기술사 공부하는 자료 공유

Ⅰ. 개 요

1. 아스팔트 포장

: 골재와 아스팔트를 결합하여 만든 포장으로,

교통하중을 표층→기층→보조기층→노상으로 확산분포시켜 하중을 절감하는 형식

2. 콘크리트 포장

: 포틀랜드 시멘트를 주재료로하여,

콘크리트 슬라브 자체가 교통축하중을 휨저항으로 지지하는 포장공법

3. 일반적으로 아스팔트포장과 콘크리트포장의 차이점은

가. 포장구조상 차이.

나. 설계원칙상 차이.

다. 일반적인 차이( 시공성, 공용성, 내구성 등)가 있다.

Ⅱ. 포장구조상 차이점

1. 포장구조

2. 하중전달

가. 아스팔트포장

: 교통하중을 표층→기층→보조기층→노상으로 확산분포시켜 하중을 절감하는 형식

나. 콘크리트 포장

: 교통하중을 콘크리트 슬래브가 직접 지지하는 형식

3. 층별 역활

Ⅲ. 설계원칙상 차이점

Ⅳ. 일반적인 차이점

Ⅴ. 결 론

1. 현재까지 국내 포장설계는 AASHTO설계법 및 일본포장설계법을 준용함에 따라, 우리나라 실정에 맞지않는 설계인자의 차이로 설계결과에 대한 신뢰성이 떨어져 있는 실정

2. 이에 따라, 우리나라의 포장 설계법은 합리적이고 경험적인 AASHTO 설계법 적용을 기준으로 하고, 우리나라 실정에 맞는 설계 입력변수들의 적용방안 마련이 바람직하다.

3. 또한 아스팔트포장, 콘크리트포장은 각각 고유의 장단점을 지니고 있으므로, 어떤포장이 유리하다고는 판단할 수 없으며, 포장공법 선정시 위에서 언급한 사항들을 종합적으로 고려하여 선정하여야 한다.

4. 본 수검자가 고속도로 설계 및 시공 감독 경험에 따르면, 우리나라 포장공법 선정시 다음과 같은 문제점 개선이 필요하다고 사려됨.

- 우리나라의 경우 지형, 환경 등을 고려해 볼때, 콘크리트포장의 대대적인 시행은 다소 문제가 있음.

- 콘크리트포장의 경제성은 공용년수에 달려있으므로 설계시 공용성 향상과 내구성 증진에 대한 연구가 필요하며,

포장의 경과년수에 따른 지속적인 추가조사로 최적공법에 대한 적용방안 마련 필요

- 아스팔트포장이 외국에서는 유리하나, 부존자원상 콘크리트포장을 사용해야 하는 우리나라 현실을 고려할 때,

장기적인 유지관리로 주행성, 평탄성, 쾌적성 유지가 관건이다.

Ⅰ. 개 요

도로건설시 포장의 강도를 크게 약화시켜 포장의 서비스 능력을 감소시키는 동결융해는,

- 동결시에 나타나는 동결작용과

- 해빙기에 나타나는 융해작용으로 나눌 수 있다.

가. 동결의 영향

: 0℃ 이하의 저온이 지속되면, 지표에 있는 물이 얼어서 서릿발이 생기며,

서릿발은 모관수의 흡입작용이 증대되면서 점점 체적팽창을 일으키게 되고,

최적팽창으로 인해 노면의 융기현상 발생

나. 융해의 영향

: 해빙기인 봄에는 지중의 서릿발이 녹은 융해수가

하부의 동결층에 의해 배수가 방해를 받음으로서

노상 및 보조기층이 포화상태가 되고, 지지력이 저하하게되며

이때 중차량 통과시 국부적 침하와 거북등 균열이 발생

Ⅱ. 동결 지배요소

1. 동결의 영향요소

가. 포장층과 노상재료의 세립자 함유비율

나. 포장구조내 수분공급원의 존재유무

다. 포장구조의 배수능력 등에 의해 영향

라. 동결시 대기온도

마. 해빙기의 융해진행속도 및 형식

2. 동결을 일으키기 위한 조건

가. 토 질

1) 실트질(0.074mm 이하의 세립토)을 함유한 흙

2) 토립자의 입도, 흙의 밀도, 소성한계, 투수계수, 열전도율에 따라 다르게 나타남,

3) 토립자의 입도가 가장 중요한 요소임.

