This study examines the effect of microstructural factors on the strength and deformability of ferrite-pearlite steels. Six kinds of ferrite-pearlite steel specimens are fabricated with the addition of different amounst of Mn and V and with varying the isothermal transformation temperature. The Mn steel specimen with a highest Mn content has the highest pearlite volume fraction because Mn addition inhibits the formation of ferrite. The V steel specimen with a highest V content has the finest ferrite grain size and lowest pearlite volume fraction because a large amount of ferrite forms in fine austenite grain boundaries that are generated by the pinning effect of many VC precipitates. On the other hand, the room-temperature tensile test results show that the V steel specimen has a longer yield point elongation than other specimens due to the highest ferrite volume fraction. The V specimen has the highest yield strength because of a larger amount of VC precipitates and grain refinement strengthening, while the Mn specimen has the highest tensile strength because the highest pearlite volume fraction largely enhances work hardening. Furthermore, the tensile strength increases with a higher transformation temperature because increasing the precipitate fraction with a higher transformation temperature improves work hardening. The results reveal that an increasing transformation temperature decreases the yield ratio. Meanwhile, the yield ratio decreases with an increasing ferrite grain size because ferrite grain size refinement largely increases the yield strength. However, the uniform elongation shows no significant changes of the microstructural factors.

Recently, steel structures have increasingly been required to have sufficient deformability because they are subjected to progressive or abrupt displacement arising from structure loading itself, earthquake, and ground movement in their service environment. In this study, high-strength low-carbon bainitic steel specimens with enhanced deformability were fabricated by varying thermo-mechanical control process conditions consisting of controlled rolling and accelerated cooling, and then tensile and Charpy V-notch impact tests were conducted to investigate the correlation between microstructure and mechanical properties such as strength, deformability, and low-temperature toughness. Low-temperature transformation phases, i.e. granular bainite (GB), degenerate upper bainite(DUB), lower bainite(LB) and lath martensite(LM), together with fine polygonal ferrite(PF) were well developed, and the microstructural evolution was more critically affected by start and finish cooling temperatures than by finish rolling temperature. The steel specimens start-cooled at higher temperature had the best combination of strength and deformability because of the appropriate mixture of fine PF and low-temperature transformation phases such as GB, DUB, and LB/LM. On the other hand, the steel specimens start-cooled at lower temperature and finish-cooled at higher temperature exhibited a good low-temperature toughness because the interphase boundaries between the low-temperature transformation phases and/or PF act as beneficial barriers to cleavage crack propagation.

In case of general concrete, autogenous shrinkage is about 10% of the drying shrinkage. Therefore it was not considered significant to be a subject matter about managing the crack control and design. It was reported that cracks can be generated from the autogenous shrinkage. Because of the low W/B rate and the high unit binder of the high strength concrete. In this study, autogenous shrinkage and drying shrinkage are examined which is the main reason of the cracks of the high strength concrete based on the previous studies. Comparing the data from this study and previous studies, we developed the shrinkage reduced concrete using shrinkage reducing agent. The purpose of this study is to provide the data for reducing and managing the column shortening of the high strength concrete structures.

상대적으로 강성이 큰 바인더가 높은 소성변형 저항력과 인장강도를 보이므로 바인더 강성이 아스팔트 혼합물의 러팅과 인장강도에 대해 중요한 인자라 할 수 있다. 혼합물의 인장 특성은 25℃에서 간접인장강도(ITS) 시험으로, 그리고 소성변형 저항성은 가장 보편적으로 60℃에서 반복주행(WT) 시험에 의해 측정된다. 변형강도(SD)는 60℃에서 아스팔트 콘크리트의 소성변형 저항성 추정을 위해 새롭게 개발된 특성이다. ITS와 SD는 정적재하 시험에 의해 측정되어 매우 간단하지만, WT는 상대적으로 긴 시간과 노력을 필요로 하는 반복 하중에 의해 얻어진다. 이 3가지 특성은 모두 바인더 강성에 의존하기 때문에, 한가지로부터 다른 하나의 특성을 추정하는 것이 가능할 것이다. 본 연구는 ITS 또는 SD시험에 의한 WT 소성변형 특성, 그리고 SD에 의한 ITS 추정의 가능성을 조사하였다. ITS에 의한 WT 추정결과 R2≒0.6으로 ITS가 높으면 WT 침하깊이가 낮은 경향을 보이는 것으로 관찰됐다. SD에 의한 ITS 추정은 R2≒0.64를, SD에 의한 WT 추정은 R2≒0.84를 보여 3가지 중에서 가장 높은 상관관계를 나타내었다. 결론적으로 SD에 의한 소성변형 저항성 추정 가능성이 상대적으로 높으며, 비록 R2이 다소 낮기는 하지만 WT와 ITS 결과 간에도 어느 정도의 상관성이 있다.

