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.

PURPOSES : This study aimed to perform real-time on-site construction volume management by using Internet of things (IoT) technology consisting of 3D scanning, image acquisition, wireless communication systems, and mobile apps for new and maintenance construction of concrete bridge deck overlays. METHODS : LiDAR was used to scan the overlay before and after construction to check the overlay volume. An enhanced inductively coupled plasma (ICP) method was applied to merge the LiDAR data scanned from multiple locations to reduce noise, and an anisotropic filter was applied for efficient three-dimensional shape modeling of the merged LiDAR data. The construction volume counter of the mobile mixer was directly photographed using an IP camera, and the data were transmitted to a central server via the LTE network. The video images were transmitted to the central server and optical character recognition (OCR) was used to recognize the counter number and store it. The system was built such that the stored information could be checked in real time in the field or at the office. RESULTS : As a result of using LiDAR to check the amount of overlay construction, the error from the planned amount was 0.6%. By photographing the counter of the mobile mixer using an IP camera and identifying the number on the counter using OCR to check the quantity, the results showed that there was a 2% difference from the planned quantity. CONCLUSIONS : Although the method for checking the amount of construction on site using LiDAR remains limited, it has the advantage of storing and managing the geometric information of the site more accurately. Through the IoT-based on-site production management system, we were able to identify the amount of concrete used in real time with relative accuracy.

PURPOSES : In this study, a method for evaluating concrete bridge deck deterioration using three-dimensional (3D) ground penetrating radar (GPR) survey data and its in situ application are discussed. METHODS : Field surveys are conducted on two bridges in Yongsan-gu (Bridge A) and Seodaemun-gu (Bridge B) in Seoul using 3D GPR. The obtained survey data are used to calculate the dielectric constant map of each bridge using the extended common midpoint method. In addition, random points on both bridges are selected for the chloride content test in accordance with the KS F 2713 standard. The results from the dielectric constant map and chloride content test are compared. RESULTS : For Bridge A, it is discovered that the percentage of sections with a dielectric constant of 5.0 or less is 1.57%, whereas that above 5.0 is 98.43%; this indicates that the percentage of deteriorated sections for Bridge A is low. Meanwhile, for Bridge B, the dielectric constants calculated for the entire bridge exceed 5.0, which suggests no deterioration for Bridge B. Moreover, all the points selected for the chloride content test have less than 0.15% chloride content and have dielectric constants ranging from 5.0 to 7.0, which are favorable condition for the bridge deck. CONCLUSIONS : The analysis results of the dielectric constants of the concrete bridge deck obtained from the 3D GPR system are consistent with the actual chloride content results. Furthermore, additional verification of this method through field surveys on bridge sections with severe deterioration is highly recommended for future improvements.

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.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop bridge deck concrete materials based on ordinary Portland cement concrete, and to evaluate the applicability of the developed materials through material properties tests.METHODS : For field implementation, raw material (cement, fine aggregate, and coarse aggregate) properties, fresh concrete properties (slump and air content), strength (compressive, flexural and bond strength) gain, and durability (freeze-thaw resistance, scaling resistance, and rapid chloride penetrating resistance) performance were evaluated in the laboratory.RESULTS: For the selected binder content of 410 kg/m3, W/B = 0.42, and S/a = 0.48, the following material performance results were obtained. Considering the capacity of the deck finisher, a minimum slump of 150 mm was required. At least 6 % of air content was obtained to resist freezethaw damage. In terms of strength, 51.28 MPa of compressive strength, 7.41 MPa of flexural strength, and 2.56 MPa of bond strength at 28 days after construction were obtained. A total of 94.9 % of the relative dynamic modulus of elasticity after 300 cycles of freeze-thaw resistance testing and 0.0056 kg/m2 of weight loss in a scaling resistance test were measured. However, in a chloride ion penetration resistance test, the result of 3,356 Coulomb, which exceeds the threshold value of the standard specification (1000 Coulomb at 56 days) was observed.CONCLUSIONS: Instead of using high-performance modified bridge deck materials such as latex or silica fume, we developed an optimum mix design based on ordinary Portland cement concrete. A test construction was carried out at ramp bridge B (bridge length = 111 m) in Gim Jai City. Immediately after the concrete was poured, the curing compound was applied, and then wet mat curing was applied for 28 days. Considering the fact that cracks did not occur during the monitoring period, the applicability of the developed material is considered to be high.

