아스팔트 포장이 적용된 국내. 인더에 레진과 반응하여 경화할 수 있는 경화제를. 두 번째 장대교량이지만, 미국의 재료가 적용된 최. 첨가한 재료(Part B)로 구분되며, 반응 후 경화되면. 초의 교량이다.. 일반적인 아스팔트 포장 재료와 달리 고온에서나 인 위적으로 열을 가하여도 녹지 않는 특성을 가지고 있다.. 2. 울산대교 현장개요. 사용되는 재료는 그림 3과 같으며, 강바닥판과 에 폭시 아스팔트 또는 레벨링층과 표층의 접착력을 증. 울산대교는 접속도로와 함께 민간 투자 사업으로. 가시키기 위한 본드 코트는 Part A와 B1F(Part B). 진행된 프로젝트로 그림 2와 같이 울산항을 통과하. 가 사용되고, 에폭시 아스팔트 포장 혼합물에는. 는 현수교량으로 경간장이 1,150m에 이르는 세계. Part A와 Bv(Part B)가 사용된다.. 3번째, 국내 최장의 단경간 길이를 자랑한다. 보강 형 거더의 전체 폭은 25.6m이며, 포장 폭은 19.5m(왕복 4차로)이고, 적용 포장공법은 앞서 언 급했던 미국의 에폭시 아스팔트 포장으로, 강바닥판 에 두께 0.07mm의 무기질아연(zinc paint)을 도포 하고 그 위에 0.68ℓ/m2의 본드 코트 살포+두께. 그림 3. 에폭시 아스팔트 재료 구성. 2. 25mm의 레벨링층 포설+0.45ℓ/m 의 본드 코트 살 포+두께 25mm 표층 포설로 구성되어 전체두께는 50mm이다.. 용도별 재료 혼합비율은 표 1과 같으며 Part A가 100일 때, Part B의 사용량을 나타낸다. 표 1. 용도별 재료 혼합비율 본드 코트. 바인더. 사용재료(Part B). B1f. Bv. 혼합비율, Part A/B. 100/296. 100/585. 3.1.1 Part A(에폭시 레진) 에폭시 레진은 비스페놀 A형으로 일반적으로 BPA(Bisphenol A)와 ECH(Epichlorohydrine)를 반응시켜 만든다. 성상에 따라 액상과 반고상, 고상, 그리고 반응성 희석제를 첨가한 희석형 용제를 첨가 그림 2. 울산대교 조감도. 한 용제형이 있으며, 성능기준은 표 2와 같다.. 제17권제3호(2015. 9). 47.

