강바닥판 교량에 적용된 에폭시 아스팔트 포장의 응력 해석 연구

조신행,김낙석,위광환,정윤수,Jo. Shin Heang,Kim. Nakseok,Wee. Kwang Hwan,Jung. Yoon Soo 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.6

에폭시 아스팔트는 장경간 강바닥판 교량의 교면포장 재료로 사용하기에 매우 적합하다. 에폭시 아스팔트의 뛰어난 성능은 5.0-5.5 cm의 두께로 포장이 가능하여 교량의 고정하중을 감소시킬 수 있는 경제적이며 효율적인 교면포장 재료이다. 그러나 국내 적용사례가 부족하며 얇아진 포장 두께에 따른 응력 전달 경로의 변화로 교량 부재의 손상 및 파손에 대한 우려가 있다. 본 연구에서는 에폭시 아스팔트 포장이 적용된 강바닥판 교량의 구조해석을 수행하고 실내 실험 결과와 비교하여 적용성을 평가하고자 하였다. 연구 결과, 유한요소해석에서 포장에 발생하는 인장응력은 간접인장강도에 비해 매우 작았으며, 부착면에서의 전단응력도 접착강도에 비해 작은 것으로 나타났다. 따라서 에폭시 아스팔트 포장은 강바닥판 교량의 박층 포장으로서 충분한 안정성과 내구성능을 제공할 수 있는 것으로 나타났다. Epoxy asphalt is an excellent material for overlay of long-span bridges with orthotropic steel deck. The superior characteristics of epoxy asphalt allow epoxy asphalt overlay to be applied with a thickness of 5.0-5.5 cm, which can significantly reduce dead load and benefit the structural efficiency. With limited experience in the domestic market however, concerns still exists regarding higher risk of steel deck damage due to the thinner application of the overlay. In this study, structural analysis of an orthotropic steel deck with epoxy asphalt overlay is carried out to evaluate a field application example. Analysis results showed that deformation and tensile stress were very small, and shear stress between layers was smaller than bond strength. According to the analysis of study results, the epoxy asphalt pavement can provide sufficient stability and performance life as thin-overlay on orthotropic steel bridge deck.

중온형 아스팔트 콘크리트 특성연구

조신행,전순제,전준영,류득현,Jo. Shin-Haeng,Jun. Soon-Je,Jeun. Jun-Young,Ryu. Deug-Hyun 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1

유해가스 발생의 저감, 에너지 절약과 환경적인 이유로 인해 아스팔트의 생산 및 시공온도의 저감에 대한 필요성은 매우 크다. 온도 저감은 시공과 성능 면에서도 유리한 점이 많은데 다짐이 더 잘되기 때문에 워커빌리티가 향상되며 추운 날씨에서도 시공이 가능하다. 또한 고온에서의 아스팔트 노화를 저감시켜 저온 균열에 보다 우수한 성능을 나타낸다. 중온형 아스팔트의 많은 장점에도 불구하고 공용성능은 아직까지 만족할 만한 수준은 아닌 것으로 평가 되며 향후 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. Temperature reduction in the manufacturing of asphalt mixtures is highly desirable from a number of aspects. Reduced fumes and emissions, and reduced energy consumption, are important environmental reasons to continue pursuing the goal of temperature reduction. There are important construction and performance advantages as well. For instance, improved workability results in better compaction; lower production and placement temperatures may improve prospects for cold weather paving; and lower temperatures will result in less binder aging and possibly better cracking resistance. The performance of WMA is not to be satisfied though there are various advantages. Therefore, more research is needed on a number of issues

칼라아스팔트콘크리트의 주차장 마감 적용 연구

조신행,류득현,전준영,전순제,이승우,Jo. Shin-Haeng,Ryu. Deug-Hyun,Jeun. Jun-Young,Jun. Soon-Je,Lee. Seung-Woo 한국방재학회 2007 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2007 No.1

지하 주차장 바닥 마감재로 칼라 아스팔트 콘크리트의 적용을 위해 기존 마감재의 장,단점을 조사하고 지하 주차장에 사용되기에 적합한 칼라 아스팔트 콘크리트의 배합설계를 수행하였다. 칼라 아스팔트 콘크리트를 주차장 바닥 마감재로 사용할 경우 미끄럼 저항성의 향상과 소음감소에 효과가 있을 것으로 판단된다. Strengths and weakness of preexistence materials were researched for applying color asphalt to pave on parking lot, then it was conducted mix-design so that to use on parking lot. If color asphalt is used on parking lot it makes skid resistance increase and noise reduction.

