기층 및 보조기층

기층 및 보조기층

1.  기층 및 보조기층

기층 및 보조기층은 노상 상단과 포장체 하단에 위치하는 골재로 이루어진 층이다. 흙으로만 이루어져 있는 노체와 노상과는 달리 다양한 입도의 골재로 이루어진 층이므로 관리 포인트가 조금 다를 수 있다. 필요시에는 기층의 안정 처리를 위하여 시멘트나 아스팔트 등으로 보완할 수도 있다.

 

1-1. 보조기층

보조기층 재료는 경제성을 위해 시공현장에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 활용한다. 막자갈, 슬래그, 보조 기층재나 모래를 사용하는 것이 원칙이나 이러한 재료를 확보하기 어려울 경우에는 시멘트, 석회, 아스팔트로 안정 처리하는 것도 가능하다.

시공은 도저, 그레이더 등을 이용하여 1층당 두께가 20cm 이하가 되도록 포설하고, 목표 밀도를 얻을 때까지 롤러로 다져야 한다. 다짐은 최적 함수비 상태에서 다져야 한다.

 

1-2. 기층

기층, 보조기층용 재료와 공법 및 역학적 성질에 대한 규정은 다음과 간다

 

아스팔트 포장에서는 입도조정 공법, 시멘트 안정 처리 공법, 아스팔트 안정 처리 공법이 주로 사용된다. 소성 지수가 큰 재료를 안정 처리하여 사용하고자 할 때는 석회 안정 처리공법을 이용한다. 교통량이 적을 때는 침투식 공법이나 머케덤 공법을 이용한다.

콘크리트 포장에서는 입도조정공법, 아스팔트 안정 처리 공법 및 시멘트 안정 처리 공법을 많이 적용한다. 우리나라에서는 주로 건식 시멘트 안정 처리 공법이 고속도로에 활용된다.

1-3. 기층 및 보조기층의 안정처리 공법

(1) 입도조정 공법

몇 종류의 공법을 혼합 합성하여 좋은 입도가 되도록 하여 다지는 것으로 이를 통해 인터로킹 효과가 생긴다. 입도가 좋으므로 부설 및 다짐이 쉽고 기계화 시공에도 적합하게 된다.

입도 조정 공법의 입도는 최대 밀도 때 공극이 최소화되어 강도가 크도록 정의해야 한다. 최대 밀도를 나타내는 입도 범위에 대한 연구 중 가장 유명한 것이 Fuller의 입도 곡선이다.

입도 조정 기층의 입도 범위와, D=40mm일 때 Fuller곡선은 다음 그림과 같다.

입도조정 기층의 입도범위

입도조정 기층의 입도범위와 Fuller 곡선

입도 조정을 위한 재료의 혼합 방식에는 중앙 플랜트 혼합방식과 노상 혼합방식이 있다.

 ㅇ 노상 혼합방식 : Road Stabilizer에 의한 혼합

 ㅇ 중앙 플랜트 혼합방식

  - 연속 믹서의 경우

  - 뱃치 믹서의 경우

플랜트 혼합방식이 균일성, 함수비 조절, 두께 관리 측면에서 유리하므로 주로 활용된다.

 

혼합한 재료의 부설은 모터 그레이더, Aggregate Spreader 등을 사용하며 부설 두께는 1층 마무리 두께가 15cm 이하가 되도록 해야 한다. 부설한 재료는 롤러로 다진 다음 재 성형하여 다짐도를 얻을 때까지 타이어롤러, 머케덤롤러로 다져야 한다.

다져진 표면에는 최종적으로 아스팔트 유제, 컷백 아스팔트를 살포하여 마무리한다.

 

 

(2) 치환 공법

 불량한 지반을 양질의 재료로 직접 치환하는 것으로 처리가 간단하나 깊이가 깊어 물량이 많아질수록 적용하기가 어렵고 별도 사토장이 필요하다.

 

 

(3) 다짐 및 함수비 조절

재료의 함수비를 재조정하고 새로 다짐을 함으로써 투수성을 감소시킨다. 지하수위 상승에도 지지력이 약화되지 않게 하며 강도 증가와 침하 방지에 효과가 있다.

 

 

(4) 시멘트 안정 처리 공법

흙에 4~8%의 시멘트를 혼합하여 다짐하는 방법이다.

 ㅇ 시멘트 비율이 증가할수록 강도가 증가하며 소성 지수는 감소한다.

 ㅇ 시멘트 비율이 증가할수록 동결융해, 건습의 반복에 따른 손실은 감소하나 동결융해에 대해서는 사질토, 건습 반복에 대해서는 점성토가 손실이 적다.

 ㅇ 모래질토의 경우 개량효과가 좋다.

 

* 시멘트 혼합방법에는 현장 혼합과 플랜트 혼합이 있다. 현장 혼합은 노상에서 혼합하는 방법이며, 플랜트 혼합은 연속 믹서나 뱃치 믹서를 이용하여 혼합하는 것이다. 1 층당 다짐 두께는 10~20cm가 표준이며, 시공 이음은 균열이 발생하지 않도록 주의해야 한다.