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비상엔지니어즈

127

4-3 노출환경등급에 따른 기계타설 소구조물 콘크리트 배합 변경 설 계 처-3516

(2010. 7. 27)

Ⅰ 검토 배경

o 도로교통연구원에서 노출환경 등급 지침 및 시멘트콘크리트

설계기준 배합 개정(안) 통보

o 동해 및 염해로 인한 열화 발생 피해가 있는 기계타설 소

구조물의 시멘트콘크리트 배합기준 변경 검토

Ⅱ 추진 경위

 

구 분

내 용

비 고

시멘트콘크리트 설계기준 강도

적용방안(설계처)

o 기온, 환경요소 등을 감안하여 배수 소구조물

설계기준강도 차등 적용

- 특수지역 : 30MPa이상

(특수지역 범위는 추후 별도 검토)

- 일반지역 : 24MPa이상

2008. 6.23

콘크리트 배합기준 변경적용(설계처)

o 염해로 인한 배수소구조물 손상에 따른 재시공 주기를 감안하여 상향된 강도를 적용한 콘크리트 배합기준(잠정안)

o 특수지역평균 염화물사용량(5.2ton/lane-km-yr) 이상인 구간으로 잠정 적용

2009.10.27

노출환경 등급 지침 통보

(도로교통연구원)

o 제설제 사용량, 동경융해, 강설특성, 해발 등을

고려한 노출환경 등급 구분

o 특수환경 노출 지역

- 지사 : 원주, 대관령, 영동, 무주 등 11개소

- 기타 : 인제, 태백, 영월

o 시멘트 콘크리트 설계기준 배합비 개정

2010. 7. 9

 

 

128

Ⅲ 개선 내용

 노출환경 등급 지침

o 콘크리트의 일반환경과 특수환경(다설한랭) 노출 지역 구분

- 강설일, 강설량, 온도특성(일최저 기온, 일평균기온), 해발,

제설제 사용량 고려 구분

- 특수환경 노출지역

․온도 특성 : 일평균 기온 0℃ 이하가 45일 이상 및 일평

균 최저온도 -2℃ 이하가 90일 이상

․노선의 해발 평균이 450m 이상

․대상 지사 : 46개 지사중 10개 지사(붙임 참조)

․기타 주요지역(설계 및 건설중, 장래계획) : 인제, 태백, 영월

o 나들목, 장대구조물 전․후구간을 기준으로 구분

 시멘트 콘크리트 설계기준 배합비 개정

o 내구성 향상을 위한 공기량 상향조정

- 공기량 : 4~6% ⇒ 5~7%

o 기계타설 소구조물 배합 개정

- L형측구, 다이크, 중분대, 교량 난간방호벽 배합 일원화

- 공기연행제(AE제) 사용 : 5.0~7.5% 추가 사용

- 플라이애쉬 혼합 배합 추가

o 전문시방서 및 방침, 콘크리트 관련 시방서 내용 일부 반영

- 기계타설 소구조물 골재치수 : 19mm⇒25mm

- 도수로 집수거, 중분대 및 길어깨 집수정 콘크리트 : 3종⇒2종

129

Ⅳ 경제성 검토

(단위 : 원/m, 직접공사비)

 

구 분

형 식

플라이애시

사용여부

당 초

개 정

비 고

일반지역

(24MPa)

특수지역

(30MPa)

L형측구

형식1

미사용

9,723

9,811

(88)

9,993

(270)

강도변경

21MPa

24MPa,

30MPa

사용

9,531

(192)

9,690

(33)

형식2

미사용

41,749

42,270

(521)

43,339

(1,590)

사용

40,623

(1,126)

41,556

(193)

다이크

형식1-1

미사용

8,392

8,481

(89 )

8,664

(272)

사용

8,199

(193)

8,359

(33)

형식1-2

미사용

8,864

8,960

(96)

9,158

(294)

사용

8,656

(208)

8,828

(36)

형식

2-1

콘크리트

포장연결부

(T=33cm)

미사용

8,422

8,509

(87)

8,688

(266)

사용

8,233

(189)

8,389

(33)

콘크리트

포장연결부

(T=30cm)

미사용

8,136

8,218

(82)

8,386

(250)

사용

7,959

(177)

