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표제지
목차
요약문 12
ABSTRACT 13
제1장 서론 14
1.1. 연구배경 및 목적 14
1.1.1. 연구배경 14
1.1.2. 연구목적 16
1.2. 연구내용 17
1.2.1. 전체 연구내용 17
1.2.2. 자체부문 연구내용 17
1.2.3. 용역부문 연구내용 17
1.3. 연구범위 및 수행방법 17
제2장 연구동향 19
2.1. 국내외 관련연구 현황 19
2.1.1. 반사균열의 메카니즘 19
2.1.2. 반사균열 국외 연구 현황 21
2.1.3. 포장 주행성 국외 문헌 25
제3장 아스팔트 덧씌우기 포장 공용성 평가 27
3.1. 반사균열 억제공법 개발 및 현장적용 27
3.1.1. 동시포설 장비개발 27
3.1.2. 동시포설 시험시공 31
3.1.3. 동시포설 구간 성능평가 32
3.1.3.1. 장비 평가 및 적용 분석 32
3.1.3.2. 시험시공구간 평가 34
3.2. 아스팔트 덧씌우기 평탄성 개선 36
3.2.1. 선진장비 적용을 통한 평탄성 개선 36
3.2.2. NCDS(Non-Contact Digital Ski) 장비 개요 37
3.2.3. NCDS장비 현장적용 41
3.2.4. NCDS 장비 성능 평가 42
3.2.4.1. 평탄성 측정 및 비교ㆍ분석 42
3.2.4.2. FWD를 이용한 포장 평가 47
3.2.4.3. Pave-Scan 장비를 이용한 포장 품질 평가 49
3.3. 소결 51
제4장 아스팔트 덧씌우기 내구성 연구 52
4.1. 아스팔트 혼합물 선정 및 기초물성 수행 시험결과 52
4.1.1. 아스팔트 혼합물의 역학적 물성시험 52
4.1.1.1. 동탄성계수(DM: Dynamic Modulus) 측정 시험 52
4.1.1.2. 인장강도비(TSR: Tensile Strength Ratio) 측정 시험 54
4.1.2. 아스팔트 덧씌우기 구간 시험체의 역학적 물성시험 54
4.1.2.1. 아스팔트 덧씌우기 구간 모사 시험체의 제작 54
4.1.2.2. 직접인장시험(Pull-off test) 55
4.1.2.3. 직접전단강도 시험(Leutner test) 56
제5장 포장구조해석 59
5.1. 포장구조해석 개요 59
5.2. 아스팔트 포장층 재료 물성 63
5.3. 콘크리트 포장층 및 하부 지반층 물성 66
5.4. 시나리오별 포장구조해석 69
5.5. 포장 구조해석 수학적 조정 모델링 78
5.6. 소결 82
제6장 아스팔트 덧씌우기 구간 현장 계측 및 분석 83
6.1. 아스팔트 덧씌우기 거동 분석 83
6.1.1. 계측기 매설 83
6.1.2. 현장 계측 데이터 분석 86
6.2. 아스팔트 덧씌우기 공법별 물성 시험 95
6.2.1. 현장조사 및 부착강도 95
6.2.2. 표층 아스팔트 물성 평가 97
6.2.3. 노후 콘크리트 물성 평가 101
6.2.4. 아스팔트 덧씌우기 구간별 거동분석 108
6.2.5. 아스팔트 덧씌우기 구간 하부 콘크리트 거동 예측 110
6.3. 소결 113
제7장 결론 114
참고문헌 116
판권기 122
표 1.1. 고속도로포장의 공용연수별 현황(2016년 기준) 14
표 2.1. 아스팔트 덧씌우기 두께 및 수명(일리노이) 23
표 2.2. 미국의 IRI관련 도로 평탄성 품질기준(Bae Abraham et al., 2017) 26
표 3.1. 기존 택코팅 포장공법 개선관련 비교 및 최종 적용(안) 선정 28
표 3.2. 반사균열 억제공법 시험시공 개요 31
표 3.3. 시험시공 구간별 AREA 지수 결과 34
표 3.4. FWD 결과의 AREA 지수비교(t-test 통계검정) 35
표 3.5. 아스팔트 포장 평탄성 확보 장비 및 문제점 37
표 3.6. 평탄성 측정위치 및 구성단면, 평탄성 측정장비 41
표 3.7. 호남선 45k(순천방향) 평탄성 측정 및 분석 결과 43
표 3.8. 호남선 36k(순천방향) 평탄성 측정 및 분석 결과 44
표 3.9. 호남선 37k(순천방향) IRI 측정, 분석 값 44
표 3.10. 호남선(순천방향) 위치별 평탄성 측정, 분석결과(광주전남본부 자료제공) 45
표 3.11. 호남선(순천방향) 47k 및 36k 지점 AREA지수 계산결과 47
표 3.12. 호남선 47k 및 36k 구간 역탄성 계수 계산결과 48
표 4.1. 동탄성계수(Dynamic modulus) 시험결과 53
표 4.2. 인장강도비(TSR: Tensile Strength Ratio) 시험결과 54
