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대형 토목 구조물 중 하나에 속하는 공항 활주로의 경우 항공기의 반복적인 이착륙으로 인한 동적 하 중, 엔진의 열, 화학침식, 그리고 외부 기후요소 등과 같은 다양한 원인으로 인해 포장 파손이 발생한다. 이는 항공기 안정뿐만 아니라 포장 자체의 수명에도 악영향을 미치기 때문에 신속한 보수가 이루어져야 한다.
활주로 특성상 항공기의 원활한 이착륙을 위해 새벽에만 유지보수가 가능하여 조속한 교통개방이 필요 하다. 이를 위해 보통 잔골재만을 사용한 에폭시 콘크리트를 사용하여 유지보수를 진행하여왔다. 그러나 기존 포장 면과의 이질거동으로 인해 재 파손이 심각하게 발생하며, 보수재료의 실제 수명이 2~3년에 불 과하여 공항 공사의 경우 연간 100억 원 이상의 유지보수 비용이 소모되고 있는 실정이다.
이에 따라 6시간 이내 교통개방이 가능하고 내구성이 향상된 유지보수용 콘크리트 포장 재료 및 공법의 개발이라는 목표를 설정하고 연구를 진행하였다. 유기-무기 하이브리드 결합재 개발 및 굵은 골재 사용 을 통해 보수 재료와 기존 포장 간의 이질거동을 최소화하여 수명을 증진시키고, 조속한 교통개방이 가능 한 공항포장 긴급 유지보수용 재료로 PMC(Polymer Modified Concrete)와 PC(Polymer Concrete)가 개 발되었다.
PMC란 초속경 시멘트에 분말 폴리머를 첨가하여 짧은 시간에 높은 강도를 발현하고, 기존의 포장 층과 의 부착을 증대시킨 재료로, 그 전반적인 특성이 콘크리트와 유사하다. 반면 PC는아스팔트 바인더를 대 신해 폴리머를 사용한 재료로 PC1은 기존재료 외에 Crumb Rubber을 추가하여 발생하는 응력에 저항토 록 하고, PC2는 최적화 이론 및 Film thickness 이론 등을 적용하여 기존 골재 입도분포를 바꾸어 소요 폴리머 량을 적게 하여 온도에 의한 수축 및 팽창을 줄인 재료이다.
위 재료에 대해, 폴리머 콘크리트의 성능 목표를 만족시키는 기본 조성 비율을 찾기 위해서 골재 종류, 배합 비 및 폴리머 콘크리트를 구성하는 골재와 고분자 재료의 무게 비율에 따른 물성의 평가를 실시하여 이를 통해 최적 배합 비를 결정하였고, 압축강도, 휨 강도, 동결융해 저항성, 내화학성 및 건조수축 특성 에 대한 실험을 통해 내구성을 평가하였다.
