콘크리트 도로포장의 손상은 차량의 이동에 의한 진동, 겨울철 제설제 사용, 동결융해 작용 등이 주요 손상원인으로 나타나고 있다. 이러한 손상을 해결하기 위하여 열화 원인에 능동적으로 대응하는 보수재료 및 방법이 적용되어야 하나, 일반적으로 단면복구, 부분보 수를 반복적으로 사용함으로써, 지속적인 열화 현상의 발생으로 도로포장의 기능을 상실하게 된다. 또한, 기존에 사용되고 있는 보수 재료 중 무기계 보수재료는 폴리머 모르타르, 에폭시수지 모르타르 등이 있다. 이러한 재료는 높은 압축강도를 가지고 있으나, 취성 및 부착력이 약한 단점을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 보통포틀랜드시멘트(Ordinary Portland Cement), 칼슘알루미네이트계 재 료인 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 및 비정질 알루미네이트(Amorphous Calcium Aluminate)를 사용한 보수 모르타르의 압축강도 및 내동해성을 평가하였다. 보수 모르타르의 압축강도를 분석한 결과, 비정질 알루미네이트를 사용한 보수모르타르의 압축강 도가 보통포틀랜드시멘트 및 칼슘설포알루미네이트를 사용한 보수 모르타르보다 우수하게 나타나는 것을 확인하였다. 한편, 보수 모르 타르의 내동해성 평가는 ASTM C 666 A법에 준하여 실험을 진행하였다. 그 결과, 칼슘설포알루미네이트 및 비정질 알루미네이트를 적용한 보수 모르타르의 상대동탄성계수가 300사이클에서 약 90%이상으로 나타나 보통포틀랜드시멘트를 사용한 보수 모르타르보다 우수한 내동해성을 나타내었다. 따라서, 칼슘설포알루미네이트 및 비정질 알루미네이트를 적용한 보수 모르타르는 우수한 압축강도 및 내동해성을 나타냄으로써 도로포장의 보수재료로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 노후화된 교량의 단면 보수를 위한 고성능 콘크리트 보수재료를 개발하는 것을 목표로 하여 진행하였다. 건식 숏크리트 방법을 사용하여 최적의 혼합비를 도출하기 위해 재료에 대한 기본 실험을 바탕으로 내구성 및 수밀성 측면에서 적합한 성능을 개발 하기 위한 실험을 진행하였다. 본 연구는 실리카 흄, 고로슬래그, 자연섬유 등을 혼합하여 각 변수별 차이를 비교하였으며, 압축강도, 소성 수축, 염소 이온 침투 저항성, 동결융해 실험을 통해 성능을 평가하였다. 본 연구 결과 실리카 흄과 천연 섬유를 혼합하여 내구 성 및 수밀성을 확보한 채 팽창제와 폴리머 분말수지를 혼입하여 적합한 성능을 가진 보수재료를 개발하기 위한 기초 연구를 완료하 였다. 이 보수재료는 압축강도, 동결융해 저항성, 소성수축 균열 저감성, 염소 이온 침투 저항성 측면에서 우수한 성능을 보여줄 것이 다. 본 연구에서 개발될 보수재료는 기존 보수 모르타르보다 성능이 우수하며, 건식 숏크리트 방식을 사용하기 때문에 작업 및 후처리 과정이 습식 숏크리트 방식보다 간단하여 소구 작업에 더욱 효율적일 것으로 판단된다.

