PURPOSES : The purpose of this study was to suggest a quantitative trend of the daily and seasonal cyclic movement of transverse crackwidth based on measurements in CRCP(Continuously Reinforced Concrete Pavement) within the first year of construction. METHODS : Crack gauges were installed in eight normal cracks, two induced cracks, and two construction joints of newly constructed CRCP. Crack width movements were continuously collected for about a year to investigate the cyclic behavior after construction. The daily and seasonal crack width movements were quantitatively analyzed and compared. RESULTS: Crack width movement in hot weather was relatively less than in cold weather. As a result of frequency analysis of the daily cyclic behavior, it was revealed by measurement that the minimum crack width from 2 p.m. to 4 p.m. was caused by expansion of the concrete; and that the maximum width from 6 a.m. to 8 a.m. was caused by contraction. Average crack width movements were calculated for every month and showed seasonal cyclic behavior. Maximum crack width was measured from December to January. Average crack width was investigated from March to April. Daily crack width movement in relation to concrete temperature was calculated from -0.00017 to -0.03844 mm/℃ and showed gradual decrease in absolute value with time caused by change in the crack spacing. It was found that the relationships between the monthly average crack width and concrete temperature are from -0.004 to -0.012 mm/℃. CONCLUSIONS : Crack-width movement shows a daily and seasonal cyclic behavior. Crack-width measurement in any time or season will have variance caused by daily and seasonal cyclic movement. Variances and trends were obtained in this study based on measurements for various cracks. The long-term behavior of cracks should be surveyed and compared with these measurements to investigate trends of convergence with time, caused by convergence of crack spacing.

시멘트 콘크리트 균열은 수화 반응에 의한 경화수축이 하부 마찰과 같은 구속으로 의해 인장응력을 발생시키고 콘크리트의 인장강도를 초과할 때 발생한다. 이러한 이유로 줄눈 콘크리트 포장은 줄눈 절단을 통해 균열의 위치를 인위적으로 결정하지만 연속철근 콘크리트 포장은 균열을 허용하되 내부 철근을 통해 균열의 폭을 제어하여 포장의 기능을 확보하게 된다. 포장의 균열은 수분이 포장 내부로 침투할 수 있게 하므로 하부 층에 영향을 미치고 철근의 부식을 발생시키며 골재 맞물림에도 영향을 미치기 때문에 설계자는 적정 균열 폭을 얻기 위한 철근의 양을 결정하고 우리나라 고속도로의 경우 일반지역은 0.68∼0.70%, 특수 환경은 0.73∼0.74%를 표준설계 세목으로 제시하고 있다. 균열이 발생한 이후에는 온도에 따라 수축․팽창이 발생하면서 균열 폭의 변화가 발생하며 밤에 대기 온도가 떨어져 콘크리트가 수축하면 균열의 폭은 넓어지고 낮에 대기 온도가 올라가 콘크리트가 팽창하면 균열의 폭은 좁아진다. 본 연구는 연속철근 콘크리트 포장 균열 폭에 대한 정량화된 움직임을 관찰하기 위해 콘크리트에 균열이 발생한 후 균열 게이지를 설치해서 초기 1년 동안 발생한 균열 폭을 계측한 데이터를 분석하였다. 과거 균열 거동은 공용 구간에 짧은 기간 동안 계측하여 얻은 결과를 통해 중간정도 공용기간의 일일 변화에 초점을 두었으나 본 계측은 계절적으로 어떻게 변화하는지를 관찰하는데 중점을 두었다

