현재 콘크리트 구조물의 보수에서 품질의 검사 기준이 없는 상태에서, 단순한 경험에 의한 보수는 문제점을 가지고 있다. 이 문제점을 개선하기 위하여 이 논문은 균열폭과 주입량, 균열폭과 주입시간, 균열폭과 주입압력, 균열폭과 주입압력과 주입시간, 구조물 규모와 주입량, 구조물 별 균열 위치와 주입량, 균열폭 및 구조물 두께와 주입시간과의 관계를 분석하였다. 분석한 결과에서 얻은 자료는 콘크리트 구조물의 보수에 대한 체계적인 품질관리에 도움이 될 것이라 생각한다.
현재 콘크리트 구조물의 보수에서 품질의 검사 기준이 없는 상태에서, 단순한 경험에 의한 보수는 문제점을 가지고 있다. 이 문제점을 개선하기 위하여 이 논문은 균열폭과 주입량, 균열폭과 주입시간, 균열폭과 주입압력, 균열폭과 주입압력과 주입시간, 구조물 규모와 주입량, 구조물 별 균열 위치와 주입량, 균열폭 및 구조물 두께와 주입시간과의 관계를 분석하였다. 분석한 결과에서 얻은 자료는 콘크리트 구조물의 보수에 대한 체계적인 품질관리에 도움이 될 것이라 생각한다.
Repairing concrete structures depended on only technician' experience without quality test standards would have problems. For solving those problems, this paper has analyzed the relations between injection quantify and crack width, injection time and crack width, injection pressure and crack width, ...
Repairing concrete structures depended on only technician' experience without quality test standards would have problems. For solving those problems, this paper has analyzed the relations between injection quantify and crack width, injection time and crack width, injection pressure and crack width, injection pressure/time and crack width, injection quantity and structure size, injection quantify and individual crack Position, injection time and crack width/structure thickness. The data gained from this analysis would be helpful for systematic quality control of repairing concrete structures.
Repairing concrete structures depended on only technician' experience without quality test standards would have problems. For solving those problems, this paper has analyzed the relations between injection quantify and crack width, injection time and crack width, injection pressure and crack width, injection pressure/time and crack width, injection quantity and structure size, injection quantify and individual crack Position, injection time and crack width/structure thickness. The data gained from this analysis would be helpful for systematic quality control of repairing concrete structures.
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제안 방법
구조물 위치별 박스 구조물과 터널 라이닝 구조물에서 발생한 균열에 대한 현장의 보수 상황은 보수 진행 또는 완료 단계에서 조사하였으며, 조사한 결과는 다음과 같았다.
박스 구조물(두께 40~80cm)과 터널 라이닝 구조물 (두께 20cm) 구간의 사전 균열깊이 측정은 외관 조사를 기본으로 하며, 초음파를 이용한 Tc - To법을 적용하여 측정하였고, 측정에 따른 결과는 Table 3과 같이 박스 구간의 경우에는 22~315㎛의 균열깊이를 나타냈으며, 터널 라이닝 구간에는 75~159㎛의 균열 깊이를 나타냈고, 박스 및 터널 라이닝 구조물 일부에는 관통균열도 발생하였다.
그러나 주입압력에 따른 균열부위의 주입에 있어, 균열폭에 알맞은 주입제(에폭시 수지)의 선정은 점성도에 관계가 있으므로, 각 현장에서는 해당 균열에 알맞은 점성을 가지며 주입압력이 3.0~3.5kgf/面에서 저압 주입시 가장 주입이 잘되는 주입제를 선택하여 사용하도록 한다.
본 연구에서는 보수에 대한 품질상태를 검사할 수 있는 기준 설정이 없는 상태에서, 구조물 보수 공사가 필요한 지하철 3, 4호선 터널 라이닝 및 박스 구조물을 선정하여, 균열폭에 대한 주입량, 균열폭에 대한 주입 시간, 균열폭에 대한 주입압력, 균열폭에 대한 주입압력과 주입시간, 구조물 규모에 따른 주입량, 구조물별 균열 위치에 따른 주입량, 균열폭 및 구조물 두께와 주입시간의 관계에 관하여, 현장조사와 자료 분석을 통해 얻은 결과를 다음과 같이 정리하였다.
대상 데이터
주입 시공한 대상 구조물은 3호선(。。~。。, 0 0~00), 4호선(00~00) 구간으로 구조물 형태는 박스 구조물과 터널 라이닝 구조물이며, 이 대상 구조물에서 조사된 균열폭에 따른 주입시간, 주입압력, 주입량은 아래 Table 2의 내용과 같다.
본 조사 대상 구조물 보수에 사용된 에폭시 수지의 배합비는 주제와 경화제의 비율이 2:1이며, 에폭시수지의 점성도는 5000(CPS)이하의 주입제를 사용하였다.
이론/모형
균열폭과 주입시간의 관계를 파악하기 위해서 품질관리 기법중의 하나인 산포도를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 Fig.
균열폭과 주입압력의 관계도 품질관리 기법중의 하나인 산포도를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 Fig.
성능/효과
개소 당 주입량은 추세 곡선식을 이용한 계산치와 실측치를 비교한 결과이며, 균열 폭 0.3㎛와 0.7 ㎛에서의 개소 당 주입량은 실측치가 계산치에 비해 작게 나타났으며, 이 원인은 주입압과 주입시간에 차로 인한 것으로 생각된다. 또한 균열 폭 0.
7 ㎛에서의 개소 당 주입량은 실측치가 계산치에 비해 작게 나타났으며, 이 원인은 주입압과 주입시간에 차로 인한 것으로 생각된다. 또한 균열 폭 0.5㎛에서의 개소당 주입량은 실측치가 계산치에 비해 크게 나타났다.
