❚2017년도 설계실무자료집

포 장 공 05

5-1 콘크리트포장 줄눈 손상 방지대책

5-2 터널구간 노면요철포장 및 차선도색 개선방안 검토

5-3 포장 취약부 내구성 향상을 위한 길어깨 포장 개선방안 검토

5-4 순환골재 재활용 아스콘 설계 적용 방안

5-5 줄눈 시멘트 콘크리트포장(JCP) 팽창줄눈 설치 잠정기준(안)

 

포 장 공 ❙ 225

포장공

51

포 장 공 콘크리트포장 줄눈 손상 방지대책 품질환경처-572

(2017.02.22)

1 추 진 배 경

□ 콘크리트포장의 파손은 줄눈부의 손상으로부터 시작되어 점점 확장

되면서 포장 전반의 공용성이 낮아지는 양상으로 진행됨

□ 줄눈의 손상방지 및 내구성 증진을 위하여 줄눈재의 설치여건,

성능, 내구성 등에 관한 검토를 통해 줄눈 개선대책을 수립코자 함

2 포장파손 현황 및 원인

1. 포장 손상 현황

□ 공용 10년 후부터 포장파손의 급속한 증가 경향을 보임

◦ 수선 및 개량이 필요한 HPCI 4등급이하 증가율 : 3.1% ⇒ 19%

구 분 10년 미만 15년 미만 20년 미만 20년 이상

HPCI 4∼7등급 3.1% 9.9% 16.0% 19%

【별첨#1 : 2015년 시멘트콘크리트포장 상태조사결과(2,661km, 4차로 기준) 】

□ 포장파손의 대부분은 취약부인 줄눈 손상

◦ 최근 5년간(2010～2014) 줄눈 보수비용 237억원(연평균 47억원)

구 분 계 2014년 2013년 2012년 2011년 2010년 비고

줄눈보수비(억원) 237 37 22 69 63 46

◦ 중앙선, 중부내륙선 등 일부노선에서는 줄눈부 파손 심각

중앙선 중부내륙선 익산장수선

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2. 줄눈손상 원인

□ 줄눈부 과도한 신장으로 줄눈재 손상

◦ 시공초기 일부 줄눈의 초기 유도균열 미발생으로 인접 줄눈에 과도한

벌어짐 발생

- 유도균열 미발생시 포장슬래브의 역학적 길이가 길어져(12∼18m)

허용치를 초과하는 과도한 신축 발생 ☞ 줄눈재 찢어짐, 누수 등 손상

줄눈 균열 미유도

줄눈 과다 벌어짐

벌어짐 과다 균열 발생 줄눈부 파손

※ 유도균열 발생시 줄눈신장량

구 분

신장허용치 줄눈 신장량

비 고

슬래브 6m 슬래브

6m

슬래브

12m

슬래브

18m

신장량

2.0∼8.0mm

(4mm,-50∼100%)

6.3mm 8.6mm 10.9mm

□ 표면처리공법 적용에 따른 줄눈재 손상

◦ 최근 공용시 또는 준공시 소음저감, 주행성 개선 등을 위해 표면

절삭(그라인딩) 공법 적용이 증가하는 추세

- 함양~성산(15년 준공) 절삭비율은 전체연장의 36.1%(85.3km 中31.0km)

◦ 표면절삭으로 줄눈 여유깊이의 감소 및 줄눈재 손상 우려

- 줄눈재 상면 깊이 6mm, 표면절삭 깊이 3.5~5mm

☞ 여유깊이 1.0∼2.5mm로 감소, 시공오차 발생시 줄눈 손상

적용기준 절삭부 시공사진 줄눈재손상(노출, 탈락)

3.5 ~ 5.0mm

폭

간격

높이

기존 포장면

[다이아몬드 그라인딩]

홈의폭 3∼4,간격 2∼2.5, 깊이 1.5mm

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포장공

3 관련 기준 검토

□ 국내기준

◦ 줄눈 절단깊이 : 포장두께의 h/3∼h/4

* 줄눈 절단깊이는 2015년 이후 h/4～h/3로 변경되었고, 실제 설계 및 시공은 h/4 적용

◦ 줄눈재 상면깊이 변경 연혁 : 3mm → 10mm → 6mm

* 줄눈재의상면이포장슬래브의표면보다5∼10 mm 정도낮게시공(전문시방서,2012)

구 분 2007년 이전 2007～2015년 2015년 이후

단면도

절단

깊이

포장두께의 h/4

(포장 30cm시 75mm)

포장두께의 h/4

포장두께의 h/4 ～ h/3

(포장 26cm시 65mm)

줄눈

상면

깊이

3mm 10mm 6mm

□ 미국 기준

◦ 줄눈 절단깊이 : 포장두께의 h/3 이상

◦ 줄눈재 상면 깊이 : 주(洲)별로 다양(4.8~15.9mm)한 상면깊이 적용

대부분 13∼14mm 적용

구분 애리조나주 콜로라도주 네브라스카주

단면도

절단

깊이

포장두께의 h/3 포장두께의 h/3 포장두께의 h/3 이상

228 ❙ 포 장 공

4 현장조사 및 시험시공

1. 줄눈 절단깊이

□ 자료조사

◦ 줄눈 절단깊이와 균열유도의 관계

- 줄눈 절단깊이가 깊을수록 단면결손이 높아 균열유도 증가

(1차로) 포장 절단깊이 10㎝, 15㎝, 22㎝ (2차로) 포장 절단깊이 10㎝, 15㎝, 22㎝

※ 참고문헌 : 줄눈균열 유도장치를 사용한 콘크리트 포장의 줄눈거동(대한토목학회, 2008)

