2012년 12월 26일 수요일

포장장비의 종류 및 특성


건설공사의 공종중 포장작업은 주로 일반도로, 고속도로, 비행장 활주로, 기타 각종 도로의 노면을 평탄하게 하는 작업으로서, 재료는 일반적으로 Concrete 및 Asphalt를 주로 사용한다.
상기와 같은 포장작업을 하는 포장장비를 대별하면 Concrete 포장장비, Asphalt 포장장비로 나눌 수 있다. Concrete 포장장비는 Slip Form Paver, Deck Finisher, Texturing Machine 등이 있으며 Asphalt 포장장비는 A/P Distributor, A/P Finisher 등이 있다. 이 밖에 공통 다짐장비로서 각종 Roller류가 있다.
이번 항에서는 Roller, A/P Finisher, A/P Distributor, Con'c 포장장비로 대별하여 개요, 종류 및 특성, 구조 및 기능 등을 설명하였으며, Concrete나 Asphalt 전용 포장장비는 아니지만 기층 포장용 Auto Grader도 설명한다.
특히 Con'c 포장장비 항목에서는 Con'c Spreader, 하역장비, 표면 미장기 등 공종에 조합되어 사용되는 장비들도 포함되었다.
1.1 Roller
Roller는 느슨하여 공극이 많은 상태의 재료에 적당한 힘을 작용시켜서 단단하게 하는 장비이고 작용시키는 힘의 특성에 따라 전동에 의한 것, 충격에 의한 것으로 분류된다.
Roller는 1981년 최초로 Steam을 사용한 Roller가 등장되었고, 1907년 Sheeps Foot Roller 개발사용, 1936년 중량조절 Roller가 개발되었고, 이후 현재에 이르기까지 계속적으로 자동화 장치가 개발되고 있다.
최근 기술개발동향은 (a) 대형진동 Roller (10ton급 이상) 및 특수전용 Roller (b) Oscilatory Roller (수평 진동 Roller) (c) 다짐의 불균형을 줄이기 위한 전압 횟수관리 및 다짐 밀도를 균일화시키기 위한 지지력 측정장치 (d) 저소음형 Roller등이 개발되고 있다. 한편, 안전성을 향상시키기 위해서 무게 중심을 낮추고 시계를 넓게 하며, Roller의 사각에 있는 작업원이나 기타 장해물을 감지하여 Operator에게 통보하는 안전관리 System과 후진작업시 자동정지 장치를 개발하고 있다. 그리고, 최근에는 무인조종(Robot) Roller를 개발하려는 추세도 있다.
1.1.1.1 정적 중력에 의한 것
Roller의 자중에 의해 흙 및 기타 혼합물들을 다지는 것이다. 이 Type에는 차륜의 재질이 철륜인 것과 공기가 들어있는 고무 Tire인 것도 있고, 게다가 주행형식에 따라 자주식인 것과 피견인식인 것도 있다.
(1) Road Roller : Road Roller는 건설장비중에서도 역사가 오래된 장비중의 하나이고 현재도 각종 공사에 다양하게 이용되고 있다.
자주식 Road Roller를 차륜 배열상태로 분류해 보면 2축 3륜인 것을 Macadam Roller, 2축 2륜인 것을 Tandem Roller, 3축 3륜인 것을 3축 Tandem Roller라고 부르고 있다.
또 차륜의 형상으로 평활면을 가진 Smooth Roller가 대부분이지만 특수한 용도로서 돌기를 붙인 Tamping Roller와 Sheep Foots Roller, Grid (또는, Mesh) Roller 등이 있다.
(2) Macadam Roller : Macadam Roller는 3개의 Roller를 3륜 자동차와 같이 평행으로 배치한 Roller이다. 일반적으로 중량으로 가감할 수 있도록 Roller 또는 차체에 철, 못, 모래 등의 Ballast를 넣을 수 있도록 되어 있으며, 자중 8 Ton의 Roller에 2Ton의 부가중량을 가할 수 있는 Roller를 8-10Ton Roller라 부른다. 대략 6-10Ton 정도까지의 종류가 있고, 가장 많이 사용되고 있는 것은 자중 8-12Ton 정도이다. 또한, 이 Roller는 전륜은 조향축이고 후륜이 구동축이다. 이 때문에 후륜축 Roller의 직경과 분포하중이 전륜보다 크다. Macadam Roller는 이름대로 노반의 하층부위 다짐용으로 만들어진 것이지만, 최근에는 Asphalt 포장의 전압에도 사용하고 있으며, 구미에서는 후륜의 폭을 넓게 한 표층 전압용의 것도 있다.(그림 2-3-1 참조)

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제 목 : 그림 2-3-1 Macadam Roller
(3) Tandem Roller : Tandem Roller는 차륜의 배열이 전후 즉, Tandem으로 되어 있고 2축인 것은 단지 Tandem Roller, 3축인 것을 3축 Tandem Roller라 불러 구분하고 있다.(그림 2-3-2, 3 참조)

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제 목 : 그림 2-3-2 2축 Tandem

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제 목 : 그림 2-3-3 3축 Tandem
Tandem Roller는 Macadam Roller에 비해 중량, 선압이 작고, 자중 2-10Ton 정도, 드물게는 14Ton의 것도 있다. 주로 Macadam Roller 사용 후의 마무리 전압과 Asphalt 포장의 전압에 사용되고 있다. Macadam Roller와 같이, 구동축쪽의 차륜직경, 분포하중이 조향축보다 크지만 최근 개발된 Tandem Roller에서는 전후륜의 직경 및 하중 분포도 같고, 전륜구동식도 있으며, 또한 구동축이 전후륜 병용시켜 조향할 수 있는 것도 있다. 이렇게 개발한 목적은 철륜 Roller의 작업 범위확대와 다짐효과를 향상시키는 데 있다. 즉, 전후축을 독자적으로 조향할 수 있기 때문에 다음 그림 2-3-4와 같은 작업이 가능하다.

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제 목 : 그림 2-3-4 전륜구동, 독립조향 Roller의 전압궤적
3축 Tandem Roller는 Asphalt 포장의 마무리 전압에 이용되는 것으로 모든 축을 임의로 고정하기도 하고 풀기도 하는 것이 가능하기 때문에 노면의 평탄성을 높이는 전압이 가능하다. 그 작동원리는 다음 그림 2-3-5와 같고 상하 자유축의 경우는 보통 Tandem Roller에 1축 여분으로 설치한 형이라고 생각하면 좋고, Roll은 불규칙 노면에 따라서 전동한다.
반고정에서는 A륜은 상방으로 움직일 수 있지만 하방으로 움직이지 않는 것으로 B륜에 큰 하중을 걸고 노면을 평탄하게 하는 작용을 한다.
전고정에서는 본체가 1개의 Beam이 되고 노면을 통과할 때 모든 Roll이 떠올라 노면에 하중이 집중하게 된다.

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제 목 : 그림 2-3-5 3축 Tandem Roller의 작동 원리
피견인식 Roller는 요즈음 그다지 사용되고 있지 않지만 자주식 Roller가 없는 경우와 구배가 큰 단면에서의 전압 등에 효과를 발휘하는 것으로 견인력이 큰 Tractor로 견인된다.(그림 2-3-6 참조)

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제 목 : 그림 2-3-6 피견인식 Road Roller
(4) Tamping Roller : Tamping Roller는 Roll의 표면에 돌기를 붙인 것이고, 돌기의 형태의 의해 Sheep Foot Roller, Taper Foot Roller, Turn Foot Roller 등 여러 가지로 부르는 이름이 있는데 어느 것이나 다같이 다짐효과를 높이기 위한 것이다. Tamping Roller는 Roller의 중량, 돌기선단에 접지면적, 한순간에 접지하고 있는 돌기의 수 등이 다짐을 지배한다. 이러한 다짐을 지배하는 요소인 돌기를 흙 속에 관입시켜서 흙 속의 공극수압을 분산시킴으로써 다짐효과가 타 기종의 Roller에 비해 크다.(그림 2-3-7, 8 참조)

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제 목 : 그림 2-3-7 자주식 Tamping Foot Roller

