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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 한국전력공사 지중전력구조물 현장에서 굴착시 발생하는 잔토를 지중화 공사에 재이용할 수 있도록 개발한 급결 고화제 4종을 사용하여 실제 현장 굴착잔토를 활용한 실험을 수행하여 급속시공에 따른 시공품질 검증 및 시공방법 설정에 관한 연구를 수행하였다.
- 본 1차 모형실험은 급결 유동성 뒤채움재의 부력 및 관의 변형을 측정하여 시공시 문제점을 파악하기 위해서 실시하였다.
- 본 시험은 1차 시험에서 나타난 문제점인 부력에 의한 관로 변형에 대한 대책마련을 위해서 관로를 지지하는 간격재를 1.6, 1.8 m로 변경하고, 부력측정, 유동성, 일축압축강도, 유동경사측정 및 도통시험을 통해서 시공방법을 설정하기 위하여 실시하였다.
- 본 연구는 지중전력구조물에 대해서 급속 시공 및 유지관리용으로 사용되는 급결 유동성 뒤채움재에 대해서 작업성과 시공품질 확보를 위한 시공방법을 설정하고자 모형 및 현장 실물실험을 수행하고 그 결과를 다음과 같이 기술하였다.
- 본 연구의 목적은 선행연구에서 지중송전관로 공사의 특성(고유동성, 조기강도발현 및 충진성)을 고려하여 개발한 급결유동성 뒤채움재(천선호 등, 2006)에 대해서 표 1과 같이 모형 실험 2회와 실물실험 1회 총 3회를 통해서 실제 관로 및 현장발생토를 이용하여 현장상태에서의 재료의 충진성, 유동성 및 소요강도 발현에 대한 성능을 검증하고, 시공시 문제점을 파악하여 표준시공법을 도출하는 것이다. 그리고 유동성 뒤채움재의 품질은 표 2의 slurry 뒤채움재의 품질기준으로 평가하였다.
제안 방법
- (2) 2차례의 모형실험 결과를 토대로 PE파형관 의 설치에 따른 시공방법을 설정하였다. 시공시 급속고화하는 유동성 뒤채움재의 타설시공성 확보를 위해서 현장 유동성 시험을 통해서 확인한 타설 가능 시간내(9～15분) 타설을 완료할 수 있는 배치플랜트를 이용하고, 시공 부력(이론부력의 70%)에 적합한 간격재를 최대 1.
- 1차 모형실험을 위해서 아크릴 토조(가로 0.92 m, 높이 1.42 mm, 길이 3 m)에 알루미늄 각재(30×60mm)를 이용하여 PE 파형관을 2열 3단으로 설치하고, 2m 간격의 콘크리트 스페이서에 고정하여 배열하였으며 관로의 상단부에 부력측정을 위한 하중계를 설치하였다.
- 42 mm, 길이 3 m)에 알루미늄 각재(30×60mm)를 이용하여 PE 파형관을 2열 3단으로 설치하고, 2m 간격의 콘크리트 스페이서에 고정하여 배열하였으며 관로의 상단부에 부력측정을 위한 하중계를 설치하였다. 2단 관의 한곳에 돌아가면서 45도 간격으로 8군데에 변형률계를 설치하고, LVDT를 수평 및 연직방향으로 모형좌측으로부터 0.25 m 지점과 그림 4의 콘크리트 스페이서가 설치된 0.5 m 지점에 설치하였다(그림 3).
- 2차 모형실험용 토조는 간격재 설치를 쉽게 하기 위해서 높이를 낮추고 길이방향을 늘려(가로 0.92 m, 높이 0.77 m, 길이 4.6 m) PE파형관을 2열 2단으로 설치하고, 1.6, 1.8 m 간격의 콘크리트 스페이서에 고정하여 배열하였으며 관로의 상단부에 부력측정을 위한 하중계를 설치 하였다(그림 10). 그리고 배치플랜트를 이용하여 3차례에 걸쳐서 교반시간을 5, 6, 9분으로 달리하면서 시료를 배합하여 시간별 유동성을 측정 하였고, 1시간, 4시간 및 28일 강도에 대해서 배치플랜트내 시료를 채취하여 일축압축강도 시험을 수행하였다.
