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| 국내 콘크리트 도로포장 발전방향 |
| 작성자 : 관리자 |
작성일 : 2005-03-07 조회수 : 11873 |
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(2)특징
원위치가 파쇄기층화 공법은 노후화 된 콘크리트를 원위치에서 파쇄하여 기층재료로 사용하기 때문에 재포장에 비하여 폐자재의 재활용측면에서도 우수할 뿐 아니라 반사균열 억제에 탁월하며 50%의 비용 및 60%의 시간으로 공사가 가능하기 때문에 국가적인 Infrastructure 도로의 효율적 보강공법으로 활용될 수 있고 이로 인하여 국가의 도로유지 보수보강비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 빠른 공사 및 도로의 차선별 공사로 인하여 보강 공사중 교통처리를 원활하게 할 수 있어 교통체증으로 인한 물류비용의 증가를 최소화 할 수 있다.
2.2.2 부착식 콘크리트 덧씌우기 BCO(Bonded Concrete Overlay)
(1)공법
일반적으로 포장체의 두 층이 단일화된 거동을 할 때 구조적으로 안정적이라는 인식에서 발전된 것으로 덧씌우기 포장층을 기존포장층에 완전히 접착시키는 공법이다.
BCO공법의 시공방법은 먼저 노후화된 콘크리트 표면을 약간 깎아내고, 경계면에 시멘트 그라우트 등의 접착제를 살포한 후 약 10㎝ 정도의 얇은 콘크리트로 덧씌우기 하여 기존 콘크리트 슬래브와 일치가 되도록 한다. 이 공법은 기존 포장과 덧씌우기 포장의 완전한 접착이 가장 중요한 사안이며 이를 위해서 기존 포장층에 어느 정도의 거칠음이 필요하고 덧씌우기 포장의 줄눈 위치를 기존 포장과 일치시켜야 한다. 일반적으로 덧씌우기층의 두께는 얇은 편이므로 덧씌우기 두께에 제한이 있는 경우에 주로 사용하며 기존 포장의 파손 상태가 그리 심하지 않은 경우에 적합한 공법이다.
(2)특징
BCO공법은 도로 위로 육교나 교량(over bredge)이 설치되어 있어 여유고(clearance)의 문제가 발생되므로 두꺼운 덧씌우기를 수행할 수 없는 지역, 교면 포장과 같은 사하중을 크게 증가시킬 수 없는 지역 등에 실시한다.
2.2.3 비접착식 콘크리트 덧씌우기 UBCO(Unbonded Concrete Overlay)
(1)공법
덧씌우기 포장층을 기존포장으로부터 완전히 분리시킴으로써 기존 포장결함부가 덧씌우기층의 거동에 영향을 주지 않도록 하는 공법이다. 이 공법은 기존의 노후화 된 콘크리트 슬래브에 분리층을 아스팔트 콘크리트 등으로 약 2∼3㎝ 정도 설치하고 그 위에 두꺼운 콘크리트로 덧씌우기 하는 방법으로 기존 슬래브에 있던 결함이 덧씌우기 층에 영향을 주는 것을 분리층으로 완전히 차단함으로 반사균열을 막음과 동시에 두 포장체의 거동을 완전히 분리시킨다. 따라서, 덧씌우기층의 줄눈을 기존 포장의 줄눈과 일치시킬 필요는 없다. 일반적으로 기존 포장의 파손 상태가 심하여 BCO로 하기에는 부적절한 경우에 사용하는 공법으로 두께가 BCO에 비하여 두꺼운 것이 일반적이다.
(2)특징
반사균열이 심하게 우려되는 구간 또는 기존 포장체에 “D”형 균열이 존재한 구간, 또는 시공 시간이 촉박할 경우에 적합하다.
2.2.4 응력완화층 설치
(1)공법
응력 완화층은 기존 콘크리트 포장에서 발생하는 수평·수직 방향의 상대변위를 흡수하여 아스팔트 덧씌우기층에 전달되는 상대변위량을 줄여주는 목적으로 기존의 콘크리트 층과 아스팔트 덧씌우기 중간에 설치하는 것이다. (2004, 도로학회, 박태순 외)
(2)특징
응력완화층으로는 대표적으로 폐타이어를 이용한 고무아스팔트 혼합물을 사용하므로 친환경적이나, 기존 콘크리트 포장의 줄눈 간격이 넓을수록 그 효과는 감소한다.
2.2.5 토목섬유 사용
(1)공법
현재 선진 외국에서는 토목섬유를 이용한 도로의 내구성 증진에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, Komatsu(1998) 등은 지오그리드를 이용한 실내시험을 통해 토목섬유 포장시 균열진전시간을 8배 증가시킨다고 하였으며, 미국 Louisiana DOT에서 지오그리드를 이용한 현장시험시공을 통해 토목섬유 포장시 10배 이상의 균열 진전 효과가 있다고 하였다.
(2)특징
토목섬유 포장은 피로균열이나 반사균열 억제에 그 효과가 클 뿐만 아니라 소성변형에 대한 저항성 역시 효과가 있으며, 부수적으로 침투수를 차단하는 부수적인 공학적 장점을 가지고 있다고 보고되고 있다.
