아스팔트 균열, 단단하게 채우면 끝일까? 규사 충전 보수의 오해
아스팔트 균열보수 방법을 찾아보다 보면 이런 설명을 접할 때가 있습니다.
“아스팔트가 갈라지면서 내부에 빈 공간이 생기고,
차량이 그 위를 계속 밟으면 빈 공간 때문에 포장이 더 파손된다.
따라서 균열 내부를 깨끗하게 청소한 뒤 규사를 꽉 채우고,
유화아스팔트나 수지 같은 재료를 부어 단단하게 굳혀 주어야 한다.”
처음 들으면 상당히 그럴듯합니다.
실제로 시공 후 균열 속을 잘라 보면 규사와 결합재가 단단하게 굳어 있기 때문에 마치 갈라졌던
아스팔트가 다시 하나가 된 것처럼 보일 수도 있습니다.
하지만 아스팔트의 일반적인 온도균열을 이렇게 이해하는 것은 주의할 필요가 있습니다.
아스팔트 균열보수에서 중요한 것은 균열 내부를 얼마나 단단하게 만들었느냐가 아니라,
그 균열이 겨울과 여름에 반복해서 열리고 닫힐 때 보수재가 그 움직임을 어떻게 받아들이느냐이기 때문입니다.
아스팔트 균열의 계절에 따른 변위에 따르는 균열보수의 원리
1. 균열 속이 비어 있어서 차량이 밟으면 파손되는 것일까?
먼저 두 가지 현상을 구분해야 합니다.
포장 하부가 약해지거나 공동이 발생해 차량이 지나갈 때 포장이 실제로 위아래로 움직이는
수직변위·지지력 상실 문제와,
온도 변화에 따라 아스팔트가 수축·팽창하면서 균열이 열리고 닫히는 일반적인 아스팔트 균열 문제는
서로 다릅니다.
미국 FHWA의 아스팔트 균열보수 지침도 이 둘을 구분합니다.
FHWA는 균열 부위에서 차량하중에 의해 상당한 수직변위가 발생한다면 단순 균열실링의 대상이 아니라
패칭이나 밀링 등 적절한 구조적 보수방법을 검토해야 한다고 설명합니다. 반대로 수직변위가 크지 않은
일반 균열에서는 수평방향의 움직임이 균열보수 방법을 결정하는 중요한 요소가 됩니다.
즉,
“차가 밟으니 균열 안의 빈 공간이 문제다”
라는 설명부터 모든 아스팔트 균열에 적용할 수 있는 설명은 아닙니다.
만약 정말 차량이 지나갈 때 포장이 눌릴 정도로 하부 지지력이 무너진 상태라면, 그 좁은 균열 속에
규사를 넣어 굳히는 것이 근본적인 구조보수가 될 수 없습니다.
2. 아스팔트 균열은 겨울과 여름에 움직입니다
특히 우리나라처럼 겨울철 기온이 낮은 곳에서는 아스팔트가 수축하면서 균열 폭이 커지고,
기온이 올라가면 다시 좁아집니다.
미국 FHWA는 연간 수평 움직임이 약 3mm를 초과하는 균열을 일반적으로 working crack으로 보고,
이런 균열에 사용하는 재료는 균열 양쪽 측벽에 접착된 상태에서 균열이 열리고 닫히는 움직임을 따라갈 수
있어야 한다고 설명합니다.
저온에서 적은 힘으로 늘어날 수 있도록 설계된 고무개질 재료 등이 이런 균열에 적합한 이유도 여기에 있습니다.
따라서 정상적인 균열실링의 기본적인 생각은 의외로 단순합니다.
방법 1. 균열 내부까지 신축성 실란트를 충진
아스팔트 │ 신축성 실란트 │ 아스팔트
균열이 벌어지면 실란트도 늘어나고, 균열이 좁아지면 다시 압축됩니다.
방법 2. 라우팅으로 홈통을 만든 뒤 신축성 실란트 충진
일정한 폭과 깊이의 reservoir를 만들어 실란트가 움직일 수 있는 형상을 만들어 줍니다.
방법 3. 무라우팅 균열에 실란트를 침투시키고 상부를 얇게 실링
균열 내부와 상부를 연결해 수분 침투를 막으면서 균열 움직임을 받아들이도록 합니다.
세 방법 모두 공통점이 있습니다.
균열을 콘크리트처럼 단단하게 만드는 것이 목적이 아니라, 움직이는 균열을 신축성 있는 재료로 수밀하게
유지하는 것입니다.
3. 그런데 균열 내부를 규사로 꽉 채워 단단하게 굳힌다면?