표 4.3. 하부 콘크리트 재료 배합설계 55
표 4.4. 아스팔트 덧씌우기 모사시료(강(Steel)/콘크리트) 직접인장강도 시험결과 56
표 4.5. 아스팔트 덧씌우기 구간 모사 시료(강(Steel)/콘크리트) 직접전단강도 시험결과 57
표 5.1. MEPDG 기본 입력변수 사항 60
표 5.2. 적용 포장 단면 개요 및 MEPDG 포장구조해석단면 62
표 5.3. 포장구조해석에서 고려된 아스팔트 혼합물 기본 입력 물성 63
표 5.4. Dynamic Modulus(DM) test results(시험 평균값, 밀입도) 64
표 5.5. Dynamic Modulus(DM) test results(시험 평균값, SMA) 64
표 5.6. JCP layer 주요 물성 입력변수 66
표 5.7. JCP layer 주요 물성 입력변수 67
표 5.8. 지반층(Subgrade layer) 주요 물성 입력변수 68
표 5.9. Scenario(시나리오)別 포장 구조해석 결과 (1) 70
표 5.10. Scenario(시나리오)別 포장 구조해석 결과 (2) 71
표 6.1. 아스팔트 덧씌우기 구간 계측기 매설 현황 83
표 6.2. 복합단면 거동 측정 및 분석을 위한 계측센서 제원 84
표 6.3. 아스팔트 덧씌우기 구간 거동 측정 데이터로그 및 무선모뎀 전송장비 제원 85
표 6.4. 일반포설구간 온도 데이터 현황 87
표 6.5. 일반 덧씌우기 구간 계측 데이터 88
표 6.6. 동시포설구간 온도 데이터 현황 89
표 6.7. 동시포설구간 계측 데이터 90
표 6.8. 구스포장구간 온도계 데이터 현황 92
표 6.9. 구스포장구간 계측 데이터 93
표 6.10. 배수성포장구간 온도 데이터현황 94
표 6.11. 아스팔트 덧씌우기 구간별 인장부착강도 결과 96
표 6.12. 구간별 아스팔트 혼합물의 바인더 함량 시험 결과 98
표 6.13. 아스팔트 덧씌우기 혼합물의 공극률 시험 결과 99
표 6.14. 공법별 아스팔트 혼합물의 변형강도 시험 결과 100
표 6.15. 실내 배합하여 제조한 아스팔트 혼합물의 동적안정도 및 침하깊이 결과 101
표 6.16. 구간별 노후 콘크리트 포장의 압축강도 결과 102
표 6.17. 구간별 노후 콘크리트 포장의 탄성계수 시험 결과 103
표 6.18. 구간별 노후 콘크리트 포장의 열팽창계수 시험 결과 104
표 6.19. 구간별 노후 콘크리트 포장의 기포간격계수 시험 결과 106
표 6.20. 아스팔트 덧씌우기 구간 재료 및 공법 현황 109
표 6.21. 하부 콘크리트 포장 계측 및 물성 특성 110
표 6.22. 아스팔트 덧씌우기 구간 공법별 단면 내 변형률 및 변위 특성 비교분석 112
그림 1.1. 노후콘크리트 포장 연장 및 보수비 추정 15
그림 1.2. 반사균열 메커니즘 16
그림 2.1. 반사균열 발생 모습(좌) 및 메카니즘(ModeⅠ, 우) 19
그림 2.2. 온도변화에 기인한 수평변형(좌), 컬링(우)에 따른 반사균열 메카니즘 20
그림 2.3. 차량 통행에 의해 발생되는 반사균열 메카니즘 21
그림 2.4. 휨과 전단 거동의 메카니즘 22
그림 2.5. 아스팔트 덧씌우기 시스템의 설명 22
그림 2.6. FHWA ALF 2002 테스트 조건 24
그림 2.7. AZ-CR 아스팔트 혼합물의 반사 균열 저항성 결과 24
그림 2.8. Quarter-car simulation in IRI measurements 25
그림 3.1. 일반적인 아스팔트 덧씌우기 공사 개요 27
그림 3.2. 기존 택코팅 적용시 문제점 27
그림 3.3. 택코팅 동시포설장치(좌) 및 장착된 노즐 상세도(우) 29
그림 3.4. 택코팅 살포 원형 노즐 상세사진 29
그림 3.5. 공기압 방식의 유제 공급 장치 29
그림 3.6. 콘트롤 박스 및 탈부착 거치대 30
그림 3.7. 노즐 스팩 및 분사 순서 및 면적 30
그림 3.8. FWD(Falling Weight Deflectometer) 장비 사진 및 측정 개요도 32
그림 3.9. 단일 음파센서(SSS) 및 비접촉식 초음파 센서(MSS) 38
그림 3.10. NCDS(Non-Contact Digital Ski) 장비 개요도 39
그림 3.11. 아스팔트 포설장비에 NCDS 장착 예(例) 39
그림 3.12. MSS내에서 최종 포설높이 계산 과정[1](5개 중 3개만 적용) 40
그림 3.13. MSS내에서 최종 포설높이 계산 과정[2](5개 중 3개만 적용) 40
그림 3.14. BMS장비 센서 설치 위치도(좌) 및 Sonic-Analyzer 상세(우) 42
