국내에서는 공용 중인 교량의 덧씌우기식 교면 포장 공사에서 빠른 개통을 위해 초속경 시멘트와 라텍스를 이용한 초속경 LMC 콘 크리트가 주로 적용된다. 고속도로에서는 교통 개방을 위한 콘크리트의 기준 강도를 압축강도 21MPa로 정하고 있다. 본 연구에서는 시공된 콘크리트의 강도 추정을 위한 적절한 비파괴 시험 방법을 선정하기 위해 약간의 손상을 포함하는 Break-off 시험을 적용하였 다. 실내 실험을 통해 수립된 시험 절차에 따라 47개 현장에서 시험을 수행하여 압축강도와 상관관계를 분석하였고, 현장적용성을 확 인하였다.

국내 시멘트 콘크리트계 교면포장의 개방강도는 압축강도를 기준으로 하고 있으나, 현장의 양생 조건과 동일한 콘크리트의 강도를 추정하여야 한다. 약간의 손상을 포함하는 비파괴 시험이 표면에서 측정하는 방법보다 압축강도와 상관관계가 높으므로, 본 연구에서 는 Break-off 시험과 압축강도의 관계를 도출하기 위한 일련의 연구를 수행하였다. 6개의 초속경 LMC 배합에 대해서 Break-off 시험을 수행하였고, 국내 교면포장 현장에 적합한 코어의 크기를 정하였다. 또한 유압펌프와 압력게이지, 가력부로 구성된 자체 시험기를 개 발하였다. Break-off 시험 결과 압축강도와 높은 상관관계를 나타내었고, 국내 시멘트 콘크리트 교면포장의 경계조건을 고려할 경우, 높이 70mm의 코어를 형성하는 것이 합리적이고, 신설포장이나 단면보수의 경우 높이 50mm인 코어를 사용할 수 있도록 제안하였다.

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.

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 고로슬래그 미분말 및 플라이애시와 같은 광물질 혼화재를 사용한 친환경 고성능 3성분계 시멘트 콘크리트 교면 포장의 성능을 평가하기 위하여 실험을 하였다. 광물질 혼화재의 혼입률 변화에 따른 3성분계 시멘트 콘크리트의 최적배합을 찾기 위하여 압축강도 및 휨강도 시험을 하였으며 최적배합을 사용하여 내구성 시험인 염소이온 침투저항성, 동결융해, 박리 저항성, 균열 저항성 및 알칼리골재반응 시험으로 친환경 고성능 3성분계 시멘트 콘크리트 교면 표장의 내구성 평가 및 신 구 콘크리트의 부착력을 평가하기 위하여 부착강도 시험을 하였다. 시험결과, 시멘트 70%, 고로슬래그 미분말15% 및 플라이애시 15%의 배합 바인더에서 압축강도 및 휨강도가 우수하게 나타났으며 이를 최적배합으로 도출하였다. 실내 및 시험시공에서 최적 배합을 사용한 실험결과는 염소이온 침투 저항성, 동결융해 저항성, 표면박리 저항성, 알칼리골재 반응 억제 및 내마모성이 우수하게 나타났다. 또한, 특수 제작된 Polymer Cement Mortar(Brooming)를 사용한 신 구 콘크리트의 부착력에서도 우수한 성능을 나타냈다.