PURPOSES : The purpose of this study is to investigate characteristics of crack spacing and crack width and their relationship in continuously reinforced concrete pavement (CRCP) based on the data obtained from long-term field observations. METHODS: The crack spacings and crack widths are measured periodically over 10 years at two different CRCP sections: one with asphalt bond breaker beneath concrete slab, and the other with bonded lean concrete base beneath concrete slab. The effects of steel ratio, type of underlying layer, terminal treatment method, and seasonal temperature change on the crack characteristics are evaluated by analyzing the measured data. RESULTS: The CRCP with lean concrete base shows smaller crack spacings than those of the CRCP with asphalt bond breaker. As the steel ratio increases, both the crack spacing and crack width tend to decrease. The crack width becomes larger as the crack age increases, but once the crack age is over a certain value the crack width tends to converge. When the terminal anchor lug system is not used and the expansion joints are employed at the terminals, the crack spacings and crack widths increase near the terminal sections. The crack spacing and crack width seem to be proportional each other, but not necessarily linearly, and their relationship is more distinguished in the summer when the crack widths become smaller. CONCLUSIONS : The steel ratio, underlying layer type, terminal treatment method, and seasonal temperature change affect the characteristics of cracks and the crack spacing and crack width are related to each other.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)은 별도의 줄눈을 설치하지 않고, 온도변화에 의한 슬래브의 자연적인 균열 발생을 허용하는 포장 형식이다. 이러한 CRCP는 연속적으로 철근이 배근되기 때문에 철근 설치에 따른 초기 시공비용이 높고, 균열이 균일하게 발생하지 않을 경우 균열간격이 넓은 곳에서는 균열폭이 과 대하여 균열보수가 필요하며 균열간격이 너무 좁은 곳에서는 펀치아웃, 팝아웃 등의 파손이 발생할 수 있 다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 균열의 불규칙적인 발생으로 인한 문제점과 과다한 철근사용으 로 인한 초기시공비용이 크다는 단점을 해결하기 위한 새로운 콘크리트 포장 공법을 개발하고자 하였다. CRCP는 균열간격이 넓은 시공 초기 환경하중에 의하여 그림 1(a)와 같이 중앙부 콘크리트와 균열부 철 근의 인장응력이 높게 발생하게 된다. CRCP의 균열은 콘크리트 인장강도보다 슬래브 인장응력이 더 큰 경우 그림 1(b)와 같이 균열이 발생하게 되며, 어느 곳에서 균열이 발생할지 모를 균열의 벌어짐을 구속하 기 위하여 연속적으로 철근이 설치된다. 하지만 철근은 균열의 벌어짐을 구속하기 위한 목적으로 설치되 기 때문에 균열부를 제외한 슬래브 중앙부에는 응력이 작게 발생한다. 즉, 균열과 균열사이에는 철근의 영향이 크지 않기 때문에 그림 1(c)와 같이 원하는 위치에 균열을 유도하고, 이러한 균열부를 보강하더라 도 기존의 CRCP와 동일한 응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 기존의 CRCP가 균열 간에 있어 연속철근의 역할이 크지 않음에 착안하여 그림 3과 같이 균열유도를 통하여 균열을 유도시키고 이렇게 균열이 유도될 부분에만 부분철근이 배근되도록 하는 신개념 연속철근 콘크리트 포장 공법을 개발하였다.

