초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과
○ 복합포장 시스템 개발
- 공용성 평가방안을 위한 해외 문헌 및 사례연구
복합포장 시스템 검토를 위해 해외 문헌 및 현장조사를 실시하였다. 미국, 유럽, 일본에 대한 해외 문헌을 조사하였으며, 문헌에서는 복합포장에 대한 단면정보와 종류 및 현장공용성에 대해 언급하고 있다. 일반적으로 주행성 및 공용성이 일반 포장에 비해 상당히 우수하다고 언급하고 있다.
- 고속도로의 노후 연속철근콘크리트포장에 아스팔트 덧씌우기한 복합포장 공용성 조사 HPMS의 기초자료와 현장육안조사를 분석한 결과 2003

Ⅳ. 연구개발 결과
○ 복합포장 시스템 개발
- 공용성 평가방안을 위한 해외 문헌 및 사례연구
복합포장 시스템 검토를 위해 해외 문헌 및 현장조사를 실시하였다. 미국, 유럽, 일본에 대한 해외 문헌을 조사하였으며, 문헌에서는 복합포장에 대한 단면정보와 종류 및 현장공용성에 대해 언급하고 있다. 일반적으로 주행성 및 공용성이 일반 포장에 비해 상당히 우수하다고 언급하고 있다.
- 고속도로의 노후 연속철근콘크리트포장에 아스팔트 덧씌우기한 복합포장 공용성 조사 HPMS의 기초자료와 현장육안조사를 분석한 결과 2003년도 5cm두께로 시공된 노후 연속철근콘크리트포장 위의 아스팔트 덧씌우기한 복합포장의 공용수명은 약5년 미만으로 나타났다. 반면 9cm 아스팔트 덧씌우기한 복합포장은 현재까지 큰 문제없이 공용 중에 있다. 또한 노후 CRCP포장에 대한 아스팔트 덧씌우기한 복합포장의 공용성에 가장 큰 영향을 주는 포장파손은 당초 예상되었던 반사균열 보다는 수분관련 손상(백태, 포트홀, 패칭)에 의한 파손으로 나타났으며 이는 복합포장의 층별 접착 및 배수의 문제에서 비롯된 것으로 예상된다. 따라서 각 층별 접착력을 향상과 적절한 배수를 위한 조치가 필요하다.
- 토공부 표층의 배수성 포장용 아스팔트 개질제 및 혼합물 개발
토공부의 포장형식에 시멘트 콘크리트의 기층부와 아스팔트 포장의 상층부로 구성된 복합 포장 공법을 도입하기로 결정되어 이에 상응하는 아스팔트 개질제 및 혼합물 개발 연구를 수행하였다. 표층의 아스팔트 포장은 배수기능과 소음저감 기능을 가지는 배수성 포장이 시험시공 될 예정이며 이에 따라 2층배수성의 상층부와 하층부에 해당하는 아스팔트 개질제 연구와 혼합물 연구를 병행하였다. 상층부의 배수성 아스팔트는 차량의 하중을 직접적으로 받는 만큼 외력에 의한 소성변형 저항성과 수분 및 UV에 취약하지 않는 내노후성 등이 고려되었다. 하층부의 배수성 아스팔트는 상대적으로 굵은 골재를 사용하게 되어 아스콘 제조 및 포장현장으로 이송시 아스팔트가 하부로 흘러내리는 drain down이 발생할 가능성이 있어 이를 억제하기 위한 화이버 결합 첨가제가 도입되었다.
- 개질 매스틱 아스팔트 중간층 적용 및 평가
복합포장은 강성 기층위에 기능성 배수포장의 조합으로 상부의 침투수가 강성기층의 열화를 가속화시키는 문제점을 내포하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 대안은 표층 수분의 유입을 차단할 수 있는 중간 방수층 적용이 그것이다. 개질 매스틱 아스팔트는 일반 아스팔트 혼합물과는 달리 공극이 전혀 없으므로 내방수성이 매우 우수한 재료이다. 따라서 복합포장의 중간층으로 적용하기 위해 기능성 및 내구성을 평가하는 실험을 실시하였고 공용성을 검증하기 위한 포장가속시험과 현장시험시공을 수행하였다.
- 복합포장 포장가속시험
복합포장 포장단면의 선정에 있어 우선적으로 검토되고 있는 복합포장에 대한 포장가속시험을 진행하였다. 복합포장의 기층으로서 콘크리트의 균열에 대한 아스팔트포장의 저항성을 실험하였고 복합단면의 반사균열에 대한 포장가속시험의 공용성평가를 통해 복합포장 단면에 대한 결론을 내릴 수 있었다. 또한 복합포장의 다양한 단면의 조합을 통해 강성기층 위에 중간층과 아스팔트 표층에 대한 공용성 평가결과, 적정 단면에 대한 복합포장의 시스템 검증을 완료하였다.
