2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12

발 간 등 록 번 호

제5권 포장, 도로 안전 ● 부대시설 및 환경

 

포장, 도로 안전 ․ 부대시설

및 환경

제 10 편 포장

제 11 편 안전시설

제 12 편 부대시설

제 13 편 도로건설과 환경영향

제 14 편 방음시설

제 15 편 환경친화적 도로 건설

제 16 편 도로 경관

제5권

 

제 10 편 포장

 

제10편 포장

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4.1 개요

4.1.1 설계 시 고려사항

콘크리트 포장은 슬래브에 작용하는 환경하중 및 교통하중을 기층 및 보조기층을 통하여 넓게 분산

시켜, 노상층이 지지하는 하중을 줄여주는 아스팔트 포장과는 달리, 콘크리트 슬래브의 휨 저항에 의

하여 대부분의 하중을 지지하는 포장이다. 그러므로 슬래브의 두께는 하중에 충분히 저항할 수 있을

정도로 해야 한다. 또한, 균열은 콘크리트 포장에서 필연적으로 발생하는데, 이러한 균열을 줄눈의 설

치로 위치를 인위적으로 조절하고 줄눈 부위를 다웰바나 타이바로 보강할 필요가 있다.

다웰바는 주로 횡방향 줄눈에 설치하며, 사용 목적은 줄눈부에서의 하중전달을 원활히 하여 승차감을

좋게 유지함과 동시에 하중에 의한 처짐량을 감소시켜 펌핑 현상 등을 억제하고, 콘크리트의 응력을

줄이는데 있다.

타이바는 주로 종방향 줄눈에 설치하며, 종방향 줄눈에 발생한 균열이 과도하게 벌어지는 것을 막는데

있다. 또 JRCP나 CRCP 등의 경우에 슬래브 내에 보강철근을 사용하게 되는데, 여기서 철근의 역할

은 균열의 발생 자체를 막는 데 있는 것이 아니라 발생된 균열이 과도하게 벌어지는 것을 막는 데 있

음을 상기할 필요가 있다.

4.1.2 콘크리트 포장의 종류

콘크리트 포장의 종류에는 횡방향 줄눈과 보강철근의 유무 및 형식에 따라 무근 콘크리트 포장 (JCP,

jointed concrete pavement), 철근콘크리트포장(JRCP, jointed reinforced concrete pavement),

연속철근콘크리트포장(CRCP, continuously reinforced concrete pavement) 등으로 나뉜다. 그

외에 프리스트레스콘크리트포장(PCP, prestressed concrete pavement), 로울러다짐콘크리트포장

(RCCP, roller compacted concrete pavement)도 있으나 적용빈도는 작은 편이며, 특히 PCP는

상당한 시공기술과 비용이 필요하여 국외에서는 공항 등 제한적인 시설에 적용중이다.

JCP는 다웰바나 타이바를 제외하고는 일체의 보강이 없는 포장 형태로서, 일정한 간격으로

줄눈을 설치함으로써 균열의 발생 위치를 인위적으로 조절하고, 필요에 따라 줄눈부에 다웰

4. 콘크리트 포장

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

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바를 사용하여 하중전달을 돕기도 한다. JCP에서는 줄눈 이외의 부분에서는 균열 발생을

허용하지 않는다. 그 이유는 철근보강이 없으므로 줄눈부 외에 발생한 균열이 과대하게 벌

어지는 것을 막을 수 없기 때문이다.

JCP에서는 콘크리트 슬래브와 보조기층 사이에 분리막을 설치하는데 이는 마찰력을 줄임으

로써 온도변화 및 건조수축에 의한 콘크리트 슬래브의 수평 거동을 억제하는 구속력을 줄이

기 위함이다. 구속력이 줄어들면 콘크리트에 발생되는 응력도 줄어들고, 따라서 균열의 발

생되는 응력도 줄어들고 따라서 균열의 발생도 줄일 수 있다.

JCP는 시간이 경과함에 따라 줄눈 부위의 파손(단차, 우각부 균열, 펌핑 등)으로 승차감의

저하를 초래할 수 있다.

JCP는 필연적으로 많은 줄눈을 사용하게 되는데 이러한 줄눈으로 인한 문제점을 감소시키

기 위하여 고안된 포장의 형태가 JRCP이다. JRCP는 줄눈의 개수를 감소시키는(줄눈과 줄

눈 간의 간격은 증가) 대신 줄눈 이외의 부분에서 발생되는 균열을 어느 정도 허용하는데,

이렇게 발생된 균열들이 과대하게 벌어지는 것을 방지하기 위하여 일정량의 종방향 철근을

사용하는 포장의 형태이다. JRCP의 경우 JCP에 비하여 줄눈의 수가 줄어들긴 했으나 줄눈

부위에서 발생하는 문제점을 여전히 안고 있다.

CRCP는 횡방향 줄눈을 완전히 제거한 포장의 형태로서, 균열의 발생을 허용하고 상당량

(콘크리트 단면적의 0.5 ~ 0.8%)의 종방향 철근을 사용하여 균열 틈의 벌어짐을 억제하는

포장의 형태이다. CRCP는 가능한 한 온도변화 및 건조수축에 의한 콘크리트 슬래브의 움

직임을 막아야 하므로 콘크리트 슬래브와 보조기층 사이에 분리막을 사용하지 않는다.

CRCP는 줄눈이 없으므로 승차감이 좋고 포장 수명도 다른 포장 형태보다 길기 때문에 세

계적으로 각광을 받고 있다.

그림 4.1은 이상의 콘크리트 포장의 유형을 도식화하여 나타낸 것이다.

포장 형태의 결정은 교통량 · 공사비용 · 유지보수비용 · 시공 및 유지보수의 난이도 · 기후

환경 등을 고려하여 결정하며, 시공 경험도 중요한 결정 요소가 된다.

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<그림 4.1> 콘크리트포장 구조의 종류

4.2 콘크리트 포장의 구성

콘크리트 포장의 횡단면은 그림 4.2와 같이 콘크리트 슬래브·보조기층·노상으로 이루어져 있으며, 콘

크리트 슬래브와 보조기층을 합한 총 두께가 동결 깊이보다 작은 경우에는 부족한 만큼 노상층의 상

부에 선택층 또는 동상방지층을 설치해야 한다. 단, 성토부가 2 m 이상인 경우에는 동상방지층을 설

치할 필요성이 없으나, 린콘크리트 층의 시공성 측면을 고려할 경우에는 선택층을 최소 두께인 150

mm를 설치해야 한다. 포장층[슬래브와 린콘크리트(또는 보조기층)]이 동결깊이보다 큰 경우는 따로

동상방지층을 둘 필요가 없다.

배수를 위한 횡단경사는 직선구간의 경우 1.5 ~ 2.0 %를 표준으로 한다. 보조기층은 안정처리를 하거

나 안정처리를 하지 않을 수 도 있다.

<그림 4.2> 콘크리트포장의 구성

보조기층의 마무리 폭은 그림 4.3에서 보는 바와 같이 콘크리트 슬래브의 양측으로 각각 0.9

m 정도 더 넓게 한다. 그 이유는 아래와 같다.

① 포장 단부, 측면 거푸집 및 슬립폼 페이버의 트랙 지지대 확보

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② 팽창성 흙의 사용이나 동상현상에 의해 포장단부에 발생하는 불균일 팽창 방지

③ 길어깨 포장에 대한 보조기층으로의 역할

④ 표층의 평탄성 확보

차로, 길어깨 및 중앙분리대 등의 횡단면 구성 요소는 「도로의 구조 · 시설 기준에 관한 규칙」

해설을 따르며, 시공성 및 유지관리 측면을 고려하여 콘크리트 길어깨를 우선적으로 검토

한다.

콘크리트 길어깨 아스팔트 길어깨

<그림 4.3> 콘크리트 포장 길어깨부의 횡단면 구성

4.2.1 노상

(1) 노상은 포장층(슬래브와 보조기층)의 기초가 되는 충분한 다짐이 된 흙의 부분으로, 노상면 아래

의 약 1 m 두께의 층을 말한다. 노상의 지지력은 평판재하시험 또는 CBR시험에 따라 판정한다.

(2) 노상토의 설계 CBR이 2 이하인 경우에는 지지력 증가를 위하여 연약지반처리를 해야 한다.

노상이 깊이 방향으로 토질이 다른 몇 개의 층을 이루고 있는 경우에는 이 편 3.4.3절에

제시된 방법에 따라 노상면에서 깊이 1 m 까지의 평균 설계 CBR을 구하여 그 지점의 설계

CBR로 한다. 특히, 지하수위가 노면 밑 0.60 m 이내로 상승되지 않도록 설계해야 한다.

4.2.2 동상방지층

도로의 동상은 수분, 노상토, 기온 특성 모두가 동상이 발생할 조건을 충족시킬 경우에 발생한다. 설

계동결깊이가 포장 두께보다 큰 경우에는 그 차이만큼 동상방지층을 설치한다.

동상방지층의 생략 기준은 다음과 같다.

① 흙쌓기 높이가 노상 최종면을 기준으로 2 m 이상인 구간이 50 m 이상 이어질 경우, 흙

제10편 포장

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쌓기 구간에서 노상토의 품질기준을 만족할 경우에는 동상방지층을 생략한다.

② 흙쌓기 높이 2 m 이상, 이하 구간이 불연속적으로 이어질 경우, 흙쌓기 높이 2 m의 기준

은 상당히 안전측으로 결정되어진 것이므로 흙쌓기 높이가 2 m에서 다소 부족하더라도

큰 문제가 되지는 않으며, 아래와 같이 구분하여 적용한다.

∙ 흙쌓기 높이 2 m 이상이 많고 부분적으로 흙쌓기 높이 2 m 미만 구간이 존재하는 경

우, 2 m 미만 구간의 연장이 30 m 미만 일 경우에는 동상방지층을 생략한다.

∙ 흙쌓기 높이 2 m 미만이 많고 부분적으로 흙쌓기 높이 2 m 이상 구간이 존재하는 경

우 2 m 이상 구간의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 설치한다.

∙ 흙쌓기 높이 2 m 미만인 구간과 흙쌓기 높이 2 m 이상 구간이 계속적으로 반복되며,

각각의 연장이 30 m 미만일 경우에는 동상방지층을 설치한다.

③ 동상수위높이차가 1.5 m 이상인 경우에는 동상방지층을 생략한다.

④ 0.08 mm 통과율을 기준으로 동상민감도를 판단하여 동상방지층 설치 유무를 결정한다.

0.08 mm 통과율이 8 % 이하일 경우에는 동상방지층을 생략한다.

동상방지층의 생략 가능 구간에 최소 두께로 동상방지층을 시공하는 경우는 다음의 기준을

따른다. 동결심도를 고려한 동상방지층의 두께가 10cm ＜ D ＜ 15cm인 경우 재료별 경제

성 비교 검토 후 적용한다. SB-2(계산값), SB-1(15cm)

<표 4.1> 동상방지층 생략 가능 구간 동방층 설치 시 최소 두께

구분 내 용

단면

콘크리트 슬래브

린콘크리트 기층(15 cm)

동상방지층(10 cm)

노상(90 cm)

설계 입도 SB-2

적용 구간

⦁2 m 이상 흙쌓기 구간 ⦁포장층 두께 ＞ 동결심도인 구간 ⦁동결심도를 고려한 계산 두께가 10 cm 미만인 구간

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4.2.3 보조기층

(1) 보조기층은 콘크리트 슬래브를 지지하며, 균열부에서의 펌핑현상을 막아주는 중요한 층으로서 한

층 이상의 다져진 입상재료 또는 안정처리재료 층으로 이루어지며, 노상과 콘크리트 슬래브 사이

에 다음과 같은 목적을 위하여 설치한다.

① 균등하고, 안정적이며, 영구적인 지지력 제공

② 노상반력계수(K)의 증대

③ 동결작용에 의한 손상도 극소화

④ 콘크리트 슬래브의 줄눈부, 균열부 그리고 단부에서의 세립토의 펌핑 방지

⑤ 단차와 균열의 감소

⑥ 시공장비의 작업로

(2) 따라서 보조기층은 균등하고 충분한 지지력을 가지며, 내구성이 풍부한 재료를 필요한 두께로 다

져서 만들어야 한다. 펌핑을 방지하기 위하여 특히 아스팔트나 시멘트 등으로 처리된 재료를 사용

하는 것이 좋다.

펌핑현상은 콘크리트 슬래브의 균열 틈으로 새어 들어간 물이 노상토와 섞여서 중차량 통과

시 균열 틈을 통하여 펌프질 하듯이 솟아 나오는 현상을 말하며, 이 때 물만 빠져 나오는

것이 아니라 노상토의 세립토가 함께 빠져나오므로 균열 하부에 공극(void)을 만들어 지지

력을 급격히 저하시킬 수 있다.

보조기층 두께가 300 mm 이상인 경우에는 상부 보조기층과 하부 보조기층으로 나누어, 하

부 보조기층에는 다소 질이 떨어지더라도 염가의 재료를 사용하는 등의 배려가 필요하다.

보조기층을 두 층으로 나눌 것인가는 경제성만이 아니고 재료 구득의 난이 등 종합적으로

검토하여 정한다. 보조기층용 재료로는 입상재료와 적당한 혼화재로 안정처리 된 각종 재료

들이 사용되어 왔으며, 보조기층용 재료를 선정할 시는 지역적인 경험을 참고해야 한다. 포

장 구조의 만족할 만한 공용성을 확보하기 위해서는 노상 또는 보조기층의 위나 그 속에

물이 고이는 것을 방지해야 한다. 배수목적상 필요할 경우는 보조기층을 포장 단부보다 0.1

m 밖으로 나오게 비탈면까지 포설하도록 한다.

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(1) 보조기층 재료

(1) 보조기층에는 입도조정 쇄석, 입도조정 슬래그, 수경성 입도조정 슬래그, 시멘트 안정처리재료 및

역청 안정처리재료 등을 사용한다.

(2) 시멘트 안정처리 첨가재료에는 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 플라이애쉬 시멘트 및 실리카

시멘트 중 어느 한 가지를 사용, 그 배합은 6일 양생 1일 수침 후의 일축압축강도가 5 MPa 이상

이 되도록 결정한다.

(3) 보조기층에 입도조정 쇄석 및 입도조정 슬래그 등의 입상재료를 사용하는 경우에는 최대 입경을

40 mm이하로 하고, 수정 CBR값은 80 이상, 0.425 mm(No.40)체 통과분은 소성지수(PI)가 4

이하이어야 한다.

수정 CBR과 소성지수가 규정에 합격하지 않는 재료도 시험 보조기층에 의한 지지력이 확인

가능한 경우 설계 CBR이 45 이상, 0.425 mm(No.40)체 통과분의 소성지수가 6이하인 재료

도 사용할 수 있다. 또, 이 경우에 0.425 mm(No.40)체 통과량이 10% 이하인 재료는 소성

지수가 10까지 사용할 수 있다.

보조기층에 석회안정처리 보조기층재료를 사용하는 경우에는 아스팔트 중간층을 설치한다.

이 경우의 석회안정처리재료의 배합은 9일 양생 1일 수침 후의 일축압축강도가 1 MPa이 되

도록 한다.

보조기층을 상부와 하부로 구분 시공할 경우 하부 보조기층에는 시공 현장의 가까이에서 경

제적으로 구할 수 있는, 수정 CBR 20 이상이고, 0.425 mm(No. 40)체 통과분의 소성지수

가 6 이하의 입상재료를 사용한다. 또한, 골재의 최대치수는 50 mm 이하로 하는 것이 좋다.

하부 보조기층에서 시험 보조기층에 의한 지지력이 확인될 경우와 과거의 실례로 경험적인

내구성이 확인될 경우에는 0.425 mm(No. 40)체 통과분의 소성지수(PI)를 10 이하로 하여

도 좋다. 또, 0.425 mm(No. 40)체 통과량이 10 % 이하의 재료에 소성지수가 15의 것까지

사용할 수가 있다.

하부 보조기층에서 수정 CBR이나 소성지수가 규격에 합격되지 않는 재료일지라도 소량의

시멘트나 석회 등으로 안정처리 함으로써 소요의 품질의 것이 얻어질 경우에는 사용할 수

있다. 하부 보조기층에 사용되는 시멘트 안정처리의 배합은 6일 양생, 1일 수침후의 일축압

축강도가 1 MPa, 석회안정처리 보조기층의 경우에는 9일 양생 1일 수침 후의 일축압축강도

가 0.5 MPa이 되도록 하면 된다.

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(2) 아스팔트 중간층

(1) 아스팔트 중간층은 보조기층의 내수성(耐水性) 및 내구성을 개선하기 위하여 보조기층의 최상부에

설치하는 것이다. 밀입도 아스팔트 중간층의 두께는 50 mm를 표준으로 한다.

(2) 중교통 도로에서 보조기층을 입상재료로 사용할 경우, 상부에 아스팔트 중간층을 설치할 수 있다.

아스팔트 중간층은 보조기층을 평탄히 마무리함으로써 콘크리트 슬래브 두께를 균등하게 하

며, 강우 후의 작업 휴지시간을 단축할 수 있는 등 시공 상의 개선에도 도움이 된다.

신설도로가 아닌 기존도로 확장 시 공사기간 중에 차량(중차량이 많은 곳)을 소통시켜야 할

경우도 아스팔트 중간층의 두께를 50 mm로 할 수 있다.

4.2.4 콘크리트 슬래브

(1) 콘크리트 포장 구조에서 콘크리트 슬래브는 이것의 휨 저항에 의하여 통행 교통하중을 거의 모두

지지하는 기능을 가지는 포장층이다.

(2) 콘크리트 슬래브의 구성 재료는 공용기간동안 받게 되는 교통하중과 환경영향에 의한 손상을 충

분히 지지할 수 있는 강도와 내구성을 가지는 것이어야 하며, 콘크리트 재료(시멘트, 물, 잔골재,

굵은 골재, 혼화재)의 소요 입도 및 품질과 배합 시방기준은 한국도로공사 제정 ʻ고속도로공사 전

문시방서ʼ 또는 ‘국가건설기준 표준시방서 도로 포장공사용 재료 시멘트 콘크리트(KCS 44 55

20)’에 규정된 관련사항을 만족하는 것이어야 한다.

(3) 알카리 실리카 반응 및 내황산염 등에 대한 내구성 개선을 위해서는 플라이애쉬 또는 슬래그분말

등을 혼합하여 사용해야 한다.

(4) 콘크리트 슬래브의 강도 특성은 소요 시험절차(KS F 2403 또는 KS F 2408)로서 얻어지는 휨강

도를 기준으로 삼는다.

콘크리트 슬래브의 기본 구성 요소는 포틀랜드 시멘트 콘크리트, 보강철근, 하중전달장치,

타이바 및 줄눈재로 이루어진다. 이들은 비틀림(distortion)과 풍화작용(disinte-gration)

에 의해서 받게 되는 손상(distress)을 극소화 할 수 있는 재료로서, 한국도로공사 제정 ʻ고

속도로공사 전문시방서ʼ에 규정된 사항을 만족하는 품질의 것을 사용해야 한다.

콘크리트 슬래브 재료에 사용하는 시멘트 종류의 선정은 콘크리트 휨강도를 크게 하고, 수

축이 적고, 조기의 발열량이 적은 것을 선택하는 것이 바람직하다. 일반적으로 보통 포틀랜

드 시멘트와 중용열 포틀랜드 시멘트가 많이 사용한다. 중용열 포틀랜드 시멘트와 플라이애

쉬를 혼입한 시멘트 또는 슬래그 미분말을 혼입한 시멘트를 사용하면 발열량이 적고 장기

제10편 포장

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강도가 증진되기 때문에 우리나라에서는 특히 하절기 시공 시에 콘크리트 포장용 재료로

적합하다.

콘크리트 슬래브의 휨강도는 재령 28일에서 KS F 2403(시험실에서 콘크리트의 압축 및

휨강도 시험용 공시체 제작 · 양생 방법) 또는 KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법 :

단순보의 3등분 점하중법)에 의해서 결정한다. 조강 포틀랜드 시멘트를 사용하는 경우 재령

7일 휨강도를, 그리고 중용열 포틀랜드 시멘트를 사용하는 경우 재령 91일 휨강도를 기준

으로 삼을 수 있다.

동결 · 융해작용 또는 염해로 인한 슬래브의 표면 약화를 방지하고자 할 때이거나 또는 혼합

물의 워커빌리티를 개선시키고자 할 때는 AE 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다.

4.2.5 보강철근, 하중전달장치, 타이바 및 줄눈재

(1) 콘크리트 슬래브는 온도·습도 등 환경적 변화, 슬래브 저면 마찰, 그리고 시공 시 수화작용에 따

라 응력이 발생하고, 균열을 수반한다.

이와 같은 발생 응력과 균열을 완화시키고 조절하기 위하여 가로·세로 방향의 줄눈부를 설치하여

인위적으로 유도하고, 줄눈부에서 연속성과 하중전달을 유지하기 위하여 전달장치(다웰바), 타이

바 그리고 줄눈재를 설치하거나(JCP, JRCP), 콘크리트 슬래브 단면 내에 가로·세로 방향으로 보

강철근을 설치하여 발생된 응력을 보강철근이 분담하도록 하여 균열 간격, 균열 폭을 조절하는 기

능을 가지도록(CRCP, JRCP)할 수 있다.

보강철근, 하중절달장치 그리고 타이바의 품질은 한국도로공사 제정 ʻ고속도로 공사 전문시방서ʼ

또는 동등의 규격(KS D 3504)을 만족하는 것이어야 한다.

(2) 보강철근

콘크리트 슬래브 내에 사용되는 보강철근은 충분한 부착력을 발휘할 수 있는 이형표면을 가진 이

형봉강철근을 사용해야 한다. 보강철근으로서 철망을 사용하는 경우 원형철망(welded wire

fabric : WWF)에서는 부착력이 용접된 횡방향 철선(welded cross wire)에 의해서 발휘하고,

이형철망(deformed wire fabric : DWF)에서는 이형 표면과 용접 교차점에 의해서 발휘된다.

