第26卷 第5D號 · 2006年 9月 − 805 −

大 韓 土 木 學 會 論 文 集

第26卷 第5D號·2006年 9月

pp. 805~812

道 路 工 學

시험도로 줄눈콘크리트포장 줄눈폭 변화분석을 통한

AASHTO 줄눈폭 예측식 타당성 연구

Evaluation of AASHTO Joint Opening Equation Based on the Analysis ofJoint Movement of Concrete Pavement in Korea highway Test Road

최정근*·정진훈**·이승우***

Choi, Jeong Keun·Jeong, Jin Hoon·Lee, Seung Woo

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Abstract

To investigate the usefulness of AASHTO joint opening equation, joint movement of Korea Highway Test Road was mon-

itored and analyzed. The monitored section included Lean, Rubble, BB3 subbase. Demac gauges were installed at each joint in

the monitored section, and joint movements with temperature changes were monitored. The measured joint movements with

temperature change were then analyzed based on ER (Effective Ratio). The effect of subbase , which was considered as 'C'

value in AASHTO equation, was not shown in the observed joint movement. To study the effcet of sealing on joint opening

two unsealed sections were included in the monitored section, and no effects of sealing on joint movement were observed.

Keywords : jointed concrete pavement, AASHTO, joint opening

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요 지

국내 줄눈콘크리트포장에서 AASHTO 줄눈폭 예측식의 적정성을 판단하기 위하여 줄눈콘크리트 포장의 온도변화에 따른

줄눈폭 움직임을 중부내륙 시험도로에서 모니터링 하였고, AASHTO식과 비교분석을 하였다. 린(Lean)층, 쇄석층, BB3층을

보조기층으로 갖고 있는 포장구역을 조사구간으로 선정하였고, 또한 실런트가 줄눈폭 변화에 영향을 주는 정도를 분석하기

위해 두 구간의 줄눈채움재를 시공하지 않은 구간을 조사 대상으로 포함하여 분석한 결과 실런트가 온도변화에 따른 줄눈폭

움직임에 미치는 영향을 발견할 수 없었다. 조사구간의 줄눈에는 디멕게이지(Demec Gauge)를 설치하여 온도 변화에 따른

줄눈폭 움직임을 측정하였으며, 측정된 결과를 온도에 따른 줄눈폭 움직임을 정량화시켜 분석하기 위해서 ER (Effective

Ratio)이라는 개념을 사용하였다. 분석결과 AASHTO 예측식에서는 하부지반 종류에 따라 보정계수(C)가 제안된 것에 반해

시험도로에서 계측된 결과는 하부지반 재료에 따른 줄눈폭 움직임의 차이가 발견되지 않았다.

핵심용어 : 줄눈콘크리트 포장, AASHTO, 줄눈폭 움직임

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1. 서 론

줄눈 콘크리트 포장은 아스팔트 포장과 달리 줄눈(Joint)

을 두고 있는데, 이것은 콘크리트 타설 후 초기 건조수축으

로 인해 발생하는 내부 응력으로 인해 발생하는 무작위 균

열을 제어하기 위함이다. 이와 같이 줄눈은 줄눈 콘크리트포

장의 초기에 구조적인 안정을 위해 설치하는 곳이기도 하지

만, 초기 거동 이후에는 구조적인 취약부로 작용하여 파손이

발생하게 할 수 있으며 장기적인 포장의 공용성을 유지하기

위해서 줄눈폭 움직임의 정확한 예측이 필요하다. 일반적으

로 줄눈폭을 예측하는데 1977년 Darter에 의해 제안된

AASHTO식을 사용하고 있는데 이 식은 현재까지도 신뢰성

에 대한 체계적 검토 없이 사용되어 왔다. Minkarah(1982)

의 Ohio Test Road 줄눈폭 관측결과와 이승우(2001)의

LPPT SMP 줄눈폭 데이터 검토에서 설계재료, 기후조건이

동일한 구간에서도 줄눈폭의 크기가 일정하지 않음을 확인

하였다. 이러한 연구들을 토대로 국내 포장에서의 AASHTO

예측식의 적정성을 확인해보고 포장 조건별 줄눈 거동 양상

을 알아보고자 한다.

