본 연구는 특수한 조건에서의 줄눈 콘크리트포장의 설계 및 성능에 관한 분석을 목적으로 한다. 줄눈 콘크리트포장은 시멘트 콘크리트 포장의 한 형태로, 오랜 기간 도로 포장형식으로 사용되어 왔다. 이 포장 방식은 철근을 사용하지 않는 대신, 콘크리트 슬래브의 균열을 줄눈을 통해 유도하고, 다월바와 타이바를 통해 슬래브에 생기는 응력을 줄이는 방식이 다. 대한민국의 다양한 지역 환경과 계절적 특성은 도로 포장설계에 주요한 인자로 적용된다. 특히, 슬래브의 부등건조수 축이 평탄성 문제의 주요 원인으로 지적되며, 이는 온습도의 변화에 의해 발생한다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석 을 활용하여 줄눈 콘크리트포장 슬래브의 거동을 분석하고, 콘크리트 슬래브의 두께, 줄눈 간격, 타이바 및 다웰바의 배 치 등 주요 설계 변수의 영향을 평가한다. 이러한 설계 인자들이 슬래브의 응력과 변위에 미치는 영향을 확인하며, 다양 한 환경 조건 하에서의 설계 방법의 유효성을 검증한다. 본 연구는 줄눈 콘크리트포장의 실제 배치 방식을 모델링하여, 기존 설계 방식의 보안 사항을 파악하고, 설계 기준 내에서의 주요 인자 변화를 통해 부등건조수축을 완화할 수 있는 방 안을 제시한다. 이를 통해, 특수 환경 조건에서의 온습도 영향을 고려한 효율적인 포장 설계 방안을 도출함으로써, 도로 포장의 평탄성과 내구성 향상에 기여하고자 한다.

국내 고속도로의 본선차로 포장은 시공비용이 저렴한 줄눈 콘크리트 포장을 주로 시공하였으나, 최근 유지보수비용이 증가함에 따 라 유지관리비용이 저렴하고 공용성이 뛰어난 연속철근 콘크리트 포장을 확대 적용하고 있는 추세이다. 그러나 본선차로가 연속철근 콘크리트 포장으로 시공될 때 접속차로의 포장은 대부분 줄눈 콘크리트 포장으로 시공하고 있어 서로 다른 포장 형식이 접속함으로 인해 거동 차이가 발생하여 접속부에서 파손이 발생하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 본선차로 연속철근 콘크리트 포장과 접속차로 줄눈 콘크리트 포장을 시공할 경우 줄눈 간격에 따른 접속차로 줄눈 콘크리트 포장의 응력 특성을 분석하기 위하여 유한요소해석 프 로그램을 이용하여 구조해석을 수행하였다. 줄눈 간격별로 줄눈 콘크리트 포장의 해석모델을 구성하였으며 환경하중인 선형수직온도 경사와 온도하강, 그리고 선형수직온도경사와 온도하강을 동시에 적용하여 해석을 실시하였다. 구조해석 결과, 모든 온도조건에서 줄 눈 간격이 좁아질수록 슬래브와 타이바의 응력이 감소하는 것으로 나타났다.