사용 철망의 품질은 적정의 품질 규격(KS D 7017)에 적합한 것이어야 한다.

(3) 하중전달장치(다웰바)

가로 줄눈부에 설치하는 역학적 전달장치는 다음과 같은 특성을 가진 것을 고려해야 한다.

① 설계 구조가 간단하고 설치가 용이하며, 콘크리트 내에 완전 삽입이 가능한 것으로 한다.

② 이 장치와 접촉되는 부위의 콘크리트에 과잉 응력을 발생시키지 않고, 재하 하중응력을 적절히

분산시킬 수 있어야 한다.

③ 가로줄눈부의 종방향 변위(longitudinal movement)를 구속하지 않아야 한다.

④ 실제 통과하게 될 윤하중과 그 통과 빈도에 대하여 역학적으로 안정한 구조이어야 한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

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하중전달장치는 다웰바(dowel bar) 또는 슬립바(slip bar)라 부르기도 하며, 가로줄눈부에

는 한국도로공사 제정 ʻ고속도로 공사 전문시방서ʼ에 규정된 이형 철근 2종(SD30, 항복강도

300 MPa 이상) 또는 그 이상의 품질을 가지는 평강, 즉 원형 철근 다웰을 사용하는 것이

좋다.

이것의 직경, 길이, 간격에 대한 설계기준은 ʻ4.4.5 줄눈의 설계ʼ에서 다루고 있다. 원형 철

근 다웰을 보편적으로 이용하고 있지만, 현장여건에 적합하다고 판단되는 경우에는 이에 준

한 다른 형식의 다웰을 사용할 수도 있다.

또한 아스팔트로 처리된 투수성 기층으로 지지되는 무근 줄눈 콘크리트 포장(JCP)과 같은

횡방향 강성이 약한 단면을 가지는 줄눈부에서는 하중전달장치를 생략할 수 있다.

타이바는 한국도로공사 제정 ʻ고속도로공사 전문시방서ʼ 에 규정된 이형철근 2종 이상(SD

30, 항복강도 3,00 MPa 이상)의 축철근(axle steel) 또는 강봉철근(billet)으로 된 이형철근

을 사용해야 하지만 이에 준하는 인장강도를 발휘할 수 있는 연결재도 사용 가능하다.

타이바의 직경, 길이, 간격에 대한 설계기준은 ʻ4.4.5 줄눈의 설계ʼ에 기술되어 있으며, 다른

종류의 연결재를 사용하는 경우에도 타이바와 동일한 기준을 적용해야 한다.

염분이 포장 표면에 작용이 예상되는 지역에서는 줄눈부에 설치되는 타이바와 다웰바는 내

부식성 재료를 사용하든지 또는 표면을 코팅하는 것이 좋다.

콘크리트 포장에 적용되는 줄눈재는 시공 방식에 따라 다음과 같이 분류된다.

⑤ 부식이 예상되는 지역에서는 부식에 저항할 수 있는 재료이어야 한다.

⑥ 하중전달 장치에는 소요 인장강도이상의 품질을 가진 원형봉강철근을 사용한다.

(4) 타이바

타이바는 가로줄눈부에서 하중전달 기능이 아니라 인접 슬래브 면을 견고하게 연결 접속시켜 노

상면 상의 측방향으로 밀려남을 방지키 위하여 설치하며, 이에 필요한 최대 인장력을 견딜 수 있

는 품질의 이형봉강철근을 사용한다.

(5) 줄눈재

줄눈재는 줄눈부의 변위를 지탱할 수 있는 것으로서, 한국도로공사 제정 ʻ고속도로공사 전문시방

서ʼ에 규정된 소요 품질기준을 만족하고, 줄눈부의 기능과 형식에 적합하고 설계노선 조건에서 예

상되는 변형에 반드시 부합되는 것을 고려해야 한다.

제10편 포장

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<표 4.2> 콘크리트 포장 줄눈재

공법 재료 적용품질기준

주입형

가열형 고무아스팔트 계열

고속도로 전문시방서

“13-7 줄눈재료” 준용

상온형 실리콘 계열

성형

EPDM 계열

폴리네오프렌 계열

팽창줄눈판

표준팽창줄눈판

자체팽창형

실리콘 계열 주입줄눈재 자재는 ｢고속도로 공사용 건설재료 품질 및 시험기준｣ 및 ｢고속도

로 공사 전문시방서｣ 의 품질기준을 만족해야하며, ‘주사전자현미경 시험(KS I 0051)’을

통해 성분 분석 결과가 명확한 것을 사용해야 한다. 성분 분석 시험은 5 km(편도 2차로 기

준)마다 1회 실시한다,

백업재는 실리콘 주입줄눈재 적용 시 줄눈재 두께 및 여유 공간 깊이를 맞추기 위하여 적용

되며, 원형의 폴리에틸렌 폼(Polyethyleme foam)을 사용한다.

최근에 사용되는 줄눈재는 다음과 같은 세 가지 형태가 있다.

(1) 액상 줄눈재(liquid sealant)

수축줄눈에 적용되는 주입형 줄눈재로 액체 형태로 줄눈에 부어 넣어 굳히며, 가열형, 상온

형, 고무아스팔트 계열, 실리콘 계열 등이 있다.

∙ 폴리우레탄계는 재설재 사용량이 6 ton/lane-km/yr 이상인 구간은 적용할 수 없다.

∙ 실리콘 계열은 ｢고속도로 공사용 건설재료 품질 및 시험기준｣ 및 ｢고속도로 공사 전문시

방서｣의 품질기준을 만족해야 하며, ‘주사전자현미경 시험(KS I 0051)’을 통해 성분 분석

결과가 명확한 것을 사용해야 한다. 성분 분석 시험은 5 km(편도 2차로 기준)마다 1회 실

시한다. 백업재는 실리콘 주입줄눈재 적용 시 줄눈재 두께 및 여유 공간 깊이를 맞추기 위

하여 적용되며, 원형의 폴리에틸렌 폼(Polyethyleme foam)을 사용한다.

(2) 성형 줄눈재(preformed seals)

이 형식의 줄눈재는 줄눈면 쪽으로 밀어내는 힘이 있는 내부 웨브(web)를 갖고 있는 EDPM

(Ethylene Propylene Diene Terpolymer) 혹은 네오프렌(neoprene) 줄눈재이다. 이 줄

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

154

눈재의 크기와 설치 폭은 줄눈의 예상 변위량에 따라 결정된다.

(3) 팽창줄눈판(expansion joint filler)

이 형식의 줄눈재는 교량 접속부, 교차 접속부, 포장 구조 변경부 등의 설치되는 팽창줄눈

에 적용되며, 표준 팽창줄눈판 혹은 자체팽창형(self-expanding type ; SE) 코르크판이

사용된다.

콘크리트 포장에 적용되는 줄눈재는 시공 방식에 따라 다음과 같이 분류된다.

공법 재료 적용품질기준

주입형

가열형 고무아스팔트 계열

고속도로 전문시방서

“13-7 줄눈재료” 준용

상온형 실리콘계열

성형

EPDM 계열

폴리네오프렌 계열

팽창줄눈판

표준팽창줄눈판

자체팽창형

제10편 포장

155

4.3 콘크리트 포장의 설계 기준

4.3.1 개요

콘크리트 포장 구조를 설계하는데는 포장설계조건에 알맞은 합리적인 설계자료의 적용이 필요하다.

이와 같은 설계자료는 다음과 같이 분류되며, 설계자료의 모든 값은 설계노선을 대표하는 평균값을 사

용해야 한다.

(1) 설계일반조건 (4) 포장재료 물성

(2) 환경조건 (5) 포장의 구조적 특성

(3) 교통 (6) 철근보강에 관한 변수

ʻ4.4 콘크리트 포장의 설계 방법ʼ에 제시되는 콘크리트 포장의 구조 설계에 필요한 입력변수

요소는 표 4.3과 같이 구분되며, 이들에 적용되는 자료는 포장의 공용수명 산정에 영향을

주므로 소요산정 조건을 만족시키고 변동성을 고려한 적정값을 적용해야 한다.

<표 4.3> 콘크리트 포장 구조설계 입력 요소

구 분 항 목

비 고

AASHTO(ʼ81)

한국형포장

설계법

설계일반조건

설계등급 ○

설계기준 ○ ○

공용기간 ○ ○

환경조건

슬래브 온도차 ○

노상함수량 ○

배수특성 ○

재료의 특성

콘크리트 탄성계수 ○ ○

콘크리트 휨강도 ○ ○

콘크리트 열팽창계수 ○

콘크리트 건조수축 ○

노상재료물성 ○ ○

교통

교통량 ○ ○

등가단축하중 ○

12차종 별 하중 분포 및 축간 길이 ○

※ 연속철근콘크리트 포장 설계 시 교통은 등가단축하중(ESAL)으로 환산된 교통량을 사용한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

156

4.3.2 설계일반조건

(1) 2011 도로 포장 설계법은 도로의 중요도 및 교통량을 감안하여 세 가지의 설계등급으로 구분하며,

설계등급에 따라 설계에 필요한 설계입력변수(교통, 환경 및 재료물성)를 결정하는 방식에 차이가

있다.

(2) 설계등급 1 및 설계등급 2는 설계 프로그램에 따라 설계되고, 각각의 설계기준을 가지며, 설계등급

3은 설계변수에 따른 대표단면으로 설계한다.

(3) 신설 콘크리트 포장의 경우 설계를 위한 공용성 해석기간을 20년으로 한다.

(4) 포장의 기본설계 단면으로부터 설계대안 단면을 최소 3개 이상 결정한다.

설계등급 1은 도로의 종류(고속국도, 일반국도)에 따라 연평균일교통량(AADT, Annual

Average Daily Traffic)이나 5종 이상의 중차량이 많은 도로에 적용하고, 설계등급 3은

연평균일교통량 이 7,000대 미만인 저교통량 도로에 적용하는 것을 원칙으로 하며, 설계등

급 2는 도로의 종류에 따라서 설계등급 1 및 설계등급 3에 해당하지 않는 도로에 대하여

표 4.4와 같이 구분하는 것을 원칙으로 한다. 표 4.5는 설계등급별 포장 재료의 물성 및

교통량 정량화 및 설계방법을 나타낸 것이다.

<표 4.4> 설계등급

설계등급 도로구분 설계차량대수 비고

1

고속국도 150,000대 이상

5종 이상의 중차량 대수가 50,000대 이상일

경우에도 설계등급 1로 설계

일반국도 35,000대 이상

5종 이상의 중차량 대수가 12,000대 이상일

경우에도 설계등급 1로 설계

2

고속국도 150,000대 이하

일반국도

7000대 이상

35,000 이하

지방도 및

기타 도로

7000대 이상

기타 도로는 도로법에 명시된

특별시도·광역시도, 시도, 군도 및 구도를

의미함

3

일반국도,

지방도 및,

기타 도로

7000대 미만

기타 도로는 도로법에 명시된

특별시도·광역시도, 시도, 군도 및 구도를

의미함

제10편 포장

157

<표 4.5> 설계등급별 포장 재료의 물성 및 교통량 정량화 및 설계방법

설계등급 물성 측정 교통량 측정 설계방법

1

실내실험을 통한 재료의

물성 추정

차종별 교통량 분포 및

축하중 분포 측정

설계 해석 프로그램 사용

2

간단한 실내실험 또는

물성 데이터베이스 및

예측방정식을 사용

데이터베이스화된 축하중별

교통량 분포 사용

설계 해석 프로그램 사용

3

포장재료의 일반적인

물성 사용

데이터베이스화된 축하중별

교통량 분포 사용

설계 해석 프로그램 내

표준 설계단면 사용

2011 도로 포장 설계법의 설계등급에 따른 공용성 기준은 표 4.6과 같으며, 이는 도로관리

여건에 따라 조금씩 변경되어 적용될 수 있다.

<표 4.6> 설계등급별 콘크리트 포장 설계 공용성 기준

설계등급

콘크리트 포장 공용성 기준

줄눈콘크리트 포장 연속철근콘크리트 포장

균 열 IRI Puch-out

1 15 % 3.5 m/km 이하

6개/km

2 20 % 4.0 m/km 이하

4.3.3 환경조건

(1) 2011 도로 포장 설계법의 콘크리트 포장 설계에서 환경이 미치는 영향은 크게 포장체의 온도,

노상 함수비, 동결지수로 구분되며, 설계등급에 관계없이 동일하게 적용된다.

(2) 온도는 콘크리트 포장의 깊이별 온도 차이를 유발하여 응력을 발생시킨다.

(3) 침투한 강우나 상승한 지하수위에 의해 노상의 역학적 특성이 변화하고, 겨울철 하부 구조 재료의

동상으로 인해 포장 파손이 촉진된다.

(4) 환경 관련 입력 변수들은 설계수준에 관계없이 2011 도로포장 설계법 프로그램 내의 데이터베이

스 자료 및 예측식을 이용한다.

(5) 프로그램에서는 설계 시 설계 대상 구간에서 가장 인접한 1개 기상관측소 또는 인접한 3개 기상

관측소의 평균값을 사용할 수 있다.

(1) 온도영향

2011 도로 포장 설계법에서 온도에 따른 영향을 검토하기 위해 사용하는 자료는 지난 10년

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

158

동안의 국내 76개 기상관측소 자료이다. 이를 프로그램 내에 데이터베이스화 하였다. 기상자

료는 매월 최고 기온, 최저 기온, 평균 온도, 강수량을 포함한다. 각 기상관측소의 대기온도

자료와 설계 프로그램 내의 온도 예측 모듈을 이용하여 시간별, 일별, 월별, 계절별로 포장체

표면 및 내부의 온도분포를 예측한다. 예측된 깊이 별 온도분포는 슬래브의 상하부 온도차에

의한 슬래브의 구조 해석 및 공용성 해석에 사용된다.

(2) 노상 함수비 변화

노상 함수량의 변화는 노상 탄성계수를 변화를 시켜 포장 공용성에 영향을 미친다. 특히 장

마와 같은 장기 강우기간에는 노상토의 함수량이 평균 함수량보다 높아서 노상토의 탄성계수

가 상대적으로 낮아지고, 동절기에는 빈약한 강수량과 섭씨 영하 0℃ 이하로 떨어지는 대기

온도 조건으로 인해 노상토의 함수량이 평균 함수량보다 낮아서 노상토의 탄성계수가 상대적

으로 높아지는 특성을 갖는다. 2011 도로 포장 설계법에서는 다음 표 4.7은 설계 프로그램

에 내제되어 있는 함수비 예측 모델이다.

<표 4.7> 함수비 예측 모델

구간 함수비 예측식

대전 이남 w     × temp   × p rec   × P

대전 이북 w     × temp   × p rec   × P

여기서 w는예측함수비 temp는온도℃ p rec는년강수량mm P  월평균강수량mm

(3) 동결지수

동결지수는 기존 설계법의 동결지수와 동일한 방법으로 산출되지만, 동결지수선도 등은 기상

관측소의 위치에 따라 결정되어 반영된다.

4.3.4 교통

(1) 포장 설계에서의 교통조건은 도로 설계를 위한 계획 교통량인 연평균일교통량(AADT) 보다 상세

한 교통조건이 필요하며, 대상 도로를 통과하는 12종 차량들의 24시간 교통량을 파악하고 지역

적 특성 및 시간적 특성을 반영하기 위한 다음과 같은 절차를 수행하여 하중분포별 교통량으로

산출한다.

제10편 포장

159

(1) 연평균일교통량(AADT)

연평균일교통량(AADT)은 연간 총통행량을 365일로 나눈 값으로 정의한다. 포장 설계에 사

용되는 연평균일교통량은 도로 계획에서 산출된 초기년도부터 계획목표연도까지의 매년 평

균일 교통량 중 초기년도 값을 기준으로 사용한다.

(2) 차종별 구성 비율

차종별 구성 비율이란 표 4.8과 같이 국내 차종 분류 기준인 12종 분류 교통량을 연평균일교

통량(AADT)으로 나눈 값을 의미한다. 차종별 구성 비율이 필요한 이유는 차종형태 별로 포

장에 미치는 영향이 다르기 때문에, 이에 대한 차종별 교통량을 산출하여 포장의 파손량을

계산하기 위함이다.

<표 4.8> 차종 분류

(2) 설계등급 1에서는 교통 관련 입력 변수(방향계수, 차로계수)들을 조사하여 입력하는 것을 원칙으

로 하며, 조사대상은 인접한 지역의 도로들 중 설계 대상도로와 그 특성이 유사한 도로를 선택하

도록 한다.

(3) 설계수준 2에서는 2011 도로 포장 설계법 프로그램 내에 탑재되어 있는 데이터 베이스 자료를

이용할 수 있으며, 필요 시에는 인접한 지역의 도로에서 예측한 결과를 입력하여 사용할 수 있다.

차종 분류 차축 구성 정의

1종 2축 4륜

경차, 일반 세단형식 차량

16인승 미만 SUV, RV, 승합차량

2종 2축 6륜 중, 대형 버스

3종 2축 6륜

화물 수송용 트럭으로 2축의 최대 적재량

1 ~ 2.5톤 미만의 1단위 차량

4종 2축 6륜

화물 수송용 트럭으로 2축의 최대적재량

2.5톤 이상의 1단위 차량

5종 3축 10륜 화물 수송용 트럭으로 3축 1단위 차량

6종 4축 12륜 화물 수송용 트럭 형식으로 4축 1단위 차량

7종 5축 16륜 화물 수송용 트럭 형식으로 5축 1단위 차량

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

160

(3) 설계차로 교통량 산출

설계차로 교통량은 차종별 연평균일교통량에 방향분배계수(Directional Distribution

Factor, DD)와 차로분배계수(Lane Distribution Factor, DL)를 곱하여 다음 식 4.1과 같이

계산한다.

Wi  AADTi × DD × DL (식 4.1)

여기서, Wi : i 차종에 대한 설계차로 교통량

AADTi : i 차종에 대한 연평균 일교통량

DD : 방향분배계수(표 4.9 참조)

DL : 차로분배계수(표 4.9 참조)

<표 4.9> 방향분배 계수 및 차로분배계수

구분 방향분배계수 구분 편도 차로수 차로분배계수

고속국도

일반국도

지방도

0.5 ~ 0.55

고속국도

4 0.35 ~ 0.45

3 0.45 ~ 0.55

2 0.70 ~ 0.90

일반국도

4 0.35 ~ 0.45

3 0.60 ~ 0.70

2 0.80 ~ 0.90

차종 분류 차축 구성 정의

8종 4축 14륜

화물 수송용 세미 트레일러형식으로

4축 2단위 차량

9종 4축 14륜

화물 수송용 풀 트레일러형식으로

4축 2단위 차량

10종 5축 18륜

화물 수송용 세미 트레일러형식으로

5축 2단위 차량

11종 5축 18륜

화물 수송용 풀트레일러 형식으로

5축 2단위 차량

12종 6축 22륜

화물 수송용 세미 트레일러 형식으로

6축이상 2단위 차량

제10편 포장

161

(4) 시간별 교통량 변동률

시간별 교통량 변동률은 일일 교통량을 100 %로 보았을 때, 각 시간대별로의 비율을 나타낸

다. 시간대별 교통량은 앞 절에서 계산된 차종별 연평균 일교통량에 시간별 교통량 변동계수

를 곱해서 계산한다. 이 값의 결정은 장시간의 교통량 조사를 통하여 얻을 수 있는 것으로,

설계등급 1 및 설계등급 2에서는 2011 도로 포장 설계법 프로그램 내에 탑재된 데이터베

이스 자료를 이용하여 설계에 반영한다.

(5) 월별 교통량 변동률

월별 교통량 변동률은 각 월별로 월 평균교통량을 연 평균교통량으로 나눈 값을 의미한다.

이 값의 결정은 장시간의 교통량 조사를 통하여 얻을 수 있는 것으로 2011 도로 포장 설계

법 프로그램 내에 탑재된 데이터베이스 자료를 이용하여 설계에 반영한다.

(6) 차종별 축하중 분포

축하중 분포란 전체 도로 주행 차량의 축하중(차종, 축종류 별)을 하중등급에 따라 교통량으

로 비율화한 것이다. 앞에서 얻어진 월별에 따른 시간대별 차종 교통량에 축하중 분포를 적

용하면 하중 등급별로 교통량을 산출할 수 있다. 얻어진 하중 등급별 교통량을 기초로 각 하

중 등급에 대한 포장 구 조해석 및 손상도를 계산하게 된다.

(7) 교통량 증가 추정

설계기간 동안 매년 연평균일교통량(AADT)의 증가를 추정하기 위한 방법으로 표 4.10과 같

이 일반적인 4가지 교통량 증가 추정 방법을 제시하고 있다. 도로 포장 설계 시 이러한 4가지

의 교통량 증가 추정 방법에 대한 적용은 설계자가 최초 도로 계획 시 도로 용량 계산을 위해

추정한 방법을 그대로 적용한다.

<표 4.10> 시간에 따른 교통량 추정법

교통량 추정 방법 계산식

증가율 미적용 ′′년후의교통량   × 기준년도교통량

선형 증가율 적용 ′′년후의교통량  증가률× ×기준년도교통량

비선형 증가율 적용 ′′년후의교통량  기준년도교통량× 증가율

5년 추정 교통량 적용

기준년도에서 5년 주기의 추정 교통량을 사용자가 입력한 후 보간법을

사용하여 연도별 추정

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

162

4.3.5 포장 재료 물성

(1) 설계등급 1에서는 재료에 대한 직접시험을 실시하여 관련 입력변수를 산출해 적용하며, 설계등급

2에서는 재료의 기본 물성치로부터 상관경험모형을 이용하여 탄성계수 등의 입력 변수를 결정하

여 적용한다.

