Cracking is an inevitable fact of asphalt concrete pavements and plays a major role in pavement deterioration. Pavement cracking is one of the main factors determining the frequency and method of repair. Cracks can be treated with a number of preventative maintenance actions, including overlay surface treatments such as slurry sealing, crack sealing, or crack filling. Pavement cracks can show up as one or all of the following types: transverse, longitudinal, fatigue, block, reflective, edge, and slippage. Crack sealing is a frequently used pavement maintenance treatment because it significantly extends the pavement service life. However, crack sealant often fails prematurely due to a loss of adhesion. Because current test methods are mostly empirical and only provide a qualitative measure of the bond strength, they cannot accurately predict the adhesive failure of the sealant. This study introduces a laboratory test aimed at assessing the bonding of hot-poured crack sealant to the walls of pavement cracks. A pneumatic adhesion tensile testing instrument (PATTI) was adopted to measure the bonding strength of the hot-poured crack sealant as a function of the curing time and temperature. Based on a limited number of test results, the hot-poured crack sealants have very different bonding performances. Therefore, this test method can be proposed as part of a newly developed performancebased standard specification for hot-poured crack sealants for use in the future. PURPOSES : The purpose of this study was to evaluate both the adhesion and failure performance of a crack sealant as a function of its curing time and curing temperature. METHODS: A pneumatic adhesion tensile testing instrument (PATTI) was adopted to measure the adhesion performance of a crack sealant as a function of the curing time and curing temperature. RESULTS: With changes in the curing time, curing temperature, and sealant type, the bond strengths were found to be significantly different. Also, higher bond strengths were measured at lower temperatures. Different sealant types produced completely different bond strengths and failure behaviors. CONCLUSIONS: The bonding strength of an evaluated crack sealant was shown to differ depending on various factors. Two sealant types, which were composed of different raw materials, were shown to perform differently. The newly proposed test offers the possibility of evaluating anddifferentiatingbetweendifferentcracksealants.Basedonalimitednumberoftestresults,this test method can be proposed as part of a newly developed performance-based standard specification for crack sealants or as part of a guideline for the selection of hot-poured crack sealant in the future.

일반국도의 연장 및 공용기간의 증가로 포장상태가 불량한 구간이 증가하고 이로 인한 유지보수비용이 증가하고 있다. 제한된 예산으로 일반국도를 효율적으로 관리·감독하기 위하여 포장관리시스템(PMS, Pavement Management System)이 1980년대 말 도입된 이후 현재 한국건설기술연구원에서 국토교통부 로부터 위탁을 받아 운영 중이다. 일반국도 포장관리시스템에는 다양한 종류의 유지보수 공법이 적용되고 있다. 특히, 아스팔트 포장의 소성변형이 급격히 증가하여 2000년대 초반 개질아스팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt), SMA(Stone Mastic Asphalt)와 같은 장수명 포장이 도입되기 시작하였다. 하지만 이러한 장수명 포장은 일반 아스팔트 포장과 달리 보수구간 및 공용기간이 적어 공용수명 예측모 형 개발에 필요한 충분한 데이터를 확보하기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 공용수명 자료의 특 성을 고려하여 일반국도 아스팔트 포장의 공용수명예측모형을 개발하였다. 분석대상구간은 일반국도에서 연장이 긴 남북방향 노선 5개(1, 3, 5, 7, 31호선)와 동서방향 5개 노선 (2, 4, 6, 24, 34호선)에 대한 일반국도 모니터링 구간을 교통량과 환산교통량을 기준으로 각 2그룹으로 구분하여 사용하였다. 일반국도 포장관리시스템은 포장상태를 균열률과 소성변형, 종단평탄성을 적용하 고 있으나 본 연구에서는 공용수명을 결정하는 포장상태지표로 균열률을 적용하였다. 그림 1은 일반포장 과 장수명포장이 적용된 구간에서 나타나는 공용수명에 따른 균열률의 변화를 나타낸다. 공용수명 예측모 형은 일반포장과 장수명 포장으로 구분하여 결정론적 방법론인 일반 회귀모형방법론(직선,곡선)과 확률론 적 방법론인 마르코프, 생존확률 방법론을 적용하였다. 또한, 현재의 공용수명 자료 특성이 고려된 다양 한 공용수명예측모형의 검증과 활용방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

