최근 공항포장 현황을 살펴보면, 민간 공항에서는 활주로와 유도로는 아스팔트포장으로 시공하고 계류 장은 콘크리트 포장으로 시공하고 있으며 군용 공항에서는 활주로, 유도로, 계류장 등 항공기가 운항하는 모든 지역을 콘크리트 포장으로 시공하고 있다. 이것은 일찍이 아스팔트 포장이 주축을 이루던 국내공항 에서, 주둔 미군에 의해 도입된 콘크리트 포장이 군용 공항에서는 시멘트 수급 활성화 정책과 맞물려 대 대적으로 채택·정착된 반면에 민간 공항에서는 변화가 수용되지 못하고 계류장 지역의 채택으로 그치게 되었다. 어쨌든 오랜 기간의 공항포장 시공경험으로 콘크리트 포장의 시공기술은 많은 발전을 거듭하여 현재는 상당한 수준에 달해 있다. 콘크리트 골재의 입도는 시공성, 강도, 내구성, 재료 분리, 필요수량 뿐만 아니라 경제성에도 영향을 미친다. 지금까지 많은 연구를 통해 입도를 최적화하는 모델이 개발되어 왔다. 최근 몇몇 기관 시방서에 서는 최적입도의 이점을 이용하기 위해 채택하여 왔다. 최적입도는 콘크리트의 일부 속성을 강화하기 위 해 더욱 양입도의 재료를 만드는 것 등의 방식으로 개선되는 경우가 일반적이다. 더욱이, 입자 형상은 최 적입도의 성공적인 사용 가능한 요소로 언급되었다. 특히, 공항포장 콘크리트는 도로포장 콘크리트에 비하여 더 큰 하중이 작용하므로 높은 강도와 고내구 성이 요구되어 단위 시멘트량을 높게 사용하고 있지만 현재 다양한 유형의 파손이 다수 발생되어 잦은 유 지보수가 적용되고 있다. 따라서 공항포장 콘크리트가 요구하는 높은 강도와 고내구성을 확보할 수 있는 새로운 탄소배출 저감형 공항포장 콘크리트 개발이 요구된다. 본 논문에서는 고강도·고내구성을 확보할 수 있는 공항포장 콘크리트의 개발을 위한 기초연구로서 재 료측면에서 골재의 최적입도(Optimized Aggregate Gradation)를 적용하여 시험시공을 실시하였다. 최 적입도는 정규입도보다 압축강도와 휨강도가 증진되며 일반적으로 휨강도가 높으면 교통하중 및 환경하 중에 의한 횡방향 균열이 더 적게 발생하게 된다. 또한 최적입도를 적용하면 시멘트의 사용량을 줄일 수 있으므로 탄소배출 저감 측면에서도 유리하다.

유지관리측면에서 공항포장 요철(평탄성)관리는 도로포장과 비교하였을때 매우 상이하다. 도로포장과 공항포장의 요철관리를 위해서는 비교적 장파장에 대한 노면 요철 측정이 요구된다. 국제민간항공기구 (ICAO)에서 공항 포장의 요철 허용치를 3m 직선자 기준 3mm 이하로 권고 하였으나, 10차 개정안에서 권고되는 측정방식은 국부적인 요철 뿐 아니라 항공기 특성을 반영하여 장파장(120m)의 노면요철까지 고 려하여 요철 크기에 따라 조치사항을 권고하고 있다. 도로 요철 측정을 위해 사용되는 일반적인 관성형 프로파일 측정기는 이러한 요구사항을 만족하지 못한다. 이와 같은 이유로 공항 요철 측정에는 일반적으 로 워킹프로파일 측정기(Walking Profiler)를 사용하고 있으나, 현저하게 낮은 속도로(4km/h미만) 24시 간 운영되는 국제공항과 운영 특성상 측정효율이 매우 낮아 현실적으로 현장조사가 어려운 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 공항요철 평가에 적합하도록 고속레이저 변위센서(Laser displacement sensor), 관 성항법측정장치(Inertial Mesurement Unit) 및 DGPS(Differential Global Positioning System)를 이용 하여 고속 요철 측정 장치를 개발하였다. 더 나아가 광대역 레이저 스캐너와 연동하여 활주로 전체에 대한 3차원 프로파일을 측정, 활주로 전체 의 요철을 관리 할 수 있도록 개선하였다

