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도로파손
도로파손은 설계특성과 시공특성과 더불어 차량의 과다하중, 환경하중, 기상조건, 시공불량, 재료불량 등의 다양한 조건에 의해 시공초기, 공용 중과 유지보수 시에 발생하는 다양한 도로의 손상을 말한다.
목차
도로 포장 파손의 원인[편집]
포장 파손의 원인은 아래와 같이 내적인 요인과 외적인 요인으로 구분할 수 있으며 포장 공법의 종류별로 시공 특성 및 설계 특성 등에 따라 파손이 형상이 달리 나타나며, 포장이 놓여진 위치에 따라 그리고 하중이 가해지는 위치에 따라 파손 위치가 구분된다.
◦ 내적 요인 : 포장 단면의 부족, 재료의 불량, 배합설계 불량 등
◦ 외적 요인 : 차량하중 과다, 환경하중, 시공불량 등
따라서 포장의 파손은 도로의 등급별로 상이하게 나타날 수 있다. 예를 들어 도시부 도로와 같은 단속류 도로의 경우에는 교차로에서 소성변형과 같은 파손이 많이 발생할 수 있으며, 연속류 도로에 있어서는 기하구조 및 교통량에 따라 파손이 발생한다.
일반적으로 배포된 국내의 유지관리 관련 지침은 고속국도 및 일반국도에서 제정한 것들이 있으나, 파손의 분류 기준이 약간씩 상이하며, 보수 공법 역시 조금씩 상이하여, 향후에는 이들 유지보수 공법별 보수 기준의 제시가 필요하다.
아스팔트 파손 유형[편집]
아스팔트의 주요 파손은 초기 시공 후 1~3년은 소성변형 밀림 포트홀이 있으며 시공 후 3년부터는 피로균열 저온균열 미끄럼균열 라벨링으로 나타나게 된다.
균열[편집]
균열은 아스팔트 포장체의 내구성에 심각한 영향을 끼치는 대표적인 파손 중 하나이다. 아스팔트 포장에 주로 발생하는 균열에는 피로균열(혹은 거북등 균열), 저온균열, 반사균열 등이 있다. 이 중 피로균열은 반복되는 교통하중에 의해 발생되는 것으로 주로 아스팔트 콘크리트 층 하부에서 발생하여 표면으로 진전되는 것으로 간주. 하지만 최근 들어 아스팔트 콘크리트 표층에서 균열이 시작하여 하부로 진전하는 탑다운(Top-down) 균열도 많이 발생되는 것으로 나타났다. 아스팔트 포장의 설계는 표층에 교통 하중의 반복으로 인해 피로 균열이 발생하지 않도록 각 층의 두께를 결정하지만 피로 균열 외에도 다양한 요인에 의해 여러 가지의 균열이 발생되고 진전되어 가고 있다.
균열의 발생 요인으로는 차량 하중의 반복 외에 온도 저하, 기층, 보조 기층에서의 전단 저항 능력의 부족, 노상, 또는 노상 하부에서의 지반의 이동 등 표층 아래층의 지지력 변화에 따라 다양하게 발생될 수 있다.
아스팔트 포장에 발생하는 균열은 균열 그 자체가 해로운 것이 아니라, 균열을 통해 침투된 물에 의해 포장 파손이 가속화되기 때문에 문제가 된다. 균열이 발생되면 균열 틈으로 물이 침투하게 되고 기층이나 보조 기층 또는 노상에 물이 침투하게 되면 입상 재료의 전단 저항력이 떨어져 변형이 유발되어 포장의 주요 기능인 평탄성이 저하되기 때문에 이를 사전에 보수해야 하는 것이 필요하다.
아스팔트 포장에 나타나는 균열은 형상과 분포 및 정도(균열 틈의 폭)에 따라 다양하다. 먼저, 균열의 원인을 파악하고 형상과 분포에 따라서 적절한 보수를 실시가 필요하다. 보수 방법으로는 부분적으로 발생하는 초기 균열에 대해서는 균열 실링을 실시하여 물의 침투를 막거나 부분적으로 소파 보수를 실시. 균열의 정도가 심하고 전반적으로 발생하였을 경우에는 덧씌우기를 실시하는 것이 바람직하며 덧씌우기 두께는 기존 포장체의 지지력과 장래 교통량을 검토하여 결정하도록 하며, 기존 포장의 균열이 반사되지 않도록 조치를 취하는 것이 중요하다.
