• 한국도로학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.19-28
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• 2016

PURPOSES : Long-life asphalt pavements are used widely in developed countries. In order to be able to devise an effective maintenance strategy for such pavements, in this study, we evaluated the performance of the long-life asphalt pavements constructed along the national highways in South Korea. Further, an economic evaluation of the long-life asphalt pavements was performed based on a life-cycle cost analysis. We aimed to devise a model for evaluating the performance of long-life asphalt pavements using the national highway pavement management system (PMS) database as well as for analyzing the economic feasibility of such pavements, in order to promote their use in South Korea. METHODS : The maintenance history and pavement performance data were obtained from the national highway PMS database. The pavement performances for a total of 292 sections of 10 lanes (5 northbound lanes and 5 eastbound lanes) of national highways were used in this study. Models to predict the performances of hot mix asphalt (HMA) and long-life asphalt pavements under two distinct traffic conditions were developed using a simple regression method. Further, the economic feasibility of long-life asphalt pavements was evaluated using the Korea Pavement Management System (KoPMS). RESULTS : We developed service-life prediction models based on the traffic volume and the equivalent of single-axle load and found that long-life asphalt pavements have service lives 50% longer than those of HMA pavements. Further, the results of the economic analysis showed that long-life asphalt pavements are superior in terms of various economic indexes, including user cost, delay cost, total cost, and user benefits, even though their maintenance cost is higher than that of HMA pavements. A comparison of the economic feasibilities of the various groups showed that group A is superior to HMA pavements in all aspects except in terms of the maintenance criterion (crack 20% or higher) as per the NPV index. However, the long-life asphalt pavements in group B were superior in terms of the maintenance criterion (crack 25% or higher) regardless of the economic feasibility. CONCLUSIONS : The service life of long-life asphalt pavements was found to be approximately 50% longer than that of HMA pavements, regardless of the traffic volume characteristics. The economic feasibility of long-life asphalt pavements was evaluated based on the KoPMS. The results of the economic analysis were the following: long-life asphalt pavements are exceptional in terms of almost all factors, such as user cost, delay cost, total cost, and user benefit; however, the exception is the maintenance cost. Further, the economic feasibility of the long-life asphalt pavements in group B was found to be better than that of the HMA pavements (crack 25% or higher).

• 한국도로학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.69-76
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• 2015

PURPOSES : Performance evaluation of four types of asphalt concrete overlays for deteriorated national highways. METHODS : Pavement distress surveys for crack rate and rut depth have been conducted annually using an automated pavement survey vehicle since 2007. Linear and non-linear performance prediction models of the asphalt concrete overlays were developed for 43 sections. The service life of the asphalt overlays was defined as the number of years after which a crack rate of 30% or rut depth of 15mm is observed. RESULTS : The service life of the asphalt overlays was estimated as 17.4 years on an average. In 90.7% of the sections, the service life of the overlays was 15 years or more which is 1.5 times the life of conventional asphalt concrete overlays used in national highways. The performance of the overlays was dependent on the type of asphalt mixture, traffic volume levels, and environmental conditions. CONCLUSIONS : The usage of stone mastic asphalt (SMA) and polymer-modified asphalt (PMA) for the overlays provided good resistance to cracking and rutting development. It is recommended that appropriate asphalt concrete overlays must be applied depending on the type of existing pavement distress.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.49-61
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• 2006

