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한국도로학회논문집 KCI 등재 International journal of highway engineering
- 발행기관 한국도로학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1738-7159 (Print)2287-3678 (Online)
- 수록기간 1999 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 534DDC 625
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제6권 제3호 (2004년 9월) 9건
1.
2004.09
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관광지의 도로, 산책로 등과 같이 중차량이 통과하지 않고 많은 사람들이 통행하는 도로는 큰 내하력을 갖추지 않아도 되며, 인간공학적이고 환경친화적이어야 한다 이를 위하여 최근에 흙을 주재료로 하여 특수한 경화재와의 혼합물을 사용한 도로 포장공법이 개발되어 사용되고 있지만, 역학적인 해석과 설계가 이루어지지 않고 경험적인 방법에 의존하고 있다. 따라서 흙-경화재 혼합물의 기본적인 공학적 특성을 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 흙-경화재 혼합물의 주재료에 대한 혼합비를 달리하는 일련의 배합을 실시하여 공시체를 제작하고, 이에 대하여 재령별로 강도시험을 실시함으로써 혼합비와 재령에 따른 혼합물의 역학적 특성을 규명하였다. 또한 시멘트콘크리트포장에서는 양생하는 과정에서 수화열이 발생할 뿐만 아니라 그 지지기반인 흙과의 온도에 따른 거동의 차이로 인한 공학적 문제들이 야기됨으로, 흙-경화재 혼합물과 흙의 온도 특성을 비교 분석하였다. 본 연구 결과, 혼합물은 시멘트의 증가에 따라 강도가 증가하고, 수화열을 억제하기 위하여 제한된 시멘트량에 대해서는 경화재와 물의 혼합비가 6%~8%일 때 가장 큰 강도를 나타내었다. 또한 혼합물의 강도는 14일까지는 재령에 따라 비교적 급격하게 증가하다가 그 이후에는 증가율이 감소하여 28일 후에는 증가율이 급격히 저하되었다. 그리고 본 연구에서 사용한 시멘트량에 대해서는 수화열이 매우 미미하게 나타났으며, 흙과의 온도 특성이 비슷한 것으로 나타났다. 따라서 본 혼합물은 시멘트 콘크리트보다 내하력에서는 크게 못 미치지만 온도 변화에 따른 공학적 문제들을 개선할 수 있으며, 흙을 주재료로 사용하므로 경하중이나 교통량이 적은 포장도로에서 환경친화적인 포장재료로서 우수하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
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2.
2004.09
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아스팔트 혼합물의 균열 저항성은 일반적으로 인장 강도, 스티프니스와 같은 단일 물성치를 측정함으로써 평가된다. 그러나, 아스팔트 혼합물의 균열 성능을 평가함에 있어서 단일 물성치의 이용은 의문시되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 균열 저항성과 관련이 있는 주요 특성치를 좀 더 심도 있게 규명하고자 하였다. 이를 위해 다양한 하중 조건 하에서 파괴 시험 크리프 시험, 강도 시험이 일반 아스팔트 혼합물과 개질 아스팔트 혼합물에 대해서 수행되었다. 시험 결과, 혼합물의 균열 저항성은 주로 미세 손상 축적 속도에 영향을 받음을 알 수 있었으며, 이 값은 파괴 에너지 한계에 영향을 주지 않으면서 m값에 반영됨을 알 수 있었다. 또한, 짧은 하중 재하 시간 (탄성거동) 동안 얻어지는 스티프니스는 혼합물의 균열 저항성의 차이를 규명하는데 한계가 있음을 알 수 있었다. 따라서 아스팔트 혼합물의 균열 저항성을 보다 명확히 평가하기 위해서는 혼합물의 크리프 거동과 파괴 한계점을 동시에 고려하는 것이 필수적임을 알 수 있었다. 또한 수퍼페이브 간접 인장 강도 시험으로부터 구한 잔여 소멸 에너지는 비교적 손쉬운 실험을 통해 아스팔트 혼합물의 균열 저항성의 상대적인 차이를 보여줄 수 있는 유용한 물성치임을 알 수 있었으며, 장기 크리프 시험에서 얻어지는 파괴 변형률은 아스팔트 혼합물의 크리프 거동과 파괴 한계점을 동시에 고려함으로써 균열 저항성을 평가할 수 있는 유용한 물성치 임을 알 수 있었다.
