기준 2020_도로설계요령_제5권_장, 도로 안전 ․ 부대시설_10편 포장_3.아스팔트 포장

2021.01.19 14:23

황대장 조회 수:2617

2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12

발 간 등 록 번 호

제5권 포장, 도로 안전 ● 부대시설 및 환경

포장, 도로 안전 ․ 부대시설

및 환경

제 10 편 포장

제 11 편 안전시설

제 12 편 부대시설

제 13 편 도로건설과 환경영향

제 14 편 방음시설

제 15 편 환경친화적 도로 건설

제 16 편 도로 경관

제5권

제 10 편 포장

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

3.1 개요

3.1.1 적용범위

이 장에서는 기본적으로 아스팔트 포장에 적용되는 신설 포장 구조 설계를 위해, 그림 3.1과 같은 아

스팔트 포장 구조를 결정하는데 고려해야 할 권장 사항 또는 일반적인 지침을 제시하고 있다.

이 요령에서 제시되는 설계 절차는 크게 경험적 설계법과 역학적 경험적 설계법으로 구분하

였다. 우선 경험적 설계법 절차는 미국 AASHO(American Association of State Highway

Officials) 도로 시험으로부터 얻어진 경험적 관계식과 이후 실무를 통하여서 얻어진 자료와

관련 이론으로 보충한 AASHTO(American Association of State Highway and

Transportation Officials) 설계법과 일본의 TA 설계법을 토대로 하였으며, 설계 절차는 설

계 교통 해석기간에 걸쳐서 8.2톤 등가단축하중 통과 횟수가 50,000회 이상 되는 아스팔트

도로 포장의 구조 설계에 적용된다. 다음으로 역학적 경험적 설계법인 한국형 도로포장설계

법 절차는 포장구조체의 역학적 분석을 행하여 포장체의 거동을 분석한 후 포장 거동과 포장

공용성 간의 경험적인 예측방정식을 통하여 해석기간동안 설계교통하중과 환경하중에 의한

포장의 공용성 변화를 예측하고 허용 공용성 범위에 적합하도록 도로 포장 구조 설계에 적용

한다.

차단층 또는 동상방지층

마모층

표층

중간층

기층

보조기층

포장층

노상(약1m)

노상면

15~30cm

노체

<그림 3.1> 아스팔트 포장의 구성과 각 층의 명칭

3. 아스팔트 포장

제10편 포장

3.1.2 설계 시 고려사항

아스팔트 포장의 설계 시 다음과 같은 항목을 고려해야 한다.

(1) 포장 공용성 (2) 교통 조건

(3) 노상토 조건 (4) 환경적 영향

(5) 배수 조건 (6) 시공재료 조건

3.2 아스팔트 포장의 구성 요소

3.2.1 정의와 기능

아스팔트 포장의 구조는 일반적으로 잘 다져진 노상면 위에 놓이는 보조기층, 기층, 중간층 및 표층의

순서로 구성되는 차로부의 포장층과 이에 접속되는 길어깨로 구성되어 있다.

(1) 노상

노상은 포장을 설계할 때 기초가 되는 부분을 말하며, 포장 밑 약 1 m의 부분이 이에 해당된다.

(2) 보조기층

보조기층은 노상 위에 놓이는 층으로서, 상부에서 전달되는 교통하중(交通荷重)을 분산시켜 노상

에 전달하는 중요한 역할을 하는 부분이다. 따라서, 보조기층은 노상의 허용지지력(許容支持力)이

하로 저감분포(低減分布)하기에 충분한 강도와 두께를 갖는 내구성이 풍부한 재료를 잘 다진 것이

어야 한다.

(3) 기층 및 중간층

기층은 보조기층 위에 있어 표층에 가해지는 하중을 분산시켜 보조기층에 전달함과 동시에 교통

하중에 따른 전단(剪斷)에 저항하는 역할을 하는 부분이며, 중간층은 기층 위에서 그 요철을 보정

하고, 표층에 가해지는 하중을 균일하게 기층에 전달하는 역할을 담당하는 부분이다.

(4) 프라임코트

보조기층, 입도조정기층(粒度調整基層) 등에 침투시켜 이들 층의 방수성을 높이고, 그 위에 포설

하는 아스팔트 혼합물 층과의 부착을 좋게 하기 위해 보조기층 또는 기층 위에 역청재료(歷靑材

料)를 살포한 것을 말한다.

(5) 택코트

택코트는 아스팔트 혼합물 간이나 교량, 고가차도 등의 슬래브와 아스팔트 혼합물과의 부착을 좋

게 하기 위해 표면에 역청재료(歷靑材料)를 살포한 것을 말한다.

(6) 표층

표층은 포장의 최상부에서 차량에 의한 마모 · 박리(剝離) · 전단에 저항하는 부분으로서, 방수성이

우수한 것이어야 한다. 또한, 표층은 평탄하고 미끄럽지 않은 성상(性狀)을 갖고 있어야 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

아스팔트 포장의 역학적 기능에 대하여 보편적으로 사용되는 정의는 다음과 같다.

ʻ포장 표면에 재하되는 교통하중과 원활한 접촉상태를 유지할 수 있고, 노상면에서 충분히

지지할 수 있도록 소요두께로 특정재료를 사용한 일련의 층을 쌓아 놓음으로써, 골재 맞물림

작용 · 골재입자의 마찰력 그리고 안정성을 위한 접착력을 통하여 표면에 작용하는 분포하중

강도를 분산 · 감소시키는 다층 구조체(layered system)이다.ʼ

따라서, 아스팔트 포장층의 하중지지용량(load carrying capacity), 즉 강도는 이들 다층

구조의 각 층의 하중지지분산 특성에 의해서 얻어지며, 전달분포 하중강도가 표면에서 가장

크고, 점차 감소되기 때문에 가장 높은 품질의 재료층을 표면이나 표면 가까이에 설치한다.

아울러, 노상토가 보조기층에 침입하거나 노상층이 동결하는 것을 방지하기 위해 차단층 또

는 동상방지층을 노상층의 일부로서, 그 기능을 강화하기 위해 별개의 층을 설치할 수 있다.

표층 형식은 경제성 · 시공재료의 이용도 뿐만 아니라, 주로 포장에 작용되는 하중 상태에 따라 좌

우되며, 표층의 기능을 분담하는 몇 개의 재료층으로 표층을 구성하는 것이 이상적인 아스팔트 포

장 구조이다.

일반적으로 표층은 원활한 주행 표면을 제공하고, 미끄럼과 마모저항 및 하중분산 기능을 가

지는 표층의 최상부에 위치하는 마모층(wearing course)과 하중을 기층에 균일하게 전달하

는 전이층(transitional layer) 기능을 가지는 중간층(intermediate course 또는 binder

course)으로 구분하여 설치할 수 있다. 또한, 중간층을 두 층 또는 그 이상의 다른 배합의

역청 혼합층으로 설치하는 경우 최상부층을 중간층, 맨 아래층을 결합층으로 구분하여 부르

기도 한다. 특히, 결합층이 하부의 요철을 조정하는 기능을 가지는 경우 레벨링층(leveling

course)이라 부른다.

이밖에, 역청질 재료층 사이를 결합시키기 위한 택코팅, 입상재료층과 역청재료층 사이를 부

착시키는 프라임코팅, 표층 표면에 내구성 · 수밀성 및 미끄럼 저항을 강화시키기 위한 실코

팅도 표층의 구성요소로 정의할 수 있다. 이상적인 포장에서는 마모층과 중간층을 구분하여

시공하지만 대부분의 경우 표층을 한 개 층으로 시공한다.

아스팔트 포장은 사용되는 기층의 종류에 따라서 두 부류로 나눌 수 있다.

(1) 비처리 입상재료기층을 가지는 아스팔트 포장

(2) 기층만을 안정처리(시멘트, 아스팔트 플라이애쉬 등)하거나 노상면 위의 모든 층에 대하여

역청질 혼합물을 사용하는 아스팔트 포장

비처리 입상기층은 자주 접속되는 노상면에서 물을 계속 잡아두려는 저수현상(moisture

제10편 포장

reservoirs)을 일으키기 때문에 점차적으로 노상강도를 약화시키며 인장응력을 지지할 수

없기 때문에 오늘날 많은 경우에 안정처리기층이나 기층 전체를 역청 안정처리하는 전 단면

(full-depth) 아스팔트 포장 구조를 채택하는 경향이 있다.

길어깨 포장은 차로부의 포장보다 간결한 구조로 하여도 좋으나 길어깨 폭이 좁을 경우에는

차로부와 같은 구조로 하는 것이 좋다.

포장을 보호할 목적으로 포장 단에 다이크(dyke) 또는 연석을 설치할 경우가 있으나, 이것은

시공 중 기층에 물이 고이거나 포장이 침하한 경우 등에 포장 단 다이크와 연석의 틈으로

기층에 물이 침투하는 일이 있으므로 주의해야 한다.

3.2.2 노상

노상은 포장층의 기초로서 포장에 작용하는 모든 하중을 최종적으로 지지해야 하는 부분이다.

노상의 설계는 ｢제5편 토공｣ ʻ5. 노상ʼ을 기준으로 하여 설계하도록 한다.

노상은 상부 다층 구조의 포장층을 통하여 전달되는 응력에 의해서 노상층에서 과잉 변형

또는 변위를 일으키지 않는 최적 지지조건을 제공할 수 있어야 한다.

노상층은 흙쌓기부에 있어서는 토공 끝 마무리면에서, 땅깎기부에 있어서는 굴착 마무리면

에서 아래로 약 1 m 부분이 이에 해당되며, 흙쌓기부의 노상층 아래 부분을 노체(路體)라

부른다. 그리고 노상의 마무리 표면을 노상면(subgrade)이라 부른다.

노상면에서 균등한 지지력을 얻기 위해 노상층 상부의 일정 두께를 하나의 층으로 하여 해

로운 동결작용의 영향을 완화시키기 위한 동상방지층을 설치하거나, 노상층의 세립토사가

보조기층에 침입하는 것을 방지하기 위해 차단층을 설치할 수 있다.

포장의 공용성은 노상토의 상태와 물성에 직접 관계되기 때문에 적정의 실내시험에 의해서

얻어지는 노상토의 강도지수(CBR 값,  값 등)를 기준으로 하여 포장층 두께를 결정하

고, 시공 품질관리를 위해서 소요의 다짐 및 재료시방기준을 규정해야 한다.

노상토 재료에 대한 품질 및 시공기준은 ʻ고속도로공사 전문시방서ʼ(한국도로공사)와 ʻ건설

공사 품질시험 편람ʼ(한국도로공사) 또는 관련 규정 조건을 만족해야 한다.

노상토의 토질 상태가 다음과 같은 경우에는 설계자는 적정의 특별 시방을 규정할 필요가

있다.

(1) 과민한 팽창성이나 탄성적 반응을 보이는 토사에 대해서는 특별한 조치가 필요하다. 이 경우

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

하나의 선택 대안은 이들 반응으로 인한 나쁜 영향을 제거할 수 있도록 충분한 깊이까지 선

택재료로 흙쌓기를 하는 것이다. 특히, 팽창성 토사(expansive soil)인 경우(수축한계>12 %,

소성지수>30 %)에는 최적함수비보다 1 ~ 2 % 정도 더 높은 함수비로 다짐을 함으로써 성질

을 개선할 수 있다. 또한 석회 또는 시멘트와 같은 적정 혼화재를 사용하여 안정처리하거나

함수비를 안정시키기 위해 소요 두께의 방수막(waterproof-membrane)을 설치하는 것이

경제적일 수 있다.

(2) 동상의 영향을 받는 지역에서는 동상에 민감한(0.02mm 이하 토사>15%, 소성지수>12%)

토사층을 제거하거나 비동상 선택재료로 치환해야 한다.

지역이 너무 넓을 때에는 동결 및 융해작용에 의한 지지력 감소를 조정할 수 있는 적정 재료

로 충분한 두께로 흙쌓기를 하는 방안을 강구할 수 있다.

(3) 고유기질(organic soil)의 문제점은 이들의 극단적 압축성에 관계된다.

유기질토의 성질이나 분포 깊이가 일정하지 않을 때 더욱 큰 문제가 발생한다. 유기질 토사

가 국부적으로 존재하거나 분포깊이가 얕을 경우 적당한 선택재료층으로 치환하는 것이 경

제적이다. 이들 층이 매우 깊고 넓게 분포된 경우에 선행 압밀침하를 시키기 위해 압쌓기

(surcharge embankment)를 설치하거나, 압밀을 촉진시키기 위해 수분을 급속히 제거시키

는 특수 공법을 이용하여 문제를 완화시킬 수 있다.

(4) 토사의 종류와 조건이 불규칙하게 분포되어 있는 경우에는 다음과 같은 특별한 조치를 취해

야 한다.

① 표면을 고르고 재다짐

② 노상층의 상단부를 적정 혼화재로 처리

③ 선택재료 또는 양질의 토사를 이용하여 적정 깊이까지 치환하여 노상재료로 사용

④ 땅깎기 면인 경우 과절취시키거나 흙쌓기 면인 경우 균등한 선택재 표층으로 포설

⑤ 토사의 종류가 바뀌는 변이 구간, 특히 땅깎기 · 흙쌓기 단면의 변이 구간에서는 보조기층

두께를 조정

(5) 노상층 시공에 사용되는 장비에 의해서 쉽게 변위되는 비점성토(cohesionless soil) 또는

적정 함수비를 갖도록 건조시키는 데 장시간의 시간을 필요로 하는 흙이나 다짐 장비의 변위

때문에 높은 함수비로 다질 수 없는 습윤 점성토인 경우에는 다음과 같은 특별 조치를 통하

제10편 포장

여 시공 상의 문제점을 완화시킬 수 있다.

① 입상재료를 적정히 혼합

② 사질토인 경우 점착력을 증가시킬 수 있는 적정 혼화재를 첨가

③ 점성토인 경우 건조를 촉진시키거나 전단강도를 증대시킬 수 있는 적정 혼화재료를 첨가

④ 포장시공을 위한 운반로나 작업대로서의 기능이 필요한 경우 적당한 두께의 선택재료층을

포설

3.2.3 차단층과 동상방지층

(1) 차단층은 배수층 역할을 하는 입상재료 기층과 보조기층 또는 집수시스템(맹암거, 지하배수구 등)

이 노상토 침입으로 막히는 것을 보호하고, 지하 수위를 낮추기 위한 수단으로서, 적정 입도와 투

수성을 가지는 150~300 mm 두께의 선별 입상재료 또는 토목섬유(geotextile)를 사용하여 보조

기층과 노상면 사이에 설치한다.

(2) 동상방지층은 동결융해 작용에 의한 포장층 파손을 방지하기 위해 빙막 형성을 방지할 수 있는 품

질의 재료(자갈, 모래, 슬래그, 순환골재 등)를 사용하며, 설치두께 산정은 ʻ3.4.6 환경영향변수(동

상방지)ʼ의 절차를 적용한다.

(3) 동결 영향과 지하배수를 동시에 고려해야 할 지역인 경우 지배적인 영향을 기준으로 차단층과 동

상방지층 기능을 동시에 가지는 선택층(selected material layer)으로 설계한다. 선택층 재료

품질은 ʻ고속도로공사 전문시방서ʼ 제9장, EXCS 44 50 05 :2018 동상방지층, 보조기층 및 기

층 공사 내 품질기준을 만족하는 것이어야 한다.

(4) 아스팔트 포장 구간에서 흙쌓기 높이가 노상 최종면을 기준으로 2 m 이상인 흙쌓기 구간에서는

노상토의 품질 기준이 다음을 만족할 경우 동상방지층을 생략할 수 있다.

<표 3.1> 동상방지층 생략 가능한 노상토의 품질 기준

구 분 기 준

0.08 mm 체 통과량(%) 25 이하

소성지수(%) 10 이하

(1) 차단층

차단층 재료는 투수성이 좋아야 하며, 세립토사를 통과시키지 않는 것이어야 한다. 적용 재료

로는 굵은 모래나 막자갈이 많이 사용되는데, 입경은 다음 조건을 만족해야 한다.

(가) 차단층 재료보다 세립한 노상토가 배수기능의 입상층으로 이동하거나 용출(piping)되어

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

막히는 것을 방지하기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.

D

 노상토재료

D 차단층 재료

 

(나) 차단층 재료가 노상토에 비하여 충분한 투수성을 가져서 저항 없이 물을 통과시키기 위

해서는 다음 조건을 만족해야 한다.

D

 노상토재료

D 차단층 재료

 

여기서, D , D : 입도 누가곡선에서 통과백분율이 각각 15 %, 85 % 해당하는 입경(mm)

또한, 차단층 재료의 절감과 보다 효율적인 차단 효과를 얻기 위해서는 입상재료와 토목

섬유 재료를 병행하여 사용할 수 있다. 이때 토목섬유 재료로써는 시공 시 손상에 의한

영향이 적은 부직포를 사용하는 것이 일반적이고, 토목섬유에 요구되는 조건은 다음과

같다.

(가) 토목섬유 재료가 노상토에 의해서 막히지 않기 위한 조건

D

 노상토재료

De 지오텍스타일

 B 보통 조건 : B1 = 1.0, 불량한 조건 : B1 = 0.5

(나) 토목섬유 재료가 노상토에 비해서 충분한 투수성을 가지기 위한 조건

Ks 노상토재료

Kg 지오텍스타일

 B 보통 조건 : B2 = 10, 불량한 조건 : B2 = 100

여기서, De는 토목섬유의 유효 구멍크기이고, Ks 와 Kg는 각각 노상토와 토목섬유의 수

직 투수계수(m/sec)이다.

(2) 동상방지층

노상의 토질이 동결할 염려가 있는 경우에 동상을 받지 않는 재료로 동결심도와 포장 두께의

차이만큼 노상의 상부에 동상방지층을 두며, 일반적으로 이 층은 포장 구조의 계산에는 포함

시키지 않고, 노상에 포함시킨다. 동상방지층을 노상에 사용할 경우에는 개선된 노상지지력

값을 ʻ3.4.3 노상ʼ의 식(2.1)에 따라 산정한다.

동상방지층은 포장을 동결(凍結)로부터 보호해야 하며, 따라서 그 재료는 자갈 또는 모래와

같은 비동결 재료로서, 동결에 의한 분리현상이 생기지 않는 것이어야 한다.

동상방지층은 투수성이 있어 빙막의 형성을 방지해야 하므로 사용재료는 다음의 요건에 맞는

제10편 포장

것이어야 한다.

① 최대 입경 : 동상방지층에 사용될 골재의 최대 입경은 75 ~ 80 mm를 초과할 수 없다.

② 세립토 함유량 : 동상방지층에 사용될 재료는 직경 0.02 mm 이하의 세립토 함유량이 3

% 이하이어야 하며, 0.08 mm(NO.200)체를 통과한 재료의 함유량이 10 % 이하이어야

한다.

③ 동상방지층용 순환골재 품질의 입도, 수정 CBR, 소성지수, 모래당량 등은 GR F 4041(아

스팔트 콘크리트용 순환골재) 품질 규격에 적합한 것을 사용해야 한다.

<표 3.2> GR F 4041(아스팔트 콘크리트용 순환골재 품질 기준)

구 분 시 험 방 법 기 준

소성지수 KS F 2303 10 이하

수정 CBR치(%) KS F 2320 10 이상

모래당량 KS F 2340 20 이상

이물질

함유량(%)

유기 이물질 KS F 2576 1.0 이하(용적 기준)

무기 이물질 KS F 2576에 따른 이물질 분리 · 선별 후, 질량 측정 5.0 이하(질량 기준)

동상방지층 골재 재료의 시료 및 시험성과를 공사 시행 전에 반드시 발주처의 승인을 받은

후 사용여부를 결정해야 한다.

동상은 수분의 공급, 0℃ 이하의 온도, 토질 등의 세 가지 요건이 만족해야만 발생되므로 이

들 중 한 가지 요소라도 충족되지 않을 경우 동상은 발생하지 않는다.. 또한, 토공부에서 흙

쌓기 구간은 땅깎기 구간과 달리 지하수위대가 흙쌓기 구간 내에 존재하지 않으며, 노상토가

양호할 경우 배수가 원활하여 수분의 공급이 이루어지지 않으므로, 흙쌓기 높이가 2 m 이상

일 경우 동상이 발생하지 않게 된다. 세부적인 적용 대상 구분은 다음과 같다.

① 일반적으로 흙쌓기 높이가 2 m 이상인 구간이 50 m 이상 이어질 경우 동상방지층을 삭제

② 흙쌓기 높이 2m 이상이 많고 부분적으로 흙쌓기 높이 2 m 미만 구간이 존재하는 경우,

2 m 미만 구간의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 생략

③ 흙쌓기 높이 2 m 미만이 많고, 부분적으로 흙쌓기 높이 2 m 이상 구간이 존재하는 경우

2 m 이상 구간의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 설치

④ 흙쌓기 높이 2 m 미만인 구간과 흙쌓기 높이 2 m 이상 구간이 계속적으로 반복되며, 각

각의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 설치

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

3.2.4 보조기층과 기층

(1) 보조기층과 기층은 표층 또는 중간층을 통하여 전달되는 교통하중을 분산시켜서 노상이 안전하도

록 전달하는 중요한 역할을 하는 부분이다. 따라서 충분한 지지력을 지니고 내구성이 풍부한 재료

로서 필요한 두께로 잘 다져질 수 있는 소요 품질을 갖춘 골재혼합물이어야 한다.

(2) 적용 혼합물의 입도, 다짐 및 품질조건 그리고 배합설계는 기준을 한국도로공사 제정 ʻ고속도

로공사 전문시방서ʼ 제9장 관련 규정을 만족하는 것이어야 한다.

(3) 입도조정 입상재료의 보조기층 및 기층은 다음과 같은 수정 CBR(KS F 2320) 값을 확보해야 한다.

<표 3.3> 보조기층과 기층의 수정 CBR 기준값

공종

항목

보조기층 기 층

수정 CBR 30 이상 80 이상

단, 콘크리트 슬래브 바로 밑에 사용되는 보조기층의 CBR값은 80 이상이어야 한다.

(4) 가열 아스팔트 안정처리기층은 다음과 같은 마샬안정도 시험(KS F 2337) 기준값을 확보해야 한다.

<표 3.4> 가열 아스팔트 안정처리기층의 마샬안정도 시험 기준값

구 분 기 준 값

안정도(kg)

흐름값(1/100 cm)

공극률(%)

500 이상

10 ~ 40

4 ~ 6

(5) 시멘트 안정처리기층은 7일 양생, 1일 수침 일축압축강도를 3 MPa 이상 확보해야 한다.

(6) 고로슬래그 보조기층용은 수정 CBR(KS F 2535) 값이 30 이상이어야 하고, 기층용으로

적용 하는 경우 수정 CBR이 80 이상, 14일 양생 일축압축강도가 1.2 MPa 이상인 것이어야 한다.

아스팔트 포장에서 기층은 상대적으로 얇은 표층 아래에 위치하므로 이 층에 전달되는 하중

의 압력분포가 높기 때문에 이를 지지할 수 있고, 변형에 대한 큰 저항력을 가지는 재료를

사용해야 한다.

더욱이, 아스팔트 포장 구조 설계에 있어서 포장 구성층 재료의 품질은 낮은 위치의 층일수

록 낮은 품질의 재료를 선택하는 것이 일반적인 기본개념이다. 따라서, 보조기층 재료는 강

도, 소성도, 입도에 대한 품질기준이 기층 재료에 비하여 다소 덜 엄격한 재료를 지역 여건

이나 공사 현장 인근의 재료 이용도와 경제성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 그러

나 역학적 기능상 보조기층 재료는 노상토보다 훨씬 더 좋은 품질이어야 하기 때문에 경제

제10편 포장

적인 면에서 노상층의 품질이 아주 우수하며 지지조건이 충분하고 배수기능이 양호한 경우,

특히 교통량이 적은 경우에는 보조기층을 생략할 수 있다.

보조기층은 구조적 기능 이외에 다음과 같은 부가적 기능을 가질 수 있다.

① 기층 속으로 세립 노상토가 침입하는 것을 방지

② 동결작용에 따른 손상 효과 극소화

③ 포장층 내 또는 하부층에 자유수(free water)의 고임을 방지

④ 시공 장비를 위한 작업로(working platform) 제공

(1) 기층과 보조기층 재료의 선정 기준

아스팔트 포장 구조에서 기층과 보조기층에 적용되는 재료의 전통적 기본 형식은 부순돌 ·

슬래그 · 막자갈 · 모래 등과 같은 골재(입경 크기 범위 : 75 ~ 0.08 mm)가 적절히 배합된

입상재료(granular material)이고, 이들 혼합물은 아스팔트 포장 구조에서 기층과 보조기층

이 담당하는 소요 기능을 충분히 발휘할 수 있는 품질을 갖추어야 한다. 그러나 설계 대상

노선의 인근 지역에서 이용할 수 있는 소요 재료의 양이나 품질 조건이 적정치 못하거나, 교

통 및 환경조건상 보편적 적용 두께보다 상당히 큰 두께가 필요하거나 더 큰 강성의 품질이

요구되는 경우 아스팔트 · 시멘트 · 소석회 등의 결합재(binder)를 첨가하여 안정처리 한 기

층 또는 보조기층을 적용하는 것이 경제적이고, 전체 포장층의 구조 성능을 높일 수 있다.

기층 또는 보조기층의 안정처리의 기본 목적은 입상기층 또는 보조기층 재료로서 소요 품질

기준을 만족하지 못하는 지역 재료의 이용 효율을 극대화하여 경제성을 높이고, 기층 또는

보조기층의 강도와 지지력 증대 그리고 온도와 함수량 변동에 따른 강도 변화를 줄여서 결과

적으로 내구성을 향상시키는데 있다. 그러나 안정처리기층 또는 보조기층을 표층으로 사용되

는 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트 콘크리트의 품질 수준이 높은 강도와 내구성을 가지도록

배합 설계하는 것은 비경제적이고, 기층과 보조기층의 소요 기능에 적합한 강도와 내구성을

얻을 수 있는 수준으로 하는 것이 바람직하다.

지지력이 작은 노상 또는 보조기층 위에 고강도의 시멘트 또는 아스팔트 안정처리 기층을

설치하는 경우, 두 층 사이의 탄성계수 비가 커져서 두 층 경계면에서 커다란 응력 불연속이

발생하여 안정처리층의 바닥면에 큰 인장응력이 발생하여 포장파손의 원인이 될 수 있다.

이들 기층과 보조기층 재료에 대한 품질기준은 표층으로부터 전달되는 반복 하중을 지지하고

노상으로 분산 전달할 수 있는 안정성(stability), 수분과 온도 영향에 저항할 수 있는 내구성

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

(durability), 그리고 배수성(drainability)이다.

기층과 보조기층 재료의 주요 구성 요소는 골재이고, 이것의 물성이 아스팔트 포장 구조의

공용성과 성상을 좌우한다. 특히, 안정성은 이들 골재의 입경 분포, 골재 혼합물의 상대밀도,

골재 입자 사이의 마찰 저항(internal friction) 그리고 세립분 또는 안정처리재의 점착력

(cohesion)에 의해서 얻어진다.

내구성과 배수성은 골재 혼합물의 세립분 함유량과 세립 모래분(입경범위 0.4 ~ 0.08 mm)

의 소성도, 그리고 골재 입자의 모양, 견고성(경도와 인성) 및 표면상태(texture) 등에 따라

결정된다.

특히, 안정처리 기층 또는 보조기층은 물을 신속히 배제하여 영향을 줄이는 개념보다는 물에

의한 부식성(erosion)을 방지하기 위한 방수성에 초점을 맞춘 것이다.

일반적으로 이들 재료 조건에 대하여서는 효율적 소요 품질관리와 시공성을 확보할 수 있고,

소요 골재 치수와 품질 조건을 표준화함으로써 지역재료 이용의 극대화와 비용 절감을 가져

올 수 있도록 표준적 품질 및 입도시방 기준을 설정하는 것이 원칙이다. 이와 같은 시방 기준

에서 기층과 보조기층 재료에 대한 표준입도범위는 양적조절기준(quantity control

criteria)이고, 골재 혼합물의 최대입경 · 세립분 함유량(No.200체 통과 백분율) · 잔골재 입

자의 구성비율과 소성도 · 그리고 골재 입자의 경도(soundness) 등에 대한 제한조건은 질적

조절기준(quality control criteria)이다.

기층과 보조기층 기능에 적합한 첫 번째 재료조건으로서는 표층으로부터 전달되는 반복 교통

하중을 지지 · 분산시키는 능력을 극대화할 수 있는 최대 안정성, 즉 최대 밀도를 가지는 골

재 혼합물의 배합설계이다. 이와 같은 혼합물은 공극이 최소화되는 밀입도 분포(dense

gradation)를 가지며, 연속입도분포를 이룬다.

표 3.6, 표 3.7은 한국도로공사 제정 ʻ고속도로공사 전문시방서ʼ와 ʻ건설공사 품질시험 편람ʼ

에서 규정하고 있는 기층과 보조기층 혼합물에 대한 표준 입도 범위와 품질 기준을 요약한

것이다. 이들 규정 범위를 만족한 재료는 안정성 · 경제성 및 시공이 만족된다고 볼 수 있으

며, 이와 같은 골재 품질 규격을 만족하지 않는 경우일지라도 사용 실적과 실내시험을 통하

여서 소요의 공용성이 확보된다고 판단되는 경우 적용할 수 있다.

최대 밀도를 가지는 골재 입도를 이론적으로 결정하는 방법으로는 Talbot와 Fuller가 제시

한 다음의 경험식을 적용한다.

P  D

d n

× 

제10편 포장

여기서, P : 주어진 임의 체 눈금(d)의 총 통과 백분율(%)

D : 골재 최대치수

n : 지수(1/3 ~ 2/3)

일반적으로 n=0.3 정도이면 세립도 분포를 이루고, n=0.5는 밀입도 분포, n=0.7이면 조립

도 분포의 혼합물이다.

도로용 골재 혼합물에 대한 골재 입자의 크기별 명칭을 AASHTO분류(M146-70)에서는 표

3.5와 같이 정의하고 있다.

<표 3.5> 골재 입자 크기별 AASHTO 분류

구 분

호박돌

(boulder)

굵은 골재(coarse

aggregate, gravel)

잔골재(fine

aggregate, sand)

세립분

(fines)

조립

(coarse)

보통

(medium)

세립

(fine)

조립

(coarse)

세립

(fine)

실트질

(silt)

점토질

(clay)

골재치수

(mm)

+ 75

- 75 ~

+ 25

- 25 ~

+ 9.5

- 9.5 ~

+ 2.0

- 2.0 ~

+ 0.425

- 0.425 ~

+ 0.075

- 0.075 ~

+ 0.002

- 0.002

주) (+)는 소요 치수 체에 남는 것이고, (-)는 통과되는 것을 의미

소요 입도와 골재 최대치수는 시공법(부설 방법, 한층 시공 두께)과 재료 및 입지 조건(흙쌓

기부, 땅깎기부, 환경조건 등)에 따라서 적정히 선정되어야 하며, 입도는 표 3.6, 표 3.7의

규정범위 안에서 원활하고 연속적인 입도분포를 나타내고, 최대 밀도를 가져다 주는 Fuller

입도식에 접근되는 입도곡선을 가지는 것으로서, 골재 입자들 내의 공극을 꽉 채울 수 있는

충분한 세립분을 가지는 것이 가장 좋은 시공성을 제공한다.

골재 최대치수는 시공 두께에 제한되며, 경험적으로 1회 시공 두께의 1/4 ~ 1/2 정도로 하는 것이 바람

직하다. 일반적으로 아스팔트 포장에서는 표층에서 아래층으로 내려갈수록 혼합물의 골재 최대치수가

커진다.

이것은 혼합물을 플랜트 배합하거나, 현장 포설 마감작업(finishing)하는데 골재 최대치수가

클수록 작업 효율이 떨어지고, 운반 또는 저장 중에 재료분리현상(segregation)을 일으키기

쉽기 때문이다. 세립분 양(No.200체 통과량)이 많으면(10 % 이상) 연약화되어 혼합물의 전

단강도가 떨어지고, 동결에 영향을 받는 지역에서는 동상(frost heaving)을 일으키기 쉽고,

투수성과 배수성이 급격히 감소된다.

보조기층과 기층의 골재입자는 소요의 강도와 인성(toughness)을 가져야 한다. 개립도 혼합

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

물은 밀입도 혼합물보다 풍화작용(degradation)에 좀 더 민감하고, 응회암질 또는 이암질의

부순돌 · 화강암질 풍화토의 골재 중에는 시공 직후의 강도는 높지만 주변의 수분을 흡수하여

반복 하중을 받으면 점차 세립화하여 강도가 저하되는 일이 있으므로 주의해야 한다.

이와 같은 골재 입자의 강도와 인성은 일반적으로 LA 마모시험과 안정성시험을 통하여서 각

각 최대 50 %, 20 %로 제한한다.

골재 입자의 모양(shape)과 표면 성상(texture)은 골재 입자 사이의 내부마찰저항을 발휘하

는 데 중요하다. 표면 상태가 거칠고(rough), 각져 있고(angular), 고른 치수의 입자가 기층

과 보조기층재료로서 적합하다. 각져 있는 입자는 골재 맞물림 작용에 효과적이고, 거친 표면

성상은 한 입자에 대한 다른 입자의 이동을 방지하여 준다. 둥근 입자들은 다른 입자와 서로

맞물려 있지 못하고 다른 것 위로 굴러 올라오는 경향을 가지고 원활한 표면을 가진 골재

입자는 서로 접촉하고 있는 상태에서 미끄러지기 쉬워서 안정성 감소의 원인이 된다. 일반적

으로 쇄석 입자 효과를 확보하기 위해 ASTM(D2940-74) 소요 기층 및 보조기층용 골재 혼

합물의 10 mm체(3/8")에 남는 골재 중량의 75 % 이상이 두 면 이상의 각져 있도록 제한하

고 있다.

또한 골재 혼합물의 5 mm체(No.4체) 통과백분율이 40 ~ 70 % 범위일 때 양호한 밀도 즉

안정성을 제공하여 준다. 더욱이 골재 혼합물의 소성도(plasticity) 조절 기준으로서 시방서

에서는 0.4 mm체(No.200체) 통과분의 중량백분율 비(sand ratio 또는 dust ratio)를 0.60

~ 0.65 이하로 규정하고, 골재 입자의 크기가 0.4 ~ 0.08 mm(No.4체 ~ No.200체) 범위의

골재분에 대한 액성한계(L.L)를 25이하, 그리고 소성지수(P.I)를 4 ~ 6 이하가 되도록 채택하

는 것이 일반적이다.