PURPOSES: Recently, crack, rutting, and stripping problems from the surface of asphalt pavements in National highway are observed and they affect the drivers to feel uncomfortable on the road. Surface treatments are recommended to use in distressed pavements due to costeffective, and improvement of surface performance. The purpose of this study is to evaluate the performance of micro-surfacing and polymer slurry seal treatments for distressed asphalt pavements. METHODS: Surface conditions and friction resistance are evaluated for asphalt pavements treated with micro-surfacing and polymer slurry seal mixes in National highway 30 line and 34 line. Visual observation is conducted and surface performance is measured by PES (Performance Evaluation Surveyor) in terms of crack ratio, rutting and IRI(International Roughness Index). BPN(British Pendulum Number) is measured by BPT(British Pendulum Tester) to evaluate the friction resistance in the field. RESULTS: The surface evaluation results are presented for asphalt pavement treated with micro-surfacing and polymer slurry seal treatments in National highway 30 line and 34 line. Based on the visual observation, micro-surfacing and polymer slurry seal treatments show better improvements in terms of cracks and stripping. Based on the surface conditions measured by PES vehicle, the surface performance of microsurfacing treatments improves from 53.3% to 54.2% and the surface performance of polymer slurry seal treatments improves from 21.6% to 59.7%. However, the friction resistance of both micro-surfacing and polymer slurry seal treatments decreases from 2.5% to 6.7%. Further, it should be verified to produce the surface exposed with aggregates during the construction process of both treatment methods in the field. CONCLUSIONS : Based on the performance evaluation results in the filed, the surface performance of asphalt pavement treated with micro-surfacing and polymer slurry seal treatments improves from 21.6% to 59.7%. While, the friction resistance of asphalt pavement treated with micro-surfacing and polymer slurry seal treatments does not improve. It can be concluded that current micro-surfacing and polymer slurry seal treatments would improve surface performance but would not improve the friction resistance.

PURPOSES: Analysis and design of asphalt concrete (AC) and continuously reinforced concrete (CRC) composite pavements. METHODS: In this study, the service life of the AC/CRC composite pavements was determined based on the probabilistic method in the mechanistic-empirical pavement design guide(MEPDG). Typical pavement design was provided with respect to heavy truck traffic volume of highways. RESULTS: The service life of the composite pavements based on IRI was shorter than that based on rutting at lower traffic volume, but this trend was switched at higher traffic volume. CONCLUSIONS : It is concluded that the main distress affecting the service life of the composite pavements was longitudinal roughness and rutting. Roughness became lower, but rut depth became greater as the stiffness of the CRC increased.

