현재 국내에서 시행되고 있는 시멘트 콘크리트 포장의 형식은 줄눈 콘크리트 포장(이하 ʻJCPʼ : Jointed Concrete Pavement)이 대부분이다. JCP 공법은 시공경험이 풍부하고 타 공법에 비해 초기공사비가 저렴 하다는 점에서 가장 많이 쓰여 왔으나 줄눈부의 잦은 손상으로 인한 유지 보수가 필요하며 수축줄눈에 의한 승차감 불량 및 안전 등의 문제점이 발생하였다. 이에 대응하여 2012년부터 한국도로공사와 국토교통부에 서 연속철근콘크리트 포장(이하 ʻCRCPʼ : Continuously Reinforced Concrete Pavement)의 적용이 제안되 었으나 공법특성상 철근배근작업으로 인해 시공상에서 필연적으로 추가 작업 공간이 요구되므로 최근 설계 되고 시공되는 도로포장과 같이 교량과 터널 그리고 상․하행 분리구간에서는 기존 CRCP를 적용할 수 있는 구간은 실질적으로 매우 한정적이다. 이에 포장 공용성 증대를 위하여 JCP포장 위주에서 벗어나, CRCP 포장의 확대적용과 함께 기존 CRCP 공법 의 시공성 해결과 구조적 성능을 향상시킨 연속철근콘크리트 포장의 기계식 시공방법(이하 ʻMRCPʼ : Mechanical-placement Reinforced Concrete Pavement)을 개발하였다. MRCP 장비 및 공법을 이용하여 모 의시공 및 시험시공을 실시한 결과 포설효율 향상을 위한 필요성이 요구되어 추가적인 연구개발을 수행하였다. 연구개발은 기존 MRCP공법 시공시 투입되는 장비인 슬림폼페이버와 철근유도장치의 일체화를 통해 콘크리트 타설, 철근배근 공정을 단순화시키는 일체화 장비개발방향으로 수립하였으며 이에 따라 포설효 율 5~10% 향상, 센서를 통한 철근의 정밀시공 도입, 시공성 10% 향상 및 호퍼용량 개선과 철근이음방안 개선 등을 최종목표로 설정하여 수행하였다. 본 논문에서는 모의시공을 통해 일체화 장비를 이용한 연속철근 콘크리트포장의 기계식 시공방법 현장 검증을 실시하였으며 이를 통해 장비성능 및 공법의 현장검증(장비 작동여부, 철근배근상태, 등)을 실시 하였다. 수행 결과 일체화 장비의 포설 및 시공성 향상을 확인하였으며, 철근유도장비의 기계식 탈부착 및 철근배근 정확성을 검증하였다.

PURPOSES : In this study, an image analysis method is used to evaluate the pore structure characteristics and permeability of hybrid concrete. METHODS: The binder weight of hybrid concrete is set to 400 kg/m3, 370kg/m3, and 350 kg/m3, and for each value of binder weight, the pore structure and permeability of concrete mixture is evaluated. The permeability of hybrid concrete is evaluated using a rapid chloride penetration test(RCPT). RESULTS : The concrete pore structure characteristics of hybrid concrete reveals that as the binder weight is reduced, the entrained air is reduced and the entrapped air is increased. The permeability of the hybrid concrete for all values was measured to be below 1000 C, which indicates a "Very Low" level of permeability relative to the evaluation standard of KS F 2711. Additionally, as the binder weight is decreased, there is a significant increase in the permeability of chloride ions. CONCLUSIONS : In this study, the pore structure characteristics of hybrid concrete at different binder weights shows that as the binder weight is reduced, the entrained air is reduced and the entrapped air is increased. Consequently, chloride ion penetration resistance of the hybrid concrete is diminished. As a result, it is expected that this will reduce the concrete’s durability.

