콘크리트 구조물의 내ㆍ외부 보강재로 사용되는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 그리드의 철근 대체 가능성을 확인하기 위해, 철도용 콘크리트 침목 내부에 CFRP 그리드를 보강한 후 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하여 성능을 평가 하였다. 본 연구에서는 PC 강연선 대신 CFRP 그리드를 보강하고 하중을 재하한 결과, 피복두께 40 mm에서 최대 휨-인장 응력이 2.494 MPa로 도출되었으며 이는 KR CODE 2012의 허용응력 기준을 충족하는 값으로 나타났다. 추가적으로, 본 연구에서는 설계기준에 따라 하중 조건과 응력분포를 고려하여 중립축 위치와 CFRP 그리드의 배치를 최적화한 침목 단면설계를 진행하였다. ABAQUS 해석을 통해 침목의 휨 강도와 내구성을 평가한 결과, CFRP 그리드를 적용한 침목은 기존 PC 강연 선 보강 침목 대비 유사한 수준의 구조적 성능을 확보하면서도 경량화 측면에서 우수함을 확인하였다. 이를 통해 CFRP 그리드가 철근 을 대체하여 철도용 콘크리트 침목 설계에 적합한 보강재로 활용될 수 있음을 확인하였다.

최근 철도 주변에서 엄청난 양의 폐 콘크리트 침목이 적재 되어 있음을 쉽게 발견될 수 있다. 이는 열차에서 떨어진 금속가루 및 기름 때문에 폐 침목이 환경 유해물로 분류되기 때문이다. 보통 폐 콘크리트 침목은 50MPa 수준의 고강도 콘크리트로 되어 있어, 이를 활용하면 양질의 순환골재를 확보할 수 있다. Yang 등과 Kim 등은 순환골재에 붙어있는 구모르타르(RM)를 콘크리트 배합에 필요한 신모르타르(NM)의 일부로 간주하는 수정 등가모르타르체적(EMV) 배합법을 제안한 바 있다. 순환골재를 사용한 기존 배합법에서는 콘크리트 탄성계수의 저감 및 건조수축의 증가를 가져온 반면 수정 EMV 배합법에서는 천연골재를 사용한 기준 콘크리트에 비해 동등한 물성을 확보함을 보여주었다. 본 연구를 통해 위의 두 가지 배합법에 의해 제작된 콘크리트의 열팽창계수 실험을 수행하였다. EMV 배합법에 의해 제작된 순환골재 콘크리트의 열팽창계수가 기존 배합법에 의해 제작된 순환골재 콘크리트보다 작게 나옴을 보여 주었다. AASHTO-TP60 실험방법을 이용하여 10∼50℃의 범위에서 SUS304(열팽창계수 18.3m/m/℃)를 보정시편으로 사용하였다.

아스팔트 콘크리트 궤도(ACT)의 변형을 최소화하고 구조적 안전성을 확보하기 위해서는, 열차 하중을 분산 및 저감시킬 수 있고 아스팔트 도상의 노출을 줄일 수 있는 광폭 형태의 콘크리트 침목이 필요하다. 본 연구에서는 형상 설계를 통해 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목을 개발하였으며, 유한요소해석을 통해 레일 좌면부 및 침목 중앙부에 대한 구조 안전성을 검토하였다. 또한 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목의 설계 적합성을 검증하기 위하여, EN 13230-2에 의거 침목 주요 위치별로 정적 휨 강도 시험, 동적 휨 강도 시험 및 피로 시험을 수행하였다. 성능 시험 결과, 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목은 균열 하중, 파괴 하중, 및 균열 확대 여부 등 유럽 표준에서 요구되는 성능 기준을 모두 충족하였다.

This study was evaluated the field applicability of high fluidity concrete for pc sleeper using high volume fly ash.

Railway construction is divided into trackbed and railway. The railway is divided into the gravel ballast and the concrete ballast track structures. In recent years, concrete ballast track construction is increasing for Durability and Maintenance. But During construction or operation for characteristics of concrete, defects of sleepers and concrete ballast track may arise. Some of the defects was analyzed that the main pattern and this study will be introduced in that pattern.