최근 국내는 이상기후에 따른 극심한 폭염이 지속되고 있으며, 잦은 국지성 호우로 인한 도로 공용수명을 현저히 단축시키고 있다. 국지성 호우 시, 도로 위 유수량의 급격한 증가는 도로 포장체 내 균열, 공극, 신축이음부를 통한 수분 침투를 가속화 한다. 이와 더불 어, 중차량의 교통하중이 반복적으로 지속 될 경우, 포장체 내부의 골재-바인더 간 결합력이 저하되어, 포트홀, 소성변형, 골재비산 등 의 포장 파손을 야기한다. 국내의 일반국도 및 고속도로에서는 아스팔트 노면 위 포트홀, 함몰, 국부적 균열 등의 파손이 발생 시, 일반적으로 파손부를 절삭 · 제거하고, 상온 또는 가열, 중온 아스팔트 혼합물로 유지보수를 수행한다. 하지만 파손부에 임시방편으로 긴급 보수재를 사용할 경우, 지속적인 강우와 차량의 교통하중으로 인해 골재와 바인더 간 결합력을 약화시키고, 신·구 포장 경계면의 부착강도가 저하되어 보수 부위가 쉽게 파손되는 문제가 발생하고 있다. 이는 고속 주행 차량의 안전을 심각하게 위협하는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 방수 · 부착성이 우수한 과립형 구스 매스틱 아스팔트 혼합물(Granular Guss Mastic Asphalt Mixture, 이하 GGM-AM) 을 이용해 소파 보수재료서의 적용성을 검토하기 위해 내구성능에 대한 실내 기초물성실험 결과를 비교 · 분석하였다.

최근 국내는 이상기후에 따른 극심한 폭염이 지속되고 있으며, 잦은 국지성 호우로 인한 도로 공용수명을 현저히 단축시키고 있다. 국지성 호우 시, 도로 위 유수량의 급격한 증가는 도로 포장체 내 균열, 공극, 신축이음부를 통한 수분 침투를 가속화 한다. 이와 더불 어, 중차량의 교통하중이 반복적으로 지속 될 경우, 포장체 내부의 골재-바인더 간 결합력이 저하되어, 포트홀, 소성변형, 골재비산 등 의 포장 파손을 야기한다. 국내의 일반국도 및 고속도로에서는 아스팔트 노면 위 포트홀, 함몰, 국부적 균열 등의 파손이 발생 시, 일반적으로 파손부를 절삭 · 제거하고, 상온 또는 가열, 중온 아스팔트 혼합물로 유지보수를 수행한다. 하지만 파손부에 임시방편으로 긴급 보수재를 사용할 경우, 지속적인 강우와 차량의 교통하중으로 인해 골재와 바인더 간 결합력을 약화시키고, 신·구 포장 경계면의 부착강도가 저하되어 보수 부위가 쉽게 파손되는 문제가 발생하고 있다. 이는 고속 주행 차량의 안전을 심각하게 위협하는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 방수 · 부착성이 우수한 과립형 구스 매스틱 아스팔트 혼합물(Granular Guss Mastic Asphalt Mixture, 이하 GGM-AM) 을 이용해 소파 보수재료서의 적용성을 검토하기 위해 내구성능에 대한 실내 기초물성실험 결과를 비교 · 분석하였다.

포트홀은 아스팔트 도로 위에서 반복적인 하중으로 인해 일부가 떨어져 나가며 발생하는 패임을 의미한다. 포트홀은 습기에 취약해 특히 장마철에 큰 영향을 받으며, 이로 인해 대형교통사고와 높은 개보수 비용이 발생한다. 매년 포트홀 로 인한 피해와 사고는 언론을 통해 지속적으로 보도 되고 있다. 이러한 피해를 최소화하기 위해서는 사고가 발생하기 전 적절한 시기에 포트홀이 보수되어야 한다. 이를 위해서는 정확한 포트홀 면적 탐지가 선행되어야 한다. 포트홀 면적 의 정확한 탐지는 도로포장의 유지관리 및 보수 전략 수립에 매우 중요한 과정이다. 이에 따라 본 연구에서는 2,086의 포트홀 이미지를 기반으로 학습하고 탐지하였다. 비정형 탐지에 최적화된 Mask R-CNN을 활용하여 포트홀의 전체적인 면적을 탐지하였으며, 탐지 정확도를 높이기 위해 SwinT 백본 네트워크를 사용하였다. 그 결과, 90% 이상의 높은 정확 도로 포트홀의 면적을 탐지하였다. 추후 이 연구를 바탕으로 적절한 시기에 개보수 시기를 예측하여 포트홀로 인한 피해 와 사고를 줄이는 데 기여할 것이다.

