본 연구는 고로슬래그미분말 및 실리카흄과 같은 광물질혼화재를 사용한 시멘트콘크리트 포장의 성능에 대한 역학적, 물리적 평가를 수행하였다. 광물질혼화재 사용 시멘트콘크리트 포장의 휨강도, 압축강도, 통과전하량, 염소이온 확산계수 및 초기표면흡수율을 소정의 재령에서 측정하였으며, 그 결과를 기준 콘크리트 포장의 성능과 비교하였다. 실험결과, 광물질혼화재의 종류에 따라 시멘트 콘크리트 포장의 강도거동은 다르게 나타났으며, 대체적으로 실리카흄을 사용한 콘크리트의 압축강도 발현이 다소 우수하게 나타났다. 뿐만 아니라, 콘크리트의 염소이온 확산계수는 기준 콘크리트에 비하여 매우 작은 경향을 나타냄으로써, 이는 광물질혼화재를 사용한 시멘트콘크리트 포장의 우수한 내염성을 다시 한번 확인 할 수 있었다. 도출된 실험결과를 바탕으로 하여, 향후 고성능 시멘트콘크리트 포장 설계를 위한 재료적 기초 데이터를 제시하고자 한다.

본 연구에서는 고강도 고내구성 시멘트콘크리트 포장을 위하여 도출된 배합 콘크리트의 굳지않은 콘크리트 특성, 강도발현 특성, 염소이온의 투수특성 및 동결-융해에 대한 저항성 등의 역학적 내구적 특성을 분석하였다. 제시된 배합의 목표스럼프와 공기량은 적절한 혼화제의 사용으로 확보가 가능하나, 혼화제의 적정사용량은 충분한 현장배합실험을 통하여 구하여야 할 것이다. 단위시멘트량을 증가한 경우 일반적으로 강도가 증가하였으며 특히 재령 28일 이후의 강도가 지속적으로 증가하는 양상을 나타내었다. 휨강도는 그 특성상 단위시멘트량을 증가하더라도 뚜렷한 효과는 나타나지 않았다. 염소이온 침투저항성도 단위시멘트량보다는 재령에 따른 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 공기량에 가장 많은 영향을 받는 동결-융해 저항성은 각 실험변수에 대한 시험체를 공기량이 3% 이하 및 이상인 경우에 대하여 그리고 동결시 수돗물을 사용한 경우와 현장의 열악한 환경을 모사하기 위하여 4%의 NaCl 용액을 사용한 경우로 구분하여 실시하였다. 공기량에 상관없이 수돗물을 사용한 경우에는 동결-융해반복회수가 300회까지 상대동탄성계수나 표면의 손상이 거의 발생하지 않았다. 4% NaCl 용액을 사용한 경우에는 단위시멘트량이 현재의 한국도로공사의 표준배합인 경우 손상이 발생하였으며, 단위시멘트량이 동결-융해 저항성에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서, 동결-융해에 대한 저항성을 충분히 확보하는 고내구성의 시멘트콘크리트 포장을 위해서는 단위시멘트량을 현재의 수준보다 증가시키는 것이 유리한 것으로 판단되며, 실험결과로부터 이러한 요구성능을 발휘하기 위해서는 단위시멘트량을 400kg/m3 이상으로 할 것을 권장한다.

국내에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율이 증가하는 수준에 비하여 이의 기술적인 발전은 상대적으로 뒤쳐져 있다고 할 수 있다. 또한, 사용기간의 증가와 함께 여러 가지 기술적인 문제점도 부각되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 외국의 콘크리트포장 배합의 특성을 분석하고 이를 기초로 한국의 실정에 부합하는 장수명의 고강고 고내구성의 콘크리트 포장의 최적배합을 도출하고자 하였다. 단위시멘트량, 잔골재율(S/a), 그리고 물-시멘트(W/C)비 등을 변수로 하여 배합에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 장기적인 공용수명을 확보하고 고강도 고내구성의 포장을 위하여 우선적으로 단위시멘트량을 375kg/m3, 400kg/m3, 425kg/m3 수준으로 증가시킬 것을 권장한다. 또한, 최적배합표는 포장타설 장비를 활용하여 포설하므로 슬럼프 40mm로 결정하였고, 동결융해 방지를 위하여 공기량을 5%로 결정하였다. 또한 시공 시 재료 수급의 원활함을 위하여 굵은골재 최대 치수를 25mm로 결정하였다. 도로의 장수명을 위한 고강도 배합을 위해 낮은 W/C비와 단위시멘트량의 증가가 요구되는데, 예비실험 결과 공기연행제와 폴리카본산고성능 AE감수제를 사용하여 W/C비를 0.4까지 낮추어도 증가된 단위시멘트량에 대하여 충분히 목표 슬럼프를 가지는 배합이 가능한 것으로 나타났다. 예비 실험 결과 S/a를 0.34까지 낮추어도 골재의 분리 등 문제를 보이지 않고 충분히 배합이 가능하였으며, 이는 단위 시멘트페이스트 양의 증가로 인한 점착력 증가와 워커빌리티의 향상에 의한 것으로 판단된다.

