기술사 공부하는 자료 공유

Ⅰ. 개 요

1. 포장은 교통하중, 자연조건, 혼합물의 노화 등에 의해 공용성이 저하되며,

공용성 저하는 주행성, 안전성, 쾌적성을 저하시켜

결국에는 원활한 교통흐름에 지장을 주게 되므로 신속한 유지보수가 요구됨.

2. PMS : Pavement Management System)란,

- 도로포장의 유지보수에 소요되는 막대한 예산을 효율적으로 집행하기 위하여

- 적절한 포장평가방법을 통해 구간별 유지보수 우선순위를 결정하고

- 최적의 보수공법을 제시하는 의사결정체계를 말한다.

3. 여기서는 포장의 파손을 일으키는 원인과 PMS 관점에서의 포장유지보수 방법 및 유지보수 최적화 방안에 대하여 기술코자 한다.

Ⅱ. 포장파손 형태 및 원인

1. 파손형태

가. 균 열 : 미세균열, 선상균열, 종,횡단균열, 시공조인트 균열

나. 단 차 : 구조물 부근의 요철로 다짐부족에 의한 부등침하

다. 변 형 : 소성변형, 종단변형 요철, 코루케이션, 침하, 범프, 플라쉬

라. 마 모 : 라벨링, 폴리싱, 스케일링

마. 붕 괴 : 포트홀, 박리, 노화

바. 기 타 : 타이어자국, 흠집, 표면 부풀음

2. 원 인

가. 젖은 골재나 입경이 큰 골재사용

나. AP량 부족 또는 과다, 노화 AP사용

다. AScon 과열

라. Prime Coating, Tack Coating양 부족 또는 과다

마. 과다한 교통하중

바. 포장두께 부족

사. 지하수 영향(침투수에 의한 박리현상)

아. 기층 이하의 지지력 부족(보조기층의 변위증대)

자. 동상방지층의 두께 부족

차. 다짐부족(공극율 과대)

Ⅲ. PMS관점에서의 유지보수 방법

1. PMS의 개념

: 포장의 보수만을 단독으로 생각하지 않고,

계획부터 유지보수까지 전체개념으로 생각하여 유지관리하는 포장의 관리체계

2. Life Cycle에 의한 보수시기 결정

가. Life Cycle의 개념

- 포장의 수명은 신설초기부터 파손까지 일정한 Cycle에 의해 그 수명을 다한다는 이론

나. Life Cycle에 의한 보수시기 선정

: Life Cycle에 의해 포장파손전에 공용성을 회복할 수 있도록 보수시기 선택

3. 노면평가를 통한 유지보수공법 결정(포장의 Life Cycle)

가. 노면의 평가

1) PSI 평가(공용성지수)

- AASHTO 도로시험결과에 따라 PSI적용

- 균열을 중요시 하며 균열율, 요철, 소성변형의 함수

- PSI ≤ 1.0 : 재포장

PSI = 1.1 ～ 2.0 : Overlay

PSI = 2.1 ～ 3.0 : 표면처리

2) MCI 평가(유지관리지수)

- 일본 건설성의 개발모형으로

포장의 공용성을 노상 특정층에 의한 수치로 표시

- 소성변형을 중요시

- MCI ≤ 3 : 재포장

MCI ≤ 4 : 보수요

MCI ≤ 5 : 이상적인 관리상태

나. 보수공법의 선정

: 포장파손 형태의 대부분인 요철량과 균열율에 의한 공법선정

Ⅳ. 결 론

1. PSM의 도입효과는

: 객관적이고 합리적인 근거에 의한 유지보수 즉 예방적 유지보수의 실시를 통한,

1) 도로예산의 효율적인 집행

2) 항상 적정 수준의 포장상태 유지

3) 적기 보수에 의한 포장수명의 연장 등의 효과가 있다.

2. 정부에서는 '86년도부터 전국 국도에 대한 PMS를 도입하여 유지보수계획의 수립 및 예산정책에 이용하고 있으며,

현재 고속도로에 대한 PMS도 개발중에 있다.

3. 조속한 시일내에 고속도로, 국도, 지방도 뿐만아니라, 지지체에서 관리 운영하는 도로에 대하여도 적절한 PMS를 도입되어 합리적이고 체계적인 포장관리가 이루어져야 하겠다.

4. 아울러 각종 도로들에 대한 PMS자료의 수집 및 분석을 통한 연구활동이 활성화되어 포장설계, 시공, 유지관리의 기술발전을 도모하여야 하겠다.

Ⅰ. 개 요

1. 포장은 교통하중, 자연조건, 혼합물의 노화 등에 의해 공용성이 저하되며, 공용성 저하는 주행성, 안전성, 쾌적성을 저하시켜 결국에는 원활한 교통흐름에 지장을 주게 되므로 신속한 유지보수가 요구됨.