현재 국내에서 시행되고 있는 시멘트 콘크리트 포장 형식은 초기공사비가 저렴하고 시공경험이 풍부하다는 점에서 무근(줄눈)콘크리트 포장이 대부분을 차지하고 있으나 줄눈부의 잦은 손상으로 인해 내구수명이전 파손 이 빈번해짐에 따라 포장공용수명 연장의 방법으로 연속철근콘크리트 포장공법(CRCP공법) 적용이 대두되었다. CRCP공법은 철근배근 방법에 따라 인력 배근방법(Manual method)과 Tube Feeding장비를 이용하여 철근을 배근하는 기계식 배근(Mechanical Placement Method)방법으로 분류된다. 국내의 경우 1984년 경부고속도로 포장개량의 목적으로 처음 CRCP가 도입되었으며 1985년도 중부고속도로에 인력 배근방법으로 시공하여 현재 까지 양호한 공용상태를 보이고 있다. 하지만 인력배근의 경우, 철근조립의 선행공정으로 인한 시공성 저하와 별도의 작업 공간이 필요하여 상․하행 분리구간 및 터널, 확포장구간에 적용이 어려워 시공실적이 저조한 실정 이다. 또한 국외의 경우 기계식 배근방법의 시공이력이 있으나 철근 배근의 부정확성 등 문제점의 개선이 이루 어지지 않아 1990년 이후 시공실적은 없는 실정이다. 콘크리트 포장의 내구성 저하 원인인 횡방향 줄눈을 제거하여 주행성 및 내구성을 확보하고 총 생애주기비용 을 고려하여 경제성 측면에서 유리한 CRCP포장의 확대적용이 필요하다. 이를 위해 기존 CRCP공법의 시공성 을 해결하여 국내여건에 맞는 시공방법의 개선이 요구되며, 철근 배근의 정확성 등의 문제점 개선을 통한 구조 적 성능 향상이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 횡방향 철근 없이 철근유도장비를 이용하여 종방향 철근을 자동 배근하는 동시에 콘크 리트를 포설하는 연속철근콘크리트 포장공법을 적용한 시험시공 구간에 대하여 철근배근의 정확성을 확인하였으 며 추적조사를 통한 균열 상태 조사를 실시하였다. 이를 통해 연속철근콘크리트 포장의 개선된 기계식 시공방법 의 현장적용성을 평가하여, 기존 인력식 배근으로 시공한 연속철근콘크리트 포장과 비교평가를 실시하였다.

공항포장 재시공 중 재생골재의 사용 시 운송에 따른 비용 절감 및 이산화탄소 배출 감소를 위하여 공장을 경유하지 않는 현장재생설비의 사용가능성을 확인하고자 천연골재(화강암), 현장재생골재(○○공항), 공장재 생골재(중간처리업체) 세 등급으로 나누어 골재의 특성 및 콘크리트의 기초물성을 실험하였다. 다음 표 1은 골 재의 특성실험 및 콘크리트 기초물성 실험 결과 값이며 그림 1은 현장재생골재의 입도곡선, 그림 2는 슬럼프 경시변화 결과그래프이다. 골재 특성실험 결과 현장재생골재는 적정 슬럼프 및 공기량을 보였으며 마모율 및 안정성, 입도곡선에서도 기준치를 만족하였으나 공장재생골재는 안정성 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 슬럼프 경시변화에서현장재 생골재의 경우 40분 이후 슬럼프 변화량이 급하게 감소하여 시공에 주의를 요하는 것으로 판단된다. 흡수율의 경우 미국 대부분 기관에서 재생골재의 흡수율 기준을 두지 않고 있기 때문에 현장재생골재의 흡수율이 초과하더라도 천연골재와 동일수준의 품질을 나타내는지 여부를 실험을 통해 확인하고자 하였다. 콘크리트 기초물성 실험 결과 천연골재, 현장재생골재, 공장재생골재 모두 압축강도, 휨강도, 탄성계수 기준치를 만족시키는 결과가 나왔으며 특히 현장재생골재의 경우 압축강도와 휨강도에서 천연골재와 유사한 결과 값을 나타내었고 탄성계수실험에서는 천연골재 대비 88%의 성능을 보였다.