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제 목 : 그림 2-3-8 피견인식 Sheep Foot Roller
Tamping Roller의 장점은 다음과 같다.
- 흙의 다짐에 저항하는 마찰력을 없애는 힘이 강하기 때문에 점착성이 강한 점질토의 다짐에 적합하다.
- 다짐의 유효깊이가 상당히 크다.
- 다른 토질을 뒤섞어 다질 수 있다.
그리고, 단점은 예민도가 높은 토질에서는 뭉게 이기는 현상이 일어나므로 사용에 주의해야 한다.
(5) Tire Roller : Tire Roller는 공기가 들은 Tire의 특성을 이용해서 다짐작업을 하는 것으로 Road Roller에 의한 Asphalt 포장의 마무리 전압을 제외한 작업이 거의 가능하고 성토의 전압 등에도 널리 이용된다. 공기가 들은 Tire에 하중을 걸면 접지부분이 변형하여 접지면적이 확대된다.
Tire의 접지압은 하중과 Tire 공기압과의 관계로 다양하게 변화하며 이 특성을 이용해 여러 가지 토질과 조건 등에 사용된다. 예를 들면, Tire의 공기압을 올리면 올리는 만큼 다짐의 효과는 크고 쇄석 등의 다짐으로도 이용되고 반대로 공기압을 내려 접지면적을 크게 하면 접지압이 작아지고 지지력이 약한 지반에 있어서도 작업이 가능하게 된다. 이와 같은 장점이 있는 반면에 어느 정도 공기압을 올려도 철륜만큼 단단해지지 않는 것과 Tire와의 간격사이에서 연한 흙의 측방이동이 쉬 일어나는 점 등은 Tire Roller의 약점이다.
Tire Roller는 자주식과 피견인식으로 나눌 수 있다. 자주식에는 Ballast의 최대 중량이 8-30Ton, 피견인식에서는 7-50Ton인 것이 있다.
자주식 Tire Roller는 2축이 기본형이며 1회의 통과로 요철이 생기지 않도록 Tire가 배열되어 있고, 구동륜 쪽의 Tire가 1개 더 많은 것이 보통이다. Tire의 수는 1축에 3-8개이며, 각각 상호 요동하거나 단독으로 상하로 이동할 수 있도록 설치되어 있고, 1륜에 걸리는 하중을 같게 하는 연구가 추진되고 있다. Tire의 겉면에 문양을 넣어 다짐효과가 높아지도록 하는 것도 있다.(그림 2-3-9, 10 참조)

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제 목 : 그림 2-3-9 자주식 Tire Roller

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제 목 : 그림 2-3-10 피견인식 Tire Roller
1.1.1.2 동적 중력에 의한 것
Roller의 자중 부족을 차륜내에 설치된 기진기의 원심력으로 보충하는 것으로 진동 Roller와 진동 Compactor 등이 여기에 속한다. 진동 Roller는 주행형식에 있어, 자주식, 피견인식, Hand Guide식으로 나누어지고 자중과 기진력의 대소관계에서도 분류된다.진동력은 흙의 변형저항을 작게 하기 위한 것이고, 변형은 Roller의 자중에 의해서만 일어나는 것이다. 따라서, Roller의 중량에 맞는 진동수, 원심력이 있기 때문에 회전속도를 높여 원심력을 크게 해도 다짐의 효과는 향상되지 않는다.
(1) 진동 Roller : 진동 Roller는 점성이 부족한 자갈과 모래의 다짐에 효과가 있고, 타 기종에 비해 다짐층 두께가 크다. 공극수압 때문에 함수비가 큰 점질토의 다짐에는 부적당하다.
일반적인 Vibrating System은 그림 2-3-11과 같으며, 진동 Roller의 일반적인 형태는 그림 2-3-12와 같다.

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제 목 : 그림 2-3-11 Roller Vibration System

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제 목 : 그림 2-3-12 진동 Roller
(2) 진동 Compactor : 진동 Compactor는 평판위에 직접 기진기를 설치한 것으로 진동을 이용하여 다짐을 하는 점에서는 진동 Roller와 다를 바 없다. 이것은 2축 기진기의 진동면을 집중시킴으로써 다짐과 동시에 자력으로 이동하게 하는 것과 다른 주행장치에 태워 이동을 하는 것으로 분류할 수 있다. 전자는 소형인 것이 많고, 후자는 비교적 대형인 것이 많다. 일반 Roller의 전압이 어려운 장소, 즉, 교대에서의 매립 재료 전압과 좁은 면적 등에서의 다짐에 이용되고 있다.
종래 진동식인 다짐기계는 보조적인 다짐과 한정된 좁은 면적에서의 작업에 사용되어 왔으나, 기계의 성능 향상과 더불어 대형화되고 본격적인 다짐에도 사용되도록 발전되었다.(그림 2-3-13, 14 참조)

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제 목 : 그림 2-3-13 Plate Compactor

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제 목 : 그림 2-3-14 Drum Compactor
1.1.1.3 충격적 중력에 의한 것
동적인 충격하중에 의해 흙을 다지는 것으로 Rammer와 Tamper가 있다. Rammer와 Tamper는 모두 기계 자체가 뛰기 때문에 기계적인 구조에는 차이가 있지만 본질적으로는 같다. 연약한 점질토의 경우에는 뛰는 반발력을 얻을 수 없기 때문에 다짐작업을 할 수 없지만 연약한 점질토가 아닌 어떠한 흙에 대해서도 사용할 수 있다.
(1) Rammer : Rammer는 Gasoline의 폭발 Energy를 이용하여 기계 전체를 도약시켰다가 낙하하는 중량으로 전압작용을 하는 기계로서 소형이고 협소한 장소에서도 작업이 가능하므로 소규모 공사, 보수공사 등에 이용된다. 일반적으로 자중 60-100kg, 도약높이 350-450mm, 타격횟수 60 R.P.M. 다짐면의 직경 약 230mm 정도의 Rammer가 많이 사용되고 있다.(그림 2-3-15 참조)

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제 목 : 그림 2-3-15 Rammer
(2) Tamper : Rammer와 외형적으로 유사하나, Tamper는 소형의 공냉식 Gasoline Engine의 회전을 Crank에 의하여 왕복운동으로 전환시켜 Cylinder내에 장치된 복식완충 Spring의 신축에 따라 전압판에 연속적인 충격을 줌으로써 전압작업을 하는 기계이다.
조작은 Cushion Rubber를 사용한 Guard Handle에 의하여 이루어지며, 충격회수와 진행속도를 일정하게 할 수 있으므로 균일한 전압작업이 가능하다. 또한, 가압판이 적으므로 구조물에 근접한 부분의 전압에 적합하다.
일반적으로 자중 80-110kg, Engine 마력 3-4hp, 가압판 300-400mm가 많이 사용된다.(그림 2-3-16 참조)

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제 목 : 그림 2-3-16 Tamper
1.1.3.1 Roller의 기종 선택
전술한 바와 같이 Roller는 각기 그 특징이 있는데, 그것들을 시공조건과 토질조건에 따라 사용하는 방법을 결정하기가 상당히 어렵다. 더욱이, 현장에서는 Specification에 따라 완성된 질의 규정, 복잡한 흙과 혼화재, 투입기계의 범위 등 조건이 뒤얽히어 문제를 한층 어렵게 하고 있다. 대규모 공사의 경우에는 현장의 일부 지역에 대하여 시험성토를 하고 적정기계와 시공법을 결정하고 있지만 일반적으로 시험성토를 하지 않는 경우가 많으며 시공조건에서 보는 기종, 토질조건에서 본 기종 선택표 등을 이용하여 적합한 기종을 선택하고 있다. 그러나, 획일적으로 상기사항에만 의존하는 것은 피해야 하고, 어디까지나 요구되는 다짐의 질, 현장조건 등에 맞는 기종을 선택하여 빠르고 싸고 목적에 맞는 좋은 다짐을 행하는 것이 요망된다.
(1) 시공조건에서 본 기종선택 : 다짐 장비가 사용되는 분야는 크게 나누어 토공과 포장으로 나눌 수 있다. 각각에 대하여 아래와 같은 시공조건에서 적정장비가 결정되어 진다.
(1.1) 도로의 성토와 하천제방, Earth Dam 등의 넓은 면적에서 두꺼운 층에 걸쳐 균일한 다짐을 요구하는 경우
(1.2) 노상, 노반의 다짐과 Asphalt 포장의 다짐 등 높은 밀도와 정도를 요구하게 될 경우
(1.3) 교대와 확벽 등의 매립다짐, 구조물 기초인 흙의 다짐 등 한정된 좁은 면적에서의 다짐
(1.4) 측구, 노견의 다짐
(1.5) 성토의 측면 등 사면의 다짐
상기의 시공조건에 따라 다음과 같은 다짐기계를 단독 혹은 조합하여 사용한다.
(1.1)의 경우 : Tire Roller, 피견인식 Tamping Roller, Macadam Roller, 진동 Roller 등
(1.2)의 경우 : Tire Roller, Macadam Roller, Tandem Roller, 3축 Tandem Roller, 진동 Roller 등
(1.3)의 경우 : 진동 Roller, 진동 Compactor 등
(1.4)의 경우 : 피견인식 Roller, 진동 Roller 등
물론 장비의 크기는 현장의 넓이, 공사량, 시공속도, 요구되는 다짐의 정도 등에 따른다.
(2) 토질조건에서 본 기종선택 : 다짐기계, 각각의 특징을 살린 사용방법은 시공조건에서의 제약이외에 토질조건에 따른 제약도 충분히 감안해야 한다. 일반적으로 말해서 Tire Roller는 넓은 범위의 토질에 사용하는 것이 좋고, Road Roller는 비교적 단단한 지반과 다른 Roller로 다져진 면의 완성 등에 이용되고, 점토질의 다짐에는 적합하지 않다. 그리고, Tamping Roller는 점질토의 다짐에는 적합하지만 사질토 계통의 흙에는 부적당하다.
또한, 자주식인 것이 일반적으로 작업효율이 좋지만 공사기초와 복잡한 지형의 현장이 여기저기 흩어져 있는 경우, 측면다짐 등에 있어서는 피견인식이 유리한 점이 많다.
그리고, 전압기계는 아니지만 Bull Dozer를 공사기초의 전압에 사용할 수도 있다. 다음 표 2-3-1에 토질조건에서 본 다짐장비의 선정을 언급했지만 전술한 것처럼 획일적인 사용은 피해야 한다.
제 목 : 표 2-3-1 토질조건에서 본 다짐장비

