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문제 정의
- 하중전달율은 가로수축줄눈 간격확대에 따른 콘크리트 포장 슬래브의 구조적 공용성을 분석하기 위해 조사되었고 가로수축줄눈 간격확대에 따른 과도한 줄 눈 벌어짐으로 인한 하중전달률 저하현상이 발생하는지에 대한 조사이다. 그림 9와 그림 10은 하중전달률 측정위치와 FWD 측정장비의 사진이다.
제안 방법
- 무 확인, 3차 조사는 포장파손조사를 수행하였다. 3차 조사에서 실시한 포장파손조사의 경우 교통이 원활하게 이루어져 교통통제가 불가능하므로 현장육안조사의 파손항목 중 '줄눈 손상' 의 스폴링 파손에 대해서 집중적으로 조사하였다.
- 가로수축줄눈 간격확대에 따른 줄눈의 하중전달률 측정은 FWD를 이용한 충격하중재하시험을 통해 수행되었다. 현장시험은 2006년 11월 28일부터 30일까지 3일 동안 진행되었다.
- 단기추적조사로 6m, 7m 줄눈간격구간에 대하여 무작위균열 (random)발생 유무확인, 하중전달률측정, 줄눈 폭 변화를 시공후 72시간 및 2개월 후, 4개월 후 3차에 걸쳐 모니터 링하여 줄눈간격변화에 따른 콘크리트 포장의 초기거동을 비교.분석하였다.
- 무 확인, 2차 조사는 무작위균열 유.무 확인, 3차 조사는 포장파손조사를 수행하였다. 3차 조사에서 실시한 포장파손조사의 경우 교통이 원활하게 이루어져 교통통제가 불가능하므로 현장육안조사의 파손항목 중 '줄눈 손상' 의 스폴링 파손에 대해서 집중적으로 조사하였다.
- 본 연구에서는 2006년 10월 1일~3일 시험시공을 실시한 후 3차례에 걸친 추적조사 결과를 이용하여 『줄눈 콘크리트 포장 가로수축줄눈 간격확대 시험시공』에 대한 효과분석을 실시하였다. 이에 실시한 추적조사 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 한국형 포장설계법의 잠정안에 따라 7m로 제시된 지역에 대해 7m 줄눈간격으로 시험 시공하고 시공초기 하중전달률, 무작위균열(random crack) 발생에 대하여 모니터링하고 6m줄눈간격구간과 비교.분석하였다.
- Demec point의 위치 및 설치방법은 그림 6 및 그림 7과 같다. 시험시공 구간 중 그림 2의 A, B 구간 사이에 6, 7m 구간에 각각 15개의 가로 수축 줄눈을 선정하였고 Demec point의 설치는 가로 수축 줄눈 하나당 3개씩 (PE, ME, ILE) 설치하여 6m,7m 줄눈간격 비교구간에 각각 45개 지점을 조사하였다.
- 시험시공구간에 대한 추적조사는 3차례에 걸쳐 진행되었다. 각 추적조사별 수행시기 및 조사항목은 다음 표 3과 같다.
- 시험시공의 초기거동 분석은『시험시공→추적조사 =>효과분석』의 절차에 따라 진행했으며 동일 조건에서 비교하기 위하여 동일 section상에서 같은 시간대에 걸쳐서 6m, 7m 줄눈간격구간을 시공하였다. 단기추적조사로 6m, 7m 줄눈간격구간에 대하여 무작위균열 (random)발생 유무확인, 하중전달률측정, 줄눈 폭 변화를 시공후 72시간 및 2개월 후, 4개월 후 3차에 걸쳐 모니터 링하여 줄눈간격변화에 따른 콘크리트 포장의 초기거동을 비교.
- 줄눈 거동측정 시에는 슬래브의 온도를 함께 측정하여 슬래브 상부 온도와 줄눈 거동에 대한 상관관계를 분석하였으며, 미리 매설해놓은 i-button을 통해 타설 후 초기 양생온도 데이터를 얻었다.
- 줄눈거동 조사는 Demec point를 이용하여 표 5와 같이 총 3차례에 걸쳐 12회 측정하였다. 줄눈 거동측정 시에는 슬래브의 온도를 함께 측정하여 슬래브 상부 온도와 줄눈 거동에 대한 상관관계를 분석하였으며, 미리 매설해놓은 i-button을 통해 타설 후 초기 양생온도 데이터를 얻었다.
