KR101524266B1 - 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터널을 만드는 터널 라이닝 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1차 지보라이닝과 2차 콘크리트 라이닝 사이에 절연재를 타설함에 따라 콘크리트의 건조수축이나 온도변화에 의한 응력, 터널공법에 따른 독특한 역학조건, 라이닝에 작용하는 외력 또는 이들의 합성작용 등에 의하여 발생되는 균열을 감소시킴으로서 터널의 내구성을 향상시켜 수명을 연장하고 안정성을 확보할 수 있는 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 터널을 만드는 터널 라이닝 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1차 지보라이닝과 2차 콘크리트 라이닝 사이에 절연재를 타설함에 따라 콘크리트의 건조수축이나 온도변화에 의한 응력, 터널공법에 따른 독특한 역학조건, 라이닝에 작용하는 외력 또는 이들의 합성작용 등에 의하여 발생되는 균열을 감소시킴으로서 터널의 내구성을 향상시켜 수명을 연장하고 안정성을 확보할 수 있는 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 터널공법으로는 재래식의 공법과 함께 NATM 터널 공법, TBM공법, 챔미공법 등이 있으며 재래식 공법과 NATM터널 공법의 차이는 터널 굴착 시 내부를 지지하는 방법에 있어 그 차이가 있다.
따라서 이러한 터널 공법에 관한 종래기술로는 공개특허 10-2006-0089767호 『크랙 방지용 홈이 형성된 터널 라이닝 및 그 제조방법』이 있는데,
상기 종래기술은 복수개의 단위체들이 틈새를 두고 연속 반복적으로 배열되는 터널 라이닝에 있어서, 터널 라이닝의 단위체 일측에 내향으로 개방된 크랙 방지용 홈이 적어도 하나 이상 형성된 것을 특지으로 하는 크랙 방지용 홈이 형성된 터널 라이닝 및 그 제조방법을 제시하고 있다.
또한 종래기술로 등록특허 제10-1420073호 『터널 라이닝 콘크리트 균열방지 공법 및 장치』가 있는데,
상기 종래기술은 콘크리트 투입구가 설치되고 일 측 마구리면 중간에 복수개의 레이턴스 유출구가 설치되고, 상기 마구리면 최상부에 콘크리트 타설 확인구가 설치된 라이닝 거푸집을 설치하는 단계, 굳지 않은 콘크리트를 상기 라이닝 거푸집의 콘크리트 투입구에 펌프로 압송하여 콘크리트를 타설하는 단계, 굳지 않은 콘크리트를 펌프로 간헐 압송하여 굳지 않은 콘크리트가 간헐 타설되는 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 이루어지는 터널 라이닝 콘크리트 균열방지 공법 및 장치를 제시하고 있다.
나아가 종래기술로 등록특허 제10-0799979호 『파형강판 터널의 터널 입출구 라이닝 보강방법』이 있는데,
상기 종래기술은 터널의 길이방향의 양끝단에 배치된 파형강판을 둘러싸는 거푸집을 터널의 원호방향을 따라 설치하고, 터널의 원호방향을 따라 상기 파형강판의 산 또는 골부분에 일정 간격으로 앵커볼트를 체결하는 단계와, 상기 거푸집 내에 철근을 배치하고 상기 앵커볼트와 상기 철근을 체결하는 단계와, 터널의 원호방향을 따라 상기 파형강판의 경사면에 일정간격으로 콘크리트 삽입용 구멍을 천공하는 단계와, 상기 콘크리트 삽입용 구멍을 통해 상기 파형강판 하부부분에 콘크리트를 충진한 다음 상기 거푸집에 콘크리트를 충진하여 터널 입출구 보강보를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 파형강판 터널의 터널 입출구 라이닝 보강방법을 제시하고 있다.
아울러 종래기술로 등록특허 제10-0605560호 『앵커봉을 이용한 조립식 터널의 라이닝 조립 구조』가 있는데,
상기 종래기술은 터널 시공을 단순화함과 아울러 터널 공사기간을 단축하고 시공비를 감축시킬 수 있는 앵커봉을 이용한 조립식 터널의 라이닝 구조를 제시하고 있다.
