스크랩 콘크리트포장공법의 종류 및 구조특성상 비교

[돌이]

 

15. 콘크리트포장공법의 종류 및 구조특성상 비교

Ⅰ. 개 요

1. 콘크리트포장은 표층에 작용하는 하중을 기층 및 보조기층을 통해 넓게 분산시켜 노상층이 지지하는 하중을 줄여주는 아스팔트 포장과는 달리, 콘크리트 Slab의 휨저항에 의해 대부분의 하중을 지지하는 포장임. 그러므로 Slab의 두께는 하중에 충분히 저항할수 있을 정도로 해야함.

2. 콘크리트포장에서 균열은 필연적으로 발생하는데 이러한 균열은 줄눈설치로 발생위치를 인위적으로 조절하고 줄눈부위를 Dowel Bar나 Tie Bar로 보강할 필요가 있음.

3. JRCP, CRCP등의 경우 Slab내에 보강철강을 사용하게 되는데 여기서 철근의 역할은 균열의 발생 자체를 막는데 있는 것이 아니라 발생된 균열이 과도하게 벌어지는 것을 막는데 있음.

Ⅱ. Dowel Bar와 Tie Bar

구   분	Dowel Bar	Tie Bar
1. 설치위치	․횡방향 줄눈에 설치	․종방향 줄눈에 설치(차선위치)
2. 설치목적	․콘크리트의 응력감소 ․줄눈부에서 원활한 하중전달 ․승차감을 좋게유지 ․하중에의한 처짐량 감소시켜   Pumping 현상등 억제	․종방향줄눈에 발생 균열 ․과도한 벌어짐방지

Ⅲ. 콘크리트포장의 종류

1. 횡방향줄눈과 보강철근유무 및 형식에 따라 구분

2. 콘크리트포장의 종류

1) JCP(Jointed concrete Pavement)

2) JRCP(Jointed reinforced concrete Pavement)

3) CRCP(Continously reinforced concrete Pavement)

4) PCP(Prestressed concrete Pavement) → 아직 연구단계

  상당한 시공기술요구 외국에서도 공항 활주로등 일부에서 이용 실정

3. 콘크리트포장 구조

  그림

4. 콘크리트포장 특징

1) JCP

① 일정한 간격으로 가로줄눈을 설치하여 줄눈하단부에서만 균열발생유도

② Dowel bar와 tie bar를 이용하여 하중전달

2) JRCP

① JCP의 줄눈부를 감소시키기 위해 개발

② 줄눈이외의 부분에서 균열을 어느정도 허용

③ 대신 균열의 확대를 방지키 위해 종방향철근을 사용

3) CRCP

① 횡방향줄눈을 완전히 제거

② 균열발생 허용

③ 종방향철근을 이용, 균열의 확대를 방지(철근량 콘크리트 단면적의 0.5～0.7%)

