[논문]차도포장용 투수블록의 재료특성 및 투수성능 평가

박대근; 정원경; 정두원; 백종은; 이진욱

doi:10.17820/eri.2016.3.2.110

초록
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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.

Abstract ▼ AI-Helper

The rapid expansion of buildings and paved roads increases the risk of flood disaster in an urban area. One of the solutions can be the use of permeable pavements. This study evaluated the permeability of permeable blocks used for the roadway pavement. Joint fillers and mat sands of the investigated...

The rapid expansion of buildings and paved roads increases the risk of flood disaster in an urban area. One of the solutions can be the use of permeable pavements. This study evaluated the permeability of permeable blocks used for the roadway pavement. Joint fillers and mat sands of the investigated blocks met the corresponding standards. The flexural strength of the blocks was 5.29 MPa to meet these standards. Based on interior permeability test results after pollution, the four products evaluated were categorized into the following three levels: One for the $1^{st}$ level, one for the $2^{nd}$ level and two for the $3^{rd}$ level. From the field permeability test and pervious concrete infiltration test results nine months after their construction, all the products except one passed the quality standards of 0.1 mm/s.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 보도 및 광장부 등에 사용되고 있는 대표적인 투수성 포장체 중 하나인 투수 블록의 사용성 확대가능성을 확인하고자 다양한 종류의 차도용 투수 블록을 서울시 품질시험소 내 주차장에 시험시공하여 장기간에 걸쳐 투수성능 및 포장상태 등에 대한 성능변화를 추적, 조사하였다. 이를 통해 투수 블록의 차도 적용가능성을 투수성 유지 및 공용성 유지측면에서 확인하고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 단기간의 일부 제품에 대한 추적조사의 한계성을 지니고 있기에 향후 연구를 통하여 다양한 제품과 보다 지속적인 추적조사를 통하여 투수 블록의 차도 적용성에 대한 정량적 분석이 필요하다고 판단된다. 본 연구에서 도출된 실내외 투수성능에 대한 평가결과를 보다 자세히 살펴보기 위하여 현장에서 측정된 투수계수와 실내에서 측정된 투수계수 간의 상관성을 분석하였다. 실내 투수계수는 블록제품 자체의 투수계수를 측정하는 오염 전 측정에 의한 투수계수 산정과 공용기간 중 블록이 오염될 것을 가정하여 이물질에 의한 오염 후 투수계수 측정으로 구분되며 본 연구에서는 오염 후 측정된 투수계수가 실제 현장에서 언제까지의 공용기간을 모사할 수 있는 지에 대해 비교 분석하였다.
본 연구에서 도출된 실내외 투수성능에 대한 평가결과를 보다 자세히 살펴보기 위하여 현장에서 측정된 투수계수와 실내에서 측정된 투수계수 간의 상관성을 분석하였다. 실내 투수계수는 블록제품 자체의 투수계수를 측정하는 오염 전 측정에 의한 투수계수 산정과 공용기간 중 블록이 오염될 것을 가정하여 이물질에 의한 오염 후 투수계수 측정으로 구분되며 본 연구에서는 오염 후 측정된 투수계수가 실제 현장에서 언제까지의 공용기간을 모사할 수 있는 지에 대해 비교 분석하였다. 시공 전 투수블록에 대한 오염 전 투수계수와 시공 직후 현장에서 측정된 현장침투능에 의한 투수계수간의 상관성은 R²=0.
1). 이에 투수블록에 대한 투수지속성검증시험, 현장투수량 및 현장침투능에 대한 시험평가를 시공직후부터 9개월까지 수행하여 제품별 특성을 비교, 고찰하여 향후 차도용 투수블록 적용에 기초자료로 활용하고자 하였다.