특히, 잔골재분의 수분과 기상 작용에 의한 연약화(degradation)에 대한 지표로서 모래당량

시험값을 기준으로 하여 일반적으로 25 ~ 80 범위의 값을 적용한다.

(2) 입상재료 보조기층

특정의 결합재를 사용하지 않고 표 3.6에서 정의되는 골재만을 사용해서 보조기층의 기능을

담당하도록 하는 전통적인 보조기층 공법이다.

이와 같이 입상재료만을 사용하는 공법에서 보조기층의 구분은 경제성과 지역 재료 이용의

극대화를 반영하는 것 이외에 담당기능상에서 커다란 차이는 없다. 따라서 소요 기능은 입상

재료인 골재의 품질과 두께에 지배되며, 골재의 물성이 포장의 성상을 좌우한다고 하여도 과

제10편 포장

언이 아니다.

입상재료 보조기층은 앞에서 제시된 바와 같은 시방 규격을 만족하는 흙이 섞인 자연산의

쇄석 또는 자갈, 슬래그, 모래 등의 입상재료를 그대로 사용하는 것이 가장 경제적인 방법이

다. 그러나, 도로 건설의 수요 급증은 천연 골재 재료의 고갈을 초래하였고, 소요 품질을 갖

춘 골재와 소요량을 확보하는 것이 어렵게 됨에 따라서 석산 또는 하상 골재를 소요 품질과

입도 조건을 만족할 수 있도록 입상재료를 고밀도화와 고안정화를 도모하고, 양호한 입도가

되도록 여러 종류의 가공 처리 된 입상재료를 합성 혼합하는 공법을 ʻ쇄석입도조정공법ʼ이라

부르며, 이것은 입상재료의 입도 및 골재 입자의 기능을 개량하는 기계적 안정처리공법이라

할 수 있다.

표 3.8은 KS F 2357에 규정된 역청포장혼합물용 굵은골재의 입도기준이다.

입상재료 보조기층의 여러 성질은 세립분, 특히 0.08 mm체(No.200체)의 통과분의 양과 질

에 의해서 지배된다. 이것에 따른 개략적 영향을 표시한 것이 표 3.9, 그림 3.2이다.

<표 3.6> 입상 보조기층 재료의 골재 입도 범위

구분

호칭치수

(mm)

통과 중량 백분율(%)

보 조 기 층

SB-1 SB-2

0.4

0.08

100

70 ~ 100

50 ~ 90

30 ~ 65

20 ~ 55

5 ~ 25

0 ~ 10

100

80 ~ 100

55 ~ 100

30 ~ 70

20 ~ 55

5 ~ 30

0 ~ 10

비 고 고속도로공사 전문시방서

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

<표 3.7> 안정처리기층 재료 입도범위

구분

호칭치수

(mm)

통과 중량 백분율(%)

시멘트 안정

처리기층

가열아스팔트 안정처리기층

BB-1

(40)

BB-2

(30)

BB-3

(25)

BB-4

(25R)

2.5

0.6

0.3

0.15

0.08

100

95 ~ 100

50 ~ 100

20 ~ 60

100

95 ~ 100

80 ~ 100

70 ~ 100

55 ~ 90

40 ~ 80

30 ~ 70

17 ~ 55

10 ~ 42

5 ~ 28

3 ~ 22

2 ~ 16

1 ~ 10

100

95 ~ 100

80 ~ 100

55 ~ 90

46 ~ 80

40 ~ 70

28 ~ 55

19 ~ 42

7 ~ 26

4 ~ 19

2 ~ 13

1 ~ 7

100

90 ~ 100

71 ~ 90

56 ~ 80

45 ~ 72

29 ~ 59

19 ~ 45

7 ~ 25

5 ~ 17

3 ~ 12

1 ~ 7

100

95 ~ 100

80 ~ 90

60 ~ 78

45 ~ 68

25 ~ 45

15 ~ 33

6 ~ 18

4 ~ 14

3 ~ 10

2 ~ 8

<표 3.8> 역청포장 혼합물용 굵은골재의 입도(KS F 2357)

골재

번호

체의 호칭

치수(㎜)

입도범위(㎜)

각 체를 통과하는 무게 백분율(%)

65 50 40 25 20 13 10 5 2.5 1.2

357

467

50 ~ 25

50 ~ 5

40 ~ 20

40 ~ 5

25 ~ 13

25 ~ 5

20 ~ 10

20 ~ 5

20 ~ 2.5

13 ~ 5

13 ~ 2.5

10 ~ 2.5

100

90 ~ 100

95 ~ 100

100

35 ~ 70

90 ~ 100

95 ~ 100

100

0 ~ 15

35 ~ 70

20 ~ 55

90 ~ 100

95 ~ 100

100

0 ~ 15

35 ~ 70

20 ~ 55

90 ~ 100

100

0 ~ 5

10 ~ 30

0 ~ 10

25 ~ 60

20 ~ 55

90 ~ 100

100

0 ~ 5

10 ~ 30

0 ~ 5

0 ~ 15

20 ~ 55

30 ~ 65

40 ~ 70

40 ~ 75

85 ~ 100

0 ~ 5

0 ~ 10

0 ~ 5

0 ~ 10

5 ~ 25

0 ~ 15

5 ~ 25

10 ~ 30

0 ~ 5

0 ~ 10

0 ~ 5

0 ~ 10

0 ~ 5

주) 여기에서 체는 각각 KS A 5101에 규정한 표준 망체 63 mm, 53 mm, 37.5 mm, 26.5 mm, 19 mm,

13.2 mm, 4.75 mm, 9.5 mm, 2.36 mm 및 1.18 mm에 해당한다.

제10편 포장

(b) 하상골재인 경우

(a) 쇄석인 경우

건조밀도(t/m3)

CBR(%) CBR(%)

<그림 3.2> No.200체 통과량에 따른 입상재료의 밀도 및 CBR값 변화

<표 3.9> No.200체 통과량에 의한 입상재료의 영향

No.200체 통과량

입상 기층과

보조 기층에 대한 영향

거의 없는 경우

(2 % 이하)

충분한 경우

(2 ~ 10 %)

많은 경우

(10 % 이상)

다짐의 난이도

밀 도

투 수 성

동결영향

함수에 따른 안정성

곤란

작다

크다

영향이 없음

함수량에 관계없음

용이

크다

작다

영향이 있음

변화됨

곤란

작다

불투수성

영향이 큼

크게 변화됨

미국의 쇄석협회(National Crushed Stone Association ; NCSA) 연구 결과에 의하면, 입

도 조정된 쇄석기층의 강도는 No.200체 통과백분율이 약 12 %에 이를 때 최대가 되고, 동상

률은 No.200체 통과량의 증가와 함께 지속적으로 증가되며, 이에 반하여 투수성과 배수성은

No.200체 통과분이 4 ~ 6 %를 넘으면 급격히 감소되는 것으로 보고하고 있다. 따라서, 기층

이 동결관입에 영향을 받는 지역에서는 10 % 미만으로 할 것을 추천하고 있다.

또한, 양호한 밀입도 쇄석기층에서 일정의 측압과 법선응력 하에서 변형백분율(% strain)은

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

골재 최대치수를 10 mm에서 40 mm로 증가시킬 때 약 60 % 정도 감소되는 것으로서 보고

하고 있으며, 골재 최대치수는 재료분리(segregation)없이 재료를 취급할 수 있는 한 큰 값

(통상 25 ~ 40 mm)으로 선택할 것을 추천하고 있다.

NCHRP 172 연구결과에 의하면, 표 3.10에 보여진 ASTM 시방 범위(미국재료시험학회)에

서 상 · 하한계의 시방 입도보다 중간분포입도(mid-gradation)가 No.200체 통과분이 더 많

지만 밀도는 증가되며, 부가적인 세립분의 존재 때문에 다져진 시편의 전단강도가 약간 감소

되는 것으로 나타났다.

<표 3.10> ASTM의 입도조정기층 및 보조기층의 입도 기준

체 크 기

(mm)

중량 통과 백분율(%)

기 층 보조기층

37.5

19.0

9.5

5.0 (No.4)

0.6 (No.30)

0.075 (No.200)

100

95 ~ 100

70 ~ 92

50 ~ 70

35 ~ 55

12 ~ 55

0 ~ 8

100

90 ~ 100

30 ~ 60

0 ~ 12

양질의 암석을 크러셔로 부순 것(막부순 돌)으로 대소 입경의 것이 적당히 혼합되어 있는 것

은 기층재료로 사용할 수 있으나, 시공함수비의 조절 · 적재 · 부설작업 시의 재료분리 등으로

균일한 기층의 시공이 어렵다. 이와 같은 재료는 보조기층재료로 사용하는 것이 바람직하다.

막자갈(모래 섞인 자갈) 등을 그대로 사용할 때는 부순돌에 비하여 맞물림(inter-locking)도

약간 적고(안정이 나쁘다), 입도도 불균일하므로 표준시방 입도 범위를 만족하여도 기층으로

사용하는 것은 바람직하지 못하다. 이것은 AASHO 도로 시험에서 막자갈을 기층에 사용한

경우 두께에 관계없이 거의 초기에 동시에 파괴되고, 부순돌 기층과 시멘트 · 아스팔트 안정

처리 기층에 비하여 현저하게 공용성이 떨어지는 것으로 입증된 바 있다. 이러한 재료는 보

통 보조기층재료로 사용하는 것을 검토하는 것이 좋다.

양호한 입도를 가지는 재료를 그대로 기층이나 보조기층재료로 사용할 때 유의해야 할 점은

다음과 같다.

① 막부순 돌을 사용할 경우 표토 등이 섞여서 소성지수가 높은 값을 나타내는 경우가 있으

제10편 포장

므로 생산 과정을 충분히 검토한다.

② 현장에서 함수비를 조절하는 것은 수량의 조절이 곤란하고, 과잉수 등으로 노상의 아래층

에 해를 주는 수가 있으므로 될 수 있는 대로 피하고, 생산 장소에서 처리하는 것이 좋다.

입도조정공법에는 노상 혼합방식과 중앙플랜트 혼합방식이 있다. 노상 혼합방식은 관리면

에서 난점이 있으며, 신설 공사의 경우 관리면에서도 우수한 중앙플랜트 혼합방식이 경제

적이다.

아스팔트 혼합물의 층과 접하는 기층 또는 보조기층면은 프라이머(primer)의 침투성을

좋게 하기 위해 No.200체를 통과하는 세립분을 될 수 있는 대로 적게 하고, No.200체

통과분/No.40체 통과분의 비를 작게 하는 것이 좋다.

응회암질이나 이암질의 부순 돌, 화강암 풍화토 중에는 시공 직후의 CBR값이 소요기준을

만족할지라도 물을 흡수하여 반복하중을 받으면 점차 세립화되어 강도가 떨어지는 경우가

발생하므로 사용 시 주의해야 한다.

(3) 아스팔트 안정처리기층과 보조기층

현지에서 조달할 수 있는 지역 자연산 골재 또는 약간의 입도 개량 골재에 아스팔트 · 아스팔

트 유제 또는 도로용 타르 등의 역청재를 첨가하여 안정처리하는 공법으로서, 일반적으로 역

청안정처리 공법으로 총칭되지만 우리나라에서 가열, 중온 및 상온 혼합방식이 적용되고 있다.

아스팔트 안정처리기층 및 보조기층 시공 두께에 대한 특별한 제한사항은 없지만, 일반적으

로 혼합물의 골재 최대치수의 두 배 이상을 한층 시공 두께로 한다. 예를 들면 최대치수를

40 mm로 하는 경우 80 mm 이상, 30 mm로 하면 60 mm 이상, 20 mm이면 40 mm 이상

이 최소치가 되는 것이다. 일본도로공단 설계요령에서는 최소 두께를 50 mm, 최대 두께를

200 mm로 규정하고 있다. 일반적으로 아스팔트 종류는 표층과 동일한 아스팔트를 선택하

고, 사용 골재가 세립분이 많고 소성지수가 큰 경우에는 비교적 침입도가 큰 아스팔트를 선

택하는 것이 바람직하다. 표 3.7에 주어진 시방 입도 범위에서 연속 입도이면 일반적으로

양호한 시공성을 확보하여 준다.

가열, 중온 및 상온아스팔트 안정처리 혼합물은 표층용 아스팔트혼합물 플랜트에서 생산하기

때문에 골재 최대치수가 40 mm의 혼합물보다는 25 ~ 30mm 정도인 것이 많이 적용되고 있다.

가열 및 중온아스팔트 안정처리 혼합물의 경우, 선정된 입상재료에 첨가되는 아스팔트량 결

정은 『아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침』(국토교통부)에 따라 결정하며, 표 3.11(a)와 같은

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

기준치를 만족하고 경제성과 과거 경험을 고려하여 설계 아스팔트 양을 결정한다. 일반적으

로 이 양은 중량 백분율로 3 ~ 6 % 범위이다. 상온아스팔트 안정처리 혼합물에 첨가되는 유

화아스팔트량 결정은 『아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침』(국토교통부)에 따라 결정하며,

표 3.11(b)와 같은 기준치를 만족해야 한다.

<표 3.11(a)> 기층용 가열 및 중온아스팔트 혼합물의 기준값

구 분

변형강도(MPa) 포화도

(%)

공극률(%) 비 고

마샬다짐 75(50)회 선회다짐 100(75)회

아스팔트 혼합물 생산 및

시공 지침

2.7 3.2 65 ~ 75 4 ~ 6 기층 안정처리

(주) 변형강도의 단위를 kgf/㎠으로 할 경우 MPa 단위에 10을 곱한다(예 : 2.7MPa = 27kgf/㎠).

<표 3.11(b)> 상온재활용 순환 상온 아스팔트 혼합물의 품질기준

항 목 기준치

마샬안정도1)(40℃,N) 6,000 이상

간접인장강도(25℃,MPa) 0.40 이상

인장강도비(TSR) 0.70 이상

흐름값(1/100㎝) 10 ~ 50

공극률2)(%) 9 ~ 14

마샬다짐회수(회) 75

유화 아스팔트의 아스팔트 잔류분 비율3)

(포틀랜드 시멘트 사용 시)

시멘트 혼입 비율 대비 3배 이상

주 1) 마샬안정도는 공시체를 30분 간 40 ℃에서 수침한 후 마샬시험방법에 따라 측정한다.

2) 공극율을 구할 때 이론최대밀도는 반드시 KS F 2366에 따라 구해야 하며, 공시체의 밀도는 KS F 2353에

따르거나 이에 준하는 시험 방법으로 구해야 한다.

3) 유화 아스팔트의 아스팔트 잔류분은 유화 아스팔트에서 물을 제외한 아스팔트를 말한다.

아스팔트 포장 구조 가운데서 아스팔트 안정처리기층은 입상보조기층과 또는 전단면 포장의

경우 직접 노상면과 접하는 부분이 된다. 따라서, 지하 수위가 높은 곳 또는 노측으로부터

지하수 침투가 예상되는 곳 등에서는 항상 수분의 영향에 따른 혼합물의 아스팔트 피막 박리

가 일어날 수 있기 때문에 내수성을 고려하여 아스팔트 양을 결정하는 것이 중요하다. 아스

팔트 안정처리층은 일반적으로 포장 표층에 의해서 윤하중에 의한 응력 조건이 완화되고, 또

한 온도 조건도 표층에 비해서 엄격하지 않기 때문에 내구성, 특히 내수성에 대하여 고려하

는 것이 바람직하다.

제10편 포장

(4) 시멘트 안정처리 기층과 보조기층

시멘트 안정처리공법도 기본개념은 아스팔트 안정 처리와 동일하며, 결합재로서 시멘트(보통

포틀랜드시멘트, 고로시멘트, 실리카시멘트)를 사용하는 것만 다르다.

이 공법은 기층 및 보조기층의 강도와 지지력 증대뿐만 아니라 함수량 변화에 따른 강도 변

동을 피할 수 있어 내구적인 포장 구조를 제공할 수 있다. 그러나 콘크리트 포장의 슬래브에

서 요구되는 강도를 가지는 배합 설계는 구조기능상 바람직하지 않고, 기층 또는 보조기층의

구조적 기능을 만족하는 소정의 강도를 얻을 수 있는 시멘트 양을 설정하는 것이 중요하다.

시멘트 안정처리기층 또는 보조기층에 사용되는 골재는 No.200체 통과량이 15 %이하이고,

No.40체 통과분의 소성지수(PI)가 9 이하인 것이 바람직하다.

표 3.7은 경제적 시멘트 안정처리기층을 위한 골재 입도범위를 제시하는 시방 규정으로서,

이 범위 내에 연속된 입도를 가지는 것이 좋다. 따라서, 단일재료로서 이 범위의 시방 입도를

만족하지 않을 경우 입도 조정 또는 크러싱한 골재를 첨가하여 시방 입도를 만족하는 혼합골

재를 사용하는 것이 시멘트량 증대를 방지할 수 있다.

시멘트 안정처리 혼합물의 설계 시멘트량을 결정하는 데에는 강도 또는 내구성을 기준으로

하는 다음과 같은 방법들이 채택되고 있다.

① 일축압축강도시험에 따른 방법

② CBR시험에 따른 방법

③ 동결융해시험에 따른 방법(ASTM D-560)

④ 건습시험에 따른 방법(ASTM D-559)

내구성 기준(동결융해시험 또는 건습시험)은 미국 연방도로청(FHWA)의 시공 지침에서 채택

한 방법으로서, 동결 영향을 받는 지역에서 보조적 방법으로 적용하는 것이 바람직하며, 이때

의 기준치는 표 3.12와 같다.

<표 3.12> 보조시험 기준값

시험항목 기 준 값 AASHTO 흙분류

체적변화율(%) 2 이하 -

손 실 중 량 (%)

14 이하

10 이하

7 이하

A-1, A-2-4, A-2-5, A-3

A-2-6, A-2-7, A-4, A-5

A-6, A-7

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

일본도로공단의 설계요령에서는 시멘트 안정처리를 보조기층에 적용하는 경우에는 CBR시

험방법을 기준으로 하고, 기층에 이용하는 경우에는 일축압축시험을 기준으로 하여 설계 시

멘트량을 결정하고 있으며, 혼합방식에 따른 최저 시멘트량을 표 3.13과 같이 제시하고

있다.

<표 3.13> 혼합방식과 최저 시멘트량

혼 합 방 식 최저 시멘트량(%)

중 앙 플 랜 트 혼 합 1.5

노 상 혼 합 2.0

(가) CBR시험에 따른 경우

선정된 입상재료에 대해서 시멘트량을 1 · 3 · 5 %를 첨가하여 동적다짐시험(KS F 2312

에 준한 최대입경에 대응되는 5층 55회 또는 3층 92회 동적다짐)을 시행하고, 각각의

시멘트량에 대한 최적함수비와 최대건조밀도를 구한다.

다음으로 목표 시멘트량을 중심으로 1% 간격으로 5종의 시멘트량을 첨가한 공시체를

최대 건조밀도의 95 % 대응되는 최적함수비로 각각 세 개씩 제작하고, 3일 양생 4일 수

침 조건으로 노상도 CBR시험방법(KS F 2320)에 준하여 시험을 시행한다. 보조기층인

경우 30 %, 기층인 경우 80 %에 대응되는 값으로 한다.

그림 3.3은 일본 도로공단에서 시멘트 안정처리 혼합물에 대하여 실제 적용되었던 골재

입도와 첨가 시멘트량과의 관계를 나타낸 것이다.

체 크기(mm)

누적통과백분율(%)

<그림 3.3> 입도와 첨가 시멘트량과의 관계(일본도로공단 설계요령)

제10편 포장

(나) 일축압축시험에 따른 경우

선정된 입상재료에 대해서 목표 시멘트량을 중심으로 1 % 또는 2 % 간격으로 5종의 시

멘트량에 대한 동적 다짐시험(KS F 2312에 준한 3층 25회 동적다짐)을 시행하고, 각각

의 시멘트량에 대한 최대건조밀도와 최적함수비를 결정한다.

다음으로 목표 시멘트량을 중심으로 1 % 또는 2 % 간격의 5종의 시멘트량을 첨가해서

최적함수비 조건으로 각각 다섯 개씩의 공시체를 제작하고, 6일 양생 1일 수침조건에서

흙시멘트의 압축강도 시험방법, KS F 2328을 기준으로 하여 시험을 시행한다.

시험결과에 큰 차이가 있는 경우는 극단적인 값을 버리고 세 개 이상의 평균값을 취한다.

설계 시멘트량은 기층인 경우 일축압축강도가 3 MPa에 대응되는 시멘트량으로 한다. 보

조기층인 경우 일축압축강도가 0.7 ~ 1.3 MPa(통상 1 MPa)에 대응되는 시멘트량을 기

준으로 하면 좋다.

3.2.5 중간층과 표층

(1) 중간층은 기층 위에 놓이므로 기층 윗면의 요철(凹凸)을 보정하고, 표층을 통하여 가해지는 하중

을 균일하게 기층에 전달하는 기능을 가지도록, 표층은 포장층의 최상부에 위치하므로 차륜에 의

한 마모와 전단 작용에 충분히 저항하고 평탄성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 미끄럼 저항이 커

서 차량이 쾌적한 주행을 할 수 있고, 빗물이 하부층에 침투하지 않는 치밀한 조직을 가질 수 있

도록 설계 시에 마샬안정도와 내구성 및 시공성을 충분히 가지는 적정재료를 선정, 골재입도와

아스팔트량을 신중히 결정해야 한다.

(2) 중간층과 표층 혼합물의 입도, 다짐 및 재료품질과 배합설계기준은 『아스팔트 혼합물 생산 및 시

공 지침』(2017, 국토교통부) 만족하는 것이어야 하며, 표 3.14와 같이 혼합물 기준을 만족해야

한다.

<표 3.14> 표층용 또는 중간층용 혼합물의 품질 기준 값

항목 WC - 1 ∼ 4 WC - 5, 6 기타

① 변형강도(MPa) 4.25 이상(3.2 이상)

②

마샬안정도(N) 7,500 이상(5,000) 6,000 이상

흐름값(1/100 cm) 20 ~ 40 15 ~ 40

공극률(%) 3 ~ 6 3 ~ 5

포화도(%) 65 ~ 80 70 ~ 85

골재간극률(%) 표 3.15 적용

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

중차량이 많이 통행하는 도로에서 유지관리상 포장 두께가 제한되는 경우, 중간층을 시멘트

콘크리트 중간층{일명, 화이트 베이스(white base)}으로 할 수 있다.

표층에는 일반적으로 밀입도 아스팔트 콘크리트(WC-1 ~ 4)가 적용되나, 소성변형 발생 가

능성이 높은 지역에는 내유동성 입도인 WC-5와 WC-6 입도를 적용한다.

적설한랭지에서는 타이어 체인에 의한 마모 방지와 급경사 지점 등에서 미끄럼 저항을 크게

하기 위해 비교적 얇은 층을 설계, 시공하는 경우가 있다. 이와 같은 층을 총칭하여 마모층

(wearing course)이라 부르며, 포장층 두께에는 포함시키지 않는다. 특히, 적설한랭지에서

내마모 토페카를 사용하는 경우에는 그 층 상부의 두께 20 mm 정도를 마모층으로 생각하

고, 이 부분을 표층 두께에서 제외시킨다.

최소 골재간극률(VMA) 기준은 표 3.15와 같이 확보되어야 한다.

<표 3.15> 최소 골재간극률(VMA) 기준

골재최대치수(mm)

설계 공극률(%)

3.0 4.0 5.0 6.0

13.0 이상

12.0 이상

11.0 이상

10.5 이상

10.0 이상

14.0 이상

13.0 이상

12.0 이상

11.5 이상

11.0 이상

15.0 이상

14.0 이상

13.0 이상

12.5 이상

12.0 이상

16.0 이상

15.0 이상

14.0 이상

13.5 이상

13.0 이상

변형 강도와 다짐 횟수를 크게 한 것은 포장면의 소성(塑性)변형의 발생을 억제하기 위한

것으로, 대형차 교통량이 1일 한 방향 1000대 이상, 또는 20년 설계 ESAL ＞  인 경우

에 적용한다.

항목 WC - 1 ∼ 4 WC - 5, 6 기타

BVF(%) 60 이하 -

인장강도비(TSR) 0.80 이상 공극률(%) : 7 ± 0.5

간접인장강도(N/mm2) 0.80 이상

터프니스(N · mm) 8000 이상

동적안정도

(회/㎜)

W64 등급 750 이상 1,000 이상

W70 등급 1,500 이상 2,000 이상

W76 등급 2,000 이상 3,000 이상

제10편 포장

(1) 중간층 및 표층 재료조건

(가) 굵은 골재

(a) 표층용으로는 부순돌을 사용하는 것이 좋으나, 부득이 부순자갈을 사용할 경우에는

최대 입경의 세배 이상의 호박돌을 부순 것이어야 한다.

(b) 굵은 골재에 함유된 점토, 진흙, 먼지 등의 이물질의 유해량 한도에 대해서는 ʻ도로

포장 설계 · 시공 지침ʼ의 아스팔트 포장 편을 일례로 참조하면 좋다.

원석(原石)에서 얻어진 해당 입도로 재질 시험을 실시하면 좋다.

(d) 안정성 시험을 하는 시료의 입경은 19 ~ 13 mm, 13 ~ 5 mm 및 5 ~ 2.5 mm로 한다.

(e) 연약한 석편의 함유량이 5 % 이상인 경우 굵은 골재가 표 3.11의 물리적 성상을 만

족시키고, 내구성이 충분할 것으로 판단되는 경우에는 사용할 수 있다. 다만, 저항이

약한 사석 등 매우 연약한 석편일 경우에는 함유량을 5 % 이하로 해야 한다.

(f) 골재의 품질이 기본값에 합격하여도, 다음 사항에 대하여 세부적으로 검토하여 사용

여부의 결정에 신중을 기해야 한다.

① 표층용 혼합물의 구비 조건 중 노면의 미끄럼 저항이 있다. 공용 후의 노면에 있어

서 미끄럼 저항을 가능한 한 오랫동안 유지하기 위해서는 표층용 골재는 교통하중

에 마모가 적은 조골재(경질 사암 등)를 사용하는 것이 필요하다.

참고로 대표적인 암종(岩種)에 대한 원석 공시체(原石供試體)의 마모시험 결과를

그림 3.4에 나타내었다.

② 화강암과 점판암 등의 부순돌에서 가열 시에 마모감량이 커지는 것이 있고, 응회

암, 편암, 규암 등의 부순돌에서 포설 전압 시에 부서지기 쉬운 것이 있으므로 주

의할 필요가 있다.

③ 아스팔트로 피복된 골재가 물에 접하면 골재의 표면으로부터 아스팔트 피막이 벗

겨지는 경향을 보이는 것이 있다. 골재와 아스팔트 피막의 부착성은 골재의 성질

과 아스팔트의 성질에 관계된다. 과거의 현장 실험과 조사 등으로부터 부착성에

의문이 있을 때, 특히 부착성을 확인해야 할 때에는 아스팔트 피막 박리시험(剝離

試驗)을 실시할 필요가 있다. 일반적으로 실리커 함유량이 많은 산성암은 아스팔

트와의 부착성이 나쁘므로 주의해야 한다.

④ 흡수량이 많은 골재를 사용하는 경우, 건조기로 충분히 건조시키지 않으면 혼합물

이 과다한 수분을 함유하여 전압이 곤란하고 박리 현상이 생길 우려가 있으므로

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

주의해야 한다.

⑤ 공사 기간을 통하여 균질한 재료를 얻도록 원석산의 지질 · 구조, 성층(成層), 분포

상태, 절리, 표토, 풍화의 상태 등을 잘 조사하여 두어야 한다.

암 석 명

BPN의 범위

10 20 30 40 50

화

성

암

안 산 암

각 섬 암

회 록 암

석 영 반 암

섬 록 암

분 암

현 무 암

퇴

적

암

사 암

석 회 암

점 판 암

휘 록 응 회 암

변

성

암

호 른 펠 스

절 색 편 암

편 마 암

주) BPN : 영국식 이동식 미끄럼저항시험기에 따른 값

원석을 골재마모시험에서 6시간 동안 마모시킨 후 측정되는 값으로 BPN이 클수록 마모저항은 크다

<그림 3.4> 암종 및 원석의 BPN

(g) 골재등급제 : 편장석 함유량에 따른 골재의 품질기준은 1등급(10 % 이하), 2등급(20

% 이하), 3등급(30 % 이하)으로 구분된다. 1등급 골재는 4차로 이상의 도로 또는 중

차량의 통행이 빈번한 도로, 2등급 골재는 2차로 이하의 도로 중 일반국도, 3등급

골재는 2차로 이하의 지방도, 군도, 1등급 · 2등급에 해당되지 않는 도로 등에 적용하

도록 한다.

(나) 잔골재

부순모래는 일반적으로 2차 파쇄 후에 생산된 부분을 사용한다. 특히 원석이 깨끗한 경우

에는 1차 파쇄로 생산된 부분도 사용할 수 있다.

제10편 포장

잔골재의 입도 범위는 규정되어 있지 않으나, No.200체를 통과하는 잔골재는 혼합물의

내구성과 작업성에 영향을 주므로 표 3.15-2를 기준으로 하며, 다만 석회암의 부순모래

는 최대 20 %까지 허용하여도 좋다.

잔골재에 함유된 진흙, 먼지, 유기물 등의 유해량에 대해서는 ʻ도로포장 설계 · 시공 지침ʼ

의 아스팔트 포장 편을 한도의 일례로 참조하면 좋다.

<표 3.15-2> 잔골재의 입도범위(No.200체 통과량)

잔 골 재 의 종 류 No.200체 통과량

천 연 모 래

부 순 모 래

5 % 이하

15 % 이하

잔골재로서 산모래를 사용하는 경우에는 No.50체에 잔류하는 부분에 대하여 KS F

2507(골재의 안정성 시험, 황산나트륨    를 사용하여 5회 시험)에 따라 시험할 필

요가 있다. 이때의 안정시험 감량은 15 % 이하가 좋다. 해사(海沙)에 함유되어 있는 염분

에 대해서는 특별한 문제가 없다.

(다) 석분

석분은 보통 석회분이 사용된다. 아스팔트에 대한 친화성이 비교적 나쁜 골재를 사용할

경우에는 석분으로 소화재와 포틀랜드 시멘트를 사용하면 효과가 있다.

화성암종을 분쇄한 것을 석분으로 사용할 경우, 품질규정은 표 3.16에 따른다.

<표 3.16> 화성암종 석분의 품질규정

항 목 규 정

소 성 지 수

가 열 변 질 1)

흐 름 시 험 2)

침 수 팽 창

박 리 시 험

6 이하

없음

50 % 이하

3 % 이하

합격

주) 1) 200 ℃로 가열하여 관찰한다.

2) 석분에 물을 가하여 페이스트 상에서 만들어 시멘트 모르타르용 플로우 테이블에서 15회 낙하해서 200 mm

를 나타낼 때의 석분에 대한 물의 중량비

(라) 순환골재

아스팔트 콘크리트용 순환골재의 품질은 표 3.2에 따른다. 순환골재의 경우 기존 아스팔

트 혼합물의 상태, 아스팔트의 종류, 노화 정도 등에 따라 물리적 성능이 달라질 수 있으

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

므로 배합 설계로 확인하여 생산에 활용해야 한다. 따라서 순환골재의 저장과 사용 시

동일한 재료로 분리하거나 다른 재료가 혼합되지 않도록 주의해야 한다.

(마) 아스팔트

아스팔트의 품질 기준은 「아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침(국토교통부)」 만족하는 것

이어야 하며, 중온화 아스팔트를 사용하는 경우는 표 3.17과 같이 품질 기준을 만족해야

한다.

<표 3.17> 중온화 아스팔트의 품질 기준

아스팔트 공용성 등급

중온화 아스팔트 품질

P.G 64 - 22 P.G 70 - 22 P.G 76 - 22

공용성 등급 P.G 64 - 22 P.G 70 - 22 P.G 76 - 22

배합 설계 시 표준 혼합온도에서의

용해시간 (분)

5 이하 5 이하 5 이하

배합 설계 시 혼합 최고온도(℃) 130 135 140

배합 설계 시 다짐 최고온도(℃) 115 120 125

다짐도 1 이하 1 이하 1 이하

(2) 골재 입도 조건

혼합물의 골재 최대입경은 표층에서 13 mm, 기층에서 19 mm이다. 표층은 일반 노선을 대

상으로 한 것이므로 적설한랭지와 가로 등과 같이 특수지역에 사용하는 것은 별도로 설정

한다.

표 3.18은 아스팔트 표층용 혼합골재의 입도 기준이다. 그러나 2.5 mm(No.8)체나 0.08

mm (No.200)체에서의 통과중량 백분율은 시공 중에 현장 배합에서 벗어나 표 3.18의 입도

범위를 벗어나는 것은 좋지 않으므로, 현장 배합을 결정할 때에는 2.5 mm(No.8)체나 0.08

mm(No.200)체에 있어서 입도 범위의 중앙값을 채용하도록 신경을 써야 한다.

제10편 포장

<표 3.18> 아스팔트 표층용 혼합골재의 입도 기준

구 분

WC-1 WC-2 WC-3 WC-4 WC-5 WC-6

밀입도 밀입도 밀입도 밀입도 내유동성 내유동성

공칭최대치수

호칭치수(㎜)

13 13F 20 20F 20R 13R

공칭 입경에 대한

체 통과중량

백분율(%)

25 - - 100 100 100 -

20 100 100 90 ~ 100 95 ~ 100 90 ~ 100 100

13 90 ~ 100 95 ~ 100 72 ~ 90 75 ~ 90 69 ~ 84 90 ~ 100

10 76 ~ 90 84 ~ 92 56 ~ 80 67 ~ 84 56 ~ 74 73 ~ 90

5 44 ~ 74 55 ~ 70 35 ~ 65 45 ~ 65 35 ~ 55 40 ~ 60

2.5 25 ~ 58 35 ~ 50 23 ~ 49 35 ~ 50 23 ~ 38 25 ~ 40

0.6 11 ~ 32 18 ~ 30 10 ~ 28 18 ~ 30 10 ~ 23 11 ~ 22

0.3 5 ~ 21 10 ~ 21 5 ~ 19 10 ~ 21 5 ~ 16 7 ~ 16

0.15 3 ~ 15 6 ~ 16 3 ~ 13 6 ~ 16 3 ~ 12 4 ~ 12

0.08 2 ~ 10 4 ~ 8 2 ~ 8 4 ~ 8 2 ~ 10 3 ~ 9

사용하는 골재의 비중이 0.2 이상 다른 경우 배합비의 수정은 표 3.19의 예를 따라 실시하면

좋다.