일반적으로 터널을 형성하기 위하여 1차적으로 지보 라이닝을 구비하고, 이러한 지보라이닝 후 2차 콘크리트라이닝을 타설하게 된다. 이 때 2차 콘크리트라이닝은 균열이 발생하게 되는데, 이러한 균열은 온도차에 의한 수축에 의해 발생되거나 외력, 터널의 형상, 지질, 시공법, 콘크리트 배합 등에 의한 영향을 받아서 발생한다. 또한 2차 콘크리트 라이닝의 균열은 매우 다양하고 불규칙한 특성으로 발생되며, 콘크리트는 경화되는 동안 발열 반응하여 온도가 상승되지만 경화 후 대기온도로 낮아져서 온도차가 생겨서 인장응력이 발생되어 수축균열이 생긴다. 더 나아가 지보 외력으로 작용하며 접촉면적이 작을수록 하중 집중도가 커져서 아주 작은 변형이나 하중에서도 2차 콘크리트라이닝에 외력에 의한 균열이 발생될 수 있다.
이러한 2차 콘크리트라이닝에 균열이 발생하더라도 터널 안정성이 현저히 손상되는 일은 드물지만 균열이 발생되면 지하수가 유출되고, 석회나 탄산염 등이 벽면에 침착되어서 미관이 나빠지고, 겨울에 고드름이 생기거나 균열 내 물의 동격융해에 의해 콘크리트가 손상되는 등 터널의 안정성이 간접적으로 영향을 받을 수 있다. 또한 균열은 거푸집을 탈형할 때부터 발생되는 경우는 드물고 콘크리트 타설 후 3~7일 경이나 수주일 후에 많이 발생된다.
2차 콘크리트라이닝의 균열은 대체로 지질이 좋을수록 적게 발생되며, 습기가 많은 곳은 적게, 팽창시멘트를 사용하면 적고 늦게, 그리고 2차 콘크리트라이닝의 두께가 국부적으로 얇은 곳에서는 쉽게 발생된다. 2차 콘크리트라이닝의 균열특성은 터널의 형상, 지질, 시공법, 콘크리트 배합 등의 영향을 받으므로 매우 다양하고 규칙성을 찾기 어렵다.
아울러 터널굴착공법의 독특한 역학적 상황에 따른 하중에 의해서도 2차 콘크리트라이닝에 균열이 발생되며, 이러한 균열은 철근배근이나 콘크리트 배합을 개선하거나 팽창시멘트를 사용해도 완전히 방지하기 어렵다.
2차 콘크리트라이닝의 균열은 재래공법으로 건설한 터널보다 NATM터널에서 많이 발생되는데, 재래공법의 1차 라이닝은 얇고 처지기 쉬워서 지반과 같이 변형하기 때문에 지반과 밀착상태가 양호하여 라이닝 하중이 분포하중으로 작용하지만, 강지보공은 강성이 커서 쉽게 휘어지지 않기 때문에 2차 콘크리트라이닝과 점접촉이 되지 않아서 재래공법에서는 균열이 적게 발생한다.
반면에 NATM터널에서는 1차 지보라이닝과 2차 콘크리트라이닝이 측벽에서는 잘 밀착되어 있으나 천단에 가까울수록 서로 분리되고, 천정에서는 완전히 분리된 경우가 많다. 또한 미소한 지반변형이 오래 계속되기 때문에 1차 지보라이닝이 처져서 2차 콘크리트라이닝에 접촉되면, 하중이 2차 콘크리트라이닝에 직접 작용하게 된다. 이 때 접촉면적이 작을수록 하중 집중도가 커져서 균열이 발생되기가 쉽다.
