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[국내논문] 뿜칠 방수 멤브레인 시작품의 기초 물성평가
An Experimental Study on Fundamental Properties of a Sprayable Waterproofing Membrane 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.26 no.3, 2016년, pp.220 - 234  

장수호 (한국건설기술연구원 지반연구소) ,  강태호 (한국건설기술연구원 지반연구소) ,  최순욱 () ,  이철호 (한국건설기술연구원 지반연구소) ,  황귀성 (실크로드티앤디 연구개발팀) ,  최명식 (실크로드티앤디)

초록
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뿜칠 방수 멤브레인은 다양한 지하 굴착 현장에서 종래의 시트 방수 멤브레인을 대체할 수 있는 방수 재료로 고려되고 있다. 하지만 아직까지 뿜칠 방수 멤브레인의 특성들에 대한 기초적인 연구가 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 새롭게 제작된 액상과 분말의 2성분 뿜칠 방수 멤브레인 시작품에 대한 물리적 역학적 특성들을 측정하였다. 또한 구성재료와 시공방법인 유사한 박층 뿜칠 라이너와 뿜칠 방수 멤브레인의 특성들을 비교하였다. 분석 결과, 뿜칠 방수 멤브레인의 신장율은 약 250~300%로서 TSL과 비교할 때 상대적으로 매우 큰 연성을 나타내었다. 하지만 뿜칠 방수 멤브레인의 부착강도와 지지력은 박층 뿜칠 라이너보다 다소 낮게 측정되어 지보재로서의 적용에는 한계가 있는 것으로 나타났다. 3차원 X-ray CT 촬영에 의한 뿜칠 방수 멤브레인의 공극률은 26.13%로 분석되었으나, 대부분의 공극들은 양생 과정 중에 형성된 것으로서 서로 연결되어 있지는 않고 개별적으로 존재하는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Sprayable waterproofing membrane has been considered as a substitute for a sheet waterproofing membrane in a variety of underground excavation works. However, fundamental properties of sprayble waterproofing membrane have not been fully given yet. In this study, a new two-component sprayable waterpr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 뿜칠 방수 멤브레인을 개발하기 위한 기초적인 단계로서, 멤브레인 재료의 시작품을 제작하고 이에 대한 기본적인 물리적․역학적 특성들을 평가하였다. 특히, 종래의 분말 1성분 방수 멤브레인으로 인한 타설 중 분진 발생 문제를 최소화하고자, 액상과 분말의 2성분으로 구성된 멤브레인 재료의 시작품을 제작하였다.
  • 본 연구에서는 Table 2에 제시된 수밀성, 난연성 및 내구성 특성들보다는 새로 개발한 뿜칠 방수 멤브레인 시작품의 기초적인 특성을 평가하기 위한 시험들에 중점을 두었다. 이에 뿜칠 방수 멤브레인의 경화특성을 파악할 수 있는 쇼어경도(Shore A hardness)와 함께, 앞서 2장의 예비 배합시험에서 기초적인 물성으로 활용한 인장강도, 파괴 시의 신장율 및 부착강도를 측정하였다.
  • 본 연구에서는 다양한 지하 굴착공사 현장에서 종래의 시트 방수 멤브레인을 대체할 수 있는 뿜칠 방수 멤브레인을 개발하기 위하여, 뿜칠 방수 멤브레인 재료의 시작품 배합을 도출하고 기본적인 물리적․역학적 특성을 평가하였다. 특히, 향후 지보재로서의 활용 가능성도 파악하고자 Chang et al.
  • 본 연구에서는 뿜칠 방수 멤브레인의 내부 구조를 3차원적으로 평가하기 위하여, X-ray 단층촬영(Computed Tomography, CT)을 실시하였다. CT는 X선을 이용하여 물체의 내부 구조를 3차원적으로 검사하는 비파괴기술로서, 본 연구에서는 산업용 멀티튜브 X-ray CT장비 (Choi et al.
  • 본 연구에서는 뿜칠 방수 멤브레인의 시작품에 대한 최적 배합을 도출하고자, 다음의 Table 1과 같은 시험 배합을 1차적으로 선정하였다. Table 1의 시험배합은 분말 재료에 대한 것이며, 액상 재료로는 방수 기능 발현에 효과적이며 본 연구에서 도출한 분말 재료의 배합 조건에 적합한 액상 폴리머(VINNAPAS 547ED)를 사용하였다.
  • 본 연구에서는 충분한 인장강도를 확보하고 파괴 시의 신장율(elongation at break)을 증가시키기 위하여, 필러로 사용되는 탄산칼슘을 첨가하였다. 탄산칼슘은 백색도도 높고 독성이 없기 때문에 도료 및 고무 등의 분야에서 널리 쓰이고 있는 재료로서, 뿜칠 방수 멤브 레인의 점도를 개선과 신장율 증가에 효과적이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 지하 굴착구간의 차수 및 방수 대책으로 사용하고 있는 시트 방수 멤브레인의 문제점은? 지하 굴착구간의 차수 및 방수 대책으로서 PVC 등의 재질로 제작된 시트 방수 멤브레인(sheet waterproofing membrane)을 일반적으로 사용하고 있다. 그러나 일반 적으로 시트 방수 멤브레인을 설치한 후에는 콘크리트 라이닝을 시공하기 때문에, 시트 방수 멤브레인이 파손 될 경우에는 누수를 원천적으로 방지하기가 어렵다. 또한 시트 방수 멤브레인은 지보재인 숏크리트 라이닝과 구조체인 콘크리트 라이닝을 분리하는 역할을 하기 때문에, 숏크리트 라이닝과 콘크리트 라이닝을 복합체로서 활용하는 것이 불가능하다(Nakashima et al., 2015).
뿜칠 방수 멤브레인 타설 시공 시 멤브레인 재료의 점도가 중요한 이유는? 뿜칠 방수 멤브레인의 타설 시공 시에 멤브레인 재료의 점도가 너무 낮으면 멤브레인의 흘러내림이 크게 발생할 수 있으며, 이와 반대로 점도가 너무 높으면 시공성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. 따라서 멤브레인의 기본적인 역학적 특성인 인장강도와 파괴 시의 신장율 이외에도 멤브레인에 적합한 점도의 확보가 필요하였다.
뿜칠 방수 멤브레인 사용 시의 장점은? 따라서 Fig. 1과 같이 콘 크리트 또는 숏크리트 라이닝과 일체화되어 복합 구조체(composite structure)로서 기능을 발현할 수 있고 이로 인해 라이닝의 두께를 줄일 수 있는 효과도 기대할 수 있다(Holter, 2015; Makhlouf & Holter, 2008; Thomas, 2009). 특히, ITAtech(2013)에서는 두께 약 5 mm의 뿜칠 방수 멤브레인을 통해 지하수 유입이 발생하지 않도록 규정하고 있다.
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참고문헌 (15)