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o : 유효 * : 다른 적당한 장비가 없을 때는 써도 좋다. X : 부적당
다음 표 2-3-2에서 Soil Type별 분류를 설명하고, 이러한 Soil Type별 최적 Roller 선정을 표 2-3-3에, 이에 따른 다짐 시험 결과가 표 2-3-4에 설명되어 있다.
제 목 : 표 2-3-2 Soil Type별 분류 기준

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제 목 : 표 2-3-3 Soil Type에 따른 Roller 선정

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제 목 : 표 2-3-4 다짐 장비별 다짐 시험 결과

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1.1.3.2 시공시 주의점
Roller가 다짐을 하는 대상은 흙, 쇄석 및 Asphalt 혼합물 등이다. 다짐에 있어서 다짐효과에 영향을 주는 요인을 기계적인 측면에서 보면 Road Roller는 선압과 Roll 계수이고, Tire Roller는 Tire 하중과 Tire 내압이다. 한편, 흙을 다짐할 때의 성질은 토질, 함수량, 공극량 등에 따라 현저하게 다르다.
흙의 다짐문제는 하나의 학문적 분야이고 전문서적도 많지만 여기서는 주로 다음과 같이 실무적인 면에서의 주의사항을 설명한다.
(1) 우선적으로 다짐은 외측에서 중앙부를 향해 순차로 접근해 갈 것.
(2) 겹치는 폭은 최저 15-30cm정도로 할 것.
(3) 제1회의 전압은 침하량이 최대가 되기 때문에 재료의 횡적 이동이 일어나기 쉬우므로, 다짐 구역내에서의 발진, 가속, 정지 등을 절대 행하지 말 것.
(4) 재료의 겹침현상(주름지는 현상)을 적게 할 것.(그림 2-3-17 참조)

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제 목 : 그림 2-3-17 재료의 겹침 현상
다짐횟수와 다짐도의 관계는 다짐횟수가 증가할수록 침하량과 밀도의 증가가 많아지고 증가비율은 감소해 진다.(그림 2-3-18 참조) 또한, 토질, 함수비, 하중, 접지압, 다짐두께 등의 조건이 만족한 상태일 때 8-10회로 다짐을 멈추는 것이 좋다.(그림 2-3-19, 20 참조) 그 이상의 다짐은 효과가 증대하지 않고 오히려 저하시킨다.
주행속도에 따른 영향은 함수비 등에 의한 영향과 비교해 볼 때 무시해도 좋다. 최초의 전압에서 최저속도를 행하고 순차적으로 속도를 올려도 좋지만 실제의 경우 Road Roller는 5km/h 이하, Tire Roller는 6-9km/h이다.

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제 목 : 그림 2-3-18 다짐횟수와 다짐효과와의 관계

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제 목 : 그림 2-3-19 토질별 최적 다짐 횟수

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제 목 : 그림 2-3-20 Roller Type별 최적 함수비
Asphalt 포장의 전압에서는 혼합재 위에서 정지, 후진해야만 하는 경우가 많은데 이 경우의 조작은 재빠르고 조용하게 행하여야 하며, 정지, 후진을 행하는 위치는 동일 위치에서 하지 말아야 한다. 한편, 진동 Roller의 전압에서는 무진동으로 진입해야 하며, 진입후 무진동으로 전압하면 다짐효과가 없기 때문에 진동을 주어야 한다. 그리고, 일반적인 전압위치 변동은 다음 그림 2-3-21과 같다.

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제 목 : 그림 2-3-21 노반 전압의 요령
1.1.4 Tire의 하중 공기압과 다짐효과
Tire의 일반적인 구조는 다음 그림 2-3-22와 같다.

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제 목 : 그림 2-3-22 Tire의 구조
Tire의 호칭법은 9.00-20-12 PR 등으로 불러진다. 이것은 Tube 단면의 직경이 9in이고 Rim의 직경이 20in, 12Ply 상당의 Cord가 들어 있는 것을 말한다. 철륜과 공기가 들은 Tire가 전압작업에 있어서 근본적으로 차이가 있는 점은 접지압에 있다. 철륜의 경우는 선압으로 나타내고, 이 수치는 철륜하중에 비례해서 증감하지만 Tire의 경우는 철륜하중의 변화에 대해서 그 접지압은 거의 변화하지 않는다. 결국, 동일 공기압인 경우 하중이 커지면 Tire는 변형하여 접지면적이 늘어나고, 반대로 하중이 작아지면 접지면적도 감소해 거의 일정한 접지압이 된다. 따라서, 접지압의 증감은 Tire 공기압의 증감에 의해서만 가능하다. Tire Roller의 하중이 커지면 흙에 대해서 다짐의 효과가 커지고, 그 범위가 넓어지는 것이다.
다음 그림 2-3-23은 그 모양을 실험한 예로 동일 공기압에 의해 하중을 변화한 때의 토압 분포도이다.

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제 목 : 그림 2-3-23 Tire 하중과 토압 분포
1.1.5 작업량 계산방법
다짐 장비의 다짐능력 산출식은 식 (2-3-1)과 같다.
- 다짐 면적으로 산출할 경우
A = (W × V × E) / P ·········· 식 (2-3-1)
- 다짐 토량으로 산출할 경우
Q = (W × V × D × f2 × E) / P ·········· 식 (2-3-2)
여기서
A, Q : 1시간당 작업량 (㎡/h)
W : 1회의 유효다짐폭 (m)
V : 다짐장비의 작업속도 (m/h)
D : 마무리 된 두께 (m)
f2 : 토량 환산 계수 = 1/C
E : 작업효율
P : 다짐횟수
(1) 유효 다짐폭(W ; m) : 유효 다짐폭 산출기준은 다음 표 2-3-5와 같다.
제 목 : 표 2-3-5 유효 다짐폭 산출기준

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(2) 작업속도(V ; m/h) : 다짐장비의 작업속도는 기종, 토질, 다짐대상물의 두께 등에 따라 다르다. 다음 표 2-3-6에 표준 작업속도를 표시한다.
제 목 : 표 2-3-6 다짐장비의 유효폭과 표준작업 속도

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(3) 작업 효율(E)
- 성토부의 토질 조건이 좋고 작업이 용이한 경우 : E = 0.8 - 0.6
- 성토부의 토질 조건이 나쁘고 작업이 순조롭지 않은 경우 : E = 0.6 - 0.4
(계산 예)
아래 조건에 의한 1시간당 작업량을 구하시오.
(조건)
- 장비명 : 자주식 진동 Roller
- 유효 다짐폭 : 1.7m
- 작업속도 : 2km/h
- 다짐횟수 : 6회
(해) A = (W × V × E) / P
여기서
W = 1.7m
P = 6
V = 2,000m/h
E = 0.5
A = (1.7 × 2,000 × 0.5) / 6 = 280 (㎡/h)
1.2.5 구조 및 기능(그림 2-3-26 참조)
(1) 주행 장치 : 무한궤도형이 보통이며, 이 형식은 접지길이를 크게 하여 작업 중에 있어서 Asphalt 혼합재의 중량 변화에 의한 중심 변동 및 노면의 요철 등이 Screed에 영향을 주는 것을 방지하고 있다. 최근에는 기동성을 좋게 하기 위해서 유압 조작으로 Tire를 내리면서 본체를 올린 후에 Tractor로 견인하여 이동하는 식과 Crawler 대신에 Tire를 장착하는 방식이 있다.
(2) Hopper : Dump Truck으로부터 혼합재를 받아들이는 장치로 충분한 넓이와 Dump Truck 적재함을 들어 올렸을 때의 위치를 고려하여 낮은 위치에 설치되고 양측의 유압 Cylinder에 의하여 상하로 동작함으로써 Hopper가 비워질 때까지 안전하게 혼합재를 Feeder에 보낼 수 있게 되어 있다.
(3) Feeder : Hopper 아래에 위치하여 혼합재를 Hopper로부터 Screw Spreader의 중앙부까지 운반하는 장치로서 운반량을 Gate의 개폐로 조정한다. 또한, Gate와 Screw Spreader 사이에는 Ladder가 장치되어 있어 Screw Spreader의 좌측, 또는 우측에 보내는 혼합재의 양을 조정하며 이 Ladder는 운전석에서 유압장치로 조작이 가능하다.
(4) Screw Spreader : 혼합재를 균일하게 부설하는 장치로 중앙부에서 작동하고 양단이 지지되어 있으며, Screw 날개의 외경은 위치에 따라 적당히 변경될 수 있도록 되어 있다.
(5) Tamper : Screw Spreader에 의하여 부설된 혼합재를 편심축의 회전에 의하여 발생되는 전동력으로 다지는 장치로 두꺼운 강판으로 되어 있다. 1분당 1200회의 진동과 3-5mm의 진폭으로 작동된다.
(6) Screed : Tamper로 다져진 혼합재를 균일하고 평탄하게 뽑아주는 장치로 경유나 프로판 Gas Burner로 Screed전면을 균일하게 가열하여 부설된 혼합재를 다림질한다. 또한, 부설 두께를 조정하는 Handle의 조작으로 Screed와 노면과의 경사각 도를 변경할 수 있다.
(7) 자동 Screed 조정장치 : 노면의 요철 변화에 상관없이 두께를 고르게 Control 해주는 장치이다. 이것은 시공 전에 포장노면의 계획고에 따라 기준선을 설치하고, 기준선과 포장 표면과의 상대적인 거리를 항상 일정하게 유지하면서 Finisher를 주행시킨다. Sensor는 차체의 양측에 설치한 경우와 한쪽으로만 설치한 경우가 있다.