국내 고속도로의 시멘트 콘크리트 포장은 초기 시공 비용이 저렴한 줄눈 콘크리트 포장을 주로 사용해 왔으나 포장이 노후화됨에 따 라 줄눈부 파손으로 인해 유지보수비용이 매년 증가하고 있는 실정이다. 이러한 줄눈부 파손을 근본적으로 해결할 수 있는 포장 형식 으로 연속철근 콘크리트 포장을 들 수 있다. 연속철근 콘크리트 포장은 1980년대에 중부고속도로 등에 적용하였으나 자연발생적이며 허용되는 횡방향 균열에 대한 이해가 부족하여 그 이후로는 사용이 미미하였으나 균열에도 불구하고 우수한 공용성을 지닌 것이 검증 되면서 최근에는 연속철근 콘크리트 포장을 확대하고 있는 실정이다. 하지만 본선차로가 연속철근 콘크리트 포장으로 시공되어도 접 속차로의 포장은 줄눈 콘크리트 포장을 사용하는 경우가 대부분이며 이러한 경우 서로 다른 포장 형식의 거동 차이가 타이바로 인해 구속되므로 과도한 응력 발생에 의해 접속부에서 파손이 발생하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 본선차로가 연속철근 콘크리트 포장 이고 접속차로가 줄눈 콘크리트 포장일 경우 타이바가 포장 거동에 미치는 영향을 3차원 유한요소해석 프로그램을 통해 분석하였다. 유한요소해석은 타이바 배치가 서로 다른 모델을 구성하여 환경하중이 작용할 경우를 고려하여 수행하였다. 연구를 통해 타이바의 배 치가 줄눈에서 멀어지며 슬래브 중앙부에 집중적으로 배치될 경우에 슬래브와 타이바의 응력이 감소하는 것을 확인하였다

PURPOSES : This study aims to understand the effect of defective dowel bar installation on jointed concrete pavement (JCP), which can cause joint freezing, spalling, cracking, and faulting and finally shorten the lifespan of the pavement. METHODS : A comprehensive field survey was undertaken at an expressway construction site in South Korea to assess dowel bar installation conditions. In addition, finite element (FE) analysis was used to simulate JCP behavior with both vertical and horizontal dowel misalignments. Different temperature conditions, including a change of -55 °C and gradient of -0.1 °C/mm, were integrated into the FE model to examine horizontal slab contraction and simultaneous slab curling. RESULTS : The analysis revealed pronounced slab behaviors under specific temperature changes, particularly when combined with dowel misalignments. The simultaneous effects of horizontal contraction and slab curling owing to temperature changes and gradients became more evident in the presence of dowel misalignments. CONCLUSIONS : The results confirmed that dowel bar misalignment considerably affected the behavior of the JCP, thereby emphasizing the importance of the proper installation of dowel bars.

PURPOSES : The purpose of this study is to analyze the crack and vertical behaviors of a continuously reinforced concrete pavement (CRCP) under three different steel ratios (0.6%, 0.7%, and 0.8%) using field measurement data acquired from isolated concrete slabs with transverse cracks. METHODS : Using an LVDT and a crack gauge, CRCP behavior data are acquired by segmenting a concrete slab into multiple sections based on the similarity in the longitudinal steel ratio of each section. To examine the vertical behavior of CRCP based on longitudinal steel ratios, three field experiments are conducted in February, May, and September three years after project completion. The minimum and maximum ambient temperature data for each section are acquired during the experiments. Using the data acquired, the vertical and crack behaviors of CRCP with 0.6% of longitudinal steel ratios are analyzed. In addition, the effect of the steel ratio on the vertical behavior as well as seasonal vertical behaviors are examined. RESULTS : Analysis of the vertical behavior of concrete slabs with a 0.6% steel ratio shows that the minimum vertical displacement occurred at the center of the slab, whereas a significant vertical displacement is detected on the edges of the slab. Based on examining vertical displacements formed along the direction of transverse cracks, it is observed that the vertical behavior is prominent around the shoulders, whereas similar vertical behaviors are observed at the center and joints of the slab. Furthermore, it is discovered that the minimum crack occurred at the center of the transverse cracks, whereas the maximum crack occurred on the shoulders and joints. Furthermore, it appears that the daily displacements of the vertical behavior at the center of the slab constitute approximately one-half of the daily displacements on the joints. Based on the results of vertical behavior as a function of the longitudinal steel ratios, it is discovered that steel ratios of 0.7% and 0.8% yield the most prominent vertical behaviors around the edge of the shoulder in the winter, spring, and fall seasons. The seasonal deviations of the vertical behaviors based on the measuring positions of the longitudinal steel ratios appear less significant at the center of the slab than those on the shoulder. In particular, for the slab with a steel ratio of 0.8%, subtle vertical behaviors are observed at the center. It is discovered that the seasonal deviation of the vertical behavior measurements varying by the measuring locations of the steel ratios appears less significant at the center of the slab than at the shoulder, and that it decreases with the steel ratio. CONCLUSIONS : CRCP generates cracks on the slab; however, they are managed by rebars in the CRCP. This study reveals that the major vertical and crack behaviors of CRCP occur around the shoulders than at the center of the CRCP slab. Therefore, new methods for managing cracks on the CRCP shoulder should be developed to improve the performance of CRCP. It is hoped that the results presented herein will be useful for the advanced analysis of CRCP behaviors.