현재 국내 공항의 포장상태를 평가하는 지표로 포장상태지수(PCI, Pavement Condition Index)를 사용 하고 있다. 이는 1970년대 미공병단(COE, Corps of Engineers)에 의해 개발된 지수로써 F.O.D 예방에 주 안점을 두어 포장에 발생된 표면결함의 종류, 심각도, 결함량에 대하여 각각의 공제값을 적용하여 포장의 상태를 정량화한 지수이다. 그러나 평가대상 공항의 규모나 주 항공기의 특성, 기후조건 등이 국내와 달라 현 국내 공항 포장 상태를 평가하기에는 적절하지 않았다. 이에 따라 국내 실정에 맞는 공항 포장상태지수 의 필요성이 대두되어, 국내 주요 발생 결함을 대상으로 결함별 심각도 기준 조정 및 Panel Rating을 통한 공제곡선, 수정공제곡선을 개발하였다. 본 연구에서는 이러한 개발 포장상태지수와 기존의 기준을 통해 동 일한 포장을 평가하고 비교분석 하였다. 국내 개발 기준과 비교한 기존의 기준은 ASTM D5340이며, 비교대상인 두 기준은 포장상태지수 결정에 핵심요소인 결함별 심각도 기준과 공제값 곡선, 복합결함에 대한 수정 공제값 곡선이 다르므로 포장상태조 사 시 적용하는 심각도 기준에서부터 포장상태지수 결정 시 적용하는 공제값 곡선을 나누어 비교하였다. 비 교를 위한 대상구간은 최근에 포장조사가 이루어진 공항을 대상으로 공항공사와 인천국제공항공사의 협조 로 선정하였으며, 4개 공항(김해공항 제 2활주로, 청주공항 제 1활주로, 원주공항 제 1활주로, 인천공항 제 3활주로)의 콘크리트 포장 구간을 선정하였다. 분석자료는 선정한 구간에서 자동포장상태조사장비로 조사 한 화상자료(실측 촬영)이며, 약 1만 5천장의 사진을 Pavement Analyzer 프로그램을 사용하여 표면결함 유무 및 결함 심각도를 분석하였다. 그 결과, 500개의 샘플 유닛에 대하여 결함량 자료를 얻을 수 있었다. 결함량 자료를 토대로 각 기준의 결함별 공제값 곡선 및 수정 공제값 곡선을 적용하여 포장상태지수를 산출 하였다. 이후 대상구간의 재령 및 발생 결함 유형별 분석, 그리고 각 기준간의 핵심요소를 비교 분석하였다. 분석구간을 대상으로 포장의 재령 및 발생 결함유형별로 분석한 결과 공항 포장의 재령이 오래될수록 균 열과 소파보수의 비중이 높아지는 추세를 보였으며, 국내 기준에서 심각도가 상승하는 사례가 발생하였다. 또한 각 기준별 포장상태지수를 산출하여 비교한 결과 다음과 같은 추세를 보였다. (1) 개발 기준으로 평가 한 포장상태지수가 ASTM D5340으로 평가한 포장상태지수보다 낮은 점수로 산출되었다. (2) 포장상태가 나쁠수록 개발 포장상태지수의 점수가 상대적으로 낮게 평가되었다. (3) 개발 포장상태지수의 점수대별 분 포가 ASTM D5340의 점수대별 분포보다 비교적 균등하였다.

자체적으로 개발한 공항포장의 부분 유지보수재료의 현장 적용에 대한 평가가 필요하다. 시험시공을 통하여 PC(Polymer Concrete) 및 PMC(Polymer Modified Concrete)를 검증한다. 현재 공항에서 사용 하고 있는 배합의 PC와 자체적으로 개발한 배합의 PC 및 PMC를 비교 및 검증한다. 공항의 특성상 주간에 시공을 진행할 수 없고 시간제한이 있으므로 시공 시간 배분을 고려해야 한다. 시간을 줄이기 위해 실내실험실에서 저울을 사용해 개량을 미리 진행한다. 시험시공 시 각 재료별로 모재 와 보수재간의 수직방향의 거동을 파악하기 위해 계측을 실시한다. 또한 보수 깊이별로 온도 센서를 설치 하여 보수재 내부의 온도를 계측한다. 계측을 통하여 유지보수재료의 초기거동을 파악하고, 장기 계측을 통해 하루 중 온도 변화 및 계절 변화에 따른 보수재의 거동을 분석한다. 유지보수단면의 크기 및 보수깊 이에 따라 균열의 발생 유무 및 균열 위치 등을 파악한다. 이와 같이 시험시공을 통해 개발한 부분 유지보수재료의 거동 및 현장 적용성을 검증한다.

