본 연구는 도로포장 재료의 상대습도를 편리하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 방법을 파악하여 도로포장 재료의 수분변화 특성을 분석할 수 있는 가능성을 연구하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 먼저 대기의 습도를 여러 가지의 센서를 이용하여 측정한 후 비교 분석하여 센서의 정확성 및 측정치의 보정 방법에 대한 연구를 수행하였으며 신뢰성이 확인된 센서를 이용하여 시멘트 몰탈 시편의 초기 경화 과정 및 실외 상태에서의 습도를 측정하여 분석하였다. 또한 습도측정용 센서를 이용하여 도로포장 재료의 투수성을 분석할 수 있는 몇 가지 방법에 대한 기초 실험도 수행하여 습도 측정을 통해 재료의 투수 특성 분석 가능성도 시험하였다. 연구 결과 Hygrochron을 이용하여 도로포장 재료의 습도를 측정하는 것이 여러 측면에서 유리한 것으로 판단되었으며 이러한 센서를 장착하는 방법 및 측정값을 보정하는 방법을 파악하였다. 몰탈 시편은 시편의 습도가 대기 습도의 증가 또는 감소하는 추세에 따라 변화하기 보다는 대기 습도에 접근하는 방향으로 변화한다는 것을 알았으며, 시편의 표면과 내부에서의 습도변화에는 확연한 지연이 생기는 것도 발견하였다. 또한 습도 측정용 센서는 도로포장 재료의 투수성을 측정하기에도 매우 적합하며 습도 측정값을 이용하여 재료의 투수 속도를 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

본 연구에서는 기존의 아스팔트 콘크리트 포장구조해석에 사용되는 다층탄성해석에서 경계면의 영향을 평가하기 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS와 다층탄성 프로그램인 KENLAYER를 이용하여 연직하중이 작용하는 경우의 경계면 특성에 따른 포장성능에 관한 비교 분석을 실시하였다. 그리고 실제 주행하중에 의해 발생되는 수평하중이 포장체에 미치는 영향을 고찰하기 위해 수평하중을 고려한 포장구조해석도 실시하였다. 이를 위해 ABAQUS를 이용하여 경계면 상태에 따른 포장구조체 내부에서 발생하는 변형률 및 처짐을 분석하고, 경계면의 접합상태에 따른 효과를 분석하였다. 이러한 과정을 통해 경계면 상태에 따른 포장체의 공용성에 관한 기존의 정성적 평가로부터 수치해석을 통해 정량적 평가를 실시하고, 경계면 효과에 대한 기본연구를 실시하였다. 연구 결과 기존 해석에서 사용되는 연직하중만 작용하는 경우와 실제 주행하중을 모사하는 연직하중과 수평하중이 동시에 작용하는 경우 수평하중의 작용으로 인해 공용횟수가 약 1/300로 감소하여 포장구조해석시 수평하중을 고려한 해석이 절실히 필요함을 알 수 있었다.

노상 및 보조기층 등 포장하부기초의 강성도 평가를 위해 공내재하시험이 효과적으로 사용될 수 있다. 현재 국내에서 포장하부기초 강성도의 평가를 위해 사용되는 가장 실용적인 방법은 평판재하시험 (PBT)과 CBR 시험을 들 수 있다. 그러나 이 방법들은 시험법 자체가 안고있는 불합리성과 결과치의 변화가 크다는 단점으로 인해 결과의 신뢰도가 떨어진다. 주 연구에서는 공내재하시험기를 사용한 포장하부기초 강성도의 평가방법과 시험절차의 개발 가능성을 검토하였다. 개발된 시험법의 평가를 위해 현장 평판재하시험 결과와 비교하였으며 이로부터 공내재하시험 재재하 탄성계수(ER)와 평판재하시험 (PBT) 수직지반 반력계수 k와의 유효한 상관도를 설정할 수 있었다.

아스팔트 콘크리트 포장의 주요 파손 형태는 균열과 변형으로 나타나며, 균열은 다시 피로균열, 저온균열, 종방향 균열 및 시공이음부 균열로 구분할 수 있다. 이러한 균열을 통해 포장층으로 수분 유입이 가능하며, 포트홀과 같은 추가적인 포장 파손을 발생시키거나 균열의 진행 속도를 가속화 시킬 수 있다. 따라서 도로 포장의 유지관리 측면에서 적절한 시점에 균열의 유지보수를 수행한다면, 전단면 보수를 수행하지 않고도 포장의 수명을 연장 시킬 수 있다. 균열 보수 방법으로 아스팔트 바인더 또는 고무 계열의 재료를 사용하여 보수를 수행하지만 이러한 보수 재료들은 가열을 통한 작업 속도 및 소규모 균열에 대한 경제성이 낮다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 폴리머 개질 아스팔트 계열인 우레탄 개질 아스팔트 바인더를 통해 균열 보수를 상온에서 수행할 수 있는 재료를 개발하고자 도로 현장의 균열 파손부에 균열 보수 시험 시공을 수행하였다. 균열 보수는 서울과 경기도 수원 지역에 각 1개소씩 2개소에 대하여 2013년 4월에 시공하였으며, 7개월 공용 후 현장 점검 결과 일부 균열 실링 보수 부위에서 균열이 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 현장에서 관찰된 실링 보수 재료의 균열은 우레탄 개질 아스팔트 바인더의 건조 수축보다 동절기 아스팔트 콘크리트 포장 표층의 수축에 의한 것으로 사료되며, 향후 온도 변화에 따른 수축 팽창에 관련된 성능 개선 및 현장 시공을 통해 추적조사를 수행 할 계획이다.

본 논문은 연속철근 콘크리트포장의 장기 공용성을 향상시키는데 핵심요소인 균열폭에 기초한 철근설계에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 텍사스 지역의 21개 주요 도시를 선정하여 지난 10여년간의 온도데이터를 수집하고 수집된 데이터는 PavePro에 의해 제로스트레스 온도가 계산되었다. 계산된 제로스트레스 온도와 콘크리트 최저온도와의 차를 설계온도로 하여 CRCP 프로그램에 의해 균열폭이 수치해석 되었다. 수치해석에 사용된 변수는 콘크리트 슬래브의 두께, 콘크리트의 열팽창계수, 철근비 및 설계온도로서 총 448개의 조합변수가 해석되었으며 각각의 변수조합으로부터 해석된 결과를 회귀분석 하였다. 회귀분석된 결과는 회귀식에 의해 최소 균열폭에 대한 철근량이 역계산 되었고 이로부터 슬래브의 두께, 콘크리트의 열팽창계수, 설계온도에 대한 철근비와 철근간격을 계산하여 설계표를 제시하였다.