국내의 경우 콘크리트 포장의 내구연한이 가까워짐에 따라 많은 구간에서 유지보수의 수요가 증가하고 있다. 최근 들어 적용사례가 증가하고 있는 접착식 콘크리트 덧씌우기(BCO, Bonded Concrete Overlay) 는 기존 콘크리트 포장의 상태가 비교적 양호한 구간에 실시하는 공법으로 완전부착을 통한 일체화 거동으로 높은 구조적 안정성을 확보하는 특징이 있다. 그러나 현행 덧씌우기 설계법의 경우 다양한 설계조건을 고려하지 못하고 경험적인 방법에 근거하고 있으므로 설계의 입력변수 설정부터 설계과정에 이르기까지의 원리에 대한 체계적인 정립이 되어 있지 않은 실정이다. 접착식 콘크리트 덧씌우기가 적용된 국외 사례를 살펴보면, 미국의 경우 일반적으로 덧씌우기 두께 설계를 통하여 8~16cm로 시공하고 있으나 국내의 경우 경험적으로 기존 포장층을 5cm절삭한 후 5cm의 덧씌우기 두께로 시공하는 것이 일반적이다. 따라서 국내의 경우에도 공용수명의 증가 및 유지보수 비용 감소를 위해 교통량과 지역적 특성을 고려한 포장 두께설계의 기준이 필요한 것으로 판단된다. 덧씌우기 설계 기준정립을 위해 각 구간의 접착식 콘크리트 덧씌우기의 기본 이력 및 공용 중 발생하는 포장파손에 대한 체계적인 data 구축이 필요하다. 본 연구에서는 국내 고속도로 BCO구간의 포장 파손 및 파손양을 수집한 후 MicroPaver 프로그램을 이용하여 PCI(Pavement Condition Index)를 산정 하였으며 이를 미국의 LTPP data의 구간별 PCI와 비교하여 덧씌우기 두께에 따른 공용수명과 PCI의 상관관계를 분석하였다. 이를 통해 국내 BCO구간의 공용성을 분 석하여 장기적인 BCO의 공용성을 평가하고자 하였다. 접착식 콘크리트 덧씌우기에 대하여 LTPP data의 덧씌우기 두께를 8~10cm, 11~13cm 및 14~16cm으로 구분하여 누적교통량 증가에 따른 PCI의 감소율을 확인한 결과 각 덧씌우기 두께별로 1×106 ESAL 증가시 PCI의 감소율을 확인할 수 있었으며 덧씌우기 두께가 두꺼울수록 PCI 감소율이 줄어드는 경향이 나타났다. 5cm 덧씌우기 두께의 국내 현장계측 구간과 LTPP data를 비교할 경우 두께별 약 2배∼5배의 공용수명 차이를 확인할 수 있었다. 이처럼 현행 덧씌우기 두께를 키울 경우 공용수명의 증진효과를 나타낼 수 있으므로 최소두께 기준의 상향으로 BCO의 장기공용성을 확보해야 할 것으로 판단된다.

PURPOSES : Bonded concrete overlay is a favorable maintenance method since the material properties are similar to existing concrete pavements. In addition, bonded concrete overlay has advantage of structural performance since the overlay layer and the existing pavement perform as a monolithic layer. It is important to have suitable bond strength criteria to secure the performance of bonded concrete overlay. This study aimed to investigate the factors influencing bond strength characteristics between existing concrete pavement and overlay material. METHODS: Bond strength between overlay and existing pavement are measured and analyzed for various conditions such as the type of overlay materials, compressive and flexure strength of overlay and existing pavement, and deterioration status of existing pavement. RESULTS: The strength of overlay material does not significantly influence the bond strength. The overlay of ultra-rapid hardening cement generally gives low bond strength. However, ultra rapid hardening polymer modified concrete gives robust bond strength. The deterioration of existing concrete significantly decrease the bond strength. CONCLUSIONS: Bond strength of bonded concrete overlay highly depends on condition of existing concrete pavement rather than overlay material.

