간행물
한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집
- 발행기관 한국도로학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 반년간
- 수록기간 1999 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 534DDC 625
권호리스트/논문검색
2013년도 제15회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2013년 9월) 102건
61.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
세계는 계속해서 발전해 가고 있다. 따라서 우리나라 또한 비약적인 발전을 이루고 있다. 도심지가 개발 되고, 도로가 계획·건설 됨으로써 불투수 면적은 급속도로 증가하였다. 최근 서울의 불투수 면적은 1962년 7.8%에서 2010년 47.7%로 급증하였다. 심한 곳은 불투수 면적이 90% 이상인 곳도 있다. 불투수 면적이 증가하면서 열섬현상을 심화시키고 강우에 따른 지하수의 유입이 감소되어 지하수는 고갈되어 가고 있다.
시간이 지남에 따라 상황은 지금보다 악화될 것이다. 우리는 이에 따른 대책을 강구해야 한다. 불투수 면적의 급격한 증가로 인하여 발생하는 이러한 현상들에 대응할 수 있는 대책은 여러 가지가 있다. 그중 하나로 대두되고 있는 것이 투수성 포장이다. 투수성 포장에 대한 관심과 연구는 계속되고 있고 일부 도 시나 주차장 같은 고압력이 가해지지 않는 곳에서는 사용이 되고 있다. 하지만 현재 투수성 포장의 가장 큰 취약점은 일반 아스팔트 포장보다 내구성이 크게 떨어진다는 것이다. 현재 투수성 포장의 가장 큰 과제는 내구성의 증대이다.
본 연구에서는 투수성 포장의 취약점인 내구성을 증가시키기 위하여 소석회를 첨가한 공극률 10%, 15%, 20%의 투수성 아스팔트 공시체를 제작하였다. 그리고 내구성을 파악하기 위해 수분 민감성을 평가 하였다. 각기 다른 공극률을 지닌 소석회 공시체 중에서 공극률이 15%인 소석회가 가장 좋은 내구성을 보였다. 공시체는 온도의 변화에 가장 크게 반응을 하였고 수분의 민감도에 따라서도 변화가 있었다. 이번 실험의 연구 방법으로는 새롭게 고안한 비파괴 충격파를 사용하였고 포장 재료의 동적 탄성 계수를 측정하여 재료의 물성치를 평가하였다.
62.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
골재의 다짐모형(Packing Density Model)은 다양한 최적다짐밀도를 통하여 혼합물 내에서 골재의 역 할을 최대화하거나 다른 고가의 재료를 절감하기 위하여 다양한 건설분야에서 연구되고 있다. 다짐밀도모형은 1929년에 Furnas에 의하여 제시된 단순한 모형으로부터, Aim and Goff 모형, Toufar 모형, Linear Packing Density 모형 등 다양한 연구자들에 의하여 그 형태가 제시되고 발전되어 왔으나, 기본 적으로 굵은골재에 잔골재가 포함되는 경우와 잔골재에 굵은골재가 포함되는 경우로 단순화될 수 있으며, 모형의 정밀도를 향상시키거나 물리적 현상을 반영하기 위한 함수 또는 계수의 조합으로 보완되는 것이 일반적이다.
본 연구에서는 다양한 다짐밀도모형을 고찰하여 잔골재와 굵은골재의 부피비에 따른 다짐밀도예측결과 를 평가하였으며, 향후 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용하여 개발될 골재배합설계법에 필요한 변수를 고려한 모형의 형태를 제시하였다. 다짐밀도모형의 재해석을 통하여 확인된 다짐밀도 모형의 주요변수는 개별 골재의 단위중량, 지름 및 개별골재더미의 다짐밀도이며, 다짐의 최적화를 저해하는 Wall Effect와 Loosening Effect를 고려하기 위하여 통계적함수를 적용하거나 다짐에너지를 고려 하기 위한 변수도 조건에 따라 적용될 수 있음을 확인하였다. 또한 대부분의 이론적 다짐밀도모형에서 개별 골재더미의 다짐밀도는 골재 혼합물의 다짐밀도에 큰 영향을 미치는 변수이지만, 그 영향이 작지 않을 것으로 예측되는 개별골재더미 사이의 물리적 상호작용은 대부분의 기존다짐밀도모형에 고려되어 있지 못한 것으로 확인되었다. 이상의 기존 수학적 다짐모형의 검토를 통하여 DEM을 활용하여 개발될 다짐밀도예측모형의 형태를 제안하였다.
63.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
섬유를 아스팔트포장에 적용하여 공용수명을 증진시키고 균열을 최소화하려는 노력은 1960년대부터 이루어져왔다. 1980년대에는 도로포장의 영구변형과 반사균열을 억제하기 위하여 처음으로 강섬유를 적용하였다. 이후에도 다양한 섬유를 아스팔트 혼합물에 배합하여 강성을 증진시키고 균열을 저감하려는 노력은 계속되었다. 하지만, 섬유보강을 아스팔트 층 내에 그리드타입으로 적용하려는 시도는 없었다. 본 연구는 유리섬유, 폴리에스테르섬유, 탄소섬유 등을 그리드타입으로 아스팔트재료 내에 하나의 층으로 삽입하여 강성과 균열저항성을 증진시키고자 한 연구이다. <그림 1>에서 보여지듯이 섬유보강층을 아스팔트 층내에 삽입하여 4점 휨인성 실험을 실시하고 소형포장가속시험기(MMLS3, 3rd-Scale Model Mobile Load Simulator)를 사용하여 수분저항성을 확인하였다.