(3) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지48. 프린텍1. 기술정책정보 기술기사. 표 2. Part A의 성능기준. 잔골재는 굵은골재와 혼합하여 입도범위를 만족시킬. 항 목. 기준. 방법. 수 있는 천연모래를 제외한 부순모래를 사용한다.. 점성(23℃, Poise). 110~150. ASTM D445. 굵은골재, 잔골재 및 채움재를 포함한 아스팔트 혼. 에폭사이드의 등가중량. 182~192. ASTM D1652. 합물의 골재합성입도는 표 4를 기준으로 한다.. 함수비(%) max. 0.05. ASTM D1744. 인화점(℃) min. 200. ASTM D92. 비중(23℃). 1.16~1.17 ASTM D1475. 표 5는 골재에 대한 성능기준으로 특히, 골재의 강도를 측정하기 위한 마모저항성은 국내 기준과 달 리 100회 회전 후와 500회 회전 후의 기준을 동시 에 만족하여야 한다. 표 5. 골재 성능기준. 3.1.2 Part B(아스팔트+경화제) Part B는 미국에서 개발한 경화제와 일반 아스팔 트 바인더가 프리믹싱 되어 있는 제품으로 에폭시. 항 목. 기 준. 방 법. 마모저항성(max). 100회, 7% 500회, 22%. ASTM C131. 흡수율(max). 굵은골재, 2.5% 잔골재, 4.5%. AASHTO T84 AASHTO T85. 모래당량(min). 42%. ASTM D2419. 레진이 경화되기 위해 필요하며, 성능기준은 표 3과 같다. 표 3. Part B의 성능기준 항 목 점성 (100℃, cP) min. 바인더 바인더 (Type Ⅴ) (Type 1f) 140. 비중(23℃). 680. 방 법 브룩필드. 0.98~1.02. 3.1.4 채움재 에폭시 아스팔트 포장에 사용되는 채움재는 산성 또는 알칼리 성분을 포함하지 않은 제강 또는 니켈. ASTM D1475. 슬래그 석분, 석회암을 분쇄한 석분(활성석회 성분 이 없어야 함) 등을 사용할 수 있다. 미국에서는 안. Acid value (mg, KOH/g). 40~60. 87~109. ASTM D664. 인화점(℃) min. 200. 250. ASTM D92. 정도 및 부착강도 등의 품질저하를 방지하기 위하 여 채움재의 사용량(회수 더스트 포함)을 생산되는 혼합물의 중량대비 4%로 제한하고 있으며, 플랜트. 3.1.3 골재. 에서 일반적으로 사용하고 있는 회수 더스트도 중. 굵은골재는 부순돌로서 균질하고 내구성이 있으며. 량대비 1%로 제한하고 있다. 표 6은 사용가능한. 이물질, 진흙, 유기물 등을 포함하지 않아야 하고,. 채움재의 성능기준을 나타낸 것이다.. 표 4. 골재 표준입도 체의 호칭치수(mm). 48. 표 6. 채움재 성능기준. 통과백분율(%). 13.0. 100. 항 목. 기 준. 10.0. 95~100. 0.3mm체 통과백분율. 90~100. 5.0. 65~ 85. 2.5. 50~70. 표면적 (sq. ft per lb), max. 650. ASTM C115 ASTM C204. 1.2. 39~55. 비중, min. 2.5. ASTM C118. 0.6. 28~40. 0.3. 21~32. 함수비(%), max. 0.2. ASTM C280 Method A. 0.15. 14~23. 0.08. 7~14. 한국도로학회. 방 법.

(4) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지49. 프린텍1. 울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 사례. 3.2 혼합물 에폭시 아스팔트 혼합물의 실내시험 결과 일반 아 스팔트 포장보다 마샬안정도와 피로저항 성능이 우 수하여 교량의 반복적인 처짐이나 진동에 유리한 것 으로 확인되었다. 또한 아스팔트 노화(산화)에 의한 물성의 변화가 크지 않고 불투수성이므로 제설제 등 에 의한 교량의 부식 등 내구성 저하도 발생하지 않 는다. 표 7은 혼합물의 성능기준을 나타낸다.. [배합시험 - 바인더 가열]. 표 7. 에폭시 포장 혼합물 성능기준. 구 분. 양생 시편 (121℃, 4시간). 양생하지 않은 시편. 마샬안정도. 40.4KN. 5.43KN. 흐름값. 2.0mm. 2.0mm. 회복률. 60％. -. 공극률. 3.5％, max (ASTM D 3203). 상대밀도. 2.4 ~ 2.5. [배합시험 - 바인더 계량]. 3.2.1 배합설계 배합설계는 일반 가열아스팔트와 동일하며, 재료 의 선정시험 후 골재 배합비 및 합성입도를 결정한 다. 마샬안정도는 양생여부에 따라 기준 값이 달라 지며, 완전양생을 가정한 시료의 경우 시험수행 30 초 후 하중을 다시 재하하여 회복율을 측정한다. 그 림 4는 배합시험과정을 나타내었다. [배합시험 - 혼합물 물성시험]. [배합시험 - 회복률 시험 후 시편] [배합시험 - 골재선정]. 그림 4. 배합시험 과정. 제17권제3호(2015. 9). 49.

