PURPOSES: Knowing the scope of deterioration of the concrete slab around spalling is important in determining the size of the partial-depth repair. The change in the material properties of the concrete slab, according to the severity of spalling and distance from spalling, is analyzed herein by performing non-destructive and destructive tests at the field and in the laboratory. METHODS: The test slabs were determined by finding spallings with high or medium severity. The relative elastic modulus was measured near the spalling, far from spalling, and around the slab center using an impact echo equipment. The core specimens were obtained at the measurement positions. An absorption test was performed for the core specimens, while the impact echo and dynamic modulus tests were performed for the upper and lower parts of the core specimens under dry or saturated conditions. A compressive strength test was also performed for the upper and lower parts of the core specimens. RESULTS : The absorption coefficient, relative elastic modulus, relative dynamic modulus, and relative compressive strength worsened as the measurement position became closer to the spalling distress and top of the slab. The worse material properties were measured for the spalling with a higher severity. The moisture condition of the specimens scarcely affected the material properties. CONCLUSIONS : The impact echo test results obtained at the field showed a high correlation with the results of the absorption, impact echo, dynamic modulus, and compressive strength tests performed in the laboratory. Accordingly, a quicker and a more convenient nondestructive soundness evaluation of concrete pavements is expected to be realized using the field impact echo test method.

PURPOSES: Spalling is one of the primary problems that lead to the damage of concrete pavements. The purpose of the study is to analyze the impact range of spalling that occurred in an area of concrete pavement by applying a variety of nondestructive and destructive testing methods. METHODS: Spalling of the concrete pavement was categorized into four different sizes, 0 cm, 7.5 cm, 15 cm, and 30 cm. Nondestructive and destructive tests were performed at the point of spalling and 1 m away, respectively, and the obtained results were compared. The nondestructive tests included the electrical resistance test and the ultrasonic velocity test as well as strength tests by Schmidt hammer and concrete tester. The destructive tests included the direct compressive strength test and the chloride content test using field cored specimens. The test results helped in the analysis of the correlation between the current spalling damage condition and the expected damage acceleration. RESULTS: Based on the present study, the repair area and depth of spalling for a partial depth repair was suggested. It was also shown that the size of the spalling is highly correlated with the chloride content and the electrical resistance of the concrete pavement. CONCLUSIONS: The degree of spalling deterioration was found to be highly correlated with the chloride content and electrical resistance of the concrete pavement and based on the results, the extent of repair could be determined more quantitatively.

PURPOSES : It is necessary to prevent premature failure of concrete pavements caused by durability problems. The purpose of this study was to find factors affecting the durability of concrete pavements, and suggest improvement methods for existing concrete mix design. METHODS: Factors influencing durability were derived from laboratory test data for common field failure conditions and main properties of concrete cores taken from the field. The improvement of concrete properties was investigated by evaluating the performance of existing and proposed mix proportion designs and curing methods. RESULTS: The compressive strength and the absorbing performance of the low Blaine cement and the high-strength mixture were better than those of the TypeⅠcement. Wet curing showed better compressive strength, elastic modulus, coefficient of thermal expansion, and absorption performance than air curing or compound curing. As a result of comparing concrete cores collected in the field, the sections with good durability showed good performance in terms of resistance to chloride ion penetration, absorption, and initial absorption rate. CONCLUSIONS: The absorption performance was considered as a possible foactor affecting durability of cement concrete pavements as a result of field core tests. In order to improve the durability of the pavement concrete, it is necessary to improve the existing mixtures and curing methods.