- 시공 줄눈 균열(Construction Joint Crack) : 차로와 차로 사이의 접함부를 따라 종방향 분리가 발생한 균열을 의미하며 주로 시공 시기가 다른 곳에서 발생한다. 혼합물의 다짐 부족, 아스팔트의 산화 촉진, 포장체의 포설 온도, 골재 분리, 택코우트 불량, 지반 불안정 등이 원인이 된다.
- 차로와 길어깨 줄눈 균열(Lane Joint Crack)
- 세로 방향(종방향) 균열(Longitudinal Crack) : 세로 방향 균열은 차선과 나란한 방향으로 발생한 균열로 약간 지그재그의 형태를 갖는 균열을 말한다. 이 균열은 휠패스 위, 휠패스와 중앙선 또는 길어깨 사이에 발생한다. 발생원인은 시공불량, 아스팔트 표층의 건조수축, 노상의 점성토 경계부 부등침하, 교통하중, 환경 하중, 배수 불량, 반사균열 등이 있다.
이 외에 거북등 균열, 단부균열, 밀림균열, 반사균열이 있다.
보수 공법에는 균열 실링 보수와 테이핑 보수가 있다.
균열 실링은 일상적인 유지관리 활동으로 균열을 깨끗이 청소하고 실런트(Sealant)를 주입하여 포장 내로 물이나 이물질이 들어가는 것을 방지하기 위해 시행하는 공법이다. 균열 실링 공법은 균열폭이 6～19㎜이고, 균열 단부 손상의 균열 길이의 25% 이하인 경우에 적용하며, 균열폭이 19㎜ 이상인 경우에는 균열부 절삭을 하여 시공. 균열 충전은 균열폭이 6~19㎜이나 균열 단부 손상이 균열 길이의 25~50%인 경우에 적용한다. 반면에 공용중 균열폭의 변동이 적은 비활동균열 (Non-working crack), 예를 들어 아스팔트 종방향 시공 줄눈부 균열은 예방적 유지관리 차원에서 균열 충전 공법을 적용한다. 반면에 공용중 균열폭의 심하게 변하는 반사 균열, 단부 균열, 온도 균열과 같은 활동균열(Working crack)에는 균열 실링 공법을 적용한다. 주입 및 절삭 장비등이 필요 하며, 보수구간의 연장이 긴 경우 적용이 가능한 공법으로 소규모 보수 구간의 경우 경제적 이유 등으로 적용 불가이다.
테이핑 보수는 테이프 형태의 균열보수 재료를 균열부에 부착하여 포장 내로 물이나 이물질이 들어가는 것을 방지 하기 위해 시행하는 공법이다. 테이프 보수는 균열부와 주변을 덮으므로써 실링 보수가 가능하며 부착된 테이프는 차량의 윤하중에 의해 균열부로 밀착되어 절삭이 필요 없이 시공 가능하다. 절삭이 필요 없으므로 먼지 및 이물질의 비산 발생이 없다. 시공 방법이 간단하여 초기단계의 균열 및 소규모 보수구간에 적합한 공법이다.
탈리[편집]
아스팔트 포장에서 표층의 일부분이 떨어져 나가거나 골재 결합이 느슨해지는 것을 의미하며 원인으로는 아스팔트 혼합물의 아스팔트 양의 부족, 혼합물의 불량, 물의 침투 혹은 다짐 부족 등을 들 수 있다.