(5) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지50. 프린텍1. 기술정책정보 기술기사. 3.2.2 시험시공 본 시공에 앞서 포설장비, 인원 편성, 시공방법, 다짐도 등을 평가하기 위하여 시험시공을 실시하였 으며, 이를 통해 본 시공 시 발생할 수 있는 문제들 을 예방하고 시공방법을 보완하였다. 그림 5에 시험 포장 절차를 도식화하였다.. 그림 6. 택 코트 장비를 활용한 본드 코트 살포장비. 에폭시 아스팔트 포장의 포설두께는 각층 25mm 로써, 일반적으로 27~8mm 정도로 포설 후 다짐을 실시하는 경우 소요의 두께를 얻을 수 있는 것으로 알려졌으나, 골재의 입형 및 입도가 다르고, 다짐장 비의 중량이 상이하므로 본 시공에 앞서 시험시공을 통해 시공방법, 다짐방법, 다짐상태 등을 확인하여 야 한다. 당 현장의 경우에는 28, 30, 32, 35, 40mm 등 포설두께를 달리하여 시험시공을 수행하 였으며, 그림 7과 같이 다짐밀도와 포설 후 최종 두 그림 5. 에폭시 아스팔트 포장 시험시공 절차. 께를 측정하여 품질기준의 만족여부를 확인하였다.. 에폭시 아스팔트 포장은 생산온도에 따라 작업 허 용 가능시간이 달라진다. 110℃에서 생산한 혼합물 이 운반되어 페이버에 하차되기까지 허용시간이 94 분이고 생산온도가 높아질수록 허용시간이 46분까 지 줄게 되어 덤프 최대적재량, 운반시간 저감을 위 한 정체구간 회피 방안 및 도착 후 빠른 시공방안 등 의 계획 수립이 중요하다. 이와 함께, 다짐장비의 운 용, 다짐횟수 및 다짐도에 따른 포설두께 등도 확인 이 필요하다. 본드 코트의 경우 강바닥판 살포량은 0.68ℓ/m2이 며, Part A와 Part B(B1f)의 혼합비율이 100`:`296 이므로 택 코트 장비에서 정량으로 혼합 후 살포될 수 있도록 조정하는 것이 중요하며, 일정속도로 살 포하여야 살포량 부족으로 인한 접착력 저하 또는 재료의 낭비를 예방할 수 있다. 그림 6은 본드코트 살포장비이다.. 50. 한국도로학회. 그림 7. 시험시공 구간 품질점검.

(6) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지51. 프린텍1. 울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 사례. 3.3 울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 포장시공은 2014년 10월 15일 시작되어 11월 초 까지 1차로 실시하였고, 대기온도저하 등으로 인해 2015년 4월에 재시작하여 2015년 5월 초에 완료되 었다. 그림 8은 생산부터 시공까지의 과정을 나타낸 것이다. [현장시공 - 운송]. [현장시공 - 본드 코트 살포] [현장시공 - 포설 및 다짐] 그림 8. 에폭시 아스팔트 현장시공 과정. 3.3.1 생산 및 운반 당현장의 에폭시 아스팔트 포장 혼합물은 양산에 위치한 석산에서 골재를 수급하였으며, 울주군에 위 치한 아스팔트 플랜트에서 생산하였다. [현장시공 - 에폭시 혼합물 생산]. [현장시공 - 혼합물 온도 점검]. 혼합물 생산은 그림 9와 같이, 구스아스팔트 전용. 그림 9. 에폭시 아스팔트 혼합물 생산 전경. 제17권제3호(2015. 9). 51.

(7) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지52. 프린텍1. 기술정책정보 기술기사. 쿠커를 이용하여 Part A는 80℃ 내외, Part B는 135℃ 내외로 항온을 유지하며 에폭시 아스팔트 바 인더 주입장치를 이용하여 퍼그밀에 분사, 골재와 교반하는 방식으로 생산하였다. 생산된 혼합물은 각 배치별 온도체크를 통해 운반 및 포설이 가능한 온도범위(110~125℃)에 생산된 혼합물을 선별하여 6배치(12톤)씩 운반트럭에 적재 하고 운송하였다. 운송 시 혼합물의 온도변화를 체 크하기 위하여 Thermocouple 및 Data logger를 이 용하여 온도관리를 실시하였다. 트럭을 통한 운반 시 온도저하를 방지하기 위하여 이중으로 덮개를 설치하였으며, 온도측정결과, 현장 에 도착한 혼합물 온도가 생산 시 보다 5~6℃ 정도 상승하는 것으로 나타났다. 이는 화학적 결합반응에 의해 온도상승이 발생하는 것으로 생산가능 온도범 위 중 가능한 낮은 온도에서 생산하는 것이 혼합물 조기경화를 방지할 수 있는 방법이다. 그림 11. MTV 적용 모습. 그림 10. thermocouple 매설. 3.3.2 포설 및 다짐 현 장 에 도 착 한 혼 합 물 을 MTV(Material Transfer Vehicle)를 이용하여 페이버에 운반 후 포 설하였으나 운영과정에서 시간지체 및 장비 내부 경 화 등의 문제 발생으로 사용을 중지하였다. 그림 11 은 MTV를 활용하여 포설하는 모습이다. 이에 대한 대안으로 일부 현장에서 시행된 에폭시 아스팔트 혼합물을 본드 코트 위에 뿌리고 시공하는. 52. 한국도로학회. 그림 12. 혼합물 포설 전경.

