도심지나 문화재가 인접한 지역 등의 소음, 진동 등 기존 발파해체 공법이 제한적인 조건에서 사용할 수 있는 구조물 해체 공법으로 무소음화학팽창제(soundless chemical demolition agent, SCDA)를 이용한 공법이 있다. 그러나 SCDA의 사용에 대한 기준이나 가이드라인에 참고될 만한 연구는 미미한 실정이다. 이 연구에서는 실내실험을 수행하여 강관의 길이, 외부수분차단, 수화열 발산 등의 다양한 조건에 따른 SCDA의 팽창압 발현 특성을 확인하였다. 또한 SCDA의 최소요구팽창압 예측을 위한 해석모델(자유단 1면, 고정단 3면의 직사각형 모델)을 개발하고 주요변수해석(홀 간 거리, 콘크리트 압축강도)을 수행하였다. 이 연구의 해석결과를 활용하여 자유단으로부터 콘크리트 구조물의 박락을 효과적으로 유도할 수 있을 것으로 판단된다.

There are some places such as bridges in the heavily industrialized area where the pavement should have a strong resistance against heavy axle loading and waterproof function. In those places, many polymer-modified asphalt (PMA) pavements were applied to protect premature cracking, severe rutting and water intrusion without success. Therefore, a much tougher pavement material with waterproofing function was developed for those places. This study evaluated important properties of the special type asphalt mixture which is highly condensed to be almost void-free condition. A high-quality PMA binder with PG82-34 grade was used for preparing the mixture and the optimum binder content was determined to allow near 0% air void in the mix design. The deformation strength(SD) by Kim Test and rut depth by wheel tracking test were measured at 60℃ as high temperature properties. The flexural strength and fracture toughness was measured at -10℃ as low temperature property. The void-free AC showed the higher performance in all four properties than any other asphalt concretes which were prepared for comparison. Therefore, it was shown that the normal concern about limiting air voids within 3-5% was just an apprehension. The void-free AC can be applied for heavy duty pavement on the bridge where the water-proofing function and higher rutting and cracking resistance are required.

표층용 아스팔트 혼합물은 공극률 4%로 다져졌을 때 가장 우수한 공용성을 발휘하는 것으로 알려져 있어 밀입도 아스팔트 혼합물은 배합설계시 4%의 공극률이 얻어지는 아스팔트 함량을 최적아스팔트 함량(optimum asphalt content: OAC)으로 결정한다. 그리고 현장에서는 이 밀도의 96% 이상의 다짐도가 얻어지도록 공극률 6∼7%로 다짐한다. 하지만 이 경우 아스팔트 포장으로의 수분 침투방지를 보장할 수 없어 교량포장의 경우 상판에 방수 처리를 하도록 요구하고 있다. 따라서 아스팔트 포장의 공극률을 0%에 가깝도록 다짐하면서도 공용성을 잘 유지할 수 있다면 방수 처리공정을 생략할 수 있고 포장의 수명도 보장 할 수 있어 일거양득일 것이다. 이에 공극률이 0에 가까우면서도 아스팔트 포장으로서의 특성을 유지할 수 있도록 하기 위해서는 바인더특성을 강화하고 그에 맞도록 골재 입도를 조정하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 이렇게 공극률이 0에 가깝도록 개발된 무공극 아스팔트 콘크리트의 중요특성 중 하나인 휨 모드에서의 저온특성으로 유사파괴인성(pseudo fracture toughness: PFT)을 구하여 비교평가 하였다. 이를 위해 보 공시체를 제조하고 영하의 저온에서 3점 휨 시험을 통해 얻어진 하중-처짐 곡선에서 PFT를 구하고 이를 일반 13mm 밀입도 아스팔트(dense-graded asphalt: DGA) 혼합물을 비롯한 개질 SMA 혼합물 등과 비교하였다. 그 결과 무공극 아스팔트 혼합물의 유사파괴인성이 DGA의 4배 이상이 되는 등 가장 우수한 것을 확인 하였다. 이는 고성능의 바인더(PG 82-34)와 그에 맞는 입도조정 때문에 저온 하에서 가장 우수한 파괴인성을 보인 것으로 추정된다. 따라서 큰 균열저항성이 요구되며 방수가 필요한 교면포장 등에 사용할 경우 우수한 성능을 발휘 할 수 있을 것으로 판단된다.

