1970년 경부고속도로를 시작으로 우리나라에 본격적인 고속도로시대가 열렸으며, 전국을 하루생활권 안에 들도록 만들었다. 그 후 호남선, 영동선, 중부선, 외곽순환선 등의 잘 짜인 고속도로망은 지금까지 우리나라 경제발전의 핵심 인프라로서 그 역할을 해왔다. 그러나 고속도로는 영구적으로 사용할 수 있는 구조물이 아니기 때문에 포장면에 지속적으로 가해지는 교통하중과 온도 및 습도의 환경하중으로 인해 구 조적인 능력이 한계에 도달하며, 특히 공용연수가 지난 포장은 공용 초기에 비하여 파손이 기하급수적으 로 증가하게 된다. 이러한 포장 파손의 급증은 교통안전을 위협할 뿐만 아니라 보수비용을 급격하게 증가 시키는 경제적 문제도 발생시킨다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 포장파손에 미치는 인자를 파악하기 위해서 파손 종류별로 포장체의 재령 및 교통량과 환경인자에 해당하는 기온, 상대습도, 적설 일 수, 제설 제 사용량 등과의 상관성 분석 및 통계적 유의성을 검토하였다. 분석에서 사용한 포장체의 재령은 준공년도로부터 데이터 측정시점까지의 기간으로 정하였다. 또한 교 통량의 경우, 각 노선별에 대해 교통량과 차종 12종의 등가단축하중계수(ESALF)를 이용하여 등가단축하 중(ESAL)을 구해 각 파손들과 상관성 분석을 실시하였다. 이어 환경인자에 해당하는 인자들에 대해 파손들과의 분석을 실시하였다. 기온의 경우 콘크리트의 온 도를 변화시켜 슬래브의 열수축, 열팽창 및 이로 인한 컬링을 일으켜 파손을 발생시키고, 습도의 경우 콘 크리트의 부등건조수축으로 인해 슬래브에 와핑을 일으켜 파손을 발생시킬 수 있다고 판단하였다. 적설 일 수와 제설제 사용량은 제설제에 포함된 염화물에 의한 포장 파손의 가능성을 고려하였다. 중부선, 영 동선 등 총연장 1,426km에 달하는 재령 20년 이상의 노후된 고속도로 줄눈 콘크리트 포장을 대상으로 파 손 종류별 심각도와 앞서 언급한 네 가지 영향인자의 관계를 통계적으로 분석하였다. 파손은 종방향 균 열, 횡방향 균열, 패칭, 스켈링, 내구성 균열, 모서리 파손, 펀치아웃, 스폴링 등 총 10가지의 파손을 대 상으로 하였으며, 파손의 영향인자는 해당 포장구간에 인접한 기상관측대의 자료를 사용하였다. 기온과 상대습도는 2011년부터 2013년까지의 연평균을 사용하였고, 적설 일 수는 2011년부터 2013년까지 연중 0.1cm 이상 적설된 일수의 연평균을 사용하였으며, 제설제 사용량은 2007년부터 2011년까지 한국도로공 사 각 지사에서 사용한 양의 연평균을 사용하였다. 최종적으로 각 파손에 대해 어떠한 인자가 영향을 주 는지 원인을 분석하였으며 정리된 자료를 바탕으로 리모델링 지수(Remodeling Index)를 개발하는 데에 참고하였다.

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.

PURPOSES: The purpose of this study was to investigate the disintegration mechanism of concrete due to the infiltration of the moisture to the milling overlay pavement and to come up with a method to minimize the disintegration as well as verifying the effectiveness of the edge sealing and Fogseal method. METHODS : This study investigated the distress mechanism due to the infiltrated moisture remaining in the milling overlay pavement through chloride freezing test and verified the effectiveness of the sealing of the milling edge and fog seal methods, which have been devised to minimize the moisture infiltration, through laboratory water permeability test. Additionally, long-term pavement performance was compared for the effectiveness of the proposed method through under loading test, and field water permeability test was carried out to verify the field applicability of the proposed method. RESULTS: The result of the research confirmed that chloride deteriorates the concrete surface through disintegration and lowers its strength and that the laboratory moisture infiltration test verified the effectiveness of the milling edge sealing and fog seal methods in the deterrence of moisture infiltration to the overlay pavement with excellent long-term performance of the pavement treated with the proposed method. Although the field water permeability test revealed some deterrence of moisture infiltration of the milling edge sealing and fog seal methods to a certain extent, the difference was a little. CONCLUSIONS: The milling edge sealing and fog seal methods are limited in their effectiveness for the cases of improvident compaction management or mixture with large void, and it is believed that installation of subsurface drainage is more effective in these cases.