8,106

(30)

형식

2-2

콘크리트

포장연결부

(T=33cm)

미사용

8,991

9,087

(96)

9,285

(294)

사용

8,782

(209)

8,955

(36)

콘크리트

포장연결부

(T=30cm)

미사용

8,690

8,781

(91)

8,968

(278)

사용

8,494

(196)

8,656

(34)

형식3

미사용

8,219

8,301

(82)

8,469

(250)

사용

8,043

(176)

8,189

(30)

중 앙

분리대

아스콘포장구간

(일체형)

미사용

36,917

35,629

(1,288)

36,429

(488)

24MPa

24MPa,

30MPa

사용

34,398

(2,519)

35,095

(1,822)

난 간

방호벽

콘크리트계

교면포장

일반구간

미사용

57,210

57,361

(151)

57,995

(785)

사용

56,284

56,384

(100)

56,937

(653)

 

 

※ 기계타설 소구조물 기준

130

Ⅴ 검토 결과

o 배합비 개정에 따른 공사비 증가는 미미(-7~4%)

o 염해로 인한 재시공 주기(LCC)를 고려할 시 배합비 개정이

경제적으로 유리

 

구 분

당초(21MPa)

개정(24MPa)

개 요

L형측구(형식2) 100m 설치

유지보수주기 8

(영동선 보수실적 기준)

유지보수주기 20

공사비

최초공사비

4,174,900

최초공사비

4,062,300

1차보수비

7,965,539

1차보수비

4,189,726

2차보수비

5,190,336

17,330,775

8,252,026

(9,078,749)

 

 

o 실시설계시 동결융해 및 제설제 염해를 받는 기계타설

소구조물의 조기손상 방지를 위해 개정된 시멘트콘크리트

설계기준 배합 적용

o 콘크리트구조설계기준 및 콘크리트표준시방서에 부합되도록

노출환경에 따라 콘크리트 배합 차등 적용

- 신설 및 확장설계시 노선통과 지역을 검토하여 노출환경

등급 지침 적용

o 적용방안

- 설계중 및 미발주 노선 : 본 방침 적용

- 설계완료 노선 : 보완설계시 적용

붙 임 : 1. 노출환경 등급 지침(특수지역 노출환경 지도 포함)

2. 시멘트콘크리트 설계기준 배합표(개정)

3. 시멘트콘크리트 배합 비교표

1. 일반사항

2. 적용범위

3. 특수환경 노출 지역의 정의

4. 특수환경 노출 지역의 분류

131

붙임 1. 노출환경 등급 지침

노출환경 등급 지침

2010. 7

도로교통연구원

132

노출환경 등급 지침

1. 일반사항

본 지침은 다설한랭지역에 있어서 동결융해와 제설제 염해의 영향을 받고

있는 도로의 콘크리트 구조물(철근 콘크리트 구조물 포함)의 열화를 방지 또는

경감하기 위해 강설일 및 강설량, 온도특성(일최저 기온, 일평균기온), 해발, 제

설제 사용량을 고려하여 일반환경과 특수환경(다설한랭) 노출 지역을 구분하여

나타낸 것이다.

2. 적용범위

(1) 본 지침은 노출조건에 따라 일반 및 특수환경 지역으로 구분하여 신설,

확장, 유지관리시 기계타설 소구조물 콘크리트(L형측구, 다이크, 중분대,

교량난간 방호벽)의 시멘트 콘크리트 설계기준 배합에 적용한다.

(2) 본 지침은 위 (1)항의 목적 이외에 구조물의 신설, 확장, 유지관리(보수․보

강)의 설계 및 공사시에는 참고자료로 활용한다.

3. 특수환경(다설한랭) 노출 지역의 정의

(1) 한국도로공사에서 관리하고 있는 고속도로 및 기타 주요 지역별 노출환

경 등급에서 특수환경(다설한랭) 노출 지역은 다음의 ①, ②, ③, ④ 항

목중 3개항목 이상이 포함되어야하고, ①은 반드시 해당되어야한다. 다

음의 ①, ②, ③, ④ 각 항목의 값은 최근 5개년 평균이다.

