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아스팔트 포장
아스팔트 포장(asphalt pavement)은 아스팔트 혼합물로 표면을 덮은 도로포장을 가리킨다. 일반적인 구조는 아스팔트 표층과 기층(基層), 그 밑에 있는 상층노반 및 하층노반으로 이루어져 있다. 표층과 기층은 쇄석·모래·석분(石粉)과 아스팔트를 가열·혼합하여 이것을 고르게 갈아 롤러로 단단히 다진 것이다.
도로의 교통량 ·교통하중 ·노상지지력 등에 따라 자갈길에 역청재(瀝靑材)를 소량 사용한 간단한 것으로부터 고급포장에 이르기까지 목적에 맞게 자유로이 포장할 수 있는 것이 큰 특징이다. 일반적인 구조는 아스팔트 표층과 기층(基層), 그 밑에 있는 상층노반 및 하층노반으로 이루어져 있고, 표층과 기층은 쇄석 ·모래 ·석분(石粉)과 아스팔트를 가열 ·혼합하여 이것을 고르게 갈아 롤러로 단단히 다진 것이다. 대체로 표층은 조성배합(組成配合)을 치밀하게 하고 기층은 어느 정도 성기게 한다. 외관이 곱고 티끌이나 먼지가 나지 않으며, 교층에 의한 소음이 적고, 노면이 평활하여 저항이 작다. 또 방수성이 크고 청소가 쉽고 무거운 차량에도 견딜 수 있는 장점이 있다.
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아스팔트 포장 공법[편집]
최근 신소재 포장 공법이 사용되면서 도로가 한층 더 진화하였다. 콘크리트 포장은 아스팔트에 비해 평탄성이 좋지 않고 소음이 많이 발생하지만 전국 고속도로의 68%를 차지하고 있으며 1990년대 중반까지 아스팔트를 사용했지만 소성변형 발생으로 안전상 문제점이 제기되어 이후 콘크리트 포장을 사용하게 된 데 따른 것이다.
저소음 배수성 아스팔트 포장공법을 사용하면 콘크리트보다 차량 통행이 1/4로 줄어든 것과 같은 소음 감소 효과를 낼 수 있으며 주행 안전성과 승차감이 좋아지고 소음도 크게 줄일 수 있게 된다고 한다. 기존 아스팔트 포장보다 물 빠짐 효과가 좋아 빗길 수막현상과 교통사고 또한 줄어들고 과거 아스팔트 포장의 문제점으로 지적되었던 소성변형도 발생하지 않습니다.
- 소성변형 : 혹서기에 아스팔트 도로의 온도가 상승해 무거운 차량이 지나가면 바퀴가 지나간 방향으로 도로가 패여 요철이 발생하는 현상
아스팔트 포장층의 구성[편집]
표층[편집]
표층은 포장의 최상부에 있으며, 가열아스팔트 혼합물로 만들어진다. 표층은 교통하중을 분산시켜 밑의 층으로 전달하는 역학적인 기능과 함께 교통차량에 의한 마모와 전단에 저항하고 평탄하여 잘 미끄러지지 않고, 쾌적한 주행이 될 수 있으며, 또한 빗물이 하부에 침투하는 것을 방지하는 기능을 가지는 것이어야 한다. 표층에는 밀입도(密粒度) 아스팔트 콘크리트가 사용되나 이들의 소요조건과 경제성을 고려해서 선택한다.
기층[편집]
표층에서 전달되는 힘은 상당히 복잡한 특성을 갖고 있으며 이러한 힘에 견디기 위해서는 역학적으로 고품질의 재료가 필요하다. 따라서 이러한 아스팔트 포장의 구조적인 지지기능을 목적으로 설치되는 층을 말한다.
기층에는 입도조정, 시멘트안정처리, 역청안정처리, 침투식 등의 공법이 사용된다. 침투식 공법을 제외하고는 재료의 최대입경은 40mm 이하이며, 또한 1층의 마무리 두께의 1/2 이하이어야 한다.