(8) 2015.9-학회지2(최종) 2015.9.18 5:55 PM 페이지53. 프린텍1. 울산대교 에폭시 아스팔트 포장 적용 사례. 방법을 적용하여, 운반트럭 및 페이버에 의한 본드. 있다. 에폭시 아스팔트 포장을 울산대교에 적용하기. 코트 층의 손실을 최소화하였다. 또한 각재를 이용. 위하여 국내 시공경험의 부족에 따른 시행착오를 줄. 하여 기 포설된 포장 측면의 파손도 방지하였다. 그. 이고자 생산, 포설 시 일반 아스팔트보다 더욱 까다. 림 12는 이러한 방법으로 시공하는 모습이다.. 로운 온도관리뿐 아니라 생산시간의 조절, 운반트럭. 에폭시 아스팔트 포장은 시공 후 완전한 양생까지 는 많은 시간이 소요되는데, 본드 코트의 경우 1~3. 적재량 조정 및 시공방법 개선 등의 다양한 노력을 다하였다.. 주, 포장의 경우는 2~4주가 필요하다. 그러나 공극. 고가인 초기 투자비용으로 인해 에폭시 포장의 활. 률을 4% 이하가 되도록 전압하고 30분에서 2시간. 용이 제한적이었으나 이번 시공을 통해 에폭시 아스. 정도 경과되면 일반 소형차량의 통행이 가능할 만큼. 팔트 포장의 장기 공용성능 및 우수성이 입증된다. 의 강도가 발현되고, 48시간 정도 경과하면 화물트. 면, 장대교량의 포장으로 활용성이 확대될 수 있을. 럭의 운행이 가능하다. 완전양생이 이루어진 이후에. 것이다.. 는 고온에 의해 연성화되지 않으므로, 변형 등의 파 손에 높은 저항을 갖게 되어 포장자체의 안정성이. 참고문헌. 매우 우수하다.. 4. 결 론 본고는 국내에 최초 적용된 에폭시 아스팔트 포장 에 대해 정리하였다. 교량에 에폭시 아스팔트 포장을 적용하는 경우 다 른 아스팔트 포장 공법에 비해 포장두께와 자중을 30~40% 정도 줄일 수 있어, 교량 구조를 슬림하게 하고 부재의 사용량도 줄일 수 있는 장점이 있다. 또 한 높은 접착성과 내구성능으로 포장파손에 대한 저 항성이 증가하여 유지보수 비용이 적게 드는 장점도. 1. 울산하버브릿지 (2014), 울산대교 및 접속도로 민간 투자 사업 건설공사 공사시방서. 2. 현대건설 (2014), 울산대교 에폭시 아스팔트 콘크리 트 포장공사 시공계획서. 3. 유신 (2015), 기술회보, 에폭시 아스팔트 콘크리트 포장 시공. 4. Hiromitsu Nakanish, Shinichi Takei, Nobuyasu Kasugai, ‘Strength Generation of Epoxy Asphalt Mixture’ . 5. Wenqiang Wang, Huayan He, ‘Study on Performance of Epoxy Asphalt Concrete Applied in the Deck Pavement of Pingsheng Steel Bridge’ .. 회비 납입 안내 회원 여러분께서 납부하시는 회비는 학회 운영의 소중한 재원으로 쓰이고 있습니다. 회원 제위께서는 체납된 회비를 납부하시어 원활한 학회운영에 협조하여 주시기 바랍니다. 회비납부는 한국씨티은행`:`102-53510-243 (예금주(사)/한국도로학회) 지로번호`:6970529. <학회사무국>. 제17권제3호(2015. 9). 53.

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