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폴리머 기반 박층 라이너의 초기재령 특성 평가를 위한 실험적 연구
An Experimental Study on the Evaluation of Early-Age Mechanical Properties of Polymer-Based Thin Spray-on Liners 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.23 no.5, 2013년, pp.413 - 427  

장수호 (한국건설기술연구원 GEO-인프라 연구실) ,  이규필 (한국건설기술연구원 GEO-인프라 연구실) ,  한진태 (한국건설기술연구원 GEO-인프라 연구실) ,  박영택 (한국건설기술연구원) ,  최순욱 (한국건설기술연구원 GEO-인프라 연구실) ,  황귀성 (실크로드티앤디 연구개발팀) ,  최명식 (실크로드티앤디)

초록
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폴리머 계열의 박층 라이너는 양호한 암반 조건에서 숏크리트와 철망을 대체할 수 있는 새로운 지보재로 고려되고 있으며, 1990년대부터 광산의 안정성 확보를 위해 사용되고 있다. 하지만 TSL의 지보 성능을 평가하기 위한 TSL의 특성에 대한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 구성 성분이 다른 두 가지 TSL 재료에 대해 재령 7일에 인장강도와 부착강도를 측정하였고, EFNARC(2008)에서 제시하고 있는 지지력 평가 시험도 함께 실시하였다. 시험결과, 폴리머 함량이 높아질수록 재료의 인장강도는 높아지나 상대적으로 부착강도는 작아지는 것으로 나타났다. 특히, 폴리머 함량은 상대적으로 작지만 시멘트계 성분이 포함된 TSL 재료의 경우에는 경화가 빠르기 때문에 부착파괴에 대한 저항성이 높게 나타났다. 이상과 같이 폴리머 함량에 따라 TSL의 성능이 상이하게 나타남을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thin Spray-on Liners(TSLs) based on polymer materials have been considered as an alternative to shotcrete and wire mesh in relatively fair rock conditions, and used in mines since 1990s. Nevertheless, Few experimental studies on their mechanical properties necessary for the evaluation of their beari...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 새로운 암반 지보재로서 고려 되고 있는 TSL의 개념과 특징을 정리하고, 해외에서 개발된 두 가지 TSL 재료에 대해 실험실 시험을 실시하여 TSL 재료의 성분 차이에 따라 초기재령에서 발현되는 TSL의 역학적 특성을 비교하고자 하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 혼합방식과 성분이 상이한 해외의 두 가지 TSL 재료들에 대해, EFNARC(2008)에서 제시하고 있는 TSL 지지력 평가 시험방법과 직접인장 시험에 의해 초기재령에서의 TSL 특성을 평가하고자 하였다. 이와 더불어 TSL의 가장 뛰어난 장점 중의 하나인 부착강도를 평가하고자 EFNARC(1996)에서 제시하고 있는 인발시험을 함께 실시하였다.
  • 본 연구에서는 TSL의 피복 두께를 3 mm로 조절하기 위하여 21×3.3×3 cm 크기의 아크릴 형틀을 사용하여 한번에 3개의 시험체를 제작하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 폴리머 재료에 기반한 TSL의 개념과 특징 그리고 그에 따른 지보 메커니즘을 살펴보았고 기존 숏크리트와 비교할 때 빠른 응결특성과 높은 부착성능 등으로 인해 숏크리트를 대체할 수 있는 새로운 지보재로서의 가능성을 조사하고 정리하였다. 아직까지 관련 자료가 부족한 TSL 재료의 특성, 특히 지보재로서 활용하는데 있어 중요한 초기재령의 특성에 대한 기초적인 실험 연구를 실시하였다.
  • 본 연구에서는 폴리머 재료에 기반한 TSL의 개념과 특징 그리고 그에 따른 지보 메커니즘을 살펴보았고 기존 숏크리트와 비교할 때 빠른 응결특성과 높은 부착성능 등으로 인해 숏크리트를 대체할 수 있는 새로운 지보재로서의 가능성을 조사하고 정리하였다. 아직까지 관련 자료가 부족한 TSL 재료의 특성, 특히 지보재로서 활용하는데 있어 중요한 초기재령의 특성에 대한 기초적인 실험 연구를 실시하였다. 구성재료와 혼합 방식이 상이한 해외의 두 가지 TSL 재료에 대해 재령 7일에서 역학적 특성을 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
박층 뿜칠 라이너는 무엇으로 구성되어 있는가? 박층 뿜칠 라이너(Thin Spray-on Liner, 이하 TSL)는 암반면에 뿜어 붙여지는 폴리머(polymer) 계열의 재료로 구성되며 비교적 양호한 암반 조건에서 숏크리트와 철망을 대체할 수 있는 새로운 지보재로서 고려되고 있다(Roberts, 2001). 현재 광산에서 적용되고 있는 TSL 의 일반적인 타설 두께는 3~5 mm이며 최대 10 mm미만으로서 숏크리트와 비교할 때 두께가 매우 얇은 것이 특징이다(EFNARC, 2008).
TSL은 어떤 장점을 가지고 있는가? TSL은 신속한 타설이 가능하고 높은 조기 안정성으로 인해 숏크리트와 철망을 대체하면서 낙반을 방지할 수 있으며, 방수성능과 주입성능이 우수하여 지하수 유입을 방지하고 암반을 보강할 수 있는 효과를 가지고 있다. 특히, 탄성 특성과 부착력이 매우 우수하며 시간에 따른 장기 열화가 거의 없다는 장점을 가지고 있다 (Lau 외, 2008, Tannant, 2001).
TSL은 어떤 특징을 가지고 있는가? TSL은 신속한 타설이 가능하고 높은 조기 안정성으로 인해 숏크리트와 철망을 대체하면서 낙반을 방지할 수 있으며, 방수성능과 주입성능이 우수하여 지하수 유입을 방지하고 암반을 보강할 수 있는 효과를 가지고 있다. 특히, 탄성 특성과 부착력이 매우 우수하며 시간에 따른 장기 열화가 거의 없다는 장점을 가지고 있다 (Lau 외, 2008, Tannant, 2001).
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참고문헌 (16)

