This study analyzes the impact of climate change on the performance of continuous reinforced concrete pavement (CRCP) and proposes a method to improve the existing KPRP–CRCP design procedure. Our analysis of monthly mean temperature data from the Seoul Meteorological Station revealed a general increase in temperature from 2001 to 2034, with a more significant increase observed during summer and winter. The existing KPRP–CRCP design method uses the drop temperature (DT) as a key variable. Notably, the increasing monthly mean temperatures owing to climate change tend to decrease the DT that in turn lowers the maximum stress on the pavement slab. This leads to a significant problem: if the traditional design method based on outdated data is used, the predicted number of punchouts will be lower than expected. This can result in an over-reduction in the reinforcement ratio and slab thickness, leading to premature failure and increased maintenance costs. To solve this issue, we introduced a predictive model for the final setting temperature that accounts for monthly and regional characteristics. Applying this model showed that as the temperature increased, the DT and maximum stress proportionally increased. This provided a more realistic prediction of the number of punchouts and addressed the flaws of the existing design method. Furthermore, our analysis of punchout counts based on the construction start month using this predictive model revealed that punchouts were more frequent in summer (July–August) and less frequent in winter (January–February). Based on this, we determined that the optimal seasons for placing continuous reinforced concrete pavements were spring (March–June) and fall (September–November). In situations where the actual construction start month was unknown, we recommended using a conservative design approach based on the design in August, when punchouts were most likely to occur.

Wet pavement friction decreases with an increase in water film thickness (WFT), leading to a significant increase in vehicle crashes. The British pendulum test described in ASTM E303-93 is a method used to measure the pavement friction under wet conditions for the input of geometric design and pavement management systems. The British pendulum number (BPN) under wet conditions varies with WFT. Following the ASTM E303-93 standard procedure, WFT was simulated by spraying water onto the pavement surface. However, the measurement of the BPN did not include specific information regarding the WFT present during testing. To address these issues, WFTs and BPNs are 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 the WFT on the BPN for wet pavement friction and provide the WFT corresponding to each BPN measurement for different surface types. The BPNs and WFTs of three test slabs, including diamond grooving and tining surfaces with 16 mm and 25 mm spacing, were measured under wet conditions by spraying water and creating WFTs using a rainfall simulator. Measurements were taken in both longitudinal and transverse directions, considering different rainfall intensities (40 mm/h, 80 mm/h, and 130 mm/h), pavement slopes (2%, 5%, and 10%), and drainage path lengths (1 m, 2 m, 3 m, 4 m, and 5 m). The test results indicated that wet pavement friction decreased as the WFT increased that was influenced by several factors including the pavement slope, mean texture depth, rainfall intensity, and drainage path length. Specifically, the WFT tended to increase with a decrease in the pavement slope and an increase in the mean texture depth, rainfall intensity, and drainage path length. In particular, surface texture played a significant role in the wet friction performance, with diamond-grooved pavements. Among the tested surfaces, the diamond-grooved (longitudinal and transverse) pavements demonstrated a more effective wet friction performance, maintaining higher BPN values across varying WFT levels. Conversely, longitudinally and transversely tined surfaces with 25 mm spacing showed a more significant decrease in BPN, reflecting a higher sensitivity to WFT. In contrast, tined surfaces with 16-mm spacing exhibited a more gradual reduction in friction, likely owing to enhanced drainage and better resistance to water-induced friction loss. Additionally, these results indicated that longitudinal textures demonstrated a more significant reduction in friction with increasing WFT compared with transverse textures. This demonstrated that the texture type, direction, and spacing significantly influenced the friction loss under wet conditions, with diamond grooving offering the best overall performance. This study highlighted the critical role of WFT in pavement friction design, emphasizing the need to consider the WFT for a more accurate assessment of wet pavement friction. The WFT was influenced by factors such as the pavement slope, rainfall intensity, drainage path length, and surface texture. The diamond-grooved pavements demonstrated a more effective wet friction performance, maintaining higher BPN values across varying WFT levels. In contrast, tined surfaces with larger spacings exhibited more significant friction loss, whereas those with smaller spacings showed a more gradual reduction, likely owing to better drainage. In particular, longitudinal textures showed a greater reduction in friction compared with transverse textures. Overall, the texture type, direction, and spacing played crucial roles in wet friction performance, with diamond grooving offering the best results.

Blow-up in jointed concrete pavements refers to a type of distress caused by the excessive accumulation of compressive stress within concrete slabs, primarily resulting from internal expansion and elevated environmental temperatures. This phenomenon frequently leads to slab buckling and is challenging to predict in terms of both timing and location, thereby significantly threatening the long-term structural stability of the pavement. In the present study, the pavement growth and blow-up analysis (PGBA) model was employed to quantitatively predict the timing of blow-up events in jointed concrete pavements. The model estimates the maximum compressive stress within the slab throughout the pavement’s service life using input parameters such as reliability, climatic conditions, pavement structure, material properties, and expansion joint configurations. Subsequently, the model compares the estimated stress to the threshold stress associated with blow-up to determine the likely time of occurrence. A sensitivity analysis was performed on a range of design and environmental factors, including annual maximum temperature, annual maximum precipitation, coefficient of thermal expansion, ASR, pavement thickness, geometric imperfection, and expansion joint spacing and width. The influence of each factor on the predicted blow-up occurrence time was quantitatively evaluated. The analysis demonstrated that climatic conditions, pavement structure, material properties, and expansion joint characteristics, as considered in the PGBA model, collectively govern the timing of blow-up events. These findings offer critical insights for informing the design and maintenance strategies of jointed concrete pavements.

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.