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3.
2004.09
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아스팔트 포장에서 노상층의 상태를 평가하는 방법 중 하나로 현장 CBR(California Bearing Ratio)시험이 이용되고 있다. 그러나 현장 CBR 시험의 경우 시험특성상 시간과 비용이 많이 소모되어 광활한 구간에서의 각 구간별 포장층의 현장강도 특성을 일일이 파악하기란 매우 힘든 단점이 있다. 이에 현장에서 보다 신속하고 경제적으로 포장 지지력을 측정하는 방법으로 동적관입시험 (Dynamic Cone Penetrometer DCP)이 많이 사용되고있다. 이미 외국의 경우 많은 실내 외 시험을 통하여 CBR 값과 DCP 시험을 통한 DCP지수(DCP Index, mm/blow)간의 상관관계가 연구되어 왔으며 최근에 국내에서도 연구가 수행되었으나 실내에 국한된 것이었다. 따라서 본 연구에서는 국내현장에서 사용중인 노상토에 대한 현장 CBR값과 DCP지수에 대한 상관관계를 파악하는 연구를 수행하였다. 이를 통해 국외 자료와 비교하며 국내에서 노상토의 지지력을 평가하기 위한 DCP지수를 제안하고자 하였다. 연구결과, 노상층에서의 CBR 시험방법과 동적관입시험법간 상관관계식을 제시하였으며 국내 노상토의 지지력은 현장CBR값이 20~45% 범위로 설계시 CBR값을 고려한다면 상당히 우수한 것으로 나타났다.
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4.
2004.09
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공용중인 공항 콘크리트 포장의 잔존수명을 추정하는 방법은 크게 과거의 누적 교통량을 고려하는 방법, 이론적 해석을 통한 역학적 방법 등 두 가지로 구분할 수 있다. 단순히 과거의 누적교통량을 이용하는 방법은 노후포장의 잔존수명을 추정하기에는 현실과 많은 차이가 있기 때문에 최근들어 많은 연구자들은 역학적 해석에 의한 방법을 많이 채택하고 있다. 역학적 방법에서 피로식은 잔존수명산출의 핵심을 이루는 것으로서 그 역할은 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구는 국내 공항 콘크리트 포장의 피로식을 개발하기 위한 연구이다. 이를 위하여 재령이 10년된 공항을 선정하여 30개의 코어시료를 채취하여 피로시험을 실시하였다. 피로실험은 쪼갬인장 모드를 이용하여 수행하였으며 응력비 산정을 위한 기준 강도도 코어시료의 쪼갬인장 강도를 통해 얻었다. 본 연구에서 얻은 피로식의 상관계수값은 0.5였으며, 이 모델을 검증하기 위해 다른 공항에서 채취한 시료를 이용하여 실험을 수행하였으며 실험결과는 본 연구에서 제시된 피로식에 크게 벗어나지 않는 것을 확인하였다. 본 피로식을 기존의 외국 연구와 비교한 결과 응력비가 80%이상인 구간에서는 피로수명이 약간 큰 것으로 나타났다.
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5.
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본 연구는 소성변형을 예측하기 위하여 현재 가장 널리 사용되고 있는 반복주행 (Wheel tracking: WT) 시험을 통해 얻어진 변형량-사이클 곡선의 동적안정도(Dynamic stability : DS)를 정립하기 위한 연구이다. 기존에 반복주행시험을 통해 얻어진 곡선에서 동적안정도를 구하는 방법은 표준화되어 있기는 하지만 불합리한 점이 많아 이를 보다 합리적으로 정립하기 위한 방안을 제시하고자 하였다. 슬래브 305×305×70mm의 공시체를 롤러콤팩터로 다짐하여 공극률 약 4±0.5%로 맞추어 제조하여 반복주행시험을 실시하였다. 기존에 동적안정도를 구하는데 사용하던 방법보다는 본 연구에서 사용한 방법으로 동적안정도를 구하는 것이 침하 깊이와의 상관성을 보다 잘 반영하고, 소성변형 저항성이 좋은 것과 나쁜 것간의 차이가 보다 확실히 나타남을 알 수 있었다. 추후 본 연구에서 개발된 방법으로 계산하여서 동적안정도가 큰 혼합물이 실제 현장에서도 공용성이 우수한지를 추적 조사하는 연구가 뒤따라야 할 것이다.