SMA 혼합물은 소성변형 저항성이 매우 큰 혼합물로 알려져있다. 하지만 실내 시험에서는 이를 측정할 수 있는 시험법이 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 소성변형에 대하여 높은 저항성을 가지는 SMA 혼합물의 변형강도치와 반복주행시험과의 상관성 분석을 통하여 SMA에 변형강도의 적용성을 고찰하는 것이다. 이를 위해 SMA 혼합물의 배합설계를 거쳐 최적 아스팔트함량의 혼합물에 대하여 변형강도 시험과 반복주행 시험을 수행하였다. 연구결과, 변형강도는 SMA 혼합물의 소성변형 특성을 보이기에는 매우 낮은 수준을 나타냈다. 따라서 김테스트에 의한 변형강도는 간접인장강도나 마샬 안정도와 마찬가지로 SMA 혼합물의 소성변형 저항성을 제대로 반영되지 못하는 것을 확인하였다. 또한 반복주행시험의 결과인 동적안정도나 최종침하깊이도 역시 SMA 혼합물의 소성변형 저항성을 평가하는데 문제가 있는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 기 발표된 연구를 바탕으로 도로하부구조 안정처리기법 적용시 아스팔트 포장에서의 구조적인 거동을 비교 분석하였다. 도로하부재료의 비선형성을 고려한 유한요소법을 활용하여 단축 표준하중 하에서 공용성 지수를 추정하였으며 안정처리된 지반재료의 물리적 역학적 성질들은 실내시험 결과를 통하여 평가되었다. 유한요소 수치해석에 기초한 분석을 통하여 다양한 층두께와 안정제 함량에 따라 포장체에서 변형에 기초한 반응을 분석하였다. 결과 안정처리된 도로에 대한 구조적인 성능은 층두께와 안정제 함량에 따라 많은 영향을 받고 있었으며 결과를 분석하여 조립질 도로하부 안정처리인 경우에 대한 안정처리층의 적정한 두께와 안정제의 최소함량을 각각 제안하였다.

본 연구는 아스팔트 혼합물의 소성변형 특성을 비교적 잘 반영하는 변형강도치가 안정적으로 배합설계시 기준강도를 만족할 수 있는 배합강도를 통계적 분석에 의해 제시하기 위하여 이루어졌다. 따라서 실제의 도로 혼합물의 AFA시험과의 변형강도의 상관관계로부터 얻어진 혼합물의 임계치 (일반도로 3MPa, 간선도로 4MPa)와 국내 32개 조합의 아스팔트 혼합물의 변형강도 값을 통해 변동계수(Vc)를 계산하고 이를 이용하여 배합강도를 산정하였다. 공시체를 3개 사용할 경우 직경 100mm 공시체의 일반도로와 간선도로의 혼합물의 배합강도는 3.2MPa와 4.25MPa로 설정되었다. 또한, 이 값은 재하속도 30mm/min의 장비에서 얻어진 값이므로 재하속도가 50mm/min로 고정된 마샬안정도 시험기 사용시에는 더 높은 값인 3.5MPa와4.5MPa이 각각의 기준으로 설정되었다.

본 연구는 아스팔트 혼합물의 변형강도에 대한 적정 하중재하속도를 선정하기 위하여 수행하였다. 이를 위하석 직경(D) 40mm, 하단의 원형 절삭반경(r)을 10.0mm의 하중봉으로 Kim test의 하중재하속도를 분당 10mm, 30mm, 50mm, 70mm로 하여 변형강도를 측정하고 반복주행시험을 수행하여 얻어진 소성변형 특성치와의 상관관계에 대하여 회귀분석을 수행하였다. 하중재하속도별 변형강도 값은 하중재하속도가 증가함에 따라 변형강도도 증가하는 경향을 보였다. 이것은 하중재하속도가 변형강도에 미치는 영향이 큰 요소임을 알 수 있었다. 하중재하속도에 따른 변형강도와 반복주행시험 결과인 최종침하깊이 및 동적안정도와의 상관성 분석을 통해 30mm/min의 하중재하속도가 가장 적합한 것으로 나타났다. 하중 30mm/min 하중재하속도가 불가능한 시험기의 30mm/min 하중재하속도에서의 변형강도는 제안된 환산계수를 적용해야 한다.