2. AASHTO 줄눈폭 변화 예측식

일반적으로 줄눈폭을 예측하는데 식 (1)의 AASHTO식을

사용하고 있다. 86 AASHTO Guide에서 이용하고 있는 식

(1)은 1977년 Darter에 의해 제안되었다. 그러나 이 식은 단

4군데 포장 구간의 제한된 현장 데이터를 기초로 개발되었고

*강릉대학교 토목공학과 석사과정 (E-mail : nosmoker09@nate.com)

**정회원·인하대학교 토목공학과 조교수 (E-mail : jhj@inha.ac.kr)

***정회원·강릉대학교 토목공학과 조교수 (E-mail : swl@kangnung.ac.kr)

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현재까지도 신뢰성에 대한 체계적인 검토없이 사용되어 왔

다. 또한 식 (1)은 실제 다양한 줄눈폭 움직임을 보이는 것

과는 다르게 평균값만을 제시한다는 문제점을 가지고 있다.

△L = C * JS[(α * T) + Z] (1)

여기서, △L = 줄눈폭 움직임량

여기서, C = Subbase를 고려한 보정계수

여기서, JS = 줄눈 간격

여기서, α = 콘크리트 슬래브의 열팽창계수

여기서, T = 연중 슬래브의 최대 온도차

여기서, Z = 콘크리트 슬래브의 건조 수축 지수

1982년 Minkarah는 Ohio Test Road에서 줄눈 움직임을

장기간 모니터링 하였다. 이 연구에서는 여러 가지 변수를

고려하였는데, 슬래브 두께는 23cm, 17cm이고, 슬래브 길이

는 5.2m, 6.4m, 12.2m로 달리하고, 하부지반 재료로는 안

정화 기층과 쇄석 기층에 대하여 고려하였다. 이와 같은 변

수들을 고려하여 10가지 Group에 대해 각각 10개의 줄눈을

8년간 측정 분석한 결과 줄눈 움직임 양상은 식 (1)의

AASHTO 줄눈폭 예측식과는 상당한 차이가 있음을 지적하

였다. Ohio Test Road 관측 결과는 줄눈폭 움직임이 하부

지반 재료와 무관하게 나타나는 것을 보였고, 같은 형식의

포장 구간 안에서도 줄눈폭 움직임의 크기가 일정하지 않은

결과를 보였다. 특히 줄눈폭 움직임이 발생하지 않는 경우와

줄눈 움직임이 과도하게 크게 나타나는 줄눈도 상당비율 관

측 되었다. 이승우(2001)는 LTPP SMP 줄눈폭 데이터를 검

토하여 줄눈폭의 크기는 설계 재료, 기후 조건이 동일한 구

간에서도 줄눈폭의 크기가 일정하지 않음을 체계적으로 보

여주었다. 동일구간에서도 관측된 최대 줄눈폭이 평균의 10

배 이상인 경우도 빈번하였으며 약 30%의 줄눈에서 평균보

다 1.5배 이상 큰 줄눈폭을 보였다. AASHTO 줄눈폭 예측

식의 경우 평균값을 제시해주는데, AASHTO 줄눈폭 예측식

이 줄눈채움재 설계에 사용될 경우 실제 발생되는 줄눈폭이

예측결과보다 큰 경우가 50% 이상 발생할 수 있기 때문에

줄눈부에 조기파손을 유발한다는 점을 지적하였다. 그림 1에

서 보이고 있듯이 ER(즉 단위온도 변화당 줄눈폭 변화)은

AASHTO 예측값에서는 2~4mm에 밀집되어 있는 반면 계측

값은 0~14mm로 넓게 분포하고 있어 AASHTO식은 타당치

않다는 것을 알 수 있다. Lee and Stoffels(2003)은 동일포

장지역에서의 줄눈별로 줄눈폭 크기가 차이가 나는 이유는

콘크리트포장 시공초기 줄눈별로 균열이 유발되는 속도가 일

정하지 않은 점, 일부 줄눈에 균열이 유도되지 않은 점(줄눈

잠김, 그림 2) 등이 원인이라고 보고하였다.

3. 줄눈폭 변화와 콘크리트포장 조기파손의 상관성

줄눈콘크리트포장의 줄눈부는 온도와 습도의 영향으로 인

해 수축, 팽창한다. 온도가 낮아지거나 습도가 감소하면 콘

크리트 슬래브가 수축하여 줄눈폭은 팽창하고, 온도가 높아

지거나 습도가 증가하면 반대의 현상이 일어난다. 이와 같은

줄눈폭을 설계함에 있어 고려할 두 가지 사항은 그림 3에

나타낸 다웰바(Dowel bar)와 줄눈채움재(Sealant)이다. 다웰

바는 인접한 슬래브 간에 하중을 전달하는 역할을 하고, 줄

눈채움재는 이물질이 줄눈부에 끼이거나 우수 침투를 막아

주는 역할을 한다. 설계시 예측하지 못한 과대한 줄눈폭 움

직임은 다웰바와 줄눈채움재의 역할에 좋지 않은 영향을 미

치게 되고 이는 곧 포장의 조기 파손으로 이어진다. 콘크리

트포장은 아스팔트포장에 비하여 중하중에 견딜 수 있는 장

점에도 불구하고 과대한 줄눈폭 움직임으로 인한 조기 파손

들에 의해 쉽게 공용성을 잃기도 한다.

