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문제 정의
- 그리고 보수재료로 사용할 재료에 대한 검토를 하였다. 먼저 적용 검토한 보수재료는 가열형 아스콘이었다.
제안 방법
- 2단 원통형 절삭이 가능하도록 제작한 절삭비트와 시멘트 몰탈 프리캐스트를 적용하여 무안광주선 동함평IC 광장부 아스팔트 포장에 시험시공을 실시하였다.
- 먼저 적용 검토한 보수재료는 가열형 아스콘이었다. 가열형 아스콘을 히팅박스에 보관하였다가 보수하기 전에 가열하여 소요수량만큼 프리캐스트로 선다짐 형태로 제작하여 절삭부위에 삽입 후 마무리 다짐으로 마무리하기 위하여 히팅박스와 프리캐스트 제작장비의 개발이 필요하였다. 절삭과 청소, 아스팔트 프리캐스트 제작, 그리고 마무리 다짐까지 일체화된 장비를 위하여 우리가 구상한 복합장비는 아래 그림 4와 같다.
- 또한 초기발생 시 바로 조치가 가능하도록 직경 30cm로 크기를 정하였다. 그리고 아스팔트 포장과 이질감을 없애기 위하여 콘크리트 프리캐스트의 색을 아스팔트 포장 색과 유사하게 하기 위하여 안료 첨가를 검토하였다.
- 이를 극복하기 위하여 우리는 콘크리트 프리캐스트의 접착면적을 증가하고 전단 키 역할을 할 수 있는 2단 원통형으로 몰드를 제작하였다. 또한 초기발생 시 바로 조치가 가능하도록 직경 30cm로 크기를 정하였다. 그리고 아스팔트 포장과 이질감을 없애기 위하여 콘크리트 프리캐스트의 색을 아스팔트 포장 색과 유사하게 하기 위하여 안료 첨가를 검토하였다.
- 이를 개선하기 위하여 절삭비트를 다이아몬드 비트로 개선하고, 충분한 절삭력을 확보하기 위하여 5kw 발전기에서 7kw 발전기로 교체하였고, 코아드릴은 Ø355mm까지 천공이 가능한 CABEL사의 CSN-14A로 변경하여 적용하였다.
- 그러나 우려되는 부분이 연성포장인 아스팔트 포장에 강성재료인 콘크리트가 빠져나오지 않고 잘 고정되어 있을 지와 보수 후 콘크리트 프리캐스트가 깨지지 않을까 하는 문제였다. 이를 극복하기 위하여 우리는 콘크리트 프리캐스트의 접착면적을 증가하고 전단 키 역할을 할 수 있는 2단 원통형으로 몰드를 제작하였다. 또한 초기발생 시 바로 조치가 가능하도록 직경 30cm로 크기를 정하였다.
- 현장 적용성을 크게 하기 위하여 유지관리기관에서 보유하고 있는 발전기와 코어드릴에 탈·부착이 가능한 2단 절삭비트를 제작하였다.
대상 데이터
- 그리고 보수재료로 사용할 재료에 대한 검토를 하였다. 먼저 적용 검토한 보수재료는 가열형 아스콘이었다. 가열형 아스콘을 히팅박스에 보관하였다가 보수하기 전에 가열하여 소요수량만큼 프리캐스트로 선다짐 형태로 제작하여 절삭부위에 삽입 후 마무리 다짐으로 마무리하기 위하여 히팅박스와 프리캐스트 제작장비의 개발이 필요하였다.
- 절삭기로 절삭한 부분과 프리캐스트의 접착을 위하여 부착성능이 우수하고 줄눈재 역할을 해줄 수 있는 I-Phalt(AP계열)라는 제품을 사용하였다.
이론/모형
- 안료를 첨가 시에도 소요강도(휨강도 : 4.5MPa 이상)를 확보하여야 하기 때문에 이를 확인하기 위하여 KS L 5105 시험방법 표준배합표를 참고하여 표 5와 같이 시멘트 몰탈을 배합하였고 안료는 물사 용량의 10%를 사용하였다.