본 연구에서는 포장의 설계수명과 공용년수를 증대시켜 아스팔트 포장의 유지보수비용을 감소시킬 수 있는 장수명 아스팔트 포장 공법을 제안하였다. 이를 위한 고강성 바인더를 개발하여 다양한 실내 물성시험을 수행하였으며 고강성 기층재의 평가를 위해 실내 공용성시험 및 포장가속시험을 실시하여 기존의 일반아스팔트 혼합물과 비교 평가하였다. 그 결과 고강성 기층재는 일반 아스팔트 혼합물에 비해 강성이 증가하였고 수분손상 피로균열 및 소성변형 저항성 등에서 우수한 것으로 평가되었다. 또한, 장수명 아스팔트 포장의 설계를 위해 구조해석을 실시하여 DB를 구축하였으며 이 자료를 이용해 다중회귀분석 프로그램인 SPSS로 포장체 거동모형을 개발하였다. 여기서 개발된 포장체 거동모형과 실내 외 시험결과를 기초로 장수명 아스팔트 포장 설계를 위한 소프트웨어를 개발하였으며 포장의 최적단면 및 구성을 설정하였다. 이렇게 설정된 장수명 포장의 아스팔트 층 단면 두께는 29cm로 이 단면의 경제성을 확인하기 위하여 생애주기 비용분석을 실시하였다. 그 결과 장수명포장이 기존 고속도로(경부)와 초기시공비용이 동일하면서 생애주기 비용측면에서 유리한 것으로 확인되었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.31-43
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• 2017

PURPOSES : The objective of this study is to verify the effect of fiber grid reinforcement on the long-term performance of asphalt pavement overlaid on old concrete pavement by performing field investigation, laboratory test, and finite element analysis. METHODS : The reflection cracking, roughness, and rutting of fiber grid reinforced overlay sections and ordinary overlay sections were compared. Cores were obtained from both the fiber grid reinforced and ordinary sections to measure bonding shear strength between the asphalt intermediate and asphalt overlay layers. Fracture energy, displacement after yield, shear stiffnesses of the cores were also obtained by analyzing the test results. Finite element analysis was performed using the test results to validate the effect of the fiber grid reinforcement on long-term performance of asphalt pavement overlaid on the old concrete pavement. The fatigue cracking and reflection-cracking were predicted for three cases: 1) fiber grid was not used; 2) glass fiber grid was used; 3) carbon fiber grid was used. RESULTS : The reflection-cracking ratio of fiber grid reinforced sections was much smaller than that of ordinary sections. The fiber grid reinforcement also showed reduction effect on rutting while that on roughness was not clear. The reflection-cracking was not affected by traffic volume but by slab deformation and joint movement caused by temperature variation. The bonding shear strength of the fiber grid reinforced sections was larger than that of the ordinary sections. The fracture energy, displacement after yield, and shear stiffnesses of the cores of the fiber grid reinforced sections were also larger than those of the ordinary sections. Finite element analysis results showed that fatigue cracking of glass or carbon fiber grid reinforced pavement was much smaller than that of ordinary pavement. Carbon fiber grid reinforcement showed larger effect in elongating the fatigue life of the ordinary overlay pavement compared to glass fiber grid reinforcement. The binder type of the overlay layer also affected the fatigue life. The fiber grid reinforcement resisted reflection-cracking and the carbon fiber grid showed the greater effect. CONCLUSIONS :The results of field investigation, laboratory test, and finite element analysis showed that the fiber grid reinforcement had a better effect on improving long-term performance of asphalt pavement overlaid on the old concrete pavement.

• 한국도로학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.33-45
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• 2016

PURPOSES : Concrete pavement has been used in the construction of the Jungbu expressway in 1987. More than 60% of the pavement on the expressway is currently made of concrete, but most has been used far beyond their design life. Pavement life has been extended through routine maintenance or overlay. However, the structural capacity of the pavement has reached its limit, and extensive rehabilitation/reconstruction with long time traffic blocking should be considered. The three following issues on concrete rehabilitation/reconstruction will be discussed: (1) economic comparison of asphalt inlay and asphalt overlay, (2) economic comparison preventive overlay on a section which is currently good and routine overlay on the section which will be poor, and (3) economic analysis of early-strength concrete when it is used in concrete reconstruction. METHODS : First, various life cycle cost analysis tools were compared, and the proper tool for the extensive rehabilitation/reconstruction was selected. Second, a sensitivity analysis of the selected tool was performed to find the influential input variables, which should be carefully selected in the analysis. Third, three case studies, which can be issues in the rehabilitation/reconstruction of the expressway concrete pavement in Korea, were performed. RESULTS : Asphalt overlay without milling the deteriorated concrete showed 18~25% lower life cycle cost than the current asphalt inlay with milling. The good current preventive overlay on the section was economically justified within the scope of this study. The construction cost limit of the early strength concrete was suggested to be economical for 1, 3, and 7 days of construction alternative opening. CONCLUSIONS : CA4PRS was a viable tool for comparing various rehabilitation/reconstruction issue alternatives. Several concrete issues associated with the rehabilitation/reconstruction of the deteriorated concrete pavement were discussed as mentioned above.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-10
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• 2005