현재 국내에서는 아스팔트 포장의 예방적 유지보수공법의 사용이 미미하며, 시공 기준 또한 부재한 실정이다. 이에 따라 포장가속시 험시설을 활용하여 예방적 유지보수공법 적용에 대한 공용성 변화 분석을 진행하였다. 본 연구에서는 포그씰 A, B 공법에 대해 도포 량을 다르게 시공하여 기능성 인자인 BPN, MPD와 물성 인자인 공극률에 대해 추적조사를 진행하여 공용성 변화를 분석하였다. 주행 횟수의 산정은 가속시험기의 등가단축하중(ESAL, Equivalent SIngle Axle Load)의 관계식을 통해 실제 교통량을 등가단축하중으로 환산 하여 가속시험 주행 횟수를 산정하여 시공 후 공용 1년까지의 성능을 분석하였다. 분석 결과 기능성 인자인 MPD는 차량 주행으로 인 해 점차 감소하였으며, BPN은 시공 직후 포그씰 처리로 인한 미끄럼 저하가 지배적으로 나타났으나 점차 회복되는 것으로 나타났다. 물성 인자인 공극률은 주행 횟수가 증가할수록 포그씰이 포장 표면으로 채워져 공극률이 줄어드는 것으로 나타났다. 도포량별 분석 결과 도포량이 가장 많은 구간에서 저하율이 모든 인자에서 가장 큰 것으로 나타났으며, 두 도포량의 경우 인자별로 미세한 차이는 존재하였으나 대부분 비슷한 경향을 보이는 것으로 확인되었다.

국내 도로 연장은 2023년 기준 115,878km로 매년 증가하는 추세를 보이고 있다. 이중 준공 30년 이상된 노후도로의 비율은 51.5%에 해당하고 있어 도로 유지관리의 중요성이 대두되는 실정이다. 본 연구에서는 아스팔트 예방적 유지보수공법인 포그씰(Fog Seal)을 실 제 공용중에 있는 도로에 적용하여 공용성 변화를 분석하였다. 공용성능 분석을 위해 차량의 휠패스 부분에서 공법당 6개의 코어를 3 차년간 채취하여 공극률 및 바인더 함량 값을 비교하였다. 분석 방법으로는 포그씰 공법을 시공하지 않은 구간을 대조군으로 선정하 여 추적조사 기간에 따른 변화 추이를 분석하였다. 분석 결과, 공극률은 포그씰 시공 이후 지속적인 감소를 보였다. 바인더 함량의 경 우 공용연수가 증가할수록 바인더 함량 또한 점차 증가하는 것으로 확인되었다. 이는 공용연수가 증가함에 따라 차량의 주행으로 인 해 표면에 도포된 포그씰이 점차 도로 표면 및 균열 속으로 스며들어 내부의 공극이 채워지는 것으로 판단된다.

제지 공정 과정에서 슬러지를 소각할 때 생성되는 제지애쉬를 도로 하부 동공 보수 재료인 유동성 채움재의 재료로 재 활용 가능성에 대하여 실험적으로 평가하였다. 유동성 채움재는 플로우 값으로 대표되는 유동성, 압축강도 및 블리딩률 에 의해 평가됨에 따라 해당 특성에 대하여 시험 및 평가를 진행하였다. 제지애쉬의 화학적 성분이 강도 발현을 위한 시 멘트와 유사한 점에 기반하여 제지애쉬를 시멘트 중량비의 0~40% 범위에서 치환하여 페이스트 혼합물을 제작하였다. 이 후, 플로우 및 압축강도 시험을 수행하여 제지애쉬의 적정 치환 범위를 선정하였다. 이후, 시멘트-제지애쉬 페이스트 혼 합물에 잔골재 및 굵은 골재를 혼합하여 유동성 채움재(CLSM: Controlled Low Strength Material) 혼합물을 배합하고 플로 우, 압축강도, 블리딩 시험을 실시하였다. 시험 결과 제지애쉬 치환율이 증가함에 따라 혼합물의 유동성 및 압축강도가 감소하였으며, 이는 제지애쉬의 높은 수분 흡수율에 의한 영향으로 판단된다. 혼합물의 적정 배합을 통하여 소정의 플로 우, 압축강도 및 블리딩률 기준을 만족할 수 있었으며, 이를 통해 제지애쉬의 유동성 채움재 활용 가능성을 확인하였다.