2.2.6 UTWT(Ultra-Thin White Topping)
(1)공법
UTWT는 초박층 콘크리트 덧씌우기를 말하는데 5㎝ 정도의 소성변형이 심한 아스팔트 포장의 절삭 덧씌우기에 많이 사용한다.
(2)특징
절삭면에서 기존 아스팔트와 UTWT 재료의 접착력이 확실한 경우 콘크리트에는 주로 압축응력이 발생하며 아스팔트 두께가 충분할 경우 기본적으로 인장응력은 발생하지 않으며, 기존 아스팔트 포장의 수직 절삭면을 거푸집으로 사용하므로 시공이 간편하며 워커빌리티가 높은 콘크리트를 사용할 수 있다.
균열 발생전 바퀴 하중 재하가 줄눈부에서 일어나지 않도록 줄눈 절단을 1개 차로에 4등분하여 바둑판 모양으로 하는데 이를 확실히 하기 위해 Softcut이라 불리는 경량 줄눈 절단기를 사용하여 시공 후 빠른 시간내에 줄눈 절단을 완료할 수 있다.
3. 콘크리트 포장설계의 선진화
3.1 기존의 설계법
3.1.1 AASHTO 설계법
AASHTO 설계법은 1958년에서 1960년까지 일리노이주 오타와시 부근에서 행해진 AASHTO 도로 실험결과로부터 개발되었다. AASHTO 설계법은 기후, 설계, 재료, 노상토 등의 조건에서 적용시킨 경험적인 방법에 근거한 설계법이다. AASHTO설계법은 교통조건, 재료/시공/교통 예측에 있어서의 변화 가능성과 포장 공용성의 다양한 변화에 대한 신뢰도, 전체 표준편차, 설계 서비스 지수 및 손실량, 설계 유효 노상 지지력 계수 등을 설계 입력 자료로 사용하며, 경험적인 방법으로 인한 단점을 보완하기 위해 Spangler의 단부응력식(corner stress equation)을 사용하면서 재료의 특성, 콘크리트 포장의 휨감도, 탄성계수, 기초의 지지력 등에 대해 수정, 보완하였다. AASHTO 설계법의 장점으로는 간단한 방정식과 노모그래프가 제공되어 설계자들에게 편의를 제공하므로 보다 간단하며 편리하다는 점을 들 수 있으며, 다양한 차량하중, 기후, 재료 조건에 적용 가능한 일반적인 설계모형을 제공한다. 또한 동상, 팽창, 결빙 등의 환경적인 요인들에 의한 취약부의 문제를 고려한 설계가 가능하다. 반면에 교통량의 반복 횟수가 작고, 특정 차량 하중이라는 환경 조건에서 얻어진 결과값을 근거로 만들었기 때문에 많은 제한적 요소를 가지고 있다.
3.1.1 PCA 설계법
PCA(Portland Cement Association) 설계법은 1966년에 개발되었으며, 무근 콘크리트 포장, 줄눈 철근콘크리트 포장, 연속철근콘크리트 포장에 모두 적용이 가능하다. 최근에는 이전까지 고려되지 않았던 콘크리트 포장의 시공조건, 공용성 측면에서의 균열 발생부의 하중전달률, 콘크리트 포장 길어깨 사용효과, 피로와 침식에 관한 사항을 포함하였다. PCA 설계법의 목적은 시공비와 장래 유지보수 비용을 포함하는 수명비용(LCC:Life Cycle Cost)이 최소가 되는 최적의 포장 두께를 구하는 데 있다. 포장 평가는 피로(fatigue)와 침식(erosion) 파괴 모형을 이용하는데, 이는 JSLAB 유한요소 프로그램을 이용하여 포장체의 줄눈, 모서리, 단부에서의 응력과 처짐 등을 역학적으로 분석함으로서 이루어진다. 1990년에는 사용자의 편의성을 고려하여 PCA 설계법에 의해 포장 두께를 산정하는 PCAPAV 프로그램이 개발되었다. PCA 설계법의 장점은 기존의 경험적인 방법에 근간을 두었던 것을 역학적 방법으로 진보시켰다는 점이다. 그리고 줄눈부 하중 전달 모형은 다우웰바나 골재의 맞물림에 의해 제공되고, 구속된 콘크리트 포장 길어깨의 효과를 고려할 수 있으며 설계에 필요한 요소들의 기본값이 제공되어 타 설계법에 비해 사용이 간편하다. 그러나 포장 두께의 산정은 여전히 경험적 방정식에 대부분 의존하거나 연속철근콘크리트 포장과 줄눈 및 다우웰바를 갖는 포장의 두께가 비슷하게 산정되며, 분석과정에서 warping, curling 항목은 포함되어 있지 않다는 단점이 있다.
4.1.3 카타로그 설계법
카타로그 설계법이란 포장설계를 쉽고 빠르게 그리고 정확하게 진행할 수 있도록 특정한 조건에 따른 포장의 대표단면을 제공하는 것을 말한다. 이 설계법은 두께 설계는 물론 횡방향·종방향 조인트, 길어깨, 철근량, 배수 등과 같은 전체적인 내용을 상세하게 설명할 수 있다. 일반적으로 카타로그 설계법은 설계 기술자가 관련이론을 전부 알 필요가 없으므로 특정지역 포장 전문가들의 이론적인 분석과 시공경험을 중심으로 대표단면을 선정하게 된다.
출처 - 일간건설신문
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