국내 도심지에 적용하고 있는 중앙버스정류장의 포장은 주로 아스팔트 포장으로 시공되어 있으나 중차량인 버스의 하 중으로 인해 포장 파손 사례가 증가하여 시민들의 안전에 악영향을 미치고 있으며 유지보수 비용이 매년 증가하고 있다. 서울시에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 국내 최초로 중앙버스정류장 신설 구간에 현장타설 방식으로 연속철근 콘크 리트 포장(CRCP)을 시공하였다. 본 연구에서는 이러한 구간의 연속철근 콘크리트 포장에 대한 이동차량 하중에 의한 동 적 거동 특성을 분석하고자 포장 슬래브에 콘크리트 변형률계를 설치하고 덤프트럭을 통과시키며 동적 하중 재하 실험 을 수행하였다. 실험에서는 이동차량의 속도를 다양하게 변화시켜 차량 속도에 따른 포장 슬래브의 동적 거동을 비교 분 석하였으며 이동차량이 CRCP의 여러 위치에서 정지하도록 하여 정지 위치에 따른 거동도 분석하였다. 실험 결과, 차량 이 CRCP를 통행할 경우 차량 속도 및 정지 위치에 따른 포장 슬래브의 동적 변형률은 매우 유사한 것으로 분석되었다.

국내의 도심지 도로는 대부분 아스팔트 포장으로 시공되어 있으며 아스팔트 포장의 공용수명은 콘크리트 포장의 공용 수명에 비해 짧아 잦은 재시공 및 유지보수 작업이 필요하다. 도심지 특성상 포장 재시공 및 유지보수를 실시할 경우 작 업 시간 동안 교통차단을 유발하여 도로 이용자의 불편을 초래하게 된다. 따라서 서울특별시에서는 신설구간인 헌릉로의 중앙버스정류장 구간에 도심지 최초로 현장타설 방식의 연속철근 콘크리트 포장을 시공하였다. 본 연구에서는 중앙버스 정류장 구간에 시공한 연속철근 콘크리트 포장의 철근 거동에 대한 분석을 수행하여 철근의 응력이 가장 크게 발생하는 균열부에서의 철근 응력의 적정성을 분석하였다. 분석 결과, 균열부에서 멀어질수록 철근의 변형률이 뚜렷하게 감소하는 것을 확인하였으며 균열부에서 약 15cm 정도만 이격되어도 철근의 변형률이 급격하게 감소하여 철근과 콘크리트 간의 부착이 적절한 것으로 분석되었다. 또한, 균열부에서 발생한 철근의 변형률을 응력으로 환산하면 약 50MPa 정도로 철근 의 항복강도인 400MPa에 비해 매우 작아서 연속철근 콘크리트 포장의 우수한 공용성을 확보한 것으로 분석되었다.

한국형 포장설계법(KPRP)은 한국의 기후, 교통, 재료 조건을 반영하여 개발된 포장설계법으로, 성능 기반 분석과 역학적-경험적 원 리를 결합하여 국내 도로포장의 내구성과 효율성 향상에 기여해왔다. KPRP는 지역별 환경 데이터, 교통 하중, 재료 특성을 고려하 여 최적의 포장 구조를 설계하며, 2011년 개발 이후 도로포장의 수명 연장과 경제성 향상을 이루어냈다. 그러나 KPRP에 적용되는 기후 및 교통 데이터는 2000년대 초반의 자료를 기반으로 하고 있어, 현재 기준으로 약 10년 이상의 차이가 존재한다. 이에 따라 최 신 데이터를 반영하여 포장설계를 개선할 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 최근 10년간의 최신 기후 데이터를 활용하여 줄눈 콘크리트 포장(JCP)의 콘크리트 슬래브 컬링 시간을 계산하고, 이를 기반으로 온도응력 및 교통응력의 산정 방식을 현 시점에 맞게 개선하고자 한다. 또한, 2023년 도로포장관리시스템(PMS) 데이 터를 이용하여 한국도로공사가 관리하는 모든 고속국도 중 JCP가 적용된 구간을 대상으로 표면 균열(SD), 설계 차로별 AADT, 관 리구간별 도로 연장, 차로 폭 등의 데이터를 분석하였다. 이를 통해 각 도로의 피로균열율을 산정하고, 고속국도를 대상으로 줄눈 콘 크리트 포장의 전이함수를 개선하여 보다 정밀한 설계를 가능하게 하고자 한다. 본 연구는 최신 기후 및 교통 데이터를 반영한 KPRP 기반 줄눈 콘크리트 포장설계의 실현에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 본선차로와 접속차로가 동일한 연속철근 콘크리트 포장(CRCP: Continuously reinforced concrete pavement)일 경우에 접속차로 CRCP의 종방향 철근의 거동을 분석하기 위해 창녕밀양건설사업단 1공구에서 시험시공을 수행하였다. 시험시공 구간에 균열유도장치와 철근 변형률계를 설치하여 접속차로 CRCP의 종방향 철근 거동을 분석하 였다. 분석 결과, 철근의 변형률은 균열부에서 가장 크게 발생하며 균열로부터 멀어질수록 감소하는 것을 확인하였다. 또 한, 변형률을 응력으로 환산할 경우 항복강도보다 현저히 낮아 접속차로 CRCP의 철근 배근은 우수한 공용성에 기여할 것으로 분석되었다. 이러한 결과를 통해 본선차로와 접속차로가 동일한 CRCP로 시공될 경우 포장 공용성을 보다 향상 시킬 수 있을 것으로 분석되었다.