본 연구에서는 일반 아스팔트 포장에 비해 설계수명을 2배 이상 증대시켜 보수주기를 증진하고 보수비용 및 사용자 비용을 절감할 수 있는 장수명 아스팔트 포장에 대한 포장가속시험 (APT)을 수행하였다 먼저 본 연구에서 개발된 장수명 포장용 고강성기층 혼합물에 대한 기초적인 물성시험을 수행하였다. 포장의 지지력을 비교하고 피로 및 소성변형에 대한 저항성을 평가하기 위하여 일반 및 고강성 기층으로 구성된 총 4개의 시험단면을 건설하였다. 또한 일반 및 고강성 단면은 각각 얇은 단면과 두꺼운 단면으로 구성되었다. 다양한 교통하중에 대한 아스팔트 기층하단의 인장변형률을 측정하였으며 시험결과 고강성 단면의 인장변형이 일반단면에 비해 적게 발생되는 것을 확인하였다. 기층 단면이 얇은 포장단면에 대한 APT 시험결과 윤하중이 180,000회 재하될 때까지 균열은 발생하지 않았다. 기층단면이 두꺼운 포장에 대해 윤하중 90,000회 재하시 일반단면은 5.3mm, 고강성 단면은 3m의 소성변형이 발생하였다. 본 연구에서 개발된 고강성 혼합물은 소성변형 및 피로균열에 대한 저항성이 우수하기 때문에 장수명 포장용 기층재로서 적합한 것으로 판단된다. 또한 다양한 구조해석 결과 일반 혼합물 대신 고강성 혼합물을 사용할 경우 포장의 하중지지력이 증가하기 때문에 아스팔트층의 단면두께를 최소 5cm 이상 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.153-160
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• 2009

본 연구에서는 국내 LTPP 구간에서 수행된 FWD 시험의 결과를 바탕으로 섬유보강, 폴리머 개질, 일반 아스팔트 포장의 구조적 성능을 비교 평가하였다. FWD 시험 결과, 표층 하단부의 인장변형량이 섬유보강 아스팔트는 29%, 폴리머 개질 아스팔트는 21% 저감되는 것을 확인하였다. 또한 FWD 처짐량을 역산하여 각 층의 탄성계수를 추정한 후 이를 바탕으로 AASHTO 설계방법, 구조적 해석 방법 및 생애주기비용분석을 통해 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장의 비용 효과를 분석하였다. 분석 결과, 섬유보강은 약 5cm, 폴리머 개질은 약 3cm의 아스팔트 층 두께 감소 효과를 보여주었다. 그러나 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트의 고가격으로 인하여 전체 시공재료비는 일반 아스팔트 포장에 비해 상승하는 결과를 보여주었다. 생애주기비용 결과는 초기 공사비는 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장이 높지만, 유지관리비용 및 사용자비용은 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.207-221
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• 2011