2. PMS (Pavement Management System)란

- 도로포장의 유지보수에 소요되는 막대한 예산을 효율적으로 집행하기 위하여

- 적절한 포장평가방법을 통해 구간별 유지보수 우선순위를 결정하고

- 최적의 보수공법을 제시하는 의사결정체계를 말한다.

3. PMS의 구성요소

가. 포장현황 및 서비스수준에 관련된 포장상태조사

나. 포장에 관련된 모든 정보 및 자료를 수집하는 Data Base

다. 해석체계 : 경제성분석 프로그램

라. 유지관리 및 유지보수 등에 관련된 결정기준

마. 적용기준

Ⅱ. Life Cycle에 의한 보수시기 결정

1. Life Cycle의 개념

- 포장의 수명은 신설초기부터 파손까지 일정한 Cycle에 의해 그 수명을 다한다는 이론

- 포장의 Life-Cycle을 Graph화하여 보수시기 선택

2. Life Cycle에 의한 보수시기 선정

: Life Cycle에 의해 포장파손전에 공용성을 회복할 수 있도록 보수시기 선택

Ⅲ. 유지보수의 최적화 방안(포장의 Life Cycle)

1. 노면의 평가

가. PSI 평가(공용성지수)

1) AASHTO 도로시험결과에 따라 PSI적용

2) 균열을 중요시하며, 균열율, 요철, 소성변형의 함수

3) PSI ≤ 1.0 : 재포장

PSI = 1.1 ～ 2.0 : Overlay

PSI = 2.1 ～ 3.0 : 표면처리

나. MCI 평가(유지관리지수)

1) 일본 건설성에서 개발된 모형

: 포장의 공용성을 노상 특정층에 의해 수치로 표시

2) 소성변형을 중요시

3) MCI ≤ 3 : 재포장

MCI ≤ 4 : 보수요

MCI ≤ 5 : 이상적인 관리상태

2. 보수공법의 선정

: 포장파손 형태의 대부분인 요철량과 균열율에 의한 공법선정

Ⅳ. PMS의 운영현황(보수공법 선정의 Diagram)

1. 미 국 : '93년초부터 각 주정부에 PMS도입 의무화('90%이상 도입)

2. 일 본 : '65년부터 세계최초로 포장상태 조사장비 개발, 체계적인 포장관리

3. 한 국

- 국 도 : '83년 프랑스 기술을 도입하여, 한국건설기술 연구원이 운영중

- 고속도로 : '93년부터 한국건설기술연구원이 PMS 개발중

Ⅴ. 결 론

1. PSM에 의한 효과는

: 객관적이고 합리적인 근거에 의한 유지보수 즉 예방적 유지보수의 실시를 통한,

1) 도로예산의 효율적인 집행

2) 항상 적정 수준의 포장상태 유지

3) 적기 보수에 의한 포장수명의 연장 등의 효과가 있다.

2. 정부에서는 '86년도부터 전국 국도에 대한 PMS를 도입하여 유지보수계획의 수립 및 예산정책에 이용하고 있으며,

현재 고속도로에 대한 PMS도 개발중에 있다.

3. 조속한 시일내에 고속도로, 국도, 지방도 뿐만아니라, 지지체에서 관리 운영하는 도로에 대하여도 적절한 PMS를 도입되어 합리적이고 체계적인 포장관리가 이루어져야 하겠다.

4. 아울러 각종 도로들에 대한 PMS자료의 수집 및 분석을 통한 연구활동이 활성화되어 포장설계, 시공, 유지관리의 기술발전을 도모하여야 하겠다.

*한국형 포장설계법이 공포되기 전의 포장설계법에 대한 문제점입니다. 참고만 하시기 바랍니다.

Ⅰ. 개 요

1. 오늘날 선진 외국들의 도로포장설계는 「서비스능력-공용성개념」을 토대로한 역학적 해석기법을 적용하고 있으며,

모든 지형에 포괄하여 적용할 수 있도록, 지형, 환경조건에 대한 변동특성을 최소화하는 방향으로 전개되고 있다.

2. 또한 포장설계법은 타분야에 비하여 이론적 접근이 어려워 경험적 기틀위에 이론적 접근을 시도하는 반이론-반경험적(Mechanic-Empirical) 설계법을 개발하여 사용하고 있는 추세이다.

3. 그러나, 현재까지 국내의 도로포장설계는 미국, 일본등의 설계법을 준용함에 따라 우리나라 실정에 맞지 않는 설계인자의 차이와 적용의 불확실성 등으로 인해 설계결과에 대한 신뢰가 떨어지는 것이 현실이다.

4. 여기서는 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 AAHHTO 설계법의 우리나라 적용에 대한 문제점과 개선방안에 대하여 기술하기로 한다.