PURPOSES : The purpose of this study is to verify the effectiveness of the developed ultra-thin-continuously reinforced concrete partition (UT-CRCP) overlay method through a comparative analysis of the early-behavior of the UT-CRCP with a 100 mm cutting overlay of the existing JPCP. METHODS : This study aims to minimize the vulnerability of the existing JPCP (joint section behavior) by overlaying the continuous reinforcement form to constrain joint behavior. For this purpose, the early-behavior of the JPCP section was measured and the early-behavior of the UT-CRCP section was compared with that of the cutting overlay of the same section. The testbed was constructed for comparative analysis of the two types of pavements and the early behavior was measured using the pure environmental loads, i.e., situations where there was no traffic load. For the UT-CRCP, which is a comparative test group, UT-CRCP was constructed approximately one year after the JPCP was constructed by milling the top of the existing JPCP by 100 mm. RESULTS : 1) UT-CRCP was shown to effectively reduce the amount of crack width change on the surface by 17 %, compared to JPCP, by placing reinforcement inside the pavement. 2) The restricting effect of the UT-CRCP was analyzed by comparing the strain generated by the cross-section depth for the two pavement types. As a result, the restricting rate by depth (20, 80, 120, and 280 mm) was 68.4 %, 80.2 %, 89.2 %, and 26.7 %, respectively. 3) We reviewed the comprehensive gauge restricting rate at depths of 80 mm and 120 mm (80.2 % and 89.2 %, respectively) and the absolute value of behavior that is located at the ±20 mm of the interface of JPCP and UT-CRCP. Thus, it was possible to estimate that both layers of pavements exhibit the same behavior (tied) at the interface between the two pavement layers. CONCLUSIONS : In this study, the early behavior of the BCO concept UT-CRCP overlay technique was analyzed and quantitatively presented to overcome the limitations of JPCP with relatively weak point behavior and to increase the commonality of aged concrete pavement to the performance of the new pavement.

PURPOSES : The purpose of this study was to suggest a quantitative trend of the daily and seasonal cyclic movement of transverse crackwidth based on measurements in CRCP(Continuously Reinforced Concrete Pavement) within the first year of construction. METHODS : Crack gauges were installed in eight normal cracks, two induced cracks, and two construction joints of newly constructed CRCP. Crack width movements were continuously collected for about a year to investigate the cyclic behavior after construction. The daily and seasonal crack width movements were quantitatively analyzed and compared. RESULTS: Crack width movement in hot weather was relatively less than in cold weather. As a result of frequency analysis of the daily cyclic behavior, it was revealed by measurement that the minimum crack width from 2 p.m. to 4 p.m. was caused by expansion of the concrete; and that the maximum width from 6 a.m. to 8 a.m. was caused by contraction. Average crack width movements were calculated for every month and showed seasonal cyclic behavior. Maximum crack width was measured from December to January. Average crack width was investigated from March to April. Daily crack width movement in relation to concrete temperature was calculated from -0.00017 to -0.03844 mm/℃ and showed gradual decrease in absolute value with time caused by change in the crack spacing. It was found that the relationships between the monthly average crack width and concrete temperature are from -0.004 to -0.012 mm/℃. CONCLUSIONS : Crack-width movement shows a daily and seasonal cyclic behavior. Crack-width measurement in any time or season will have variance caused by daily and seasonal cyclic movement. Variances and trends were obtained in this study based on measurements for various cracks. The long-term behavior of cracks should be surveyed and compared with these measurements to investigate trends of convergence with time, caused by convergence of crack spacing.