항공기 착륙으로 인해 발생하는 공항 활주로 고무 퇴적물을 제거를 위해 일반적으로 사용되는 고압살수의 방법은 콘크리트 포장의 그루빙 손상 및 아스팔트 포장 표면의 박리, 탈리 등의 파손을 야기하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고무 퇴적물의 효율적 제거와 포장 표면 파손 저감을 위해 상대적 저수압의 살수로 고무 퇴적 물을 제거할 수 있도록 친환경 고무 제거제 개발을 위한 포장에 대한 영향성 평가를 진행하였다. 고무 분해 효 율의 증가, 거품 발생의 최소화, Water Jet 장비와의 조합 시 내구성 영향 최소화를 위해 기존 연구에서 표 1과 같이 배합비율을 선정하였다. 포장 영향성 평가를 위해 배합비율에 따른 콘크리트 포장의 ASR 시험 (ASTM C 1260 – Mortar-Bar Method), Scaling 시험(SIS SS 317244)과 아스팔트 포장에 대한 표면인장강 도 시험(LFV Method 2-98, Europe)을 실시하였다. 이 때 각 배합은 물과 1:50으로 희석하여 사용하였다.

일반국도의 연장 및 공용기간의 증가로 포장상태가 불량한 구간이 증가하고 이로 인한 유지보수비용이 급 격하고 있다. 제한된 예산으로 일반국도를 효율적으로 관리하기 위하여 포장관리시스템(PMS, Pavement Management System)이 1980년대 말 도입된 이후 현재 한국건설기술연구원에서 국토교통부로부터 위임을 받아 운영 중에 있다. 일반국도 PMS에는 다양한 종류의 유지보수 공법이 적용되고 있다. 1990년대 국내 아 스팔트 포장에서는 소성변형이 급격하게 증가하여 이를 억제하기 위하여 개질 아스팔트를 이용한 장수명 포 장 공법이 1990년대 중반부터 도입되기 시작하였다. 대표적인 장수명 아스팔트 포장 공법으로는 개질아스 팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt)과 SMA(Stone Mastic Asphalt)이 있다. 하지만 이러한 장수 명 포장은 일반 아스팔트 포장에 비하여 높은 단가와 현장 공용성 검증 부족으로 일반국도에 활발하게 적용 되고 있지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일반국도 PMS 데이터베이스를 바탕으로 장수명 아 스팔트 포장의 공용성능을 평가하였다. 일반국도 PMS는 포장상태를 균열률과 소성변형량을 적용하고 있으므로 공용수명을 결정하는 공용성능 인자로 균열률과 소성변형량을 적용하였다. 그림 1은 내유동성 아스팔트 덧씌우기 포장 구간에서 공용기 간에 따른 균열률과 소성변형량의 변화를 나타낸다. 공용수명은 임계 균열률(15%)과 소성변형량(10mm) 을 기준으로 결정하였다. 마지막으로 다양한 조건에 적용된 장수명 아스팔트 포장의 공용수명 영향을 미 치는 인자, 예를 들어 교통량, 환산교통량, 기온 등에 대한 통계분석을 실시하였다. 장수명 아스팔트 포장 의 객관적인 공용성능을 평가하기 위하여 동일한 조건에서 적용된 일반 아스팔트 포장의 공용수명과의 비, 공용성능비를 제안하였다.