최근 고속도로에서 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)의 시공이 증가하면서, 구조적 파손에 대한 대책 마 련으로 CRCP의 공용성 증가가 예상되지만, 그림 1과 같이 스폴링이나 부분단면 파손과 같은 비구조적 파 손은 지속적으로 발생하고 있으며, 이에 대한 대책은 부족한 것으로 보인다. 이러한 비구조적 파손의 주 된 원인은 가로방향 균열 부근에서 굵은 골재와 모르타르 사이의 interface transition zone(ITZ)의 영향 으로 인해 분리되는 현상으로 알려져 있다. ITZ에서의 온도 및 수분변화로 인해 발생하는 응력상태나 손 상정도는 기존의 거시적 모델을 통해서는 나타낼 수 없기 때문에, CRCP에서 골재, 모르타르, ITZ 각각의 특성을 나타낼 수 있는 모델을 적용하였다. 굵은 골재는 원형으로 랜덤하게 분포하도록 가정하였고, 전체 콘크리트 대비 굵은 골재의 부피는 0.42, 모르타르와 굵은 골재 사이의 ITZ의 두께는 0.1mm로 가정하였 다. 두께 30cm, 길이 60cm의 CRCP 모델을 적용하였으며, 철근과 모르타르 간 bond-slip을 고려하였다. 가로방향 균열이 없는 재령초기와 가로방향 균열이 생긴 후 상태를 각각 고려하였으며, 모델링과 구조해 석은 상용프로그램인 DIANA를 사용하였다. 본 연구에서는 포장 깊이별 온도 및 수분 변화와 골재, 모르타르 및 ITZ 각각의 특성을 고려한 미시모 델을 통해 CRCP에서의 스폴링 발생 메커니즘을 분석하였다. 특히, 굵은 골재의 탄성계수 및 열팽창계수 의 영향과 ITZ의 강도에 의한 파손 양상을 측정하였다. 또한, 시공 후 초기 early-age와 수직균열 발생 후인 later-age로 나누어 해석하였다. 해석 결과에 따르면, 비구조적 파손은 굵은 골재의 탄성계수와 콘 크리트의 건조수축에 의한 영향을 가장 크게 받는 것으로 나타났다. 따라서, 낮은 탄성계수의 굵은 골재 를 사용하거나 콘크리트가 건조수축의 영향을 적게 받을수록 비구조적 파손이 적게 발생하며, CRCP 공 용성을 증대시킬 수 있을 것으로 예상된다.

매우 큰 규모의 스폴링 파손이 집중적으로 발생한 강원도 영서지방 영동고속도로의 줄눈 콘크리트포장에 대하여 현장 및 실내 조사를 수행하였다. 현장에서 육안으로 스폴링 파손 상태를 조사하였으며, 코어를 채취하여 실내에서 할렬 인장강도, 공극률, 그리고 중성화에 대한 실험을 수행하였다. 또한, 스폴링 파손에 의하여 포장의 구조적 성능이 저하되었는지를 알아보기 위하여 줄눈부에서의 하중전달률과 슬래브 중앙에서의 동적지지력을 측정하였다. 조사구간의 콘크리트 슬래브는 공극률이 상당히 낮아 동결융해 작용에 큰 영향을 받은 것으로 판단되었다. 따라서, 이로 인하여 겨울철 대기온도가 상대적으로 낮은 조사구간에서 상당히 큰 규모의 스폴링이 다수 발생한 것으로 결론지어졌다.

국내 고속도로 장기공용성 조사구간의 파손자료와 기후자료 및 포장물성 자료를 이용하여 줄눈 콘크리트 포장의 스폴링 모형이 개발되었다. 줄눈 콘크리트 포장 장기공용성 조사구간 22개소의 스폴링 파손 상태가 1999년과 2004년에 각각 조사되어 총44개의 스폴링 파손 자료가 수집되었으며 각 위치에서의 기후자료 및 포장의 형태 및 물성 자료 또한 수집되었다. 수집된 자료들의 민감도 분석을 통하여 스폴링 발생에 영향이 큰 인자들을 찾아내었으며, 그 인자들을 다중 회귀분석하여 스폴링 파손 모형이 개발되었다. 개발된 스폴링 모형은 외국의 모형과 비교할 때 합리적인 스폴링 발생 추이를 보였다.