• 한국도로학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.101-110
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• 2007

국내 줄눈콘크리트 포장의 줄눈간격은 6m로 획일적으로 설계 건설되어 왔으며 이에 대한 과학적 근거는 제시된 바 없었다. 현재 진행중인 한국형 포장설계법 개발에서는 국내 지역별 기후조건 등을 고려하여 줄눈간격 변화에 따른 줄눈콘크리트 포장의 장 단기 파손을 역학적-경험적 방법을 토대로 분석하여 줄눈간격을 지역별로 $6{\sim}8m$로 설계할 것을 제시한 바 있다. 본 연구는 한국형 포장설계법에서 제시한 줄눈간격 잠정안에 대한 타당성을 검증하기 위한 연구의 일환이다. 줄눈간격이 증가할 경우 시공초기에 하중전달률의 변화, 무작위균열 등의 발생가능성에 문제점이 없는지를 검증하기 위해서 한국형 포장설계법의 줄눈간격 잠정안에서 줄눈간격이 7m로 제시된 지역에 대해서 7m 줄눈간격으로 시험시공하고 초기거동을 모니터링 하였다. 하중전달률, 무작위균열, 줄눈폭변화 등 모니터 링 결과를 시공조건이 동일한 인접 6m 줄눈간격 비교구간의 초기거동과 비교분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5D호
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• pp.821-829
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• 2006

교통하중은 포장 설계 및 해석에서 가장 중요한 입력 변수로서 포장 파손의 주요 원인이 된다. 따라서 정확한 포장 설계 및 해석을 위해서는 적절한 교통하중 정량화가 선행되어야 한다. 전통적으로 교통하중은 혼합된 교통흐름을 설계목적의 하나의 값으로 변환시켜주는 ESALs 관점에서 추정되어왔으나 이는 AASHO 도로 테스트를 통해 도출된 지극히 경험적인 값으로 전 노선망에 대해 평균적인 계수로 적용하기에는 한계가 있다. 이러한 등가단축하중계수의 문제점을 해결하기 위해 선진국에서는 역학적 개념을 도입한 많은 연구를 진행한 결과 역학적-경험적 설계법(Mechanistic-Empirical Design)에 적용할 수 있는 축하중 분포(Axle Load Spectra)를 이용한 교통하중 정량화 방안을 수립하였다. 본 논문에서는 일반국도에 설치 운영되고 있는 WIM 시스템을 통해 수집된 화물차 하중 데이터를 이용하여 축하중 분포 특성(Axle Load Spectra)을 이해하고 혼합정규분포함수에 기초한 축 형태별 하중 분포 모형식을 제시하였으며, 이를 기존 하중 분포 모형과 비교 평가하였다. 본 논문에서 제시한 화물차 축하중 분포 특성 및 축하중 분포 모형식은 향후 일반국도 및 고속도로의 포장 설계법 개발을 위한 교통하중 정량화 방안 수립 시, 과적 차량 단속 정책 수립 시, 도로 유지관리를 위한 계획 수립 시 기초자료로써 활용가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1D호
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• pp.67-72
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• 2006

아스팔트 포장체내의 온도예측은 역학적-경험적 포장설계법에서 포장의 거동해석 및 공용성 예측시 매우 중요한 요소 중에 하나다. 본 연구에서는 현장 온도 계측자료를 이용하여 아스팔트 포장체의 시간별, 깊이별 온도예측에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 전국의 대표 지점을 선정하여 깊이별로 온도계측 센서를 매설하고 주기적으로 대기, 포장표면 및 내부온도를 계측하였으며, 이 현장 자료를 이용하여 개발된 온도 예측 모델의 보정을 수행하였다. 보정된 온도예측 모델을 이용하여 포장체의 표면 및 중간깊이의 온도를 예측한 후에 현장 계측자료와 비교분석하였다. 본 연구의 결과, 온도예측 모델에 필요한 계수값 중 가을철의 경우 태양흡수율과 방사율(emissivity) 값이 다른 계절과 다르게 나타났다. 아스팔트 포장체 중간 깊이에서의 예측과 실측 온도차는 ${\pm}3^{\circ}C$내이며, 온도 예측 모델이 현장 온도를 정확히 예측할 수 있음을 입증하였다. 또한, 온도예측에 있어서 지역별 특성의 영향은 받지 않는 것으로 증명되었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.11-18
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• 2008