예를 들어 균열을 압축공기로 청소한 다음 내부에 규사를 채우고, 그 위에 유화아스팔트나 어떤 수지를 부어
규사층을 굳혔다고 생각해 보겠습니다.
처음 시공 직후에는 매우 단단해 보일 수 있습니다.
하지만 겨울이 되면 기존 아스팔트는 다시 수축합니다.
아스팔트 ← 벌어짐 │ 단단한 규사 충전체 │ 벌어짐 → 아스팔트
여기서 중요한 질문이 생깁니다.
가운데 단단하게 굳어 있는 규사 충전체가 그만큼 늘어날 수 있는가?
늘어나지 못한다면 움직임이 없어지는 것이 아닙니다.
대신 다음 중 한 곳에서 다시 움직임이 발생할 가능성이 있습니다.
규사 충전체 자체가 갈라지거나
충전체와 기존 아스팔트의 접착면이 떨어지거나
충전체 바로 옆의 기존 아스팔트에 새로운 균열이 생길 수 있습니다.
즉 균열을 제거한 것이 아니라 균열이 발생하는 위치를 옮겨 놓은 결과가 될 수도 있습니다.
4. “단단하게 굳었다”는 것이 균열보수의 성능기준은 아닙니다
이 부분이 가장 큰 오해입니다.
아스팔트 균열실링재라면 오히려 얼마나 단단한지가 아니라,
얼마나 늘어날 수 있는가
저온에서도 갈라지지 않는가
늘어난 뒤 다시 회복하는가
기존 아스팔트 측벽과 접착을 유지하는가
를 확인해야 합니다.
한국과 겨울 조건을 비교해 참고할 만한 미국 미네소타주의 규격을 보면 이 차이가 더 명확합니다.
MnDOT의 탄성형 hot-pour 균열실링재 규격은 -29℃에서 100% 신장시킨 상태로 3회 접착시험을
하고도 접착 또는 재료 자체의 파괴가 없어야 하며, -34℃ 굽힘시험에서도 균열이 없어야 합니다.
25℃에서의 탄성회복률도 40% 이상을 요구합니다.
이런 시험조건을 보면 한랭지역 균열보수에서 무엇을 중요하게 보는지 알 수 있습니다.
압축강도가 얼마나 높은가가 아니라 겨울철 균열 움직임을 견딜 수 있는가를 보는 것입니다.
5. 규사에 유화아스팔트를 부으면 아스팔트처럼 되는 것일까?
규사와 아스팔트계 재료를 혼합해서 사용하는 것 자체가 잘못이라는 뜻은 아닙니다.
FHWA 자료에도 sand-asphalt mix가 등장합니다.
하지만 매우 중요한 차이가 있습니다.
FHWA는 sand-asphalt mix를 일반적인 working crack용 crack sealant가 아니라 crack repair material로
별도로 분류합니다.
또한 일반 asphalt cement나 liquid asphalt는 신축성이 매우 작고 온도 영향을 많이 받기 때문에
움직임이 작은 non-working crack의 filler로 사용을 제한한다고 설명합니다.
따라서 규사를 유화아스팔트 등으로 굳혀 놓았다고 해서 그것이 자동으로 신축성 균열실링재와 같은
기능을 하는 것은 아닙니다.
6. 수지를 사용했다면 더 단단하니까 좋은 것 아닐까?
수지는 종류가 워낙 다양하기 때문에 단순히 “수지를 사용하면 안 된다”고 말할 수는 없습니다.
신축성이 매우 높은 폴리머도 있고, 반대로 경화하면 돌처럼 단단해지는 수지도 있습니다.
따라서 수지의 이름보다 중요한 것은 그 재료의 성능입니다.
만약 규사와 결합시켜 단단한 충전체를 만드는 제품을 working crack에 사용한다면 최소한 다음과 같은
자료를 확인할 필요가 있습니다.
저온에서 얼마나 늘어나는가?
균열이 반복해서 열리고 닫힐 때 접착이 유지되는가?
경화 후 탄성회복은 어느 정도인가?
- 20℃, -30℃ 수준에서 아스팔트와의 접착시험 결과가 있는가?
이런 자료 없이 단순히
“수지를 넣었기 때문에 단단하다”
또는
“아스팔트처럼 단단하게 만들었다”
는 것만으로 균열실링 성능을 판단하기는 어렵습니다.
7. 북미 한랭지역에서는 오히려 균열 내부 접착을 중요하게 봅니다
미네소타 DOT의 균열보수 시방을 보면 작업방법이 매우 구체적입니다.
균열이나 라우팅 홈을 충분히 청소하고 건조시킨 다음, 그 공간에 실란트를 충진하도록 요구합니다.