본 연구에서는 단섬유를 골재, 아스팔트와 배합하는 혼합방식이 아닌 각각의 역학적 특성을 보존하고 아스팔트의 공용수명을 증진시키기 위한 연구이다. 실내실험 중에서 4점 휨인성 실험을 통하여 균열저항성을 비교 검토하였고 소형포장가속시험기(MMLS3)를 통하여 포장체 공용성을 확인하였다. 또한, 스위스 연방재료연구소(EMPA)에서 개발한 중공축 전단실험(CAST, Co-Axial Shear Test)을 통하여 탄성특성 및 FEM 모델링을 수행하였다. 본 연구는 실내 및 소형포장가속시험기를 바탕으로 현장의 시공법을 개발하기 위한 기초연구로 수행하였으며 이후 현장시험을 바탕으로 시공성을 검토하였다. 향후 다양한 섬유와 보강방법을 개발하여 공용수명을 증진하고 균열 및 수분저항성을 증진시키는 섬유보강 아스팔트에 대한 연구가 지속적으로 수행될 예정이다.
64.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
The oil sands are loose sand or partially consolidated sandstone containing naturally occurring mixtures of sand, clay, and water, saturated with a dense and viscous from of bitumen. Natural bitumen deposits are found in large quantities in Alberta and Utah area. Nevertheless of its environmental issues, a large-scale commercial oil sands industry is expected to increase in coming decades.(1) The present paper focuses on physico-chemical analysis of two different types of bitumens. These bitumen samples were chosen based on: the original source (oil sand and crude petroleum), and mode of process. The aim of this study is to determine both the manufacturing effect on chemical species and the chemical organization as a function of the type of bitumen sample. In order to obtain information on bitumen chemistry, elemental analysis (C, H, N, S, and O), heavy metal (Ni, V) concentrations, IATROSCAN chromatography (thin layer chromatography-flame ionization detection), FTIR spectroscopy, and NMR spectroscopy (1H NMR,13C NMR)haveallbeenused.The characterization includes information about the major compound types (saturates, aromatics, resins and asphaltenes) which can be compared with similar data for other bitumens, more importantly, can be correlated with data from petroleum samples for which refining characteristics are known. Examination of oil sand asphalt showed that it differed significantly from representative petroleum residues, principally in their nonhydrocarbon content and aromatic compounds. When possible, properties and composition were related to recovery and refining processes. This information is important because of the effects that composition has on recovery and processing reactions.
65.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
최근 급격하게 상승하기 시작한 원유 가격으로 원유가 점점 중질화함에 따라 고도 정제 기술이 전세계 적으로 활발히 개발되고 있다. 도로 포장 재료로서 가장 많이 사용되는 아스팔트는 기존 경질유를 정제하고 남은 부산물로서 지금까지는 특별한 처리공정 없이 사용이 가능하였다. 하지만, 저가 중질유분의 고도 정제 과정(Solvent Deasphalting Process, SDA 공정)에서 발생하는 부산물(Pitch)은 기존의 아스팔트와 매우 다른 화학적 성분과 함께 고점도의 물리적 특성 등으로 인해 작업성 및 시공성이 제한적이므로 건설 재료로 활용하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 저가 중질유분의 고도 정제 과정의 부산물을 건설재료로서 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 Pitch는 국내 정유회사에서 SDA 공정을 거쳐 발생한 경질화 부산물로서 일반 아스팔 트의 품질기준으로 규정된 기본물성과 더불어 유변학적 특성을 분석하였다. Pitch의 기본물성 실험결과, 모든 기본 시험에서 일반 아스팔트에 비해 유연성이 현저히 감소되고 매우 단단한 재료인 것으로 평가되 었다. Pitch의 유변학적 특성 평가를 위해 DSR 레오미터를 이용한 온도와 하중빈도에 따른 동전단계수를 평가하였으며, Time-Temperature Superposition 기법을 이용하여 동전단계수 마스터곡선을 결정하였다. 그림 1에서 보이듯이, Pitch의 동전단계수는 전범위에 걸쳐 AP5 아스팔트에 비해 매우 큰 것을 알 수 있다. 이러한 Pitch의 특성을 개선하기 위해 오일계열의 첨가제를 첨가한 후 동전단계수 평가를 수행하였으며, 그림에서 나타나듯이 개선된 Pitch의 유변학적 특성이 AP5와 거의 유사한 것으로 평가되었다.
이상과 같은 실험결과를 바탕으로, 중질유분의 고도정제 과정에서 발생하는 부산물에 적절한 첨가제를 사용하다면 기존 아스팔트와 유사한 특성을 가지는 좋은 대체재료가 될 것으로 판단된다. 향후 개선된 Pitch를 아스팔트 혼합물에 적용하여 다양한 공용성 평가 및 실제 현장적용을 통해 기존 아스팔트 대체재료로서의 활용가능성에 대한 지속적인 연구를 수행할 계획이다.
66.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
최근 국내외 아스팔트 포장산업에서의 중요한 이슈 중 하나로서 노후된 아스팔트 포장의 재활용 기술 과 중온 아스팔트 기술의 결합이라고 할 수 있다. 지금까지는 재활용 아스팔트의 사용비율이 일반적으로 전체 혼합물의 10~25% 정도로서 특별한 첨가제나 기술없이 사용되어 왔으나, 최근에는 재활용 아스팔트 사용비율을 50% 이상 증가시킴과 동시에 중온 아스팔트 기술을 적용하는 추세이다. 하지만, 재활용 아스팔트 기술과 중온 아스팔트 기술은 생산시 추구하는 온도범위가 서로 상이하므로 이에 따른 성능의 저하가 우려되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 50% 이상의 고비율 재활용 아스팔트를 포함한 아스팔트 혼합물에 적용이 가능한 중온 아스팔트 기술을 개발하였다. 고비율 재활용 중온화 첨가제는 노화 아스팔트 성분 보완 물질, 중온화 물질, 그리고 순환 골재가 포함된 아스콘이 신 골재와 섞였을 때 골재간의 이질성을 극복하여 강한 결합을 유지하도록 도와주는 결합 보강제 등으로 구성되어 있다. 또한 수분에 대한 저항성을 향상시키기 위한 물질도 포함하고 있다.