구조물 보수 부위의 손상, 재 박리 등의 2차 피해가 이어지며, 보수 부위의 새로운 거동 평가 기법 에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 현재 구조물 보수 부위의 거동을 알기 위해서 주로 인력 중 심의 구조물 외관 검사를 진행하고 있으나, 단편적인 검사 결과를 얻게 되어 지속적이고 세밀한 점검 이 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 탄소나노튜브 기반 폴리머 콘크리트를 활용해 압축과 같 은 외부 응력에 대한 탄소나노튜브 함량별 전기적 변화를 분석하였으며, 균열이 발생한 콘크리트 구조 물을 보수 후 응력을 가해 거동에 따른 전기적 변화를 평가하였다. 압축 시험 결과, 응력에 따른 탄소 나노튜브 기반 폴리머 콘크리트의 전기 저항이 감소하며, 탄소나노튜브 함량이 낮을수록 응력에 대한 저항 감소 폭이 넓게 나타나며 민감도가 증가하였다. 균열 보수 시험 결과, 보수 부위에 응력이 가해 졌을 때 전기 저항이 감소해 앞서 진행된 실험 결과와 동일한 경향을 보였으며, 또한 응력이 가해지지 않을 때 초기 저항으로 회복하는 경향을 보여 구조물 보수 부위 거동에 대한 평가가 가능한 것으로 검 증되었다. 이를 통해, 탄소나노튜브 기반 폴리머 콘크리트는 구조물에 적용이 가능하며, 구조물 보수 후에도 가해지는 응력에 대한 지속적인 감지가 가능해 보수 부위 거동 평가가 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 국내 아스팔트 도로 현장에서 발생한 동절기 도로융기 현상의 발생 원인을 현장 규명하고 동결융해 피해를 보수하고 자 현장조사, 현장 LFWD실험 및 포장 코어채취, 지하수위 측정, 기상데이터 및 설계자료 분석 등을 실시하였다. 본 연구의 동상 원인 분석은 추후 동결융해 피해 재발방지를 위한 적정한 보수보강공법을 선정하기 위해 수행하였다. 분석과정은 지하수위 상승에 의한 동 상피해 가능성, 동결깊이 과소설계에 의한 동결융해 가능성, 포장면 표면수 유입에 의한 동결융해 가능성, 도로 외측 비포장면을 통한 수분유입과 이에 의한 동결융해 가능성으로 조사하여 동상 원인을 파악하였다. 또한 현장에서 소형충격 재하시험 LFWD(Falling Weight Deflctometer)시험을 하여 포장의 구조적 지지력을 측정하여 얻은 처짐값을 통해 포장체 구조적 능력을 분석함과 동시에 도로융기와의 연관성을 파악하여 균열분석 결과를 함께 분석하고 보수방법을 제안하였다.