Ⅱ. 문 제 점

1. 설계적용 인자에 대한 데이타베이스 미구축

가. 현행 설계법은 70년대 이후 AASHTO설계법을 70%이상 적용하고, 일본도로설계법 준용함에 따라,

나. 우리나라 도로조건에 대한 적용성검토 없이,관용적 기준에 의한 설계인자를 적용하여 사용하고 있으며,

다. 기존의 적용자료도 기록보존 미비한 실정임.

2. 차종별 8.2t 등가단축하중계수(ESALF) 조사부족

: 도로설계시 교통하중에 의한 도로파손 정도를 나타내는 ESALF에 대한 조사부족

가. 교통하중자료가 시기적으로 오래되었고 적은 조사자료를 바탕으로 하였음

국내에서 이용되고 있는 축하중조사는 1987년 건교부가 제시한 것으로 고속도로 3개지점, 일반국도 8개지점, 지방도 1개지점에서 측정된 자료를 바탕으로 하였음.

나. 설계차종구분이 서로다름으로 인해 실무적용시 곤란

건교부 11종, IBRD보고서 5종, 한국도로공사 4종

다. 도로의 기능에 따라 서로 다른 중량분포를 갖게 된다는 점을 무시

Ⅲ. 개선방안

1. 교통하중 조사

가. 교통량 조사시 축하중조사 병행시행

나. 전문조사기관의 활성화를 위한 정책적 지원

다. 조사자료의 공유화

라. 우리나라 실정에 맞는 새로운 교통축하중 조사기법 개발

2. 포장 설계법

가. 단기적

: 합리적이고 경험적인 설계법인 '86 AASHTO 설계법 적용을 기준으로 하고, 우리나라 실정에 맞는 설계 입력변수들의 적용방안 마련이 바람직하며,

나. 장기적

: 우리나라 실정에 맞는「서비스능력-공용성개념」을 토대로한, 경험적 기틀위에 이론적 접근을 시도하는 반이론-반경험적(Mechanic-Empirical) 한국형 설계법 개발 필요.

3. 연구과제

가. 우리설정에 적합한 설계 입력변수값들의 적용방안 마련을 위해, 산․학․연 합동으로 연구수행 필요

나. 도로 주행시험을 통한 한국형 포장설계 기준 정립 필요

다. 합리적인 포장두께 산정을 위하여

지형, 토질, 환경, 기후, 교통조건 등을 고려한 지역표준값 산정 필요

Ⅳ. 결 론

 다음과 같은 문제점 개선이 필요하다고 사려됨.

가. 확장 설계시

- 기존포장 활용부분은 포장이력조사 등을 통한 잔존 수명계수를 산정하여 포장설계시 반영하여야 하며,

- 단순확장에 따른 기존포장과 신설포장과의 접속시, 기존포장의 측대폭절단을 최소화(50cm →25cm)할 수 있는 방안 마련이 필요함.

나. 신설 설계시

- 근래 대대적인 콘크리트포장 적용은 바람직하지 않으며,

시공성, 경제성, 지역특성 등을 종합적으로 고려한 포장공법 선택이 필요하다.

다. 또한 장래 교통량에 따른 서비스수준과 비교해 포장공용기간 설정 필요

Ex) 교통량이 15년 뒤에 포화 상태에 이르러 확장 및 대체노선이 필요한 경우,

공용기간을 20년으로 하는 것은 불합리함.

Ⅰ. 개 요

1. 도로포장은 연성포장인 아스팔트 포장과 강성포장인 콘크리트포장으로 구분.

2. AP포장은 Con'c포장에 비해 시공성 및 주행성면에서 많은 장점을 지니고 있으나, 최근 차량의 대형화, 교통지체, 온도상승 등으로 심각한 소성변형의 문제가 발생 내유동성 및 내구성이 우수한 AP혼합물이 절실히 요구되고 있다.

3. 과거 아스팔트 포장에서의 변형문제는 포장층 각층의 침하문제로 해석되었으나, 현재는 아스팔트 혼합물의 유동성에 의한 소성변형 문제가 주요 원인으로 부각.

4. AP혼합물의 물성을 향상시키는 방법으로는,

가. 개질재를 사용하는 방법

: 기존 아스팔트의 단점인 소성변형, 균열등의 문제점을 개선하기 위하여 각종 혼화재(개질재)를 첨가하는 아스팔트 포장

※ 개질재(Modifer) : 필터, 고무, 플라스틱, 섬유 촉매제 등

나. 골재 맞물림 효과를 증진시키는 방법(SMA포장)

: AP자체이 성능개선보다는 골재간 맞물림효과를 극대화하여 중차량에 대한 밀림(소성변형)을 최소화하고, 균열방지를 위해 천연섬유를 첨가한 AP혼합물 등의 방법이 있으며,

5. 여기서는 현재 국내 적용성이 우수한 것으로 평가되고 있는 SMA포장의 특성, 재료의 품질기준, 외국의 적용현황에 대하여 알아보고자 한다.

