ABSTRACT
PURPOSES : As a research to develop a cement treated base course for an airport pavement which can enhance its drainage, this paper investigated the strength, infiltration performance and durability of the pervious concrete with respect to maximum coarse aggregate sizes and compaction methods.
METHODS : This study measured compressive strength, infiltration rate, continuous porosity and freeze-thaw resistance of pervious concrete specimens, which were fabricated with five different compaction methods and different maximum aggregate sizes. In addition, in order to reduce the usage of Portland cement content and to enhance environment-friendliness, a portion of the cement was replaced with Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS).
RESULTS : Compressive strength requirement, 5 MPa at 7 days, was met for all applied compaction methods and aggregate sizes, except for the case of self-compaction. Infiltration rate became increased as the size of aggregate increased. The measured continuous porosities varied with the different compaction methods but the variation was not significant. When GGBS was incorporated, the strength requirement was successfully satisfied and the resistance to freezing-thawing was also superior to the required limit.
CONCLUSIONS : The infiltration rate increased as the maximum size of aggregate increased but considering construct ability and supply of course aggregate, its size is recommended to be 25mm. With the suggested mix proportions, the developed pervious concrete is expected to successfully meet requirements for strength, drainage and durability for cement treated base or subbase course of an airport pavement.
Keywords
pervious concrete, permeability, airport pavements, cement treated base course, porosity
공항포장 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트 개발에 관한 기초연구
Fundamental Study on Pervious Concrete Materials for Airport Pavement Cement Treated Base Course
김`승`원 Kim, Seung Won 정회원·강원대학교 토목공학과 박사과정 (E-mail: [email protected]) 오`지`현 Oh, Ji Hyeon 정회원·강원대학교 토목건설공학과 석사과정 (E-mail: [email protected]) 장`봉`진 Jang, Bong Jin 정회원·강원대학교 토목건설공학과 석사과정 (E-mail: [email protected])`
주`민`관 Ju, Min Kwan 강원대학교 토목공학과 연구교수 (E-mail: [email protected]) 김`인`태 Kim, In Tai 정회원·명지대학교 교통공학과 부교수 (E-mail: [email protected])
박`철`우 Park, Cheol Woo 정회원·강원대학교 토목공학과 부교수·교신저자 (E-mail: [email protected])
Corresponding Author : Park, Cheolwoo, Association Professor Department of Civil Engineering, Kangwon National University,
#1 Joongang-ro Samcheok-si, Gangwon-do, 245-711, Korea Tel : +82.33.570.6515 Fax : +82.33.570.6517 E-mail : [email protected]
International Journal of Highway Engineering http://www. ijhe.or.kr/
ISSN 1738-7159 (Print) ISSN 2287-3678 (Online)
Int. J. Highw. Eng. Vol. 15 No. 4 : 65-73 August 2013 http://dx.doi.org/10.7855/IJHE.2013.15.4.065
1. 서론
도로에 비해 공항 포장기술이 우선 도입이 되었지만
포장기술의 발전이 상대적으로 더디며, 공항 포장기술에
대한 자료 축적이 체계적으로 이루어지지 않아 공항포장
에 대한 기초연구가 체계적이지 못한 실정이다(유승권 외, 2000). 또한 공항건설에서 큰 비중의 예산을 차지하 고 있는 공항포장 시스템은 도로포장 시스템과 달리 재 하되는 하중의 크기가 매우 크기 때문에 설계나 시공에 있어 일반적인 도로포장 설계기술과는 상이하다(유승권 외, 2000; 김인태, 2011). 또한 현재 국내 공항포장에 사 용되는 기층 및 보조기층의 설계나 재료기준은 국내의 특성에 맞는 한국형 설계법이나 지침이 존재하지 않아 도로포장 재료기준 또는 외국의 공항포장 기준인 미연방 항공청 FAA (Federal Aviation Administration), 국 제항공수송협회 IATA (International Air Transport Association)나 국제민간항공기구 ICAO (International Civil Aviation Organization)의 기준을 통하여 설계 및 시공되고 있으며, 항공기의 재하하중을 완전히 고려하 지 못하거나 지역적, 환경적인 특성을 고려하지 못하여 조기파손의 발생확률이 높은 것으로 나타났다(건설교통 부, 2005; 김인태 외, 2009).
