PURPOSES : Previously, the expansion state of the concrete pavement in which AAR occurred could not be determined. Because the current situation has not been evaluated, it has been difficult to prepare an appropriate response. In this study, a method for calculating the expansion amount of concrete pavement using the stiffness damage test (SDT) is proposed. METHODS : The SDT method was examined through a literature review. For the laboratory tests, specimens that generated AAR were produced based on the mix design (2018) of the Korea Expressway Corporation. SDT was used to calculate various mechanical properties, and their correlation with the expansion amount was reviewed. RESULTS : Using the SDT, various mechanical properties(elastic modulus, hysteresis area, plastic deformation, plastic deformation index, stiffness damage index, and nonlinear index) were calculated based on the expansion rate of the AAR. The elastic modulus was evaluated as the best predictor of the expansion rate. Thus, if the elastic modulus is calculated using SDT, a prediction equation can be used to calculate the amount of AAR expansion. This equation will need to be supplemented by further research. CONCLUSIONS : SDT was used to confirm that the expansion state due to the AAR of the concrete pavement could be indirectly evaluated. Among the mechanical properties related to SDT, the elastic modulus was found to be the most suitable for predicting the amount of expansion.

Recently, road cave-in and depression in urban area due to subsurface cavity are emerging as a social issue in Korea. These phenomena enable to cause not only damage to human lives and properties, but also an anxiety of the citizens. Furthermore, it is a problem that needs more fundamental solution to countermeasure. The objective of this study is to evaluate the stiffness characteristics of asphalt pavement with existence of subsurface cavity using Falling Weight Deflectometer (FWD) deflection and backcalculation analysis using GAPAVE program developed the KICT. The characteristics of FWD deflections are analysed for cavity and intact asphalt pavements. The stiffness reduction in the asphalt pavement due to subsurface cavity was evaluated as a result of this FWD test. The Seoul Metropolitan Government has conducted a Ground Penetrating Radar (GPR) test, coring, and image photographing in four different locations to determine the presence of the cavity and figure out the cavity depth and size underneath asphalt pavements. The cavity depths measured in this section range between 17cm to 51cm, and its lengths are at least 70cm to up to 310cm. It is found from this analysis that the deflections measured from cavity section are generally higher than intact section in same locations. As results of backcalculation analysis, it appears that the backcalculated moduli are generally decreasing with increase of cavity depth. After comparing with AC moduli obtained from intact and cavity section, it is observed that about 80% of moduli was reduced with existence of subsurface.

PURPOSES: The existing method evaluating the existence of the hollows in concrete pavement does not consider the stiffness of pavement. In addition, the method uses unreasonable logic judging the hollow existence by the deflection caused by zero loading. In this study, the deflection of slab corner due to heavy weight deflectometer (HWD) was measured in concrete pavement sections where underground structures are located causing the hollows around them. METHODS: The modulus of subgrade reaction obtained by comparing the actual deflection of slab to the result of finite element analysis was calibrated into the composite modulus of subgrade reaction. The radius of relative stiffness was calculated, and the relationship between the ratio of HWD load to the radius of relative stiffness and the slab deflection was expressed as the curve of secondary degree. RESULTS: The trends of the model coefficients showing width and maximum value of the curve of secondary degree were analyzed by categorizing the pavement sections into three groups : hollows exist, additional investigation is necessary, and hollows do not exist. CONCLUSIONS: The results analyzed by the method developed in this study was compared to the results analyzed by existing method. The model developed in this study will be verified by analyzing the data obtained in other sections with different pavement structure and materials.

콘크리트 슬래브를 공장에서 제작하여 도로포장의 신설 또는 보수에 사용하는 공법인 프리캐스트 콘크리트 포장의 하중전달 성능을 평가하기 위하여 연구를 수행하였다. 실내실험을 통해 다웰바 연결 부분의 그라우팅 효과를 측정할 수 있는 방법을 고안하였으며 이러한 실험을 위해 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험을 수행한 결과 그리우팅을 한 다웰바의 전단강도는 콘크리트와 일체식으로 된 다웰바의 전단강도에 비해 떨어지지 않음을 알 수 있었다. 이울러 현장에서의 시험시공을 통해 설치된 보수용 프리캐스트 콘크리트 포장에 대해서도 FWD 시험을 실시하여 하중전달 성능을 평가하였다. 현장 실험 결과 기존 콘크리트 포장에 비해 슬래브 중앙부에서의 처짐은 다소 크게 나타나나, 줄눈부에서의 하중전달율은 거의 유사한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 콘크리트포장의 디웰바 전단시험 절차와 실험결과를 이용하여 PC 스프레드시트에서 다웰바의 지지력계수와 전단 스프링 강성계수를 산정하는 절차를 제시하였다. 세 개의 시험체를 통해 AASHTO의 다웰바 전단시험을 수행하여 콘크리트 포장의 불연속면에서의 전단거동을 모사하였다. 예비실험을 통해 발생한 비틀림 변형을 최소화하기 위해 측면 고정대 사용하여 실험하였다. 초기하중에서의 하중의 재하(loading), 제하(unloading), 재재하(reloading)를 반복수행한 결과 탄성적인 거동을 보여준다. 그러나 전체 하중 범위에서는 다웰바의 지지력계수 또는 전단 스프링 강성계수는 슬래브의 상대 처짐 또는 재하하중에 따라 비선형으로 거동함을 보여준다. 본 실험에서 얻어진 다웰의 지지력계수는 550-880GN/m3으로서 Yoder와 Witczak이 제안하는 407GN/m3보다는 1.4-2.2배가 크게 산정되었다. 이는 측면 고정대를 사용함으로서, 실험시 예상되는 비틀림 변형이 기존의 실험에 비해 적었던 것으로 판단된다. 본 실험에서 얻어진 다웰의 지지력계수 또는 전단 스프링 강성계수는 다웰바를 이용한 콘크리트 불연속면의 구조해석 시 참고자료로 활용될 수 있다.