- 2차 시험에서는 부력에 대해서 관로의 변형을 감소시키기 위해서 콘크리트 간격재를 1.6, 1.8 m 간격으로 설치하고, 양생 후 도통시험을 수행하였다. 그 결과 1.
- 3차 현장 실물실험은 토조를 사용하지 않고 실제 한전 전력연구원내 부지에 길이 4.6m 높이 1.43m 로 PE파형관을 4열 3단으로 설치하고, 부력에 대해서 관로의 변형을 억제하기 위해서 2차 시험에서 측정된 48 N/m의 부력값을 근거로 어스앵커(117.6 kN × 2ea)를 1.8m 간격으로 설치하였다.
- 8m 간격으로 설치하였다. 관의 변형을 확인하기 위해서 관내 LVDT 및 관로 상부에 토압계를 설치하였으며, 실제 지중전력선 시공과 동일하게 한국전력공사 지중배전 설계편람(조성수, 1999)의 규격에 따라서 매설단면을 시공하였다(보조기층 0.4 m, 기층 0.2 m, 중간층 0.15 m, 표층 0.05 m의 A-1급 포장). 아스팔트 도로포장이 완료되고 양생 후, 설계하중 DB-24에 준하는 트럭하중을 이용하여 실험을 실시하였다.
- 8 m 간격의 콘크리트 스페이서에 고정하여 배열하였으며 관로의 상단부에 부력측정을 위한 하중계를 설치 하였다(그림 10). 그리고 배치플랜트를 이용하여 3차례에 걸쳐서 교반시간을 5, 6, 9분으로 달리하면서 시료를 배합하여 시간별 유동성을 측정 하였고, 1시간, 4시간 및 28일 강도에 대해서 배치플랜트내 시료를 채취하여 일축압축강도 시험을 수행하였다. 그리고, 시공완료 후 실험체를 해체하면서 타설구간 결정, 케이블 도통가능 여부를 확인하기 위하여 유동경사 측정 및 도통시험을 수행하였다.
- 정재하의 종료는 재하 시작 후 관재의 변형률이 일정한 값에 수렴할 때 재하를 중지하며, 하중 제하 후 관재의 회복량을 계측하였다(그림 15). 그리고 시공 품질 비교를 위해서 모래를 이용하여 동일한 조건으로 비교 실험을 수행하였다.
- 본 연구의 목적은 선행연구에서 지중송전관로 공사의 특성(고유동성, 조기강도발현 및 충진성)을 고려하여 개발한 급결유동성 뒤채움재(천선호 등, 2006)에 대해서 표 1과 같이 모형 실험 2회와 실물실험 1회 총 3회를 통해서 실제 관로 및 현장발생토를 이용하여 현장상태에서의 재료의 충진성, 유동성 및 소요강도 발현에 대한 성능을 검증하고, 시공시 문제점을 파악하여 표준시공법을 도출하는 것이다. 그리고 유동성 뒤채움재의 품질은 표 2의 slurry 뒤채움재의 품질기준으로 평가하였다.
- 그리고 배치플랜트를 이용하여 3차례에 걸쳐서 교반시간을 5, 6, 9분으로 달리하면서 시료를 배합하여 시간별 유동성을 측정 하였고, 1시간, 4시간 및 28일 강도에 대해서 배치플랜트내 시료를 채취하여 일축압축강도 시험을 수행하였다. 그리고, 시공완료 후 실험체를 해체하면서 타설구간 결정, 케이블 도통가능 여부를 확인하기 위하여 유동경사 측정 및 도통시험을 수행하였다.
- 0 m3 용량의 배합통을 이용하여 타설 실험을 수행한 결과, 배합통의 효율이 낮아 배합 및 타설까지의 시간이 20분이 소요되어 손비빔으로 제조한 시료에 비해서 타설시 유동성이 10 %정도 나타났다. 따라서 본 실험에서는 자체 제작한 배치플랜트에서 3분 동안 배합하고 펌프카를 이용하여 2.5 m3/hr의 속도로 타설하여 유동성 저감시간을 최소화 하였다(그림 5).
