[요약] 도로설계요령 제 5권 포장, 도로 안전,부대시설 및 환경 요약

2020_도로설계요령_제5권_장, 도로 안전 ․ 부대시설_10편 포장_3.아스팔트 포장.pdf

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안녕하세요.

 

성우포장건설입니다.

 

오늘은 도로설계요령 제 5권의 내용을 요약하여 정리해보도록 하겠습니다.

 

많은 도움 되시길 바라겠습니다.

 

 

 

도로 아스팔트 포장, 어떻게 설계하고 시공할까?

 

도로 위를 달리다 보면 깨끗하고 매끄럽게 잘 정돈된 아스팔트 도로를 보신 적 있을 겁니다.

 

운전하는 동안 도로가 편안하다는 느낌을 받았다면 그것은 꼼꼼한 설계와 정밀한 시공 덕분입니다.

 

오늘은 도로 아스팔트 포장 공사가 어떻게 이루어지는지, 어떤 설계 원칙과 시공 방법으로 진행되는지 첨부한 문서를 기반으로 살펴보겠습니다.

 

 

1. 아스팔트 포장의 구조와 역할

 

도로 아스팔트 포장은 여러 층으로 이루어집니다.

 

흔히 보이는 도로 표면을 표층이라고 부르는데, 바로 아래는 기층, 그 밑에는 보조기층, 가장 아래에는 노상이 있죠.

 

이들 각 층은 도로가 차량 하중을 버틸 수 있도록 지지력을 분산시키는 역할을 합니다.

 

표층 : 가장 윗부분으로 차량이 직접 접촉하는 층입니다. 미끄럼 방지와 마모 저항성이 중요합니다.

 

기층 : 표층 아래에 위치하여 차량의 무게를 분산시키는 역할을 하고 안정적인 도로 구조를 제공합니다.

 

보조기층 : 기층을 보조하며 더 깊은 곳으로 하중을 골고루 분산시킵니다.

 

노상 : 도로 구조 전체의 기초 역할로서 가장 깊은 곳에서 도로의 지지력을 제공합니다.

 

 

 

2. 아스팔트 포장의 혼합물 설계 기준

 

도로의 상태와 목적에 따라 사용하는 아스팔트 혼합물이 다릅니다.

 

이를 몇가지 주요 혼합물로 나누어 설명하면 다음과 같습니다.

 

WC (Wear course) : 표층용 아스콘을 의미하며 포장의 가장 위층으로, WC 혼합물은 교통량과 도로 조건에 따라 WC1~WC6까지 등급이 있습니다.

 

WC-1 ~ WC-4 : 일반적인 표층 혼합물로, 교통량과 기능에 따라 사용하는 입도가 달라짐

WC-5 ~ WC-6 : 내유동성을 강화한 혼합물로, 고온-중차량 구간에서 적용. 소성변형을 방지하는데 유리함

 

BB (Black base) : 기층용 아스콘을 의미하며 표층 아래에 사용되고, 일반적으로 WC 혼합물보다 굵은 골재를 많이 사용하여 강도를 높입니다. 

 

내유동 아스팔트 혼합물 : 

 

내유동이란 바퀴 자국과 같은 소성변형에 대한 저항성을 말합니다.

 

특히 여름철 고온 조건이나 버스-화물차같이 반복 하중이 강한 도로에선 필수 조건입니다.

 

 

특수 아스팔트 혼합물 

 

내유동 아스팔트는 다음과 같은 방식으로 설계됩니다.

 - 고점도 바인더 적용 : 아스팔트 바인더의 점도를 높여 고온 유동성을 줄임

 - 단단한 골재 구성 : 조립 입도보다 밀입도 또는 개립도로 구조적 저항력을 확보

 - 내유동 입도 (WC-5,WC-6) 적용 : 입도 조정을 통해 유동 저항력 극대화

 

SMA (Stone Mastic Asphalt)

 - 입도 간격이 뚜렷하고, 표면의 미끄럼 저항 확보에 효과적

 - 안정제를 첨가하여 아스팔트 바인더의 유동 방지

 

고점도 아스팔트 

 - 내유동성 향상을 위한 선택이지만, 시공성이 일반 아스팔트에 비해 까다롭고, 온도 관리가 더 엄격하여 충분한 검토 필요

 

반강성 포장 (Semi-Rigid Pavement)

 - 개립도 아스팔트 혼합물에 시멘트계 페이스트를 침투시킨 구조

 - 내유동성과 내유성은 뛰어나지만 미끄럼 저항 확보가 어려워 시공 후 표면 처리가 필요

 

 

아스팔트 포장 설계 시 구조해석 변수

 

동탄성계수 (Dynamic Elastic Modulus)

 

아스팔트 포장 구소 해석에서 가장 핵심이 되는 입력값 중 하나입니다.

 

동탄성계수는 포장재료가 외부 하중을 받을 때 탄성적으로 반응하는 강성의 정도를 수치로 표현한 것으로, 

 

단위는 MPa.

 

일반적으로 다음과 같이 적용됩니다.

 - 표층 : 2,000~3,000 MPa

 - 기층 : 1,500~2,500 MPa

 - 보조기층 : 200~300MPa

 

포아송비 (Poisson's Ratio)

 

포아송비는 재료에 인장 하중이 작용할 때, 길이 방향 신장과 이에 따른 횡방향 수축의 비율을 나타내는 재료 상수입니다.

 

아스팔트 혼합물의 포아송비는 0.3~0.4 사이이며, 일반적으로 0.35를 기준값으로 채택합니다.

 

포아송비가 높을수록 횡방향 변형이 크게 일어나므로, 구조 설계 시 포장층 간 응력 분포 계산이나 균열 발생 가능성 예측 등에 영향을 줍니다.

 

특히 수치해석(FEM) 기반의 구조 설계 시 입력값에 따라 결과가 민감하게 달라지므로 실제 물성 시험을 통해 계수 산정이 권장됩니다.

 

CBR (California Bearing Ratio)

 

CBR은 노상 및 보조기층의 지지력을 평가하는 대표적인 실험값입니다.

 

원래 군용 활주로 포장설계에서 시작된 지표로, 현재도 전 세계적으로 널리 쓰입니다.

 

측정된 값은 무차원 비율(%)로 표기되며, 고정된 면적의 침투저항을 기준치와 비교해 결정합니다.

 

노상 기준 

 - CBR 5% 이하 : 약한 지반

 - CBR 10% 이상 : 양호한 지반