교량, 도로, 공항 및 해양구조물 등은 반복하중을 받게 되는 대표적 토목구조물이다. 특히 공항이나 도로포장체는 휨에 의한 인장에 의해 파괴되기 때문에 사용재료의 특성에 기초한 피로수명의 고찰은 매우 중요하다. 따라서, 이 논문에서는 포장 콘크리트의 피로수명을 주요 실험변수에 따라 실험하고 실험방법에 따라 비교 분석하고자 하였다. 피로실험은 쪼갬인장 피로실험 ($\phi150mm{\times}75mm$)과 휨인장 피로실험 ($150mm{\times}150mm{\times}550mm$) 방법을 적용하여 하중재하 속도(1, 5, 10, 20Hz), 하중재하 형상(사각파, 정현파, 삼각파). 시험체의 습윤조건(건조상태 습윤상태) 및 양생기간(28일, 56일)을 주요 실험변수로 하여 수행하였다. 실험결과 하중재하 속도가 느릴수록 피로수명은 현저히 감소하는 것으로 나타났으며, 하중재하 속도가 빠를수록 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 하중재하 형상에 따라서는 정현파를 기준하여 사각파에서는 피로수명의 급격한 감소를 나타냈으며 삼각파에서는 피로수명이 증가하는 것으로 나타났다 또한, 시험체의 습윤조건에 따라서는 건조상태에 비하여 습윤상태에서는 피로수명이 감소하였으며, 양생기간에 따라서는 재령 28일에서 56일로 증가함에 따라 피로수명이 증가함을 나타내었다.
Kim, Seungbae;Ahn, Jaehun;Teodosio, Bertrand;Shin, Hyunjun
한국재난정보학회 논문집
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제11권3호
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pp.318-328
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2015
효과적인 도심 홍수 감소 및 물순환 기법 중 하나로 투수성 포장의 적용을 들 수 있다. 도심 물순환 및 방재를 위한 수단으로 투수성 포장의 적용은 국제적으로 점차 확대되고 있는 실정이다. 투수성 포장 내의 침투는 대부분의 경우 불포화 상태에서 시작하나, 현재 투수성 포장재의 흙-수분특성 곡선의 산정 및 이를 바탕으로 한 투수성 포장 시스템의 침투성에 대한 연구는 거의 찾아볼 수 없다. 본 연구에서는, 먼저 실내시험을 통해 투수성 포장재의 포화투수계수와 흙-수분특성곡선을 산정하고, 이를 바탕으로 유한요소해석을 통해 강우시 특정 투수성 포장 시스템의 침투특성 및 홍수 저감 효과를 분석하는 것을 그 목적으로 한다. 실험에 사용된 현장 투수성 콘크리트 시료의 흙-수분특성곡선은, 모관흡입력이 증가함에 따라 공기 유입 후 체적함수비가 상대적으로 급격하게 감소하였다. 유한요소해석 결과로부터, 불투수성 포장과 비교하였을 때, 즉 강우가 침투 없이 바로 유출이 되는 경우와 비교하여, 투수성 포장 시스템의 노반으로 침투가 불가능한 경우에도, 투수성 포장 시스템이 강우의 지표유출을 효과적으로 지체 및 감소시키는 것을 확인하였다.
본 연구는 에폭시 아스팔트 포장 내부 상태 평가를 위해 이동 차량하중 모사가 가능한 회복탄성계수 실험과 LWD 실험을 수행하였다. 회복탄성계수 실험에서 측정된 변위는 일반 아스팔트와 달리 잔류변형이 매우 미소한 수준으로 탄성변형과 유사한 거동을 보여 정상 상태로 해석해도 무리가 없는 것으로 나타났다. 회복탄성계수에서 측정된 변위 결과를 처짐 탄성계수로 변환 후 1 SIGMA 단계를 적용하여 정상 처짐 탄성계수 범위를 산정하였다. $60^{\circ}C$에서의 파손 의심 처짐 범위와 하중-변위 선도 개형으로 포장 내부 상태를 예측하였다. 정상 표면처짐 구간인 $140{\mu}m$의 일부 구간에서 수분 침투 및 접착성능 저하가 관찰되었으나, 하중-변위 선도 개형에서 변곡점 발생 구간으로 확인되었다. 현장 확인 결과 제시된 기준은 높은 수준의 정확도를 보이는 것으로 나타났다.