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제 목 : 그림 2-3-26 Finisher의 구조도
1.2.6 작업량 계산 방법
(1) 일반식
Q = V · W · t (㎥/hr) ·········· 식 (2-3-3)
여기서
Q : 1시간당 포설 작업량 (㎥/hr)
W : 포설 시공폭 (m)
V : 포설 작업 속도 (m/hr)
t : 포설 마무리 두께 (m)
(2) 작업효율 및 비중을 고려한 작업량 (ton/hr)
G = Q · W · t · E · d (ton/hr) ·········· 식 (2-3-4)
여기서
G : 시간당 포설량 (ton/hr)
d : 다져진 후의 밀도 (ton/㎥)
E : 작업효율
(3) 조합 작업시간 계산식 (C.I.S. 기준식)
T = [{t1 × (V0/B)} + t2 + t3] + [{(L/V1) + (L/V2) + t} + (L1/S1) + S] + [{(V0/r) ÷ β} - (L1/S1) + S] = T1 (A/P Plant에서 적재 차량까지 싣는데 소요되는 시간) + T2(운반소요시간) + T3 (Finishing 소요시간) ·········· 식(2-3-5)
여기서, T : 1 순환 소요시간(Plant에서 Finisher의 포설 마감까지 시간)
(3.1) T1 = {t1 × (V0/B)} + t2 + t3 : 1Batch당 가열시간 및 도출중량, 차량 대기시간 등이 계상되어 있으므로 1대당 소요 적재 대기시간이 된다.
여기서
t1 : 1 Batch당 가열시간
B : 1 Batch당 토출중량
V0 : 1차량당 적재중량
t2 : 차량진입, 대기등의 시간
t3 : 적재 소요시간 (이는 적재 방법에 따라 정하며, 자동기계인 때에는 가열 토출시간에 포함되어 있다.)
(3.2) T2 = {(L/V1) + (L/V2) + t} +(L1/S1) + S : Asphalt 운반 소요 시간
여기서
V1 : 적재 운행속도
V2 : 빈차 회송속도
L : 운반거리
t : 기어 전환시의 고정시간 (Finisher와 조합운행이 되므로 계상)
S1 : Finisher Hopper에 접속하여 포설하면서 운행하는 속도(Finisher의 속도와 같다)
L1 : 접속운행거리
S : 접속운행 후 남은 양의 Dumping 시간
(3.3) T3 = {(V0/r) ÷ β} - {(L1/S1) + S} : Finishing시간
여기서
V0 : 1대의 적재중량
r : 단위 비중(ton/㎥)
β : 속도 포설 두께, 포설 넓이별 단위 시간당 포설량
(4) Asphalt Finisher의 작업량 산정식 (운반 중심으로)
A = 60/(T+T1) × a (㎡/hr), a = C/(D×t) (㎡), T = a/(W×V) × E (hr) ·········· 식(2-3-6)
여기서
T : 운반 Truck 1대당 혼합물 포설에 요하는 시간 (hr)
T1 : 시공기간 (hr)
a : 운반 Truck 1대당 혼합물 포설면적 (㎡)
G : 운반 Truck 1대당 혼합물 중량 (ton)
D : 포설밀도 (ton/m) (표층 : 2.32, Binder : 2.35, 기층 : 2.20)
t : 포장 완성후의 두께 (m)
V : 작업속도 (m/hr)
W : Finisher의 시공폭
E : 작업 효율
1.3.1 개요
Asphalt Distributor는 Asphalt Macadam공법, Prime Coat, Tack Coat 및 Seal Coat에 사용하고, Asphalt, Tar, Asphalt 유제를 고속으로 살포하는 장비로 통상 Truck Mount Type이다.(그림 2-3-27 참조)

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제 목 : 그림 2-3-27 Asphalt Distributor
Asphalt Distributor는 Truck의 적재함에 보온식 Tank, 가열 융해장치, 살포장치 등이 있어 가열 → 융해 → 살포할 수 있는 것으로 Gear Pump에 의해 Asphalt 유제를 가압하고, Spray Bar로 고속 살포하는 장비이다.
Asphalt 가열장치는 중유 Burner, Rotary Blower 및 연료 Tank 등을 갖추고 있다. 열효율이 좋도록 Burner의 배기 Pipe를 Tank하부와 외주를 순환하도록 장치되어 있으며, 또한 모든 Pipe를 보온하도록 하였다.
Distributor에 의한 Asphalt 살포작업에서는 살포시의 온도를 일정케 하는 것이 중요하다. Asphalt 살포장치는 살포용 Pump가 일정하게 회전할 때 살포량과 살폭속도의 관계를 미리 조사하여 살포량의 오차를 줄여야 한다.
Asphalt 살포 Nozzle은 Nozzle 각도가 불량한 경우와 살포높이가 부적당한 경우에는 살포면에 얼룩이 생기므로 주의해야 한다.
1.3.2 구조 및 기능
(1) Tank : 열전도율이 낮은 석면 등의 단열재를 사용한 2중 구조로 되어 있고, 내부에는 주행시 Asphalt 유제의 출렁임을 방지하기 위하여 격리판을 설치하고 있다. 또한, Tank 하반부에 가열관이 있고, 저압경유 Burner로 Asphalt를 융해 또는 가열하며, 이때 발생된 배기 Gas를 이용하여 Tank를 보온함으로써 Asphalt가 고결되는 것을 방지하도록 되어있다.
(2) Asphalt Pump : 특수한 치형을 가진 Double Helical Gear를 사용하고 있으며, 가변형 Relief Valve를 장치하여 0-28kg/㎠의 압력이 발생되도록 하였고, Spray Bar의 분출압력을 조정한다.
(3) Spray Bar : 상하좌우의 조정과 절곡조작이 가능한 구조로서 작업시나 사용시에 편리하도록 되어 있다. 또한, Bar는 높이를 조정함으로써 Asphalt 다중 살포의 조정을 할 수 있으며, Nozzle의 Cock는 Link기구에 의한 연동형식으로서 1개의 조작 Lever에 의하여 전체 Nozzle의 개폐를 동시에 할 수 있다.
1.3.3 Asphalt Distributor의 특성
(1) 살포 액체는 Gear Pump로 가압되며, Spreader에 의해 균일하고 신속하게 살포된다.
(2) Spray Bar는 Joint부의 절곡 등으로 길이를 조절할 수 있게 되어 있으며, 차체 폭 이하로도 가능하다.
(3) 살포 장치는 Valve의 조작으로 순환시킬 수 있게 되어 있는데, 세척에 있어서는 세척액 자체도 똑같이 순환 청소할 수가 있다.
(4) 배관 Pipe류, 살포 Nozzle 개폐장치, 세척 조정장치, 온도계 및 압력계 등은 1개소에 집합되어 조작이 쉬운 구조로 되어 있다.
(5) 배관은 냉각 방지를 위하여 Spreader를 제외하고는 노출부를 없게 하여 보온에 유의하고 있다.
(6) 가열 장치로서는 중유 또는 경유 Burner를 사용하고 있으며, 아울러 Rotary Blower 및 연료 Tank 등을 비치하고 있다. Burner의 불꽃은 Tank 하부 및 외측을 순환하게 되어 있어 균등하고 효율적으로 가열된다.
(7) 자주식은 물론 견인식도 도로 운송 차량법의 보안기준에 따라 연동식 Brake 등 안전장치를 구비하고 있다.
(8) Spreader는 2중판 구조의 완전 순환식으로 되어 있어 선단까지 균일한 온도가 되고 Nozzle이 막히지 않게 되어 있다.
(9) Engine 조작, 순환, 살포, 세척 등의 조작 Lever나 계기는 모두 집중되어 있기 때문에 조작 및 검사를 쉽게 할 수 있다.
1.4.1 개요
Concrete 포장 장비는 잘 혼합된 Concrete를 노반(고속도로, 공항 활주로 등)에 균질, 평탄하게 포설하는 Concrete 타설 장비를 지칭한다. Concrete의 소요형상과 품질을 확보하는데 유념하여 포설하지 않으면 안된다. 그 공법에는 (1) Set Form 방식, (2) Slip Form 방식이 있다.
Set Form 방식은 일반적으로 2가지 방식이 있는데, Concrete포설, 측면정리, 다짐, 미장의 각 작업공정을 한번에 행하기 위해 Form을 사전에 설치한 방식과 이들 각 공정을 따로 따로 행하는 방식의 것으로 대별할 수 있다. 전자와 같이 전공정을 연속적으로 행하는 것으로서 특히 다짐 및 미장공정을 처리하는 장비를 Concrete Finisher라고 부르며, 포설과 측면정리를 주목적으로 하는 장비를 Concrete Spreader라고 부른다. Set Form 방식의 Concrete Finisher는 노반상에 Concrete를 부설할 형태로 설치한 Frame 위를 궤도로 하여 작업공정 순서에 따라 주행하면서 작업을 수행한다. 이들 Concrete Frame의 작업 공정은 다음과 같다.
(1) Concrete 포설 공정에서는, 포설된 Concrete가 골재 분리가 일어나지 않도록 Form 구석구석까지 부족하지 않도록 충분히 깔아 주어야 한다.
(2) 노반상에 포설한 Concrete는 적당한 여유물량을 갖고서, 균등한 높이로 조정하여야 한다.
(3) 정리된 Concrete는 바닥까지 충분히 다져야 한다. 다짐은 Concrete 포장 공정 중 가장 중요한 것이다. 이러한 다짐은 전동기를 이용한다.
(4) 다짐된 Concrete는 평탄하게 면을 미장하여야 한다. 이를 위해서는 사전에 거푸집을 확실하게 설치하여, 포장 장비가 타설 작업 중에 거푸집을 침하시키는 일이 없도록 하여야 한다.
Set Form방식과는 달리 거푸집을 설치하지 않고, Concrete 타설 장비가 직접 노반상을 주행하면서, Trail Form이라 부르는 미끄럼판을 끌면서, Concrete를 연속 타설하는 장비가 있는데, 이런 장비를 Slip Form Paver라 부른다. 이것은 Concrete 포장 공사에서 거푸집을 이용하지 않기 때문에 시공상 획기적인 개량 공법이 되었다.
최근 기술개발 추세로는 Levelling 자동제어장치, Screed의 과부하 방지장치 등이 개발되어 있다.
1.4.2 Concrete 포장 장비의 종류 및 특성
Concrete 포장 시공에 있어서는, 1일의 시공면적, 시공법, 주위의 상황과 보조 장비의 기종, 수량을 고려하여 효율적으로 시공할 수 있는 조합이 되도록 장비를 선정하여야 한다. 다음 표 2-3-8의 대표적인 조합 사례이다.
제 목 : 표 2-3-8 Concrete 포장기계의 조합 사례

