PURPOSES: The purpose of this study is to validate the design criteria of the concrete modular road system, which is a new semi-bridgetype concept road, through a comparison of numerical analysis results and actual loading test results under static axial loads. METHODS : To design the semi-bridge-type modular road, both the bridge design code and the concrete structural design code were adopted. The standard truck load (KL-510) was applied as the major traffic vehicle for the design loading condition. The dimension of the modular slab was designed in consideration of self-weight, axial load, environmental load, and combined loads, with ultimate limit state coefficients. The ANSYS APDL (2010) program was used for case studies of center and edge loading, and the analysis results were compared with the actual mock-up test results. RESULTS : A full-scale mock-up test was successfully conducted. The maximum longitudinal steel strains were measured as about 35 and 83.5 micro-strain (within elastic range) at center and edge loading locations, respectively, under a 100 kN dual- wheel loading condition by accelerating pavement tester. CONCLUSIONS: Based on the results of the comparison between the numerical analysis and the full-scale test, the maximum converted stress range at the edge location is 32~51% of the required standard flexural strength under the two times over-weight loading condition. In the case of edge loading, the maximum converted stresses from the Westergaard equation, the ANSYS APDL analysis, and the mock-up test are 1.95, 1.7, and 2.3 times of that of the center loading case, respectively. The primary reason for this difference is related to the assumption of the boundary conditions of the vertical connection between the slab module and the crossbeam module. Even though more research is required to fully define the boundary conditions, the proposed design criteria for the concrete modular road finally seems to be reasonable.

본 연구에서는 골재 다짐과 혼합물 모사를 위한 이산요소법에서의 골재 입자 모형화 방법을 다양한 실 험을 통하여 검토하였다. 일반적으로 골재의 동적거동을 모사하기 위한 골재 모형화 방법은 다면체, 겹쳐 진 구형, 구형입자 등을 이용하여 수행하지만 이들 입자를 이용한 수치해석적 모사방법이 다양한 실내 실 험결과에서 만족하는지에 대한 연구는 수행되지 못했다. 그러나 특정 실험조건을 만족하는 입자 모형화 방법을 선정하여 개별 조건에 대한 정확성을 향상시키는 것도 한 가지 방법이 될 수 있지만, 다양한 실험 조건을 모두 만족시키는 입자 모형화 방법을 찾는 것은 동적인 골재의 거동을 평가하기 위해서 매우 중요 하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 19mm, 13mm, 10mm 골재에 대한 형상적 특성을 정량화하고 이들의 대푯값에 대응하는 입자의 부피를 결정하는 지난 연구결과를 반영하였으며, 이를 골재 입형실험, 슬럼프 실험에 적용하여 골재의 낙하시간, 높이, 퍼진정도, 무게 등 다양한 평가기준을 설정하여 입형 모 형의 결정방법을 평가하였다. 다음 그림 1은 19mm 골재에 대한 입형 결정방법에 대하여 정지마찰력과 회 전마찰력을 변화시키면서 측정된 이산요소법에서의 낙하시간 결과와 실내실험을 통하여 결정된 낙하시간 의 비교를 나타내고 있다.

PURPOSES: Evaluation of input parameters determination procedure for dynamic analysis of aggregates in DEM. METHODS: In this research, the aggregate slump test and angularity test were performed as fundamental laboratory tests to determine input parameters of spherical particles in DEM. The heights spreads, weights of the simple tests were measured and used to calibrate rolling and static friction coefficients of particles. RESULTS : The DEM simulations with calibrated parameters showed good agreement with the laboratory test results for given dynamic condition. CONCLUSIONS: It is concluded that the employed calibration method can be applicable to determine rolling friction coefficient of DEM simulation for given dynamic conditions. However, further research is necessary to connect the result to the behavior of aggregate in packing and mixing process and to refine static friction coefficient.

PURPOSES: The purpose of this study is to provide the method of how to measure the coefficient of thermal expansion of concrete using temperature compensation principle of electrical resistance strain gauge. METHODS : The gauge factor compensation method and thermal output(temperature-induced apparent strain) correction method of selftemperature compensation gauge were investigated. From the literature review, coefficient of thermal expansion measurement method based on the thermal output differential comparison between reference material(invar) and unknown material(concrete) was suggested. RESULTS: Thermal output is caused by two reasons; first the electrical resistivity of the grid conductor is changed by temperature variation and the second contribution is due to the differential thermal expansion between gauge and the test material. Invar was selected as a reference material and it、s coefficient of thermal expansion was measured as 2.12×10-6m/m/℃. by KS M ISO 11359-2. The reliability of the suggested measurement method was evaluated by the thermal output measurement of invar and mild steel. Finally coefficient of thermal expansion of concrete material for pavement was successfully measured as 15.45×10-6m/m/℃. CONCLUSIONS: The coefficient of thermal expansion measurement method using thermal output differential between invar and unknown concrete material was evaluated by theoretical and experimental aspects. Based on the test results, the proposed method is considered to be reasonable to apply for coefficient of thermal expansion measurement.

PURPOSES : Determination of particle packing model variables that can be used for formulation of new DEM based particle packing model by examining existing particle packing models METHODS : Existing particle packing models are thoroughly examined by analytical reformulation and sensitivity analysis in order to set up DEM based new particle packing model and to determine its variables. All model equations considered in this examination are represented with consistent expressions and are compared to each others to find mathematical and conceptual similarity in expressions. RESULTS : From the examination of existing models, it is observed that the models are very similar in their shapes although the derivation of the models may be different. As well, it is observed that variables used in some existing models are comprehensive enough to estimate particle packing but not applicable to DEM simulation. CONCLUSIONS : A set of variables that can be used in DEM based particle packing model is determined.

