(제236호) 입경이 큰 아스팔트 혼합물의 배합설계기술

■ 기술개발자 : (주)내경엔지니어링
■ 주 소 : 경기도 안산시 동안구 관양동 1490-44 (Tel. 02-575-7184)
■ 보호 기간 : 3년(2000. 6. 7.)

1. 신기술 내용

1-1. 신기술의 내용 및 범위
본 기술은 중(重)차량으로 인하여 아스팔트포장에 발생하는 소성변형을 최대한 억제할 수 있는
혼합물을 설계하는 기술로서 골재의 입경이 큰 대입경 혼합물을 채 택하여 골재최대치수로
표층에는 25mm, 기층에는 40mm의 골재를 사용하는 기술이다.

본 신기술의 범위는 다음과 같다.
골재의 최대치수 25mm를 표층에, 40mm를 기층에 활용하는 아스팔트 혼합물의 배 합설계 기술이다.

2-1. 원리 및 시공방법
골재 최대치수 25mm 및 40mm의 혼합물을 각각 LS-25와 LS-40으로 명칭을 정 하여 입도범위와 배합설계에 적용하는 마샬기준을 표-1 및 표-2와 같이 정하였다.

...........................................표-1. 대입경 혼합물의 입도범위


...................................................... 표-2. 마샬기준


최적 아스팔트함량의 선정을 위한 배합설계방법에는 여러 가지가 있으나 국내에서 적용하고 있는
마샬방법은 KS F 2337(마샬시험기를 사용한 역청 혼합물의 소성흐름에 대한 저항력 시험방법)에
의한 것으로 이는 ASTM D 1559를 원용한 것이다. 이 방법은 몰드의 크기(직경 101.6mm,
높이 76.5mm) 때문에 최대치수가 25mm 이하인 혼합물에만 적용할 수 있다.

미국에서는 25mm를 초과하는 골재를 포함하는 혼합물을 사용하기 위하여 1994년에
ASTM D 5581-96 (마샬안정도 시험방법―직경 150mm 공시체)를 제정하고, 1996년에 개정하여
활용하고 있으며, 이 시험방법에서는 최대치수 40mm까지 사용할 수 있 도록 하고 있다.

본 대입경 혼합물의 배합설계 기술에는 ASTM D 5581을 인용하여 시험기구를 제 작, 적용하였다.
즉, 표층용 혼합물에는 기존의 KS방법을 적용하고, 기층용 혼합물에 는 150mm 공시체를 사용하는
방법을 적용하였다. 100mm 공시체와 150mm 공시체를 사용하는 시험방법의 비교는 표-3과 같다.

.................표-3. 100mm 공시체와 150mm 공시체를 사용하는 시험방법의 비교


2. 국내·외 건설공사 활용현황 및 전망

2-1. 국외 건설공사의 활용현황
미국의 펜실바니아주와 캔터키주에서는 중(重)트럭(총중량 41∼68톤)이 통행하는 석탄운반도로에
골재최대치수 50mm의 대입경 혼합물을 사용하고 있다. 최대크기 38∼50mm 골재를 포함하는
아스팔트 혼합물의 배합설계를 위한 150mm 직경의 공 시체를 시험할 수 있는 시험기구와 방법으로
수정 마샬시험방법을 제안하여 1996년 에 ASTM D 5581로 채택되었다.

일본에서는 아스팔트 안정처리 혼합물과 같이 25mm를 초과하는 골재는 같은 중량 의 25∼13mm
골재로 치환하여 시험하고 있다. 1996년 10월에 일본도로협회에서 발 행한 "포장시험법편람 별책"에
의하면 "대형 몰드를 이용한 마샬안정도 시험방법"이 수록되어 있으며, 이것은 ASTM D 5581을
따르고 있다.

2-2. 국내 건설공사 활용 전망
1) 중(重)차량의 통행이 많고, 저속 운행이 많은 도로나 공장내 도로와 같이 소성 변형이 우려되는
포장에 대입경 혼합물의 사용이 효과적이다.

2) 현재 국내에서 사용하고 있는 아스팔트 안정처리 혼합물의 입도(BB-1, BB-2) 는 그 범위가 넓고,
초기 도입당시에 비하여 플랜트의 제작, 혼합물의 생산기술, 품질관리 능력이 월등히 향상된 점을
고려할 때 고품위의 혼합물을 사용할 필 요가 있다.

3) 수퍼패이브와 같은 선진 외국기술에서 입경을 크게 한 혼합물의 사용이 전 세 계적으로 활용되고
있는 실정을 감안할 때 국내에서도 이의 사용이 바람직하다.

4) 대입경 혼합물을 제조하고, 포설하는 데에는 별도의 장비가 필요치 않아 이의 채택에는
큰 장애는 없다.