파손 형상으로는 라벨링(Raveling), 포트홀(Pothole), 박리(Stripping), 노화(Aging) 등으로 구분할 수 있다. 라벨링은 아스팔트 포장 표면의 골재 입자가 이탈한 상태를 말하며 표면의 모르터가 얇게 벗겨져 표면이 꺼칠꺼칠하게 된 상태를 말하며, 겨울철 타이어체인이나 스파이크 타이어에 의해서도 발생한다. 포트홀은 아스팔트 포장 표면에 원형의 작은 구멍이 생긴 것을 말하며 포트홀의 원인으로는 아스팔트 양의 부족, 아스팔트의 과도한 가열, 혼합불량, 물의 침투 혹은 다짐 부족 등이며 이들이 조합되면 포트홀이 더욱 쉽게 발생된다. 박리는 아스팔트 혼합물의 골재와 아스팔트와의 접착성이 없어져 아스팔트와 골재가 분리된 상태를 말하는데 박리 현상은 주로 골재와 아스팔트의 친화력 부족하거나 아스팔트 혼합물 속에 있던 수분에 의해 아스팔트가 유화되는 경우에 발생한다. 노화란 아스팔트에 요구되는 물리화학적 강도 특성이 저하되어 아스팔트의 다짐이 느슨해진 상태를 말한다. 노화의 원인은 아스팔트 혼합물 속의 아스팔트가 자외선 또는 기상 조건 등에 의한 열화, 아스팔트의 과도한 가열, 아스팔트 양의 부족, 흡수성 골재의 사용 등을 들 수 있다. 아스팔트의 열화는 혼합 직후부터 진행되는 것이며 현재로서는 피할 수 없다. 이들에 대한 보수 공법으로는 부분적일 경우에는 소파 보수가 적용될 수 있고 전반적인 경우에는 덧씌우기 등 근본적인 조치를 필요로 한다.
탈리를 보수하기 위해 소파보수, 절삭 덧씌우기, 슬러리실 공법이 적용 되는데, 이는 파손이 심해진 다음 적용되는 공법으로 보수를 위한 높은 비용과 시간이 소요된다. 탈리의 초기 단계 또는 예방적 유지 보수가 필요 하지만 국내에는 보수 재료가 전무한 상태이다. 하지만 당사 개발제품인 RC블랙코트를 씰코트 공법으로 적용하고 있다. 아스팔트가 떨어져 나가고 노화된 아스팔트 포장 위에 바인더를 얇게 입혀 줌으로써 골재간 결합상태의 내구성을 증대 시켜 포장의 공용성을 3년~5년 늘릴 수 있다.
변형[편집]
아스팔트 포장의 설계에서는 표층에 가해진 교통 하중이 포장체를 통해 노상에 가해졌을 때 노상의 변형이 허용 한도를 넘지 못하도록 포장의 두께를 결정하여 포장한다. 그러나 소성 변형은 포장을 구성하는 하나 이상의 층에서 압밀 또는 전단 변형이 발생함으로써 발생. 소성 변형 중에서 대표적인 바퀴자국 패임(Rutting, 러팅)이 발생하면 운행 중 핸들의 사용이 자유롭지 못하고 강우시 물보라를 일으키고 겨울철에는 눈이 쌓이고 다져져 미끄럼 저항이 감소되어 교통사고의 위험이 따르게 된다.
일반적으로 러팅은 두 가지 형태로 발생. 노상에 전단 파괴가 발생하여 나타난 러팅은 차륜이 닿는 부분으로부터 어느 정도 떨어진 위치에 표면 융기가 발생. 반면에 표층에서의 전단 파괴로 인해 발생한 러팅은 차륜이 닿는 부분으로부터 인접한 부위의 표층이 융기됨. 최근에는 중차량 통행의 증가와 이상 고온으로 인해 아스팔트 표층에서의 전단 파괴로 인한 러팅의 발생이 크게 증가하고 있다.
러팅의 보수 방법은 평삭을 실시하거나 절삭 후 덧씌우기를 실시하지만 큰 효과를 보지 못하고 있는 실정. 현재로써는 기존의 아스팔트 배합 설계를 개선하여 러팅을 줄이고자 하는 노력과 함께 다양한 재료가 국내에 시도되고 있다.