성능/효과
- 15톤 덤프에 장착된 보수장비는 차로와 차로 사이에 발생한 포트홀 보수 시 고속도로 본선 차단곤란, 유지관리기관인 현장 지사마다 보급 시 비용과다 발생, 별도의 프리캐스트 제작장비 필요 등이 문제가 되어 현장에 널리 보급되어 적용되기에는 어려운 점이 많은 것으로 판단되었다.
- 6k(순천)방향에 시험시공한 결과 절삭에 약 10분정도 소요되고 절삭후 청소까지 약 5분 소요되어 성공적으로 시험 시공을 마칠 수 있었다. 그리고 시험시공 후 한달간 지속적인 모니터링결과 보수부위가 탈락되거나 이탈되지 않고 튼튼하게 잘 고정되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
- 보완된 장비를 적용하여 호남선 47.6k(순천)방향에 시험시공한 결과 절삭에 약 10분정도 소요되고 절삭후 청소까지 약 5분 소요되어 성공적으로 시험 시공을 마칠 수 있었다. 그리고 시험시공 후 한달간 지속적인 모니터링결과 보수부위가 탈락되거나 이탈되지 않고 튼튼하게 잘 고정되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
- 안료를 넣은 시료 2 몰드의 재령 3일후 압축강도가 25.8MPa가 확보됨으로써 도로공사 콘크리트포장 시방기준 휨강도 4.5MPa 이상을 발휘하는 것으로 나타났다(28일 강도는 40Mpa 이상 확보됨).
- 최근 도로표면 파손유형을 살펴보면 포트홀이 66%로 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 이 자료를 포트홀 발생위치 및 공사유형별로 분석해보면 포트홀은 교면포장 및 덧씌우기 구간에서 가장 많이 발생하고 있다는 것을 알 수 있다.
- 콘크리트 프리캐스트 보수재를 사용한 포트홀 보수공법인 임플란트 보수공법의 구조적 안전성을 검토한 결과, 구조적으로 인발저항 및 수평 및 수직방향 충분한 안전율을 확보하고 있는 것으로 판단된다.
후속연구
- 우리가 개발하려는 공법의 원리도 치과 임플란트 치료와 같기에 ‘포장 임플란트 보수공법’이라 명칭을 정하였다. 노후화되고 상처난 도로포장 부위에 임플란트 방식으로 보수하는 이 공법은 기존에 사용되던 임시로 때워넣기식 보수나 대형장비를 이용한 과도한 비용과 시간이 소요되는 보수공법과 달리 도로포장 보수의 새로운 패러다임을 제공하고 간단하며 저렴한 새로운 공법으로 자리잡게 될 것이라 예상한다.
- 다만, 직경 30cm 이내의 포트홀 발생 시 우리가 개발한 보수공법이 좋은 보수방법이 될 수 있지만 그 이상 크게 발생된 포트홀에 적용하기 곤란하기 때문에 50cm 등 표준화된 크기를 추가개발하였고, 절삭 시 잔재물 청소가 동시에 이루어지도록 청소장비 개발도 완료된 상태로 더 빠른 시간내(목표시간 10분) 신속하게 보수할 수 있게 개량시킬 계획이다. 또한 아스콘 포장의 포트홀뿐만 아니라 콘크리트 포장에 빈번히 발생하고 있는 스폴링과 팝아웃에도 보수가 적용이 가능할 것으로 보인다.
- 다만, 직경 30cm 이내의 포트홀 발생 시 우리가 개발한 보수공법이 좋은 보수방법이 될 수 있지만 그 이상 크게 발생된 포트홀에 적용하기 곤란하기 때문에 50cm 등 표준화된 크기를 추가개발하였고, 절삭 시 잔재물 청소가 동시에 이루어지도록 청소장비 개발도 완료된 상태로 더 빠른 시간내(목표시간 10분) 신속하게 보수할 수 있게 개량시킬 계획이다. 또한 아스콘 포장의 포트홀뿐만 아니라 콘크리트 포장에 빈번히 발생하고 있는 스폴링과 팝아웃에도 보수가 적용이 가능할 것으로 보인다.
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