본 연구는 외부 환경 조건에 따른 줄눈 콘크리트 포장의 상·하부 상대습도 차이를 분석하기 위해 실험 데이터를 활용 한 유한요소해석을 수행하였다. 실험은 300mm × 260mm × 2000mm 크기의 콘크리트 시편을 대상으로 진행되었으며, Strain gauge를 이용해 상·하부 변형률을 측정하고, LVDT 센서를 통해 상단부 연직 변위를 기록하였다. 항온항습기를 이용해 온도를 25°C로 유지한 상태에서 상대습도를 65%, 35%, 35% + 풍속(약 4 m/s)의 세 가지 조건으로 설정하여 실 험을 진행하였다. 구조해석은 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 하부 상대습도를 100%로 고정한 상태에서 상부 상대습도를 도출하는 방법을 적용하였다. 직접적인 상대습도 도출 시 곡률을 일정하다고 가정해야 하는 문제가 발생하여, 응력해석을 기반으 로 등가선형온도차(ΔT)를 적용하는 방식을 채택하였다. ABAQUS에서 깊이 260mm에 대해 선형 ΔT 값을 부여하여 열 변형을 유도하고, 이를 실험값과 비교하여 조정한 후 최종적으로 ΔT 값을 상대습도로 변환하였다. 그 결과, 시간에 따른 상부 상대습도의 변화를 도출할 수 있었으며, 외부 환경 조건(습도 및 풍속)에 따른 상대습도 변화 경향을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 수분 확산 해석 연구 및 국내 환경을 반영한 JCP 상대습도 변화 모델 개발에 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

본 연구는 한국 기상대 데이터를 활용하여 콘크리트 포장의 깊이별 온도를 예측하는 ANN(Artificial Neural Network) 모델을 개발하는 것을 목표로 한다. 기존의 열평형 방정식 기반 모델은 특정 지역의 기상 데이터를 필요로 하기 때문에 일반적인 적용이 어렵다는 한계를 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 ANN을 활용하여 기상대 데이터를 기반으로 범용적 인 온도 예측 모델을 개발하고자 한다. 이를 통해 다양한 지역 및 환경 조건에서도 적용 가능한 모델을 구축하는 것이 목적이다. 본 연구에서는 2017년 1월 1일부터 2018년 12월 31일까지의 1시간 단위 기상 및 온도 데이터를 활용하며, 0.05m, 0.15m, 0.25m, 0.35m, 0.45m 깊이별 온도 데이터를 학습 데이터로 사용한다. 입력 변수로는 기온, 풍속, 강수량, 습도, 일 조량, 일사량, 적설량, 적운량, 지면온도를 포함한다. 이러한 다양한 기상 데이터를 활용하여 신경망 모델을 학습하고, 기 존 방식보다 높은 정확도를 확보하는 것이 연구의 핵심 목표이다. 기존 ANN 구조인 O = WI + B에서 확장된 O = W(I + (WI + B)) + B 형태의 비선형 구조를 적용하여 기존 모델이 가지는 비선형 관계 반영의 한계를 극복하고자 한다. 또한, 선형 다중 은닉층 모델과 비선형 다중 은닉층 모델을 각각 개발하여 성능을 비교하고, 비선형 모델의 필요성과 일반화 능력을 평가할 예정이다. 최종적으로 두 모델의 성능을 평균 제곱 오차 및 평균 절대 오차 등과 같은 평가 지표들을 이용하여 비교 분석하고, 가장 적합한 모델을 도출하고자 한다.