현재 국내에서 시행되고 있는 시멘트 콘크리트 포장 형식은 초기공사비가 저렴하고 시공경험이 풍부하다는 점에서 무근(줄눈)콘크리트 포장이 대부분을 차지하고 있으나 줄눈부의 잦은 손상으로 인해 내구수명이전 파손 이 빈번해짐에 따라 포장공용수명 연장의 방법으로 연속철근콘크리트 포장공법(CRCP공법) 적용이 대두되었다. CRCP공법은 철근배근 방법에 따라 인력 배근방법(Manual method)과 Tube Feeding장비를 이용하여 철근을 배근하는 기계식 배근(Mechanical Placement Method)방법으로 분류된다. 국내의 경우 1984년 경부고속도로 포장개량의 목적으로 처음 CRCP가 도입되었으며 1985년도 중부고속도로에 인력 배근방법으로 시공하여 현재 까지 양호한 공용상태를 보이고 있다. 하지만 인력배근의 경우, 철근조립의 선행공정으로 인한 시공성 저하와 별도의 작업 공간이 필요하여 상․하행 분리구간 및 터널, 확포장구간에 적용이 어려워 시공실적이 저조한 실정 이다. 또한 국외의 경우 기계식 배근방법의 시공이력이 있으나 철근 배근의 부정확성 등 문제점의 개선이 이루 어지지 않아 1990년 이후 시공실적은 없는 실정이다. 콘크리트 포장의 내구성 저하 원인인 횡방향 줄눈을 제거하여 주행성 및 내구성을 확보하고 총 생애주기비용 을 고려하여 경제성 측면에서 유리한 CRCP포장의 확대적용이 필요하다. 이를 위해 기존 CRCP공법의 시공성 을 해결하여 국내여건에 맞는 시공방법의 개선이 요구되며, 철근 배근의 정확성 등의 문제점 개선을 통한 구조 적 성능 향상이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 횡방향 철근 없이 철근유도장비를 이용하여 종방향 철근을 자동 배근하는 동시에 콘크 리트를 포설하는 연속철근콘크리트 포장공법을 적용한 시험시공 구간에 대하여 철근배근의 정확성을 확인하였으 며 추적조사를 통한 균열 상태 조사를 실시하였다. 이를 통해 연속철근콘크리트 포장의 개선된 기계식 시공방법 의 현장적용성을 평가하여, 기존 인력식 배근으로 시공한 연속철근콘크리트 포장과 비교평가를 실시하였다.

PURPOSES: This research is to evaluate the mechanical performance of different types of Hot Mix Asphalt (HMA) pavement cells prepared for MN/Road field testing section through an extensive experimental analysis of air voids and simple statistical evaluation tools (i.e. hypothesis test). METHODS: An extensive experimental work was performed to measure air voids in 82 asphalt mixture cores (238 samples in total) obtained from nine different types of road cell located in MN/Road testing field. In order to numerically and quantitatively address the differences in air voids among the different test Cells built in MN/Road, a simple statistical test method (i.e. t-test) with 5% significance was used. RESULTS: Similar trends in air voids content were found among the mixtures including conventional HMA, Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) and Warm Mix Asphalt (WMA) combined with taconite aggregate this provides support to the use of RAP and WMA technology in the constructions of asphalt pavement. However, in case of acid modified HMA mixtures, significant differences in air void content were observed between on the wheel path and between wheel path location, which implies negative performances in rutting and thermal cracking resistances. Conclusions : It can be concluded that use of RAP and WMA technology in the construction of conventional asphalt pavement and the use of PPA (Poly Phosphoric Acid) in combinations with SBS (Styrene Butadiene Styrene) in asphalt binder production provide satisfactory performance and, therefore, are highly recommended

PURPOSES: The objective of this study is to investigate the effect of asphalt and geotextile interlayer on the fracture behavior of unbonded concrete overlay through a laboratory composite beam test. METHODS: In order to evaluate the effect of interlayer materials on the fracture behavior of unbonded concrete overlay, a laboratory test of composite beam was conducted with different types of interlayer. The test results of the composite beam using two types of geotextile interlayer with different thicknesses were compared to the test results of the composite beam using the tradition type of asphalt interlayer. The unbonded concrete overlay on the existing concrete pavement without interlayer was set for the control condition. RESULTS AND CONCLUSION : Overall, the laboratory composite beam test results did show the effect of asphalt and geotextile interlayer on the fracture behavior of composite concrete beams. The three-layer geotextile interlayer and HMA layer both increase the peak load when the first macrocrack occurs in the top concrete beam, while the HMA interlayer causes the smallest load drop percentage after the first macrocrack. The three-layer geotextile did show better performance than the single-layer geotextile through the greater peak load and smaller load drop percentage. It indicates that the thickness of geotextile interlayer will affect the fracture behavior of unbonded concrete overlay and the thicker geotextile interlayer is recommended.

