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시멘트콘크리트 포장의 고강도 고내구성을 위한 기초 연구 : Part I 최적배합에 관한 연구
Fundamental Study on High Strength and High Durability Cement Concrete Pavement : Part I Optimum Mix Proportions 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.11 no.3 = no.41, 2009년, pp.41 - 49  

윤경구 (강원대학교 공과대학 토목공학과) ,  박철우 (강원대학교 건설공학부 토목공학)

초록
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국내에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율이 증가하는 수준에 비하여 이의 기술적인 발전은 상대적으로 뒤쳐져 있다고 할 수 있다. 또한, 사용기간의 증가와 함께 여러 가지 기술적인 문제점도 부각되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 외국의 콘크리트포장 배합의 특성을 분석하고 이를 기초로 한국의 실정에 부합하는 장수명의 고강고 고내구성의 콘크리트 포장의 최적배합을 도출하고자 하였다. 단위시멘트량, 잔골재율(S/a), 그리고 물-시멘트(W/C)비 등을 변수로 하여 배합에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 장기적인 공용수명을 확보하고 고강도 고내구성의 포장을 위하여 우선적으로 단위시멘트량을 375kg/$m^3$, 400kg/$m^3$, 425kg/$m^3$ 수준으로 증가시킬 것을 권장한다. 또한, 최적배합표는 포장타설 장비를 활용하여 포설하므로 슬럼프 40mm로 결정하였고, 동결융해 방지를 위하여 공기량을 5%로 결정하였다. 또한 시공 시 재료 수급의 원활함을 위하여 굵은골재 최대 치수를 25mm로 결정하였다. 도로의 장수명을 위한 고강도 배합을 위해 낮은 W/C비와 단위시멘트량의 증가가 요구되는데, 예비실험 결과 공기연행제와 폴리카본산고성능 AE감수제를 사용하여 W/C비를 0.4까지 낮추어도 증가된 단위시멘트량에 대하여 충분히 목표 슬럼프를 가지는 배합이 가능한 것으로 나타났다. 예비 실험 결과 S/a를 0.34까지 낮추어도 골재의 분리 등 문제를 보이지 않고 충분히 배합이 가능하였으며, 이는 단위 시멘트페이스트 양의 증가로 인한 점착력 증가와 워커빌리티의 향상에 의한 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cement concrete pavement has become more common in Korean highway systems. However, as its service period increases, there are some technical problems occurs and no clear solution is available primarily due to the lack of active researches. This research, hence, aims to develop a new mix proportion ...