입도조정을 한 재료는 수정 CBR이 80이상이고, 0.425mm(No.40)체 통과분의 소성지수는 4이하이어야 한다. 입도조정재료의 수정 CBR을 구하는 경우에 사용되는 다짐도는 KSF 2320에 규정하는 시험방법에 의한 최대건조밀도의 95%로 한다. 시멘트 안정처리를 택할 경우에는 그 윗면이 포장표면보다 10cm 이상 깊은데 있도록 하고, 시멘트량은 '도로 포장 설계․시공지침(건설교통부, 1991)' 6.4.3 절의 (3)에 주어지는 절차로 결정하고 6일 양생, 1일 수침후의 1축압축강도가 30kg/cm2에 해당하도록 한다. 시멘트 안정처리공법은 큰 침하가 예상되는 경우 등에서는 기층에 적용하지 않음이 좋다.
자갈, 모래 및 세립토의 혼합물은 가령 입도 및 세립토의 성질이 양호해도 기층재료로 사용해서는 안된다. 이것을 기층에 사용할 때에는 반드시 시멘트, 역청재료 등을 가해 안정처리하여야 한다.
보조기층[편집]
보조기층은 안정처리 또는 비안정처리된 입상재료를 전압하거나 적정한 혼화재료로서 안정처리한 토사층으로 구성된다. 사용되는 재료는 여러 가지를 사용할 수 있으나 경제성을 고려하여 가능하면 공사현장부근에서 발생하는 재료를 이용한다.
일반적으로 사용되는 재료로는 쇄석, 슬래그, 쇄석모래자갈 또는 이들을 혼합한 골재를 사용하며, 포틀랜드 시멘트, 아스팔트, 석회, 시멘트플라이애쉬, 석회플라이애쉬와 같은 안정처리 혼화제(stabilized admixture)를 사용할 수도 있다.
보조기층은 기층과 함께 표층과 노상의 중간에 위치하여 표층과 기층을 통해 전달되는 교통하중을 분산시켜 노상에 전달하는 역할을 하고 있다. 보조기층은 이러한 구조적 기능 이외에 다음과 같은 기능을 가질 수 있다.
- 노상토의 세립자가 기층으로 침입하는 것을 방지하는 기능
- 동결작용에 의한 손상을 최소화하는 기능
- 포장구조 하부의 자유수가 포장구조 내부에 고임을 방지하는 기능
- 시공장비를 위한 작업로 제공
동상방지층[편집]
노상의 토질이 동결할 염려가 있는 경우에 동상을 받지 않는 재료로 동결심도와 포장두께의 차이만큼 노상의 상부에 동상방지층을 두며 일반적으로 이층은 포장구조의 계산에는 포함시키지 않으며 노상에 포함시킨다. 동상방지층을 노상에 사용할 경우에는 개선된 노상지지력 값을 본 편람 '702 포장설계의 기본' 편의 식(702.8)에 따라 산정한다.
동상방지층은 포장을 동결로부터 보호하여야 하며 따라서 그 재료는 자갈 또는 모래와 같은 비동결 재료로서 동결에 의한 분리현상이 생기지 않는 것이어야 한다. 동상방지층은 투수성이 있어 빙막의 형성을 방지하여야 하여야 하므로 사용재료는 다음의 요건에 맞는 것이어야 한다.
- 최대입경 : 동상방지층에 사용될 골재의 최대입경은 100m/m를 초과할 수 없다.
- 세립토의 함유량 : 동상방지층에 사용될 재료는 직경 0.02m/m 이하의 세립토의 함유량이 3%이하이어야 하며 0.075mm(No.200)체를 통과한 재료의 함유량이 15%이하이어야 한다.
- 모래당량 : 모래당량 시험치는 20%이상이어야 한다.