3.1 줄눈채움재 손상에 대한 줄눈폭의 영향

줄눈 채움재의 파손형태는 크게 부착파괴와 점착파괴를 들

수 있는데, 저온 시 줄눈폭이 과대하게 벌어질 경우 줄눈채

움재와 줄눈 부 콘크리트 면과의 접착이 떨어지는 형태가

부착파괴이고, 줄눈채움재 자체가 찢어지는 현상이 점착파괴

이다. 줄눈채움재 손상은 우수침투에 의한 펌핑(Pumping)이

나 펌핑으로 인해 하부지반 재료 유실로 인한 단차

(Faulting)의 발생을 촉진하고, 줄눈부에 잔골재의 침입으로

그림 1. 줄눈폭 변위에 대한 AASHTO 예측값과 계측결과의

비교(이승우, 2001)

그림 2. 줄눈잠김

그림 3. 줄눈부 모식도

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인한 스폴링(Spalling)을 유발한다. 이승우(2003)의 연구에

따르면 임의 포장구역에서 줄눈채움재 파손비율과 AASHTO

줄눈폭 예측식이 실제 줄눈폭을 과소평가한 빈도 간에는 중

요한 통계학적 상관관계를 갖고 있다(그림 4). 즉 임의 포장

구역에서 실제 발생한 줄눈폭이 AASHTO 줄눈폭 예측결과

보다 큰 줄눈의 빈도가 높을수록 줄눈 채움재 파손비율이

높음을 보이고 있다.

3.2 하중전달율에 대한 줄눈폭의 영향

줄눈폭이 과도하게 벌어질 경우 다웰바가 하중 전달을 제

대로 하지 못하게 되어 그림 5와 같이 인접한 슬래브의 높

이 차이가 생기는 단차가 발생할 수 있다. 줄눈 컷팅부에 생

기는 유도 균열내부의 골재 맞물림 작용에 의하여 하중 전달

이 되기도 하지만 이 또한 줄눈폭 벌어짐이 과다하게 발생할

경우 제 역할을 할 수 없게 된다. 2003년 Rasmussen은

2001년 이승우의 LTTP SMP 줄눈폭 데이터 분석결과를 토

대로 동일 포장구역 내 줄눈폭 크기의 변화가 하중 전달율

에 영향을 미치는 점을 검토하였다. 연구결과 그림 6.과 같

이 동일시간, 동일한 포장구역 내에서도 줄눈폭 벌어짐의 크

기 변화에 따라 하중전달율(LTE)이 일정치 않음을 보여주었

다. Rasmussen은 이러한 동일구간 안에서의 줄눈별 줄눈폭

크기의 차이에서 유래하는 하중전달율 차이들이 포장성능에

미치는 영향을 연구하여 설계에 적절하게 고려할 필요가 있

음을 지적하였다.

4. 시험도로 분석 대상 선정 및 분석 기준

본 연구는 중부내륙 고속도로 상에 위치하고 있는 시험도

로의 줄눈콘크리트 포장에 한해서 이루어졌다. 슬래브 두께,

보조기층 두께, 보조기층 재료에 따라 다양한 변수를 가진

22개의 줄눈콘크리트 포장 단면 중 하부지반 재료에 변수를

두어 대상을 선정하였다. AASHTO 예측식에서는 하부지반

재료에 따라 보정계수를 달리하고 있어 이를 검증해 보기

위해 린(Lean)층, 쇄석층, BB3층을 선정하였다. 또한 실런트

(Sealant) 구간과 줄눈 채움재를 시공하지 않은 구간

(Unsealant) 비교를 위해서 두 구간의 줄눈 채움재를 시공하

지 않은 구간을 선정하였다. 그리고 디멕 게이지(Demec

gauge)로 줄눈폭 움직임을 측정함에 있어서 오차를 줄이고

정확한 측정값을 얻기 위해 동일한 조건마다 10개의 줄눈을

조사대상으로 선택하였고 조사구간의 모든 줄눈에 디멕 게

이지를 설치하였다.

