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.

현 버스전용차로 정차대의 포장 형식으로는 연성포장 형식인 아스팔트 포장이 주를 이루고 있다. 그러 나, 버스전용차로 정차대 특성상 중차량의 반복적인 정지하중에 의해 포트홀 및 소성변형 발생으로 인해 반복적인 재포장을 실시하고 있으며, 이로 인해 폐기물 및 교통통제 등의 사회 간접비용 발생이 크게 증 가되고 있는 실정이다. 현 상황으로 보아 우수한 장기 공용성을 갖는 강성포장 형식의 콘크리트 포장 적 용이 시급한 상황이다. 강성포장 형식으로는 콘크리트의 수축･팽창에 의해 발생될 수 있는 균열에 대응하기 위해 줄눈을 두어 균열을 유도하는 줄눈 콘크리트 포장(JCP, Jointed Concrete Pavement)과 종방향으로 연속철근을 배치 하여 연속체로 거동하며, 자연적인 횡방향 균열의 발생을 허용하는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP, Continuously Reinforced Concrete Pavement)이 있다. 본 연구에서는 CRCP 형식의 프리캐스트 콘크 리트 포장 공법을 개발하여 현장에 적용하고, 다년간의 유지관리 데이터 분석을 통하여 현장 적용성 및 공법 개선책 등을 판단하고자 한다. 본 공법은 교통통제 최소화 및 신속한 설치를 위해 공장에서 제작하여 현장에서 설치하는 방법을 선택 하였으며, 운반을 위해 분절된 패널간 연결부에는 루프이음 연결 방법을 적용하여 전체 패널을 일체화 될 수 있도록 하였다.

포장콘크리트는 중차량에 대한 저항성이 크고 유지관리 비용이 적게 드는 공법으로서 다른 구조물과 달리 온도변화, 강우 및 강설, 축하중 반복 등 가혹한 조건에 노출되어 있다. 따라서 기후환경에 대한 내 구성이 매우 중요하며 특히 강설 시 원활한 교통소통을 위하여 살포되는 제설재에 대한 내구성을 확보하 는 것은 장수명 콘크리트 포장의 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 재료적인 관점에서 콘크리트의 내구성을 향상시키는 방법 중 하나는 광물질 혼화재를 사용하는 것이며 포장구조물에 적용할 때는 재료적 특성에 대해 시공 및 유지관리 측면에서 충분한 고려가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분 말, 플라이애시, 실리카흄, 메타카올린 등 다양한 광물질 혼화재를 사용하여 장수명 포장 콘크리트를 얻 기 위한 표준배합 및 내구성 평가를 진행하였다. 검토대상 배합은 고속도로공사 전문시방서 기준에 따라 설계기준 휨강도 4.5, 배합강도 5.2MPa를 얻기 위하여 검토된 각 혼화재료 종류별 표준배합을 선정하였 다. 그림 1 및 2는 각 배합별 동결융해 저항성 및 스케일링 저항성 시험결과를 정리한 것이다.

콘크리트 교면포장의 주행쾌적성 및 주행안정성 향상을 위하여 노출 교면 콘크리트 포장에 고기능성 표면처리 공법(NGCS : Next Generation Concrete Surface)을 적용하였다. 노출 교면 콘크리트 포장 구 간에서 NGCS의 적용 전･후에 따른 소음(차량 내부, 외부), 주행쾌적성, 미끄럼저항성, 평탄성 변화 등 기 능성 변화를 조사하였다. 그림 1은 NGCS를 적용한 노출 교면 콘크리트 포장 표면을 보여준다. NGCS 적 용 구간은 총 2개 교량으로 교량 A는 3경간 330m, 교량 B는 단경간 75m으로 구성되어 있다. NGCS 적 용 전･후에 따른 기능성 분석 결과를 표 1에 나타내었다. NGCS 적용 결과 두 교량 모두 소음, 미끄럼저 항성, 주행쾌적성 및 평탄성이 개선되었으며, 특히 장경간 교량에서 기능성 개선효과가 탁월한 것으로 분 석되었다. 향후 노출 교면 콘크리트 포장의 NGCS 공법 적용을 안정적으로 시행하기 위해서 NGCS 표면 의 표면탈리 등을 예방하고 장기 내구성 확보를 위하여 교면 콘크리트의 압축강도 기준을 30MPa로 이상 으로 설정하는 것을 제안하였다.

