■ DBST : 표면처리 공법 (Double Bituminous Surface Treatment (Dressing))

사진 : Crushed Aggregate Stone Base 포설(Finisher) , 다짐

사진 : Prime Coating 전경

사진 : 갓길에 Prime Coating을 하는 작업전경

Surface Dressing(표면처리)는 아스팔트 노면 구조 관리에 효과적이며 경제적인 방법으로 자리를

굳혀 왔다.

본 공법은 단순하고 비용이 저렴한 관계로 통상현장의 품질관리와 감독 소홀로 조기 파손되기도

한다. 또한 환경 영건에 따른 파손도 있을수 있으며, 시공시 정확한 시공이 되도록 유의해야 한다.

공법내용은

(1) 노면에 아스팔트를 골고루 얇게 살포하고

(2) 부순돌 또는 일정 규격의 골재를 살포한 후

(3) 다짐 장비로 전압을 시행하여 노면에 살포된 골재가 조밀하고 맞물린 조직이 되게 한다.

Mashall Report 의 표면처리에 대한 기술된 내용을 옮기면

“다공성 표면을 메꾸어 수밀성을 유지하고 논면의 차량 주행과 환경으로 인한 재료 손실을 보호한

다. 또한 광택 골재 및 재료탈리 등을 방지하여 적절한 표면의 저항을 제공하는 것을

목적으로 한다 “

표면처리(Surface treatment)의 주요 기능은

(1) 노면의 내구성 증진과 미끄럼 저항성 향상

(2) 노면의 공극을 메꾸어 수분의 침투방지.

(3) 노면의 이완된 재료를 고착 및 안정화 도모

1. Surface Treatment 의 공용성 영향요인

(1) 교통 : 표면 처리한 재료의 기존 노면과 부착상태 유지를 차선당 상업용차량 , 즉 1.5 ton 이상

차량의 차선당 통행량에 관계되며 1.5 ton이하의 차량통행은 큰 문제가 되지 않는다.

(2) 기존 포장 노면 : 기존 노면의 경화도가 높을수록 칩핑한 골재의 고착상태가 나빠지며, 노면이

오래될수록 다공성이 되어 표면처리용 아스팔트가 침투되므로 이에 대한 여유량을 반영 하여야

한다 . 또한 기존 포장에 균열이 발생되어 있을 경우 표면처리 층 위로 반사균열이 발전된다.

(3) 칩핑용 골재와 규격 : 골재규격은 너무작아 기존 노면속으로 침투되어서도 안되며, 입경이 너

무커서 승차감을 떨어뜨려도 안된다.

표면처리 시행 후 표면 처리한 조직이 손상 되지않고 마멸로 인한 광택골재 현상이 없어야 한다.

(4) 결합재 : 결합재의 역할은 기존포장에 발생된 균열을 추진하고 표면처리 재료를 기존 노면과

고착시켜 칩핑골재의 이탈을 방지한다 . 또한 낮은 온도에서도 취성화되어 잘 깨어지지 않아야 한

다.

(5) 결합재의 도포성 : 칩핑초기시 결합재는 골재를 결속하는데 , 충분량이 사용되어야 하며 , 수

명기간 동안 추가적인 결합재 살포없이 표면 특성은 적절히 유지할 수 있어야 한다.

(6) 환경조건 : 환경은 지역 , 교통 및 기후조건을 의미하며 표면처리시 살포되는 결합재의 경화는

교량, 음지 및 일년중 포설시기 등에 따라 경화에 영향을 받는다. 이러한 환경 여건에 의하여 표면

처리 초기 공용성이 크게 영향을 받는다 . 또한 차량이 제동하는 교차로 Junction 등에서는 칩핑

골재의 조직파괴, 탈리 가 있을 수 있으므로 이러한 부위에는 추가적인 주의를 기울여야 한다.

사진 : 표면처리 작업 (DBST 1st layer)

2. 표면처리 설계

노면의 경화도에 따라 칩핑용 골재 규격을 설정하게 된다. 근간에 개정된 Road Note 39 설계법은

그동안의 공용상 평가를 통하여 수정되었으며 경험 실계법에 속한다.

(1) 상업용차량 통행량과 노면의 경화도에 따라 칩핑용 골재 규격이 정해지며 시스템은 아래의 그

림과 같다.

(표) 교통구분

구분 차선당 1일 상업용 교통량 (추정)

1 2000 ~ 4000

2 1000 ~ 2000

3 200 ~ 1000

4 20 ~ 200

5 20 이하

(표) 노면 경도 구분

경화도 구분 30℃에서의 침입도 노면 특성

매우 굳음 0~2

노면이 콘크리트 아스팔트가 단단하여 중교통

상태에서도 칩핑 골재의 노면 침입도는 무시될

정도임.

