• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.31-41
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• 2010

본 연구에서는 실험 및 수치해석적인 접근방법을 통하여 대심도 과지압 구간에서 발생하는 암반의 스폴링(spalling) 및 팽창모드에 대한 모델링 기법을 연구하였다. 이에 대한 실험적 접근 방법으로서 축 방향 압축을 받는 직사각형 인공암석보(beam)에 4점 휨 시험을 결합한 축방향 압축 휨 시험을 수행하여 대심도 지하공간의 응력모드와 유사한 조건 하에서의 암석의 균열 팽창 및 스폴링 과정을 고찰하였다. 또한, 수치해석적 접근방법으로서 기존의 연속체 해석으로는 모사하기 힘든 암석의 균열과정 및 팽창특성을 개별 입자해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 모델링 하였다. 본 연구 결과 휨 실험에서 구한 팽창시점은 스폴링에 요구되는 응력수준을 평가하는데 중요한 지표가 됨을 알 수 있었으며, 또한 수치해석 결과도 유사한 결과를 모사할 수 있음을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.719-725
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• 2010

최근 콘크리트 구조물에 충격하중, 폭발하중 등 극한의 외력이 작용하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 이 연구에서는 강섬유보강 RC보와 carbon FRP 시트를 이용하여 보강한 RC보를 이용하여 충격실험을 진행하였다. 강섬유보강 RC보의 경우 0.75%부피비로 강섬유를 혼입하였으며 carbon FRP 시트의 경우 에폭시 레진을 이용하여 보강을 한후 보 부재를 완성하였다. FRP 시트 보강은 부재의 하단을 휨 보강하였으며 충격하중이 부재에 작용할 때 발생하는 shear-plug 균열을 제어하기 위하여 충격하중이 가해지는 국부에 CFRP 전단보강을 실시하였다. 실험진행은 drop-weight test 방식으로 직접 기기를 만들어 실행하였다. 각각의 부재에 단계별로 충격하중을 가하여 실험을 진행하였으며 균열과 균열폭을 측정하였다. 실험결과 강섬유보강 RC보가 일반 RC보에 비하여 균열폭 및 shear-plug 균열제어 그리고 스폴링파괴에 더 높은 성능을 나타내었다. FRP로 부재의 하단을 휨 보강한 부재의 경우 균열의 제어에 어느정도 효과를 나타내고 있으나 충격하중이 가해질 시 콘크리트와 FRP 시트의 부착면에서 박리파괴가 빠르게 진행되었다. FRP 시트로 부재의 하단과 측면을 CFRP로 휨, 전단보강한 부재의 경우 shear-plug 균열제어에 가장 높은 저항성능을 보이고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 충격하중이 보강이 이루어지지 않은 부분에 작용할 경우 오히려 보강이 되지 않은 RC보에 비하여 콘크리트 스폴링 파괴에 더 취약함을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.9-16
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• 2010

평탄성은 도로 공용성을 확보하기 위한 중요한 인자이며, 줄눈콘크리트 포장에서 수명에 큰 영향을 미친다. 포장의 공용성을 평가하는 요소로는 크게 기능성 평가, 안정성 평가 및 구조적 성능 평가가 있다. 기능성 평가 가운데 가장 대표적인 평탄성은 유지보수를 위한 중요한 기준으로 이용되고 있으나 체계적인 연구를 통해 포장 설계시에 적용하기 위한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 신뢰성 있는 평탄성 모델의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 국내 콘크리트포장의 노선별 총 연장 280.93km를 일정기준으로 나누어 238개의 섹션으로 선별하였다. 또한, 현재 국내 평탄성 모델에서 고려하고 있는 영향인자인 스폴링, 균열, 재령뿐만 아니라 동결지수, 연평균강수량, 기층조건, 교통량 등에 대한 검토가 이루어졌으며, 재령의 다양화를 위하여 추가적인 노선을 선별하여 평탄성에 영향을 미치는 인자들에 대한 분석이 이루어졌다. 분석결과는 스폴링(%), 균열(%), 재령(년), 기층이 평탄성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이를 통해 평탄성과의 상관관계를 분석한 결과 신뢰성 있는 평탄성 모델이 도출되었으며, 평탄성를 설명할 수 있는 비율은 68.8%로 나타나 통계적으로 유의한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 소입경 골재노출콘크리트포장의 시험시공을 실시하여 초기 공용성을 평가하였으며, 이를 통하여 적정 강도, 저소음 및 적정 미끄럼저항을 확보함을 확인하였다.