국토교통부 보고서 “2022 도로교 현황보고”에 따르면, 국내 교량의 수는 연간 2.9%씩 증가하고 있으며 그에 따라 보수 가 필요한 교량의 수도 늘어나는 추세이다. 교량 하부를 보수할 때 보통은 몰탈을 사용하여 보수해 왔고, 직접 보수하기 에는 작업자의 안전성 및 작업의 효율성이 떨어져 숏크리트를 사용하여 보수해 왔다. 숏크리트는 건식 숏크리트와 습식 숏크리트가 있다. 습식 숏크리트는 시멘트와 골재, 그리고 미리 혼합된 물이 호스를 통하여 이송되고 호스 끝에서 압축 공기가 이를 고속으로 분사하는 공법이다. 다만 재료를 미리 계량하고 배합한다는 한계가 재료 공급의 제약을 가져온다. 건식 숏크리트란 시멘트, 골재, 섬유 등 건조된 재료들이 호스로 빠르게 압송되어 노즐부에서 물과 만나 빠르게 분사되 는 공법이다. 이러한 공법은 장거리 압송 가능, 습식 숏크리트에 비해 상대적으로 적은 장비, 청소와 보수의 용이성, 쉬 운 적용성이 장점이다. 따라서 본 연구에서는 건식 숏크리트 공법을 채택하여 교량 슬래브 하부인 천정부에 대한 단면보 수를 진행하고자 한다. 배합설계는 혼합골재 입도곡선을 고려하고 실리카퓸은 중량의 3%를 차지한다. 연구결과 고압 살 수 및 건식 숏크리트의 현장 적용성은 우수하며, 작업의 용이성 등 교량 하부 구조물 보수에 대한 다양한 장점을 가질 수 있다고 사료된다.

In the contemporary era, 3D printing technology has become widely utilized across diverse fields, including biomedicine, industrial design, manufacturing, food processing, aerospace, and construction engineering. The inherent advantages of automation, precision, and speed associated with 3D printing have progressively led to its incorporation into road engineering. Asphalt, a temperature-responsive material that softens at high temperatures and solidifies as it cools, presents distinctive challenges and opportunities in this context. For the effective implementation of 3D printing technology in road engineering, 3D printed asphalt (3DPA) must exhibit favorable performance and printability. This requires attributes such as good fluidity, extrudability, and buildability. Furthermore, materials utilizing 3DPA for crack repair should possess high viscosity, elasticity, toughness, superior high-temperature stability, and resistance to low-temperature cracking. These characteristics ultimately contribute to enhancing pavement longevity and ensuring worker safety.

PURPOSES : This study aimed to develop high-performance concrete repair materials for the cross-sectional repair of deteriorated bridge concrete. METHODS : To derive the optimal mix using the dry shotcrete method, experiments were conducted to develop an appropriate performance in terms of durability and watertightness based on basic experiments on materials. By mixing silica fume, GGBFS, and natural fibers, this study compared the differences in each variable. Each variable was compared using compressive strength, flexural strength, plastic shrinkage, chlorine ion penetration resistance, and freeze-thaw tests. RESULTS : By mixing silica fume and natural fibers, watertightness and durability were secured, and by adding an expansion material and polymer powder, a material that exhibited suitable performance as a repair material was developed. The material demonstrated suitable performance in terms of compressive strength, freeze–thaw resistance, plastic shrinkage crack resistance, and chlorine ion penetration resistance. CONCLUSIONS : The repair material developed in this study has a higher performance than repair mortar, and because it uses a dry shotcrete method, the process and post-processing are simpler than the wet shotcrete method; therefore, it is believed to be more efficient for repair work.

PURPOSES : In this study, the basis for improving the maintenance method of road pavement in Jeju Island, where deterioration is accelerating, was presented through field construction and analysis of various combinations of maintenance methods. METHODS : Construction was performed on Jeju Island's Aejo Road, which has high traffic and frequent early damage, using various asphalt mixtures mainly applied in Jeju Island, with different maintenance cross-sections depending on the level of repair. The quality and performance of the asphalt mixture collected during construction were evaluated, and MEPDG was used to analyze the service life according to the type and maintenance level of the mixture. RESULTS : While the mixture for the surface layer satisfied the quality standards and had excellent rutting and moisture resistance performance, the asphalt mixture for the intermediate and base layer did not satisfy the quality standards such as air voids, so it was judged that quality control was necessary during production. The section repaired to the base layer was found to be advantageous for the integrated behavior of the pavement and had the best structural integrity. As a result of predicting the service life, the estimated life of the section where only the surface layer was repaired was analyzed to be approximately 7 years, the section where the intermediate layer was repaired was 14.5 years, and the section where the entire section up to the base layer was repaired was analyzed to be 18 years. CONCLUSIONS : In Jeju Island, where deterioration is accelerating, it was analyzed that when establishing a maintenance plan, it is necessary to consider repairing the middle and base floors in order to secure the designed life of 10 years.