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6.
2004.09
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도로-포장시스템의 성능은 구성재료 및 기계적 물리화학적 하중에 대한 재료의 민감도에 매우 관련이 깊다 그러나 지금까지 오염원 침투에 따른 도로-포장시스템의 물리적 화학적인 영향에 대한 연구가 깊이 있게 다루어지지 않았다. 이에 대한 연구를 위해 본 논문에서는 도로-포장시스템과 오염원 및 주변환경적 요인과의 상호작용에 대한 고찰이 선행적으로 다루어졌다 도로-포장시스템으로 오염원은 1) 포장표면으로 직접 침투하거나, 2) 도로 경계 면으로 침투하거나 3) 물리적-화학적-생물학적 변화에 의한 흙 사이로의 간접 침투로 이루어진다. 오염원침투가능성은 재료종류. 입자크기. 기후 및 지질학적 특성에 관련이 깊다 도로-포장시스템의 안정성 및 성능 또한 오염원 침투에 의해 영향을 받는다 이와 같은 특성들을 고려 할 때 도로 설계 시공 및 유지보수와 관련된 일을 하는 공학자들은 이 문제를 심각하게 고려하여야 할 것이다.
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7.
2004.09
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최대건조단위중량은 노상토 재료 특성으로서 매우 중요한 인자이다. 최대건조단위중량을 예측하는 기존의 모델들은 많은 변수를 포함하고 있어 다소 복잡해 보인다 본 논문에서는 사질토의 최대건조단위중량을 예측할 수 있는 간편한 식을 제안하였다. 이를 위해 36개 시료를 체분석하여 입도분포를 구하고, 다짐시험 한 후 그 결과를 회귀 분석하였다. 제안식은 변수로 노상토의 기하평균과 기하표준편차 또는 입도분포계수를 포함한다. 제안식의 검증을 위해 전국16개 지역의 채취 시료에 대한 최대건조단위중량의 실측치와 예측치를 비교한 결과 잘 맞는 것으로 밝혀졌다.
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8.
2004.09
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보조기층 재료의 변형특성은 역학적 포장설계에 있어서 대단히 중요한 입력변수이다 국내에서 사용되는 보조기층 재료는 대부분 입상의 자갈질 흙으로서, 실제 시공현장에서 7종의 시료를 채취하였다. 보조기층 재료의 변형특성 평가를 위하여 공진주/비틂전단시험 삼축압축시험,자유단공진주시험을수행하여 탄성계수에 대한 여러 영향요소를 검토하였다. 보조기층 재료의 탄성계수에 대한 하중주파수 및 하중반복횟수의 영향은 매우 작은 것으로 평가되었으며 공학적 관점에서 무시가능 할 것으로 생각된다 보조기층 재료의 탄성계수는 구속응력과 변형률 크기에 대단히 큰 영향을 받는 것으로 나타났고, 대표적인 정규화탄성계수 감소곡선과 구성모델을 제안하였다.
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9.
2004.09
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본 논문은 아스팔트 포장의 주요 파손 형태의 하나인 소성변형을 예측하기 위한 연구로서 빠르고 손쉽게 구할 수 있는 혼합물의 공극 관련된 물리적 특성인 공극률, 골재간극률 포화도 등에 근거하여 소성변형과의 상관성을 추정하고자 하였다. 이를 위하여 두 종류의 골재, 밀입도, 갭입도, 일반아스팔트, 개질아스팔트 등을 조합한 혼합물에 대하여 반복주행시험을 수행하였다. 그 결과 혼합물의 공극관련변수로 소성변형 깊이의 추정이 가능함을 확인하였다. 또한 국내에서 사용하지 않고 있는 물성이 골재간극률이 소성변형에 크게 영향을 미치는 인자로 확인되어 향후 국내 배합설계규정에 이 규정을 추가하는 것을 고려해야 할 것으로 사료되었으며, 포화도는 국내의 규정이 너무 높아 하향조정이 필요한 것으로 판단되었다.
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