• 대한토목학회논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.125-131
• /
• 1989

도로포장(道路鋪裝)은 그 수명기간내(壽命其間內)에 다수(多數)의 반복하중(反復荷重)을 받는 데, 이 반복된 재하(재하)에 의해 영구변형(永久變形)과 피로파괴(疲勞破壞)가 발생하여, 포장(鋪裝) 공용성(供用性)이 저하(低下)된다. 따라서 높은 공용성(供用性)을 유지(維持)하려면, 포장(鋪裝)의 각부(各部)에서 이와 같은 문제(問題)의 발생(發生)을 막고, 포장(鋪裝)의 안정성(安定性)을 향상(向上)시키기 위해서는 노반(路盤), 노상(路床)에 대해서 반복재하에 따른 영구변형(永久變形)이나 피로파괴(疲勞破壞)의 문제(問題)를 해결하는 것이 중요하다. 이와 같은 관점(觀點)에서 본(本) 연구(硏究)는 $20kg/cm^2$의 7일 강도를 갖는 각각 시멘트량 92%와 18.3%인 사질토 soil-cement와 점성토 soil-cement에 있어서 반복하중(反復荷重)을 가하였을 때의 변형특성(變形特性)에 대해서 검토(檢討)하였다. 연구 결과, 사질토 soil-cement의 탄성계수는 점성토 soil-cementt 보다 크며, 반복횟수 $1{\times}10^3$회(回)까지 탄성계수가 감소하고, 그 후 $1{\times}10^5$회(回)까지는 증가하였다. 또한 일축압축강도(一軸壓縮强度)는 약 30% 정도의 강도증가(强度增加) 나타냈다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제8권3호
• /
• pp.105-114
• /
• 2006

노후 콘크리트포장 수명을 연장하기 위한 방안으로 아스팔트 덧씌우기가 일반적이나 반사균열을 억제하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 반사균열을 억제하기 위하여 줄눈부 보수, 응력완화층 설치가 적용되기는 하지만 반사균열의 진전 속도를 늦추는 제한적인 성공을 보여 왔다. 콘크리트포장 슬래브를 원위치에서 파쇄하여 기층재료로 활용하고 그 위에 덧씌우기 포장을 건설하는 원위치파쇄기층화 공법은 기존 덧씌우기 보강공법이 갖고 있는 반사균열 문제를 완벽하게 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 공법을 적용할 경우 파쇄된 노후 콘크리트 포장의 상부층은 40mm-70mm로 파쇄되나 하부층은 100mm 이상 되는 경우가 일반적이다. 그러나 콘크리트 두께가 30cm 이상 되는 경우에는 전체두께를 적정 Size로 파쇄골재화하는 것이 어렵다. 따라서 파쇄된 노후 콘크리트 포장층이 반사균열을 유발시키지 않고 도로기층으로서의 역할을 확보할 수 있는 적정 파쇄 깊이를 파악하기 위하여 파쇄골재깊이를 0cm, 10cm, 20cm로 변화시켜가며 simulation test를 수행한 결과, 적정 파쇄 깊이 10cm를 도출하였다(Lee, 2006). 또한 소형파쇄장비를 제작하여 실제 도로와 동일한 기준으로 시험 포장을 건설하여 파쇄헤드 형상, 파쇄에너지, 유효파쇄 면적 등을 달리하여 두꺼운 콘크리트포장형식에 적합한 파쇄방법을 개발하였으며 Prototype의 파쇄장비를 개발하여 실제 공용중인 고속도로에서 시험시공 및 모니터링을 실시하여 제안된 파쇄방법의 적정성을 검토하였다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제12권2호
• /
• pp.99-106
• /
• 2010