조사대상으로 삼은 모든 줄눈에는 그림 7과 같은 형상으

로 모든 줄눈의 PE, ILE의 위치에 디멕 포인트를 설치하여

온도변화에 따른 줄눈폭 움직임을 측정하였다. 시험도로 자

체에 매설되어 있는 계측기가 있음에도 불구하고 디멕 게이

지를 설치하는 이유는 실제 줄눈파손에 많은 영향을 미치는

것은 포장 표면의 줄눈 거동이나 현재 시험도로에 설치되어

있는 계측기는 포장 표면에서 5cm 아래에 설치가 되어 있

그림 4. 줄눈채움재 파손 발생 빈도와 줄눈 벌어짐 과소 평가 비

율간의 관계, 이승우(2003)

그림 5. 하중전달율 저하로 인한 단차의 발생

그림 6. 하중전달율과 줄눈벌어짐과의 관계, Rasmussen(2003)

표 1. 시험도로 줄눈 벌어짐 측정 구간

SECTION 두께하부지반 재료

실런트유무

줄눈 갯수 비고

J1 25cm lean O 10개

J5-1 30cm lean O 10개

J9-J8 35cm lean O 10개

J10 25cm 쇄석 O 10개

J10-J11 30cm 쇄석 X 10개

J11 30cm 쇄석 O 10개

J12 35cm 쇄석 O 11개

J13 25cm BB3 O 10개

J14 30cm BB3 O 10개

J15 35cm BB3 O 10개

J6 30cm lean X 6개

합계 107개

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고 설치된 포장 구간도 린층으로 제한적이어서 줄눈폭 움직

임 크기에 대한 신뢰성 해석을 위한 데이터로서 부족하고

표면 줄눈 거동과 상이 할 수 있어서 그림 7과 같이 측정

하고자 하는 줄눈부의 중앙선 부근과 길 어깨 쪽에 각각 하

나씩 디멕 포인트를 설치하였다. 데이터 측정은 디멕 포인트

설치 후인 5월, 8월, 1월에 총 16번에 걸쳐 시행되었다. 측

정 시간은 슬래브 온도변화를 고려해 약 3시간 주기로 측정

하였다. 각각의 측정기간 사이에 시험도로의 교통이 개방되

었음에도 불구하고 디멕 포인트가 전혀 손상이 없었으므로

각각의 데이터를 연계하여 사용하였다.

5. 온도 변화에 따른 줄눈폭 변화의 형태

줄눈콘크리트의 줄눈폭 움직임은 온도에 따른 슬래브의 팽

창, 수축으로 인해 움직임이 나타난다. 슬래브 온도의 상승

으로 슬래브가 팽창하면 줄눈폭은 작아질 것이고 슬래브의

온도가 하강시는 반대의 현상이 일어날 것이다. 그림 8(a)처

럼 온도변화에 따라서 줄눈폭의 움직임이 선형적인 거동을

보이는 것이 이상적인 형태이다. 실제 시험도로 줄눈콘크리

트포장의 줄눈폭 움직임 변화 형태를 분석해 본 결과 그림

8(a)~(c)와 같이 온도변화에 따라 줄눈폭 움직임이 선형거동

을 하는 경우와 줄눈 잠김, 줄눈 닫힘의 세 가지의 형태가

나타났다. 이러한 원인으로는 콘크리트포장 시공초기 줄눈별

로 균열이 유발되는 속도가 일정하지 않고, 일부 줄눈에 균

열이 유도되지 않기 때문이라고 사료된다(Lee and Stoffels.

2003).

5.1 줄눈 잠김(Joint Freezing)

줄눈 잠김(Joint Freezing), 그림 8(b)은 유도균열을 위해

시공한 줄눈컷팅부의 줄눈에 유도균열이 발생하지 않는 현

상을 말하며 실제적인 형상은 그림 2와 같다. 이와 같은 줄

눈의 움직임을 측정해보면 포장의 온도 변화에 대한 줄눈폭

변위가 아주 미비하거나 움직임이 없다. 줄눈 잠김의 발생은

인접한 슬래브에서 Mid slab Cracking을 유발 하기도 하는

데 줄눈 잠김에 의해 슬래브 길이가 길어져 온도 및 습도

변화에 따른 부피 팽창, 수축량도 커지게 되고, 그로인해 인

접한 슬래브에서는 줄눈폭이 과도하게 벌어지게 된다. 그러

면 하중 전달 능력과 줄눈채움재 신장량을 초과하는 줄눈폭

변위가 발생하게 되고 초기부터 줄눈부의 심각한 파손을 초

래하게 된다.