공용중인 도로 상태를 조사 및 평가하기 위하여 다양한 종류의 비파괴시험 장비가 활용되고 있다. 이 중 에서 충격하중에 의한 표면처짐량을 측정하는 FWD(Falling Weight Deflectometer)는 포장 하부의 지지 력 평가를 위하여 널리 사용되고 있다. 하지만 표면처짐 또는 지지력만으로 복잡한 포장 하부의 상태를 정 확하게 평가하기에는 한계가 있다. 특히 최근 들어 사회적으로 큰 이슈가 되고 있는 도로함몰(일명 싱크 홀)은 일반적으로 도로하부에 발생한 공동으로 인하여 상부 포장층이 연쇄적으로 함몰되는 현상이다. 도로 함몰은 전조현상 없이 갑작스럽게 발생되기 때문에 이를 사전에 발견하기는 어려운 실정이다. 따라서 이를 사전에 예방하고, 발생 후 올바른 보수를 하기 위해서는 도로 하부에 존재할 수 있는 공동 여부를 비롯한 도로 하부 상태에 대한 철저한 조사가 우선되어야 한다. 석회암지대 또는 광산지대에서 주로 발생하는 대 규모의 싱크홀의 경우 전기비저항, 단층촬영 등과 같은 조사를 통하여 공동에 대한 조사가 가능하다. 하지 만 도로의 경우 조사 연장이 길고 교통통제가 어렵기 때문에 정적인 시험 보다는 이동하면서 조사할 수행 할 수 있는 지표투과레이더(Ground Penetrating Radar, GPR)가 보다 현실적으로 가능성이 높다. 본 연구에서는 두 가지 종류의 GPR을 이용하여 도로함몰이 발생한 현장에 대한 도로 하부 조사 결과를 비교 평가하였다. 조사에는 500MHz 접촉식 GPR과 1000MHz 비접촉식 GPR이 각각 사용되었다. GPR 조사는 도로함몰이 발생된 후 응급보수로 되메움 공사가 완료된 후에 추가적인 공동 여부를 확인하기 위 하여 실시하였다. 그림 1은 1000MHz 비접촉식 GPR 시험 장비와 조사 결과를 나타낸다. 도로함몰이 발 생한 구간의 경우 40~50cm 깊이까지 단면 교란이 발생하였나, 되메움 구간에 추가 공동이 발견되지는 않아 시공은 양호하게 이루어진 것으로 나타났다. 함몰 주변 도로 하부의 경우 60~70cm 깊이에서 체류 수가 존재하는 것으로 나타났다. 본 구간의 경우 도로 하부에 매설된 하수관이 일부 막히고 노후화로 인 한 파손으로 누수가 발생하여 세립분이 빠져나가 공동이 발생된 것으로 추정되었다. GPR 조사 결과 주변 에 추가적인 공동 또는 도로함몰 위험은 없는 것으로 나타났다. 따라서 되메움 후 덧씌우기를 실시하고, 주기적인 현장 점검을 통하여 추가적인 함몰 발생 조짐을 감시하는 것이 바람직하다고 판단된다.

일반국도의 연장 및 공용기간의 증가로 포장상태가 불량한 구간이 증가하고 이로 인한 유지보수비용이 급 격하고 있다. 제한된 예산으로 일반국도를 효율적으로 관리하기 위하여 포장관리시스템(PMS, Pavement Management System)이 1980년대 말 도입된 이후 현재 한국건설기술연구원에서 국토교통부로부터 위임을 받아 운영 중에 있다. 일반국도 PMS에는 다양한 종류의 유지보수 공법이 적용되고 있다. 1990년대 국내 아 스팔트 포장에서는 소성변형이 급격하게 증가하여 이를 억제하기 위하여 개질 아스팔트를 이용한 장수명 포 장 공법이 1990년대 중반부터 도입되기 시작하였다. 대표적인 장수명 아스팔트 포장 공법으로는 개질아스 팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt)과 SMA(Stone Mastic Asphalt)이 있다. 하지만 이러한 장수 명 포장은 일반 아스팔트 포장에 비하여 높은 단가와 현장 공용성 검증 부족으로 일반국도에 활발하게 적용 되고 있지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일반국도 PMS 데이터베이스를 바탕으로 장수명 아 스팔트 포장의 공용성능을 평가하였다. 일반국도 PMS는 포장상태를 균열률과 소성변형량을 적용하고 있으므로 공용수명을 결정하는 공용성능 인자로 균열률과 소성변형량을 적용하였다. 그림 1은 내유동성 아스팔트 덧씌우기 포장 구간에서 공용기 간에 따른 균열률과 소성변형량의 변화를 나타낸다. 공용수명은 임계 균열률(15%)과 소성변형량(10mm) 을 기준으로 결정하였다. 마지막으로 다양한 조건에 적용된 장수명 아스팔트 포장의 공용수명 영향을 미 치는 인자, 예를 들어 교통량, 환산교통량, 기온 등에 대한 통계분석을 실시하였다. 장수명 아스팔트 포장 의 객관적인 공용성능을 평가하기 위하여 동일한 조건에서 적용된 일반 아스팔트 포장의 공용수명과의 비, 공용성능비를 제안하였다.