배치플랜트에서 생산된 보통 레미콘을 현장으로 이송 후 펌프카로 압송 도중 기포와 고성능, 기능성, 속경성 혼합재료를 투입하여 재배합 하는데, 이 때 기포의 볼 베어링 효과를 이용해 혼합재료를 콘크리트 내에 고르게 분산시키게 되나 콘크리트에 다량의 공기가 존재함으로 강도를 크게 감소시키고 슬럼프를 크 게 증가시켜 원하는 작업성 범위를 벗어나게 되므로 공기압 스프레이 공법을 활용하여 공기를 소산시켜 원하는 공기량으로 줄이고 원래의 슬럼프로 감소시켜 속경성, 작업성, 고내구성을 확보하는 저비용 속경 성 콘크리트를 생산할 수 있다. 펌프카를 이용하여 재료를 이송 도중 공기압 와류와 낙하에 의해 교반하는 시스템으로, 펌프카에 직접 분말공급장치, 기포발생기, 에어컴프레셔 등을 연결하여 2회에 걸친 공기압 분사를 통해 재료를 교반하고 최종적으로 공기압 분사함으로써 기포를 소산 시키는 교반 시스템이다. 그림 1은 펌프카 관내 공기압 연 속식 교반 시스템의 재료 흐름 모식도이다.

접착식 콘크리트 덧씌우기는 교통량 증가 및 중차량에 대한 하중지지 능력이 우수하고, 기존 콘크리트 포장과의 재료물성이 유사하여 유지보수 후 포장 파손 발생이 적다는 장점이 있다. 최근 들어 다양한 초 속경성 재료의 도입으로 콘크리트 덧씌우기의 조기 교통개방 성능을 확보하여 국내 현장 적용실적이 증가 하고 있는 추세이다(이승우 외, 2011). 접착식 콘크리트 덧씌우기의 장단기 공용성을 확보하기 위한 방안 으로는 기존 콘크리트 포장층이 건전해야 하며, 적정 부착성능을 확보하여 완전부착을 통한 일체화 거동 을 나타내야 한다. 접착식 콘크리트 덧씌우기의 공용성을 저하시키는 원인으로는 크게 부착면 파손에 의 하여 구조적 성능이 감소하는 것으로, 부착면에서의 수직 인장응력 및 수평 전단응력이 임계치에 도달하 여 부착강도 이상 발생할 경우 파괴되는 것이다. 따라서 이에 대한 적절한 부착강도 품질관리 기준이 요 구된다. 그러나 국내의 경우 부착면 파괴 발생모드에 대한 메커니즘 규명 및 기초 연구가 전무한 상황으 로, 실질적인 부착강도 품질관리기준을 제시하기 위하여 부착면에서 발생하는 수직 인장응력과 수평 전단 응력의 산정이 필요한 것으로 판단된다. 최근 김영규 등(2014)의 연구에서는 접착식 콘크리트 덧씌우기의 구조적 파손 중 하나인부착면 파손의 발생 특성을 확인하기 위하여 3차원 유한요소 해석을 실시한 후 부착면에서 발생하는 수직 인장응력 및 수평 전단응력을 검토하였다. 연구 결과, 부착응력의 경우 교통하중과 환경하중의 상호작용에 의하여 발 생하나 수직 인장응력은 환경하중에 의한 영향이 지배적이며, 수평 전단응력은 교통하중에 의한 영향이 지배적인 것으로 나타났다. 또한 부착면 파손의 경우 수직 인장응력과 수평전단응력의 복합적인 거동에 의하여 발생할 수 있으나 수평 전단응력 보다는 수직 인장응력에 의하여 지배적이며, 최대 부착응력의 경 우 상하부 온도차가 (-)분포를 나타내는 야간의 경우 상향컬링과 함께 과도하게 발생한 것으로 확인하였 다. 그러나 이와 같은 연구결과는 교통하중의 흐름이 정적인 구간, 즉, 토공부의 특성을 반영하는 것으로 고속도로 상습 지･정체 구간 및 요금소 진출입로 등의 경우 교통하중의 특성이 상이하여 접착식 콘크리트 덧씌우기의 빈번한 파손을 초래하고 있다. 따라서 본 연구에서는 구조해석을 통하여 접착식 콘크리트 덧씌우기에 대한 교통하중의 정지 및 출발 조건을 고려하는 수평교통하중을 적용하였으며, 부착면에서 발생하는 수직 인장응력 및 수평 전단응력의 산정을 통하여 부착면 파손의 발생 특성(debonding mechanism)을 확인하고자 하였다.

