The Effects of Aggregate Gradations and SBS Modifier on the Viscoelastic Properties and Fatigue Performance of Asphalt Mixtures

골재의 입도와 SBS 개질재가 아스팔트 혼합물의 점탄성 물성 및 피로 공용성에 미치는 영향

This paper presents the characteristics of viscoelastic properties and fatigue performance of SBS modified asphalt mixtures depending on the aggregate gradation. Dynamic shear rheometer (DSR) and uniaxial tensile creep tests are performed to analyze the thermomechanical behavior of asphalt binders and mixtures, respectively. Uniaxial tensile fatigue tests for seven different asphalt mixtures are conducted to evaluate the effects of aggregate gradations and SBS modifier on the fatigue performance of the mixtures. DSR and uniaxial tensile creep tests results show that the SBS modified asphalt mixtures have better rutting resistance than the unmodified mixtures at high temperatures regardless of the aggregate gradations used. Fatigue factor $G^*sin\delta$ in Superpave binder specification may not be adequate for evaluating the fatigue Performance of asphalt mixtures. It is observed from uniaxial tensile fatigue tests that SBS modified asphalt mixtures compared to unmodified mixtures have ten times longer fatigue lives regardless of the aggregate gradations(dense, SMA, and Superpave gradations) used in the mixtures. The better fatigue performance of the SBS modified mixtures is observed even after long-term aging process. The effect of aggregate gradations on the fatigue performance is not as significant as the SBS modifier. The cellulose fiber added in the SMA mixture has negligible effects on the viscoelastic Properties and fatigue performance of the mixture, but is effective in reducing draindown. Although the SBS modified asphalt binder is used, it may be necessary to add the cellulose fiber into the SMA mixture to prevent the draindown.

골재의 입도에 따른 SBS 개질 아스팔트 혼합물의 점탄성 물성 및 피로공용 특성을 소개하였다. 아스팔트 바인더와 혼합물의 열역학적 거동분석을 위해 DSR 시험과 일축인장 크립시험을 실시하였다. 골재의 입도와 SBS 개질재가 피로공용성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 7종의 아스팔트 혼합물에 대해 일축인장 피로시험을 실시하였다. DSR 및 일축인장 크립시험결과, 골재의 입도에 관계없이 SBS 개질 아스팔트 혼합물이 일반 아스팔트 혼합물에 비해 고온에서 소성변형에 대한 저항성이 큰 것으로 나타났다. Superpave 아스팔트 바인더 규격의 피로인자 $G^*sin\delta$는 아스팔트 혼합물의 피로 공용성 평가에 사용하기에는 부적절한 것으로 사료된다. 일축인장피로시험결과, 골재의 입도(밀입도, Superpave입도, SMA입도)에 관계없이 SBS 개질 아스팔트 혼합물이 일반 혼합물에 비해 약 10배 이상 피로수명이 큰 것으로 나타났다. 장기노화후의 경우에 있어서도 SBS 개질 혼합물의 피로수명이 일반 혼합물에 비해 높게 나타났다. 골재의 입도변화는 SBS 개질재에 비해 피로공용성에 미치는 영향이 적었다. SMA 혼합물에 첨가한 셀룰로오스 섬유는 혼합물의 점탄성 물성이나 피로공용성에 미치는 영향이 미미하였으나, Draindown을 방지하는 데는 효과적이었다. SMA 입도에 SBS 개질아스팔트를 사용할지라도 Draindown 방지를 위해서는 셀룰로오스 섬유를 첨가할 필요가 있을 것으로 사료된다.