PURPOSES : The first generation of wide base tires introduced in the early 1980s was found to cause a significant increase in pavement damage compared to dual-tire assemblies. However, wide base tires have evolved considerably, and a new generation of wide base tire is thought to be comparable to conventional dual tires for pavement damage. A challenge associated with using wide base tires is the accurate quantification of pavement damage induced by these tires. The objective of this study was to investigate the responses of flexible pavement to continuously moving vehicular loading under various tire configurations. METHODS : The comparison of the strain/stress responses of full-depth pavement caused by conventional dual tire assembly and new generation of wide-base tires was performed. The FE model incorporates linear viscoelasticity of asphalt material and continuous moving load using implicit dynamic analysis. RESULTS AND CONCLUSIONS : The result demonstrates that the new wide-base tires caused slightly more fatigue damage and less primary rutting damage in HMA layer than a dual-tire assembly, but caused more secondary rutting damage in subgrade than a dual tire assembly.

PURPOSES: This study aims to evaluate the performance of interlocking block pavement system for low speed highway. METHODS: Through on-site monitoring, environmental impact assessment of interlocking block pavement such as heat island reduction, traffic safety, noise pollution were evaluated as compared with asphalt pavement. Also the pavement condition and roughness were evaluated according to performance period. RESULTS: Surface temperature of interlocking block pavement was about 7 degree lower than asphalt pavement in midsummer. Compared to asphalt pavement, vehicle speed reduction effect of interlocking block pavement was about 2kph. For low speed driving, the noise pollution was measured at a similar level for both asphalt and interlocking block pavement. After 42month service period, the breakage of block was only 0.24% for the whole surveyed area. IRI of interlock block pavement was estimated within the range of 5~8m/km. CONCLUSIONS : Depending on the performance monitoring results such as heat island reduction, providing traffic safety and keeping a good pavement condition for a long service period, it assures that interlocking block pavement was applicable for low speed road.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the applicability of the pitch, which is produced during SDA petroleum upgrading process, as a pavement paving material. In order for the purpose, the physical and chemical properties of the pitch are analyzed, and then the various plasticizers are applied in the pitch. METHODS: Two types of pitch are selected from oil refinery companies, which are owned the SDA petroleum upgrading process. Also, two types of asphalt binders, PG 64-22 and PG 58-22, are employed to compare with the pitch because these two types of asphalt binders are currently used as paving materials. For the chemical property of the pitch, the composition of SARA (Saturate, Aromatic, Resin, Asphaltene), the elementary composition, and the functional group are analyzed. For the physical property of the pitch, the basic material property tests, such as penetration test, softening point test, flash point test, ductility test, and rotational viscometer test, are performed. Also, the DSR (Dynamic Shear Rheometer) test and the BBR (Bending Beam Rheometer) test are conducted using asphalt binder specimens obtained by both short term aging (Rolling Thin Film Oven, RTFO) and long term aging (Pressure Aging Vessel, PAV) processes. The rheological property of each pitch type is evaluated as a function of temperatures and loading cycles. PG 64-22 asphalt binder is used as a control material. RESULTS AND CONCLUSIONS: The Pitch may not be suitable for the pavement paving material without modifications, but the pitch can be used as alternatives of modified addictive or asphalt. If low molecular component, such as saturate and aromatic components, are added in the pitch based on the development of various plasticizers, it has a strong possibility for the pitch to be used as a alternative. However, in order to verify the performance property of the pitch, further research is needed.

