• 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.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.79-85
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• 2009

국내의 줄눈 콘크리트 포장설계에 주로 사용되는 다웰바 설계 기준은 국외 기준과 검증되지 않은 경험에 의해 사용되고 있다. 또한 다웰바의 설치는 길어깨나 하부층의 조건 등을 고려하지 못한 상태에서 슬래브 폭에 대하여 일률적으로 적용되고 있다. 이에 다웰바를 합리적으로 설계하기 위해서는 다웰바 거동에 대한 고찰이 요구되며, 이를 3차원 유한요소해석을 이용하여 수행하였다. 다웰바의 거동에 대한 3차원 유한요소해석 결과의 타당성을 검토하기 위하여 Timoshenko이론의 다웰바 거동을 비교하였다. 또한 실제 도로에서 교통하중이 여러 개의 다웰바에 분산 전달하는 다웰바의 그룹작용(Dowel Group Action)을 3차원 유한요소해석을 통하여 다웰바 그룹작용 적용범위를 산정하였다. 본 연구에서 제시된 다웰바 그룹작용 범위는 Friberg의 그룹작용 범위와는 상이한 결과가 나타났으며, 비교적 최근 연구 결과인 Tabatabaie의 그룹작용 범위의 연구결과와 유사한 결과가 도출되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3D호
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• pp.325-330
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• 2008

GFRP 다웰바의 장기 내구성능 저하 메커니즘을 규명하기 위하여 실제 콘크리트 포장에서 발생할 수 있는 수분환경과 동결융해반복 환경하의 촉진 내구성능 평가를 실시하였으며 그에 따른 미세구조 분석을 통해 성능저하 열화 진행 메커니즘을 분석하였다. GFRP 다웰바의 내구특성 평가는 촉진환경에 노출 후 전단시험을 실시하여 분석하였으며 미세구조 분석을 위하여 SEM 사진과 가스흡착에 의한 공극측정을 실시하였다. 실험결과 수분환경 및 동결 융해반복 환경에 노출된 GFRP 다웰바는 내구특성 저하가 거의 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 미세구조분석에서 명확히 관찰 할 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.87-95
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• 2018

PURPOSES : A geo-grid pavement, e.g., a stress-absorbing membrane interlayer (SAMI), can be applied to an asphalt-overlay method on the existing surface-pavement layer for pavement maintenance related to reflection cracking. Reflection cracking can occur when a crack in the existing surface layer influences the overlay pavement. It can reduce the pavement life cycle and adversely affect traffic safety. Moreover, a failed overlay can reduce the economic value. In this regard, the objective of this study is to evaluate the bonding properties between the rigid pavement and a SAMI by using the direct shear test and the pull-off test. The predicted fractural energy functions with the shear stress were determined from a numerical analysis of the moving average method and the polynomial regression method. METHODS : In this research, the shear and pull-off tests were performed to evaluate the properties of mixtures constructed using no interlayer, a tack-coat, and SAMI with fabric and without fabric. The lower mixture parts (describing the existing pavement) were mixed using the 25-40-8 joint cement-concrete standard. The overlay layer was constructed especially using polymer-modified stone mastic asphalt (SMA) pavement. It was composed of an SMA aggregate gradation and applied as the modified agent. The sixth polynomial regression equation and the general moving average method were utilized to estimate the interlayer shear strength. These numerical analysis methods were also used to determine the predictive models for estimating the fracture energy. RESULTS : From the direct shear test and the pull-off test results, the mixture bonded using the tack-coat (applied as the interlayer between the overlay layer and the jointed cement concrete) had the strongest shear resistance and bonding strength. In contrast, the SAMI pavement without fiber has a strong need for fractural energy at failure. CONCLUSIONS : The effects of site-reflection cracking can be determined using the same tests on cored specimens. Further, an empirical-mechanical finite-element method (FEM) must be done to understand the appropriate SAMI application. In this regard, the FEM application analy pavement-design analysis using thesis and bonding property tests using cored specimens from public roads will be conducted in further research.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.105-115
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• 2008

온도 및 수분 등과 같은 환경적인 요인들은 슬래브의 컬링을 유발하여 줄눈 콘크리트 포장의 장기적인 거동과 공용성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 하지만, 콘크리트 슬래브의 컬링에 관한 상세한 조사가 부족한 실정이므로 컬링과 이에 미치는 요인들의 관계는 아직까지도 명확하게 정의되지 못하고 있다. 본 연구에서는 현장에 건설된 줄눈 콘크리트포장의한 슬래브에 각종 계측기를 매설하여 콘크리트 슬래브의 온도, 상대습도, 변형률, 연직변위, 그리고 슬래브 좌우측 줄눈부의 수평방향 움직임을 조사하였다. 콘크리트 타설 직후부터 약 4일간 측정된 현장자료를 분석하여 초기 재령 콘크리트 슬래브의 컬링에 미치는 온도 및 수분의 영향과 줄눈강성의 크기에 따라 컬링이 구속되는 정도를 조사하였다. 콘크리트 슬래브의 컬링은 주로 온도의 영향 때문에 24시간주기의 사이클을 나타내었으며. 장기적인 건조수축의 영향으로 상향의 컬링이 점차 증가하는 경향을 보였다. 또한, 컬링의 크기와 변화량이 골재 맞물림 등에 기인하는 줄눈강성에 영향을 크게 받는 것으로 조사되었다. 향후 온도에 의 한 계절별 줄눈강성의 변화와 장기적인 건조수축이 콘크리트 슬래브의 컬링에 미치는 영향을 추가로 조사할 예정이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.131-140
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• 2001

