< PreviousMagazine of the Korea Concrete Institute 28 12, 13>이다. 이러한 무조인트화 교량은 온도변화에 따 른 상부구조의 신축 거동이 일체화된 교대로 전달되어 서 완전일체식 교대 교량처럼 교대와 말뚝기초가 상부 구조의 신축 거동을 흡수하여야 한다<그림 14>. 이러한 신축 거동을 흡수하기 위해서는 기존 신축이음장치를 대체한 연결부 저항성, 교대 흉벽의 휨저항성, 하부구 조의 강성, 연장한계, 사각, 공용기간 등이 종합적으로 검토하여야 하며, 신설구간에 적용되는 일체식 교대 교 량에 비하여 적용조건에 제약이 따른다. 3.2 무조인트화 교량의 시공방법 무조인트화 공법의 설계 및 시공 지침에서 제시하는 무조인트화 공법의 시공 방법은 다음과 같다. (1) 기존의 신축이음장치를 철거하기 위하여 교대 흉 벽과 바닥판의 설치 부위를 파쇄하며, 기존의 철 근을 노출시킨다<그림 15, 16>. (2) 파쇄 후 면청소를 실시한 후 현장 천공을 실시한 다. 현장 천공 시 주의할 사항은 설계 시 산정한 연결 철근의 정착 깊이를 확보하여야 한다. 그리 고 현장 천공 시 구조물 내의 기존 철근과의 간섭 으로 천공이 안되는 경우에는 안전율을 확보하는 상태에서 좌우로 이동하여 천공을 하여야 한다< 그림 17>. (3) 천공이 끝난 후 가공된 연결 철근을 설치한다. 여 기서, 연결 철근과 배력근은 현장 시공여건을 고 려하여 용접으로 연결할 수도 있다<그림 17>. (4) 파쇄면 청소 및 연결 철근 설치가 끝난 후 파쇄면 전체에 신구접착제를 뿌려 연결부와 기존 구조물 과의 결속을 강화시킨다. (5) 연결부 설치를 위한 파쇄면에 초속경 LMC 몰탈 프리믹스(시멘트 + 잔골재)를 이용한 현장배합을 통하여 콘크리트를 타설한다<그림 18>. 타설 시, 골재 분리 및 공극방지를 위해 진동기를 이용하 그림 14. 무조인트화 교량의 거동(한국도로공사-a, 2020) 그림 15. 기존 신축이음부 제거(한국도로공사-b, 2020) 그림 16. 치핑 및 백업재 설치(한국도로공사-b, 2020) 특집 3 | SPECIAL ARTICLES (a) 기본 구조 (b) 연결부 상세 그림 13. 무조인트화 교량의 연결부 구조(한국도로공사-b, 2020)제 33권 4호 2021. 07 29 여 콘크리트 타설이 구석구석 잘 될 수 있도록 해 야 하며, 초속경 콘크리트는 경화시간이 상당히 빠르므로 작업속도에 유의하여 시공하여야 한다. 4. 맺음말 50여 년의 역사를 지닌 국내 고속도로는 교량 노후화 에 따른 유지보수비용이 지속적으로 증가하고 있는 실 정이다. 특히 교량 신축이음장치는 노후화에 따른 누수 로 내구성 저하되고 신축이음부 파손으로 주행성과 소 음 유발로 인하여 보수비용의 증가와 함께 고속도로 이 용객에게 많은 불편을 초래하고 있다. 이러한 상황에서 무조인트 교량은 신축이음장치를 배제함으로써 초기 건설비 및 유지관리비의 절감이 가능한 경제적인 공법 으로 교량 공용 수명을 최대한 연장하고 주행성을 향상 시킬 수 있는 훌륭한 대안 중에 하나로 판단된다. 남문석 수석연구원은 미국 휴스 톤대학교에서 암반에 근입된 현장타 설말뚝 설계 개선 연구로 박사학위를 취득한 후 2006년부터 한국도로공사 도로교통연구원에서 수석연구원으로 재직하고 있다. 