Ⅳ. 콘크리트포장의 균열발생 요인

1. 체적변화와 구속력

1) 양생시 건조수축 및 온도변화

2) Slab 하단의 마찰력

3) Warping(휘거나 뒤틀리는)현상

2. 교통하중

1) Slab하단부 인장에 의한 균열 Cantilever

2) Slab 하단부 공동발생시 차량하중에 의한 균열

3. 기타 화학적 요인 동결융해

1) 알칼리(Cement) - 골재(규소)반응에 의한 Gel 생성

2) 동결융해 콘크리트 내 침투수 → 동결 → 체적증가 → 균열

3) Pumping : 보조기층의 세립자가 물과 함께 솟아 올라

  공동현상- 지지없어 Cantilever → 균열 발생

4) 단차발생 : AASHO 도로시험에서 발생

Ⅴ. 시멘트 콘크리트포장 구조상 비교

공 법 구 분	JCP	JRCP	CRCP
1. 줄 눈   구 조	1) 가로수축줄눈(6m    이하 간격) 2) 팽창줄눈 3) 세로수축줄눈    (차선위치)	1) 가로수축줄눈 ①Slab두께25cm      미만 경우 : 8m ② Slab두께 25cm이     상경우 : 10m 2) 세로 줄눈 3) JCP 비해 줄눈   갯수 감소	1) 가로 수축줄눈    완전생략 2) 팽창 줄눈 3) 세로 줄눈
2. 균 열	1) 가로 수축 줄눈    설치로 건조수축    인한균열유도       (6mm-13mm) 2) 포장Slab균열 허     용 않음	1) 줄눈이외 부분 균     열 어느정도 허용 2) 균열과대 벌어짐    방지위해→종방향     철근사용	1) 균열발생을 허용함 2) 상당량(콘크리트    단면적의0.5～0.7     %) 종방향 철근을     사용, 균열틈의 벌     어짐을 억제함
3. 활 동	1) Conc Slab 활동   가능토록 분리막   설치		1) 온도변화 및 건조     수축에 의한 conc     slab의 움직임을    막아야하므로분리     막 사용 않음 2) 이형철근삽입 활동     억제
4. 하 중   전 달	1)Dowel Bar (단차   방지, Pumping현    상 방지 하중 전    달 유지시킴)		1) 조골재 맞물림 및     세로철근으로 하중     전달

Ⅵ. JCP 및 CRCP의 특징비교

공 법 구 분	JCP	CRCP
1. 구 조   특 성	1) Con'c Slab 자체로 교통하중 및     온도변화에 대해지지 2) Slab에 불규칙한 균열을 방지하    는 줄눈중 가로수축줄눈은 4-6     m간격으로 설치 3) 골재 맞물림 작용 및 dowel bar    를 통해 slab간 하중전달	1) Con'c Slab 자체로 교통하중 및    온도변화에 대해지지 2) Slab에 발생하는 균열을 연속철    근으로 억제 3)팽창줄눈은 필요하나 수축줄눈     은 불필요
2. 시공성	1) 줄눈설치 및 콘크리트 양생등으    로 다소불리	1) 콘크리트 측방공급에 따른 작업    공간필요(확장구간에 부적합) 2) 콘크리트 품질관리에 고도의숙     련 필요
3. 내구성	1) 중차량에 대한 적응성 양호
4. 평탄성	1) 4-6m간격 가로수축 줄눈설치로    불리함	1) 양호함
5. 유 지   보 수	1) 유지관리비저렴(단, 줄눈부의 정     기적인 유지보수필요) 2) CRCP에 비해 국부적인 파손대     한 보수가 용이함	1) 높은 시공수준이 요구되나 유지     보수비는 저렴 2) 제설용 염화물에 의한 철근부식     우려
6. 공용성	1) 장기적인 양생필요(보통 포틀랜     드 시멘트 사용시 최소 14일이     상 소요) 2) 수축줄눈의 설치로 승차감불량 3) 소음발생	1) 장기간 양생 필요 2) 무근 콘크리트 포장에 비해 승     차감 양호 3) 소음 발생
7. 토 질   영 향	1) 침하량이 크거나 부등침하 발생     에 따른 조기 파손
8. 적 용   도 로	1) 중차량의 구성비가 큰 도로 2) 절성토 경계부가 많은 도로 3) 신설 도로	1) 4차선 이상 신설도로 2) 지형 평탄하고 선형이 좋은 본     선구간도로 3) 양호한 주행성이 필요한 도로
9. 공 사   실 적	1) 부산-마산 고속도로, 88올림픽     고속도로, 중부고속도로 2) 호남고속도로, 남해고속도로확장     및 국도포장 다수	1) 중부고속도로 일부구간 적용    (설계속도 120km/h구간)

Ⅶ. 줄눈종류

1. 위치별 분류

1) 가로줄눈(Transverse Joint)  

2) 세로줄눈(Longitudinal Joint)

2. 기능별 분류

1) 수축줄눈(Contraction Joint)  

2) 팽창줄눈(Expansion Joint)

3) 시공줄눈(Construction Joint)

3. 수축줄눈

1) 체적변화(온도변화, 건조수축)에 대응

                 50m/m

              300m/m

              25m/m 이상

4. 팽창줄눈

1) 하절기 온도상승에 의한 체적변화에 대응

2) 시공시기에 따라 간격이 차이(조정) 하절기-간격 크게

3) 팽창 줄눈부에는 하중전달이 안되므로 설치수 제한 필요

4) 팽창 줄눈부에 이물질이 끼면 → 압축응력에 의해 SLAB좌굴

→ SLAB 판 튀어 오름(BLOW UP)