- 즉, 시공시 교반 후 9-15분 사이에 유동성이 급격히 저감하여 타설 한계 유동치인 160 mm에 도달하므로 신속한 타설이 요구되고, 타설초기 뒤채움재의 부력에 의한 파형관로의 변형이 발생하여 시공 후 선형 확보를 위한 간격재가 필요하고, 관로사이를 조밀하게 채우기 위한 자기 수평성 확보도 필요함을 알 수 있었다. 따라서, 신속 타설이 가능한 배치플랜트를 사용하고, 부력억제를 위한 간격재 설치 및 자기수평성 확보를 위한 타설간격을 설정키로 하였다. 그리고, 실험시 계측을 통해서 유동성 뒤채움재 타설시 부력은 이론부력(관로 체적×뒤채움재 단위 중량)의 약 70%가 발생하는 것을 확인하였다.
- 유동 경사도는 시공시 유동성 뒤채움재의 타설위치와 범위를 결정하는 중요한 인자인데, 이는 시료의 가장 높은 곳과 낮은 곳을 기점으로 세구간의 평균 경사도를 산출하여 유동경사도를 확인한다. 본 실험에서는 타설범위 확인을 위해서 토조를 1, 1.5, 2 m 간격으로 구간을 나누어 타설을 수행하고 각 구간에 대해서 유동경사를 측정하였다. 그 결과 각 구간별 유동경사는 1구간이 2.
- 본 실험은 2차 실험 수행결과를 바탕으로 간격재를 1.8m로 설치하고, 타설간격을 2m로 설정하여 실제 지중선로공사와 동일한 조건으로 시공한 후 차량하중을 재하하여 시공품질 및 재료의 안정성까지 확인하였다.
- 05 m의 A-1급 포장). 아스팔트 도로포장이 완료되고 양생 후, 설계하중 DB-24에 준하는 트럭하중을 이용하여 실험을 실시하였다. 윤하중의 재하방법은 정재하 방법을 이용하였다.
- 윤하중의 재하방법은 정재하 방법을 이용하였다. 우선 정하중 재하는 DB-24차량의 후륜하중 94.1 kN을 매설관로 상단의 도로 표층 정중앙에 오도록 하여 정차시킨 후 차량하중의 정확성을 기하기 위하여 실험전 후륜하중 94.1 kN을 계근소에서 정확하게 계근한 뒤 실험을 수행하였다. 정재하의 종료는 재하 시작 후 관재의 변형률이 일정한 값에 수렴할 때 재하를 중지하며, 하중 제하 후 관재의 회복량을 계측하였다(그림 15).
- 이에 3차 현장실물실험에서는 그림 20과 표 7의 시공순서와 방법을 이용하여 지중송전 관로에 이론 부력의 80 % 이상의 억제력을 가진 간격재를 1.8 m 간격으로 설치하여 고정시키고, 유동성 뒤채움재 교반시 시간별 유동성 측정 시험을 통해서 타설 가능한 최소 시간을 확인하여 배치플랜트를 통해서 시간내 최대 2m 간격으로 타설 하였다. 실험결과 양생후 지중송전관로의 선형성 확보 및 재료의 자기수평성 확보 뿐만 아니라 구조적 안정성도 기존의 모래보다 우수함을 확인 할 수 있었다(그림 17 ~19).
- (1) 급결 유동성 뒤채움재는 급속시공 및 유지관리용으로 사용하는 재료로 조기강도 발현을 위해서 고화재를 사용하여 교반후 9-15분 까지 유동성이 일반 유동성 뒤채움재에 비해서 10배 이상 급속히 저감되는 특성 때문에 시공품질 확보를 위한 시공방법 설정이 매우 중요하다. 이에 한국전력공사에서 개발한 4종류의 급결 고화재와 현장 굴착잔토를 이용하여 시공품질을 확보하기 위해서 모형 및 실규모 실험을 3회 실시하였다.
- 1 kN을 계근소에서 정확하게 계근한 뒤 실험을 수행하였다. 정재하의 종료는 재하 시작 후 관재의 변형률이 일정한 값에 수렴할 때 재하를 중지하며, 하중 제하 후 관재의 회복량을 계측하였다(그림 15). 그리고 시공 품질 비교를 위해서 모래를 이용하여 동일한 조건으로 비교 실험을 수행하였다.
대상 데이터
- 모형 및 현장 실물실험을 위해서 한전 전력연구원내 실험부지의 풍화토(사질토에 자갈 2.53 %, 그리고 세립분 7.231 %가 함유)를 대상토로 선정하였다(표 3). 유동성 뒤채움재는 선행연구(천선호 등, 2006)에서 개발된 고화재 및 혼합토와의 최적 배합비를 이용하여 아래 표 4에 나타난 배합비와 같이 현장 함수비를 고려하여 현장발생토, 고화재, 물을 혼합하여 사용하였으며, 관재는 지중전력선 관로용으로 일반적으로 사용하는 합성수지 파형관(PE파형관)을 사용하였으며, 제원은 표 5와 같다.