현재 우리나라 고속도로의 60%이상을 차지하는 콘크리트 포장은 공용수명의 도달로 인해 보수를 필요 로 하는 구간이 증가하고 있다. 노후된 콘크리트 포장은 단면보수 등 부분적 보수가 진행되어 왔으나 이 또한 한계에 이르러, 전면보수를 필요로 하는 구간이 증가되고 있다. 노후 콘크리트의 전면보수 방법으로 아스팔트 덧씌우기가 주로 사용되고 있지만, 기존 콘크리트 포장 줄눈부에서 유발되는 반사균열 및 기존 포장과의 부착력 부족으로 발생되는 포트홀 등의 문제가 발생하여 덧씌우기된 아스팔트 포장의 수명을 단축하는 요소로 평가되어왔다. 아스팔트 덧씌우기 구간의 반사균열 문제를 해결하기 위해 제안된 Saw and Seal 공법은, 덧씌우기된 아스팔트 포장에 기존 콘크리트 포장의 줄눈과 동일한 위치에 줄눈을 시공하여 반사균열을 제어하는 공법 이다. 하지만 주입식 줄눈재를 사용한 기존의 Saw and Seal 공법은 줄눈부의 차수기능 미흡에 따른 2차 균열 등의 포장결함과 신․구 포장간의 부착력 미흡에 따른 포트홀 문제등의 문제를 해결하지 못하였다. 기존 Saw and Seal 공법의 문제를 해결하고자 개발된 ‘노후콘크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공 법’은 Water-blasting과 진공흡입 청소의 표면처리 공정을 통해 절삭 잔재물 및 열화부의 완전한 제거를 가능하게 하여 기존 포장과 아스팔트 덧씌우기 포장의 3.5배 증대된 부착력을 바탕으로 포트홀 발생을 억제하고 , 접착식 중공 성형 줄눈재의 사용으로 유도된 반사균열을 효과적으로 제어하고 더불어 줄눈을 통한 수분침투를 방지하여 2차 파손을 억제하는 것을 특징으로 한다. 개선된 ‘노후콘크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공법’은 포장가속시험 및 접착제의 허용변위 시험, 노화시험, 줄눈재의 차수기능 시험 등을 통해 성능을 검증하였으며, 경기도 가평의 국도 37호선 봉수교차로에 2011년 6월 시험시공을 실시하였다. 본 연구에서는 추적 조사를 통하여 국도 37호선 봉수교차로에 시공한 개선 공법 구간 및 동일시기 시공 된 화현, 일동 교차로의 주입식 줄눈재가 적용된 기존 Saw and Seal 공법의 줄눈부 비교를 통해 ‘노후콘 크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공법’의 장기 공용성을 평가하였다. 본 연구의 봉수교차로 줄눈부의 이력조사는, 시공 전과 시공 단계에 따른 줄눈부 변화, 시공 직후, 1년 공용 뒤, 동절기의 줄눈부(20개월 공용 뒤), 2년 공용 뒤의 줄눈부의 변화를 추적조사를 통해 실시하였 다. 인근 교차로의 주입식 줄눈재 Saw and Seal 구간 줄눈부 조사는 봉수 교차로 조사시기와 동일한 날 짜에 진행되어 두 구간의 줄눈부 상태를 비교하였다. 평가 결과 개발 공법 구간의 줄눈부는 공용후 2년간의 추적조사 기간 동안 시공초기와 같이 양호한 상 태를 보였으나, 주입식 줄눈재 사용구간에서는 2차 균열을 비롯한 백태 현상, 줄눈재 손상등의 포장결함 이 발생하였다.

현재 국내외에서 개발된 다양한 포장가속시험기는 도로포장의 장기공용성 평가를 위하여 폭넓게 적용 되고 있으나, 다양한 포장 파손을 모사하는데 장비의 역량이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 포 장가속시험 장비를 동적하중으로 재하할 수 있도록 적용하였고 또한, 포장의 노화 현상 등 환경조건의 영향을 고려할 수 있도록 하였으며, 이에 따라 최대의 성능을 발휘할 수 있는 도로 포장용 동적 하중재하 시험 장비를 개발하여 복합 포장체 개발을 위한 현장 시험포장 구간에서 현장 적용성을 평가하였다. 동적 하중재하 시험 장비는 복륜 트럭 타이어 형태로써 유압으로 1~6톤까지 하중을 재하할 수 있으며, 0.5m의 왕복 주행 및 동적하중을 위한 진동이 가능하다. 장비의 현장 시험은 일반포장 및 복합포장체의 두 단면에 대해서 실시를 하였다. 초기 거동에 대한 포 장 내부의 거동을 검토하기 위하여, 각 포장체내의 아스팔트층 하부, 입상재료 또는 빈배합 콘크리트 층 하부에 매설된 계측기 상단의 위치에서 총 4회를 실시하였다. 각각의 단면에서 총 1,100회 반복적으로 주행하였으며, 장비의 다양한 모드(재하하중, 속도, 진동발생)을 적용하여 수행하였다. 하중 재하 시험 결과 일반포장구간에서는 타이어 중앙 부분에서 약 8mm의 소성변형이 발생하였고, 복합포장구간에서는 타이어 중앙부분에서 약 5mm의 소성변형이 발생하였다.