① 연간 동결융해일수 : 일평균 기온(주1) 0℃ 이하가 45일 이상 및

일평균 최저 온도(주2) -2℃ 이하가 90일 이상

(주 1) 일평균 기온은 자정에서 자정까지 3시간 간격으로 총 8회 측정치의 평균이

다.

(주 2) 일최저 기온이 자정에서 자정까지 3시간 간격으로 총 8회 측정치 중 1회라

도 -2℃ 이하가 측정된 경우이다.

② 연간 제설제 사용량이 13톤/2차선․km 이상

133

③ 연간 누적 적설량 60cm 이상

④ 연간 강설일 수 14일 이상

⑤ 노선의 해발 평균이 450m 이상

(2) 그러나 (1)의 5가지 항목 중에서 ⑤번 항목은 하나에만 해당되어도 특

수환경 노출 지역으로 구분할 수 있다.

(3) (1)의 ⑤항에 있어서, 신설 및 확장시에는 나들목, 장대구조물 전․후 구

간등을 기준으로 구분한다.

(4) 지역의 구분은 한국도로공사에서 고속도로 노선을 관리하고 있는 지사

의 명칭 및 노선이 경유하는 행정구역 명칭이다.

(5) 기타 주요 지역은 현재 한국도로공사에서 관리하고 이용중인 노선에 해

당되지 않는 지역, 건설 및 설계중이거나 장래계획에 포함된 지역으로

서, 노출환경 등급에서 특수환경(다설한랭) 노출 지역은 (1)의 ①, ②, ③

항목중 2개항목 이상이 포함되어야하고, ①은 반드시 해당되어야한다.

4. 일반 및 특수환경(다설한랭) 노출 지역의 분류

(1) 강설일 및 강설량, 온도특성(일최저 기온, 일평균기온), 해발, 제설제 사

용량을 고려하여 일반환경과 특수환경(다설한랭) 노출 지역으로의 분류

는 표 1, 2와 같다.

(2) 특수환경(다설한랭) 노출로 분류된 지역은 그림 1과 같다.

134

표 1 고속도로 관리노선(지사) 및 지역별 노출환경

 

구 분

동결융해횟수

()

제설제 사용량

(/2차선km)

강설일

()

강설량

(cm)

노출환경

평 균

42 (76)*

12.3

13.3

57

일반

특수

경 기

 

인천(인천,김포)

39 (59)

7.0

9

23

 

시흥(시흥)

49 (75)

8.7

11

28

 

군포(군포,안산,의왕)

49 (75)

7.9

12

24

 

화성(화성,평택,송탄,안성)

49 (75)

6.8

10

32

 

수원(수원,용인,오산)

49 (75)

6.8

11

30

 

경안(하남,광주)

49 (75)

10.9

14

45

 

동서울(구리,성남)

46 (63)

8.8

12

29

 

이천(이천,여주)

51 (102)

10.7

15

36

 

강 원

 

원주(원주,횡성)

58 (92)

19.8

26

83

 

대관령(평창)

97 (126)

52.7

27

238

 

강릉(강릉,동해)

23 (40)

21.0

11

125

 

홍천(홍천,춘천)

74 (110)

18.8

18

79

 

제천(단양,제천)

71 (117)

23.3

19

82

 

충주(충주)

64 (97)

14.0

17

56

 

충 청

 

천안(천안,청주,청원)

55 (95)

9.8

19

48

 

대전(대전)

43 (70)

10.4

16

38

 

논산(계룡,논산,부여)

46 (91)

11.8

14

38

 

진천(음성,괴산,진천)

44 (72)

14.8

16

43

 

영동(옥천,영동)

50 (91)

12.3

15

44

 

무주(금산,무주)

63 (106)

17.9

23

93

 

당진(당진,서산,홍성)

40 (90)

13.5

20

85

 

보령(대천,보령,서천)

37 (65)

18.8

17

102

 

보은(보은)

62 (103)

18.9

16

34

 

 

 

* 일평균 최저 온도가 -2℃ 이하인 일수

※동결융해 횟수, 제설제 사용량, 강설일 및 강설량은 5개년 평균임

135

표 1-계속 고속도로 관리노선(지사) 및 지역별 노출환경

 

구 분

동결융해횟수

()

제설제 사용량

(/2차선km)

강설일

()

강설량

(cm)