향후 국내 도로포장공사에 소성변형현상을 경감할 수 있는 대입경 혼합물의 활용이 활성화될 것으로 예상되며, 나아가서는 국가기준으로의 채택도 필요할 것으로 판단 된다.

3. 기술적·경제적 파급효과

3-1. 기술적 파급효과
아스팔트 혼합물이 우리나라에서 상품화되어 판매되기 시작한 것은 70년대 중반부 터이다.
고속도로건설에 활용되어온 플랜트를 한 곳에 설치하고 시판용으로 공급하 기 시작하고 부터이다.
역청포장용 혼합물이 KS규격으로 제정된 것은 1978년 12월 이다.

이 당시에는 전국의 아스팔트 혼합물 제조공장은 10개 미만이었으나 급속도로 증가하여 99년말 현재
320개소의 공장이 가동되고 연간 약 2,500만톤의 아스팔트 혼 합물이 제조되고 있다.
처음 제정된 KS규격이나 건설교통부의 지침에 나와 있는 아스팔트 혼합물의 규격 은 그 동안
이 분야의 연구실적이 거의 없는 실정이어서 우리나라에서 처음 도입한 아스팔트 안정처리
기층(BB 입도)과 일본의 표층 규격을 거의 그대로 유지하며 사용하고 있다.

이제 다음과 같은 이유로 고품질의 아스팔트 혼합물을 사용하여 소성변형에 강하고 내구적인 포
장공사를 설계하고 시공할 수 있다고 본다.

1) 과거에는 큰 문제가 없던 혼합물도 최근에는 교통환경이 크게 변하여 포장의 수명이 단축되고
소성변형이 많이 발생하고 있다.

2) 플랜트 제작기술의 발달과 혼합물의 제조기술 및 품질관리 능력의 향상으로 특 수포장용 혼합물의 제조기술도 많이 향상되었다.

3) 현재 생산하고 있는 기층용 혼합물에 소요되는 재료(골재와 아스팔트)에 약간 의 수정만 가하면 상당히 고품질의 대입경 혼합물을 생산할 수 있다.

최근 국도포장에 발생하는 소성변형을 줄이기 위하여 최대치수 13mm의 혼합물(일 명 78호 아스콘)
대신에 19mm의 혼합물(67호 아스콘)을 활용하는 것을 볼 수 있다. 중(重)교통 도로에서 발생하는
소성변형은 포장의 표층뿐 아니라 기층 혼합물의 변 형에서도 기인하는 것을 볼 때 현재 사용하고
있는 아스팔트 안정처리 기층 혼합물 (BB층)의 개량과 고품질화가 필수적이라 할 수 있다. 이러한
상황에서 대입경 혼합 물의 사용은 시대적 요구에 적절한 기술이라 판단된다.

3-2. 경제적 파급효과
99. 11. 1.에 아스팔트 가격을 kg당 190원에서 270원으로 전격 인상하여 정유공장 과 아스콘 제조회사
사이에 가격협의에 들어갔다. 아스팔트 혼합물의 가격에서 아스 팔트 시멘트가 차지하는 비중은
40∼50%로 매우 크다. 아스팔트 가격의 인상으로 아 스콘의 가격인상은 불가피하다.

대입경 혼합물을 제조한다고 할 때 아스팔트비가 줄어들고 골재단가가 줄어들어, 아스팔트 감소분만
계상하여 일반 혼합물과 대입경 혼합물의 가격을 비교하면 표-4와 같이 된다.

표-4에 의하면 기층용 대입경 혼합물을 사용하므로써 혼합물 가격에서 4.6% 절감되 며, 표층에서는
10.1% 절감되는 것으로 나타났다. 연간 국내에서 제조되는 아스콘 약 2,500만톤중 표층용과 기층용의
비율은 54 : 46정도이다. 전체 아스콘에서 기층에 50%, 표층에 10%를 대입경 혼합물로 설계, 시공한다고 할 때, 절감되는 비용은 다음 과 같이 산출된다.

.................. 기층 : 1,500만톤×50%×1,350원 ＝ 4,050백만원

.................. 표층 : 1,000만톤×10%×3,510원 ＝ 3,510백만원

즉, 연간 75억원의 비용절감이 발생한다. 이 밖에도 소성변형으로 생기는 보수비용을 줄일 수 있어
금액으로 환산되지 않는 간접비용의 절감까지 생각하면 막대한 비용절 감효과가 기대되어 국가건설
경제에 미치는 효과는 대단히 크다. 이로부터 고품위의 혼합물을 사용하면서도 저가로 되어
최근 특수포장에서 고가로 되는 것과 비교하면 매우 경쟁력이 있는 기술이라 할 수 있다.

...............................표-4. 일반 혼합물과 대입경 혼합물의 가격비교