본 연구에서는 이러한 고비율 재활용 중온화 첨가제를 50%의 재생골재를 사용한 혼합물에 적용하여 실 내실험을 수행하였다. 사용한 혼합물은 19mm 표층용 밀입도 골재구조에 AP5를 신규 아스팔트로 적용하였다. 또한 전체 혼합물의 50%를 최대입경 13mm의 순환골재로 사용하였다. 혼합물의 생산 및 다짐온도 는 가열 아스팔트 혼합물에 비해 30℃ 낮은 온도를 적용하였으며, 시편 제작시 골재 코팅과 다짐에 아무 런 문제가 발생하지 않았다. 실내실험으로 다양한 온도와 하중빈도에서의 동탄성계수를 측정하였으며, 시 간-온도 중첩이론을 이용하여 그림 1에서와 같은 동탄성계수 마스터곡선을 작성하였다. 비교군으로는 재생골재를 전혀 사용하지 않은 동일한 입도와 아스팔트 함량으로 제작된 가열 아스팔트 혼합물을 사용하였다. 실험결과, 고비율 재생 중온 아스팔트 혼합물의 시간-온도에 따른 점탄성 특성은 전범위에서 가열 아스팔트 혼합물과 거의 유사한 것으로 평가되었다. 이상과 같은 실험결과로부터, 본 연구에서 개발한 첨가 제를 50%의 순환골재를 사용한 중온 아스팔트 혼합물에 적용시 공용성능이 일반 가열 아스팔트와 유사할 것으로 예상할 수 있으며, 향후 추가적인 실내실험과 현장적용을 통해 성능을 검증하기 위한 연구를 지속적으로 수행할 예정이다.
67.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
포트홀(Pot-Hole)은 아스팔트 포장의 노면이 국부적으로 움푹 떨어져 나가 패어지는 항아리 모양의 노면 파손 형태이다. 여름 집중호우와 겨울철 폭설시 집중적으로 발생하며, 교통안전과 도로 손상에 주요한 영향을 미치고 있다.
한국도로공사에서 1998년~2009년 조사한 바에 따르면 고속국도의 도로 파손에서 포트홀이 66%를 차지하며, 균열이 24%, 소성변형이 10% 이었다. 일반국도는 표 1과 같이 포트홀이 2009년도 25,231건에서 2012년 38,382건으로 1.5배 이상 증가하였고, 관련 소송도 지속적으로 증가 추세이다. 또한, 서울시는 2009년 약 30,000건에서 2010년 약 78,000건으로 1년 만에 2.6배 증가하였다.
포트홀의 발생 메커니즘은 포장체 내부로 우수가 침투하여 아스팔트 혼합물의 결합력이 약해지고, 차량 하중에 의해 발생한 내부 간극수압으로 취약한 부분의 골재가 탈리되는 과정으로 이루어진다,
계절별로 살펴보면 여름에는 집중호우 및 장기적인 강우로 인해 포장 내부가 빗물로 포화된 시간이 증가되어 차량통행시 지속적인 높은 간극수압 및 박리현상으로 발생되며, 겨울에는 제설제로 인해 녹은 물이 포장에 침투하여 여름과 같은 현상으로 포트홀이 발생하고. 특히 낮은 온도로 인해 아스팔트의 취성이 증가하여 더욱 심각한 파손 발생된다. 봄철에는 포장 내부에 침투한 수분에 노상 등이 겨울철 동결하며 포장체가 융기되고, 봄철 융해로 인해 공동현상 후 포장 침하 및 포트홀 발생한다. 따라서, 포트홀 발생 주요 요인을 수분침투와 박리현상으로 구분할 수 있으며, 이와 같은 요인을 저감할 경우 포트홀의 발생을 저감할 수 있다.
박리현상을 줄이기 위한 대책으로는 사용 재료의 수분에 대한 저항성을 높이는 것이다. 골재를 지붕시설에 의무적으로 저장하여 함수비를 줄이고, 골재의 기준에 피막 후 박리특성을 적합하게 평가하는 기준이 필요하며, 아스팔트 혼합물의 수분저항성을 평가하기 위한 인장강도비의 평가가 적합하게 이루어져야 한다. 특히, 소석회를 골재 중량대비 약 2% 사용하거나 액상박리방지제를 아스팔트에 혼합하여 사용하도록 하는 것이 중요 대책으로 사용될 수 있다.
수분침투를 감소하기 위해서는 아스팔트 혼합물의 골재입도, 온도 등의 품질변동을 최소화하는 것이 중요하다. 이를 위해 단립도 골재사용, 운반시 적재함 전면을 덮을 수 있는 덮개 사용, 포설 전 아스팔트 혼합물 온도 확인 및 낮은 온도의 아스팔트 혼합물 폐기, 다짐 중 온도 저감 최소화 등의 관리가 체계적으로 이루어져야 한다. 특 히, 배합설계시 표층용은 공극율 4±0.3% 인지 확인하여야 하며, 시공 후 현장 코어의 밀도를 이용한 다짐도 96% 이상 여부 확인 이외에 공극율이 표층은 8% 이하인지 확인하여야 한다.
또한, 도로포장 실무자의 도로포장 전문 기술력 확보와 최신 기술 습득을 위해 국토교통부의 방침에 따른 아스팔트 혼합물 재료, 배합설계, 시공, 품질관리 등을 포함하는 2주 교육과정인 포장시공(감리)전문화과정 교육 수료 의무화 등이 필요하다.