또한 사회간접자본의 중요한 축을 담당하고 있는 공 항포장 관련 시공 및 유지보수 기술에 대한 국내 연구개 발이 미비한 실정이며(권수안 외, 2001), 공항시설물 중 에서 공항포장은 노후화(30~40년)로 인하여 재포장 또 는 잦은 대규모 유지보수가 시행되고 있는 상황이다. 현 재 국내 민간항공기가 취항하는 공항활주로는 설계공용 목표년도를 20년을 기준으로 건설되고 있으며, 전체 19 본 중 12본(63%)이 10년 이상 된 활주로(인천공항 제 외)이다(국토해양통계누리, 2011). 국내 공항 전체 활주 로의 50% 이상은 5~10년 이내에 재포장이 불가피할 것으로 예상된다(Fig. 1). 따라서 공항포장의 유지보수 기술의 연구개발 노력도 지속적으로 필요할 것으로 판 단된다.
최근 전 세계적인 이상기온 현상으로 국지성 폭우 및 폭설의 빈도가 증가하고 그 규모 또한 대형화되어 공공 시설물의 배수시스템에 대한 관심이 증가하는 추세이 다. 특히 공항활주로의 경우에는 안전의 측면과 항공기 연착 등의 문제로 인하여 신속한 배수시스템 대책이 필 요하다. 강우 및 강설 시, 공항포장의 표면에 우수 또는 우설에 의한 침투수 및 동결융해 현상에 의해 포장체의 구조적 성능이 저하될 우려가 있으며, 이에 따른 조기파 손의 영향으로 항공기의 이₩착륙 시 안전에 저해요소로 작용할 소지가 있으므로 이에 대한 대책이 필요하다. 또 한 강우강도의 급격한 증가로 인하여 공항포장 주위의 급격한 지하수 상승으로 인한 공항포장의 침수 위험도 가 증가하고 있다. 최근 2011년 태국 돈무앙국제공항의 침수사례가 그 극단적인 경우에 해당한다(Fig. 2).
본 연구는 공항포장 기층의 배수성능 확보를 위하여 배수성 시멘트안정처리기층을 개발하기 위한 기초연구 로서, 시멘트 및 혼화재료, 굵은골재 최대치수 및 다짐 방법 등을 변수로 역학적, 내구적 특성 및 배수성능을 분석하고자 한다.
2. 사용재료 및 배합 2.1. 사용재료
2.1.1. 시멘트
사용한 시멘트는 국내 S사에서 생산한 제 1종 보통포 틀랜드시멘트로서 물리적₩화학적 특성은 Table 1과
Fig. 1 Service Life of Airport Runways (Korea Airports Corporation)
Fig. 2 Flooded Airport in Thailand
Table 1. Physical Properties of Cement
SiO2
(%)
Fe2O3
(%) CaO
(%)
MgO (%)
SO3
(%)
Al2O3
(%)
Ig-loss (%) 21.95 2.81 60.12 3.32 2.11 6.59 2.58
Table 2. Chemical Compositions of Cement
Specificgravity
Fineness (cm2/g)
Stability (%)
Setting time (min.)
Compressive strength (MPa) Initial
setting time
Final setting
time 3 days
7 days
28 days 3.15 3,400 0.1 230 410 23 31 40
Table 2와 같다.
2.1.2. 고로슬래그 미분말
고로슬래그 미분말(GGBS)은 국내 H사에서 생산한 제품이며, 화학적₩물리적 특성은 Table 3과 같다.
2.1.3. 골재
굵은 골재는 강원도 삼척인근의 골재원에서 채취한 굵은 골재 최대치수 13mm, 19mm 및 25mm의 것을 사 용하였으며, 물리적 특성은 Table 4와 같다. 또한 투수 성 콘크리트의 배수특성을 위하여 잔골재는 사용하지 않았다.