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* 주 ; 1. ()중의 숫자는 배치 순서를 표시한다.
2. 예-1은 현재 가장 많이 사용되고 있는 일반적인 조합이다.
3. 예-3은 Plate형 Spreader를 2대 사용하지만 상부의 Concrete 공급에 문제가 있다.
(1) Concrete Spreader : Concrete를 노반상에 균등하게 포설하는 전용장비로서 Plate형, Screw형, Box형이 있다.(그림 2-3-28 참조)

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제 목 : 그림 2-3-28 Con'c Spreader
(1.1) Plate형 : 현재 사장 많이 사용되고 있으며, 다른 형에 비해 중량이 가벼우나 포설 능력은 좀 떨어진다.
(1.2) Screw형 : 현재 거의 사용하지 않고 있다.
(1.3) Box형 : Box에 Concrete를 담아서 이동한 후 바닥의 Gate를 열어서, 아래로 열어 소정의 높이로 포설하는 장비이다. 이런 형의 것은 중량이 큰 결점이 있으나, 균열하게 정확한 높이로 포설할 수 있고 능력도 크다. Box는 장방형이고, 이를 장비에 부착하는 방향에 따라서 횡축식과 종축식이 있다. Box의 높이 때문에 직접 물량을 받을 수 없기 때문에 물량 하역 장비와 Dump Truck이 필요하다.
(1.4) 현장 Con'c Mixing/Spreader : Batch Plant에서 마른 비빔으로 운반해 와서 Paver에 부착된 Drum에 투입하여 물을 섞어 원하는 Slump의 Con'c를 만들어 포설하는 장비로, 포설현장과 Batch Plant와의 거리가 멀 때 사용하며, 가장 신선한 Con'c를 제조하여 재료 분리 없이 타설 할 수 있다. 한개의 Drumshell은 2-3개의 Drum으로 구성되어 있으며, 첫 Drum에 Dry-Batch를 투입한 후, 물을 가하여 혼합이 되면, Pivot Chute에 의하여 둘째 Drum으로 이동된다. 이동이 완료되면 첫 Drum은 새로운 Dry Batch를 받게 되며, 셋째 Drum에서는 완전 혼합된 Con'c를 Boom이 달려 있는 Bucket으로 배출하고 Con'c는 포장하는 장소까지 Boom을 타고 이동되어 운반 투하된다. 이때, 혼합 시간 계산은 첫째 Drum의 투입으로부터 시작하여 Con'c를 Bucket에 배출할 때까지의 시간으로 하고 대략 50-90초가 소요되며 평균 1분으로 보고 있다. Paver의 용량은 1.0-1.1㎥까지 있으며 Drum의 회전속도는 15rpm, Drum의 주변 속도는 90m/min정도이다.
(2) Con'c 하역 장비 : 주로 Box Spreader를 사용할 때 효과적이며, Concrete를 Dump Truck에서 받아서 Box에 공급하기도 하고, 노반에 하역하는 장비이다. Con'c를 받고 배출하는 방향에 따라 횡형, 중형, 겸용형이 있다.
(3) Concrete Finisher : 일반적으로 Spreader로 균일하게 포설한 Con'c를 측면정리, 다짐하고 거친 면을 미장하는 장비이다. 다짐장치는 진동을 주는 진동판을 Concrete 표면에 설치하여 다지는 표면 진동식이 많으며, 진동판에 충격을 가하는 Compact Finisher도 있다. 이외에 봉 Vibrator를 Concrete중앙에 삽입하여 내부에서 다져주는 내부 진동식이 있다. Finisher의 다짐성능은 주로 진동판의 가속도에 따른다.
Concrete Finisher의 구조 및 작업과정은 그림 2-3-29에서 보는 바와 같이, 하역된 Concrete를 규정의 높이로 조정하는 First Screed가 최 전단부에 있고, 다짐 공정을 하는 다짐 장치가 중간에 있으며, 최후에 미장 공정을 행하는 Finishing Screed가 주행 장치의 Frame위에 설치되어 있다.