68.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
연약지반 도로의 파손 유형으로는 잔류침하로 인한 도로요철, 균열, 도로성토사면붕괴, 부등침하, 지반 함몰 및 도로파손등이 발생하고 있다. 현재 연약지반처리 후 잔류침하를 고려하여 단계별로 도로시공을 하는 점진공법(Stage Construction)을 사용하고 있으나 연약지반처리에 2년 이상의 시공기간 및 연약지반의 처리와 유지관리에 많은 비용이 소요된다. 이에 말뚝기초를 이용 할 경우 기존의 프리로딩, 드레인, 치환 등 연약지반처리과정을 생략하여 연약지반에 도로시공이 가능하며 또한 기존의 노상, 보조기층, 기층, 표층으로 구성된 포장단면을 경량콘크리트기층, 표층으로 단순화하여 시공과정을 단순화 및 도로건설용 재료절감효과를 기대할 수 있을 것이다. 말뚝기초의 경우 충격하중, 지진하중 등에 의하여 상당한 크기의 횡하중을 받게 되며, 따라서 이러한 연직하중을 받는 말뚝에 대하여서는 일찍부터 연구되어 설계에 유효하게 활용되고 있다. 그러나 말뚝에 의하여 지지되고 있는 구조물이 토압, 풍압, 파력 등을 받게 되면 말뚝상부에는 연직하중뿐만 아니라 횡하중과 모멘트도 동시에 작용하게 된다. 이러한 횡하중과 모멘트 하중을 받는 말뚝의 과도한 변위나 파괴는 상부구조물에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 검토가 수반되어야 한다. 본 연구에서는 연약지반에서의 경량콘크리트포장을 적용할 때의 안전성 평가를 위해 실제 포장체 사이즈의 1/30으로 축소한 모형을 이용하여 시험을 실시하였다. 모형토조를 이용하여 연약지반을 조성하였고 말뚝의 압축재하시험 중 완속재하시험방법을 사용하여 실험하였다.
69.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
본 연구에서는 활성 산업부산물을 활용한 탄소흡수용 도로재료 개발 연구의 일환으로 산업부산물인 고로슬래그와 탄소포집 활성화제로 수산화칼슘과 규산나트륨을 사용한 콘크리트의 압축강도 실험을 수행하여 얻어진 결과에 대하여 고찰하였다.
본 실험에서는 탄소포집 활성 고로슬래그 콘크리트의 예비배합으로 다음 표 1과 같은 배합표에 따라 콘크리트 시험체 제작 후 압축강도를 측정하였다.
탄소포집 활성 고로슬래그 콘크리트의 양생온도에 따른 압축강도 실험결과, 양생온도 50℃에서의 28일 압축강도가 최대 약 30MPa 정도의 수준을 나타내었으며, 전반적으로 양생온도가 더 높은 50℃에서 양생 한 시험체의 압축강도가 다소 높은 것으로 나타났다. 또한 탄소포집 활성화제의 첨가량 증가에 따른 압축 강도의 변화폭이 미미한 수준으로 나타났으며, 따라서 추후 실험에서는 배합비, 양생방법 등을 고려한 추가적인 실험이 진행되어져야 할 것으로 판단된다.
70.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
최근 전 세계적인 이상기온 현상으로 인하여 기후변화에 따른 극심한 강우 및 강설빈도가 많아지고 동 절기 기록적인 한파로 인하여 콘크리트의 내구성 특히 동결융해 저항성에 대한 검토가 필연적인 항목이 되었다. 강우 및 강설 상황 시, 공항포장의 표면에 우수 또는 우설에 의한 침투수 및 동결융해 현상에 의 해 포장체의 구조적 성능이 저하될 우려가 있으며 이에 따른 조기파손의 영향으로 항공기의 이·착륙 시 안전에 저해요소로 작용할 소지가 있으므로 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 투수콘크리트를 공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 연구의 일환으로 동결융해 저항성을 분석하고자 한다. 또한 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트에 대한 동결융해 저항성 기준이 존재하지 않아 미연방항공청(Federal Aviation Administration, FAA) 기준에 명시되어 있는 ASTM D 560 Standard Test Methods for Freezing and Thawing Compacted Soil-Cement Mixtures에 의거하여 중량손실율을 측정하였다. 본 연구에서 고려한 각 실험변수는 고로 슬래그 미분말을 치환하지 않은 Plain 변수를 포함하여 고로슬래그 미분말을 10%, 30% 및 50% 치환한 총 4가지 변수에 대하여 실험을 진행하였다. 동결융해에 의한 중량손실율 실험결과, 중량손실율 측정은 13Cycle까지 실험을 수행하였으며 Plain 변수를 포함하여 고로슬래그 미분말을 10%, 30% 및 50% 치환한 모든 변수에서 동결웅해에 의한 중량손실율이 1% 미만으로 분석되었다. FAA AC 150-5370-10a에 명시되어 있는 ASTM D 560을 활용하여 동결 융해 12Cycle에서의 중량손실율 14% 이하의 값을 월등히 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 동결융해 저항성 확보가 충분히 가능할 것 으로 판단된다.
71.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
일반적으로 교량 슬래브는 구조용 콘크리트로 구체를 시공하고 난 후 교면포장용 콘크리트로 포장공사를 실시하여 완성한다. 교면포장은 교통하중과 환경하중에 저항할 수 있도록 적절한 강도와 내구성을 가지는 재료로 시공되어야 한다. 현재 국내에서 적용되고 있는 교면포장용 콘크리트에는 합성고무 라텍스 수지를 첨가한 콘크리트 (Latex Modified Concrete)와 실리카흄을 첨가한 콘크리트가 있으며, 이들 콘크리트는 일반콘크리트에 비해 내구성을 향상시킨 고내구성 교면포장용 콘크리트로 분류되나, 고가의 재료로 경제성을 저하시키는 요인이 있다. 기존의 고내구성 콘크리트보다 경제적 효율을 강화하고, 콘크리트의 내구성을 향상을 통해, 궁극적으로 콘크리트 교면 포장의 공용성능을 향상시키고자 고분말도 플라이애시와 슬래그를 첨가한 교면포장용 삼성분계 시멘트 콘크리트의 최적배합을 도출하고, 이에 대한 실내 내구성을 평가하고자 한다.
