콘크리트 포장

콘크리트 포장 도로

콘크리트 포장(concrete pavement)은 시멘트 콘크리트로 노면(路面)을 덮는 도로포장을 말한다. 콘크리트 포장은 표층에 해당하는 콘크리트 슬래브와 중간층, 보조기층으로 구성되어 있다. 수명은 30~40년으로 아스팔트 포장(수명 10~20년)에 비해 내구성이 좋고, 시공이 간편하며, 유지관리가 쉬우나 공사비가 비싸다.

포장은 표층(表層)의 재료, 공법 또는 각각의 기능이나 장소에 따라 크게 아스팔트 포장과 콘크리트 포장으로 구분된다. 콘크리트 포장은 시멘트·골재·물을 혼합하여 시멘트의 수경성(水硬性)을 이용하는 포장으로, 포장 슬래브(slab:판)가 강성(剛性)을 갖도록 설계되어 강성포장이라고도 한다.

콘크리트 포장은 표층에 해당하는 콘크리트 슬래브와 중간층, 보조기층으로 구성되어 있다. 콘크리트 슬래브는 직접 교통에 공용되어 그 하중을 지지하는 가장 중요한 층으로, 온도 변화 및 함수량 변화 등에 의한 응력(應力)을 줄이기 위해 줄눈(joint)을 적당한 간격으로 설치하는 등 단면을 두껍게 한다.

보조기층은 콘크리트 슬래브를 지지하며 슬래브로부터 전달되는 교통하중을 분산하여 노상에 전달하는 층으로, 내구성이 좋고 충분한 지지력을 가진 재료가 사용된다. 이밖에 보조기층의 내수성 및 내구성을 개선하기 위해 보조기층 최상부에 아스팔트 중간층을 설치하기도 하는데, 두께는 4cm를 표준으로 한다.

수명은 30~40년으로 아스팔트 포장(수명 10~20년)에 비해 내구성이 좋고, 시공이 간편하며, 유지관리가 쉬운 것이 장점이다. 반면에 초기 공사비가 비싸고 부분적인 보수가 어려우며 양생(養生) 기간이 긴 것이 단점이다.

일반적인 콘크리트 포장 외에 철근 콘크리트 포장, 연속 철근 콘크리트포장, 프리스트레스 콘크리트 포장, 프리캐스트 콘크리트 포장 등이 있다.

포장재에 따른 분류

도로포장 단면도

시멘트 콘크리트 포장은 아스팔트 콘크리트 포장과는 달리 슬래브의 저항에 의해 대부분의 하중을 지지하는 포장형식으로 슬래브의 두께는 하중에 충분히 저항할 수 있을 정도로 하여야 한다. 시멘트 콘크리트 포장에서 균열은 필연적으로 발생되므로 줄눈을 설치하여 균열의 발생위치를 인위적으로 조절하고, 줄눈 부위를 다웰 바나 타이 바로 보강할 필요가 있다. 시멘트 콘크리트 포장의 종류는 횡방향 줄눈과 보강철근의 유무 및 형식에 따라 무근 콘크리트 포장, 철근 콘크리트 포장, 연속 철근 콘크리트 포장 등이 있다.

무근 콘크리트 포장(JCP)

• 다웰 바나 타이 바를 제외하고는 일체의 철근 보강이 없는 포장형태이다.
• 무근 콘크리트 포장에서는 줄눈 이외의 부분에서는 균열 발생을 허용치 않는다.

철근 콘크리트 포장(JRCP)

• JCP의 줄눈으로 인한 문제점을 감소시키기 위해 일정량의 종방향 철근을 사용한 포장 형태이다.
• 줄눈의 개수를 감소시키는 대신 줄눈 이외의 부분에서는 발생되는 균열을 어느 정도 허용한다.

연속 철근 콘크리트 포장(CRCP)

• 횡방향 줄눈을 완전히 제거하고, 상당향의 종방향 철근을 사용하여 균열 틈의 벌어짐을 억제하는 형태
• 균열의 발생을 허용하고, 콘크리트 단면적의 0.5~0.7%의 철근량을 사용한다.

프리스트레스트 포장(PCP)

• 사전에 도입된 강재의 긴장력에 의한 prestresstiong으로 외력에 저항하도록 한 포장형태이다.
• 공황의 활주로 등 일부에서만 적용한다.

기타 포장

• 간이 포장, 길어깨 포장, 농어천 도로 포장, 연결로 포장
• 로울러 다임 콘크리트 포장(RCCP)

구조적 특성 및 적용성

무근 콘크리트 포장(JCP)

구조적 특성

• 일체의 보강 철근이 없다.
• 일정한 간격으로 횡방향 줄눈을 설치한다.
• 콘크리트 슬래브와 보조기층 사이에 분리막을 설치한다.
• 철근보강이 없으므로 줄눈부 이외의 부분에서 발생되는 균열이 과대하게 벌어지는 것을 막을 수단이 없으므로 줄눈부 이외의 균열발생을 허용치 않는다.