강한 수압에 의한 열화 콘크리트의 제거는 일반적으로 이루어지는 표면처리 방법으로 장비의 수압, 유량, 이동속도에 따라 제거 정도가 달라지며 표면에 생긴 요철은 보수재료의 부착성능에 영향을 주고 현장 부착강도 시험에서 천공 깊이를 결정 하는데 필수적으로 파악해야 하는 정보이다. 그러나 요철이 어떠한 특성을 가지고 있는지에 대한 데이터는 부족한 실정으로 보수 방법에 따른 보수 깊이, 요철 깊이는 어떠한 분포를 가지는지, 열화 제거에 따라 변동성은 얼마만큼 커지는지는 알 수 없는 실정이다. 본 연구는 고속도로 교면포장 개량과 콘크리트 포장 부분단면 보수를 실시하는 경우 발생하는 요철의 특성을 조사하였다. 이를 위해 5개 내외의 코어를 채취하여 최대 및 최소 길이를 측정하고 평균값을 보수재 깊이로 계산하였으며 차이를 요철 깊이로 정의하였다. 최대 요철깊이는 코어채취 위치에 따라 최대 나타내거나 최소를 나타낼 수 있는데 굵은 골재 최대치수 보다 큰 약 68mm직경 코어를 채취하여 표면 요철 변화가 코어 내에서 모두 관찰되게 하였다. 또한 보수재 요철깊이가 표면처리 방법에 따라 다른 형태로 나타내는지 비교하기 위해 교면포장과 부분단면 보수를 구분하여 분석하였다. 교면포장 두께 및 요철의 경향을 분석하기 위해 약 410개 현장 부착강도 코어 파괴 면을 조사하였다. 보수두께는 중앙 보다 열화가 심한 단부에서 변동이 심하게 발생하므로 단부에서 일정 거리를 떨어뜨려 코어를 채취하여 위치 변동성을 최소화 한 상태로 시공과 열화에 따른 두께 및 요철 변동성을 알아보고자 하였다. 또한, 부분단면보수 요철 분석을 위해 약 360개 현장 부착강도 시편 파괴면 분석결과 데이터를 조사하였다. 부분단면보수는 교면포장과 달리 파손이 발생한 줄눈에만 표면처리를 수행하므로 장비의 가동이 불연속이고 열화 제거가 교면포장 보다 소형 장비를 사용하여 수행하기 때문에 나타나는 특징을 비교하였다. 콘크리트 포장 및 교면포장에 덧씌우기 하거나 부분단면 보수를 수행하는 경우 발생하는 요철의 특성을 조사한 결과 교면포장의 보수두께는 8∼9cm에서 가장 큰 빈도를 나타내고 요철깊이는 0.8∼1.0cm 범위에서 가장 큰 빈도를 나타내었다. 부분단면 보수깊이는 5∼6cm 범위에서 가장 큰 빈도를 나타내고 요철깊이는 0.4∼0.6cm 범위에서 가장 큰 빈도를 가지는 것으로 나타났다. 보수재 두께 변화는 교면포장이 부분단면보수에 비해서 평균적으로 크게(1.0/0.6cm) 나타났고 요철깊이도 평균적으로 더 깊은(0.9/0.6cm) 경향을 나타냈다.

