Engineering Properties of Semi-rigid Pavement Material Produced with Sulfur Polymer Emulsion and Reinforcing Fibers

The application of sulfur polymer emulsion (SPE) as an acrylate substitute for semi-rigid pavement grout was evaluated, and the performance improvement by employing PVA fibers were also evaluated. The result indicated that the filling ratio of semi-rigid pavement material decreased as the fiber content increased, but it was measured to be 92~94% in every mixing condition, which satisfies the target performance, 90%. The maximum Marshall stability value of semi-rigid pavement material was measured to be 25.4 kN, which is about 4.7 times higher than the Korean Standard required for semi-rigid pavement material, 5.0 kN. The dynamic stability evaluation of semi-rigid pavement material indicated that the resistance to deformation from the wheel tracking test was improved by an SPE substitution, and in every mixing condition, the deformation converged to a constant value after 45 minutes with the same dynamic stability of 31,500 times/mm. The strain at the flexural failure was about 0.53%, which shows superior rigidity to asphalt pavements. The examination of abrasion resistance and impact resistance showed that the loss ratio was 9.8~6.0% in every mixing condition, which indicates a good abrasion resistance. Also, when fiber content ratio was 0.3%, the impact resistance was 2.82 times higher compared to plain (i.e., when fibers were not added). In the limited range of this study, an SPE substitution ratio of 30% was found to be an optimal level considering the mechanical and durability performance. In addition, it is thought that semi-rigid pavement material with superior performance could be manufactured if fiber content ratio up to 0.3% is applied depending on the purpose of use.

Sulfur Polymer Emulsion 및 보강용 섬유를 활용한 반강성 포장재의 공학적 특성

본 연구에서는 유황폴리머에멀젼 (SPE)을 반강성 포장용 주입재의 아크릴레이트 대체재로서 활용가능성과 성능향상재료 (PVA섬유)에 대한 역학적 성능과 내구성능을 평가하였다. 평가결과, 반강성 포장재의 충전률은 섬유의 혼입률이 증가함에 따라 충전률이 저하되었지만, 모든 배합조건에서 평균 92~94%로 측정되어 목표 성능인 90%를 만족하였다. 반강성 포장재의 마샬안정도 값은 최대 25.4kN으로 측정되어 반강성 포장재의 국내 기준인 5.0 kN 보다 약 4.7배 우수한 것으로 나타났다. 반강성 포장재의 동적안정도 평가결과, 휠 트래킹시험에 따른 변형저항성은 SPE를 대체한 배합조건이 보다 우수하였고, 모든 배합조건에서 45분 이후에는 변형량이 일정한 값에 수렴되어 동적안정도가 31,500회/mm로 동일한 결과를 나타내었다. 파단변형률은 최대 0.53% 정도로 나타나 아스팔트 포장재보다 우수한 강성으로 나타났다. 마모저항성 및 충격저항성 검토결과 모든 배합조건에서 손실률이 9.8~6.0%로 나타나 우수한 내마모성을 나타내었으며, 섬유를 0.3% 혼입한 경우 혼입하지 않은 Plain에 비하여 2.82배의 내충격성 향상을 나타내었다. 역학적성능 및 내구성능 등을 모두 고려하여 볼 때, 이 연구 범위에서는 SPE 대체율 30%가 적정 수준이고, 혼입률 0.3% 범위에서 PVA 섬유를 적용하면 우수한 인성을 갖는 반강성 포장재 제조가 가능 할 것으로 판단된다.