2.2. 실험 배합
본 연구에서 사용된 배수성 시멘트안정처리기층에 적 용하기 위한 투수콘크리트의 배합은 Table 5와 같다.
PCA(Portland Cement Association)의 Pervious Concrete의 기준배합에 의거하여 물-시멘트비는 0.35, 잔골재율을 0%로 설정하였다.
2.3. 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 실 험 배합
고로슬래그 미분말을 혼입한 경우, 이의 시멘트 대체율 을 Table 6과 같이 10%~50%까지 10%씩 증가하였다.
3. 실험계획 및 방법 3.1. 실험개요
투수콘크리트의 투수성능에 영향을 주는 인자는 단위 시멘트량, 잔골재율 및 W/C비로 알려져 있다(백용관 외, 1999). 본 연구에서는 투수성을 확보하기 위하여 잔 골재율을 0%로 하여 배수성 시멘트안정처리기층 재료 개발 연구를 진행하였다. 또한 기층 및 보조기층에서 목 표 강도를 얻기 위해 단위시멘트량은 260kg/m
3으로 설 정하였으며, 목표 공극률은 30~35%로 설정하여 실험 을 진행하였다.
본 연구는 공항포장의 시멘트안정처리기층에 적용하 기 위한 배수성 콘크리트를 개발하기 위한 기초연구로 서 현장시험시공 이전 단계에서 강도, 투수성 및 내구성 에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변수들에 대한 기초특성 을 분석하고자 한다. 따라서 현장의 시공조건을 최대한 반영하기 위하여 다양한 다짐방법을 고려하여 각각의 다짐방법의 경우에 대하여 그 특성을 분석하였다. 활용 한 다짐방법은 무다짐, 2층 다짐봉 8회/고무망치 12회 다짐, 2층 마샬 5회 다짐, 그리고 2층 진동대+4.5kg Table 3. Chemical Composition and Physical
Properties of GGBS
Chemical CompositionsCompositions Weight percent (%)
CaO 46.2
SiO2 32.7
Al2O3 13.0
Fe2O3 0.497
MgO 3.01
K2O 0.491
TiO2 0.588
SrO 0.0721
MnO 0.336
SO3 2.83
P2O5 0.0129
Na2O 0.173
NiO 0.0041
Physical properties
Specific gravity 2.90
Fineness (cm2/g) 4,326
Color White
Table 4. Physical Properties of Course Aggregate
Dmax Specific gravity
Absorption (%)
Fineness modulus
13mm 2.72 0.27 6.19
19mm 2.76 0.17 6.92
25mm 2.76 0.45 6.72
Table 5. Mix Proportions of Pervious Concrete
Type W/C S/a
(%)
Unit weight (kg/m3)
W C C.A.
Pervious Concrete 0.35 0 91.0 260.0 1,453.0
Table 6. Mix Proportions of Pervious Concrete with GGBS
Type W/B S/a (%)
Unit weight (kg/m3)
W C GGBS C.A.
Plain
0.35 0 91
260.0 - 1,453.0 Plain-GGBS10% 234.0 26.0 1,450.6 Plain-GGBS20% 208.0 52.0 1,448.2 Plain-GGBS30% 182.0 78.0 1,445.8 Plain-GGBS40% 156.0 104.0 1,443.4 Plain-GGBS50% 130.0 130.0 1,441.0
20초 다짐과 30초 다짐을 포함한다. 1차적인 실험으로 고로슬래그 미분말을 사용하지 않고 굵은골재 최대치수 를 변수로 하여 각 다짐방법에 대하여 압축강도, 투수성 능 및 연속공극률 실험을 수행하였으며, 1차 실험결과 최적 골재치수에 따라 시멘트를 고로슬래그 미분말로 치환한 경우에 대하여 압축강도, 투수성능, 연속공극률 및 동결융해저항성 실험을 수행하였다.