국내 고속도로의 60% 이상이 시멘트 콘크리트 포장으로 건설되었으며, 그 중 공용년수가 20년이 넘어선 구간이 절반 이상에 달하고 있다. 노후화된 시멘트 콘크리트 포장의 보수 보강은 국내의 교통여건상 우회도로가 준비되기 어렵기 때문에 조기 교통개방이 요구되며 현재까지는 주로 아스팔트 덧씌우기가 사용되고 있다. 반면에 아스팔트 덧씌우기 포장은 조기 파손으로 인해 많은 유지보수비용이 지출됨과 동시에 도로사용자의 불편을 초래하고 있다. 최근 들어 노후화 된 시멘트 콘크리트 포장의 효율적인 보강공법으로 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법에 대해서 적용을 시도하고 있다. 따라서 아스팔트 덧씌우기 포장과 접착식 콘크리트 덧씌우기 포장의 합리적인 선택에 대한 비교 분석을 위해 포장의 연도별 파손상태에 대한 다양한 data가 필요하다. 하지만, 국내에서는 아스팔트 덧씌우기 포장과 접착식 콘크리트 덧씌우기 포장의 공용 중 파손상태에 대한 자료가 체계적으로 구축되어있지 않다. 본 연구에서는 아스팔트 덧씌우기와 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법이 적용된 구간의 파손에 대해 충분한 자료를 구축하고 있는 미국의 LTPP Data를 이용하여, 공용성에 대해서 평가하였다. 단, 아스팔트 덧씌우기와 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법은 파손형태가 서로 상이함으로써, 상대적인 비교를 위해 각각의 구간에 대해 포장상태지수(PCI, Pavement Condition Index)를 Database화 하였으며, 아스팔트 덧씌우기 구간과 접착식 콘크리트 덧씌우기 구간의 수명에 대해서 비교 분석을 수행하였다.

국내 고속도로의 60% 이상이 시멘트 콘크리트 포장으로 건설되었으며, 그 중 공용년수가 20년이 넘어선 구간이 절반 이상에 달하고 있다. 노후화된 시멘트 콘크리트 포장의 보수 보강은 국내의 도로 교통여건상 우회도로가 준비되기 어렵기 때문에 조기 교통개방이 요구되며 현재까지는 주로 아스팔트 덧씌우기가 사용되고 있다. 반면에 아스팔트 포장은 조기파손과 잦은 보수 때문에 보수 보강에 대한 비용이 크다. 현 시점에서 아스팔트 덧씌우기가 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 현실을 감안할 때, 아스팔트 덧씌우기의 수명에 미치는 영향인자가 무엇인지 검토할 필요가 있다. 따라서 아스팔트 덧씌우기 공법의 성능에 영향을 미치는 인자에 대해 조사할 필요가 있으나, 국내의 경우 아스팔트 덧씌우기의 공용 중 파손상태에 대한 자료가 체계적으로 구축되어있지 않다. 본 연구에서는 아스팔트 덧씌우기 수명과 영향인자간의 상관성을 비교하기 위해 다양한 파손자료를 구축하고 있는 미국의 LTPP data를 이용하여 노후화 된 시멘트 콘크리트 포장의 아스팔트 덧씌우기에 대해 조기파손을 방지하고, 효율적인 보수 보강을 위해서 아스팔트 덧씌우기 구간의 수명에 미치는 영향인자에 대해서 통계분석을 수행하였다.

본 연구에서는 노후 콘크리트 포장의 효율적 유지보수를 위하여 국내 최초 적용된 연속철근 콘크리트 개념의 얇은 덧씌우기 공법(CRCO : Thin Bonded Continuously Reinforced Concrete Overlay)의 거동 특성을 살펴보았다. 서해안 고속도로의 폐도 구간에 CRCO 공법과 JCO 공법(Jointed Concrete Overlay)을 시험시공 하였으며, CRCO 공법에 삽입된 종방향 철근으로 효과를 검토하였다. 시험시공 후 균열 조사 결과, CRCO 구간의 기존 줄눈부에서부터 반사 균열이 발생하였으나 그 폭은 매우 좁았다. 철근의 구속역할로 인해 CRCO 공법에서 더 많은 균열이 발생하였으며, 그 간격은 CRCP 보다 더 좁았다. 부착강도 측정 결과, 표면 처리로 Cold Milling 후 이물질을 제거하여 초기에 층간 부착 문제가 발생하지 않았다. 기존 JCP의 줄눈부에 수평으로 매설한 계측기 데이터분석 결과, 초기 균열 터짐 시 일정 폭 이상으로 벌어지지 못하게 종방향 철근이 잡아주는 역할을 하였으며, 온도변화에 대한 수평 변위 발생 억제 효과도 있었다. 하지만 층간 부착 문제가 발생할 경우, 철근의 구속 효과는 저감되었다. 수직 계측기의 데이터를 통해서 철근이 없는 JCO 공법에 비해 CRCO 공법은 종방향 철근 위치에서 층간 부착 문제가 발생하지 않았으며, 현장 코어링 작업을 통해 이를 확인하였다. 슬래브 내의 수평 거동을 분석한 결과, 초기에 철근의 구속으로 인해 CRCO 공법에서는 인장 변형률이, 구속이 미미한 JCO 공법은 압축력이 발생하였다. FWD 데이터 분석 결과, CRCO 공법의 처짐량이 JCO 보다 더 적게 발생하였으며, 지지력 평가에서는 전반적으로 덧씌우기 후가 더 크게 나타났으며, 특히 CRCO 공법이 JCO 공법에 비해 지지력에 대한 덧씌우기 두께 효과가 더 컸다.