하부구조 안정처리 기법은 도로포장의 공용성을 증대시킬 뿐만 아니라 상부 포장층의 두께 절감할 수 있는 효과가 있다. 하부구조의 지반재료에 적절한 종류의 안정제를 배합함으로써 새로운 형태의 공학적인 지반재료를 구성하여 구조적 및 경제적으로 효과적인 층 구조를 형성하게 할 수 있다. 기존에는 안정처리기법을 경험에 근거하여 적용하여 왔으며 또한 설계시 본 기법을 적용할 수 있는 기준이 정립되어 있지 않다. 본 논문의 목적은 도로하부 지반재료에 적용을 위한 안정처리제의 역학적 특성을 평가하여 최적의 함량을 결정하고자 한다. 국내 포장하부구조의 대부분을 차지하고 있는 조립질 지반을 선정하여 안정제 혼합시 강도 및 변형특성을 일축압축실험과 반복재하식 회복변형계수 실내실험을 통하여 각각 알아보았다. 일축압축 실험결과, 안정제를 사용한 안정처리방법의 효과가 입도조정 안정처리 기법에 비하여 약 10배 이상의 일축압축강도가 증가 하는 것으로 나타났다. 또한 안정처리시 회복변형계수는 원시료와 비교하여 약 6×10배 이상 증가하며, 체적응력과 축차응력 그리고 안정제의 함량이 커질수록 증가하는 경향을 나타내었다.

본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 변형강도시험에서 하중봉의 치수가 변형강도 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 직경(D) 40mm, 하단의 원형 절삭 반경(r)을 10.0mm와 10.5mm로 제작한 두 개의 하중봉으로 아스팔트 혼합물의 변형강도를 측정하고, 반복주행시험을 수행하여 얻어진 소성변형 특성치와 상관성 분석을 하였다. 또한 하중봉의 원형 절삭반경에 따른 골재치수에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하기 위하여 통계 분석을 하였다. 변형강도 값과 변동계수는 r=10mm하중봉을 사용한 것이 더 낮은 것으로 나타났다. 또한 r=10mm 하중봉이 변형강도와 소성변형 특성치와 상관성 분석에서도 더 높은 상관성을 보였다. 골재치수와 원형 절삭반경은 변형강도에 영향을 미치는 것으로 나타났으나 두 변수의 교호작용에서는 골재의 크기가 10mm~19mm내에서는 r에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 소성변형과의 상관성이 더 우수하며 변동계수도 낮은 것으로 나타난 D=40mm, r=10.0mm의 하중봉을 사용하는 것이 적합할 것으로 판단되었다.

변형강도(SD)는 고온에서 아스팔트 혼합물의 소성변형특성과 상관관계가 높은 특성이며, APA 시험기는 아스팔트 혼합물의 소성변형저항성 평가에 널리 이용된다. 따라서 SD를 이용한 아스팔트 혼합물의 소성변형저항성 추정에 상응하는 값으로 APA 시험 결과가 사용되었으며 SD와 APA의 상관관계를 설정하기 위하여 많은 데이터가 수집되었다. 아스팔트 공시체를 60℃에 30분간 수침한 후 50mm/min의 하중을 가하여 최대하중 P와 그때의 수직변형 y로 부터 SD를 계산하였다. 같은 혼합물에 대하여 APA 시험도 수행되었다. APA 침하깊이와 SD간의 회귀분석을 수행하여 R2=0.76이 얻어졌다. 이는 변형강도 시험이 아스팔트 혼합물의 고온변형 저항성을 추정 가능한 시험법임을 암시하는 것이다. 또한 회귀분석 모델을 이용하여 특정 등급도로의 표층 및 기층 혼합물 SD의 임계값을 설정할 수 있음을 보였다. 이를 더 정교하게 연구하면 이 임계치는 특정층 포장혼합물의 하한치로 이용될 수 있을 것이다.

아스팔트 바인더 Stiffness와 혼합물의 변형강도 및 동적크리프 특성과의 상관성 분석을 토대로 혼합물의 소성변형 저항성 (내변형성) 추정을 위한 Kim test의 적용성을 고찰하였다. 본 연구는 골재 2종류, AC 60-80 및 이를 개질한 총 8종류의 바인더로 총 16가지 혼합물을 제조하였다. DSR로 각 바인더의 G*/sineδ를 측정하였으며 Kim test의 변형강도와 동적크리프 시험의 최종변위(FD)와 동적안정도(DS)를 각 혼합물로부터 측정하였다. 바인더의 G*/sineδ와 소성변형 관련 3가지 특성(SD. FD, DS)과의 상관성 분석 결과 G*/sineδ와 SD와 상관성이 가장 높은 것으로 나타났다 (R2=0.88) 이는 혼합물에 내재해 있는 내변형성의 차이를 Kim test가 더 잘 구분해 낼 수 있음을 의미한다. 또한 DS와 SD의 회귀분석 결과, R2이 약 0.84 이상을 보여 변형강도는 동적크리프 시험의 동적안정도와 좋은 상관성을 가짐을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 아스팔트 혼합물의 내변형성 평가시 Kim test의 활용 가능성이 매우 높음을 확인하였다.