나. 토양중의 함수비

1) 수분(물)의 공급이 충분한 경우

2) 함수비가 클수록, 지하수위가 높을수록 동결이 쉽다.

다. 온 도

1) 온도가 0℃ 이하일 것

2) 지표면의 온도, 지하수의 온도 이외에 흙의 열전도율의 영향을 받는다.

3. 동결깊이의 산식

Z = C√F 여기서, Z : 동결깊이(cm)

C : 정수(3～5)

F : 동결지수(℃․일)

(건교부 조사단이 발표한 동결지수표에 의함)

Ⅲ. 동상 방지대책

1. 설계방법

가. 완전방지법

1) 동결깊이까지 비동상 재료로 설계하는 방법

2) 비경제적임

3) 연약지반 포장설계시 적용

나. 감소노상강도법

1) 설계기준 설정에 어려움이 있고,

2) 포장두께가 동결지수와 직접적인 함수관계가 아니므로 잘 사용치 않음

다. 노상동결관입허용법

1) 노상 동결을 어느정도 허용하는 방법

2) 동결지수와 직접적인 함수관계인 본 설계방법을 많이 사용

: 세가지 방법중 완전방지법은 비경제적이므로 특수한 경우에만 사용

감소노상강도법은 우리나라에 설계적용 곤란,

노상동결관입 허용법을 국내도로 설계법에 일반적으로 적용

2. 동상 방지공법

가. 치환공법

1) 소요깊이까지 동상을 일으키지 않는 재료로 치환하는 방법

2) 포장두께보다 동결깊이가 깊을때

그 차이 만큼 노상동결 관입허용법을 적용 비동결 재료로 치환

3) 동상을 일으키지 않는 재료

- #4체 통과분중 #200체 통과량이 15%이하인 부순돌

- #4체 통과분중 #200체 통과량이 9%이하인 막자갈

- #200체 통과량이 6%이하인 모래

나. 차단공법

1) 지하수위를 저하시키거나 성토를 하여 동상에 필요한 공급수를 차단하는 공법

2) 모관수의 상승을 차단하기 위해 Soil Cement나 Asphalt로 안정처리

다. 단열공법

: 포장 바로 밑에 기포콘크리트층으로 단열층을 만들어 흙의 온도저하를 적게하는 공법

라. 안정처리공법

1) 동결온도를 낮추기 위해 지표부 흙을 화학적으로 안정처리하는 것

2) Nacl, Cacl2, Mgcl2 등을 혼합하여 화학적 안정처리

Ⅳ. 결 론

1. 동결융해방지를 위해서는 노상 및 포장층에 용수공급을 차단하는 것이 가장 중요한 것으로 판단되므로,

가. 노선선정시 : 햇볕을 많이 받는곳, 배수가 용이한 지형으로 선형계획

나. 설계시 : 배수계획 철저

노면수의 침투 및 지하수의 상승 차단토록 설계 (맹암거 설치)

다. 시공시 동상을 일으킬 수 있는 깊이는 비동결재료로 치환

라. 공용시 배수시설에 대한 도로유지관리를 철저히 시행

마. 단열, 차수, 화학약품처리공법에 대한 지속적인 연구 필요.

2. 또한 단지내 도로, 주차장 등의 포장설계시

동결심도를 감안하지 않는 경우가 빈번함으로 특히, 유의하여 설계할 것

1. 마샬 안정도 시험

1) 정의 : 아스팔트 혼합물의 안정도 시험의 하나로 혼합물의 배합 설계용에 널리 이용

→마샬시험기에 의한 포장을 아스팔트 혼합물의 소성유동에 대한 저항성 측정에 적용

2) 시험법 : KS F2337

① 직경 10cm(4in), 두께 6.3cm(2.5in)의 원판형의 공시체를 세로로 세워 상․하에 있는 2매의 원호형 재하판 사이에 끼운다.