Ⅱ. SMA (Stone Mastic Aasphalt) 포장

1. 정 의

: 골재간 맞물림효과를 최대로 하여 소성변형의 발생을 최소화하고,

AP혼합물에 천연섬유를 첨가하여 골재의 탈리 및 균열을 최소화한 아스팔트 혼합물

2. 특 성

가. 고온 및 중차량조건에서 소성변형에 대한 저항력 우수

나. 섬유소의 역활로 균열발생 및 골재 탈리현상 최소화

다. 표면 피륙조직이 거칠기 때문에 마찰저항성 우수

라. 소음감소효과

마. 기존포장보다 공용수명 연장(2-3배) 기대

3. 생산 및 시공

가. 일반 혼합물과 동일.

나. 단 전압시 타이어 로울러는 사용 안함.

Ⅲ. 재료의 품질기준

1. 아스팔트 : AP-5 사용(침입도 등급 60～70)

2. 골재

가. 굵은 골재 : 마모감량 30%이하의 것 사용

나. 잔골재 : 자연 모래 사용 않함.

3. 섬유 첨가재

가. 식물성 섬유(셀룰로오스) + 일정량 아스팔트 = 낱알 형태로 생산한 것을 사용.

나. 섬유 투입량 : 혼합물 무게의 0.3%를 표준

4. 혼합골재의 입도기준

: 공칭최대치수 - 13mm

5. 일반 AP혼합물과의 품질기준 비교

Ⅳ. SMA 적용현황

1. 독 일

가. 1968년 처음 개발

나. 1984년 독일의 표준포장공법으로 채택

다. 유럽전역에 이 공법이 적용되고 있으며,

라. 시공실적으로는 유럽지역에서만 약 160,000,000㎡가 기시공 되었음.

2. 미 국

가. 1990년 연방도로청 차원에서 도입.

나. 1994년말 현재 20개주 이상에서 SMA 공법을 도입하여 사용중에 있음.

3. 우리나라

가. 1992년 SMA공법의 국내적용방안에 대한 연구 시작

나. 1995년 남해고속도로(양산-구포간 1공구), 경부선(하, 57km)에 시험시공되었으며,

다. 1997년 중앙설계심의위원회를 통과, 현재 설계 및 현장에 확대적용되고 있다.

Ⅴ. 결 론

1. SMA포장은 종전 밀입도AP콘크리트(WC-3)와 비교해 볼때

가. 경제성측면에서는 불리하게 작용되나,

나. 공용성 및 내구성에 대한 평가 결과

- 중차량에 의한 소성변형의 저항성이 크고

- 내구성이 우수한 것으로 평가되고 있으며,

2. 확대적용을 위해서는 다음사항들이 검토되어져야 한다.

가. SMA포장의 초기공사비가 일반 WC-3에 비하여 75%가량 고가이므로,

유지관리비용을 감안한 수명-주기비용(LCC)에 대한 비교검토 필요

나. SMA포장 적용구간을 위한 조건과 공사비 산정기준 마련

다. SMA포장단면 설계를 위한 상대강도계수(ai)값 제시

Ⅰ. 개 요

1. 도로포장은 연성포장인 아스팔트 포장과 강성포장인 콘크리트포장으로 구분.

2. 아스팔트포장은 콘크리트포장에 비해 시공성 및 주행성에서 많은 장점을 지니고 있으나, 최근 차량의 대형화, 교통지체, 온도상승 등으로 심각한 소성변형의 문제 발생, 내유동성 및 내구성이 우수한 AP혼합물이 절실히 요구되고 있다.

3. 과거 아스팔트 포장에서의 변형문제는 포장층 각층의 침하문제로 해석되었으나, 현재는 아스팔트 혼합물의 유동성에 의한 소성변형 문제가 주요 원인으로 부각

4. AP혼합물의 물성을 향상시키는 방법으로는,

가. 개질재를 사용하는 방법

: 기존 아스팔트포장의 단점인 소성변형, 균열등의 단점을 개선하기 위하여

각종 혼화재(개질재)를 첨가하는 아스팔트 포장

※ 개질재(Modifer) : 필터, 고무, 플라스틱, 섬유 촉매제 등

나. 골재 맞물림 효과를 증진시키는 방법(SMA포장)

: AP자체의 성능개선보다는 골재간 맞물림효과를 극대화하여 중차량에 대한 밀림(소성변형)을 최소화하고, 균열방지를 위해 천연섬유를 첨가한 AP혼합물 등의 방법이 있으며,

4. 여기서는 현재 국내 적용성이 우수한 것으로 평가되고 있는 개질아스팔트의 특성에 대하여 기술하기로 한다.

Ⅱ. 개질 이스팔트

1. 정 의

: 기존 아스팔트포장의 단점인 소성변형, 균열등의 단점을 개선하기 위하여

개질재의 첨가 및 추가공정을 통해 품질을 향상시킴으로써

소성변형 및 균열에 대한 저항성을 향상시킨 아스팔트포장이다.