국내 고속도로 콘크리트 중앙분리대는 SB5-B(270kJ)의 충돌등급에 저항하도록 설계되어 있다. 그러나 최근 대형 화물차 량의 충돌사고가 지속적으로 증가하는 경향을 보이고 있어 SB6(420kJ) 등급으로의 상향이 필요하다. 충돌등급 상향을 위한 새로운 중앙분리대 단면을 제시하기 위해서는 실제 충돌시험을 수행하여 기준 통과여부를 결정하며, 충돌시험 수행을 위한 적정 단면을 제시하기 위해서는 충돌해석을 통해 선정한다. 이러한 충돌해석의 정확도 향상을 위해서는 차량 모델, 콘크리트 단면 열화상태, 콘크리트 피복 두께 등 다양한 변수에 대한 정확한 변수 선정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 공차 중량, 단면 열화, 콘크리트 피복 두께에 대한 변수연구를 수행하여 충돌저항성능 저감을 확인하였다. 전체 중량뿐만 아닌 공차 중 량에 따라 중앙분리대의 충돌저항성능에 차이가 있는 것으로 확인되었으며, 10cm 이하의 콘크리트 피복 두께에서는 충돌저 항성능이 민감하게 증가 또는 감소한다. 단면 열화가 발생할 경우 중앙분리대의 충돌저항성능의 감소가 발생하여 열화정도 에 따른 보수 및 보강이 이루어져야 하는 것으로 판단된다. 따라서 콘크리트 구조물과 차량의 충돌해석을 수행할 경우 트럭 의 공차중량 비율, 콘크리트의 피복두께 및 열화에 대한 영향이 상세하게 고려될 필요가 있음을 확인하였다.

As an alternative to conventional explosive methods for demolition of concrete structures and rocks, the use of non-explosive demolition agents can be considered to reduce noise, vibration, and dust emissions during the demolition process. In this study, we conduct finite element analysis for crack initiation and propagation caused by the expansion of non-explosive demolition agents in square concrete structures. The predicted crack patterns are compared with the experimental results in the literature. The minimum values of the required expansion pressure of non-explosive demolition agents are also estimated, which depend upon the arrangement of non-explosive demolition agents and empty holes. Furthermore, we investigate the effect of empty holes on the fragmentation of concrete structures, and discuss the effective arrangement of non-explosive demolition agents and empty holes for fragmentation improvement.

해양암반이나 구조물 해체를 위한 전통적인 방법은 다이나마이트를 이용한 발파공법, 잭해머(Jackhammer)를 이용한 공법이다. 이러한 방법은 소음이나 폭발의 위험등으로 인해 사용에 많은 제약이 따른다. 이런 제한된 상황에서 사용할 수 있는 무소음화학팽창제(SCDA)의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 무소음화학팽창제의 사용에 관한 규격이나 설계 및 시공에 대한 제안서는 현재 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 조건(구조물의 구속, 천공홀의 크기, 천공홀의 수 등)에서 콘크리트 구조물에 균열이 생성, 진전될 수 있는 최소요구팽창압을 예측하였다.

미국 AASHTO LRFD(AASHTO, 2012)나 국내의 도로교설계기준(2012)의 차랑충돌에 대한 교각설계기준을 참조하면 교각 설계 시 차량충돌에 대해 정적인 하중을 고려하도록 제시하고 있다. 한편 2003년 미국 네브래스카 주에 트럭이 교각에 충돌하여 교각 및 교량 상부구조가 붕괴되는 사고가 발생하는 등 차량충돌에 의한 교량붕괴사고는 홍수에 의한 교량붕괴사고에 이은 두 번째 요인으로 분류되기도 한다. 화물차량의 대형화와 도로시스템의 개선으로 인하여 이러한 사고가 발생할 가능성이 중가하고 있다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 교각 설계시 차량충돌에 대한 동적 해석을 수행하게 되면 많은 비용과 시간이 소요되어 실용적인 측면에서 연구결과가 쉽게 반영되지 못하고 있으므로 충돌해석 비용과 시간을 저감할 수 있는 모델축소법(model reduction)을 이용한 해석방법을 개발하였으며 그 효용성을 최종변위에 대해 직접충돌해석결과와 비교함으로써 평가하였다.

본 연구에서는 차량과 교각의 직접충돌해석을 통하여 기존 설계기준(도로교설계기준, AASHOTO LRFD)에서 아직 고려하고 있지 않은 동적영향을 고려한 실제 교각의 충돌 파괴 거동을 다양한 경계조건별로 검토하였다. 선정된 차량은 10톤, 16톤, 38톤의 Cargo 트럭이며 교각은 경부고속도로 상 일반적인 제원으로 선정하였다. 해석결과 가장 많은 파괴는 상부구조의 고려없이 교각의 상부면을 구속하였을 시에 발생하였으며 상부구조는 2차적인 영향을 교각에 전달하기 보다는 충돌에너지를 일부 흡수하는 역할을 하며 파괴를 감소시키는 것으로 확인되었다. 또한 해석의 효율성을 위해 차량과 강체간 충돌시 발생하는 충돌하중이력곡선을 교각에 외력으로 부여한 간접충돌해석을 수행하고, 이를 직접충돌해석 결과와 비교하였다. 해석결과 직접충돌해석 결과와 매우 유사하게 교각의 거동을 예측하는 것으로 확인되었으며 해석효율성 또한 높아져 해석시간은 약 92%정도 감소하였다. 이러한 간접충돌해석법은 다양한 기존 모델이나 다른 해석프로그램에도 쉽게 부여될 수 있어 그 활용범위가 증가할 것으로 판단된다.