일반적인 콘크리트 구조물은 길이가 길 경우 수축에 의한 인장균열의 발생을 억제하기 위하여 수축줄 눈을 설치된다. 하지만 연속철근 콘크리트 구조물은 별도의 수축줄눈을 설치하지 않고 그 대신 자연적으 로 발생하는 횡방향 균열을 허용하며 이러한 횡방향 균열의 과도한 벌어짐을 구속하기 위하여 연속철근이 설치된다. 대표적인 연속철근 콘크리트 구조물은 도로포장에 사용되고 있는 연속철근 콘크리트 포장 (CRCP)와 연속철근 콘크리트 궤도(CRCT)가 있다. CRCP의 횡방향 균열은 대략 0.8 - 1.5m 간격으로 발 생하며, CRCT는 레일을 지지하기 위한 프리캐스트 침목이 슬래브 내에 설치되기 때문에 침목과 슬래브 의 분리에 의하여 0.325m마다 균열이 발생하게 된다. 본 연구에서는 현장실험을 통하여 CRCP와 CRCT의 균열폭 거동을 각각 계측하고 이에 대한 분석 및 비교를 수행하였다. 그림 1~4는 CRCP와 CRCT의 슬래브 깊이에 따른 온도와 균열폭을 나타내었다. 분석 결과 균열간격이 상대적으로 작은 CRCT의 거동이 CRCP의 균열폭의 거동과 비교하여 큰 차이가 발생하 지 않는 것으로 나타나 균열간격에 비례하여 균열폭이 거동하지 않음을 알 수 있다.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)은 균열이 균일하게 발생하지 않을 경우 균열간격이 넓은 곳에서는 균 열폭이 과대하여 균열보수가 필요하며 균열간격이 너무 좁은 곳에서는 펀치아웃, 팝아웃 등의 파손이 발 생할 수 있어 일정한 균열간격을 유지할 필요가 있다. 본 연구에서는 균등한 간격으로 CRCP의 균열을 형 성할 수 있도록 실내실험을 통하여 유도균열장치의 최적 크기와 설치 위치를 선정하고자 하였다. 본 실험에서는 한국산업표준 KS F 2595의“콘크리트의 건조수축 균열 시험방법”에 사용되는 일축구 속시험체를 사용하였다. CRCP는 연속된 철근이 균열의 벌어짐을 구속하는 포장형식으로 CRCP를 모사하 기 위해서는 시험체의 길이가 길거나 양단을 고정할 수 있는 별도의 장치를 사용하여야 한다. 하지만 본 실험에 사용된 일축구속시험체는 양단에 앵커역할을 할 수 있는 강체가 있어 콘크리트의 수축 발생 시의 CRCP 거동 모사가 가능하다. 균열유도장치 높이 및 위치에 따라 유도균열 발생과정과 특성을 분석하기 위하여 유도균열장치의 높이 와 설치 위치에 따라 총 5개의 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 그림 1과 같이 굳지 않은 콘크리트 내에 박막의 플라스틱 소재의 분리막을 삽입함으로써 균열을 유도하였다. 자연적인 건조수축에 의한 균열 의 발생은 과다한 시간이 소요되기 때문에 드라이아이스를 시험체 상부에 놓아 시험체의 온도를 인위적으 로 하강시켜 그림 2와 같은 균열의 발생을 앞당길 수 있도록 하였다. 균열유도장치 높이 및 위치에 따른 유도균열 발생 실험 결과 균열유도장치의 높이가 클수록 균열이 발 생하는 온도하강의 폭이 작아 균열을 유도하기 유리한 것으로 나타났다. 또한 균열유도장치의 높이가 클 수록 균열폭이 넓은 것으로 나타났으며, 이는 균열유도장치 높이가 클수록 균열진전 깊이가 더 깊기 때문 인 것으로 확인하였다. 또한 균열유도장치 설치를 상부에서 아래로 설치할수록 균열의 형태가 자연발생 균열과 유사한 형태로 발생하는 것으로 나타났다.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)에서 철근의 역할은 균열의 과도한 벌어짐을 구속하도록 하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 그림 1(a)와 같이 슬래브 전체에 연속철근이 설치된 경우와 그림 1(b)와 같이 균열 부에만 부분적으로 철근이 설치된 경우의 거동을 비교함으로써 연속철근 콘크리트 포장의 철근감소를 위 한 기반을 마련하고자 하였다. 본 연구에서는 두 가지 실험을 통하여 연속철근과 부분철근이 설치된 시험체를 비교하였다. 첫 번째는 그림 1과 같이 시험체에 인위적인 온도하강을 통하여 균열을 발생시키고 이러한 균열의 거동 측정하는 것 이며, 두 번째는 각 시험체에 그림 2와 같이 하중재하를 함으로써 철근부착 정도를 비교하고자 하였다. 연속철근과 부분철근이 설치된 시험체에 대한 실내실험 결과 상부에만 균열이 발생 시의 균열폭 거동 을 측정한 결과 연속철근이 설치된 시험체와 부분철근이 설치된 시험체의 상부 균열폭 거동은 약 7%의 미소한 차이가 발생하여 두 시험체의 균열 거동은 유사한 것으로 확인되었다. 관통균열이 발생하였을 경 우에는 두 시험체의 상부 균열폭 거동이 2%의 미소한 차이가 발생하였다. 두 시험체에 하중을 재하함으 로써 철근부착실험을 진행한 결과 두 시험체의 파괴하중 차이가 10%로 미소하게 발생하여 두 시험체의 유도균열부에서 차량하중전달율은 유사할 것으로 판단되었다.