노상[편집]
노상은 포장층의 기초로서 포장에 작용하는 모든 하중을 최종적으로 지지해야 하는 면이다.
노상은 상부의 다층구조의 포장층을 통하여 전달되는 응력에 의해서 노상층에서 과잉변형 또는 변위를 일으키지 않는 최적지지조건을 제공할 수 있어야 한다.
노상면에서 균등한 지지력을 얻기 위하여 노상층상부의 일정두께를 하나의 층으로 해서 해로운 동결작용의 영향을 완화시키거나 동상방지층을 또는 노상층의 세립토사가 보조기층에 침입하는 것을 방지하기 위하여 차단층을 설치할 수 있다.
포장의 공용성은 노상토의 상태와 물성에 직접 관계되기 때문에, 적정의 실내시험에 의해서 얻어지는 노상토의 강도지수(CBR 값, MR치 등)을 기준하여 포장 층두께를 결정하고 시공품질관리를 위해서 소요의 다짐 및 재료시 방기준을 규정해야 한다. 노상토재료에 대한 품질 및 시공기준은 건설교통부제정 '도로공사 표준시방서(건설교통부, 1996)' 또는 관련규 정조건을 만족해야 한다.
노상토의 토질상태가 다음과 같은 경우에 설계자는 적정의 특별시방을 규정할 필요가 있다.
- 과민한 팽창성 또는 탄성적 반응을 보이는 토사에 대하여는 특별한 조치가 필요하다. 이 경우 하나의 선택대안은 이들 반응으로 인한 나쁜 영향을 제거할 수 있도록 충분한 깊이까지 선택재료로 성토하는 것이다. 특히, 팽창성 토사(expansive soil)인 경우(수축한계〉12%, 소성지수〉30%)에는 최적함수비보다 1~2% 정도 더 높은 함수비로 다짐을 함으로써 그 성질을 개선할 수 있다. 또한 적정혼화제, 즉 석회 또는 시멘트 등을 사용하여 안정처리 하거나 또는 함수비를 안정시키기 위하여 소요 두께의 방수막(waterproof membr- -ane)을 설치하는 것이 경제적일 수 있다.
- 동상의 영향을 받는 지역에서는, 동상에 민감한(0.02mm이하 토사〉15% 또는 소성지수〉12%) 토사층을 제거하거나, 비동상선택재료로 치환시켜야 한다. 지역이 너무 광대할 때에는 동결 및 융해작용에 의한 지지력 감소를 조정할 수 있는 적정재료로서 충분한 두께로 성토시키는 방안을 강구할 수 있다. 이와같은 조치를 위한 기준과 소요선택재료의 종류와 두께는 반드시 경제적으로 얻을 수 있는 재료의 종류와 지역적 경험을 토대로 결정해야 한다.
- 고유기질토(organic soil)의 문제점은 이들의 극단적 압축성에 관계된다. 이와 같은 유기질토 성질 또는 분포깊이가 일정치 못할 때 더욱 큰 문제를 야기한다. 유기질 토사가 국부적으로 존재하거나 분포깊이가 얕을 경우 적당한 선택재료층으로 치환하는 것이 경제적으로 바람직하다. 이들 층이 매우 깊고, 넓게 분포된 경우에는 선행압밀침하를 시키기 위한 압성토(surcharge embankment)를 설치하거나 또는 압밀을 촉진시키기 위하여 수분을 급속히 제거시키는 특수공법을 이용하여 문제를 완화시킬 수 있다.
- 토사의 종류와 조건이 불규칙하게 분포되어 있는 경우에는 다음과 같은 조치를 강구하여야 한다
- 표면을 고르고 재다짐
- 노상층의 상단부를 적정혼화재로 처리
- 선택재료 또는 양질의 토사를 이용하여 적정깊이까지 치환하여 노상재료로 사용
- 절토면인 경우 과절취시키거나 절성면인 경우에는 균등한 선택재료층으로 포설
- 토사종류가 바뀌는 변이구간에서는 특히 절.성단면의 변이구간에서는 보조기층두께를 조정한다.
