Rheological Properties of Bitumen for Reducing Negative Skin Friction

This paper presents the rheological properties of bitumen for reducing negative skin friction. The bitumen has been widely used due to both the cost and construction effectiveness. Also, it is well known that the use of bitumen for reducing negative skin friction renders the best results among other available methods. Three different modified bitumens were used for the testing programs. The physical tests include the penetration, the softening point and penetration index. The rheological tests include phase angle, complex modulus, creep tests and flow tests. The tests were conducted at four different temperatures(15, 30, 45 and 6$0^{\circ}C$) in order to simulate the field condition. The test results were analyzed using the phase angle, G$^*$/sin $\delta$, creep compliance and shear viscosity. The result of tests showed that the phase angle increased and G$^*$/sin $\delta$ decreased with the increase of temperature. The creep compliance increased as the loading time increased. The difference of the creep compliance is detected as the time and temperature are varied, however, the difference of the shear viscosity is not significant among the samples tested in this study. The rheological properties of the bitumen also showed that the physical testing method and the temperature dependant testing method are somewhat limited to showing and expressing the full rheological properties of the modified bitumen. The introduction of the time and the temperature dependent testing method is necessary to find out the full rheological properties of the modified bitumen.

말뚝 부마찰력 저감용 역청재료의 유변학적 특성

본 연구는 말뚝 부마찰력 저감용으로 사용하는 역청재료의 유변학적 특성을 분석한 결과이다. 역청재료는 효과적으로 부마찰력을 저감시키고 경제적인 장점으로 인하여 말뚝의 부마찰력 저감 공법으로 사용하여 왔다. 본 연구에서는 세 종류의 말뚝용 역청재료를 선택하여 비교 시험을 실시하였다. 물리적 특성시험으로는 침입도 시험, 연화점 시험 및 침입도 지수를 실시하였으며 유변학적 시험으로는 동적전단 유동기를 사용하여 위상각, 복합계수, 크리프시험 및 흐름시험을 시험온도 15, 30, 45 및 6$0^{\circ}C$에서 수행하였다. 시험 결과는 역청재료의 유변학적 특성을 나타내는 위상각, G$^*$/sin $\delta$, 크리프 컴플라이언스 및 전단점도로 분석하여 상호 비교하였다. 시험 결과 온도와 위상각은 비례관계를 나타냈으며 G$^*$/sin $\delta$는 반비례 관계를 보였다. 또한, 크리프 컴플라이언스는 하중시간이 증가함에 따라 증가하여 역청재료가 시간의 변화에 따라 점성유체로 작용하는 것으로 나타났다. 크리프시험으로 인한 시간 및 온도의 변화는 크리프 컴플라이언스 값을 크게 변화 시켰으나 전단점도의 변화는 그다지 심하게 나타나지 않아서 말뚝 역청재료의 평가에는 크리프 컴플라이언스를 측정 할 수 있는 크리프시험이 적절한 것으로 평가되었다. 본 연구에서 유변학적 시험을 실시한 결과 물리적 시험으로부터 분석할 수 없는 온도와 시간의 변화에 따른 역청재료의 특성변화를 상세하게 분석할 수 있었는데 이러한 시험 결과는 말뚝용 역청재료의 선정에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다.