주제어

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문제 정의

  • 고강도 고내구성의 시멘트콘크리트 포장의 개발을 위한 기초연구로서 국내에 사용된 포장용 콘크리트의 배합의 사례를 분석하였다. 표 1은 한국도로공사에서 제시하는 건설공사 품질시험편람의 콘크리트 포장의 배합이다.
  • 본 연구에서는 국내 시멘트콘크리트 포장의 고강도 고내구성을 지향하고 생애주기적으로 경제적인 배합을 도출하기 위하여 시멘트량 등의 변수에 대하여 다양한 실험적 연구를 수행하였으며 그 결과에 따라 다음의 표 14와 같은 배합을 최적배합으로 제시한다.
  • 이는 단위 시멘트페이스트 양의 증가로 인한 점착력 증가와 워커빌리티의 향상에 의한 것으로 판단된다. 이 연구(PartⅠ)에서 제시된 최적배합을 활용하여 콘크리트의 기초물성인 강도및 내구성에 대한 연구는 연계되는 논문(PartⅡ)에서 상세히 다루고자 한다.
  • 이 연구에서는 한국의 도로사용 환경을 고려한 고강도 고성능 콘크리트포장 배합의 개발을 위하여 다양한 변수에 대한 예비배합실험 등을 통하여 잠정적인 최적배합을 제시하고자 한다. 국내의 실정에 부합하는 고강도 고내구성 유럽형 포장용 콘크리트의 최적배합을 개발하는 목표를 설정함에 있어 기본이 되는 원칙을 다음과 같이 설정하였다.
  • 이러한 설정에 근거하여 최적배합을 도출하기 위하여 다양한 조건에 대한 반복실험을 통하여 W/C비와 S/a 등에 대한 최종 예상 배합을 선정하는 것으로 하였다. 유럽 등의 기술선진국의 포장용 콘크리트 배합설계를 분석하여 예상배합을 설계하고 이에 관한 배합실험을 1차 및 2차 배합실험으로 구분하여 실험하였다.
  • 이러한 고성능 콘크리트 포장의 발전은 정부와 산업계 및 학계의 지속적인 연구 등의 협력이 절실히 요구되는 사항이라 할 수 있다. 콘크리트 포장의 장수명화를 위한 첫 번째 단계로서는 고강도 고내구성의 콘크리트 포장을 위한 배합의 최적화 작업이 우선적으로 수행되어야 할 것으로 사료되며, 이 연구에서는 국내의 실정에 부합하는 고강도 고내구성의 장수명 유럽형 포장용 시멘트콘크리트를 개발하기 위하여 배합설계 방향의 개선방법을 논하고 최적배합의 도출을 목표로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내 고속국도에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율은 몇 %인가? 현재 국내 고속국도에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율은 약 60% 정도 증가하였다. 하지만, 시멘트콘크리트 포장의 공정 특성상 많은 부분이 장비에 대한 의존성이 높기 때문에 그 동안 장비의 성능 향상으로 인하여 시공기술은 높아 졌으나 품질관리 및 콘크리트 포장의 특성을 분석하기 위한 연구가 원활하게 수행되지 못함으로 인해 최근 콘크리트 포장에서는 많은 문제점들이 부각되고 있는 실정이다(강재수, 1998)(건설교통부, 2008).
콘크리트 포장에 있어서 많은 문제점들이 부각되는 이유는 무엇인가? 현재 국내 고속국도에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율은 약 60% 정도 증가하였다. 하지만, 시멘트콘크리트 포장의 공정 특성상 많은 부분이 장비에 대한 의존성이 높기 때문에 그 동안 장비의 성능 향상으로 인하여 시공기술은 높아 졌으나 품질관리 및 콘크리트 포장의 특성을 분석하기 위한 연구가 원활하게 수행되지 못함으로 인해 최근 콘크리트 포장에서는 많은 문제점들이 부각되고 있는 실정이다(강재수, 1998)(건설교통부, 2008). 최근에 발생되고 있는 콘크리트 포장의 문제점으로는 사용재료의 저급화로 인한 파손발생, 건설된 후 조기파손문제, 노후된 콘크리트 포장의 보수방법 선택의 부족 등을 포함할 수 있다.
시멘트콘크리트 포장의 문제점에는 어떤 것들이 있는가? 하지만, 시멘트콘크리트 포장의 공정 특성상 많은 부분이 장비에 대한 의존성이 높기 때문에 그 동안 장비의 성능 향상으로 인하여 시공기술은 높아 졌으나 품질관리 및 콘크리트 포장의 특성을 분석하기 위한 연구가 원활하게 수행되지 못함으로 인해 최근 콘크리트 포장에서는 많은 문제점들이 부각되고 있는 실정이다(강재수, 1998)(건설교통부, 2008). 최근에 발생되고 있는 콘크리트 포장의 문제점으로는 사용재료의 저급화로 인한 파손발생, 건설된 후 조기파손문제, 노후된 콘크리트 포장의 보수방법 선택의 부족 등을 포함할 수 있다. 이러한 문제점들로 인해 콘크리트 포장의 장기적인 공용수명을 제공하는데 한계가 나타나고 있으며, 많은 유지관리비용이 투입되고 있는 실정이다.
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참고문헌 (10)

  1. 강재수(1998), 도로계획과 설계, 도서출판 엔지니어즈 

  2. 건설교통부(2008), 한국형포장설계법 개발 

  3. A GLANCE AT THE BELGIAN EXPERIENCE IN CONCRETE PAVEMENTS "Special edition on the occasion of the 10th International Symposium on concrete Roads", Brussels, 2006. 

  4. 건설교통부(2005), "도로현황조서" 

  5. 건설교통부 홈페이지(www.moct.go.kr) 

  6. 한국도로공사(1994), 건설공사 품질시험편람 

  7. 이길용(1991), "고속도로 포장설계법 비교", 고속도로, 한국도로공사 

  8. 한국도로공사(1988), 중부고속도로 건설지 

  9. 한국도로공사(2005), 시멘트콘크리트 설계기준 배합표(개정) 

  10. 국토해양부(2009), 도로공사 표준시방서 

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