- 231 %가 함유)를 대상토로 선정하였다(표 3). 유동성 뒤채움재는 선행연구(천선호 등, 2006)에서 개발된 고화재 및 혼합토와의 최적 배합비를 이용하여 아래 표 4에 나타난 배합비와 같이 현장 함수비를 고려하여 현장발생토, 고화재, 물을 혼합하여 사용하였으며, 관재는 지중전력선 관로용으로 일반적으로 사용하는 합성수지 파형관(PE파형관)을 사용하였으며, 제원은 표 5와 같다.
이론/모형
- 아스팔트 도로포장이 완료되고 양생 후, 설계하중 DB-24에 준하는 트럭하중을 이용하여 실험을 실시하였다. 윤하중의 재하방법은 정재하 방법을 이용하였다. 우선 정하중 재하는 DB-24차량의 후륜하중 94.
성능/효과
- 5, 2 m 간격으로 구간을 나누어 타설을 수행하고 각 구간에 대해서 유동경사를 측정하였다. 그 결과 각 구간별 유동경사는 1구간이 2.08 %, 2구간이 1.71 %, 3구간이 1.72 %로 나타났다. 이 값은 일본의 유동성 뒤채움재 기준인 2 ~ 5 % (新田政幸, 2004)을 모두 만족하는 결과로 일반 유동성 뒤채움재보다 급속 고화되는 특성에도 불구하고 짧은 시간내에 자기수평성을 유지하는 것으로 확인되었다.
- 뒤채움재를 타설을 시작하는 A구간부터 계측을 시작하여 뒤채움재가 관이 설치한 위치까지 채워진 B, D구간부터 부력이 급속히 증가하고, 타설을 중지하는 C, E 구간에서는 타설 중단으로 인하여 부력이 안정화 및 점차적인 감소함을 알 수 있었다. 그리고 실험을 통해서 계측된 최대 부력값(6.97 kN)을 스페이서의 억제력을 제외하고 단위 길이당 관의 부력으로 환산시 0.48 kN으로 관로의 체적과 시료의 단위중량으로 계산한 이론부력 0.66 kN에 비해서 약 70 % 수준으로 작게 나타났다. 이는 약 15분내 유동성이 급격하게 저하되는 급결 유동성 뒤채움재의 특성상 배합 직후부터 유동성이 저감되어 부력이 점차적으로 줄어들었기 때문으로 판단된다.
- 즉 급속 고화되는 본 재료의 특성상 교반의 효과는 유동성 확보를 위해서 큰 영향을 주지 못하는 것으로 확인되었다. 그리고 표 6은 유동성시험 3회시 배치플랜트에서 채취한 시료에 대해서 일축압축 강도 시험을 수행한 결과로 1시간, 4시간, 28일에 대해서 74.4, 159.7, 441 kN/m2를 나타내어 모두 한전 slurry 품질 기준을 만족하였다.
- 그리고, 실험시 계측을 통해서 유동성 뒤채움재 타설시 부력은 이론부력(관로 체적×뒤채움재 단위 중량)의 약 70%가 발생하는 것을 확인하였다.
- 아래 그림 2는 풍화토 100%, 풍화토 70% + 자갈 30%, 풍화토 80% + 점토20 %인 혼합토에 대해서 일반 유동성 뒤채움용 고화재를 사용한 시료들과 급결용 고화재를 사용한 시료들에 대해서 양생시간에 따른 유동성을 비교한 그래프이다. 급속시공을 위해서 조기강도를 발현하는 급결 유동성 뒤채움재의 경우 최초 유동성은 235 - 265 mm을 나타내지만, 약 9 -15분 사이에 유동성이 급격히 저감하여 펌프타설 한계치의 160 mm에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 급결재를 사용하지 않은 시료에 대해서는 초기 유동성부터 급결재를 투입한 시료에 비해서 약 13 -21 % 높은 유동성을 나타내고 이후 양생이 진행되면서 약 10배의 느린 속도로 유동성 저하가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
- 아래 그림 6은 실험체에 설치된 로드셀을 통해서 측정된 시공시간에 따른 유동성 뒤채움재의 부력값을 나타낸 그래프이다. 뒤채움재를 타설을 시작하는 A구간부터 계측을 시작하여 뒤채움재가 관이 설치한 위치까지 채워진 B, D구간부터 부력이 급속히 증가하고, 타설을 중지하는 C, E 구간에서는 타설 중단으로 인하여 부력이 안정화 및 점차적인 감소함을 알 수 있었다. 그리고 실험을 통해서 계측된 최대 부력값(6.