따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템에 있어서,
1차 지보라이닝과, 2차 콘크리트라이닝 사이에 절연재를 구비하여 특히 2차 콘크리트라이닝에 균열이 발생되는 것을 방지하는 터널 라이닝 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
또한 상기 절연재를 쉬트 2 ~10mm 또는 아스팔트 1mm 또는 발포몰탈 5mm 두께로 구성함에 따라 구조가 간단하고 간편하게 시공이 가능하되 콘크리트의 균열을 미연에 방지할 수 있는 터널 라이닝 시스템을 제공함을 또 하나의 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터널 라이닝 시스템은
터널의 형상을 이루어 타설되는 1차 지보라이닝;
상기 1차 지보라이닝 내부에 타설되는 절연재;
상기 절연재 내부에 타설되는 2차 콘크리트라이닝;을 포함하여 이루어지되,
상기 절연재는
쉬트 2 ~ 10 mm 두께로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 터널 라이닝 시스템은
1차 지보라이닝과 2차 콘크리트라이닝 사이에 절연재를 구비하여 터널에 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있어 안정성을 확보할 수 있다.
일반적으로 2차 콘크리트라이닝에서 배후 지반까지 관통된 균열은 많지 않다. 즉, 인버트 횡방향 연장균열은 대개 관통되어 있고, 천단이나 측벽의 균열은 대개 내측표면에만 발생된다. 또한 2차 콘크리트라이닝 균열은 보통 내측표면으로부터 2차 콘크리트라이닝 두게의 1/2 ~ 2/3 깊이로 발생되며, 수축균열은 건조나 온도강하에 의해 발생되며, 대개 별로 구속되지 않은 천단부근에서 발생되고 균열 폭도 넓으며 강하게 구속된 인버트에서 발생될 경우도 있다. 배면이 구속상태인 콘크리트는 수축하면 균열이 발생되므로 1차 지보라이닝과 2차 콘크리트라이닝 사이에 절연재로 쉬트 2 ~ 10mm 두께 또는 아스팔트 1mm 두께 또는 발포 몰탈 5mm 두께로 설치하면 균열을 대폭 감소시키거나 방지할 수 있다.
또한 인버트를 설치한 NATM 터널에서는 인버트에 의한 구속 때문에 횡방향 균열과 종방향 균열 및 기타 균열 등이 발생되는데, 터널의 종방향 균열은 종방향 선하중에 의해 발생되며, 대개 천단이나 스프링라인 부근에서 길게 나타나고, 횡방향 균열은 라이닝 중앙 측벽하단에서 발생되어 연직으로 전파되거나, 천단부에서 발생되어서 하중 작용점에서 발생하여 반경방향 또는 3 ~ 4 방향으로 확산되는 경우에도 이러한 절연재를 시공함으로써 콘크리트에 대한 균열을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터널 라이닝 시스템의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 터널 라이닝 시스템의 확대도
도 2는 본 발명에 따른 터널 라이닝 시스템의 확대도
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 라이닝 시스템은 터널 형상을 이루는 1차 지보라이닝(10)과, 상기 지보라이닝(10) 하부에 구비되는 2차 콘크리트라이닝 및 상기 1차 지보라이닝(10)과 2차 콘크리트라이닝 사이에 구비되는 절연재(20)를 포함하여 이루어져 있다.
일반적으로 터널의 건설 장소는 연약지반, 경질암석층, 연약암석층, 수중 등 4가지 종류로 구분할 수 있다. 터널을 건설하기 전에는 반드시 입지에 대한 지질조건을 조사해야 하며, 그 조사내용에는 공기 측량, 토양 표본 분석, 시험구멍 천공 등이 포함된다. 횡갱의 굴착작업은 구릉이나 산의 경사지에서 시작하거나, 장비를 내려 잡석이나 버력을 이동시키는 수갱에서 시작한다. 모든 터널에는 작업자들에게 공기를 공급할 수 있고 후에 수송에 필요하고 폭발이나 가스층으로부터 나오는 기체를 뽑아 낼 수 있는 통기장치도 필요하다.