국내 고속도로의 60% 이상이 시멘트 콘크리트 포장으로 건설되었으며, 그 중 공용년수가 20년이 넘어선 구간이 절반 이상에 달하고 있다. 노후화된 시멘트 콘크리트 포장의 보수 보강은 국내의 도로 교통여건상 우회도로가 준비되기 어렵기 때문에 조기 교통개방이 요구되며 현재까지는 주로 아스팔트 덧씌우기가 사용되고 있다. 반면에 아스팔트 포장은 조기파손과 잦은 보수 때문에 보수 보강에 대한 비용이 크다. 현 시점에서 아스팔트 덧씌우기가 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 현실을 감안할 때, 아스팔트 덧씌우기의 수명에 미치는 영향인자가 무엇인지 검토할 필요가 있다. 따라서 아스팔트 덧씌우기 공법의 성능에 영향을 미치는 인자에 대해 조사할 필요가 있으나, 국내의 경우 아스팔트 덧씌우기의 공용 중 파손상태에 대한 자료가 체계적으로 구축되어있지 않다. 본 연구에서는 아스팔트 덧씌우기 수명과 영향인자간의 상관성을 비교하기 위해 다양한 파손자료를 구축하고 있는 미국의 LTPP data를 이용하여 노후화 된 시멘트 콘크리트 포장의 아스팔트 덧씌우기에 대해 조기파손을 방지하고, 효율적인 보수 보강을 위해서 아스팔트 덧씌우기 구간의 수명에 미치는 영향인자에 대해서 통계분석을 수행하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.23-31
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• 2005

본 연구는 장수명 아스팔트 포장 공법개발 연구의 일환으로 포장수명을 40년이상 지속시킬 수 있는 단면설계를 수행하였다. 본 연구의 목적은 포장체의 장수명화를 위하여 효과적이고 간편하게 포장체의 각층 단면두께 및 탄성계수를 결정하는 절차를 제시함에 있다. 포장체의 유한요소 해석을 통하여 장수명 아스팔트포장의 가상데이터베이스를 구축하였다. 이 가상데이터베이스는 포장체 각 층의 두께, 탄성계수 및 포장체 내의 처짐, 응력 및 변형률을 포함하고있다. 구축된 데이터베이스를 이용하여 포장의 장수명에 필요한 한계변형률을 만족하는 포장의 단면을 제시하였다. 연구결과, 총 아스팔트층의 두께가 410mm보다 큰 경우에는 포장층의 각층의 두께나 재료의 특성과 관계없이 항상 장수명 아스팔트 포장으로 간주할 수 있으나, 250mm보다 작을 경우에는 장수명 아스팔트 포장에서 제외되었다. 총 아스팔트층의 두께가 250mm보다 크고 410mm보다 작은 경우에는 장수명 아스팔트 포장 조건에 만족하기 위한 포장층 두께와 탄성계수값을 결정할 수 있는 절차를 제시하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.113-126
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• 2017

PURPOSES : This study proposes standards for rural access road pavement section and thickness design considering existing access road construction conditions; the study also proposes a complementary policy that can be used for design convenience. METHODS : Various literature review and case studies had been performed in terms of rural access road section and thickness design, both domestically and internationally, and this was followed by domestic rural access road field surveys. KPRP and KENLAYER were used to analyze the commonalities and predict the remaining life. Data on real cost is used to select an appropriate construction method through economic analysis. RESULTS : The economic efficiency of concrete pavement ($15{\times}15$) was the highest in terms of economic efficiency of performance life and traffic volume. In the case of asphalt pavement, it is considered that the most economical method is to implement micro-surfacing method four times as a preventive maintenance method (once every 10 years and 4.5 years for asphalt concrete pavement and MS construction method, respectively). Repairable asphalt pavement is advantageous for areas where heavy vehicles are expected to pass. In the case of other general areas, it is considered economical to place concrete ($15{\times}15$) pavement. However, as analytical results on its performance life are unavailable, it is to be considered for study in the future. CONCLUSIONS : This study proposed interim design guidelines based on various domestic and international design guidelines and case studies. However, in order to develop the final design criteria applicable to the field, it is necessary to (a) estimate the bearing capacity of the lower level of the pavement at various sites, (b) estimate the daily traffic volume, (c) implement advanced low-cost pavement technologies, and (d) propose maintenance standards and techniques for long-term performance.