아스콘에서 골재와 채움재의 역할 (부제 : 아스팔트 구성의 중요성)

안녕하세요. 성우포장건설의 신과장입니다.

이전에 저희가 아스콘 용어에 대해 정리한 글을 포스팅한 적이 있었습니다.

많은 분들이 관심을 가져주셨고, 질문을 주셔서 궁금한 사항을 더 알아보고자 합니다.

게다가 댓글에서는 채움재에 대한 내용도 다루어 달라는 요청이 있었는데요.
(마녀님께서 댓글을 남겨주셔서 감사합니다.) 

이번에는 아스콘의 구성 요소에 대해 자세히 알아보려고 합니다.

 

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○ 아스팔트 콘크리트란?

1) 골재와 2) 채움재 등에 3) 아스팔트와 같은 첨가재료를 넣어서 고온으로 가열한 혼합물입니다.

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1) 골재 : 

아스콘에서 골재는 전체 중 약 90~95%의 비중을 차지하는 매우 중요한 재료입니다. 

 

일반적으로 자갈이나 모래와 같은 물질을 의미합니다.

입자 크기에 따라 골재는 굵은 골재(자갈)와 잔골재(모래)로 구분됩니다.

굵은 골재 : 입자 크기가 2.5mm체 이상인 것을 말하며, 이는 2.5mm체로 걸러지는 입자만 남게됩니다.

잔골재 : 입자 크기가 2.5mm체를 통과하고 0.074mm체까지만 남는 것을 의미합니다.

 

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○ 아스콘 등급 No! 골재에도 등급이 있다.

 

지난번에 다룬 것처럼, 아스콘 등급은 침입도와 공용성 등급으로 나뉘어집니다.

※ 공용성 등급 : 포장의 성능을 의미. (PG XX-YY라고 표현)

※ 침입도 등급 : 경도를 나타낸 수치 (침을 찔렀을 때 들어가는 길이)

 

그런데 1등급 아스콘, 2등급 아스콘 이라는 표현을 사용하기도 하는데요.

여기서 말하는 1~3등급은 골재의 편장석률, 즉 골재 관점의 등급을 의미합니다.

골재의 편장석률은 아스콘의 소성변형 저항성 등에 큰 영향을 미치기 때문에 구분한 등급입니다.

※ 편장석 - 골재의 최대길이와 최소길이의 비가 1:3 이상인 것

 

등급	기준	적용범위
1등급	편장석률 10% 이하	4차로 이상의 도로 (신설 및 덧씌우기) 중차량 통행이 빈번한 도로 발주자가 중요하다고 인정하는 도로
2등급	편장석률 20% 이하	2차로 이하의 일반국도 발주자가 중요하다고 인정하는 도로
3등급	편장석률 30% 이하	2차로 이하의 지방도, 군도, 1등급 및 2등급에 해당되지 않는 도로 등

 

 

골재의 크기에 따른 종류

 

아스콘에서 사용되는 골재는 크기에 따라 다양한 종류가 있습니다. 

 

이는 균일한 혼합과 입도 관리를 용이하게 하기 위해 사용됩니다.

#78아스콘, #67아스콘, #467아스콘과 같은 용어를 들어보신 적이 있으신가요?

일반적으로, #78은 "표층", #67은 "중간층", #467은 "기층"으로서 아스콘과 관련된 동의어로 자주 사용됩니다.

그러나 사실, 이 숫자는 아스콘의 골재의 번호를 의미합니다.

예를 들어, #78아스콘은 골재 번호가 78인 아스콘을 지칭합니다. 마찬가지로, #67아스콘은 골재 번호가 67인 아스콘을, 467아스콘은 골재 번호가 467인 아스콘을 나타냅니다.

 

이 표는 체가름 시험에서 체에 남지 않고 통과되는 골재의 비율을 나타낸 표입니다.

표를 참고하여 각 아스콘의 의미를 한번 생각해볼까요?

#78 아스콘을 기준으로 삼아보겠습니다.

 

 

골재번호 7을 보면 20mm는 100%라고 나와있습니다.

 (1) 7번 골재는 20mm 체의 구멍보다 입자가 작아서 전부 통과한다. 

 (2) 7번 골재의 입자는 20mm 이하이다.

 (3) 13mm는 90~100%가 체를 통과한다. (5%는 무시됩니다.)

 (4) 7번 골재의 치수는 최대 13mm이다.

즉, #78 아스콘은 골재의 최대치수가 가장 작은 아스콘이기 때문에 표층에 사용한다. 

