고속도로는 콘크리트 포장을 사용하는 경우 장수명 포장을 적용하여 공용수명을 증진시키고 차단을 최소화 하여 사용자 편의성을 높이는 방향으로 패러다임이 변화하고 있다. 이때 연속철근 콘크리트 포장(이하:CRCP)는 세계적으로 검증된 장수명 포장으로 국내는 일반 토공구간에 사용하고 터널의 경우 철근으로 인한 공사차량 진입로가 확보되지 않아 JCP를 사용하고 있는 실정이다. 터널 내부는 눈비가 오는 경우에도 포장에 직접 접하지 않아 제설제를 뿌릴 필요가 없어 철근 부식의 우려가 적고 하부 지지력이 크며 온도변화가 작아 토공구간에 적용할 때 보다 공용수명이 늘어나는 장점이 있다. 터널에 CRCP를 적용하는 경우 일반구간과 다른 설계를 적용해야 하며 시험시공을 수행하기 위한 국내외 사례조사를 실시하여 적용 방향 수립에 참고하였다. 국내는 JCP 설계 지침을 통해 포장 두께 및 타이바 설치방법을 제시하나 국내 CRCP 특성을 고려하고 있지 못하고 있는 상태로 일본의 경우 일반 구간 보다 얇은 두께를 적용하며 동일한 철근비를 적용해 철근비 감소에 따라 터널 입출구에서 발생할 수 있는 배근 전이구간 발생, 열화 발생에 장점을 가지는 것으로 조사되었다. 또한, 아스콘 포장과 접하는 경우 전이슬래브를 설치하여 연결하는 것이 조사되었고 미국에서도 전이 슬래브를 통해 단부에서 발생하는 수축/팽창을 흡수하고 아스콘 포장과 접속부 역할을 할 수 있도록 하는 것이 조사되었다. 국내외 사례와 국내 CRCP의 현재 설계기준은 시험시공을 위한 설계방향 설정에 사용하는 것이 합리적으로 판단되었다. 시험시공 구간 철근비는 토공구간 기준 철근비(0.68%)와 최소 철근비(0.60%)를 적용해 계측을 통해 국내에 적합한 철근비를 도출하되 시공구간 전후에서 아스콘 포장과 연결되므로 전이슬래브를 도입/검토하여 국내에 적합한 설계를 도출하는 것이 필요한 것으로 사료되었다.

국내 고속도로 포장의 장수명화에 대한 관심이 증가함에 따라 연속철근 콘크리트 포장의 적용이 증가하고 있으며 이에 따라 기존에 고려하지 않았던 부가차로 접속부에 대한 설계개선이 필요한 실정이다. 현재 본선이 CRCP인 곳에 부가차로가 발생하는 경우 기준이 없고 본선이 JCP인 경우에 대한 기준만 있는 실정이다. 따라서 본선 CRCP를 사용한 경우 접속부에 JCP를 설치하면 온도변화로 인한 줄눈 변위로 접속부 응력 증가 가능성이 있어 이를 방지하기 위해 타이바 설치방법을 변경하는 등의 세부 적용기준이 필요하다. 또한 인력시공 구간에서 와이어메쉬 및 가로줄눈 설치기준이 불명확하다. 인력시공 구간은 기계타설 구간까지 차로 폭이 늘어나는 테이퍼 형태를 가지며 무근 포장을 사용하는 경우 일부 구간은 타이바 생략이 불가피해 하중전달이 불리하게 된다. 인력타설 구간은 테이퍼 구간의 특성상 하중을 저항할 수 있는 단면이 좁고, 인력포설이 불가피해 본선에 비해 내구성능이 부족할 가능성이 높다. 본 연구는 국내외 사례조사를 통해 CRCP 본선의 접속부에 CRCP를 적용하는 시험시공을 실시하였다. CRCP 본선과 접한 부가차로 테이퍼에 CRCP를 적용한 국내외 사례를 참고해 신설 CRCP 본선의 부가차로 테이퍼 접속부에 CRCP를 적용하되 철근설치는 본선과 동일하게 하였고 타이바는 국외의 사례를 참고하여 길이 및 직경을 감소하여 적용하였다. 2024년 9월 12일에 콘크리트를 타설하였고 전체 구간 중 중앙지점에 균열유도 후 철근 및 콘크리트의 변위를 측정할 수 있도록 계측기를 설치하였으며 타 구간 본선에서 얻어진 계측결과와 비교분석에 사용 할 예정이다. 또한 본선과 부가차로 테이퍼 접속부를 연결하는 타이바에 변형률계를 설치하였고 테이퍼 접속부 단부에 변위계를 설치하여 접속부 및 단부 설계를 위한 기초자료로 사용할 예정이다.