현재 우리나라 고속도로의 60%이상을 차지하는 콘크리트 포장은 공용수명의 도달로 인해 보수를 필요 로 하는 구간이 증가하고 있다. 노후된 콘크리트 포장은 단면보수 등 부분적 보수가 진행되어 왔으나 이 또한 한계에 이르러, 전면보수를 필요로 하는 구간이 증가되고 있다. 노후 콘크리트의 전면보수 방법으로 아스팔트 덧씌우기가 주로 사용되고 있지만, 기존 콘크리트 포장 줄눈부에서 유발되는 반사균열 및 기존 포장과의 부착력 부족으로 발생되는 포트홀 등의 문제가 발생하여 덧씌우기된 아스팔트 포장의 수명을 단축하는 요소로 평가되어왔다. 아스팔트 덧씌우기 구간의 반사균열 문제를 해결하기 위해 제안된 Saw and Seal 공법은, 덧씌우기된 아스팔트 포장에 기존 콘크리트 포장의 줄눈과 동일한 위치에 줄눈을 시공하여 반사균열을 제어하는 공법 이다. 하지만 주입식 줄눈재를 사용한 기존의 Saw and Seal 공법은 줄눈부의 차수기능 미흡에 따른 2차 균열 등의 포장결함과 신․구 포장간의 부착력 미흡에 따른 포트홀 문제등의 문제를 해결하지 못하였다. 기존 Saw and Seal 공법의 문제를 해결하고자 개발된 ‘노후콘크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공 법’은 Water-blasting과 진공흡입 청소의 표면처리 공정을 통해 절삭 잔재물 및 열화부의 완전한 제거를 가능하게 하여 기존 포장과 아스팔트 덧씌우기 포장의 3.5배 증대된 부착력을 바탕으로 포트홀 발생을 억제하고 , 접착식 중공 성형 줄눈재의 사용으로 유도된 반사균열을 효과적으로 제어하고 더불어 줄눈을 통한 수분침투를 방지하여 2차 파손을 억제하는 것을 특징으로 한다. 개선된 ‘노후콘크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공법’은 포장가속시험 및 접착제의 허용변위 시험, 노화시험, 줄눈재의 차수기능 시험 등을 통해 성능을 검증하였으며, 경기도 가평의 국도 37호선 봉수교차로에 2011년 6월 시험시공을 실시하였다. 본 연구에서는 추적 조사를 통하여 국도 37호선 봉수교차로에 시공한 개선 공법 구간 및 동일시기 시공 된 화현, 일동 교차로의 주입식 줄눈재가 적용된 기존 Saw and Seal 공법의 줄눈부 비교를 통해 ‘노후콘 크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공법’의 장기 공용성을 평가하였다. 본 연구의 봉수교차로 줄눈부의 이력조사는, 시공 전과 시공 단계에 따른 줄눈부 변화, 시공 직후, 1년 공용 뒤, 동절기의 줄눈부(20개월 공용 뒤), 2년 공용 뒤의 줄눈부의 변화를 추적조사를 통해 실시하였 다. 인근 교차로의 주입식 줄눈재 Saw and Seal 구간 줄눈부 조사는 봉수 교차로 조사시기와 동일한 날 짜에 진행되어 두 구간의 줄눈부 상태를 비교하였다. 평가 결과 개발 공법 구간의 줄눈부는 공용후 2년간의 추적조사 기간 동안 시공초기와 같이 양호한 상 태를 보였으나, 주입식 줄눈재 사용구간에서는 2차 균열을 비롯한 백태 현상, 줄눈재 손상등의 포장결함 이 발생하였다.