굳음 2~5

노면의 아스팔트 몰탈이 경화되어 있고 칩핑용 골재는 중

교통 상태에서도 약간만이 노면에

침입될 정도임.

보통 5~8 칩핑용 골재가 중 또는 일반 교통하에서

노면에 보통정도는 침입됨.

연함 8~12 칩핑용 골재가 중 또는 중간규모 교통상태에서

잘 침입됨.

매우연함 > 12

칩핑용 골재규격이 크더라도 중 교통량 상태에서 노면에

깊숙이 박혀버림.

즉, 노면의 아스팔트 함량이 높은상태임 .

(2) 표면처리후 표면처리의 미세조직 또는 조조직(Macro Texture)을 유지하기 위하여 칩핑용 골

재규격, 골재 광택지수(Poilshed Stone Value : PSV) 및 골재 마모간량을 고려하여 설계한다. 또

한 노면의 미끄럼 저항은 획득/유지하기 위하여 Trrl Report LR510을 참고하여 시행한다 .

(3) 전압 후 아스팔트의 핌막형성이 충분하고 칩핑용 골재가 유용되어서는 안된다.

(4) 결합재(아스팔트)의 종류와 점도 선택은 시공시기 교통구분 및 응력에 따라 결정된다. 즉 사용

량은 교통구분과 노면의 경화도에 따르며 침핑용 골재 규격은 아래의 표에 따라 선정하고 적정아

스팔트 사용량을 표에 기술 하였음.

(본표는 설계참고자료이나 시방규정은 아님)

표) 컷트-백 아스팔트 사용량 및 골재규격

표) 아스팔트 Emulsion (유제) 사용량 및 골재 규격

노면상

태

교통구분

1 2 3 4 5

칩핑골재

규격

(mm)

바인더

사용량

(lit/㎡)

칩핑골재

규격

(mm)

바인더

사용량

(lit/㎡)

칩핑골재

규격

(mm)

바인더

사용량

(lit/㎡)

칩핑골재

규격

(mm)

바인더

사용량

(lit/㎡)

칩핑골재

규격

(mm)

바인더

사용량

(lit/㎡)

매우고

결 10 1.1 10 1.1 6 1.1 6 1.2 6 1.4

고결 14 1.0 14 1.1 10 1.1 6 1.1 6 1.2

보통 20 1.0 14 1.0 10 1.1 10 1.1 6 1.1

연약 Not

recommended 14 1.1 14 1.1 10 1.1

매우연

약

Conditions not Suitable for Surface

treatment 20 1.0 14 1.0 10 1.0

노면상태

교통 구분

1 2 3 4

칩핑골재규

격(mm)

바인더 사

용량 (lit/

㎡)

칩핑골재규

격(mm)

바인더 사

용량 (lit/

㎡)

칩핑골재규

격 (mm)

바인더 사

용량 (lit/

㎡)

칩핑골재규

격(mm)

바인더 사

용량 (lit/

㎡)

매우고결 Not recommended 6 1.3 6 1.5 6 1.6

3. 칩핑 골재의 노면 고착

골재의 노면 고착은 여러 가지 복합요인에 관계되는 복잡한 특성으로 관계요인은 다음과 같다.

(1) 노면의 경화도 : 노면에의 침핑용 골재의 노면 침입은 노면의 경화도와 관계된다. 이는 노면의

경화도에 따라 골재 치수를 결정하여야 하며, 골재 치수가 너무 작을 경우 노면에 골재 고착은 조

기에 이루어지나 결과적으로 표면처리 깊이가 작아 수명이 짧게 된다. 또한 노면의 경화도는 아스

팔트 살포량에도 관계되며, 노면이 단단하지 않고 연할수록 아스팔트 살포량이 줄어들게 된다.

(2) 교통량 : 칩핑용 골재의 기존노면 고착은 교통에 영향을 받으나, 승용차 보다는 상업용차량에

관계된다. 차량주행 궤적은 다른 부위에 비하여 칩핑의 고착율이 떨어진다. 따라서 주행궤적 부분

에는 아스팔트 사용량을 20% 정도 증가 시켜야 한다.

(3) 노면온도 : 노면이 연중 차가울 경우 고착율이 떨어지며, 응달지역 등과같은 곳도 마찬가지 이

다 . 따라서 이러한 곳은 10 ~ 20% 정도 아스팔트 또는 결합재량을 증가 시켜야 한다.