본 연구에서는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP) 본선차로에 줄눈 콘크리트 포장(JCP) 길어깨가 적용되었을 경우에 타이바와 슬래브에 작용하는 응력을 완화시키고자 창녕밀양 고속도로 건설사업단 1공구에 타이바 규격 및 배치에 따른 3가지 경우를 구성하여 시험시공 을 실시하였다. 각 경우마다 타이바에 철근 변형률계를 설치하고 길어깨 포장에 콘크리트 변형률계를 설치하여 거동 분석을 수행하였 다. 분석 결과, 모든 경우에서 타이바와 콘크리트 슬래브의 응력이 강도에 비해 작게 분석되어 공용성에는 문제가 없음을 확인하였다. 향후 주기적인 거동 분석을 통해 최적의 타이바 배치 및 규격을 설계하여 콘크리트 포장의 공용성을 향상시키고자 한다.

CRCP(Continuously Reinforced Cement Pavement)는 시멘트 콘크리트 포장 공법 중 하나이다. 한국형 포장 설계법(KPRP: Korean Pavement Research Program)은 국내 실정에 맞게 개발된 도로 포장 설계법으로, 2011년에 최초로 개발되었다. 현재 최신 버전은 2016년 4월에 발표된 것으로, 이후 약 8년간 업데이트가 이루어지지 않았다. 본 연구의 목적은 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해 석 모듈을 분석하고 이를 개선하는 것이다. 또한, 본 연구에서 개선된 CRCP 해석 모듈은 추후 개발 예정인 고속도로 역학적-경험적 설계법(EXPD: EXpressway Pavement Design)에 적용될 예정이다. 문헌 조사를 통해 한국형 포장 설계법의 설계 매뉴얼인 국토교통 부의 도로포장 구조 설계요령(2015)과 TxCRCP-ME의 설계 매뉴얼인 Texas Tech University의 Develop Mechanistic-Empirical Design for CRCP(Soojun Ha 외, 2012)의 내용이 유사함을 확인하였다. 또한, 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해석 모듈이 Texas Tech University에서 개발한 역학적-경험적 설계 포장 프로그램인 TxCRCP-ME와 유사함을 확인하였다. 그러나, 휨강도, 탄성계수, 함수비, 복합지지력 K값, 허용하중반복횟수 등 사용자가 입력한 값에 기반한 계산 과정과 공용성 해석에서 기존 KPRP의 CRCP 해석 모듈이 설계 매뉴얼인 국토교통부의 도로포장 구조 설계요령(2015)과 차이점을 보였다. 이러한 분석을 토대로, 추후 개발 예정인 EXPD-CRCP는 기존 KPRP에서 설계 매뉴얼과 상이한 부분을 국토교통부의 도로포장 구조 설계요령(2015)을 준수하여 국내 실정에 적합한 역학적-경험적 설계법으로 개선하고자 한다.

국내 연속철근 콘크리트포장(이하:CRCP)은 1987년에 개통된 중부 고속도로에 대규모로 사용되었고 당시 국외사례를 참고해서 설계 했으며 단부에 앵커러그를 설치하여 수평 변위를 억제하였다. 2014년 고속도로 CRCP 설계지침은 일부 조건에 국한하여 단부에 팽창 줄눈을 설치할 수 있도록 했고 수평변위를 허용하는 경우 국내 환경 조건에서 발현하는 특성에 대한 연구가 필요한 실정이다. 중부 고속도로 CRCP는 린콘크리트 위에 분리층 없이 시공했고 최근 시공된 CRCP도 중부 고속도로 사례를 참고해 분리층을 생략한 시공을 하고 있다. 이러한 환경조건은 분리층을 적용하는 국외 CRCP와는 다른 수평변위 거동을 나타내기 때문에 이에 대한 정량화를 통한 설계개선이 필요하다. 본 연구는 국내 CRCP 시험시공 구간에 계측기를 설치하여 축적한 데이터를 분석하여 거동 특성을 조사하였다. 계측은 국외 사례를 참고해서 단부와 단부에서 이격된 지점에 변위계를 설치해 온도에 따른 수평변위를 측정하는 방법을 사용하였다. 변위계는 측정지점 CRCP를 천공해 고정하고 길어깨에 관입해 설치한 강봉과 연결하여 절대변위를 측정할 수 있도록 하였다. 5년 간 축적된 계측 데이터를 사용하여 발생추세를 조사하였고 이를 국내외의 선행연구 결과와 비교하였다. 계측결과 국내 CRCP 수평변위의 발생량은 국외 계측결과와 비교해 낮은 수준을 나타냈고 단부에 가까울수록 온도와 비례하는 관계를 나타냈으나 단부에서 멀어지는 경우 반비례를 나타내는 경우도 계측되었다. 이는 단부와 멀어질수록 변위가 감소해 측정부 주변에 발생한 균열 수평변위에 영향을 받기 쉬운 상태가 되기 때문으로 추정된다.