- 복합포장 현장시험시공 진행
복합포장의 현장시험시공에서는 기존 콘크리트 위에 개발된 복합포장의 시스템을 적용하여 시공성 및 공용성을 평하였다. 현장시험시공은 복합포장 시스템에서 개발된 재료의 평가뿐만 아니라 시공공정에서 발생할 수 있는 문제점을 개선하고 시공효율을 높이기 위한 기술상용화의 일환이다.
○ 폴리머 콘크리트 교면포장 개발
- 박층 폴리머 콘크리트 교면포장용 에폭시수지 조성물 개발
박층 폴리머 콘크리트용 고분자 소재의 국산화를 위해 미국에서 상용되고 있는 에폭시 소재를 입수하여 벤치마킹하여 국내외에 상용화되어 있는 폴리머 콘크리트용 에폭시수지와 동등하거나 그 이상의 우수한 물성을 가지며 교면포장에 널리 사용될 수 있도록 시공원가를 낮출 수 있는 소재를 개발하였다. Broom & Seed 공법용과 Slurry 공법용의 2 가지의 에폭시수지를 개발하고 기본물성을 평가하였다. 개발된 에폭시수지, 에폭시수지 조성물 및 그 제조방법에 대한 특허를 출원하였다.
- 박층 폴리머 콘크리트 교면포장용 혼합물의 실내실험 및 시공방법 개발
박층 폴리머 콘크리트를 교면포장에 적용하기 위한 문헌고찰을 통해 재료적 성질과 시공순서에 대해 검토하였고 재료물성을 평가하기 위한 실내실험을 실시하였다. 본 연구에서 개발된 에폭시수지(KER 8000, KER 8000U)와 해외에서 판매하는 에폭시수지를 결합재로 사용하여 에폭시 폴리머 콘크리트를 제조하고 이에 대한 부착강도, 압축강도, 휨강도, 염분침투저항성 시험, thermal compatibility 시험 등의 실내물성시험을 실시하였으며, 시험결과 모든 시험항목에서 요구기준을 만족시키는 것으로 나타났다. 실내실험 결과를 종합적으로 분석하여 에폭시 폴리머 콘크리트의 최적 배합설계를 도출하였다. 또한 Broom & Seed 방식과 Slurry 방식의 시공방법에 대해 포장가속시험, 예비시험시공, 현장 시공시험 등을 통해 적정 시공방법을 개발하였다. 이 연구를 통해 에폭시 콘크리트 조성물 및 그 제조방법과 시공방법에 대한 특허를 출원하였다.
- 폴리머 콘크리트 교면포장을 고려한 교량의 거동분석
얇은 포장두께를 적용하는 폴리머 콘크리트를 이용한 박층 교면포장의 거동을 유한요소모델을 통하여 구조해석한 결과 적용한 모든 교량형식에서 포장의 자중과 차량하중에 의한 응력비와 처짐비가 1.0 이하로 발생하였고, 차량하중에 의한 응력비 증가가 미소하므로 폴리머 재료를 활용한 박층포장 공법의 포장재료가 공용성능이 우수한 경우라면 이를 활용하는 것이 교량의 응력저감으로 인한 안정성 측면에서 효율적인 것으로 판단된다.
- Full Scale 가속시험기를 이용한 장기 공용성 평가
박층 폴리머 콘크리트 교면포장의 장기 공용성을 분석하기 위하여 도로교통연구원 내포장가속시험기(KALES)를 이용하였다. 에폭시 폴리머 콘크리트 포장층은 Slurry 방식과 Broom & Seed 방식의 두 종류의 공법을 폭1.7m,×길이3m의 면적에 각각 시공하였으며 시공성 및 현장적용성에 대한 분석을 실시하였다. 시공을 통해 포장가속시험은 제작된 교량 상판위 박층 폴리머 콘크리트포장을 시공한 실험용 포장체에 최대 36ton(축하중 18ton)의 모사차량하중으로 시험을 진행 중에 있다.
- 박층 폴리머 콘크리트 교면포장 공법의 현장 시험시공
에폭시 폴리머 콘크리트를 활용한 박층 교면포장의 시공성 및 현장 공용성을 분석하기 위하여 구원주영업소 폐도구간에서 예비시험시공을 실시한 후, 중부내륙고속도로상에 있는 한국도로공사 시험도로의 연속철근콘크리트포장 구간에 현장 시험시공을 실시하였다. 시험시공 결과 시공성은 우수한 것으로 나타났다. 향후 다양한 현장시험과 고속도로 개통 후 공용성 평가 등을 통하여 향후 공법 개선 및 기술 상용화에 중요한 자료로서 활용할 예정이다.