PURPOSES : This study aimed to evaluate the feasibility of AASHTO86 design method for Bonded Concrete Overlay. METHODS : The Feasibility of AASHTO86 design method for Bonded Concrete Overlay is investigated based on the following study : i) Sensitivity analysis of designed service life of Bonded Concrete Overlay by major design input for AASHTO86 guide. ii) Comparison of actual Bonded Concrete Overlay life and predicted Bonded Concrete Overlay life by AASHTO86. iii) Finding the stress component influence the potential distress of Bonded Concrete Overlay based on 3-d FEM analysis. iv) Exploring the limitation of AASHTO86 in the aspect of design input. RESULTS : Sensitivity analysis showed that the condition of existing pavement significantly on the Bonded Concrete Overlay life. Also the overlay thickness affect the Bonded Concrete Overlay life. The comparison of actual Bonded Concrete Overlay life and predicted Bonded Concrete Overlay life showed relatively good agreement when the early distress sections are excluded in comparison. Bonding stress occurred at the interface may be larger than the bond strength used in the specification of Bonded Concrete Overlay construction. CONCLUSIONS : Bonded Concrete Overlay life predicted by the AASHTO86 may not be reliable. Number of points to improve the reliability in the design of Bonded Concrete Overlay are suggested in this study.

PURPOSES: In Korea, rapid maintenance of distressed concrete pavement is required to prevent traffic jam of the highway. Asphalt concrete overlay has been used as a general maintenance method of construction for aged concrete pavement. AC overlay on existing concrete pavements experience various early distresses such as reflection crack, pothole and rutting, due to different physical characteristics between asphalt overlay and existing concrete pavement. Bonded concrete overlay(BCO) is a good alternative since it has advantages that can reduce various distresses during the service life since overlay material has similar properties with existing concrete pavements. Recently, BCO which uses the ultra rapid harding cement has been applied for maintenance of highway. BCO has advantage of structural performance since it does monolithic behave with existing pavement. Therefore, it is important to have a suitable bond strength criteria for securing performance of BCO. Bond strength criteria should be larger than normal tensile stress and horizontal shear stress occurred by traffic and environmental loading at bond interface. Normal tensile stress and horizontal shear stress need to estimated for the establishment of practical bond strength criteria. METHODS: This study aimed to estimate the bond stresses at the interface of BCO using the three dimensional finite element analysis. RESULTS: As a result of this study, major failure mode and maximum bond stress are evaluated through the analysis of normal tensile stress and horizontal shear stress for various traffic and environmental load conditions. CONCLUSIONS: It was known that normal tensile stresses are dominated by environmental loading, and, horizontal shear stresses are dominated by traffic loading. In addition, bond failure occurred by both of normal tensile stresses and horizontal shear stresses; however, normal tensile stresses are predominated over horizontal shear stresses.

본 연구는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP: Continuously reinforced concrete pavement)에서 단부 앵커러그 유무에 따른 종방향 변위 비교를 통해 앵커러그의 필요성을 분석하고 내부 수평균열의 수직방향 변위 측정을 통해 이러한 균열이 CRCP의 공용성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 수행되었다. 앵커러그 구간 절단 전 거동 측정은 6월 중에 12일간 계측하였으며, 앵커 러그 구간 절단 후의 측정은 절단 시 슬래브에 급격히 발생하는 변위가 사라진 이후 8월 중에 14일 동안 계측하였다. 이와 같은 단기간의 계측 결과 CRCP 단부의 종방향 변위는 앵커러그가 설치되어 있는 경우에는 모든 위치에서 일일 변위 변화가 0.1mm 이내로 종방향 거동이 거의 발생하지 않았다. 단부에 앵커러그가 설치되지 않은 경우에는 변위가 자유 단부 부근에서만 주로 발생하며 종방향 변위 변화가 작아서 팽창줄눈으로 처리하여도 적절할 것으로 예측되었으나, 향후 추가연구에 의해 사계절 온도변화에 따른 단부의 거동을 확인할 필요가 있을 것으로 판단된다. 내부 수평균열은 거동 측정 결과 거의 비활성균열이며 전체적인 슬래브의 수직변위에 영향을 미치지 않았다. 따라서 수평균열이 슬래브를 상하로 분리시켜 CRCP의 구조적인 성능 및 공용성의 저하를 유발하지는 않을 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 콘크리트포장의 단면보수용 복합재료 8개(초속경시멘트계열 : RCC 3종, 폴리머시멘트계열 : PCC 2종, 폴리머계열 : PC 3종)에 대해 역학적인 특성 및 내구성 실험을 수행하였다. 역학적 특성으로서 응결시간, 압축강도, 휨강도, 탄성계수, 경화수축에 대해 실험하였고, 내구성으로서 동탄성계수 및 동결융해 후 부착강도, 흡수율, 내화학성, 자외선 노출 실험을 수행하였다. 탄성계수는 RCC〉PCC〉PC계열의 순으로 나타나서 폴리머가 사용되면서 연성의 특성을 보였다. 초기 재령에서의 폴리머 콘크리트의 경화수축이 상대적으로 큰 것으로 관찰되었지만 재령 28일에서는 다소 안정된 결과를 보였다. 상대동탄성계수, 흡수율, 10% CaCl2와 10% Na2SO4의 화학용액을 사용한 내화학성 실험결과 PC계열, PCC계열, RCC계열 순으로 저항성이 우수한 것으로 나타났다. 200~300회 동결융해 이후의 부착강도 실험결과 PC-2를 제외하고는 모두 1.3MPa 이상을 확보하였고, PC 및 PCC 제품의 부착강도가 RCC 제품보다 전체적인 면에서 우수한 것으로 나타났다. 또한 시편을 500시간동안 자외선 노출시험 결과 모든 패치재료 시편에서 균열 및 표면 결함 등이 발견되지 않아 PC 및 PCC 제품의 자외선에 대한 내구성이 확보됨을 확인하였다.