<표 3.19> 배합비의 수정 예

골 재 의 종 류 A B 모 래 석 분 계

(1) 골재 배합비(%) 37.0 21.0 34.0 8.0 100.0

(2) 비 중 2.57 2.77 2.81 2.73 -

(1) × (2) 95.1 58.2 95.5 21.8 270.6

비중 보정 골재 배합비(%)



 



 × 

× 





 35.1 21.5 35.3 8.1 100.0

(3) 중간층 및 표층 혼합물의 밀도와 다짐도

공시체의 다짐횟수는 일반적으로 표층 및 중간층 혼합물 밀도가 교통 개방 후 거의 1 ~ 2년

후에 대응되는 횟수를 고려하여 75회를 기준으로 하거나, 교통량을 경교통과 중교통의 두

가지로 나누어 공시체의 선회다짐횟수를 각각 양면 각 75회와 100회를 기준으로 하기도

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

한다.

이론 최대밀도의 계산에 사용하는 골재의 비중은 겉보기 비중으로 한다. 다만, 흡수율이 1.5

를 넘는 굵은 골재는 아스팔트 침적비중을 사용해야 한다. 아스팔트 침적비중 측정이 곤란한

경우에는 평균 비중(겉보기비중과 진비중의 평균값)을 사용하면 좋다.

또한 흡수율이 1.5 %를 넘는 원석에서 생산된 부순모래의 비중은 그 원석에서 생산된 입경

5 ~ 2.5 mm의 값을 사용하여도 좋다.

(4) 특수 혼합물 적용

앞에서 기술된 표준 표층용 혼합물은 일반적인 교통 조건 및 기상 조건에서는 충분한 공용성

을 얻을 수 있다. 유동 및 미끄럼 방지 대책으로는 여러 공법이 있지만 현 시점에서는 명확하

지 않으므로 사용 시에는 시공성, 내구성 및 경제성에 대하여 충분히 검토해야 한다. 유동

(流動) 대책으로서 고점도(高粘度) 아스팔트 혼합물 및 반강성 포장(半剛性鋪裝)을 이용할

수 있다.

(가) 고점도 아스팔트 혼합물에 대해서는 시공이 어려운 점과 공용성 평가 결과도 확실하지

않으므로 재료, 시공 기계 및 시공 시기 등에 특히 유의할 필요가 있다.

(나) 반강성 포장은 개립도(開粒度) 아스팔트 혼합물의 골재 간극 사이에 시멘트를 주체로 하

는 특수한 페이스트(paste)를 침투시킨 것으로서, 내유동성 및 내유성이 우수하다. 반면

에 미끄러지기 쉬운 것이 결점이기 때문에, 표면의 페이스트를 제거하는 등 시공에 세심

한 주의가 필요하다.

미끄럼 방지(滑動防止) 대책으로서 경질골재를 이용한 혼합물 및 수지계 박층포장(樹脂系薄

層鋪裝)을 이용할 수 있다.

(가) 미끄럼 방지 대책에 이용되는 경질골재는 천연산과 인공산이 있는데, 경도 7 이상 로스

엔젤스 마모감량은 20 % 이하를 기준으로 한다.

(나) 수지계 박층포장은 스파이크 타이어로 인한 마모에 대한 내구성에 문제가 있기 때문에,

사용 시에 교통 조건을 고려해야 한다.

제10편 포장

3.3 역학적 경험적 설계법

3.3.1 사전 설계 절차

(1) 적용 범위

(1) 도로 포장의 설계구간 연장 결정에 적용한다.

(2) 도로 포장의 형식 결정에 적용한다.

(3) 아스팔트 콘크리트 포장 구조 결정에 적용한다.

(4) 설계등급 결정에 적용한다.

(5) 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계 대안 단면결정에 적용한다.

(2) 설계구간 연장 결정

(1) 설계구간 연장은 교통량을 우선으로 결정, 동일 교통량 구간 내에는 노상재료의 탄성계수에 기초

하여 결정한다.

(2) 최소 포장설계구간 연장은 750 m로 한다. 최소 포장설계구간은 성토부를 기준으로 한다. 단, 절

토부는 성토부의 포장 단면을 적용하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 포장설계구간 연장 결정을 위해서는 포장 두께 결정이 선행되어야 하며, 포장 두께 결정은 설계등

급에 따라 이루어진다.

(가) 포장 단면

① 일정 두께의 포장 단면을 유지하는데 필요한 포장설계구간 연장을 결정한다.

② 포장 단면은 교통량 또는 하부 구조의 탄성계수가 급격히 변하지 않는 한 동일 단면을

유지한다.

③ 포장 단면을 짧은 구간에서 여러 번 변화시키는 것은 시공을 번잡하게 하고 시공 단가

를 상승시키며 시공 불량을 초래할 수 있다. 포장설계구간 연장은 교통량을 우선으로

결정하며, 동일 교통량 구간 내에서는 설계입력물성치인 노상재료의 탄성계수에 기초

하여 결정한다.

④ 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료는 선별된 재료원으로부터 획득하므로 동일

생산된 재료의 탄성계수 차이가 크지 않다.

⑤ 단면 두께를 일정하게 유지하는 최소 포장설계구간 연장(기본구간)은 750 m로 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

⑥ 최소 포장설계구간은 성토부를 기준으로 하며, 절토부는 성토부의 포장단면을 적용하

는 것을 원칙으로 한다.

(나) 포장두께

① 포장설계구간 연장 결정을 위해서는 포장 두께 결정을 위한 절차가 선행되어야 한다.

② 포장 두께 결정은 설계입력값으로서 노상과 입상보조기층 및 입도조정 쇄석재료에 대

한 탄성계수 결정(설계등급 1 및 설계등급 2만 해당)을 통해 이루어진다.

③ 노상의 탄성계수 결정을 위해 예상 도로 선형 통과구간 지역 또는 토취장에서 노상재

료로 사용할 수 있는 흙 시료를 필요한 수량만큼 채취해야 한다.

④ 노상재료를 사용하여 탄성계수를 결정하기 위해서는 시험굴(Test Pit)조사를 통해 충

분한 양의 교란된 흙 시료를 확보하고, 탄성계수 결정에 필요한 시험을 부록 2.「포장

하부구조 재료의 설계입력변수 평가 시험법」에 따라 계획적으로 실시해야 한다.

⑤ 시험굴 조사는 예정 토취장에서 최소 5개소 또는 예상 도로 선형 통과구간 지역의 절

토부에서 250 m 간격으로 실시한다. 시험굴 조사에 대한 상세한 내용은 「도로공사

지반조사 기준」을 참조한다.

(다) 설계등급

① 설계등급 1에서는 시험굴 마다 최소 6개의 삼축압축시험을 위한 시편을 제작할 수

있는 양의 흙 시료를 확보해야 하며, 설계등급 2에서는 탄성계수 결정을 위한 기초물

성시험에 사용할 충분한 양의 흙 시료를 채취해야 한다.

② 충분한 양의 흙 시료를 확보하지 못할 경우 시편수의 감소에 따라 단면의 증가를 초래

하여 비경제적인 도로 설계를 초래할 수 있음에 유의해야 한다.

③ 시험용 흙 재료로부터 시험굴 마다 1개씩의 평균 설계 탄성계수(Eavg)가 확보되면 서로

인접한 시험굴 위치에서의 평균 설계 탄성계수를 비교하여 단면 변화 여부를 결정

한다.

④ 설계등급 1에서는 아래의 절차에 따라 포장 설계 단면과 포장 단면 연장을 결정한다.

ⅰ. 하부 구조 설계 입력 물성 평가

(a) 설계대상구간에서 선정 채취된 노상토 및 예상 재료원으로부터 획득된 입상 보조

기층, 입도조정기층인 쇄석기층 재료에 대하여 삼축압축시험을 실시한다.

제10편 포장

(b) 삼축압축시험 결과를 이용하여 하부구조 구성 재료의 탄성계수를 결정한다.

ⅱ. 포장설계구간 연장 결정

a. 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 대표 탄성계수를 이용하여

해당 기본구간(750 m)에서의 포장 단면을 결정한다.

b. 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 탄성계수 변화를 검토하여

하나의 포장단면으로 설계하는 구간 연장을 아래의 순서에 따라 결정한다.

- 연접 설계구간과 해당 설계구간 사이 노상의 평균 탄성계수 비가 세 배 미만이

면 탄성계수가 작은 구간의 포장 단면을 연접구간까지 적용한다.

- 만일 연접 두 구간에서의 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하면 두 구간

의 평균 탄성계수를 이용하여 포장 단면을 각각 달리 설계한다.

- 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하는 경우라도 하나의 구간 연장이 750

m 이하이면 별도의 설계구간으로 구분하지 않는다.

c. 예외 조항

- 구조물과 토공 구간의 접속부 또는 흙쌓기와 땅깎기 경계 구간 등은 시공성을

고려하여 단면 두께를 달리할 수 있다.

- 불연속구간에 대한 포장 단면 결정은 별도로 규정한다(「노면 불연속구간 설계지

침」 참조).

- 터널구간의 포장 단면 결정은 별도로 규정한다(「터널 내 포장설계지침」참조).

설계등급 2에서는 아래의 절차를 이용하여 포장 설계 단면과 포장 단면 연장을 결정

한다.

ⅲ 하부구조 설계 입력 물성 평가

a. 설계대상구간에서 선정 채취된 노상토 및 예상 재료원으로부터 획득된 입상 보조

기층, 입도조정 쇄석기층 재료에 대하여 다짐시험과 체가름시험 등 기초 물성시험

을 수행한다.

b. 기초 물성시험 결과를 이용하여 하부구조의 모델계수 k1, k2, k3를 결정한다. 하부

구조 모델계수와 20개의 응력조합(KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합) (2017,

국토교통부) 부록 2. 「포장 하부구조 재료의 설계입력변수 평가 시험법」 참조)을

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

이용하여 평균 설계 탄성계수를 결정한다.

ⅳ. 포장 단면 연장 결정

a. 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 평균 설계 탄성계수를 이용

하여 해당 기본 구간(750 m)에서의 포장 단면을 결정한다.

b. 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 탄성계수 변화를 검토하여

하나의 포장단면으로 설계하는 구간 연장을 아래의 순서에 따라 결정한다.

- 연접 설계구간과 해당 설계구간 사이의 평균 탄성계수 비가 세 배 미만이면 탄

성계수가 작은 구간의 포장 단면을 연접구간까지 적용한다.

- 만일 연접 두 구간에서의 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하면 두 구간

의 대표 탄성계수를 이용하여 포장 단면을 각각 달리 설계한다.

- 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하는 경우라도 하나의 구간 연장이 750

m 이하이면 별도의 설계구간으로 구분하지 않는다.

c. 예외 조항

- 구조물과 토공 구간의 접속부 또는 흙쌓기와 땅깎기 경계 구간 등은 시공성을

고려하여 단면두께를 달리할 수 있다.

- 불연속구간에 대한 포장단면 결정은 별도로 규정한다(「노면 불연속구간 설계지

침」 참조).

- 터널구간의 포장단면 결정은 별도로 규정한다(「터널 내 포장설계지침」 참조).

제10편 포장

최소설계구간 길이

≥ 750m

시 작

시험굴조사/시료채취

설계등급 1

반복삼축시험

설계등급 2

기초물성시험

노상탄성계수 추출

현재구간 단면 유지

다음구간 별도 단면

종 료

탄성계수차이

Eavg다음구간＜ × Eavg  현재구간

YES

<그림 3.5> 포장설계구간 연장 결정 절차

(3) 포장 형식 결정

도로 포장 구조 설계 초기에 적합한 포장 형식(아스팔트 콘크리트 포장 또는 시멘트 콘크리트 포장)을

선정하도록 한다. 포장 형식 선정을 위해서는 ‘1.3 포장 형식 선정 기준’에 따라 공용성을 고려하여,

생애주기비용 분석을 통해 비용 효율적인 포장형식을 결정한다.

(가) 경제성 분석

① 경제성 분석(생애주기비용 비교)을 바탕으로 합리적인 포장 형식을 선정한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

② 포장 형식별 초기공사비, 유지보수비 및 공용성 관련 비용을 포함한 생애주기비용 분

석을 기반으로 하며, 아스팔트 콘크리트 포장과 시멘트 콘크리트 포장의 공용성 관련

비용은 포장의 강성 및 평탄성에 따른 소음도 및 주행 쾌적성으로 결정한다.

③ 생애주기비용 분석의 특성상 동일한 비용은 제외한다. 자세한 절차는 아래와 같다.

ⅰ. 설계하는 대상 구간의 입력 변수에 따라 각 형식별 대안을 선정한다. 이 때, 설계

수명을 만족하며 2년 이하의 수명 오차를 나타내는 설계 대안을 선정한다.

ⅱ. 생애주기비용 방법을 이용하여 각 대안의 유지보수 및 공용성을 고려한 비용을

산정한다.

유지보수 비용의 경우는 각 형식별 연간 평균 유지보수 비용을 이용하여 산정하

고, 재료 및 시공비는 설계 시점의 비용을 사용한다.

ⅲ. 두 형식의 비용을 비교하여 그 차이가 일정 수준 이하일 경우는 설계자의 판단에

따라 선정하고, 그 이상일 경우는 비용 우위에 있는 형식으로 결정한다. 이 때 판

단에 사용되는 비용 차이 비율은 20 % 이내(열위 포장 비용/우위 포장 비용)로

한다.

시 작

각 형식별 포장

대안 작성

경제성 분석

경제성분석에

의한 형식 선정

종 료

설계자 판단

비용 차이

＜ 20%

YES

<그림 3.6> 포장 형식 선정 절차

제10편 포장

(4) 설계등급 결정

(1) 도로 포장 구조 설계등급은 도로의 중요도와 교통량 등에 따라 결정한다.

(2) 설계등급은 설계등급 1, 설계등급 2 및 설계등급 3으로 구분하여 각각의 설계등급에 따라 재료

물성 및 교통량을 결정한다.

(3) 필요에 따라 설계입력변수 중 일부를 상위 등급의 방법으로 결정하여 사용할 수 있다.

(1) 이 요령에서는 도로의 중요도와 교통량 등을 감안하여 도로 포장의 설계등급을 표 3.20과

같이 세 등급으로 구분한다.

(2) 설계등급 1의 경우 고속국도 및 일반국도와 같이 교통량 및 중차량이 많은 도로의 포장 설계

에 적용되며, 교통량 조사 자료를 바탕으로 해당 설계구간의 AADT 혹은 AADT 중 5종 이상

의 중차량 대수를 통하여 표 3.20과 같이 구분한다.

<표 3.20> 설계등급

설계등급 도로등급 설계차량대수 비고

고속국도 150,000 대 이상

5종 이상의 중차량 대수가 50,000 대 이상일

경우에도 설계등급 1로 설계

일반국도 35,000 대 이상

5종 이상의 중차량 대수가 12,000 대 이상일

경우에도 설계등급 1로 설계

고속국도 150,000 대 미만 -

일반국도

7,000 대 이상

35,000 대 미만

지방도 및 기타 도로 7,000 대 이상

기타 도로는 도로법에 명시된 특별시도·광역시도,

시도, 군도 및 구도를 의미함

일반국도,

지방도 및

기타 도로

7,000 대 미만

기타 도로는 도로법에 명시된 특별시도·광역시도,

시도, 군도 및 구도를 의미함

(3) 설계등급별 설계는 기본적으로 동일한 개념에 의해 수행하지만 도로의 중요도에 따라 설계

에 필요한 설계입력변수(교통, 환경 및 재료물성)를 결정하는 방식에 차이가 있다.

도로의 중요도가 상대적으로 낮은 경우에는 재료물성 시험이나 교통량 정보 수집 등에 있어

상대적으로 간편하게 입력변수를 결정하게 되고, 도로의 중요도가 높을수록 보다 많은 실내

시험과 교통 특성에 대한 세밀한 정보를 필요로 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

(4) 표 3.21은 설계등급별 포장 재료의 물성 및 교통량 정량화, 설계방법을 정리한 것이다.

설계등급 1과 2에서는 설계 해석 프로그램을 사용하며, 설계등급 3에서는 국내의 대표적인

포장 재료와 교통 특성에 따른 표준 설계 단면을 사용한다.

(5) 단 설계등급 1의 경우 포장 재료의 물성 결정 시 실내시험을 원칙으로 하나, 실내 시험기

구축 및 포장 전문 인력의 공급이 부족한 국내 여건 등을 감안하여, 설계 요령에 제시되어

있는 포장 재료에 한하여 동일한 조건의 경우라면 데이터베이스(DB, Data Base)화 되어

있는 제안값 및 예측방정식을 사용할 수 있다.

<표 3.21> 설계등급에 따른 포장 구조 설계

설계 등급 물성 측정 교통량 측정 설계 방법

실내시험을 통한 재료의

물성 측정

차종별 교통량 분포 및 축하중

분포 측정

설계 해석 프로그램 사용

간단한 실내실험 또는 물성

데이터베이스 및

예측방정식을 사용

데이터베이스화된 축하중별

교통량 분포 사용

설계 해석 프로그램 사용

포장 재료의 일반적인

물성 사용

데이터베이스화된 축하중별

교통량 분포 사용

표준 설계 단면 사용

(6) 설계 대안 단면 결정

(1) 포장 형식 선정 후 각 포장의 기본설계 단면으로부터 설계 대안 단면을 최소 3개 이상 결정한다.

(2) 기본설계 단면은 고속국도, 일반국도, 지방도로 구분한다.

(3) 아스팔트 콘크리트 포장의 표층 재료는 아스팔트 혼합물을 사용하며, 아스팔트 콘크리트 포장에

사용되는 재료는 국토교통부의「도로공사표준시방서」의 기준을 만족해야 한다.

(4) 설계 대안 단면은 "설계기간 동안 유지보수 없이 공용 기준을 만족하는 단면" 또는 "설계기간 동안

1회 이상의 유지보수를 포함하여 공용성 기준을 만족하는 단면"을 포함해야 한다.

(가) 설계 대안 중 표층 재료는 아스팔트 혼합물을 사용한다.

(나) 표층에 사용되는 아스팔트 혼합물용 골재는 밀입도 13 mm, 밀입도 19 mm 또는 SMA

13 mm를 사용할 수 있으며, 아스팔트의 경우 PG 58-22, PG 64-22, PG 70-22 또는

PG 76-22를 사용할 수 있다. 단, 기타 특수 목적에 사용되는 혼합물의 경우 각 해당

기준을 준용하도록 한다.

제10편 포장

(다) 기층 재료는 아스팔트 혼합물 및 입도조정쇄석을 사용한다.

(라) 기층에 사용되는 아스팔트 혼합물용 골재는 40 mm 이하를 사용할 수 있으며, 아스팔트

의 경우 PG 58-22, PG 64-22, PG 70-22 또는 PG 76-22를 사용할 수 있다.

(마) 기층에 사용되는 입도조정쇄석은 국토교통부의 「도로공사표준시방서 8-3 입도조정기

층」의 기준에 적합한 재료를 사용한다.

(바) 보조기층 재료는 국토교통부의 「도로공사표준시방서 8-2 보조기층」의 기준에 적합한 재

료를 사용한다.

(사) 설계 대안 단면은 최소 3개 이상 선정하고, 경제성 분석을 통해 최적의 단면을 결정한다.

(아) 설계 대안 단면은 설계기간 동안 유지보수 없이 균열, 영구변형, 평탄성 기준을 만족하

는 설계 단면과 설계 기간 동안 적어도 1회 이상의 유지보수를 포함하여 균열, 영구변

형, 평탄성과 같은 공용성 기준을 만족하는 설계 단면을 포함해야 한다.

<그림 3.7> 아스팔트 콘크리트 포장의 기본 설계 단면

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

3.3.2 설계 입력변수

(1) 개설

(1) 설계 입력변수는 포장의 최적 두께 산정을 위한 기초 자료이다.

(2) 설계 입력변수는 설계등급 1, 설계등급 2 또는 설계등급 3으로 구분하여 적용한다. 단, 설계 입력

변수 중에서 교통 특성 및 환경 특성은 설계등급에 상관없이 동일하게 결정한다.

(3) 설계 입력변수는 교통량, 환경 특성, 하부 구조 재료 물성 및 아스팔트 혼합물 재료물성으로 구성

된다.

(가) 설계 입력변수는 공용기간 동안 예비 포장단면의 역학적 거동 및 공용성을 예측하는데

이용되며, 설계등급에 따라 그 정밀도가 변화한다.

(나) 교통량과 재료 물성은 설계등급에 따라 주어진 데이터베이스를 이용하거나 실제 실측

및 실험을 통하여 결정되지만, 환경 변수는 대상 구간의 기상관측소 데이터베이스를 이

용하여 결정되므로 설계등급과 무관하게 동일한 방법으로 적용한다.

(2) 설계등급 1

(1) 고속국도(설계 AADT 150,000대 이상 또는 AADT 중 5종 이상의 중차량 대수가 50,000대 이

상) 및 일반국도(설계 AADT 35,000대 이상 또는 AADT 중 5종 이상의 중차량 대수가 12,000

대 이상)에 적용된다.

(2) 교통량은 현장 교통량 조사를 통하여 차종별 축하중 분포를 측정하여 사용한다.

(3) 하부 구조 및 아스팔트 혼합물 재료물성은 실내시험을 통하여 결정하는 것이 원칙이나, 이 요령에

제시되어 있는 포장 재료에 한하여 도로 포장 구조 설계 해석 프로그램에 포함되어 있는 물성을

활용할 수 있다.

(가) 교통량

(1) 도로 포장 구조 설계에서는 교통량 산정을 위해 차종별 축하중 분포를 이용한다.

(2) 설계등급 1에서는 원칙적으로 현장 조사를 통하여 차종별 축하중 분포를 결정하기 위한 입력값들

을 결정한다.

(3) 차종별 축하중 분포에 따른 교통량을 결정하기 위한 입력값에는 초기년도 연평균일교통량

(AADT), 차종별 구성 비율, 방향분배계수, 차로분배계수, 시간별교통량변동률, 월별교통량변동률,

차종별 축하중 분포, 교통량 증가율이 포함된다.

제10편 포장

① 교통량 산출

ⅰ. 도로 포장 구조 설계에서는 필수적으로 도로 포장에 직접적으로 영향을 주는 교

통조건에 대한 결정이 필요하다.

ⅱ. 일반적으로 도로 설계는 도로의 계획목포연도 동안에 그 도로를 통행할 것으로

예상되는 자동차의 연평균일교통량(AADT)을 산정하여, 서비스 수준에 따른 차

로수 결정 등과 같은 횡단구성을 설계한다.

ⅲ. 이러한 횡단구성 설계가 이루어진 후, 포장 설계를 실시하게 되는데, 이 요령에서

의 교통 조건은 도로 설계를 위한 계획교통량인 연평균일교통량(AADT) 보다 좀

더 상세한 교통 조건이 필요하다.

ⅵ. 즉, 계획교통량으로 사용하는 연평균일교통량은 1년 동안 도로의 어느 지점 또는

구간을 통행한 양방향의 총 차량 대수를 1년 동안의 일수로 나눈 교통량으로 대

상 도로를 통과하는 차량들의 24시간 교통량을 파악함으로써 교통 수요를 알기

위함이다. 이것은 도로의 설계에서 고려해야 할 지역적 특성 및 시간적 특성을

충분히 포함하지 않는 수치이다. 따라서, 이 요령의 포장 구조 설계에서는 지역적

특성 및 시간적 특성을 반영하기 위한 다음과 같은 절차를 수행하여 하중분포별

교통량으로 산출한다.

(4) 초기년도 연평균일교통량(AADT)과 차종별 구성 비율은 설계구간에 대한 교통수요 예측 자료를

사용한다.

(5) 방향분배계수, 차로분배계수, 월별교통량변동률, 시간별교통량변동률은 인접 지역 교통량 통계 자

료를 이용한다.

(6) 교통량 증가율은 장래교통량 예측 증가율이나 각 연도별 예측값을 사용할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

절차 1. 차종별 교통량 산출

절차 2. 설계차로 교통량 산출

절차 3. 시간별, 월별 교통량 산출

절차 4. 하중분포별 교통량 산출

AADT

차종별 구성 비율

방향 분배계수

차로 분배계수

시간별/월별

교통량 변동률

차종별 축하중 분포

절차 5.

교통량 증가율 적용

② 연평균일교통량(AADT)

(1) 연평균일교통량(AADT)은 연간 총통행량을 365일로 나눈 값으로 정의한다.

(2) 포장 구조 설계에 사용되는 연평균일교통량은 도로 계획에서 산출된 초기년도부터 계획목포연도

까지의 매년 평균일 교통량 중 초기년도 값을 기준으로 사용한다.

③ 차종별 구성 비율

(1) 차종별 구성 비율이란 국내 차종 분류 기준인 12종 분류 교통량을 연평균일교통량(AADT)으로

나눈 값을 의미한다.

(2) 차종별 구성 비율이 필요한 이유는 차종형태별로 포장에 미치는 영향이 다르다.

(3) 따라서, 이에 대한 차종별 교통량을 산출하여 포장의 파손량을 계산해야 한다.

(4) 즉, 차종별 구성 비율은 연평균일교통량을 차종별 교통량으로 환산하는데 사용한다.

(5) 이 요령에서는 설계자의 판단 하에 설계하고자 하는 도로와 비슷한 차종 패턴 지점을 결정하고,

그 지점의 교통량 현장 조사 또는 매년 발행되는 교통량 통계 연보를 활용하여 차종별 구성 비율

을 결정하도록 한다.

(6) 대상 지점의 교통량 현장 조사는 국토교통부에서 발간한 교통조사지침에 근거하여 12차종 분류에

따라 교통량을 수집하여 결정하고, 교통량통계연보 이용 시에는 대상 지점의 12차종별 교통량 자

료로 결정한다.

제10편 포장

④ 설계차로 교통량 산출

(1) 앞에서 산출된 차종별 연평균일교통량은 도로 내 방향 및 모든 차로를 포함한 교통량으로 설계 시

방향 및 차로에 대한 교통량으로 환산해야 한다.

(2) 설계차로 교통량은 차종별 연평균일교통량에 방향분배계수(Directional Distribution Factor)와

차로분배계수(Lane Distribution Factor)를 곱하여 계산한다.

(3) 차종별 설계차로 교통량 환산식은 다음과 같다.

Wi  AADTi × DD × DL

여기서, Wi : i 차종에 대한 설계차로 연평균일교통량

AADTi : i 차종에 대한 연평균일교통량

DD : 방향분배계수

DL : 차로분배계수

(4) 위 식에서 사용되고 있는 방향분배계수는 중방향 교통량을 전체 교통량으로 나누어 계산되고, 차

로분배계수는 2차로 이상(1방향)일 경우에 차로 간 교통량 분담율로 계산된다.

(5) 방향 및 차로 분배 계수의 적용 값은 설계자의 판단 하에 원칙적으로 표 3.22와 같은 범위 내에

서 결정하도록 하며, 설계 신뢰도를 높이기 위한 교통량 현황 조사를 실시할 때는 방향 및 차로에

대한 교통량을 추가적으로 수집하여 적용한다.

<표 3.22> 방향 및 차로 분배 계수 범위 값

구분

방향 분배 계수

제시값

구분 편도 차로수

차로 분배 계수

제시값

고속국도

일반국도

지방도

0.5 ~ 0.55

고속국도

4 0.35 ~ 0.45

3 0.45 ~ 0.55

2 0.70 ~ 0.90

일반국도,

지방도

4 0.35 ~ 0.45

3 0.60 ~ 0.70

2 0.80 ~ 0.90

⑤ 시간별 교통량 변동률

(1) 시간별 교통량 변동률은 일일 교통량을 100으로 보았을 때, 각 시간대별로의 비율을 나타낸다.

(2) 시간대별 교통량은 앞 절에서 계산된 차종별 연평균일교통량에 시간별 교통량 변동계수를 곱해서

계산한다. 이 값의 결정은 장시간의 교통량 조사를 통하여 얻을 수 있는 것으로, 설계등급 1에

서는 교통량통계연보 내 상시조사구간의 지점 교통량 자료(최소 1년 이상 자료)를 이용하여 결정

한다.

(3) 이렇게 결정된 시간별 교통량 변동률을 일일 차종별 교통량에 적용하면 24시간대 별로 나누어 교

통량을 산출할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

⑥ 월별 교통량 변화율

(1) 월별 교통량 변동률은 각 월별로 월평균교통량을 연평균교통량으로 나눈 값을 의미한다.

(2) 이 값의 결정은 장시간의 교통량 조사를 통하여 얻을 수 있는 것으로 설계등급 1에서는 교통량통

계연보 내 상시조사구간의 지점 교통량 자료(최소 1년 이상 자료)를 이용하여 결정한다.

(3) 이렇게 결정된 월별 교통량 변동률을 일일 차종별 교통량에 적용하게 되면 월별 변동이 고려된 일

일 차종별 교통량으로 나누어 산출할 수 있다.

⑦ 차종별 축하중 분포에 따른 교통량 산정

(1) 축하중 분포란 전체 도로 주행 차량의 축하중(차종·축종류별)을 하중 등급에 따라 교통량으로 비

율화한 것이다.

(2) 앞에서 얻어진 월별에 따른 시간대별 차종 교통량에 축하중 분포를 적용하면 하중 등급별로 교통

량을 산출할 수 있다.

(3) 얻어진 하중 등급별 교통량을 기초로 거동 해석을 위한 손상도를 계산하게 된다.

(4) 하중 등급별 교통량 산출에 사용되는 축하중 분포는 이 요령 내 [KPRP 도로포장 구조 설계 요령

(통합)(2017,국토교통부) 부록 1]의 “도로 등급별(고속국도, 일반국도, 지방도) 축하중 분포”로 제

시하고 있다.

(5) 제시된 축하중 분포는 국내 도로 등급별 평균값으로 일반 설계 시 사용한다.

(6) 이와는 별도로 설계 지역의 교통하중 분포 특성을 반영하고자 할 때에는 실제 운행하중을 측정하

여 축하중 분포를 이용할 수 있다.

(7) 이러한 설계를 위한 축하중 조사는 확장구간 설계일 경우에는 확장구간 내 도로 지점에서 조사하

며, 신설 구간 설계일 경우에는 설계자 판단 하에 교통하중 조건이 비슷한 인접 도로 지점으로 조

사한다.

⑧ 교통량 증가 추정 방법

(1) 이 요령에서는 설계기간 동안 매년 연평균일교통량(AADT)의 증가를 추정하기 위한 방법으로, 표

3.23과 같이 일반적인 4가지 교통량 증가 추정 방법을 제시하고 있다.

(2) 도로 포장 구조 설계 시 이러한 4가지의 교통량 증가 추정 방법에 대한 적용은 설계자가 최초 도

로 계획 시 도로용량 계산을 위해 추정한 방법을 그대로 적용하며, 특별히 포장 구조 설계를 위한

별도의 교통량 증가 추정 방법은 없다.

제10편 포장

<표 3.23> 시간에 따른 교통량 추정 방법

교통량 추정 방법 계산식

증가율 미적용 'a' 년 후의 교통량 = 1.0 × 기준년도 교통량

선형 증가율 적용 'a' 년 후의 교통량 = (1 + 증가율 × a ) × 기준년도 교통량

비선형 증가율 적용 'a' 년 후의 교통량 = (1 + 증가율) a × 기준년도 교통량

5년 추정교통량 적용

기준년도에서 5년 주기의 추정 교통량을 사용자가 입력한 후

보간법을 사용하여 연도별 추정

(나) 환경 특성

(1) 환경 특성은 설계등급에 관계없이 동일하게 적용한다.

(2) 환경 특성은 아스팔트 콘크리트 포장층 내부 온도와 보조기층 및 노상 함수량 그리고 동결지수를

포함한다.

(3) 아스팔트 콘크리트 포장층 내부 온도는 대기 온도를 기초로 하여 도로 포장 구조 설계의 온도예측

모형을 통해 깊이별 분포 형태로 결정한다.

(4) 보조기층 및 노상 함수량은 월평균 대기온도, 월평균 누적강수량 및 노상 재료의 입도특성을 이용

하여 도로 포장 구조 설계의 함수비 예측모형을 통해 결정한다.

(5) 환경 특성을 결정하기 위한 대기 온도 및 강수량 자료는 도로 포장 구조 설계 해석 프로그램에

저장되어 있는 기상관측소 기상자료 데이터베이스를 이용하여 가장 인접한 1개 기상관측소 자료

또는 인접한 3개 기상관측소의 평균값을 사용한다.

① 환경 특성 자료

ⅰ. 환경 특성을 결정하기 위한 대기 온도 및 강수량 자료는 도로 포장 구조 설계에

저장되어 있는 기상관측소 중 설계구간에 가장 인접한 1개 기상관측소 또는 인접

한 3개 기상관측소의 평균값을 사용한다.

ⅱ. 아스팔트 콘크리트 포장층 내부 온도, 보조기층 및 노상 함수량은 기상관측소 자

료를 이용하여 도로 포장 구조 설계 해석 프로그램의 온도예측모형 및 함수비예

측모형을 통해 자동으로 결정된다.

ⅲ. 동결지수는 각 기상관측소에서 제시한 대기온도 값을 사용하여 도로 포장 구조

설계 해석 프로그램에 의해 자동 계산된다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

(다) 하부구조(입상) 재료 물성

(1) 포장 하부구조(노상, 보조기층 및 쇄석기층)의 재료 물성은 탄성계수와 포아송 비로 한다.

(2) 설계등급 1에서는 하부구조 재료의 탄성계수를 반복삼축압축시험을 수행하여 구한다.

(3) 반복삼축압축시험에 대한 자세한 시험절차는 [KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합)(2017,국토교

통부) 부록 2]의 “반복삼축 압축시험을 이용한 설계입력물성 평가방법”을 참조한다.

(4) 하부구조 재료의 품질 기준은 국토교통부의「도로공사표준시방서」를 따른다.

(5) 도로 포장 구조 설계에서는 동상방지층의 두께를 노상동결관입허용법을 사용하여 결정하며, 성토

고가 노상 최종면을 기준으로 2 m 이상인 흙쌓기 구간에서는 노상토의 품질기준 중 #200체 통

과량이 25 % 이하이고 소성지수가 10 이하인 경우 동상방지층을 생략할 수 있다. 다만 이외 적

용 대상 구분은 다음 해설을 따른다.

(6) 설계등급 1에서 사용하는 포아송비는 이 요령에서 제시한 대표값을 선택하여 사용한다.