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.

굵은골재의 입자 특성은 골재혼합물의 다짐도, 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트 콘크리트 혼합물의 역 학적 특성에 큰 영향을 미치는 중요한 인자이다. 도로포장 재료로서 골재의 특성을 최대한 활용하기 위한 골재의 최적배합설계를 결정하기 위해서는 다양한 골재의 단위중량, 크기뿐만 아니라 역학적으로 설명될 수 있는 형상적 특성이 정량화할 필요가 있는데, 이를 위하여 사용되는 다짐밀도실험은 많은양의 실내실험을 요구하는 단점이 있다. 이산요소법 또는 개별요소법(Discrete Element Method, DEM)은 유한요소법(Finite Element Mehtod, FEM)과는 달리 이산되어 있는 재료의 거동을 수치적인 방법으로 모사할 수 있는 장점이 있으며, 이를 활용한 연구가 다양한 분야에서 이루어지고 있다. 그러나 아스팔트 혼합물에 관련된 분야에서는 골재자체의 특성이나 다짐밀도를 분석하기 위한 연구보다는 혼합물의 피로특성을 분 석하는 연구를 중심으로 이루어져 골재다짐에 관련된 연구는 많이 진행되지 못하였다. 본 연구에서는 골재의 형상적 특성을 반영한 역학적 물성을 정량화하고자 이미지 분석(Image Analysis)결과, 골재자체의 단위중량 및 무게 등의 기초물성 실험결과, 상용 DEM 소프트웨어, 문헌에서 확인된 역학적 인자 및 등가구형지름(Equivalent Sphere Diamter) 개념을 이용하여 골재슬럼프 실험에 서의 골재의 거동을 시뮬레이션하였으며, 높이 및 퍼진 골재의 지름을 기준으로 시뮬레이션 실험과 실제 실험결과와 유사한 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 x-ray CT 등을 이용한 향후 3D 골재형상 이미지 또는 혼합물 속의 골재의 분포 등을 이용한 골재다짐밀도 모형과 Flow Modeling Software 등과의 coupling을 통하여 시멘트 콘크리트의 배합설계법개발에 적용되기 위하여 지속적으로 수행될 예정이다.

PURPOSES: Suggestion of asphalt binder constitutive model based on time-temperature superposition principle and overstress concept in order to describe behavior of asphalt binders. METHODS: A series of temperature sweep tests and multiple stress creep and recovery(MSCR) tests are performed to verify the applicability of time-temperature superposition principle(t-Ts) and to develop viscoelastoplastic constitutive equation based on overstress concept. For the tests, temperature sweep tests at various high temperature and various frequency and MSCR test at 58℃, 64℃ 70℃, 76℃, and 82℃ are performed. From the temperature sweep tests, dynamic shear modulus mastercurve and time-temperature shift function are built and the shift function and MSCR at 58℃ are utilized to determine model coefficients of VBO model. RESULTS: It is observed that the time-temperature shift function built at low strain level of 0.1% is applicable not only to 1.0% strain level temperature sweep test but also maximum 500,00% strain level of MSCR test. As well, the modified VBO model shows perfect prediction on MSCR measured strain at the other temperatures. CONCLUSIONS: The Time-temperature superposition principle stands hold from very low strain level to very high strain level and that the modified VBO model can be applicable for various range of strain and temperature region to predict elastic, viscoelastic, and viscoplastic strain of asphalt binders.

국내의 줄눈 콘크리트 포장설계에 주로 사용되는 다웰바 설계 기준은 국외 기준과 검증되지 않은 경험에 의해 사용되고 있다. 또한 다웰바의 설치는 길어깨나 하부층의 조건 등을 고려하지 못한 상태에서 슬래브 폭에 대하여 일률적으로 적용되고 있다. 이에 다웰바를 합리적으로 설계하기 위해서는 다웰바 거동에 대한 고찰이 요구되며, 이를 3차원 유한요소해석을 이용하여 수행하였다. 다웰바의 거동에 대한 3차원 유한요소해석 결과의 타당성을 검토하기 위하여 Timoshenko이론의 다웰바 거동을 비교하였다. 또한 실제 도로에서 교통하중이 여러 개의 다웰바에 분산 전달하는 다웰바의 그룹작용(Dowel Group Action)을 3차원 유한요소해석을 통하여 다웰바 그룹작용 적용범위를 산정하였다. 본 연구에서 제시된 다웰바 그룹작용 범위는 Friberg의 그룹작용 범위와는 상이한 결과가 나타났으며, 비교적 최근 연구 결과인 Tabatabaie의 그룹작용 범위의 연구결과와 유사한 결과가 도출되었다.

본 연구는 현재 수행중인 "한국형 포장 설계법 개발과 포장성능 개선방안 연구"의 일환으로 역학-경험적 포장 설계법에 사용될 교통하중 입력변수를 정량화하기 위해서 실시하였다. 교통하중 정량화를 위하여 기존의 ESAL 개념이 아닌 축하중 스펙트럼을 이용하였다. 이를 위하여 교통량 통계 연보내 교통량 자료를 가지고 일반 국도에 대한 대표 축하중 조사지점을 차로별, 지역특성별 구분에 따라 33개 지점을 통계적 방법을 이용하여 선정하였다. 그리고 선정된 대표 지점을 대상으로 축하중 계측기를 이용하여 각 차종에 대한 축하중을 조사하였다. 측정된 축하중 자료는 각각 분류된 조건에 따라서 축하중 스펙트럼으로 표준화하였으며, 그 방법으로 누적밀도함수인 S-커브 곡선을 이용하여 각 조건별 계수를 제시하였다.