지하도, 상하수도 설비 등을 목적으로 건설되는 연약지반의 터널은 보통 얕으며 경질 암석층의 터널보다 굴착하기 쉽지만 지보의 자립시간이 매우 짧다. 이러한 터널이 무너지는 것을 방지하려면지지 구조물을 연속적으로 선진도갱 또는 굴착면 주위에 건설해야 하며, 지반하중을 지지하는 데 가장 이상적인 형태는 원형 또는 아치형이다. 초기 터널에서는 지지물로 벽돌과 암석이 사용되었으나, 현대 터널에서는 콘크리트 라이닝(30)이 설치되기 전까지 보통 STEEL RIB이 사용되었다.
단단한 암석층에 터널을 건설하기 위한 굴착작업은 연약지반의 경우보다 속도가 느리지만 무지보자립시간이 훨씬 긴 장점이 있다. 또한 결함이 없는 암석층을 통과해 터널을 건설한다면 추가적인 지지물이 거의 필요없으나, 보통은 결함이 있는 암석층을 종종 만나게 되므로 그 조건에 맞는 터널 작업으로 변화시켜야 한다. 즉, 많은 파면을 가진 암석층에서 굴착작업을 하는 경우는 암석층이 매우 빠르게 무너질 수 있으며, 이 경우 연약지반에서와 마찬가지로 굴착 후 즉시 지지되어야 한다. 또한 절 리가 있는 경우, 절리 사이에 너트로 인장력을 주는 록 볼트(Rock bolt)를 사용해 지지할 수도 있다.
아울러 터널 공사는 선진도갱을 안정화시킴으로써 더욱더 효율적이고 안전해졌으며, 연약지반에서는 그라우트 같은 재료를 터널 지역으로 주입해 지반을 안정시키고 물의 침투를 억제한다. 이렇게 하면 시내 건물 밑에 터널을 건설하는 경우 발생하는 토양유실로 인해 지반이 내려앉는 문제를 방지할 수 있으며, '숏크리팅'(Shotcreting)이라는 터널 지지방법으로 적용하는데 이것은 굴착작업 후 긴 로봇 팔에 달린 노즐을 이용해 숏콘크리트라는 콘크리트 혼합물을 터널 천정부 등에 뿌려주는 것이다. 숏크리팅은 바로 하중을 지지해 토양유실을 최소화 시킬 수 있다. 그 후 콘크리트 라이닝(30)을 두껍게 함으로서 영구적인 터널을 건설할 수 있으나 이 때 라이닝 콘크리트에서 영구구조물이 되어야 함에도 라이닝 콘크리트에 균열이 발생하여 터널의 안정성에 문제가 발생할 뿐 아니라 영구 구조물로서의 가치는 상실되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 라이닝콘크리트에 균열을 방지하기 위하여 절연재(20)를 사용하여 라이닝 콘크리트나 박스형 콘크리트, 원형 콘크리트 터널 등에 침출을 방지하여 균열을 방지할 수 있다.
이 때 도로나 철도터널의 침출을 방지하기 위하여는 콘크리트라이닝에 사용되는 방수는 무거운 수압을 견디지 못할 수 있다. 따라서 방수 라이닝이 가능하도록 물이나 습기가 없는 터널로 만들어야 한다.
또한 압력터널은 일반적으로 모든 둘레를 따라 그라우팅되고, 그라우팅된 암반은 수압을 견딜 수 있으나, 비용이 많이 들어가는 등의 문제점으로 보다 효과가 확실한 아스팔트 등으로 이루어진 절연재(20)를 사용하여 1차 지보라이닝(10)의 면을 따라 1mm ~ 3mm 정도로 도포해주면 물로 포화된 터널 및 지하 공동 등에 침출압을 감소시키고 터널의 측면 배수구로 물을 배출하기 위하여 깊은 배수공이 터널 벽에 설치되어야 한다.
따라서 배수공의 막힘 여부를 확인하기 위하여 측면 배수공 및 채택된 배수공으로부터 물의 배출을 위하여 터널이 완료된 이후에도 계속적인 계측을 하여야 하며 절연재(20) 시공으로 배수터널과 비 배수터널 특성을 유지하여 2차 지보라이닝(10) 콘크리트에 대한 균열을 방지하여 터널 및 라이닝 콘크리트에 대한 역구구조물로서의 내구성 확보 및 미관을 유지하고 안정성을 확보 할 수 있다.