주 관심연구 분야는 교량기초, 일체식 교대 교량, 토류구 조물에 대한 설계, 시공 및 유지관리 이며, (사)한국지반공학회 기초기술 위원장을 역임하고 세계도로협회 및 국제토질공학회 지반분야 기술위원 으로 활동하고 있다. msnam@ex.co.kr 이영천 부처장은 금오공과대학 교에서 공용중 PSC 거더교의 무조인 트화 적용성 연구로 박사학위를 취득 하였으며, 현재 한국도로공사 설계처 에서 설계계획팀장으로 재직하고 있 다. 주로 고속도로 건설사업의 타당성 평가, 기본설계, 실시설계, 설계기술 기준 수립과 설계제도와 설계 엔지니 어링업무와 관련하여 업무 프로세스 개선, 설계대가 및 건설원가, 엔지니 어링 평가기준 관리 업무 등을 수행하 고 있다. lyc@ex.co.kr 그림 17. 정착홀 천공 및 연결부 철근 조립(한국도로공사-b, 2020) 그림 18. 연결부 콘크리트 타설(한국도로공사-b, 2020) 1. 한국도로공사 도로교통연구원, 무조인트교량 장기추적 조사 및 설계, 시공 및 관리기준 개선 연구, 2020(한국 도로공사-a, 2020). 2. 박종면, 무조인트 교량 기술의 현황과 적용성, 서울기술 이야기, 제288호, 2019. 3. 한국도로공사 설계처, 무조인트 교량 적용 활성화 방안, 2018(한국도로공사-a, 2018). 4. 한국도로공사 도로교통연구원, 일체식 교대 교량 설계지 침, 2018(한국도로공사-b, 2018). 5. 한국도로공사 도로교통연구원, 기존 교량 무조인트화 공 법 확대 적용 방안 연구, 2018(한국도로공사-c, 2018). 6. 한국도로공사 도로교통연구원, 기존 교량 교대부 무조인 트화 공법의 설계 및 시공 지침, 2020(한국도로공사-b, 2020). 7. 이영천, 공용중 PSC 거더교의 무조인트화 적용성 연구, 금오공과대학교, 2021. 참고문헌 담당 편집위원 : 김우석(금오공과대학교) kimw@kumoh.ac.kr 연정흠(가천대학교) jyeon@gachon.ac.kr 최성((주)현아이) csomy1113@naver.com 김성겸(금오공과대학교) skim@kumoh.ac.kr특집 4 | SPECIAL ARTICLES 제설염해 방지를 위한 고속도로 교량 설계 및 유지관리 개선 Improvement of Design and Maintenance of Expressway Bridge to Prevent Deterioration by De-icing Agent Attack 김기환 Ki Hwan Kim 한국도로공사 도로교통연구원 구조물연구실 책임연구원 김홍삼 Hongsam Kim 한국도로공사 도로교통연구원 구조물연구실 연구위원 Magazine of the Korea Concrete Institute 30 1. 머리말 동절기 고속도로 이용자의 주행 안전성 향상을 위해 사용하는 제설제의 사용량 증가로 염해가 발생하는 교량이 증 가하고 있다. 고속도로 교량의 제설방식이 2004년에 기존의 모래 + 염화칼슘 살포방식에서 습염(염화나트륨 + 염화칼 슘 수용액) 살포 방식으로 전환됨에 따라 상부에서 누수가 발생한 교량은 상부구조는 물론 하부구조까지 염화물에 직 접적인 접촉으로 인한 염해로 <그림 1>과 같이 주요 부재 내부 철근 부식의 발생이 증가하고 있고, 그로 인한 유지보 (c) 교각 코핑부 피복 콘크리트 제거 후 철근부식 상태 (a) 바닥판 단부 철근부식 및 층분리 (d) 교대 구체 전면의 피복콘크리트 제거 후 철근부식 상태 (b) 거더 단부 균열 및 박락 그림 1. 제설염수의 직접 접촉으로 인한 고속도로 교량의 염해 사례제 33권 4호 2021. 07 31 수비용이 지속적으로 증가하고 있다. 