고성능표면처리공법(NGCS)을 적용한 포장용 콘크리트의 물-시멘트 비에 따른 내구 특성 = Durability of Pavement Concrete with Water Cement Ratio after Next Generation Concrete Surface Application

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 고성능표면처리공법(NGCS)을 적용한 포장용 콘크리트의 물-시멘트비에 따른 내구 특성을 규명하고자 연구를 진행하였다. NGCS 공법은 소음 저감 및 주행 안정성을 위한 표면 재가공 공법이지만, 콘크리트의 취약층인 천이영역(ITZ)을 노출시켜 내구성을 감소시킬 우려가 있다.
국가건설기준센터의 표준시방서에 의거하여 물-시멘트비와 NGCS 적용, 미적용에 따른 8개의 변수를 구성하여 배합을 진행하였다. 포장용 콘크리트 기준에 부합하는 휨강도를 가지는 것을 모두 확인하였으며, 기본 특성 평가를 위한 압축강도 시험도 함께 진행하였다.
NGCS 적용에 따른 내구 특성의 변화를 관찰하기 위하여 RCPT, 급속 동결융해 저항성 시험, 마모 저항성 시험, 화상 분석을 진행하였다. 또한 ITZ 노출이 내구성에 미치는 영향을 분석하기 위한 SEM 분석을 진행하였다.
NGCS 공법을 적용하며 ITZ가 드러나지만, 오히려 취약층인 레이턴스층이 제거되며 내구성이 일부 증가하는 경향을 보였다. 또한 물-시멘트비가 높아질수록 ITZ의 형성이 활발해지고 콘크리트의 내구성이 감소하는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The main object of this study is to evaluate the durability of concrete pavement applied with the Next Generation Concrete Surface (NGCS) method, specifically in relation to the water-cement ratio. Although NGCS is an effective texturing technique for reducing noise and improving driving stability, there is a concern that it might reduce durability by exposing the Interfacial Transition Zone (ITZ), which is a weak layer in concrete.
Based on the standard specifications of the Korea Construction Standards Center, eight mix variables were set up depending on the water-cement ratio and the application of NGCS. All mixtures met the flexural strength requirements for concrete pavement, and compressive strength tests were also done to assess basic properties.
To observe changes in durability due to NGCS, tests for RCPT, rapid freeze-thaw resistance, abrasion resistance, and image analysis were conducted. In addition, SEM analysis was performed to analyze how ITZ exposure affects durability.
The results showed that while the NGCS process exposes the ITZ, it also removes the laitance layer, which is a weak part of the surface, leading to a slight increase in durability in some aspects. It was also confirmed that as the water-cement ratio increases, ITZ formation becomes more active, resulting in a decrease in the concrete's durability.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 국내외 NGCS 연구 동향 2
• 1.2.1 국내 NGCS 연구 동향 2
• 1.2.2 국외 NGCS 연구 동향 3
• 1.3 연구 내용 및 논문 구성 5
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 2.1 고성능 표면처리공법(Next Generation Concrete Surface, NGCS) 6
• 2.1.1 개요 6
• 2.1.2 NGCS 공법의 특성 10
• 2.1.3 NGCS 공법의 시공 방법 16
• 2.2 물-시멘트비와 내구성의 상관관계 19
• 2.3 콘크리트 천이영역(Interfacial Transition Zone, ITZ) 20
• 2.3.1 개요 20
• 2.3.2 ITZ 형성 메커니즘 22
• 2.3.3 NGCS 공법 적용에 따른 ITZ 노출과 내구성 감소 24
• Ⅲ. 실험 계획 및 방법 26
• 3.1 실험 계획 26
• 3.1.1 NGCS 모사 공법 적용 28
• 3.2 사용 재료 31
• 3.2.1 시멘트 31
• 3.2.2 골재 32
• 3.2.3 배합설계 34
• 3.3 실험 항목 및 방법 35
• 3.3.1 공기량 및 슬럼프 시험 35
• 3.3.2 압축강도 및 휨강도 시험 37
• 3.3.3 급속 염소이온 침투 저항성 시험 41
• 3.3.4 급속 동결융해 시험 44
• 3.3.5 화상 분석 47
• 3.3.6 마모 저항성 시험 49
• 3.3.7 SEM 분석 51
• Ⅳ. 실험 결과 및 분석 54
• 4.1 공기량 및 슬럼프 시험 결과 54
• 4.2 압축강도 및 휨강도 시험 결과 55
• 4.3 급속 염소이온 침투 저항성 시험 결과 58
• 4.4 급속 동결융해 저항성 시험 결과 60
• 4.5 화상 분석 결과 62
• 4.6 마모 저항성 시험 결과 68
• 4.7 SEM 분석 결과 72
• Ⅴ. 결론, 82
• 참 고 문 헌, 83
• Abstract, 86