교면 포장은 교통하중 및 온도 변화 등의 환경적 요인에 따라 상판, 거더, 신축/압축 이음 등의 교량 상부 구조물의 복잡한 거동을 나타나기 때문에 도로포장의 구조 성능과는 다르다. 이에 본 논문에서는 가변형 팬믹서를 활용하여 개질유황 합성 시멘트 콘크리트(MSCC)를 혼합하는 새로운 방법을 제시하고자 한다. 혼합 단계는 건식 및 습식의 두 단계로 이루어지며, 회전 모터의 속도의 변화를 주어 혼합하는 방식이다. 제안된 방법의 타당성을 평가하기 위해 실내 실험을 실시하였으며, 본 기술 적용 시 MSCC의 내구성이 향상되고 교량 포장 설계 요건을 충족하는 것을 확인하였다. 또한 내구성 및 경제성을 고려하여 최적 MSCC 개질유황 함량을 4%로 제안하고자 한다. 현재 제안된 기술의 적용 가능성을 확인하기 위한 추가적인 현장 평가가 수행되고 있으며, 가까운 시일 내에 결과를 제시할 예정이다.

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.

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.

본 연구에서는 MMA 계열의 폴리머 콘크리트를 콘크리트 교량 상판의 박층 교면포장용으로 적용 가능성에 대한 검토를 수행하였다. 아크릴수지와 경화재, 충진재(탄산칼슘 및 규사)로 구성되어진 아크릴 콘크리트의 성분 종류 및 배합비율 등이 아크릴 콘크리트의 물리적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 점도시험, 압축강도시험, 휨시험 등을 수행하였으며, 시험을 통해 최적 배합비율을 결정하였다. 최적 배합비율로 생산된 아크릴 콘크리트에 대해 투수저항성, 염소이온 침투 저항성, 경화수축량, 열팽창계수, 부착강도 시험 등의 물리적 특성 시험을 실시하였다. 시험결과 폴리머 콘크리트가 기존의 일반 시멘트 콘크리트에 비해 방수성능이 우수하고 염소이온 침투 저항성도 우수한 것으로 나타났다. 또한 기존 바닥 콘크리트와의 부착성도 우수하고 균열 저항성도 우수한 것으로 나타났다. 기존의 아크릴 수지는 경화시 수축량이 크고, 열팽창계수 또한 일반 시멘트 콘크리트에 비해 큰 단점이 있으나 본 연구에서 새롭게 개발한 아크릴 수지를 적용한 결과 대폭 증가된 연성으로 인해 균열발생 가능성을 낮출 수 있을 것으로 확인되었다.

Recently, a great social damage has been caused by the sargassum homeri, which has flowed from China in the Jeju and Namhae coasts. In this study, biopolymer was prepared by using sargassum homeri and applied to bridge pavement concrete. The performance of chloride ion penetration resistance of the bridge pavement concrete made of biopolymer was evaluated. As a result, excellent penetration resistance performance was shown.

From the test results, it was found that the compressive strength and the resistance of chloride ion penetration were evaluated the slag content of the concrete for bridge pavement. Compressive strength test results showed that initial strength was decreased as slag replacement ratio increased. The chlorine ion penetration performance increased with increasing strength.

From the test results, it was found that the compressive strength and the resistance of chloride ion penetration were evaluated the slag content of the concrete for bridge pavement. Compressive strength test results showed that initial strength was decreased as slag replacement ratio increased. The chlorine ion penetration performance increased with increasing strength.

본 연구에서는 기존의 교면포장 공법인 아스팔트와 라텍스 개질 콘크리트 포장의 단점을 극복한 교면포장용 고성능 콘크리트의 개발을 위하여 교면포장용 콘크리트 슬래브의 내구성을 평가하였다.교면포장용 고성능 콘크리트의 배합으로는 A-Type (실리카퓸 6%), B-Type (실리카퓸 6%+플라이애쉬 20%), C-Type (실리카퓸 6%+고로슬래그 40%)의 3가지 종류를 고려하였고 현재 교면 포장에 사용되고 있는 라텍스 개질 콘크리트 포장(LMC)과 일반 콘크리트 포장(OPC)에 대하여 비교 평가하였다. 내구성 평가를 위한 실험으로는 정적재하실험과 피로실험을 실시하였으며 처짐 및 균열폭과 콘크리트 및 철근 변형률을 측정하여 비교하였다. 또한 범용 프로그램인 ABAQUS를 이용한 유한요소 해석을 통하여 실험결과를 검증하였다. 실험결과, 정적재하시험의 경우 고성능 콘크리트 배합이 LMC 및 OPC에 비하여 역학적 특성 및 내구성에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. 고성능 콘크리트 배합 중에선 A-Type이 처짐 및 균열저항성에 있어서 가장 우수한 것으로 나타났다. 피로시험의 경우에는 고성능 콘크리트 배합이 LMC 및 OPC에 비하여 균열저항성이 우수한 것으로 나타났으나 전체적인 거동은 모든 시험체가 일정하게 유지되어 반복하중에 대하여 충분한 내하력 및 강성을 확보하고 있는 것으로 판단된다. 유한요소 해석 결과, 처짐의 경우 1~4mm, 변형률의 경우 최대 12%의 상대오차를 보여 실험결과와 유사한 변형을 보였다

본 연구는 국내에서 개발 중인 초박층 교면포장용 폴리설파이드 에폭시 폴리머 콘크리트의 물리적 특성을 파악하고 국내로의 적용 가능성을 향상시키기 위해 수행되었다. 바인더와 폴리머 콘크리트의 배합실험을 통해 폴리머 콘크리트의 최적 배합비율을 결정하고, 결정된 배합비율로 생산된 폴리머 콘크리트에 대하여 압축, 휨, 부착 강도 시험을 수행하여 강도특성을 파악하였으며 동결 융해 저항성 시험을 통해 폴리머 콘크리트의 내구성을 평가하였다. 강도 시험 결과, 우수한 강도 성능과 휨 추종성을 나타내었고 미국콘크리트학회에서 제시하는 모든 강도 기준을 충족하였다. 또한 다양한 온도에서의 강도 시험에서도 기존의 재료에 비하여 개선된 성능을 나타내었다. 동결 융해 시험 및 동결 융해 과정을 거친 시편의 강도 시험 결과, 폴리머 콘크리트의 내구성에는 전혀 문제가 없는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 새롭게 개발된 폴리머 콘크리트는 초박층 교면포장으로 사용하기에 적절한 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 온도 민감성도 개선되어 기존의 초박층 교면포장 재료에 비해 폭 넓은 적용성을 갖춘 것으로 판단된다.