제설제로 인한 교량의 염해는 주로 누수에 의해 염수 가 직접 접촉하는 부재에서 발생한다. 교량의 누수는 < 그림 2>와 같이 대표적으로 신축이음부, 분리 교량 종 조인트, 배수시설에서 주로 발생하며, 염수의 직접 접 촉하여 발생하는 손상은 <그림 3>과 같다. 철근 부식이 발생한 교량의 유지보수에는 많은 비용이 소요되기 때 문에 설계단계 및 공용초기에 누수 및 염수의 접촉을 억제하면 열화 부재에 소요되는 유지관리 비용을 절감 할 수 있다. 본고에서는 이와 같은 제설 염해를 방지하 기 위해 상세설계 및 유지관리 개선 사례를 소개하고자 한다. 2. 누수 개선을 위한 신축이음장치 개선 사례 한국도로공사는 누수에 의한 하부 부재 열화 방지를 위해서 신축량 100 mm 이상 구간에 대해 강핑거형식 을 적용하였으며, 신축이음장치 하단에 별도 시설로 교 체 가능한 누수방지시설을 설치 방안을 마련하였 다. 또한 신축이음장치 제품 자체의 누수를 개선 하기 위해 누수 원인을 조사하여, 누수의 주된 원 인 중 하나인 신축이음장치의 분절시공 이음부에 서 발생하는 누수를 억제하기 위해 1.8 m 분절이 음부를 3.6 m 현장 연결 방안을 적용하여 신축이 음장치의 누수 최소화 방안을 적용하였다. 그러나 누수 취약부인 분절부의 존재로 근본적인 신축이 음장치의 누수 문제는 해결되지 못하고 있는 실정 이다. 본고에서는 신축이음부 누수를 방지하기 위 해 고속도로 교량에 설치된 신축이음 형식별 누수 패턴 분석을 통해 신축이음장치 개선 방안을 제시 하였다. 2.1 신축이음장치 누수현황 분석 신축이음장치 누수 현황 조사를 위해 고속도 로 교량 5,332개교에 적용된 14,784개소의 신축 이음 설치 현황 및 누수 현황 데이터를 분석하였 고, 신축이음 형식별 누수 현황은 다음 <표 1>과 같다. 분석 결과와 같이 모노셀 형식이 53 %로 가 장 많이 적용되었고, 레일식 29 %, 핑거식 12 % 순이며, 신축이음장치 누수는 9,700개소(65.6%)에 서 발생하고 있었으며, 형식별 누수는 모노셀 형식이 94.2 %로 많이 발생하고 있으며, 핑거식 35.4 %, 레일 식 21.3 % 순으로 발생하고 있음을 확인하였다. 표 1. 신축이음 형식별 누수 현황(한국도로공사, 2016) 구 분계모노셀(뉴) 레일식핑거식기타 설치개소 14,784 (100 %) 7,793 (53 %) 4,228 (29 %) 1,786 (12 %) 977 (7 %) 누수개소9,7007,341902632825 누수율(%)65.694.221.335.484.4 2.2 신축이음장치 현장 샘플링 조사 누수 현황 데이터 분석을 통해 모노셀(뉴모노셀) 형 식이 누수에 매우 취약한 것으로 확인되었으나, 보다 상세한 조사를 위해 신축이음 누수 피해가 많이 발생 하는 4개 지사를 대상으로 누수 현장 시험을 실시하였 그림 2. 교량의 주요 누수 및 체수 위치(한국도로공사, 2020) 그림 3. 교량 누수 위치별 열화특성(한국도로공사, 2016)Magazine of the Korea Concrete Institute 32 고, <그림 4>와 같이 모노셀 형식에서 누수가 발생하 였다. 2.3 현장 노선 전수 조사 실시 샘플링 조사를 통해 모노셀 형식이 누수에 취약하고 레일식이 누수에 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결 과의 신뢰도 향상을 위해 고속도로 1개 노선을 선정해 서 교량의 전수 조사를 실시하였다. 