여기서 도포되는 아스팔트에 대하여 구체적으로 설명하면,
이러한 아스팔트에는 천연적으로 산출되는 것과 석유에서 인공적으로 생산되는 것이 있으며 석유 아스팔트는 천연 아스팔트에 비하여 불순물이 적으며, 사용목적에 따라 적당히 그 성질을 조절할 수 있는 장점이 있다.
아스팔트는 온도가 높으면 액체 상태가 되고 저온에서는 매우 딱딱해지며, 가열하면 부드러워지고 특정 조건하에서는 탄성을 지니며 아스팔트의 종류에 따라 이 감온성이 달라진다. 또한 아스팔트는 가소성이 풍부하고 방수성/전기절연성/접착성 등이 크며, 화학적으로 안정하다는 특징이 있다.
또한 아스팔트는 검은색이지만 최근에는 착색 아스팔트라고 하는 자유롭게 착색할 수 있는 것이 생산되고 있는데, 이 착색 아스팔트는 아스팔트 속에서 흑색 성분을 제거한 것이거나, 또는 아스팔트와는 전혀 별개인 합성수지에 착색가공한 것으로, 포장이나 도포부위의 색깔구분이나 오픈된 구간의 마크나 미관상의 아름다움을 만드는데 사용한다.
또한 두께감을 올리고 내구성을 높이기 위하여 에폭시 무용제 라이닝이 더 도포될 수 있는데, 최소 포장막은 1mm ~ 3mm 로 시공이 되어야 하며, 무기질 세라믹 코팅 시공도장막은 1회 도포시 0 ~ 0.5mm 로 2회 도포한다.
투명 에폭시 라이닝은 기초 콘크리트 바닥면 천정등을 면처리 한 후에 1mm 의 두께로 시공하여야 하며, 2회 시공시 2mm ~ 3mm 로 되어야 하며, 우레탄으로 1차 라이닝에 코팅할 경우에는 최소 2 ~ 3회 정도의 우레탄 방수시공을 해야한다.
따라서 절연재(20)는 쉬트(무용제 라이닝, 에폭시 라이닝) 2 ~ 10mm 두께로 이루어질 수 있으며, 발포 몰탈 5mm 두께로 이루어지는 것도 가능하며 이에 2차 콘크리트라이닝을 두껍지 않게 형성할 수 있어 휨모멘트의 영향을 줄여 안전율을 향상시킬 수 있다.
아울러 상기 콘크리트 라이닝(30)에는 콘크리트복합체가 타설될 수 있는데,
상기 콘크리트 복합체는 CAㅇCA2를 포함하는 알루미네이트계와 C11A7ㅇCaF2를 포함하는 칼슘 플로로 알루미네이트계 및 CSA(C4A3S)를 포함하는 아윈계 중 하나로 선택되고,
상기 알루미네이트계는 SiO2 9~10 중량부, Al2O3 15~20 중량부, Fe2O3 1~2 중량부, CaO 40~55 중량부, MgO 1~2 중량부, SO3 10~15 중량부, TiO2 1~2 중량부로 이루어지고,
상기 칼슘플로로 알루미네이트계는 SiO2 15~20 중량부, Al2O3 5~10 중량부, Fe2O3 2~3 중량부, CaO 50~60 중량부, MgO 0.1~1 중량부, SO3 7~12 중량부, TiO2 0.1~1 중량부로 이루어지며,
상기 아윈계는 SiO2 10~15 중량부, Al2O3 10~15 중량부, Fe2O3 1.5~2.5 중량부, CaO 50~55 중량부, MgO 1~2 중량부, SO3 15~20 중량부, TiO2 0.1~1 중량부로 이루어진다.