콘크리트 교면포장에서 발생되는 파손 중 가장 많은 부분을 차지하는 것이 균열이며, 그 주요한 원인이 콘크리트 수축에 의한 것이다. 이에 교면포장의 내구성능 조건을 만족시키기 위해 고분말도 혼화재를, 수축균열 억제를 위해 팽창제와 수축저감제를 검토하였다. 실내 내구성 평가를 위해 재령별 압축강도시험과 수축에 대한 검토를 위해 자기수축시험을 진행하였다.
또한 내구성 평가를 위해 동결융해저항성시험, 표면박리 시험을 진행 하였다.
표. 1은 고분말도 플라이애시와 슬래그로 치환한 삼성분계 시멘트 콘크리트에 팽창제와 수축저감제를 비율에 따라 첨가한 배합비이며, 비교배합으로 포틀랜드시멘트만 사용한 배합을 통해 결과를 비교하였다.
압축강도 시험결과 삼성분계 시멘트 콘크리트는 재령 90일에 60MPa이상을 나타내었으며, 팽창제 치환율에 따라 감소하였으나, 충분한 강도를 확보하였다. 자기수축 시험결과 팽창제 치환율의 증가에 따라 자기수축 거동이 환화되며, 치환율이 8%에서 12%로 증가 시 오히려 팽창거동이 전환되는 특성을 보였으며, 수축저감제를 사용 시 수축보상측면에서 유리하였다. 동결융해저항성 시험결과 C5S1배합을 제외한 모든 배합에서 상대동탄성계수가 90%이상 나타났으며, 표면박리저항성 시험결과 모든 배합에서 Boras Method 기준 “Acceptable”등급이상, ASTM기준 2등급이상을 나타내어 적정한 저항성을 확보한 것으로 평가되었다.
72.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)을 한방향 4차로로 타설 시 2 차로 선타설 이후 나머지 2차로를 후타설하게 된다. 선타설된 슬래브는 후타설을 수행하기까지 긴장력 도입과 건조수축에 의한 변형이 발생하게 되며, 선타설 슬래브의 변형이 일정정도 진행된 이후 후타설 슬래브가 타설된다. 후타설 슬래브는 긴장력과 건조수축에 의한 변형이 발생한 선타설 슬래브와 맞추어 시공 되기 때문에 후타설 슬래브가 긴장력과 건조수축에 의해 슬래브가 수축하게 되면 타이바로 연결된 선타설 슬래브와 후타설 슬래브는 상호간의 수축차로 인해 추가적인 인장·압축응력이 발생하게 된다. 그림 1(a) 는 선타설 이후 약 21일 후 후타설 슬래브를 타설하였을 경우에 대하여 건조수축과 긴장력을 도입하였을 경우의 응력분포와 변형을 나타낸 것으로 긴장력이 도입되었음에도 일정부분에서는 인장응력이 발생하는 것을 알 수 있다. 그림 1(b)는 철근깊이에서의 종방향길이에 따른 종방향응력을 나타낸 것으로 타이바와 콘크리트 접촉부에는 매우 큰 인장응력이 발생하여 슬래브의 파손 가능성이 큰 것으로 나타났다.
타이바에 의한 긴장응력 억제를 완화하기 위하여 본 연구에서는 두 가지 대안에 대하여 분석하였다. 첫 번째 방안으로는 타이바의 유동공간을 확보하여 긴장과 건조수축 시 타이바와 콘크리트 접촉부의 응력을 완화하는 방법으로 유동공간을 크게 할수록 접촉부에서의 인장응력은 작게 발생하지만 타이바에 의한 손실이 여전히 큰 것으로 나타났다. 두 번째 방법은 긴장부에서의 타이바 제거를 통해 타이바에서의 변형량이 작아지도록 하는 방법으로 120m PTCP에서 양단 20m 부분의 타이바를 제거하는 방안이다. 이 방안 또한 슬래브에 발생하는 응력은 작아지지만 여전히 슬래브의 파손이 우려되는 응력이 발생하는 것으로 나타났다. PTCP를 포함하여 다른 포장형식 또한 한방향 4차로 포장의 경우 타설 시기 차이로 인한 건조수축 등의 거동으로 인해 타이바에 따른 응력이 발생할 수 있으며 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
73.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
공항 콘크리트 포장은 일반적으로 2차로(약 8.2m)로 건설되는 도로 포장과 달리 약 30m 이상의 광폭 으로 건설된다. 따라서 공항 콘크리트 포장은 콘크리트 포설 장비의 제한으로 인하여 불가피하게 종방향 으로 시공 줄눈을 갖게 되며, 이러한 종방향 시공 줄눈은 인접 슬래브와의 하중전달을 위하여 콘크리트 슬래브 옆면에 전단키를 설치한다. 따라서 본 논문은 공항 콘크리트 포장에 적용되는 키 줄눈 형식(그림 1)과 다웰 줄눈 형식(그림 2)의 포장 슬래브에 대한 거동 특성을 분석하기 위하여 유한요소 해석 모델을 구축하였으며, 항공기 하중 및 환경하중을 고려하여 슬래브의 응력, 하중전달율 등의 거동을 비교 분석하였다. 분석결과 공항 콘크리트 포장에서 줄눈부를 시공 줄눈은 전단키를 사용하고 수축 줄눈은 다웰바를 사용하는 현행 줄눈콘크리트 포장 시스템을 시공 및 수축 줄눈 모두 다웰 줄눈으로 적용하여도 구조적으로는 문제가 없을 것으로 분석되었으며, 오히려 다웰 줄눈만을 적용할 경우 슬래브의 인장응력 감소 및 하중전달율의 증가를 가져올 수 있을 것으로 판단되었다(그림 3).