② 1분간 50mm(2in)의 일정속도로 가압하여 피시험체가 파괴할 때까지 나타난 최대하중과 그것에 대응하는 변형량을 추정

→ 전자를 마샬안정도, 후자를 플로값이라 한다.

③ 시험온도는 아스팔트 혼합물에서는 60℃, 타르에서는 38℃가 표준

2. 혼합물 배합설계의 마샬안정도 시험 기준값

3. 수침 잔류 안정도

1) 잔류 안정도가 75%에 달하지 않는 경우

→ 재료의 조합을 바꾸어 재시험

→ 그래도 만족할 만한 결과가 얻어지지 않는 경우 : 박리방지제의 사용 고려

2) 잔류안정도가 75% 이상으로 규정을 만족하는 경우

→ 시험후의 공시체에 박리가 관찰될 때에는 주의를 기울여야 함.

1. 지역계수(Regional Factor : Rf)

지역계수는 포장이 설치되는 지역의 기후조건을 반영하기 위한 척도로서, 이것은 노상토의 온도와 함수량의 연간 변화를 고려하는 가중 평균값으로 0～5 사이의 계수로 정의

2. 지역 계수값

1) 지역계수값

대표적 상태를 나타내는 계수를 월 단위 기준으로 연간 가중 평균하여 산정

① 노상토가 13cm 깊이 이상 동결되는 경우 : 0.2～1.0

② 노상토가 건조한 상태를 유지하는 경우(여름, 겨울) : 0.3～1.5

③ 노상토가 젖은 상태를 유지하는 경우(봄철 융해기) : 4.0～5.0

2) 실무적용 지역계수 기준값

① 대전이남지역 : 1.5

② 서울북부지역 및 기타 표고 500m이상 지역 : 2.5

③ 기타지역 : 2.0

3. AASHTO 포장 설계방법

∙AASHTO 도로시험에서 정립된 서비스 능력 - 공용성 개념을 토대로 개발된 기본 공용방정식을 적용하여 아스팔트포장구조를 설계하는 방법

1) 아스팔트포장구조설계 기본설계식

2) 도표(nomograph)을 이용하는 방법

*한국형 포장설계법으로 지역계수에 대한 문제는 도로기술사에 나올 가능성은 적으나 참고적으로 알고 계시다가 유사한

문제에 한두줄 언급하면 점수 높이는데 효과가 있을겁니다.

Ⅰ. 개요

스키드 레지스턴스 테스트는 BPT(British Pendulum Tester)를 이용한 노면 마찰 특성 조사방법으로 적용범위는 실험실이나 야외에서 휴대용 마찰력 측정기로 간단하게 미세표면(micro texture)의 마찰특성을 측정하는 실험이다.

Ⅱ. BPT

Ⅲ. 측정방법

① 시험지점에 수막이 형성될 정도로 충분한 물을 뿌린 후 한번 측정하고 그 결과는 기록하지 않는다.

② 연속적으로 4번 시험을 반복하고 그 결과를 기록한다. 이 때 매번 시험때 마다 물을 뿌린다.

③ 접촉길이가 변함이 없는지 확인한다.

④ BPN값은 표준온도 20도의 마찰지수로 보정한다.

Ⅳ. 모래 깊이 시험법 (Sand Patching Test)

1) 목적 : 노면의 조면조직(micro texture) 깊이를 측정하는데 있다.

2) 적용범위

현장에서 실시하며 노면 조면조직의 평균깊이를 얻기위한 것으로 포장 노면 미세표면조직 특성과는 무관하다.

Ⅴ. 시험결과의 계산 및 활용

1) Skid Number(SN)

모래깊이측정치(MTD)와 BPN으로부터 SN을 산출하는 관계식은 다음과같다.