• 시멘트
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• 통권190호
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• pp.32-38
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• 2011

콘크리트에서 알칼리골재반응은 내구성에 악 영향을 주는 일종의 암이라고 표현할 수 있다. 잠복기간이 길고, 균열이 나타나는 시기도 매우 오래 걸리기 때문이다. 이러한 현상이 1940 년대 알려지면서, 미국 ASTM에는 1950년에 모르타르봉 시험방법이, 1952년에 화학법이 각각 시험방법 규격으로 제정되었다. 국내에서는 한국도로교통연구원을 비롯한 전문연구기관 등에서 화학법 및 모르타르봉 방법으로 연구한 결과, 화학법에서는 일부 골재가 반응성이 있는 것으로 보고 되었으나, 모르타르봉 방법에서는 대상 골재에서 유해가능성이 낮은 것으로 보고되었다. 또한, 그동안은 구조물에서 알칼리골재반응에 의한 피해사례도 보고되지 않았고, 골재의 품질도 양호한 것으로 알려져 왔다. 그러나, 최근들어 서해안 고속도로 일부 구간에서 알칼리골재반응에 의한 포장노면에 균열 및 스폴링 등 심각한 피해사례가 보고되면서 국내에서도 관심이 높아지기 시작하였다. 특히 일본에서는 제 63회 시멘트기술대회 (2009년 5월 22일)에서 팽창기구의 재검토에 대한 이야기가 패널토의에서 제기되었고, 일부 시험방법의 이야기도 나왔다. 그동안의 골재는 현재의 규격만으로도 설명이 가능했는데, 최근의 골재들은 설명이 잘 안 되는 경우가 종종 있다는 이야기다. 이런 이야기들은 일본 지인들과 기술교류를 하면서 많은 이야기를 나누었고, 또한 우연히 문헌들을 독해하던 중 이런 이야기들을 경험한 문헌인 일본 태평양시벤트에서 발간되는 CEM'S 자료를 찾았기에 발췌 정리한 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.33-42
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• 2002

포장은 건조수축이나 온도변화 또는 차량의 반복하중 등으로 인하여 균열이 발생하게 된다. 발생된 균열 부위로 우수의 침입 및 비압축성 물질이 침투하여 하부층의 지지력 저하, 과다한 스폴링, 2차 균열 등의 파손이 발생하게 된다. 이런 문제점을 해소하기 위해서는 균열폭을 제한하여 관리해야하며 이것은 정확한 균열폭 감지를 필요로 한다. 현재의 측정방법은 공간적 시간적으로 많은 제약을 받는 현미경을 이용한 육안조사가 전부인 실정이다. 본 연구의 목적은 망원렌즈를 장착한 자동포장상태 조사장비를 사용하여 도로에서 주위차량과 비슷한 속도로 주행하면서 가장 정확한 균열폭을 감지할수 있는 조건을 찾는 것이다. 본 연구는 모의조사를 통하여 균열폭 크기에 따른 카메라 초점거리를 결정하고 망원렌즈를 부착한 카메라로 노면을 확대 촬영한 자료를 이미지프로세싱 프로그램인 STADI-2에서 여러 가지 factor를 사용하여 산출된 균열폭과 현장조사를 통하여 현미경으로 실측한 균열폭을 비교 분석한 결과, 이미지프로세싱을 이용한 최적균열폭 감지조건을 제시하였다. 연구결과 CRCP(연속철근콘크리트포장)에서는 카메라 초점거리 75mm를 사용하여 균열폭 0.5mm$\sim$1.2mm일때 정확도 80%이상으로 측정 가능했으며 아스팔트포장에서는 카메라 초점거리 12.5mm를 사용하여 균열폭 1.8mm$\sim$3.3mm에서 90%의 정확도로 균열폭을 감지할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.355-360
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• 2006