                50m/m

             300m/m

              25m/m 이상

5. 시공줄눈

1) 일일 공사량 400-700m 가능 대개 400m/일 정도 시공

2) 시공 마감시 joint 설치

3) 팽창줄눈과 모양 기능 비슷

Ⅷ. 줄눈설치시 유의사항

1. 줄눈간격은 지역 및 기후조건에 따라 차이

2. 비닐깔기 시행(분리막설치)

1) slab 거동에 대해 마찰력 최소화

2) 방수 기능

3) 하부골재 유출방지

3. Sawing 시기(매우 중요)

1) cutter 기가 탈 수 있는 시기에 즉시

2) 작업시기 지연되면 crack 발생유도 불가능

4. Sawing 깊이

1) D/3-D/4(D: slab 두께)

2) 깊이 크면 : 하중전달 능력저하

3) 깊이 작으면:균열발생 유도 부실

5. 줄눈설치방법(예)

6. Dowel Bar 설치

1) 정열이 잘 되어야 하고

2) 수평유지

Ⅷ. CRCP의 균열허용한계

1. 균열간격

1) 균열은 필수적이나 균열간격이 중요

2) 평균 균열 간격

① 3.5'(1.2m)＜X＜8'(2.5m)가 바람직

② 철근량 0.6%=AS/AC가 적정

③ 균열간격이 커지면 균열폭이 커짐

④ Spalling 발생

2. 균열폭

1) AASHTO에서는 0.04″(1mm)이하 바람직

3. 〈 허용응력 이하로

1) 철근의 허용응력 이상이 되면 원상회복 어렵다

2) 철근에 많아지면 - 균열발생 많고 - 균열폭 줄어듬

① 즉, 량의 증가 ↑×↓, △×↓, ↓

② 상기 조건을 만족하게 철근량 산정

4. slab 하단과 보조기층의 마찰증가 필요( 비닐깔기 없음)

Ⅸ. JCP와 CRCP의 문제점 및 개선방향

1. 각국의 영향

1) 단경간(4-6m) 무근 콘크리트포장 많이 사용

2) 줄눈있는 단경간 철근콘크리트포장 거의 사용치 않음(무근에 비해 고가이고 기능상 장점이 없음)

3) CRCP는 벨기에에서 중차량도로에 많이 사용

4) 벨기에, 영국, 프랑스등 유럽국가에서 CRCP를 덧씌우기공사에 사용하고 있으며 가격면에서 무근과 비슷.

2. 문제점

1) 포장수명(공용기간)다 했을 때 포장처리 및 보강의 적절한 해결책 미흡

2) 보조기층의 배수불량에 의한 Pumping현상과 slab파괴

3) 숙련된 고급인력 확보

4) 철근부식과 Punch out(CRCP 고유현상)

3. 개선방안

1) 보수공법(덧씌우기, 재시공)의 공법개발(Recycling, RCCP연구법)

2) 두꺼운 Slab포장( 15″)구조의 적용검토

3) 원활한 배수를 위한 토공작업철저(지하배수처리)

4) 시멘트 등 수경성 화합물로 안정처리된 보조기층(Lean Con'c, Ascon) 시공

Ⅹ. 콘크리트포장의 향후개선 사항

1. 보조기층(길어깨)여유폭 확보 : min 50mm

2. 피토고 낮은 횡단 구조물의 포장 보강 : Approach slab, 철근 보강

3. Ramp구간 내측 길어깨 포장구조는 본선 포장과 동일단면 유지

4. 접속 Slab 포장공법 : 팽창 줄눈수 4개→1～2개소로 줄여 평탄성 증진

5. 콘크리트포장과 Ascon길어깨 사이의 접합부처리 : 줄눈재삽입, 맹암거 설치

6. 성토부 지하 배수시설 설치에 따른 선택층 유실(삭제)방안 검토

7. 안정처리층 보완 따른 slab단면 축소 방안

8. 저 slump시멘트콘크리트 운반장비 개발보급

9. 거친면 마무리 공법 : Tinning, grooving, stripping, chilling사용 → 소음, 쾌적승차감, 미끄럼저항 고려

10. 도로포장용 시멘트개발 : Fly ash cement등

11. 양생제, 줄눈재 품질개선 : 국내의 환경조건에 적합한 품질, 외국 제품 사용할 때 여건적용 불량