The purpose of this study was to derive an optimal mix design for bridge deck pavements that can compensate for the limitations of latexmodified concrete (LMC). To address the limitations of LMC, this paper proposes the incorporation of silica fume into LMC. Concrete mixtures with varying ratios of latex and silica fume were prepared, and tests for compressive strength, flexural strength, and chloride-ion penetration resistance were conducted to compare and analyze the fundamental performance of each mix. Latex contributed to the improvement of the initial pore structure and significantly affected the chloride-ion penetration resistance in the early stages of curing. However, its influence gradually diminished over time. In contrast, silica fume induced additional C-S-H formation and further improved the pore structure through pozzolanic reactions as time progressed, thus exerting a greater impact in the later stages of curing. The L7-SF8 variable demonstrated the best performance in terms of compressive strength and chloride-ion penetration resistance. Given the characteristics of bridge-deck pavements, this variable is considered the most suitable for ensuring long-term durability. Therefore, this paper proposes a mixture of 7% latex and 8% silica fume as the optimal mix design.

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.

시멘트 콘크리트 포장의 양생 공정에서는 피막양생제를 살포하는 것이 가장 일반적이며 양생포와 같은 덮개를 콘크리트 포장 위에 덮어 온도와 습도를 유지하는 방법으로 콘크리트 포장의 강도를 발현시키기도 한다. 콘크리트 포장의 미끄럼 저항 및 배수, 주행안전 성을 향상시키기 위해서는 양생 공정 이전에 표면 타이닝 공정을 수행하는 것이 일반적이지만 양생 이후에 그루빙을 실시하기도 한다. 본 연구에서는 콘크리트 포장 품질에 지대한 영향을 주는 양생 작업과 표면 그루빙 작업의 일원화 방법 개발을 위한 기초 연구로써 3D 스케치 프로그램과 3D 프린터를 이용하여 타원형, 삼각형, 사각형 모양의 홈으로 그루빙을 형성하면서 동시에 양생포로 사용이 가 능한 그루빙 양생 플레이트를 설계하여 제작하였다. 그루빙 양생 플레이트의 적용성을 분석하기 위해 콘크리트 공시체를 제작하여 실 내 실험을 수행하였으며 양생 플레이트의 그루빙 홈 형상에 따른 콘크리트 포장 표면 그루빙 형성 상태를 분석하였다.

최근 이상기후 현상으로 인해 국지성 호우 발생이 증가되어 도로 미끄럼 사고 발생이 증가하는 추세이다. 콘크리트 포장에서는 미끄 럼 저항을 확보하기 위해 그루빙 작업을 실시하여 주행안전성을 향상시키고 배수를 원활하게 하여 수막현상을 억제한다. 본 연구에서 는 그루빙 작업에서의 홈의 방향을 종방향과 횡방향 뿐만 아니라 임의의 방향으로 구성할 수 있으며 다양한 홈의 형상을 구성할 수 있는 동시에 우수한 양생포 기능을 지닌 그루빙 양생 플레이트를 제작하였다. 이러한 그루빙 양생 플레이트를 사용하여 타원형, 삼각 형, 사각형으로 홈 형상을 구성한 콘크리트 공시체를 제작하였다. 공시체를 사용하여 그루빙 방향을 종방향, 횡방향, 45° 방향으로 구 성하였을 경우에 대한 미끄럼 저항성을 BPT 장비를 사용하여 분석하였다. 분석 결과, 그루브 형상이 타원형, 삼각형, 사각형 등으로 차이가 있더라도 BPN 값은 유사하게 측정되었으나 그루브 방향은 종방향, 횡방향, 45° 방향 순으로 BPN 값이 높게 분석되었다.