3.2. 실험방법
3.2.1. 압축강도
Φ100×200mm의 원주형 몰드에 콘크리트를 채우고 각 다짐방법별 공시체를 3개씩 제작하였다. 재령 1일에 캡핑 후 탈형하여 재령 7일에 KS F 2405 콘크리트의 압축강도 시험방법에 의하여 압축강도를 측정하였다.
3.2.2. 투수계수
투수콘크리트의 투수계수는 일반콘크리트의 10만배 이상 크기 때문에 일반콘크리트용 투수시험기로는 투수 계수 측정이 불가능하다. 따라서 투수성 콘크리트의 투 수계수 시험은 ASTM C 1701 Standard Test Method for Infiltration Rate of In Place Pervious Concrete에 의거하여 투수시험을 수행하였고, Eq. (1) 에 의해 투수계수를 구한다.
여기서, = Infiltration rate, mm/hr(in./hr)
= Mass of infiltrated water, kg(lb)
= Inside diameter of infiltration ring, mm(in.)
= time required for measured amount of water to infiltrate the concrete, second
= 4,583,666,000 in SI units
3.2.3. 연속공극률
연속공극률 측정은 일본 콘크리트공학협회 에코콘크리 트 연구위원회에서 제시한 투수콘크리트의 공극률 시험 방법(안)에 따라 공극률을 측정하였다. 여기서, 연속공극 률이란 물이 통과할 수 있는 공극을 의미한다. 재령 1일에 탈형 후 6일간 수침시킨 공시체의 수중에서의 무게( )를 측정한 다음, 표면건조포화상태의 공시체 무게( )를 측 정하였다. Eq. (2)에 의해 연속공극률을 구할 수 있다.
여기서, : 공시체의 수중에서의 무게
: 공시체의 표면건조포화상태의 무게 : 공시체 부피
Fig. 3 Compressive Strength Test of Pervious Concrete
(1)
Fig. 4 Infiltration Rate Test of Pervious Concrete
(2)
Fig. 5 Continuous Porosity Test of Pervious Concrete
3.2.4. 동결융해 저항성
동결융해 저항성 실험은 고로슬래그 미분말을 사용한 경우에만 실시하였으며, 다짐방법은 진동대+4.5kg 20 초 다짐을 통하여 Φ100×127.3mm 공시체를 제작하였 다. 고로슬래그 미분말 혼입 10%, 30% 및 50%, 총 4가 지 변수에 대하여 각 변수별 3개의 공시체를 제작하였 다. 온도 20±3℃, 상대 습도 100%로 7일간 습윤 양생 후, ASTM D 560 Standard Test Methods for Freezing and Thawing Compacted Soil-Cement Mixtures에 의거하여 중량손실율을 측정하였다.
4. 실험결과 및 분석 4.1. 압축강도
4.1.1. 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리트 압축강도 Fig. 7에서는 골재크기 및 다짐변수에 따라 측정된 압축강도를 비교하고 있다. 최대치수 13mm 골재를 사 용하였을 경우, 모든 다짐변수에서 가장 낮은 압축강도 를 나타내었으며, 최대치수 25mm 골재를 사용하였을 경우, 비교적 높은 압축강도를 나타내었다. 다짐방법에 따른 압축강도는 2층 다짐봉 8회/고무망치 12회의 다짐 을 하였을 경우, 압축강도가 가장 높은 것으로 분석되었 다. 이는 고무망치 타격에 의해 입자가 고르게 배열된 것으로 판단된다. 또한 2층 진동대+4.5kg 30초를 다짐 하였을 경우, 압축강도가 가장 낮았는데, 이는 2층 진동 대+4.5kg 20초와 비교하여 10초의 진동시간이 많았지 만 과진동으로 인하여 시멘트페이스트가 바닥으로 분리 되는 현상에 기인한 것으로 판단된다.