- 모형실험 수행전 2.0 m3 용량의 배합통을 이용하여 타설 실험을 수행한 결과, 배합통의 효율이 낮아 배합 및 타설까지의 시간이 20분이 소요되어 손비빔으로 제조한 시료에 비해서 타설시 유동성이 10 %정도 나타났다. 따라서 본 실험에서는 자체 제작한 배치플랜트에서 3분 동안 배합하고 펌프카를 이용하여 2.
- 급속시공을 위해서 조기강도를 발현하는 급결 유동성 뒤채움재의 경우 최초 유동성은 235 - 265 mm을 나타내지만, 약 9 -15분 사이에 유동성이 급격히 저감하여 펌프타설 한계치의 160 mm에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 급결재를 사용하지 않은 시료에 대해서는 초기 유동성부터 급결재를 투입한 시료에 비해서 약 13 -21 % 높은 유동성을 나타내고 이후 양생이 진행되면서 약 10배의 느린 속도로 유동성 저하가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 급결 유동성 뒤채움재의 경우 최초 시료 배합후 최대 15분이내 타설이 완료되어야 하는 바, 시공품질에 대한 신뢰성 확보를 위한 검토가 필요하다.
- 타설 1시간후에는 성인 남성이 설수 있고, 4시간후에는 시공장비의 운행이 가능했고 28일째 실제 인력굴착이 가능하였다. 배합시 배합통시료를 이용하여 유동성 및 일축압축강도시험을 같이 수행한 결과 교반시작 7분 경과시 유동성이 250 mm로 2차 모형실험결과와 유사하게 나타났고, 일축압축강도 역시 1시간 경과후 50.91 kN/m2, 4시간 경과후 178.36 kN/m2, 28일 경과 후 441 kN/m2를 나타냈다.
- 그림 7은 관로의 중앙에 위치한 관에 대해서 360도 방향으로 변형률을 측정한 값으로 8곳 중 45도와 315도의 센서는 작동하지 않았으며, 관 중앙 상부 0도 지점은 타설시 충격을 직접적으로 받는 곳으로 타설 시점마다 타설 하중에 의한 급격한 변형률을 나타냈으며, 그 외 지점들은 타설량이 증가함에 따라서 계단식으로 증가하는 경향을 나타냈다. 변형률의 크기는 관의 상부(0도)에서 가장 크고 90도 일때 가장 작게 나타났으며 그 차이는 약 2배 이상으로 확인되었다.
- 유동성 뒤채움재의 타설이 완료된 45분부터 급격하게 부력이 감소되는 구간과 부력 감소속도가 감소되는 구간, 그리고 부력의 영향이 종료되는 구간을 각각 A, B, C로 나누어 시간에 따른 부력 감소율을 나타내었다. 부력의 영향이 종료되는 시간은 타설 완료 후 99분으로 측정되었으며, 초기 30분에 총 발생부력의 74%가 감소 된 것을 알 수 있었다.
- (2) 2차례의 모형실험 결과를 토대로 PE파형관 의 설치에 따른 시공방법을 설정하였다. 시공시 급속고화하는 유동성 뒤채움재의 타설시공성 확보를 위해서 현장 유동성 시험을 통해서 확인한 타설 가능 시간내(9～15분) 타설을 완료할 수 있는 배치플랜트를 이용하고, 시공 부력(이론부력의 70%)에 적합한 간격재를 최대 1.8m 간격으로 설치하고 타설은 최대 2m 간격을 유지하면서 시공토록 설정하였고, 3차 현장 실물실험에서 본 연구에서 도출한 시공방법을 적용하여 시공품질 및 구조적 안정성 모두 확보 할 수 있음을 확인하였다.