최근 도심지 버스정류장의 아스팔트 포장을 콘크리트 포장으로 전환하는 추세이다. 서울시에서는 헌릉로 구간 중앙버스정류장에 현 장타설 방식의 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)을 국내 최초로 적용하였다. CRCP는 슬래브 내부에 철근을 연속적으로 배근하며 수축줄 눈을 두지 않고 균열을 허용하는 공법으로 균열폭 거동이 공용성에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 헌릉로 구간 중앙버스정류 장에 인력포설 방식으로 시공된 CRCP의 균열폭의 거동 특성을 계측을 통해 분석하였다. 균열폭 거동 계측은 자연발생균열 2개와 유 도균열 1개에 파이형 균열게이지를 설치하여 수행하였다. 하나의 자연균열은 일평균 균열폭 거동이 약 0.278mm로 분석되었으며 다른 하나의 자연균열은 균열폭 거동이 약 0.184mm로 분석되었다. 유도균열의 균열폭 거동은 약 0.144mm로 분석되어 자연균열에 비해 균 열폭 거동이 다소 작게 분석되었다. 이와 같이 도심지의 버스정류장에 적용한 CRCP는 시공초기에 균열폭이 매우 미소하여 이물질과 수분의 침투를 억제하며 줄눈 콘크리트 포장의 줄눈부에서의 스폴링 등 포장 파손을 저감하는데 효과적일 것으로 분석되었다.

국내 고속도로의 콘크리트 포장은 줄눈 콘크리트 포장 공법을 주로 적용해 왔으나 잦은 줄눈부 파손으로 인해 최근에는 공용성이 우수한 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)을 확대 적용하고 있는 추세이다. CRCP는 우수한 공용성을 가지고 있지만 다량의 철근 사용으 로 인해 초기 시공비가 높은 단점이 있다. 이러한 CRCP의 단점을 보완하고 공용성을 보다 향상시키기 위해 신개념 철근콘크리트 포 장(ARCP)이 개발되었다. 본 연구에서는 ARCP의 공용성 검증을 위해 고속도로 제14호선 함양~울산 구간에 시공된 ARCP와 동일한 구 간에 시공된 CRCP의 균열조사를 수행하였으며 균열형상 및 균열간격 등을 비교 분석하였다. 분석 결과 ARCP에서 발생한 균열은 CRCP와 비교하여 대부분 직선 형상으로 발생하였으며 균열간격도 보다 균일한 것을 확인하였다. 또한, ARCP에서는 좁은 균열간격, 지그재그 균열, 분리균열 등 부적절한 균열의 발생이 매우 적은 것을 확인하였다. 따라서 ARCP의 균열형상 분석 결과로 보아 ARCP 는 CRCP의 우수한 공용성을 보다 향상시킬 수 있는 공법이라는 것을 검증하였다.

신개념 철근콘크리트 포장인 ARCP(Advanced Reinforced Concrete Pavement)는 연속철근 콘크리트 포장인 CRCP(Continuously Reinforced Concrete Pavement)에서 균일하지 않게 발생하는 균열과 다량의 철근 사용으로 인한 높은 시공비를 개선한 기술이다. ARCP 는 고속도로 제1호선 언양~영천 구간에 최초로 시공하였으며 고속도로 제14호선 밀양~울산 구간에도 시공하였다. 이전의 시공 과정 및 초기 공용성을 기반으로 ARCP의 주요 기술 요소인 부분철근과 균열유도장치의 형상을 개선하여 고속도로 제14호선 창녕~밀양 구 간에 적용하여 시공하였다. 기존 균열유도장치는 반달형의 GFRP 재질로 제작되었으며 지지대를 이용하여 설치하였으나 개선된 균열 유도장치는 L형의 철재로 부분철근에 용접된 어셈블리 형태로 제작되어 설치가 간단하다. 기존 부분철근은 2개의 부분철근을 서로 연 결시킨 형상이었으나 개선된 부분철근은 연결부를 두지 않고 독립적인 형상으로 설치하였다. ARCP 시공 이후 초기 현장조사 결과, 균 열유도장치가 설치된 곳에서 적절한 균열이 발생하는 것을 확인하였으며 슬래브 표면 침하도 발생하지 않았다. 따라서 개선된 부분철 근과 균열유도장치를 적용함으로써 ARCP의 시공성 및 공용성을 한층 더 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