2. 종 류

가. PMA(Polymer Modified Asphalt) : 수퍼팔트

: 일반 이스팔트 + 고분자 개질재(SBS)를 물리, 화학적으로 결합하여 생산한 혼합물

1) 장 점 : SBS와 아스팔트 분자간에 그물망 사슬을 형성함으로써,

① 포장체에 가해지는 응력 흡수

② 점성 및 탄성회복력 증가(소성변형 방지)

③ 도로의 공용수명 증가

2) 단 점 : 가격 고가

SBS : 150만원/톤 〉 SBR : 100만원/톤

나. SBR 개질아스팔트

: 일반 이스팔트 + 고분자 개질재(SBR)를 물리적으로 결합하여 생산한 혼합물

1) 장 점

① 내유동성(소성변형방지)

② 내마모성 우수

2) 단 점

① 저온, 피로균열에 약함

② 골재와 개질재의 피복이 어려움.

다. Chemcrete

: 일반 아스팔트에 금속촉매를 이용하여 화학적으로 산화시켜, 생산한 혼합물

1) 내유동성 양호

2) 소성변형 저항성 우수

3) 포설 다짐온도가 일반 아스팔트보다 15-20℃ 낮아, 작업성 및 다짐효과 양호

라. Semi-Blown 아스팔트

: 일반아스팔트를 고온에서 산소와 접촉시켜, 생산한 혼합물

1) 소성변형 저항성 우수

2) 일반아스팔트에 비해 60℃에서 점도가 3-10배높다.

3) 점성을 높아 교통량이 많은 도로에 적응성 양호

Ⅲ. 재료선정 및 시공시 유의사항

1. 재료선정시 유의사항

가. 저온 및 고온에서의 아스팔트 물성변화 폭이 적을 것

나. 개질재의 사용에 따른 시공성이 양호할 것

다. 공해유발 가능성이 없을 것

라. 재활용 가능성 여부

마. 경제성

2. 시공시 유의사항

Ⅳ. 결 론

1. 개질아스팔트는 교면포장과 같이 내유동성과 내구성이 요구되는 경우에 주로 사용되며, 개질재(필터, 고무, 플라스틱, 섬유 등)을 첨가하여 아스팔트의 물성을 개선시킨 것이다.

2. 개질아스팔트는 사용 개질재에 따라 각기 재질별 특성이 상이하므로,

- 개질재 선정시는 충분한 사전검토가 이루어져야 하며,

- 배합비 결정, 생산, 시공관리에 철저를 기하여야 한다.

3. 현재 개질아스팔트는 국내 고속도로, 국도 및 수도권 주요도로에 시험시공된 바 있으며, 시험시공에 대한 공용성평가 등을 통하여 국내 아스팔트 포장에 적용시 아스팔트 성능개선에 획기적인 발전이 있을 것으로 기대된다.

Ⅰ. 개 요

1. 시멘트 콘크리트포장은

- 포틀랜드시멘트를 주재료로하여,

- 콘크리트 슬라브 자체가 교통축하중을 휨저항으로 지지하는 포장공법으로,

2. 그 종류에는

가. 무근콘크리트 포장(Jointed Concrete Pavement)

1) Dowel Bar가 있는 포장

2) Dowel Bar가 없는 포장

나. 철근콘크리트 포장(Reinforced Concrete Pavement)

1) 단경간 철근 콘크리트 포장(Jointed Reinforced Concrete Pavement)

2) 연속 철근 콘크리트 포장(Continuoused Reinforced Concrete Pavement)

다. P.S 콘크리트 포장(Prestressed Concrete Pavement)

라. 다짐 콘크리트 포장(Roller Compacted Concrete Pavement)로 구분할 수 있다

3. 본고에서는 JCP와 CRCP의 특성비교

Ⅱ. Jointed Concrete Pavement

1. 개 요

- 일체의 철근이 없는 포장형식으로

- 콘크리트의 경화, 건조수축, 온도변화 등의 영향으로 발생되는 Crack을 줄눈으로 유도하는 형태의 포장

- 우리나라에서 가장 보편화되어 있는 콘크리트 포장공법임.