5.2 줄눈 닫힘(Joint closure)

줄눈 닫힘(Joint closure), 그림 8(c)은 특정 온도까지는

줄눈 변위와 포장온도가 선형적으로 거동하다가 특정 온도

가 되면 온도가 증가하여도 줄눈폭 변위가 더 이상 일어나

지 않는 현상을 말한다. 여기서 특정온도는 Tc(Joint-closure

temperature)라 부른다. 줄눈 닫힘의 원인으로는 두 가지를

고려할 수 있는데, 하나는 그림 9(a)과 같이 온도가 상승함

에 따라 슬래브가 팽창하고 줄눈폭이 점점 좁아지다가 특정

온도가 되면 슬래브가 붙어서 더 이상 팽창하지 못하는 경

우이고, 또 한 가지는 그림 9(b)처럼 줄눈에 비압축성 물체

가 침투하여 발생한 경우이다. 두 번째 경우라면 스폴링이

우려되기도 하고, 슬래브 솟음(Blow up)에 대한 가능성도

있다.

5.3 ER(Effective Ratio)

온도변화에 따른 줄눈폭 움직임의 크기를 정량화하기 위해

그림 7. 디멕 게이지 설치 위치

그림 8. (a) 온도변화에 따라 줄눈폭 움직임이 선형거동을 하는 경우, (b) 줄눈 잠김 현상, (c) 줄눈 닫힘 현상

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서 식 (2)와 같은 ER(Effective Ratio)값을 사용하였다. 포

장온도 1oC 변화에 따른 줄눈 벌어짐 크기가 ER값이 된다

(mm/oC). 즉, 포장온도 1oC상승 시 줄눈 폭이 1mm 작아졌

다면 ER = 1mm/oC이다. ER을 산출하는 이유는 실험기간동

안 측정하는 줄눈폭의 변화는 제한된 온도범위이고 각 줄눈

별 최대폭을 직접 측정할 수 없기 때문에 단위온도변화 별

줄눈폭 변화로 산정하였다. 각 해당 Joint의 계측값들을 Plot

한 후 통계 프로그램을 이용하여 온도 변화에 따른 줄눈 움

직임(Joint Movement)의 변화 양상을 그래프로 나타내었다.

해당 그래프의 기울기가 ER 값을 나타내며 이는 포장온도

1oC 변화에 따른 줄눈폭의 움직임(mm)을 나타낸다.

ER =줄눈폭 움직임 /온도 변화(mm/oC) (2)

온도변화에 따른 줄눈 움직임이 선형일 때는 측정된 모든

값이 해당 줄눈의 ER값에 영향을 주지만 줄눈 닫힘이 발생

한 경우 포장 온도 변화에 따른 줄눈폭 변화를 실제 보다

작게 산정하게 되어 줄눈폭 예측치가 과소평가 될 수 있다.

그림 10에서 줄눈담힘 현상을 확인할 수 있는데 이럴 경우

줄눈닫힘이 일어나기 시작한 온도보다 높은 온도의 데이터

는 제외시킨 후 ER 값을 산정하였다. 줄눈잠김이 발생 할

경우는 줄눈부에 균열이 발생하지 않거나 다웰바 구속

(Dowel bar locking)으로 줄눈폭 변화가 억제된 경우에 나

타난다. 이러한 경우는 포장온도 변화에 따른 줄눈폭 변화가

없기 때문에 ER은 0이 된다. 그리고 각 줄눈에 해당하는

데이터 중 기댓값에 많이 어긋나는 데이터는 자료수의 10%

이내에서 제거한 후 ER 값을 산정하였다.

6. 측정결과 분석

전 구간에 걸쳐 ER값을 산정한 후 동일 Section의 평균

값을 산정하여 동일 하부지반별, Sealed and Unsealed별로

ER값을 비교해 보았다.

6.1 보조기층 별 ER값 비교

현재 도로설계에 사용되고 있는 줄눈 벌어짐 예측식인

AASHTO 예측식은 하부 지반에 따라 보정계수를 린층은 1,

쇄석층은 0.8, BB3층은 0.65로 달리하여 줄눈폭 움직임의

크기가 차이가 날 것이라고 제시하고 있다. 그러나 시험도로

의 줄눈폭 움직임 계측 결과 BB3층, 쇄석층, 린층의 순으로

줄눈폭 움직임의 크기가 크게 나타났다. 각각의 보조기층 재

료에 따른 ER 평균값이 다소 차이는 있었지만 그림 10에서

보인바와 같이 평균에 대한 편차가 하부지반별로 크기 때문

에 평균값의 차이는 통계학적 측면에서 없다고 판단된다.