러팅을 억제하기 위하여 사용되는 대표적인 공법인 SMA(Stone Mastic Asphalt)는 골재 중 굵은 골재의 비율을 높여 골재 사이의 마찰로 인해 전단 저항에 저항하도록 하고, 식물성 섬유를 첨가한 아스팔트의 함량을 높여 내구성이 강한 포장 공법으로, 현재 독일을 비롯해서 유럽에서 많이 사용되고 있다. 또 하나는 고온에서 아스팔트의 물성을 개선시킨 개질 아스팔트를 사용하는 공법으로 국내에서는 PMA(Polymer Modified Asphalt) 공법이 사용되고 있으며 그 효과가 인정되고 있음. 소성 변형에는 러팅 이외에 코루게이션(Corrugation)과 쇼빙(Shoving)이 있으며 이들은 차량 하중의 불연속으로 인해 발생하며, 연속적 또는 부분적으로 발생할 수도 있으며 러팅과 함께 복합적으로 발생한다.
- 러팅(Rutting) : 아스팔트 포장체의 표면이 차륜 통과 위치를 따라 골이 패인것처럼 함몰되어 있는 현상을 말한다. 부적절한 배합설계, 다짐 불량, 시공 불량, 부적합한 혼합물 등이 주 원인이다.
- 코루게이션(Corrugation) : 아스팔트의 표면이 물결 모양의 형상을 나타내는 것을 의미한다. 이것은 주로 차량이 정지하거나 출발하는 장소 또는 하향 구배의 언덕에서 브레이크를 사용하는 곳, 커브가 심한 구간, 과속방지턱과 같이 차량에 충격을 주는 시설이 있는 곳 등에서 발생한다.
- 쇼빙(Shoving) : 종방향의 국부적인 결함으로 포장의 표면이 부분적으로 부풀어 오른 형상을 말한다. 주로 차량이 정지하거나 출발하는 장소 또는 하향 구배의 언덕에서 브레이크를 사용하는 곳, 교차로, 커브가 심한 구간, 과속방지턱과 같이 차량에 충격을 주는 시설이 있는 곳 등에서 발생한다.
- 함몰(Depression) : 아스팔트 포장의 일부분이 크게 가라 앉은 것으로 일부 제한된 지역에서의 함몰현상은 균열을 동반할 수 있다. 함몰된 부위에는 물이 고일 수 있으며 이는 포장 파손의 원인이 될 뿐만 아니라 교통사고를 초래할 수 있다. 특히 겨울철에는 미끄럼 사고의 원인이 될 수 있다.
- 지하매설물 설치부 함몰(Utillty Cut Depressions) : 도로하부에 설치된 지하 매설물을 시공하기 위하여 절단하고 다시 메운 장소에서 발생하는 처짐 현상을 말한다. 공공 시설물 시공후 뒷채움 불량, 기존 및 보수 구간 포장의 단차 등이 원인이다.
미끄럼저항 감소[편집]
포장 노면의 미끄럼 저항 특성은 교통사고와 밀접한 관계가 있다. 또한 최근 교통량의 증가와 함께 중량화 되어 노면의 마모는 가속화되고 차량의 주행 속도는 점차 증가하여 보다 높은 미끄럼 저항이 요구되고 있는 실정이다. 노면의 미끄럼 특성에 영향을 미치는 여러 요소들 중에서 가장 중요한 것은 포장체의 표면 조직이다. 포장체의 표면 조직은 일반적으로 미세 조직(Micro-texture)과 조면 조직(Macro-texture)으로 구분된다. 이들 사이의 명확한 구분은 없고 보통 0.5㎜의 요철을 기준으로 한다.
일반적으로 미세 조직은 모르터나 골재 입자 자체의 거칠기에 따라, 조면 조직은 골재 입자 사이의 간격에 따라 결정됨. 아스팔트 포장에서 미끄럼 저항이 감소하는 이유는 블리딩(Bleeding)이나 골재의 마모에 의해서 발생된다. 블리딩은 아스팔트 바인더가 표면으로 흘러 나와 막을 형성한 것을 말한다. 원인으로는 아스팔트 함량의 과다, 기후에 비해 연성의 아스팔트 사용, 표층의 압밀 등을 들 수 있다.
