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과제기본정보

포스트텐션 콘크리트 포장의 시공기술 개발과 현장적용을 위한 연구1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 09TRPI-C052262-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 달리 분류되지 않는 건설시공 재료 적용분야 기타 공공목적
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 포스트텐션 콘크리트 포장의 시공기술 개발과 현장적용을 위한 연구
주관연구기관 (주)삼우아이엠씨
총괄연구 책임자 성명 배종오
소속 (주)대한 직위 부사장
기관 대표번호 02-2038-5608 FAX 02-404-3090
총 연구기간 2009-05-22 ~ 2009-08-21
당해연도 연구기간 2009-05-22 ~ 2009-08-21

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 24,000,000 6,000,000 22,050,000 28,050,000 52,050,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 본 기술은 콘크리트 포장 슬래브에 프리스트레스를 도입함으로서 콘크리트 포장에 발생하는 인장응력을 프리스트레스로 상쇄시켜 균열발생을 억제하고 이로 인해 발생되는 파손을 방지할 수 있으며 장기 서비스 기간 동안 유지보수 없이 고내구성 및 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 콘크리트 도로포장 구조와 시공방법에 대한 기술이다.
콘크리트 도로포장 슬래브에는 슬래브 상ㆍ하면의 온도차이에 의해 발생하는 컬링응력, 습도차이에 의해 발생되는 와핑응력, 슬래브와 기층과의 마찰력에 의한 응력, 구속조건에 의한 건조수축 응력, 열팽창거동 특성에 의한 온도응력 및 하중에 의한 응력 등이 발생한다. 이러한 응력은 다양하고 복합적인 형태로 작용되며 이로 인해 발생되는 인장응력이 콘크리트의 인장강도를 초과하게 되면 균열이 발생한다. 따라서 예상되는 인장응력을 수치해석하여 그 응력을 상쇄할 프리스트레스를 도입하면 슬래브에는 압축응력만 작용하게 되고 인장응력이 발생되지 않기 때문에 균열발생을 억제할 수 있다. 또한 설계수명 40년의 공용성을 목표로 개발되기 때문에 생애주기비용(LCC: Life Cycle Cost) 측면에서 매우 경제적인 기술이라 할 수 있다.
따라서 본 연구개발에서는 경제적이고 내구성이 우수할 뿐만 아니라 장기 공용기간 동안 파손과 유지보수 없이 서비스 될 수 있는 PTCP 보유기술에 대하여 Blended 시멘트의 개발, 조인트 시스템 개발, 시공기술 개발 및 현장적용성이 우수한 기술을 개발하여 국가의 비효율적 예산낭비를 방지하고 도로 이용자에게 양질의 서비스를 제공하는 미래의 가치 창조형 도로기술 공법으로 완성하고자 한다.
최종목표 본 연구개발의 최종 목표는 다음과 같이 4개 분야를 완성하는 것이다.
① Blended 시멘트의 개발: 보유기술은 실내실험의 조건으로부터 개발된 콘크리트의 배합기술로서 다양한 실험장비와 장치를 이용하여 우수성과 내구성이 입증된 결과이다. 그러나 현장에 적용하기 위해서는 시멘트와 혼화재의 공급에 있어서 정확한 계량값이 사용되어야 하기 때문에 시멘트, 플라이애쉬 및 실리카흄의 정확한 공급에 어려움이 있을 수 있다. 따라서 시멘트 및 결합재를 사전에 충분히 혼합하여 단일제품으로 제조하여 공급한다면 상기와 같은 문제는 발생되지 않을 수 있다.
② 조인트의 제품화 및 상용화: 보유기술의 특허는 조인트의 구조와 시공방법에 관한 것으로서 1~2회의 시제품 제작을 통하여 모의시험에 사용된 기술이다. 그러나 현장에서 상당한 시공을 위해 적용되어져야 한다면 조인트를 제품화하고 상용화할 수 있는 생산설비를 갖추어 양산체제로 전환되어야 한다. 이를 위해서는 생산설비를 갖추는데 필요한 장치와 기술인력의 확보 등 공장설비에 의한 대량생산이 가능한 시스템의 구축이 필요하다.