최근 지속적인 경제 발전과 더불어 사회기반시설인 도로의 확장으로 차량이용 증가 및 주변 도로의 소음 문제가 부각되고 있다. 이러한 도로 주변의 소음 문제는 도로 이용자 및 인접 거주민에게 피로감 및 불안감 등 심리적인 영향을 미치며, 이로 인해 많은 민원 사례가 발생하고 있다. 현재의 도로관리시스템에서는 도 로의 유지관리를 평가하기 위한 방법으로 포장의 파손형태, 파손량 및 평탄성에 대한 모니터링만 적용하고 있다. 도로소음에 대한 직접적인 평가는 현재까지 포장관리 시스템에 체계적으로 반영되고 있지 않다. 도로 소음은 노면조직 특성에 따라 직접적인 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이러한 노면조직 특성은 노면조직 의 형상이나 패턴에 따라 소음을 감소시키는 경향이 있으며, 노면조직에 공기 탈출 경로를 허용하도록 유지 하게 타이어-노면소음을 저감시킬 수 있다. 또한 노면조직 특성인 macrotexture영역에서 노면조직깊이와 파장주기가 증가할수록 타이어-노면소음이 증가할 것이라고 예측하였다(Rassmessen et al, 2007). 노면조직 특성을 측정하는 방법 중 실험차량을 이용한 방법인 PLP(Portable Laser Profile)를 통하여 프로파일 데이터를 보다 용이하게 획득할 수 있는 방법이 개발되었다. 이승우(2015)의 연구에서는 PLP(Portable Laser Profiler)를 이용하여 주행 중 노면조직특성인 평균프로파일깊이(Mean Profile Depth)를 측정하여 타이어-노면 소음과의 상관관계를 분석하였다. 콘크리트 포장의 노면조직 깊이에 따 라 타이어-노면 소음의 발생 범위가 다양하며, 노면조직 깊이가 증가할수록 타이어-노면소음이 증가하 는 경향을 나타내고 있다. 콘크리트 포장의 노면조직은 그림 1과 같이 microtexture와 macrotexture를 나타낼 수 있다. 노면조 직 특성 중에서 macrotexture의 영역인 파장 0.5~51mm와 수직깊이 0.1~20mm에서 도로포장에서 발생 하는 타이어-노면소음에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 콘크리트 포장에서는 표면 처리방식을 통하여 macrotexture를 인위적으로 만들어 적용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 포장의 노면조직깊이와 타이어-노면소음에 대한 상관관계 분석결과를 활용하여 표면처리별 노면조직깊 이와 타이어-노면소음에 대한 상관관계 분석을 하였다. 콘크리트 포장의 표면처리방법에 따른 타이어-노면소음을 평가하기 위하여 노면조직깊이와 타이어- 노면소음을 분석하였다. 종방향 타이닝과 횡방향 타이닝의 경우 표면처리방법에 따른 영향이 노면조직깊 이에 대한 영향보다 타이어-노면소음에 더 많은 영향을 받는 것으로 판단되며, 랜덤타이닝의 경우 노면 조직깊이에 대한 영향을 받는 것으로 판단된다.