라는 결론이 도출됩니다.

※ 표에 나와있는 입도 기준보다 입도 범위가 더 좁은 단립화된 골재일수록 재료분리나 품질관리에 유리하기 때문에 아스콘 혼합용으로 사용이 가능합니다.

아스콘에 골재가 큰 비중을 차지하는 만큼, 용어도 많이 혼용됩니다.

 

다양한 입도의 골재

 

아스콘은 사용 목적, 용도, 재료 등에 따라 다양한 종류로 분류됩니다. 이 중에서도 골재의 입도를 기준으로 나뉘는 용어들이 있습니다.

밀입도: 밀입도 포장은 골재 입자 사이의 공극이 작은 것을 의미합니다. 공극률은 약 3~6%로 일반적으로 아스팔트 포장에서 많이 사용되는 골재입니다.

개립도: 개립도는 공극이 크고 채움재가 거의 없는 골재를 말합니다. 공극률은 특정한 범위보다는 투수성 포장이나 배수성 포장과 같이 공극률이 큰 포장들을 가리키는 용어입니다. 개립도는 채움재를 생략하여 빠른 배수나 투수를 위해 사용되지만 내구성은 다소 떨어집니다.

조립도: 조립도는 굵은 입자부터 잔입자까지 크기가 연속적인 입도를 가지는 골재입니다. 밀입도에 비해 내구성은 낮을 수 있지만 안정성이 더 뛰어난 평가를 받습니다.

세립도: 세립도는 굵은 입자부터 잔입자까지 크기가 연속적인 입도를 가지며, 모래를 주된 재료로 사용합니다.

 

2) 채움재 :

 

채움재는 아스콘에서 굵은 골재와 잔골재 사이를 채워서 내구성을 강화하는 역할을 합니다. 

 

일반적으로 석회석분, 소석회, 회수더스트 등이 채움재로 사용됩니다. 

 

채움재는 골재 입자 간의 공간을 채워서 골재들을 더 견고하게 결합시키고, 아스콘의 강도와 내구성을 향상시킵니다. 

 

궁금하다. LP와 HL?

: 아스팔트의 약자인 AP와 유사하여 LP도 기름 성분의 물질이지 않을까? 하실 수 있지만 

LP는 Limestone Powder의 약자로 석회석분을 의미합니다.

HL은 Hydrated Lime의 약자로 소석회를 의미하구요.

회수더스트는 아스콘 생산중에 발생, 수집한 먼지 (Dust)를 의미합니다.

 

소석회의 역할

 : 소석회는 아스콘의 단점을 보완하고, 향상시켜며 다음과 같은 역할을 합니다.

1) 아스팔트와 골재의 박리를 저감시킨다.

2) 아스팔트의 노화를 낮춘다.

3) 아스팔트의 소성변형을 낮춘다.

4) 미세균열의 균열 저항성을 증가시킨다.

채움재는 골재 중량의 1~1.5%로 적은 비율의 배합임에도 불구하고 많은 역할을 하네요.

 

3) 아스팔트 :

아스팔트는 아스콘에서 가장 중요한 재료입니다.

 

아스팔트는 원유라는 정제되지 않은 상태의 석유를 가열하여 분리하는 과정을 통해 얻어집니다.

원유는 용광로에서 가열되어 증류탑으로 보내어 끓는 점에 따라 분리됩니다. 

 

이 과정에서 각각의 성분은 용도에 맞게 분리되며, 남은 찌꺼기가 아스팔트로 사용됩니다. 

 

따라서 아스팔트는 원유에서 분리되는 부산물로 볼 수 있습니다. 

 

 

아스팔트와 비투먼? Asphalt vs Bitumen

 : 비투먼이란 단어를 들어보셨나요?

아스팔트에 대해 알아보다보면 비투먼이라는 단어를 어렵지 않게 볼 수 있습니다.

저도 이 비투먼의 의미가 정확히 어떤 것인지 파악하는 것이 어려웠는데 이 글을 통해 결론을 얻을 수 있었습니다.

비투먼은 원유를 증류하여 얻은 물질이며 아스팔트의 주성분이라 합니다.

하지만 통상적으로 비투먼은 아스팔트의 의미로도 쓰이고는 한다고 하네요.

쉽게 얘기해서 비투먼과 아스팔트는 같은 말이다. 로 이해하시면 됩니다.

우리나라에서 아스콘과 아스팔트를 혼용하는 것처럼 지역, 국가마다 다르게 쓰는 동일한 용어라고 생각하시면 머리가 한결 편합니다.