(4) 차량 주행속도 : 차량 주행속도가 낮을 경우 고착상태가 양호해지고 수명이 연장되나, 고속주

행도로는 성과가 떨어진다.

따라서 저속도로의 바인더 사용량은 표준량보다 10% 줄인다.

(5) 타이어 접촉면적 : 타이어 접촉면은 타이어 공기압에 좌우되며, 타이어 접착면이 커질수록 골

재의 고착율이 감소된다.

칩핑 골재의 노면 고착특성은 많은 변수에 영향을 받으며, TRRL 의 연구결과 교통 개방 후 2년 이

내에 펴면처리 깊이 60% 정도가 상실되며, 시간경과에 따른 표면처리 깊이 손상은 아래 그림과

같다.

고결 14 1.5 10 1.3 6 1.3 6 1.4

보통 14 1.4 10 1.3 10 1.3 6 1.3

연약 20 1.3 14 1.2 14 1.3 10 1.3

매우연약 Not recommended 20 1.2 14 1.2 10 1.2

표 : 표면처리 깊이 변화에 따른 골재 종류의 영향

4. 표면처리에 사용되는 결합재

표면처리용 바인더의 기능은 기존 노면의 공극을 메꾸고 골재와의 부착력을 발휘하여 평탄한 노

면을 형성한다. 추가적인 역할은 교통에 의해 부가되는 능력을 어느정도 감당하며, 현장 여건에

따라 사용될 수 있는 재료는 다음의 3가지 정도가 많이 사용되고 있다.

(1) 전통적인 컷트-백 아스팔트와 아스팔틍 유제

(2) 폴리머 혼입 개질 아스팔트

(3) 열경화성 에폭시 - 수지계 재료

4-1 컷트-백 아스팔트와 유제

4-1-1 아스팔트 유제

영국에서 많이 사용되는 표면처리용 아스팔트 유제는 K1-70 이며, 한국에서는 RS(C), MS(C) 계

아스팔트가 사용되고 있다. 양 이온계 유제는 70% 침입도 200~300인 아스팔트에 Kerosin 을 1%

섞어 개질하게 된다.

아스팔트 유제는 낮은 점도를 가지고 있어 75~85℃ 정도의 온도에서 살포 가능하다. 유제는 모든

골재와 약간의 수분을 함유한 골재에도 사용할 수 있으나, 먼지를 많이 함유한 골재에 사용시 골

재 피부와 적정 침투력을 상실하게 된다.

낮은 점성으로 노면에 살포가 용이하나 살포후 바로 골재를 포설 전압해야 하므로 중요한 특성이

된다. 골재 살포후 유제 피막의 파괴시간은 온도, 습도, 골재의 함수비, 풍속, 유제와 골재의 물리

화학적 특성에 따라 달라진다.

본 타입의 유제가 사용될 경우에는 미리 골재를 코팅하여 사용해서는 안되며, 유제의 특성에 대해

선 4장에서 기술한바 있다.

4-1-2 컷트-백 아스팔트

본 형태의 아스팔트는 침입도 10~200인 아스팔트를 STV 점도 규정에 맞게 등유를 섞은 것으로서

보통 STV 점도 50, 100 및 200초로서 구분 한다 .

보통 열에서도 안정된 상태를 유지하도록 접착성 혼화제를 섞어 사용하며, 이러한 혼화제를 사용

하여 골재 도포 및 골재 피막 형성시 골재에 수분을 함유하고 있더라도 아스팔트의 피박 박리를

방지한다.

혼화제의 본 특성 규명 실험은 침전 접시 및 완전 물 실험을 사용할 수 있다.

침전 접시 실험은 14m/m 골재를 1.5m/m 피막으로 컷트-백 아스팔트로 처리하여 수온 25℃의

수조에 25m/m 정도 깊이로 담근다. 침핑용 골재는 10분동안 아스팔트와 처리하여 조심스럽게 아

스팔트 피막을 제거한 후 골재에 피막유지 상태를 육안으로 관측한다.

사진 : Bitumen melting 작업

4-2 결합재 선정

과거로부터 여지껏 많이 사용되어온 결합재의 선택 방법은 비용, 초기접착력 및 살포의 용이성을

감안하여 실시되어 왔다.

일반적으로 아스팔트 유제는 수면초기에 손상되기 쉬우나 4~5월과 8~9월에 시공되는 경우는 성

능이 양호한 것으로 나타나고 있다 .

단지, 일기가 양호하고 컷트-백 아스팔트 사용에 적합한 기후인 경우에 한 한다.