본 연구에서 10℃ 이하의 저온환경에서 콘크리트 강도 발현이 늦어지는 현상을 개선하기 위해 조강 시 멘트와 플라이애쉬, 고로슬래그 혼합시멘트로 강도 발현을 개선하기 위한 응결 특성에 대한 비교 실험을 수행하였다. 응결 특성 분석 실험은 표 1과 같이 6종 배합과 4~10℃ 온도 조건에서 실시하였다. 2성분계 혼합 시멘트의 응결 시간에 대한 분석 결과는 그림 1과 같다. 초결의 경우 전체적으로 살펴보 면 3종 시멘트를 사용한 경우의 응결 시간이 1종 시멘트를 사용한 배합보다 더 빨리 나타났다. 4℃ 온도 조건에서는 3종 시멘트를 사용한 경우, 광물성 혼화재들이 들어가지 않은 배합이 가장 빠른 초결이 나타 났으며, 다음으로 플라이애쉬, 그리고 슬래그 순으로 나타났다. 하지만 다른 온도조건(10℃, 15℃, 20℃) 에서는 슬래그와 플라이애쉬의 초결은 큰 차이가 없었다. 1종의 경우에서는 슬래그를 사용한 경우와 혼화 재를 사용하지 않은 배합이 유사하게 나타났으며, 플라이애쉬를 사용한 경우가 가장 늦었다. 이러한 경향 은 전 온도조건에서 유사하였다. 다음으로 종결에 대한 분석 결과, 시멘트 종류에 대한 경향은 초결과 유 사하였다. 1종 시멘트를 사용한 배합에서는 4℃에서 일반시멘트를 사용한 경우가 가장 빨랐으며, 다음으 로 슬래그, 그리고 플라이애쉬 순으로 나타났다. 전체적으로 보면 고속도로 콘크리트 포장 시공 시 사용 하는 1종-F2S0-6%의 배합보다 3종시멘트에 플라이애쉬나 슬래그를 사용한 배합의 초결 및 종결 모두 다 앞당겨지는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 10℃ 이하의 저온환경에서 콘크리트 강도 발현을 개선하기 위해 혼합 시멘트에 대한 응 결 특성을 분석하였다. 저온 환경에서 플라이애쉬 또는 고로슬래그를 혼합하여 사용하는 경우 1종 시멘트 와 비교하여 3종 시멘트를 사용하였을 때 초결 및 종결이 조기에 달성되는 것을 확인하였다. 향후 3종 혼 합 시멘트 사용에 대한 특성 분석 연구를 추가적으로 수행할 예정이다.

본 연구에서는 평택 미8군 차량정비시설 내 콘크리트 포장의 줄눈부 하중전달효율(Load Transfer Efficiency, LTE)을 평가하기 위해 FWD(Falling Weight Deflectometer)를 이용한 조사･평가를 수행하 였다. 본 연구에서는 <그림 1>에서와 같이 FHWA/TX-07/0-5123-2“Guidelines for Evaluation of Existing Pavement for HMA Overlay”에서 제시한 FWD 처짐 하중전달효율 산정식을 사용하였다. FWD를 이용한 콘크리트 슬래브 줄눈부의 하중전달효율을 조사한 결과는 <표 1>에서 보는 바와 같다. 하중전달효율이 80% 이상인 지점은 97개소로 전체의 약 84.3%에 해당한다. 콘크리트 슬래브 시공 당시 줄눈부에 <그림 2>와 같은 배부름현상(Bulging)이 발생하였다. 배부름현상 이 하중전달효율에 미치는 영향을 파악하기 위하여 총 24개 줄눈부에 대하여 순방향과 역방향으로 <그림 2>와 같이 FWD 시험을 수행하였다. <그림 3>은 각 줄눈부에서 Case 1과 Case 2의 하중전달효율을 비교 한 것이다. 그래프에서 보는 바와 같이 LTE 차이가 ±2% 이내인 경우를 (6개 지점) 제외하고 총 18개 줄 눈부 중 15개 줄눈부에서 Case 1이 Case 2보다 LTE가 큰 것으로 나타나 줄눈부 배부름현상이 LTE에 영 향을 주는 것으로 나타났다.