콘크리트 포장의 평탄성과 내구성은 환경 조건에 크게 영향을 받으며, 슬래브 상하부 간의 온습도 차이는 부등건조수축 및 와핑 (Warping) 현상을 유발하여 포장의 장기 성능 저하를 초래할 수 있다. 이는 주행성 저하, 균열 발생, 유지보수 비용 증가의 원인이 되 며, 특히 터널과 같은 특수 환경에서는 상하부 간의 습도 차이가 더욱 크게 나타나 부등건조수축이 심화될 가능성이 높다. 터널 내부 는 직사광선의 영향을 받지 않지만, 통풍이 잘 이루어져 건조한 환경이 조성되며, 이러한 조건에서는 슬래브 상부에서 수분 손실이 가 속화되고 하부는 습윤 상태를 유지하여 상하부 간의 큰 습도 차이를 발생시킨다. 이는 슬래브의 비균일한 수분 이동을 유발하여 부등 건조수축을 더욱 크게 발생하게 한다. 국내에서는 터널 길이가 500m 이상인 장대 터널에서 콘크리트 포장 적용이 증가하고 있으며, 아스팔트 포장 대비 화재 시 유독가스 발생 위험이 낮다는 이유로 국토교통부에서 콘크리트 포장을 권장하고 있다. 이로 인해 터널 내 콘크리트 포장의 사용이 증가하고 있 으나, 기상환경 변화 및 습도 관리 미흡으로 인해 콘크리트 포장 줄눈부에서의 평탄성 불량 문제가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 문제는 주행성 저하, 도로 이용자의 민원 증가 및 유지보수 비용 상승을 초래하고 있어, 구체적인 원인 분석과 대책 마련이 필요한 실 정이다. 따라서 본 연구는 터널과 같은 특수 환경에서 습도 조건이 콘크리트 슬래브의 부등건조수축에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고, 슬래브의 수평 변형률 및 수직 변위를 측정하여 건조 수축에 따른 변형 거동을 정량적으로 평가하고자 하였다. 다양한 습도 조건에서 슬래브의 변형 양상을 비교 분석함으로써, 터널 환경에 적합한 콘크리트 포장 설계 및 유지관리 기준을 제시하고, 콘크리트 포장의 장 기 성능을 개선하기 위한 대책을 마련하고자 한다.

도심지에 시공된 아스팔트 포장은 교통량 증가와 중차량의 가감속으로 인해 포트홀 및 소성변형 등의 파손이 흔히 발생하고 있다. 이러한 아스팔트 포장의 파손을 최소화하기 위해 콘크리트 포장으로 전환하는 공법인 초속경 시멘트 콘크리트 포장 공법과 프리캐스 트 콘크리트 포장 공법이 있으나 고비용으로 인해 널리 적용하기에는 한계가 있는 실정이다. 최근 서울시에서는 신설 중앙버스정류장 에 현장타설 방식으로 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)을 시공하였다. 본 연구에서는 인력포설 방식으로 시공한 중앙버스정류장의 CRCP에 대한 공용성을 분석하고자 온도계, 균열유도장치, 철근 변형률계, 콘크리트 변형률계, 변위계, 균열계 등을 포함하는 계측시스 템을 구축하였으며 본 논문에서는 이러한 계측시스템에 대하여 기술한다.

본 연구는 기온 상승에 따른 개별 콘크리트 슬래브의 팽창과 그로 인한 Pavemnent Growth 및 Blow-up 현상을 분석하고 예측하기 위 해 수행되었다. 기온이 상승함에 따라 슬래브는 팽창하며, 콘크리트 슬래브들의 팽창량은 팽창 줄눈 사이에 존재하는 모든 수축 줄눈 이 닫히게 될 정도로 발생하게 되고 그 결과 모든 슬래브들이 접촉하게 된다. 온도의 추가적인 증가로 슬래브가 계속해서 팽창하게 되면 팽창 줄눈의 수축 허용 폭을 초과하는 경우 일체화된 슬래브 내에서 압축 응력이 발생하게 되며, 이러한 현상을 "Pavement Growth"라 정의된다. 이로 인해 콘크리트 포장은 팽창하면서 파손이나 균열에서 좌굴 및 파괴와 같은 압력 관련 문제를 일으킬 수 있 다. 이는 교량 및 도로 내 접근 구조물과 같은 인접 구조물에도 손상을 줄 수 있다. 그러나 현재 사용 가능한 이론적 해결책이나 Pavement Growth 평가 방법과 Blow-up 예측에 관한 연구는 매우 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 포장의 팽창을 예측하기 위해 Pavement Growth 및 Blow-up 분석 모델인 PGBA(Pavement Growth and Blow-up Analysis) Model을 개발하였다. 이 모델은 기후 조 건, 포장 구조, 재료, 팽창 줄눈 등의 요인을 고려하였다. 본 모델은 일체화된 슬래브가 팽창하여 팽창 줄눈의 수축 허용 폭을 초과하 는 시기를 결정한다. 슬래브와 기층 사이의 Frictional Darg 및 슬래브의 End Restraint으로 인해 발생하는 압축 응력을 계산 할 수 있는 것이다. 또한 Geometric Imperfection의 변화에 따른 Blow-up Stress를 검토하기 위해 Large-scale Blow-up Test를 진행하였으며, 측정된 결과를 Blow-up 발생 임계값으로 사용하였다. 일체화된 슬래브 내부에 발생하는 연도별 압축 응력을 예측하고 Blow-up Stress와 비교 하여 압축 응력이 Blow-up Stress를 초과하는 시점을 Blow-up 발생 시기로 선정하였다.