① 하부구조 재료의 품질 요건

ⅰ. 하부구조(노상, 보조기층 및 쇄석기층) 재료의 품질에 대한 요구조건은 국토교통

부의 「도로공사표준시방서」를 따른다.

ⅱ. 입상 보조기층 및 쇄석기층 재료는 GP 또는 GW로 분류되고, 비소성(NP)이며,

#200체 통과량이 10 % 미만인 재료를 사용한다.

② 쇄석기층(입도조정기층)

ⅰ. 쇄석기층을 아스팔트 콘크리트 포장층 밑에 시공하는 경우, 교통량에 따라서 표

3.24에 표시한 아스팔트 층의 최소 두께를 확보해야 한다.

ⅱ. 쇄석기층의 품질 기준은 국토교통부의 「도로공사표준시방서」를 따른다. 대표적인

쇄석기층재료의 입도 분포는 아래 그림과 같다.

<표 3.24> 쇄석기층 상부의 아스팔트 표층 최소 두께

교통량의 구분

(2종 + 5 ~ 12종)

아스팔트 층의 최소 두께(cm)

250 대 미만 5

250 ~ 1,000대 10

1,000 ~ 3,000대 15

3,000대 이상 20

제10편 포장

log(입자 크기), mm

통과중량백분율(%)

<그림 3.9> 쇄석기층 입도 분포

ⅲ. 설계입력변수 결정을 위한 경험 모형 구성 모델은 아래 식과 같은 체적응력모델

을 적용한다.

E  k  k × 

여기서, E : 탄성계수(MPa)

θ : 체적응력( = σ1 + σ2 + σ3)(kPa)

k1, k2 : 구성 모델의 모델계수

ⅳ. 쇄석기층 재료의 탄성계수 결정을 위한 모델계수(k1, k2) 산정 방법의 순서는

[KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합)(2017,국토교통부) 부록 2]에 명시하였으

므로 이를 참조한다.

ⅴ. 국내 시료에 대한 실험결과의 일반적인 모델계수와 탄성계수의 범위는 표 3.25와

아래 그림과 같다.

<표 3.25> 쇄석기층 재료의 탄성계수,  계수, 계수의 범위

구분 범위

탄성계수(MPa) 100 ≤ E ≤ 600

k1 계수 80 ≤ k1 ≤270

k2 계수 0.1 ≤ k2 ≤0.6

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

탄

성

계

수

(MPa)

체적응력(kPa)

<그림 3.10> 쇄석기층의 일반적인 탄성계수

③ 보조기층 재료의 탄성계수

ⅰ. 보조기층 재료의 탄성계수는 구속응력(체적응력), 축차응력, 변형률 크기, 건조단

위중량 변화 등의 영향을 받으며, 이중 탄성계수에 미치는 영향이 큰 체적응력만

을 보조기층 재료의 탄성계수 결정 모델 영향 계수로 간주한다.

ⅱ. 보조기층 재료의 체적응력에 따른 결정 모델은 아래 식과 같고 모델계수 k1, k2

는 실내실험을 수행한 결과를 바탕으로 회귀분석을 통해 구한다.

E  k  k × 

여기서, E : 탄성계수(MPa)

θ : 체적응력( = σ1 + σ2 + σ3)(kPa)

k1, k2 : 모델계수

④ 노상 재료의 탄성계수

ⅰ. 국내 노상토의 탄성계수는 특성상 축차응력 뿐 아니라 구속응력의 영향을 많이

받는다.

ⅱ. 노상토의 탄성계수 결정 모델은 응력 조건(축차응력 및 체적응력)과 함수비의 영

향을 고려할 수 있도록 아래 식과 같이 제시한다.

E opt  k  k

kd

k

kww  wopt

여기서, E opt : 최적함수비 조건에서의 탄성계수(MPa)

θ : 체적응력( = σ1 + σ2 + σ3)(kPa)

σd : 축차응력( = σ1 - σ3)(kPa)

제10편 포장

k1, k2, k3, kw : 모델계수

wopt : 최적함수비(%)

w : 함수비(%)

ⅲ. 함수비의 영향과 관련된 모델계수 kw는 노상토의 특성에 따라 아래의 값을 사용

한다.

kw : - 0.1417 (조립질 노상토)

- 0.0574 (세립질 노상토)

ⅳ. 모델계수 k1, k2, k3은 반복삼축압축 실내실험 결과 [KPRP 도로포장 구조 설계

요령(통합)(2017,국토교통부) 부록 2]를 바탕으로 회귀분석을 통해 구한다. 시험

방법의 자세한 내용은 [KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합)(2017,국토교통부)

부록 2]를 참조한다.

⑤ 하부구조 포아송비

ⅰ. 포아송비는 탄성계수와 더불어 포장 구조 해석의 기본 입력물성값이다. 그러나

하부구조 구성 재료의 포아송비는 포장 거동 특성에 탄성계수만큼 구조적으로 영

향을 주지 않을 뿐 아니라 실험적으로 결정하기가 매우 어렵다.

ⅱ. 따라서, 하부구조 구성 재료의 포아송비는 설계등급 1 및 설계등급 2에서 표

3.26에 제시한 대표값을 선택하여 사용한다.

ⅲ. 하부구조 구성 재료의 포아송비 결정을 위해 별도의 시험을 시행하지 않는다.

<표 3.26> 포장 거동에 적용하는 노상토 및 입상 보조기층 재료의 포아송비

구분 재료 특성 포아송비 범위 대표 포아송비

노상토

모래질 점토 0.2 ∼ 0.3 0.25

실트 0.3 ∼ 0.35 0.33

조밀한 모래 0.2 ∼ 0.4 0.3

조립 모래 0.15 0.15

세립 모래 0.25 0.25

입상 보조기층 재료 조립 사질토 또는 입상재료 0.15 0.15

⑥ 동상방지층의 생략 기준

ⅰ. 성토고 2 m 이상일 경우 동상방지층을 생략할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

ⅱ. 단, 성토고 2 m의 기준은 상당히 안전측으로 결정되어진 것이나 성토고 2 m 이

하의 구간이 불연속적으로 이어질 경우에는 아래와 같이 구분하여 적용한다.

a. 일반적으로 성토고가 2 m 이상인 구간이 50 m 이상 이어질 경우 동상방지층을

생략한다.

b. 성토고 2 m 이상이 많고 부분적으로 성토고 2 m 미만 구간이 존재하는 경우, 2

m 미만 구간의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 생략한다.

c. 성토고 2 m 이상 구간의 연장이 30 m 미만으로 존재하는 경우에는 동상방지층을

설치한다. ④ 성토고 2 m 미만인 구간과 성토고 2 m 이상 구간이 계속적으로 반

복되며 각각의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 설치한다.

d. 위에 해당되지 않는 구간은「국도건설공사설계실무요령」또는「도로설계편람」 등에

서 정한 노상동결관입허용법에 따라 설계방법대로 동상방지층을 설치한다.

e. 통로 박스와 수로 박스 등 구조물이 설치된 구간에서 토피고는 성토고와 의미가

다르며, 박스 구조물 내부의 한기로 인하여 구조물 상단에서 동상이 발생할 수 있

는 점을 감안하여 별도로 대책을 수립한다.

f. 동상방지층 생략 시 노상지지력계수 보정에 따른 변화를 감안하여 보조기층 두께

별로 검토가 필요하다.

g. 연속된 구간이나 단계시공 혹은 구간 발주로 인해 성토고의 높이가 기준에 미흡할

경우 전체 구간을 기준으로 동상방지층의 설치 유무를 결정해야 한다.

(라) 아스팔트 혼합물 재료 물성

(1) 아스팔트 혼합물의 재료 물성으로 동탄성계수와 포아송비를 적용한다.

(2) 설계등급 1의 동탄성계수는 실내실험을 통하여 결정하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 실내실험 방법은 KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합)(2017,국토교통부) 부록 3의 “아스팔트 혼

합물의 동탄성계수 표준시험법”을 이용한다.

(4) 사용하고자 하는 아스팔트 혼합물 종류가 이 요령에서 제시한 아스팔트 혼합물의 종류와 동일할

경우 제안된 매개변수 표를 사용하여 동탄성계수를 결정할 수 있다.

(5) 포아송비는 이 요령에서 제안하는 값들을 적용한다.

① 아스팔트 혼합물의 재료 물성으로 동탄성계수와 포아송비를 사용한다.

② 설계등급 1에서는 상황에 따라 설계입력변수 결정 방법을 두 가지로 나눌 수 있다.

③ 기본적으로 “아스팔트 혼합물의 동탄성계수 측정을 위한 표준시험법[KPRP 도로포장

제10편 포장

구조 설계 요령(통합)(2017,국토교통부) 부록 3 참조]”을 이용하여 아스팔트 혼합물의

동탄성계수 시험을 진행하여 결과 분석 후, 마스터곡선 매개변수를 도출하여 설계 해

석 프로그램에 입력한다.

④ 사용하고자 하는 아스팔트 혼합물이 이 요령 「제2장 5.의 (3)항과 (4)항에 제시된 아스

팔트 혼합물인 경우 동탄성계수 매개변수가 설계 해석 프로그램 내에 존재함으로 별

도의 시험을 수행하지 않고 설계 해석 프로그램에서 동탄성계수 산정을 자동으로 수

행할 수 있다.

⑤ 아스팔트 혼합물의 포아송비는 일반적으로 온도에 따라 0.15에서 0.5의 다양한 값을

보인다. 포장 구조 해석 시 포아송비는 동탄성계수와 함께 아스팔트 혼합물의 주요

물성값이지만, 구조 해석 결과에 미치는 영향은 미미하다. 따라서 도로 포장 구조 설

계 해석 프로그램 내에 있는 값을 그대로 적용한다.

(3) 설계등급 2

(1) 고속국도(AADT 150,000대 미만), 일반국도(AADT 7,000대 이상 35,000대 미만), 및 지방도/

기타 도로(AADT 7,000대 이상)에 적용된다. 여기서 기타 도로라 함은 도로법에 명시된 특별시

도, 광역시도, 시도, 군도 및 구도를 의미한다.

(2) 교통량은 이 요령에서 제시한 값을 이용하여 차종별 축하중 분포를 결정한다.

(3) 하부구조 및 아스팔트 콘크리트 혼합물 재료 물성은 간단한 실내실험을 통해 재료의 기본적인 물

성을 구하고, 이 값들을 설계 프로그램에 입력하여 설계 해석 프로그램에 포함되어 있는 예측식으

로부터 결정한다.

(가) 교통량

(1) 본 설계에서는 교통량 산정을 위해 차종별 축하중 분포를 이용한다.

(2) 차종별 축하중 분포 교통량을 결정하기 위한 입력값의 종류는 이 요령「아스팔트 콘크리트 포장 구조

설계의 제3장 2.1에 (3)항」과 동일하다.

(3) 초기년도 연평균일교통량 및 차종별비율은 인접 지역 교통량 통계자료를 사용한다.

(4) 방향분배계수 및 차로분배계수는 국내 평균값을 사용한다.

(5) 차종별축하중, 차량속도, 시간별교통량변동률 및 월별교통량변동률는 도로등급별로 이 요령에서

제시한 값을 적용한다.

(6) 교통량 증가율은 장래교통량 예측 증가율이나 각 연도별 예측값을 사용할 수 있다. 또한 이 요령

에서 제안하는 교통량 증가계수를 이용할 수도 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

① 교통량 산출

설계등급 2에서의 교통량 산정은 설계등급 1에서 제시한 산정 절차와 동일하며, 차종

별 축하중분포별교통량을 결정하기 위한 입력값 결정시 이 요령에서 제시한 값을 이

용한다.

② 연평균일교통량(AADT)

(1) 설계등급 1과 동일하게 산정한다.

③ 차종별 구성 비율

(1) 설계등급 1과 동일하게 산정한다.

④ 차종별 설계차로 교통량

(1) 설계등급 2에서의 차종별 설계차로 교통량 산정 절차는 설계등급 1과 같으며, 이 요령에서 다음

과 같이 제시된 값을 이용하여 산출한다.

<표 3.27> 방향 및 차로 분배 계수

구분

방향 분배계수

제시값

구분 편도 차로수

차로 분배계수

제시값

고속국도

일반국도

지방도

0.55

고속국도

4 0.45

3 0.55

2 0.90

일반국도,

지방도

4 0.45

3 0.70

2 0.90

(7) 원더링 분포, 축 간격 및 타이어 간격, 타이어 압력은 설계등급과 관계없이 이 요령에서 제시한

값을 사용한다.

제10편 포장

⑤ 시간별 교통량 변동률

(1) 설계등급 1과 동일한 절차에 의해서 시간별 교통량을 산출하나, 인접 지역 교통량 조사를 통

한 시간별 교통량 변동률을 구하지 않고 지역 구분 및 차로 구분에 따라 다음의 표와 같은

변동률을 적용한다.

<표 3.28> 도시지역의 시간별 교통량 변동률

시간대

시간별 교통량

변동 계수 시간대

시간별 교통량

변동 계수

2차로 4차로 이상 2차로 4차로 이상

00:00 ~ 01:00 1.12 1.43 12:00 ~ 13:00 6.12 5.27

01:00 ~ 02:00 0.75 0.94 13:00 ~ 14:00 6.55 5.69

02:00 ~ 03:00 0.58 0.69 14:00 ~ 15:00 7.02 6.00

03:00 ~ 04:00 0.53 0.58 15:00 ~ 16:00 7.29 6.09

04:00 ~ 05:00 0.70 0.65 16:00 ~ 17:00 7.43 6.20

05:00 ~ 06:00 1.25 1.18 17:00 ~ 18:00 7.48 6.80

06:00 ~ 07:00 2.53 2.92 18:00 ~ 19:00 7.13 7.09

07:00 ~ 08:00 4.14 5.84 19:00 ~ 20:00 5.49 5.89

08:00 ~ 09:00 5.13 6.49 20:00 ~ 21:00 4.14 4.73

09:00 ~ 10:00 5.12 5.36 21:00 ~ 22:00 3.30 3.97

10:00 ~ 11:00 5.90 5.55 22:00 ~ 23:00 2.40 3.04

11:00 ~ 12:00 6.24 5.50 23:00 ~ 24:00 1.65 2.10

<표 3.29> 지방지역의 시간별 교통량 변동률

시간대

시간별 교통량

변동 계수 시간대

시간별 교통량

변동 계수

2차로 4차로 이상 2차로 4차로 이상

00:00 ~ 01:00 0.87 1.11 12:00 ~ 13:00 6.51 6.03

01:00 ~ 02:00 0.57 0.74 13:00 ~ 14:00 7.06 6.46

02:00 ~ 03:00 0.41 0.56 14:00 ~ 15:00 7.47 6.86

03:00 ~ 04:00 0.36 0.5 15:00 ~ 16:00 7.57 6.99

04:00 ~ 05:00 0.47 0.62 16:00 ~ 17:00 7.53 7.02

05:00 ~ 06:00 0.91 1.17 17:00 ~ 18:00 7.42 7.18

06:00 ~ 07:00 2.32 2.59 18:00 ~ 19:00 7.11 7.08

07:00 ~ 08:00 4.13 4.55 19:00 ~ 20:00 5.07 5.44

08:00 ~ 09:00 5.66 5.67 20:00 ~ 21:00 3.64 4.15

09:00 ~ 10:00 5.65 5.44 21:00 ~ 22:00 2.82 3.32

10:00 ~ 11:00 6.42 6.12 22:00 ~ 23:00 2.01 2.43

11:00 ~ 12:00 6.67 6.3 23:00 ~ 24:00 1.34 1.67

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

⑥ 월별 교통량 변동률

(1) 설계등급 1과 동일한 절차에 의해서 월별 교통량을 산출하나, 인접 지역 교통량 조사를 통한 월별

교통량 변동률을 구하지 않고 지역 구분 및 차로 구분에 따라 다음의 표와 같은 변동률을 적용한다.

<표 3.30> 월별 교통량 교통계수

구분 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월

도시

2차로 0.91 0.88 0.99 1.03 1.02 0.99 0.92 1.01 1.08 1.10 1.08 0.99

4차로

이상

0.92 0.93 0.99 1.02 1.03 1.01 0.93 1.01 1.06 1.03 1.07 1.00

지방

2차로 0.94 0.85 0.95 1.03 1.03 0.98 0.96 1.11 1.03 1.12 1.03 0.97

4차로

이상

0.92 0.85 0.92 1.00 1.02 0.99 0.97 1.16 1.05 1.12 1.03 0.97

평균값 0.92 0.88 0.96 1.02 1.03 0.99 0.95 1.07 1.06 1.09 1.05 0.98

⑦ 차종별 축하중 분포에 따른 교통량 산정

(1) 설계등급 1과 동일하게 산정한다.

⑧ 장래 교통량 추정

(1) 설계등급 1과 동일하게 산정한다.

(나) 환경 특성

(1) 이 요령 「아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 제3장 2.2와 동일하게 적용한다.

(다) 하부구조 재료 물성

(1) 이 요령 「아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 제3장 2.3에 (1)항」과 동일하게 적용한다.

(2) 설계등급 2에서는 하부구조 재료의 탄성계수를 기본 물성시험과 설계 해석 프로그램에 포함되어

있는 상관 모형을 통해 결정한다.

(3) 하부구조 재료의 품질 기준은 국토교통부 「도로공사표준시방서」를 따른다.

(4) 동상방지층에 대한 물성 기준은 이 요령 「아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 제3장 2.3에 (5)

항」과 동일하게 적용한다.

(5) 설계등급 2에서 사용하는 포아송비는 이 요령 「아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 제3장 2.3에

(6)항」과 동일하게 적용한다.

제10편 포장

① 하부구조 재료의 품질요건

ⅰ. 하부구조 재료의 품질에 대한 요구조건은 국토교통부「도로공사표준시방서」를 따

른다.

입상 보조기층 및 쇄석기층 재료는 GP 또는 GW로 분류되고, 비소성(NP)이며,

#200체 통과량이 10 % 미만인 재료를 사용한다.

ⅱ. 쇄석기층(입도조정기층)

입도조정기층을 아스팔트 콘크리트 포장 층 밑에 시공하는 경우, 표 3.24 쇄석기

층 상부의 아스팔트 표층 최소 두께와 같이 교통량에 따라서 최소 두께를 확보해

야 한다.

ⅲ. 설계등급 2의 경우에는 경험모형을 적용하여 설계입력변수를 결정하며, 경험모형

결정을 위해 체가름시험 및 다짐시험(D Type 또는 E Type)을 수행한다.

ⅳ. 대표적인 쇄석기층재료의 입도분포는 아래 그림과 같다.

log(입자 크기), mm

통과중량백분율(%)

<그림 3.11> 쇄석기층 입도분포

ⅴ. 설계입력변수 결정을 위한 경험 모형 구성 모델은 아래 식과 같은 체적응력모델

을 적용한다.

E  k  k × 

여기서, E : 탄성계수(MPa)

θ : 체적응력( = σ1 + σ2 + σ3)(kPa)

k1, k2 : 구성 모델의 모델계수

ⅵ. 설계입력변수 결정을 위한 경험 모형 구성 모델계수는 아래 식을 적용하여 결정

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

하며, 국내 15개 시료에 대한 실험 결과의 일반적인 모델계수와 탄성계수의 범위

는 표 3.31 및 아래 그림과 같다.

k     MDEN    OMC   Cc    Cu 

  D    D    P    P 

k     MDEN    Cc    Cu 

  D    D    P 

여기서, MDEN : 최대건조단위중량(t/m3)

OMC : 최적함수비(%)

CC : 곡률계수

CU : 균등계수, P4 : #4체 통과율(%)

P200 : #200체 통과율(%)

D50 : 50 % 통과율에 해당하는 입경(mm)

D95 : 95 % 통과율에 해당하는 입경(mm)

<표 3.31> 쇄석기층 재료의 탄성계수,  ,  계수의 범위

구분 범위

탄성계수(MPa) 100 ≤ E ≤600

k1 계수 80 ≤ k1 ≤270

k2 계수 0.1 ≤ k2 ≤ 0.6

체적응력(kPa)

탄성계수(MPa)

<그림 3.12> 쇄석기층의 일반적인 탄성계수

제10편 포장

② 보조기층 재료의 탄성계수

ⅰ. 설계등급 2에서는 보조기층 재료의 탄성계수 결정 모델의 모델계수 k1, k2를 경

험적 상관 모형으로부터 결정한다.

ⅱ. 경험적 상관 모형은 [KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합)(2017,국토교통부) 부

록 2]에 수록하였으며, 경험적 상관 모형을 적용하기 위해서는 다짐시험에서 결

정되는 최대건조단위중량, 입도분석시험으로부터 결정되는 균등계수(Cu) 및 #4

체 통과량을 산정하여 입력한다.

③ 노상토 재료의 탄성계수 결정 모델

ⅰ. 설계등급 2에서는 탄성계수 결정 모델의 모델계수 k1, k2, k3를 경험적 상관 모형

으로부터 결정한다.

ⅱ. 상관 모형은 [KPRP 도로포장 구조 설계 요령(통합)(2017, 국토교통부) 부록 3]에

수록하였으며, 상관 모형을 적용하기 위해서는 다짐시험에서 결정되는 최대건조

단위중량과 최적함수비, 입도분석시험으로부터 결정되는 균등계수(Cu) 및 #200

체 통과량을 산정하여 입력한다.

④ 품질 기준과 경험 모형의 적용 제한

ⅰ. 일반적으로 사용되는 노상토 및 입상보조기층 재료의 품질 기준 범위 내에는 들

어오지만, 입상재료가 아래의 경우에 해당하는 경우에는 상관 모형의 적용에 신

중을 기해야 한다.

a. 기초 물성이 상관 모형의 예상 적용 범위를 벗어나는 경우(최소 및 최대값의

범위를 벗어남)

b. 재료 특성의 조합이 매우 특이하여 상관 모형을 적용하면 오류가 발생하는

경우

ⅱ. ①또는 ②에 해당하여 상관 모형을 적용하기 힘든 경우에는 실험에 의하여 설계

입력변수를 결정하는 것이 바람직하다.

ⅲ. 하부구조 재료의 포아송비는 탄성계수와 더불어 포장 구조 해석의 기본 입력물성

값이다. 그러나 하부구조 구성 재료의 포아송비는 포장 거동 특성에 탄성계수만

큼의 구조적으로 심각한 영향을 주지 않을 뿐 아니라 실험적으로 결정하기가 매

우 어렵다.

ⅳ. 따라서 하부구조 구성 재료의 포아송비는 모든 설계등급(등급 1 및 등급 2)에서

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

표 3.32에 제시한 대표값을 선택하여 사용한다.

ⅴ. 하부구조 구성 재료의 포아송비 결정을 위해 별도의 시험을 시행하지 않는다.

<표 3.32> 포장 거동에 적용하는 노상토 및 입상 보조기층 재료의 포아송비

구분 재료특성 포아송비 범위 대표 포아송비

노상토

모래질 점토 0.2 ~ 0.3 0.25

실트 0.3 ~ 0.35 0.33

조밀한 모래 0.2 ~ 0.4 0.3

조립 모래 0.15 0.15

세립 모래 0.25 0.25

입상 보조기층 재료 조립 사질토 또는 입상재료 0.15 0.15

(라) 아스팔트 혼합물의 재료물성

(1) 이 요령 「아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 3.2.4에 (1)항」과 동일하게 적용한다.

(2) 설계등급 2에서 아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 골재 입도 종류 및 아스팔트 바인더의 종류에

따라 설계 해석 프로그램에 입력되어 결정된다.

(3) 설계등급 2에서 포아송비는 0.35를 대표값으로 사용한다.

(4) 여기에서 정의되지 않은 새로운 아스팔트 혼합물은 기존 아스팔트 공용성 등급과 아스팔트 혼합물

의 표준 배합 설계를 비교해서 입도 및 최대 입경과 유사하면 설계등급 1에 해당하는 시험만 수행

하고 현 설계 해석 프로그램에 도입한다.

(5) 여기에서 정의되지 않는 새로운 아스팔트 혼합물은 기존 아스팔트 공용성 등급과 아스팔트 혼합물

의 표준 배합 설계를 비교해서 입도 및 최대 입경과 상이하면 설계등급 1에 해당하는 시험을 수행

할 뿐만 아니라, 모형 제안 보고서를 제출, 설계를 운영하는 기관의 검증을 통해 설계 해석 프로

그램에 모형 추가 작업을 거쳐서 도입한다.

① 동탄성계수와 포아송비

ⅰ. 설계등급 2에서는 동탄성계수 시험을 실시하지 않고 아스팔트 혼합물의 골재입도

종류 및 아스팔트 종류에 따라 도로 포장 구조 설계에 의해 구축된 예측방정식으

로부터 동탄성계수를 결정한다.

ⅱ. 포장 구조 해석 시 포아송비는 설계등급 2에서는 0.35를 대표값으로 사용한다.

제10편 포장

② 골재 입도 종류

(1) 동탄성계수 예측식에 사용하는 골재 입도 종류는 표 3.33과 같다.

(2) 표층용 아스팔트 혼합물의 골재 입도 종류는 밀입도 13 mm, 밀입도 19 mm, SMA 13 mm이

며, 기층용 아스팔트 혼합물의 골재입도 종류는 40 mm, 25 mm를 기본 골재 입도 종류로 사용

한다.

<표 3.33> 아스팔트 혼합물의 기본 골재 입도 종류

혼합물의

종류

체의

호칭치수

표층용 기층용

WC-1

(밀입도 13 mm)

WC-3

(밀입도 19 mm)

SMA

(13 mm)

BB-1

(40 mm)

BB-3

(25 mm)

통

과

질

량

백

분

율

(%)

50 mm

40 mm

30 mm

25 mm

20 mm

13 mm

10 mm

5 mm

2.5 mm

0.60 mm

0.30 mm

0.15 mm

0.08 mm

100

90 ~ 100

76 ~ 90

44 ~ 74

28 ~ 58

11 ~ 32

5 ~ 21

3 ~ 15

2 ~ 10

100

90 ~ 100

72 ~ 90

56 ~ 80

35 ~ 65

23 ~ 49

10 ~ 28

5 ~ 19

3 ~ 13

2 ~ 8

100

93 ~ 90

40 ~ 55

16 ~ 30

12 ~ 23

10 ~ 18

8 ~ 15

7 ~ 14

7 ~ 12

100

95 ~ 100

80 ~ 100

70 ~ 100

55 ~ 90

40 ~ 80

30 ~ 70

17 ~ 55

10 ~ 42

5 ~ 28

3 ~ 22

2 ~ 16

1 ~ 10

100

90 ~ 100

71 ~ 90

56 ~ 80

45 ~ 72

29 ~ 59

19 ~ 45

7 ~ 25

5 ~ 17

3 ~ 12

1 ~ 7

주1) 여기에서 체는 각각 KS A 5101에 규정한 표준망체 53mm, 37.5mm, 31.5mm, 26.5mm, 19mm,

13.2mm, 9.5mm, 4.75mm, 2.36mm, 0.6mm, 0.3mm, 0.15mm, 0.075mm에 해당한다.

③ 아스팔트 종류

(1) 이 요령에서는 아스팔트의 공용성 등급(PG, Performance Grade) PG 58-22, PG 64-22, PG

76-22를 아스팔트로 사용한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

④ 새로운 아스팔트 혼합물 도입 절차

(1) 새로운 아스팔트 혼합물을 도로 포장 구조 설계에 도입하기 위한 절차는 다음과 같다.

① 기존 도로 포장 구조 설계에서 도입한 아스팔트 공용성 등급과 표준 배합 설계와의 유사성을

살펴본다.

② 아스팔트 공용성 등급과 표준 배합 설계와 유사하면 설계등급 1에 해당하는 시험을 실시하고,

그에 맞추어 입력변수 값을 정한 후 도로 포장 구조 설계에 도입한다.

③ 아스팔트 공용성 등급 또는 표준 배합 설계와 상이하면 설계등급 1에 해당하는 시험뿐만 아니

라 피로손상 모형, 영구변형 모형, IRI 모형 등을 제안하고 보고서를 작성해 포장 구조 설계 유

지관리 기관에서 승인받는 절차를 거쳐 승인을 받은 새로운 포장 재료의 모형을 설계 해석 프

로그램에 추가하는 작업을 거친 후 도입한다.

새로운 아스팔트

콘크리트 포장재료

아스팔트 공용성 등급과

혼합물 표준 배합설계와

비교

설계등급 1에 해당하는

시험수행

(점도특성, 동탄성계수)

새로운 아스팔트

콘크리트 포장재료 적용

설계등급 1에 해당하는

시험 수행

(점도특성, 동탄성계수)

피로파손 모형, 영구변형

모형, IRI 모형 개발

모형 제안

보고서 검토

도로포장 설계해석

프로그램에 모형 추가 작업

유사

상이

제10편 포장

⑤ 아스팔트 공용성 등급 및 표준 배합 설계와 유사한 아스팔트 혼합물

(1) 도로 포장 구조 설계에서 새로운 아스팔트 혼합물의 도입을 결정할 때 가장 중요한 것은 아스팔트

공용성 등급과 표준 배합 설계이다.

(2) 이 중에서 표준 배합 설계와 유사한 배합 설계인지 확인하기 위해 최대 입경 및 체 크기별 골재

통과질량백분율을 나타내는 합성입도를 사용한다.

(3) 새로운 아스팔트 혼합물이 표준 배합설계 종류 중의 하나와 표 3.34와 표 3.35의 오차 범위 내에서

유사하다면 표준 배합 설계와 동일한 물성 범위를 가지고 있는 것으로 한다.

(4) 표준 배합 설계와 유사하면서 수퍼페이브(Superpave) 공용성 등급 시험을 통해 사용 아스팔트의

공용성 등급 중의 하나와 유사하다면, 설계등급 1에 해당하는 아스팔트의 점도 특성(온도-점도관

계) 시험과 동탄성계수 시험 수행을 통해 동탄성계수 주곡선식을 적용함으로써 도로 포장 구조 설

계에 도입할 수 있는 새로운 아스팔트 혼합물이 된다.

<표 3.34> 포장용 아스팔트 혼합물의 현장 배합 오차 범위

항 목 현장 배합 오차 범위

골재 체통과

질량 백분율

4.75 mm(No. 4) 이상

2.36 mm(No. 8)

600 μm(No. 30), 300 μm(No. 50), 150 μm(No. 100)

75 μm(No. 200)

± 5 %

± 4 %

± 3 %

± 2 %

아스팔트 함량 ± 0.3 %

<표 3.35> 기층용 아스팔트 혼합물의 현장 배합 오차 범위

항 목 현장배합 오차범위

골재 체통과

질량 백분율

4.75 mm(No. 4) 이상

2.36 mm(No. 8)

150 μm(No. 100)

75 μm(No. 200)

± 8 %

± 5 %

± 4 %

± 2 %

아스팔트 함량 ± 0.3 %

⑥ 아스팔트 공용성 등급 및 표준 배합 설계와 상이한 아스팔트 혼합물

(1) 새로운 아스팔트 혼합물이 아스팔트 공용성 등급과 표준 배합 설계에서 표 3.34와 표 3.35의 오

차 범위를 벗어나는 경우 골재 구조 및 환경 하중과 교통 하중에 의한 아스팔트의 반응이 크게

달라질 수 있기 때문에 기존의 모형과 다른 결과를 가져올 수 있다.

(2) 이러한 경우에는 설계등급 1에 해당되는 아스팔트의 점도 특성(온도-점도관계) 시험과 동탄성계

수 시험뿐만 아니라 영구변형 및 피로파손 모형을 구하는 공용성 평가 시험을 해야 한다.

(3) 또한 포장가속시험 및 2 ~ 3년간의 장기 공용성 데이터 산출 등을 통해 공용성 모형을 제안하는

보고서를 제출한다.

(4) 포장 구조 설계 유지관리기관에서 인증 받은 후 도로포장 구조 설계 해석 프로그램에 모형을 추가

하는 작업을 거침으로써 도로 포장 구조 설계에 도입할 수 있는 새로운 아스팔트 혼합물이 된다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

3.3.3 구조 해석

(1) 개설

(1) 구조 해석은 표층, 중간층, 기층에서의 수평방향 또는 수직방향 변형률과 보조기층 중앙, 노상 상

단의 수직방향 변형률을 역학적으로 예측하기 위해 수행되며, 예측된 수평방향 또는 수직방향 변

형률은 공용성 해석의 주요 변수가 된다.

(2) 구조 해석은 다층탄성이론에 기반한 구조 해석 프로그램을 이용해서 얻어진 수평방향 또는 수직방

향 변형률을 이용한다.

(가) 아스팔트 콘크리트 포장의 주요 공용성 기준인 영구변형, 균열 또는 평탄성은 포장체

내의 수직방향 및 수평방향 변형률에 큰 영향을 받는다.

(나) 포장체 내에서의 변형률은 하중의 크기, 접지 면적, 단면의 두께, 재료의 물성 및 환경

조건에 따라 결정되는데, 도로 포장 구조 설계에서는 아스팔트 콘크리트 포장의 변형률

을 예측하기 위해 다층탄성해석이 사용된다.

(다) 다층탄성해석은 특정 조건에서의 변형률을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 알려져 있

으나, 다양한 조건을 고려한 장기 거동을 해석하기에는 상당한 시간이 소요되는 단점이

있다.

(라) 따라서 포장의 장기 공용성이 중요한 인자가 되는 아스팔트 콘크리트 포장의 설계에서는

다층탄성 해석 프로그램을 이용하여 구해진 수평방향 또는 수직방향 변형률을 이용한다.

(2) 다층탄성 해석 프로그램

(1) 다층탄성 해석 프로그램은 선정된 설계대안의 재료 물성과 두께에 대하여 주어진 교통 하중 및 환

경 특성 조건에서 포장 내부의 응력, 변형률, 처짐량 등 포장의 거동을 계산하는 프로그램이다.

(2) 다층탄성 해석 프로그램은 포장층이 탄성, 등방, 균질하다는 가정을 전제로 한다.

(3) 다층탄성 해석 프로그램은 탄성모델의 중첩 효과를 이용하여 다양한 축 종류 및 축간 거리를 고려

할 수 있다.

(4) 다층탄성 해석 프로그램을 이용한 아스팔트 콘크리트 포장의 구조 해석 절차는 해설을 따른다.

(가) 아스팔트 콘크리트 포장 시공

① 아스팔트 콘크리트 포장의 구조 해석은 다층탄성 해석 프로그램을 이용하며, 설계 해

석 프로그램 내에서 교통 하중에 따라 자동 수행되므로 도로포장 구조 설계 시에는

제10편 포장

직접적으로 요령을 참조하지 않아도 된다.