본 연구에서는 노후 콘크리트 포장의 효율적 유지보수를 위하여 국내 최초 적용된 Thin Bonded Continuously Reinforced Concrete Overlay (CRCO) 공법의 초기 공용성이 평가되었다. 서해안 고속도로의 표층 파손 구간에 Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP) 덧씌우기와 CR8O 공법을 이용한 보수가 진행되었다. JPCP 덧씌우기 공법이 적용된 구간에서는 인접 슬래브가 완전히 분리되도록 덧씌워진 층의 줄눈을 완전히 커팅하였으며, CRCO 공법이 적용된 구간에서는 0.5% 종방향 철근과 위치 고정용 횡방향 철근을 설치한 후 그 위에 덧씌우기를 수행하였다. 두 구간 모두에서 3종시멘트가 이용되었다. 현장 강도 시험 결과, 1~3일 내에 교통개방이 가능한강도가 발현된 것이 확인되었으며, vibrating wire gauge (VWG) 데이터 분석 결과 CRCO 공법이 기존 포장의 줄눈 거동을 억제하는 것으로 나타났다. 부착강도 시험결과, 재령에 상관없이 높은 부착강도가 확인되었다. 한편 JPCP 덧씌우기 공법이 적용된 구간에서는 중앙부에서, CRCO 공법이 적용된 구간에서는 CRCO 포장과 같은 무작위 횡방향 균열이 관찰되었으며, CRCO 공법의 균열폭 거동이 JCP 보다 50% 정도 낮은 것으로 나타났다.

노후콘크리트 포장 수명을 연장하기 위한 방안으로 아스팔트 덧씌우기가 일반적이나 반사균열을 억제하기 어렵다는 단점이 있다. 반사균열을 억제하기 위하여 줄눈부 보수, 응력 완화층 설치가 적용되는 경우가 있으나 반사균열의 진전 속도를 늦추는 제한적인 성공을 보여 왔다. 콘크리트포장 슬래브를 원위치에서 파쇄하여 기층재료로 활용하고 그 위에 덧씌우기 포장을 건설하는 러블라이제이션 공법은 기존 덧씌우기 보강 공법을 갖고 있는 반사균열 문제를 완벽하게 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다. 러벌라이제이션 공법을 적용할 경우 파쇄된 노후 콘크리트 포장층 상부층은 40mm-70mm로 파쇄되나 하부층은 100mm이상 되는 경우가 일반적이다. 국내 고속도로와 같이 상대적으로 두꺼운 콘크리트 포장 슬래브를 사용하는 경우 전체 포장 두께를 파쇄하기에 어려움이 있다. 따라서 파쇄된 노후 콘크리트 포장층이 반사균열을 유발시키지 않는 도로기층으로써의 역활을 확보하기 위한 적정 파쇄 깊이를 파악하기 위하여 본 연구에서는 미국 DOT에서 제안한 일반적인 파쇄규격(40mm-70mm)을 기준으로 파쇄 깊이를 0cm, 10cm, 20cm,로 변화시켜가며 반사균열 실내 모사 실험을 수행하여 반사균열 저항 특성을 분석하고 적정파쇄 깊이를 검토하였다.

64 percent of overall highway is concrete pavement, and the age of Chungbu highway is over. It is desirable to use same material for the maintenance of concrete pavement, but asphalt overlay is commonly used because lane closure time is directly related to the curing time of concrete. However, there is no study conducted on structural performance of concrete pavement after damaged surface cutting. Therefore, falling weight deflectometor was used to evaluate structural evaluation of both asphalt pavement overlay concrete after cutting and asphalt pavement overlay, and 1.5 time higher deflection and 5.5% reduced load transfer efficiency were observed in cutting overlay comparing against non-cutting overlay. These observations indicate that there is high possibility of reflective cracking in case of cutting overlay due to increased deflection and reduced load transfer efficiency