주된 도시들의 불투수성 포장화에 따른 현상으로 토양의 사막화를 일으키고 있으며, 나아가, 도시 온난화 현상을 발생시켜 도시지역의 평균 온도를 올리는 원인이 되고 있다. 이로 인해 우수가 투수성 토양에 흡수되거나 잔류되어야 하는 양이 줄어듦에 따라 자주 도심지내에서 범람이 되는 현상을 보여주고 있다. 결국은 우수시스템이 제대로 작동하지 않고 침식이 발생하고 있다. 투수성 포장시스템과 관련해서는 블록 포장이 여러 군데서 수년 동안 사용되어 왔다. 또한 투수성 블록 포장은 전통적으로 사용된 아스팔트 포장 및 콘크리트 포장에 비해 다양한 형태로 사용될 수 있는 장점과 더불어 타 포장보다 미적으로 낳은 면을 보여 주고 있다. 따라서 도로의 현장 조건을 모사하기 위해 본 연구에서는 실험용 슬러지 및 휠 트래킹 장비를 이용한 블록 포장의 기능적인 투수성 평가를 실시하였다.
The objective of this study was to determine the criteria for density and moisture content measurements made with a nuclear density meter on common materials in the construction field. The study also sought to test a full-type nuclear density meter in controlling the density of overlay layers( 2.5~5.0cm). In order to determine the accuracy and reliablility of nuclear guage measurements made on construction materials, laboratory and field tests were conducted. Wooden blocks( 65 x 45 ${\times}$ 50 cm) and a special steel compactor( 4.7kg) were constructed in order to carry out tests which were conducted on three different materials; coarse gramed soil, fine grained soil, and AC material. Throughout all laboratory and field tests, the nuclear density and moisture content were determined using Humboldt 5OOLP nuclear gauge. The tests on subgrade material entailed obtaining density measurements by means of both the sand replacement method and the nuclear density meter. The results of the sand replacement method were then compared to the readings recorded bu the meter. As in the subgrade material tests, density measurements made during AC pavement tests were also determined using the unclear meter in addition to a second means; through the core method. The meter readings and core densties were compared as was done in the tests on subgrade materials. The correlation between the results of the sand replacement test( also, the core method) and meter readings on subgrade material was then determined. Sirnilarly, the observed results were then analyzed through linear regression. The tests to determine thin-lift density by means of a full-type nuclear density meter also conducted on the overlay layers( about 4. 8cm thickness) above AC pavements at road construction sities in Korea.
The cost needed for the construction and management of highways in the whole nation is rapidly growing so the research that can decrease the cost is required. However, most of the highway specs have simply converted from those of other countries, including USA. Therefore, some of our design and construction specs were not the optimum ones based on our own situation, requiring a research under the actual traffic and environment of our nation. The use of test road develops many aspects of highway engineering. Those are evaluation of construction materials, a general overview of korea pavement design and serviceability under the actual traffic and environmental condition of the nation. It is also economical and efficient compared to the trial construction of each item in spreaded form. A test road, 7.7km long with two lanes, is being constructed on the Inner Central Expressway. In this test road, 2.7km is planned for asphalt pavement and 3.4km is planned for concrete pavement. Three test bridges and five earth retaining structures will be included in the test road. Based on the master plan, the major performance was progressing such as detailed research modules of each area, preliminary research for the future research, sensor surveys for the behavior analyses of pavements and structures with installation methods and data acquisition systems, the foundation research of Integrated Instrumentation System and the Management Plan for automated measurement. Some area(structure research division, geotechnical research division) was designed the instrumentation plan because some instrument sensors must be installed during the construction of the test road. And then the instrumentation plan of each area was enforcing because a large majority of the instrument sensors must be installed after the construction of the test road. The field surveys with material property tests and pilot instrumentation test with sensor tests was also performing in accordance with the construction in the field.