- 시험종료 후 토조를 분리하여 시공된 시험체를 관찰한 결과 그림 9와 같이 관로사이 공간에 뒤채움재가 충실히 채움되어 있는 것을 확인 할 수 있었고, 노출면에 대해서 관의 변위를 측정한 결과 간격재의 중앙부분에서 관의 변위가 관직경의 최대 0.8 % 정도 발생하였고, 하부에서는 약 0.4 %의 변형을 보여주었다. 이는 관의 손상을 수반할 정도의 변형은 아니지만, 도통시험결과 관로의 변형을 방지하기 위해서 2m 간격으로 콘크리트 간격재를 설치하였음에도 불구하고 관로 선형 이탈에 따른 케이블 포설작업은 불가능 하였다.
- 이 값은 일본의 유동성 뒤채움재 기준인 2 ~ 5 % (新田政幸, 2004)을 모두 만족하는 결과로 일반 유동성 뒤채움재보다 급속 고화되는 특성에도 불구하고 짧은 시간내에 자기수평성을 유지하는 것으로 확인되었다. 실제 시공시 관로의 타설간격은 실험시 적용한 가장 긴 타설구간인 2m 적용이 가능한 것으로 나타났다.
- 8 m로 최소곡률반경에 대한 한국전력공사 관로설치 기준(조성수, 1999)인 관로 내경의 30배 이상을 만족하였다. 실제 시공에서는 최대 1.8 m 간격내에서 관로 선형성을 확보를 위한 간격재 설치가 필요한 것으로 확인되었다.
- 8 m 간격으로 설치하여 고정시키고, 유동성 뒤채움재 교반시 시간별 유동성 측정 시험을 통해서 타설 가능한 최소 시간을 확인하여 배치플랜트를 통해서 시간내 최대 2m 간격으로 타설 하였다. 실험결과 양생후 지중송전관로의 선형성 확보 및 재료의 자기수평성 확보 뿐만 아니라 구조적 안정성도 기존의 모래보다 우수함을 확인 할 수 있었다(그림 17 ~19).
- 그림 11은 3차례에 걸쳐서 배치플랜트에서 교반시간을 5, 6, 9분으로 달리하면서 시료를 배합하여 시간별 유동성을 측정한 그래프이다. 유동성 뒤채움재가 제작되어 타설되는 시점인 5분부터 매분 유동성을 측정한 1차 실험에서 11분까지 유동성을 측정한 결과 약 9분시점에서 송배출한계유동성인 160 mm에 도달하였고(그림 11의 A구역), 이후 14분까지 3분간 다시 교반한 후 유동성을 측정한 결과 일시적으로 약 210mm까지 유동성이 상승하였으나 더욱 급하게 유동성이 저하되는 것을 확인하였다(그림11의 B구역). 이후 교반시간을 달리하면서 시험한 결과 시간에 따른 유동성 감소율은 교반시간에 관계없이 3번의 시험모두 유사한 결과를 나타냈다.
- 그림 13은 매설관에 미치는 부력을 측정하기 위해 유동성 뒤채움재의 타설시간과 응결 및 경화에 따른 부력의 측정값으로 부력 지속시간 및 감소율을 산정한 결과이다. 유동성 뒤채움재의 타설이 완료된 45분부터 급격하게 부력이 감소되는 구간과 부력 감소속도가 감소되는 구간, 그리고 부력의 영향이 종료되는 구간을 각각 A, B, C로 나누어 시간에 따른 부력 감소율을 나타내었다. 부력의 영향이 종료되는 시간은 타설 완료 후 99분으로 측정되었으며, 초기 30분에 총 발생부력의 74%가 감소 된 것을 알 수 있었다.
- 72 %로 나타났다. 이 값은 일본의 유동성 뒤채움재 기준인 2 ~ 5 % (新田政幸, 2004)을 모두 만족하는 결과로 일반 유동성 뒤채움재보다 급속 고화되는 특성에도 불구하고 짧은 시간내에 자기수평성을 유지하는 것으로 확인되었다. 실제 시공시 관로의 타설간격은 실험시 적용한 가장 긴 타설구간인 2m 적용이 가능한 것으로 나타났다.