74.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
탄산칼슘 형성 미생물은 요소(CO(NH2)2)의 가수분해를 통해 탄산염이온(CO3 2-)을 생성하고, 분해된 탄산 염이온은 칼슘이온(CO3 2+)과 결합하는 탄산칼슘형성작용(Microbially Induced Calcite Precipitation)을 하는 것으로 알려져 있다. Muynck et al.(2008)은 탄산칼슘(CaCO3) 형성 미생물을 콘크리트에 적용하여, 자가 균열보수 및 강도 증진 효과의 가능성을 언급하였다. 이러한 탄산칼슘 형성 미생물을 콘크리트 도로포장에 적용할 경우, 경화 시 발생하는 미세균열을 방지하고, 초기강도 증진효과를 얻을 수 있으며, 장기강도 및 공용성을 증진시킬 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구는 탄산칼슘 형성 미생물을 콘크리트 포장에 적용하기 위한 기초연구로서, Lysobacillus sphaericus종의 탄산칼슘형성 미생물을 적용시킨 시멘트 모르타르에서 탄산칼슘 형성량과 초기강도 발현을 확인하였다. 이를 위해, SEM 촬영 및 EDS 분석을 실시하여 탄산칼슘 형성능력을 비교하였고, 3일, 7일 28일 압축강도 시험을 통해 초기강도를 측정하였다.
SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영 결과, 미생물에 의해 탄산칼슘이 형성된 공시체의 단면은 그림 1(a)와 같이 탄산칼슘 결정들에 의해 거칠게 나타난 반면, 탄산칼슘 미생물이 주입되지 않은 일반 시멘트 모르타르의 표면은 그림 1(b)와 같이 비교적 매끄러운 것으로 확인되었다. EDS(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy) 분석을 실시하여 탄산칼슘 형성량을 비교한 결과, 미생물을 적용한 시멘트모르타르 공시체에서 탄산칼슘 질량이 16.7% 증가함이 확인되었다. 그리고 미생물에 의해 생성된 탄산칼슘이 압축강도에 미치는 영향을 분석한 결과, 탄산칼슘 형성 미생물을 적용시킨 시멘트 모르타르의 경우 일반 시멘트 모르타르에 비해 강도가 48.1% 증가하는 것으로 나타났다.
75.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
최근 콘크리트 구조물의 성능 향상과 시공성 개선, 고품질화를 위해 자기충전 콘크리트 (Self-Compacting Concrete, SCC) 또는 고유동 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 콘크리트는 시멘트와 물, 골재, 혼화재료 등 액체와 고체가 다행한 분포로 이루어진 혼합물로써 미립자에서 굵 은 골재까지 넓은 입도분포를 갖는 하나의 복합체이다. 특히 시멘트 페이스트는 다양한 입도의 골재를 결 합해주는 역할을 수행하며, 굳기 전 콘크리트의 시공성 및 흐름, 다짐에 큰 영향을 미친다. SCC와 고유동 콘크리트의 경우 항복응력(Yield Stress)는 최소화 하여 흐름성이 매우 우수해야 하며, 소성점도(Plastic Viscosity)를 적정하게 유지하여 재료분리를 방지해야 한다. 특히 혼화재 특성에 따라 유동성 및 점성의 변화가 크므로 혼합분체에 대한 레올로지 특성을 분석하여 최적 배합을 도출해낼 필요가 있다. 본 연구에서는 콘크리트 중 시멘트 페이스트의 레올로지 성능에 대한 평가를 위해, 시멘트의 일부를 플라이애시와 실리카흄으로 치환하였다. 플라이애시는 F등급으로 치환율은 10%, 20%로 하였으며, 실리카 퓸은 5%, 10%로 치환하여 수행하였다. 시멘트 페이스트의 레올로지 특성을 평가하기 위해 기본적으로 플로우시험과 V-Funnel 시험을 수행하여 시멘트 페이스트의 기본적인 유동성을 평가하였으며, 레올로지 평가 시험으로 회전점도계(Brooksfiled Viscometer)와 DSR(Dynamic Shear Rheometer)를 활용하여 Shear rate에 따른 Shear Stress, Torque, Viscosity등을 측정하였다. 회전점고계는 원통형 스핀들의 회전속도를 변화시켜 이때 발생하는 토크값을 측정하는 장비로 일반적으로 아스팔트의 점도를 측정하는데 주로 사용된다. DSR실험은 아스팔트 바인더의 복합전단계수와 위상각을 측정하기 위해 많이 사용하는 장비이나 최근 시멘트 페이스트의 레올로지 측정에도 사용된다.
표. 1은 본 연구에서 사용된 시멘트 페이스트의 배합비이며, 플라이애시와 실리카흄을 일정량 치환하 여 시험을 진행하였다. 각각에 배합에 대하여 플로우시험, V-Funnel시험을 수행하였으며, 회전점도계, DSR시험을 수행하여, 각각의 시멘트 페이스트에 대한 소성점도와, 항복응력등을 구해 분체 특성이 레올로지에 미치는 영향을 분석하고 최적배합비에 대한 고찰을 수행하였다.