② 구조 해석의 입력값에는 자동적으로 입력된 도로 포장을 구성하는 층의 두께와 물성,

교통하 중(차간거리와 타이어 압력), 프로그램 내 자동 설정 해석위치 등이 있다.

③ 해석 프로그램 내 자동 설정된 포장 층 내의 해석 위치들에서 응력과 변형률이 산정된

후 최대응력과 최대변형률이 나타나는 한계점을 찾게 된다.

④ 한계점에서의 응력과 변형률은 탄성계수 예측모형 및 공용성 모델의 입력변수로 사용

된다. 한계점에서의 포장 거동은 다음과 같다.

ⅰ. 아스팔트 혼합물층에서의 수평 인장변형률(아스팔트 혼합물의 피로균열)

ⅱ. 아스팔트 혼합물층 및 포장 하부구조에서의 수직 압축변형률(아스팔트 혼합물 및

포장 하부구조의 영구변형)

(나) 아스팔트 콘크리트 포장 구조해석 절차

(1) 도로포장 구조 설계에서 개발한 해석 프로그램 내 자동적으로 계산되는 다층탄성 해석 프로그램은

탄성모델의 중첩 효과를 이용하여 다양한 축 종류 및 축간 거리를 고려할 수 있으며, 포장 재료

의 온도와 응력의 비선형성을 고려할 수 있다.

(2) 다층탄성 해석 프로그램을 이용한 아스팔트 콘크리트 포장 구조 해석의 절차는 아래 그림과 같다.

(3) 단계 1. 포장구조체의 총 층수 결정

(4) 단계 2. 층 두께 설정(표층, 중간층, 기층, 보조기층, 노상)

(5) 단계 3. 단계 2의 설정된 층으로부터 세부 분할층 결정

① 설계에서 개발한 다층탄성 해석 프로그램에서는 층 분할을 통하여 아스팔트 콘크리트 포장 층의

온도 비선형성, 보조기층의 응력 비선형성을 모사할 수 있다.

② 아스팔트 콘크리트 포장층의 아스팔트 혼합물은 온도에 민감하게 거동하는 재료이므로 해석 시

온도에 따른 탄성계수를 보다 정확히 결정하기 위해 여러 개의 층으로 세분화 한다.

③ 보조기층의 경우, 정확도에 따른 해석시간을 고려하여 최적의 보조기층 분할 개수는 2개로 한다.

④ 노상의 경우에는 깊이에 따른 응력의 변화가 크지 않기 때문에 세부 층으로 분할하지 않고 단일

층으로 간주한다.

(6) 단계 4. 깊이별로 각 층의 물성인 탄성계수와 포아송비 입력(아스팔트 콘크리트 포장층: 동탄성계수,

쇄석기층 및 보조기층과 노상: 회복탄성계수)

(7) 단계 5. 교통하중 입력(축간 및 바퀴간 거리, 타이어 압력, 타이어 면적)

(8) 단계 6. 구조해석 좌표 입력

(9) 단계 7. 다층탄성 해석 프로그램 자동 반복 계산

(10) 단계 8. 단계 6의 결과로부터 한계점에서의 손상 해석좌표 결정

(11) 단계 9. 손상 해석 좌표 중 공용성 입력변수인 한계점에서의 수평 인장변형률과 수직 압축변형률

결정

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

구조해석 수행

포장구조체의 총 층수 결정

총 두께 설정

세부 분할층 결정

세부 분할 깊이별 물성치

(단성계수, 포아송비)입력

환경조건 입력

구조해석좌표 결정

다층탄성 프로그램 Run

한계점에서의 손상해석

좌표 결정

한계점에서의 인장 변형율과

연질탄성 변형율 산정

아스팔트 포장 공용성 모형

환경조건 입력

세부 분할 깊이별 하중주파수에 의한

아스팔트 층의 동탄성계수 산정

축간 및 바퀴간 거리, 타이어 압력,

타이어 면적

<그림 3.14> 아스팔트 콘크리트 포장 구조 해석 절차

(다) 다층탄성 구조 해석 결과

(1) 다층탄성 해석 프로그램으로부터 구한 포장 구조 해석 결과는 공용성 모형의 입력 자료로 사용된다.

(2) 아스팔트 콘크리트 포장의 구조적인 파손은 상향 균열, 하향 균열, 영구변형 등이 있으며, 이를 예

측하기 위해 구조 해석 결과를 사용한다.

제10편 포장

① 상향 균열 해석

(1) 다층탄성 해석 프로그램을 통해 아스팔트 콘크리트 포장의 표층 하단과 기층 하단의 인장변형률을

산정한다.

(2) 가장 큰 인장변형률을 보이는 한계점(Critical Location)에서의 결과를 상향 균열 예측모형에 사

용하게 된다.

(3) 일반적으로 단륜일 경우 타이어 중앙부를 한계점으로 설정하고 반응값을 산출하며, 다축·다륜을

이용할 경우 여러 지점의 인장변형률을 비교하여 가장 큰 값을 해석에 계산한다.

② 하향 균열 해석

(1) 다층탄성 해석 프로그램을 통해 아스팔트 콘크리트 포장 표층 상단의 인장변형률을 산정한다.

(2) 가장 큰 인장변형률을 보이는 한계점(critical location)에서의 결과를 하향 균열에 예측모형에 사

용하게 된다.

(3) 상향 균열과는 반대로 타이어 중앙부에서 가장자리로 이동할수록 표층 상단에서의 인장변형률은

증가한다.

(4) 하향 균열 해석에서도 아스팔트 콘크리트 포장의 표층 상단부의 여러 지점의 인장변형률을 비교하

여 가장 큰 값을 해석에 사용한다.

③ 영구변형 해석

(1) 다층탄성 구조 해석을 통해 아스팔트 콘크리트 포장의 표층과 기층, 보조기층의 세부 분할층 중간

지점 및 노상 상단에서의 연직변형률을 산정한다.

(2) 일반적으로 단륜인 경우 타이어 중앙지점이 한계점(Critical Location)으로서 가장 큰 연직변형률

을 나타내는데 반해 다축․다륜인 경우 여러 지점에서의 연직변형률을 비교하여 가장 큰 변형률을

해석에 사용한다.

3.3.4 공용성 해석

(1) 개설

(1) 공용성 해석은 선정된 설계 대안 포장체가 교통·환경특성 등 주어진 조건 하에서 시간에 따라 공

용성이 저하되는 정도를 예측하는 단계이다.

(2) 이 요령에서 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성은 균열, 영구변형 및 평탄성을 대상으로 한다.

(가) 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성 해석은 포장체의 구조 해석으로부터 얻어진 변형률을

공용성 모델에 입력하여 상 · 하향 피로균열, 누적영구변형량, 평탄성의 저하 정도를 예

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

측하는 과정이다.

(나) 피로균열의 경우, 구조해석에서 구한 인장변형률을 입력값으로 하며, 영구변형의 경우

연직 압축 변형률을 입력값으로 하여 공용성을 예측한다.

(다) 누적된 피로균열, 영구변형, 아스팔트 콘크리트 포장 재령(Age)에 근거하여 포장 평탄성

을 예측한다.

(라) 공용기간 동안 산정한 누적피로균열, 누적영구변형 및 평탄성을 예측하여 설계기준보다

작을 때까지 재료 물성이나 포장 단면을 변화하여 반복 설계를 수행한다.

(2) 공용성 예측

(1) 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성 예측은 상향 균열, 하향 균열, 영구변형 및 평탄성 예측모델을

이용하여 설계 해석 프로그램에서 자동으로 수행된다.

(가) 공용성 예측 절차

① 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성 예측 모델은 실내 피로균열시험과 영구변형시험으

로 도출한 매개변수를 사용하며, 실내시험에서 구한 매개변수에 의한 예측식과 현장

에서 측정한 상 · 하향 피로균열 및 영구변형 공용성을 비교 분석하여 전이함수를 도

출한다.

② 도출된 전이함수를 고려한 예측식을 이용하여 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성을 예

측한다.

③ 누적 상 · 하향 피로균열율과 누적영구변형량이 설계기준을 초과할 경우에는 포장 단

면과 재료 물성을 변화하여 설계 기준을 만족시킬 때까지 계산을 반복 수행한다.

④ 마지막으로, 산정된 누적 상 · 하향 피로균열율과 누적영구변형량이 설계기준 내에 있

을 때, 피로균열과 영구변형량을 결정하며, 이때의 공용수명을 결정한다.

⑤ 아스팔트 콘크리트 포장의 표면 평탄성은 국제평탄성지수(IRI, International Roughness

Index)(m/km)로 나타내며, 포장 재령, 피로균열율, 영구변형을 변수로 하는 경험식

을 통해 계산된다.

⑥ 설계 기준보다 작은 국제평탄성지수(IRI) 값이 산출되어야 타당한 설계가 된다.

⑦ 아스팔트 콘크리트 포장 공용성은 설계 해석 프로그램 내에서 자동으로 수행된다.

제10편 포장

(3) 피로균열

(1) 피로균열은 반복되는 교통하중에 의해 아스팔트 콘크리트 포장의 표층에 손상이 누적되어 발생하

며, 아스팔트 콘크리트 포장의 공용성에 영향을 주는 주요한 파손 형태이다.

(2) 아스팔트 콘크리트 포장의 피로균열 설계 기준은 피로균열율(%)로 나타내며, 피로균열은 해석기

간 동안 전체 포장면적 중 피로균열이 발생한 면적의 백분율로 나타낸다. 아스팔트 콘크리트 포장

의 피로균열은 설계등급 1의 경우 15 % 이하, 설계등급 2의 경우 20 % 이하를 설계 기준으로

한다.

(가) 피로균열 설계 기준

① 피로균열이 발생하는 위치에 따라 상향 균열(Bottom-up crack)과 하향 균열(Topdown

crack)로 나누며, 상향 균열은 아스팔트 콘크리트 포장 층 하부에서 발생하여

상부로 전이하고, 하향 균열은 표층 상부에서 발생하여 하부로 전이한다.

② 피로균열은 반복 하중에 의해 생성되는 한계인장응력과 변형률이 발생하는 곳에서 나

타나게 된다.

③ 피로균열은 아스팔트 콘크리트 포장 층의 강성과 교통하중 배열에 의해 크게 영향을

받으며, 한계지점에서 발생한 균열은 아스팔트 콘크리트 포장 층 전면으로 전파된다.

④ 선 형태로 시작되는 피로균열은 격자 형태의 거북등 균열로 변화하며, 균열 사이로

수분이 침투하여 전반적인 포장 성능을 약화시킨다.

⑤ 아스팔트 콘크리트 포장의 피로균열은 마이너의 법칙(Miner's law) 근거하여 누적피

로균열 손상도를 계산한다.

⑥ 계산된 누적손상도를 이용하여 예측 피로균열율을 계산하고, 현장의 피로균열과 비교

하여 전이함수를 도출한다.

⑦ 전이함수를 고려한 피로균열 예측식을 이용하여 피로균열율을 재 산정하고, 설계기준

을 만족할 때 까지 설계를 재수행한다.

⑧ 아스팔트 콘크리트 포장의 피로균열은 종방향 균열, 횡방향 균열, 거북등 균열 등 하

중과 연계된 모든 균열을 포함한다.

⑨ 아스팔트 콘크리트 포장의 피로균열 설계 기준은 피로균열율(%)로 나타내며, 피로균

열율은 공용성 해석기간 동안 전체 포장 단면적 중 피로균열이 발생한 부분의 백분율

을 나타낸다.

⑩ 피로균열 설계기준은 설계등급 1의 경우 15 % 이하이며, 설계등급 2의 경우 20 % 이

하이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

(4) 영구변형

(1) 영구변형은 아스팔트 콘크리트 및 입상재료 층에서 발생한 바퀴 자국의 누적된 변형 깊이로 나타

낸다.

(2) 영구변형의 설계기준은 설계등급 1인 경우 10 mm 이하이며, 설계등급 2인 경우 15 mm 이

하이다.

(가) 영구변형 설계기준

① 아스팔트 콘크리트 포장의 영구변형은 하중 증가에 따라 바퀴자국(Wheel path)에서

발생하며, 아스팔트 혼합물층 및 입상재료층에서 발생한 누적된 변형 깊이로 나타

낸다.

② 영구변형량은 환경 조건, 층 두께, 포장 재료, 교통량과 밀접한 관계가 있다.

③ 아스팔트 콘크리트 포장의 영구변형은 영구변형 예측식을 통해 설계수명 동안의 누적

영구변형량을 계산한다.

④ 계산된 누적 영구변형량과 현장의 영구변형량을 비교하여 전이함수를 도출한다.

⑤ 전이함수를 고려한 영구변형 예측식을 이용하여 누적 영구변형량을 재 산정하고, 설계

기준을 만족할 때 까지 설계를 재 수행한다.

⑥ 누적영구변형은 아스팔트 콘크리트 포장 층에서 발생한 바퀴자국의 누적된 변형 깊이

를 나타낸다.

⑦ 영구변형 깊이는 포장의 평탄성과 밀접한 관계가 있으며, 수막 현상 등을 일으켜 포장

의 기능적 성능을 저하시킨다.

⑧ 누적 영구변형의 설계기준은 공용성 해석기간 동안 바퀴 자국에서의 최대 영구변형

깊이로 나타내며, 설계등급 1의 경우 10 mm 이하이며, 설계등급 2의 경우 15 mm

이하이다.

(5) 평탄성

(1) 평탄성은 단위 거리에 대한 포장 표면 단차의 누적 길이로 나타낸다.

(2) 평탄성의 설계 기준은 설계등급 1의 경우 3.5 m/km 이하이며, 설계등급 2의 경우 4.0 m/km

이하이다.

제10편 포장

(가) 아스팔트 콘크리트 포장의 평탄성은 포장의 기능을 나타내는 중요한 변수이며, 평탄성이

좋지 않은 포장은 이용자의 안정감을 해칠 뿐만 아니라 차량 운행비도 증가시킨다.

(나) 평탄성은 차량 운행 거리에 대한 포장 표면 단차의 변화로 정의한다.

(다) 도로의 평탄성은 국제평탄성지수(IRI, International Roughness Index)로 나타내며,

포장 파손도 및 포장의 재령과 밀접한 관계가 있다.

(라) 도로 평탄성은 역학적으로 규명이 어려워 대부분 경험적인 모델을 사용하고 있다.

(마) 국내 도로 포장의 시공년도 평탄성을 분석한 결과 초기 평탄성 값을 1.18 m/km로 정립

한다.

(바) 포장의 재령, 피로균열율, 누적영구변형량을 이용하여 평탄성을 나타내는 국제평탄성지

수(IRI)의 변화량을 다음 식과 같이 구한다.

IRI  IRI   AGE  RUT  CRACK

여기서, IRI : 초기평탄성, AGE : 공용수명(년),

RUT : 영구변형량(cm), CRACK : 균열율(%).

(사) 분석 결과, 국제평탄성지수(IRI)는 아스팔트 콘크리트 포장의 재령, 피로균열, 영구변형

과 밀접한 관계가 있으며, 평탄성의 설계 기준은 공용성 해석기간의 허용 평탄성지수

(IRI)로 표시하며, 설계등급 1의 경우 3.5 m/km 이하이며, 설계등급 2의 경우 4.0

m/km 이하이다.

3.3.5 경제성 분석

(1) 일반사항

(1) 설계 대안 단면이 설계 기준을 만족하면 그 설계는 기술적으로 실행 가능한 대안이 된다.

(2) 이러한 설계 대안 단면들에 대해 생애주기비용분석(LCCA)을 통하여 경제적으로 가장 유리한 대

안을 선정한다.

(가) 도로 포장의 시공 초기부터 공용기간 전반에 필요한 비용을 산정하여 최적의 대안을 선

정할 수 있도록 도로 포장 구조 설계 해석 프로그램 내에서 경제성 분석을 실시한다.

(나) 경제성 분석을 위한 설계 입력 값은 분석 기간 및 할인율이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

(2) 생애주기비용 분석

(1) 생애주기비용 분석을 수행하기 위한 분석 기간은 35년으로 한다.

(2) 도로 포장 구조 설계 해석 프로그램은 설계 대안 단면에 대한 공용성 기간과 유지보수 시기를 계

산하고, 이를 근거로 각 설계 대안 단면에 대한 관리자 비용과 사용자 비용을 계산한다.

(3) 생애주기비용 분석에는 초기투자비용과 유지관리비용이 포함된다.

(가) 생애주기비용 산정

① 설계 대안 단면에 대한 공용 기간 및 유지보수 시기는 도로 포장 구조 설계 해석 프로

그램에서 자동으로 결정되며, 이에 따라 유지보수비용이 산정된다.

② 도로 포장 구조 설계에서는 초기투자비용 및 유지보수비용 외에 사용자 비용이 추가

로 산정되며 유지보수 운영과 작업일 수에 따라 산정된다.

③ 사용자 비용은 도로 이용자가 도로 상태 및 보수 작업으로 인하여 정상적으로 통행을

하지 못하게 되는 경우 지불하는 비용의 합으로서, 차량운행비용, 운행지연비용이 포

함된다.

(나) 초기투자비용 및 유지보수비용

(1) 도로 포장 구조 설계에서 초기투자비용은 각 설계 단면의 재료비와 시공비로 구성되며, 유지보수

비용은 유지보수 전략에 따라 선택된 유지보수비용을 말한다.

(다) 차량운행비용

(1) 차량운행비용은 크게 고정비용과 가변비용이 있는데, 고정비용은 차량의 운행 여부와는 관계없이

차량을 소유하면서부터 발생하는 비용을 의미하는 것으로 차량의 감가삼각비, 보험금 등이 있다.

(2) 고정비용은 차량 운행과는 관계가 없으므로 정상적으로 통행이 어렵다 하더라도 증가하거나 감소

하지 않는다.

(3) 반면에 가변비용은 차량의 운행으로 발생하는 비용으로 연료소모비, 엔진오일비, 타이어비 등이

있다.

(4) 이 비용은 차량의 종류, 속도, 중량뿐만 아니라 도로 상태, 교통량, 보수 시 공사 기간에 따라 변

화하는 비용이다.

제10편 포장

(라) 운행지연비용

(1) 운행지연비용이란 도로 상태가 나빠 차량의 속도 감소에 의해 발생하는 경우와 보수작업으로 인해

차량 운행이 지연됨으로써 운전자의 시간에 대해 발생하는 비용이다.

(2) 통행시간을 경제적 재화처럼 화폐가치로 나타낸 것으로 시간을 비용으로 환산시키는 개념이다.

(3) 예를 들면, 통행자의 임금 수준, 이용 경로나 교통수단의 선택 등을 기준으로 평가하는 여객 시간

가치, 화물의 품목에 다른 시간가치를 평가하는 화물시간가치 등이 있다.

(4) 이 비용에 영향을 미치는 요소는 교통속도, 교통량, 보수시의 공사기간, 운전자의 시간가치 등이

있다.

(3) 경제성 분석 방법

(1) 도로 포장의 종류에 따라 시공 시기, 공용연수가 다르므로 대안들을 비교하려면, 우선 기준이 되

는 시점을 정하고, 이 기준으로 각 대안에 발생하는 현재 비용과 미래 비용을 환산한다.

(2) 경제성 분석 단계에서는 설계 입력 값인 분석 기간과 할인율을 선택하고, 이를 근거로 도로포장

구조 설계 해석 프로그램은 관리자 비용과 사용자 비용을 계산한다.

(3) 도로 포장 구조 설계에서는 분석기간 35년, 할인율 5.5 %를 기본값으로 한다.

(4) 관리자 비용 및 사용자 비용은 순현재가치(NPV, Net Present Value)로 환산되어 비교된다.

(5) 순현재가치를 비교하여 가장 경제적인 대안을 최종 설계 대안으로 결정한다.

(가) 경제성 분석 절차

① 경제성 분석의 첫 번째 단계는 설계 입력 값인 분석 기간과 할인율을 선택하는 것이다.

② 이후 설계 해석 프로그램은 설계 대안 단면에 대한 관리자 비용과 사용자 비용을 계산

하게 된다.

③ 이때에 경제성 분석의 핵심은 모든 경쟁 대안에 소요되는 비용을 어느 한 시점의 금액

으로 환산하여 비교하는데 있다.

④ 이를 공정하게 비교할 수 있도록 하는 중요한 요소 중의 하나가 할인율이다.

⑤ 이 요령에서는 기본적으로 5.5%의 할인율을 적용하며, 필요에 따라 공공투자편람과

같은 자료로 적절한 할인율을 적용할 수 있다.

⑥ 물가상승률과 이자율에 의한 실질 할인율을 산출하는 방법은 다음 식과 같다.

 할인율    물가상승률   이자율  

⑦ 선정된 설계대안 단면은 공용연수가 다르므로 대안들을 비교하려면 우선 기준이 되는

시점을 정하고, 이 기준으로 각 대안에 발생하는 비용을 현재가치로 환산해야 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

⑧ 이러한 현재가치의 기본 공식은 다음 식과 같이 계산된다.

NPV 순현재가치  초기투자비

유지보수비 사용자비용





  it

 





여기서, i : 할인율

t : 분석기간 연수

⑨ 마지막 단계로 설계 대안 단면들의 순현재가치를 비교하여 가장 경제적인 단면을 선

정한다.

3.3.6 아스팔트 덧씌우기 포장 설계

(1) 일반사항

(1) 기존 아스팔트 콘크리트 포장에 신규 아스팔트 콘크리트 포장을 덧씌우기 설계하는 경우에 적용한다.

(2) 설계 방법은 기존 포장 상태에 따라 설계한다.

(3) 설계 절차는 7단계로 구성되며, 아래 그림과 같다.

(가) 기존 아스팔트 포장위에 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계 절차는 총 7단계로 아래 그

림과 같이 구성되어 있다.

1단계 아스팔트 덧씌우기 설계에 필요한 정보 수집

2단계 기존 포장의 상태 평가 수행

3단계 아스팔트 덧씌우기 시범단면 선정

4단계 아스팔트 포장체 구조해석 수행

5단계 아스팔트 덧씌우기 포장 공용성 예측

6단계 아스팔트 덧씌우기 설계 평가 및 수정

7단계 최종 아스팔트 덧씌우기 설계 선정

<그림 3.15> 아스팔트 포장 상부 아스팔트 덧씌우기 포장 설계 절차

제10편 포장

(나) 1단계 : 아스팔트 덧씌우기 설계에 필요한 정보 수집

① 기존 공용 중인 도로 포장의 형식에 상관없이 아스팔트 덧씌우기 포장을 수행하기 위

해서는 다음과 같은 기본 정보가 필요하다.

ⅰ. 일반정보

a. 공사 이름 및 설명

b. 설계 수명

c. 기존 포장의 준공일

d. 덧씌우기 포장 시공일

e. 교통 개방 날짜

f. 유지보수 이력

ⅱ. 위치 및 공사 구간 정보

a. 공사 위치 및 구간별 정보

b. 도로등급

ⅲ. 분석에 필요한 정보

a. 초기 평탄성

b. 설계 공용성 기준(피로균열, 소성변형, IRI)

ⅳ. 교통량

a. 차종별 축별 축하중 분포(신설 포장과 동일)

ⅴ. 환경인자

a. 온도, 함수량 분포(신설 포장과 동일)

ⅵ. 배수 특성

a. 포장의 횡단경사

b. 배수로의 길이

ⅶ. 포장 구조 및 재료 물성

a. 포장층의 개수, 재료 종류, 및 두께

b. 포장층 간 상태

(다) 2단계 : 기존 포장의 상태 평가 수행

① 아스팔트 덧씌우기 포장을 설계할 때에는 가장 중요한 영향을 미치는 인자는 기존 포

장 구조의 상태이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

② 아스팔트 덧씌우기 포장을 설계할 때에는 공용 중인 아스팔트 포장체의 구조적 · 기능

적 상태를 정확히 평가해야 한다.

③ 공용 중인 기존 포장의 기능적 상태는 포장층별 영구변형량과 피로균열량 및 평탄성

을 측정하여 평가한다.

④ 구조적 상태 평가를 위해서는 공용 중인 기존 포장층의 탄성계수를 예측하고, 초기조

건(현재 영구변형량 등)을 정량화해야 한다.

⑤ 구조적 상태 평가를 위하여 비파괴 시험을 수행하고, 포장체 표면의 처짐값을 측정

한다.

(라) 3단계 : 아스팔트 덧씌우기 시범 단면 선정

① 기존 포장의 상태, 향후 예측 교통량, 덧씌우기 전 유지보수를 고려하여 설계자는 시

범 덧씌우기 포장 재료 및 단면을 선정한다.

② 덧씌우기 포장에 사용될 아스팔트 재료의 물성 산정 방법은 신설 포장의 방법에

준한다.

(마) 4단계 : 아스팔트 포장체 구조해석 수행

① 기존 포장의 상태 평가를 통해 계산된 각 포장층의 탄성계수와 아스팔트 덧씌우기 두

께 및 재료 물성을 이용하여 구조 해석을 수행한다.

② 구조 해석을 통하여 포장체 내부의 주요 지점에서의 변형률 값을 산정한다.

③ 원칙적으로 아스팔트 덧씌우기 포장에서 사용되는 구조 해석 기법은 신설 포장과 동

일하다.

(바) 5단계 : 아스팔트 덧씌우기 포장의 공용성 예측

① 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계에서는 피로균열과 소성변형을 고려하여 포장체의

공용성을 예측한다.

② 4단계에서 구조 해석을 통해 계산된 아스팔트 덧씌우기층 하부의 인장변형률과 포장

각층 중앙부의 압축변형률은 피로 수명과 소성변형량 계산에 각각 사용된다.

③ 아스팔트 덧씌우기층 하부의 피로 수명과 중앙의 소성변형량은 신설 포장 구조 설계

에서 제시한 예측 모형들을 통해 계산된다.

④ 보조기층과 노상층의 소성변형량도 마찬가지로 신설 포장 구조 설계에서 제시한 방법

에 따라 계산된다.

제10편 포장

(사) 6단계 : 아스팔트 덧씌우기 설계 평가 및 수정

① 아스팔트 덧씌우기 포장의 공용성 평가는 정해진 설계기간동안 예측 파손량과 사용자

가 제시한 설계 공용성 기준과의 비교를 통해 이루어진다.

② 예를 들어, 설계기간동안 예측된 파손량이 주어진 기준을 초과할 경우, 설계자는 반드

시 덧씌우기 포장층 두께 및 재료를 수정하여 정해진 기준을 만족해야 한다.

③ 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계를 완료하기 위해서는 피로균열과 소성변형, 그리고

평탄성에 대한 기준을 동시에 만족시켜야 한다.

④ 이 절차를 통해 기준을 만족시킨 후보 단면들은 경제성 분석을 수행하여 생애주기비

용을 산정한다.

(아) 7단계 : 최종 아스팔트 덧씌우기 설계 선정

① 공용성 평가 결과와 경제성 분석 결과를 근거로 하여 최종 아스팔트 덧씌우기 설계를

선정하게 된다.

(2) 설계입력변수

(1) 설계입력변수는 이 요령 3.5.1과 같이 설계등급 1, 설계등급 2로 구분하여 적용한다.

(2) 교통 조건 및 환경 조건, 덧씌우기 층의 신규 아스팔트 재료 물성을 위한 설계입력변수는 이 요령

3.5.2 설계입력변수와 동일하게 적용한다.

(3) 기존 아스팔트 층과 하부 구조의 재료물성은 기존 포장층에 대하여 실시한 비파괴시험 결과로부터

역산하여 추정된 값을 적용한다.

(4) 동상방지층에 대한 물성 기준은 이 요령 3.5.3의 2.3에 (5)항과 동일하게 적용한다.

(가) 기존 아스팔트 콘크리트 포장에 신규 아스팔트 콘크리트 포장을 덧씌우기 하는 경우,

기존 포장의 재료 물성을 제외하고 신설 아스팔트 포장의 설계에 적용된 설계듭급 1과

설계등급 2에 따른 설계입력변수를 결정하여 적용한다.

(나) 기존 아스팔트 층과 하부 구조의 재료 물성은 현재 공용 중인 기존 아스팔트 콘크리트

포장에 대해 비파괴시험을 실시하여 다음 3.에서와 같이 역산 과정을 통해 추정된 값을

적용한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

(3) 기존 아스팔트 콘크리트 포장의 재료 물성 평가

(1) 덧씌우기 설계를 실시하기 전 기존 아스팔트 콘크리트 포장의 재료 물성을 추정하기 위해 비파괴

시험을 실시한다.

(2) 기존 아스팔트 층의 재료 물성은 역산된 결과를 이용하여 해설에서와 같은 절차를 거쳐 보정하여

적용한다.

(3) 보조기층과 노상층에 대한 재료 물성은 비파괴시험을 통해 역산된 탄성계수를 그대로 적용한다.

(가) 기존 아스팔트 콘크리트 포장층의 탄성계수 추정을 위하여 일반적으로 비파괴 시험인

FWD(Falling Weight Deflectometer) 장비를 사용한다.

(나) 다음과 같은 절차를 통하여 포장체의 구조적 상태 평가 척도인 포장층의 탄성계수를 계

산한다.

① 포장체 표면의 처짐값 측정 : 충격 하중을 재하하여 센서 위치별 처짐값 측정

② 포장체 각층 두께 조사 : 시험구간에서 코어 채취를 통한 포장층 두께 조사

③ 초기 탄성계수 값과 포아송비 결정: 역산 프로그램에서 최초 처짐량을 계산하기 위해

이용될 초기값 결정

④ 탄성계수 범위의 조정 : 역산 프로그램에서 비합리적인 탄성계수 값이 선택되거나 계

산되는 것을 방지하기 위해서 포장재료별 탄성계수의 최대/최소값의 범위 결정

⑤ 처짐량 계산 : 다층탄성 구조 해석 프로그램을 이용하여 처짐량 계산

⑥ 오차 분석 : 측정된 처짐량과 계산된 처짐량의 비교를 통한 오차 분석

⑦ 새로운 탄성계수 결정 : ⑥의 과정에서 계산된 오차가 허용 오차 범위를 벗어날 경우

각 층의 새로운 탄성계수 결정

⑧ 포장층 최종 탄성계수 결정: 계산 오차가 허용 오차 범위 안에 수렴할 경우

(다) 아래 그림은 FWD 처짐값을 이용한 포장체의 탄성계수 역산 절차 흐름도이다.

제10편 포장

측정된 처짐량

층 두께, 하중

초기탄성계수 결정

처짐량 계산

탄성계수의 범위조정

새로운 탄성계수 결정

결과 도출

Error 분석

YES

(라) FWD 시험 결과를 역산하여 얻어진 탄성계수는 기존 아스팔트 층의 동탄성계수 마스터

곡선을 추정하기 위해 사용된다.

(마) 동탄성계수 마스터곡선의 기본 방정식은 S자형 곡선(Sigmoidal Curve) 함수를 이용하

여 개발되었으며, 기본 모델은 아래 식과 같다.

    

    log  log  log 



(바) 교통하중에 의해 나타나는 누적 손상으로 인한 시간이 지남에 따라 동탄성계수는 감소

한다.

(사) 이러한 손상으로 인한 감소된 동탄성계수 마스터곡선을 예측하여 기존 아스팔트 층의

재료물성으로 입력해야 한다.

(아) 이를 위해 현재 공용 중인 아스팔트 층의 신설 시의 동탄성계수와 현재 시점에서 FWD

시험을 통해 역산된 동탄성계수와의 관계를 통해 동탄성계수 손상비를 아래 식과 같이

계산한다.

동탄성계수 손상비     E 신설

E역산 × 

(자) 신설 시의 동탄성계수는 기존 아스팔트 층의 골재 입도와 바인더 등급의 정보를 바탕으

로 20 °C와 30 Hz에 해당하는 동탄성계수 값을 사용한다.

(차) 기존 아스팔트층의 감소된 동탄성계수 마스터곡선은 위 식의 회귀계수 중  에 계산된

동탄성계수 손상비를 반영하여 아래 식으로 구할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

    

    log  log  log 

′

여기서, ′   

손상비 × 

(카) 덧씌우기 설계 프로그램에는 기존 포장층의 탄성계수를 역산하기 위해 국내에서 개발된

GAPAVE 프로그램이 내장되어 있으며, FWD 시험결과를 입력하면 자동으로 역산 과정

및 보정 과정이 수행되어 기존 아스팔트 콘크리트 포장의 재료 물성이 계산된다.

(타) GAPAVE 프로그램은 유한요소 구조 해석과 유전자 알고리즘을 기반으로 한 역해석 프

로그램으로서, MODULUS 프로그램이나 EVERCALC 프로그램 등 가장 많이 사용되고

있는 프로그램들과의 비교 분석을 수행한 결과를 통해 보다 정확한 역해석을 수행할 수

있다는 것이 검증되었다.

(4) 구조 해석 및 공용성 해석

(1) 덧씌우기 설계에서의 구조 해석은 이 요령 3.3.3 구조 해석과 동일하게 적용한다.

(2) 덧씌우기 설계에서의 공용성 해석 방법은 이 요령 3.5.4 공용성 해석과 동일하게 적용한다.

① 아스팔트 콘크리트 포장 위의 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계의 절차는 신설 아스팔트

콘크리트 포장 구조 설계와 유사하다.

② 덧씌우기 포장 구조 설계를 위해서는 먼저 기존 포장의 향후 필요로 하는 잔존 수명을

가정한다.

③ 여기서 잔존 수명은 덧씌우기 포장 후부터 포장 파괴까지의 시간을 의미한다.

④ 그리고 기존 포장의 파손 정도에 따라 표면 절삭을 시행할 것인지 결정하게 된다.

⑤ 표면 절삭을 시행하고자 할 경우에는 기존 아스팔트 층 두께에서 표면 절삭 두께를 차감

하여 설계에 적용한다.

⑥ 아스팔트 덧씌우기 포장 두께는 가정하여 적용하며, 포장 두께가 필요한 잔존 수명에 미치

지 못하면 두께를 수정하여 다시 설계를 수행해야 한다.

⑦ 아스팔트 덧씌우기 포장 두께 및 동탄성계수, 기존 아스팔트층의 추정 동탄성계수, 하부

층(보조기층 및 노상)의 탄성계수 등을 이용하여 신설 포장과 동일한 구조 해석을 수행

한다.

제10편 포장

⑧ 구조 해석을 통하여 산정된 변형율과 포장 파손 예측 모형을 이용하여 시간 및 교통량에

따른 영구변형, 균열, 및 평탄성의 변화를 추정하게 된다.