(2) 하부구조 재료란 노상토, 보조기층 및 쇄석입상기층을 통칭하는 단어로서, 2011 도로 포장 설계

법에서는 하부구조 재료의 기본 설계입력 물성치로서 탄성계수를 선택한다.

(3) 복합 지지력계수는 콘크리트 포장 설계법에 사용되는 입력 변수로서, 각 하부층의 물성을 조합하여

하나의 물성으로 대표하는 값이다. 이는 콘크리트 슬래브 바로 아래에 가상의 재하판이 놓였다고

가정하고 이 가상의 재하판으로 부터 얻게 되는 슬래브 하부의 전체적인 지지력을 일컫는다.

(4) 콘크리트 혼합물의 재료물성은 탄성계수, 포아송비, 단위중량, 열팽창계수, 건조수축이며, 이는 포

장의 구조 해석, 불연속면 설계 등에 사용된다.

(1) 하부구조(입상) 재료 물성

① 노상토 및 보조기층 탄성계수

노상토 및 보조기층의 탄성계수는 설계 수준에 따라 결정 방법이 달라지는데, 설계등급

1 에서는 반복삼축압축시험을 통해서 직접적으로 탄성계수를 결정한다. 설계등급 2에서

는 식 2에 따라 노상토와 보조기층의 탄성계수를 산정하는데, 최대건조단위중량과 최적함

수비, 균등계수(Cu) 및 #200 체 통과량을 설계 프로그램에 입력하여 인경신경망을 통해서

각 모형 계수를 산정하고, 입력 변수와 산정된 모형계수를 식 4.2에 적용하여 탄성계수를

산출한다. 표 4.11은 노상 및 보조기층 재료의 기초물성치 일반 범위를 나타낸 것이다.

국내 노상토의 탄성계수는 개략적으로 30 MPa ~ 300 MPa 범위에 존재한다.

Eopt  k  kkd

k

kw w  wopt  (식 4.2)

여기서, Eopt : 최적함수비 조건에서 탄성계수(MPa)

 : 체적응력 (      )(kPa)

 : 축차응력 (    )(kPa)

   : 모형계수(프로그램으로 산정)

 : 최적함수비(실험으로 산정)

 : 함수비(프로그램으로 산정)

 : - 0.1417(조립질 노상토), - 0.0574(세립질 노상토)

제10편 포장

163

<표 4.11> 노상 및 보조기층 재료의 기초물성치 일반 범위

구분 항목 최소값 최대값

노상토

최적함수비(OMC, %) 6.2 19.0

최대건조단위중량(kN/m3) 1.65 2.34

균등계수(Cu) 0 40.74

#200체 통과량(%) 1.28 29.5

구속응력 0 41

축차응력 14 69

보조기층

최대건조단위중량(kN/m3) 2.04 2.423

균등계수(Cu) 9.8 63.7

#4체 통과량(%) 26.2 54.5

구속응력 21 138

축차응력 84 690

② 쇄석입상기층

설계등급 1에서는 쇄석입상기층 재료의 탄성계수를 직접 반복삼축압축시험을 통해서 결

정한다. 설계등급 2의 경우에는 경험모형을 적용하여 설계입력변수를 결정하며, 경험모형

결정을 위하여 체가름시험 및 다짐시험(D Type 또는 E Type)을 수행한다. 설계입력변수

결정을 위한 경험적 구성 모형은 식 4.3과 같은 체적응력모형을 적용한다.

Eagg  k  k  (식 4.3)

여기서,  : 체적응력(      )(kPa)

  : 모형계수

설계등급 2의 설계입력변수 결정을 위한 경험적 모형계수는 다음 식 4.4 및 식 4.5와 같

고, 쇄석기층의 탄성계수 및 모형계수의 범위는 표 4.12와 같다.

k     MDEN    OMC   Cc    Cu 

  D    D    P    P 

(식 4.4)

                

  D    D    P 

(식 4.5)

여기서, MDEN : 최대건조단위중량(t/m3)

OMC : 최적함수비(%)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

164

Cc : 곡률계수

Cu : 균등계수

P : #4체 통과율(%)

P : #200체 통과율(%)

D : 50% 통과율에 해당하는 입경

D : 95% 통과율에 해당하는 입경

<표 4.12> 노상 및 보조기층 재료의 기초물성치 일반범위

구 분 범 위

탄성계수(MPa) 100 ~ 600

 80 ~ 270

 0.1 ~ 0.6

하부구조 구성 재료의 포아송비는 모든 설계등급(등급 1 및 등급 2)에서 표 4,13에 제시

한 대표값을 선택하여 사용한다.

<표 4.13> 노상 및 보조기층 재료의 기초물성치 일반범위

구분 재료특성 포아송비 대표값

노상토

모래질 점토 0.2 ~ 0.3 0.25

실트 0.3 ~ 0.35 0.33

조밀한 모래 0.2 ~ 0,4 0.3

조립 모래 0.15 0.15

세립 모래 0.25 0.25

입상 보조기층 재료

조립 사질토 또는

입상재료

0.15 0.15

③ 복합지지력계수

복합 지지력계수는 2011 도로 포장 설계법에서 포장의 구조 해석에 사용되는 입력변수로

서, 콘크리트 슬래브 바로 아래에 가상의 재하 판이 놓였다고 가정하고, 이 가상의 재하판

으로부터 얻게 되는 슬래브 하부의 전체적인 지지력을 말한다. 산정식의 주요 구성 요소는

노상의 탄성계수(Esg )와 두께 또는 기반암까지의 깊이(tsg), 입상 (보조)기층의 탄성계수

(Eagg)와 두께(tagg ), 린콘크리트 기층의 탄성계수(El ean )와 두께(tl ean ) 등이다. 2011 도로

제10편 포장

165

포장 설계에서 콘크리트 포장 단면은 국내 포장 현실을 고려하여 아래와 같이 세 개의 대

표 단면으로 설정하고, 각 대표 단면에서의 복합 지지력계수 산정식은 아래와 같다.

- 노상 + 입상 기층

LogK     Log Eg   Log tsg 

  log Eagg    taag     Log Esg  × Log tsg  

   Log Eagg  × Log tagg      Log Esg  × Log tagg  

   Log Eagg × Log tsg  

(식 4.6)

- 노상 + 린콘크리트 기층 구성 시

LogK    Log Esg    tsg 

 Log El ean   Log tl ean 

   Log tsg       Log El ean Log tl ean  

   Log Esg Log tl ean      Log Esg Log tsg  

(식 4.7)

- 노상 + 입상 보조기층(동상방지층)+ 린콘크리트 기층 구성 시

⦁노상 두께를 고려한 경우

LogK    Log Esg   Log tsg 

 Log Eagg   Log tagg   Log El ean 

 Log tl ean     Log Esg Log tsg  

   Log Eagg Log tagg      Log El ean Log tl ean 

   Log Eagg Log agg      Log Esg Log tagg  

  ×    Log tsg       Log Esg   

(식 4.8)

⦁반무한(half-infinite)노상을 가정한 경우

LogK    Log Esgg   Log Eagg 

 Log El ean   Log tagg   Log tl ean 

   Log Eagg Log tl ean      Log Eagg Log tagg  

   Log Esg Log tagg      Log E l ean Log tl ean  

(식 4.9)

여기서, K : 복합 지지력계수(MPa/m)

Esg : 노상흙의 탄성계수(MPa)

Elean : 린콘크리트 기층의 탄성계수(MPa)

tsg : 노상토의 깊이(m)

단, 원지반 땅깎기의 경우 기반암까지의 거리, 흙쌓기의 경우 최대 4 m

사용

tlean : 린콘크리트 기층의 두께(m)

tagg : 입상(보조) 기층의 두께(m)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

166

(2) 콘크리트 재료 물성

① 강도 및 탄성계수

설계등급 1로 시멘트 콘크리트 포장을 설계 할 경우, 다음 각 항목에 대하여 제시되어진

시험방법으로 물성을 측정한 후, 그 결과를 이용하여 설계한다.

설계수명 30년의 장수명 포장 설계 시 설계등급 1로 설계하며, 휨강도는 5 MPa을 사용한

다. 이에 대한 콘크리트의 배합은 국가건설기준 KCS 44 50 15 : 2019(시멘트 콘크리트

포장공사)를 만족해야한다.

구분 설계등급 1

탄성계수 KS F 2438

압축강도 KS F 2405

휨강도 KS F 2407

할렬인장강도 KS F 2423

포아송비 KS F 2438

열팽창계수 <부록 3>

건조수축 <부록 4>

단위중량 KS F 2409

<표 4.14> 설계등급에 따른 시멘트 콘크리트 슬래브 물성 측정항목 및 방법

설계등급 2로 시멘트 콘크리트 포장을 설계할 경우, 강도 및 탄성계수에 대한 재료 물성

은 식 4.10과 표 4.15를 이용하여 원하는 재령에서의 각 물성을 추정한다. 이미 일부

측정 결과가 있는 경우에는 표 4.16과 같이 각 물성 간의 상관관계식을 이용하여, 측정되

지 않은 항목의 물성을 추정할 수 있다.

fck  fck × a  bt

t  (식 4.10)

여기서, fck : 재령 에서의 강도(MPa) 및 탄성계수(MPa)

fck : 재령 28일 설계강도(MPa) 및 탄성계수(MPa)

t : 재령(일)

ab : 모형계수

제10편 포장

167

<표 4.15> 굵은 골재별 콘크리트 슬래브의 강도 및 탄성계수 예측 모형계수

물성 굵은 골재 종류

강도 예측상수

a b

휨강도

화강암 0.81 1

석회암 1.72 0.91

사암 1.42 0.93

일반 1.32 0.95

할렬인장강도

화강암 1.33 0.96

석회암 2.39 0.89

사암 1.86 0.93

일반 1.88 0.95

탄성계수

화강암 0.93 0.97

석회암 1.32 0.95

사암 0.95 0.97

일반 1.07 0.96

<표 4.16> 강도 관련 물성 간의 상관관계식(기본 단위 : MPa)

항목 상관관계식

압축강도 → 휨인장강도 휨인장강도 = 0.7851 × (압축강도)0.5

압축강도 → 할렬인장강도 할렬인장강도 = 0.7851 × (압축강도)0.5

압축강도 → 탄성계수 탄성계수 = 4,968 × (압축강도)0.5

휨인장강도 → 할렬인장강도 할렬인장강도 = 0.757 × (휨인장강도)

② 포아송비와 단위중량

설계등급 1로 콘크리트 포장을 설계할 경우, 단위중량 값은 실험을 통해 결정하여 설계에

사용한다. 하지만 상대적으로 해석 결과에 영향이 크지 않은 포아송비는 다음 표 4.17과

2011 도로 포장 설계법 프로그램의 제안 값을 사용할 수 있다. 설계등급 2인 경우에는

표 4.17의 제안 값을 적용한다.

<표 4.17> 굵은 골재별 콘크리트 슬래브의 일반적 포아송비와 단위중량

물성 골재종류 제안값 범위

포아송비

화강암 0.18

0.18 ~ 0.18

석회암 0.18

사암 0.18

일반 0.18

단위중량

화강암 22.53

21.92 ~ 23.25

석회암 21.92

사암 23.25

일반 22.57

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

168

③ 열팽창계수

설계등급 1로 콘크리트 포장을 설계할 경우, 열팽창계수를 실험을 통해 결정하여 설계에

사용한다. 설계등급 2로 콘크리트 포장을 설계할 경우, 열팽창계수는 표 4.18과 같이 골

재별로 제안된 값을 사용한다.

<표 4.18> 굵은 골재별 시멘트 콘크리트 슬래브의 일반적 열팽창계수

골재 종류

열팽창계수(μ/℃)

범위 제안값(실험값)

화강암 8.6 ~ 12.3 10.7

석회암 7.3 ~ 11.3 9.3

사 암 11.0 ~ 14.3 11.0

일 반 8.3 ~ 12.6 10.4

④ 콘크리트 슬래브의 건조수축

설계등급 1로 콘크리트 포장을 설계할 경우, 식 4.11의 건조수축 계수(a1, a2, a3, a4)를

실험을 통해 결정하여 설계에 사용한다. 한편, 설계등급 2로 콘크리트 포장을 설계할 경우

에는 건조수축은 형상비 및 골재 종류에 따라서 식 4.11과 표 4.19를 이용하여 원하는

재령에서의 건조수축 변형률을 예측하여 설계에 사용한다.

shrinkage  a   t

t

× a ×





  a exp  × 

 

 

(식 4.11)

여기서,   : 건조수축 변형률(μstrains)

t : 재령(일)

    : 건조수축 예측상수

VS : 형상비(mm)

<표 4.19> 굵은 골재별 콘크리트 슬래브의 건조수축 예측상수

골재 a1 a2 a3 a4

석회암 362.9 36.71 1.613 0.0372

사암 431 33.3 2.204 0.0194

화강암 397 35 1.2 0.0194

일반 388.5 30 1.908 0.0251

제10편 포장

169

4.4 콘크리트 포장의 설계방법

4.4.1 적용 범위

이 절에서 제시되는 줄눈 콘크리트 포장의 구조 설계 절차는 ‘2011 도로 포장 설계법’을 기본으로

하였다.

제시되는 설계절차에서, 설계수준 1 및 설계수준 2 에 2011 도로 포장 설계법 프로그램을

활용하여 포장의 구조 설계를 하는 것이 바람직하고, 교통량이 적거나 관련 설계입력변수

산정에 요구되는 기본 설계자료를 구하기가 어렵거나 개략적 구조 설계를 필요로 할 경우인

설계수준 3에 대해서는 2011 도로 포장 설계법 프로그램에서 제시하는 표준 설계 단면을

적용하는 것이 바람직 하다. 제시된 설계절차에서, 콘크리트 슬래브 두께 산정을 위한 기본

식은 2011 도로 포장 설계법을 토대로 하였으나, JRCP 및 CRCP의 보강철근의 설계 개념

은 AASHTO ʻ86 지침을 기준으로 하였다.

4.4.2 슬래브 두께 설계방법

(1) 2011 도로 포장 설계법은 서비스 능력-공용성 개념을 기초로 만들어진 경험적 공용 방정식을 사

용하는 기존의 AASHTO 설계법과는 달리, 설계 프로그램을 사용하여 다양한 입력변수를 고려하

고, 이를 통해 최적의 대안을 결정하는 역학적-경험적 설계법이다.

(2) 두께 설계는 시공 대상지역의 조건에 적합한 포장 형식 및 단면을 가정한 후, 예비설계 단면(Trial

Design)을 선정하고, 환경조건, 교통, 재료물성과 관련한 입력변수를 선정한 이후 포장의 구조적

거동 계산한다. 그리고 해석 결과를 기반으로 포장의 피로균열 및 평탄성을 예측하여, 설계등급에

해당하는 공용성 기준과 비교하여 적절한 대안 여부를 판단하고, 위와 같은 일련의 과정을 반복 수

행하여 최적의 대안을 찾는다.

(3) 콘크리트 포장의 두께 설계 시 슬래브의 최소두께는 22 cm로 한다.

(4) 설계수명 30년의 장수명포장 설계 시 2011 도로 포장 설계법으로 산정된 두께에 유지보수를 고려한

생애주기두께(2 cm)를 더하여 최종 두께를 결정한다.

설계 입력변수에 대한 값들을 현장조건에 맞게 결정한 후(예비설계 단계), 구조 해석 모형을

통해 응력 및 처짐 등과 같은 구조적 거동을 예측한다. 구조적 해석 결과를 이용하여 균열

및 국제평탄성지수(IRI)를 예측한다. 평탄성의 예측은 초기 건설될 당시의 평탄성과 추정된

균열과 스폴링 등에 의해 결정된다. 설계 신뢰도는 입력변수로서 포장 파손과 평탄성을 산

정하는데 고려된다. 콘크리트 포장에 대한 전반적인 설계과정을 그림 4.4에 나타내었고, 설

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

170

계 과정은 다음과 같다. 예비설계가 공용성 기준을 만족하지 못하면, 포장 단면을 변경한

후 다시 위의 ②항부터 ⑥항까지의 과정을 반복하여 그 설계가 공용성 기준을 만족할 때까

지 수행한다. 목표한 공용성 기준을 만족시키는 설계는 구조적 측면에서 실행 가능한 대안

이 되며, 구조적으로 안정한 다른 대안 단면들을 추가로 작성한다. 다양한 이들 대안들에

대한 생애주기비용분석을 통하여 최적 대안을 선정한다.

① 시공 대상지역의 조건에 적합한 포장단면 을 가정한 후, 예비설계 단면(Trial Design)

을 결정하기 위해 다음과 같은 과정을 따른다. 가정 단면은 프로그램에서 도로 등급이나

교통량에 따라 제시되며 설계자가 임의로 변경할 수 있다.

② 교통량, 환경조건 및 재료물성과 관련된 입력 변수들을 선정한다.

③ 설계프로그램 내 구조해석프로그램에 의해 포장의 구조적 거동(Structural Responses)

을 계산한다.

포장 단면 설정

피로균열,

영구변형, IRI

기준만족?

교통조건T 

포장구조해석

응력/변위

처짐량

공용성모델

포장손상ΔDr

교통하중크기에

대한 누적손상 ΣΔDr  ΔD

전체설계기간

동안의 누적손상 ΣΔD

구조설계대안

설계기간

Δt

환경조건(t)

포장재료

물성평가(t,D)

재료선정

Mix Design

NO NO

YES

<그림 4.4> 콘크리트 포장의 역학적-경험적 설계 절차

제10편 포장

171

④ 설계기간 동안 유지되어야 할 공용성 기준을 설정한다. 즉, 콘크리트 포장의 피로균열

및 국제평탄성지수(IRI)의 허용기준을 설정한다.

⑤ 설계프로그램 내 공용성 모형을 이용하여 포장 손상을 계산하고, 전체 설계기간에 대하

여 누적된 손상을 계산한다.

⑥ 예비설계의 결과가 공용성(피로균열, IRI)기준에 적합한지를 평가한다.

(1) 교통하중

콘크리트 포장에서는 12종으로 예측된 교통량의 차축 간의 거리가 콘크리트 슬래브의 상향

또는 하향 컬링과 함께 고려된다. 이들 구분된 차축은 월별, 시간대별, 하중별 분포에 따라 구

조 해석에 활용되는데, 구체적인 사항은 이 요령 “4.3.4 교통”을 참조한다.

(2) 환경조건

콘크리트 포장에서 환경조건은 콘크리트 슬래브의 온도의 따른 상향 또는 하향 컬링의 발생

과 하부층의 함수비에 따른 물성 변화를 예측하는데 적용된다. 함수비에 대한 구체적인 사항

은 이 요령 “4.3.3 환경조건”을 참조한다.

(3) 재료물성

설계대안 중 표층 재료는 시멘트 콘크리트 혼합물을 사용한다. 콘크리트 슬래브에 사용되는

시멘트는 일반 시멘트(Type I)이며, 국내 대표적인 암종인 화강암, 석회암, 사암 또는 이들

골재의 혼합비를 입력하여 재료의 물성을 예측한다. 보조기층 재료는 국토교통부 표준시방서

KCS 44 50 05 : 2016의 기준에 적합한 재료를 사용한다. 설계대안 단면은 설계기간 동안

유지보수 없이 균열, 평탄성 기준을 만족하는 설계단면과 설계기간 동안 적어도 1회 이상의

유지보수를 포함하여 균열, 영구변형, 평탄성과 같은 공용성 기준을 만족하는 설계단면을 포

함하는 것이 바람직하다. 설계 과정에 필요한 입력변수의 산정 및 관련 수식은 이 요령

“4.3.5 포장재료물성"을 참조한다.

(4) 줄눈 설계

콘크리트 포장의 줄눈은 포장의 팽창과 수축을 수용함으로써 온도 및 습도 등 환경 변화, 마

찰 그리고 시공에 의하여 발생하는 응력을 가능한 완화시키기 위하여 설치하는 것으로, 형식

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

172

상 가로 줄눈, 세로 줄눈, 시공 줄눈으로 나눌 수 있다. 기능상으론 수축 · 팽창줄눈, 시공줄

눈으로 나뉜다. 줄눈은 가능한 적게 설치하고 또 적정구조로 설치하여 포장공용성과 주행성

을 향상시키도록 한다. 일반적 설계 측면에서 줄눈의 구조는 줄눈 간격, 줄눈의 배치, 줄눈의

규격 등을 고려하며 가능한 적게, 강한 구조의 것으로 설계한다. 또한 줄눈은 하나의 횡단선

상에서 동일 줄눈이 배열되도록 설계한다. 보다 자세한 줄눈 설계에 관한 것은 이 요령

“4.4.5 줄눈의 설계”를 참조한다.

(5) 다웰바 및 타이바의 설계

다웰바 설계에 관한 것은 이 요령 “4.4.5 줄눈의 설계”의 내용을 참조하고 타이바는 “4.4.2

(2) 보강철근설계”을 참조한다.

(6) 구조해석

(1) 콘크리트 포장의 주요 공용성 기준인 균열과 평탄성은 포장체 내부에 발생하는 응력에 큰 영향을

받는다. 포장체 내에서의 응력은 콘크리트 슬래브의 두께, 하중의 크기, 축간거리, 재료의 물성 및

환경조건 등에 의하여 결정된다.

(2) 2011 도로 포장 설계법의 콘크리트 포장에서는 이들 응력을 계산하기 위해서 스프링 위에 놓인

평면 쉘 이론을 바탕으로 한 유한요소해석을 이용하여 자료를 구축하였고, 유한요소해석 결과를

이용하여 구축된 회귀분석식으로 포장의 응력을 계산한다.

(3) 구조해석은 교통하중으로 인한 응력, 환경하중(상하부 온도차로 인한 응력 및 부등건조수축에 의

한 응력)을 고려한다.