좁은 균열에 실란트가 제대로 흘러들어가지 않을 경우에는 스퀴지를 이용해 실란트를 균열 내부로
밀어 넣도록까지 규정하고 있습니다.
그리고 완성된 작업을 검사할 때도
라우팅 홈이 실란트로 완전히 채워지지 않은 경우
실란트가 균열 측벽에 제대로 접착되지 않은 경우
내부에 먼지·이물질·수분이 남아 있는 경우
등을 불량시공으로 규정합니다.
여기에서도 핵심은 균열 공간을 아무 재료로나 단단하게 채우는 것이 아닙니다.
균열 측벽과 실링재가 접착된 상태에서 하나의 신축 가능한 수밀 구조를 만드는 것입니다.
8. 그렇다면 북미에서는 규사를 사용하지 않을까?
사용합니다.
하지만 용도가 다릅니다.
미네소타 DOT의 균열실링 시방에서도 규사를 사용할 수 있습니다.
그런데 규사를 균열 내부에 꽉 채우라는 의미가 아닙니다.
새로 시공한 실란트가 차량 타이어에 달라붙는 tracking 문제가 생길 경우, 완성된 실란트 표면에 아주 얇게
sand나 dust를 뿌리는 용도로 허용합니다.
즉,
규사는 실란트의 역할을 대신하는 재료가 아닙니다.
이 차이를 구분할 필요가 있습니다.
9. 상부에 다시 다른 재료를 넓게 덮으면 괜찮을까?
규사 충전체 위에 다시 신축성 재료나 다른 보수재를 넓게 바르면 처음에는 방수효과가 있을 수
있습니다. 하지만 여기에서도 결국 기존 균열은 움직입니다.
겨울에 균열이 벌어지면 상부에 있는 얇은 층이 모든 인장변형을 받아야 하고,
여름에 균열이 닫히면 내부의 단단한 충전체와 상부재료가 압축을 받게 됩니다.
그 결과 상부재료 가운데가 갈라지거나, 기존 아스팔트와 만나는 가장자리에서 박리될 수 있습니다.
FHWA에서 말하는 overband 역시 단순히 아스팔트 표면을 검은 재료로 덮어 놓는 개념과는 다릅니다.
working crack에 사용하는 전문 실링재를 균열 내부 또는 라우팅된 공간과 연결해서 시공하면서 상부에도
일정 폭을 형성하는 방식입니다.
10. 균열보수에서 가장 먼저 물어야 할 질문
아스팔트 균열을 보고 가장 먼저 해야 할 질문은
“이 빈 공간을 무엇으로 꽉 채울까?”
가 아닙니다.
먼저,
이 균열이 왜 생겼는가?
온도에 따라 움직이는 균열인가?
차량하중에 의해 실제 수직변위가 발생하는 구조적 파손인가?
를 판단해야 합니다.
수직변위가 있는 구조적 파손이라면 균열 속을 무엇으로 채울 문제가 아니라 손상된 포장과 하부층을 포함한
별도의 보수가 필요합니다.
반대로 구조적 문제가 크지 않은 온도균열이라면,
균열의 움직임을 없애려고 단단한 물질로 고정하는 것보다 그 움직임을 받아들일 수 있는 신축성
실링 시스템을 만드는 것이 기본적인 균열보수 원리입니다.
마무리
균열 내부를 깨끗하게 청소하는 것은 매우 중요합니다.
하지만 청소한 균열을 규사로 다시 꽉 채운 뒤 어떤 재료를 부어 “아스팔트처럼 단단하게 만들었다”는
것만으로 좋은 균열보수라고 판단해서는 안 됩니다.
아스팔트 포장은 겨울과 여름을 반복하면서 계속 움직입니다.
특히 온도에 의해 발생하는 working crack은 앞으로도 열리고 닫힙니다.
따라서 좋은 균열보수는 균열의 존재를 억지로 없애는 것이 아니라,
물을 막고,
균열 측벽에 접착하고,
겨울철 벌어짐을 따라 늘어나며,
여름철 수축에도 견디는 구조
를 만드는 것입니다.
겉으로 보기에는 “단단하게 굳은 보수재”가 더 튼튼해 보일 수 있습니다.
하지만 아스팔트 균열보수에서는 때로 그 반대입니다.
얼마나 단단하게 굳었느냐보다, 그 균열과 함께 얼마나 오래 움직일 수 있느냐가 더 중요한 성능일 수 있습니다.
※ 참고자료
미국 연방도로청(FHWA), Materials and Procedures for Sealing and Filling Cracks in Asphalt-Surfaced Pavements
미네소타 교통부(MnDOT), Bituminous Pavement Crack Treatment
미네소타 교통부(MnDOT), 3723 Hot-Poured, Elastic Type Joint and Crack Sealer
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