⑨ 공용기간동안 산정한 누적피로균열, 누적영구변형 및 평탄성을 예측하여 설계 기준보다

작을 때까지 덧씌우기 층의 재료 물성이나 포장 단면을 변화하여 반복 설계를 수행한다.

3.4 기존 아스팔트 포장의 설계 조건

3.4.1 개요 및 적용 범위

여러 가지 포장 형태에 대한 설계에 있어서 각각의 포장설계조건에 알맞은 확실한 설계 자료의 적용

이 필요하다. 이와 같은 설계 자료는 아래의 네 가지로 구분되며, 설계 자료의 모든 값은 신뢰도와 관

련하여 추정값 보다는 평균값을 사용해야 한다.

(1) 설계 변수

(2) 공용 조건

(3) 포장 단면 설계용 재료 및 구조적 특성

포장층 재료의 물성지수 과 단면 두께에 따른 구조적 특성에 대한 사항은 ‘3.5 기존 아스팔트 포

장의 설계방법’에 제시되어있다.

아스팔트 포장 구조의 각각의 층 두께와 구성층 조합을 결정하기 위해서는 이 편에서 제시

되는 설계법의 소요 설계입력변수에 맞는 정확한 설계 자료의 적용이 필요하다.

설계 자료는 다음과 같이 세 가지로 나뉜다.

(가) 설계 변수 : 이 지침서에 수록된 포장설계법의 각 형태에 대하여 반드시 고려해야 할

기준에 관한 내용

(나) 공용 조건 : 설계자가 포장 설계 대안을 채택함으로써 얻고자 하는 수준, 예를 들면

서비스 능력 등에 관한 규정 사항

(다) 포장 단면 설계용 재료 및 구조적 특성 : 포장 구조의 공용성에 영향을 주는 물리적

특성과 단면 두께 설정에 관한 사항

이 편의 설계법에서 필요한 관련 입력변수 요소는 표 3.36과 같이 분류되며, 이에 적용되는

입력 자료는 포장의 공용 수명에 대한 신뢰도에 영향을 주므로 입력 자료는 반드시 소요

산정기준을 만족시키고 변동성을 고려한 평균값을 사용해야 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

<표 3.36> 아스팔트 포장 설계 입력변수 요소

구 분 항 목

1. 설계변수 ∙ 시간제약변수

- 공용기간

- 해석기간 ∙ 교통량 ∙ 환경영향변수

- 동결깊이와 배수 수준을 고려한 지역계수

2. 공용 조건 ∙ 초기 서비스지수 ∙ 최종 서비스지수

3. 포장 단면 설계용 재료

및 구조적 특성

∙ 설계노상변수

- 설계노상CBR

- 노상지지계수 ∙ 포장층 재료 물성지수

- 상대강도계수(AASHTO 법)

- 등치환산계수(TA법) ∙ 각 층 단면두께

3.4.2 시간제약변수

포장 설계에 있어서 시간제약변수(time constraints)는 설계자가 포장 구조 설계 전략을 선

택하는 데 중요한 역할을 한다. 포장 설계 시 고려하는 시간제약기간은 설계포장구조체가 선

택된 최종 서비스 수준까지 발휘할 수 있는 시간 즉, 공용기간(performance period)과 설

계자가 설계포장구조에 대하여 수명-주기 비용(life-cycle cost)을 감안하여 부여한 대상 포

장체가 지속되어야 할 시간의 길이 즉, 해석기간(analysis period)에 따라 결정되며, 일반적

으로 해석기간은 공용기간보다 길게 설정한다.

이와 같은 시간제약기준의 설정은 설계자가 계획한 설계수명동안 지속될 수 있는 포장 구조

로 설계하는 방안으로부터, 덧씌우기 계획을 가지는 단계건설의 포장 구조 설계방안에 이르

기까지의 다양한 포장 구조 두께결정 및 층 조합의 기준이 된다.

(1) 공용기간

공용기간은 초기 신축된 포장구조가 보수(rehabilitation)를 필요로 하기 직전까지의 기간

또는 보수작업 사이의 기준을 의미한다. 다시 말하면 신설포장, 재포장 또는 보강된 포장의

초기서비스능력이 최종서비스능력으로 떨어지기까지 경과한 시간이다. 공용기간을 설정하는

제10편 포장

데 있어, 설계자는 관련 도로기관의 경험과 정책에 의해서 수립되는 최소 및 최대범위를 결

정해야 한다. 그러나 실질적인 공용기간은 포장에 적용되는 유지관리 방식이나 관리수준에

따라 크게 영향을 받는다는 것을 염두에 두어야 한다.

최소 공용기간(minimum performance period)이란 신설 포장 또는 보강된 포장이 유지

되어야 하는 최소시간이다. 예를 들어 초기 포장구조가 어떤 보수작업을 실시하기 전까지 최

소 10년 동안 지속되어야 바람직하다고 하면 이와 같은 한계는 새 표층이 얼마나 오래 공용

되어야 할 것인가에 대한 사회적 인식, 초기 건설의 예산 규모, 수명-주기 비용 그리고 기타

기술적인 고려사항 등의 요소에 좌우된다. 아스팔트 포장에서 통상 공용기간은 10년으로 설

정하는 것이 일반적이다.

(2) 해석기간

해석기간은 해석 대상이 되는 동안의 길이, 즉 어떠한 설계 계획에서 보증할 수 있는 시간의

범위이다. 해석기간은 과거에 설계자가 적용하는 설계수명기간과 유사하며, 최대 공용기간을

고려해야 하므로 요구되는 해석기간을 얻기 위해서는 한 번 또는 그 이상의 보수작업이 요구

되는 단계건설에 대한 고려와 계획이 필요하다.

AASHTO에서 추천하는 해석기간 값은 표 3.37과 같다.

<표 3.37> AASHTO의 해석기간 추천값

교 통 량 해 석 기 간 (년)

도시지역 교통량이 많은 지역

지방지역 교통량이 많은 지역

교통량 적은 지역

비포장 교통량 많은 지역

30 ~ 50

20 ~ 50

15 ~ 25

10 ~ 20

국내에서는 공용기간과 해석기간에 대한 구분을 별도로 두지 않고, 일반적으로 설계할 때에

는 공용기간을 아스팔트 포장은 10년, 콘크리트 포장은 20년으로 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

3.4.3 서비스 능력 - 공용성 기본개념

서비스 능력-공용성 개념(serviceability-performance concept)은 이 편에 제시된 설계법에서 공

용성 척도로 사용되며, 이 개념은 AASHO 도로 시험에 의해서 정립된 개념으로서 포장의 쾌적성을

정량화하는 척도이다.

서비스 능력-공용성 개념은 다음의 다섯 가지 가정을 토대로 한다.

(1) 도로 포장은 이용자의 통행의 편리성과 쾌적감을 제공하기 위함이다.

(2) 쾌적감(comfort)이나 승차감(riding quality)은 이용자의 주관적 반응 또는 견해에 관련되는 사항

이다.

(3) 서비스 능력(serviceability)은 모든 도로 이용자 관점에서 포장의 상태를 평가하여 점수를 부여하는

방법으로 표시되며, 이것을 서비스 능력 평점(servicability rating)이라 부른다.

(4) 객관적으로 측정할 수 있는 포장의 물리적 손상 특성과 주관적 평가를 서로 상관시킬 수 있으며,

이 관계로부터 객관적인 서비스 지수(serviceability index)를 제공할 수 있다.

(5) 공용성(performance)은 포장 구조체의 서비스 이력(serviceability history)으로 표시된다.

포장의 서비스 능력은 어느 시점에서 포장이 이용자에게 제공하는 구조적 손상도(요철, 균

열 및 패칭 정도)의 크기이며, 측정 시 서비스 지수로 표시된다.

측정 시 서비스 지수(present serviceability index ; PSI)는 균열과 패칭 정도 그리고 아

스팔트 콘크리트 포장에서의 바퀴 자국 패임 깊이(rutting depth) 등을 그 포장의 사용 수

명(service life) 동안의 특정 시기에 측정하여 얻을 수 있다.

3.4.4 측정 시 서비스 지수

(1) 측정 시 서비스 지수(PSI)의 크기는 0 ~ 5의 값으로서 정의된다.

(2) 포장 설계를 위해서는 다음과 같은 초기와 최종 서비스지수를 결정해야 한다.

① 초기 서비스지수(initial serviceability index ; Po) : 도로 이용자 관점에서 추정되는 시공 완

료 직후의 PSI 값

② 최종 서비스지수(terminal serviceability index ; Pt) : 특정 도로의 포장면을 재포장(resurfacing)

하거나 재시공(reconstruction)이 요구되는 시점의 PSI 값

AASHTO 도로 시험 결과 아스팔트 포장에 대한 초기 서비스지수 값은 4.2, 콘크리트 포장

초기 서비스지수 값은 4.5로 평가되었다. 최종 서비스지수(Pt) 값은 주요 도로인 경우에는

2.5를 사용하며, 중요하지 않은 도로에 대하여서는 2.0을 적용한다. 또한 경제적 관점에서

볼 때 초기 비용이 적게 소요되는 저급도로에 대하여서는 Pt = 1.5를 적용할 수 있으며, 이와

제10편 포장

같은 낮은 값의 최종 서비스 지수는 특별히 선택된 도로인 경우에만 적용하는 것이 바람직

하다.

3.4.5 교 통

포장 설계 조건 중 가장 중요한 요소의 하나가 교통량이다. 설계를 위해서는 대상 도로의 설계기간동

안에 설계차로를 통과하는 전체 혼합교통량을 등가단축하중(等價單軸荷重) 교통량으로 환산하여 적용

한다.

따라서, 설계교통량을 산정하기 위해서는 등가단축하중 환산계수, 방향분배계수, 차로분배계수를 결정

해야 한다.

포장설계기준 중 가장 중요한 요소의 하나가 교통량 산정기준이다. 서비스능력-공용성 개

념을 토대로 하는 포장설계법들에서 포장 공용성, 즉 유효 구조적 지지 용량은 교통뿐만

아니라 환경적 영향에 저항할 수 있는 척도로서, 설계 해석기간 동안 설계차로 당 통과시킬

수 있는 표준 등가단축하중의 누가통과횟수로 표시하는 것이 기본원리이다.

따라서, 설계자는 교통 조건을 만족하는 포장설계를 위해서 설계대상도로를 해석기간 동안

통과하는 예상 총 혼합교통량(mixed traffic)을 추정하여, 이것을 표준 등가단축하중 통과

횟수로 환산해야 하며, 그런 다음 설계차로 교통량을 방향별 · 차로별 분포를 고려하여 결정

해야 한다. 그리고 환경적 영향은 등가단축하중 통과횟수로 환산하여, 이 설계차로 교통량

에 반영하거나 최종 층 두께 결정 단계에서 고려하여 보정하는 것이 일반적인 방법이다.

(1) 표준 등가단축하중

도로를 실제 통행하는 혼합교통은 서로 다른 축 형식과 축 배열 그리고 축하중 분포를 가지

는 차량군으로 구성되기 때문에 포장 설계를 위한 설계차로 교통량을 결정하기 위해서는 하

나의 공통 분모를 기준으로 하여 표준화시켜 변환해야 한다.

이 편에서는 이와 같은 공통 분모를 관련 도로관리기관에서 규정하는 차종과 축 배열 형식

그리고 제한하중을 고려한 등가단축하중(equivalent single axle load : 이하 ESAL) 등을

기준으로 한 Miner 법칙을 토대로 하여, 주어진 포장구조체가 동일 토질 조건과 환경 조건에

서 등가단축하중의 1회 통과에 따른 포장체의 손상도에 대한 임의 축하중의 1회 통과에 따른

손상도의 비를 표시하는 등가단축하중 환산계수(equivalent single axle load factor : 이

하 ESALF)를 결정하여 차종별 · 축 형식별 환산계수를 산정하고, 이것을 적용하여 혼합교통

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

량을 등가단축하중 통과 횟수로 환산하는 것을 원칙으로 한다.

(2) 설계차로 교통량 산정

포장 설계에 적용되는 장래 예상 혼합교통량은 ʻ도로교통량통계연보ʼ(국토교통부)나 대상 노

선의 도로계획조사에서 평가되는 장래 교통수요예측 결과를 토대로 하여 기준연도에 대한

차종별 양방향 연평균일교통량(AADT)과 해석기간 동안의 연도별 또는 일정 기간별 · 차종별

증가율을 결정하고, 포장 해석기간과 공용기간에 걸친 양방향 차종별 누가교통량을 산정함으

로써 결정한다. 필요한 경우 계획도로의 여러 가지 교통량 특성을 추정하기 위하여 적절한

위치를 선정, 시 · 종점(O/D) 조사를 실시하여 활용하면 정확도를 높일 수 있다.

설계차로에 대한 교통량은 다음 식을 적용하여 결정한다.

W = DD × DL × W'

여기서, W : 해석기간 동안의 설계차로에 대한 누가 ESAL 교통량

DD : 방향별 분포계수. 즉, 방향에 따라 ESAL 단위로 분포되는 교통량의 비율

DL : 차로별 분포계수. 즉, 한방향이 2차로 이상일 경우 차로별 교통량 분포비율

W' : 해석기간 동안의 대상 계획도로의 양방향 누가 ESAL 교통량

DD값은 대부분의 도로에서 일반적으로 0.50(50%)로 적용하나 한 방향으로 차로 통행이 편

중된 교통량이 많은 차로에 대한 ESAL 교통량을 기준으로 하고, 이런 경우 DD값은 차량이

많은 방향과 차량이 적은 방향에 대하여 0.30 ~ 0.70 범위로 한다. DD값은 2차로 도로에는

0.5를 4차로 이상의 도로에는 0.40 ~ 0.45를 적용하는 것이 일반적이다.

차로별 분포계수(DL)는 표 3.38의 값을 적용한다.

<표 3.38> 차로별 분포계수(DL)

한 방향 차로수 설계차로에 대한 ESAL 백분율

100

80 ~ 100

60 ~ 80

50 ~ 75

제10편 포장

3.4.6 환경영향변수(동상방지)

(1) 일반사항

포장 공용성과 포장 구조 설계에 관련되는 주요 환경인자로 온도와 강우의 영향을 반영한다. 이들은

노상토의 동결융해 및 배수 효과에 영향을 주는 기상요소이므로 설계자는 이들로 인한 포장 구조의

수축팽창과 동상현상 등의 메커니즘을 면밀히 분석하여 포장에 대하여 결함을 일으키는 요인을 미리

제거하거나, 포장 구조 설계요소로 주의 깊게 고려해야 한다.

온도는 다음 사항에 영향을 미친다.

(가) 아스팔트 콘크리트의 크리프(creep) 성질

(나) 아스팔트 콘크리트 내에 발생되는 온도유발응력(thermal-induced stress)

(다) 노상토의 동결융해

강우가 포장 구조 내 또는 노상토에 침투되면 포장 재료의 성질에 영향을 주게 된다.

이 절에서는 온도에 관련되는 사항만을 취급하고, ʻ3.4.7 환경영향변수(배수 조건)ʼ에서는 강

우에 관계되는 사항을 취급한다.

노상과 입상재료에 관한 계절적인 영향 이외에 기온이 아스팔트 콘크리트의 특성에 영향을

미치며, 공용성은 다음과 같은 세 가지 방법으로 영향을 받게 된다.

(가) 저온균열현상(low temperature cracking)

(나) 피로균열현상(fatigue cracking)

(다) 바퀴자국 패임(rutting)

(2) 동결 융해

(1) 노상토의 동결과 융해는 동결 시에 나타나는 동상작용과 해빙기에 나타나는 융해작용으로 포장의

강도를 크게 악화시켜 포장의 서비스 능력을 감소시킨다.

동결융해의 영향에 의한 포장층과 노상 재료의 손상은, ① 이들 재료의 세립자 함유비율, ② 동결

대기온도의 포장 구조 내의 관입률, ③ 해빙기의 융해속도 및 융해 진행형식, ④ 포장 구조 내의

수분공급원의 존재 유무와 위치, ⑤ 포장 구조의 배수능력에 영향을 받는다.

(2) 포장 구조 설계 시에는 동결에 의한 노상토의 동상 효과를 서비스 능력의 손실 크기로 반영하든지

또는 포장층 내로 침투되는 최대 동결관입 깊이를 평가하여 동결성 노상토 내의 허용할 수 있는

관입깊이를 결정하여 포장 두께 결정에 고려한다. 융해작용에 의한 강도 약화는 노상토의 설계

CBR 또는 MR 의 감소로 고려할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

노상토의 동결융해는 오래 전부터 포장설계자의 주요 관심사가 되어 왔다. 이것의 주된 피해

는 봄철 해빙기(spring thaw period)에 일어나는 융해 약화현상(thaw-weakening)이다.

동결작용의 또 다른 피해는 포장의 서비스능력 감소를 초래하는 동상작용(frost heaving)의

유발이다.

동결지역에서 포장 구조 설계에 고려할 주요 사항을 요약하면 다음과 같다.

포장층 아래 또는 포장 내의 토사의 동상 작용은 커다란 토사 공극 내의 얼음이 생성되어서

연속적으로 얼음결정(ice lenses), 얼음층, 얼음백 또는 얼음 덩어리를 형성한 후 성장 · 팽창

함으로써 발생하는 것이다. 이와 같이 상당한 크기의 얼음 덩어리로 성장하는 현상을 얼음분

정작용(ice segregation)이라 부른다. 이와 같은 현상은 하나의 얼음 결정이 수분 공급이 정

지될 때 까지 또는 동결접촉면(freezing interface)에서 동결조건 상 더 이상의 결정 상태

(crystallization)를 유지할 수 없을 때까지 열 전달 방향으로 더 낮은 위치에 새로운 얼음

결정을 형성시켜서 상당한 두께로 성장하기 때문에 발생된다.

연구조사에 의하면, 얼음분정작용은 세립자를 함유하고 있는 토사에서만 발생하는 것으로 보

고되고 있다. 이런 종류의 토사는 동상에 민감하며, 이에 반하여 깨끗한 모래 · 자갈은 동상에

민감하지 않다. 동결민감도는 주로 세립자 함유 비율과 함수관계를 가지며, 다소 영향은 작지

만 토립자 형상 · 토립자 입도 분포 그리고 광물질 조성도가 관계된다.

포장층 및 노상재료에서 얼음분정작용이 발생되기 위해서는 다음과 같은 토사, 온도 및 물의

세 가지 조건이 동시에 만족되어야 한다.

(가) 토질이 동결에 민감한 재료로 구성되어야 한다.

(나) 동결온도(freezing temperature)가 흙 속으로 관입(penetrate)해야 하며, 일반적으로

특정 얼음 결정 또는 얼음층의 두께는 흙 속으로 동결온도가 관입하는 침입률에 반비례

한다.

(다) 포장층 아래 위치한 지하수위, 침투수 또는 중력수 흐름, 대수층 또는 세립토 공극에

갇혀 있는 수분이 공급되어야 한다.

해빙기는 계절적인 동결지역에서 포장에 영향을 주는 환경적 변화의 연간 주기 가운데서 가

장 위험한 상태 가운데 하나이다.

이와 같은 융해주기(thawing cycle)는 많은 경우에 있어서 융해속도와 포장구조의 배수능력

에 따라 포장에 큰 피해를 끼친다.

제10편 포장

해빙기간 동안에는 많은 눈이 녹아내려서 녹은 물이 측구를 채우고 길어깨나 포장 자체 내의

표면균열을 통하여서 포장체에 침투하게 된다. 해빙기간 동안 노상토의 지지력은 크게 감소

되며, 동상현상은 한겨울 중의 해빙기간 후에 더욱 심하다. 동상 관입이 깊은 지역에서는 봄

철의 두꺼운 포장 구조가 완전히 해빙되는 기간 동안에 포장이 가장 큰 피해를 입는데, 이것

은 해빙이 보조기층과 기층은 물론 노상토까지 영향을 미치기 때문이다.

주어진 노상의 지지력에 악영향을 주는 정도는 해빙기간 동안의 땅속 온도분포에 크게 좌우

된다.

융해작용은 위에서 아래로, 바닥에서 위로 또는 위 아래 동시에 진행될 수 있다. 융해작용은

포장표면 온도에 따라 다르며, 봄철 급속 해빙기 동안에는 융해작용이 표면으로부터 아래로

진행되는 경우가 대부분이다. 이와 같은 융해작용은 배수조건에 심한 악영향을 미친다. 융해

층 아래에 그대로 남아 있는 동결토는 융해된 얼음결정으로부터 흘러나온 물을 위 방향으로

떠받치고 있어서 측방향 및 표면배수만이 이 물의 출구의 수단이 된다. 입상토의 경우에는

길어깨에 남아있는 눈의 단열효과(insulating effect) 또는 길어깨와 다른 열전도성 및 표면

반사 특성 때문에 길어깨가 동결상태로 남아있게 되므로 측방향배수가 억제될 수 있다.

만일, 봄철 대기온도가 낮은 상태로 유지되어서 밤에 동결작용이 일어나면 하절기에 땅속에

저장되었던 열과 지구내부에서 발생하는 열이 위로 전도되어, 융해현상이 위로 진행된다. 이

와 같은 융해작용으로 인한 상방향 재료가 동결되어 있는 기간 동안 융해된 얼음 결정에서

생긴 물은 아래 방향으로 배수가 이루어지게 한다.

(3) 동결지수

(1) 동결지수(freezing index)는 포장 내의 동결관입깊이를 산정하기 위한 대표적 척도로서, 포장 구

조와 노상토를 동결시키는 대기온도의 강도와 지속기간(intensity and duration)의 누가영향

(accumulative effect)으로 표시된다. 동결지수의 단위는 온도·일(℃·일, ℉·일)이며, 어느 동결

계절 동안의 누가 온도·일에 대한 시간곡선상의 최고점과 최저점의 차이로 나타낸다.

(2) 설계노선의 설계동결지수의 산정은 대상지역의 인근 측후소에서 관측한 월 평균 대기온도의 크기

와 지속시간에 대한 30년 간의 기상자료에서 추위가 가장 심하였던 3년 간(즉 동결지수의 최대

3년치)의 평균동결지수로 정한다. 만일 30년 간의 기상자료가 없으면 최근 10년 간의 최대동결지

수를 설계동결지수로 산정한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

100

주어진 지역의 지리적 조건에서 동결영향의 강도(severity)에 영향을 주는 주요 요소는 대기

온도, 표면에서 받는 태양 복사열, 바람 및 강우와 같은 기상인자이다. 처음 세 가지는 동결

관입깊이(depth of frost penetration), 동결 · 융해 주기수(number of freeze-thaw

cycle) 그리고 동결과 융해 지속기간 등을 포함한 포장 구조 내의 온도체계(temperature

regime)에 주로 영향을 준다. 강우는 주로 수분체계(moisture regime)에 영향을 주며, 토

질의 온도 특성에 변화를 가져오고, 또한 땅 속 온도를 결정하는 다른 기상변수와도 상호작

용을 한다.

동결관입 깊이산정을 위한 척도로서 많은 연구결과에 따라 정립된 개념이 동결대기온도의

강도와 지속시간의 누가영향을 나타내는 동결지수이다.

어떤 하루(1일) 동안에 있어서 온도 · 일(℃ · 일)은 평균 일 대기온도(average daily air

temperature)와 0℃ 사이의 차이와 같다. 온도 · 일은 평균 일 온도가 0℃ 이하(동결온도×

일수)일 때 양의 값이고, 0℃ 이상(융해온도×일수)일 때 음의 값이 된다. 따라서, 평균 일

온도가 영하 1℃이면 ʻ1℃ · 일ʼ로 계산되며, 영상 1℃이면 ʻ-1℃ · 일ʼ이 된다. 또한, 영하 1

0℃이면 ʻ10℃ · 일ʼ이 된다.

주어진 연도와 시공 포장 위치별 동결지수는 평균 일 대기온도 기록을 사용해서 산정할 수

있다. 이 기록은 포장 지역에 가까이 위치한 측후소에서 측정한 값을 토대로 하며, 이 자료는

지형과 표고 차이 · 인구 밀집지역 또는 물 공급원(하천, 호수, 해안)과 기타 열 공급원의 인

접 정도에 따라서 동결지수 값 변동이 크므로 꼭 필요한 것이다. 이와 같은 변동값은 동결관

입 깊이를 토대로 포장을 설계할 경우는 포장 설계에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 특히 동결지

수가 약 55℃ · 일보다 큰 값을 적용하는 지역에서는 포장 설계에 큰 영향을 미칠 수 있다.

설계구간에 표 3.39의 측후소가 있을 경우 표 3.39의 동결지수 및 동결기간을 이용하여 설

계동결지수를 산정하며, 설계구간에 측후소가 존재하지 않으면 표 3.40의 좌표별 동결지수

를 이용하고 동결기간은 가까운 측후소 3개의 평균값 또는 가장 가까운 측후소의 값을 이용

하여 설계동결지수를 산정한다. 표 3.39에서 얻어지는 동결지수 값은 측후소 위치에서 관측

한 값을 토대로 한 것이며, 표 3.40의 동결지수는 지반고 100 m 기준의 값이므로 설계노선

의 위치 및 표고에 대한 보정은 식 3.2를 이용하여 계산한다.

제10편 포장

101

<표 3.39> 지점별 동결지수(남한지역)

지 역

측후소

지반고(m)

동결지수

(℃·일)

동결기간

(일)

지 역

측후소

지반고(m)

동결지수

(℃·일)

동결기간

(일)

속초 17.6 102.1 46.5 합천 32.1 109.8 49.0

대관령 842.0 697.0 121.5 거창 224.9 188.7 67.5

춘천 74.0 418.0 73.5 영천 91.3 127.3 39.0

강릉 26.0 85.2 31.0 구미 45.5 132.0 57.5

서울 85.5 278.9 68.0 의성 73.0 331.0 87.5

인천 68.9 203.4 55.5 영덕 40.5 72.6 29.5

원주 149.8 340.9 84.5 문경 172.1 212.5 69.0

울릉도 221.1 117.1 23.0 영주 208.0 246.8 79.5

수원 36.9 272.4 66.0 성산포 17.5 0 0

충주 69.4 350.4 88.5 고흥 60.0 49.1 25.5

서산 26.4 195.7 55.0 해남 22.1 58.8 31.0

울진 49.5 65.3 28.5 장흥 43.0 63.6 33.5

청주 59.0 201.6 62.5 순천 74.0 117.4 40.5

대전 67.2 184.2 54.0 남원 89.6 224.7 66.0

추풍령 245.9 210.5 69.0 정읍 40.5 138.7 61.0

포항 2.5 57.6 27.0 임실 244.0 318.4 75.0

군산 26.3 139.0 61.0 부안 7.0 142.6 61.5

대구 57.8 72.0 30.5 금산 170.7 283.7 74.5

전주 51.2 95.8 46.0 부여 16.0 204.0 66.0

울산 31.5 59.8 27.0 보령 15.1 141.6 61.5

광주 73.9 82.5 38.0 아산 24.5 248.1 66.5

부산 69.2 53.2 5.0 보은 170.0 366.0 87.5

통영 25.0 43.2 19.0 제천 264.4 489.9 89.5

목포 36.5 51.6 20.0 홍천 141.0 464.3 89.0

여수 67.0 52.5 4.0 인제 199.7 475.3 96.5

완도 37.5 42.2 26.0 이천 68.5 356.7 69.5

제주 22.0 0 0 양평 49.0 381.5 87.0

남해 49.8 45.3 20.0 강화 46.4 355.2 68.0

거제 41.5 39.3 4.0 진주 21.5 83.2 39.0

산청 141.8 72.3 31.5 서귀포 51.9 0 0

밀양 12.5 93.2 38.5 철원 154.9 522.6 81.0

동해 40.0 67.8 42.0 봉화 320.0 401.9 91.0

안동 140.0 203.4 60.5 장수 406.0 337.4 87.0

태백 713.0 501.5 111.0

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

102

<표 3.40> 좌표별 전국 동결지수(단위 : ℃·일)

북위(radian)

동:경(radian)

34 35 36

0.4 0.6 0.8 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.2 0.2

126

0.4 89 84 61 99 133 153 165 174 181 184

0.6 67 74 94 113 132 152 166 172 175 181

0.8 67 84 96 113 107 151 161 171 166 203

127

0.0 92 85 96 118 121 159 169 160 180 214

0.2 92 65 102 125 147 197 223 127 182 207

0.4 96 81 104 128 157 207 212 193 219 224

0.6 101 88 87 118 141 160 188 189 210 222

0.8 100 78 66 102 117 89 147 167 188 203

128

0.0 103 87 66 99 103 111 140 157 175 162

0.2 105 94 89 101 113 127 130 153 165 174

0.4 104 87 55 82 112 128 136 142 156 172

0.6 105 87 55 67 107 119 126 103 128 217

0.8 109 97 82 85 100 114 121 129 144 208

129

0.0 115 107 96 70 73 111 122 132 133 166

0.2 121 115 106 92 94 100 94 119 117 138

0.4 127 122 117 113 110 107 84 108 74 116

북위(radian)

동경(radian)

36 37 38

0.4 0.6 0.8 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.0 0.2

126

0.4 189 210 218 232 247 262 334 347 301 287

0.6 182 212 221 238 250 225 266 310 299 294

0.8 210 222 236 252 268 265 276 291 303 309

127

0.0 219 236 257 263 288 286 285 303 333 349

0.2 217 237 262 269 292 305 312 330 403 445

0.4 199 218 244 282 339 358 356 350 406 444

0.6 243 249 256 288 332 353 361 376 383 366

0.8 271 272 274 309 313 327 392 402 391 348

128

0.0 208 222 274 347 324 321 361 370 368 346

0.2 201 198 243 315 393 309 306 324 407 347

0.4 208 217 223 251 283 271 264 271 279 215

0.6 273 209 214 225 234 232 232 225 213 139

0.8 252 206 233 248 204 198 204 152 188 189

129

0.0 189 197 226 231 164 148 139 139 177 195

0.2 148 153 168 160 163 127 123 162 181 194

0.4 108 99 127 74 141 154 158 171 184 193

제10편 포장

103

그림 3.17은 국토해양부에서 최근 20년간 기상측후소에서 관측된 기상자료를 근거로 만든

ʻ20년 동결지수선도ʼ(2012.8, 국토해양부)이다. 그림 3.17에서 얻어지는 동결지수 값은 측후

소 위치에서 관측한 값을 토대로 한 것이므로, 설계노선의 표고에 대한 보정은 다음 식을 이

용하여 계산한다.

설계동결지수(℃·일) = 동결지수(그림 3.17) + 0.5 × 동결기간(표 3.39) × 

표고차m 

표고차 = 설계노선 포장계획면 최고표고(m) - 측후소 지반고(m)(표 3.39)

(3.2)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

104

(4) 동결관입깊이의 평가

(1) 동결관입깊이는 0℃ 온도선이 포장 표면으로부터 포장층 아래로 관입되는 깊이로서, 이것은 주로

영하의 대기온도 크기와 지속시간·노상토의 재료 성질(통상 밀도) 그리고 노상토 내의 얼 수 있는

수분의 양(함수량)의 영향을 받는다.

(가) 동상 방지법

(a) 완전방지법(complete protection method)

동결작용에 의한 표면 변위량을 제거하기 위해 충분한 두께의 비동결성층을 설치하

여 포장의 융기와 지반의 약화를 감소 또는 억제하는 방법이다.

(b) 노상동결 관입 허용법(limited subgrade frost penetration method)

노상상태가 수평방향으로 심하게 변하지 않거나 흙이 균질한 경우에 적용되는 설계

방법이다. 동결 깊이가 노상으로 일정 깊이만큼 관입되더라도 동상으로 인한 융기량

이 포장파괴를 일으킬만한 양이 아니라면 노상의 동결을 어느 정도 허용하는 것이

경제적이므로 제안된 방법을 통상적으로 적용한다. 도로포장 구조설계에서는 이 방

법을 채택하여 설계프로그램에 반영하였다.

해빙 기간 중에 일어나는 노상강도 감소를 근거로 하여 동결에 대비한 포장 두께를

결정결정하는 것으로 동결지수가 직접함수가 아니므로 통상적으로 적용하는 방법은

아니다.

완전 방지법은 동결 작용에 의한 표면 변위량을 제거하기 위해 충분한 두께의 비동결

성층을 설치하는 것으로, 노상의 동결을 일부 허용하는 노상 동결관입 허용법 및 감

소 노상 강도법에 비해 비경제적이므로 특수한 경우에만 적용한다.

포장 구조 설계시 보편적으로 사용되고 있는 방법으로 노상 동결 관입 허용법과 감소

노상 강도법이 있으나, 후자는 설계 기준으로서 해빙 기간 중에 일어나는 노상 강도

감소를 근거로 하여 동결에 대비한 포장 두께를 결정하는 것으로, 동결지수와 직접적

인 함수 관계가 없으므로 동결지수와 직접적인 함수 관계가 있는 노상 동결 관입 허

용법을 통상적으로 적용한다.

제10편 포장

105

(나) 동상 방지층 두께 설계

이 설계는 노상의 동결 관입허용법에 의해 동결깊이를 산정하는 방식으로 선정된 설계동

결지수 연도에 대하여 동결성 노상토 내에 소량의 동결관입을 허용하는 개념으로서 다음

과 같은 절차와 그림 3.19를 적용한다.

(a) 동결 기간의 시점에서 기층(보조기층 포함)과 노상토의 평균 함수비, 그리고 기층(보

조기층 포함) 재료의 건조 단위중량( )을 결정한다. 기층과 보조기층을 모두 입상재

료로 사용하는 경우, 각 층의 두께에 대한 중량비로서 평균 함수비와 단위건조중량을

계산한다. 또한 안정처리 기층과 비처리 입상 보조기층으로 구성되는 경우에는 입상

보조기층의 함수비와 단위 건조 중량값을 적용한다.

(b) 그림 3.18 및 설계 동결지수 연도에 일어날 수 있는 최대 동결 관입 깊이, a를 결정

한다. 필요한 경우 직선 보간하여 결정한다.

포함)두께, c를 계산한다.

c = a – p (3.3)

여기서, c : 비동결성재료 치환 최대깊이

a : 설계동결관입깊이(그림 3.18, 식 3.3, 식 3.4)

p : 콘크리트 포장의 슬래브 두께(빈배합 콘크리트 중간층 포함) 또는 아스팔

트 포장의 표층(아스팔트 또는 시멘트 안정처리기층 포함) 두께

(d) 노상토와 기층의 함수비의 비(r)를 계산한다.

