[논문]GPR 기반 콘크리트 슬래브 시공 두께 검측 기법 개발

이태민; 강민주; 최민서; 정선응; 최하진

doi:10.11112/jksmi.2022.26.3.39

GPR 기반 콘크리트 슬래브 시공 두께 검측 기법 개발
Development of Thickness Measurement Method From Concrete Slab Using Ground Penetrating Radar 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.26 no.3, 2022년, pp.39 - 47

이태민 (숭실대학교 건축학과) , 강민주 (숭실대학교 건축학과) , 최민서 (숭실대학교 건축학과) , 정선응 (한국토지주택공사) , 최하진 (숭실대학교 건축학부)

초록
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국내의 공동주택 보급률 증가에 따라 층간소음으로 인한 문제가 증가하고 있다. 이를 예방하기 위하여 바닥 충격음 차단 구조에 대한 수요가 높아지고 있으며 해당 구조에 대한 성능 인증이 이뤄지고 있지만 소음 차단 성능이 현장에서는 재현되지 않는다는 문제점이 있다. 해당 구조가 제 성능을 발휘하기 위해서는 일정 두께 이상의 마감 모르타르 타설이 필요하며, 해당 구조의 시공 적정성 판정을 위하여 GPR을 이용한 두께 측정 실험을 진행하였다. 본 연구에서 개발한 두께 측정 알고리즘은 측정된 데이터를 기반으로 상대유전율을 설정할 수 있어 정확한 두께 값을 측정할 수 있다. 네 종류의 바닥 충격음 차단 인증 구조에서 GPR 두께 측정 실험을 진행하였으며, GPR 데이터와 천공 측정 데이터 간 평균 오차는 1.95mm로 나타났다. 또한 마감재 유무가 측정값에 미치는 영향을 조사하기 위하여 총 3가지 종류의 마감재를 배치하고 실험을 진행으며, 평균 오차는 1.70mm로 나타났다. 추가적으로 장비의 샘플링 오차, 개발 알고리즘 변수, 천공 오차등을 종합적으로 고려하였을 때, GPR 계측 및 제안 알고리즘은 매우 높은 정확도로 슬래브 마감 모르타르의 두께 측정에 적용할 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we proposed a thickness measurement method of concrete slab using GPR, and the verification of the suggested algorithm was carried out through real-scale experiment. The thickness measurement algorithm developed in this study is to set the relative dielectric constant based on the unique shape of parabola, and time series data can be converted to thickness information. GPR scanning were conducted in four types of slab structure for noise reduction, including finishing mortar, autoclaved lightweight concrete, and noise damping layer. The thickness obtained by GPR was compared with Boring data, and the average error was 1.95 mm. In order to investigate the effect of finishing materials on the slab, additional three types of finishing materials were placed, and the following average error was 1.70 mm. In addition, sampling interval from device, the effect of radius on the shape of parabola, and Boring error were comprehensively discussed. Based on the experimental verification, GPR scanning and the suggested algorithm have a great potential that they can be applied to the thickness measurement of finishing mortar from concrete slab with high accuracy.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1 Presentation of GPR data (a) A-scan, (b) B-scan, (c) C-scan
그림 Fig. 2 Measurement scenario (a) Information in spatial axis, (b) Parabola information in space-time axis
그림 Fig. 3 Parabolic shape according to the change in dielectric constant (R=25mm)
그림 Fig. 4 The workflow of time-thickness conversion algorithm
그림 Fig. 5 Example of the suggested algorithm applied to measured GPR data and depth estimation
그림 Fig. 6 Example photos of experiment (a) GPR scanning, (b) Boring
그림 Fig. 7 Floor plan including scanning area and Boring locations (a) Scanning area and Boring locations (b) PVC pipe
그림 Fig. 8 The details of slab layers and specimen notation
그림 Fig. 9 Finishing materials (a) 2T linoleum, (b) 6T linoleum, (c) 6T laminate floor
표 Table 1 Types of specimens
표 Table 2 Specification of GPR equipment
그림 Fig. 10 Experimantal results (a) A-Scan & B-Scan (b) C-Scan
그림 Fig. 11 Example of boring (a) Thickness measurement (b) Possible Boring error
표 Table 3 Results of experiment without finishing materials (Unit: mm)
그림 Fig. 12 Parabolic shape according to the change in reflector radius
표 Table 4 Results of experiment with finishing materials (Unit: mm)

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