실험 결과, 무다짐의 경우를 제외하고는 기층 재료 의 강도기준인 재령 7일에서 5MPa을 만족하는 것으
로 나타났다. 하지만 본 실험에서 사용한 다짐방법은 실제 현장에서 사용하는 다짐방법이 아니므로 실험결 과를 통한 분석에는 다소 한계가 있을 것으로 판단된 다. 하지만 무다짐과 2층 다짐봉 8회/고무망치 12회 방법을 제외하고는 골재크기에 따른 강도의 차이가 크 지 않은 것을 알 수 있다. 따라서 다짐에 따른 강도의 변화가 크지 않다면, 본 연구를 통하여 개발하고자 하 는 공항포장의 배수성 안정처리기층의 목적상 골재 크 기가 25mm인 경우를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
4.2. 투수계수
4.2.1. 굵은 골재 최대치수에 따른 투수계수
Fig. 8에서는 굵은골재 최대치수에 따른 투수성능을 비교하고 있다. 굵은골재 최대치수가 13mm, 19mm및 25mm의 경우, 굵은골재 최대치수가 증가할수록 투수 계수가 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 굵은 골재 의 최대치수는 투수계수에 직접적 영향을 미치는 것으 로 분석되었다.
Fig. 6 Freezing and Thawing Weight Loss Test of Pervious Concrete
Fig. 7 Compressive Strength Test Results of Pervious Concrete
Fig. 8 Infiltration Rate Test Results of Course Aggregate
4.2.2. 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리트의 투수 계수
Fig. 9와 Fig. 10에서는 골재크기 및 다짐변수에 따라 측정된 투수시간 및 투수계수를 비교하고 있다. 2층 마 샬 5회 다짐방법에서는 골재 최대치수 19mm와 25mm 가 13mm보다 투수성능이 우수한 것으로 분석되었다.
이는 마샬다짐 시, 골재의 최대치수가 작을수록 공극을 채우는 현상에 기인한 것으로 판단된다. 또한 진동대 + 4.5kg 30초 다짐의 경우, 진동대+4.5kg 20초 다짐 보 다 투수성능이 떨어지는 경향을 보였다. 이는 진동 시간 이 길수록 시멘트페이스트가 진동에 의해 아래로 분리 되는 현상으로 판단된다. 반면 진동대+4.5kg 20초 다 짐에서는 진동대+4.5kg 30초에서 발생한 시멘트페이스 트 분리 현상이 일어나지 않은 것을 알 수 있다.
투수계수 실험결과, 골재의 크기가 클수록 투수시간이 짧고 투수계수가 큰 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 강도 실험의 결과에서와 같이 공항포장의 배수성 확보를 위한 시멘트안정처리기층을 위해서는 골재 크기가 25mm인 것을 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
4.3. 연속공극률
4.3.1. 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리트의 연속 공극률
Fig. 11에서는 골재크기 및 다짐변수에 따른 투수성 콘크리트의 연속공극률을 나타내고 있다. 다짐방법별 공극률의 차이는 있지만, 골재의 최대치수에 따른 공극 률의 차이는 미미한 것으로 분석되었다. 또한, 골재의 최대치수별 투수성능과 공극률 실험을 통해 본 결과, 최 대치수가 클수록 투수성능은 향상되지만, 최대치수의 차이가 공극률에는 영향을 미치지 않는 것으로 분석되 었다.
실제 배수성능에 영향을 미치는 연속공극률의 경우, 골재크기에 따른 영향은 거의 없는 것으로 나타났으나, 다짐에 따른 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서 공항포 장의 시멘트안정처리기층의 현장 적용을 위하여 적절한 수준의 다짐기법이 정해진다면 골재의 크기에 따라 연 속공극률의 차이는 거의 없을 것으로 판단된다.
4.4. 소결
공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층에 적용하기 위한 투수콘크리트의 재료기준에 관한 압축강도, 투수 성능 및 연속공극률의 특성을 종합적으로 분석한 결과, 투수성능과 강도를 동시에 만족하는 최적 골재크기로는 최대치수 25mm의 굵은골재의 사용이 적절할 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 사용한 다짐방법은 실제 현 장에서 사용하는 다짐방법과 상이하므로 실험결과를 통 한 분석에는 다소 한계가 있을 것으로 판단된다. 하지만 실내 최적 다짐방법으로는 실제 투수콘크리트의 다짐에 사용되는 Roller Vibration Screed의 다짐장비와 비 슷한 다짐방법인 진동대 다짐의 경우가 적절할 것으로 판단된다. 또한 진동대+4.5kg 30초 다짐은 과도한 진 동시간으로 인해 시멘트페이스트의 침강에 따른 공극막 힘현상으로 투수성능과 압축강도에 영향을 미치는 것으 로 분석되었다. 따라서 진동대+4.5kg 20초 다짐이 적 절할 것으로 판단된다.