2. Joint의 설치

가. 세로줄눈(Longitudinal Joint, Tie Bar Joint)

1) 주 기 능 : Warping Stress 감소, 세로균열 방지

2) 설치간격 : 4.5m 간격, 주로 차선에 설치

3) 줄 눈 : 1차선포설시 - Tie Bar를 이용한 맞댄줄눈

2차선포설시 - 맹줄눈

4) Tie Bar : L=80cm, CTC=75cm, Φ=16mm

나. 가로수축줄눈(Transverse Contraction Joint)

1) 주 기 능 ․건조수축, 온도변화에 의한 수축균열을 한곳으로 유도

․온도차이에 의한 비틀림응력 감소

2) 설치간격 : 6～10m 간격

(Slab두께, Slab보강여부, 온도변화량, Slab마찰저항에 따라 결정)

3) 줄 눈 ․맹줄눈, 맞댄줄눈(시공Joint와 겹칠때)

4) Dowel Bar : L=50cm, CTC=30cm, Φ=25mm이상

다. 가로팽창줄눈(Transverse Expansion Joint)

1) 주 기 능 ․ Slab온도로 인한 팽창시 축방향 압축응력 경감

․ Blow up 및 압축파괴 방지

2) 설치간격 ․ 60～240m(480m) 간격(시공시기 및 Slab두께에 따라 결정)

․경험적으로 구조물접속부 이외엔 설치하지 않는 추세임.

3) Dowel Bar : L=70cm, CTC=30cm, Φ=25mm이상

Ⅲ. Continuoused Reinforced Concrete Pavement

1. 개 요

가. 무근 콘크리트포장의 단점인 줄눈파손의 문제점을 해결하기 위해

가로줄눈을 없앤 구조

나. 콘크리트 슬라브에서 발생되는 Crack을 연속철근으로 억제하는 형태의 포장구조

2. 포장구조

가. 슬라브 두께 : JCP 또는 JRCP와 동일

나. 종방향 철근(0.5%) 및 횡방향철근(0.08%) 설치

다. 종방향 철근의 연속배근

라. 단부처리

1) CRCP의 처음과 끝은 자유단에 단부처리

2) 단부처리는 팽창을 억제하도록 앵커 또는 신축장치 설치.

- Anchor : 5-12m 간격으로 2-6개씩 설치

- 신축장치 : 일반적으로 Wide flange-Beam 단부이음을 설치

3. 문제점

가. Slab두께 및 철근량 산출에 확실한 이론적 근거가 없다.

나. 포장수명이 다했을 때 보강방법 및 포장처리 방법 부재

다. 숙련된 고급인력 미확보

라. 철근부식에 대한 방지책 부재

4. 대 책

가. 구조체의 해석과 설계에 대한 합리적인 이론적 근거 마련

나. 휨강성 보강철근의 구조적 작용을 설계과정에서 구체화

다. 중차량 재하상태 등의 조건하에서 합리적인 해석법 연구

Ⅳ. 결 론

1. 콘크리트포장 도입당시 CRCP(중부, 88)를 주로 사용해온 국내 시멘트 콘크리트 포장은 설계, 시공면에서 상당한 진전을 이루었다.

2. 현재 콘크리트 포장은 JCP를 주로 사용하고 있으며 줄눈파손에 대한 연구가 필요함.

3. 향후 승차감, 평탄성, 소음, 진동에 대한 문제개선, 줄눈재 및 콘크리트 품질 개선, 시공장비 현대화 등에 대한 보다 적극적인 노력이 필요함.

Ⅰ. 개 요

1. 시멘트 콘크리트포장은

- 포틀랜드시멘트를 주재료로하여,

- 콘크리트 슬라브 자체가 교통축하중을 휨저항으로 지지하는 포장공법으로,

2. 그 종류에는

가. 무근콘크리트 포장(Jointed Concrete Pavement)

1) Dowel Bar가 있는 포장 2) Dowel Bar가 없는 포장

나. 철근콘크리트 포장(Reinforced Concrete Pavement)

1) 단경간 철근 콘크리트 포장(Jointed Reinforced Concrete Pavement)

2) 연속 철근 콘크리트 포장(Continuoused Reinforced Concrete Pavement)

다. P.S 콘크리트 포장(Prestressed Concrete Pavement)

라. 다짐 콘크리트 포장(Roller Compacted Concrete Pavement)

마. 섬유보강 콘크리트 포장

바. 콘크리트 블럭포장으로 구분할 수 있다

Ⅱ. 포장형식별 특성

1. 무근콘크리트 포장(JCP : Jointed Concrete Pavement)

가. 개 요

1) 일체의 철근이 없는 포장형식

2) 건조수축, 온도변화 등으로 발생되는 Crack을 줄눈으로 억제하는 형태의 포장

3) 우리나라에서 가장 보편화되어 있는 Con'c포장공법임.