국내 도로 포장설계법인 KPRP와 미국의 포장설계법인 AASHTOWare Pavement·TxCRCP-ME를 CRCP에 대해서 비교해보았다. CRCP 는 강성포장 중 하나로 줄눈이 없고 콘크리트 슬래브 내에 종방향 연속 철근을 삽입한 것이 특징이다. 줄눈부가 없으므로 줄눈부에서 발생하는 파손과 균열이 없어 주행성이 좋고 공용성이 우수하다. 또한 수명이 길어 장수명 포장에 적합하다. 이러한 특징으로, 국내 CRCP의 수요가 증가할 것으로 예상되어 CRCP를 기준으로 비교해보았다. 국내 포장설계법 개발 이전 AASHTO 설계법을 사용해왔지만, 여러 문제점과 한계가 존재하여 국내 실정에 맞는 포장설계법의 개발 이 필요해졌고, 결과적으로 오랜 연구 끝에 2011년 KPRP가 개발되었다. 이후 꾸준히 업데이트를 통해서 현재는 2016년 버전의 KPRP 를 사용하고 있다. 미국에서는 텍사스주의 TxCRCP-ME와 같이 주마다 각기 다른 포장설계법도 있지만, 보편적으로 AASHTOWare Pavement를 사용하여 역학적-경험적 설계를 하고 있다. 분석결과, 공용성 해석 결과 지표의 차이가 가장 컸으며, 이 외에도 피로하중 허용반복횟수, PunchOut 전이함수도 계산 방법과 로직의 계수가 조금씩 달랐다.

PURPOSES : This study was conducted to investigate the stress distribution and resulting effects in the joint between CRCP and JCP when temperature deformation occurs. METHODS : The tie bars, CRCP and JCP pavements, and lean concrete base were created as three-dimensional finite element models using ABAQUS, a general-purpose finite element analysis program. Contact stress analysis was performed between rebar and JCP and between JCP and lean concrete base layer. In the section where stress concentration occurred, the degree of damage was estimated using the CDP model. RESULTS : Since the domestic CRCP does not have a separation layer between the base layer and the surface layer, it was found that when connected to a JCP where the base layer and the surface layer are completely separated, stress concentration occurs around the tie bar at the connection point. Analysis results using the CDP model showed that 25 to 32 mm around the reinforcing bar exceeded the elastic range of concrete. CONCLUSIONS : At the point where CRCP and JCP are connected, local stress concentration is inevitable because the friction and bonding conditions with the base layer and the degree of curling deformation restraint by CRCP rebars are different, and design improvement is expected through life cycle cost and long-term measurement analysis.

PURPOSES : In this study, the initial behaviors of shoulder concrete slabs and tiebars at the longitudinal construction joints between the shoulder JCP and mainline CRCP are investigated. METHODS : The strains of concrete and tiebars were measured at the longitudinal construction joint between the CRCP and JCP. Measurements were performed using data accumulated over a month after concrete placement. The contact conditions were investigated by comparing the strains at each location. RESULTS : The longitudinal construction joints between the shoulder JCP and mainline CRCP exhibited the composite behavior of bonding and friction, and a virtual neutral axis was formed inside the JCP. At the connection of the shoulder concrete, the strain and temperature of the concrete were inversely proportional. The tiebars connecting the CRCP and JCP exhibited different behaviors depending on the bonding conditions around the tiebars of the construction joints. In the presumed state in which the bonding condition was maintained, the concrete temperature and tiebar strain were directly proportional; however, the presumed state of the separation condition exhibited an inversely proportional relationship. In the 24-h behaviors of the tiebars, the effects of the horizontal and curling movements overlapped, and the strains of the measured tiebars increased at the minimum and maximum temperatures of the shoulder JCP. CONCLUSIONS : The strains in the tiebars and concrete slabs primarily depended on the boundary conditions (bonding and friction) of the longitudinal construction joint between the shoulder JCP and mainline CRCP.