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제 목 : 그림 2-3-29 Con'c Finisher의 작업과정
(3.1) First Screed : Screw Spreader로 포설한 Concrete위를, 소정의 여유 물량으로 면을 다듬는 장치로서, Spreader의 뒤에 부착되어 있다. 일반적으로 원호상의 단면을 갖고 있는 Plate형의 것도 있다. First Screed에는, 요동을 주지 않고 다듬는 형식과, 좌우로 약 10cm정도의 요동을 매분 50회 정도의 Cycle로 주어 다듬는 형식의 2가지 형식이 있다.
(3.2) 진동기 : 진동기는 통상 Vibrator라고 부르고 있으나, Concrete Finisher의 다짐 공정을 행하는 심장부라고 말할 수 있다. Vibrator는 Concrete의 포장 두께에 맞는 진동을 주어서 Concrete 포장노반의 저층부까지 충분한 다짐을 주고, Concrete 포장노반의 최대 다짐 밀도를 주는 장치이다. 일반적으로 Concrete의 다짐에서는 진동으로 다짐이 유효해지지만, 그 진동 Energy를 최대로 전달하기 위한 방법은 Concrete의 배합설계, Slump, 포장두께 등의 요인이 복합적으로 엉켜 있기 때문에 많은 연구가 필요하다. 그러나, 일반적인 진동 다짐의 경우 다음과 같은 점을 고려하여야 한다.
- 너무 큰 진동 Energy를 받으면 다짐 효과를 기대하기 이전에 Cement와 골재가 분리되고, Over Compaction이 되며 표면에 Breaching 현상이 일어난다.
- 타설면 전체에 골고루 진동 Energy를 주지 않으면, 다짐이 된 곳과 다짐이 되지 않은 곳 등의 얼룩이 생겨 좋지 않다.
- Concrete 다짐은 Concrete 포장 바닥까지 균일하게 다짐하여야 하므로 진동기의 위치에 따른 다짐의 얼룩이 생기는 것은 좋지 않다.
(3.3) Finishing Screed : 다짐된 Concrete 포장면을 완전히 평탄하게 미장하는 작업 장치로서, 그 미장의 상태는 주행 차량의 승차감 등에 영향을 준다. Finishing Screed는 폭 약 200mm정도의 강판으로 제작되어 있으며, 이 Screed를 포설 노면의 횡단 방향으로 조용히 요동시켜서 마치 금속 다리미로 표면을 미장하는 것과 유사한 작용을 한다.
이런 Finishing Screed에는 진동 Motor로부터 약한 진동을 받으면서 좌우로 요동하는 형식과, 진동 Motor를 사용하지 않는 것 2가지 형식이 있다. 요동 Stroke는 약 100mm정도이고, 요동수는 40-50회/min정도이다. 일반적으로 약한 진동을 받으면서 Finishing Screed를 통과시키면 그 미장이 양호하여 지지만, 장비의 통과 때문에 Concrete 포장판 표면에 거의 희미하게 미동이 발생하는 경우가 있어 Finishing Screed가 통과한 후에는 인력 Float (흙손)로 재 미장하던가, Float Machine과 Levelling 장비라 부르는 특별한 미장 전용장비를 사용하는 경우가 있다.
(4) 표면 미장기 : Concrete의 표면을 최종적으로 평탄하게 미장하는 장비로서 미장을 위한 Screed의 부착 방향에 따라 종형과 경사형이 있다. 현재는 주로 종형이 많이 사용되고 있다.
(5) 진동 줄눈 설치기 : 포설하고자 하는 전 두께를 일시에 포설하고 윗면에 줄눈판을 놓아 Placer로 진동과 압입력을 주어 소정의 깊이로 매설하는 장비이다.
(6) Dowel Bar Placing Machine : Con'c를 포설하고 Slot 형식에 집게에 Dowel Bar를 끼워 밀어 넣고 진동을 주어 주변 구석구석에 Concrete를 채워 다져주는 장비이다.
(7) Side Dump Truck : 철근이나 Dowel Bar등의 장애물 때문에 Rear Dump가 Finishing의 Hopper에 Con'c를 하역하지 못하는 점을 개선하기 위한 장비로 좁은 길에서 Side로 Concrete를 공급할 수 있는 형식을 갖추고 있다.
1.4.4.2 시공상 주요 고려 사항
Slip Form Paver에 의한 Concrete 포장의 시공상 주요 고려 사항은 다음과 같다.
- 장비의 System(Paving Component System)/혼합설계(Mixing Design)
- Slump치의 적정/온도 및 습도
좀 더 자세한 설명을 하자면 다음과 같다.
(1) 장비의 Component System : 다음 항의 장비구조 참조
(2) 혼합설계 (Mixing Design) : 골재 (자갈 및 모래)의 입자 분포가 고루어야 함은 물론이고, 자갈, 모래에 점토 성분이 섞이거나 점토성분의 세사(Fine Sand)는 Slip Form Paver 작업의 가장 나쁜 요인의 하나가 된다. (Side Form의 압축시 물이 밖으로 내어 나오지 못하는 측면(Wall Side) 붕괴 현상이 발생한다.) 골재의 최대규격은 40mm까지 가능하나 경험치에 의한 최대 골재규격의 적정은 30-50mm이다. 혼합비율은 설계강도에 의하여 결정되므로 설명을 생략한다.
(3) Slump치 : 적정치의 Slump를 유지하는 것은 Concrete의 내구성을 좌우하며, Slip Form Paver 작업의 주요사항 중의 하나이다. 통상적으로 도로포장의 경우 최적의 Slump치는 3-4cm이며, 중앙 분리대 및 안전 분리대 같이 높은 높이의 Slip Form Paver 작업은 1-2cm의 Slump가 최적이다.
(4) 기온 및 습도 : 기온 및 습도는 Slip Form Paver 작업에 많은 영향을 미친다. 온도는 높을수록, 점도(특히, 대지의 습도)는 낮을수록 품질이 좋아지므로, 즉, 우리나라 하절기 정도면 적당하다.(기온이 10℃ 이하에서는 작업 결과가 대체로 원만치 못하다.)
1.4.4.3 장비 선정시 고려사항
저 슬럼프(Low Slump)의 Con'c 포설, 다짐 및 표면의 미장작업 과정에서, 장비결함으로 발생되기 쉬운 장비 자체의 부상(Float) 현상, Concrete 표면의 파도(Wave) 현상, Concrete 표면의 평탄성 불량 등을 초래할 경우 수정 또는 재시공이 곤란하다.
Concrete 포장은 처음부터 완벽한 시공을 전제로 하여야 하며, 그러기 위해서는 포장 성패가 좌우되는 장비 선정에 있어 고려하여야 할 사항은 Slip Form Paver의 중량(Weight)과 충분한 힘(Power), 장비구조(Paving Components), 트랙(Tracks) 및 Control System선택 등을 들 수 있다.
(1) 중량(Weight)과 충분한 힘(Power) : 도로 및 비행장 포장의 경우 적절한 Con'c Slump가 앞에서 언급한 바와 같이 3-4cm일 경우는 Con'c의 Workability가 나빠서 장비가 가벼울 경우 Con'c를 다지거나 미장하지 못하고 장비가 Concrete를 타고 넘는(Float) 현상이 나타난다. 충분한 힘만으로는 Con'c를 다지거나 미장할 수 없으며, 안정되게 버티어 줄 중량과 그 중량을 충분히 움직여 줄 수 있는 힘이 병행되어야만 한다.
(2) 장비구조(Slip From Paver의 Paving Components) : 장비의 Maker 및 Model에 따라 Paving Components는 많은 차이점이 있으며, 본구조에 따라 Concrete의 다짐, 내부 수밀성 및 포장 표면의 평탄성이 결정되므로, 장비의 구입시에는 필히 점검해야 할 사항이다.
제작 회사별로 독자적인 System을 개발하여 장비의 우수성을 선전하고 있으며, 다음 그림의 구조는 Cat의 Slip Form Paver SF 250 및 SF 450의 구조로서 대표적인 예로 많이 제시하고 있다.(그림 2-3-32 참조)

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제 목 : 그림 2-3-32 SF 250 및 SF 450의 Paving Components
- Screw (Heavy Duty-Spreader Auger) : Dumping된 Con'c를 Paver 전면에 고르게 펴주는 작업을 하며, 본 Auger의 Spreader 작업으로 충분한 Concrete량을 Shaping Pan과 Side Form에 가득 채워 주어야 포장 표면의 평탄성과 측단면(Side Wall) 결과가 좋아진다.
- Strike Off : 유압으로 조정되며 Concrete량을 조정하는(Feed Mater) 역할로 앞의 Spreader Auger에서 공급해 주는 Con'c의 초과량을 제거해 준다.
- Internal Vibrator : 일정량을 다져주고 안정 처리해 주며, 2차선 동시 포장(7.85m)의 경우 통상 14-15개의 Vibrator를 작동해야 한다.
- Tamper Bar : 유압식으로 상하 운동이 조정되며, 공기 주머니(Air Pocket) 제거와 불충분한 표면의 평탄성을 좋게 해 준다.
- Shaping Pan(Profile Pan) : Side Form과 함께 채워진 Concrete를 압축 Slip함으로써 일정 모양(Form)을 형성시켜 준다.
- Finishing Pan(Floating Pan) : Concrete 표면위에 가볍게 떠서 Slip하며, 표면의 평탄성을 마무리 시켜준다.
(3) Tracks : 서 있는 물체나 움직이는 물체에 있어서 지탱하여 주는 다리가 하나보다는 2개가, 3개보다는 4개가 안정되며, 접지면이 클수록 정지상태나 움직이는 상태에서 안정되게 되어있다.
Slip Form Paver는 전면에 쌓이는 Low Slump의 Con'c를 밀고(Push) 나가며 평탄성을 완전하게 처리하여야 하므로 Tracks의 기능은 대단히 중요하다. 소형 Paver는 2 Track을, 대형 Paver는 4 Track을 사용하고 있으며, 2 Track의 Paver를 사용할 경우 포장표면에 파도(Wave) 현상과 정지 개소에서 미치는 영향이 크며, 만족한 표면의 평탄성을 기대하기가 힘들다.
고속도로나 비행장을 포장할 경우에는 기본 장비의 작업 System을 갖추어 쓴다고 해도 2 Track Paver로는 소기의 목적을 달성하기는 매우 힘든 일이다. 특히, 우리나라와 같이 Con'c 포장에 있어 Sub Base와 Final Base를 분리 시공하지 않고, 2차선 회전 두께(Slab Depth 30cm 정도)를 일시 포설할 때에는 4 Track Paver를 사용하여야 한다.
한편, Caterpillar사는 Slip form Paver SF 250은 2 Track, SF 450 및 SF 500은 4 Track으로 생산하고 있다.
(4) Control System : 5-6개 Sensor에 의하여 고저(Elevation)와 조향(Steering)이 자동 조정되며, 또 CAT CMI는 Hydramation의 특허 방식인 Sensor를 사용하고 있다. 장비의 각 작동 부분은 유압 Pump에 의하여 작동되며, Track Auger 및 Vibrator등의 부분 작동을 위하여 유압 Pump 6-7개가 개별 부착되어 작동한다.
(5) Optional Attachments : Con'c 포장의 설계나 시공에 따라서 Slip form Paver의 기본 몸체에 추가로 장착물을 부착하여야 하며, 공법에 따라 많은 차이가 있다.(그림 2-3-33 참조)