적용성

• 사용시간이 증가함에 따라 줄눈 부위의 파손으로 승차감의 저하를 초래한다.
• 줄눈부의 잦은 파손으로 유지보수가 많다.
• 철근을 배근하지 않으므로 시공성이 좋고, 현장에서의 품질관리가 용이하다.
• 철근으로 보강된 형태에 비해 중교통에 대한 적용성이 떨어지며, 슬래브 두께의 증가가 요구된다.

철근 콘크리트 포장(JRCP)

구조적 특성

• 일정량의 종방향 철근을 사용한다.
• 횡방향 줄눈의 간겨은 JCP에 비해 길어지고, 줄눈의 수가 줄어들지만 줄눈부에서의 문제점은 여전히 존재한다.
• 분리막을 설치한다.
• 종방향 철근에 의해 균열이 벌어지는 것이 방지되므로 균열의 발생을 어느 정도 허용한다.

적용성

• 줄눈이 없으므로 운전자의 승차감이 좋다.
• 줄눈부가 없고, 포장수명이 다른 형태보다 길어 유지관리가 적다.
• 많의 양의 철근을 배근하므로 시공이 까다롭고, 현장의 품질관리에 숙련된 기술이 필요하다.
• 종방향 철근에 의해 콘크리트 슬래브의 강성이 증가되므로 중교통에 대한 적용성이 높다.

연속 철근 콘키르트 포장(CRCP)

구조적 특성

• 상당량의 종방향 철근을 사용한다.
• 철근을 연속적으로 배근하므로 횡방향 줄눈을 완전히 제거한다.
• 온도변화 및 건조수축에 의한 슬래브의 변형을 철근에 의해 억제하므로 분리막을 사용하지 않는다.
• 종방향 철근에 의해 균열의 벌어짐이 억제되므로 균열의 발생이 허용된다.

적용성

• 줄눈이 없으므로 운전자의 승차감이 좋다.
• 줄눈부가 없고, 포장수명이 다른 형태보다 길어 유지관리가 적다.
• 많은 양의 철근을 배근하므로 시공이 까다롭고, 현장의 품질관리에 숙련된 기술이 필요하다.
• 종방향 철근에 의해 콘크리트 슬래브의 강성이 증가되므로 중교통에 대한 적용성이 높다.

프리스트레스트 포장(PCP)

구조적 특성

• 철근대신 강재를 긴장재로 사용한다.
• 도입된 압축력에 의해 외력에 대항하는 구조적 특성을 갖는다.

적용성

• 일반 도로포장과는 달리 작용하중이 큰 공항의 활주로 등에 적용된다.
• 현장에서의 시공 및 품질관리에 고도의 기술이 요구된다.

기타 포장

구조적 특성

• 일반적으로 줄눈을 설치하지 않으며, 시공줄눈 형태의 간이 줄눈을 설치한다.
• 적용 교통량이 적으므로 슬래브의 두께가 얇다.
• 철근 대신 철망을 사용하여 슬래브의 일체를 도모하기도 한다.

적용성

• 본선의 포장형식이 시멘트 콘크리트 포장인 경우는 길어깨 포장도 동일한 시멘트 콘크리트 포장이 적용되는 것이 바람직하다.
• 중차량의 통행, 교통체중이 예상되는 연결로 출구의 단부에는 시멘트 콘크리트 포장을 사용한다.

시멘트 콘크리트 포장의 형태는 기본적으로 교통량, 공사비용, 유지보수 비용, 시공 및 유지보수 난이도, 기후 환경등으로 고려하여 결정하여야 한다. 시공 경험도 등을 중요시하여 바람직한 포장이 될 수 있도록 형태가 결정되어야 한다.

콘크리트포장의 파손형태

라벨링(Ravelling) 현상

① 정의 :

• 골재가 포장면으로부터 떨어져 나가는 현상. 표장면에서 포장속으로, 포장면 가장자리에서 안쪽으로 진행.
• 골재가 먼저 떨어져 나가서 천연두자국 같은 것이 포장 표면에 남게 되어 포장 표면이 거칠어지고 결국은 완전히 붕괴.

② 원인

• 다짐부족, 우천시 또는 한랭시 포설, 불량골재사용.
• Saw Cutting을 조기에 시행시 발생.

스폴링(Spalling) 현상

① 정의

• 줄눈부에서 콘크리트가 파손되는 현상. 줄눈부 또는 균열부에 비압축성 입자가 침입하여 슬래브의 팽창을 방해 할 때 모서리 부분이

파손, 떨어져 나감.

② 원인

• 줄눈설계 미흡, 불규칙한 균열에 의해 발생.

펀치아웃(Punch Out) 현상

① 정의

• 포장체에서 작은 부분이 탈락하는 현상으로 CRCP(Continuously Reinforced Concrete Pavement)의 손상중에서 가장 큼.
• 자유연부와 2줄의 가로균열 또는 세로균열로 둘러싸인 부분에서 발생.