PURPOSES : The purpose of this study was to investigate the long-term trend of internal strain within the continuously reinforced concrete pavement (CRCP) based on measurements. METHODS : The strains of the concrete and reinforcing bars were measured at two induced cracks and one construction joint. The analysis was performed using data accumulated over five years from the concrete placement. The effects of the initial construction conditions were investigated by comparing the strains and stresses at each location. RESULTS : In the long-term behavior, the highest tensile strains of the concrete and rebar were observed from December to January, and the lowest tensile or the highest compressive strain was observed from July to August. A lower rebar stress was measured in the construction joint, which has a higher steel ratio than that of cracks. As the distance from the crack and joint increased, the rebar strains decreased. Higher tensile strains of the concrete and rebar were measured where a higher concrete setting temperature occurred. A gradual decrease in the maximum concrete tensile strain was observed in the five-year measurements. However, in the case of reinforcing bars, stress reduction with time was not observed in the long-term behavior. CONCLUSIONS : Although a gradual decrease in concrete strain was revealed by long-term measurements, it is predicted that minimizing the concrete setting temperature to reduce the initial tensile strain could effectively increase the fatigue strength of CRCP

PURPOSES : The purpose of this study is to analyze the crack and vertical behaviors of a continuously reinforced concrete pavement (CRCP) under three different steel ratios (0.6%, 0.7%, and 0.8%) using field measurement data acquired from isolated concrete slabs with transverse cracks. METHODS : Using an LVDT and a crack gauge, CRCP behavior data are acquired by segmenting a concrete slab into multiple sections based on the similarity in the longitudinal steel ratio of each section. To examine the vertical behavior of CRCP based on longitudinal steel ratios, three field experiments are conducted in February, May, and September three years after project completion. The minimum and maximum ambient temperature data for each section are acquired during the experiments. Using the data acquired, the vertical and crack behaviors of CRCP with 0.6% of longitudinal steel ratios are analyzed. In addition, the effect of the steel ratio on the vertical behavior as well as seasonal vertical behaviors are examined. RESULTS : Analysis of the vertical behavior of concrete slabs with a 0.6% steel ratio shows that the minimum vertical displacement occurred at the center of the slab, whereas a significant vertical displacement is detected on the edges of the slab. Based on examining vertical displacements formed along the direction of transverse cracks, it is observed that the vertical behavior is prominent around the shoulders, whereas similar vertical behaviors are observed at the center and joints of the slab. Furthermore, it is discovered that the minimum crack occurred at the center of the transverse cracks, whereas the maximum crack occurred on the shoulders and joints. Furthermore, it appears that the daily displacements of the vertical behavior at the center of the slab constitute approximately one-half of the daily displacements on the joints. Based on the results of vertical behavior as a function of the longitudinal steel ratios, it is discovered that steel ratios of 0.7% and 0.8% yield the most prominent vertical behaviors around the edge of the shoulder in the winter, spring, and fall seasons. The seasonal deviations of the vertical behaviors based on the measuring positions of the longitudinal steel ratios appear less significant at the center of the slab than those on the shoulder. In particular, for the slab with a steel ratio of 0.8%, subtle vertical behaviors are observed at the center. It is discovered that the seasonal deviation of the vertical behavior measurements varying by the measuring locations of the steel ratios appears less significant at the center of the slab than at the shoulder, and that it decreases with the steel ratio. CONCLUSIONS : CRCP generates cracks on the slab; however, they are managed by rebars in the CRCP. This study reveals that the major vertical and crack behaviors of CRCP occur around the shoulders than at the center of the CRCP slab. Therefore, new methods for managing cracks on the CRCP shoulder should be developed to improve the performance of CRCP. It is hoped that the results presented herein will be useful for the advanced analysis of CRCP behaviors.