- 노상층 시공에 사용되는 장비에 의해서 쉽게 변위되는 비점성토(cohesionless soil), 또는 적정함수비를 갖도록 건조시키는데 장시간의 시간을 필요로 하는 흙이나 다짐장비(compaction equipment)의 변위 때문에 높은 함수비로 다질 수 없는 습윤점성토인 경우에는 다음과 같은 특별조치를 통하여 시공상 문제점을 완화시킬 수 있다.
- 입상재료를 적정히 혼합
- 사질토인 경우 점착력을 증가시킬 수 있는 적정 혼화재를 첨가
- 포장 시공을 위한 운반로 또한 작업대로서 기능이 필요한 경우 적당한 두께의 선택재료층을 설치
아스팔트 포장과 콘크리트 포장 비교[편집]
아스팔트는 자재 특성상 유동성과 탄력성이 높아 주행성과 소음에는 강한 면모를 보이지만 콘크리트의 경우 경제성과 내구성이 아스팔트에 비해 더 좋다고 할 수 있다. 또한 아스팔트는 처음 시공 시 1㎡당 약 45,000~70,000원이며(지역여건에 따라 달라짐) 콘크리트는 30~40CM 두께 시공 시 35,000원 정도로 콘크리트가 우세한다.
정리를 하면, 아스팔트 도로는 노면이 평활하고 저항이 작아서 승차감이 좋으며 콘크리트 도로는 내구성이 좋은 대신 마찰계수(저항)가 높아서 아스팔트 도로 대비 승차감이 좋지 않다.
주요 특성 비교[편집]
구분 아스팔트(가요성) 포장 콘크리트(강성) 포장 구조적 특성 포장층 일체로 교통하중 지지하고 노상에 윤하중 분포 콘크리트 슬래브가 교통하중을 휨저항으로 지지 내구성 중차량에 대한 내구성 약함 중차량에 대한 내구성 큼 시공성 시공경험 기술축적과 단계시공가능 콘크리트 품질관리, 평탄성 불리 주 행 성 소음, 진동적고 승차감 양호 소음, 진동 발생으로 승차감 저하 적용대상 신설도로 확포장 및 구조물 구간 중차량 통행 많은 구간 유지보수 잦은 유지보수로 유지보수비 많이 소요 유지보수비 적으나 보수작업 난이
포장설계법[편집]
가 요 성 포 장 강 성 포 장 (1) TA법 (2) AASHTO법
∙Interim Guide('72)
∙'86 개정판
(1) P.C.A법 (2) AASHTO법
∙Interim Guide('81)
∙'86 개정판
- 아스팔트 포장설계법
- AASHTO '72잠정지침 이론 및 경험적 근거가 많아 국내에서 가장 많이 적용
- '86개정판은 노상 동탄성계수(MR)시험기구 미비등의 문제점 노출
- 콘크리트 포장설계법
- 콘크리트 포장은 무근 콘크리트 포장(J.C.P), 철근 콘크리트 포장(J.R.C.P), 연속 철근 콘크리트 포장(C.R.C.P)로 구분되며
- AASHO 도로시험을 근거로 정립되어, '72설계잠정지침으로 제안되고 '81년 강성부분에 대한 개정
동영상[편집]
참고자료[편집]
- 〈아스팔트포장〉, 《두산백과》
- 〈달릴 때 더 조용한 도로는? 아스팔트포장도로VS콘크리트포장도로〉, 《불스원 블로그》, 2021-04-20
- 〈아스팔트포장과 콘크리트 포장의 비교 :: 기술사 공부하는 자료 공유〉, 《티스토리》, 2018-12-14
- Civil Engineering, 〈아스팔트 포장층의 구성〉, 《티스토리》, 2008-07-24
같이 보기[편집]