전수조사 대상 노 선으로는 누수점검에 유리한 공용 연수 6년인 00-00선 을 대상으로 집중 현장 조사를 실시하였다. 본 노선은 타 노선에 비해 레일식 신축이음장치가 많아 설치 비중 이 높은 모노셀 형식에 대한 비교 분석에 효과적인 노 선이다. 점검 대상은 71개교 신축이음장치 178개소이 며, 조사 결과는 <그림 6>과 같이 모노셀 형식(96 %)이 가장 누수에 취약하고, 핑거식(29%), 레일식(5 %) 순 으로 누수 방지에 효과적임을 확인 하였다<그림 5>. 신축이음 형식별 공통적인 누수 원인은 신축이음장 치의 파손, 후타재 손상 및 열화 등으로 조사 되었다. 형 식별로 살펴보면 모노셀 형식은 현행 1.8m로 분절 시 공으로 시공성은 우수하나, 주로 분절부에서 누수가 발 생하였고, 핑거식의 경우 하부 배수시설 설치 미흡 등 신축이음 단부에서 주로 누수가 발생하였다. 2.4 신축이음장치 적용 개선방안 교량 신축이음부 누수를 개선하기 위해 누수 원인 및 형식별 누수 패턴을 분석한 결과 모노셀 형식이 누수에 가장 취약한 것으로 나타났다. 그럼에도 불구하고 분절 (1.8 m) 시공으로 공사가 편리하고, 다른 형식에 비해 자재비가 저렴한 이유로 아직까지도 많은 교량에 적용 되고 있으나, 분절 이음부를 중심으로 발생하는 누수로 인해 교량 하부구조 열화는 심각한 상태에 이르렀다. 또한 모노셀 형식은 본체와 고무재가 일체화되어 있기 때문에 고무재가 손상될 경우 신축이음장치 본체를 교 체해야 하는 문제점으로 고무재만 교체하는 타 형식에 비해 보수 비용이 높다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 100 mm 이하 신축 유간의 경우 누수에 강한 일체형이며, 고무재만 쉽게 교체가 가능한 형식인 레일식(스트립씰) 신축이음장치 적용을 검토하였고 개선방안은 <표 2>와 같다. 그림 5. 00-00선 신축이음 누수현황(한국도로공사, 2016) 특집 4 | SPECIAL ARTICLES (a) 누수 시험(b) 하부 누수 모노셀 형식 (c) 누수 시험(d) 하부 양호 그림 4. 현장 누수 시험 결과(한국도로공사, 2016) 레일식 표 2. 신축이음장치 현장적용 개선(안) 기존 차륜접지면이 강재인 모노셀 레일식(스트립씰)/강핑거강핑거 60 mm 이하100 mm 이하100 mm 초과 ☞ 100 초과 : 강핑거 적용 불가시 레일식 적용 개선 레일식(강핑거)강핑거(레일식) 100 mm 이하100 mm 초과 ☞ ( ) : 현장여건 고려 필요시 적용 가능제 33권 4호 2021. 07 33 3. 바닥판 단부 상세설계 개선 콘크리트 교량의 바닥판은 신축이음부와 양쪽 켄틸 레버부의 누수로 단부에 배근된 철근에 부식이 발생되 기 쉽다. 특히 바닥판 밑으로 물이 유입되지 않게 설치 된 물끊기 홈( )은 홈의 깊이만큼 피복두께가 감소한 다<그림 6>. 또한 콘크리트 바닥판 하부 피복두께 기준 은 물이 차단된 건조한 환경을 적용하고 있고, 바닥판 측면의 철근 피복두께에 대한 별도의 기준이 없는 실정 이다. 따라서 콘크리트 바닥판 단부 열화 개선을 위해 바닥판의 피복두께 및 물끊기 설치방안을 개선하였다. 본 바닥판 단부 상세설계 개선 내용은 도로교설계기준 (국토교통부, 2010)을 고려하여 작성하였으며, 한계상 태설계법이 적용되기 이전에 도입된 내용이다. 바닥판의 내구성 향상을 위해 단부를 습윤환경 조건 을 적용하여 <그림 7>과 같이 하단 및 측면 피복두께를 70 mm로 상향 적용하였으며, 바닥판 하부 철근의 절곡 개선을 통해 피복두께를 확보하였다. 