노출환경

평 균

42 (76)*

12.3

13.3

57

일반

특수

호 남

 

전주(완주,익산,전주,김제,정읍)

34 (59)

23.3

21

175

 

광주(장성,광주,나주,고창)

23 (44)

24.2

20

135

 

순천(순천,남해,보성,광양)

37 (81)

6.8

14

49

 

남원(남원,순창)

45 (96)

15.8

20

101

 

부안(군산,부안)

33 (57)

15.9

20

171

 

함평(영광,함평,무안)

23 (44)

16.9

21

123

 

담양(담양,곡성,구례,화순)

23 (44)

26.6

17

79

 

진안(진안,장수)

63 (106)

22.4

17

69

 

경 북

 

구미(김천,구미)

36 (78)

4.4

15

18

 

대구(대구,경산,경주,포항)

19 (41)

3.1

5

12

 

고령(고령,합천,거창,함양)

43 (96)

5.9

7

20

 

군위(칠곡,군위,의성,달성)

60 (107)

4.7

8

9

 

영주(안동,예천,영주)

50 (92)

8.6

12

28

 

상주(문경,상주)

40 (77)

6.7

11

26

 

영천(영천)

38 (94)

4.9

7

19

 

성주(김천,성주)

36 (78)

5.9

5

7

 

경 남

 

울산(울주,울산,기장)

13 (32)

1.8

4

12

 

양산(김해,양산,부산)

11 (22)

1.3

2

10

 

창녕(달성,창녕,밀양)

31 (80)

1.3

4

6

 

창원(마산,창원,진해)

12 (27)

0.9

3

9

 

진주(진주,하동,함안)

27 (82)

1.7

3

6

 

산청(함양,산청)

29 (75)

5.3

8

28

 

고성(사천,고성,통영,거제)

9 (31)

0.8

1

4

 

 

 

* 일평균 최저 온도가 -2℃ 이하인 일수

※동결융해 횟수, 제설제 사용량, 강설일 및 강설량은 5개년 평균임

136

2 기타 주요 지역별(건설 및 설계중, 장래계획) 노출환경

 

구 분

동결융해횟수

()

제설제 사용량

(/2차선km)

강설일

()

강설량

(cm)

노출환경

평 균

42 (76)*

12.3

13.3

57

일반

특수

서울

46 (63)

-

10

22

 

양평

61 (102)

-

8

20

 

속초

31 (52)

-

9

62

 

인제

72 (110)

-

17

93

 

양양

32 (47)

-

10

85

 

태백

81 (105)

-

21

96

 

영월

70 (95)

-

15

27

 

부여

46 (91)

-

13

30

 

여수(고흥,보성,장흥,남해)

14 (25)

-

3

4

 

거제(통영)

9 (31)

-

2

5

 

포항

17 (31)

-

5

14

 

 

 

 

* 일평균 최저 온도가 -2℃ 이하인 일수

※동결융해 횟수, 강설일 및 강설량은 5개년 평균임

137

그림 1 고속도로 노선 및 기타 주요 지역별 노출환경 지도

: 특수환경 노출 지역

138

그림 1-계속 고속도로 노선 및 기타 주요 지역별 노출환경 지도

: 특수환경 노출 지역

붙임 2. 시멘트콘크리트 설계기준 배합표(개정)

 

종별

fck

(MPa)

골재최대치수

()

슬럼프

(cm)

공기량

(%)

W/C

(%)

S/a

(%)

단위재료사용량(kg/)

단위혼화제량(kg/)

비 고

시멘트

플라이

애시

슬래그

미분말

잔골재

굵은

골재

AE

감수제

AE

유동

화제

고성능

AE감수제

 

 

 

 

 

 

고강도

(PSC)

45

13

15

47

32

42

160

500

-

-

689

970

-

-

-

6.000

PSM교 세그먼트

31

43

156

503

-

-

709

958

-

-

-

7.042

FCM교 세그먼트, 조강시멘트, f3=32MPa

40

20

15

47

36

41

173

481

-

-

666

976

-

-

-

4.800

PSC, PSC 박스거더 및 슬래브, Preflex 하부 플랜지

34

42

173

407

102

-

672

953

-

0.101

-

4.070

 

 

 

