접착식 콘크리트 덧씌우기는 교통량 증가 및 중차량에 대한 하중지지 능력이 우수하고, 기존 콘크리트 포장과의 재료물성이 유사하여 유지보수 후 포장 파손 발생이 적다는 장점이 있다. 최근 들어 다양한 초 속경성 재료의 도입으로 콘크리트 덧씌우기의 조기 교통개방 성능을 확보하여 국내 현장 적용실적이 증가 하고 있는 추세이다(이승우 외, 2011). 접착식 콘크리트 덧씌우기의 장단기 공용성을 확보하기 위한 방안 으로는 기존 콘크리트 포장층이 건전해야 하며, 적정 부착성능을 확보하여 완전부착을 통한 일체화 거동 을 나타내야 한다. 접착식 콘크리트 덧씌우기의 공용성을 저하시키는 원인으로는 크게 부착면 파손에 의 하여 구조적 성능이 감소하는 것으로, 부착면에서의 수직 인장응력 및 수평 전단응력이 임계치에 도달하 여 부착강도 이상 발생할 경우 파괴되는 것이다. 따라서 이에 대한 적절한 부착강도 품질관리 기준이 요 구된다. 그러나 국내의 경우 부착면 파괴 발생모드에 대한 메커니즘 규명 및 기초 연구가 전무한 상황으 로, 실질적인 부착강도 품질관리기준을 제시하기 위하여 부착면에서 발생하는 수직 인장응력과 수평 전단 응력의 산정이 필요한 것으로 판단된다. 최근 김영규 등(2014)의 연구에서는 접착식 콘크리트 덧씌우기의 구조적 파손 중 하나인부착면 파손의 발생 특성을 확인하기 위하여 3차원 유한요소 해석을 실시한 후 부착면에서 발생하는 수직 인장응력 및 수평 전단응력을 검토하였다. 연구 결과, 부착응력의 경우 교통하중과 환경하중의 상호작용에 의하여 발 생하나 수직 인장응력은 환경하중에 의한 영향이 지배적이며, 수평 전단응력은 교통하중에 의한 영향이 지배적인 것으로 나타났다. 또한 부착면 파손의 경우 수직 인장응력과 수평전단응력의 복합적인 거동에 의하여 발생할 수 있으나 수평 전단응력 보다는 수직 인장응력에 의하여 지배적이며, 최대 부착응력의 경 우 상하부 온도차가 (-)분포를 나타내는 야간의 경우 상향컬링과 함께 과도하게 발생한 것으로 확인하였 다. 그러나 이와 같은 연구결과는 교통하중의 흐름이 정적인 구간, 즉, 토공부의 특성을 반영하는 것으로 고속도로 상습 지･정체 구간 및 요금소 진출입로 등의 경우 교통하중의 특성이 상이하여 접착식 콘크리트 덧씌우기의 빈번한 파손을 초래하고 있다. 따라서 본 연구에서는 구조해석을 통하여 접착식 콘크리트 덧씌우기에 대한 교통하중의 정지 및 출발 조건을 고려하는 수평교통하중을 적용하였으며, 부착면에서 발생하는 수직 인장응력 및 수평 전단응력의 산정을 통하여 부착면 파손의 발생 특성(debonding mechanism)을 확인하고자 하였다.

