공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 재료기준에 관한 기초연구 :A Fundamental Study on Pervious Concrete Materials for Airport Pavement Cement Treated Base Course

김승원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김승원 (강원대학교, 강원대학교 일반대학원)

지도교수: 박철우

발행연도: 2013

저작권: 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

2013

공항 기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 현장 적용을 위한 실험적 연구

김승원 , 오지현 , 신상민 외 3명 대한토목학회 학술대회 2013.10 학술대회자료

공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 재료기준에 관한 기초연구

김승원 토목건설공학과 2013.01 학위논문

공항포장 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트 개발에 관한 기초연구

김승원 , 오지현 , 장봉진 외 3명 한국도로학회논문집 2013.01 학술저널

2012

국내 공항 기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 강도 특성

김승원 , 장봉진 , 주민관 외 2명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2012.11 학술대회자료

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현재 국내에서 적용되고 있는 공항포장의 시공 및 유지관리 기준은 외국기준인 국제민간 항공기구 ICAO(International Civil Aviation Organization), 국제항공수송협회 IATA(International Air Transport Association)나 미연방항공청 FAA(Federal Aviation Administration)의 기준을 사용하고 있어 국내의 특성에 맞는 연구개발이 필요하다. 또한 국내 공항포장에 사용되는 입상기층 및 보조기층 재료는 국내의 특성에 맞는 한국형 설계법이나 지침이 존재하지 않아 도로포장에 사용되는 재료기준이나 외국의 공항포장 기준을 통하여 설계, 시공되고 있는 실정이다. 이는 항공기의 재하하중을 완전히 고려하지 못하거나 지역적, 환경적인 특성을 고려하지 못하여 조기파손의 발생확률이 높다. 또한 최근 전 세계적인 이상기온 현상으로 국지성 폭우 및 폭설의 빈도가 증가하고 그 규모 또한 대형화 되어 공공시설물의 배수시스템에 대한 관심이 증가하는 추세이다. 특히, 공항활주로의 경우에는 안전의 측면과 항공기 연착 등의 문제로 인하여 신속한 배수시스템 대책이 필요하다.
본 연구에서는 공항포장의 배수성 확보를 위한 시멘트안정처리기층을 공항포장에 적용 시, 투수성을 확보하면서 강도 증진을 목적으로 하는 시멘트안정처리기층의 개발을 위한 연구를 수행하였다. 압축강도, 투수성능 및 연속공극률을 모두 만족시키기 위하여 현장의 시공조건을 고려하여 다양한 다짐방법을 설정하였다. 총 5가지의 실내실험을 통한 다짐방법을 활용하여 공항포장의 시멘트안정처리기층에 적합한 최적 다짐수준을 찾기 위해 실험을 수행하였다.
압축강도 실험결과, 굵은골재 최대치수 13mm를 사용하였을 경우 모든 다짐변수에서 가장 낮은 압축강도를 나타내었으며, 굵은골재 최대치수 25mm를 사용하였을 경우 비교적 가장 높은 압축강도를 나타내었다. 또한 무다짐을 제외한 모든 다짐방법에서 기준 압축강도인 재령 7일에서 5MPa을 만족하였다. 투수성능 실험결과, 골재의 최대치수가 증가할수록 투수계수가 증가하였다. 투수성능 확보를 위해서는 골재 크기가 큰 것을 사용하는 것이 유리한 것으로 분석되었다. 공극률 실험결과, 다짐방법에 따른 공극률의 차이는 있었지만, 골재의 최대치수에 따른 공극률의 차이는 미미한 것으로 분석되었다. 또한, 골재의 최대치수에 따른 투수성능과 공극률 실험을 통해 본 결과, 골재의 최대치수가 클수록 투수성능은 향상되지만 골재의 최대치수의 차이가 공극률에는 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다.
또한 실험에서 도출된 적정 굵은골재 최대치수 및 다짐방법을 활용하여 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 압축강도, 투수성능 및 연속공극률을 측정하였다. 압축강도 실험결과, 고로슬래그 미분말을 혼입한 모든 변수에서 기준 압축강도인 재령 7일에서 5MPa을 만족하는 것으로 분석되었다.
공항포장의 기층 및 보조기층의 배수성 확보를 위한 시멘트안정처리기층을 공항포장에 적용 시, 안정처리기층의 투수성을 확보하면서 강도를 증진시키기 위하여 단위시멘트량을 늘리고, 물-시멘트비를 낮추어 활용할 필요성도 있을 것으로 판단되어진다. 또한 투수성 확보를 위해서는 잔골재율을 0%, 목표 공극률을 30~35%, 목표 투수계수는 5000~6000in./hr(3.5~4.5cm/sec)로 설정함이 적절할 것으로 판단되어진다.