최근 국내외에서 역학적-경험적 설계법의 개발 및 이의 활용을 위한 각종 연구가 매우 활발하게 진행중에 있다. 미국의 경우 AASHTO 2002 설계법, 우리나라의 경우 한국형 도로포장설계법의 개발이 진행 중에 있고, 개발되는 설계법에 도로포장재료의 역학적 물성치 평가가 상당히 중요한 역할을 하도록 구성되어 있다. 따라서 설계법에 이용될 국내 아스팔트 혼합물의 재료물성의 평가가 매우 시급한 실정이다. 설계법에 이용되는 재료 물성을 평가하는 방법 중 최근에 많이 적용되는 방법이 동탄성계수 실험이다. 동탄성계수는 다양한 온도조건, 하중, 속도를 이용하여 다양한 교통조건을 반영할 수 있다. 사용된 골재의 입도, 아스팔트 바인더에 따라서 변화하며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가방법이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 아스팔트 혼합물에 사용되는 골재의 공칭최대치수 및 입도분포와 동탄성계수와의 상관관계를 규명하는 것이다. 국내의 실험장비 조건을 고려할 때, 시편의 직경 및 높이는 100mm 및 150mm를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 골재의 공칭최대치수가 커짐에 따라 동탄성계수가 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.51-58
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• 2008

최근 국내외에서 도로포장설계법에 경험적/역학적 개념을 적용한 설계법의 개발 및 이의 활용을 위한 연구가 매우 활발하게 진행 중에 있다. 미국의 경우 AASHTO 2002 설계법, 우리나라의 경우 한국형 도로포장설계법의 개발이 진행 중에 있고, 개발되는 설계법에 도로포장재료의 역학적 물성치 평가가 상당히 중요한 역할을 하게 구성되어 있다. 따라서 설계법에 이용될 국내 아스팔트 혼합물의 재료물성의 평가가 매우 시급한 실정이다. 이 재료의 물성치를 평가하는 방법 중 최근에 많이 적용되는 방법이 동탄성계수시험이다. 본 연구에서는 아스팔트 포장체의 시간에 따른 노화특성을 고려한 아스팔트 포장체의 동탄성계수를 평가하였고, 이를 이용하여 동탄성계수 예측방정식을 제안하였다. 시험에 이용된 아스팔트 혼합물은 KS 표준규격에 사용되는 9종(SMA 및 SBS 포함)과 3종류의 아스팔트 바인더를 이용하였다. 보통 공장에서 배합, 생산되어 현장으로 이동하고 다짐이 완료되기까지 걸리는 시간을 고려하면 단기노화조건은 $135^{\circ}C$ 4시간이 적절할 것으로 판단되며, 공정이 빠르고 관리가 잘되는 조건을 반영 한다면 $135^{\circ}C$ 2시간이 적절할 것이다. 장기노화 시험은 공용단계의 아스팔트 바인더의 노화를 시험하였다. 전체적으로 노화가 진행되면서 동탄성계수가 높아짐을 알 수 있다. 최대입경이 클수록 그 정도는 작아지는데 그 이유는 아스팔트 바인더의 효과 보다 골재의 효과가 그 비중이 증가함에 따른 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.165-175
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• 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.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.1-8
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• 2005

아스팔트 포장에서 소성변형은 교통하중에 의해 발생하는 가장 심각한 파손중의 하나이다. 현재 개발중인 한국형 포장 설계법은 역학적-경험적 설계법으로 다양한 포장 파손 예측모델을 필요로 한다. 이 연구는 포장설계시 아스팔트층에서 발생하는 소성 변형량을 예측할 수 있는 모델을 개발하여 포장의 공용성을 규명하고자 하였다. 본 논문은 아스팔트 혼합물의 소성변형에 영향을 미치는 인자를 규명하고, 소성변형 예측 모델을 개발하고자 한다. 이를 위하여 3단계 온도, 공극률을 조합한 19mm 밀입도 혼합물에 대하여 삼축압축 반복재하시험을 수행하였다. 그 결과 혼합물의 온도와 공극률이 소성변형 예측 모델 계수에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 이에 근거하여 19mm밀입도 아스팔트 혼합물에 대한 소성변형 예측식을 다중 회귀분석을 통하여 개발하였으며, 개발된 모델을 검증하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.49-58
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• 2012