나. 줄 눈

1) 세로줄눈(Longitudinal Joint, Tie Bar Joint)

2) 가로수축줄눈(Transverse Contraction Joint)

3) 가로팽창줄눈(Transverse Expansion Joint)

2. 단경간 철근콘크리트 포장(JRCP : Jointed Reinforced Concrete Pavement)

가. 개 요

- 무근 콘크리트포장의 단점인 줄눈파손의 문제점을 감소시키기 위해

- 줄눈간격을 증가시키고, 과도한 균열방지를 위해 종방향 철근 사용

나. 줄눈, 균열

: 모든 균열을 줄눈으로 유도하며, 철근으로 강력 규제

다. 장단점

: JCP에 비해 줄눈의 충격은 여전하나, 균열억제 효과

라. 적 용

: 절성경계부, 편절,편성부, 접속슬래브, 영업소, 정차대

3. 연속철근콘크리트 포장(CRCP : Continuoused Reinforced Concrete Pavement)

가. 개 요

1) 무근 콘크리트포장의 단점인 줄눈파손의 문제점을 해결하기 위해

가로줄눈을 없앤 구조

2) 콘크리트 슬라브에서 발생되는 Crack을 연속철근으로 억제

나. 포장구조

1) 슬라브 두께 : JCP 또는 JRCP와 동일

2) 종방향 철근(0.5%) 및 횡방향철근(0.08%) 설치

3) 종방향 철근의 연속배근

4) 단부처리 : 처음과 끝은 자유단에 단부처리

4. PS콘크리트 포장(PCP : Prestressed Concrete Pavement)

가. 개 요

- 콘크리트 슬라브 내에 압축응력을 도입하여

- 여타 포장에 비하여 상대적으로 두께가 얇은 포장

나. 단면구성

1) 슬래브 15cm, 수축줄눈간격 70～100m

2) 지반 불균일시 적용성 우수, 연약지반 적용시 유리

다. 장단점

1) 균열발생 방지

2) 공사비 증가, 유지보수비 과다

라. 적 용 : 공항, 항만등 하중이 큰 곳

5. 다짐콘크리트 포장(RCCP : Roller Compacted Concrete Pavement)

가. 개 요

- 무 슬럼프 콘크리트를 덤프운반, 페이버 포설, 롤러다짐하여

- 양생후 공용시키는 표층 슬래브 공법

나. 장단점

1) 시공장비 및 절차가 간편하며 시공성 양호

2) 공사비 저렴, 단위 시멘트량 적다.

3) 평탄성 다소 불량

다. 적용 : 저급도로

6. 섬유보강 콘크리트 포장

가. 개 요

: 콘크리트 슬래브에 섬유보강재(Steel, Glass, 석면 등)를 분산 혼합하여 보강

나. 장단점

1) 무근에 비하여 휨강성, 내구성 우수, 두께 얇다.

2) 가로수축줄눈 50m까지 가능

3) 공사비 다소 고가

4) 시공성(배합) 불량

7. 콘크리트 블럭 포장

가. 개 요

: 콘크리트 블럭을 Interlocking시켜 하중분산 효과

나. 단면구조

: Block, Sand Cushion, 안정처리기층, 보조기층

다. 장단점

1) 시공속도가 빠른고 교정 용이, 무늬 시공 가능

2) 하중에 약하고 평탄성 불량

라. 적 용 : 보도, 주차장, 정류소 등

Ⅲ. 결 론

1. 콘크리트포장 도입당시 CRCP(중부, 88)를 주로 사용해온 국내 시멘트 콘크리트 포장은 설계, 시공면에서 상당한 진전을 이루었다.

2. 현재 콘크리트 포장은 JCP를 주로 사용하고 있으며 줄눈파손에 대한 연구가 필요함.

3. 향후개선과제

- 승차감, 평탄성, 소음, 진동에 대한 문제개선

- 줄눈재 및 콘크리트 품질 개선

- 시공장비 현대화 등에 대한 보다 적극적인 노력이 필요함.

Ⅰ. 개 요

1. 도로포장은 연성포장인 아스팔트 포장과 강성포장인 콘크리트포장으로 구분된다.

2. 아스팔트포장은 콘크리트포장에 비해 시공성 및 주행성에서 많은 장점을 지니고 있으나, 최근 차량의 대형화, 교통지체, 온도상승 등으로 심각한 소성변형의 문제가 발생하고 있어, 내유동성 및 내구성이 우수한 혼합물이 절실히 요구되고 있다.

3. 과거 아스팔트 포장에서의 변형문제는 포장층 각층의 침하문제로 해석되었으나, 현재는 아스팔트 혼합물의 유동성에 의한 소성변형 문제가 주요 원인으로 부각

4. 아스팔트 포장의 소성변형은 공용개시후 1-2년 정도에 주로 발생하며, 그 후 공기 및 자외선과의 접촉으로 산화가 진행되어 피로균열이 발생된다.

5. 따라서, 아스팔트포장의 파괴를 방지하기 위해서는 공용개시 초기의 내유동성과, 공용 후기의 균열저항성이 높은 포장단면이 되도록 개선

Ⅱ. 소성변형 발생요인

1. 아스팔트의 종류(침입도, 점도)

2. 아스팔트 포장 물성의 계절별 변화

3. 아스팔트 혼합물의 공극율

4. 골재의 입도

5. 아스팔트의 산화특성

Ⅲ. 아스팔트 혼합물의 특성

1. 아스팔트 종류

가. 포장용으로 주로 사용되는 AP : 침입도 기준 AP-3, AP-5 2종류

나. 우리나라의 년중 AP포장층 최고온도(66℃) 를 감안할 때,

다. (미)SHRP 연구성과인 공용성등급 PG64-22, PG76-22규격이 적합하나,

PG76-22규격에 부합되는 AP는 국내에서 생산되고 있지 않음.