76.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
최근 공항포장 현황을 살펴보면, 민간 공항에서는 활주로와 유도로는 아스팔트포장으로 시공하고 계류 장은 콘크리트 포장으로 시공하고 있으며 군용 공항에서는 활주로, 유도로, 계류장 등 항공기가 운항하는 모든 지역을 콘크리트 포장으로 시공하고 있다. 이것은 일찍이 아스팔트 포장이 주축을 이루던 국내공항에서, 주둔 미군에 의해 도입된 콘크리트 포장이 군용 공항에서는 시멘트 수급 활성화 정책과 맞물려 대대적으로 채택·정착된 반면에 민간 공항에서는 변화가 수용되지 못하고 계류장 지역의 채택으로 그치게 되었다. 어쨌든 오랜 기간의 공항포장 시공경험으로 콘크리트 포장의 시공기술은 많은 발전을 거듭하여 현재는 상당한 수준에 달해 있다.
콘크리트 골재의 입도는 시공성, 강도, 내구성, 재료 분리, 필요수량 뿐만 아니라 경제성에도 영향을 미친다. 지금까지 많은 연구를 통해 입도를 최적화하는 모델이 개발되어 왔다. 최근 몇몇 기관 시방서에 서는 최적입도의 이점을 이용하기 위해 채택하여 왔다. 최적입도는 콘크리트의 일부 속성을 강화하기 위해 더욱 양입도의 재료를 만드는 것 등의 방식으로 개선되는 경우가 일반적이다. 더욱이, 입자 형상은 최적입도의 성공적인 사용 가능한 요소로 언급되었다. 특히, 공항포장 콘크리트는 도로포장 콘크리트에 비하여 더 큰 하중이 작용하므로 높은 강도와 고내구성이 요구되어 단위 시멘트량을 높게 사용하고 있지만 현재 다양한 유형의 파손이 다수 발생되어 잦은 유 지보수가 적용되고 있다. 따라서 공항포장 콘크리트가 요구하는 높은 강도와 고내구성을 확보할 수 있는 새로운 탄소배출 저감형 공항포장 콘크리트 개발이 요구된다.
본 논문에서는 고강도·고내구성을 확보할 수 있는 공항포장 콘크리트의 개발을 위한 기초연구로서 재료 측면에서 골재의 최적입도(Optimized Aggregate Gradation)를 적용하였다. 최적입도는 정규입도보다 압축강도와 휨강도가 증진되며 일반적으로 휨강도가 높으면 교통하중 및 환경하중에 의한 횡방향 균열이 더 적게 발생하게 된다. 또한 최적입도를 적용하면 시멘트의 사용량을 줄일 수 있으므로 탄소배출 저감 측면에서도 유리하다.
77.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
일반국도유지보수 의사결정지원시스템에는 DB 이외에 1)포장상태지표의 공용성 모형, 2)포장상태지표 기반의 차량주행속도모형, 3)경제성 분석 모형과 4)의사결정지원 모형으로 구성된다. 특히 국토교통부의 「교통시설 투자지침서」에서 제시하는 도로이용자 및 사회·환경비용은 모두 차량운행속도의 함수로 구성되어있기 때문에 신뢰성 있는 차량운행속도모형의 개발이 요구된다. 즉, 도로의 상태기반 주행속도모형은 도로 부문의 편익 비용 항목 중 1)통행시간비용, 2)차량운행비용, 3)대기오염 비용, 4)온실가스비용, 5)소음비용 항목 등 이용자 비용 산정에 활용된다.
본 연구에서는 포장상태가 차량주행속도의 변수로 포함되도록 모형화 하는 것이 핵심이다. 먼저 유지보수 전·후의 『포장상태-차량속도』자료를 확보하기 위해 NC-200을 통해 현장조사를 실시하였다. 순창, 제천, 단 양, 증평의 네 구간을 선정하여 각 구간의 지형 분석, 교통량 측정 및 특성 분석을 실시하였다. 필터링 된 속도 자료를 활용하여 유지보수 전·후의 속도 차이를 AD(Anderson-Darling) 검정, t 검정, Mann-Whitney U 검정을 통해 통계적 유의성을 검정하였다. 모형개발을 위해 통계적 유의성이 검증된 구간 및 아스팔트 포장구간의 속도자료를 활용하여 표 1과 같이 모형을 개발하였다.
연구결과, 승용차를 대상으로 제한속도가 60km/h, 80km/h인 경우의 평지를 대상으로 한 모형구축 과정을 통해 세 가지 도로 상태(균열, 소성변형, IRI)별 속도는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 개발된 속도모형을 통해 도로 이용자비용의 산출이 가능하며 향후 일반국도유지보수 의사결정지원시스템의 경제성 분석 및 유지보수 대상구간의 우선순위 결정 등 다양하게 활용가능하리라 기대된다.
78.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
건설당시 엄격한 다짐관리로 시공된 노상과 보조기층은 공용기간이 경과함에 따라 압밀침하, 배수불 량, 그리고 지하수위 상승 등의 원인으로 품질이 저하된다. 지반에 변형이 생기면 포장표층과 지반사이에 공동이 발생되며, 여기에 하중이 재하 되면 설계 당시 예상한 것보다 더 큰 응력이 발생하여 포장에 파손이 발생하고 결과적으로 공용성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다(박주영 등, 2013). 따라서, 포장 하부 공동유무의 평가는 매우 중요하지만, 육안으로 확인하는 것은 불가능하므로 비파괴 방법을 사용하여야 한다. 구조물 내의 이격된 공간을 검사하는 비파괴 방법 중 하나인 충격반향기법(Impact-Echo Method)은 많은 분야에서 사용되고 있지만 포장하부의 공동탐사에 적용된 사례는 드물다. 충격반향기법은 그림 1과 같이 구조물에 응력파(Stress wave)를 발생시켜 그 응답을 분석하여 결함을 탐지하는 방법이다(Sansalone et. al., 1986). 응력파는 가진력을 일으킬 수 있는 장비에 의해 발생되며 표면과 내부결함 사이에서 다중반사가 일어나면서 일시적인 공진이 발생하여 구조물의 상태를 평가한다.