  1. ASTM, 2010, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, D638-10. 

  2. Archibald, J.F. and T. Nicholls, 2001, Comparison of Reinforcement Benefits of Spray-on Linings in Side-by-Side Unconfined Compression Failure Tests on Rock, Proceedings of the 103rd Annual General Meeting of the CIM, Quebec, Canada, 13-25. 

  3. EFNARC, 1996, European Specification for Sprayed Concrete. 

  4. EFNARC, 2008, Specification and Guidelines on Thin Spray-on Liners for Mining and Tunnelling. 

  5. Lau, V., S. Saydam, Y. Cai and R. Mitra, 2008, Laboratory Investigation of Support Mechanism for Thin Spray-on Liners, Proceedings of the 12th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics(IACMAG), Goa, India, 1381-1388. 

  6. Lee, G.-P., D.-G. Kim, G.-J. Bae and S.-H. Chang, 2005, Test Methods of Adhesion Strength of Shotcrete for Quality Control, Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 25, 125-131. 

  7. Povin, Y., D. Stacey, J. Hadjigeorgiou and H. Yilmaz, 2004, Part 1: Thin Spray-on Liners(TSLs)-A Quick Reference Guide, Surface Support in Mining, Y. Povin, D. Stacey and J. Hadjigeorgiou(eds), Australian Centre for Geomechanics, 3-43. 

  8. Roberts, R., 2001, Time to look below the surface of membranes, Australian Mining Monthly, August, 62-63. 

  9. Spearing, A.J.S., 2003, Proposed thin support liner definitions: performance categories, and test methods, Proceedings of the 3rd International Seminar on Surface Support Liners: Thin Sprayed Liners, Shotcrete and Mesh, Section 11, Quebec, Canada. 

  10. Saydam, S., 2008, Ground Control-Use of Liner Support in Mining, Presentation file, MINE4300-GEOTECHNICAL ENGINEERING, School of Mining Engineering, University of New South Wales. 

  11. Stacey, T.R., 2001, Review of membrane support mechanisms, loading mechanisms, desired membrane performance, and appropriate test methods, The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, October 2001, 343-352. 

  12. Stern, J., R.J. Gerber, A.T. Harrison and P.H. Ferreira, 2007, Investigation of the characteristics of thin spray liners(TSL's) and their use as an additional support medium in block cave mining, Proceedings of the 1st international Symposium on Block and Sub-level Caving, South Africa, 217-238. 

  13. Tannant, D.D., 2001, Thin Spray-on Liners for Underground Rock Support, Proceedings of the 17th International Mining Congress and Exhibition of Turkey- IMCET 2001, 57-73. 

  14. Tannant, D.D., 2004, Thin Spray-on Liners for Underground Rock Support-Testing and Design Issues, Surface Support in Mining, Y. Povin, D. Stacey and J. Hadjigeorgiou(eds), Australian Centre for Geomechanics, 51-59. 

  15. Tannant, D.D., G., Swan, S. ESPLEY and C. Graham, 1999, Laboratory test procedures for validating the use of thin sprayed-on liners for mesh replacement, Proceedings of Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum 101st Annual General Meeting, Calgary, Alberta, published on CD-ROM, p.8. 

  16. Yilmaz, H., 2007, Shear-bond strength testing of thin spray-on liners, The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 107, 519-530. 

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