Evaluation of Design Temperature for Asphalt Concrete in South Korea

남한의 아스팔트 콘크리트 설계온도 추정에 관한 연구

Layer material properties of asphalt concrete changes with climatic conditions. Pavement design and analysis should be performed in the representative climatic condition that gives standard physical properties of pavement layer materials. In this study, an evaluation procedure of pavement design temperature is proposed and programed based on damage effect analysis using fatigue failure criterion. Three regions, Seoul, Daegeon, and Pusan, are chosen to obtain the representative climatic data of South Korea. Domestic pavement design temperature is developed by applying the proposed algorithm to 6 domestic pavement section models with the respective regional climatic data. Asphalt concrete pavement failure criterion is also proposed for the condition of developed domestic pavement design temperature. The design temperature for the region of South Korea is estimated as $l7^{\circ}C$, which is converted to $23.6^{\circ}C$ for the AC surface layer temperature. It is found that the procedure to determine design properties of AC surface layer material at $20^{\circ}C$ gives overestimated results of AC moduli for the domestic pavement system. From the comparison study, it is also found that the estimated pavement design temperature is similar to the result of SHELL Design Chart.

아스팔트 콘크리트 포장체는 기후변화에 따라 각 층의 물성이 변화하는 특성을 갖고 있다. 따라서 아스팔트 콘크리트 포장체의 설계 및 해석에 있어서는 물성변화 특성을 고려한 대표적 기후조건에서 포장재료의 물성치를 적용하여, 포장체의 설계 또는 구조해석을 실시하여야 할 것이다. 본 연구에서는 아스팔트 콘크리트 포장체의 설계 및 해석과 관련하여 우리나라에 적합한 대표적 기후조건인 설계온도를 추정하기 위하여, damage effect 분석에 의한 설계온도 추정 알고리즘을 제안하고 이를 전산화하였다. 분석대상 지역은 서울, 대전, 부산 3지역으로 하고 각 지역의 기후특성자료와 정부, 호남, 남해고속도로의 6개 포장단면에 본 연구 제안의 알고리즘 해석과정을 적용하여 국내조건의 설계온도를 추정하였으며, 추정한 설계온도 조건에 적합한 아스팔트 콘크리트 포장체의 파괴기준식을 제안하였다. 연구결과 우리나라의 설계온도는 $17^{\circ}C$가 적합함이 밝혀졌다. 설계온도 $17^{\circ}C$는 아스팔트 콘크리트 표층온도 $23.6^{\circ}C$에 해당되기 때문에 현재 국내에서 사용되는 재료 온도 $20^{\circ}C$에서의 아스팔트 콘크리트 표층 재료의 물성치(AASHTO의 경우)는 과대 평가되고 있음을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서의 설계온도 추정치, $17^{\circ}C$는 SHELL Design Chart에 의한 결과와 유사함을 알 수 있었다.