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제 목 : 그림 2-3-23 Slip Form Paver 구조도
- Tie Bar Inserter : 유압으로 작동되며 2차선 이상을 동시 포설할 경우 종방향의 줄눈 (균열 진행의 방지장치) 위치에 정확한 간격을 유지하며 Tie Bar를 자동 설치한다. 이 작업을 진동 작업이 끝난 다음 삽입하기 때문에 정확하게 고정된다.
- Side Bar Inserter : 유압을 작동되며 포장 노면 양측(소견 및 중앙 분리대 쪽)으로 Tie Bar를 자동 설치시키는 것이다.
- 종방향 Joint Cutter W/Tape Inserter : 2차선 중앙의 종방향 줄눈을 시공하며, 종단으로 Tape를 강제 삽입 설치한다. 이 장치는 진동 작업과 동시에 한다.
- Lock-To-Grade : 한쪽 Track이 기존 포장 노면을 탈 경우 고저의 자동 조정장치
- Existing Slab Steering : 한쪽 Track이 기존 포장 노면을 탈 경우의 자동조향 조정장치
- Side Form(Male Type) : 본선 도로를 노견 및 중앙 분리대와 연결하기 위하여 귀모양을 요철형으로 만드는 장치 (Tie-Bar를 사용하지 않을 경우 요철형을 사용)
- Side Form(Female Type) : 본선 도로를 노견 및 중앙 분리대와 연결하기 위하여 귀모양을 오목형으로 만드는 장치
- Dowel Bar Inserter : Dowel Bar (두 Slab가 양생된 후 어긋나지 않도록 하는 장치)를 Con'c Slab의 횡방향으로 일정 간격으로 Slab속에 삽입시키는 장치
- Oscillating Beam : Dowel Bar와 Tie Bar 설치시 위로 올라오는 Con'c를 압축 및 제거시켜 주어 평탄성을 향상시켜 주는 장치
- Super Smoother : Con'c 포장면을 깨끗하게 처리해 주며 평탄성을 유지해 주는 포장 표면의 최종 마무리 작업을 하는 장치
- Trimmer : 노면 포장, 중앙 분리대 설치용 장비(그림 2-3-34 참조)

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제 목 : 그림 2-3-34 Trimmer
1.4.5.1.1 String Line 설치(그림 2-3-36 참조)
Auto Grader는 Sensing Unit에 의해 자동 제어되며 이 Sensing Unit는 도로면 양측에 설치한 String Line을 Sensing Lever를 통하여 감지하고, 장비가 이동해야 할 지반에 관계없이 작업은 String Line에 의해 지시된 대로 일정한 평면 혹은 노반 곡선을 유지시킨다. 따라서, 이 String Line은 가능한 한 오차 없이 정확하게 설치하여야 한다.
제 목 : 그림 2-3-36 String Line 설치 예
(1) 설치시 고려하여야 할 경우 : String Line의 가장 적절한 위치를 정하기 위하여 String Line 설치 준비를 하기 전에 다음 사항을 고려하여야 한다.
(1.1) 두개의 String Line을 사용할 때는 이 두 String Line사이 혹은 노견면을 따라 진행되고 있는 다른 작업사항을 검토하여야 한다.
(1.2) String Line 근처에 치워야할 재료 및 처리방법을 고려하여야 한다.
(1.3) 도로 양측을 따라 놓여 있는 장애물 : String Line의 위치는 Supers, Crowns, Offset등에 의해 작업하여야 할 도로 단면에 따라 변하므로, String Line의 적절한 위치를 결정키 위해 각 단면들을 미리 검토하여야 한다.

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1.4.5.1.2 Autograder 설치 및 작업 형태
(1) Autograder 설치
(1.1) String Line에서의 위치 선정
- 수평과 최소한의 경사를 가진 구간에서 하여야 하며 적어도 장비가 설치되는 지역만으로도 가능하면 수평을 맞추어야 한다.
- 장비 가동 위치는 전후 Track이 String Line과 평행되어야 하고, String Line과 정확한 거리로 편심 되어 있어야 한다.
(1.2) 환향 및 승강 흐름 조종 Valve 조정(Adjusting Steering And Elevation Flow Control Valves)
(1.3) 나선형 절토기 조경과 교환(Changing And Adjusting Auger Flighting)을 통하여 효과적인 골재 방출량을 조정한다.
(1.4) Track의 위치 선정(Positioning The Tracks)
(1.5) Main Frame의 Mark와 String line이 일치되게 Main Frame을 승강시켜 조정한다.
(1.6) 환향 및 승강 감지기 장착
(1.7) 도로 횡단 구배 자동 조정 장치 눈금 조정
(1.8) Spreader Box(Receiving Hopper) 장착 : Autograder에 운반에 혼합 골재를 투입시키는 데에 있어 Receiving Hopper를 사용함으로써 투입되는 골재량을 일정하게 조정하여 장비 능률을 향상시킨다.
(1.9) Mold Board 길이 조정(Adjustable Mold Board Extension) : 시공하고자 하는 노폭을 조정한다.
(2) 작업 형태
- Side View

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- Front View

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1.4.5.1.3 Spreading
(1) 보조 Frame (Blade 포함)을 시공하고자 하는 일반 Crown 구간의 구배에 맞게 조정한다.
(2) Sensor을 String Line에 알맞게 위치 조정한다.
(3) 자동 운전 Switch을 작동(이때 Vibrating도 병행됨)한다.
(4) Crown 구간에서 Super-Elevation 구간으로서의 변환시에는
- Crown 구간과 Super 구간의 거리를 변화되는 구배치로 똑같이 나누어 산출된 보정계수를 Operator가 조정(보통 10m의 단위로 적용)한다.
- 이러한 변화 구간에서 Operator 작동을 쉽게 할 수 있도록 10m단위의 보정계수를 산출하여 Operator가 식별이 용이하도록 수치를 기입한 나무판을 String Line Stake 아래에 설치한다.
- 장비 보상 계수는 Sensing Unit에서 조정하여야 한다.
1.4.6.2 구조 및 특성
(1) 주행 Rail : 일정한 높이의 포장면과 포장 방향을 설정하고, 장비 주행시 부하를 덜어준다.
(2) 주행 로울러 및 모터(Track Drive Roller & Hyd Motor) : 장비의 전, 후진을 위한 구동 장치로서 엔진에 장착된 유압 펌프의 힘에 의하여 유압 모터가 구동 주행한다.
(3) 상하 조정 실린더(Up-Down Cylinder) : Concrete의 타설 높이를 설정하는 Cylinder로서 감속장치에 의한 수동 손잡이로 조절할 수 있다.
(4) 몸체(Frame) : 포장폭을 결정 유지하고 좌측, 중심, 우측의 평탄성을 일정하게 유지하기 위하여 처짐현상이 없게 철 구조물로 되어 있으며 내측 하단에 마무리용 Drum의 이동을 위한 Frame이 설치되어 있다.
(5) 엔진(Engine) : 장비의 전, 후진, 마무리용 Drum의 좌, 우 작동을 유압 Pump의 구동용으로 공냉식 12마력이다.
(6) 마무리용 Drum(Finishing Roller & Auger) : 별도 장착된 Engine 및 유압 Pump의 구동력에 의하여 Drum을 회전하며 대략 타설 된 Concrete를 다짐, 마무리하며 과다 타설 된 Concrete는 Auger에 의하여 전면으로 밀어내는 역할을 한다.
1.5 노반 안정기(Stabilizer)
도로 포장은 포장면(Asphalt 및 Concrete판)과 기층으로 되어있다. 노반은 포장면으로부터의 하중을 지지하고 이것을 노상에 분산하는 중요한 부분이기 때문에, 일률적으로 충분한 지지력을 갖고 있도록 구축되어 있다. 노반은 통상, 하층노반과 상층노반으로 나눠진다. 하층노반은 일반적으로 현지 근처에서 입수할 수 있는 재료를 사용하지만, 필요하면 Cement, 석탄 등으로 안정처리 한다. 상층노반은 입도 조정, Asphalt 안정처리, Cement 안정처리, 석회 안정처리 등의 공법이 이용되고 있다.
노반공사에 사용되는 기계는 안정처리 등의 혼합용으로 Soil Plant, Asphalt Plant, Stabilizer, Motor Grader 등이 이용되고, 포설 및 미장용으로 Motor Grader, Bull Dozer, Base Paver, Asphalt Finisher 등이 이용된다. 그리고, 다짐으로는 각종 다짐 장비가 이용된다.
노반 안정처리 공법은 첨가제를 가하여 처리하는 공법으로, 현장 노상에 처리하는 방법과 중앙 Plant로 처리하여 현장에 운반하는 방법이 있다. 노상 방식에는 Stabilizer Motor Grader 등이 사용되고 있고, 중앙 Plant 방식에는 Soil Plant, Asphalt Plant가 이용되고 있다.
노상 혼합식 Stabilizer는 노상을 자주 하면서 혼합작업을 행하는 것으로, 노반의 긁어 올림(분쇄), 혼합, 첨가제, 물 등의 첨가를 행한다. 경우에 따라 앞에서 노반상에 보조재료, 첨가제 등을 살포한다.
최근에는, 오래된 간이식 Asphalt포장과 거의 두껍지 않은 Asphalt포장을 파괴, 분쇄하고, 기존 노반과 혼합하여 새로이 만든 포장의 상층 노반재료 재사용하는 작업도 가능한 Stabilizer도 사용한다. Stabilizer는 주행장치와 작업장치로 구성되어 있고, 기타 Ripping 장치와 물, 유제 등의 Tank, Spray장치를 갖고 있는 것도 있다. 그리고, 주행방식에는 Crawler식과 Wheel식이 있다.
작업장치는 Loader와 Hood로 이뤄졌으며, 유압 Cylinder로 승강이 가능하다. Loader에는 Tine이 부착되어 있어, 긁어 올림과 혼합을 행한다. 그리고 혼합 능률을 높인 다음 골고루 펴기를 행한다.
작업장치의 부착 위치는 기체의 앞부분, 뒷부분, 중앙부가 있다. Loader의 회전은 기계 구동과 유압 구동이 있고, 회전수는 0-288rpm 정도이다. 회전 방향은 노면을 하향으로 절삭하는 Down Cuter와 그 반대의 Up Cutter가 있고, 또한 Tine의 부착방향을 교환함으로써 양쪽 방향의 Cutting이 가능한 것도 있다.
혼합(긁어 올림) 깊이는 0-60cm까지가 많다. 또한, Loader는 차폭에 대해서 고정된 것도 있으나, 노측에 장애가 되는 구조물이 없는 한, 도로 폭을 충분히 시공할 수 있도록 좌·우에(또는 어느쪽이나 한쪽 방향) Shift 할 수 있는 구조로 되어 있는 것도 있다.