- 에폭시 폴리머 콘크리트 교면포장 공법의 경제성 분석
Broom & Seed 방식의 에폭시 폴리머 콘크리트 교면포장은 아스팔트 교면포장과 비교하여 약 15% 가량 고가인 것으로 나타났으나 콘크리트 교면포장과는 유사한 수준으로 나타났다. 해외에서 적용중인 유사한 공법에 비해서는 약 25%정도 비용 절감이 예상된다. Slurry 방식의 에폭시 폴리머 콘크리트 교면포장은 아스팔트교면포장과 비교하여 약 15% 가량, 콘크리트 교면포장보다는 10∼35% 가량 고가인 것으로 나타났다. 그러나, 해외에서 적용중인 유사한 공법에 비해서는 약 35∼68% 가량 비용절감이 가능할 것으로 예상되었다. 본 연구를 통해 개발된 공법은 다른 교면포장 공법에 비해 비교적 간단한 배합설계와 시공시 데크 피니셔 등의 특수한 교면 포장장비를 사용할 필요가 없어 시공이 간단하므로 전체적인 공사비용이 절감되며, 포장 자동화 기계를 적용한다면 현장 타설시 노무비와 기타 관련경비도 절감할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼

Ⅳ. The result of the research
◦ composite pavement structure for heavy duty traffic
- Investigation of the performance of composite pavement The result of the analyses of HPMS basic data and field visual survey indicated the service life of composite pavement of 5cm thickness, which was constr

Ⅳ. The result of the research
◦ composite pavement structure for heavy duty traffic
- Investigation of the performance of composite pavement The result of the analyses of HPMS basic data and field visual survey indicated the service life of composite pavement of 5cm thickness, which was constructed in 2003, was below 5 years. On the contrary, the composite pavement with asphalt overlay of 9cm thickness is still in service. Additionally, most serious damage in the performance of composite pavement was found water-related distress. Intruded water through the pavement layers causes debonding between asphalt surface and concrete base. Thus, it is required to improve bonding by each layers and devise proper drainage.
- Case study and literature review for the evaluation of pavement performance
Literature review and field survey were conducted to examine the composite pavement system appropriate for smart highway driving. Literature review of researches in the USA, Europe, and Japan provided information on the cross-section, type, and field performance of composite pavement, while stating that the drivability and performance of composite pavement was generally excellent in comparison to ordinary pavement.
Field investigation of composite pavement performance was carried out overseas at three places (Houston state highway 6, Interstate Highway 10, and Interstate Highway 35) in Texas, USA. The result indicated that reflection cracks were hardly observed in most sites of investigation and that the pavement condition was almost faultless overall. Asphalt Rubber (AR), which was applied in the field, refers to the binder admixture made by mixing waste tire powder in asphalt, and it is widely used in Arizona, USA. Reflection cracks have not been observed even now at six and half years after the asphalt overlay, and the pavement condition is very good except for some negligible local defects.
- APT of composite pavement(JCP)
APT of a composite pavement (JCP) was performed to test for its resistance to cracking of the concrete pavement. The crack length continuously lengthened after initial cracking, attesting for the possibility of APT to evaluate the performance of a composite pavement (JCP) against reflection cracking at its cross-section by APT.
- APT of compocite pavement(CRCP)
Application of CRCP base to the composite pavement structure is considered the best pavement cross-section for the purpose of heavy-duty pavement. Based on the experience of previous APT of a composite pavement (JCP), four kinds of interface layer (waterproof layer : MMA, waterproof membrane layer, concrete sealer, tack coating) and two kinds of asphalt admixtures (SMA, Mastic) were applied on top of CRCP to make composite pavement test products for the determination of the best cross-section through performance evaluation. The test involves 10 ton loading to the composite pavement, and a total of 120,000 repetitive loadings have been applied. Vertical movement behavior of CRCP and the crack displacement in CRCP in response to the repetitive loading are measured. Additionally, the strain by the depth of the asphalt are being measured in order to investigate the asphalt behavior to reflection cracking, and the data are analyzed.
- The development of new asphalt modifier for porous pavement as a surface layer
The composite pavement made of cement concrete and asphalt concrete was suggested in this research. and the asphalt modifier development in correspondence with this was carried out. Two layered drainage and silent asphalt pavement is scheduled to be applied to the surface of the earth structure and the research for development of asphalt modifier for upper and lower layer was carried out simultaneously. For the modifier of upper layer, the resistance to plastic deformation by external force and anti-aging properties to UV and moisture are considered because the upper layer is directly exposed to the load of vehicles. For the modifier of lower layer, fiber additive is introduced to control asphalt drain down through the surface of aggregate during transfer to pavement site, because thicker aggregate is used for lower layer.
◦ Thin overlay system using polymer concrete
- Laboratory investigation on the physical properties of the polymer concrete
In the effort to use the polymer concrete for the thin overlay on the bridge deck, a comprehensive literature review on the material properties of polymer concretes and construction process for the thin overlay was conducted. The laboratory test was conducted for evaluating physical properties of an epoxy-based polymer concrete. And basic research for localization of the material for polymer concrete was carried out. Epoxy based polymer concrete material was localized and the test product was developed. The test product is being applied to laboratory test and field test.
- Accelerated Pavement Testing on the polymer concrete thin overlay
An actual steel bridge deck was embedded in the accelerated pavement testing facilities of KEC and 1cm epoxy-based polymer concrete overlay was placed. More 60,000 times of repeated loading were applied.