본 연구에서는 현장재생골재를 사용한 콘크리트의 적합적 특성 및 내구성실험에 대한 실험결과를 소개 하였다. 이를 통해 기존 천욘콘크리트와 현장재생콘크리트, 공장재생콘크리트를 비교·분석하였다. 열팽창계수는 국내 기준이 따로 정해져 있지 않기 때문에 AASHTO TP60을 참조하였다. 현장재생콘크 리트의 열팽창계수는 천연콘크리트 대비 110% 내외로 나타났고, 공장재생골재는 약 118%로 나타났다. 건조수축은 시편의 형상비가 22.2mm(기준)인 시편과 300mm(포장용) 시편 두가지로 나누어서 실험을 하였는데 재령 223일 기준 천연콘크리트는 462μm/m, 현장재생콘크리트, 공장재생콘크리트는 각각 503μ m/m, 490μm/m 로서 6~9% 증가되는 것으로 나타났다. ASR은 17일 기준 0.1%이하일 때 알칼리 잠재반 응성이 없는 것으로 판단한다(KS F 2546). ASR 실험은 현장재생콘크리트 0.041%, 공장재생콘크리트 0.071%로서 기준을 만족하는 것으로 나타났지만, 천연콘크리트는 0.138%로 기준을 초과하는 예상 밖의 결과가 나타났다. 동결융해비 역시 국내 기준이 정해져있지 않아 JSCE G 501을 참조하여 300사이클 85% 이상의 기준을 정하였으며, 천연콘크리트와 현장재생콘크리트는 각각 92%, 89.8%로 기준을 만족하였지만 공장재생콘크리트는 약 75%로 기준값을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 현장재생콘크리트의 내구성 및 적합적 특성은 천연콘크리트에 대비해 상당히 준수한 수준으로 나타났지 만 공장재생골재는 천연콘크리트 대비 적절하지 않은 것으로 나타났다. 이는 출처를 알 수 없는 재생골재 는 이물질이 많이 포함되어있으며, 파쇄과정에서 골재의 모르타르가 많이 남아있기 때문이라고 판단된다.

PURPOSES : The purpose of this study is to select the proper sealing method and to see the performance of the saw and seal method for concrete rehabilitation based on accelerated pavement testings and lab tests. METHODS : Two accelerated pavement testings were conducted. One is to select proper sealing method of the asphalt joints and the other is to see the performance of the saw and seal method. Lab tests were conducted to select proper sealing method and a test section was constructed to see the field performance. RESULTS : The result of the first accelerated pavement testing indicated that the adhesive preformed sealants showed good performance when asphalt layer was rutted and in terms preventing from water infiltration. The second acceleration test indicated that the saw and seal method using the adhesive preformed sealant showed much better performance than the control. In the lab test bitumen, rubber and epoxy showed good performance as the adhesive. CONCLUSIONS : Saw and Seal method using the adhesive preformed sealant would markedly reduce the joint damage on the asphalt overlay.

본 연구는 특수 구간의 도로 포장에 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement) 공법을 적용하기 위한 설계 방안을 제시하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 고려한 특수 구간으로는 기존의 포장에서 많은 문제점이 발생하는 도심지 버스전용차로 정류소 구간과 고속도로 암거 설치 구간을 선정하였다. 이러한 특수 구간의 PTCP 설계는 응력 기준 설계와 피로파손 기준 설계로 이루어지며 두 설계 결과 중에서 보수적인 결과를 설계에 적용한다. 응력 기준 설계에서는 유한요소해석을 통해 극한의 하중조건을 고려하여 발생할 수 있는 최대 인장응력을 산정한 뒤 이를 감소시켜서 최대 인장응력이 허용휨강도 이하가 되도록 텐던의 개수와 긴장 간격을 산정하였다. 피로파손 기준 설계에서는 AASHTO 피로파손 공식을 기반으로 긴장 설계를 수행하였다. 연구결과, 버스전용차로 정류소 구간과 암거 설치 구간에 PTCP 공법을 적용할 수 있는 설계 방안을 수립하였다.

본 연구는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)에 고속축중계(WIM: Weigh-in-Motion)를 설치한 포장 시스템의 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. PTCP는 일차로 폭으로 기존의 아스팔트 포장을 절삭하여 제거한 후에 시공되었다. PTCP는 슬래브의 연장이 길기 때문에 긴장을 통해 프리스트레스를 적절히 작용시키기 위해서는 슬래브와 하부층과의 마찰이 적어야 하며 이러한 영향을 시험시공을 통해 우선적으로 분석하였으며, 환경하중에 따른 슬래브의 종방향 거동도 분석하였다. 시험시공을 통해 얻은 결과를 바탕으로 공용중인 도로에 WIM 센서를 설치한 PTCP를 시공하였으며 이러한 포장체가 환경하중을 받을 때의 컬링 거동을 측정하여 특성을 분석하였다. 연구결과 PTCP 슬래브 상부의 일부를 절삭하여 WIM 센서를 설치하더라도 PTCP의 거동은 이에 영향을 받지 않는 것을 알 수 있었으며, WIM 센서의 정밀 측정에 부합되는 PTCP 시스템을 시공할 수 있는 기반을 마련하였다.