최근 공항포장 현황을 살펴보면, 민간 공항에서는 활주로와 유도로는 아스팔트포장으로 시공하고 계류 장은 콘크리트 포장으로 시공하고 있으며 군용 공항에서는 활주로, 유도로, 계류장 등 항공기가 운항하는 모든 지역을 콘크리트 포장으로 시공하고 있다. 이것은 일찍이 아스팔트 포장이 주축을 이루던 국내공항에서, 주둔 미군에 의해 도입된 콘크리트 포장이 군용 공항에서는 시멘트 수급 활성화 정책과 맞물려 대대적으로 채택·정착된 반면에 민간 공항에서는 변화가 수용되지 못하고 계류장 지역의 채택으로 그치게 되었다. 어쨌든 오랜 기간의 공항포장 시공경험으로 콘크리트 포장의 시공기술은 많은 발전을 거듭하여 현재는 상당한 수준에 달해 있다. 콘크리트 골재의 입도는 시공성, 강도, 내구성, 재료 분리, 필요수량 뿐만 아니라 경제성에도 영향을 미친다. 지금까지 많은 연구를 통해 입도를 최적화하는 모델이 개발되어 왔다. 최근 몇몇 기관 시방서에 서는 최적입도의 이점을 이용하기 위해 채택하여 왔다. 최적입도는 콘크리트의 일부 속성을 강화하기 위해 더욱 양입도의 재료를 만드는 것 등의 방식으로 개선되는 경우가 일반적이다. 더욱이, 입자 형상은 최적입도의 성공적인 사용 가능한 요소로 언급되었다. 특히, 공항포장 콘크리트는 도로포장 콘크리트에 비하여 더 큰 하중이 작용하므로 높은 강도와 고내구성이 요구되어 단위 시멘트량을 높게 사용하고 있지만 현재 다양한 유형의 파손이 다수 발생되어 잦은 유 지보수가 적용되고 있다. 따라서 공항포장 콘크리트가 요구하는 높은 강도와 고내구성을 확보할 수 있는 새로운 탄소배출 저감형 공항포장 콘크리트 개발이 요구된다. 본 논문에서는 고강도·고내구성을 확보할 수 있는 공항포장 콘크리트의 개발을 위한 기초연구로서 재료 측면에서 골재의 최적입도(Optimized Aggregate Gradation)를 적용하였다. 최적입도는 정규입도보다 압축강도와 휨강도가 증진되며 일반적으로 휨강도가 높으면 교통하중 및 환경하중에 의한 횡방향 균열이 더 적게 발생하게 된다. 또한 최적입도를 적용하면 시멘트의 사용량을 줄일 수 있으므로 탄소배출 저감 측면에서도 유리하다.

일반적으로 교량 슬래브는 구조용 콘크리트로 구체를 시공하고 난 후 교면포장용 콘크리트로 포장공사를 실시하여 완성한다. 교면포장은 교통하중과 환경하중에 저항할 수 있도록 적절한 강도와 내구성을 가지는 재료로 시공되어야 한다. 현재 국내에서 적용되고 있는 교면포장용 콘크리트에는 합성고무 라텍스 수지를 첨가한 콘크리트 (Latex Modified Concrete)와 실리카흄을 첨가한 콘크리트가 있으며, 이들 콘크리트는 일반콘크리트에 비해 내구성을 향상시킨 고내구성 교면포장용 콘크리트로 분류되나, 고가의 재료로 경제성을 저하시키는 요인이 있다. 기존의 고내구성 콘크리트보다 경제적 효율을 강화하고, 콘크리트의 내구성을 향상을 통해, 궁극적으로 콘크리트 교면 포장의 공용성능을 향상시키고자 고분말도 플라이애시와 슬래그를 첨가한 교면포장용 삼성분계 시멘트 콘크리트의 최적배합을 도출하고, 이에 대한 실내 내구성을 평가하고자 한다. 콘크리트 교면포장에서 발생되는 파손 중 가장 많은 부분을 차지하는 것이 균열이며, 그 주요한 원인이 콘크리트 수축에 의한 것이다. 이에 교면포장의 내구성능 조건을 만족시키기 위해 고분말도 혼화재를, 수축균열 억제를 위해 팽창제와 수축저감제를 검토하였다. 실내 내구성 평가를 위해 재령별 압축강도시험과 수축에 대한 검토를 위해 자기수축시험을 진행하였다. 또한 내구성 평가를 위해 동결융해저항성시험, 표면박리 시험을 진행 하였다. 표. 1은 고분말도 플라이애시와 슬래그로 치환한 삼성분계 시멘트 콘크리트에 팽창제와 수축저감제를 비율에 따라 첨가한 배합비이며, 비교배합으로 포틀랜드시멘트만 사용한 배합을 통해 결과를 비교하였다. 압축강도 시험결과 삼성분계 시멘트 콘크리트는 재령 90일에 60MPa이상을 나타내었으며, 팽창제 치환율에 따라 감소하였으나, 충분한 강도를 확보하였다. 자기수축 시험결과 팽창제 치환율의 증가에 따라 자기수축 거동이 환화되며, 치환율이 8%에서 12%로 증가 시 오히려 팽창거동이 전환되는 특성을 보였으며, 수축저감제를 사용 시 수축보상측면에서 유리하였다. 동결융해저항성 시험결과 C5S1배합을 제외한 모든 배합에서 상대동탄성계수가 90%이상 나타났으며, 표면박리저항성 시험결과 모든 배합에서 Boras Method 기준 “Acceptable”등급이상, ASTM기준 2등급이상을 나타내어 적정한 저항성을 확보한 것으로 평가되었다.