③ 시공기술의 완성: 보유기술은 폐부지를 활용하여 시험적인 시공에 관한 시공방법과 시공기술로서 대규모의 현장적용 시공을 위해서는 다양한 부분에서의 개발이 이루어져야 한다. 먼저 사이드 폼을 정량적으로 시공속도를 향상시킬 수 있는 제품으로 개발해야 한다. 사이드 폼은 시공이 간편하고 이동이 용이하며 신속설치 및 제거가 가능한 제품으로 개발해야 한다. 또한 상당량 소요되는 스페이서는 보유기술에 유일하게 사용되는 제품으로 현재 보유기술의 가격경쟁력을 저해하는 요소로 작용되고 있다. 이를 개선하여 경제적이고 실용적인 다생산체제가 가능한 제품으로 개발하여 공급이 원활하도록 개발하는 것이 필요하다.
④ 현장적용성의 완성: 보유기술이 실시공 현장에 적용시 일일 장비운용과 소요인력의 적절한지에 대한 장비 및 인력투입계획을 수립하고 원활한 공정이 이루어지도록 Construction management가 이루어지도록 보유기술의 합리적 현장적용 방안에 대한 실용적 연구가 뒷받침되어야 한다.
연구내용 및 범위 ① 기본 연구계획 수립: 기본 연구계획 수립단계에서는 연구의 전반적인 기본계획을 수립하여 각각의 연구단계별 준비사항 및 협조사항, 연구범위의 설정, 예상 연구결과의 분석, 연구성과의 활용방안 및 사업화 방안 등에 대해 상세한 기획연구를 수행한다.
② 문헌조사 및 고찰: 미국의 시공경험을 분석하여 시행착오를 최소화하기 위한 문헌조사와 고찰을 수행한다. 미국의 버지니아, 펜실베니아, 미시시피, 아리조나 및 텍사스의 시공자료를 조사하여 시공방법에 대한 분석을 실시한다. 분석한 내용에 기초하여 해석한다.
③ 상세 연구계획 수립: 이 단계에서는 수집된 자료와 분석결과를 통하여 시행착오를 방지하고 효율적인 연구성과를 기대할 수 있도록 세부적인 내용의 연구계획을 수립하는 단계이다. 향후 진행될 Blended 시멘트의 상품화에 필요한 세부계획을 수립하고, 조인트의 제품화 및 상용화, 세부 시공기술의 완성 및 현장적용성에 대한 평가계획을 수립한다.
④ Blended 시멘트의 개발:
- 보유기술에 대한 콘크리트 배합이 현장에서 원활이 적용될 수 있도록 시멘트와 결합재가 적절히 혼합된 시멘트 상품을 개발하여 평가하는 연구를 수행한다.
- 경화전 콘크리트에 대한 슬럼프, 공기량, 응결시간 등에 대해 평가한다.
- 경화후 콘크리트에 대한 압축강도, 인장강도, 휨강도 등에 대해 평가한다.
- 건조수축이나 열팽창특성과 같은 콘크리트의 재료적 특성에 대해 평가한다.
- 투수성, 동결/융해저항성, 표면박리저항성 등에 대한 내구성 평가를 수행한다.
⑤ 조인트의 제품화 및 상용화
- 조인트의 장기 내구성이 확보되고 대량 생산체제가 가능하도록 설비구축 및 양산체제가 이루어지기 위한 연구를 수행한다.
⑥ 시공기술
- 시공에 직접 소요되는 사이드 폼을 시공성과 운반성이 용이하도록 설계 및 제작하여 제품개발을 수행한다.
- 스페이서의 효율적이고 경제적인 제품이 개발되도록 설계하고 제작한다.
⑦ 현장적용성: 현장에서의 장비투입, 인력투입 및 자재투입을 적재적소에 시공이 원활하게 이루어지도록 스케쥴링하며 관리 감독하는 일을 효율적으로 이루어지도록 하는 연구를 수행한다.
⑧ 지적재산권 획득: 본 제품의 기술개발 연구로부터 발생될 수 있는 특허나 신기술 등에 대한 지적재산권을 취득하며 동시에 본 연구를 통하여 발생되는 연구성과는 국내외의 각종 학술대회를 통하여 발표하고 국내외 저명 학술지에 기재하여 연구성과를 국내외적으로 인정받도록 한다.
⑨ 과업의 종료단계: 본 기술개발 사업의 시작과 종료까지 일련의 내용과 사항을 체계적으로 정리하여 기술집 및 보고서 등의 작업을 수행한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 1.Blended 시멘트의 개발
2.조인트의 제품화 및 상용화
3.시공기술
4.현장적용성
ㆍ플라이애쉬 및 실리카흄 조사연구
ㆍ삼성분계 재료의 Blend 방법 정립
ㆍBlended 시멘트의 상품화 및 제품화 방향 정립

ㆍPTCP용 조인트의 형식과 재료 결정
ㆍ조인트 상세설계 및 도면작성
ㆍPTCP용 조인트의 시작품 제작 및 성능 분석
ㆍ실시공 현장에서의 적용성 검증 후 상용화