Wet pavement friction decreases due to the increase in water film thickness (WFT), leading to a significant increase in vehicle crashes occurrences. The British Pendulum Test described in ASTM E303-93 is one of the methods used to measure pavement friction in wet conditions for the input of geometric design and pavement management systems. The British Pendulum Number (BPN) in wet conditions varies with WFT. Following ASTM E303-93 standard procedures, water film thickness was simulated by spraying water on the pavement surface. However, the measurement of BPN did not include specific information about the thickness of the water film present during testing. To address these issues, WFTs and BPNs were measured using artificial rainfall generated by a rainfall simulator across various intensities, drainage lengths, pavement slopes, and pavement surfaces. This study aims to investigate the influence of water film thickness on BPN for wet pavement friction and provide the WFT corresponding to each BPN measurement for different surface types. BPNs of three test slabs, including a smooth surface and tined surfaces with 16 mm and 25 mm spacing, were measured under wet conditions by spraying water, and by creating water film thicknesses using a rainfall simulator. This study demonstrates that the BPNs of non-tined surfaces and longitudinally and transversely tined surfaces with 25mm spacing exhibit a significant decrease with increasing water film thickness, while those with 16mm spacing show a slight decrease. These findings can be attributed to the lower friction observed in both non-tined and longitudinally tined pavements, in contrast to surfaces with transverse tinning.

국내에는 지형적인 조건 또는 그 외의 여러 제약에 따라 줄눈 콘크리트 포장(JCP)을 시공하는 경우가 많았다. JCP는 시공 이후 양생 제로 도포함에도 불구하고 시간이 지남에 따라 부등건조수축이 나타나, 운전자의 승차감과 안정성을 악화시킨다. 이를 해결하기 위해 포장설계 지침을 지속적으로 개정하고 있지만, 부등건조수축으로 인한 민원이 계속 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 JCP의 부등건조수축량에 영향을 줄 수 있는 변수를 설정하여 변수에 따른 거동 차이를 보고자 하였다. 3D 유한요소해 석 프로그램 ABAQUS를 이용하여 유한요소법을 통한 해석을 진행하였고, 모델링은 2차로 6 슬래브를 모형화하였다. JCP의 부등건조 수축량에 영향을 주는 슬래브 깊이별 온도변화가 포장설계에 따라 어떻게 변화하는지 고려하기 위하여, 그에 대한 변수로 하부층 종 류의 영향, 슬래브 두께의 영향, 주행차로 다웰바 추가 설치 유무의 영향, 줄눈 간격의 영향을 설정하였다. 기본적인 모델의 유한요소해석 부등건조수축량 결과와 위에서 설정한 변수를 적용하여 만든 모델에 대한 유한요소해석 부등건조수축 량 결과를 각각 도출하였고, 기본 모델 결과와 변수를 적용한 모델 결과를 비교하여 각각의 인자가 어느 정도의 영향을 미치는지 확 인해 보았다. 영향이 큰 인자들을 선별하여 복합적인 변수에 대한 영향을 보고자 하였고, 복합 변수를 적용한 모델의 유한요소해석 부등건조수축 량 결과와 기본 모델의 유항요소해석 부등건조수축량 결과를 비교하여 그 차이가 어느 정도인지 확인하였다. 이에 따라 앞으로 JCP구 간 부등건조수축에 대한 해결을 위해 중점을 두어야 할 인자를 파악할 수 있었으며, 결과를 현장에 적절하게 적용한다면 도로 주행성 과 안전성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 유한요소해석 결과에 대한 신뢰도를 부여하기 위해 현장 데이터와도 비교 분석하였고, 계절에 따라 약간의 차이는 있었으나, 평균값 과는 유사하여 본 연구의 구조해석 모형이 다양한 조건에 따른 연직변위 발생함에 있어 비교하는데 유용하다고 판단하였다.