콘크리트 교면포장에서 가장 주요한 파손의 형태가 균열이며, 그 원인은 대부분 수축에 있다. 만약 교면 포장에서 균열이 발생하면 불투수성기능을 확보하지 못하게 되며, 이로 인해 균열부로 수분 또는 염화물이 침투하고 장기적으로 교량 바닥판의 열화를 가져오게 된다. 이에 반해 교면포장용 콘크리트에 자기치유 (self-healing) 성능이 확보된다면 균열부위를 수화물로 되메움하여 교면포장의 기능을 회복시킬 수 있다. 최근 국내외 문헌에서 팽창재(expansion agent)를 첨가할 경우 콘크리트의 자기치유성능이 향상되는 것 으로 일부 보고가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 팽창재를 첨가한 교면포장용 콘크리트의 자기치유 특성 을 분석하였으며, 이를 통해 교면포장의 공용성능을 향상시킬 수 있는지에 대한 검토를 수행하였다. 본 연 구에서는 6,000브레인 이상의 고분말도 플라이애시와 슬래그를 치환한 삼성분계 결합재에 팽창재를 0%, 4%, 8%, 12%를 첨가하여 콘크리트 배합을 실시하였으며, 자기치유실험은 간접인장모드로 재령 3일과 재 령 7일에 균열을 유도한 후 수침양생을 시키고 균열발생 시점부터 시간경과에 따른 자기치유특성을 분석 하였다. 균열폭을 측정을 위해 사용된 화상촬영기는 QICAM 디지털카메라(1.4 million, 1392×1040)에 현 미경렌즈(optical 0.5-5x)를 부착한 것이며, 시편이 자동으로 움직이면서 측정할 수 있는 stage를 장착하 였다. 촬영된 이미지는 ʻimage-pro 6.0ʼ분석프로그램을 사용하여, 균열폭을 정밀하게 측정하였다. 본 연구의 자기치유실험결과, 균열이 발생한 시료를 습윤한 상태로 유지한 경우 모든 배합에서 자기치 유현상이 나타났으며, 특히 균열폭이 150㎛ 이하인 콘크리트는 대부분 14일 또는 28일에 대부분 완전히 치유가 되는 것으로 나타났다. 또한 균열이 초기에 발생하고 습윤한 상태를 유지할 경우 팽창재를 첨가한 콘크리트가 균열부의 자기치유 시기를 앞당길 수 있는 것으로 나타났다. 특히 재령 3일에 균열을 유도한 경우 팽창재를 8% 이상 첨가한 콘크리트에서 폭이 약 150㎛ 이하의 균열들 중 상당수가 균열발생 이후 7일에 완전 치유되었다. 팽창재를 첨가하면 초기에 다량의 에트린자이트가 형성되는데 이것이 콘크리트 를 팽창시키는 효과로 작용하며, 이 효과가 자기치유성능을 증가시켰기 때문이다. 그러나 재령 7일 이후 에 발생된 균열의 경우 팽창재의 자기치유효과가 크지 않은 것으로 분석되었다.

제철 공정에서 부산물로 발생하는 슬래그(Slag)는 고온으로 배출되어 냉각하는 과정에서 결정화된 것 으로 물리, 화학적으로 안정되어 있어 환경적으로 무해한 재료로 알려져 있다. 특히, 전기로 산화 공정에 서 발생하는 슬래그는 천연골재에 비해 비중이 크고 높은 강성을 가지므로 건설용 골재로서 활용 가치가 높다. 그러나, 현재 슬래그는 주로 성토/도로노반재용과 같은 저부가 용도로 처리되고 있어 골재 특성을 활용한 건설재료 활용 기술 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 전기로 산화 슬래그를 아스팔트 혼합 물 골재로 활용하기 위한 골재 물성 평가와 슬래그를 활용한 아스팔트 최적 배합설계 및 품질 평가를 수 행하여 일반 아스팔트와 비교 평가하였다. 또한, 현장 시험 적용을 통해 생산성 및 현장 작업성을 평가하 고 모니터링을 통해 슬래그를 활용한 아스팔트 포장의 장기 내구성을 평가하였다. 전기로 슬래그를 골재로 100% 치환하여 최적 배합비를 도출한 결과 아스팔트 콘크리트 표층 혼합물 (wc-2 배합)은 일반 표층 대비 변형강도 기준 40% 이상 높은 품질을 나타냈다. 이를 바탕으로 실제 도로 현장에 시험 포장을 실시하여 생산성 및 현장 작업성을 검증하였으며, 포장 후 3년간 사후 모니터링을 실 시한 결과 포장평가지수 등급 기준(UPCI) 슬래그 C등급, 일반 E등급으로 판정되어 슬래그 포장이 일반 대비 높은 내구성을 갖는 것으로 분석되었다.