1990년대 이후 국내의 산업 발달과 함께 중차량 교통량이 늘어나고 폭염, 폭설, 폭우 등 이상기후 일수 가 증가함에 따라 소성변형으로 인한 포장파손이 급격하게 증가하기 시작하였다. 따라서 일반 아스팔트 포장인 가열아스팔트 포장(HMA, Hot Mix Asphalt)으로는 소성변형의 발생 억제에 한계가 있어 장수명 포장 공법이 90년대 중반부터 도입되기 시작하였으며, 국내에 도입된 장수명 아스팔트포장 공법으로는 개질아스팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt), SMA(Stone Mastic Asphalt) 등이 있다. 본 연구에서는 국내 실정에 적합한 장수명 아스팔트포장의 적용 기준을 마련하기 위해 일반국도에서 축적된 PMS DB를 활용하여 장수명 아스팔트포장의 공용성 예측 모형을 만들고, 이를 근거로 장수명 아 스팔트포장의 경제적 효과를 분석하는 방안을 제시하고자 한다. 또한, 현재 공용 중인 일반포장과 장수명 포장의 과거 유지보수 이력자료를 기반으로 프로젝트 수준의 분석과 네트워크 수준의 경제성 분석의 결과 를 검증하고 향후 장수명 포장의 도입을 위한 방안을 모색해 보기로 한다. 먼저 공용성 모형의 개발을 위해 분석 대상 도로구간의 교통량(AADT)의 크기와 중차량의 통행으로 인 한 교통강도(ESAL)를 기반으로 일반 포장과 장수명 포장의 파손예측모형을 개발하였다. 나아가 이용자비 용의 산정을 위해 포장상태의 변화(악화)에 따른 속도의 변화를 고려하기 위해 현장실험을 통해 얻은 포 장상태에 따른 차량의 속도변화 모형을 적용하였다. 생애주기비용분석 기간 동안에 공공기관이 유지보수를 위해 투입된 비용을 관리자 비용(agency cost) 으로 간주하고 이용자 비용(user cost)은 정부에서 발간된 지침(국토교통부, 2013)의 평가 항목 및 산정 방안을 그대로 따르기로 한다. 나아가 본 연구에서 도로유지보수의 우선순위선정은 효율성 지표와 경제성 지표를 함께 도입하였으며, 이용자비용의 증가량(ΔUC)과 장기효율성(long term effectiveness) 지표를 활용하였다. 이용자 비용의 증가량 지표는 해당 도로구간의 유지보수의 시행유무에 따른 효율성을 평가하 는 지표로 유지보수를 시행해야 할 시점에서 유지보수를 하지 않고 1년간 지연(혹은 방치)하여 다음연도 에 유지보수를 하는 경우 증가하게 되는 이용자 비용의 크기를 산정하여 이를 기준으로 증가량이 큰 순서 대로 우선순위를 부여하는 방식이다. 또한 장기효율성 지표를 이용하여 비용대비 교통량의 크기에 따른 포장의 수명의 차이를 고려하는 방안을 제시하였다. 본 연구를 통해 장수명 포장의 장점은 비록 초기공사비용 혹은 유지보수를 위한 재료비가 기존의 포장 공법에 비해 고가이지만 분석기간 동안에 유지보수가 상대적으로 적게 이루어지거나 공용수명이 길어짐 에 따라 유지보수 비용이 절감되고 유지보수로 인한 혼잡비용도 절감되는 효과가 있어 기존 포장공법에 비해 경제성이 우수함을 확인하였다. 개발된 장수명 아스팔트포장의 공용성 모형과 경제성 분석을 위한 방안의 제시를 통해 도로 관리자의 입장에서 장기적인 생애주기 측면에서 장수명 포장의 도입 타당성의 분석이 가능할 것으로 기대된다. 나 아가 향후 국도의 효율적인 유지관리를 위한 보수구간의 산정과 유지보수 예산의 추정 등 의사결정지원을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

