Prediction of Concrete Temperature and Its Effects on Continuously Reinforcement Concrete Pavement Behavior at Early Ages

초기재령에서 연속철근콘크리트포장 거동에 콘크리트 온도의 영향과 예측

Transverse cracks in continuously reinforced concrete pavement (CRCP) occur at early ages due to temperature and moisture variations. The width and spacing of transverse cracks have a significant effect on pavement performance such as load transfer efficiency and punchout development. Also, crack widths in CRCP depend on 'zero-stress temperature,' which is defined as a temperature where initial concrete stresses become zero, as well as drying shrinkage of concrete. For good long-term performance of CRCP, transverse cracks need to be kept tight. To keep the crack widths tight throughout the pavement life, zero-stress temperature must be as low as practically possible. Thus, temperature control at early ages is a key component In ensuring good CRCP performance. In this study, concrete temperatures were predicted using PavePro, a concrete temperature prediction program, for a CRCP construction project, and those values were compared with actual measured temperatures obtained from field testing. The cracks were also surveyed for 12 days after concrete placement. Findings from this study can be summarized as follows. First, the actual maximum temperatures are greater than the predicted maximum temperature in the ranges of 0.2 to 4.5$^{\circ}C$. For accurate temperature predictions, hydration properties of cementitious materials such as activation energy and adiabatic constants, should be evaluated and accurate values be obtained for use as input values. Second, within 24 hours of concrete placement, temperatures of concrete placed in the morning are higher than those placed in the afternoon, and the maximum concrete temperature occurred in the concrete placed at noon. Finally, from the 12 days of condition survey, it was noted that the rate of crack occurrence in the morning placed section was 25 percent greater than that in the afternoon placed section. Based on these findings, it is concluded that maximum concrete temperature has a significant effect on crack development, and boner concrete temperature control is needed to ensure adequate CRCP performance.

연속철근콘크리트포장에서 횡방향 균열은 초기의 온도와 습도변화로 인해 발생하며 횡 방향 균열의 폭과 간격은 하중전달효율 및 펀치아웃과 같은 포장공용성에 직접 관련된다. 또한, 연속철근콘크리트포장에서 균열폭은 콘크리트의 건조수축 뿐만아니라 소위 특성 온도변화 시점으로 정의되는 "제로-스트레스 온도"에 의존한다. 연속철근콘크리트포장의 양호한 장기공용성을 위해서 횡방향 균열은 매우 작은 폭으로 유지될 필요가 있으며 초기재령 에서 온도제어는 이를 위한 필수요소라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 페이브프로를 사용하여 콘크리트 온도를 예측하였으며 현장실험을 통한 실측온도와 비교하고 균열조사를 수행하였다. 본 연구로부터 도출된 결과는 첫째, 실측온도는 $0.2\sim4.5^{\circ}C$의 범위에서 예측온도보다 큰 것으로 나타났으며 정확한 콘크리트 온도예측을 위해서는 수화특성치로 고려되는 활성화 에너지와 단열온도상수가 입력변수에서 정확히 고려되어야 할 것으로 판단되었다. 둘째. 콘크리트 타설 후 24시간 이내의 온도는 오후에 비하여 오전에 타설된 콘크리트에서 더 크게 나타났으며 최대온도는 정오에 타설된 온도에서 발생되었다. 마지막으로 재령 12일에 조사된 균열발생률은 오전에 타설된 구간에서 25% 증가되고 그 만큼 균열간격은 감소하는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 최대 콘크리트 온도는 균열발생에 크게 영향을 미치며 콘크리트 온도제어는 연속철근콘크리트포장의 양호한 공용성을 위해 필요할 것으로 판단되었다.