도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 계절적 및 재료 물성특성 뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력 정도를 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재, 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용하다 보니 포장 설계의 부실 내지는 과다설계의 우려가 있다. 이에 본 논문은 2m 이하 저성토부, 절토부 및 절성경계부 등을 구분하여 포장 하부층에서 동상방지층의 구조적 역할을 규명하기 위하여 Falling Weight Deflectormeter(FWD) 시험을 수행하였다. 전국 10개 현장에 대하여 보조기층면에서 FWD 시험을 수행하였다. 각각의 단면은 동방방지층이 있는 구간과 없는 구간으로 구분하여 실험을 수행하였다. 이번 현장 실험을 통하여 동상방지층이 있는 경우가 없는 경우에 비해 처짐량이 작게 측정되어 동상방지층이 포장체에서 구조적 역할을 담당하는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 절토부에서 동상방지층이 있는 경우에 처짐량 값이 약 15~55% 정도 감소하며, 절성경계부에서 동상방지층이 있는 경우에 처짐량 값이 약 11~64%, 저성토부의 경우 약 2~38%정도 감소하는 것으로 나타났다. SCI를 이용하여 분석한 결과, 동상방지층의 두께가 전체 포장체의 구조적인 능력에 약 24% 차지하는 것으로 나타났다. 피로수명은 동상방지층이 있는 구간이 없는 구간에 비해 약 2배 높은 결과를 보여 피로균열 저항성을 증진시키는 것으로 나타났다. 이것은 동상방지층이 포장체에서 구조적인 역할을 한다는 의미이다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.67-74
• /
• 2017

PURPOSES : In this study, a three-dimensional nonlinear finite element analysis (FEA) model for airport concrete pavement was developed using the commercial program ABAQUS. Users can select an analysis method and set the range of input parameters to reflect actual conditions such as environmental loading. METHODS : The geometrical shape of the FEA model was chosen by considering the concrete pavement located in the third-stage construction site of Incheon International Airport. Incompatible eight-node elements were used for the FEA model. Laboratory test results for the concrete specimens fabricated at the construction site were used as material properties of the concrete slab. The material properties of the cement-treated base suggested by the Federal Aviation Administration(FAA) manual were used as those of the lean concrete subbase. In addition, preceding studies and pavement evaluation reports of Incheon International Airport were referred for the material properties of asphalt base and subgrade. The kinetic friction coefficient between the concrete slab and asphalt base acquired from a preceding study was used for the friction coefficient between the layers. A nonlinear temperature gradient according to slab depth was used as an input parameter of environmental loading, and a quasistatic method was used to analyze traffic loading. The average load transfer efficiency obtained from an Heavy falling Weight Deflectomete(HWD) test was converted to a spring constant between adjacent slabs to be used as an input parameter. The reliability of the FEA model developed in this study was verified by comparing its analysis results to those of the FEAFAA model. RESULTS : A series of analyses were performed for environmental loading, traffic loading, and combined loading by using both the model developed in this study and the FEAFAA model under the same conditions. The stresses of the concrete slab obtained by both analysis models were almost the same. An HWD test was simulated and analyzed using the FEA model developed in this study. As a result, the actual deflections at the center, mid-edge, and corner of the slab caused by the HWD loading were similar to those obtained by the analysis. CONCLUSIONS : The FEA model developed in this study was judged to be utilized sufficiently in the prediction of behavior of airport concrete pavement.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제28권11호
• /
• pp.79-86
• /
• 2012

최근 소량의 시멘트를 혼합한 고결토가 도로 보조기층, 뒤채움재, 가물막이 댐 등 각종 토목 현장에서 많이 사용되고 있다. 이와 같이 시멘트비가 낮은 고결토는 반복되는 건습이나 다양한 풍화작용에 의해 내구성이 저하될 수 있다. 하지만 암석과 달리 고결토의 내구성을 평가하는 방법에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 슬레이크 내구성시험과 초음파 세척기를 이용하여 시멘트가 혼합된 고결토의 내구성을 평가하기 위한 시험법을 개발하고자 하였다. 고결모래의 시멘트비(4, 6, 8, 12%)를 달리하여 원기둥 형태의 공시체를 제작한 다음 수중 또는 대기중에서 3일 동안 양생하였다. 3일 양생 후 건조로에서 1일 동안 건조시킨 다음 다시 1일 동안 수침 시킨 후 슬레이크 내구성시험 및 초음파 세척기를 10분 또는 20분 동안 작동하여 시험 전후의 중량 손실 정도를 계산하여 내구성을 평가하였다. 시멘트비가 4%로 상당히 낮은 경우 고결모래의 중량 손실률은 7-25%인 초음파 세척기 시험법에 비해 슬레이크 내구성시험은 30-60%로 상대적으로 높았으나, 시멘트비가 8% 이상인 경우에는 두 시험방법 모두 중량 손실률이 10% 이내로 큰 차이가 없었다. 내구성지수는 시멘트비가 증가할수록 증가하였으며, 대기중 양생한 공시체보다 수중 양생한 공시체의 내구성지수가 높았다. 시멘트비가 낮은 고결토의 내구성을 평가하기에는 중량 손실이 많은 슬레이크 내구성시험보다 본 연구에서 새롭게 제안한 초음파 세척기를 이용한 시험법이 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제33권12호
• /
• pp.35-44
• /
• 2017