도로포장의 구조적 상태를 평가하기 위하여 FWD(Falling weight deflectometer) 시험이 널리 사용되고 있다. FWD 시험은 자유낙하 하는 추에 의하여 포장표면에 발생하는 처짐량을 측정하는 것으로, 이 표 면처짐량으로부터 포장체 각 층의 탄성계수를 역해석하여 추정한다. 역해석시 포장체의 두께는 코어채취를 통하여 측정한 실측값을 사용하거나 설계값을 사용한다. 실제 도로에서 포장체의 두께는 시공상태, 보수이력 등 다양한 원인에 따라 설계 두께와 상이하고, 두께 측정을 위해 코어를 매번 채취하는 것도 현실적으로 거의 불가능하다. 따라서 역해석시 정확한 포장층 두께를 고려하기가 어려운 실정이다. 이러한 부정확한 포장층 두께로 인하여 역산된 탄성계수의 신뢰성이 저하되고, 포장체 구조해석 및 공용수명 예측에 큰 오류가 발생할 수 있다. 포장체의 층두께를 현장에서 빠르고 정확하게 측정하기 위하여 지표투과레이더 (Ground penetrating radar, GPR)가 사용되고 있다. GPR 시험은 지표면으로 송출된 전자기파가 반사, 회절, 산란된 후 돌아오는 시간과 형상을 기초하여 층구조 및 매설물의 위치 등을 탐지할 수 있는 비파괴 시험이다. 본 연구에서는 최근 건설기술연구원의 일반국도 포장관리시스템(Pavement management system, PMS)에 도입된 접촉식(Ground-coupled) GPR을 이용하여 아스팔트 포장의 층두께를 측정하는 방법을 소개하고, 정확한 층두께가 역산된 포장체의 탄성계수의 신뢰성에 미치는 영향을 분석하였다. 조사의 효율성과 공간적 데이터의 신뢰성을 향상시키기 위하여 접촉식 GPR 안테나를 기존 FWD 장비 하부에 설치하였다. 그림 1은 GPR 시험으로 측정한 데이터로 한 지점에서의 시간이력 데이터(A-scan)와 거리 에 따라 연속적으로 나타낸 데이터(B-scan)를 나타낸다. 그림 1b에 나타난 바와 같이 포장층의 두께가 거리에 따라 달라지는 것을 알 수 있다. 이러한 실제 층두께를 역해석에 고려하여 추정된 탄성계수와 가정된 층두께를 고려한 탄성계수를 비교하여 신뢰성 분석을 하였다.

PURPOSES: The objective of this study is to analyze and evaluate the behavior of orthotropic steel bridge deck pavement using three-dimensional finite element analysis and full-scale wheel load testing. METHODS: Since the layer thickness and material properties used in the bridge deck pavement are different from its condition, it is very difficult to measure and access the behavior of bridge deck pavement in the field. To solve this problem, the full-scale wheel load testing was conducted on the PSMA/Mastic bridge deck pavement and the deflection of bridge deck and horizontal tensile strain on top of pavement were measured under the loading condition. Three-dimensional finite element analysis was conducted to predict the behavior of bridge deck pavement and the predicted deflection and tensile strain values are compared with measured values from the wheel loading testing. RESULTS: Test results showed that the predicted deflections are 10% lower than measured ones and the error between predicted and measured horizontal tensile strain values is less than 2% in the critical location. CONCLUSIONS: The fact indicates that the proposed the analysis is found to be accurate for estimating the behavior of bridge deck pavements.

본 연구에서는 다양한 실내시험을 통하여 국내에서 개발된 에폭시 아스팔트 혼합물의 공용성을 평가하였다. 최대입경 13mm의 밀입도 혼합물을 기초로 하여 아스팔트 바인더의 20% 또는 40%를 국산 및 일본산 에폭시 수지로 치환하여 4종류의 에폭시 아스팔트 혼합물의 배합 설계를 실시하였다. 에폭시 아스팔트의 가사시간이 에폭시 수지가 40% 사용한 경우 3시간, 20% 사용한 경우 6시간 정도임을 확인할 수 있었다. 휠트랙킹 시험, 간접인장 반복시험, 그리고 저온 휨 시험 결과 국산 및 일본산 에폭시 아스팔트 혼합물의 공용성이 일반 아스팔트 혼합물 보다 상당히 우수한 것으로 나타났다. 하지만 일부 에폭시 아스팔트 혼합물에서는 수분손상 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 일본산 에폭시 아스팔트 혼합물과 국산 에폭시 아스팔트는 유사한 성능을 나타냈다. 또한 콘크리트 보수재로 개발한 국산 에폭시 아스팔트의 적합성을 평가하기 위하여 추가적으로 열팽창계수, 부착강도, 인장강도를 측정한 결과, 일반 콘크리트와의 부착력은 우수하고 인장강도는 유사한 것으로 나타났으나 열팽창계수는 5배정도 큰 것으로 나타났다.