교면포장의 평가 방법 고찰

조신행,조남준,장정순,백유진,김낙석,Jo. Shin Haeng,Jo. Nam June,Jang. Jung Soon,Baek. Yu Jin,Kim. Nak Seok 한국방재학회 2011 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.1

토목 기술의 발달로 장대교량이 증가함에 따라 교면 포장도 더 심각한 진동 및 충격, 기상조건에 노출되게 된다. 교면 포장은 차량의 주행의 편리성뿐 아니라 교량 구조물을 보호해야 하는 역할도 함께 수행하기 때문에 일반 토공부의 포장과 다른 성능을 필요로 한다. 교면 포장의 특수함을 감안하여 교면 포장의 품질을 평가하고, 설계와 적용시 반영 한다면 교량의 내구 연한 및 시공, 유지관리 비용을 절감 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 교면 포장에 요구되는 성능을 조사하고, 교면 포장 특히, 장대 교량 적용시 교면 포장의 성능 평가를 위한 평가 방법을 고찰하였다. 교면 포장의 가장 큰 구조적 특징은 교량의 진동과 휨에 의해 포장이 받게 되는 휨응력이다. 특히 교량의 장경간화에 따라 더 큰 진동과 변형을 경험하게 되는 교면 포장은 그에 따른 충분한 휨 추종성과 피로 저항성을 확보하여야 한다. 기존 토공부 포장에서는 실험이 간단한 원통형 공시체를 이용한 간접인장강도 모드의 실험으로 피로 성능을 평가하였으나, 교면 포장은 실제 거동 특성과 유사한 빔 피로 시험 모드가 보다 신뢰성이 높을 것으로 판단된다. 빔 피로시험 모드로는 3점, 4점, 5점 휨 피로 시험 모드가 있으며, 각각의 모드는 지지점의 개수, 재하점의 개수에 따라 다른 거동 특성을 평가 할 수 있다. 최근 개발된 5점 휨 시험의 경우 교량에서 발생하는 부(-)모멘트를 모사할 수 있어 보다 현실적인 검증이 가능할 것으로 예상된다. 이 외에도 실제 크기 모형을 이용하여 윤하중을 가하는 Full-scale 모델의 경우 비용과 시간이 많이 소요되는 단점이 있으나 가장 신뢰성이 높은 방법이라고 할 수 있다. 교면 포장은 교량구조부로 수분이 침투되는 것을 막아주는 역할을 하여야 하며, 특히 해상 교량의 경우의 염분과 겨울철 사용되는 제빙화학제는 콘크리트의 열화와 강구조물의 부식을 발생시키므로 교면 포장의 방수 성능 검토는 매우 중요한 역할을 한다. 일반 토공부 포장과 달리 교면 포장은 하부층이 대기에 노출되어 있기 때문에 겨울철에 더 낮은 온도로 포장체의 온도가 내려가게 되고, 온도가 떨어진 포장층은 스티프니스가 증감함에 따라 저온 균열의 발생확율이 높아지며, 휨추종성도 나빠질 가능성이 높다. 따라서 저온에서의 균열 저항성 및 스티프니스를 평가하는 것은 교면 포장 재료의 중요한 인자 중 하나이다. 포장과 포장 하부층의 접착은 포장층의 일체화된 거동을 할 수 있게 하기 때문에 내구성 향상에 중요하다. 특히 교량과 같이 진동과 변형이 많은 경우에 있어 포장 접착층의 성능은 포장과 교량 구조물의 파손에 더 큰 영향을 미치게 된다. 접착성능은 실내에서의 직접인장모드와 전단접착강도 시험 모드의 실험이 있으며, 현장에서 측정하는 Pull-off 실험 등이 있다. 최근에 교통량과 중차량의 증가와 더불어 교량이 장경간화 되어 가면서 평가방법과 기준을 과거보다 엄격하게 할 필요성이 있다. 하지만 현실은 교면포장에 대한 시방규정이 모호하기 때문에 본 논문에서 제시한 국내외의 다양한 평가방법을 통해 적절한 교면포장의 성능을 평가하고 교면포장의 거동특성에 대한 이해를 함으로써 보다 발전된 교량기술을 확보할 수 있을 것이다.