PURPOSES : The field application and performance of continuously reinforced concrete pavement (CRCP), constructed by using the mechanical tube-feeding method, are evaluated in this study. METHODS: The location of the rebar was evaluated by using the MIRA system. The early-age CRCP performance was evaluated via visual survey, in which the crack spacing and crack width were examined. RESULTS: The location of longitudinal reinforcing bars was evaluated via MIRA testing and the results showed that the longitudinal rebars all lie within a given tolerance limit (±2.5 cm) of the target elevation. In addition, owing to the low temperature when the concrete was pured, the crack spacing in the Dae-Gu direction is slightly wider than that of the Gwang-Ju direction. Almost all of the crack spacings lay within the range of 1.0 m~3.0 m. A crack width of <0.3 mm was measured at the pavement surface. However, as revealed by the field survey, the crack spacing was not correlated with the crack width. CONCLUSIONS : In CRCP constructed by using the mechanical tube-feeding method, almost all of the longitudinal reinforcing bars lay within the tolerance limit (2.5 cm) of the target elevation. The concrete-placing temperature affects the crack spacing, owing to variations in the zero-stress temperature. Crack survey results show that there is no correlation between the crack spacing and crack width in CRCP.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a method for improving the accuracy of analysis results obtained from a twodimensional (2-D) numerical analysis model of continuously reinforced concrete pavement (CRCP). METHODS: The analysis results from the 2-D numerical model of CRCP are compared with those from more rigorous three-dimensional (3- D) models of CRCP, and the relationships between the results are recognized. In addition, the numerical analysis results are compared with the results obtained from field experiments. By performing these comparisons, the calibration factors used for the 2-D CRCP model are determined. RESULTS : The results from the comparisons between 2-D and 3-D CRCP analyses show that with the 2-D CRCP model, concrete stresses can be overestimated significantly, and crack widths can either be underestimated or overestimated by a slight margin depending on the assumption of plane stress or plane strain. The behaviors of crack width in field measurements are comparable to those obtained from the numerical model of CRCP. CONCLUSIONS: The accuracy of analysis results from the 2-D CRCP model can be improved significantly by applying calibration factors obtained from comparisons with 3-D analyses and field experiments.

국내에 대규모로 시공되어 공용하고 있는 중부고속도로 CRCP 구간은 1987년 12월에 개통되어 일부 구 간에 보수를 수행하고 있으나 28년을 공용하고 있다. 중부고속도로 CRCP에 발생한 파손은 국부파손이 대부분을 차지하고 있다. 국부파손은 일정한 영역의 콘크리트가 여러 조각으로 분리되면서 함몰되는 형태 를 나타내고 이러한 부분을 보수한 것으로 판단되는 패칭이 여러 개소에서 관찰된다. 중부고속도로에서 발견된 국부파손과 펀치아웃 파손은 그 범위에 따라 유지관리에서 적용해야 할 보수방법이 다르며 향후 더 많은 숫자로 발생할 수 있으므로 이에 대한 대비가 필요할 것으로 판단된다. 중부선의 경우 줄눈 콘크리트 포장에 비해 양호한 상태를 나타내는 구간이 더 많이 존재하고 있으나 일 부에 국부파손으로 인해 상대적인 공용기간 단축이 발생하고 있다. 중부선 파손 원인을 파악하기 위한 상 세조사는 중부선의 양호한 공용상태로 인해 많이 이루어지지 않았으나 공용기간을 고려할 때 대비가 시급 한 실정이다. 본 연구에서는 중부선 파손유형과 원인 규명에 대한 기초조사의 하나로 코어를 채취하고 이에 대한 물 성분석을 수행하였고 상대적으로 파손이 빠르게 발생한 구간에 대한 현장조사를 수행하였다. 중부선 연속 철근 콘크리트의 공용상태 파악을 위해 파손상태가 크지 않은 지역에서 코어를 채취하고(2013년도) 깊이 에 따른 염화물량을 조사하였으며 그림 1과 같은 결과를 나타내었다. 중앙에서 채취한 코어는 깊이에 따 라 급격한 염화물 감소가 관찰되나 균열에 인접한 부분은 이보다 높은 염화물량이 관찰되어 철근위치가 높아질수록 염화물의 영향을 빨리 받을 수 있을 것으로 판단되었다. 중부선 연속철근 콘크리트 구간에서 국부파손이 발생하고 보수구간에 재파손이 발생한 개소(그림 2)에 대하여 현장조사를 수행하고 코어를 채취하였다. 조사 결과 설계 보다 철근이 상승되어 배근된 곳이 빈번 하게 발견되었고 해머를 통한 청음시험에서 들뜸이 추정되는 곳도 관찰되었다. 일부 구간에서 코어를 채 취하여 관찰한 결과 그림 3과 같이 철근 주변에서 수평균열이 발생하고 있어 들뜸의 원인으로 추정되었고 철근 부식 흔적도 관찰되었다. 현재 일부 개소에 대해 수행한 기초적인 현장조사를 통해서 볼 때 중부선 파손 원인은 시공 당시의 철 근배치와 밀접한 관련을 가지고 있고 이의 결과로 발생한 파손의 유형은 국부적인 파손이 주를 이루는 것 으로 판단되었다.