본 논문에서는 충격반향기법을 콘크리트 포장 하부 공동유무 평가에 적용하기 위한 기초연구를 수행하 였다. 먼저, 콘크리트 포장의 구조적 특징, 물성값, 각 층간의 댐핑계수(Damping Coefficient) 등을 조사 하였다. 조사된 자료를 바탕으로 상용 프로그램 ABAQUS를 이용하여 2D 유한요소해석을 실시하였다. 시간이력해석을 위해 Dynamic-explicit 방법을 적용하여 충격반향기법을 모사하였으며, 동적해석을 통해 콘크리트 포장의 공동의 유무에 따른 응력파 정보를 수집하였다. 최종적으로 획득된 응력파에 대하여 공동의 존재 여부 및 단면에 따른 거동차이를 비교·분석 하였다
79.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
현재 국내외에서 개발된 다양한 포장가속시험기는 도로포장의 장기공용성 평가를 위하여 폭넓게 적용 되고 있으나, 다양한 포장 파손을 모사하는데 장비의 역량이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 포 장가속시험 장비를 동적하중으로 재하할 수 있도록 적용하였고 또한, 포장의 노화 현상 등 환경조건의 영향을 고려할 수 있도록 하였으며, 이에 따라 최대의 성능을 발휘할 수 있는 도로 포장용 동적 하중재하 시험 장비를 개발하여 복합 포장체 개발을 위한 현장 시험포장 구간에서 현장 적용성을 평가하였다. 동적 하중재하 시험 장비는 복륜 트럭 타이어 형태로써 유압으로 1~6톤까지 하중을 재하할 수 있으며, 0.5m의 왕복 주행 및 동적하중을 위한 진동이 가능하다.
장비의 현장 시험은 일반포장 및 복합포장체의 두 단면에 대해서 실시를 하였다. 초기 거동에 대한 포 장 내부의 거동을 검토하기 위하여, 각 포장체내의 아스팔트층 하부, 입상재료 또는 빈배합 콘크리트 층 하부에 매설된 계측기 상단의 위치에서 총 4회를 실시하였다. 각각의 단면에서 총 1,100회 반복적으로 주행하였으며, 장비의 다양한 모드(재하하중, 속도, 진동발생)을 적용하여 수행하였다.
하중 재하 시험 결과 일반포장구간에서는 타이어 중앙 부분에서 약 8mm의 소성변형이 발생하였고, 복합포장구간에서는 타이어 중앙부분에서 약 5mm의 소성변형이 발생하였다.
80.
2013.09
구독 인증기관·개인회원 무료
최근 지구온난화에 따른 제트기류의 영향으로 겨울철 최저기온이 낮아지면서 한파가 증가함에 따라 도 로포장과 지중구조물의 동상에 의한 파손 가능성이 점차 증가하고 있다. 동절기가 되면 0℃ 이하의 낮은 온도에서 흙 속의 간극수와 수분 유입에 따라 빙정(Ice lens)이 형성되며, 체적이 팽창되는 동상 현상이 발생한다(이경하 등, 2002). 포장하부의 동상은 0℃ 이하의 온도, 수분의 공급, 토질의 3가지 요소의 조 합에 의하여 발생되며, 한 가지 요소라도 충족되지 않으면 발생하지 않는다(신은철 등, 2012).
지중구조물 주변은 지중구조물 내부로 통과하는 대기에도 영향을 받아 포장 표면과 지중구조물 상단으로 부터 위아래로 결빙이 확산된다. 또한 박스형 암거와 보강슬래브의 간섭으로 인해 하부로 흘러내려야 할 유입수분이 정체하기 쉬운 구조적 여건이므로 동상으로 인한 파손에 매우 취약하다. 국내에서는 포장하부 동상을 방지하기 위해 노상 상부에 별도로 동상방지층을 설치하고 있지만, 흙쌓기 높이 2m 이상인 구간에는 동상방지층을 생략하고 있다(국토해양부, 2012). 하지만, 지중구조물이 매설된 구간은 대부분 흙쌓기 높이가 2m 이상이므로 국토교통부 기준에 따라 동상방지층이 생략되고 있기 때문에 동상으로 인한 포장융기, 평탄성 저하, 동결융해 반복에 따른 지반열화 등으로 인해 다양한 포장파손이 발생한다(권기철, 2002).
본 논문에서는 포장하부 지반의 동상을 최소화 시키기 위해, 박스형 암거 상부에 Crown 경사를 적용하 여 지중구조물 구간으로 유입된 수분을 배수시키는 방안을 고찰하였다. 포장하부의 재료별 배수성능을 검토하였고, 기상청 자료를 참고하여 지역별 동절기(12월~1월)의 1시간 최대강수량과 폭우를 기준으로 한 시간당 강수량을 비교분석하였다. 그리고 노면배수를 고려하여 포장하부 유입량을 산정하였다. 박스형 암거는 일반적으로 시공되는 중형 박스암거(4.5m×4.5m)를 기준으로 0%~10%의 Crown 경사를 적용하였으며, 동상방지재료(SB-1 또는 SB-2)와 일반 노상재료에 대해 배수성능을 분석하였다. 국내의 겨울철 기후특성을 고려하여 분석한 결과, 그림 1과 같이 동상방지재료는 1%를, 노상재료의 경우 6%의 Crown 경사를 적용함으로써 동상을 최소화할 수 있는 방안을 제시하였다.