ㆍ시공방식의 비교 검토와 분석
ㆍ시공효율성을 극대화 시킬수 있는 사이드폼 형식과 설계 및 제작
ㆍ경제적이고 실용적인 스페이서 설계 및 제작
ㆍ시공속도 향상을 위한 장비조합

ㆍ장비, 인력, 자재의 투입방법 및 최적공정 개발
ㆍ작업성, 강도, Maturity, 변위데이터, 변형률데이터, 온도변화
ㆍ외관조사: 균열발생유무, 평탄성 측정
연구성과 기술적 기대성과 ① 종래의 콘크리트 슬래브 포장 제품에 비하여 다음과 같은 기술향상 효과
- 조인트가 1/20 이상의 수준으로 감소되며, 소음과 파손이 없다.
- 승차감이 향상되며 주행성이 개선된다.
- 미관이 개선됨으로서 주행자의 심리적 안전성에 기여한다.
② 고내구성의 콘크리트 포장공법으로 파손없이 장기 공용기간 동안 서비스가 가능하다.
- 최소 40년 이상 유지보수 없이 서비스가 가능하다.
- 불필요한 유지보수 예산의 낭비를 방지하고 이용자의 불편을 방지한다.
③ 환경보전 측면
- 콘크리트의 재료가 종래의 기술에 비하여 50~70% 수준으로 감소될 수 있으므로 골재의 채취로 인한 소음ㆍ분진 등의 환경문제, 하천골재 채취로 인한 하천의 형질변경 등 환경문제 해결에 기여된다.
④ 제품의 생산성 측면에서
- 콘크리트 재료량이 감소되므로 생산속도가 향상되어 장비의 가동률을 향상되어 일일 작업량의 증대효과를 가져올 수 있다.
- 다웰바 및 타이바 설치가 불필요 하다.
- 줄눈커팅, 실링재 삽입 등의 작업이 불필요 하다.
⑤ 국가경쟁력 측면에서
- 종래 선진국 기술보다 향상된 기술이라 할 수 있다.
- 국내기술력을 증진시킴으로서 국가 경쟁력 확보에 기여할 수 있다.
사회 경제적 파급효과 ① 경제성 측면
- 콘크리트의 량이 50~70% 수준으로 감소되기 때문에 시멘트 및 골재의 재료량이 획기적으로 줄어들고 기존 제품에 비하여 일일 생산량이 증대되므로 이로 인한 장비의 회전률이 향상되고 장비 가동으로 인한 유류비 절감 효과를 기대할 수 있다.
- 줄눈커팅, 실링재 삽입에 소요되는 인력 및 장비, 재료비의 절감효과를 기대할 수 있다.
- 기존 제품의 경우 유지보수 작업으로 인한 교통 지ㆍ정체 문제가 해결됨으로서 이로 인한 간접유류비 절감효과를 가져올 수 있다.
- 교통 지ㆍ정체로 인한 교통사고를 방지함으로서 국민의 소중한 인명과 재산을 보호하는데 기여할 수 있다.
- 경제성 분석결과 초기의 공사비는 다소 증가되나 40년 생애주기비용 측면에서 78.6% 원가를 절감하는 결과를 나타내어 매우 경제적인 기술과 제품이 될 것이라 판단된다.
② 산업적 측면
- 본 기술에 사용되는 자재, 인력, 장비 등 관련 전문건설에 관련된 중.소기업의 산업부문 활성화에 크게 기여될 것으로 예상할 수 있다.
- 본 기술개발의 적용으로 관련 산업의 시장이 형성되어 중ㆍ소기업의 시장발전에 크게 기여할 것으로 판단된다.
- 본 기술이 선진외국의 기술력보다 더욱 우수하여 기술력의 국외수출을 기대할 수 있으며 이로 인한 외화획득을 기대할 수 있다.
활용방안 본 기술개발은 교통량이 많고 유지보수 없이 장기 공용기간동안 서비스 될 수 있는 도로형식에 가장 적합한 기술이다. 특히 유료도로, 공항포장 및 터미널 포장 등에 적합하기 때문에 이와 관련된 발주기관에 적극 홍보하여 기술보급이 중요할 것으로 판단된다. 사업화 계획에서 서술한 바와 같이 최근 스마트 하이웨이, 민자고속도로, 제2경부 및 제2외곽순환 고속도로를 추진하고 있어 관련부처인 한국도로공사에 적극활용토록 하고 국토해양부와 한국공항공사 등의 기관에도 적극 홍보하여 기술발전이 이루어지도록 한다
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 포스트텐션 콘크리트포장 조인트 공용성 줄눈 콘크리트포장 연속철근 콘크리트포장
영문 PTCP Joint Performance JCP CRCP
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