- 줄눈균열유도 조사는 길어깨 측의 슬래브 단부 (PE)와 중앙분리대 측의 슬래브 단부(ILE)에서 육안으로 균열발생 여부를 확인하는 방법으로 수행하였다.
- 줄눈움직임을 측정하기 위해 줄눈에 균열이 유도되기 전 콘크리트 포장 슬래브에 Demec point를 설치하였다. Demec point의 위치 및 설치방법은 그림 6 및 그림 7과 같다.
- 현장시험은 2006년 11월 28일부터 30일까지 3일 동안 진행되었다. 첫 번째 재하시험은 29 일 오전 6시에 시작되었으며 30일 오전 9시까지 총 9회에 걸쳐 시험이 수행되었다. 이 중 기상조건이 좋지 않았던 초기 3회의 데이터 값은 분석에서 제외하였다.
- 포장파손조사는 콘크리트 포장 슬래브에 발생할 수 있는 파손을 육안으로 관측하여 기록하는 방식으로 진행되었다. 현장조사는 콘크리트 포장이 시공된 지 72시간 후, 2개월 후 그리고 교통개방이 이루어 진지 120여일이 지난 2007년 4월 11~12일 3차례에 걸쳐 수행되었다.
- 진행되었다. 현장조사는 콘크리트 포장이 시공된 지 72시간 후, 2개월 후 그리고 교통개방이 이루어 진지 120여일이 지난 2007년 4월 11~12일 3차례에 걸쳐 수행되었다.
대상 데이터
- 시험시공 구간 중 효과분석을 위한 추적조사가 집중적으로 이루어진 7m 줄눈간격구간은 순천방향 B 구간(396m)이며, 효과비교를 위하여 A 구간 (203m)에 6m 줄눈간격을 두어 비교조사가 이루어졌다. A, B 구간에서 진행된 현장 시공내용을 정리하면 표 2과 같으며 양일에 걸친 시험시공의 기후조건은 타설초기의 대기온도가 20P이었으며, 습도는 60%정도로 동일하였다.
- 첫 조사는 2006년 10월 2일 오전 8시 30분에 시 줄눈번호 601 슬래브 시공줄눈 번호 701 슬래브 시공줄눈 번호 715 슬래브 시공 작되었으며, 10월 3일 오후 7시 30분에 마지막으로 조사되었다. 앞의 표 4는 줄눈균열유도 조사가 이루어진 시간을 나타낸 것이며, 그림 8은 시험시공 현장의 줄눈균열유도가 조사된 사진이다.
- 현장시험은 2006년 11월 28일부터 30일까지 3일 동안 진행되었다. 첫 번째 재하시험은 29 일 오전 6시에 시작되었으며 30일 오전 9시까지 총 9회에 걸쳐 시험이 수행되었다.
데이터처리
- 시공 후 두 비교구간의 초기 온도변화 차이는 i- button 데이터를 통하여 비교할 수 있었다. 그림 11 은 6m 줄눈간격구간과 7m 줄눈간격구간의 슬래브 시공 후 72시간 동안의 온도변화값을 보여준다.
이론/모형
- AASHTO에서 1993년도에 발간된 "AASHTO Guide for Design of Pavement Structures”에서 제시하는 하중전달률 산정방법은 하중이 재하된 지점과 인접 슬래브의 처짐량의 비를 슬래브 중앙에서 측정한 값으로 보정해 주는 개념인데 이 경우 일부 구간에서 하중전달률이 100%가 넘게 발생하는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Teller에 의하여 제안된 식 (1)을 사용하여 하중전달률을 계산하였다.
성능/효과
- 2. 줄눈균열 유도발생률은 6 m, 7m 줄 눈 간격 구간에서 각각 60.0%, 66.7%로 7m 줄눈간격구간이6%가량 다소 높았으나 전반적으로 유사한 양상을 보였으며 6m, 7m 줄눈간격구간에서의 무작위균열 (Random crack)은 모두 발생되지 않았다.