구조해석 모델에 일반 스프링 기초를 사용하고 차륜 하중에 의한 응력과 슬래브 상 · 하부

온도 차이에 의하여 발생한 응력을 각각 계산한 후 식 4.12와 같이 합하여 두 종류의 하중이

슬래브에 동시에 재하 되어 발생한 응력으로 간주한다.

total =   +   =   + (  +    ) (식 4.12)

여기서, total : 합성응력(MPa)

 : 차륜하중으로 인한 응력(MPa)

 : 환경하중으로 인한 응력(MPa), (=  +    )

 : 슬래브 상하부 간의 온도차이로 인한 응력(MPa)

  : 부등건조수축으로 인한 응력(MPa)

제10편 포장

173

(가) 교통하중에 의한 응력 예측식

교통하중은 구조 해석 시 사용되는 차량의 축하중을 의미하며, 콘크리트 슬래브의 컬링 형태

에 따라 하중 적용 방식이 다르다. 하향 컬링 발생 시에는 슬래브의 중앙 단부에 축하중을

가하여 구조해석을 수행하며, 상향 컬링 발생 시에는 슬래브의 중앙 단부를 기준으로 대칭적

인 위치에 두 개의 축하중을 가하여 구조 해석을 수행한다. 각각에 대한 구조 해석 결과를

통해 산출한 응력 회귀식은 식 4.13 ~ 식 4.14이고, 회귀계수는 표 4.20 ~ 표 4.21과 같다.

⦁상향 컬링 시 교통하중에 의한 응력

  a × ka × P

a× P

a× E a× ha × LTE a× L a× AXL a (식 4.13)

⦁하향 컬링 시 교통하중에 의한 응력

  b × kb × P b× E b× hb (식 4.14)

여기서, k : 기초의 복합 지지력계수(MPa/m)

P : 하량 컬링 시 축하중(kN)

P : 상향 컬링 시 단륜 단축 하중(kN)

P : 상향 컬링 시 단륜 또는 복륜 복축 하중(kN)

E : 콘크리트 탄성계수(N/m2)

T : 슬래브 두께 (m)

L : 슬래브 길이(m)

LTE : 하중 전달률 (%)

∼a : 회귀식 상수

∼ : 회귀식 상수

<표 4.20> 다중회귀계수 (상향 컬링 시 교통하중에 의한 응력)

회귀계수 뒷축 형태 - 복축복륜 뒷축 형태 - 단축복륜

a1 10.209 11.830

a2 - 0.217 - 0.350

a3 0.318 0.562

a4 0.618 0.345

a5 0.248 0.381

a6 - 1.330 - 0.933

a7 - 0.073 - 0.131

a8 - 0.240 - 0.499

a9 N/A - 0.618

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

174

<표 4.21> 다중회귀계수 (하향 컬링 시 교통하중에 의한 응력)

회귀계수 단축단륜 단축 복륜 복축 복륜

b1 99.236 54.241 10.982

b2 - 0.159 - 0.187 - 0.247

b3 0.999 1.000 1.000

b4 0.159 0.188 0.242

b5 - 1.604 - 1.497 - 1.309

(나) 슬래브 상하부 간의 온도차이로 인한 응력

온도하중은 콘크리트 층의 깊이에 따른 온도변화이다. 이 온도변화는 콘크리트 슬래브의

상향 또는 하향컬링을 발생시키며, 이때 발생하는 경계조건의 변화와 자중에 의해 슬래

브 내부에 응력이 발생한다. 콘크리트 슬래브 상 · 하부에 대한 구조해석 결과를 통해 산

출한 응력식은 식 4.15이고 계수는 표 4.22와 같다. 이 응력은 앞서 설명한 바와 같이

최종 응력식에 교통하중에 의해 발생하는 응력과 더불어 슬래브에 발생하는 최종 응력값

을 산출할 때 고려해 주어야 한다.

⦁온도하중에 의한 응력(상향, 하향 동일)

  

c × L c× T c× kc × hc × E c× 

c (식 4.15)

여기서,  : 콘크리트 열팽창계수(/℃)

T : 상 · 하부 온도 차이 (℃), 포장온도예측으로부터 산출

c∼c : 회귀식 상수

<표 4.22> 다중회귀계수 (온도에 의한 응력)

회귀계수 하향컬링 상향컬링

c1 1.665 1.824

c2 1.477 1.976

c3 0.648 0.471

c4 - 0.822 - 0.849

c5 0.124 0.084

c6 0.450 0.342

c7 0.572 0.426

제10편 포장

175

(다) 부등건조수축으로인한 응력

줄눈 콘크리트 포장 슬래브는 온도 및 습도 영향으로 컬링(curling) 또는 와핑(warping)

현상이 발생하고, 이로 인하여 슬래브 내부에 인장응력이 발생한다. 불완전 내부 구속을

받는 콘크리트에서는 건조수축에 의하여 발생된 내부 인장응력이 시간에 따라 감소하게

되는데, 부등건조수축으로 인한 응력은 식 4.16을 식 4.15에 고려하여 산출한다.

Tre  K c

sh t

×    t  (식 4.16)

여기서, Tre : 응력감소가 고려된 부등건조수축 등가온도차이(℃)

K : 부등건조수축계수( = 0.6)

t : 재령(일), 시공 직후부터 고려되어야 함

sh t : 시간에 따른 건조수축 변형률(μstrains), 식 4.11로 산정

c : 콘크리트 열팽창계수(/℃)

t : 콘크리트 응력감소계수[    , A = 1.281, B = 0.472]

(7) 공용성 해석

(1) 줄눈 콘크리트 포장의 공용성 예측은 상향균열, 하향균열, 스폴링 및 평탄성 예측모델을 이용하여

설계 프로그램에서 자동으로 수행된다.

(2) 연속철근콘크리트 포장의 공용성 예측은 펀치아웃 예측 모델을 이용하여 설계프로그램에서 자동

으로 수행된다.

(3) 콘크리트 포장의 공용성 해석은 포장체의 구조해석으로부터 얻어진 응력을 공용성 모델에 입력하

여 상·하향 피로균열, 포장 평탄성의 저하, 펀치아웃 발생 정도를 예측하는 과정이다.

(4) 피로균열의 경우, 구조해석에서 구한 인장응력을 입력값으로 하여 공용성을 예측한다.

(5) 누적된 피로균열, 예측된 스폴링, 콘크리트 포장 재령(Age)에 근거하여 포장 평탄성을 예측한다.

(6) 공용기간동안 산정한 누적피로균열, 누적영구변형, 평탄성 및 펀치아웃을 예측하여 설계기준보다

작을 때까지 재료물성이나 포장단면을 변화하여 반복 설계를 수행한다.

(가) 피로균열

피로균열은 환경하중이 가해진 포장에 반복되는 교통하중에 의해 콘크리트 표층에 손상

이 누적되어 발생하며, 콘크리트 포장의 공용성에 영향을 주는 주요한 파손 형태로 콘크

리트 슬래브의 횡방향 균열을 말한다. 피로균열은 반복하중에 의해 생성되는 최대 인장

응력 발생하는 곳에서 나타나게 된다. 피로균열이 발생하는 위치에 따라 상향균열

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

176

(Bottom-up Cracking)과 하향균열(Top-down Cracking)로 나누며, 상향균열은 콘크

리트 슬래브 하부에서 발생하여 상부로 전이하고 하향균열은 콘크리트 슬래브 상부에서

발생하여 하부로 전이한다. 이와 같은 피로균열은 실내 시험을 통해 도출한 피로 예측식

을 통해서 산정하게 된다. 콘크리트 포장의 피로균열은 마이너의 법칙(Miner's law)을

근거로 하여 누적피로균열 손상도를 계산한다. 계산된 누적손상도와 전이함수를 통해 피

로균열율을 산정하고 설계기준을 만족할 때 까지 설계를 재 수행한다.

피로균열율의 예측 절차를 요약하면 다음과 같다.

① 구조해석으로 환경하중에 의한 인장응력과 환경하중과 교통하중에 의한 인장응력을 구

한다.

② 구조해석으로 계산된 최대 인장응력과 휨인장강도의 비를 계산한다.

③ 최대 인장응력과 휨인장강도의 비(S)와 최소 인장응력과 최대 인장응력의 비(R)를 피

로파손 모형에 대입하여 피로파손에 이르는 하중재하수()를 결정한다.

④ 공용기간 동안 발생한 시멘트 콘크리트 슬래브의 누적손상도를 계산한다.

⑤ 계산된 누적손상도를 전이함수를 이용하여 피로균열율을 구한다.

다음 식 4.17은 줄눈콘크리트 포장 피로수명에 관계된 모형을 나타내고 있다.

Nf  

anf  bnfMoR

 load   env  cnfload   env

 env

(식 4.17)

여기서, Nf : 피로수명

load : 차륜하중으로 인한 응력(MPa)

env : 환경하중으로 인한 응력(MPa)

MoR : 콘크리트 휨강도(MPa)

anf  bnf  cnf : 모형변수

다음 식 4.1)은 각 경우에 대한 피로수명을 구하여 누적피로손상도를 산정하는 방법을

나타낸 것이다.

CFD  

m  





l  





k  





j  





i  



N

f i j k l



(식 4.18)

여기서, CFD : 누적피로손상도

i : 12차종(연속철근 콘크리트 포장은 등가단축하중 사용)

제10편 포장

177

j : 시간

k : 일

l : 월

m : 년

다음 식 4.19는 줄눈 콘크리트 포장의 피로균열에 대한 현장 공용성 자료와 상향균열

및 하향균열에 대하여 각각 역학적으로 산정한 누적피로손상도(CFD)의 관계를 나타내는

전이함수로, 역학적으로 산정된 누적손상도로부터 현장에서 발생 가능한 균열률(%)을 예

측하는데 사용한다.

CRK  

  bC RK CFD cCRK

aC RK

(식 4.19)

여기서, CRK : 균열률(%)

aC R K : 1

bC RK : 30,000

cC R K : -1.68

한편 콘크리트 포장의 하향균열과 상향균열은 총 균열로 환산되어 공용성 기준에 대하여

평가되며, 균열의 총 합은 다음 식 4.20에 의하여 결정된다. 콘크리트 포장의 피로균열

설계기준은 피로균열률(%)로 나타내며, 피로균열률은 공용성 해석기간 동안 전체 포장

슬래브 중 피로균열이 발생한 슬래브의 백분율을 나타낸다.

CRK (식 4.20)

여기서, CRK : 총 균열률(%)

CRKDN : 하향균열률(%)

CRKU P : 상향균열률(%)

(나) 펀치아웃

연속철근 콘크리트에서의 횡방향 균열은 콘크리트에 발생하는 인장응력이 인장강도를 초

과할 때 발생하는 자연적인 현상으로, 다년간에 걸친 현장 공용성 조사에서 공용성과는

관계가 거의 없는 것으로 판명되었다. 따라서 횡방향 균열 특성은 공용성 예측에 인자로

서 포함되지 않는다. 연속철근콘크리트 포장의 평탄성은 포장 설계에 좌우되기보다는, 하

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

178

부 재료의 특성 및 신설 포장의 평탄성에 절대적으로 의존되기 때문에 공용성 기준에 포

함되지 않았다. 결국, 연속철근 콘크리트 포장에서는 펀치아웃만이 공용성 기준이 된다.

포장 설계에 있어 펀치아웃과 같은 포장의 파손은 순수하게 역학적으로 예측하는 것이

불가능하다. 따라서 역학적 분석에 따른 응력 및 하중 반복 회수와 파손 발생의 빈도를

연결시켜주는 전이함수를 통해 예측 펀치아웃의 수량을 계산하고, 설계기준을 만족할 때

까지 두께를 변화시켜가며 설계를 재 수행한다.

펀치아웃의 예측 절차를 요약하면 다음과 같다.

① 구조해석으로 환경하중에 의한 인장응력과 환경하중과 교통하중에 의한 인장응력을

구한다.

② 구조해석으로 계산된 최대 인장응력과 휨인장강도의 비를 계산한다.

③ 최대인장응력과 휨강도를 피로파손 모형에 대입하여 피로파손에 이르는 하중재하수

(Nf )를 결정한다.

④ 공용기간 동안 발생한 시멘트 콘크리트 슬래브의 누적손상도를 계산한다.

⑤ 계산된 누적손상도를 전이함수를 이용하여 펀치아웃을 구한다.

다음 식 4.21은 연속철근 콘크리트 포장의 펀치아웃을 계산하기 위해 사용되는 피로수명

모형을 나타내고 있다.

Nf    × MR

 

(식 4.21)

여기서, Nf : 피로수명

MR : 콘크리트 휨강도(MPa)

다음 식 4.22는 연속철근콘크리트 포장 펀치아웃에 대한 현장 공용성 자료와 역학적으로

산정한 누적피로손상도(CFD)의 관계를 나타내는 전이함수로 단위길이(mile) 당 발생한

펀치아웃의 개수로 정의된다.

PO   × e × C FD  (식 4.22)

여기서, PO : 마일(mile)당 펀치아웃 개수

CFD : 누적피로손상도

제10편 포장

179

(다) 스폴링 모델

스폴링(Spalling)은 콘크리트 포장에서 줄눈 또는 균열 부근에서 콘크리트 조각이 떨어져

나가는 파손으로 해석기간 동안 전체 줄눈 중 스폴링이 발생한 줄눈의 백분율로 나타낸

다. 2011 도로 포장 설계법의 콘크리트 포장 설계에서 직접적인 공용성 기준은 아니지만

예측된 스폴링은 평탄성 지수인 IRI를 예측할 때 사용된다. 스폴링 모델은 국내 콘크리트

포장의 장기 공용성 관찰구간에서 스폴링 파손 및 관련 인자들을 자료를 수집하고 식

4.23과 같이 비선형 회귀분석을 통해 개발되었다. 콘크리트의 재령, 연평균강수량, 수정

동결지수, 쪼갬인장강도, 슬래브 두께, 중차량 비율을 모형의 인자로 가진다.

SP   AGE  

AGE FI × P  S  D   (식 4.23)

여기서, SP : 스폴링 발생률(%)

Age : 콘크리트 재령(년)

FI : 수정동결지수(℃-days)

P : 연평균강수량(m)

S : 콘크리트 쪼갬인장강도(MPa)

D : 슬래브 두께(m)

(라) 평탄성

콘크리트 포장의 평탄성은 포장의 기능을 나타내는 중요한 변수이며, 평탄성이 좋지 않

은 포장은 이용자의 안정감을 해칠 뿐만 아니라 차량 운행비도 증가시킨다. 도로의 평탄

성은 국제평탄성지수(IRI, International Roughness Index)로 나타내며, 차량 운행 거

리에 대한 포장 표면 단차의 변화로 정의한다. 포장 파손도 및 포장의 재령과 밀접한 관

계가 있다. 도로 평탄성은 역학적으로 규명이 어려워 대부분 경험적인 모델을 사용하고

있다. 2011 도로포장 설계법의 콘크리트 포장 설계에서도 평탄성에 영향을 주는 인자

로는 파손 조건(가로줄눈단차, 가로줄눈, 누적줄눈단차, 스폴링, 균열), 하중 조건 및 개

방 조건(재령, 등가단축하중), 기후 조건(연평균동결융해주기, 연평균강수량, 연평균 습합

날의 수, 기후특성, 동결지수), 기층 조건(가로줄눈 간격, PCC 슬래브 두께, PCC 탄성계

수, 기층 형태, 노상지지력계수, 노상 형태, 길어깨와 결속 여부, 다웰 직경) 등에 대한

분석을 통해 스폴링, 균열, 재령, 기층 형태가 평탄성에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되

어 이를 평탄성 예측 모델에 반영하였다. 식 4.22는 예측 모델을 나타낸 것이다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

180

IRI  IRI    Age  Spalling  Cracking   B ase

여기서, IRI : 평탄성(m/km)

IRI : 교통개방 전 초기 IRI( = 1.41 m/km)

Age : 콘크리트 재령(년)

Spalling : 스폴링 발생률(%)

Cracking : 균열률(%)

Base : 기층 조건(린기층=0, 쇄석기층=1)

(8) 설계등급 3 두께 설계

(1) 목표연도 일평균 교통량이 7,000대 이하인 도로 즉 도로법, 농어촌도로정비법, 도시계획법상의

국도, 지방도, 중로 이하의 도로에 적용한다.

(2) 두께 설계는 교통조건(AADT, 중차량 비율)과 노상조건(E)에 따른 표준적인 설계단면 적용하는 카

달로그 설계 단면을 적용한다.

(가) 교통조건

콘크리트 포장에 영향을 미치는 주요 변수로 설계등급 3에서 목표연도 연평균 일교통량

(AADT)인 0 ~ 7000대/일을 6단계로 구분하여 적용하며, 분류기호로는 C1 ~ C6를 사용

한다. 또한, 중차량의 비율이 포장에 영향을 주는 주요 변수이므로 중차량 비율이 평균값

15 %를 초과할 경우에는 한 단계 상향 조정한다

<표 4.23> 교통조건의 구분

Traffic Volume(대/일)

Traffic Class(×105 ESAL)

아스팔트 구 분

콘크리트 포장

시멘트

콘크리트 포장

~ 100 ~ 0.2 ~ 0.3 C1

101 ~ 500 0.2 ~ 2.0 0.3 ~ 3.0 C2

501 ~ 1,500 2.0 ~ 6.0 3.0 ~ 9.0 C3

1,501 ~ 3,000 6.0 ~ 10.0 9.0 ~ 15.0 C4

3,001 ~ 5,000 10.0 ~ 15.0 15.0 ~ 27.0 C5

5,001 ~ 7,000 15.0 ~ 20.0 27.0 ~ 40.0 C6

제10편 포장

181

(나) 노상조건

설계등급 3의 노상조건에 대한 변수로 탄성계수를 사용하여 노상을 3단계로 구분하여

적용한다. 노상의 탄성계수 Mr은 Mr과 CBR의 상관식을 통해 결정한다.

MR   × CBR 

여기서, MR : 회복탄성계수(MPa)

CBR : California Bearing Ratio(%)

<표 4.24> 노상 조건의 구분

E(kPa) CBR 분류

E ＜ 49,300 CBR ＜ 5 S1

49,300 ≤ E＜ 76,900 5 ≤ CBR ＜ 10 S2

76,900 ≤ E 10 ≤ CBR S3

(다) 설계단면

설계등급 3의 도로에서는 위의 교통조건(C1 ~ C6)와 노상조건(S1 ~ S3)을 기준으로 포

장 설계 해석 및 AASHTO 86설계를 통한 검토를 통해 작성된 다음의 표 4.25 카달로그

를 적용한다.

<표 4.25> 시멘트콘크리트 포장의 카달로그 단면표

하부 재료물성 등급

- E(kPa)

- CBR

단면

(cm)

Traffic Volume : 연평균일 교통량{AADT(대/일)}

C1 C2 C3 C4 C5 C6

~ 100 101 ~ 500

501

~ 1,500

1,500

~ 3,000

3,001

~ 5,000

5,001

~ 7,000

S1

E ＜ 49,300

CBR ＜ 5

슬래브 15 15 16 18 19 21

보조기층 15 15 15 15 15 15

계 30 30 31 33 34 36

S2

49,300 ≤E ＜76,900

5 ≤ CBR ＜ 10

슬래브 15 15 15 17 19 20

보조기층 15 15 15 15 15 15

계 30 30 30 32 34 35

S3

76,900 ≤ E

10 ≤ CBR

슬래브 15 15 15 16 18 20

보조기층 15 15 15 15 15 15

계 30 30 30 31 33 35

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

182

4.4.3 AASHTO 설계법

(1) 콘크리트 슬래브 두께 설계

(1) 기본 설계식

여기에서 제시되는 기본 설계식은 AASHO 도로 시험에서 정립된 서비스 능력-공용성 개념(ʻ2.3.1 서

비스 능력-공용성 기본개념ʼ 참조)을 기초로 만들어진 경험적 공용 방정식으로서 다음과 같다.

logW   × log D      

  D   

 × 

Gt

   Pt log



 

 × J ×











D 

K c

Ec



 









Sc′× D    





여기서,

W8.2 : 설계기간 동안의 8.2톤 등가단축하중(ESAL)의 설계 차로 당 누가 통과 횟수

Pt : 설계 최종 서비스 지수

J : 콘크리트 포장 형식에 따른 연속성을 반영하는 하중전달계수

Ec : 콘크리트 슬래브 설계탄성계수(psi)

Kc : 콘크리트 슬래브와 접속면에서의 노상반력계수(pci)

D : 포장 슬래브 두께(inch)

Sc' : 콘크리트 슬래브의 설계휨강도(psi)

Gt = log   

    로 표시되며, 임의 시점(최종 서비스 지수를 가지는 시점)

에 이어 Pt=1.5인 경우의 최대 서비스 능력 손실량에 대한 서비스 능력의 손실량 비율을 나타내

는 함수

(2) 콘크리트 슬래브 두께 결정

콘크리트 슬래브 두께(D)는 ʻ(1) 기본설계식ʼ을 이용하거나, 그림 4.5의 설계노모 그래프를 이용

하여 결정하며, 이에 필요한 설계입력변수는 다음과 같다.

① 설계 최종 서비스 지수(Pt)

② 설계 차로 당 설계기간 누가 ESAL 통과횟수(W8.2)

③ 콘크리트 슬래브 설계탄성계수(EC, psi)

④ 콘크리트 슬래브의 휨강도(Sc', psi)

⑤ 콘크리트 슬래브의 줄눈부 또는 균열부에서 하중전달계수(J)

⑥ 설계 노상반력계수(Kc, pci)

제시된 설계 공용식 또는 설계 노모그래프(그림 4.5 참조)는 설계기간 교통량이 50,000

ESAL( 8.2톤 등가 단축하중) 이상인 경우에 적용하는 것이 바람직하고, 교통량이 적은 경우

이거나 교통량 추정이 어려운 경우에는 콘크리트 포장 요강 설계법을 기준으로 하여도 좋다.