무근 콘크리트 포장(JCP)과 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)간의 우열 논쟁은 추후의 공용성 비교를 위해 중부고속도로(1987년 개통)를 두가지 포장형식으로 절반씩 시공하기에 이르렀다. 개통후 13년이 경과한 현 시점에서 두 포장의 공용성을 직접 비교하는 것은 의미 있는 일이다. 본 연구는 두 포장을 비교하기 위한 기본적 연구로서, 우선 고속도로 기능의 핵심이 피는 평탄성(IRI)을 중부고속도로 전구간(상행선 주행차로)에 대해 자동포장상태조사장비(ARIA)를 이용하여 조사 분석하였다. 중부고속도로 평탄성을 포장 형태별(CRCP, JCP, 부분적 Asphalt)로 비교 분석한 결과, CRCP, JCP, Asphalt의 순서로 우수한 평탄성을 나타내었고, 교량 및 터널 접속부에서는 IRI(Internation Roughness Index)가 5이상으로서 개선의 여지를 가지고 있었다. '99년 한국도로공사에서 실시한 중부고속도로 포장표면 결함조사 자료와의 상관관계를 검토한 결과, JCP의 경우는 균열과 IRI가 서로 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 기타 파손들은 뚜렷한 관계를 나타내지 못하였다. 또한, 미국 LTPP(Long Term Pavement Performance) 자료중 JCP 구간인 GPS-3과 CRCP 구간인 GPS-5 자료를 바탕으로 평탄성 측면을 비교한 결과 중부고속도로가 선진국 콘크리트 포장에 뒤떨어지지 않음을 확인하였다. 토공부에서의 평탄성 저하 구간의 가장 큰 원인은 지하통로 및 배수로 통과 등이었으며, 지하통로가 있는 CRCP 및 JCP 구간을 비교한 결과, CRCP가 역시 좋은 평탄성을 보여주었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.39-46
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• 2007

동일한 물성을 가지는 포장이라도 포장의 구조적인 형상에 따라 역해석 결과가 다르게 나타난다. 본 논문에서는, 구조적인 형상을 고정하고 동적 하중을 모사하는 3차원 유한요소모델을 만들어 얻어진 최대 처짐과 AREA의 분포를 통해서 물성을 추정하는 수정된 AREA 도표를 제안하였다. 제안된 도표를 이용하여 단일 무한 슬래브에 대한 민감도 분석 결과 노상의 깊이가 질어지면 처짐과 AREA가 증가하는 것으로 나타났고 4.0m이상에서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 층별 물성과 노상 깊이가 같은 경우 단일 무한 슬래브 모델과 다중 유한 슬래브 모델을 비교하는 경우 다중 유한 슬래브 모델의 처짐과 AREA가 더 크게 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.141-149
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• 2009

본 연구는 줄눈콘크리트 포장의 줄눈부에서 종 방향으로 발생하는 균열인 T형 균열의 발생 원인을 수치해석을 통해 분석하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 다웰바를 포함한 줄눈콘크리트 포장 슬래브의 유한요소해석 모델을 개발하였으며 이러한 모델에 환경하중을 재하하여 슬래브에 발생하는 응력 분포를 분석하였다. 슬래브의 컬링 시 다웰바의 영향을 분석하기 위하여 우선 다웰바가 없을 경우의 슬래브 컬링 거동을 분석하였다. 그리고 다웰바가 슬래브 컬링 시 T형 균열을 유발할 수 있는 횡방향 응력 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 시공오차로 인해 다웰바의 설치 깊이가 슬래브 중간 깊이에 위치하지 않을 경우 슬래브에 발생하는 응력 집중 현상에 대해서도 분석을 수행하였다. 연구 결과, 다웰바가 슬래브 중간 깊이에 제대로 시공되어 있을 경우에는 슬래브에 발생하는 횡방향 응력에는 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다. 하지만 다웰바가슬래브 중간 깊이보다 표면 쪽으로 치우쳐 위치하게 되면 슬래브의 컬링에 의해 슬래브표면에 횡방향응력이 집중되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 응력 집중은 슬래브와 다웰바의 접촉 성질에 따라 다르게 나타났으며 여러 다웰바들 중 높이가 다르게 장착된 다웰바의 위치가 슬래브의 안쪽에 존재할수록 이러한 다웰바 위치에서의 응력 집중현상이 매우 크게 나타났다. 따라서 줄눈콘크리트 포장에서 T형 균열 발생을 억제하기 위해서는 시공 시 다웰바가설계위치에 정확히 장착되도록 주의를 기울여야 할 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-30
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• 2011

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.167-181
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• 2008

한국형 포장 콘크리트에 있어 구조해석은 다양한 입력변수와 공용성 모형을 연결해주는 중간 매개체 역할을 하고 있어 그 중 요도가 매우 크다. 본 연구에서는 ABAQUS 구조해석 프로그램을 Shell 요소를 이용하여 콘크리트 포장의 거동을 분석할 수 있는 구조해석 기본 모형을 구축하였다. 이 모형을 Closed-Form Solution과 정확성이 검증된 Everfe 프로그램, 그리고 Solid 요소 모형과 비교하여 정확도를 검증하였다. 기본 Shell 모형을 이용하여 다양한 변수에 대한 구조해석을 수행하였으며 그 결과를 DB화하였다. SPSS 통계 프로그램과 해석 결과를 바탕으로 회귀식을 개발하였으며 온도 응력, 상향 응력, 하향 응력을 산정할 수 있는 응력식을 제안하였다.