국내 고속도로 포장의 종류는 크게 콘크리트 포장과 아스팔트 포장으로 구분 할 수 있다. 현재 콘크리트 포장은 공용 중 노후화로 인해 서비스지수가 일정수준 이하로 낮아질 경우 다양한 보수공법을 적용하여 개량 및 유지보수를 시행하여 공용기간을 연장시키는 방법을 택하고 있다. 이러한 노후화된 콘크리트 포장에 대한 보수공법 중 아스팔트 덧씌우기 공법은 기존 콘크리트 포장 위에 아스팔트를 약 50∼80mm정도 덧씌우기하여 기존 콘크리트 포장체는 기층재로 표층재는 신설AP로 하는 복합단면형태이다. 이러한 복합단면은 소음저감, 평탄성확보 등의 장점과 함께 하부 콘크리트의 줄눈부 거동으로 인한 반사균열 발생이 가장 큰 단점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 복합단면포장에 있어 경계면 접합처리 방식이 반사균열 발생에 미치는 영향을 검토하고자 일반포설 구간과 택코팅 동시포설 구간에 대한 하부 콘크리트의 깊이별 온도 및 줄눈부 거동을 2016년 11월 17일부터 2017년 8월 7일까지 계측하여 분석하였으며 그 결과, 표 1과 그림 1과 같이 분석되었다.

공항 콘크리트 포장 슬래브는 온도와 습도 등 환경요인의 복합적인 영향으로 수축과 팽창을 반복한다. 하지만 슬래브 상·하부간의 비선형적인 온도구배로 인해 깊이에 따른 열팽창률이 다르며, 슬래브 표면에서의 증발로 인한 수분 손실로 인해 부등건조수축이 발생하여 위아래로 뒤틀리는 컬링(Curling)거동을 야기한다. 이처럼 환경요인에 의한 슬래브의 거동은 단기적으로 일주기의 대기 온도변화에 의한 거동특성을 보이며, 장기적으로 건조수축 및 계절적인 온도변화에 의한 거동특성을 보인다. 본 연구에서는 인천국제공항 현장에서의 HWD실험을 통하여 단기 및 장기적인 콘크리트 포장 슬래브의 거동을 예측하고자 하였다. 본 연구를 위해 2016년 11월부로 인천국제공항의 4단계 건설사업 중 3단계 건설사업이 진행중인 여객계류장 현장에 정적 및 동적 계측기를 설치하였으며, 상시적으로 정적변형률을 계측함과 동시에 정기적으로 HWD실험을 통해 동적변형률을 계측하였다. 계절별 거동특성을 분석하기 위해 2017년 3월, 5월, 8월 3차례에 걸쳐 HWD실험을 실시하였으며, 일주기 거동특성을 분석하기 위해 매 실험마다 3시, 7시, 11시, 15시, 21시에 걸쳐 총 5회의 실험을 실시하였다. HWD 실험을 통해 그림 1과 같이 슬래브의 중심, 모서리, 우각부의 내측 및 외측을 대상으로 타격하였으며, 처짐량, 충격강도계수(ISM), 하중전달률(LTE), 포장체 내 변형률, 역산 탄성계수를 조사하여 분석하였다. 현재까지의 HWD실험을 통해 슬래브 거동특성을 분석한 결과 초기상태의 슬래브는 부등건조수축으로 인한 Curl-up이 발생하며, 우각부와 보조기층이 분리된 것으로 예측되었다. 하지만 재령이 지날수록 일정한 Curl-up상태를 유지한 체 보조기층의 침하가 동반되어 Curl-up이 완화되는 거동이 예측되었다. 본 연구진은 추후 추가적인 HWD실험을 실시하여 슬래브 거동 예측결과를 검증 할 예정이다.