본 연구는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)의 슬래브 두께가 긴장 설계에 미치는 영향을 분석하여 PTCP에서 최적의 슬래브 두께를 선정하기 위하여 수행되었다. 먼저 슬래브 두께에 따른 차륜과 환경하중에 의한 인장응력을 유한요소해석 모델을 이용하여 구하였으며 허용 휨강도를 선정하여 긴장 응력을 산출하였다. 슬래브의 컬링을 야기하는 환경하중은 두께에 따라 동일한 온도구배 및 동일한 상하부 온도차의 두 가지 가정을 모두 고려하였다. 그리고 프리스트레싱을 위한 강선 긴장 시 긴장량의 손실을 고려하여 슬래브 두께 별로 긴장 설계를 수행하였다. 이러한 설계 결과를 비교 분석해 보면 일반적으로 슬래브 두께가 증가하면 강선의 개수도 따라서 증가되기 때문에 콘크리트와 강재 비용 모두가 증가하게 되어 비경제적인 설계가 된다. 환경하중의 영향이 미약하여 두께가 증가할 때 강선의 개수가 줄어드는 경우에도 두께 증가에 의한 비용이 강재 절감에 따른 비용보다 더 커지므로 두께가 증가할수록 경제적이지 못하다. 따라서 일반적으로 PTCP에서 슬래브 두께는 시공이 가능한 정도에서 최소로 유지하는 것이 타당하다고 할 수 있다.

본 연구는 포스트 텐션드 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)의 종방향 긴장 설계 방안을 구축하기 위하여 수행되었다. 우선 종방향 긴장으로 인해 PTCP 슬래브에 발생하는 응력분포를 분석하였다. 그리고 설계에 필요한 환경하중과 차륜하중이 PTCP 슬래브에 작용할 때 슬래브에 발생하는 인장응력의 분포를 분석하였다. 또한 슬래브와 하부지반 사이의 마찰저항 및 긴장으로 인해 발생하는 여러 손실원인들을 고려하여 긴장손실량을 산정하였다. 설계에 사용될 발생 인장응력은 각각의 하중에 의해 발생 가능한 최악의 조건에 의해 산정되며 여러 손실들은 현장조건을 최대한 반영하여 산정된다. 이러한 환경 및 차륜하중 등의 설계하중과 긴장 시 발생하는 각종 손실들을 감안한 유효긴장량을 산정하였으며 긴장응력 결정의 기준이 되는 콘크리트 슬래브의 허용인장응력의 영향에 대하여 분석하였다. 궁극적으로 종방향 긴장 설계방안은 설계하중에 대한 슬래브의 응력을 산출한 후 콘크리트 슬래브의 허용인장응력을 감하여 요구되는 긴장응력을 산출하고, 각종 손실이 고려된 유효긴장량과의 비교를 통해 합리적인 긴장간격 및 긴장량을 결정하는 것이다.

본 연구는 프리스트레스트 콘크리트 포장(PSCP)의 횡방향 긴장 설계방안을 구축하기 위하여 수행되었다. 우선 PSCP에 횡방향 긴장을 가했을 경우에 긴장간격에 따른 슬래브의 응력분포를 분석하였다. 또한 환경하중과 차륜하중이 PSCP슬래브에 작용할 때 슬래브에 발생하는 인장응력의 분포도 분석하였다. 이러한 환경 및 차륜하중 등의 설계하중과 긴장응력을 결정하는 기준인 슬래브의 허용인장응력을 합리적으로 선정하는 방법에 대하여 논의하였으며 이러한 기준의 선정이 횡방향 긴장 설계에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 긴장간격이 커질수록 긴장응력의 손실을 가져오는 범위가 넓어지며 특히 Shoulder부분에서의 응력손실이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 횡방향 긴장 설계는 설계하중에 대한 슬래브의 응력을 산출한 후 슬래브가 허용인장응력 이내의 응력을 받도록 평균긴장응력을 산출하여 긴장간격 및 긴장량을 결정하면 되지만, 이때 Shoulder, Wheel Pass, 중앙부 등 슬래브의 여러 다른 위치에서의 응력 또한 반드시 검토하여 적절한 긴장간격을 선정하여야 한다.