골재에 먼지등의 미세립자가 많이 함유 되거나 기온이 낮은 경우 유제의 경우 무드질 상태가 되기

쉽고 사용후 에도 파손의 잠재성이 높아진다. 따라서 교통 통제하에 신중한 시공이 필요하다.

4-3 골재와 칩핑

표면처리의 설계원리는 기존노면 특성과 통행되는 상업교통량에 따라 유효 골재 치수를 선택하는

것이 된다. 골재 치수를 선정할 때, 노면의 경화도, 교통량, 차량 하중과 속도등을 고려하여 골재

의 형상은 칩핑골재의 파괴 지수가 규정치를 초과 하지 않을 경우 무시 된다.

평균 최소규격(ALD)은 파괴지수 하나만 사용하는 것보다는 골재형상 평가시에 더 나은 계수가 된

다. 칩핑용 골재의 파괴지수와 입도를 고려하여 표면처리 깊이, 결합재 소요수량, 칩핑골재 살포

량을 예측할 수 있다 .

골재간의 맞물림은 표면처리에 있어 중요한 사항이며 설계시 필히 재고하여야 한다.

** 도로의 미끄럼 저항

도로의 미끄럼 저항은 골재의 미조직과 노면 자체의 조조직에 의해 결정된다.

미세조직 또는 노출된 골재의 광택 정도는 골재의 물리적 특성과 통행 교통량에

따라 달라진다.

조조직은 사용골재의 공칭 치수에 의하여 결정되나 마모 저항성 역시 종요하다.

마모 저항성이 떨어지는 골재는 교통 개방후 빠른 속도로 마멸되어 노면의 조조직을 상실하게 된

다. 각종 교통량에 대한 골재의 마모 감량이 교통국에서 규정하였으며, 노면의 조조직은 모래 팻

칭 실험으로 결정된다.

모래 팻칭 실험은 기지의 모래를 퍼트려 표면처리 깊이를 메꾸는 정도로 평가하며

아래의 그림과 같이 실시한다.

그림 : 모래 팻칭 시험

노면의 처리 깊이는 사용된 모래를 팻칭면의 종단 면적으로 나누어 구한다.

여기서 Td = 표면처리 깊이 (m/m)

V = 사용된 모래 부피 (ml)

d = 팻칭면적 (cm)

영국의 표준 규격 598에서 50 ml의 모래를 사용할 것을 규정하고 있으며 , 이런한 경우 식은 다음

과 같다.

40 v

Td= ----------

π x D²

시속 50km/hr 이하의 도로에서는 미세 노면 조직이 만족하나 통행 속도가 높아질수록 조조직의

노면 특성이 요구된다. 차량의 통행 속도 증가에 따른 미끄럼 저항성의 감소는 노면의 조조직 특

성에 따라 좌우되며, TRRL 연구 결과 표면처리 평균 깊이로 표시되는 깊이와 미끄럼 미끄럼 저항

은 50km/hr 와 130km/hr 에서의 제동력을 감소율로 측정 하였다.

표면처리 깊이가 1.5m/m~2.0m/m 정도일 경우 노면 특성이 양호하며, 통행 속도가 높은 고속도

로등은 본 처리 깊이를 유지 하여야 한다.

또한 측방향 계수 (SFC) 로 측정된 미끄럼 저항과 PSV 그리고 교통량은 상관관계가 강하며 이 3

갸지 변수의 상관관계 정립은 노면처리 골재 선정의 수단이 된다.

4-4 결합재/ 칩핑 접착력

골재와 결합재 간의 양호한 접착력 발휘는 골재 피막 파괴 배제에 중요 특성이 되며, 이러한 파괴

유형 발생 잠재성은 깨끗하고 건조된 골재 사용시 상당량 감소될 수 있다. 골재에 포함된 미세립

분으로 인한 파괴 가능성을 배제하기 위하여 골재의 2중 세척을 고려해 불 수도 있으며, 젖은 골

재 사용과, 다공성인 경우 아스팔트 유제를 사용시 더욱 접착력은 중요하다 .

다른 방법으로 골재가 미세립분을 함유하고 있는 경우 컷트-백 아스팔트를 사용하여 문제점을 극

복할 수 있으며, 이때 침입도 50인 아스팔트를 이용하여 골재에 가벼운 코팅을 한후 사용한다. 미

리 골재를 코팅하여 사용하는 경우 노면위에서 뜨거운 결합재와 2차 접착력을 발휘하게 된다.