 

 

30

25

13

6.5±1.5

40이하

40

159

249

41

124

691

1051

-

-

-

2.500

교량 노출바닥판

27

13

57

46

43

174

378

-

-

733

991

2.268

-

-

-

주형교량 슬래브, PSC빔교 바닥판, RC 슬래브, Steel Box 거더교, 교각, 중분대기초

15

45

45

156

346

-

-

800

997

-

-

-

3.114

24

25

15

57

50

42

167

335

-

-

739

1041

2.004

-

-

-

라이닝 등 필요시

30

15

57

49

40

164

334

-

-

707

1081

2.004

-

-

-

교량하부구조(교대, 우물통본체), 교량날개벽, RC옹벽, 연석, 암거, 암거접속슬래브, 방음벽 기초, 도수로 집수거, 중분대 및 갓길 집수정

24

25

45±5

4이하

45

45

184

409(41)

-

-

756

949

1.227

 

2.454

 

수중 콘크리트 호칭강도 : 30MPa

: 슬럼프플로우

45

45

184

409

-

-

779

971

1.227

-

4.090

증점제: 2.50

21

25

8

57

51

44

156

306

-

-

797

1034

1.830

-

-

-

절성토부 도수로, VLU형측구

15

53

43

167

315

-

-

764

1032

2.205

-

-

-

40

8

12

54

42

171

317

-

-

779

1097

-

-

-

-

중력식 옹벽, 매스콘크리트, 부대시설기초, 배수관기초

53

42

157

237

59

-

793

1116

-

-

-

-

15

50(40)

8

12

59

36

135

229

-

-

728

1318

-

-

-

-

레벨링 콘크리트, 속채움콘크리트(우물통기초)

기계

타설

소구

조물

24

25

25

57

45

48

151

337

-

-

864

954

1.685(감수제)

0.084

-

-

일반지역(중분대, 교량 난간, L형 측구, 다이크)

151

270

67

-

853

942

1.685(감수제)

0.118

-

-

30

25

25

57

41

46

151

368

-

-

816

976

2.268(감수제)

0.136

-

-

특수지역(중분대, 교량 난간, L형 측구, 다이크)

151

295

74

-

804

962

2.268(감수제)

0.170

-

-

포장

fbk=4.5

30

4이하

57

45

38

147

326

-

-

691

1149

1.956

-

-

-

기계타설

8

44

40

161

365

-

-

700

1070

2.190

-

-

-

인력포설

4이하

43

36

150

280

70

-

630

1150

-

0.070

-

1.050

기계타설

159

300

70

-

610

1110

-

0.074

-

1.110

기계타설(한중)

빈배합

f7=5.0

40

 

12

79

33

125

158

-

 

695

1449

-

-

-

-

포장중간층용 콘크리트

숏크리트

f28=20

10

812

12

44

65

194

441

-

-

1100

608

22.050(급결제)

-

4.410

-

강섬유 미첨가

fbk=4.5

45

65

216

480

40(강섬유)

-

1042

576

24.000(급결제)

-

4.800

-

강섬유 첨가

 

 

※ 적용 재료 비중 : 시멘트(1종, 3.15), 잔골재(2.60), 굵은골재(2.65), 플라이 애시(2.20), 고로슬래그(2.90)

※ 교량 노출바닥판, 포장(플라이애시 사용 배합) 콘크리트는 기 시행한 배합비를 적용하였음.

140

붙임 3. 시멘트콘크리트 배합 비교표

시멘트 콘크리트 배합 비교표

 

구 분

당 초

(L형측구)

기계타설 소구조물

(중분대, 교량난간, L형측구, 다이크)

일반지역

특수지역

fck(MPa)

21

24

30

골재최대치수

(mm)

19

25

슬럼프(cm)

2~5

2~5

공기량(%)

4~6

5~7

W/C(%)

49

45

41

S/a(%)

48

48

46

(kg/m3)

162

151

151

시멘트

331

337

270

368

295

플라이애시

-

-

67

-

74

잔골재

852

864

853

816

804

굵은골재

948

954

942

976

962

(kg/m3)

AE

감수제

0.662

1.685

1.685

2.268

2.268

AE

-

0.084

0.118

0.136

0.170

 

 

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