- 3. 하중전달률 측정결과 6m, 7m 줄 눈 간격 구간에서 각각 82.62%와 82.93%의 하중전달률의 측정값을 얻었다. 6m, 7m 줄눈간격구간의 경우 일반적으로 신설고속도로에 비해 다소 떨어지는 하중전달률 값을 보이 나 모두 양호한 수준이다.
- 4. 현장육안조사 결과 스폴링 파손 발생률은 6m, 7m 줄눈간격구간에서 각각 32.3%와 42.4%로 조사되었다. 그러나, 발생한 스폴링은 모두 소형으로 줄눈간격과는 무관하게 줄눈절단시 발생한 것으로 판단된다.
- 7m 줄눈간격구간에 대한 각각 15개 줄눈을 선정하여 시공 후 72시간 동안 줄눈균열발생을 조사한 결과는 다음 표 8과 같다. 6m 줄눈간격구간에서는 종 조사대상 15개 줄눈 중에서 9개의 줄눈에서 균열이 유도되어 줄눈균열발생률이 60.0%가 나타났으며, 7m 줄눈간격구간에서는 총 15개 줄눈 중에서 10개의 줄눈균열이 유도되어 줄눈 균열 발생률이 66.7%로 나와 6m 구간과 유사한 줄눈 균열 발생률을 보이는 것으로 나타났다. 또한 6m, 7m 줄눈간격 비교구간에서 무작위균열 (random crack) 이 모두 발생하지 않았다.
- 4%로 나타났다. 6m, 7m 줄눈간격구간 모두 전반적인 줄눈 부에서 스폴링 (spalling) 이 발생하였으며 스폴링의 발생이 줄눈간격에 대한 영향은 아닌 것으로 판단된다.
- 구간」이다. 7m 줄눈간격 시험시공의 총 연장은 792m로 각각 대전방향과 순천 방향에 시공되었으며 줄눈간격을 6m에서 7m로 증가함에 따라 가로수축 줄눈은 14%가 감소하였다. 시험시공구간에 대한 개요는 그림 2와 같다.
- A, B 구간에서 진행된 현장 시공내용을 정리하면 표 2과 같으며 양일에 걸친 시험시공의 기후조건은 타설초기의 대기온도가 20P이었으며, 습도는 60%정도로 동일하였다. 그림 3부터 그림 5는 현장 시공 모습이다.
- l.i-button 데이터 수집결과 시공된 두 비교구간의 슬래브 내부 온도변화는 거의 동일한 패턴이었으며 타설 시간에 따라 발생할 수 있는 줄눈부의 균열시간, 줄눈잠김 , 줄눈움직 임의 상이함은 없다고 판단된다.
- 7m 줄눈간격구간의 24시간 하중전달률변화량을 정리한 것이다. 두 비교구간의 평균 하중전달률은 각각 82.62%와 82.93%로 차이가 크게 나질 않았다. 6m 줄눈간격구간의 경우 section.
- 스폴링 파손이 관측되었다. 포장파손조사는 대전 방향과 순천방향의 양방향 모두 조사하였으며 6m 줄눈간격구간의 경우 전체 62개의 줄눈 대상 가운데 20개의 줄눈에서 스폴링 파손이 관측되어 발생률이 32.3%로 나타났으며 , 7m 줄눈간격구간의 경우 전체 118개의 줄눈 대상 가운데 50개의 줄눈에서 스폴링 파손이 관측되어 발생률이 42.4%로 나타났다. 6m, 7m 줄눈간격구간 모두 전반적인 줄눈 부에서 스폴링 (spalling) 이 발생하였으며 스폴링의 발생이 줄눈간격에 대한 영향은 아닌 것으로 판단된다.
후속연구
- 따라서 본 시험시공을 통하여 한국형 포장설계법 개발 중 권역별 줄눈간격 잠정안에서 제시한대로 전남 중부지역에 6m 비교구간을 두어 7m 줄눈간격변화에 따른 초기거동을 연구한 결과 줄눈간격변화에 따른 초기거동에서의 문제점은 없었다. 향후 줄눈 간격에 따른 중.
- 향후 줄눈 간격에 따른 중.장기거동의 추적조사를 통해 본 연구의 『권역별 줄눈간격 잠정안』에 따른 연구와 입증이 필요하다.
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