또한 종방향 물끊 기 홈을 바닥판 철근 외측으로 이격하였으며, 신축이음 부 차수를 위한 바닥판 단부 횡방향 물끊기 홈을 추가 하였다<그림 8>. 4. 교량 받침 노출환경에 따른 도장 개선 교량 받침은 일부 소규모 교량의 경우 하부 공간이 협소하기 때문에 받침 손상이나 부식이 발생한 경우 유 지보수 작업이 어려운 경우가 많다. 또한 동일 교량의 받침도 신축이음장치 하부나 최외측 거더 받침의 경우 다른 받침보다 열화가 빨리 진행된다<그림 9>. 따라서 교량 받침의 위치별 노출 환경을 달리하여 열악한 환경 하의 받침은 차별화하여 관리할 필요가 있다. 교량 받침도장에 대한 품질기준은 고속도로 전문시 방서에 제시되어 있으나, 받침에 대한 노출 환경 기준 이 없기 때문에 일률적으로 받침의 도장을 선정 및 관 리하고 있다. 또한 공용 중인 교량의 받침의 모재가 부 식되면 완전한 녹 제거가 어렵기 때문에, 염화물로 인 해 모재가 부식되는 것은 최대한 억제해야 한다. 슬래브교나 거더교 등 일부 받침부의 공간이 협소한 교량은 재도장, 녹 제거 등의 유지보수 작업이 상당히 어렵기 때문에 초기의 받침 내염해성을 향상할 수 있는 방안에 대한 검토를 위해 강교 도장환경(한국도로공사, 2010), 대기환경에 따른 부식도 등급(ISO 12944-2) 및 한계상태 설계법 노출 등급(국토교통부, 2015) 등 관련 기준을 검토하였고, <표 3>과 같이 교량 받침의 노출 환경을 일반환경과 특수환경으로 구분하였다(한국도로 공사, 2017). 또한 받침열화는 주로 누수에 의한 염화물 접촉이기 때문에 신축이음장치 하부에 배치된 받침과 자외선의 장기노출 및 빗물의 비산 등으로 부식 환경에 노출되는 그림 7. 바닥판 단부 피복두께 개선안(한국도로공사, 2016) 그림 9. 교량 받침 위치별 부식 상태(한국도로공사, 2017) 그림 8. 물끊기 설치 개선안(한국도로공사, 2016) 그림 6. 바닥판 단부 노출환경 및 물끊기 홈 상세(한국도로공사, 2016) 표 3. 교량 받침의 노출 환경 구분(한국도로공사, 2017) 일반환경특수환경 • 특수환경에 해당하는 받침 을 제외한 모든 받침 • 해안지구, 공장지구, 대기오염지구, 해상지구, 해안공업지구 • 신축이음부 하부에 설치된 모든 받침Magazine of the Korea Concrete Institute 34 최외측열 및 중분대 하부 받침을 특수환경으로 지정하 였다<그림 10>. 또한 교량 받침의 내구성 향상을 위해 교량 받침에 대한 방청 방법 개선 방안을 검토하였고, 검토결과 현재 교량에 적용되는 받침은 특수 스텐레스 강 또는 내식성 용접 합금강이 아닌 경우에는 원칙적으 로 받침의 일반외면의 방청 방법 <표 4>와 같이 제시하 였고 고속도로 전문시방서(2017)에 반영하였다. 5. 제설염해 방지를 위한 대응방안 교량 구조물의 경우 내구성능 저하로 많은 비용을 투 입하여 보수나 보강을 실시하더라도 내구성능이 공용 초기상태로 회복하는 것이 아니기 때문에 열화로 인한 내구성능 저하를 사전에 방지하는 것이 매우 중요하다. 본고에서는 공용 중인 고속도로 교량에서 발생하는 문제점을 토대로 설계단계에서 개선한 사례를 소개하 였다. <그림 11>과 같이 구조물의 수명연장을 위해서는 열 화가 발생한 교량에 대한 보수 · 보강도 중요하나 내구 성이 저하된 부재를 복구하는 것은 많은 비용과 시간이 소요될 수밖에 없다. 