노후화된 콘크리트 포장 및 건물 철거 시 많은 양의 폐콘크리트가 발생하고 있다. 본 연구에서는 폐콘크리트를 파쇄 처리하여 생산된 순환골재가 다시 인근 도로 현장의 노체 또는 노상 재료로 사용될 경우, 다짐으로 인한 파쇄정도와 입도 변화가 공학적 특성(투수계수 및 전단강도)에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 현장에서 수거된 순환골재의 크기를 3 종류(31.5-45.0mm, 19.0-31.5mm, 9.5-19.0mm)로 나눈 다음, 이를 일정한 비율로 혼합한 총 7 종류의 시료를 대상으로 수정 B 및 D 다짐시험을 실시하였다. 다짐으로 파쇄된 순환골재에 대한 체분석을 실시하여 다짐 에너지와 골재 크기에 따른 파쇄 정도를 4 종류의 파쇄지수($B_{15}$, $C_c$, $B_{10}$, $B_r$)로 계산하였다. 다짐에너지에 따른 파쇄지수는 지수에 따라 D 다짐의 경우가 2.0-8.0배 정도 더 높은 파쇄성을 보였으며, 가장 큰 골재의 파쇄성이 가장 작은 골재에 비해 1.4-3.0배 정도 더 높았다. 한편, 5.6-9.5mm 사이 순환골재를 분쇄하여 파쇄지수 중 $B_{15}$에 따라 1, 3, 10, 20, 30, 50, 60, 70이 되도록 입도 조정한 시료에 대해 투수시험과 직접전단시험을 실시하였다. 파쇄지수($B_{15}$)가 증가함에 따라 투수계수는 계속 감소하였으며, 파쇄지수가 50일 경우 1/22까지 감소하였다. 한편, 순환골재의 마찰각은 파쇄지수가 1에서 50까지 증가함에 따라 $46.1^{\circ}$에서 $54.5^{\circ}$까지 증가하다가 60 이후는 다시 감소하는 경향을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.311-320
• /
• 2011

화력발전 부산물 중 플라이애쉬는 포졸란 반응을 활용하여, 콘크리트 혼화재로 적극적으로 사용되고 있으나, 바텀애쉬는 주로 매립되어 재활용이 많이 요구되는 실정이다. 매립회에는 바텀애쉬와 플라이애쉬가 혼재되어 있는데, 이 연구에서는 국내 6개 발전소 매립회를 수집하고 5가지 치환율(10%, 20%, 30%, 50%, 70%)을 고려하여 매립회의 공학적 특성과 매립회 콘크리트의 역학적/내구 성능이 평가되었다. 골재 실험으로는 조립률, 밀도 및 흡수율, 안전성, 염화물 함유량, 유해이온 함유량, 알칼리 골재 반응 등이 수행되었으며, 매립회 콘크리트에 대해서는 경화 전 특성으로 슬럼프, 공기량 시험을, 경화된 콘크리트에 대해서는 압축강도, 건조수축, 염해 저항성 및 확산계수, 촉진 탄산화 실험, 동결 융해 실험 등이 수행되었다. 매립회는 일반 잔골재보다 큰 흡수율과 작은 밀도를 가지고 있었으나, 콘크리트 골재로 사용 가능하며, 매립회 콘크리트 역시 일반 콘크리트에 해당하는 적절한 성능을 확보하고 있었다. 특히 치환율이 증가함에 따라 강도는 증가하였으며, 우수한 탄산화 저항성을 확인하였다. 최종적으로 실험 결과를 정량적으로 등급화 하여 가장 우수한 매립회 및 매립회 콘크리트의 적용 제한 사항을 도출하였다. 이 연구는 매립회 및 매립회 콘크리트의 공학적 특성을 중심으로 다루고 있으며, 실제 구조물에 대한 모형 실험을 통한 적용성 평가가 추가로 진행될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제29권7호
• /
• pp.37-46
• /
• 2013