6.2 Sealed and Unsealed 비교

실런트가 줄눈에 있는 경우와 없는 경우의 줄눈폭 움직임

을 비교해 보았다. 측정값을 분석해본 결과 그림 11과 같이

Sealant가 줄눈에 있는 경우와 없는 경우의 뚜렷한 차이점이

나타나지 않았다. 쇄석층의 경우는 줄눈 채움재를 시공하지

않은 구간의 평균과 편차 모두 크게 나타났지만 린층의 경

우는 반대의 현상이 나타났다. 시험도로에서의 관측 결과 실

런트의 유무가 줄눈폭 변화에 영향을 미치지 않는 것으로

나타났다.

6.3 줄눈닫힘 현상과 줄눈잠김 현상

각 구간별 줄눈 닫힘과 줄눈 잠김의 발생 비율은 표 2와

같다. 각 구간에서의 ILE, PE를 합한 갯수에 대한 줄눈 닫

힘과 줄눈 잠김의 발생 횟수의 비로 나타내었다. 줄눈 닫힘

의 경우 전체 209개의 계측점 중 70개인 33.5%의 줄눈부

에서 줄눈 닫힘이 관측되었는데 전체 구간에서 고루 나타남

을 알 수 있다. 줄눈 잠김의 경우 6개인 2.9%의 발생 비율

을 보였고 그 중 세 곳은 하부기층이 BB3인 줄눈에서 관

그림 9. (a) 이웃한 슬래브의 맞다음에 의한 줄눈 닫힘, (b) 비압

축성 물체에 의한 줄눈 닫힘

그림 10. 동일 하부지반별 ER 비교

그림 11. Sealed Vs Unsealed 비교

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측되었으며 나머지 세 곳은 린기층(Unsealed 구간 두 곳)인

줄눈에서 관측되었다.

6.4 줄눈 위치에 따른 ER 분포

그림 12(a)~12(d) 은 하부지반별로 줄눈위치에 따른 ER값

의 변화를 나타낸 것이다. 특징을 살펴보면 대부분의 곳에서

한 슬래브에 이웃해 있는 두 줄눈 중 한 곳만 줄눈폭이 크

게 움직인다는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 줄눈 콘크

리트 포장 줄눈부의 초기 균열유도에 시간차에 따른 결과라

판단되어 진다. 온도 및 습도변화에 기인하여 발생하는 슬래

브 내의 무작위 균열을 제어할 목적으로 줄눈이 설계 되는

데 약화단면인 줄눈에서의 균열유도가 모든 줄눈에 동시에

발생하는 것이 아니라 불규칙하게 일어나고(이승우, 2001),

이러한 균열 유도 발생의 시간차는 장기적으로 줄눈폭 움직

임에 영향을 주는 것으로 관찰되었다(정진훈 등, 2005). 그

림 12(a)~(d)에서 나타난 이러한 특징은 포장의 초기 균열

유도 양상에 의한 줄눈폭 움직임의 결과라고 볼 수 있다.

7. AASHTO식 예측값과 계측값의 비교

AASHTO에서는 최대 줄눈폭 움직임을 식 (1)로 산정한다.

시험도로에서 측정한 줄눈폭 움직임에 대한 AASHTO 줄눈

폭 예측식의 예측치를 구하기 위해서 슬래브의 연중 최대온

도 변화 대신에 시험도로에서 측정시의 온도를 사용하였으

며 시험도로 구간은 시공완료가 된지 3년이 지났고 단기간

동안의 측정이기 때문에 건조수축의 영향은 미미하다고 판

단하여 고려하지 않았다. 하부지반 재료에 대한 보정계수는

린층은 1, 쇄석층은 0.8, BB3층은 0.65를 줄눈 간격은 6m

를 사용하였으며 열팽창계수는 8.0×10-6/oC를 사용하였다.