PURPOSES : Recently, bonded concrete overlay has been used as an alternative solution in concrete pavement rehabilitation since its material properties are similar to those of the existing concrete pavements. Deteriorated concrete pavements need rapid rehabilitation in order to prevent traffic jams on Korean expressways. Moreover, speedy and effective repair methods are required. Therefore, the use of bonded concrete overlay with ultra-rapid hardening cement has increased in an effort to reopen promptly the expressways in Korea. However, mobile mixer is required for ultra-rapid hardening cement concrete mixing in the construction site. The use of mobile mixer causes various disadvantages aforementioned such as limitation of the construction supply, open-air storage of mixing materials, increase in construction cost, and etc. In this study, therefore, hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete produced in concrete plant is attempted in order to avoid the disadvantages of existing bonded concrete overlay method using ultra-rapid hardening cement. METHODS: Bonded concrete overlay materials using ultra-rapid hardening cement should be meet all the requirements including structural characteristics, compatibility, durability for field application. Therefore, This study aimed to evaluate the application of hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete by evaluating structural characteristics, compatibility, durability and economic efficiency for bonded concrete overlay. RESULTS : Test results of structural characteristics showed that the compressive, flexural strength and bond strength were exceed 21MPa, 3.15MPa and 1.4MPa, respectively, which are the target strengths of four hours age for the purpose of prompt traffic reopening. In addition, tests of compatibility, such as drying shrinkage, coefficient of thermal expansion and modulus of elasticity, and durability (chloride ions penetration resistance, freezing-thawing resistance, scaling resistance, abrasion resistance and crack resistance), showed that the hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete were satisfied the required criteria. CONCLUSIONS: It was known that the hydration accelerator in-situ mixing on polymer modified concrete overlay method was applicable for bonded concrete overlay and was a good alternative method to substitute the existing bonded concrete overlay method since structural characteristics, compatibility, durability were satisfied the criteria and its economic efficiency was excellent compare to the existing bonded concrete overlay methods.

PURPOSES: The objective of this study is to investigate the effect of asphalt and geotextile interlayer on the fracture behavior of unbonded concrete overlay through a laboratory composite beam test. METHODS: In order to evaluate the effect of interlayer materials on the fracture behavior of unbonded concrete overlay, a laboratory test of composite beam was conducted with different types of interlayer. The test results of the composite beam using two types of geotextile interlayer with different thicknesses were compared to the test results of the composite beam using the tradition type of asphalt interlayer. The unbonded concrete overlay on the existing concrete pavement without interlayer was set for the control condition. RESULTS AND CONCLUSION : Overall, the laboratory composite beam test results did show the effect of asphalt and geotextile interlayer on the fracture behavior of composite concrete beams. The three-layer geotextile interlayer and HMA layer both increase the peak load when the first macrocrack occurs in the top concrete beam, while the HMA interlayer causes the smallest load drop percentage after the first macrocrack. The three-layer geotextile did show better performance than the single-layer geotextile through the greater peak load and smaller load drop percentage. It indicates that the thickness of geotextile interlayer will affect the fracture behavior of unbonded concrete overlay and the thicker geotextile interlayer is recommended.

PURPOSES : This study aimed to evaluate the long-term performance of bonded concrete overlay in Korean Highway, and factors influencing the performances. METHODS: The evaluation for long-term performance of bonded concrete overlay is investigated based on the following study : i) The pavement distress of number of bonded concrete overlay sections in Korean highway are collected through field measurement, and PCI for each section is calculated. ii) Performance of LTPP data of bonded concrete overlay sections in U.S.A is analysed. And it is compared with bonded concrete overlay of Korean highway. iii) An analysis of the factors influencing to long-term performance of bonded concrete overlay is investigated. RESULTS: Performance analysis was confirmed that the overlay thickness was affecting significantly on the Bonded Concrete Overlay life. The comparison of LTPP data(U.S.A) and field measurement data(Korean) was showed. CONCLUSIONS : It was showed that the performance of Korean bonded concrete overlay is relatively lower than that of the bonded concrete overlay in U.S.A. The cause of lower performance can be explained by the lack of overlay thickness.