PURPOSES : The Korea Expressway Corporation has been working on an early remodeling project for the Jungbu Expressway, to prepare techniques for the rehabilitation of the old CRCP. In this study, a literature review, field survey, and thickness design using MEPGD were conducted. This is to provide a procedure for the pre-treatment, or repair of the existing pavement in the JungBu Expressway. METHODS : To evaluate the pavement condition of the JungBu Expressway, the existing PMS data were analyzed, and field surveys were conducted for each pavement condition. The SMA overlay thickness design was performed using the pavement thickness design program (MEPGD). In addition, the repair procedure was reviewed considering the characteristics of the old CRCP in Korea. RESULTS : From the analysis of existing PMS, field surveys, and laboratory tests, it was discovered that the old CRCP condition of the Jungbu Expressway was not satisfactory. Using MEPDG, the SMA thicknesses for each scenario were proposed as 5, 8, and 10 cm. In addition, appropriate repair procedures for each distress type(punchpout, multiple repair, re-failure, failure of longitudinal joint, etc.) of damaged CRCP in Korea were proposed. CONCLUSIONS : For the remodeling project of the Jungbu Expressway, appropriate repairs should be performed for each type of distress in the old CRCP. In this study, an appropriate overlay thickness and pre-treatment method are suggested.

PURPOSES : Korea Expressway Corporation has been working on an early remodeling project for the Jungbu Expressway to prepare methods for the rehabilitation of the old CRCP(Continuous Reinforced Concrete Pavement). In this study, the distress of the old CRCP was classified, and the engineering properties of the core specimens for each failure type were evaluated. Based on the test results, the concrete conditions of the existing CRCP were evaluated. This provides a basis for the pre-treatment or repair of the existing CRCP in the JungBu Expressway. METHODS : To evaluate the pavement condition of the Jungbu Expressway, existing PMS(Pavement Management System) data were analyzed, and field surveys were conducted for each pavement condition. The longitudinal rebar depth, rebar spacing, horizontal crack, and pavement thickness were examined through core sampling and non-destructive testing. In addition, the core specimens were used to evaluate the compressive strength, chloride penetration test, chloride ion penetration resistance, and freeze-thaw resistance. RESULTS : From the analysis of existing PMS data, field surveys, and laboratory tests, it was found that the old CRCP condition of the Jungbu Expressway was not good. Various types of failures occurred, and horizontal cracks at the rebar location, upward rebar locations, and rebar corrosion were confirmed. In addition, the compressive strength was considerably high, but the durability-related index was judged to be poor. CONCLUSIONS : For the remodeling project of the Jungbu Expressway, appropriate repairs should be carried out for each type of distress in the old CRCP.

PURPOSES : The purpose of this study was to suggest a quantitative trend of the daily and seasonal cyclic movement of transverse crackwidth based on measurements in CRCP(Continuously Reinforced Concrete Pavement) within the first year of construction. METHODS : Crack gauges were installed in eight normal cracks, two induced cracks, and two construction joints of newly constructed CRCP. Crack width movements were continuously collected for about a year to investigate the cyclic behavior after construction. The daily and seasonal crack width movements were quantitatively analyzed and compared. RESULTS: Crack width movement in hot weather was relatively less than in cold weather. As a result of frequency analysis of the daily cyclic behavior, it was revealed by measurement that the minimum crack width from 2 p.m. to 4 p.m. was caused by expansion of the concrete; and that the maximum width from 6 a.m. to 8 a.m. was caused by contraction. Average crack width movements were calculated for every month and showed seasonal cyclic behavior. Maximum crack width was measured from December to January. Average crack width was investigated from March to April. Daily crack width movement in relation to concrete temperature was calculated from -0.00017 to -0.03844 mm/℃ and showed gradual decrease in absolute value with time caused by change in the crack spacing. It was found that the relationships between the monthly average crack width and concrete temperature are from -0.004 to -0.012 mm/℃. CONCLUSIONS : Crack-width movement shows a daily and seasonal cyclic behavior. Crack-width measurement in any time or season will have variance caused by daily and seasonal cyclic movement. Variances and trends were obtained in this study based on measurements for various cracks. The long-term behavior of cracks should be surveyed and compared with these measurements to investigate trends of convergence with time, caused by convergence of crack spacing.