□ 시험시공

◦ 시험시공 개요

- 구간/일시 : 경부선 영동-옥천 1공구, 2015. 4월

- 조사연장 1,062m, 포장두께 33cm, 줄눈간격 6m

- 줄눈 절단깊이를 늘려(h/4→3/h) 시험시공 시행 【붙임 #4】

구 분 연장 줄눈수

줄눈

절단깊이

기존

h/4 (기존) 588m 95개소 83mm

h/3 (개선) 474m 77개소 99mm

◦ 시험시공 결과

- 포장두께의 h/3 절단시 줄눈잠김율 감소 : 48%→19%(감 29%)

- 줄눈 절단깊이가 깊고 단면결손이 클수록 균열유도 양호

구 분 줄눈수 유도균열

발생

유도균열

미발생

줄눈

잠김율

개선

h/4(83mm) 95 49 46 48%

h/3(99mm) 77 62 15 19%

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포장공

2. 줄눈재 상면 깊이

□ 현장조사

◦ 다이아몬드 그라인딩 절삭깊이 : 3.5∼5.0mm

* 절삭시기 : 개통전 노면평탄성 평가 후 시행

◦ 줄눈재 상면 깊이 : 기준 6mm 에 시공 오차(-0.9∼+1.7mm) 고려시

5.1 ∼ 7.7mm의 깊이로 설치

【별첨#3 : 줄눈재 설치깊이 조사결과 】

◦ 줄눈 상면깊이는 2015년까지 10mm 깊이를 사용한 바 있었으나

기능, 내구성 측면에서 문제 없었고 외국에서도 통용되는 규격임

* 포장 스폴링 방지하기 위해 공기량 확보, 강도증가 등 재료적측면의

개선으로 동결융해 저항성을 증진

* 미국에서도 통상 10mm(최대 16mm)의 상면깊이를 적용

☞ 줄눈재 보호를 위한 줄눈 여유깊이 확보 필요

□ 시험시공

◦ 위치/규모 : 주문진∼속초 7공구, L=300m

◦ 목 적 : 시공성이 유지될 수 있는 적정 줄눈재 깊이 범위 검증

◦ 그라인딩 절삭 깊이(5.1∼7.7mm)를 감안, 상면깊이 8mm, 10mm로

선정하여 시험시공'

기 존

줄눈재 상면깊이(포장표면↔줄눈재)

비고

8mm 10mm

◦ 시험시공 결과 : 14mm까지 균질한 주입이 가능하여 시공성에 문제없음

230 ❙ 포 장 공

3. 줄눈부 시공관리

□ 줄눈 절단시기

◦ 줄눈절단시기에 대한 모호한 기준으로 품질관리 어려움

- (전문시방서) 환경하중에 의해 포장내 발생응력이 응력을 초과하지

않도록 설치시기 결정

◦ 현장에서는 시공자의 경험에 근거하여 줄눈 절단시기를 결정

(여름철 8∼12시간, 겨울철 18∼24시간)

◦ 절단시기 판정법 : 스크래치방법, 비파괴 압축강도*, 성숙도 방법** 등

* : 콘크리트 탄성파속도로 강도를 간접적으로 추정

** : 시멘트 수화반응에 따른 콘크리트 온도(성숙도)로 강도 예측

◦ 무작위 균열 예방 및 균열 유도를 위해 가급적 조기에 컷팅

⇨ 라벨링 등 포장 건전성에 악영향

□ 줄눈의 최적 절단시기에 대한 기준이 없어 품질관리 혼란 유발

◦ 이른 절단 : 줄눈부 라벨링 손상 등

◦ 늦은 절단 : 줄눈부 균열유도 불량, 포장부 랜덤균열 등

줄눈 절단시기 산정 기존 방법(스크래치 테스트)

☞ 최적의 줄눈 절단시기에 대한 기준정립 필요

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포장공

5 개 선 방 안

□ (줄눈 절단깊이) 해외사례 등 자료조사와 시험시공 결과 등을

종합적으로 고려, 줄눈부 균열유도 증진을 위해 줄눈 절단깊이 확대

(기 존 ) h/4 → (개선) h/3

□ (줄눈재 상면 깊이) 그라인딩 적용시의 절삭깊이와 시공오차, 줄눈재

시공성, 기능유지 및 내구성 등을 종합적으로 고려하여 줄눈재

상면 깊이를 확대

(기존) 6mm → (개선) 9mm

※ 그라인딩 시행 후에도 줄눈 상면깊이 3.1mm 확보 가능

구 분

줄눈재 설치 예상 깊이 (mm)

최소 설계 최대

그라인딩

시행 깊이

3.5mm 9 - 3.5 - 0.9* = 4.6

9

9 - 3.5 + 1.7** = 7.2

5mm 9 - 5 - 0.9* = 3.1 9 - 5 + 1.7** = 5.7

* 줄눈재 설치 최소 편차, ** 줄눈재 설치 최대 편차

□ (줄눈 절단시기) 줄눈손상 억제와 구조적 안전성의 확보가 가능한

포장줄눈의 최적 절단시기에 대한 연구 시행 (2017년 도교원 협업)

□ 검토결론

구 분 기 존 개 선

줄눈

절단깊이

h/4 h/3

줄눈재

상면 깊이

6mm 9mm

232 ❙ 포 장 공

6 향후 추진계획

□ 적용방안

◦ 공사중인 노선 : 본 방침 적용 (단, 현장여건에 따라 적용여부 판단)

◦ 설계중인 노선 : 본 방침 적용 (표준도 수정)

□ 향후 계획

◦ 줄눈 최적 절단시기 연구 및 기준 수립 (5~11월)

- 관련부서 : 도로교통연구원