대상 데이터

자체 투수 블록은 블록 표면 전체에서 물을 투과시키는 블록으로 본 연구에서는 이러한 자체 투수 블록을 이용하여 공용기간 동안의 투수성능을 평가하였다. 차도용 투수블록인 80 mm의 두께인 총 4개의 제품에 대하여 각각 시료 크기는 I 사 300 mm × 150 mm, S 사 200 mm × 100 mm, C 사 200 mm × 100 mm, D 사 200 mm × 100 mm을 품질시험소 내 주차장에 시험시공하여 투수성능을 평가하였다. ;

성능/효과

실내 투수성능 지속성 (정수위) 시험 결과 4개의 제품 중 2개 제품이 3등급으로 평가 되었으며 1등급 제품은 1개 제품으로 평가되었다. 오염 전·후 간 투수계수 편차는 최대 1.36 mm/s에서 최소 0.15 mm/s으로 나타났으며, 오염 전 투수계수가 클수록 오염 후 편차가 크게 나타나는 것으로 분석 된다. 현장투수 시험 결과에 따르면 4개의 제품 모두 공용기간이 지남에 따라 투수성능의 감소 폭은 적었으며, 환경적 요인 (바람, 강우, 차량통행 등)에 의하여 줄눈재의 유실 및 표면 마모로 인한 공극확장 등으로 인한 투수성능이 증가하는 결과를 나타내기도 하였다.
0 MPa이상을 요구하고 있으나 본 연구에서의 휨강도 시험 결과는 3개소의 제품이 품질관리 기준을 만족하지 못하였다. 이와 같은 결과를 나타낸 제품은 오염전 투수계수가 0.87 - 2.78 mm/s로 매우 우수한 투수 성능을 보였던 제품으로 투수계수가 클수록 공극률이 높아짐에 따라 휨강도 편차가 증대 되는 것으로 판단된다. 향후 본 구간에 대한 시공직후 및 지속적인 추적조사에 의한 투수계수와 블록의 파손 조사 그리고 휨강도 평가 자료를 기초로 적절한 초기 투수성능 산정을 통하여 과다한 공극확보로 인한 강도 저하 현상의 문제를 해결할 수 있는 추가 연구가 필요하다고 판단된다.
15 mm/s으로 나타났으며, 오염 전 투수계수가 클수록 오염 후 편차가 크게 나타나는 것으로 분석 된다. 현장투수 시험 결과에 따르면 4개의 제품 모두 공용기간이 지남에 따라 투수성능의 감소 폭은 적었으며, 환경적 요인 (바람, 강우, 차량통행 등)에 의하여 줄눈재의 유실 및 표면 마모로 인한 공극확장 등으로 인한 투수성능이 증가하는 결과를 나타내기도 하였다. 현장침투능 시험 결과에 따르면 대부분의 제품에서 0.