2. 아스팔트포장 물성의 계절별 변화

ㅇ탄성계수 추정(Franklin식 이용)

: 여름철에 기층의 탄성계수가 표층의 탄성계수 보다 높다.

3. 아스팔트 혼합물의 공극률

가. 공극의 역할

: 온도상승시 아스팔트의 팽창부피를 흡수하여 여유 공간적 기능 담당

나. 공극 미확보 ⇨ 온도상승시 AP 블리딩현상 및 골재의 윤활작용으로 소성변형 가속

다. 따라서, 배합설계시 공극율을 5％이상 확보하고,

최종 공극율(공용 1-2년후)이 3％이상이 되도록하여 소성변형 최소화

4. 골재의 입도

가. 차량하중에 대한 전단저항은 주로 5㎜이상의 골재가 담당

나. 따라서, No.4(4.75㎜)체 이하 골재의 사용을 가능한 최소치 적용.

5. 아스팔트의 산화특성

가. AP 표층 상부

: 공기(산소) 및 자외선과의 접촉으로 산화가 이루어져 경화(노화)됨.

나. AP 표층 하부(3㎝이하)

: 산화의 진행이 거의 일어나지 않음.

Ⅳ. 소성변형 최소화 방안

1. 표 층

가. 두 께

: 고온에서 기층의 탄성계수가 표층의 탄성계수가 크므로

⇨ 소성변형 취약부위 최소화(표층두께 : 10cm→ 5cm)

내유동성이 상대적으로 높은 중간층 도입.

나. 아스팔트 종류 변경

: 고온에서 소성변형에 대한 내유동성이 우수한 AP사용 (AP-3 → AP-5)

다. 공극율 확보

- 아스팔트 혼합물 배합설계시 공극율 5％ 확보

- 최종 공극율(공용 1-2년후)이 3％이상이 되도록

라. 골재입도 조정

: No.4(4.75㎜)체 이하 골재의 사용을 시방 범위내에서 가능한 최소치를 적용

마. AP함량

: 최적AP함량 결정시 가능한 6％이하가 되도록

2. 중간층

가. 두 께 : 6cm를 표준으로 함.

나. 아스팔트 : AP-5사용(침입도 60-70)

다. 골재입도 : No.4(4.75㎜)체 통과 골재량을 시방기준의 중간치 이하로 조정

라. AP 함량 : 6％이하 (5-5.6％이내 권유)

3. 시공시기

가. 가능한 가을철에 시공하고, 6-8월의 시공은 피할 것.

나. 소성변형 주 발생 계절인 하절기 도래시까지 충분한 산화기간 확보

4. 포장단면 개선(안)

- 대표적인 단면을 기준으로 검토한 것임.

- AP기층 : (총포장두께 - 표층·중간층·보조기층 소요두께)

Ⅴ. 결 론

1. 앞에서 제시한 포장단면의 구조개선(안)은

: 표층, 중간층, 기층의 아스팔트종류가 상이함에 따라,

- 혼합물 생산시 세심한 주의가 필요하고,

- 중간층 시공으로 공정추진 및 품질관리에 약간의 어려움이 예상되나,

- 소성변형 최소화를 기대할 수 있으며,

- 경제성 및 유지관리 측면에서도 현행 포장구조 보다 유리할 것으로 기대된다.

2. 이밖에 소성변형을 최소화하기 위한 방법

가. 개질재를 사용하는 방법

: 아스팔트의 단점인 소성변형, 균열등의 단점을 개선하기 위하여

각종 혼화재(개질재)를 첨가하는 아스팔트 포장

나. 골재 맞물림 효과를 증진시키는 방법(SMA포장)

: AP자체의 성능개선 보다는 골재간 맞물림효과를 극대화하여 중차량에 대한 밀림(소성변형)을 최소화하고, 균열방지를 위해 천연섬유를 첨가한 AP혼합물

3. 본 수검자가 고속도로 설계시공 감독 경험에 따르면 다음과 같은 문제점 개선이 필요

- 국내에서 생산되고 있는 아스팔트의 대부분은 공용성등급 PG 58-22에 포함되며,

- 이는 Ap-3와 Ap-5등 침입도 기준만으로 분류하고 있는 현 아스팔트 등급체계하에서는 적절한 품질관리가 이루어질 수 없다는 것을 의미하므로,

- 국내 환경조건에 맞는 공용성 등급의 온도간격 설정에 대한 분석이 필요하며,

- 아울러 공용성등급에 부합되는

국내 KS관련 품질기준 및 시험규정의 수립이 있어야 할 것이다.