배수성 포장에 있어 기능적 평가인 투수성 실험과 더불어 소음저감 측정을 서울시에서 시공한 구간에서 실시하였다. 소음측정은 두 가지 방법을 이용하였는데 그 방법은 Pass-by 방법과 NCPX(Novel Close Proximity) 방법을 이용하였다. Passby 방법은 교통량에 따른 소음원이 전달되는 것을 측정하는 방법이고, NCPX는 타어어와 포장 표면간의 마찰음을 측정하는 방법이다. 현장투수시험을 위해서는 총 5개의 구간에서 실시하였으며 각 구간마다 주행부와 비주행부로 나뉘어 측정하였다. 3개 구간의 Pass-by 측정을 위해서는 교통소음원 발생점으로부터 인접한 곳에서 측정을 실시하였고 또한 공원내부 혹은 단지 내부에서도 소음을 측정하였다. 마지막으로 NCPX 측정은 4군데서 실시하였다. 결과적으로 배수성 포장의 기능인 투수성과 소음저감이 2, 3년 사이에서는 그 기능을 잘 유지함을 알 수 있었다.
급속한 산업화가 진행되면서 건물과 인공 포장된 도로의 급격한 증가하고 있다. 이로 인한 도심 집중강우에 따른 도로침수, 포장체 파손 등이 발생하고 있다. 이에 대한 해결책으로 도심지 내 투수성 포장의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 투수블록의 차도포장 적용 가능성 현장 평가를 하기 위하여 공용기간 동안 차도용 투수블록의 투수성능을 평가하였다. 평가결과 줄눈재 및 받침안전층은 품질관리기준을 만족하였으며 휨강도는 1개소만이 5.29 MPa로 기준을 만족하였다. 실내투수지속성시험의 결과는 4개 제품중 1등급 1개, 2등급 1개, 3등급 2개로 평가되었으며 현장투수 및 현장 침투능은 각 제품의 9개월 간의 추적 조사 결과 1개 제품을 제외한 모든 제품에서 0.1 mm/s 이상의 품질기준을 만족하였다.
세립의 포리에틸렌, 카펫부산물, 시멘트와 라텍스로 코팅된 매끄럽고 둥근 규사질의 강자갈을 가지고 실험적인 조사가 이루어졌으며 아스팔트 혼합물 공시체를 만들었다. No. 4번체 이상에 남아 있는 골재만 코팅을 하였다. 개념은 매끄럽고 둥근 강자갈을 코팅함으로서 표면 거칠기를 증가시켜 공학적 특성이 우수한 혼합물을 만들어 내는 것이다. 표준 테스트와 비표준 테스트를 이용하여 아스팔트 혼합물 공시체를 평가하였다. 코팅과정과 제한된 혼합물 공시체 테스트 결과에 근거하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 세 가지 종류로 코팅된 골재를 사용한 혼합물들은 Hveem과 Marshall 안정도, 인장강도와 회복탄성계수가 증가되었으며 이는 코팅되지 않은 골재로 만든 혼합물과 비교하여 소성변형과 균열저항성이 향상된 것으로 판단할 수 있다.
노면의 미끄럼 저항성은 교통안전과 직결되는 도로 포장의 중요한 특성이다. 특히 우천 시 차량의 미끄러짐에 의한 교통사고를 줄이기 위해서는 도로의 성능 평가 시 반드시 고려해야 할 사항이다. 또한 자동차의 성능이 개선되고 운전자의 연령이 상대적으로 낮아짐으로써 고속주행을 하거나 급제동을 하는 운전 행태가 증가함에 따라 포장의 미끄럼저항성 역시 개선할 필요성이 더욱 증가하게 되었다. 그러므로 교통사고를 줄이기 위해서는 노면의 미끄럼저항성 시험을 통해 포장의 품질을 검증하고 또 향상시켜야 한다. 본 연구에서는 미끄럼 포장의 품질을 검증하기 위한 방법으로 휴대용 미끄럼저항 시험기 및 자동식 미끄럼저항 측정 장비의 측정원리를 분석하여 실제 포장변에 대하여 미끄럼 저항성을 평가하도록 하였다. 일반 밀입도 포장, 배수성 포장, SMA 포장에 실시한 미끄럼 저항성 평가는 배수성 포장과 SMA 포장의 노후화에 따라 일반 밀입도 포장의 미끄럼 저항성이 가장 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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