SN = 0.884 BPN + 5.16 MTD - 17.8

여기서

: Skid Number, 마찰지수 (마찰계수×100)

: British Pendulum Number, Microtexture 측정치

: Mean Texture Depth, Macrotexture, 단위 mm

BPN은 수막상태(포장면에 두꺼운 수막이 형성된 상태)에서 측정하고 표준온도 20。C의 마찰지수로 보정

2) MTD는 평균 조면조직깊이로써 다음 식을 이용하여 계산

MTD = (4 V) /( 3.14 D2 )

: 모래체적(25000㎣) : 넓힌 모래원의 넓이

: 넓힌 모래원의 평균직경(4회의 평균직경)

1. 개요

1) Co2( 이산화탄소), Cl-이온(염해),등으로

2) 콘크리트 내부의 알카리성(수소이온농도(PH) 12～13정도)이 중성화(PH 8.5～10)

3) 중성화가 진행→ 철근 표면의 부동태의 피막이 파손→ 철근 부식이 진행

4) 철근 부식이 체적팽창(2.5배) →콘크리트내부에서 외부로 균열 진전, 탈락유발.

2.중성화의 종류 (중성화 모식도 그림 그릴것)

1) 탄산화

(1) 시멘트 수화반응<CaO + H2O=Ca(OH)2> 에 의한 생성 화합물(수산화 칼슘:알 알칼리성)

(2) Ca(OH)2 +CO2=CaCO3+H2O

수산화 칼슘+대기중 이산화 탄소⇒반응⇒ 탄산화합물(탄산칼슘)로 분해.

2) 중성화

(1)시멘트 알카리성의 저하.

3. 중성화의 원인

1) 콘크리트의 탄산화

2)염해(Cl- 이온)

3)산성비

4)산성토양의 접촉

5)화재

4.중성화의 문제점(구조물에 미치는 영향:피해)

1)철근 부식과 균열

2)철근의 부착력 저하

3)체적 팽창압(2.5배 증가) 콘크리트 균열

4)표면결함(백태)

5)콘크리트 열화, 내구성저하(강도,내구성, 수밀성, 강재보호성능 저하)

5. 중성화(탄산화)요인

1)물리적인 요인

(1)W/C 비

(2)균열, 치밀하지못한 콘크리트 : 시공 부실

2)화학적 요인

(1) 시멘트의 알카리량,

(2) 혼화재의 종류,

(3) 배합조건,

3)초기양생조건,

4) 환경조건: CO2, Cl-, 건습,온도

6.중성화 실험

1)1%의 페놀프타레인 용액을 살포,: 알칼리성 유지하면 보라색을 띈다.

7.중성화 방지 대책(열화 방지 대책 기술하면 됨)

1)콘크리트 시공관리 잘하면 됨(시방서 잘지킨다)

2)치밀, 밀실 한 콘크리트 시공, 균열 방지

(1)재료

o.골재:내 구성이 크고, 비중이 큰골재

o.조강, 보통포틀랜트 시멘트

(2)배합

o.W/C 비 적게: 치밀한 콘크리트, 공극적은 콘크리트

o.혼화재료: AE, 감수제, 유동화제 : W/C 비 저감

(3)설계:

o.철근의 간격

o.덮개 등의 시방기준 준수

o.거푸집 시공 철저

(4)치기: 재료분리방지,Cold Joint 방지

(5)다지기 철저

(6)양생: 초기양생, 초기동해 유의, 습윤, 피막양생

3)콘크리트 방식

(1) 콘크리트 표면 라이닝.

(2)시공( 타설)이음부 처리에 유의

(3) 표면 피복

o.에폭시등 고분자계통.

o.도막 :페인트, 모르타르, 페인트

o.표면 마감재 :타일

Ⅰ.개 요

1. 1970년대 이후 비약적인 경제성장과 더불어 도로의 서비스수준에 대한 질적수준 향상이 요구되고 있으며, 자동차 성능향상으로 설계속도 등 도로의 기하구조 기준이 상향조정되고 있는 추세

2. 이에 따라, 기존도로에 대한 확장 및 선형개량이 본격적으로 추진되면서,

선형개량에 따른 기존도로의 잔유지 즉 폐도발생이 불가피하게 되었으며

이에 대한 연구는 1980년대 후반부터 본격적으로 논의되기 시작하였다.