최근 노후화된 구조물의 재건축 또는 재개발과 같은 건설 사업의 급속한 팽창으로 인하여 발생되는 건 설폐기물의 발생량은 점차적으로 증가하고 있으며, 향후 건설폐기물 처리는 점차 사회적으로 매우 중요한 부분을 차지할 것으로 예상된다. 또한 국내의 천연골재 부존량은 제한적이며, 이는 빠른 시일 내에 고갈 될 전망이다. 따라서 본 연구에서는 천연골재를 대체할 수 있는 순환골재를 활용하여 포장용 콘크리트에 적용하기 위한 연구의 일환으로, 천연골재 중량대비 50%, 70% 및 100%를 순환골재로 치환하여 재령 28 일의 압축강도 및 염소이온침투에 대한 저항성을 분석하였다. 또한 염소이온침투 저항성 실험은 ASTM C 1202에 의거하여 수행하였다. 그림 1 및 그림 2는 각 변수별 압축강도 및 염소이온침투 저항성을 비교하 고 있다. 압축강도 실험결과, 순환골재를 50% 치환한 R50 변수의 압축강도는 30MPa 수준으로 분석되었다. 또 한 순환골재 치환 70% 및 100% 변수인 R70 및 R100 변수는 R50 변수보다 약 10.9% 및 11.3% 감소한 압축강도 값을 나타내었다. 또한 염소이온침투 저항성 실험결과, R50 변수의 통과전하량은 2,862쿨롱의 값으로 ASTM C 1202 평가기준에 따라“보통”으로 분석되었다. 반면, R70 및 R100 변수의 염소이온침 투 저항성 실험결과, 3,592 및 4,466쿨롱의 통과전하량 R50 변수보다 다소 높은 통과전하량 값을 나타내 었으며 이는 평가기준에 의거하여“보통” 및“높음”으로 분석되었다. 순환골재 치환율 증가에 따라 압축 강도는 감소하였고, 통과전하량은 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 포장용 콘크리트에 순환골재의 다량 치환으로 순환골재의 낮은 밀도 및 높은 흡수율에 기인한 것으로 판단된다. 또한 순환골재를 포장용 콘크 리트에 적용하기 위해서 추가적인 역학적 특성 및 내구 특성을 분석하여 적용함이 바람직할 것으로 사료 된다.

콘크리트 포장은 시공비가 저렴하고 일정기간 동안 유지보수가 필요하지 않아 1981년 개통된 남해고속 도로를 시작으로 콘크리트 포장이 시공되었다. 2015년을 기준으로 콘크리트 포장은 국내 고속도로의 약 62.2%를 차지한다. 지난 1981년 이후 시공되기 시작한 다수의 고속도로 콘크리트 포장은 소규모 단면보 수만 시행한 채 설계수명이 지나 노후화된 상태이다. 중부고속도로를 포함하여 비슷한 시기에 만들어진 콘크리트 포장들은 이미 설계수명을 넘어섰고, 부분보수로 수명을 연장해 왔다. 실제로 최근 고속도로 포 장 노후화에 따라 파손 구간이 급속도로 증가하여 포장보수비가 급증하고 있다. 따라서 본 연구에서는 노 후 줄눈 콘크리트 포장에 발생하는 파손의 종류를 조사하고 각각의 파손에 영향을 미치는 환경인자들을 분석하여 상관성을 분석하고 통계적 유의성을 검토하여 포장 파손과 환경인자간의 관계를 도출한다. 고속도로 콘크리트 포장의 공용수명이 20년을 초과한 구간에 대해서 1,426km/차로의 HPMS(Highway Pavement Management System) 데이터를 수집하였다. 대상 구간은 11개 노선에 분포하며, 14개 지사의 관할 하에 있다. 대상구간에서 발생한 총 9종류의 파손에 대해 파손개수를 조사하고 노후 줄눈 콘크리트 포장 파손에 영향을 미치는 환경인자 10개를 선정하였다. 선정된 환경인자와 각종 파손의 평균값을 구하 여 상관도를 조사하였다. 하지만 파손의 양이 매우 광범위하여 상관도를 찾는데 한계가 있어 박스도표분 석(Box Plot Analysis)을 이용하여 이상치를 제거한 후 상관도 분석을 실시하였다. 본 연구에서는 상관계 수의 절댓값이 0.4 이상이며 유의확률이 양측검정에서 0.05 이하인 경우에 상관관계가 있다고 판단하였 다. 그 결과, 콘크리트 패칭, 아스팔트 패칭, 스켈링, 조인트 스폴링, 종뱡향 스폴링이 환경인자와 상관성 을 보였고 강설량, 강설 일수, 제설제 사용량, 강우량, 강우 일수, 연교차, 동결융해횟수, 영하 일수가 파 손에 영향을 끼치는 것으로 파악되었다. 환경인자의 영향을 받는 것으로 분석된 다섯 종류의 파손을 회귀 분석의 종속변수로 설정하였다. 각 종속변수와 상관관계가 있다고 판단된 환경인자를 회귀분석의 독립변 수로 설정하였다. 다중회귀분석을 실시하기 이전에 독립변수간의 상관성을 확인하였고 모든 독립변수가 상관성을 보이는 것으로 확인되었다. 다중회귀분석시에는 통계적으로 유의한 순서대로 독립변수를 회귀 모형에 투입하는 방법인 단계적 회귀분석 방법을 사용하여 회귀식을 제시하였다. 회귀식을 통한 파손개수 와 실제 관할지사별로 발생한 각종 파손의 평균값을 비교하였다. 그 결과, 콘크리트 패칭, 종방향 스폴링, 아스팔트 패칭, 조인트 스폴링, 스켈링 순서로 상관성이 높은 것을 알 수 있었다. 또한 회귀식을 통한 각 지사별 파손개수와 실제 지사별 파손개수를 비교하였다. 수집된 환경인자 중 콘크리트 패칭과 종방향 스 폴링에 가장 큰 영향을 주는 환경인자가 강설 일수라는 것을 확인하였고, 실제로도 14곳의 지사 중 강설 일수가 가장 많은 원주지사 관할의 콘크리트 패칭 횟수가 가장 많은 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제시한 다섯 가지 종류의 파손에 영향을 미치는 환경인자를 적절히 관리한다면 해당되는 파손을 줄이고 노후 콘크리트 포장을 보다 효과적으로 관리할 수 있을 것으로 판단된다.