콘크리트 슬래브를 공장에서 제작하여 도로포장의 신설 또는 보수에 사용하는 공법인 프리캐스트 콘크리트 포장의 하중전달 성능을 평가하기 위하여 연구를 수행하였다. 실내실험을 통해 다웰바 연결 부분의 그라우팅 효과를 측정할 수 있는 방법을 고안하였으며 이러한 실험을 위해 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험을 수행한 결과 그리우팅을 한 다웰바의 전단강도는 콘크리트와 일체식으로 된 다웰바의 전단강도에 비해 떨어지지 않음을 알 수 있었다. 이울러 현장에서의 시험시공을 통해 설치된 보수용 프리캐스트 콘크리트 포장에 대해서도 FWD 시험을 실시하여 하중전달 성능을 평가하였다. 현장 실험 결과 기존 콘크리트 포장에 비해 슬래브 중앙부에서의 처짐은 다소 크게 나타나나, 줄눈부에서의 하중전달율은 거의 유사한 것으로 나타났다.

본 연구는 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 이용한 급속 신설 도로 포장 공법의 국내 적용성을 분석하기 위한 기초 연구를 수행하고 시험시공을 통해 선설 프리캐스트 포장의 설계 및 시공 지침을 개발하기 위하여 수행되었다. 시험시공을 위해 가로, 세로, 깊이가 각각 실제 포장 슬래브의 1/2 크기인 슬래브를 설계하여 제작하였으며 이에 적합한 철근배근, 종방향과 횡방향의 연결부, 그라우팅 방법 등에 대하여 분석을 수행하였다. 이러한 슬래브를 이용하여 종방향과 횡방향으로 두 개씩 총 4 개의 슬래브를 연결하여 평탄성을 조절한 후 포켓 부분과 슬래브 하부의 공간을 그라우팅 함으로써 시공을 신속 용이하게 수행하였다. 시험 시공을 수행하며 프리캐스트 포장의 설계 및 시공과 관련된 세부 사항을 면밀히 분석하였으며 이에 바탕을 두어 프리캐스트 슬래브를 이용하여 급속하게 신설 도로를 건설할 때의 설계 및 시공 지침을 개발하였다.

본 연구는 프리캐스트 콘크리트 포장 시공을 위하여 공장에서 미리 제작된 콘크리트 슬래브를 리프팅을 할 때 리프팅 위치에 따른 슬래브의 응력변화를 기준으로 슬래브의 손상을 최소화할 수 있는 가장 안전한 최적 리프팅 지점을 선정하기 위하여 수행되었다. 리프팅 시 슬래브의 응력분포를 분석하기 위하여 유한요소법을 이용한 모델을 사용하였으며 슬래브 규격은 시험시공에서 사용한 크기를 적용하였다. 리프팅은 항상 슬래브의 수직방향으로 수행하지는 않기 때문에 수직으로 리프팅 하였을 때와 60˚, 30˚로 경사각을 주어 리프팅 하였을 때의 응력변화 특성을 분석하였다. 또한 리프팅 지점은 항상 슬래브의 중간 깊이인 중립축의 위치가 아니기 때문에 중립축으로부터 7.5cm. 15cm만큼 수직편심을 주어 리프팅하였을 때의 응력변화 특성도 분석하였다. 그리고 실제 시공 시 지점부분에 보강을 하는 것을 염두하여 지점부 응력집중현상을 무시한 경우와 보강이 없을 경우의 응력집중현상을 고려한 경우로 나누어 분석하였다. 이러한 해석을 통해 리프팅 경사각과 편심에 따른 최적 리프팅 위치를 선정하였으며 미국의 PCI기준과도 비교 분석하였다.