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

  2. ASTM, 2013, Standard Test Method for Tensile Strength of Concrete Surfaces and the Bond Strength or Tensile Strength of Concrete Repair and Overlay Materials by Direct Tension (Pull-off Method), C1583/C1583M-13. 

  3. ASTM, 2015, Standard Test Method for Rubber Property-Durometer Hardness, ASTM D2240-15. 

  4. BS EN 1542:1999, 1999, Products and systems for the protection and repair of concrete structures-Test methods -Measurement of bound strength by pull-off. 

  5. BS EN 1766:2000, 2000, Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Test methods. Reference concretes for testing. 

  6. Chang, S.-H., G.-P. Lee, J.-T. Han, S.-W. Choi, G.-S. Hwang and M.-S. Choi, 2015, Development of a Powder-type Thin Spray-on Liner and Its Performance Evaluation at Different Curing Ages, Tunnels & Underground Space, Vol. 25, No. 3, 293-302. 

  7. Choi, S.-W., S.-H. Chang, C. Lee, G.-P. Lee, Y. H. Bae and T.-W. Ha, 2015, Performance Evaluation of Conical Picks for Roadheader in Copper Mines, Tunnels & Underground Space, Vol. 25, No. 6, 413-427. 

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

  9. Han, J.-T., G.-P. Lee, Y.-T. Park, S.-W. Choi, G.-S. Hwang, M.-S. Choi and S.-H. Chang, 2013, An experimental study on bonding and bearing capacities of thin spray-on liner to evaluate its applicability as a tunnel support member, J. of Korean Tunn Undergr Sp Assoc, Vol. 15, No. 6, 571-583. 

  10. Holter, K.G., 2015, Performance of EVA-Based Membranes for SCL in Hard Rock, Rock Mech. Rock Eng., Vol. 49, 1329-1358. 

  11. ITAtech, 2013, ITAtech design guidance for spray applied waterproofing membranes, ITAtech Activity Group Lining and Waterproofing, ITAtech Report No. 2. 

  12. Makhlouf, R. and K. Holter, 2008, Rehabilitation of concrete lined tunnels using a composite sprayed liner with sprayed concrete and sprayable waterproofing membrane, Proc. of ITA World Tunnel Congress 2008, Agra, India, 1175-1182. 

  13. Nakashima, M., A.-L. Hammer, M. Thewes, M. Elshafie and K. Soga, 2015, Mechanical behaviour of a sprayed concrete lining isolated by a sprayed waterproofing membrane, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 47, 143-152. 

  14. Stubberfield, K., 2016, Masterseal $345^{(R)}$ Application Course-Lecture Material, Tunnelling & Underground Construction Academy (TUCA), London, April 13, 2016. 

  15. Thomas, A., 2009, Sprayed Concrete Lined Tunnels, Taylor & Francis, London. 

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