실제 토목현장에 사용되는 토사에는 크고 작은 자갈이 포함된 경우가 많으며, 특히 도로 노반공사, 흙댐, 옹벽 뒤채움재 등에 사용되는 양질의 토사에도 소량의 자갈이 포함되어 있는 경우가 많다. 이럴 경우 소량의 자갈이지만 자갈의 함유량이나 크기에 따라 흙의 건조밀도가 크게 달라질 수 있으며, 이는 건조밀도를 이용한 다짐도 평가를 부정확하게 할 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 모래에 크기가 다른 세 종류(2.0-2.36, 3.35-4.75, 5.6-10.0mm)의 자갈을 이용하여 자갈 함유량을 0, 10, 17, 23, 29, 33%로 달리하면서 다짐몰드 내에 다짐하거나 느슨하게 공시체를 제작한 다음 자갈섞인 공시체의 건조밀도 변화를 실험적으로 연구하였다. 자갈 함유량이 33%까지 증가함에 따라 최대건조밀도(또는 건조밀도)는 자갈의 크기에 따라 다짐된 공시체의 경우 15-20%, 느슨한 공시체의 경우 20-23%까지 증가하는 경향을 보였다. 자갈 함유량과 크기가 동일한 경우 느슨한 공시체보다 다짐한 공시체의 건조밀도가 $0.1-0.16g/cm^3$ 정도 더 높은 것으로 나타났다. 자갈 함유량은 동일하지만 작은 자갈(2.0-2.36mm)을 사용한 경우보다 큰 자갈(5.6-10.0mm)을 사용한 경우의 건조밀도가 다짐한 공시체의 경우는 $0.04-0.08g/cm^3$, 느슨한 공시체의 경우는 $0.03-0.05g/cm^3$ 정도 증가하였다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.270-280
• /
• 2014

이 연구에서는 연속철근 콘크리트궤도에서의 균열의 원인과 균열 발생에 미치는 주요 영향인자를 파악해 보고자 경부고속철도 콘크리트궤도 구간에서 균열 발생 현황과 발생 패턴을 조사하고, 연속철근 콘크리트궤도의 구조를 감안한 2차원 비선형 유한요소해석모델을 이용하여 슬래브 상부와 기층 하부의 온도차와 콘크리트 수축에 의한 연속철근 콘크리트궤도(CRCT)에서의 균열 발생 패턴을 예측하였다. 연구 결과에 따르면 온도차와 콘크리트 건조수축에 의해 침목과 슬래브(TCL) 경계부 및 침목하부에서 균열이 발달할 것으로 예상되고, 이는 현장 조사에서 발생한 균열의 발생 위치와 일치한다. 또한 온도차에 대해서는 열팽창계수가, 콘크리트 수축에 대해서는 건조수축 변형율이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 침목이 TCL에 매립되어 있어서 균열 간격이 반드시 철근비에 비례하지 않을 수 있으므로 이러한 CRCT의 구조적 특성을 감안하여 철근비를 정할 필요가 있다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.165-175
• /
• 2009

역학적 경험적 포장 설계법을 도입하려는 현재의 연구추세에 발 맞추어 정확한 응력, 변형률, 변형을 기초로 포장구조체를 해석하기 위한 역학적 접근방법이 필요한 시점이다. 기존의 실험결과에 따르면 연성포장 구조의 기층에 이용되는 자갈과 노상층에 이용되는 노상토등의 포장 하부재료는 반복하중 조건하에서 비선형 회복탄성계수의 특징을 따르는 것으로 나타났다. 이 비선형 거동은 재료의 현재 응력에 의한 회복탄성계수 모델로 나타나질 수 있으며 정확한 해를 구할 수 있는 역학적 방법중의 하나인 유한요소 해석 방법에 적용되어 질 수 있다. 이 연구에서는 비선형 해석기법과 효과적인 해 수렴기법이 구현된 재료 모델 부 프로그램을 범용 유한요소 프로그램의 하나인 아바쿠스에 적용시켰다. 이 수치해석 방법에는 더 정확한 해를 찾기 위한 체눈분할에 의해 만들어진 유한요소 모델이 이용되었다. 이런 일련의 방법들에 의한 포장구조체의 해석결과, 2차원과 3차원 비선형 유한요소 해석의 결과가 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 사용된 부 프로그램은 미연방 항공국 공항 시험포장에서 측정되어진 결과 값에 의해 비교 검증되었다.