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제 목 : 그림 2-3-38 노상 혼합식 Stabilizer 형태
1.6 노상 표층 재생기
Asphalt포장 노면은 시간이 경과하면서 손상되고 연약하여 지기 때문에 계획적으로 유지 수선을 가하여 나갈 필요가 있다. 포장의 유지 수선에 관한 기술개발도 진전되어, 포장 수선에 있어서는 절삭, Over Lay 공법이 기술적으로 일단의 확립을 보여준 외에, 원가절감 대책의 일환으로 기존포장을 재이용하는 노상 표층 재생 공법 등의 Recycling 공법이 다양하게 개발되어 시공하고 있다.
최근, 유지 수선 공법의 일종으로 기존 포장을 재이용하는 포장의 Recycling이 주목되고 있다. 이 포장의 Recycling은 시공형태로부터 Plant 재생방식과 노상 재생방식으로 대별 되지만, 노상 재생방식 중 표층 부분을 대상으로 한 것은 토상 표층 재생공법(Surface Recycling)이라 부른다. 노상 표층 재생공법은 노상에 있어서 기존 Asphalt포장을 가열하고, 긁어주고, 골고루 펴 주고, 다짐하는 등의 각종 작업을 행함으로써 재생시키는 공법이다. 그 기본적인 공정은 그림 2-3-39와 같다.

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제 목 : 그림 2-3-39 노상 표층, 재상공법의 기본 공정

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제 목 : 그림 2-3-40 노층 표층 재생 작업 광경
노상 표층 재생 공법의 분류와 거기에 대응하는 시공방식은 표 2-3-9와 표 2-3-10과 같다.
제 목 : 표 2-3-9 노상 표층 재생공법의 종류

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제 목 : 표 2-3-10 노상 표층 재생공법의 분류에 대응되는 시공방식

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노면 표층 재생공법에 이용되는 시공 기계는 개발경위 등으로부터 각사별로 이름을 달리하는 실정이나, 여기서는 다음의 호칭을 이용한다.
- 재생용 노면 Heater : 기존 Asphalt 포장체의 가열을 주목적으로 이용하는 간접 가열형의 시공기계
- 노상 표층 재생기 : 가열된 기존 Asphalt 포장의 재생에 필요한 일련의 작업을 주목적으로 이용하는 시공기계
(1) 재생용 노면 Heater : 재생용 노면 Heater의 가열 방식으로 적외선에 의한 가열과 열풍에 의한 가열, 양자겸용으로 가열하는 것이 있다.
발열원은 등유와 LPG로 나눠지지만, 일본의 경우 등유를 연료로 하는 것이 많아서 전체의 60%를 차지하고 있다. 따라서, 적외선 열풍 겸용식이 50%, 적외선 복사식이 40%, 나머지는 열풍 순환식이다.
재생용 노면 Heater에 요구되는 기능은 ① 취급상의 안전이 확보될 것 ② 가열효율이 높아서 소요의 온도로 가열 관리가 가능할 것 ③ Asphalt 연약성을 가능한 줄일 것 ④ Asphalt를 연소하기도 하고 가열에 의한 발연을 발생시키기 않는 것 등이 있다.

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제 목 : 그림 2-3-41 Road Heater
(2) 노상 표층 재생기 : 노상 표층 재생기 주요장치의 구성은 2차 가열 또는 보조 가열에 이용하는 가열 장치, 기존 Asphalt 포장체의 긁어 올림 장치, 조성, 고루 펴기 장치, 주행 장치, 기타 부속장치 등으로 이뤄진 것과 여기에 신규 혼합물의 공급 포설장치를 구비한 것으로 대별된다. 전자는 노상 재생 전용을 목적으로 하는데 반하여, 후자는 노상재생과 신규 혼합물의 포설기능도 동시에 갖추고 있다. 또한, 후자에 혼합장치, 첨가제 살포장치를 갖추고, 각종 첨가제와 신규 혼합물과 긁어 올린 기존 포장을 혼합하는 기능을 갖고 있는 기종도 있다.

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제 목 : 그림 2-3-42 노상 표층 재생기
일본의 경우, 노상 재생 전용기가 전체의 15%, 노상을 재생하면서 신규 혼합물을 포설하는 기계가 85%를 차지하고, 이 중 약 50%가 혼합기능을 겸비하고 있다. 본 기계에 구비된 주요 기능은 ① 기존 혼합물의 입도변화를 발생시키지 않는 긁어 올림 가능을 갖고 있을 것 ② 노상 재생 혼합물의 온도와 입도 분포 등의 변위가 생기지 않는 교반 포설 기능을 갖고 있을 것 ③ 포설된 혼합물을 소정의 두께, 밀도로 조성시켜 주는 포설 장치를 갖추고 있을 것 ④ 시공 효율이 높고, 안정된 품질을 갖추는 능력을 갖고 있을 것 등이 있다.
1.7 노면 보수 기계
노면 보수 기계는 대부분 Asphalt포장 노면을 대상으로 하는 것이고, 포장판의 전면 또는 부분 타설, 포장 노면의 요철의 삭정, Patching등에 사용한다.
(1) 노면 절삭기와 적재기 : 교통량과 교통 하중의 급증에 따라서 포장 노면에 바퀴에 의한 굴신, 요철, Crack 기타, 포장면의 손상이 발생하여, 그 보수에 각종 노면 절삭기와 적재기가 개발되어 실용화 되고 있고, 노면 절삭 공법이 도로 보수 공사의 분야로 정착되었다.
노면 절삭기는 주행 형태로 나눠보면 차륜식과 Crawler식으로 대별되며, 모두 나름대로 우수한 특색을 갖고 있다.
노면 절삭기의 주행, 작업용의 동력은 1대의 Engine으로 조달되며, 그 구동 형태로는 유압 방식을 채택한 것이 많다. 절삭 작업 장치의 심장부는 Cutter Bit가 달려 있는 Cut Drum이 있고, Loader의 외주상에는 Bit Holder가 용접되어 있으며, 거기에 Cut Bit가 교환될 수 있도록 된 구조로 부착되어 있다. 또한, Cut Bit에는 Plant Type과 Conical형 등이 있으나, 모든 절삭날 부분은 내마모성이 높은 초경합금의 Tip이 용착되어 있다.
노면 절삭기의 절삭 작업능률은 작업시의 기온 등 기후조건에 좌우되는 요소가 크다. 일반적으로 20℃이하의 기온에서는 절삭 저항이 커지며, 작업속도가 저하되고, 작업능률이 나빠진다. 또한, Cut Bit의 마모량도 기온이 저하될수록 증대되기 때문에, 기온이 떨어지는 때의 절삭작업에는 노면 Heater 등으로 포장 표면을 가열하는 것이 효과적이다.
적재기는 절삭된 폐재를 Auger로 긁어모아서 Belt Conveyor로 이동시켜 Dump Truck에 적재하는 것으로 1차선 적재가 가능하다. 주행, 작업용의 동력은 1대의 Engine으로 충당하고, 구동 형태로는 유압식의 것이 많다. 주행은 Wheel Type으로 자주가 가능하다.

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제 목 : 그림 2-3-43 도면절삭기

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제 목 : 그림 2-3-44 적재기

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제 목 : 그림 2-3-45 노면절삭기와 적재기
(2) Concrete Cutter, 노면 보수차와 기타 보수기계
(2.1) Concrete Cutter : 노면 보수 부위를 최소한으로 절개할 경우에 사용하고 Cutter Blade, 냉각수 공급, 살포장치, 구동용 Engine 등으로 구성되어 있고, 조향은 대부분 Hand Guide식이다. Cutter Blade는 Diamond Tip을 연결한 것이 사용되고 있다.(그림 2-3-46 참조)

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제 목 : 그림 2-3-46 Con'c Cutter의 종류
(2.2) 노면 보수차 : Asphalt 포장 노면의 Pot Hole등의 보수를 능률적으로 행하기 위해, Truck Chassis에 작업에 필요한 기계기구를 장착하고 혼합재도 적재할 수 있도록 되어 있다. 혼합재 저장 Hopper로부터 인출한 혼합재를 보수 부위에 투입하고, 다짐까지 하는 기계이다.
(2.3) 기타 보수 기계 : Cutter Back Asphalt, Asphalt 보유재 등의 역청재와 상온의 골재를 혼합하는 상온식 Asphalt Plant, 기층과 노반사이에 가능한 공동 부위를 역청재로 메우기 위한 Asphalt Plant 주입기 등이 있다.

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