PURPOSES : The skid resistance between tires and the pavement surface is an important factor that directly affects driving safety and must be considered when evaluating the road performance. In especially wet conditions, the skid resistance of the pavement surface decreases considerably, increasing the risk of accidents. Moreover, poor drainage can lead to hydroplaning. This study aimed to develop a prediction equation for the roughness coefficient—that is, an index of frictional resistance at the interface of the water flow and surface material—to estimate the thickness of the water film in advance to prevent human and material damage. METHODS : The roughness coefficient can be changed depending on the surface material and can be calculated using Manning's theory. Here, the water level (h), which is included in the cross-sectional area and wetted perimeter calculations, can be used to calculate the roughness coefficient by using the water film thickness measurements generated after simulating specific rainfall conditions. In this study, the pavement slope, drainage path length, and mean texture depth for each concrete surface type (non-tined, and tined surfaces with 25-mm and 16-mm spacings) were used as variables. A water film thickness scale was manufactured and used to measure the water film thickness by placing it vertically on top of the pavement surface along the length of the scale protrusion. Based on the measured water film thickness, the roughness coefficient could be back-calculated by applying Manning's formula. A regression analysis was then performed to develop a prediction equation for the roughness coefficient based on the water film thickness data using the water film thickness, mean texture depth, pavement slope, and drainage path length as independent variables. RESULTS : To calculate the roughness coefficient, the results of the water film thickness measurements using rainfall simulations demonstrated that the water film thickness increased as the rainfall intensity increased under N/T, T25, and T16 conditions. Moreover, the water film thickness decreased owing to the linear increase in drainage capacity as the mean texture depth and pavement slope increased, and the shorter the drainage path length, the faster the drainage, resulting in a low water film thickness. Based on the measured water film thickness data, the roughness coefficient was calculated, and it was evident that the roughness coefficient decreased as the rainfall intensity increased. Moreover, the higher the pavement slope and the shorter the drainage path length, the faster the drainage reduced the water film thickness and increased the roughness coefficient (which is an indicator of the friction resistance). It was also evident that as the mean texture depth increased, the drainage capacity increased, which also reduced the roughness coefficient. CONCLUSIONS : As the roughness coefficient of the concrete road surface changes based on the environmental factors, road geometry, and pavement surface characteristics, we developed a prediction equation for the concrete pavement roughness coefficient that considered these factors. To validate the proposed prediction equation, a sensitivity analysis was conducted using the water film thickness prediction equation from previous studies. Existing models have limitations on the impact of the pavement type and rainfall intensity and can be biased toward underestimation; in contrast, the proposed model demonstrated a high correlation between the calculated and measured values. The water film thickness was calculated based on the road design standards in Korea—in the order of normal, caution, and danger scenarios—by using the proposed concrete pavement roughness coefficient prediction model under rainy weather conditions. Specifically, because the normal and caution stages occur before the manifestation of hydroplaning, it should be possible to prevent damage before it leads to the danger stage if it is predicted and managed in advance.

Since the decrease of skid resistance of the road surface due to the effects of hydroplaning increases the ratio of vehicle crashes significantly, it is important to predict water film thickness (WFT). Tined is one of the widely used textures for concrete pavements. Since previous WFT models have been developed based on the asphalt pavement texture and broom concrete, it may not give reliable predictions for Water film thickness for tinned concrete. Furthermore, surface flow on tined texture may show hydraulically different characteristics due to the geometric characteristics of tined texture. This study aims to propose a reliable water film thickness prediction model for tined concrete. Three test slabs including a smooth surface, a tined surface with 16mm spacing, and a tined surface with 25mm spacing were prepared. WFTs of the test slab were measured for various conditions such as pavement slope (0-10%), rainfall intensity (0-130mm/h), and drainage path length (0-5m). A statistical model was proposed to predict water film thickness (WFT) as a function of pavement slope, rainfall intensity, drainage path length, and mean texture depth. This model exhibits strong agreement with the experimental test results. The GWNU prediction model consistently provides reliable predictions with the actual WFT for tined concrete pavement. Conversely, the previous equation consistently underestimated the water film thickness, notably on tined surfaces with 16 mm and 25 mm spacing, due to the occurrence of viscous flow along the tined lines.