최근 전 세계적인 이상기온 현상으로 인하여 기후변화에 따른 극심한 강우 및 강설빈도가 많아지고 동 절기 기록적인 한파로 인하여 콘크리트의 내구성 특히 동결융해 저항성에 대한 검토가 필연적인 항목이 되었다. 강우 및 강설 상황 시, 공항포장의 표면에 우수 또는 우설에 의한 침투수 및 동결융해 현상에 의 해 포장체의 구조적 성능이 저하될 우려가 있으며 이에 따른 조기파손의 영향으로 항공기의 이·착륙 시 안전에 저해요소로 작용할 소지가 있으므로 이에 대한 대책이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 투수콘크리트를 공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 연구의 일환으로 동결융해 저항성을 분석하고자 한다. 또한 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트에 대한 동결융해 저항성 기준이 존재하지 않아 미연방항공청(Federal Aviation Administration, FAA) 기준에 명시되어 있는 ASTM D 560 Standard Test Methods for Freezing and Thawing Compacted Soil-Cement Mixtures에 의거하여 중량손실율을 측정하였다. 본 연구에서 고려한 각 실험변수는 고로 슬래그 미분말을 치환하지 않은 Plain 변수를 포함하여 고로슬래그 미분말을 10%, 30% 및 50% 치환한 총 4가지 변수에 대하여 실험을 진행하였다. 동결융해에 의한 중량손실율 실험결과, 중량손실율 측정은 13Cycle까지 실험을 수행하였으며 Plain 변수를 포함하여 고로슬래그 미분말을 10%, 30% 및 50% 치환한 모든 변수에서 동결웅해에 의한 중량손실율이 1% 미만으로 분석되었다. FAA AC 150-5370-10a에 명시되어 있는 ASTM D 560을 활용하여 동결 융해 12Cycle에서의 중량손실율 14% 이하의 값을 월등히 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 동결융해 저항성 확보가 충분히 가능할 것 으로 판단된다.

최근 융설포장용 화학용 제설제가 콘크리트 포장 및 구조물에 좋지 않은 영향을 미치고 있으며, 환경적으로 좋지 못하여 친환경 융설제 개발 및 융설에 효율에 높은 아스팔트 포장 개발에 노력을 기울이고 있 다. 일반적으로 융설용 아스팔트 포장은 지열이나 태양열을 이용하여 물을 뜨겁게 한 다음 눈을 제거하는 방식으로 이를 효율적으로 수행하기 위해서는 열전달율이 좋은 포장이 효율적이다. 본 연구에서는 융설용 아스팔트 혼합물 재료개발을 위하여 그라파이트를 습식과 건식 두방법을 이용하여 아스팔트 혼합물에 첨가하였다. 습식에 사용하는 아스팔트의 소성변형과 피로균열 저항성을 평가하기 위하여 Dynamic Shear Rheometer와 Bending Beam Rheometer를 이용하여 아스팔트 시험을 하였다. 습식과 건식으로 아스팔트 혼합물 시료를 만들어 아스팔트 혼합물의 전도율을 측정하였으며, 인장강도를 측정하였다. 1차원 열전달 이론에 근거하여 아스팔트 혼합물의 융설을 모사하였다. 전도율 측정결과 그라파이트 함량이 증가할수록 전도율은 증가하였으며, 습식이 더 전도율 상승효과가 좋은 것으로 나타났다.