열팽창계수의 경우 10.2×10-6/oC를 제시하고 있지만(콘크리

트 포장 설계법 개발, 건설교통부, 2003) 값이 크게 측정되었

다고 판단되어 8.0×10-6/oC를 사용하였다. 표 3은 AASHTO

식을 이용한 시험도로 줄눈콘크리트 포장의 줄눈폭 움직임의

예측값과 실제 계측값을 비교한 것이다. AASHTO 예측값과

실제 계측 평균값을 비교해 보면 린층의 경우는 실제 계측

값이 AASHTO 예측값의 80%를 보이는 반면 쇄석층의 경

우는 150%, BB3층의 경우는 170% 크게 나타남을 알 수

있다. AASHTO 예측값은 하부지반 재료에 따라 보정계수를

다르게 적용시켜 하부지반 별로 줄눈폭 움직임이 차이가 날

것이라고 예측하고 있는데 비교 결과 AASHTO 예측식에서

제시하고 있는 하부지반에 따른 보정계수에 문제가 있음을

알 수 있다. 또한 실제 줄눈폭 크기가 AASHTO 예측값보

다 큰 줄눈 개수의 비율을 200%를 기준으로 넘는 것과 그

렇지 않은 것의 비율로 표 3에 나타내었다. 실제 줄눈폭 크

기가 AASHTO 예측값보다 큰 값들은 전체 줄눈 중 34.6%

를 차지한다. 그 중 AASHTO 예측값의 2배가 넘는 값들이

차지하는 비율이 23.4%이다. 표 4에 각각의 줄눈 움직임폭

을 나타내었는데 23.4%에 해당하는 값들은 약 2배에서 많

게는 15배(J15, 00줄눈)까지의 크기가 나타났다. 이러한 줄

눈에서는 줄눈채움재의 파손에 의한 표면수 침투를 유발할

표 2. 구간별 줄눈 닫힘과 줄눈 잠김의 발생 비율

Lean25 Lean30 Lean35 쇄석25 쇄석30 쇄석35 BB3 25 BB3 30 BB3 35Unsealed

쇄석30

UnsealedLean30 총 비율

줄눈닫힘(%)

20/6(30)

20/6(30)

19/7(36.7)

19/7(36.7)

18/6(33.3)

22/10(45.5)

19/8(42.1)

20/8(40)

20/6(30)

20/4(20)

12/2(16.7)

33.5%

줄눈잠김(%)

20/1(5)

19/1(5.3)

20/2(10)

12/2(16.7)

2.9%

그림 12. (a) Lean층 구간의 ER 값 비교, (b) 쇄석층 구간의 ER 값 비교, (c) BB3층 구간의 ER 값 비교, (d) Unselaed 구간의

ER 값 비교

第26卷 第5D號 · 2006年 9月 − 811 −

수 있으며 그로인한 하부층의 약화를 야기 시킬 수 있으며

또한 비압축성 물질의 끼어듦으로 인해 포장의 파손을 일으

킬 것으로 보이며 하중전달에도 악영향을 미칠 것으로 판단

된다.

8. 결 론

현재 사용하고 있는 줄눈폭 예측식은 줄눈폭 움직임을 정

확히 예측할 수 없으며. 줄눈폭 움직임의 예측이 부정확할

경우 발생하는 여러 가지 문제에 대해 검토하였다. 본 연구

에서는 국내 줄눈콘크리트포장에서 AASHTO 줄눈폭 예측식

의 적정성을 판단하기 위하여 시험도로 줄눈콘크리트포장의

줄눈폭 움직임에 대해서 알아보았고 다음과 같은 결론을 얻

었다.

1.시험도로의 줄눈폭 움직임을 분석해 본 결과 약 35%의

줄눈에서 실측된 줄눈폭 움직임이 AASHTO 줄눈폭 예측

표 3. 줄눈폭 움직임의 예측값과 실제 계측값의 비교

SectionAASHTO

예측값시험도로 계측평균값

실측줄눈폭 크기가 AASHTO예측값의 1~2배에 해당하는 비율(%)

실측줄눈폭 크기가 AASHTO예측값의 2배 이상인 비율(%)

린층25 2.563 1.904 30 0

린층30 2.5 2.223 20 10

린층35 2.431 2.483 10 20

쇄석25 2.015 3.029 10 30

쇄석30(Unseal) 2.043 2.916 0 20

쇄석30 2.095 2.68 10 30

쇄석35 2.109 3.299 18.2 27.3

BB3 25 1.774 3.003 20 40

BB3 30 1.772 1.989 0 30

BB3 35 1.757 4.177 0 30

린층30(Unseal) 2.878 1.505 0 10

11.2% 23.4%

표 4. 모든 줄눈 움직임폭

Section 각각의 줄눈 움직임폭 (ER × 최대 온도차)