슬래그 골재를 사용한 10 mm 밀입도 아스팔트 혼합물의 골재입도 기준 연구

조신행,김경남,김낙석,Jo, Shin Haeng,Kim, Kyungnam,Kim, Nakseok 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.6

The purpose of this paper is to suggest 10 mm aggregate specification for thin layer asphalt pavement using steel slag. Aggregate gradations of conventional dense-graded asphalt mixtures were made by fuller's model, whereas 10 mm dense-graded asphalt mixture was obtained tender mix due to close to the maximum density line. The proposed aggregate gradation specification was made to have enough VMA and well-interlocking refer to foreign standards. The correlation between the proposed aggregate gradation and the properties of mixtures were analyzed using Gradation Ratio (GR) and Compacted Aggregate Density (CAD). The CAD index has a high $R^2$ of 0.86-0.99 because the CAD index is able to reflect various aggregate properties. As the results of evaluation by CAD index the proposed aggregate gradation provides more reliable stability and VMA. The percent passing (%) of aggregate size smaller than 0.3 mm was limited 10% or more for improving crack resistance. This limitation increased for 15% of the asphalt mixture's toughness. 제강슬래그 골재를 사용한 박층 아스팔트 포장공법을 위해 10 mm 밀입도 아스팔트 혼합물의 골재 입도기준을 제시하고자 하였다. 기존 WC-1, WC-3과 같은 밀입도 아스팔트 혼합물의 골재 입도기준은 퓰러모델에 의해 제시되었으나 10 mm 밀입도 아스팔트의 경우 최대밀도선과 유사한 입도를 얻게 되어 부드러운 혼합물이 되는 경향을 나타내었다. 국외 입도기준을 참고하여 골재 맞물림과 최소 골재간극률을 확보하기 유리한 입도를 제시하였다. 제시된 입도의 검증을 위해 골재 입도특성지표인 입도비(GR)와 골재다짐밀도(CAD)를 사용하여 혼합물 물성과의 상관관계를 분석하였다. 골재 입도 및 다양한 특성을 반영할 수 있는 CAD 지표의 $R^2$가 0.86~0.99로 매우 높게 나타났다. CAD 지표를 이용하여 다양한 골재 입도를 검토한 결과 제시 입도기준이 마샬안정도와 VMA 등 배합설계 인자에 보다 안정적인 것으로 나타났다. 또한 균열저항성 향상을 위해 0.3 mm 이하 골재의 통과중량백분율을 10% 이상으로 제한함으로서 터프니스가 약 15% 향상되어 효과적임을 확인 할 수 있었다.

주차장의 아스팔트 포장설계 기준 검토

조신행,백인규,이정권,김낙석,Jo. Shin Haeng,Baek. In Gyu,Lee. Jeong Kwon,Kim. Nakseok 한국방재학회 2013 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.1

생활수준의 향상으로 차량보유대수가 증가함에 따라 주차를 위해 필요한 면적 또한 증가하고 있다. 이에 대한 일환으로 지방자치단체나 정부에서는 건축물에 대해 주차장의 의무 설치를 권장하고 있지만 주차장 포장설계에 관해서는 도로포장과 달리 시방서나 규정 없이 경험적으로 설계되고 있는 실정이다. 따라서 이를 위해 주차장 포장의 설계기준을 검토하고자 한다. 국내에서는 주차장 설계에 관하여 뚜렷한 기준이 없이 교통량이 적은 단지 내 도로로 판단하여 설계하거나 아스팔트 포장의 최소 설계두께를 적용하고 있다. 설계 시 국내에서는 TA설계법을 많이 사용하며 국외의 경우 AASHTO 설계법을 활용하여 적용하나 하부 지반과 차량수를 고려한 약식 포장 설계가 많이 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 및 국외의 문헌조사를 통해 주차장의 기준과 도로포장의 기준을 살펴보았으며, 주차장의 적절한 설계를 하기위해 고려해야할 사항 등을 검토 하였다.

에폭시 아스팔트 혼합물의 에폭시 화학 조성에 따른 양생수준 예측

조신행,김낙석,Jo, Shin Haeng,Kim, Nakseok 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.2