중차량 통행이 많은 곳에서, r값은 2.0보다 큰 경우 2.0을 사용하고 이외의 모든 곳

에서는 r이 3.0 이상인 경우 3.0을 사용한다.

r 기층 함수비Wb 

노상토 함수비Ws 

(3.4)

(e) 그림 3.19에서 가로축에 c값과 대각선의 r값과 만나는 점을 지나는 수평선 상의 좌측

세로축과 만나는 점으로 얻어지는 값이 소요의 비동결성 기층(보조기층 포함) 두께

b값이고, 대응되는 우측 세로축의 값이 허용노상동결관입 깊이 s 값이다.

이 절차로 결정되는 소요의 비동결성 기층(보조기층 포함) 두께 b와 허용노상동결관입

깊이 s의 비는 4 : 1 이고, r = 1 일 때 c = b + s가 된다. 허용노상동결관입 깊이 s는 설계

노선의 평균적 현장조건에서 설계동결지수 연도의 1년 동안 포장표면 사이에 과잉 동상

현상(excess differential heave)을 일으키지 않도록 허용할 수 있는 노상관입깊이이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

106

설계동결지수 800℉ 이하의 경우

설계동결지수(℉ 일)

<그림 3.18> 동결관입깊이와 설계동결지수 상관도표

제10편 포장

107

<그림 3.19> 노상동결관입허용법에 의한 설계비동결성재료층 두께 결정 도표

3.4.7 환경 영향 변수(배수 조건)

(1) 일반사항

강우가 포장 균열 또는 포장 줄눈을 통하여 침투하고, 높은 지하 수위와 국부적 펌핑에 대한 적정 배

수 처리가 불충분한 경우에 포장 내에 존재하는 과잉수(excess water)가 교통량 증가에 따라서 포장

구조의 초기 포장 손상을 유발하므로, 설계 시에 노상토에 대한 물의 영향과 기층 강도·노상 강도 그

리고 기층 부식도에 대한 물의 영향에 대하여 고려해야 하며, 이와 함께 동상 효과도 검토해야 한다.

포장으로부터 물의 배수는 언제나 도로 설계의 주요 관심사의 하나이다. 그러나 현재의 설계

방법으로는 종종 배수가 잘 되지 않는 기층을 설계하게 되는 경우가 있다.

물은 포장의 균열 · 줄눈 또는 포장면으로부터 포장 속으로 침투하며, 또한 높은 지하수위 ·

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

108

국부적 펌핑 또는 대수층(interrupted aquifier)으로부터 지하수가 포장 구조 내에 들어오

게 된다. 포장 구조 속에서 갇히게 되는 이러한 물의 영향은 다음과 같다.

(가) 안정처리 되지 않은 입상재료의 강도 감소

(나) 노반토 강도 감소

(다) 펌핑 작용과 그로 인한 콘크리트 포장의 단차, 균열, 길어깨 강도 약화

(라) 아스팔트 포장 하부 골재 기층 내의 세립자의 펌핑과 그에 따른 지지력 감소

이외에도 드문 경우이지만 다음과 같은 문제도 일어난다.

(가) 아스팔트 콘크리트의 벗겨짐(stripping)

(나) 팽창토에서 일어나는 부등 솟음(differential heaving) 현상

(다) 동상 작용

ʻ3.3 아스팔트 포장의 설계 방법ʼ에서는 배수가 포장 공용성에 미치는 영향을 고려하지 않고

있으나, AASHTO ʼ86 지침에서는 아스팔트 포장에 있어서 노상토와 기층의 강도에 수분이

미치는 영향과, 콘크리트 포장에 대하여서는 노상강도와 기층의 부식에 수분이 미치는 영향

을 직접적인 배수의 영향으로 고려하고 있다.

(2) 배수 설계의 기본개념

포장 구조와 노상토에 존재하는 물을 처리하는 방법은 다음과 같다.

(1) 포장 내 침투수의 방지

(2) 과잉수의 신속한 제거를 위한 배수시설 설치

(3) 하중과 물의 복합작용에 견딜 수 있는 튼튼한 구조로 시공

포장 구조 내로 물이 유입하는 것을 방지하기 위해서는 지하수 차단 및 포장면의 실링

(sealing)이 필요하다. 이 중 지하수 차단에는 많은 관심을 기울여 왔으나 강우나 융설로 인

한 침투수를 막기 위한 포장면의 실링에는 관심을 덜 기울였다. 그 결과 상당량의 물이 포장

하부 구조에 침투하게 되어 결국 여러 형태의 배수설비가 필요하게 된다. 충분한 배수 처리

를 위하여 설계자가 고려할 기본 배수시스템은 다음과 같다.

(가) 표면배수(1항)

(나) 지하배수(2항)

(다) 구조적 배수(3항)

제10편 포장

109

이와 같은 세 가지 형식의 배수 시스템은 단지 자유수에 대하여만 효과적이며, 토사와 세립

자갈 속에 모세관력(capillary force)에 의해서 갇혀 있는 물은 배수시킬 수 없다. 이와 같은

갇혀있는 수분(bound moisture)이 포장 재료의 성질에 미치는 영향은 포장 구조 설계에서

반드시 고려해야 할 사항이다. 대부분의 기존 포장은 자유수를 급속히 제거할 수 있는 배수

시설을 갖추지 못하였다. 기존의 대부분의 포장 설계에서는 재하하중과 포장 내 물에 의한

합성 영향에 충분히 견딜 수 있는 강한 포장 시공에 역점을 두어왔다. 그러나 이 것만으로는

포장 구조 내의 물로 인한 잠재적 파손 가능성을 완전히 배제할 수 없다. 따라서, 포장으로부

터 물을 배제하고 급속 배수를 위한 부대시설의 필요성이 점차 증대되고 있다. 이와 같은 두

가지 문제를 동시에 해결하는 것은 매우 어렵기 때문에 여기에서는 단지 후자의 경우에 중점

을 두고자 한다. 그러나 유지관리측면에서 볼 때 줄눈재를 유지관리하는 이점과 필요성을 인

식해야 하며, 보조기층 내로 물이 침투하는 것이 얼마나 중요한 것인가를 알아야 한다.

표면배수와 지하배수 설계에 관해서는「제6편 배수」를 적용한다.

포장면 하부 배수설계에 적용되는 기준은 다음과 같다.

(가) 기층이나 보조기층의 침수상태(flooded condition)에서부터 시작하여 배수가 되는 시

간과 미리 설정된 일정 수준까지 배수가 지속되는 시간 기준

(나) 유입과 유출량에 관한 기준 : 이 기준은 유입률(inflow rate)보다 같거나 큰 비율로 배수

가 이루어지도록 하여 포장 구조의 포화상태를 피할 수 있게 함.

자유수를 제거하는 방법은 이 자유수를 연직 방향으로 노상에 스며들게 하거나 또는 횡방향

의 배수층을 통하여 배수관으로 들어가게 하는 것이다. 일반적으로 실제에 있어서는 이 두

가지 방법을 조합하여 적용하고 있다.

포장 공용성에 미치는 배수의 영향은 포장층의 성질에 미치는 물의 영향과 그 결과 포장의

구조적인 용량에 미치는 영향을 고려해야 한다. 또한 포장 수명에 미치는 배수의 실제의 영

향을 고려할 필요가 있다.

AASHTO ʼ86 지침에서는 배수의 영향은 아스팔트 포장에 대해서는 구조적인 상대강도계수

를, 콘크리트 포장에 대해서는 하중전달계수를 아래 항목의 함수로 고려하고 있다.

(가) 배수의 질과 포장이 배수되는 데 소요되는 시간

(나) 포장구조가 포화상태에 가까운 함수상태에 놓이는 시간의 백분율

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

110

3.4.8 설계 노상 변수

(1) 포장단면 설계를 위한 노상면(路床面)에서 하중지지 용량을 평가하기 위한 대표적 재료 물성의 척

도로서 CBR값을 사용한다.

(2) CBR값은 습윤 계절의 강도와 습윤 상태를 반영하는 것으로서, 적정한 실내시험값(KS F 2320)으

로 평가해야 하고, 시험시료는 설계 노선 주변이나 가용 토취장에서 토질 및 지형조건을 만족하는

표본 시료조사를 시행하여 얻어지는 적정한 표본 크기를 가지는 실제 노상재료이어야 한다.

(3) 설계 CBR값의 산정

균일한 포장 두께로 시공할 구간을 대표하는 노상토의 설계 CBR값은 적정한 표본 크기의 시료의

실내시험 절차로서 얻어지는 각각의 4일 수침 CBR값 보다 크거나 같은 백분율과 대응시험 CBR

값으로 주어지는 곡선을 작성하여 얻어지는 시험결과 값 각각에 대하여 발생확률이 90 %에 대응

하는 CBR값을 대상노선의 설계포장 단면을 위한 설계CBR 값으로 결정한다.

(4) ʼ86 AASHTO 지침에서는 노상의 재료 특성을 노상회복탄성계수를 기준으로 표시한다.

(1) 예비조사

예비조사로는 지형변화 · 지하수위나 땅깎기 · 흙쌓기 상태 등의 도로환경조사, 과거의 토질

시험 결과의 조사 및 노상토 또는 노상토로 될 토취장 흙의 토질시험 등을 행한다.

이들의 예비조사는 계속해서 행하여지는 CBR시험을 효율적으로 행하는데 유효하며, 도로의

연장 방향에 대해서 포장 두께를 변화시키지 않으면 안 될 경우의 판단 기초로 사용할 수

있다. 토질시험용 재료의 채취는 다음과 같이 행한다.

(가) 토취장의 경우

노상토가 될 원지반에 오가보링을 시행하고, 깊이 방향으로 몇 개의 시료를 채취해서 밀

폐된 용기나 비닐주머니에 넣어 함수량을 변화시키지 않도록 하여 시험실에 보낸다.

(나) 이미 노상 부분이 완성된 경우 및 땅깎기부의 경우

노상면 또는 예상되는 노상면에서 1 m 이상 깊은 위치까지 오가보링을 수행하고, 토질의

변화에 따라 시료를 채취하여 (가)와 같은 방법으로 하여 시험실에 보낸다.

노상토의 토질시험으로서는 자연함수량, 액성한계(L.L)와 소성지수(P.I)를 측정하는 것

과, 건조한 시료에 대해서도 입도분석을 행하여 5mm(No.4)체와 0.08mm(No.200)체

통과량 등을 구하면 된다. 노상토의 토질시험은 CBR시험을 위한 시료채취에 앞서 되도

록 많이 행하는 것이 좋다.

제10편 포장

111

예비조사의 결과 노상토에 변화가 있는 경우에서 우선 포장 두께를 바꾸어야 할 구간을

선정하여, 변화가 적은 구간에서는 CBR시험의 횟수를 적게 하고, 변화가 많다고 생각되

는 구간에서는 횟수를 많이 하면 정확한 설계 CBR을 효율적으로 구할 수 있다. 또한,

노상토의 토질시험에 의하여 수직 방향의 토질 변화를 알 수 있으므로 CBR시험용의 시

료를 채취할 위치나 횟수를 알 수 있다.

흙쌓기부 노상 등에서 설계 CBR이 2 미만인 연약한 노상토는 예비조사에 따라 육안으로

쉽게 판정할 수 있기 때문에 그러한 경우에는 연약한 노상을 개량하기 위한 토질시험을

추가해서 행하는 것이 좋다.

(2) CBR 시험

CBR 시험은 다음 순서로 행한다.

(가) 시료의 채취

흙쌓기의 노상 완성 이전에 포장 설계를 할 경우에는 우기 및 동결융해기를 피해서, 토취

장의 노출면에서 500 mm 이상 깊은 곳에서 흐트러진 상태로 흙을 채취해서 밀폐할 수

있는 용기 또는 비닐주머니에 넣어 함수량을 변화시키지 않도록 하여 시험실에 보낸다.

다만, 한랭지에서는 융해기가 끝났다고 생각되는 시기에 시료를 채취한다. 보통 3 ~ 4월

에 측정하는 것이 좋다.

흙쌓기 노상을 완성하고부터 포장설계를 할 경우에는 우기 및 동결융해기를 피하여 노상

면에서 500 mm 이상 깊은 곳에 상기한 바와 같이 시료를 채취해서 시험실에 보낸다.

땅깎기 부분에 있어서는 노상면에서 500 mm 이상 깊은 곳에서 흐트러진 상태의 흙을

채취해서 시험실에 보낸다. 노상면 밑으로 1 m 정도 사이에서 토질이 변화하고 있는 경

우에는 각 층의 흙을 채취해서 시험실에 보낸다.

포장이 완성될 때까지의 사이에 노상면이 흐트러지는 것을 방지할 목적으로 노상에 뒤따

라 보조기층까지 시공하고, 일정 기간을 두고 기층 이상을 시공할 때가 있다. 이와 같은

경우에는 기상의 영향 등으로 노상보다 보조기층에 해당하는 층이 흐트러지는 경향이 있

다. 따라서, 보조기층과 그 위층의 시공에 어떤 기간이 생길 때에는 보조기층의 두께, 다

짐 상태 및 노상의 설계 CBR 등을 재조사하여 포장구조 설계값을 조정해야 한다.

(나) CBR 시험

채취한 노상토는 19 mm 이상의 골재를 제외하고 현장 함수비 상태로 CBR 몰드에 5층

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

112

으로 나누어 넣고, 각 층을 56회씩 다지고, 4일 수침 후의 CBR을 구한다. 시험 절차는

KS F 2320에 준한다.

시험재료가 AASHTO 분류로 A-1, A-3, A-2-4 또는 A-2-5인 경우 이것을 4.5 kg 램머

(지름 50 mm)로 450 mm 높이에서 자유 낙하시켜서 각 층을 56회씩 균등히 다지며,

시험재료가 AASHTO 분류 A-2-7, A-4, A-5, A-6, A-7인 경우에는 각 층을 25회씩

다진다.

노상이 깊이 방향으로 토질이 다른 몇 개의 층을 이루고 있는 경우에는 노상면부터 1

m 사이의 평균 CBR을 구하여 그 지점의 CBR로 한다. CBR은 다음 식으로 계산한다.

CBRm   

h × CBR

  h × CBR

  …  hn × CBRn

 

(2.1)

여기서, CBRm : 그 지점의 CBR(%)

CBRn : 제 n층 흙의 CBR(%)

hn : 제 n층의 두께(cm)

h1 + h2 + … + hn = 100(cm)

(다) 설계 CBR의 결정

적정 표본 크기의 시료에 대한 실내시험 결과를 이용하여 대상 노선의 포장 구조 단면

설계를 위한 설계 CBR 값을 결정하는 절차는 다음과 같다.

(a) 시험된 표본 시료의 CBR 값들을 작은 값으로부터 큰 값 순서로 모두 나열한다.

(b) 각각의 시험 CBR 값에 대하여 같거나 또는 큰 값을 가지는 표본 수(누적 빈도)와

대응 백분율을 계산한다.

이들 점에 적합한 곡선(smooth best-fit curve)을 그린다.

(d) 이 곡선 상에서 세로축 상의 90 %에 대응되는 가로축 상의 대응 CBR 값이 설계

CBR 값이 된다.

(예) ① 다음과 같은 대상노선에서 얻어진 11개 표본에 대한 CBR 시험결과는 다음과 같다.

CBR = 6, 7, 8, 8, 9, 9, 9, 10, 10, 11, 12

② 각각의 CBR값 에 대하여 같거나 또는 큰 값을 가지는 누적 빈도와 백분율을 계

산하면 표 3.43과 같다(그림 3.20 참조).

제10편 포장

113

③ CBR-백분율 곡선을 그리고 90 %에 대응되는 CBR 값=7.6을 반올림하여 8.0을

설계 CBR 값으로 한다.

<표 3.43> 설계 CBR 결정을 위한 누적빈도와 백분율 계산 예

CBR

같거나 또는 큰 값을

가지는 누적빈도

같거나 또는 큰 값을 가지는

백분율(누적 확률)

(11/11) × 100 = 100.0

(10/11) × 100 = 90.9

(9/11) × 100 = 81.8

(7/11) × 100 = 63.6

(4/11) × 100 = 36.4

(2/11) × 100 = 18.2

(1/11) × 100 = 9.1

CBR

누적백분율(%)

<그림 3.20> 설계 CBR 결정을 위한 누적빈도와 백분율 계산 예

또 다른 방법으로 일본도로공단 제정 ʻ설계요령ʼ에 제시된 설계 CBR값 결정방법은 다음

과 같다.

이 구간내의 각 지점의 CBR 중 현저히 다른 값을 제외하고 다음 식으로 설계 CBR을

결정한다. 이 식에서 C는 표 3.44와 같다.

설계 CBR  각 지점의 CBR의 평균  C

CBR 최대값  CBR 최소값 

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

114

<표 3.44> 설계 CBR 계산용 계수(C)

개수(n) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 이상

C 1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18

[예 1] 어떤 구간에서 일곱 지점의 CBR을 구하여 4.6, 3.9, 5.9, 4.8, 7.0, 3.3, 4.8을

얻었을 때, 설계 CBR을 구하면 다음과 같다.

평균은 4.9, 최대값은 7.0, 최소값은 3.3, C는 표 3.43에서 2.83이므로, 이 구간

의 계산상 설계 CBR은 다음과 같다.

설계 CBR    

  

 

소수점 아래 부분을 버리고 취한 이 구간의 설계 CBR은 3으로 결정할 수 있다.

포장 두께를 짧은 구간에서 변화시키는 것은 시공을 번잡하게 하여 바람직하지

않다. 필요한 경우일지라도 길이 방향에 최소한 200 m의 구간은 포장 두께를 변

화시키지 않는 것이 좋다.

극단의 값이 얻어진 지점에서는 토질시험의 결과 등을 참고하여 무시하여도 좋은

것인가, 국부적으로 대체할 필요가 있는가, 또는 이 부근의 포장 두께를 변화시킬

필요가 있겠는가 등을 판단해야 한다.

설계 CBR 값을 결정하는데 있어서 CBR시험 결과 가운데서 극단의 값을 취할 것

인가, 또는 버릴 것인가에 대하여 판정하기 위하여 표 3.45를 사용한다.

<표 3.45> 편차가 클 경우의 판정방법 γ(n, 0.05)의 값

개 수(n) 3 4 5 6 7 8 9 10 이상

γ(n, 0.05) 0.941 0.765 0.642 0.560 0.507 0.468 0.437 0.412

최대값이 극단적으로 큰 경우의 판정 예는 다음과 같다.

[예 2] 노상토가 일정한 구간 내에 여섯 개 지점에서 취한 CBR을 순서대로 나열하면

12.2, 6.2, 5.5, 5.2, 4.8, 4.4라고 할 때,

  n  

n  n      

  

       

이때 CBR값 12.2를 없애면 설계CBR은,

  

  

  ≒ 로 된다.

최소값이 극단적으로 작은 경우의 판정 예는 다음과 같다.

제10편 포장

115

[예 3] 다섯 개의 측정값을 순서로 나열하면 5.2, 4.8, 4.7, 4.3, 2.4라고 할 때,

  n  

      

  

        

이때 2.4를 버리면 된다.

계산된 CBR로부터 표 3.46을 기준으로 하여 설계 CBR 값을 구한다.

<표 3.46> 설계 CBR과 계산 CBR의 관계

설계 CBR 계산 CBR

2 ≤ CBR ＜ 3

3 ≤ CBR ＜ 4

4 ≤ CBR ＜ 6

6 ≤ CBR ＜ 8

8 ≤ CBR ＜ 12

12 ≤ CBR ＜ 20

CBR ≥ 20

(3) 노상회복탄성계수(MR )

아스팔트 포장 설계에 있어 ʼ86 AASHTO 지침의 노상 재료특성은 노상회복탄성계수를 기준

으로 표시한다. 이 계수는 계절적으로 함수 상태 및 점토 함유량 등 흙의 특성에 따라 달라지

므로 각 계절동안에 일어난 상대적 손상의 합성 효과를 고려하여 유효 노상회복탄성계수를

구한다.

노상재료에 대한 실내 회복탄성계수시험(AASHTO T274)은 습윤계절의 응력과 습윤상태를

대표하는 실제 노상재료로 실시해야 한다. 계절적 회복탄성계수 값은 점토 함유량, 함수, PI

등과 같은 흙의 특성에 의하여 결정되는 것이다. 계절적 계수를 확정하는 목적은 어떤 포장

이 그 해의 각 계절 동안에 입은 상대적 손상을 양으로 표시하여 전반적인 설계의 일부로서

다루기 위한 것이다. 유효 노상회복탄성계수는 모든 계절적 계수 값들의 영향을 조합하여 산

출한 값이다.

해빙기 또는 동결기의 노상시험이 어려운 경우에는 동절기에 대한 실제적인 회복탄성계수

값은 140 ~ 350 MPa를 적용할 수 있으며 해빙기에 대하여는 여름과 가을동안의 정상계수의

20 ~ 30 %를 적용할 수 있다.

회복탄성계수는 평균값을 사용하므로 변동계수(coefficient of variation)가 동일 계절 내에

서 0.15보다 클 때는 기간을 더욱 작게 세분해야 한다. 예를 들면 회복탄성계수의 평균값이

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

116

70 MPa이라면 그때 약 99 %의 자료가 38.5 ~ 101.5 MPa의 범위에 있어야 한다.

이 과정의 해석단계는 다음과 같다.

단계1 : 각각의 기간에 계절계수를 기입한다. 최소 단위의 계절기간이 15일이라면 모든 계절

을 15일 간격으로 나누고 각각의 칸에 기입한다. 최소 계절기간이 한 달인 경우에는

모든 계절을 한 달 간격으로 나누고 1개월 당 한 칸씩 기입한다.

단계2 : 각 계절계수에 일치하는 상대적 손상(Ut : relative damage)치를 산정한다.

단계3 : 평균 상대손상을 구하기 위하여 Ut값을 모두 합한 다음 계절 개월 수(12 또는 24)로

나눈다. 이 경우 유효 노상회복탄성계수(MR )는 MR · Ut 계산자에 의하여 구한 평

균 상대손상과 일치되는 값이다.

3.5 기존 아스팔트 포장의 설계방법

3.5.1 AASHTO 설계방법

AASHO 도로 시험에서 정립된 서비스 능력-공용성 개념을 토대로 개발된 기본 공용방정식을 적용하

여 아스팔트 포장 구조를 설계하는 방법이다.

이 편에서 적용하는 아스팔트 포장 구조설계를 위한 기본설계식은 다음과 같다.

log10(W8.2) = 9.36 × log10(SN + 1) - 0.20 +

   SN   

 

- log10Rf

  + 0.372(SSV - 3.0) (3.5)

여기서, W8.2 : 설계공용기간 동안의 8.2ton 등가단축하중의 누가통과횟수

Rf : 지역계수

SSV : 노상지지력계수

SN : 소요 전체 포장층의 구조적 강도를 표시하는 포장두께지수로서, 아스팔트 포장의

구성 각 층 두께와 상대강도계수의 곱의 합으로 표시된다.

SN = Σai · Di

여기서, ai : i번째 층의 상대강도계수

Di : i번째 층의 두께(cm)

Gt =log   

  Pt 로 표시되며,

임의 시점(최종 서비스 지수를 가지는 시점)에 이어 Pt = 1.5인 경우의 최대 서비스 능력 손실량에

대한 서비스 능력의 손실량 비율을 나타내는 함수

제10편 포장

117

(1) 설계 기본식

식 3.5는 설계 대상 도로의 교통조건을 표시하는 설계기간 동안의 통과되는 8.2ton 등가단

축하중의 누가통과횟수(W8.2)를 포장층의 구조적 성능(structural capacity)을 나타내는 포

장두께지수(SN), 포장이 설치되는 지역의 기후조건을 반영하는 지역계수(Rf), 초기 포장 구조

가 소요 공용기간 후 본격적 보수를 필요로 하는 시점에서 포장 서비스 질을 표시하는 최종

서비스지수(Pt), 그리고 포장층이 설치되는 노상의 토질 및 지지력 조건을 표시하는 노상지지

력계수(SSV)의 함수로 표시된 경험적 방정식으로서, 설계대상 도로가 가지는 이들 다섯 가지

입력조건에 대한 합리적인 평가를 통하여 각각의 입력조건을 대표하는 평균값을 적용해야

한다.

이 기본식을 이용하여 소요설계 포장두께지수와 구성층 두께를 결정하는 경우에는 반복 계산

을 해야 하므로, 컴퓨터를 이용하거나 이를 손쉽게 구할 수 있도록 식 3.5를 도표

(nomograph)로 작성한 것이 그림 3.21로서, 중요 간선 또는 고속국도이거나 초기설 계년

도 교통량이 1,000대/일 이상인 도로에 적용하는 것이 좋고, 그림 3.22는 최종 서비스지수

가 2.0에 관한 것으로서, 교통량이 적은 저급도로 또는 교통량이 1,000대/일 미만인 도로에

적용하면 좋다.

(2) 노상지지력계수(soil support value : SSV)

설계 기본식의 입력변수의 하나인 노상지지력계수는 설계 포장층이 설치될 노상의 지지강도

또는 지지용량을 표시하는 가상적 척도로서, AASHO 도로 시험을 통해서 개발된 지표이다.

AASHO 도로 시험에서의 노상토는 평균 CBR값이 2.89(표준편차 = 1.0, 변동계수 = 34.6%),

다짐밀도가 약 80 %인 노상조건을 가지며, 플랜트 배합 아스팔트 콘크리트 두께가 112.

5mm(즉, SN = 0.176 × 11.25 = 2.98)이고 최종 서비스지수가 2.0일 때 설계 기본식으로서

는 8.2 ton 단축하중을 2.5회/일(20년 동안 18,250회) 통과시킬 수 있는 지지 용량을 가진

다. 이것을 SSV = 3.0으로 지정하여 평가기준점으로 하였고, AASHO 도로 시험에서 포장층

에 대한 노상토 영향을 극소화시킬 수 있는 상당한 두께의 쇄석기층을 가지고, 또한 SN =

1.98, Pt = 2.0일 때 8.2 ton 단축하중을 1,000대/일(20년 동안 7,300,000회) 통과시킬 수

있음이 평가되었다. 이것을 두 번째 기준점으로 하여 SSV = 10으로 정하였다. 이 두 개의

점, 즉 3.0과 10.0 사이에서 SSV는 로그(log) 직선 관계가 성립한다고 가정하여, AASHO

도로시험에서의 노상 지지조건과 다른 지지조건에 대한, 8.2 ton 등가하중 통과 횟수에 대한

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

118

보정식은 다음 관계를 가진다.

log W   log W   SSV   

여기서, W  : AASHO 도로시험에서 얻어진 경험식으로 산정되는 8.2ton 등가 단축하중

통과횟수

노상지지력계수 산정은 노상토의 지지강도를 나타내는 CBR, R값, 군지수, 회복탄성계수

(resilient modulus : MR )과 같은 강도정수와 상관시켜서 결정해야 한다.

<그림 3.21> 아스팔트 포장 구조 설계 도표(Pt = 2.5)

<그림 3.22> 아스팔트 포장 구조 설계 도표(Pt = 2.0)

제10편 포장

119

현재까지 가장 합리적인 관계식은 없으며, 이 편에서는 실무에 적용할 수 있는 관계 도표로

서 그림 3.23을 채택하였다. 그림 3.23의 각 스케일에 대한 적용시험법을 설명하면 다음과

같다.

(가) A스케일, R값(캘리포니아) - AASHTO 시험법 T173에 따른 캘리포니아 방법으로 관입

에는 1.69 MPa(240 psi)를 적용한다.

<그림 3.23> SSV-MR 및 토질 특성 값의 관계도

(나) B스케일, CBR(유타주) - 유타주에서 연구 결과 노상토 지지력 값과의 관계를 구한 것이

며, 시험방법의 개요는 다음과 같다(AASHTO T193).

① 공시체는 AASHTO 시험법 T99로 얻어진 최적함수비 또는 그 부근에서 다져 만든다.

② 공시체는 지름 150 mm 몰드를 사용하여 300 mm 높이에서 2.5 kg 해머로 다져 만

든다.

③ 공시체는 3층으로 다지되 각각 10, 30, 65회 다진다.

④ 관입시험은 4일 간 수침한 후 실시한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

120

(다) C스케일, CBR(켄터키) - 캔터키에서 개발한 CBR법에 따른 것으로, 시험법의 개요는

다음과 같다.

이 CBR값은 부순돌 기층에 적용된다.

(라) D스케일, CBR(텍사스) - 이는 안정처리기층이 사용될 때 적용되는 CBR 값이다.

① 공시체는 AASHTO 시험법 T99로 얻어진 최적함수비 또는 그 부근에서 다져 만든다.

② 공시체는 450 mm 높이에서 4.5 kg 해머로 다져 만든다.

③ 공시체는 5층으로 다짐된 각 층을 25회 씩 다진다.

④ 관입시험은 4일 간 수침한 후 실시한다.

(마) E스케일, 군지수 - 이 계수는 캘리포니아의 R값과 군지수(群指數)의 비교시험에서 얻어

진 것이다.

(3) 8.2 ton 등가단축하중 환산계수와 누가 통과횟수 산정

ʻ3.4.2 교통ʼ에 기술된 절차에 의해서 8.2 ton 등가단축하중 누가 통과횟수를 산정하고, 이때

적용되는 차종별 8.2 ton 등가단축하중 환산계수(ESALF)는 포장두께지수(SN)와 축형식(단

축, 복축)에 따른 소요 축하중에 대한 8.2 ton 등가단축하중 환산계수는 표 3.47을 적용하여

산정한다.

(4) 지역계수(regional factor : Rf)

지역계수는 포장이 설치되는 지역의 기후 조건을 반영하기 위한 척도로서, 이것은 노상토의

온도와 함수량의 연간 변화를 고려하는 가중 평균값으로서, 0 ~ 5 사이의 계수로서 정의되

며, 지역계수 값은 연중 다음과 같은 대표적 상태를 나타내는 계수를 월 단위 기준으로 연간

가중 평균하여 산정한다.

① 노상토가 130 mm 깊이 이상 동결되는 경우 : 0.2 ~ 1.0

② 노상토가 건조한 상태를 유지하는 경우(여름, 겨울) : 0.3 ~ 1.5

③ 노상토가 젖은 상태를 유지하는 경우(봄철 융해기) : 4.0 ~ 5.0

우리나라에서 실무에서 관용적 일반 기준값은 다음과 같다.

④ 대전 이남지역 : 1.5

제10편 포장

121

⑤ 서울 북부지역 및 기타 표고 500 m 이상 지역 : 2.5

⑥ 기타지역 : 2.0

<표 3.47> 차종, 포장구조 및 도로등급별 평균 ESALF 산정결과

차종 차축 구성

전체 평균 ESALF 고속국도 ESALF

일반국도 + 지방도 평균

ESALF

가요성 강성 가요성 강성 가요성 강성

승용차 2A4T 0.0002 0.0001 0.0002 0.0001 0.0002 0.0002

버스

소형

2A4T 0.001 0.001 0.001 0.0004 0.001 0.001

2A6T 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

보통 2A6T 0.852 0.839 1.403 1.041 0.762 0.746

트럭

소형 2A4T 0.004 0.004 0.015 0.015 0.001 0.001

보통 2A6T 0.613

1.122

0.616

1.638

0.781 0.783 0.602 0.605

대형 3A10T 2.047 3.417 1.472 2.407 2.392 4.022

트렉터+

세미트레일러

4A 이하 1.690

2.130

2.320

3.266

1.734 2.399 1.547 2.068

5A 1.815 3.072 1.292 2.139 2.422 4.156

6A 이상 0.858 1.533 0.471 0.756 1.676 3.173

트럭트레일러 5A 이하 3.288 4.472 2.977 4.022 3.768 5.165

※ 아스팔트 포장에 대한 차종별 8.2톤 등가단축하중계수

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

122

차 종 차축 구성 Pt

1 2 3 4 5 6 평균

승 용 차 2A4T

2.0 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001

2.5 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0002

3.0 0.001 0.001 0.0004 0.0002 0.0002 0.0001 0.0003

버스

소형 2A4T

2.0 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0004 0.0004 0.0005

2.5 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0004 0.001

3.0 0.002 0.002 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.001

소형 2A6T

2.0 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0004 0.0004 0.0005

2.5 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0004 0.001

3.0 0.002 0.002 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.001

보통 2A6T

2.0 0.834 0.843 0.846 0.839 0.834 0.832 0.838

2.5 0.837 0.860 0.872 0.852 0.838 0.833 0.849

3.0 0.841 0.891 0.921 0.879 0.846 0.835 0.869

트럭

소형 2A4T

2.0 0.005 0.005 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004

2.5 0.005 0.005 0.005 0.004 0.004 0.004 0.004

3.0 0.006 0.007 0.005 0.004 0.004 0.004 0.005

보통 2A6T

2.0 0.646 0.643 0.629 0.614 0.616 0.624 0.629

2.5 0.647 0.643 0.614 0.584 0.584 0.601 0.612

3.0 0.648 0.647 0.608 0.556 0.551 0.573 0.597

대형 3A10T

2.0 2.208 2.187 2.123 2.073 2.081 2.116 2.131

2.5 2.205 2.161 2.034 1.932 1.946 2.012 2.048

3.0 2.201 2.135 1.950 1.792 1.802 1.896 1.963

트렉터 +

세미트레일러

4A 이하

2.0 1.715 1.719 1.702 1.681 1.682 1.692 1.699

2.5 1.718 1.733 1.703 1.651 1.648 1.668 1.687

3.0 1.723 1.764 1.736 1.632 1.611 1.638 1.684

2.0 1.832 1.840 1.827 1.801 1.796 1.804 1.817

2.5 1.836 1.861 1.842 1.781 1.763 1.777 1.810

3.0 1.842 1.903 1.898 1.782 1.733 1.746 1.817

6A 이상

2.0 0.765 0.799 0.827 0.812 0.788 0.773 0.794

2.5 0.775 0.860 0.933 0.891 0.830 0.794 0.847

3.0 0.789 0.960 1.115 1.016 0.892 0.824 0.933

트럭

트레일러

5A 이하

2.0 3.359 3.353 3.321 3.291 3.298 3.319 3.323

2.5 3.359 3.351 3.289 3.222 3.232 3.273 3.288

3.0 3.360 3.358 3.278 3.158 3.156 3.216 3.254

※ 콘크리트 포장에 대한 차종별 8.2톤 등가단축하중계수

제10편 포장

123

차 종

차축

구성

D(cm)

15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 평균

승용차 2A4T

2.0 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001

2.5 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001

3.0 0.0002 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0002

버

스

소

형

2A4T

2.0 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

2.5 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

3.0 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

소

형

2A6T

2.0 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.001

2.5 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.001

3.0 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0005 0.0005 0.001

보

통

2A6T

2.0 0.843 0.838 0.837 0.836 0.837 0.837 0.837 0.837 0.837 0.838

2.5 0.852 0.841 0.836 0.836 0.836 0.837 0.837 0.837 0.837 0.839

3.0 0.865 0.844 0.837 0.836 0.836 0.836 0.837 0.837 0.837 0.841

트

럭

소

형

2A4T

2.0 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004

2.5 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004

3.0 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004

보

통

2A6T

2.0 0.621 0.615 0.617 0.622 0.627 0.629 0.631 0.632 0.632 0.625

2.5 0.609 0.595 0.599 0.610 0.619 0.625 0.628 0.630 0.631 0.616

3.0 0.597 0.572 0.579 0.596 0.610 0.619 0.625 0.628 0.630 0.606

대

형

3A10T

2.0 3.531 3.450 3.462 3.523 3.585 3.632 3.665 3.687 3.700 3.582

2.5 3.316 3.152 3.177 3.301 3.430 3.530 3.599 3.645 3.674 3.425

3.0 3.066 2.815 2.855 3.047 3.249 3.407 3.520 3.594 3.642 3.244

트렉터 +

세미트레

일러

이하

2.0 2.342 2.312 2.328 2.359 2.384 2.399 2.407 2.411 2.413 2.373

2.5 2.260 2.196 2.227 2.293 2.346 2.378 2.396 2.405 2.410 2.323

3.0 2.166 2.062 2.109 2.212 2.299 2.352 2.381 2.397 2.405 2.265

2.0 3.114 3.068 3.091 3.139 3.179 3.205 3.221 3.229 3.234 3.164

2.5 2.971 2.874 2.921 3.021 3.106 3.162 3.196 3.215 3.226 3.007

3.0 2.806 2.652 2.723 2.881 3.017 3.109 3.165 3.197 3.215 2.974

이상

2.0 1.540 1.527 1.532 1.541 1.547 1.550 1.551 1.552 1.553 1.544

2.5 1.527 1.498 1.508 1.527 1.539 1.546 1.549 1.551 1.552 1.533

3.0 1.518 1.465 1.479 1.509 1.530 1.541 1.547 1.550 1.551 1.521

트럭

트레일러

이하

2.0 4.514 4.458 4.487 4.549 4.599 4.629 4.645 4.653 4.657 4.577

2.5 4.346 4.229 4.288 4.416 4.522 4.587 4.622 4.641 4.650 4.478

3.0 4.153 3.967 4.055 4.256 4.427 4.534 4.593 4.624 4.641 4.361

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

124

<표 3.48> 차종 분류

차 종 별 차축 형태 해 당 차 량 명

승 용 차 2A4T 승용차(세단, wagon, 짚 형식 포함)

버스-소형 2A4T 베스타, 그레이스 등 (16인승 이하)

버스-소형 2A6T 봉고, 바네트 등 (16인승 이하)

버스-보통 2A6T 마이크로 버스, 도시형 버스, 일반버스(17인승 이상)

트럭-소형 2A4T 픽업, 소형 용달

트럭-보통 2A6T 타이탄 트럭, 현대 포터, 현대 카고 트럭, 8톤 덤프 트럭

트럭-대형 3A10T 11톤 카고 트럭, 탱크로리, 트럭, 10.5톤 덤프 트럭, 15톤 덤프 트럭

세미트레일러 4A 이하

동아 39톤 트랙터 + 동아 10톤 트레일러

현대 39톤 트랙터 + 동아 10톤 트레일러

세미트레일러 5A

동아 53톤 트랙터 + 40 콘테이너 샤시

현대 51톤 트랙터 + 콘테이너 트레일러

동아 53톤 트랙터 + 지상식 트레일러

세미트레일러 6A 이상 트렉터와 트레일러 조합

트럭트레일러 5A 이하 현대 풀카고 트레일러

트럭트레일러 6A 이상 트럭과 트레일러의 조합

(5) 상대강도계수(layer coefficient : ai)

설계의 기본이 되는 식(3.5)나 그림 3.21 또는 그림 3.22에 의하여 설계노선에 대한 8.2 ton

등가단축하중 누가 통과예상 횟수(W8.2), 노상지지력계수(SSV), 지역계수(Rf)를 입력하여 결

정되는 포장두께지수(SN)는 다음과 같이 층별 상대강도계수와 층 두께의 함수로 표시된다.