때문에 설계단계에서의 개선과 공 용초기의 예방적 관리를 통해 구조물의 열화를 억제하 는 조치가 효율적인 유지관리를 위해 필요하다. 6. 맺음말 최근 고속도로 교량은 동절기에 발생하는 폭설, 블랙 아이스 등의 현상으로 부터 도로 이용자의 안전을 확보 하기 위해 제설제 사용량이 지속적으로 증가되어 왔고, 그로 인해 해안가가 아님에도 불구하고 염해로 인해 보 수 · 보강을 실시한 교량이 급격히 증가하였다. 제설제로 인한 고속도로 교량의 염해 방지를 위해서 우선적으로 교량의 누수를 억제하기 위해 신설 및 유지 관리 단계에서 누수방지에 효과적인 신축이음장치를 적용할 수 있는 방안을 적용하였으며, 바닥판 내부 철 근의 조기 부식을 억제할 수 있는 단부에 대한 상세설 계를 개선하였다. 또한 누수에 취약한 교량 받침에 대 한 노출 환경을 구분하여 방청효과가 우수한 도장을 적 용할 수 있도록 시방기준을 개선하였다. 구조물의 사용수명 연장을 위해서는 공용 중에 발생 하는 보수· 보강 재료 및 공법에 대한 연구개발도 중요 하지만 유지관리가 고려된 설계, 시공 단계의 개선 및 공용 초기의 예방적 유지관리 또한 효율적인 유지관리 방안 중의 하나로 판단된다. 특집 4 | SPECIAL ARTICLES 표 4. 교량 받침의 방청규격 개선안(한국도로공사, 2017) 방청 방법 도장용사용융아연도금 방청 규격 •하도(75 ㎛):무기징크 •중도(100 ㎛):에폭시 •상도(80 ㎛):우레탄계 •하도:용사(100 ㎛) •중도:봉공(40 ㎛) • 상도:우레탄(60 ㎛) (KSD ISO 2063) 아연부착량 550 g/m 2이상 (KSD 8308) 일반 환경 ○△△ 특수 환경 △○○ * 1. △ : 사용 가능, ○ : 권장 2. 받침 도장(방청)시 소울플레이트(sole plate)를 포함하여 실시 그림 10. 받침 위치별 노출 환경 구분(한국도로공사, 2017) 그림 11. 구조물 열화 단계별 유지관리 방안(한국도로공사, 2016)제 33권 4호 2021. 07 35 1. 한국도로공사 도로교통연구원, 교량 바닥판 장수명화를 위한 유지관리 전략수립 연구, 2020. 2. 한국도로공사 도로교통연구원, 제설제에 의한 교량 열화 부 유지관리 방안 연구, 2016. 3. 한국도로공사 구조물처, 교량 하부구조 열화예방을 위한 신축이음장치 현장 적용방안 검토, 2015. 4. 국토교통부, 도로교설계기준, 2010. 5. 국토교통부, 도로교설계기준(한계상태설계법), 2015. 6. 한국도로공사 도로교통연구원, 교량의 염해 내구성 확보 를 위한 콘크리트 바닥판 단부 상세설계 개선안 검토, 2016. 7. 한국도로공사 도로교통연구원, 제설환경을 고려한 교량 받침의 내구성 향상방안, 2017. 참고문헌 김기환 책임연구원은 한양대학 교 건설환경공학과에서 급속경화특 성을 가진 보수재료의 내구성능 평가 로 박사학위를 취득하였고, 현재 한국 도로공사 도로교통연구원 구조물연 구실 책임연구원으로 재직 중이다. 주 로 교량 구조물의 재료 및 유지관리와 관련한 연구를 수행하고 있다. kihwan1@ex.co.kr 김홍삼 연구위원 은 전기화학적 기법을 이용한 콘크리트 확산평가 및 철근부식 개시시기 예측에 관한 연구 로 한양대학교 토목공학과에서 박사 학위를 취득하였다. 한국도로공사 도 로교통연구원 구조물연구실에 근무 중이며 콘크리트 구조물의 염해 내구 성 평가 및 설계 등 콘크리트 구조물 의 내구성 관련 연구를 수행하고 있 다. 