후속연구

78 mm/s로 매우 우수한 투수 성능을 보였던 제품으로 투수계수가 클수록 공극률이 높아짐에 따라 휨강도 편차가 증대 되는 것으로 판단된다. 향후 본 구간에 대한 시공직후 및 지속적인 추적조사에 의한 투수계수와 블록의 파손 조사 그리고 휨강도 평가 자료를 기초로 적절한 초기 투수성능 산정을 통하여 과다한 공극확보로 인한 강도 저하 현상의 문제를 해결할 수 있는 추가 연구가 필요하다고 판단된다. 실내 투수성능 지속성 (정수위) 시험 결과 4개의 제품 중 2개 제품이 3등급으로 평가 되었으며 1등급 제품은 1개 제품으로 평가되었다.
현장투수 시험 결과에 따르면 4개의 제품 모두 공용기간이 지남에 따라 투수성능의 감소 폭은 적었으며, 환경적 요인 (바람, 강우, 차량통행 등)에 의하여 줄눈재의 유실 및 표면 마모로 인한 공극확장 등으로 인한 투수성능이 증가하는 결과를 나타내기도 하였다. 현장침투능 시험 결과에 따르면 대부분의 제품에서 0.1 mm/s의 품질기준을 만족하였으나 제품 간 편차는 최대 1.12 mm/s까지 발생하는 것으로 분석되었으며, 현장에서 측정된 투수계수와 시공 전 실내에서 측정된 투수계수 간의 상관성은 매우 높은 상관성을 보이는 것으로 분석되었으며, 이와 같은 결과를 바탕으로 시공 전 엄격한 실내시험을 통하여 시공 후에도 우수한 성능을 유지할수 있는 품질확보가 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	도심지 내 불투수성 포장의 문제점은 무엇인가?	최근 서울시에서는 홍수피해 저감 및 지하수위 함양을 위해 2011년과 2013년에 ‘투수 블록포장 설계, 시공 및 유지관리 기준’을 각각 제정 및 개정하여 시행하고 있다 (SMG 2013). 그러나 기존 도심지 내 불투수성 포장은 최근 집중호우와 강우일수 증가에 따라 우수가 포장면을 통해 배수구로 일시 유출되어 저지대의 홍수피해를 증가시키고, 빗물 고임 현상으로 인한 보행불편 민원이 증대되어 투수성 포장의 필요성이 더욱 강조되고 있는 실정이다 (Kim 2001). 이러한 민원해소를 위해 서울시는 호우 시 도심지 도로의 노면수를 포장 하부로 침투시켜 홍수피해를 완화시키는 '투수 블록 포장'의 효과에 대한 성능검증 시험 및 조사를 4년간 실시했으며 다양한 성과를 거두고 있으며 국내 처음으로 투수 블록 포장에 대한 설계·시공·유지관리 기준을 마련하고, 투수성능 지속성 검증 시험 장치를 개발하여 투수 포장재의 투수성능을 사전 평가할 수 있는 시스템을 구축하였다 (SMG 2013).
	도로, 주차장, 공원, 광장 등에 투수성 포장을 확대 시행함에 따른 기대효과는?	특히, 2017년부터 서울도심지 내 8 m 이하 차도 역시 빗물유출저감시설 설치 의무화 대상으로 정하고 있어 폭 8 m 이하 차도에는 일반 아스팔트가 아닌 차도형 투수포장 (투수아스팔트, 투수콘크리트, 투수블록 등)을 설치하도록 할 계획이다. 즉, 투수성 포장을 도심지 도로, 주차장, 공원, 광장 등의 포장에 확대 시행하여 집중호우 시 첨두유량을 감소시키고 유출시간을 지체하는 등 도심지 홍수피해의 감소를 기대하고 있다.
	투수 블록포장 시공순서는?	현재 국내 투수 블록포장의 포장 단면설계에 있어 차도의 투수 블록포장 단면은 노상, 보조기층, 기층, 투수시트, 받침안정층 및 표층 (블록)으로 구성된다. 시공순서는 표층부를 평탄하게 만들기 위해 노상, 노반을 충분히 다져 시공한 후 토층 분리를 방지하기 위해 투수시트를 설치하고 투수가 잘되기 위한 입도가 고르고 점성이 작은 받침안정층 위에 투수블록을 설치 후 마지막으로 줄눈재를 시공한다. 투수성 보·차도블록 포장체의 각 층별 두께는 노상 투수계수와 교통량에 따라 변화되며 공통적으로 투수 블록포장은 노상토지지력비 (CBR)이 5%보다 큰 경우 적용한다.

참고문헌 (11)

ASTM International. 2009. Standard Test Method for Infiltration Rate of in Place Pervious Concrete. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
Jeong, H.S. 2010. Development of Environmentalfriendly Water Permeability Block and Performance Evaluation. MS Thesis, Hanbat National University, Daejeon, Korea. (in Korean)
KATS. 2012. Testing Method for Bulk Density of Aggregates and Solid Content in Aggregates. Korean Agency for Technology and Standards, Eumseong, Korea. (in Korean)
KATS. 2014a. Concrete Interlocking Block for Side Walk and Road. Korean Agency for Technology and Standards, Eumseong, Korea. (in Korean)
KATS. 2014b. Standard Test Method for Permeability of Porous Pavement. Korean Agency for Technology and Standards, Eumseong, Korea. (in Korean)
KATS. 2014c. Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates. Korean Agency for Technology and Standards, Eumseong, Korea. (in Korean)
Kim, B.H. 2001. Experimental and Numerical Study on Effects of Runoff Reduction in the Permeable Pavement. MS Thesis, Myongji University, Yongin, Korea. (in Korean)
Lee, S.Y. 2011. Functional drainage evaluation of block paving through the usage of sludge and wheel tracking test. Journal of Korean Society of Road Engineers 13(3): 31-38. (in Korean)
Panda, B.C. and Ghosh, A.K. 2002. Structural behavior of concrete block paving. I: sand in bed and joints. Journal of Transportation Engineering 128(2): 123-129.

상세보기
Park, Y.S. 2012. Performance Evaluation of Permeable Block Pavement Using Accelerated Pavement Testing. MS Thesis, Chung-Ang University, Seoul, Korea (in Korean)
SMG. 2013. Standard for Design, Construction, and Maintenance of Pavement Using Permeable Block. Seoul Metropolitan Government, Seoul, Korea. (in Korean)

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