알칼리-실리카 반응은 시멘트 콘크리트 포장 및 구조물에 매우 심각한 손상을 일으킬 수 있다. 국내의 경우 알칼리-실리카 반응에 의한 피해 사례가 거의 보고되지 않아 연구는 적게 수행되고 있는 실정이다. 본 연구는 국내 고속도로 일부 노선의 시멘트 콘크리트포장에서 발생한 불규칙균열과 스폴링의 발생 원인을 분석하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 현장조사, 화학적인 방법 및 전자현미경(SEM)의 에너지 분석기(EDX)를 사용하여 파손 원인을 분석하였다. 조사 대상 시멘트 콘크리트 포장의 파손 유형은 불규칙 균열과 스폴링이다. 코어 시편의 균열 절단면에서 편암과 편마암 골재 주위로 백색으로 변색된 반응환이 관찰되었고, 반응 생성물에서는 $Si^{4+}>K^+$성분이 주로 분석되었다. 254nm 파장의 자외선 광선을 비추게 되면 알칼리-실리카 반응부에 화학반응에 의하여 노란색 형광 빛을 나타나는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통하여 조사 대상 시멘트 콘크리트 포장에 발생한 불규칙 균열 및 스폴링은 주로 알칼리-실리카 반응에 의해 유발된 것으로 판정하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.47-54
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• 2010

본 연구에서는 콘크리트 포장의 균열, 스폴링 등의 파손문제를 해결하기 위해 국내 시공사례가 없는 이층 포설 공법의 도입 및 기술 경제적 타당성을 검토하고자 하였다. 본 포장공법중 하나인 강섬유 보강 콘크리트(SFRC, Steel Fiber Reinforced Concrete)의 포장 배합 적용성이 검토되었다. 강섬유 함량과 포장 높이가 산정되었으며, 강섬유 보강 콘크리트의 물성 평가를 위해 압축강도, 휨강도, 휨인성 지수, 인장강도, 피로강도를 측정하였다. 슬럼프와 공기량은 대부분이 시방 기준을 만족하였으며, 28일 강도도 교통개방을 할 수준 정도로 발현되었다. 휨강도 실험 결과, 강섬유 보강 콘크리트가 무보강 콘크리트에 비해 휨인성은 증가하였지만 휨강도는 증가하지 않았다. 에너지 흡수능력, 피로 저항성 및 동결 융해저항성은 강섬유 보강 콘크리트가 무보강 콘크리트에 비해 향상되었다. 향후, 시험시공을 통해 강섬유 보강 콘크리트의 현장 적용성 및 공용성을 평가할 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.25-36
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• 2006

본 연구에서는 콘크리트포장 확장접속부의 추적조사를 통해 시공 및 설계상의 문제점을 확장구간의 평탄성 저하, 진동이 콘크리트에 미치는 영향, 접속부의 접속불량의 관점에서 분석하였다. 기존 측대 일부분만 절단한 경우 접속부에 윤하중이 반복 집중되어 종종 과도한 벌어짐과 단차로 이어지는 것이 목격되었다. 또한 팻칭된 부분에 균열이 재 발생되는 모습도 관찰하였다. 2004년 같은 시기에 신설 준공된 구간과 평탄성을 비교한 결과 확장 준공된 구간의 평탄성 값이 다소 높게 나타났다. 확장구간 설계 시 3차선 4차선으로 확장하는 경우 기존 구간에 설치된 타이바의 내력이 부족해지는 경우에 대해 설명하였다. 현행 타이바를 시공하는 방법에 의한 타이바의 정착강도가 소요강도의 57%에 불과하므로 대안을 제시하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권3호
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• pp.27-42
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$상에서 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 폭원모델링을 기법을 소개하고, 제안된 기법을 이용하여 홉킨슨 효과 효과와 스폴링 현상을 응용하여 암석코어에 대한 응력파의 전파 및 반사과정을 기존의 외력을 적용함으로써 서로 비교하여 보았다. 암석코어는 직경 20m, 길이 200mm의 입자결합체로서 접촉결합을 이용하여 구성하였으며, 시료의 선단에 주기 0.050m$(50{\mu}s)$의 펄스형태의 폭발하중을 기존의 방법과 제안된 폭원모델링 기법을 이용하여 각기 입사시켰다. 해석결과 두 기법은 서로 유사한 결과를 보였으며, 입사압축파는 0.060ms$(60{\mu}s)$ 이후 시료의 후단에서 반사되어 반사인장파의 형태로 되돌아오면서 시료의 축방향과 직각방향으로 인장균열을 발생시켰다. 또한 시료 중을 전파하는 응력파의 속도는 4,167m/s로 계산되어 물리시료에 대한 측정치 4,300m/s와 $3\%$ 정도의 근소한 오차를 보였다.