본 학회의 특수환경콘크리트위원 회 위원장으로 활동 중이다. hskim68@ex.co.kr •저 자 : 한국콘크리트학회 •출판사 : 기문당 •발행일/Page : 2021.2.28 •정가(비회원가) :50,000원 •회원할인가 : 40,000원(20%) 도서 소개 2020년 개정 콘크리트구조 학회기준 예제집 2016년국토교통부고시에따라'건설기준통합코드'로서'콘크리트구조설계기준'은KDS1420으로정비되고국 가건설기준센터에서관리하게되었다.한국콘크리트학회에서는'콘크리트구조설계기준'을개정함과동시에그명칭 을'콘크리트구조학회기준(2017)'으로하여발간하였고그내용은기본적으로개정된KDS1420과동일하다.이번에 발간하는예제집에서는이들'콘크리트구조학회기준'과KDS1420의주된개정사항을반영하여기존예제를수정하 고또한내구성설계,콘크리트극한변형률과응력분포를가정한휨설계,수정된뚫림전단강도계수의적용,철근의정 착,특수전단벽연결보,그리고콘크리트용앵커등에대한예제를추가하였다. 담당 편집위원 : 김우석(금오공과대학교) kimw@kumoh.ac.kr 연정흠(가천대학교) jyeon@gachon.ac.kr 최성((주)현아이) csomy1113@naver.com 김성겸(금오공과대학교) skim@kumoh.ac.kr특집 5 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 36 콘크리트 구조물 단면복구공사 실태 및 개선방향 Proposals for Enhancing Performance of Concrete Restoration Based on Field Investigations 정유석 Yoseok Jeong 경북대학교 건설방재공학부 조교수 김우석 Woo Seok Kim 충남대학교 토목공학과 부교수 윤성환 Sunghwan Yun 한국도로공사 도로교통연구원 책임연구원 민근형 Guenhyung Min 충남대학교 토목공학과 박사과정 1. 머리말 교량을 포함한 우리나라의 주요 시설물은 1980년대 이후 국가 경제발전 및 현대화로 급격히 증가하고 있다. 국내 고속도로 교량은 2015년 기준으로 8,502개소로서 평균 사용 연수는 13년이다. 2035년에는 공용 연수 30년 이상 교량 은 전체 교량의 65 %가 될 것으로 예상된다. 고속도로 교량의 공용연수가 늘어날수록 열화에 의한 보수 사례가 증가 하고 있다. 콘크리트 교량의 대표적인 열화 현상으로는 균열, 박락 또는 층분리 등이 있으며, 이에 대한 보수는 열화된 콘크리트 단면을 제거하고 원래의 형상에 따라 단면을 교체하는 단면복구 공법을 적용하는 것이 일반적이다. 그런데 단면복구공사 부위에서 재손상이 빈번히 발생하고 있다. 본고에서는 단면복구공사의 재손상 사례에 대한 현장 조사 결과와 이를 바탕으로 단면복구공사 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 간단히 소개하고자 한다. 2. 콘크리트 단면복구 공사 현장조사 2.1 개요 최근 5년간 보수공사가 이루어진 7개소 교량의 단면복구 위치를 대상 <표 1>으로 현장조사(외관조사)와 코어 채취 및 부 착강도를 측정하였다. 육안조사 및 부착강도 실험 결과를 바탕으로 교량별 특성 인자(재료, 시공방법 등)와 비교 분석하였다. 그림 1. 바닥판단부(왼쪽) 교각 코핑부(오른쪽)그림 2. 콘크리트 단면복구 공법 개념도제 33권 4호 2021. 07 37 2.2 단면복구공사 실태 분석 2.2.1 육안조사 대상 교량에 7개소에 대하여 단면복구 부위에 대해 육안조사와 반발 경도를 측정하였다. 