Fig. 9 Infiltration Time Test Results of Pervious Concrete
Fig. 10 Infiltration Rate Test Results of Pervious Concrete
Fig. 11 Continuous Porosity Test Results of Pervious
Concrete
5. 고로슬래그 미분말 혼입에 따른 실험결과 및 분석
실험적 연구를 통해 도출된 최적 굵은골재 최대치수 25mm와 최적 실내 다짐방법인 진동대+4.5kg 20초 다 짐을 활용하여 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 압축강도, 투수성능, 연속공극률 및 동결융해에 의한 중 량손실율 실험을 수행하였다.
5.1. 압축강도
Fig. 12에서는 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트 의 압축강도를 비교하고 있다. Plain 변수를 포함한 고 로슬래그 미분말을 혼입한 모든 변수에서 기준 압축강 도인 재령 7일에서 5MPa를 만족하는 것으로 분석되었 다. Plain 변수가 고로슬래그 미분말을 혼입한 다른 변 수들보다 다소 높은 압축강도의 값을 나타내었으나, 압 축강도의 차이가 크지 않아 고로슬래그의 활용도 가능 할 것으로 판단된다.
이와 같은 결과는 고로슬래그 미분말의 경우, 시멘트 계 산 업 부 산 물 (cementitious material 또 는 pozzolanic material)로서 시멘트의 수화반응과 유사한 형태로 수화반응을 하는데 보통포틀랜드시멘트는 수경 성 반응인 반면 고로슬래그 미분말의 경우 잠재수경성 반응의 형태를 지니고 있다. 이러한 잠재수경성은 재령 28일 이후에 발휘되기 시작하여 보통포틀랜드시멘트를 사용하였을 경우보다 장기강도 측면에서 유리할 것으로 판단된다.
5.2. 투수계수
Fig. 13과 Fig. 14에서는 고로슬래그 미분말 혼입에 따라 측정된 투수시간 및 투수계수를 비교하고 있다. 투
수성능 실험결과, 동일한 굵은골재 최대치수와 다짐방 법을 사용함으로써 투수계수의 차이는 크지 않은 것으 로 분석되었다.
5.3. 연속공극률
Fig. 15에서는 고로슬래그 미분말 혼입에 따른 콘크 리트의 연속공극률을 비교하고 있다. 연속공극률 실험 결과, 동일한 굵은골재 최대치수 및 다짐방법을 사용함 으로 공극률의 차이는 크지 않은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 선행된 골재크기 및 다짐방법에 따른 콘크리 트의 공극률 실험결과와 마찬가지로 실제 배수성능에 영향을 미치는 연속공극률의 경우 다짐방법에 따른 영 향이 큰 것으로 분석되었다.
Fig. 12 Compressive Strength Test Results of Pervious Concrete with GGBS
Fig. 13 Infiltration Time Test Results of Pervious Concrete with GGBS
Fig. 14 Infiltration Rate Test Results of Pervious
Concrete with GGBS
5.4. 동결융해 저항성
Fig. 16에서는 고로슬래그 미분말 혼입에 따른 동결 융해에 의한 중량손실율을 비교하고 있으며, 중량손실 율 측정은 13Cycle까지 실험을 수행하였다. Plain변수 를 포함하여 고로슬래그 미분말을 10%, 30% 및 50%
혼입한 모든 변수에서 동결융해에 의한 중량손실율이 1% 이하로 분석되었다. FAA AC 150-5370-10a에 명 시되어 있는 ASTM D 560을 활용하여 동결융해 12Cycle에서의 중량손실율 14% 이하의 값을 월등히 만 족하는 것으로 나타났다.