분석하였다. 분석 결과 Fig. 3에서와 같이 균열폭과 주입시간의 관계에서는 상관 관계가 없는 무상관 관계로 나타났다.
균열폭에 대해 실측한 단위 m당 주입시간은 0.3㎛ 와 0.7㎛에서는 6분 10초(370초)이며, 개소 당 주입 시간은 1분 14초(74초)로 조사되었고, 0.5 ㎛에서는 단위 m당 주입시간이 8분 55초(535초)이고, 개소 당 주입 시간은 1분 47초(107초)로 나타났다.
산포도를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 Fig. 4에서와 같이 균열폭과 주입압력에서의 관계는 상관관계가 없는 무상관 관계로 나타났다
실제 주입은 주입압력이 3.11~5.08kf面을 넘지 않는 범위 내에서 시공관리가 이루어져야 하며, 최적주입은 3.0~3.5kgf/面의 저압 주입으로 나타났으며, 단위 m 당 주입시간은 8분 주입이 가장 이상적이고, 개소 당 주입시간은 1분 36초 이상이 가장 적절한 것으로 나타났다.
균열폭이 0.3㎛에서는 박스 구조물보다 터널 라이닝 구조물의 주입량이 작게 주입되는 것으로 나타났고, 0.5m 및 0.7㎛에서는 터널 라이닝 구조물에서 주입량이 더 커지는 경향을 띠고 있다.
박스 구조물의 경우에는 구조물의 크기에 따라 다소 주입량 증감에 영향을 미치겠지만, 주입량의 주된 증가의 원인은 균열폭의 증가에 따라 증가하고 있는 것으로 나타났다.
구조물별 균열 위치에 따른 주입량의 관계에서는 박스의 천장 및 벽체의 균열에 따른 주입량의 차이는 미소한 것으로 나타났으며, 터널 라이닝의 천장 및 벽체의 균열폭에 따른 주입량의 차이는 0.3㎛에서는 박스의 경우에서와 같이 미소한 차이만이 발생하였고, 0.5 및 0.71皿의 균열은 터널 라이닝 천장에 없는 관계로 비교를 하지 못하였다.
전반적인 결과는 구조물의 균열 위치와 주입의 방향에 따른 주입량의 변화는 미소하였고, 주입량은 균열의 폭에 따라 증가하는 걸로 나타났다.
전반적인 주입시간의 경향은 구조물 종류에 상관없이 구조물 두께 및 구조물 균열폭의 증가에 따라 주입 시간이 증가하는 걸로 나타났다. 그러나 균열폭 0.
41에서 주입시간의 경향은 감소 추세를 나타냈다. 이러한 주된 원인은 미세 균열인 0.1~0.21 에서의 균열폭이 작아 주입하는 소요 시간이 0.3~0.41의 균열폭보다 증가하는 걸로 보이며, 구조적 문제가 없는 미세 균열에서 보수가 불필요함을 보이며, 또한 에폭시 수지 주입공법에서 수지의 점성도에 따라 다르지만 균열폭 0.31 전 후에서 적절한 주입을 할 수 있음을 결과에서 보여주고 있다.
1) 주입관리에 있어서 가능한 주입압력을 낮게 하고 주입 시간을 충분하게 줘 주입함으로서, 주입관리의 품질을 확보할 수 있다.
2) 주입시간이 많을수록 주입량이 증가하고, 경제적인 주입과 시설물의 완전한 밀착 주입을 위하여 단위 m당 8분 주입이 가장 이상적이고, 개소 당 1분 3 6초 이상의 주입이 주입량을 만족할 수 있는 것으로 조사되었으므로, 매 주입구마다 2분 이상의 주입 시간으로 주입하도록 한다.
3) 실제 주입에서는 주입압력이 3.11~5.08kgf/面을 넘지 않는 범위 내에서 시공관리가 이뤄져야 하고, 적정주입압력은 균열폭과 깊이를 고려하여 3.0~3.5kgf/ 面로 저압 주입시 최적의 주입이 되었다.
5) 구조물 종류에 따른 주입량의 다소의 차이는 있으나, 주입량의 주된 증감은 균열폭의 크고 작음에 따라 증감이 되는 걸로 나타났다.
6) 구조물의 균열 위치와 주입의 방향에 따른 주입량의 변화는 미소하였다.
7) 구조물의 종류에 상관없이 전반적인 주입시간은 구 조물 두께 및 균열폭의 증가에 따라 증가하였고, 에폭시 수지 주입공법에서는 균열폭이 0.3㎜ 전 후에서 적절한 주입을 할 수 있는 걸로 나타났다
후속연구
따라서 본 연구에서는 구조물 균열에 대한 에폭시수지 주입의 보수에 대한 실측자료를 이용하여 균열폭에 대한 주입량, 균열폭에 대한 주입시간, 균열폭에 대한 주입압력, 균열폭에 대한 주입압력과 주입시간, 구조물 규모에 따른 주입량, 구조물별 균열 위치에 따른 주입량, 균열폭 및 구조물 두께와 주입시간의 관계를 검토함으로서 에폭시 수지 주입의 주입압력, 주입 시간, 주입량 등에 대한 체계적인 품질관리를 기대할 수 있을 것이다.
본 연구를 통해서 에폭시 수지 주입의 구조물 보수공사와 관련하여 보수사업비 및 하자보수공사에 적용하기 위한 균열 및 누수 보수공사에 대한 기초적인 표준화 방안을 작성하여, 원활한 시공관리와 철저한 품질관리가 가능토록하며, 이를 통해 구조물의 내구성 증진 및 지하철 철도 등 운행선 구간의 안전을 도모하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
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