제10편 포장

183

콘크리트 포장에 대한 AASHTO 설계법은 아스팔트 포장의 경우와 같이 AASHO 도로 시험

의 결과를 토대로 한 것이다.

AASHO 도로 시험에서는 축하중이 포장에 미치는 상대적 손상 정도를 검토하고, 콘크리트

슬래브 두께와 같이 보조기층 두께 · 보강철근 · 기상조건 등의 설계조건에 대하여 종합적인

시험연구를 하였다. AASHTO는 1972년 포장구조설계법을 잠정지침으로 제안하였으며,

1981년 강성 부분을 개정하였다. 이후 축적된 경험과 연구 발표된 자료를 통하여 보완 작성

하여 1986년에 AASHTO 설계지침을 확립하였다.

그러나 AASHTO ʼ86 지침을 국내 설계에 그대로 적용하기에는 현실적으로 여러 가지 입력

변수 등이 한국 실정에 맞도록 정립되지 않았기 때문에 어려운 점이 있으므로, 이 요령에서

는 AASHTO 잠정지침(ʼ81년 개정판)을 기준으로 하였고, 가능한 AASHTO ʼ86 지침 적용을

유도하였다. 이 설계 절차는 크게 콘크리트 슬래브의 두께 설계와 보강철근의 설계로 나뉜다.

설계입력변수 중 ① · ②항은 각각 ʻ3.3.2 측정서비스지수ʼ, ʻ3.4.2 교통ʼ을 적용하고, ③ · ④항

은 ʻ3.3.3 콘크리트 슬래브의 재료특성ʼ을 적용하여 산정한다.

(가) 하중전달계수(load transfer factor, J)

하중전달계수는 줄눈, 균열 또는 포장과 길어깨 사이 등 콘크리트 포장 슬래브의 불연속

지점에서 하중전달의 능력을 나타내는 계수로서, 하중전달이 잘 될수록 작은 값을 사용

한다. AASHTO에서 추천하는 포장의 형태별 하중전달계수는 표 4.26과 같다.

<표 4.26> 콘크리트 형식별 포장 하중전달계수

구 분 아스팔트 길어깨

콘크리트 길어깨

(타이바로 연결)

JCP 또는

JRCP

다웰바 사용 2.9 2.5 ~ 2.8

다웰바가 없을 경우 3.2 2.9 ~ 3.1

CRCP 2.9 2.3 ~ 2.8

하중전달계수는 주어진 하중에서 콘크리트에 발생하는 응력에 비례한다. 따라서 하중전

달계수가 클수록 콘크리트 응력도 크며, 결과적으로 설계될 슬래브 두께는 커진다.

표 4.26에서 CRCP의 경우 하중전달계수가 JCP나 JRCP의 경우보다 작으므로 같은 조

건에서 슬래브 두께를 약간 줄일 수 있음을 알 수 있다.

(나) 설계 노상반력계수

설계 노상반력계수는 콘크리트 슬래브와 접하고 있는 바로 아래의 보조기층 상단면에서

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

184

지지 능력을 표시하는 것으로서, 보조기층의 두께와 강성에 의해서 증가 되는 지지능력

을 반영하고, 포장 슬래브 바로 아래에 공극을 발생시키는 토사의 수직 이동을 유발시키

는 펌핑 · 보조기층 부식(erosion) · 침하(consolidation)등에 의한 지지력 손실(loss of

support : LS)을 고려하여 결정한다.

보조기층 효과는 표 4.27을 적용하여 산정하고 지지력 손실 효과를 표 4.27과 그림 4.6

을 이용하여 고려한다.

<표 4.27> 보조기층의 재료에 따른 탄성계수 및 지지력 손실 값

보조기층 재료 탄성계수(psi) 지지력 손실(LS)

시멘트 안정처리

빈배합 콘크리트

아스팔트 안정처리

석회 안정처리

입상재료

자연 노상토

1,000,000 ~ 2,000,000

1,000,000 ~ 3,000,000

350,000 ~ 1,000,000

20,000 ~ 70,000

15,000 ~ 45,000

3,000 ~ 40,000

0.0 ~ 1.0

0.0 ~ 1.0

0.0 ~ 1.0

1.0 ~ 3.0

1.0 ~ 3.0

2.0 ~ 3.0

<그림 4.5> 슬래브 두께 산정 설계 노모그래프 (Pt = 2.5, J = 3.2)

제10편 포장

185

방정식을 이용할 경우에는 ASSHTO ʼ86에서 제시된 다음 식에 의해서 구한다.

합성 K치 산출식

logK∞     × logDSB    × logMR   × logDSB × logESB

  × logDSB   × logESB   × logDSB × logMR

MR  KC

여기서 DSB : 보조기층의 두께(inch)

ESB : 보조기층의 탄성계수(psi)

MR : 노상의 회복탄성계수 두께(psi)

<그림 4.6> 보조기층 지지력 손실에 대한 설계노상반력계수 산정도표

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

186

(9) 보강철근 설계

(가) 기본 개념

(1) JRCP 또는 CRCP와 같이 철근이 보강되는 콘크리트 포장에서의 철근의 역할은 균열발생 자체를

방지하기 위해서가 아니라 균열이 발생할 경우 그 균열이 과도하게 벌어지는 것을 극소화하는데

있다.

(2) 보강철근은 세로방향 철근(종방향 또는 길이방향)과 가로방향 철근(횡방향)으로 구분되며, JRCP

의 가로·세로방향 철근과 CRCP의 가로 방향 철근량을 산정하는 방법은 subgrade drag theory

를 기초로 한다.

(3) CRCP의 세로방향 철근량은 다음 세 가지 조건을 만족하는 것으로 산정해야 한다.

① 콘크리트 슬래브에 있어서 스폴링(spalling)과 펀치아웃(punchout) 발생 확률이 작은 범위의

균열 간격(crack spacing)을 형성할 수 있는 철근량

② 균열 틈으로 물의 침투와 스폴링을 극소화 시킬 수 있는 균열 폭(crack width)을 유지할 수

있는 철근량

③ 철근이 소성변형 또는 파단되는 것을 방지할 수 있어 공용기간 중 철근 응력이 소요 철근 강도

의 75% 이하를 유지할 수 있는 철근량

JRCP와 CRCP에 있어서 발생된 균열이 과도하게 벌어지는 경우, 균열을 통하여 물이

침투하여 철근의 부식 · 노상토의 강도저하 · 펌핑 등이 발생할 가능성이 커지며, 또한 넓

은 균열 틈으로 인하여 골재 간의 맞물림이 약해져서 인접한 슬래브간의 하중 전달의 효

과가 급격히 감소되어 펀치아웃 · 스폴링 · 철근의 절단 등을 야기시킬 수 있다. 모든 경

우에 있어서 철근량은 콘크리트 단면적이 차지하는 비를 백분율로 나타낸다.

줄눈을 사용하는 강성 포장에는 두 종류가 있는데, 철근을 사용하지 않은 무근 콘크리트

포장(JCP)과 철근이나 철망 등의 보강설계를 한 철근 콘크리트 포장(JRCP)이다. 토사 활

동 및 온도나 함수변화 응력 등과 같은 요인들 때문에 횡방향 균열이 발생할 가능성이

있다면 철근 보강을 해야 한다.

무근 콘크리트 포장(JCP)의 경우에 줄눈 간격을 적당히 하여 온도와 수분변화로 인한 응

력으로 줄눈 사이의 균열이 생기지 않도록 해야 한다. 최대 줄눈간격은 현장조건 · 보조

기층의 형태 · 굵은골재 종류 등에 따라서 달라지며, 줄눈의 이동을 최소화시키고 그 결

과 하중전달이 최대로 이루어질 수 있도록 과거 경험을 고려하여 줄눈간격을 정하는 것

이 바람직하다.

제10편 포장

187

(나) JRCP의 가로 · 세로방향 보강철근 설계

JRCP의 보강철근은 장래 발생 가능한 균열이 허용 범위를 초과하지 않고 발생 응력을 전달하도록 하

기 위해서 설치한다.

JRCP의 보강철근량 산정에 필요한 입력변수는 다음과 같으며, 그림 4.12를 적용한다.

(1) 포장 슬래브 길이(L)

(2) 철근유효응력(working stress, Fs)

(3) 콘크리트 슬래브 저면에서 마찰계수(F)

콘크리트 포장에 철근을 설치하는 목적은 균열을 방지하고자 함이 아니라 장차 발생할

수 있는 균열을 단단히 묶어 놓음으로써 포장을 하나의 완전한 구조 단위로 유지하기 위

해서이다. 물리적 역학에 의한 균열의 발달은 온도와 습도에 관련된 슬래브 수축 그리고

하부층 재료의 마찰저항에 의한 영향 때문에 생긴다. 온도가 낮아지거나 함수량이 감소

하면 슬래브는 수축한다. 이 수축은 하부층 재료와의 마찰과 전단에 의하여 제약을 받는다.

슬래브는 수축을 억제하면 슬래브 중간에서 최대 인장응력이 나타난다. 만일 이러한 인

장응력이 콘크리트의 인장응력을 초과하면 균열이 진전되며, 모든 인장응력은 철근으로

전달된다. 따라서, 철근 보강은 철근이 신장되어 균열 폭이 벌어지는 일 없이 응력을 전

달하도록 설계해야 한다.

JRCP와 CRCP의 세로방향 철근 설계는 완전히 다르므로 각각 달리 계산해야 한다. 그러

나 CRCP의 가로방향 철근 설계는 JRCP의 가로 · 세로방향 철근 설계 방식과 똑 같다.

모든 경우 소요 철근량은 콘크리트 단면적에 대한 철근비(%)로 표시한다.

일반적으로 줄눈 간격이 4.5 m 미만일 경우에는 가로방향균열이 예상되지 않으므로 철

근 보강이 필요 없다.

철근 콘크리트 포장에 필요한 철근비를 산정하기 위한 설계 요소는 다음과 같다.

(a) 슬래브 길이(L)

세로방향 철근의 경우 줄눈 간격을 사용하며, 가로방향 철근의 경우 슬래브의 폭을

사용하는데, 여기서 슬래브 폭은 자유단부(longitudinal free edge) 간의 거리를 말

한다.

타이바로 연결된 것은 자유단부가 아님을 주의해야 한다.

슬래브 길이는 최대 콘크리트 인장응력에 큰 영향을 주어 많은 양의 철근 보강이 필

요하기 때문에 설계 시에 중요한 문제로 고려되어야 한다. 이 영향 때문에 슬래브

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

188

길이(줄눈 간격)는 철근 콘크리트 포장은 물론 무근 콘크리트 포장 설계에서 반드시

고려해야 할 중요 요소이다.

(b) 철근의 사용응력(working stress, Fs)

철근의 허용응력을 말하며, 일반적으로 항복강도(yield strength)의 75 % 값을 사용

한다.

항복강도가 300 MPa(SD30), 400 MPa(SD40)인 철근의 사용응력은 각각 220과

300 MPa이 된다. 용접(welded wire fabric ; WWF)와 이형철망(deformed wire

fabric ; DWF)의 철선 항복강도는 450 MPa이고, 유효응력은 340 MPa이다.

최소 철선 직경은 철선이 부식에 의하여 철선 단면적에 중대한 영향을 미치지 않을

정도로 커야 한다.

(c) 마찰계수(F)

여기서 사용되는 마찰계수는 슬래브 하부와 보조기층 상부(보조기층이 없는 경우는

노상면) 간의 마찰계수를 말하며, AASHTO에서 추천한 값들은 표 4.28과 같다.

위의 입력변수들을 이용하여 다음식을 이용하여 필요한 철근량을 계산할 수 있다.

Ps = 0.23 ×  FS

L × F

×   

여기서,

Ps : 필요 철근량(콘크리트 슬래브 단위 폭 당 1m 당 소요철근 백분율, %)

F : 마찰계수

L : 슬래브 길이(가로 또는 세로 방향의 자유단부 또는 자유줄눈부 사이 거리, m)

Fs : 철근의 사용응력(통상 항복강도 × 0.75, kg/cm2)

<표 4.28> 슬래브 아래의 재료에 따른 마찰계수

슬래브 아래의 재료 마찰계수(F)

표면처리

빈배합 콘크리트

석회 안정처리

아스팔트 안정처리

시멘트 안정처리

강 자 갈

쇄 석

사암(sand stone)

자연 지반(암반)

2.2

1.9

1.8

1.8

1.8

1.5

1.5

1.2

0.9

제10편 포장

189

<계산 예> L=10m, F=1.5, Fs=3,000kg/cm2인 경우

철근량 Ps= ×  

 ×   

×100=0.06%

(다) CRCP의 세로방향 보강철근설계

CRCP의 세로방향 보강철근은 콘크리트 슬래브의 체적 변화에 따라서 슬래브에 발생되는 균열 간격

과 균열 폭을 허용범위 내로 유도·조정하기 위하여 공용기간 동안 예상되는 환경과 교통조건에서 충

분한 포장기능을 유지하도록 균열 간격, 균열 폭 및 철근응력에 대한 제한조건(ʻ(가) 기본개념ʼ 참조)을

만족하는 철근비, 철근 직경, 철근 수를 결정해야 한다. 이를 위한 절차는 표 4.32, 표 4.3으로써

주어지는 설계절차와 그림 4.7 ~ 그림 4.10을 적용하고, 이때 다음과 같은 설계입력변수를 고려해

야 한다.

(1) 콘크리트 슬래브의 인장강도(ft)

(2) 콘크리트 슬래브의 건조수축 계수(Z)

(3) 콘크리트 슬래브의 열팽창 계수(αc)

(4) 사용 철근 또는 철선 직경(øs)

(5) 설계온도하강(DTD)

(6) 설계윤하중응력(fw)

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)에서 주철근은 포장의 전 구간에 걸쳐 연속되는 세로방향

철근(longitudinal reinforcement)이다. 이 세로방향 철근은 콘크리트 체적 변화에 따

라 포장에 형성되는 균열을 유도 · 조정하기 위하여 사용된다. 세로방향 철근으로는 철근

또는 이형철망을 이용할 수 있다. 철근과 보조기층 마찰력으로 인한 콘크리트의 구속은

콘크리트 파손의 원인이 된다. 포장이 충분한 기능을 갖도록 하기 위해서는 콘크리트와

철근의 특성이 균형이 이루어져야 하는데 이 상호작용에 대한 해석은 주철근 설계의 기

본이 된다.

다음은 연속철근 콘크리트 포장의 세로방향 철근 설계에 필요한 조건들이다.

(a) 콘크리트 인장강도

철근 설계에는 두 가지 콘크리트 인장강도가 사용된다. 첫째, 공시체의 휨 시험(3등

분 점재하)에서 유도하여 낸 파괴계수(또는 휨강도)는 소요 슬래브 두께를 결정하는

데 이용한다{ʻ4.3.3(1)항ʼ 참조}. 둘째, 보강철근 설계에는 AASHTO T198과 ASTM

C496 시험에 따른 간접인장시험으로 얻어진 인장강도를 기준으로 하여 설계한다.

만일, 간접인장강도를 얻기 어려운 경우 28일 휨강도의 86 %에 해당되는 값을 인장

강도로 적용할 수 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

190

(b) 콘크리트 건조수축

수분의 손실에서 오는 콘크리트의 건조수축은 보강철근 설계에 중요한 요소이다. 수

축에 영향을 주는 또 다른 요소들은 시멘트 함유량, 혼화재, 골재 그리고 양생 조건이

다. 설계에 적용하는 수축량은 28일 양생 공시체에서 측정한 수축량을 적용한다.

건조수축과 콘크리트 강도는 물-시멘트 비에 크게 좌우된다. 일반적으로 혼합하는

데 물이 많이 사용될수록 수축 가능성은 증가하고, 콘크리트 강도는 감소한다. 수축

은 강도와 반비례하며, 표 4.29는 앞의 (a)에서 설명된 간접인장강도를 기준으로 한

건조수축계수를 구하는데 적용할 수 있다.

<표 4.29> 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 간접 인장강도와 건조수축계수의 관계

간접 인장강도(MPa) 건조수축계수(cm/cm)

2.1 이하

2.8

3.5

4.2

5.0 이상

0.00080

0.00600

0.00045

0.00030

0.00020

(C) 콘크리트 열팽창계수

포틀랜드 시멘트 콘크리트의 열팽창계수(concrete thermal coefficient)는 물-시

멘트비 · 콘크리트의 재령 · 혼합정도 · 상대습도 그리고 골재 형태와 같은 요소에 따

라 변화되며, 특히 굵은골재의 종류에 의한 영향이 가장 크다. AASHTO에서 추천하

는 골재 종류별 PCC 열팽창계수 값은 표 4.30과 같다.

<표 4.30> 골재 종류별 PCC 열팽창계수

굵은골재의 종류 콘크리트 열팽창계수(10-6 cm/cm/℃)

석 영

사 암

자 갈

화 강 암

현 무 암

석 회 암

11.9

11.7

10.8

9.5

8.6

6.8

주) 국토교통부 콘크리트 표준시방서의 철근 열팽창계수 : 1.0×10-5 cm/cm℃

콘크리트 열팽창계수 : 1.0×10-5 cm/cm℃

제10편 포장

191

(d) 철근 또는 철선의 직경

일반적으로 CRCP의 세로방향 철근에는 ø16 mm와 ø19 mm의 이형철근이 이용된다.

ø19 mm 철근은 CRCP에서 부착 조건과 적정의 균열 폭 조절에 적합한 실질적으로

가장 많이 사용되는 최대 크기의 철근이다. ʻ(i) 제한기준ʼ의 철근설계의 도표에서에서

는 ø13 ~ ø19 mm의 범위에서 철근을 선택하도록 하고 있다. 철망의 철선 직경은

부식으로 인하여 횡단면의 직경이 심각하게 감소되는 것을 막을 수 있도록 충분히

커야 한다. 또한, 세로와 가로철선 간의 관계는 제조회사의 제품규정에 적합하도록

한다.

(e) 철근의 열팽창계수

보강철근의 열팽창계수는 설계에 있어서 9.0×10-6 cm/cm℃ 값을 사용한다.

(f) 설계온도하강(DTD)

철근 보강 설계에 이용하는 온도하강은 평균 콘크리트 양생 온도와 설계 최저온도와

의 차이이다. 평균 콘크리트 양생 온도를 구하기 어려운 경우 콘크리트가 타설되는

달의 예상 최고기온들의 평균값을 사용할 수 있다. 평균 양생온도로서 최고기온들의

평균값을 사용하는 이유는 콘크리트의 수화열로 인하여 콘크리트의 양생 온도는 포설

당시의 기온보다 대체로 높기 때문이다.

설계 최저온도란 포장 수명기간 중 가장 추운 달의 일평균 기온이다. 이러한 온도는

중앙기상대의 자료를 이용한다(세로방향 철근설계에 있어서의 설계 온도하강은 다음

식으로 산출된다).

DTD = TH – TL

여기서,

DTD : 설계 온도 하강(℃)

TH : 포장이 시공되는 달의 예상 일 최고 온도의 평균값(℃)

TL : 연중 가장 추운 달의 예상 일 최저 온도의 평균값(℃)

(g) 철근의 허용응력(fS)

철근의 허용응력은 콘크리트와 철근 사이의 접착력이 반복 하중에 견딜 수 있는 정도

를 고려하여 결정되며, AASHTO 에서는 철근의 굵기와 콘크리트의 강도에 따라 표

4.31의 값을 추천하고 있다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

192

<표 4.31> 철근의 허용응력 (단위 : kg/cm2)

28일 양생 콘크리트의

간접 인장강도(MPa)

철 근 직 경(mm)

ø13 ø16 ø19

2.1 이하

2.8

3.5

4.2

4.9

5.6 이상

4,570

4,710

4,710

4,710

4,710

4,710

4,010

4,220

4,290

4,430

4,570

4,710

3,800

3,870

3,940

4,080

4,150

4,220

주) 이형철망(DWF)을 사용하는 경우에는 철근 직경에 대한 철선 직경의 비를 이용하여 조정할 수 있다.

(h) 윤하중에 의한 콘크리트 슬래브에 발생하는 인장응력

포장 포설 후 초기(15 ~ 28일)에 시공 장비나 트럭의 재하 윤하중에 의해서 발생되는

인장응력을 말한다. 예상 윤하중 크기, 설계 슬래브 두께, 그리고 설계 노상반력계수

를 적용하여 그림 4.7에 의해서 결정한다.

(i) 제한기준

세로방향 철근 설계에 있어서 예상한 환경과 차량 재하조건에서 포장이 충분한 기능

을 유지하기 위해서는 균열 간격, 균열 폭 그리고 철근 응력에 대한 제한기준 사항을

고려해야 한다.

① 균열 간격

균열 간격에 대한 제한 기준은 스폴링(spalling)과 펀치아웃(punchout)을 고려함

으로써 설정된다. 스폴링의 영향을 최소한으로 줄이기 위해서는 균열 간의 최대

간격은 2.4 m 정도이어야 한다. 펀치아웃이 발생하지 않도록 설계에 사용할 수

있는 최소 균열간격은 1.0 m이다. 이러한 제한사항을 표 4.32에 기록한다.