PURPOSES : Experimental findings pertaining to the mechanical properties and microstructures of calcium sulfo-aluminate (CSA) cement and amorphous calcium aluminate (ACA) cement based-repair mortars incorporated with anhydrite gypsum (AG) are described herein. METHODS : To prepare the mortars, the CSA or ACA as binders were adopted and the ratio of water–binder was fixed at 0.57. For comparison, mortar made of Type I ordinary Portland cement (OPC) was prepared. The fluidity, setting time, compressive and bond strengths and absorption of the mortars were measured at predetermined periods. In addition, the microstructures of paste samples using OPC, CSA or ACA were visually examined through SEM observation. RESULTS : The ACA-based mortars showed the increases in the fluidity, and the acceleration of the setting time. Furthermore, the ACAbased binder effectively enhanced the compressive and bond strengths of the mortars owing to amount of formation of C2AH8 hydrates. Meanwhile, the mortar with ACA showed an excellence absorption. CONCLUSIONS : Comparing with those of CSA-based mortars, the mechanical properties of ACA based-mortars were more remarkable. However, further studies regarding the durability of repair mortars using aluminate-based binders must be conducted to obtain the optimal mixture.

PURPOSES : This study proposes a framework for promoting future expressway remodeling projects by reviewing similar overseas cases and comparing them with current Korean expressway remodeling projects. METHODS : Based on a literature review, this study examines the major issues in expressway remodeling projects and proposes the development of a framework for establishing and promoting such projects. This framework provides detailed guidance by categorizing the project into legal system adjustments, traffic management plans, and social consensus. RESULTS : The diagnosis of issues in domestic expressway remodeling projects revealed significant problems in conceptual aspects, criteria for project evaluation, formulation of traffic diversion strategies, and deficiencies in related legal frameworks. To address these issues, a framework for advancing future remodeling projects was established based on the results of overseas case studies. CONCLUSIONS : As roads deteriorate, the demand for remodeling projects to restore them increases. However, the current implementation of remodeling projects lacks systematic procedures. This study serves as foundational research for establishing an environment conducive to the smooth progress of such projects. By initiating subsequent research, conditions for the smooth progress of remodeling projects are expected to be established.

PURPOSES : The purpose of this study was to evaluate the common performance of asphalt pavements, determine the timing of preventive maintenance, and determine the optimal timing of application of the preventive maintenance methods by analyzing PMS data. METHODS : Using PMS data on asphalt pavement performance on highways, we derived the major damage factors and evaluated them according to the public period and traffic level. Among the factors evaluated, we determined those that could be improved by preventive maintenance, calculated the amount of change annually, and derived the timing of the application of the preventive maintenance method through correlation analysis. RESULTS : Among highway PMS data factors, crack variation was found to affect preventive maintenance, which increased rapidly after five years of performance. Traffic analysis showed that changes increased rapidly in the fifth, sixth, and seventh years when AADT exceeded 20,000, exceeded 10,000, and was under 10,000, respectively. Analysis of the amount of crack variation according to the pavement type showed that crack variation increased rapidly in the overlay section compared to the general AP section. CONCLUSIONS : Crack variation is the performance factor that was expected to be effective in preventive maintenance, and the PMS data showed that the initial application time of the preventive maintenance method varied by one year, depending on the traffic volume.