에폭시 아스팔트 혼합물은 에폭시 수지와 경화제의 화학반응이 진행되어 양생시간을 거쳐 성능 발현이 이루어진다. 에폭시 아스팔트의 양생수준은 후속공정의 진행과 교통개방 및 공정계획의 수립에 절대적인 영향을 미치므로 정확한 예측모델의 개발이 중요하다. 본 연구에서는 기존 예측식에 사용되는 인자들의 화학적 의미 분석을 통하여 에폭시 수지의 농도와 경화특성을 반영하여 기존식보다 확대된 적용 범위를 갖는 양생수준 예측식을 제시하였다. 실외양생 실험과 비교 결과 상관계수가 0.971 이상으로 나타나 조성이 다른 에폭시 아스팔트 혼합물의 온도와 시간에 따른 양생수준을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. The curing of epoxy asphalt mixture depends on the chemical reaction of epoxy resin and the curing agent. The curing level of epoxy asphalt mixture needs to be predicted in order to decide traffic opening time and to establish further construction plans. In this study, chemical analysis of the prediction model was executed to expand the applicability of the previous prediction model. Consequently, the curing level prediction model of epoxy asphalt concrete mixture was proposed using the concentration ratio and the acid value ratio. According to the results of outdoor curing experiments, the final prediction model showed that the correlation coefficient is greater than 0.971. Precise prediction results of different composition epoxy asphalt were obtained by reflecting the chemical composition ratios in the curing level prediction model.

저소음 포장의 소음예측 및 경제성 분석을 통한 소음 저감방안

조신행,장정순,김완상,김낙석,Jo, Shin Haeng,Jang, Jung Soon,Kim, Wan Sang,Kim, Nakseok 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3

도로 교통 소음을 저감하기 위해 신설 및 기존 도로의 소음 발생정도와 저감 대책을 결정 할 수 있는 합리적 방법이 필요하다. 본 연구에서는 방음벽뿐만 아니라 저소음 배수성 포장에 의한 소음 감소 효과를 예측하고 이를 이용하여 소음 편익을 고려한 경제성 분석을 통해 대안을 선정하는 방법을 제시하고자 한다. 저소음 배수성 포장의 소음 감소 효과 예측을 위해 시험포장구간에서 차량 이동식 측정방법으로 소음을 측정하고 이를 KHTN 프로그램을 사용하여 저소음 배수성 포장과 방음벽 적용 시 소음 감소 효과를 예측하였으며, 현장 측정 결과 예측소음과 실측소음이 유사한 것으로 나타났다. 이러한 소음 예측 기법을 사용하여 소음 저감 방안을 도출하고 생애주기비용분석을 통해 최적의 대안을 선정할 수 있었다. Reasonable methods are needed to predict the noise level of new/existing roads and to select means of noise reduction. In this study, the noise reduction effects of both soundproof walls and quiet pavements were predicted. The noise reduction effects of quiet pavements were predicted by measurement data obtained using the CPX method in test pavements. The noise reduction effect was predicted by KHTN program when applied to soundproof walls and quiet pavement. As a result, the predicted noise level was similar to the measured one. The design method was suggested by an economic analysis using noise benefit of predicted noise reduction. The research suggests that the optimum alternative has to be determined using noise prediction method and life-cycle cost analysis.

포트홀 저감을 위한 분말형 박리방지제의 수분민감성 평가

조신행(Jo shinhaeng),김경남(Kim kyungnam),김낙석(Kim nakseok),김유석(Kim yooseok) 한국방재학회 2018 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.-

최근 이상기온, 집중호우, 폭우 등의 기후변화로 아스팔트 콘크리트 포장도로의 균열, 단차, 포트홀 등 다양한 파손이 빈번하게 발생하고 있다. 이중 포트홀은 아스팔트 콘크리트 포장 표층부 일부가 움푹하게 파이는 형상으로 발생하며 도로 이용자의 안전에 직결되는 요소이다. 포트홀은 수분에 의해 아스팔트 바인더의 결합력과 아스팔트 바인더와 골재 사이 점착력이 약화되어 발생되며 이는 포장 자체의 구조적 성능 저하를 유발한다. 해마다 포트홀로 인한 교통사고 증가하고 있는 추세이며 이로 인한 인명피해, 차량 및 도로시설물 파손 등의 도로 이용자의 직ㆍ간접적인 피해가 증가하고 있다. 이에 따라 국내에서는 박리방지제 사용을 권고하고 있으며 본 연구에서는 산업부산물을 분말형 박리방지제로 활용하는 연구를 수행하였다. 시험결과 아스팔트 콘크리트 혼합물 생산 조건에 따라 다소 편차가 발생하는 동적수침 시험 및 TSR 시험에서 개발된 분말형 박리방지제의 사용은 평균적으로 수분민감성 품질기준을 상회하는 값을 나타냈다. 연구를 통해 개발된 분말형 박리방지제의 활용은 포트홀 저감에 매우 효과적이며 이를 통해 도로 이용자의 안전을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

복합 이중층 투수성 시멘트 콘크리트 포장 배합설계 및 접착성 평가

조신행(Jo, Shin Haeng),김경남(Kim, Kyungnam),안지헌(An, Ji Hun),김낙석(Kim, Nakseok) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10