제10편 포장

193

예:

D = 24cm

윤하중 = 9.100kg

K = 43.7kg/㎤

해 : f = 16.2kg/㎠

<그림 4.7> 윤하중 인장응력 산정 도표

<표 4.32> 세로방향 철근 설계표

(1) 설계자료

설 계 변 수 값 설 계 변 수 값

철근/철선 직경 ø(mm) 열팽창계수비 αs/αc(cm/cm)

콘크리트 건조수축계수 Z(cm/cm) 설계온도하강 DTD(℃)

콘크리트 인장강도 ft(kg/cm2) 윤하중 응력 fw(kg/cm2)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

194

(2) 설계 기준 및 소요 철근비

구 분

균열 간격 X

(m)

허용 균열폭

CWmax

(mm)

허용 철근응력

(fs)max

(kg/cm2)

설계철근 범위1)

제 한

기 준 치

최대 : 2.4

최소 : 1.0

최소 소요

철 근 비

Pmin

2)

최대 허용

철 근 비

Pmax

주) 1) Pmax ＜ Pmin 이면 철근 설계 기준을 만족하지 못하므로 재설계 한다.

2) 최소 소요 철근비 중 최대값을 기재한다.

② 균열 폭

균열 폭에 대한 제한 기준이란 스폴링과 물의 침투를 방지하기 위하여 고려하는

것이다.

허용 균열 폭은 1 mm 이내이므로 세로방향 철근비의 최종 결정에 있어서 예상

균열 폭은 철근비를 크게 하든가 작은 직경의 철근을 사용함으로써 좁힐 수 있다.

③ 철근응력

철근응력에 대한 제한 기준은 철근 파괴와 과도한 영구변형을 방지하기 위한 것이다.

철근 파괴를 최종 인장강도의 75 %를 제한 응력으로 설정한다. 그림 4.7에 수록

된 철근응력의 통상적인 제한이 항복점의 75 %이기 때문에 철근에 어떠한 소성변

형도 일어나지 않는다.

이 설계법에서의 철근 허용응력은 철근의 직경과 콘크리트 강도의 함수로서 표

4.31과 같다. 간접 인장강도는 앞의 (a)항을 기준으로 해서 결정한다. 표 4.31의

철근 허용응력의 최소값은 CRCP의 세로방향 철근에 사용되는 항복강도 420

MPa의 철근에 대한 것이다. 다른 철근을 사용할 경우에는 이에 대한 허용 철근응

력을 산정하여 표 4.32에 기입한다.

(j) 설계순서

세로방향 철근량을 산정하기 위한 설계 순서는 다음과 같다.

단계 1 : 소요 철근량 및 철근비 산출

제10편 포장

195

그림 4.8, 그림 4.9 및 그림 4.10의 설계 도표를 이용해서 각 제한 기준에

합당한 소요 철근량을 계산하고, 산출된 철근비를 표 4.32에 기입한다.

단계 2 : 철근비의 검토

Pmax이 Pmin보다 크거나 같다면 단계 3으로 진행한다.

그러나 Pmax이 Pmin보다 작을 경우에는 다음 절차에 따라 계산한다.

① 설계 자료를 재검토하여 수정해야 할 사항을 결정

② 표 4.33의 설계도표에 수정한 설계자료를 표시하고, 설계변수를 수정

함으로써 제한기준에 합당하도록 한다.

수정 결과에 의한 보조기층과 슬래브 두께 설계의 영향을 검토한다.

③ 설계도표를 이용하여 그 결과를 표 4.33의 철근비 난에 기재한다.

<표 4.33> 세로방향 철근 설계를 위한 시산 설계표

설 계 변 수

시 산 설 계 값

시산 2 시산 3 시산 4 시산 5 시산 6

1) 철근 / 철선 직경 ø(mm)

콘크리트 건조수축계수 Z(cm/cm)

1) 콘크리트 인장강도 ft(kg/cm2)

윤하중 응력fw(kg/cm2)

2) 설계 온도 하강 DTD(℃)

열팽창계수비 sc

허용 균열폭 CWmax(cm)

허용 철근응력(fs)max(kg/cm2)

균열 간격에 대한 소요 철근비 %

최 소

최 대

균열폭에 대한 최소 철근비 %

철근응력에 대한 최소 철근비 %

최소 철근비 Pmin

최대 철근비 Pmax

주 1) 이 값의 변화는 철근응력에 영향을 미친다.

2) 이 값의 변화는 균열 폭에 영향을 미친다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

196

④ Pmax이 Pmin보다 크거나 같다면 단계 3으로 넘어가며, Pmax이 Pmin보다

작을 경우는 표 4.33을 이용하여 2단계를 반복한다.

단계 3 : 철근 또는 철선의 소요 개수 결정

Nmin   × Pmin × Ws × D∅

Nmax   × Pmax × Ws × D∅

여기서,

Nmin : 철근 또는 철선의 최소 소요 개수 Pmax : 소요 최대철근비

Nmax : 철근 또는 철선의 최대 소요 개수 Ws : 포장단면의 폭 (cm)

Pmin : 소요 최소 철근비 D : 콘크리트층 두께cm)

∅ : 철근 또는 철선의 직경(cm)

부식에 의한 단면 손실이 예상되는 경우 직경을 증가시킬 수 있다.

단계 4 : 철근이나 철선의 총 개수 결정

Ndesign은 Nmin과 Nmax 사이의 값으로, 이 철근 설계의 적합성은 철근과 철

선의 수를 철근량과 철근비로 변화시켜 설계 도표를 이용하여 균열간격, 균

열폭, 철근응력의 값을 역계산함으로써 검토할 수 있다.

예 :

Xc =1.05

a/a =1.35

 =19㎜

Z =0.0004

 =16.1㎏/㎤

 = 38.5㎏/㎤

해 : P = 0.51%

    

 

×   P  ×    Z

 ×   

 

×   

∅ 

<그림 4.8> 균열 간격의 기준을 만족할 수 있는 철근비

제10편 포장

197

예:

CW=0.1㎝

=19㎜

 =16.1㎏/㎤

 = 38.5㎏/㎤

해 : P=0.43%

<그림 4.9> 균열 폭의 기준을 만족할 수 있는 최소 철근비

예 :

 =3.99×10㎏/㎤

DTD =30.56℃

Z =0.0004

 =38.5㎏/㎤

ft =16.1㎏/㎤

해 : P=0.43%

     

 

×  Z ×  P

 × 

DTD ×  

 

<그림 4.10> 철근 응력의 기준을 만족할 수 있는 철근비

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

198

(k) 설계 예

슬래브 두께 240 mm의 CRCP 세로방향 철근에 대한 설계 예는 다음과 같다. 두 가

지의 시산 설계를 예로 들었는데 먼저 16 mm 철근을 시산 설계하고, 두 번째 시산

설계에는 19 mm 철근을 사용하였다. 설계 요소는 다음과 같으며 표 4.32 및 표

4.33에 적정히 표기한다.

① 콘크리트 인장강도 ft : 39 kg/cm2[이 값은 슬래브 두께 설계의 예에 이용한 파괴

계수의 86 %이다(그림 4.5 참조)].

② 콘크리트 건조수축 Z : 0.0004 cm/cm[이 값은 콘크리트 인장강도에 대응된다

(표 4.29 참조)].

③ 윤하중 응력 fw : 16.2 kg/cm2이 값은 노상지지력 계수가 4.7 kg/cm2인 24 cm

포장 슬래브에 대한 것이다(그림 4.7 참조)].

④ 철근과 PCC의 열팽창계수비 αs / αc : 1.32(철근의 열팽창계수는 9.0×10-6 cm/

cm/℃이고(ʻ4.3.3 (2)항ʼ 참조), 콘크리트의 굵은골재가 석회암인 경우 열팽 창계

수는 6.8×10-6 cm/cm/℃(표 4.30 참조)이다.

⑤ 설계 온도 하강 DTD : 30.5 ℃(일 평균 최고 온도 23.8℃, 일 평균 최저 온도

- 6.7℃로 가정)가 설계 조건에 적합한 제한 기준은 다음과 같다.

㉮ 허용 균열폭 CW : 1 mm(ʻ4.4.2 (다)항ʼ CRCP의 보강철근 제한기준)

㉯ 허용 철근응력 fs : 철근 직경 16 mm의 경우 4,300 kg/cm2, 철근 직경 19

mm의 경우 4,000 kg/cm2(표 4.31 참조)

그림 4.8, 그림 4.9 및 그림 4.10 설계 도표의 각 시산 설계에 있어서 철근비 제한기

준은 다음과 같다.

시산 설계 1 : Pmin = 0.43%, Pmax = 0.51%

시산 설계 2 : Pmin = 0.47%, Pmax = 0.57%

각 시산 설계에 대한 소요 철근계수(차로폭 3.6 m 가정)의 범위(Nmin~ Nmax)는 다음과 같다.

시산 설계 1(ø16 mm 철근) : Nmin = 19.2%, Nmax = 22.7%

시산 설계 2(ø19 mm 철근) : Nmin = 14.6%, Nmax = 17.6%

시산 설계 1(P = 0.45%)에서는 ø16 mm 철근 20개를, 시산 설계 2(P = 0.48%)에서

는 ø19 mm 철근 15개를 사용할 경우에 세로방향 철근의 간격은 각각 18 cm, 24

cm가 된다.

각 시산 설계에서의 예상 균열 폭 그리고 철근 응력은 다음과 같다.

제10편 포장

199

<표 4.34> 시산 설계 결과 사례

구 분

시산 설계 1

(ø16 철근 20개)

P = 0.45%

시산 설계 2

(ø19 철근 15개)

P = 0.45%

균열 간격 X(m)

균열 폭 CW(mm)

철근응력 fS(kg/cm2)

1.3

0.79

4,200

1.4

0.81

3,870

시산 설계 결과로부터 두 시산 설계는 큰 차이가 없으므로 경제성과 시공성을 고려하

여 한 방법을 채택할 수 있다.

(라) CRCP의 가로방향 철근설계

가로방향 철근은 JRCP나 CRCP에 공통으로 사용하며, 주 목적이 세로방향 균열 발생 시 균열이 과

도하게 벌어지는 것을 방지하는데 있다.

철근량의 산정 방법은 JRCP의 종방향 철근량의 설계법과 동일하다. 단, 철근량 계산 시 슬래브의 길

이 대신 슬래브의 폭을 이용한다. 여기서, 슬래브의 폭은 슬래브 양쪽의 자유단(free edge)에서 자유

단까지의 횡방향 거리를 말하며, 타이바로 연결된 곳은 자유단에 포함되지 않음에 주의해야 한다(그림

4.11 참조).

가로방향 철근은 줄눈 포장 또는 연속 포장에서 온도나 함수의 변화로 인한 토량 변화가

세로방향 균열을 발생시킬 우려가 있을 때 설치하는 것이다. 단, 줄눈 콘크리트 포장과

동일한 슬래브의 폭을 가질 때에는 슬래브 사이에 타이바가 설치되는 경우 이를 설치하

지 않을 수 있다. 철근은 세로방향 균열이 심하게 벌어지는 것을 방지함으로써 최대의

하중전달기능을 발휘하고, 물의 침투를 최소로 할 수 있다.

가로방향 철근의 철근비는 그림 4.11을 이용하여 결정하며, 다음 식에 따라 철근 간격을

구한다.

Y  P t × D

AB

× 

여기서,

Y : 가로방향 철근 간격(cm)

AB : 가로방향 철근 1개당 단면적(cm2)

Pt : 가로방향 철근비(%)

D : 슬래브 두께(cm)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

200

예:

L=11m

F=1.5

Z =0.0004

fs =2100㎏/㎠

해 : Ps =0.09%

<그림 4.11> JRCP의 철근 설계 도표

(마) 타이바의 설계

(1) 타이바의 주 기능은 세로 줄눈부가 과도하게 벌어지는 것을 방지하기 위하여 사용한다. 때로는

CRCP에서 시공줄눈 부분에 건조수축이나 윤하중에 의하여 세로철근에 걸리는 과부하를 덜기 위

하여 세로철근과 같은 방향으로 설치하여 사용하는 경우도 있다.

(2) 타이바 철근 설치 규격은 CRCP 가로 철근 또는 JRCP의 가로·세로 철근 설계와 동일한 방법으

로 결정한다.

타이바는 콘크리트와의 부착력을 높이기 위하여 주로 이형철근을 사용하며, 직경을 13

mm 또는 16 mm의 긴 것을 주로 사용한다. 타이바의 길이는 콘크리트와의 부착이 유

지될 수 있도록 충분한 길이를 가져야 한다.

타이바의 설치 간격은 슬래브의 두께가 결정된 경우 타이바의 설치 위치와 가까운 자유

단(free edge) 간의 거리에 따라 달라진다. 타이바 설치 간격 결정의 기본 개념은 횡방향

철근량 및 철근 간격 산출 방법과 동일하다. 단, 횡방향 철근량 계산식에서 슬래브의 폭

대신에 가까운 자유단까지 거리의 두 배를 사용한다.

콘크리트 슬래브와 보조기층 간의 마찰계수가 1.5인 경우의 타이바 간격을 구하는 도표

는 그림 4.12와 같다.

산정식  Ps  fs

L×F

×

제10편 포장

201

마찰계수가 크게 다른 경우는 앞에서 설명한 바와 같이 가로방향 철근량 산정 방법과 동

일한 방법으로 구한다.

그림 4.12의 가로축(최근접 자유단 거리) 정해진 값에서 수직으로 선을 그어 ʻ4.4.2) 1)항ʼ

(콘크리트 슬래브 두께 설계)로부터 구한 포장 두께와 대응되는 선과 연결하고, 다시 수

평으로 선을 그어 세로축과 만나는 점을 타이바 간격의 값으로 한다. 이 도표는 항복강도

가 2,800 kg/cm2인 철근과 노상 마찰계수 1.5에 대하여 작성된 것이다.

(설계 예) 슬래브 폭 = 7.2 m, 슬래브와 슬래브 아래 층 간의 마찰계수 = 1.5, 철근의 허용

응력 = 2,100kg/cm2, 철근의 직경 = 16 mm, 슬래브 두께 = 30 cm인 경우

가로방향 철근량 Ps   × 

   

× 100 = 0.06 %

철근의 간격 Y  P sD

AB

   



  

× 100 = 111.7 cm

(a) ø 13mm, SD30의 철근과 노상 마찰계수 1.5일 때

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

202

(b) ø 16 mm, SD30의 철근과 노상 마찰계수 1.5일 때

<그림 4.12> PCCP의 최대 타이바 간격의 권장값

4.4.4 보조기층면의 분리막 설계

(1) 분리막 기능

일반적으로 분리막(separation membrane)의 기능은 JCP와 JRCP에서,

(1) 콘크리트 슬래브의 온도 변화 또는 습도 변화에 따른 슬래브의 팽창 작용을 원활하게 하도록 슬래

브 바닥과 보조기층 면과의 마찰 저항을 감소시키기 위하여 설치한다. 이는 슬래브가 경화 중인

시공 직후에 특히 필요하게 된다.

(2) 콘크리트 중의 모르타르가 공극이 많은 보조기층으로 손실되는 것을 방지한다.

(3) 보조기층 표면의 이물질이 콘크리트에 혼입되는 것을 방지한다.

일반적으로 분리막은 보조기층 면과 슬래브 면과의 사이에서 마찰저항이 구조적으로 필요한

연속철근 콘크리트 포장(CRCP) 공법을 제외하고는 모두 사용한다.

제10편 포장

203

(2) 분리막 재료

분리막으로 보통 폴리에틸렌필름(polyethylene film)를 사용한다. 필름을 콘크리트 포설 전에 설치하

거나 타이바(tie bar)를 둔 뒤틀림 줄눈을 두는 무근 콘크리트 포장에서는 120 ㎛ 두께가 적합한데,

다만 필름에 손상이 없도록 설치되어야 한다. 필름의 겹이음폭은 300 mm, 세로 방향 100 mm 이상

이어야 하고, 강우 시에도 빗물이 필름 아래로 스며들지 않도록 겹이음 한다.

분리막은 취급이 이용하고, 물을 흡수하지 않고, 콘크리트를 치고 다질 때 찢어지지 않아야

한다. 일반적으로 사용하고 있는 것으로 폴리에틸렌필름과 크라프트지(kraft paper)가 있으

며, 이들에 관한 품질의 표준은 KS M 3509와 KS M 7501에 적합한 것이어야 한다.

기타 재료로는 방수지(water proof paper)가 이용될 수 있으나, 이 목적으로 역청재를 살포

하는 방법은 부적합하다. 이 경우에는 보조기층면의 마찰저항을 증가시키게 되어 슬래브의

초기 균열발생의 원인이 될 수 있다. 시멘트 안정처리 보조기층의 양생 목적으로 아스팔트

유제를 이용함을 허용할 수 있다. 다만, 이 경우 콘크리트 포설 전에 분리막을 설치해야 한다.

4.4.5 줄눈의 설계

(1) 줄눈의 종류

콘크리트 포장의 줄눈은 포장의 팽창과 수축을 수용함으로써 온도 및 습도 등 환경변화, 마찰 그리고

시공에 의하여 발생하는 응력을 가능한 한 완화시키기 위하여 설치하는 것으로 종류는 다음과 같다.

(1) 수축줄눈

(2) 팽창줄눈

(3) 시공줄눈

콘크리트 포장의 줄눈은 포장의 팽창과 수축을 수용함으로써 온도 및 습도 등 환경 변화, 마

찰 그리고 시공에 의하여 발생하는 응력을 가능한 한 완화시키거나 온도 변화 등의 피할 수

없는 균열을 규칙적으로 일정한 장소로 유도시키는 목적으로 설치한다.

줄눈에는 수축 · 팽창 및 시공줄눈 등 세 가지 종류가 있고 이러한 줄눈의 기능은 다음과 같다.

(가) 수축줄눈

수축줄눈 또는 맹줄눈(dummy joint)은 수분, 온도 그리고 마찰에 의하여 발생하는 긴장

력을 완화시켜 균열을 억제하기 위하여 설치한다. 이러한 수축줄눈을 설치하지 않는다면

포장의 표층에는 불규칙한 균열이 발생하게 된다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

204

(나) 팽창줄눈

팽창줄눈의 주요 기능은 포장이 팽창할 수 있는 공간을 설치함으로써, 포장 좌굴현상의

원인이 될 수 있는 압축 응력의 발생을 방지하는 것이다.

(다) 시공줄눈

시공줄눈은 시공성을 고려하여 설치하며, 세로줄눈 사이의 간격은 포장 장비의 폭과 포

장 두께에 따라 결정한다.

(2) 줄눈의 구조

줄눈은 가능한 한 적게 설치하고, 적정 구조로 설치하여 포장 공용성과 주행성을 향상시키도록 한다.

일반으로 설계 측면에서 줄눈의 구조는 다음 사항을 고려해야 한다.

(1) 줄눈 간격

(2) 줄눈의 배치

(3) 줄눈의 규격

특히 줄눈의 배치는 줄눈 간격을 변화시키거나 경사 줄눈의 사용 등을 고려하여 줄눈에 의한 영향을

줄일 수 있도록 한다.

(가) 줄눈 간격

일반적으로 가로 및 세로 수축줄눈의 간격은 현장의 재료와 환경조건에 좌우 되는 반면

에 팽창 및 시공줄눈은 기본적으로 설계(layout)와 시공 능력에 좌우된다. 수축줄눈의 경

우에는 열 팽창, 온도 변화 또는 보조기층의 마찰 저항이 클수록 균열 방지를 위한 줄눈

간격은 줄어들고, 콘크리트의 인장강도가 클수록 간격도 커진다.

줄눈 간격은 또한 슬래브 두께와 줄눈재의 기능과도 관련된다. 현재 기술 수준에서 볼 때

균열을 제어할 수 있는 줄눈 간격의 설정은 지역별 시공 기록에 의한 방법이 가장 좋다.

콘크리트 포장에 있어서 골재 형태만 바꾸어도 콘크리트 열팽창계수에 큰 영향을 미치고,

결과적으로는 줄눈 간격에 상당한 영향을 끼치므로 지역적 경험을 고려해야 한다.

무근 콘크리트 포장의 줄눈 간격(m 단위)을 선정하는 개략적인 방법은 슬래브 두께(cm

단위)를 0.24배하여 그 값을 그대로 m값으로 하여 그 값을 초과하지 않는 범위로 정할

수 있다는 것이다. 예를 들면, 20 cm 두께의 슬래브에 있어서 최대 줄눈 간격은 4.8 m이

다. 그리고 이에 대한 슬래브 폭의 비가 1.25를 초과할 수 없다.

팽창줄눈 설치 개수는 비용 · 시공 난이성 · 공용성 문제를 고려하여 되도록 최소한으로

줄이며, CRCP와 줄눈 콘크리트 포장이 접속하는 등 포장 구조가 변경되는 위치 그리고

제10편 포장

205

교차 접속부에 사용한다.

시공줄눈의 간격은 일반적으로 현장 포설 작업과 장비 능력에 따라 좌우된다. 세로 시공

줄눈은 포장의 평탄성을 최대화하고, 하중 전달 장애를 최소화하기 위하여 차로의 가장

자리에 설치해야 한다. 가로시공줄눈은 일일 포설 작업 완료 시 또는 장비 고장에 의한

작업 중단 시에 설치한다.

(a) 세로줄눈 간격

세로줄눈은 보통 차로를 구분하는 위치에 설치하지만, 시공법도 고려하여 결정하는

것이 좋다.

한 차로씩 시공하는 경우에는 세로줄눈 간격을 차로 폭과 같게 하는 것이 보통이다.

세로줄눈 간격은 4.5 m 이상으로 하지 않는 편이 세로균열 방지 상 좋다.

가능한 한 차량이 세로줄눈부를 주행하지 않게 차로 구획선의 위치 등을 고려하여

세로줄눈 간격을 결정함이 좋다.

(b) 가로팽창줄눈 간격

가로팽창줄눈은 교량 접속부, 포장 구조가 변경되는 위치 그리고 교차 접속부 등에

설치하며, 기타 위치에 가로팽창줄눈을 설치할 경우에는 표 4.35의 값을 기준하고

1일의 포설 연장이나 교량 등의 간격 및 수축줄눈 간격을 고려하여 결정한다.