※ 주로 유럽권에서는 비투먼이라고 부른다고 합니다.

 

아스콘에서 아스팔트의 비중

 : 아스콘은 약 95%의 골재와 약간의 채움재로 구성되며, 나머지 5~6%는 아스팔트로 이루어집니다.

아스팔트는 온도에 따라 상태와 특성이 변화합니다. 

 

고온에서는 액체 상태로 유지되다가 저온이 되면 매우 단단해지는 특징이 있는데요.

따라서 아스콘 포장 공사가 시작될 때 아스팔트는 고온에서 말랑말랑한 알갱이 상태로 사용됩니다. 

 

이후 포설, 다짐, 양생 과정을 거치면서 온도가 점점 낮아지면서 아스팔트는 딱딱하고 단단한 도로 표면으로 변화하게 됩니다. 

 

이렇게 아스팔트는 온도에 따라 구조적인 특성이 변화하여 도로 포장에 적합한 특성을 가집니다.

 

가요성 포장 vs 강성 포장

 : 일반적으로 아스콘 도로와 콘크리트 도로는 비교되는 경우가 많습니다. 

 

아스콘 포장은 "가요성 포장"이라고도 하며, 콘크리트 포장은 "강성 포장"이라고도 합니다. 

 

이는 재료 특성의 차이에 기반을 두고 구분됩니다.

가요성은 용도와 환경의 변화에 유연하게 대응하고 조정할 수 있는 성질을 의미합니다. 

 

반면 강성은 재료가 외부의 변형에 저항하는 정도를 나타냅니다.

이러한 의미만으로도 아스콘은 상대적으로 유연한 재료이고, 콘크리트는 상대적으로 단단한 재료라는 느낌을 줍니다. 

 

마찬가지로, 두 재료는 서로 완전히 대응되는 재료로 간주됩니다.

콘크리트는 단단하고 내구성이 우수하여 수명이 길고 중차량의 부하에 잘 견디지만, 한 번 균열이 발생하면 유지보수가 어렵다는 단점이 있습니다. 

 

반면 아스콘은 유연성이 강해 주행성이 우수하고 유지보수가 용이하다는 장점이 있으며, 모양의 변형이 생기기 쉬워 중차량에는 취약할 수 있다는 단점이 있습니다.

또한, 이러한 각 포장의 장점을 결합한 하이브리드 형태인 "반강성 포장"이 존재합니다. 

 

이는 공극률이 큰 개립도 아스콘에 시멘트를 침투시켜 굳혀 만든 포장으로, 기존의 검은색 아스콘보다는 백색에 가까운 색상을 가지며 기계적 강도가 높다는 장점을 갖고 있습니다.

 

아직까지 우리나라에서는 크게 활성화된 기법은 아니지만, 이후로 많은 연구가 되어 활용되었으면 합니다.

 

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오늘은 아스콘의 구성요소 중 골재에 대해 알아보았습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사드리며, 다음 시간엔 채움재에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

감사합니다.

 

아스콘 포장 문의는 010-8416-2806으로 연락주시면 친절히 안내해드리겠습니다.

 

아스팔트 콘크리트 가이드

• 서울, 경기,충청 아스콘 포장 단가, 아스팔트 공사 비용 가이드 (+평 당 단가) .2023년 4월 수정 : https://url.kr/emg4jp
• 서울, 경기 주차선 도색 시공 단가 가이드 (부제 : 주차장 라인의 종류와 비용) : https://url.kr/ga1rw4
• 아스콘의 장점과 단점 (부제:아스팔트는 어떻게 우리나라 도로의 대부분을 차지하게 되었을까?) : https://url.kr/6ef29m
• 아스팔트 콘크리트 용어 정리. (아스콘? 표층,기층? #78,#467? PG64-22?) : https://url.kr/kg1p6t
• 아스팔트 콘크리트, 아스콘을 구성하는 것들 제 1편 (골재와 채움재의 역할 및 중요성) : https://url.kr/a3zhq5
• 아스팔트 콘크리트, 아스콘을 구성하는 것들 제 2편 (아스팔트의 과학적 원리와 공극, 그리고 재활용 아스콘) : https://url.kr/93fuix
• 아스팔트 유화제 지침과 용어 정리. (아스콘 유제? 프라임코트, 택코트? rsc-4? ssc-1?) : https://url.kr/qhyw5p
• 투수성 포장과 배수성 포장 (부제 : 투수콘? 투수 아스팔트? 생태면적률?) : https://url.kr/oj782q