아스팔트 덧씌우기는 어느 정도 파손이 진행된 아스팔트 포장이나 시멘트 콘크리트 포장 위에 아스팔 트 혼합물을 포설하는 포장 보수 공법으로 지난 2006년에는 탄소섬유와 유리섬유를 느슨한 격자막 형태 로 직조한 토목섬유 보강재를 노면에 부착하여 아스팔트 포장체의 균열저항성을 증진시킬 수 있는 섬유그 리드 보강 덧씌우기 공법이 개발되어 현재까지 136km의 달하는 구간에 시공되었다. 그에 따라 최근 국내 에서는 섬유그리드 보강 덧씌우기 포장의 효과를 확인하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 김광우 외 (1999)는 아스팔트 콘크리트 덧씌우기에서 야기되는 반사균열에 대한 저항성 향상을 위한 연구를 통해 유 리섬유 그리드로 보강된 아스팔트 혼합물이 반사균열 저지에 효과적이라는 연구결과를 보였다. 도영수 외 (2005)도 아스팔트 덧씌우기 포장에 나타나는 반사균열 제어를 목적으로 시멘트 콘크리트 포장과 아스팔 트 덧씌우기 포장 경계면에 보강재의 부착 방법을 달리하여 실내실험을 진행하였으며, 불포화 폴리에스터 수지 부착이 가장 효과인 것을 확인했다. 또한 박상구 외(2010)는 이러한 섬유보강 아스팔트 포장 부착의 전단강도를 개선하여 섬유보강 아스팔트 포장의 성능을 극대화하기 위한 연구를 진행하여 현장에서 지켜 야 할 만한 규정을 제안하였다. 국내에서의 섬유그리드 보강 덧씌우기 포장공법은 비교적 최신의 기술이기 때문에 일반 아스팔트 덧씌 우기 포장공법과의 장기적인 공용성 비교가 제대로 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 섬 유그리드 보강 덧씌우기 포장 공법의 장기공용성 조사를 위해 재령 8년이 된 국내 고속도로 콘크리트 포 장의 PMS 데이터를 확보하여 추적조사와 구조해석을 실시하였다. 결과 분석을 통해 기존 콘크리트 포장을 섬유그리드로 보강하고 덧씌웠을 때가 그렇지 않은 경우보다 수명이 증진되는 것으로 나타났으며, 섬유그리드가 반사균열에 저항하는 것을 확인하였다.

Small-size buildings are not designed by professional structural engineers in Korea. Therefore, their seismic performance can not be exactly estimated because their member sizes and reinforcement may be over- or under-designed. A prescriptive design criteria for the small-size buildings exists, but it also provides over-designed structural members since structural analysis is not incorporated, so it is necessary to revise the prescriptive criteria. The goal of this study was to provide an information for the revision, which is seismic performance and capability of small-size reinforced concrete moment frame buildings. For the study, the state of existing small-size reinforce-concrete buildings such as member size and reinforcement was identified by investigating their structural drawings. Then, over-strength, ductility and response modification factor of the small-size reinforced concrete moment frame buildings were estimated by analytical approach along with seismic performance check. The result showed that they possess moderate over-strength and ductility, and may use slightly increased response modification factor.