그림 3.15. Basic structure of outlier definition in normal data pool 43
그림 3.16. IRI 측정결과(호남선 37k, 순천방향, 총 1회측정, 콘크리트 포장구간은 참고측정) 45
그림 3.17. IRI 측정결과(호남선 45k, 순천방향, 총 4회측정) 46
그림 3.18. IRI 측정결과(호남선 36k, 순천방향, 총 4회측정) 46
그림 3.19. FWD측정값의 포장층별 탄성계수 계산 Flow-chart 48
그림 3.20. Pave-scan 장비 측정 사진(호남선 47k 부근) 49
그림 3.21. Pave-scan 장비 측정 결과(호남선 47k 우측차륜부(좌), 좌측차륜부(우)) 49
그림 3.22. Pave-scan 장비 측정 결과(호남선 37k 우측차륜부(좌), 좌측차륜부(우)) 50
그림 3.23. Pave-scan 장비 측정 결과(호남선 36k 좌측차륜부(좌), 종점부(우)) 50
그림 4.1. IHRT 동탄성계수 시험 사진 및 개요도 53
그림 4.2. Pull-off test 전경(좌: 개질SMA+SAMI+강(鋼), 우: 개질SMA+SAMI+콘크리트) 56
그림 4.3. Schematic concept of Leutner test 57
그림 5.1. MEPDG내 교통량 입력 데이터(AADT분배, 중하중차량 분배율, 교통량 증가율) 61
그림 5.2. MEPDG내 기후입력 데이터 61
그림 5.3. MEPDG내 구현된 지배곡선(Master-curve), 일반 밀입도 혼합물 65
그림 5.4. MEPDG내 구현된 지배곡선(Master-curve)-SMA 혼합물 65
그림 5.5. Scenario別 반사균열(Reflective cracking) 예측결과(검정선: 신뢰도 90%:보수적 해석, 오렌지색: 신뢰도 50%: 통상적 해석) 72
그림 5.6. 포장 구조해석결과(시나리오 1: WC-1: 5cm + WC-1: 5cm) 73
그림 5.7. 포장 구조해석결과(시나리오 2: WC-1: 4cm + WC-1: 4cm) 73
그림 5.8. 포장 구조해석결과(시나리오 3: SMA 13: 5cm + SMA 13: 5cm) 74
그림 5.9. 포장 구조해석결과(시나리오 4: SMA 13: 4cm + SMA 13: 4cm) 74
그림 5.10. 포장 구조해석결과(시나리오 5: SMA 10: 5cm + SMA 10: 5cm) 75
그림 5.11. 포장 구조해석결과(시나리오 6: SMA 10: 4cm + SMA 10: 4cm) 75
그림 5.12. 포장 구조해석결과(시나리오 7: SMA 13: 5cm + WC-1: 5cm) 76
그림 5.13. 포장 구조해석결과(시나리오 8: SMA 13: 4cm + WC-1: 4cm) 76
그림 5.14. 포장 구조해석결과(시나리오 9: SMA 10: 5cm + WC-1: 5cm) 77
그림 5.15. 포장 구조해석결과(시나리오 10: SMA 10: 4cm + WC-1: 4cm) 77
그림 6.1. 거동 측정 및 분석을 위한 계측센서 설치 공정 86
그림 6.2. 일반포설구간 온도계 측정 데이터 87
그림 6.3. 일반포설구간 변위계 계측 데이터 88
그림 6.4. 동시포설구간 온도계 측정 데이터 89
그림 6.5. 동시포설구간 변위계 계측 데이터 91
그림 6.6. 구스포장구간 온도계 측정 데이터 92
그림 6.7. 구스포장구간 변위계 계측 데이터 93
그림 6.8. 배수성포장구간 온도계 계측 데이터 94
그림 6.9. 배수성포장구간 변위계 계측 데이터 94
그림 6.10. 구스(좌) 및 배수성(우) 포장구간 부착 및 균열 상태 95
그림 6.11. 아스팔트 덧씌우기 구간별 인장부착강도 실험 모습 96
그림 6.12. 아스팔트 혼합물 연소 전(좌), 연소 후(우) 시료 98
그림 6.13. 하부 노후 콘크리트 포장 압축강도 시험 모습 102
그림 6.14. 하부 콘크리트 포장 열팽창계수 시험 104
그림 6.15. 하부 콘크리트 포장의 기포간격계수 시험 105
그림 6.16. 기포간격계수 시험 결과를 활용한 공법별 공기량 분석 106
그림 6.17. 기포간격계수 시험 결과를 활용한 공법별 기포간격계수 분석 107
그림 6.18. 기포간격계수 시험 결과를 활용한 공법별 공극구조 분석 107
그림 6.19. 아스팔트 덧씌우기 구간 공법별 콘크리트층 상부 온도 및 변위 변화 112
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