J1

린 25

줄눈번호 M01 M02 M03 M04 M05 M06 M07 M08 M09 M10

줄눈움직임폭 0.95 1.06 0.74 3.25 0.73 4.01 1.22 4.88 1.62 0.56

J5-1

린30

줄눈번호 F01 F02 F03 F04 F05 F06 F07 F08 F09 F10

줄눈움직임폭 1.35 0.75 1.12 4.86 1.42 3.94 0.59 6.41 0.88 0.79

J9-J8

린35

줄눈번호 A10 A11 A12 A13 A14 B01 B02 B03 B04 B05

줄눈움직임폭 0.56 8.65 1.08 0.77 0.49 6.88 0.62 4.18 0.84 0.77

J10

쇄석25

줄눈번호 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N09 N10

줄눈움직임폭 0.84 5.76 0.44 0.55 8.43 0.74 3.98 0.78 0.5 8.28

J10-J11

쇄석30

줄눈번호 N14 N15 N16 00 00 00 O01 O02 O03 O04

줄눈움직임폭 13.64 0.76 0.61 0.58 0.62 10.72 0.68 0.69 0.42 0.44

J11

쇄석30

줄눈번호 O01 O02 O03 O04 O05 O06 O07 O08 O09 O10

줄눈움직임폭 0.68 0.69 0.35 0.44 7.59 1.38 5.59 0.67 2.25 7.16

J12

쇄석35

줄눈번호 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19

줄눈움직임폭 9.18 0.65 3.39 0.56 6.27 0.66 0.69 0.66 10.09 0.86 3.27

J13BB3 25

줄눈번호 S02 S03 S04 S05 S06 S07 S08 S09 S10 S11

줄눈움직임폭 3.5 0 7.44 0.38 2.08 0.47 3.63 9.25 2.08 1.20

J14BB3 30

줄눈번호 R02 R03 R04 R05 R06 R07 R08 R09 R10 R11

줄눈움직임폭 4.18 0.77 5.22 0.78 0.54 1.71 5.14 0.74 0.38 0.42

J15BB3 35

줄눈번호 P23 Q01 00 Q02 Q03 Q04 Q05 Q06 Q07 Q8

줄눈움직임폭 0.9 0.46 25.74 0.74 0.52 1.54 1.26 1.04 4.21 5.37

J6

린30

줄눈번호 V10 V11 V12 V13 V14 V15

줄눈움직임폭 1.33 0.47 4.83 0.65 0.62 1.12

*실측줄눈폭 크기가 AASHTO예측값의 1~2배에 해당하는 비율(%)

**실측줄눈폭 크기가 AASHTO예측값의 2배 이상인 비율(%)

− 812 − 大韓土木學會論文集

식보다 큰 값을 보였으며 그 중 20% 이상이 2배 이상의

큰 줄눈폭 움직임이 나타나는 것을 확인하였다. 이렇게 예

측하지 못한 큰 줄눈 움직임 폭은 줄눈채움재의 파손에

의한 표면수 침투를 유발할 수 있으며 그로인한 하부층의

약화를 야기 시킬 수 있으며 또한 비압축성 물질의 끼어

듦으로 인해 포장의 파손을 일으킬 것으로 보이며 하중전

달에도 악영향을 미칠 것으로 판단된다.

2. AASHTO 예측식에서 하부지반별 줄눈폭 움직임의 크기가

다를 것이라고 제시하고 있는데 실제 줄눈폭 움직임을 확

인해본 결과 린층, 쇄석층, BB3층 각각 AASHTO 예측

값의 80%, 150%, 170%의 크기로 나타났다. 이러한 점

으로 미루어보아 AASHTO 예측식에서 제시하고 있는 보

정계수(C)에 문제점이 있는 것으로 판단이 된다.

3.줄눈 닫힘 현상이나 줄눈 잠김 현상은 슬래브의 역학적

길이를 증가시켜 슬내브에 작용하는 인장응력의 증가를 초

래할 뿐만 아니라 이웃하고 있는 줄눈의 줄눈 움직임 폭

을 증가시켜 줄눈부 파손을 야기 시킬 수 있는데 전체

조사 구간 중 30%이상의 줄눈에서 줄눈닫힘 현상이,

2.9%의 줄눈에서 줄눈 잠김 현상이 발생하였다.

4.줄눈 콘크리트 포장의 초기 거동 양상이 장기적으로 줄눈

폭 움직임에 영향을 미친다는 것이 고찰되었다.

참고문헌

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(접수일: 2006.4.19/심사일: 2006.5.30/심사완료일: 2006.7.29)