3. 폐도는 이를 합리적으로 활용함으로써 국유재산의 보호측면, 토지자원의 재투자 측면, 이용자에 대한 편익제공 측면에서 상당히 중요한 의미를 부여한다.

Ⅱ. 폐도의 정의 및 발생원인

1. 정 의

가. 협 의 : 도로의 확장 및 선형개량 과정에서 기존도로의 일부구간이

본래의 기능을 상실하거나, 하급도로로의 전용이 어려운 도로 용지

나. 광 의 : 협의의 폐도범위 + 하급도로로 전용가능한 도로도 포함.

2. 발생원인

가. 기하구조 기준 상향조정에 따른 평면 및 종단선형 조정

나. 통로Box의 규격협소, 교량의 Clearance 부족으로 인한 종단선형 조정

다. 지형, 지물 등 사회적 영향에 의한 노선변경 등

※ 폐도의 발생은 필연적이라 할 수 있으며,

그 연장이나 면적도 점증되고 있는 추세이다.

Ⅲ. 폐도의 일반적인 형태

: 기존도로의 확장 및 선형개량으로 발생하는 폐도의 형태는 일반적으로

연도형, 활형, T형으로 구분된다.

Ⅳ. 폐도 활용 및 처리방안

1. 폐도 활용시 고려사항

가. 대상도로의 등급 : 고속도로, 일반국도, 지방도, 군도

나. 지역 여건 : 도시부, 지방부

다. 지형 여건 : 평지, 구릉지, 산지

라. 폐도의 유형 및 규격 : 형태, 연장, 폭 등

마. 주변 환경 : 주민의 생활 근거

바. 폐도의 소유권 : 국유지, 미정리 사유지 등

사. 폐도의 포장여부 및 개량도로와의 표고차

2. 폐도의 활용방안

가. 폐도의 하급도로 전용

1) 기존도로가 시가지 등을 통과하여 우회도로를 신설할 경우

2) 시가지 진입도로로 전용, 부체도로로 전용

나. 폐도부지의 활용

1) 도로 이용자 편익을 위한 휴식공간 : 간이주차장, 간이휴게소, 도로 소공원

2) 관광안내시설 설치 공간 : 안내도, 안내소 설치

3) 도로안전을 위한 관리시설 설치 공간 : 버스정차대, 비상주차대, 간이 긴급 대피소

4) 도로 유지관리를 위한 여유부지 : 적사장, 비상시 우회도로

5) 연도 주민을 위한 생활공간 : 농산물 집하장, 직매장, 농촌공동 건조장 등

다. 폐도의 철거

: 폐도부지의 활용에 대한 타당성이 없다고 판정시 폐도 철거

1) 잔듸 묘포장, 잔듸 식재장 활용

2) 농로등으로 활용

3) 폐도 철거재료는 성토재료로 유용

3. 폐도부지 활용방안의 우선순위

가. 도로의 안전시설 부지

나. 도로의 교통용량 증대를 위한 부지

다. 도로이용자 편익을 위한 시설부지

라. 연도주민의 생활편익을 위한 시설부지

Ⅶ. 결 론

1. 도로는 국가가 소유한 중요한 재산이므로 폐도부지 활용은 국유재산의 보호측면, 토지자원의 재투자 측면 및 이용자에 대한 편익제공 측면에서 상당히 중요한 의미를 갖는다.

2. 최근 자동차의 급속한 증가에 따른 교통수요에 효율적으로 대처하고, 자동차 성능향상으로 설계속도 등 도로의 기하구조 기준의 상향조정으로 도로의 고규격화 추세에 의해 폐도발생의 증가는 필연적이라 할 수 있다.

3. 이렇게 발생되는 폐도의 적극적인 활용을 위해서는 다음과 같은 조치가 필요하다.

가. 앞에서 언급한 폐도활용방안에 대하여 세부적인 연구검토가 이루어져

폐도활용에 대한 기술지침서 재정이 시급하다.