교면포장이라 함은 교통하중의 반복재하, 충격작용, 우수, 기타 환경하중으로부터 교량의 구조물(상판)을 보호함과 동시에 사용자를 위한 쾌적한 주행성 및 안정성 제공을 목적으로 시공되는 포장체를 의미한다. 이에 따라 교면포장은 높은 내구성, 시공 및 공정관리를 필요로 하며, 우수한 구조적 성능유지를 위해 우선적으로 신・구 콘크리트 간의 완전부착을 통한 일체거동이 확보되어야 한다. 일반적으로 국내 고속도로의 신설 교면포장을 시행함에 있어 신・구 콘크리트간의 부착성능을 향상시키기 위해 바닥판 콘크리트의 레이턴스 제거 공정을 시행하고 있으며, 이에 해당되는 경계면처리 방식에는 인력파쇄, 로드커터, 워터블라스트, 숏블라스트, 샌드블라스트, 평삭기, 워터젯 등 다양한 면처리 방법이 적용되고 있다. 상기 파쇄장비들의 사용목적은 복합 구조체를 형성함에 있어 접합면의 이물질 및 바닥판 콘크리트 표면의 취약부에 의한 부착성능 저하 요소를 제거하고자 함에 있으나, 각 파쇄장비의 적용에 따른 경계면처리 시 높은 파쇄에너지로 인해 바닥판 콘크리트 표면에 손상을 주어 오히려 신・구 콘크리트간의 부착성능이 저하되는 요인이 될 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 신설교면포장의 경계면처리 방식에 사용되는 장비 중 로드커터, 숏블라스트, 평삭기 적용구간을 시험변수로 선정하여 경계면처리 시행구간에 대한 코어채취를 시행, 파쇄장비의 적용에 따른 바닥판 콘크리트의 균열발생 유무 및 균열크기 등에 대해 분석하였다. 파쇄장비 적용에 따른 균열특성을 분석하기 위하여, 장비사용에 따른 4가지 변수(로드커터, 평삭, 블라스팅, 무처리)에 해당하는 현장코어를 사용하여 전자현미경(HT003C)을 통한 표면 균열발생 여부 및 균열크기 분석을 시행하였고, 바닥판 콘크리트에 사용된 쇄석골재(20EA) 또한 표면 균열특성 분석을 시행하였다

PURPOSES : The purpose of this study is to verify the property of self-healing, and to propose an appropriate duration for wet curing of bridge deck concrete overlays. METHODS: In this study, reinforced bars were inserted into concrete molds in order to prevent brittle fracture and induced cracks in the concrete resulting from indirect tension mode. The induced time of concrete cracking was 3 to 7 days, following which the concrete specimens were cured in water. The resulting concrete crack width was measured using image analysis equipment. Additionally, the self-healing tests were performed using the following three mixtures: OPC, SFC, and LMC. RESULTS: Concrete mixtures with crack widths of 150㎛ or lower were completely healed by Day 28. Hydrates of crack fills were found to be the calcium carbonate. CONCLUSIONS: The cement-based mixtures exhibit properties of self-healing. Considering these properties, it is necessary to increase the curing duration of concrete overlays for bridge decks.

콘크리트 교면포장의 주행쾌적성 및 주행안정성 향상을 위하여 노출 교면 콘크리트 포장에 고기능성 표면처리 공법(NGCS : Next Generation Concrete Surface)을 적용하였다. 노출 교면 콘크리트 포장 구 간에서 NGCS의 적용 전･후에 따른 소음(차량 내부, 외부), 주행쾌적성, 미끄럼저항성, 평탄성 변화 등 기 능성 변화를 조사하였다. 그림 1은 NGCS를 적용한 노출 교면 콘크리트 포장 표면을 보여준다. NGCS 적 용 구간은 총 2개 교량으로 교량 A는 3경간 330m, 교량 B는 단경간 75m으로 구성되어 있다. NGCS 적 용 전･후에 따른 기능성 분석 결과를 표 1에 나타내었다. NGCS 적용 결과 두 교량 모두 소음, 미끄럼저 항성, 주행쾌적성 및 평탄성이 개선되었으며, 특히 장경간 교량에서 기능성 개선효과가 탁월한 것으로 분 석되었다. 향후 노출 교면 콘크리트 포장의 NGCS 공법 적용을 안정적으로 시행하기 위해서 NGCS 표면 의 표면탈리 등을 예방하고 장기 내구성 확보를 위하여 교면 콘크리트의 압축강도 기준을 30MPa로 이상 으로 설정하는 것을 제안하였다.