아스팔트 포장에서 미끄럼 저항에 영향을 미치는 사용 재료의 특성은 조골재가 중요한 역할을 하게 된다. 미끄럼 저항을 고려하여 골재를 선택할 때는 골재의 표면 조직, 물리/화학적 구성, 골재의 형상 및 크기 그리고 골재의 마모 저항성 등 재료의 기초적인 특성에 대해 평가해야 한다.
미끄럼 저항을 특히 유지해야 하는 구간은 일정 이상의 미끄럼 저항치를 확보해야 하는 구간으로 곡선부나 내리막 구배 구간 등을 들 수 있는데 가속도가 급히 변화되는 구간과 노변의 경사가 급한 경우에는 특히 중요하다. 이러한 구간은 미끄럼 방지 포장 등으로 미끄럼 저항을 증진시킬 필요가 있다. 미끄럼 저항성을 향상시킬 수 있는 보수 공법으로는 가열한 골재를 살포하고 롤러로 다지는 칩핑(Chipping) 방법이나 평삭(Cold milling) 또는 표면처리공법이 적용될 수 있다.
- 블리딩(Bleeding) 또는 플러싱(Flushung) : 포장체의 구성 성분 중 지나친 양의 아스팔트가 바인더가 표면위로 올라와 표면에 아스팔트 막의 형태로 나타나는 현상을 말하며, 주로 휠 패스에서 발생한다. 과다한 아스팔트로 인하여 일반 아스팔트 포장표면과 색이 다르며, 골재가 무뎌지고 광택이 난다.
- 골재의 마모(Polished Aggregated) : 바인더가 닳아 마모된 골재가 표면에 나타나는 현상을 말한다. 이러한 파손은 아스팔트 혼합물에 강자갈을 사용하거나 쇄석 골재가 교통량에 의하여 마모된 경우에 발생한다.
콘크리트 포장 파손 유형[편집]
- 단차(Faulting) : 줄눈이나 균열 부위에서 표면에 층이 지는 현상이다. 원인으로는 펌핑, 노상 지지력 부족, 슬래브 아래로 침투한 물이 동결 또는 동상이 있다.
- Blow-up : 일종의 좌굴(Bucking) 현상으로 슬래브가 심하게 파손되거나 위로 솟아오름 현상이다. 온도 및 습도의 상승, 줄눈 또는 균열부에 이물질 침투, 다우웰바가 콘크리트에 붙어 버린 경우, 팽창줄눈이 없거나 제대로 작동치 않은 경우에 발생한다.
- Spalling : 균열이나 줄눈의 모서리 부분이 떨어져 나간 것을 말한다. 하중에 의한 처짐으로 모서리가 부서짐, 휨 현상, 이물질 침입, 다우웰바의 정렬불량, 철근부식 등이 주 원인이다.
- Punch-out : CRCP에 주로 발생. 지지력 부족, 균열간격이 좁은 경우, 피로하중 등이 원인이다.
- 균열(Cracking) : 횡방향 균열, 종방형 균열, 모서리 균열, D형 균열이 있다.
동영상[편집]
참고자료[편집]
- 에이알앤씨, 〈아스팔트(도로)파손유형 및 보수공법-① 균열(Crack)〉, 《다음블로그》, 2021-03-03
- 에이알앤씨, 〈아스팔트(도로)파손유형 및 보수공법-② 탈리〉, 《다음블로그》, 2021-03-03
- 에이알앤씨, 〈아스팔트(도로)파손유형 및 보수공법-③ 변형〉, 《다음블로그》, 2021-03-03
- 에이알앤씨, 〈도로포장파손및보수공법아스팔트(도로)파손유형 및 보수공법-④ 미끄럼저항 감소〉, 《다음블로그》, 2021-03-03
- 〈서울시, 포트홀·보도블록 파손 신고하면 포상금 지급〉, 《서울특별시》, 2019-02-26
- 전찬민 기자, 〈도로 파손, 원인 분석이 먼저다〉, 《공학저널》, 2021-10-05
- 밀라노, 〈스크랩 도로포장의 파손 형태와 보수〉, 《다음블로그》, 2015-04-08
같이 보기[편집]