단면복구공사에 대한 성능을 분석하기 위해 외관조사 결과를 바탕으로 보수면적(조사면적)과 균열 및 들뜸 손상을 비율로 나 타내었다. 균열 발생 면적은 ‘안전점검 · 진단 편 세부지 침서(2019.12)’를 참고하여 산출하였다. • 균열발생 면적은 길이 당 0.25 m의 폭을 차지하 는 것으로 하며, 균열의 개수가 2개 이상일 경우 는 각 균열 길이에 0.25 m의 폭을 곱해서 합산하 여 구한다. •균열 면적률은 식 (1)로 산정한다. (1) 각 교량별로 손상물량을 비율로 나타내기 위해 시공 방향에 손상이 있는 경우에만 손상면적과 조사면적을 고려하여 비율에 반영하였고, 해당 시공 방향에 손상이 없는 경우 해당 위치에서의 조사면적을 제외하여 손상 비율을 산정하였다. 조사대상 교량 7개소에 대하여 단면복구 부위의 균 열 및 들뜸의 재손상을 <표 2>에 정리하였다. 교량3의 경우 단면복구 부위 전면에 대해여 균열이 발생하였다. 단면보수를 실시한 교량에 대한 평균 비율은 단면복구 면적의 81 %로 광범위하게 나타났다. 2.2.2 들뜸 육안조사 결과 들뜸은 보수면적의 16.7 %에서 발생 하였다. 시공 과정에 대하여 조사한 결과 보수 전문업 체(뿜칠 및 거푸집 시공)에 의한 대규모 단면복구 실시 단면의 17 %에서 들뜸이 발생하였으나, 미장공법에 의 표 1. 현장조사 대상 교량 교량위치 보수 재료 보수 방법 열화면 제거방법 보수공사 시기 교량1 교대측면 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2015년 교각측면 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2015년 교량2교각측면 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2018년 교량3교각측면 폴리머 콘크리트 뿜칠브레이커2018년 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2018년 교량4 교각측면 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2020년 교각상면 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2020년 교량5 교대측면 폴리머 모르타르 흙손브레이커2020년 교대흉벽 폴리머 모르타르 흙손브레이커2020년 교량6 교각측면 폴리머 모르타르 흙손브레이커2020년 교각상면 폴리머 모르타르 흙손브레이커2020년 교량7 교대측면 폴리머 모르타르 뿜칠브레이커2015년 교각상면콘크리트-브레이커2015년 표 2. 균열 및 들뜸 조사 결과 교량위치 보수 재료 보수공사 시기 손상 손상 면적률 교량1 교대측면 폴리머 모르타르 2015년 균열- 들뜸1.5 교각측면 폴리머 모르타르 2015년 균열73.3 들뜸87.0 교량2교각측면 폴리머 모르타르 2018년 균열94.8 들뜸3.6 교량3교각측면 폴리머 콘크리트 2018년 균열100.0 들뜸0.0 폴리머 모르타르 2018년 균열100.0 들뜸0.0 교량4교각측면 폴리머 모르타르 2020년 균열- 들뜸8.4 교량5교대측면 폴리머 모르타르 2020년 균열- 들뜸24.8 교량6교각측면 폴리머 모르타르 2020년 균열- 들뜸0.0 교량7 교대측면 폴리머 모르타르 2015년 균열65.0 들뜸6.4 교각상면콘크리트2015년 균열69.7 들뜸15.7Next >