1986년 AASHTO 설계법에서 회복탄성계수를 이용한 다짐관리 기법이 제안된 이후, 국내외에서 경험적 설계법에서 역학적-경험적 설계법으로 전환되고 있다. 10여년의 연구결과 노상 다짐관리는 기존의 다짐도와 평판재하시험에서 평판재하시험 및 소형 충격 재하시험, 동적 콘 관입시험으로 전환되어질 예정이다. 본 연구에서는 노상 재료의 물성치와 구조해석을 통해 한국형 도로포장 설계법에서 제시된 회복탄성계수 예측식을 검증하였으며, 실제 평판재하시험, 소형충격재하시험, 동적 콘 관입시험등의 현장시험을 통해 경험적 모델로 추정된 회복탄성계수와 현장 탄성계수 측정값간의 상관관계식들을 개발하였다. 또한 제안된 상관관계를 이용하여 현장시험을 통한 노상의 다짐관리방안을 제안하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.63-69
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• 2005

콘크리트 포장의 품질관리 항목 중에서 압축 강도는 매우 중요한 인자로 여겨져 왔다. 압축 강도 값을 얻기 위해 현장에서 코아를 채취하여 이를 품질관리의 기준으로 사용하였다. 그렇지만, 코아를 채취하는 것은 많은 인력과 시간을 필요로 하며 실제로 현장의 품질관리를 정확히 추정하는데 많은 어려움이 있다. 또한 포장의 설계 방법도 탄성계수에 근거한 역학적-경험적 방법이 도입되고 있다. 이러한 현장의 품질관리 문제점을 해결하고, 포장설계와의 연계를 위해 비파괴 실험방법이 도입되고 있다. 다양한 비파괴 실험 방법 중에서 이론적으로 탄성계수를 추정할 수 있는 방법은 Wave Propagation방법이므로 본 연구에서는 Wave Propagation 방법을 도입하였다. 본 연구에서는 현장의 품질관리를 수행하는 방법 중의 일환으로 실내에서 제작한시편의 압축 강도와 비파괴 방법으로 얻은 탄성 계수와의 상관성을 검토하였으며, 비파괴 방법으로 얻은 탄성 계수로부터 압축 강도를 추정 할 때 배합별 특성에 대한 분석을 실시하였다. 비파괴 실험에서 구한 탄성계수와 압축강도와의 상관성은 매우 우수한 것으로 판명되었으며, 골재의 종류별로 상관성이 서로 상이하게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.1-13
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• 2008

본 연구에서는 다양한 아스팔트포장의 공용수명을 예측하기 위한 포장상태 평가의 사례를 제시하였다. ARAN(Automatic Road Analyzer)을 이용하여 균열 및 소성변형 감과 감전 포장의 표면파손 현황에 대한 조사를 실시하고 HPCI(Highway Pavement Condition Index)를 산정하였다. 포장 파손현황을 분석한 결과 가장 빈번한 형태의 파손은 Top-down 균열로 나타났다. FWD(Falling Weight Deflectometer)로부터 측정한 처짐데이터를 사용하여 포장의 탄성계수를 역산정하여 실내에서 구한 동탄성계수와 비교하였다. 그 결과를 역학적-경험적 방법과 AASHTO 93 설계법에 적용하여 포장의 지지력을 평가하였으며, 지지력은 설계수명 동안 충분한 것으로 평가되었다. 현재 포장의 주된 파손은 표층부의 Top-down 균열이므로 포장상태 평가로 계산된 HPCI와 기존 공용성 자료에 근거하여 포장의 잔존수명을 예측하였다. 포장상태 평가와 함께 포장의 조기파손 원인분석을 위해 대상구간의 코어 시편을 채취하여 공극률, 입도, 아스팔트 함량, 피로저항성 등의 물성을 측정하였다. 바인더를 태워 아스팔트 함량을 측정하는 방법은 현장시료의 경우 부정확한 것으로 나타났다. 실내시험결과 조기 균열이 발생한 가장 큰 이유는 다짐부족과 골재의 입도 부정확 등 시공시의 품질관리가 미흡한 것이 주된 원인으로 나타났다.