6. 결론
본 연구에서는 공항포장의 기층 및 보조기층의 투수 성능을 확보하면서 강도 증진을 목적으로 하는 투수콘 크리트를 공항포장의 시멘트안정처리기층에 적용하기
위한 재료기준을 분석하고자 골재의 크기별 압축강도, 투수계수, 연속공극률 특성에 대하여 실험적 연구를 수 행하였다. 이에 따른 결론은 다음과 같다.
1. 압축강도 실험결과, 굵은골재 최대치수 25mm를 사 용하였을 경우 다양한 다짐방법에서 비교적 높은 압 축강도를 나타내었다. 또한 무다짐을 제외하고는 기 층재료 강도기준인 재령 7일에서 5MPa를 만족하였 다. 진동대+4.5kg 30초 다짐이 진동대+4.5kg 20초 다짐보다 낮은 압축강도 값을 나타내었는데, 이는 과 진동으로 인한 시멘트페이스트가 아래로 침강하여 분리되는 현상에 기인한 것으로 판단된다. 따라서 다 짐에 따른 강도의 변화가 크지 않다면, 공항포장용 배수성 시멘트안정처리기층의 목적상 굵은골재 최대 치수는 25mm를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판 단된다.
2. 투수계수 실험결과, 굵은골재 최대치수가 클수록 투 수시간이 짧고 투수계수가 큰 것으로 분석되었다. 이 러한 결과는 압축강도 실험결과에서와 같이 공항포 장의 투수성능 확보를 위한 시멘트안정처리기층을 위해서는 굵은골재 최대치수 25mm의 것을 사용하 는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
3. 연속공극률 실험결과, 다짐방법에 따른 공극률의 차 이는 있었지만 굵은골재 최대치수에 따른 공극률의 차이는 미미한 것으로 분석되었다.
4. 투수성능과 연속공극률 실험을 분석한 결과, 굵은골 재 최대치수가 클수록 투수성능은 향상되지만, 굵은 골재 최대치수의 차이가 공극률에는 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 실제 배수성능에 영향을 미 치는 연속공극률의 경우, 굵은골재 최대치수에 따른 영향은 거의 없는 것으로 나타났으나 다짐에 따른 영 향은 큰 것으로 분석되었다.
5. 고로슬래그 미분말을 혼입한 모든 변수에서 기층재 료 강도기준인 재령 7일에서 5MPa를 만족하였다.
Plain변수와 비교하여 고로슬래그 미분말을 혼입한 변수의 압축강도의 차이가 크지 않으므로 공항포장 의 시멘트안정처리기층에 고로슬래그 미분말의 활용 도 가능할 것으로 판단된다.
6. 동결융해에 의한 중량손실율 실험결과, FAA AC 150- 5370-10a 명시되어 있는 ASTM D 560을 활용하여 동결융해 12Cycle에서의 중량손실율 14% 이하의 값을 월등히 만족하는 것으로 분석되었다. 따라서 충분한 동 결융해 저항성 확보가 가능할 것으로 판단된다.
Fig. 15 Continuous Porosity Test Results of Pervious Concrete with GGBS
Fig. 16 Freezing and Thawing Resistance Test
Results of Pervious Concrete
위의 실험적 연구를 통하여 기층 및 보조기층의 투수 성능 확보를 위한 시멘트안정처리기층을 공항포장에 적 용 시, 시멘트안정처리기층의 투수성을 확보하면서 강 도를 증진시키기 위하여 목표 공극률을 30~35%, 목표 투수계수는 5000~6000in./hr(3.5~4.5cm/sec)로 설 정함이 적절할 것으로 판단된다.
감사의 글
본 연구는 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 국토 해양기술 연구개발사업인“저탄소 녹색 공항 포장 시공 및
유지관리 기법개발” 의 연구지원으로 수행되었습니다. 이에
감사드립니다.
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( 접수일 : 2013. 5. 13 / 심사일 : 2013. 5. 27 / 심사완료일 : 2013. 6. 3 )
![Incheon Airport [Terminal1]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)