SN = a1D1 + a2D2 + a3D3

여기서, a1, a2, a3 : 표층, 기층, 보조기층의 각각의 상대강도계수

D1, D2, D3 : 표층, 기층, 보조기층 각각의 설계 두께(cm)

포장두께지수는 실질적인 포장 구성 각 층의 두께로 변환시키기 위해서는 포장 각 층의 재료

특성을 나타내는 강도지수[CBR, R값, 회복탄성계수(MR)]와 상관관계로부터 산정해야 한다.

현재에 있어, 우리나라 층 재료 물성에 대한 이용할 수 있는 대표적 시험값이 확립되어 있지

않은 관계로 설계에 적용될 수 있는 국외에서 시험된 대표적 재료에 대한 대응 상대강도계수

산정기준을 제시하면 다음과 같다.

(가) 아스팔트 콘크리트 표층의 상대강도계수(a1)

그림 3.24는 20℃에서의 밀입도의 아스팔트 콘크리트 회복탄성계수(Eac)와 상대강도계

제10편 포장

125

수의 상관관계를 나타낸 것이고, 그림 3.26은 상대강도계수 그리고 아스팔트 콘크리트의

회복탄성계수 및 마샬안정도의 관계를 표시하는 도표(nomograph)이다. 이 도표에서 아

스팔트 콘크리트 회복탄성계수가 32,000 kg/cm²(450,000psi) 또는 상대강도계수가

0.173 이상인 경우에는 주의해야 한다.

회복탄성계수가 클수록 아스팔트 콘크리트가 강하고, 휨에 대한 저항력은 증대되지만, 온

도나 피로균열이 발생할 확률이 커진다.

(나) 입상기층재료의 상대강도계수(a2)

그림 3.24는 입상기층재료에 관련된 강도지수(CBR, R값, MR 등)로부터 대응 상대강도

계수를 산정할 수 있는 상관도표로서, 미국의 4개 기관에서 입상기층 재료에 대한 실험결

과를 토대로 하고, 다음과 같은 AASHO 도로시험에서 적용한 값을 기준으로 하여 작성

한 것이다.

a2 : 0.055

ESB : 2,100kg/cm²(30,000psi)

CBR : 100(개략 추정값)

R값 : 85(개략 추정값)

<그림 3.24> 아스팔트 콘크리트 표층의 상대강도계수(a1)-회복탄성계수(Eac)-상관 도표

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

126

(다) 입상보조기층재료의 상대강도계수(a3)

그림 3.24는 입상보조기층재료에 관련된 강도지수(CBR, R값, MR 등)로부터 대응 상대

강도계수를 산정할 수 있는 상관 도표로서, 미국의 4개 기관에서 입상보조기층재료에 대

한 실험결과를 토대로 하고, 다음과 같은 AASHO 도로 시험에서 적용한 값을 기준하여

작성된 것이다.

a3 : 0.043

ESB : 1,000kg/cm²(15,000psi)

CBR : 30(개략 추정값)

R값 : 60(개략 추정값)

<그림 3.25> 표층 재료의 강도에 따른 a1의 변동

제10편 포장

127

<그림 3.26> 입상기층재료의 강도에 따른 a2의 변동

<그림 3.27> 입상 보조기층재료의 강도에 따른 a3의 변동

(라) 시멘트 안정처리기층의 상대강도계수

그림 3.28은 시멘트 안정처리기층의 회복탄성계수(ESB) 또는 7일 양생 일축압축강도로부

터 시멘트 안정처리기층 재료에 대한 상대강도계수를 산정할 수 있는 도표이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

128

<그림 3.28> 시멘트 안정처리기층 재료의 강도에 따른 a2의 변동

<그림 3.29> 역청 안정처리기층 재료의 강도에 따른 a2의 변동

제10편 포장

129

(마) 역청 안정처리기층의 상대강도계수

그림 3.29는 역청 안정처리기층의 회복탄성계수(ESB)와 마샬안정도로부터 역청 안정처리

기층의 상대강도계수를 산정할 수 있는 도표이다.

(바) 포장 각층 재료별 적용 표준 상대강도계수

표 3.49는 한국도로공사 제정(1998) ʻ건설공사 품질시험 편람ʼ에 규정된 포장구성 각층

에 사용되는 재료품질조건을 기준으로 하여 포장 각층 두께산정에 일반적으로 적용될 수

있는 상대강도계수를 표시한 것이다.

(6) 층포장 두께 개념 설계에 따른 포장 두께 산정

아스팔트 포장의 구조는 층으로 구성되므로 층별 개념(multilayered system)에 의하여 그림

3.30에 표시된 절차에 따라서 층별 두께를 결정해야 한다. 우선 노상면에서 필요한 SN값을

기본 설계식 또는 적용 도표(그림 3.21 또는 그림 3.22)로 산정하고, 동일한 방법으로 각

층의 상면에 적용할 수 있는 지지력 또는 강도(나항 참조)를 이용하여 보조기층과 기층에 필

요한 SN값을 산정한다. 각 층에 요구되는 계산 SN값의 차이로부터 소요층의 적정두께를 결

정할 수 있다.

예를 들면, 보조기층 재료의 최대 허용 포장두께지수는 노상면에서 필요한 SN값에서 보조기

층 상면에서 필요한 SN값을 뺀 값과 같다. 이와 같은 방법으로 다른 층의 허용 SN값을 결정

할 수 있고, 각 층의 두께는 각 층의 소요재료의 상대강도계수(마 항 참조)를 고려하여 그림

3.30에 따라 결정한다.

그러나 회복탄성계수가 2,800 kg/cm²이상인 보조기층이나 기층 위에 놓이는 층의 허용 SN

을 결정하는데 이 항에서 제시된 방법을 이용할 경우 주의를 요한다. 각층 두께는 mm 단위

로 결정하고, 비효율적인 설계를 피하기 위하여 시공과 유지관리에 따른 비용 효과를 고려해

서 결정해야 한다. 예를 들면, 경제적인 측면에서 고려하여 볼 때 만일, 제2층에 대한 제1층

의 비용 비율이 각 층의 상대강도계수 비율보다 낮다면, 그때는 기층 두께를 최소로 해야 경

제적인 설계가 된다.

일반적으로 어느 기준 두께보다도 얇은 표층, 기층 또는 보조기층을 포설하는 것은 비실용적

이고 비경제적일수 있기 때문에 각 포장층은 표 3.50에 주어지는 값 이상으로 하는 것이 일

반적으로 바람직하다.

표 3.50의 최소 기준값은 지역적 여건 또는 각 설계기관의 정책에 좌우될 수 있으므로 적용

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

130

지역의 여건에 알맞게 조정하여 선택할 수 있다.

<표 3.49> 포장재료별 대표적 상대강도계수 적용범위

구 분 재료 종류

재료품질조건 상대강도계수(cm-1)

마 샬 비고

안정도

(MS),kg

CBR

(%)

일축압축

강도(σ7)

kg/cm²

a1 a2 a3

표 층

아스팔트 콘크리트

표층(AC)

≥ 350 0.106 MS=750

kg을

표준하면

좋다.

500~1000 0.124~0.176

750 0.157

기

층

입상

재료

기층

석산쇄석

≥ 80

0.051~0.056

강모래+파쇄자갈 0.048 PI≤4

선별(강모래+하천

자갈)

0.04~0.044

아스팔트 안정처리기층

(ATB)

≥ 500 0.096~0.132 PI ≤ 9

시멘트

안정처

리기층

(CTB)

아스팔트 포장용 ≥ 30 0.072~0.132

콘크리트 포장용 ≥20 0.072 PI≤9

빈배합 콘크리트 ≥ 50 0.079~0.081

보

조

기

층

선별(강모래+강자갈)

≥ 30 0.043

PI ≤ 6

≥ 50 0.048

≥ 70 0.050

석 산 쇄 석 ≥ 80 0.052

석회 안정처리 ≥ 7 0.044~0.048

PI ≤ 10

슬래브 혼화재 안정처리 8 ~ 12 0.032

시멘트 안정처리 ≥ 60 8 ~ 12 0.048~0.050 PI ≤ 8

덧씌우

기를

고려

하는

경우

AC 표층 0.096~0.155

콘크리트 양호 0.16

포 장 손상 0.08~0.14

제10편 포장

131

D

  a 

SN

  aD

 ≥ SN

D

  a m

SN  SN



SN

  SN

 ≥ SN

D

 ≥ a m

SN  SN

 SN



<그림 3.30> 층 해석 방법에 따른 포장층 두께 결정 순서

<표 3.50> 포장층별 최소 두께

층 종 류 두 께(cm) 비 고

아스팔트 표층

아스팔트 안정처리 기층

린 콘크리트 보조기층

아스팔트 보조기층

입상재료기층

쇄석보조기층

모래/자갈 선택층 위에 부설되는 경우

모래 선택층 위에 부설되는 경우

비선별 모래/자갈 보조기층

슬래그 보조기층

시멘트 또는 안정처리 보조기층

동상방지층 생략 구간(흙쌓기 높이 2 m 이상)에서도 층별 개념(multilayered system)에 의

하여 그림 3.30에 표시된 절차에 따라서 층별 두께를 결정해야 한다.

(7) 단계건설(stage construction)

포장설계에 있어서 예상 공용기간이 설계 해석기간에 이르지 못하는 경우에는 보수 또는 덧

씌우기를 고려한 단계건설을 계획해야 한다.

단계건설의 대안은 각 대안에 대한 최소 공용기간 상의 제약 조건들을 검토하고, 수명-주기

경제분석에 따라 실시하는 것이 좋다. 특히, 해석기간이 20년 이상인 경우에 실질적인 최대

공용기간이 20년 미만이라면 설계 시 복구(rehabilitation)가 계획된 단계건설을 고려해야

할 것이다.

수명-주기 경제성분석이 필요할 경우 더욱 단계건설을 고려해야 하며, 이에 따라서 초기 포

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

132

장 구조의 두께 설계와 추후 덧씌우기 두께를 적절히 조정할 수 있게 된다.

(8) 설계 예

지방지역 4차로 도로의 아스팔트포장 구조를 설계하려 한다.

자료 : 설계공용기간 = 10년

노상토 설계 CBR = 10

최종서비스지수 (Pt) = 2.5

지역계수(Rf) = 2.0

공용 개시 후 양방향 일교통량은 표 3.51의 (1)란과 같고, 교통량의 연평균 증가율은 6%로 본다.

<표 3.51> 설계 공용기간의 양방향 누가 8.2톤 등가단축하중 통과횟수 계산표

차 종

(표 3.48 참조)

(1)

공용 개시

직후의

양방향

일교통량

(2)

교통량

증가계수

(비고

참조)

(3)

설계공용

기간 교통량

(1)×365×(2)

(4)

등가단축

하중계수

(표 3.47

참조)

양방향

등가

단축하중

통과횟수

(3)×(4)

비 고

승 용 차 1,000 13.2 4,818,000 0.0001 482

∙ 연증가율 (q)=0.06 ∙ 설계공용년수(n)=10 ∙ 증가계수 =





    

= 13.2

버

스

소형(2A6T) 130 13.2 626,340 0.001 626

보통(2A6T) 420 13.2 2,023,560 0.849 1,718,002

트

럭

보통(2A6T) 100 13.2 481,800 0.612 294,862

대형(3A10T) 200 13.2 963,600 2.048 1,973,453

세미트레일러(5A) 50 13.2 240,900 1.810 463,029

합 계 4,450,454 = 4.45×106

(가) 표 3.51에서 계산된 결과를 이용하여 설계 차로 당 ESAL 교통량 (W8.2)는 다음과 같이

계산된다.

W8.2 = DD × DL × W = 0.5 × 0.8 ×4.45 × 106 = 1.8 × 106

지지력(SSV)이 5.10이고 보조기층을 입상재료(막분순돌 + 막자갈, 양질의 산자갈, 크러

셔런 슬래그 등의 조립재료)를 사용하는 경우, 설계 CBR 값이 50 이상이어야 하므로,

이에 대응되는 보조기층 상면의 지지력계수는 그림 3.23으로부터 7.57이 얻어진다. 또

한, 기층을 입도조정기층 재료를 쓰는 경우, 설계 CBR값이 80 이상이어야 하므로, 이것

에 대응되는 기층 상면에서 지지력계수는 그림 3.23으로부터 8.54가 된다.

제10편 포장

133

(나) (가)에서 계산된 각 층의 상면에서 지지력계수(SSV)와 W8.2 값에 대응되는 소요 SN 값

은 그림 3.21로부터 다음과 같이 계산된다.

위 치 소요 지지력(SSV) 소요 SNi* 비 고

기 층 상 면 8.54 2.16 SN1* = a1D1*

보 조 기 층 상 면 7.57 2.56 SN2* = a1D1* + a2D2*

노 상 면 5.10 3.50 SN3* = a1D1* + a2D2* + a3D3*

(다) 소요 포장두께지수(SN) 관계식에 필요한 상대강도계수(a1)를 그림 3.25 ~ 그림 3.29,

및 표 3.49로부터 다음과 같이 결정할 수 있다.

층 구 분 층 재 료 상대강도 계수(a1) 비 고

표 층 A. C. 0.157 MS ＞ 750kg(650kg 경우)

기 층

쇄석 기층

B. B.

0.051

0.096

CBR ＞ 80

MS ＞ 500kg

보 조 기 층 강모래 + 자갈 0.048 CBR ＞ 50

(라) 기층에 입상재료를 사용할 경우 다음과 같이 층별 소요 두께를 산정할 수 있다.

층 구 분 층별 소요 SN(△SN*) 층별 소요 두깨(Di*), cm 비 고

표 층 2.16 13.8 2.16 ÷ 0.157

기 층 0.40(2.56 - 2.16) 7.8 0.40 ÷ 0.051

보 조 기 층 0.94(3.50 -2.56) 19.6 0.94 ÷ 0.048

기층에 BB를 사용하는 경우, 다음과 같이 층별 소요 두께를 산정할 수 있다.

층 구 분 층별 소요 SN(△SN*) 층별 소요두께(Di*), cm 비 고

표 층 1.57 10.0 10(가정) × 0.157

기 층 0.99(2.56 - 1.57) 10.3 0.99 ÷ 0.096

보 조 기 층 0.94(3.50 - 2.56) 19.6 0.94 ÷ 0.048

(마) (라)에서 계산한 두 가지 단면 구조 대안 중 기층을 BB로 하는 것이 시공성 또는 경제성

측면에서 합리적이라 보고 설계 단면을 그림 3.31과 같이 결정할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

134

아스팔트 콘크리트

아스팔트 인정처리기층

MS ＞ 350 kg

모래 섞인 강자갈

표 층

기 층

보조기층

20㎝

11㎝

10㎝

41m

<그림 3.31> 포장 단면 설계 예

3.5.2 TA 설계 방법

(1) 교통량 구분

설계에 사용하는 교통 조건은 5년 후 대형차의 1일 한 방향 당의 교통량을 추정하여 표 3.52에 표시

한 바와 같이 5종으로 구분하였다. 여기서 대형차라 하는 것은 화물자동차, 버스, 특수 자동차이다.

<표 3.52> 교통량의 구분

교통량의 구분 대형차 교통량 (대/일/방향) 설계 윤하중 (톤)

100 미만

100 ~ 250 미만

250 ~ 1,000 미만

1,000 ~ 3,000 미만

3,000 이상

2.08

3.11

5.00

8.13

12.16

대형차 교통량이 많을 때와 중량급 윤하중이 많을 때에는 설계 교통량조사 결과로부터 설계

윤하중을 구하여 설계한다. 또, 1방향 3차로 이상의 도로에서는 그 교통량의 80 % 정도를

사용하여도 좋다.

(2) 포장 두께의 설계

설계 노상 CBR과 표 3.52의 교통량 구분을 이용하여 표 3.53에 주어진 목표로 하는 TA 값보다 작지

않고, 전 두께도 표 3.53에서 목표로 하는 총 두께보다 1/5 이상 감소하지 않도록 각 층의 포장두께

를 결정한다.

제10편 포장

135

노상토의 설계 CBR이 2 이상 3미 만일 때는 노상의 일부로서 두께 150 ~ 300 mm의 차단

층을 설치한다. 이 때 포장 두께의 결정에는 차단층을 제외한 노상토의 설계 CBR을 사용

한다.

동결융해를 받는 한랭지방에서는 동상방지대책상 필요한 치환 심도는 경험으로 알 수 있을

때는 그대로 적용하고, 알 수 없을 경우에는 동결 깊이가 큰 지방에서 실측한 기온자료에서

구한 이론적인 최대 동결심도의 70 %의 값을 치환 깊이로 한다.

ʻ3.4.4 환경영향ʼ에 제시된 절차에 의해서 설계지역의 동결깊이를 산정하여 표 3.53에 표시

하는 목표 총 두께 또는 전 두께에 필요한 차단층의 두께를 더한 것과 비교하여서, 만일 동결

깊이가 큰 경우에는 동상을 잘 일으키지 않는 재료로 그 두께의 차이만큼 두껍게 한다. 이

부분은 동상방지층으로서 노상토의 일부로 생각해서 TA의 계산에는 포함시키지 않는다.

<표 3.53> TA와 포장 전 두께의 목표값 (단위 : cm)

설 계

C B R

L 교 통 A 교 통 B 교 통 C 교 통 D 교 통

TA 전 두께 TA 전 두께 TA 전 두께 TA 전 두께 TA 전 두께

20 이상

105

주 1) TA는 포장을 표층용 가열 아스팔트 혼합물로 환산한 두께이다.

주 2) 설계 CBR 4란 4 이상 6 미만을 말한다.

주 3) 노상이 깊이 방향으로 다른 경우에 설계 CBR이 3 미만이더라도 최상의 CBR이 3 이상이고 두께가 300 mm

이상이면 차단층을 고려할 필요가 없다.

표 3.53에서의 포장 전 두께(H)와 가열 아스팔트 혼합물 환산두께(TA)는 다음의 식 (3.6)과

식(3.7)에 의해서 산정된 것이다.

H  CBR 

 N 

(3.6)

TA  CBR 

 N 

(3.7)

여기서, H : 포장의 총 두께(cm)

TA : 포장 총 단면을 표층용 가열아스팔트혼합물로 설계했을 때의 소요 두께(cm)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

136

N : 공용예정기간(10년) 동안 일방향 설계 윤하중 누가통과횟수를 5 ton 윤하중으

로 환산한 값으로서, 표 3.52의 설계 윤하중을 사용하여 다음과 같이 구할 수

있다.

N = 

P 

× 

여기서, P : 표 3.52에 주어진 교통량 구분별 설계 윤하중

(3) 포장의 구성

각 층 구성을 결정하는 데에는 표 3.54와 표 3.55 참고하여 적당한 구성으로 만들고, 이에 상당한

TA와 전 두께를 계산한다.

계산된 TA와 전 두께 값이 표 3.53의 목표값을 비교하여 TA가 이것보다 작을 때나 총 두께가

1/5 이상 감소하는 경우에는 구성을 변화시켜 다시 계산하여 최종적인 구성을 한다.

<표 3.54> 표층과 중간층의 최소두께

교통량 구분 표층 + 중간층의 최소두께(cm)

L, A

10(5)

15(10)

20(15)

주) 괄호 안은 기층에 역청안정처리를 사용할 경우의 최소두께이다.

TA의 계산은 다음 식에 따른다.

TA = a1T1 + a2T2 + ··· + anTn (3.8)

여기서, a1, a2, ···, an : 등치환산계수(等値換算係數)(표 3.55 참조)

표 3.55의 등치환산계수는 각 공법, 재료의 1 cm 두께가 표층용 가열아스팔트혼합물 몇 cm

에 상당하는가를 나타내는 값이다. 따라서, 식 3.8의 anTn은 n번째 층을 표층용 가열아스팔

트혼합물로 환산한 두께로 한다.

가령 입도조정 1 cm는 가열아스팔트혼합물 0.35 cm에 상당하고, 20 cm의 입도 조정은

0.35×20=7.0 cm의 가열아스팔트혼합물 두께에 해당한다.

기층에 사용하는 시멘트안정처리층의 최소 두께는 L, A, B교통에서 15 cm, C, D교통에서

20 cm가 좋다. 또한 L, A, B 교통에는 경험상 표 3.55의 재료 품질조건 및 등치 환산계수를

하한값으로 쓰는 일이 있다.

제10편 포장

137

<표 3.55> TA의 계산에 사용하는 등치환산계수

사용하는 곳 공법·재료 재료 품질 조건 등치환산계수

표층 중간층

표층, 중간층용 가열 아스팔트

혼합물

500 kg 이상 1.00

기층

역청안정처리

안정도 350 kg 이상 0.80

안정도 250 ~ 350 kg 0.65

시멘트안정처리 일축압축강도 30 kg/cm² 0.55

입도 조정 수정 CBR 80 이상 0.35

침 투 식 0.55

머 캐 덤 0.35

고로 슬래그

입도조정 고로 슬래그 부순돌(MS) 0.35

수경성 고로 슬래그 부순돌(HMS) 0.55

보조기층

막부순돌, 자갈, 모래 등

수정 CBR 30 이상 0.25

수정 CBR 20 ~ 30 0.25

시멘트안정처리 일축압축강도(7일), 10 kg/cm2 0.25

석회안정처리 일축 압축강도(10일), 7 kg/cm2 0.25

고로 슬래그 고로 슬래그 크러셔런(CS) 0.25

시가지 등의 포장을 할 경우, 전 두께를 확보하는 것이 곤란하고, 노상의 설계 CBR이 5 이상

인 경우에는 목표로 하는 TA는 모두 가열아스팔트혼합물로 하는 것이 좋다.

표 3.55에 표시된 소요 처리 공법, 재료 조건 이외의 것의 등치환산계수는 충분한 경험에

따라 얻어지는 것이어야 한다.

(설계 예)

C 교통의 도로에서 노상토의 설계 CBR은 3이다. 인근 지역에 좋은 쇄석과 산모래가 있다.

쇄석에 산모래를 가하여 입도 조정한 것의 수정 CBR은 80, 쇄석의 수정 CBR은 30이다.

쇄석에 역청 안정처리를 한 것의 마샬안정도는 550 kg, 시멘트 안정처리를 한 것의 일축 압

축강도는 30 kg/cm2이다.

표 3.53에서 목표값은 TA = 35 cm, 총두께(H) = 70 cm이다. 따라서, 총두께의 최소값은,

70 × (1 - 1/5) = 56 cm로 된다.

표층 + 중간층의 최소값은 표 3.54에 따라 기층에 역청안정처리를 한 경우 10 cm, 기타의

경우에는 15 cm이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

138

(가) 그림 3.32(a)의 경우에 대하여 TA 및 H를 계산하면

TA = 1.0 × 10 + 0.8 × 12 + 0.35 × 25 + 0.25 × 30 = 35.9 cm

H = 10 + 12 + 25 + 30 = 77 cm

로 되어 표 3.53의 목표값을 만족한다.

(나) 기층에 시멘트안정처리를 사용할 경우에는 표 3.54에 따라, 표층 + 중간층의 두께는

15 cm, 시멘트안정처리의 두께는 20 cm가 필요하므로, TA의 값은 1.0 × 15 + 0.55 ×

20 = 26 cm로 되어, 35 - 26 = 9 cm가 입도조정쇄석 및 막자갈에 필요한 TA로 된다.

막자갈의 두께를 40 cm로 하면 단면 구성은 그림 3.32(b)와 같이 이 포장의 TA 및 H는

다음과 같다.

TA = 1.0 × 15 + 0.55 × 20 + 0.25 × 40 = 36 cm

H = 15 + 20 + 40 = 75 cm

(다) 만일 기층에 역청안정처리나 시멘트안정처리를 사용하면 비경제적이라고 판단되면 입도

조정쇄석만을 사용할 수 있다. 표층 + 중간층의 TA는 1.0 × 15 = 15 cm이므로, 입도조

정쇄석 40 cm, 막자갈 25 cm로 하면 0.35 × 40 + 0.25 × 25 = 20.3 cm로 되어 TA는

만족된다. 단면 구성은 그림 3.32(c)에 표시한 바와 같다. 이 포장의 TA 및 H는 다음과

같다.

TA = 1.0 × 15 + 0.35 × 40 + 0.25 × 25 = 35.3 cm

H = 15 + 40 + 25 = 80 cm

제10편 포장

139

<그림 3.32> 설계 예

표 3.56에 각 교통량의 구분에서 설계 CBR 마다의 설계 예를 표시하였다. 표 3.56에서,

역청안정처리의 마샬안정도는 350 kg 이상, 막자갈의 수정 CBR은 30 이상으로 계산한

것이다.

<표 3.56> 설계 예(단위 : cm)

(1) L 교통

설 계

CBR

표 층 기 층 보조기층

가열 아스팔트 TA 총 두께

혼합물

역청 안정처리 입도 조정 막자갈

17.8

15.3

14.0

12.3

11.0

50※

(2) A 교통

설 계

CBR

표 층 기 층 보조기층

가열 아스팔트 TA 총 두께

혼합물

역청 안정처리 입도 조정 막자갈

21.3

19.5

18.3

16.5

14.8

13.5

60※

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

140

(3) B 교통

설 계

CBR

표 층 기 층 보조기층

가열아스팔트 TA 총 두께

혼합물

역청 안정처리 입도 조정 막자갈

29.1

26.3

24.5

21.5

19.3

18.0

67※

(4) C 교통

설 계

CBR

표 층 기 층 보조기층

가열 아스팔트 TA 총 두께

혼합물

역청 안정처리 입도 조정 막자갈

20 이상

39.5

35.9

32.9

28.3

27.0

23.0

20.2

85※

(5) D 교통

설 계

CBR

표 층 기 층 보조기층

가열 아스팔트 TA 총 두께

혼합물

역청 안정처리 입도 조정 막자갈

20 이상

51.5

45.5

41.4

37.3

34.4

30.4

26.4

105※

※ 차단층을 둔다.

제10편 포장

141

(4) 연약한 노상 위의 포장

땅깎기부 노상토의 설계 CBR이 2 미만인 경우는 다음의 각종 방법을 비교 검토하여 설계한다. 그러

나 여기서는 대규모 연약지반 대책공을 수반한 경우는 제외한다.

(가) 치환공법에 의한 경우

노상부에 양질의 흙을 치환하여 설계 CBR이 3이상이 되도록 설계한다. 이 경우 치환한

층 아래로부터 20 cm의 두께 부분은 재래 노상토의 시료에 의한 CBR로 하여 설계한다.

(나) 안정처리의 공법의 경우

노상부를 석회 또는 시멘트로 안정처리 하여 설계 CBR이 3이상이 되도록 한다. 이 경우

안정처리한 층이 하부로부터 20 cm의 두께 부분은 안정처리한 층의 CBR과 재래 노상토

의 시료에 의한 CBR의 평균값으로 설계한다.

(다) 교통량이 많아 치환공법으로는 굴착 깊이가 커져서 비경제적이 될 경우

지하수위가 높아 치환토를 충분히 다지기 곤란한 경우에는 15 cm 정도의 모래층을 두고,

그 위에 15 ~ 20 cm의 두께로 빈배합콘크리트 또는 시멘트안정처리에 의한 층을 설계하

여 교통량의 구분에 따라서 두께 30 ~ 60 cm의 아스팔트포장을 설계할 경우도 있다.

교통량이 적은 경우에는 도로의 상황에 따라 치환 두께를 50 cm까지 얇게 하고 치환한

흙의 CBR을 취해서 설계하며, 시공 후의 유지보수에 의하여 노면의 주행성을 확보하는

편이 경제적으로 되는 경우가 있다.

일반적으로 치환한 부분의 다짐이 충분하지 않으면 큰 침하가 생겨 포장이 빠른 시일에

파괴되기 쉬우므로 정성들여 다져야 한다. 치환 부분의 다짐이 곤란한 때에는 기층이나

중간층을 일시 교통에 개방할 경우에는 실코트를 하여 두는 것이 좋다.

논바닥 등에서 지하수위가 높고 노상토가 연약할 경우에는 양질의 흙쌓기 재료를 약 1

m 쌓아올려 새로운 노상을 만들고 이 위에 포장을 하는 것이 일반적이다.

모래 위에 빈배합 콘트리트나 시멘트안정처리 등의 층을 두는 방법을 샌드위치 공법이라

한다. 이 공법은 이들 층 위의 재료의 전압이 쉽고, 완성 후 노면의 침하가 적어 시멘트

안정처리 등의 결점도 포장면까지 나타나지 않는 특색이 있다.

샌드위치공법은 설계 CBR이나 TA를 사용한 설계 방법을 채택할 수 없으므로 과거의 실

시 예나 탄성계산 등의 방법을 참고하여 단면을 결정해야 할 것이나, 표층 + 중간층의 최

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

142

소 두께는 표 3.54에 의하는 것으로 한다.

시멘트 안정처리 등의 층은 그 윗부분을 시공하는 동안 균열이 생겨도 지장은 없다.

(라) 연약한 노상 위의 포장설계 예

(a) 치환공법에 따른 경우

재래 노상의 CBR이 1.5 되는 곳에 CBR 10의 재료를 1 m 치환 또는 흙쌓기 했을 경우,

노상의 설계 CBR은 다음에 따른다.

치환층의 하부부터 20 cm를 지반과 같이 CBR 1.5를 사용하고, 나머지 80 cm는 CBR

10을 이용하여 식(3.1)에 따라 평균 CBR을 구하여 그 지점의 설계 CBR로 한다.

CBRm  

 ×    ×  

 

그러므로 이 지점의 설계 CBR은 6이 된다.

(b) 안정처리공법에 따른 경우

재래 노상의 CBR이 1.5인 곳에 석회 또는 시멘트에 의한 안정처리를 50 cm 깊이로 할

경우, 안정처리한 층의 CBR이 20이 되었다.

이 경우 설계 CBR은 안정처리한 층의 30cm는 CBR 20으로 하고, 안정처리한 층의 하

부부터 20 cm에 대하여는 재래 노상과 안정처리한 층의 CBR값의 평균값 (20+1.5)/2를

사용, 나머지 50 cm에는 재래 노상의 CBR 1.5를 사용하여 식(3.1)에 따라 CBRm을 구

하면 그 지점의 설계 CBR은 6이 된다.

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176	2020_도로설계요령_제4권_터널_9-4편 터널 방재_5.피난대피설비 및 시설	황대장	2021.01.19	1747

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기준 2020_도로설계요령_제5권_장, 도로 안전 ․ 부대시설_10편 포장_3.아스팔트 포장

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