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.

최근 고속도로에서 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)의 시공이 증가하면서, 구조적 파손에 대한 대책 마 련으로 CRCP의 공용성 증가가 예상되지만, 그림 1과 같이 스폴링이나 부분단면 파손과 같은 비구조적 파 손은 지속적으로 발생하고 있으며, 이에 대한 대책은 부족한 것으로 보인다. 이러한 비구조적 파손의 주 된 원인은 가로방향 균열 부근에서 굵은 골재와 모르타르 사이의 interface transition zone(ITZ)의 영향 으로 인해 분리되는 현상으로 알려져 있다. ITZ에서의 온도 및 수분변화로 인해 발생하는 응력상태나 손 상정도는 기존의 거시적 모델을 통해서는 나타낼 수 없기 때문에, CRCP에서 골재, 모르타르, ITZ 각각의 특성을 나타낼 수 있는 모델을 적용하였다. 굵은 골재는 원형으로 랜덤하게 분포하도록 가정하였고, 전체 콘크리트 대비 굵은 골재의 부피는 0.42, 모르타르와 굵은 골재 사이의 ITZ의 두께는 0.1mm로 가정하였 다. 두께 30cm, 길이 60cm의 CRCP 모델을 적용하였으며, 철근과 모르타르 간 bond-slip을 고려하였다. 가로방향 균열이 없는 재령초기와 가로방향 균열이 생긴 후 상태를 각각 고려하였으며, 모델링과 구조해 석은 상용프로그램인 DIANA를 사용하였다. 본 연구에서는 포장 깊이별 온도 및 수분 변화와 골재, 모르타르 및 ITZ 각각의 특성을 고려한 미시모 델을 통해 CRCP에서의 스폴링 발생 메커니즘을 분석하였다. 특히, 굵은 골재의 탄성계수 및 열팽창계수 의 영향과 ITZ의 강도에 의한 파손 양상을 측정하였다. 또한, 시공 후 초기 early-age와 수직균열 발생 후인 later-age로 나누어 해석하였다. 해석 결과에 따르면, 비구조적 파손은 굵은 골재의 탄성계수와 콘 크리트의 건조수축에 의한 영향을 가장 크게 받는 것으로 나타났다. 따라서, 낮은 탄성계수의 굵은 골재 를 사용하거나 콘크리트가 건조수축의 영향을 적게 받을수록 비구조적 파손이 적게 발생하며, CRCP 공 용성을 증대시킬 수 있을 것으로 예상된다.

국내의 회전교차로는 2010년 도입되어 교통지체, 교통사고가 많은 교차로에 설치되어 현재 전국 지방 지역 364개소에 설치·운영 중에 있다. 회전교차로는 차량이 진행함에 따라 원심력이 발생하게 되어 외측 차륜에 과도한 윤하중이 실리게 된다. 이는 아스팔트 포장의 응력 증가를 의미하며 궁극적으로 소성변형 (Rutting), 밀림(Shoving), 라벨링(Raveling) 그리고 지지력 부족으로 인한 균열을 초래하게 된다. 따라 서 유럽의 많은 국가들은 회전교차로의 포장을 JCP, CRCP와 같은 콘크리트를 사용한 포장을 권장하고 있다. 국내의 경우 2015년부터 회전교차로를 일반국도에서 확대 설치를 계획하고 있지만 콘크리트 회전 교차로는 설계 및 거동에 대한 이해가 부족하여 바로 적용하기에는 어려운 실정이다. 본 연구에서는 CRCP의 형태를 갖는 연속철근 콘크리트 회전교차로 포장(CRCR: Continuously Reinforced Concrete Roundabout)의 설계법 개발을 위한 기초 연구를 수행하였다. 우선 그림 1과 같이 내경의 크기에 따른 원형구조물에 대한 분석을 수행하여 CRCR의 거동 특성을 분석하였으며, 이를 토대 로 그림 2와 같은 CRCR 해석 모델을 개발하였다. 개발된 해석 모델을 이용하여 CRCR의 균열 진전, 응력 의 분포 등을 분석하였다.

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.