나. 도로설계시

폐도의 활용 및 처리에 대한 구체적인 방안이 제시되어

사전예산확보 및 조기 행정처리로 시공시 공사지연 등의 문제를 사전예방

다. 노선선정시 폐도의 발생 및 처리방안에 대한 종합적인 분석결과를 반영한 선형 계획이 이루어져야 한다.

1. 개요

1) 노상은 포장으로 부터 교통하중을 전달 받아 노체로 전달하는 주요한 층으로서

2) 노상의 지지력은 흙의 성질,함수비,다짐상태에 따라 변동한다.

3) 노상의 지지력 판단 방법

- 토질 분류에 의한법

- 지지력 시험에 의한법 : 평판재하,CBR

- 삼축압축 시험에 의한법

- 동탄성 계수 시험에 의한법

2. 노상의 지지력 판단 방법

1) 토질 분류에 의한법

① 현장에서 눈으로 또는 토성시험에 의거 흙을 CA법 또는 개정 PRA법으로 분류 하여 노상의 지지력 판단

② 노상의 지지력 규정 - 소성이 적은 흙(PI=10이하)

- 군지수 작은 흙

- NO200체 통과량 0-25%

- 최대 치수 150MM이하

③ 노상토의 구비 조건

- 유기물 등 점토덩어리 함유하지 않을 것

- 깎기,운반,포설,다짐이 용이한 흙

- 동결,융해,건조수축등 기상 변화에 파괴되지 않을 것

- 나쁜 조건 하에서도 교통하중에 대해 충분한 지지력 갖출것

- 흙 속의 광물성분에 대해 불용일것

2) 지지력치에 의한 경우

① 평판재하 시험에 의한 경우(반복하중 횟수와 노상토의 침하량과의 관계)

- 주로 콘크리트 포장에서 사용

- 평판재하 시험 결과 노상토의 값을 구하여 시방 규정과 비교

- K30,K45,K75중 K75를 표준으로 한다.

-

- K75 - 5 이하 : 불량한 노상

- 5 - 7 : 양호한 노상

- 7 이상 : 우수한 노상

② CBR 시험에 의한 법

- 표준 쇄석의 지지력과 상대 지지력비를 구한다.

-

- 표준하중강도

- 쇄석직경 5MM의 강봉을 2.5CM 관입시 : 70㎏/㎠

- 쇄석직경 5MM의 강봉을 5CM 관입시 : 105㎏/㎠

- 노상토는 CBR10 이상 일것

3) 삼축 압축 시험에 의한 경우

- 축방향 구속 응력이 1.4㎏/㎠ 일때 변형율이 1%일때의 접선의 기울기를 구하 여 변형 계수(C)로 표시하며 노상지지력 판단의 지표로 사용

4) 동탄성계수 시험

- 동적 압축시험에서 반복 축차 응력 구함

3. 결론

상기에서 일반적으로 적용하고 있는 노상 지지력의 평가 방법에 대하여 기술 하였다. 이에 대한 특기 사항으로는 우리나라에서는 아스팔트 포장에서는 CBR치를 콘크리트 포장에서는 K치를 사용하고 있다.

그러나 CBR치와 K치는 다음과 같은 문제점이 있다

1) CBR은 경험적이나 역학적이지 못하고 도로의 응력 상태를 반영시키지 못하는 단점

2) K치는 포장체가 동력적 하중을 받는데 비하여 정적 상태를 평가하므로 신뢰성 이 낮다

3) CBR치 및 K치는 모두 도로의 환경(배수,동상,수분 변화등) 상태를 구현 시킬 수 없는 문제점 내포

4) 우리나라에서 AASHTO86 설계법을 적용하기 위하여는 동탄성계수에 의한 지지 력 평가 기준이 도입 되어야 하며(콘크리트 포장실무 에서는 사용) 이를 적용 시키기 위해서는 다음과 같은 대책 수립이 필요

- K치 .CBR,MR치의 상관관계 정립

- 국내 토질 조건과 AASHTO 설계법의 적합성 모색

5) 노상부 재료에 대한 규정의 통일된 시방규정 정립이 필요