현재의 도로포장 건설기준 및 시방은 자재 및 시공방법 중심으로 되어 있으며 이러한 시방을 따라 시공된 도로포장은 단기적으로 성능을 판단할 수 있는 근거가 미비하며 또한 장기적인 도로포장의 성능을 고려하지 않기 때문에 고성능 고내구성이 요구되는 도로포장의 건설을 확신해 주지 못하고 있는 실정이다. 따라서 도로포장 건설분야에 성능중심의 건설기술 기준을 개발하여 적용하기 위한 과정으로 공용성을 기반으로 하는 지불규정을 개발하는 연구가 진행중에 있으며 본 논문은 콘크리트 포장의 설계 및 시공에 있어서 가장 중요시되는 인자인 콘크리트 슬래브의 두께에 손실이 생겼을 경우에 적용할 지불규정 개발을 위해 기초적으로 수행한 연구 내용에 대하여 기술하였다. 먼저 외국의 슬래브 두께에 대한 지불규정 적용에 대하여 분석을 하여 문제점을 파악하였으며, 공용성에 기반을 둔 두께 손실에 대한 지불규정 개념을 개발하기 위하여 AASHTO피로파손 공식 및 슬래브 두께와 응력과의 상관관계와 응력레벨과 콘크리트 포장 수명과의 상관관계를 이용하는 방법을 제시하였다. 그리고 기존 콘크리트 포장의 두께를 측정하여 위치에 따른 시공 시 슬래브 두께의 편차를 파악하였으며 코어를 이용하여 두께를 측정할 때 두께 측정방법 및 사람에 따른 측정편차에 대한 분석을 수행하여 지불규정에서 두께손실 범위를 결정할 수 있는 방법을 제시하였다.

시멘트 콘크리트 포장은 시공초기의 품질관리가 포장의 장기공용성에 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 따라서 시공초기에 발생되는 문제점을 최소화하기 위한 다양한 연구가 국내외에서 활발하게 진행되고 있다. 일반적으로 시멘트 콘크리트의 품질관리에서 양생은 중요한 사항이며, 포장용 시멘트 콘크리트에서도 양생시에 양생제를 사용하여 슬래브 표면에 불투수 막을 형성하여 수분증발을 방지하는 피막양생 (membrane curing)을 많이 사용하고 있다. 양생제의 역할은 콘크리트 표면의 수분증발억제에 있다. 국내에서 사용되고 있는 양생제는 시공품질관리 측면에서 살포량이 적정한지에 대한의문이 계속 제기되어 왔다. 본 연구에서는 시멘트 콘크리트 포장 시공시 살포되는 양생제의 양을 조정하여 다양한 살포량에 따른 증발량 관측을 통해 양생제 살포량과 수분증발량 변화와의 상관관계를 제시하였다. 이를 위해 2002년과 2003년 여름철에 고속도로 시공현장에서 4회에 걸쳐 다양한 양생제 살포량(0에 따른 증발량 콘크리트 포장의 온도변화, 콘크리트 표면의 강도발현속도(초음파 전달속도) 등을 측정하였다. 본 연구에서 얻은 결론은 현재 국내 시공현장에서의 양생제 살포량은 약 160ml/m2으로 나타났고, 수분증발은 억제하고 적정한 보습효과를 얻기 위한 최적 양생제 살포량은 약 400ml/m2인 것으로 분석되었다. 강도발현속도 시험결과 양생제의 살포량의 변화가 장기강도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었다.

적설한랭지의 경우, 동절기의 동해 및 적설에 의한 교통통행의 원활을 기하기 위하여 제설제를 사용한다. 이와 같은 제설염의 사용은 동 결융해 및 염화물에 의해 콘크리트의 급속한 스케일링 피해를 야기시킨다. 이에 대한 피해로 인하여 콘크리트 포장은 콘크리트의 피복두께 감소에 따른 조기 열화 및 사용자의 안정성 등 여러 가지 문제를 발생시킨다. 이에 따라 국외적으로 이와 같은 현상에 대하여 평가를 하기 위해 다양한 시험 및 평가 방법이 제시되고 있다. 하지만 국내에서는 아직 평가방법에 대한 규정은 없으며, 관련 연구 또한 미미한 수준이 다. 따라서 본 논문에서는 각 기관 및 나라에서 제시되고 있는 평가방법을 조사하고, 각각의 규정에 따라 실험을 수행하여 결과를 도출하여 비교⋅분석하였다. 나아가 이와 같은 실험방법과 실험결과의 고찰을 통하여 국내현장에 맞는 실험법을 제안하고자 한다.

Up to date, the specifications of construction and maintenance for airport pavement are primarily from ICAO (International Civil Aviation Organization), IATA (International Air Transport Association) or FAA (Federal Aviation Administration). In order to consider circumstances such as rainfall characteristics, this study aims to develop pervious concrete for base course of an airport pavement. Strength characteristic of pervious concrete was investigated with respect to different maximum course aggregate size. When 25mm sized aggregate was used, greatest strength was achieved.