콘크리트 포장과 아스팔트 포장을 직접 접속시킬 경우에는 콘크리트 포장의 단부 두

세 번째의 수축줄눈 위치에 팽창줄눈을 설치하는 것이 좋다.

<표 4.35> 가로팽창줄눈 간격의 표준값 (단위 : m)

시공 시작 시 온도(℃) 팽창줄눈 최대 간격 비고

6 ~ 9 150 m

가로수축줄눈 간격을 고려하여

6 m 배수 적용

10 ~ 14 210 m

15 이상 330 m

가로팽창줄눈은 콘크리트 슬래브 구조물에 대한 영향이나 온도 상승에 의한 블로우업

(blow up)을 방지하기 위하여 설치하는 것이다.

팽창줄눈 간격은 이론적으로 정확히 결정할 수 없고, 표 4.35의 값을 채용하면 가로팽창

줄눈 폭을 25 mm 정도로 할 수 있다는 경험을 기초로 한 것이다.

팽창줄눈의 설치 개수는 비용, 시공 난이성, 공용성 문제를 고려하여 되도록 최소한으로

줄인다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

206

근래에 들어 시공 기술의 발전에 따라 수축균열 폭 유지가 용이하여 팽창줄눈 간격을 넓

게 취하는 경향이며, 미국의 경우 교량이나 공법이 다른 포장 접속부 외에는 팽창줄눈을

생략하는 주(州)가 많다. 따라서, 슬래브 두께가 25 cm 이상이고 하절기 시공의 경우 1일

시공 연장이 표 4.35의 값을 초과하더라도 시공 마무리 지점에만 설치할 수 있다.

(c) 가로수축줄눈 간격

가로수축줄눈의 간격은 여러 가지 요소에 따라 다르나 그 중 가장 중요한 요소는 슬

래브의 두께이며, 슬래브의 보강 여부, 콘크리트의 온도팽창계수, 콘크리트 경화 시

온도와 슬래브 활동을 구속하는 보조기층면의 마찰저항 등과 관련된다.

① 철망을 사용하지 않은 무근 콘크리트 포장에서 가로수축줄눈 간격은 슬래브의 두

께가 25 cm이하인 경우 5 m, 25 cm 초과 시 6 m로 적용하며, 환경조건을 고려

하여 이를 조절할 수 있다.

② 철근 또는 철망을 사용하는 콘크리트 포장에서 가로수축줄눈 간격은 발생된 균열

폭이 넓게 발전되지 않도록 효과적으로 처리하기 위한 철근 중량과 관련된다. 이

경우 가로수축줄눈의 간격은 슬래브 두께가 20 cm 미만의 경우 8 m, 25 cm 이

상의 경우 10 m를 표준으로 한다.

철망을 생략하는 경우에는 가로수축줄눈 간격을 6 m 이하로 하되 다웰바를 삽입

하는 것이 바람직하다.

③ 연속철근 콘크리트 포장에서는 가로수축줄눈을 생략한다.

(d) 경사 또는 random 가로줄눈

줄눈을 경사 방향으로 설치하고, 줄눈 간격을 변화시켜 배치함으로써 줄눈에 의한 요

철도의 영향을 최소화하여 포장 주행성을 향상시킨다.

경사가로줄눈(skewed transverse joint)은 줄눈 공용성을 향상시키고 강성 포장 즉

무근 콘크리트 또는 철근보강 콘크리트 포장, 다웰을 설치하거나 또는 설치하지 않은

강성 포장 모두에 대한 그것의 수명을 연장시킬 수 있다.

이 줄눈은 한 번에 하나의 윤하중만 통과하도록 충분히 경사지게 설치해야 한다. 포

장 슬래브의 모서리 부분은 윤하중이 갑자기 통과할 때 가장 큰 충격을 받게 되므로

포장의 줄눈은 차량 주행방향에서 볼 때 차량 전방 슬래브의 외측 연단과 그 줄눈이

이루는 각이 둔각이 되도록 설치해야 한다. 경사줄눈은 다음과 같은 장점이 있다.

① 줄눈의 처짐과 응력을 감소시켜 슬래브의 하중전달력을 증가시키고 포장 수명을

제10편 포장

207

연장시킨다.

② 차량이 줄눈부를 횡단할 때 충격을 경감시킴으로써 줄눈부가 약간의 요철도를 가

질지라도 평탄한 주행을 할 수 있다.

무근 콘크리트 포장의 공용성을 더욱 향상시킬 수 있는 방법은 경사줄눈의 간격을 변화

시켜 설치하는 것이다. 줄눈을 불규칙한 간격으로 설치함으로써 지방지역 고속국도를 운

행하는 정상 속도에서 줄눈에 의하여 자동차에게 주는 리듬 또는 공명 현상을 방지할 수

있다. 자동차 시험 도로 연구에서 증명된 바에 의하면 2.2 m의 줄눈 간격은 피해야 하는

것으로 밝혀졌다.

(3) 줄눈의 규격

줄눈재는 줄눈의 변위를 지탱할 수 있는 적합한 규격을 가져야 하며, 재질은 줄눈의 종류 및 현장 조

건에 적합한 것이어야 한다. 포장의 줄눈 변위는 콘크리트 슬래브의 길이-체적 변화특성, 슬래브 온도

그리고 슬래브와 보조기층 간의 마찰과 같은 요소에 의하여 영향을 받으므로 이에 대한 충분한 고려

를 하여 변위량을 산정하고, 효과적인 채움 상태를 유지하기 위하여 채움부는 적절한 형상을 갖도록

설계한다.

(가) 줄눈 설계의 고려사항

각 줄눈 형태에 대한 줄눈의 규격의 설계 시 고려사항은 다음과 같다.

(a) 수축줄눈

줄눈의 폭은 줄눈재(joint sealant)의 연신율에 의하여 제어된다. 수축줄눈의 깊이는

임의로 정하는 것이 아니라 균열이 소요의 줄눈 위치에 발생하도록 적당한 깊이로

해야 한다. 보통 가로수축줄눈 및 세로줄눈의 깊이는 슬래브 두께의 1/4 이상 이어야

한다. 이러한 줄눈은 절단(sawing), 삽입(insert) 또는 성형 제작(forming) 방식에

따라 설치할 수 있다. 절단 시기는 비정상적인 균열이 발생치 않도록 적정 시기에

시행해야 하며, 후속 작업을 할 수 있도록 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 콘

크리트 포설에서부터 절단까지의 시간은 슬래브 온도, 양생 조건, 콘크리트 배합비

에 따라 좌우된다.

줄눈 변위와 줄눈 재료의 성능은 반드시 부합되어야 한다. 일반적으로 줄눈재의 재질

은 예상 줄눈 변위가 클수록 양질의 것이어야 한다. 줄눈 변위는 슬래브 길이가 길어

짐에 따라, 온도변화가 커짐에 따라 그리고 콘크리트 열팽창계수가 클수록 증가한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

208

포장의 줄눈 변위는 콘크리트 슬래브의 길이-체적 변화특성, 슬래브 온도 그리고 슬

래브와 보조기층(또는 노상) 간의 마찰과 같은 요소에 의하여 영향을 받는다. 줄눈

폭의 변화는 노상 마찰과 단부 구속 때문에 단지 열수축과 열팽창에 의하여 발생되어

지는 변화보다는 작다.

효과적인 현장 성형 상태를 유지하려면 채움부(sealant reservior)가 반드시 적절한

형상계수(폭에 대한 깊이의 비)를 갖추어야 한다. 실무적인 최소 줄눈 깊이 한도 내에

서 채움부는 가능한 한 정방형이어야 하고, 줄눈재 상부가 노면 아래로 최소 3 mm의

깊이로 오목하게 되도록 한다. 즉, 줄눈재가 떨어져 나가지 않도록 줄눈부 상부의 폭

을 증대시키고, 노면으로부터의 오목하게 되는 깊이가 감소되도록 채움부를 설계해

야 한다는 의미이다. 줄눈 간격이 작고 폭이 좁은 줄눈에 있어서는 채움부에 코드

(cord) 또는 기타 재료를 소정 깊이까지 미리 삽입 시공하여 만들 수 있다. 이렇게

하면 줄눈재의 소요량을 최소한으로 절감할 수 있다. 일반적으로 채움부의 형상계수

즉, 폭에 대한 깊이의 비는 1.0 ~ 1.5의 범위 내에 있어야 하며, 세로와 가로줄눈에

있어서의 채움부의 최소 깊이는 각각 10 mm와 13 mm이어야 한다.

줄눈 폭은 최저온 도에서 발생하는 최대치로 결정된다. 따라서 최대치란 예상되는 수

평 변위와 줄눈재의 특성에 따른 여유 폭을 합한 것이다. 수평변위량은 온도 주기에

따른 계절적인 벌어짐과 밀착 및 콘크리트 자체 수축량을 고려해서 계산할 수 있다.

벌어짐과 밀착의 크기는 온도 및 수분변화, 기능을 발휘하는 줄눈 또는 균열 간의

간격, 슬래브와 기층의 마찰, 줄눈 하중전달장치의 상태 등에 따라 좌우된다. 어느

기간에 있어서 가로줄눈의 평균 벌어짐을 개략적으로 다음과 같이 계산할 수 있으며,

줄눈 폭은 반드시 포장체의 변위량과 허용잔류변형을 고려해야 한다.

△L = S

C × L c × DTD  Z 

× 

여기서,

△L : PCC의 온도변화와 건조수축에 의한 줄눈의 벌어짐(cm)

S : 줄눈재의 허용변형량, 일반적으로 줄눈재의 대부분은 25 ~ 35 %의 변형

을 할 수 있도록 제작되며, 보통 25 %를 적용한다.

αc : 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 열수축계수(cm/cm/℃)

Z : PCC 슬래브의 건조수축계수, 재충진을 할 경우에는 무시할 수 있다(cm/cm).

L : 줄눈 간격(cm)

제10편 포장

209

DTD : 온도의 범위(℃)

C : 보조기층과 슬래브 마찰저항에 대한 보정계수, 안정처리한 보조기층에

대해서는 0.65, 입상재료층은 0.80이다.

기성형줄눈재는 재질과 변위량이 부합되어야 한다. 제품회사에서는 생산 제품의 규격

에 대한 안내서를 제공하는데 줄눈재 성형 폭에서 20 ~ 50 % 정도 압축될 수 있는 것을

선택하는 것이 좋고, 이와 같은 줄눈재는 포장표면에서 3 ~ 13 mm 깊이로 시공한다.

(b) 팽창줄눈

팽창줄눈의 변위량은 경험에 따라 결정되며, 채움부의 규격은 변위량과 재료의 성능

에 따라 결정해야 한다. 일반적으로 팽창줄눈의 규격은 수출줄눈보다 더 크다.

(c) 시공줄눈

앞의 (a) 수축줄눈에서 기술된 사항을 시공줄눈 및 그 밖의 세로줄눈에도 적용한다.

(나) 줄눈구조

(a) 세로줄눈의 구조

동일 횡단경사의 콘크리트 슬래브를 가능한 한 2차로 폭으로 시공하는 것으로 하며,

그림 4.13(a)에 표시된 바와 같이 그 중앙에 설치하는 줄눈은 타이바를 사용한 맹줄

눈 구조로 한다. 또한 부득이 1차로씩 시공할 경우의 세로줄눈은 그림 4.13에 표시한

바와 같이 타이바를 사용한 맞댄 줄눈 구조로 한다.

세로줄눈의 폭은 6 mm, 깊이는 단면의 1/4 이상이어야 하며, 채움재의 깊이는 채움

폭, 채움재의 재질에 따라 다소 차이가 있으나 채움부의 최소 깊이는 10 mm 이상을

원칙으로 한다.

세로줄눈의 저면에 약 50 mm의 삼각형 목재 또는 L형 플라스틱재 등을 설치해서 콘

크리트 슬래브의 단면을 감소시켜 줄눈의 위치에 균열이 생기도록 유도할 수도 있다.

타이바는 이형봉강으로 하며, 규격과 배치 간격은 포장 조건에 따라 다르나 일반적으

로 ø16 mm, 길이 800 mm의 것을 750 mm 간격으로 사용한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

210

<그림 4.13> 세로줄눈의 설계 예

맞댄줄눈은 미리 타설한 경화된 콘크리트 슬래브에 돌기를 붙여서 인접한 콘크리트

슬래브를 타설함으로써 만들어진다.

세로 맹줄눈의 저면을 잘라낸 것은 타이바가 강하기 때문에 윗면의 홈(groove)만으

로는 타이바의 위치에서 빗나간 곳에 균열이 발생할 위험성이 있을 것을 고려한 것이

다. 상하의 잘라낸 부분을 합하여 슬래브 두께의 30 % 정도로 하면 좋다.

타이바는 줄눈이 벌어지는 것을 방지하는 것만이 아니고, 층이 지는 것(단차)을 방지

하며, 하중전달능력에 의하여 콘크리트 슬래브의 연단부를 보강하는 효과가 크므로,

일반적으로 사용하는 것이 바람직하다.

타이바의 내구성을 높이기 위하여 방청 페인트 등을 중앙 약 100 mm에 칠하는 것이

좋다.

(b) 가로팽창줄눈의 구조

팽창줄눈의 변위량은 경험에 따라 결정되는 것으로, 채움부의 규격은 변위량과 재료

의 성능에 따라 결정해야 한다. 일반적으로 팽창줄눈의 규격은 수축줄눈보다 더 크다.

가로팽창줄눈의 구조는 그림 4.14에 예시한 것을 표준으로 한다.

팽창줄눈은 주입줄눈재와 줄눈판을 상하에 병용(倂用)하는 구조로 한다.

주입줄눈재는 줄눈의 수밀성(水密性)을 유지하기 위하여 사용하는 것으로 주입 깊이

는 20 ~ 40 mm 정도로 한다.

팽창줄눈은 다웰바로 보강해야 한다. 팽창줄눈의 다웰바는 슬래브 두께에 따라 직경

25 ~ 32 mm, 길이 500 mm의 것을 표 4.36의 간격으로 배치한다. 팽창줄눈의 다웰

바는 콘크리트 슬래브의 팽창을 허용하도록 고무관을 씌우고 다웰바 끝에 철재(cap)

제10편 포장

211

을 씌운다. 도로 중심선에 평행한 위치에 바르게 매설할 수 있도록 체어(chair)로 지

지해야 한다.

체어는 가로줄눈 연단부의 보강을 겸하여 직경 13 mm 정도의 철근을 용접하여 만드

는 것으로 시공 중에 변형되지 않는 구조로 한다.

<표 4.36> 다웰바 간격의 설치 기준

구분 다웰바의 간격

주행·추월 차로

표 4.36의 다웰바 간격은 시공성과 자재 관리의 용이성을 고려하여 간격을 표준화하

여 적용하며, 주행 차량의 포장면 내 바퀴 접촉 구간의 다웰바 간격은 보강을 위하여

간격을 조정(450 mm → 300 mm)하여 적용한다.

다웰바는 일단(一端)을 고정하고, 타단이 신축하기 때문에 부착방지재를 씌우거나 역

청재료로 도포한다. 부착방지 길이는 다웰바 길이의 1/2에서 50 mm를 더한 길이로

한다.

중앙부의 100 mm에는 제작 시 방청 페인트를 도포한다. 또한 다웰바에 접촉되는 체

어 철근도 방청 페인트를 도포하는 것이 바람직하다.

일반적으로 다웰의 직경은 슬래브 두께의 1/8이 적당하다.

단면도

<그림 4.14> 가로팽창줄눈 설계 예(단위 : mm)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

212

(c) 가로수축줄눈의 구조

가로수축줄눈은 다웰바(dowel bar)를 이용한 맹줄눈 구조를 표준으로 하며, 시공 중

의 강우 등으로 가로수축줄눈을 시공줄눈으로 할 필요가 발생하는 경우에는 다웰바

를 사용한 맞댄줄눈으로 한다. 그림 4.15는 대표적인 가로수축줄눈 구조의 설치 예이

다. 다웰바의 시공은 도로 중심선에 평행한 위치에 바르게 매설할 수 있도록 체어

(chair)로 지지해야 하며, 다웰바 자동삽입기(DBI)를 사용하여 시공할 수 있다.

맹줄눈은 콘크리트가 경화한 후에 절단기(cutter)로 홈을 만드는 카터 줄눈과 콘크리

트가 굳기 전에 상부에 홈을 만들어 판 삽입물을 넣는 타설 줄눈 등이 있다. 수축줄눈

의 구조는 그림 4.16과 같이 카터 줄눈이 일반적이며, 그 종류에는 동일 단면 줄눈과

이중(二重) 단면 줄눈을 들 수 있다. 효과적인 현장 성형 상태를 유지하려면 채움부가

반드시 적절한 형상계수(폭에 대한 깊이의 비)를 갖추어야 한다. 이 경우도 실무적인

최소 줄눈 깊이의 한계 내에서 채움부는 가능한 한 정방향이어야 하고, 줄눈재 상부

가 표면으로부터 최소 10 mm의 깊이로 오목하게 되도록 하며, 채움부의 최소깊이는

6 mm이다.

<그림 4.15> 가로수축줄눈 구조 설치 예

다웰을 사용한 경우 그 크기와 간격은 각 기관의 방법 및 경험에 따라 결정한다.

수축줄눈에 사용되는 다웰바의 역청재, 방청페인트 등의 도포는 팽창줄눈의 경우와

같다. 카터줄눈의 깊이는 슬래브두께의 1/4이상으로 하는 것이 좋다.

카터줄눈의 폭은 좁은 편이 바람직하고, 주입줄눈재의 품질과 주입 방법을 고려해서

확실하게 주입되도록 결정할 필요가 있다.

주입줄눈재가 하절기에 돌출을 작게 하기 위해서 백업(back up)재를 사용하는 경우

는 그림 4.16을 참고로 하면 좋으나 백업재의 하부에는 여유를 두어야 한다.

빈번한 강설로 인하여 최근 3년 간 주변 도로에 평균 제설재 사용량이 3

ton/lane-km/yr 이상되어 염화물에 대한 노출 정도가 중간 등급 이상인 구간에 대

해서는 제설염수에 대한 저항성이 높은 성형줄눈재를 적용한다.

제10편 포장

213

인접해서 슬래브를 포설하는 경우, 뒤에서 포설하는 슬래브의 타설 줄눈의 설치 위치

는 먼저 포설한 슬래브에 발생된 균열이 타설 줄눈부와 일치되도록 하는 것이 좋다.

타설 줄눈부의 채움부 깊이는 슬래브 두께의 1/4 정도 하는 것이 좋다.

지반이 좋고 보조기층 위에 빈배합 콘크리트를 설치하거나 보조기층을 시멘트 안정처

리(CTB)하여서 지지력이 충분히 크게 되는 위치에서는 다웰바를 생략할 수도 있다.

<그림 4.16> 카터 줄눈에 사용된 백업재 설치 예

(d) 시공줄눈의 구조

1일 포설 종료 시나 강우 등에 의해서 시공을 중지할 때에 설치하는 줄눈이다. 시공

줄눈의 위치는 수축줄눈의 예정 위치에 설치하는 것이 좋다. 이 경우는 맞댄 형식의

수축줄눈이 이용되며, 또한 팽창줄눈으로 하는 경우도 있다. 강우와 기계 고장 등에

따라 시공줄눈에 수축줄눈의 예정 위치에 설치하는 것이 가능하지 않을 때는 수축줄

눈에서 3 m 이상 떨어진 위치에 맞댄형의 줄눈 구조로 한다. 그림 4.17은 대표적

시공줄눈 구조의 설치 예이다.

(a) 단면도

(b) 강제 거푸집 상세도

<그림 4.17> 시공줄눈 설계 예

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

214

4.4.6 CRCP 콘크리트 슬래브 세로 방향 자유단부 설계

CRCP의 전 길이에 대하여, 콘크리트 슬래브는 계절적 습도와 온도 변화에 따라서 수축·팽창으로 인

한 체적 변화로 양단부의 일정 구간(30 ~ 150 m)이 노상면을 따라서 길이 방향으로 유동

(longitudinal movement)하고, 나머지 중앙 부분은 노상면과 완전구속상태(full restraint)를 이루어

서 길이 변화가 일어나지 않는다. 이들 자유단부(free ends)에서 일어나는 유동(연간 25 ~ 50 mm)

은 접속되는 인접 구조물(다른 형식 포장, 교량의 교대 등)에 영향을 주므로 설계에서는 자유단부의

길이 변화를 억제시키는 개념 또는 길이 변화를 수용하는 개념을 적용하여 다음과 같은 두 가지 방법

을 통하여 적절히 처리해야 한다.

① 단부 신축줄눈부(terminal joints) 설치 방법

② 자유단부 정착구(end anchorage) 설치 방법

CRCP의 자유단부에서는 CRCP의 연장에 관계없이 연간 세로 방향 유동이 약 25 ~ 50 mm

이상 일어난다. 이와 같은 유동(movement)은 개략적으로 포장 슬래브 세로 방향 끝부분의

30 ~ 150 m에서 일어난다. 반면에 포장 슬래브의 중앙 부분은 완전 구속 상태를 이룬다.

CRCP의 공용성 조사 결과에 의하면 균열 간격이 자유단부 근처에서 중앙부에서보다 더

큰 반면에 이 부분의 슬래브의 구조 용량(structural capacity)에는 손상을 주지 않는 것으

로 알려져 있다. 이와 같은 이유는 균열 폭이 중앙부의 구속 상태 부분에서보다 더 크지

않기 때문이다.

콘크리트 슬래브의 세로방향의 길이 증가 현상(pavement growth)은 JCP와 CRCP 모두

에서 관측된다.