- 이후 교반시간을 달리하면서 시험한 결과 시간에 따른 유동성 감소율은 교반시간에 관계없이 3번의 시험모두 유사한 결과를 나타냈다. 즉 급속 고화되는 본 재료의 특성상 교반의 효과는 유동성 확보를 위해서 큰 영향을 주지 못하는 것으로 확인되었다. 그리고 표 6은 유동성시험 3회시 배치플랜트에서 채취한 시료에 대해서 일축압축 강도 시험을 수행한 결과로 1시간, 4시간, 28일에 대해서 74.
- 1, 2차 모형실험을 통해서 급결 유동성 뒤채움재 시공시 타설시 발생하는 부력 및 급결 특성 때문에 작업성과 시공품질을 유지하기 하는 것이 매우 어려움을 알 수 있었다. 즉, 시공시 교반 후 9-15분 사이에 유동성이 급격히 저감하여 타설 한계 유동치인 160 mm에 도달하므로 신속한 타설이 요구되고, 타설초기 뒤채움재의 부력에 의한 파형관로의 변형이 발생하여 시공 후 선형 확보를 위한 간격재가 필요하고, 관로사이를 조밀하게 채우기 위한 자기 수평성 확보도 필요함을 알 수 있었다. 따라서, 신속 타설이 가능한 배치플랜트를 사용하고, 부력억제를 위한 간격재 설치 및 자기수평성 확보를 위한 타설간격을 설정키로 하였다.
- 그림 18은 실물실험시 지중매설관로의 수직, 수평변형을 차량하중 재하부터 시간에 따른 계측 값을 나타낸다. 차량하중 재하 후 유동성 뒤채움재의 경우 모래 구간에 비해 수직변형량은 약 14.3 % 수준으로 나타났으며, 수평 변형량은 약 75.0 % 수준인 것으로 나타났다. 관로의 변형은 미소한 값이지만, 유동성 뒤채움재가 관로의 하부와 같이 다짐이 어려운 곳 까지 밀실하게 채워주므로 하중에 따른 추가적인 변형이 작게 나타난 것으로 판단된다.
- 8m 구간에서 도통이 성공적으로 이루어졌다(그림 14). 총 1.8 m 구간에서 매설관로 처짐량을 측정한 결과 타설전 관로 중앙부 최대 처짐량은 관로 자중에 의해 -29mm였고 유동토 타설시 부력에 의한 부유현상으로 40 mm 상승하여 유동토 타설 후 관로 중앙부 최대 처짐량은 +11mm로 나타났다. 이 때 곡률반경은 36.
- 그림 16은 현장 굴착토를 사용하여 배치플랜트로 교반 및 타설을 수행한 후 1시간, 28일에 대해서 현장강도 시험을 수행한 사진이다. 타설 1시간후에는 성인 남성이 설수 있고, 4시간후에는 시공장비의 운행이 가능했고 28일째 실제 인력굴착이 가능하였다. 배합시 배합통시료를 이용하여 유동성 및 일축압축강도시험을 같이 수행한 결과 교반시작 7분 경과시 유동성이 250 mm로 2차 모형실험결과와 유사하게 나타났고, 일축압축강도 역시 1시간 경과후 50.
- 파형관들의 변형을 파형관 길이방향으로 측정한 결과 처짐이 약 7 ∼ 10mm 로 유사한 결과를 나타냈고, 이 수치는 한전 관로최소곡률반경 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 그리고 이번 실험에서 관로의 선형성을 확보하기 위해서는 본 시험에서 적용한 간격재 간격 2m 보다 좀 더 좁은 간격으로 간격재를 설치하여 곡률반경을 키워야 할 것으로 검토되었다.
- 특히 전력선과 같은 라이프라인의 경우에는 도시전체 정전과 같은 엄청난 재앙을 가져올 수 있어 뒤채움재의 적절한 시공이 무엇보다 중요하다. 지중전력선은 주로 PE파형관을 이용하여 시공하게 되는데, 전력선의 특성상 여러 다발을 사용하여 시공하기 때문에 뒤채움재로 주로 사용하는 모래의 경우 물 다짐과 같은 방법을 사용하더라도 파형관 사이 및 원형관저부를 다짐하기는 쉽지 않아, 다짐이 쉽고, 자기 강도를 발현하여 관을 보호할 수 있는 새로운 재료 개발의 필요성이 요구된다. 이러한 문제점을 해결하는 방법중의 하나가 저강도 유동성 뒤채움재(CLSM : controlled low-strength material)의 활용이다.
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