본 연구는 프리스트레스트 콘크리트 포장(PSCP)의 횡방향 긴장 설계방안을 구축하기 위하여 수행되었다. 우선 PSCP에 횡방향 긴장을 가했을 경우에 긴장간격에 따른 슬래브의 응력분포를 분석하였다. 또한 환경하중과 차륜하중이 PSCP슬래브에 작용할 때 슬래브에 발생하는 인장응력의 분포도 분석하였다. 이러한 환경 및 차륜하중 등의 설계하중과 긴장응력을 결정하는 기준인 슬래브의 허용인장응력을 합리적으로 선정하는 방법에 대하여 논의하였으며 이러한 기준의 선정이 횡방향 긴장 설계에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 긴장간격이 커질수록 긴장응력의 손실을 가져오는 범위가 넓어지며 특히 Shoulder부분에서의 응력손실이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 횡방향 긴장 설계는 설계하중에 대한 슬래브의 응력을 산출한 후 슬래브가 허용인장응력 이내의 응력을 받도록 평균긴장응력을 산출하여 긴장간격 및 긴장량을 결정하면 되지만, 이때 Shoulder, Wheel Pass, 중앙부 등 슬래브의 여러 다른 위치에서의 응력 또한 반드시 검토하여 적절한 긴장간격을 선정하여야 한다.

본 연구는 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 이용한 급속 신설 도로 포장 공법의 국내 적용성을 분석하기 위한 기초 연구를 수행하고 시험시공을 통해 선설 프리캐스트 포장의 설계 및 시공 지침을 개발하기 위하여 수행되었다. 시험시공을 위해 가로, 세로, 깊이가 각각 실제 포장 슬래브의 1/2 크기인 슬래브를 설계하여 제작하였으며 이에 적합한 철근배근, 종방향과 횡방향의 연결부, 그라우팅 방법 등에 대하여 분석을 수행하였다. 이러한 슬래브를 이용하여 종방향과 횡방향으로 두 개씩 총 4 개의 슬래브를 연결하여 평탄성을 조절한 후 포켓 부분과 슬래브 하부의 공간을 그라우팅 함으로써 시공을 신속 용이하게 수행하였다. 시험 시공을 수행하며 프리캐스트 포장의 설계 및 시공과 관련된 세부 사항을 면밀히 분석하였으며 이에 바탕을 두어 프리캐스트 슬래브를 이용하여 급속하게 신설 도로를 건설할 때의 설계 및 시공 지침을 개발하였다.

지난 2005년 12월 호남지역에 내린 폭설과 연이은 한파로 서해안고속도로와 호남고속도로에 많은 피해가 보고되었다. 특히 2.0m 이하의 저토피고를 갖는 통로 암거 상부의 포장에 최대 6.0cm 높이의 노면 융기와 횡방향 균열이 발생하였다. 이는 포장의 수명단축 및 공용성 저하, 교통사고 발생 등에 영향을 미치기 때문에 시급한 대책마련이 요구되었다. 현장 조사 결과 단기간에 증가한 침투수가 노상과 노체에 함유된 세립분의 영향으로 포장 내부의 배수가 지연되고 저온에서 발생한 동상이 포장 파손의 일차적인 원인으로 지적되었다. 최근 한국도로공사는 도로교통기술원과 공동연구를 통해서 신설되는 암거상부 포장에 대한 새로운 설계안을 제시하였다. 본 설계안은 암거 상단부에 맹암거를 설치하여 침투수의 원활한 배수를 유도하고 간극수압의 저감을 통해 포장하부의 동상을 예방하고자 한다. 본 논문에서는 위의 설계법 개발을 위해서 수행한 실험과 수치해석결과를 다루고 있다. 현장에서 채취한 지반시료에 대한 점토함유량 분석을 실시하고 2차원 유한요소해석을 실시하여 골재 입경에 따른 침투류의 배수특성을 조사하였다. 저토피고(2.0m 이하) 암거 상부 포장에 적용될 맹암거의 규격은 침투류 해석결과와 현장 시공성을 고려하여 폭과 높이를 각각 400mm, 800mm로 결정하였다.

본 연구에서는 콘크리트포장 확장접속부의 추적조사를 통해 시공 및 설계상의 문제점을 확장구간의 평탄성 저하, 진동이 콘크리트에 미치는 영향, 접속부의 접속불량의 관점에서 분석하였다. 기존 측대 일부분만 절단한 경우 접속부에 윤하중이 반복 집중되어 종종 과도한 벌어짐과 단차로 이어지는 것이 목격되었다. 또한 팻칭된 부분에 균열이 재 발생되는 모습도 관찰하였다. 2004년 같은 시기에 신설 준공된 구간과 평탄성을 비교한 결과 확장 준공된 구간의 평탄성 값이 다소 높게 나타났다. 확장구간 설계 시 3차선 4차선으로 확장하는 경우 기존 구간에 설치된 타이바의 내력이 부족해지는 경우에 대해 설명하였다. 현행 타이바를 시공하는 방법에 의한 타이바의 정착강도가 소요강도의 57%에 불과하므로 대안을 제시하였다.

현재의 마샬 배합설계는 공극률, VFA. VMA와 함께 가열 아스팔트 혼합물의 현장 공용성과 관련이 적은 안정도와 흐름값을 포함하고 있다. 게다가, 안정도와 흐름값은 거의 대부분 기준값에 만족하며. 최적 아스팔트 함량(OAC)은 공극률, VFA, VMA와 같은 용적특성에 의해 결정되고 있다. 그러므로 많은 연구자들은 현장 공용성과 관계를 가지는 혼합물을 만들기 위하여 안정도와 흐름값을 대신할 수 있는 역학적 특성에 관심을 가지고 있다. 본 연구에서는 마샬 배합설계방법의 안정도와 흐름값을 대신하여 역학적 특성과 관련있는 변형강도(SD)와 파괴에너지(FE)를 도입하는 배합설계를 제안할 것이다. Kim test로부터 소성변형 저항성과 상관성이 높은 변형강도(SD)와, 간접인장시험으로부터 피로균열을 모사하는 파괴에너지 (FE)를 도입하였다. 현재의 배합설계방법과 제안한 배합설계 방법을 비교하기 위하여 4가지 아스팔트 흔합물을 사용하였다. 제안한 배합설계가 현재의 배합설계방법에 비해 OAC결정에 역학적 특성이 반영되는 결과를 볼 수 있었다.

본 연구에서는 콘크리트 포장에서 발생하는 소음을 저감시키기 위한 최적의 임의간격 횡방향 타이닝 설계 간격을 제안하였다. 기존 문헌조사를 바탕으로 소음 발생에 대한 원인을 규명하였고, LCG(linear congruential generators) 알고리즘 이론을 이용하여 특정 주파수에 집중되는 에너지를 효과적으로 분산시킬 수 있는 타이닝의 간격을 설계하였다. 실내 시뮬레이션 결과를 대구-포항 고속국도 현장에 적용하였고 기존 국내외에 적용된 임의간격 횡방향 타이닝 시공도 병행하여 실내 외 소음 및 교통소음을 비교하였다. 실내 외 소음 측정 결과, 피치 소음으로 인한 소음을 감소시킴으로써 임의간격 횡방향 타이닝 구간이 일반구간 보다 낮은 소음도를 보였으나, 그 효과가 크지 않았다. 교통 소음 측정에서도 전체적으로 일반 타이닝 구간에 비해 임의 간격 횡방향 타이닝 구간에서 더 큰 소음저감 효과를 확인할 수 있었으나, pass-by 소음 측정과는 다소 차이를 보였다.