골재를 코팅시 아스팔트 피막이 두꺼워 흘러내리지 않도록 얇게 피막처리 하는 것이 중요 하다.

코팅시 골재 전체를 잘못 피복하는 것보다는 차라리 부분 코팅이 되어 포설시 잘 섞이는 것이 더

나을수도 있다.

에멀젼을 사용시에는 미리 골재를 코팅 해서는 안된다.

결합재와 골재 피막 형성 개선용 혼화제는 골재와 결합재 접착력 발휘에 도움을 주며 이러한 혼화

제는 여러 종류가 있다.

혼화제는 수동형과 능동형으로 구분되며, 능동형 혼화제는 결합제와 골재 표면에서의 표면 장력

636.6

Td= ----------

d²

표면처리 깊이(m/m) 제동력 감소율(%)

0.5 30

1.5 10

2.0 미소

을 변화시키고 골재가 수분을 포함하고 있더라도 골재 표면 피막 형성이 잘 되게 해준다. 그러나

온도가 상승하면 수 시간내 효력을 상실하게 되므로 살포 바로 전에 사용해야 한다.

깨끗하고 건조한 골재를 바인더로 피막을 형성시킬 경우 점도가 낮을수록 유리하고 결합재 피막

의 접착력 보다 결합력을 더 크게 해준다. 골재 표면에 바인더가 묻으면 골재 속의 공극 또는 균열

로 모세관 현상에 의하여 결합재가 침투하여 메꿔주게 된다. 이러한 현상은 점성에 의해 방해를

받게 되며 규격 상수 Z 를 사용하여 표면을 바인더로 뭍혀 지는 시간을 계산하면 다음과 같다.

여기서 V : 결합재의 점도

S : 결합재의 표면 장력

A : 골재 표면의 접촉각

따라서 A 가 90° 이하인 경우 골재 표면에 결합재가 번지는 속도는 신속히 이루어 지나 A 가 90°

인 경우는 t 가 무한대로 되어 바인더는 골재 표면에 뭍지 않는 다른 내용이 된다.

결합재와 골재의 접착력에 대한 연구 결과 골재와 결합재의 접촉각을 감소 시키기 위해 점도를 증

가시킨다. 한계 온도 이하에서는 골재 피복이 신속히 형성되지 않으며 10℃ 이하의 온도에서는 접

착력의 조기 파괴의 우려가 높다. 결과적으로 칩핑 시공시 한계 온도 이내로 떨어지지 않는 범위

에서 신속한 시공이 요구되며, 골재를 가열하여 사용할 경우 골재의 피복이 신속히 이루어지고 결

합재의 점도는 떨어지게 된다.

골재가 젖어드는 경우에는 결합재 코팅이 부실해지며, 유제가 사용될 경우 더욱 심각하다. 또한

한계 점착 온도 이하로 떨어질때 더욱 문제가 된다.

따라서 다른 시행 방법이 요구된다. 골재와 결합재를 잘 다지는 것도 한 방법이 되며, 교통 개방전

전압을 충분히 하여 결합력을 충분히 향상시켜야 한다.

5. 표면처리 장비

5-1 Bituminous 스프레이어 (Distri Butor)

살포 오차는 일반도로 : ±15%

Z V

t = ----------

S cos A

교통량이 많은 도로 : ±10% 이내 로 규정

사진 Distri Butor (내용물을 Heating 하고 있는 전경)

5-2 골재 살포기(Chip Spreader/Aggregate Spreader))

컷트-백 바인더

sec

살포온도 , ℃

소용돌이 살포식 분무식

50 145±5 140±5

100 155±5 145±5

200 165±5 155±5

사진 : Distri Butor + Chip Spreader 혼합장비

사진 : Chip Spreader ( Dump truck wheel 부착용)

사진 : Chip Spreader ( Dump Gate 부착용)

5-3 로울러

일반적인 다짐 작업은 Tire Roller (10 ton ~15 ton ) 를 이용하지만

경우에 따라서는 Steel roller 를 사용하기도 한다

Steel Roller 는 Macadam Roller, Tandem Roller 를 사용하는데

골재의 표면 파손을 이유로 대부분 타이어 롤라를 주로 이용한다.

5-4 1층 살포 작업 (1st layer)

사진 : 1층 Bitumen 살포

사진 : 1층 골재 살포 ( Chip Spreader) 19mm

사진 : 1층 골재 다짐

5-5 2층 살포 작업 (2nd Layer)

사진 : 2층 Bitumen 살포

사진 : 2층 골재 살포(13mm)

사진 : 2층 골재 포설후 다짐 및 조인트 정리작업 (인력)