The current construction and maintenance of an airport pavement in the country are based on ICAO (International Civil Aviation Organization), IATA (International Air Transport Association) or FAA (Federal Aviation Administration) that are overseas standards, so research and development of standards appropriate for the domestic characteristics are needed. Besides, an airport pavement is being designed and built, based on material standards or foreign airport pavements standards, since there is no Korean-style design method or guideline on granular base materials and subbase materials used for an airport pavement which are suitable for the domestic properties. This increases the chance of the early damage, since it doesn''t completely consider aircraft''s load, or regional and environmental characteristics. Recently, there is also a growing interest in drainage systems of public facilities, due to the rise in the frequency and scale of regional heavy rain and heavy snow resulting from abnormal temperature all around the world. For improving safety and settling delayed arrival of airplanes, in particular, rapid measures of drainage systems in airport runways should be established.
This study was designed to develop a cement treated base course for enhancing permeability and strength, when applying it to an airport pavement for improving a drainage effect. Considering field construction conditions, a variety of compaction methods were set in order to meet all of compressive strength, permeability and continuous porosity. Using five compaction methods, an interior experiment was conducted to look for the best compaction level appropriate for a cement treated base course used for an airport pavement.
According to the results of the compressive strength experiment, all the compaction variables showed the lowest compressive strength, when using a coarse aggregate of 13 mm, and they showed a relatively high compressive strength, when using a coarse aggregate of 25 mm. Moreover, excepting self-compaction, all the compaction variables satisfied 5MPa at 7 days that means the standard compressive strength. When experimenting the permeability, the permeability coefficient increased, as the maximum size of an aggregate got bigger. It was analyzed that using big-sized aggregates was advantageous to secure the permeability. In addition, there was a difference of porosity according to the compaction method, but its difference was slight according to the maximum size of aggregate. When testing the permeability and porosity depending on the maximum size of an aggregate, the permeability improved, as the maximum size of an aggregate became big, but the difference of its maximum size didn''t affect the porosity.
In addition, the compressive strength, permeability and continuous porosity of concrete containing the GGBS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) were measured, based on the maximum size and compaction method of the proper coarse aggregate extracted from the experiment. As the result, all of the variables containing the GGBS met 5MPa at 7 days.
In conclusion, it is thought that when applying a cement treated base to airport pavement for improving drainage effects of a base and a subbase, there would be a need of increasing cement contents and lowering the ratio between water and cement to secure the permeability of a treated base and enhance the strength. Furthermore, setting the fine aggregate modulus, the target porosity and the target permeability coefficient at 0%, 30~35 % and 5000~6000 in./hr (3.5~4.5 cm/sec) would be appropriate for enhancing the permeability.

#Pervious Concrete #Cement Treated Base #Airport Pavement #Infiltration

목 차
국문초록 ⅰ
목 차 ⅲ
표 목 차 ⅶ
그림목차 ⅷ
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구 필요성 1
1.2 연구 목적 8
1.3 연구 내용 및 범위 9
Ⅱ. 투수콘크리트의 개요 및 기술동향 11
2.1 투수콘크리트의 개요 11
2.2 국내 기술동향 14
2.3 국외 기술동향 19
2.3.1 미국 19
2.3.2 일본 20
2.3.3 유럽 20
2.4 기술동향 분석 22
Ⅲ. 공항포장의 배수문제로 인한 피해사례 23
3.1 국내 기술동향 23
3.2 국외 기술동향 27
3.2.1 미국 27
3.2.2 일본 30
3.2.3 영국 30
3.2.4 독일 31
3.3 피해사례 32
Ⅳ. 실험계획 및 방법 35
4.1 실험개요 35
4.2 실험방법 36
4.2.1 압축강도 측정방법 36
4.2.2 공극률 측정방법 37
4.2.2.1 전체공극률 37
4.2.2.2 연속공극률 38
4.2.3 투수계수 측정방법 39
Ⅴ. 사용재료 및 배합 41
5.1 사용재료 41
5.1.1 시멘트 41
5.1.2 골재 41
5.1.3 고로슬래그 미분말 44
5.2 실험 배합 45
5.3 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 실험 배합 45
Ⅵ. 실험결과 및 분석 46
6.1압축강도 46
6.1.1 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리트의 압축강도 46
6.2 공극률 47
6.2.1 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리트의 연속공극률 47
6.3 투수계수 49
6.3.1 골재의 최대치수에 따른 투수계수 49
6.3.2 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리트의 투수계수 50
6.4 소결 52
Ⅶ. 고로슬래그 미분말 혼입에 따른 실험결과 및 분석 54
7.1압축강도 54
7.1.1 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 압축강도 54
7.2 공극률 55
7.2.1 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 연속공극률 55
7.3 투수계수 57
7.3.1 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 투수계수 57
Ⅷ. 결 론 59
참고문헌 61
Abstract 70

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