Base on Korean design code, previous design code had not considered the effect of pavement on the orthotropic steel deck, however recent design code(Limit State Design Method, 2012) allowed to consider the effect of pavement on the orthotropic steel deck, and efforts to apply the stiffness of pavement to the deck continue. Meanwhile, research on the effect of ultra thin bridge deck overlay on the orthotropic steel deck is inadequate, previous study was limited in about fatigue stress and performance between pavement layer and the orthotropic steel deck. In this study, according to changing of pavement layer stiffness application, pavement materials, pavement thickness and steel deck thickness, analysis of shear stress. In addition to base on this result, consider effectiveness of ultra-thin pavement stiffness application on the orthotropic steel deck.

현대의 이상기후변화에 따른 국지성 집중호우로 도심 침수피해가 자주 발생하고 있으며, 특히 중소하천변이나 저지대 지역에서는 심각한 홍수재해로 확대되어 많은 인명피해와 도시 인프라의 손실을 가져오고 있다. 지역개발 사업에 의한 도시화로 인하여 녹지공간이 줄고 시가지 택지·도시건축물 건설과 차도·보도포장 조성은 불투수층 비율을 높여, 이로 인해 호우시 지표유출량과 첨두유량이 현저하게 증가한다. 도시개발 전에 비하여 개발 후 도시유역 수리수문특성이 변화하고 내수 침수 위험이 증가되므로, 도심지표유출을 저감하기 위하여 최근 국내에는 LID(Low impact development, 저영향개발)기반의 빗물침투형 도로교통시설 요소기술로 투수성·배수성 포장을 적용하고 있다. 그러나 이러한 투수성 포장형식은 임의의 배합설계에 따라 바인더 함량이 적고 주로 불량입도(Poor graded) 조골재로 구성되는 다공성 포장 재료를 사용하므로, 변형성 또는 강도특성 측면에서 재료 내구성이 저하되어 포장층의 균열, 변형, 탈락 또는 침하 현상 등이 일어날 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 투수성포장내 표층 또는 기층부에 보강그리드를 설치함으로써 포장구조체의 내구성능을 개선하면서 강성을 향상시킬 수 있는 포장구조체를 제시하였고 실내 실험을 통하여 성능을 평가하였다. 실험 및 분석결과, 투수성 포장층에서 요구되는 1.0×10-2cm/sec 이상의 투수성능을 확보하면서 포장구조체내 보강그리드 적용으로 10%이상의 강성 증가를 확인하여 포장체 내구성능 개선효과를 확인하였다.

도로포장의 하부층은 엄격한 다짐관리를 통해 시공되지만, 공용 기간이 경과함에 따라 포장하부의 품질이 저하되어 도로포장의 공용성에 영향을 미친다. 도로의 하부지반은 포장하부 재료 및 현장 여건 등에 따라 압밀침하가 발생하며, 도로포장의 구조 및 재료 등으로 인한 배수불량, 지하수위 상승 등으로 지지력이 저하되거나 공동이 발생한다(박주영 등, 2012). 또한, 최근 지구온난화에 따른 이상기후로 인해 겨울철 한파가 증가하는 추세에 있어(기상청, 2012), 포장하부층은 지반 동상과 관련하여 동결융해가 반복되며 매우 열악한 조건에 있다. 특히, 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브, 린 콘크리트 보조기층과 하부지반의 강성 차이로 인하여 공동 발생에 더욱 취약하고, 여기에 환경 및 교통하중이 재하되면 더욱 가속화되어 포장파손으로 이어지는 등 다양한 문제가 발생한다. 최근 국내에서는 신설도로의 건설 물량이 지속적으로 감소하고, 도로포장의 유지보수 예산은 매년 급증하고 있어 기존 도로포장을 효율적으로 유지관리해야 하는 필요성이 대두되고 있다. 국내의 경우, 포장유지관리시스템(PMS, Pavement Management System)을 도입하여 운영하고 있지만, 포장의 표면파손 정도에 따라 일부 기능적 상태평가만 이루어 지고 있는 실정이다(한국건설기술연구원, 2005). 국외에서는 포장하부의 상태를 평가하기 위해, 미국 AASHTO 93년도 설계지침과 ASTM STP 1375에서 FWD와 같은 포장구조진단기를 이용하여 하중재하시험을 실시하고 재하하중과 처짐량으로 평가하는 방법을 제시하였다. 하지만 이 방법은 포장의 강성이 슬래브 처짐에 영향을 미치는 중요한 요인임에도 고려하지 않는 문제점이 있으며, 온도구배 및 다웰바의 영향이 상대적으로 크고 포장파손에 취약한 슬래브 우각부에서 실시한 시험 결과를 사용하므로 보완이 필요하다 판단된다. 본 논문에서는 AASHTO와 ASTM에 제시된 기존 포장하부 평가기법을 보완하기 위해 미국 LTPP 구간의 현장시험 자료를 수집하였고, AASHTO의 AREA 방법을 사용하여 포장의 강성을 나타내는 상대강성반경 및 지지력 계수를 역산하였다. 또한, 슬래브의 우각부 대신 슬래브 중앙부 시험 결과를 사용하여 포장강성을 고려한 포장하부 상태 평가모형을 수립하였다. 슬래브 중앙부에서 실시한 현장시험을 유한요소방법으로 모사하여 포장하부 상태에 따른 포장강성을 현장시험 결과와 비교·분석하였고, 국내 공용중인 고속도로에서 실시한 현장시험 결과에 대해 포장강성을 고려한 포장하부 평가모형의 적용가능성을 검토하였다.