국내의 경우 콘크리트 포장의 내구연한이 가까워짐에 따라 많은 구간에서 유지보수의 수요가 증가하고 있다. 최근 들어 적용사례가 증가하고 있는 접착식 콘크리트 덧씌우기(BCO, Bonded Concrete Overlay) 는 기존 콘크리트 포장의 상태가 비교적 양호한 구간에 실시하는 공법으로 완전부착을 통한 일체화 거동으로 높은 구조적 안정성을 확보하는 특징이 있다. 그러나 현행 덧씌우기 설계법의 경우 다양한 설계조건을 고려하지 못하고 경험적인 방법에 근거하고 있으므로 설계의 입력변수 설정부터 설계과정에 이르기까지의 원리에 대한 체계적인 정립이 되어 있지 않은 실정이다. 접착식 콘크리트 덧씌우기가 적용된 국외 사례를 살펴보면, 미국의 경우 일반적으로 덧씌우기 두께 설계를 통하여 8~16cm로 시공하고 있으나 국내의 경우 경험적으로 기존 포장층을 5cm절삭한 후 5cm의 덧씌우기 두께로 시공하는 것이 일반적이다. 따라서 국내의 경우에도 공용수명의 증가 및 유지보수 비용 감소를 위해 교통량과 지역적 특성을 고려한 포장 두께설계의 기준이 필요한 것으로 판단된다. 덧씌우기 설계 기준정립을 위해 각 구간의 접착식 콘크리트 덧씌우기의 기본 이력 및 공용 중 발생하는 포장파손에 대한 체계적인 data 구축이 필요하다. 본 연구에서는 국내 고속도로 BCO구간의 포장 파손 및 파손양을 수집한 후 MicroPaver 프로그램을 이용하여 PCI(Pavement Condition Index)를 산정 하였으며 이를 미국의 LTPP data의 구간별 PCI와 비교하여 덧씌우기 두께에 따른 공용수명과 PCI의 상관관계를 분석하였다. 이를 통해 국내 BCO구간의 공용성을 분 석하여 장기적인 BCO의 공용성을 평가하고자 하였다. 접착식 콘크리트 덧씌우기에 대하여 LTPP data의 덧씌우기 두께를 8~10cm, 11~13cm 및 14~16cm으로 구분하여 누적교통량 증가에 따른 PCI의 감소율을 확인한 결과 각 덧씌우기 두께별로 1×106 ESAL 증가시 PCI의 감소율을 확인할 수 있었으며 덧씌우기 두께가 두꺼울수록 PCI 감소율이 줄어드는 경향이 나타났다. 5cm 덧씌우기 두께의 국내 현장계측 구간과 LTPP data를 비교할 경우 두께별 약 2배∼5배의 공용수명 차이를 확인할 수 있었다. 이처럼 현행 덧씌우기 두께를 키울 경우 공용수명의 증진효과를 나타낼 수 있으므로 최소두께 기준의 상향으로 BCO의 장기공용성을 확보해야 할 것으로 판단된다.

PURPOSES : Bonded concrete overlay is a favorable maintenance method since the material properties are similar to existing concrete pavements. In addition, bonded concrete overlay has advantage of structural performance since the overlay layer and the existing pavement perform as a monolithic layer. It is important to have suitable bond strength criteria to secure the performance of bonded concrete overlay. This study aimed to investigate the factors influencing bond strength characteristics between existing concrete pavement and overlay material. METHODS: Bond strength between overlay and existing pavement are measured and analyzed for various conditions such as the type of overlay materials, compressive and flexure strength of overlay and existing pavement, and deterioration status of existing pavement. RESULTS: The strength of overlay material does not significantly influence the bond strength. The overlay of ultra-rapid hardening cement generally gives low bond strength. However, ultra rapid hardening polymer modified concrete gives robust bond strength. The deterioration of existing concrete significantly decrease the bond strength. CONCLUSIONS: Bond strength of bonded concrete overlay highly depends on condition of existing concrete pavement rather than overlay material.