본 연구에서는 아스팔트 콘크리트의 전단 물성을 고려한 영구변형 예측 모델을 개발하였다. 아스팔트 콘크리트의 전단 물성과 영구변형과의 상관성을 고찰하기 위해서 세 가지 종류의 아스팔트 콘크리트에 대해서 반복재하삼축압축(RLTC) 시험 및 삼축압축강도 시험과 간접인장강도 시험을 다양한 하중과 온도 조건에서 시행하였다. 주어진 아스팔트 콘크리트에 대하여 온도가 증가함에 따라 점착력은 감소하였으나 온도가 40℃ 이상인 경우 마찰각은 온도 변화에 민감하지 않은 거동을 나타내었다. 축차응력, 구속압, 온도 및 하중 주파수가 영구변형에 미치는 영향이 크다는 것을 관측할 수 있었다. 이러한 실내 시험 결과로 부터 아스팔트 콘크리트의 전단물성과 하중재하시간에 기초한 영구변형 모델을 개발하였다. 또한 일반적인 포장 단면에서 실시한 포장가속시험 결과를 이용해서 영구변형 모델을 보정하였다. 본 연구에서 제안한 영구변형 모델을 이용하여 다양한 온도와 하중조건에서 아스팔트 콘크리트의 영구변형을 예측할 수 있었다.

본 연구에서는 도심지 열섬현상을 완화 시킬 수 있는 아크릴 수지와 차열안료를 혼합한 차열성 포장을 개발하였다. 태양 복사열에 의한 포장체의 온도상승을 모사한 실내 시험으로부터 60℃의 포장 온도에서 차열성 포장이 12℃ 이상의 온도 저감 효과를 나타냈다. 이러한 온도 감소 효과는 차열안료의 배합비가 증가함에 따라 증가하였고, 반면에 점도의 증가로 인하여 작업성은 떨어졌다. 이러한 결과로부터 아크릴 수지 대비 차열안료의 최적혼합비율을 15%로 결정하였다. 차열성 포장의 칸타브로 손실률은 일반 배수성 포장의 손실률 1/4 수준으로 골재 비산 저항성이 우수하게 나타났다. 휠트랙킹 시험결과 차열성 포장의 동적안정도가 일반 배수성 포장에 비해 두 배 증가하였다. 차열성 포장재의 높은 부착력으로 인하여 탈리에 의한 손상 가능성은 낮은 것으로 나타났다. 시험 시공 구간에서의 소음도 측정 시험 결과 일반 배수성 포장에 비하여 평균 3.7dB의 소음저감 효과가 있었고, 미끄럼 저항치는 일반 배수성 포장에 비해서 평균 30% 정도 높아 우수한 미끄럼 저항성을 가지는 것으로 판단된다. 투수 시험 결과 차열성 포장의 투수성은 일반 배수성 포장보다 다소 작았으나 국내 배수성 포장 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 콘크리트 교량 바닥판의 열화를 비파괴시험인 지표투과레이더(GPR)를 이용하여 평가하는 방법을 개발하였다. 콘크리트 교량 바닥판의 유전 상수를 계산하기 위하여 비접촉식 GPR 안테나를 이용하여 2층 구조체에 적용할 수 있는 확장형 공통중간점 방법을 개발하였다. 콘크리트 교량 바닥판의 열화 깊이와 열화 상태는 콘크리트 교량 바닥판의 유전 상수와 표면대비 평균 유전상수비를 이용하여 평가하였다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 GPR 현장 시험을 공용수명이 오래된 콘크리트 교량에서 실시하였다. 시험 결과 새로 제안된 방법을 이용하여 추정된 두께와 열화 깊이가 어느 정도 신뢰성을 가지는 것으로 나타났다.