포장 슬래브의 줄눈부 또는 균열부 속으로 비압축성 물질이 침입하고, 이어서 온도가 올라

가면 진행성 길이 증가 현상(progressive growth)이 지배되는 경우 슬래브 내에 내력이

형성되어 자유단부 방향으로 밀어내는 힘이 발생된다. 이런 경우에는 줄눈부를 밀폐시켜서

줄눈재를 튀어나오게 하거나, 교량과 접속되는 경우 교대 벽(abutment wall)에 손상을 주

고, 기타 다른 구조물과 접속되는 경우 바람직하지 못한 압력을 주게 된다.

CRCP의 경우 가로방향줄눈은 시공줄눈 이외에는 줄눈이 전혀 없기 때문에 자유단부와 접

속되는 다른 구조물 사이에는 이와 같은 포장 길이 증가 또는 수축 · 팽창을 적절히 처리하

는 단부 구조로 설계해야 하며, 효과적인 방법으로서 단부 신축줄눈부 또는 자유단부 정착

구를 설치하거나 이 두 가지 개념을 혼합한 구조를 설치하는 것이 바람직하다.

제10편 포장

215

(1) 단부 신축줄눈부(terminal joint 또는 expansion provision)

이것은 CRCP의 자유단부에서 유동을 팽창줄눈을 통하여 수용하는 개념으로서, 일반적으로

적용되는 형식으로서 가장 간단한 방법은 그림 4.17과 같이 JCP에서 적용하는 다웰바가 설

치되는 팽창줄눈(doweled expansion joint)을 연속적으로 설치하는 방법으로서, CRCP가

JCP와 연결되는 곳에서 많이 채택되며, 비용면에서 가장 경제적이다. 적용되는 줄눈 개수와

간격은 경험적 또는 공학적 판단 기준에 의해서 결정되며, 일반적으로 6 ~ 12 m 간격으로

25 mm 폭의 줄눈부를 사용한다.

이 형식의 경우 첫 번째 줄눈에서 대부분의 유동을 흡수하는 것으로 알려져 있으며, 과대한

유동이 예측되는 경우를 제외하고는 3개 이상의 줄눈 설치는 비효율적인 것으로 보고 있다.

이 형식의 단점은 줄눈부에서 심한 스폴링(spalling)이 발생하기 쉽기 때문에 중차량 통행이

많거나 계절적 온도 차가 큰 경우 적합하지 않다.

또 다른 설치 방법으로는 교차식 줄눈 구조(bridge type joint)로서, 줄눈재료에 따라서

steel finger joint 그림 4.18과 elastometric bellows joint가 있다. 이들 줄눈 구조는 비

싸고 시공 시 주의가 요구된다.

steel finger joint의 경우는 미국에서 적용한 결과에 의하면 많은 시공 예에서 좋은 공용성

을 나타냈는데, 문제점은 한쪽 면의 finger가 위로 올라와서 주행 질을 나쁘게 하는 단점이

있고, elastometric bellows joint는 중차량의 통행이 많은 지역에서 elastometric rubber

가 튀어 나오는 문제점이 보고되고 있다.

오늘날 많이 적용되고 실용적인 단부 신축줄눈의 형식은 그림 4.19에서 보여 지는 바와 같은

와이드플랜지보 단부 줄눈 형식(wide flange beam joint assembly)으로서, 이 구조에서

와이드 플랜지 보는 줄눈부에서 연속성을 제공할 수 있도록 철근 콘크리트의 지지 슬래브

(RC sleeper slab)를 이것 아래에 설치하고 그 속에 삽입시킨다.

CRCP의 자유단부의 수축 작용을 수용하기 위해서 지지 슬래브와 CRCP 슬래브 저면 사이

접촉면에는 접착감소층(bond breaker)을 설치하고, 와이드 플랜지 안쪽 면에는 그리스

(grease) 칠을 한다. 그리고 CRCP의 팽창 작용을 수용하기 위해서 CRCP 단부와, 와이드

플랜지 보의 web 사이에는 25 ~ 50 mm 폭의 팽창줄눈재료를 삽입한다.

와이드 플랜지 보의 양단부에는 철판(steel plate)으로 용접해서 이물질 침입에 따른 와이드

플랜지 보의 손상을 방지한다. 이 보 규격으로 가장 많이 쓰이는 규격이 W12×58이다.

이 와이드 플랜지 보가 설치되는 위치의 줄눈부와 접속되는 것이 교량의 접속판인 경우 그림

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

216

4.19(a)에서와 같이 이 사이에 2∼3개의 팽창줄눈부를 설치하고, JCP인 경우에는 그림

4.19(b)와 같이 한 개의 팽창줄눈만을 설치할 수도 있다.

<그림 4.18> 교차식 단부 줄눈(finger type)

<그림 4.19> 와이드 플랜지 보 단부 줄눈 설계 예

제10편 포장

217

(2) 자유단부 정착구(end anchors)

CRCP의 자유단부에서 발생하는 전체 유동량을 완전 구속시키기 위한 개념으로서, 한 개의

정착구(anchor)를 자유단부 설치하거나 자유단부에 인접한 CRCP의 슬래브 일점의 유동 구

간(active length)에 연하여 5 ~ 12 m 간격으로 2 ~ 6개를 분포시키는 형식을 적용한다.

정착구는 포장 슬래브 저면에 강결시키는 콘크리트 파일(그림 4.20 참조) 또는 횡방향 포장

슬래브 전폭에 설치되는 trench lug 형식(그림 4.21 참조)이 채택되며, 후자의 경우가 가장

많이 적용된다.

이들 정착구의 구조는 CRCP의 보강철근에 발생되는 전 인장응력이 항복점까지 지지할 수

있다는 개념으로 설계되며, 이들 정착구들에 의해서 구속되는 유동량은 총 발생량의 1/2 정

도로서 25 mm 이내인 것으로 알려져 있다. 따라서, 그림 4.20과 그림 4.21에서 보여지는

바와 같이 마지막 번째 정착구와 접속 구조물 사이에 팽창줄눈을 설치해야 한다.

그림 4.22, 그림 4.23은 trench lug 형식의 정착구로서, 적용할 수 있는 몇 가지 대안이다.

<그림 4.20> 파일 형식 정착구 설치 예

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

218

<그림 4.21> trench lug 형식 정착구 설치 예

평 면

단면 A-A

단면 B-B

<그림 4.22> knee-braced multiple lug 정착구

제10편 포장

219

<그림 4.23> chevron pattern multiple lug 정착구

4.4.7 콘크리트 슬래브의 보강

콘크리트 슬래브는 가로·세로방향 줄눈에 의해서 구분되고, 다른 구조물과 접속되기 때문에 그 구조

적 강도는 슬래브의 위치에 따라서 서로 다르다.

콘크리트 슬래브의 경우 연단부와 우각부는 일반적으로 중앙부보다 약하고, 다른 구조물과 접속되는

위치 즉 교량과 접속부, 도로 횡단구조물 상에서 또는 땅깎기·흙쌓기 경계부에서는 부등침하 등이 예

상되어 포장 슬래브 지지력 손실을 가져올 수 있다.

이와 같은 포장 슬래브의 취약 부위들에 대하여 구조 설계에서는 콘크리트 슬래브 자체를 보강하거나

소요지지력을 확보할 수 있도록 포장 슬래브 하부를 적절히 보강하는 방안을 고려해야 한다.

(1) 포장 슬래브를 교대에 접속하는 경우

교대에 접속하는 포장 슬래브 보강은 두께 400mm의 접속 슬래브(approach slab)를 설치

하여 보강해야 한다. 접속슬래브는 시멘트 콘크리트 포장용(TYPE-1)과 아스팔트 콘크리트

포장용(TYPE-2)으로 구분하며, 각각의 재료 강도는 TYPE-1의 경우 콘크리트 fck = 27 MPa

· 철근 fy = 400 MPa, TYPE-2는 콘크리트 fck = 24 MPa · 철근 fy = 300 MPa을 적용한다.

TYPE-1의 경우는 중앙분리대 이격거리 10 mm를 기준으로 하며, 중앙분리대 측의 슬래브

이격거리를 20 mm로 적용하거나 개선 중앙분리대의 경우는 접속슬래브 폭원에 대하여 여

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

220

<그림 4.24> 접속 슬래브의 설계 예

제10편 포장

221

건별로 별도 검토하여 적용해야 한다. 날개벽 상단 폭은 날개벽 상단의 방호벽 시공 폭을 고

려하여 최소 500 mm · 최대 600 mm를 기준으로 하고, 접속슬래브 바닥(H = 800 mm) 이

하에서 날개벽 내측으로 확장시킨다. 콘크리트 접속슬래브의 길이는 교대에서 유효길이 +

6.0 m를 적용하며, 유효길이는 교대 기초 상단에서 파라펫 상단까지 높이를 말한다. 유효길

이 단부 및 접속슬래브와 본선 포장 접속부에는 받침슬래브를 설치한다. 접속슬래브는 구조

계산을 통하여 설계해야 하며, 콘크리트 접속슬래브 계산 시 유효길이의 70 % 지점에 스프링

지점을, 이후는 단위 m 당 탄성스프링을 설치하는 것으로 한다. 접속슬래브의 중심선이 변경

될 경우에는 표준도로 제시된 규격과 단위 수량이 변화되므로 해당 여건별로 별도의 검토를

통하여 설계에 반영해야 한다.

교대가 도로 중심선에 대하여 사각인 경우 접속 슬래브의 길이는 6 ~ 10 m로 결정하며, 교량

사각별 접속 슬래브 평면은 표 4.37과 같다.

<표 4.37> 접속 슬래브 평면도

구 분 평 면 도

1) θ = 90ﾟ

2) 45ﾟ≤ θ ＜ 90ﾟ일 경우

접속 슬래브(VAR) + 완충 슬래브(6.0)

<표 4.38> 4차로 평면치수표(단위 : mm)

X θ Amax

11,675 45 21,675

11,675 50 19,796

11,675 70 14,249

11,675 90 10,000

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

222

접속 슬래브와 완충 슬래브 사이의 가로수축줄눈(그림 4.25 참조)과 완충 슬래브와 포장 슬

래브 사이의 팽창줄눈(그림 4.26 참조)에서 φ32 mm, 길이 500 mm의 다웰바를 300 ~ 450

mm 간격으로 설치한다.

그림 4.26에 보여진 바와 같은 미끄럼 방지를 위한 고정철근은 ø25 mm, 길이 600 mm의

것을 400 mm 간격으로 설치한다. 또한 고정철근의 두부에는 마스틱형 역청질 진충재를 넣

은 ø60 mm 철재 파이프를 끼우고, ø16 mm의 나선철근(spiral)으로 고정철근 주위를 보

강한다.

<그림 4.25> 교량 접속부용 수축 줄눈

<그림 4.26> 교량 접속부용 팽창 줄눈

(2) 횡단구조물이 있는 경우

횡단구조물에 접속하는 콘크리트 슬래브 및 횡단구조물 상의 콘크리트 슬래브의 보강은 다음

제10편 포장

223

과 같다.

(가) 콘크리트 슬래브가 횡단 구조물에 접속하는 경우

콘크리트 슬래브가 암거 등에 횡단 구조물에 접속하는 경우에는 횡단 구조물의 배면에

지지턱을 가지는 구조로 설계해야 한다. 또한, 횡단 구조물의 상부면과 콘크리트 슬래브

가 같은 높이로 되는 경우에는 (1)에 기술된 사항을 적용한다. 또, 횡단 구조물의 상단이

콘크리트 슬래브 두께의 중간 부분에 위치하는 경우에는 그림 4.27과 같이 접속 슬래브

를 설치한다.

접속 슬래브의 치수, 설치 매수 및 사각의 고려는 (1)에서와 같이 동일하게 적용한다. 횡

단 구조물 위에 설치되는 포장 두께가 150 mm 미만의 콘크리트 포장으로 하는 경우 구

조물과 콘크리트 슬래브와는 완전히 부착되도록 한다.

<그림 4.27> 콘크리트 슬래브에 포함된 경우의 설계(단위 : mm)

교대가 지지턱이 없는 구조이고, 횡단구조물 상에 150 mm 이상의 콘크리트 슬래브를

포설할 수 있는 경우에는 그림 4.28에 나타내듯이 접속 슬래브를 설치한다. 이 경우 뒤채

움부의 다짐을 충분히 해야 한다.

이때 횡단 구조물 위의 콘크리트 슬래브와 접속 슬래브 사이에는 ø32 mm의 다웰바를

사용하는 팽창줄눈을 설치한다.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

224

<그림 4.28> 지지턱이 없는 경우 설계 예(단위 : mm)

(나) 콘크리트 슬래브가 횡단 구조물 위에 있는 경우

(a) 횡단 구조물이 보조기층 내에 있는 경우

그림 4.29와 같이 횡단 구조물 위를 포함해서 전후 6 m 범위의 콘크리트 슬래브를

철근으로 보강한다. 이 경우 횡단 구조물의 양 끝 부분 직상부에는 카터줄눈을 설치

하고 줄눈재로 충전한다. 또, 횡단 구조물 윗 부분의 보조기층 두께가 100 mm 이하

일 때도 안정처리하거나 빈배합 콘크리트 층으로 한다.

횡단 구조물이 도로 중심선에 대하여 사각인 경우에는 설치되는 카터줄눈을 모두 횡

단구조물의 사각에 맞춘다.

철근으로 보강한 콘크리트 슬래브 단부의 줄눈은 수축줄눈으로 하고, 구조물의 사각

이 50ﾟ이상의 경우에는 단부 줄눈 각도는 90ﾟ로 한다.

사각이 50ﾟ미만인 경우에는 수축줄눈의 각도를 50ﾟ로 하고, 그 예우각부(銳隅角部)

는 그림 4.29와 같이 보강을 한다.

보강철근은 ø13 mm의 이형철근의 200 mm × 200 mm의 철망을 사용하여 상하

두 겹으로 설치하고, 철근의 이음은 철근 직경의 30배 이상으로 한다.

제10편 포장

225

<그림 4.29> 우각부 보강철근의 설계 예(단위 : mm)

(b) 관로 구조물이 보조기층 내에 있는 경우

이 경우에는 그림 4.30에 보여진 바와 같이 관로 상의 콘크리트 슬래브는 철근 철망

과 용접철망을 두 겹으로 사용해서 보강하고, 슬래브 두께는 포장 슬래브의 두께와

동일하게 한다.

관로 구조물의 중심에는 카터줄눈을 설치하고, 이것을 중심으로 해서 전후 6 m 정도

의 위치에 수축줄눈을 설치한다.

관로 구조물이 사각인 경우 줄눈의 위치는 그림 4.31(a) · (c)에 준한다. 또한 관로

구조물의 폭이 1 m 보다 큰 경우에는 위의 (a)항에 기술된 사항에 준한다.

관로 구조물상의 보조기층 두께가 100 mm 이하인 때에는 이 부분을 빈배합 콘크리

트로 처리한다.

<그림 4.30> 관로 구조물이 보조기층 내에 있을 때의 설계 예(단위 : mm)

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

226

(a) 단 면 도

(b) 사각이 50ﾟ이상의 경우

(c) 사각이 50ﾟ미만의 경우

<그림 4.31> 횡단 구조물이 보조기층 내에 있는 경우의 설계 예(단위 : mm)

(다) 횡단 구조물이 노상 내에 있는 경우

횡단 구조물이 노상 내에 있을 경우 그림 4.32와 같이 철망을 두 겹으로 보강한 콘크리트

슬래브로 한다.

보강 슬래브의 설치 길이는 (나)의 (a), (b)에 준한다.

횡단 구조물이 노상보다 밑에 있는 경우로 침하가 예상되는 경우에는 그림 4.32와 같이

처리하면 좋다.

횡단 구조물의 양 단부의 직상부 또는 그 사이 중심 상부에는 카터줄눈을 설치하는 것이

좋다.

제10편 포장

227

<그림 4.32> 횡단 구조물이 노상 내에 있을 경우의 설계 예(단위 : mm)

(3) 땅깎기 · 흙쌓기 경계부가 있는 경우

자연 상태의 지반과 인공 다짐으로 조성된 지반 사이에서는 지지력 차이로 인하여 침하가

발생하여 땅깎기부와의 단차를 피할 수 없다. 이러한 단차에 의하여 포장 손상이 우려 되므

로 슬래브를 보호하기 위하여 땅깎기 · 흙쌓기 경계부 보강을 실시한다.

(가) 보강슬래브의 설치기준

한계성토고 8 m와 흙쌓기부 측 보강슬래브(15 m) 단부 지점의 기울기를 적용하며(한계

기울기는 1 : 2로 적용), 원지반이 암반인 경우 전 구간, 땅깎기 · 흙쌓기 경계부에 횡단

배수관이 있는 경우, 용수 침투수가 과다하여 별도의 횡단 맹암거가 설치된 구간 등에

보강 슬래브를 설치한다.

<그림 4.33> 보강 슬래브의 설치범위

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

228

(나) 보강 슬래브의 폭원 결정

<그림 4.34> 보강 슬래브의 폭원

<표 4.39> 보강슬래브 폭원 치수

구 분 n(차로) B(m) W(m)

양방향 4차로 2 7.2 9.2

양방향 6차로 3 10.8 12.8

양방향 8차로 4 14.4 16.4

보강 슬래브 폭원은 그림 4.34 및 표 4.39 와 같으며 포장 포설 위치와의 시공 오차 등을

감안하여 포장 슬래브 측대와 같이 포장 계획 폭원에 좌 · 우측 각 0.50m를 추가한 폭원

으로 설정한다.

(다) 보강 슬래브의 설치 길이

(a) 그림 4.35에서 땅깎기 · 흙쌓기 경계면이 도로 폭원과 교차되는 a · b 점을 직선으로

연결하였을 경우, 도로 방향과 이루는 θ의 크기에 따라 보강 형태를 TYPE-1(직사각

형)과 TYPE-2(평행사변형)로 분류하여 적용하며(그림 4.36 참조), 한쪽깎기 · 한쪽쌓

기 구간은 발생빈도와 구간의 중요성 등을 고려하여 별도 설치한다.

(b) 기준 θ의 결정은 그림 4.37에서 a' 와 b' 사이의 노선 방향 거리가 5 m 이하가 되는

θ 값에서 결정하였으며 표 4.40과 같다.

θ는 땅깎기부 5 m와 흙쌓기부 최소 보강 길이 1 5 m를 확보하는 skew 각

<표 4.40> 기준 θ

양방향 4차로 tan-1(9.2/5) = 61.47 65ﾟ

양방향 6차로 tan-1(12.8/5) = 68.66 65ﾟ

양방향 8차로 tan-1(16.4/5) = 73.04 65ﾟ

제10편 포장

229

<그림 4.35> 보강 슬래브 설치 길이

TYPE-1(θ ≥ 65ﾟ) TYPE-2(θ ＜ 65ﾟ)

<그림 4.36> 적용 형식(양방향 4차로의 경우)

4.4.8 콘크리트 포장 교차부 설계

교차부(intersection)에서 콘크리트 슬래브는 차량의 정지 동작 또는 가·감속 영향으로 교통하중의

재하 조건이 일반 포장부와 다르고, 교차하는 두 개의 포장체가 온도·수분 변화에 의한 유동 방향이

서로 다르기 때문에 접속면에서 벌어짐 등을 방지하고 연속성 확보에 적합한 줄눈 배치와 차량의 충

력과 단차를 방지하기 위한 적정의 보강대책이 고려되어야 한다.

(1) 교차하는 도로가 모두 무근 콘크리트 포장(JCP)인 경우

(가) 줄눈 배치

교차부에서 콘크리트 슬래브의 줄눈 분할은 다음과 같은 사항을 고려하여 배열한다.

① 운전자가 볼 때 매끄러운 느낌을 줄 것.

② 노면배수를 용이하게 하고, 노면 경사의 급속한 변화를 피할 것.

제5권 포장, 도로 안전·부대시설 및 환경

230

③ 예각부를 가능한 만들지 말 것.

④ 긴 곡선의 줄눈을 설치하지 말 것.

⑤ 개개의 콘크리트 슬래브의 면적이 20 m2 이하로 할 것.

⑥ 포장 슬래브의 한 변의 길이를 1.0 m 이상으로 할 것.

콘크리트 슬래브에 대한 철근 보강 또는 철망 사용을 다음과 같은 경우 반드시 고려해야

한다.

① 포장 슬래브의 형상이 직사각형이 아닐 때

② 동결 영향이 큰 지역의 교차부

③ 교차부 노상이 연약지반인 경우

④ 기존 도로와 접속 시 또는 재포장의 경우 정확한 줄눈 설치가 어려울 때

위의 주어진 경우들 가운데 ①의 경우에는 최소 철근량(0.05%)을 적용하고, 나머지 경우

는 ʻ4.4.2 (나)ʼ에서 계산되는 철근량으로 보강하고, 최소 철근량은 0.05%을 적용한다.

(나) 세로줄눈 보강

교차되는 두 개의 포장이 모두 JCP인 경우 교차부에서 가로 · 세로 줄눈 간격은 서로 대

응되도록 변화시키는 것이 바람직하고, 세로줄눈부에서는 ø29 mm · 길이 700 mm의

타이바를 400 mm 간격으로 설치하는 것이 좋다.

(다) 우각부의 보강

개개의 포장 슬래브에서 우각이 50ﾟ 이상 70ﾟ 미만의 경우는 그림 4.29와 같이 보강하

는 것이 바람직하고, 50ﾟ 미만인 경우에는 ø6 mm의 철망과 ø13 mm 철망을 2층으로

사용하여 보강하면 좋다.

(2) 교차하는 한 쪽 도로가 아스팔트 포장인 경우

아스팔트 포장의 접합부 침하를 완화하기 위해서 콘크리트 포장의 슬래브 두께가 200 mm

이상이거나 중차량 통행이 빈번한 지역에서는 그림 4.37에서 보여진 접속 부구조로서, 접속

슬래브 또는 접속부 보강을 하는 것이 바람직하다.

제10편 포장

231

<그림 4.37> 아스팔트 포장의 접속부 보강 및 접속 슬래브