PURPOSES : This study aimed to evaluate the feasibility of AASHTO86 design method for Bonded Concrete Overlay. METHODS : The Feasibility of AASHTO86 design method for Bonded Concrete Overlay is investigated based on the following study : i) Sensitivity analysis of designed service life of Bonded Concrete Overlay by major design input for AASHTO86 guide. ii) Comparison of actual Bonded Concrete Overlay life and predicted Bonded Concrete Overlay life by AASHTO86. iii) Finding the stress component influence the potential distress of Bonded Concrete Overlay based on 3-d FEM analysis. iv) Exploring the limitation of AASHTO86 in the aspect of design input. RESULTS : Sensitivity analysis showed that the condition of existing pavement significantly on the Bonded Concrete Overlay life. Also the overlay thickness affect the Bonded Concrete Overlay life. The comparison of actual Bonded Concrete Overlay life and predicted Bonded Concrete Overlay life showed relatively good agreement when the early distress sections are excluded in comparison. Bonding stress occurred at the interface may be larger than the bond strength used in the specification of Bonded Concrete Overlay construction. CONCLUSIONS : Bonded Concrete Overlay life predicted by the AASHTO86 may not be reliable. Number of points to improve the reliability in the design of Bonded Concrete Overlay are suggested in this study.

PURPOSES: In Korea, rapid maintenance of distressed concrete pavement is required to prevent traffic jam of the highway. Asphalt concrete overlay has been used as a general maintenance method of construction for aged concrete pavement. AC overlay on existing concrete pavements experience various early distresses such as reflection crack, pothole and rutting, due to different physical characteristics between asphalt overlay and existing concrete pavement. Bonded concrete overlay(BCO) is a good alternative since it has advantages that can reduce various distresses during the service life since overlay material has similar properties with existing concrete pavements. Recently, BCO which uses the ultra rapid harding cement has been applied for maintenance of highway. BCO has advantage of structural performance since it does monolithic behave with existing pavement. Therefore, it is important to have a suitable bond strength criteria for securing performance of BCO. Bond strength criteria should be larger than normal tensile stress and horizontal shear stress occurred by traffic and environmental loading at bond interface. Normal tensile stress and horizontal shear stress need to estimated for the establishment of practical bond strength criteria. METHODS: This study aimed to estimate the bond stresses at the interface of BCO using the three dimensional finite element analysis. RESULTS: As a result of this study, major failure mode and maximum bond stress are evaluated through the analysis of normal tensile stress and horizontal shear stress for various traffic and environmental load conditions. CONCLUSIONS: It was known that normal tensile stresses are dominated by environmental loading, and, horizontal shear stresses are dominated by traffic loading. In addition, bond failure occurred by both of normal tensile stresses and horizontal shear stresses; however, normal tensile stresses are predominated over horizontal shear stresses.

국내의 경우 노후화된 콘크리트 포장에 대한 일반적인 유지보수 공법으로 아스팔트 덧씌우기 공법이 사용되고 있다. 그러나 기존 콘크리트 포장의 수명을 연장시키기 위한 아스팔트 덧씌우기 공법의 경우, 기존 포장과의 물리적 특성이 상이하여 반사균열, 포트홀 및 소성변형 등의 다양한 포장 파손이 발생하고 있는 실정이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 아스팔트 덧씌우기 공법을 대처하기 위한 방안으로 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용이 요구되고 있는 실정이다. 콘크리트 덧씌우기 공법은 사용 연한이 길고, 중차량에 대한 지지력이 우수하며, 소성변형이 발생하지 않으므로 유지보수 빈도 및 유지관리비를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다. 하지만 비교적 긴 양생기간으로 인하여 우회도로 가설 및 교통통제 등의 기술적인 문제가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 충분한 작업성 확보 및 신속한 교통개방을 위하여 초속경 아크릴계 폴리머 개질 콘크리트를 사용하여 작업성, 내구성 및 환경저항성에 대한 평가를 통한 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용성을 검토하였다. 조기 교통개방 특성 평가를 위한 강도측정 결과 재령 4시간 후 압축강도 21MPa, 부착강도 1.4MPa를 상회하는 결과를 확인하였다. 또한 환경하중 저항성 실험 결과 일반 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 비해 매우 우수하여 내구성을 확보할 것으로 판단하였다. 따라서 본 연구를 통하여 초속경 아크릴계 폴리머 개질 콘크리트는 대규모 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법에 적합한 재료로써, 충분한 작업성 및 신속한 조기 교통개방을 요구하는 유지보수 공법 적용이 가능할 것으로 판단된다.