② 원인

• 펀치아웃등에 의해 지지력이 국부적으로 저하하고, 슬래브의 처짐이 크게 발생하는 조건.
• 교통하중에 의해 철근의 응력이 크게 되고 균열을 통하여 전달, 전단력 증가.
• 하중의 반복에 의해 골재의 집합력이 소멸되고 점점 철근의 응력이 증가하여 파단.
• 이와 같이 2줄의 가로줄눈과 자연연부로 둘러싸인 부분은 깨지거나 부서진 조각으로 되어 파단 후 함몰하게 됨.

팝아웃(Pop Out)현상

① 정의

• 콘크리트 표면층 부근의 강도가 낮은 다공질 골재가 동결팽창하여 외부측의 모르타르 부분을 박리시켜 원추형 모양으로 움푹 패이는 것.

② 원인

• 시멘트 페이스트나 골재 내부의 공극 내에 있는 공극수의 팽창에 의해 발생.

③ 대책

• 다공질골재(저비중골재, 흡수율이 큰 골재)의 사용을 제한.

펌핑(Pumping)현상

① 정의

• 콘크리트 포장 슬래브 밑에 생긴 틈에 물이 고여 윤하중이 작용할 때마다 이음부나 균열이 있는 곳으로 포장표면에 이토가 튀어나오는 현상.
• 한번 펌핑이 생기면 슬래브 밑의 틈이 점점 커지므로 슬래브는 급격히 파괴.
• 콘크리트 포장슬래브의 이음부를 따라 발생하기 쉬움.

② 대책

• 노상, 보조기층에 물이 들어가지 않게 함.
• 길어깨의 포장이나 이음부를 씰링하거나 보조기층을 내수처리.

아스팔트 포장과 콘크리트 포장 비교

아스팔트는 자재 특성상 유동성과 탄력성이 높아 주행성과 소음에는 강한 면모를 보이지만 콘크리트의 경우 경제성과 내구성이 아스팔트에 비해 더 좋다고 할 수 있다. 또한 아스팔트는 처음 시공 시 1㎡당 약 45,000~70,000원이며(지역여건에 따라 달라짐) 콘크리트는 30~40CM 두께 시공 시 35,000원 정도로 콘크리트가 우세한다.

정리를 하면, 아스팔트 도로는 노면이 평활하고 저항이 작아서 승차감이 좋으며 콘크리트 도로는 내구성이 좋은 대신 마찰계수(저항)가 높아서 아스팔트 도로 대비 승차감이 좋지 않다.

주요 특성 비교

구분	아스팔트(가요성) 포장	콘크리트(강성) 포장
구조적 특성	포장층 일체로 교통하중 지지하고 노상에 윤하중 분포	콘크리트 슬래브가 교통하중을 휨저항으로 지지
내구성	중차량에 대한 내구성 약함	중차량에 대한 내구성 큼
시공성	시공경험 기술축적과 단계시공가능	콘크리트 품질관리, 평탄성 불리
주 행 성	소음, 진동적고 승차감 양호	소음, 진동 발생으로 승차감 저하
적용대상	신설도로 확포장 및 구조물 구간	중차량 통행 많은 구간
유지보수	잦은 유지보수로 유지보수비 많이 소요	유지보수비 적으나 보수작업 난이

포장설계법

가 요 성 포 장	강 성 포 장
(1) TA법 (2) AASHTO법 ∙Interim Guide('72) ∙'86 개정판	(1) P.C.A법 (2) AASHTO법 ∙Interim Guide('81) ∙'86 개정판

아스팔트 포장설계법

• AASHTO '72잠정지침 이론 및 경험적 근거가 많아 국내에서 가장 많이 적용

• '86개정판은 노상 동탄성계수(MR)시험기구 미비등의 문제점 노출

콘크리트 포장설계법

• 콘크리트 포장은 무근 콘크리트 포장(J.C.P), 철근 콘크리트 포장(J.R.C.P), 연속 철근 콘크리트 포장(C.R.C.P)로 구분되며

• AASHO 도로시험을 근거로 정립되어, '72설계잠정지침으로 제안되고 '81년 강성부분에 대한 개정

참고자료

• 〈아스팔트포장〉, 《두산백과》
• 단순보, 〈도로포장중 콘크리트포장의 파손형태〉, 《네이버 블로그》, 2016-04-15
• 〈달릴 때 더 조용한 도로는? 아스팔트포장도로VS콘크리트포장도로〉, 《불스원 블로그》, 2021-04-20
• 〈아스팔트포장과 콘크리트 포장의 비교 :: 기술사 공부하는 자료 공유〉, 《티스토리》, 2018-12-14
• INSIDER Co.,〈시멘트 콘크리트 포장의 종류를 알아보자〉, 《티스토리》, 2021-01-17

같이 보기

• 도로포장
• 아스팔트 포장
• 미끄럼방지 홈
• 콘크리트 도로

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