콘크리트 교면포장에서 가장 주요한 파손의 형태가 균열이며, 그 원인은 대부분 수축에 있다. 만약 교면 포장에서 균열이 발생하면 불투수성기능을 확보하지 못하게 되며, 이로 인해 균열부로 수분 또는 염화물이 침투하고 장기적으로 교량 바닥판의 열화를 가져오게 된다. 이에 반해 교면포장용 콘크리트에 자기치유 (self-healing) 성능이 확보된다면 균열부위를 수화물로 되메움하여 교면포장의 기능을 회복시킬 수 있다. 최근 국내외 문헌에서 팽창재(expansion agent)를 첨가할 경우 콘크리트의 자기치유성능이 향상되는 것 으로 일부 보고가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 팽창재를 첨가한 교면포장용 콘크리트의 자기치유 특성 을 분석하였으며, 이를 통해 교면포장의 공용성능을 향상시킬 수 있는지에 대한 검토를 수행하였다. 본 연 구에서는 6,000브레인 이상의 고분말도 플라이애시와 슬래그를 치환한 삼성분계 결합재에 팽창재를 0%, 4%, 8%, 12%를 첨가하여 콘크리트 배합을 실시하였으며, 자기치유실험은 간접인장모드로 재령 3일과 재 령 7일에 균열을 유도한 후 수침양생을 시키고 균열발생 시점부터 시간경과에 따른 자기치유특성을 분석 하였다. 균열폭을 측정을 위해 사용된 화상촬영기는 QICAM 디지털카메라(1.4 million, 1392×1040)에 현 미경렌즈(optical 0.5-5x)를 부착한 것이며, 시편이 자동으로 움직이면서 측정할 수 있는 stage를 장착하 였다. 촬영된 이미지는 ʻimage-pro 6.0ʼ분석프로그램을 사용하여, 균열폭을 정밀하게 측정하였다. 본 연구의 자기치유실험결과, 균열이 발생한 시료를 습윤한 상태로 유지한 경우 모든 배합에서 자기치 유현상이 나타났으며, 특히 균열폭이 150㎛ 이하인 콘크리트는 대부분 14일 또는 28일에 대부분 완전히 치유가 되는 것으로 나타났다. 또한 균열이 초기에 발생하고 습윤한 상태를 유지할 경우 팽창재를 첨가한 콘크리트가 균열부의 자기치유 시기를 앞당길 수 있는 것으로 나타났다. 특히 재령 3일에 균열을 유도한 경우 팽창재를 8% 이상 첨가한 콘크리트에서 폭이 약 150㎛ 이하의 균열들 중 상당수가 균열발생 이후 7일에 완전 치유되었다. 팽창재를 첨가하면 초기에 다량의 에트린자이트가 형성되는데 이것이 콘크리트 를 팽창시키는 효과로 작용하며, 이 효과가 자기치유성능을 증가시켰기 때문이다. 그러나 재령 7일 이후 에 발생된 균열의 경우 팽창재의 자기치유효과가 크지 않은 것으로 분석되었다.

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.

본 연구에서는 MMA 계열의 폴리머 콘크리트를 콘크리트 교량 상판의 박층 교면포장용으로 적용 가능성에 대한 검토를 수행하였다. 아크릴수지와 경화재, 충진재(탄산칼슘 및 규사)로 구성되어진 아크릴 콘크리트의 성분 종류 및 배합비율 등이 아크릴 콘크리트의 물리적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 점도시험, 압축강도시험, 휨시험 등을 수행하였으며, 시험을 통해 최적 배합비율을 결정하였다. 최적 배합비율로 생산된 아크릴 콘크리트에 대해 투수저항성, 염소이온 침투 저항성, 경화수축량, 열팽창계수, 부착강도 시험 등의 물리적 특성 시험을 실시하였다. 시험결과 폴리머 콘크리트가 기존의 일반 시멘트 콘크리트에 비해 방수성능이 우수하고 염소이온 침투 저항성도 우수한 것으로 나타났다. 또한 기존 바닥 콘크리트와의 부착성도 우수하고 균열 저항성도 우수한 것으로 나타났다. 기존의 아크릴 수지는 경화시 수축량이 크고, 열팽창계수 또한 일반 시멘트 콘크리트에 비해 큰 단점이 있으나 본 연구에서 새롭게 개발한 아크릴 수지를 적용한 결과 대폭 증가된 연성으로 인해 균열발생 가능성을 낮출 수 있을 것으로 확인되었다.