콘크리트는 보통 Al2O3 공급원으로 보오크사이트(bauxite), CaF2 공급원으로 fluorite(螢石)가 사용된다. 또한 CaSO4 또는 CaSO4·1/2H2O를 주체로 하는 첨가물을 필요에 따라 첨가한다. C11A7·CaF2 광물은 물과 혼합하여 수분 후에는 경화가 시작되어 급결flash setting)한다. 나아가 3CaO·I2O3·3CaSO4를 다량으로 함유하고 있어 수화반응시 매우 빠른 속도로 침상 결정의 3차원적 망상구조를 형성하는 고황산염의 칼슘설퍼알루미네이트(calcium sulfoaluminate) 수화물(ettringate)을 생성시켜 수시간내에 높은 강도를 발현하게 된다. 즉 물과 접촉하면 C11A7·aF2 광물은 곧바로 용해되어 C3S(calcium silicate)의 수화에 의해 유리된 수산화칼슘[Ca(OH)2] 및 별도로 용해된 황산칼슘(CaSO4)과 신속하게 반응하여 칼슘알루미네이트(calcium aluminate) 수화물 및 알루미네이트aluminate) 수화물을 생성한 후 다시 수분내에 첨가된 유리석고와 반응하여 에트린자이트(ettringate)라는 미세한 침상결정을 생성하여 빠른 조기강도를 발현하게 되는 것이다.
본 발명에 따른 콘크리트가 물과 혼합되면 클링커 성분 중 가장 활성이 큰 C11A7 ·CaF2가 칼슘실리케이트상(C3S, C2S)에서 용해된 수산화칼슘[Ca(OH)2], 무수석고(CaSO4) 및 탄산나트륨(Na2CO3) 등과 반응하여 Al(OH)2F, CAH10, C2AH8, C3AH6, C4AH19, 등 칼슘알루미네이트 수화물을 생성한다. 이 수화물은 별도로 용해된 CaSO4와 신속하게 반응하여 칼슘알루미늄모노설페이트calcium aluminummonosulfate) 수화물(C3A·S·2H12)이 나에트린자이트(3CaO·12O3·CaSO4·2H2O)를 생성하여 미소공극을 충전시켜 조직을 치밀화시킴으로서 수분후에는경화가 시작되고 초기에 높은 강도를 발현한다. 그리고C-S-H gel이 생성되어 안정적으로 장기강도가 증진된다.
나아가 이산화티탄(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 산화알미늄(Al2O3)의 무기분체가 첨가될 수 있다.
보다 상세하게는 ⓐ 이소시아네이트 프리폴리머와 테트라에톡시실란(TEOS)의 혼합물: ⓑ 폴리아민류의 경화제와 아미노실란 혼합물 : ⓒ 무기분체를 '1: 2.5: 8'의 중량 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, ⓑ 경화제와 아미노실란의 혼합물의 비율이 2.5 중량비율 미만이면 경화반응이 잘 진행되지 않고, 2.5 중량비율을 초과하면 경화 후 미반응 아민이 잔류하게 된다. ⓒ 무기분체는 8 중량비율이 적절하며 이때 8 중량비율 미만이면 투입 효과가 미미하고, 8 중량비율을 초과하는 경우는 점도가 높아서 작업성이 떨어진다. 이 ⓒ 무기분체의 성분은 이산화티탄 : 탄산칼슘 : 산화알미늄 = 4: 4: 2 중량비율이 가장 적절하다.
이러한 성분을 추가로 더 포함함에 따라, 콘크리트의 간극 또는 공극을 수밀하게 하여 방수성 및 부착안정성을 강화시키고, 콘크리트 조성물의 견고함을 향상시킬 수 있다.
또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
S : 터널 라이닝 시스템 10 : 지보 라이닝
20 : 절연재 30 : 콘크리트라이닝
20 : 절연재 30 : 콘크리트라이닝
Claims (4)
- 터널의 형상을 이루어 타설되는 1차 지보라이닝;
상기 1차 지보라이닝 내부에 타설되는 절연재;
상기 절연재 내부에 타설되는 2차 콘크리트라이닝;을 포함하여 이루어지되,
사기 절연재는 쉬트 2 ~ 10 mm 두께로 이루어지고,
상기 2차 콘크리트라이닝에는 콘크리트복합체가 사용되며,
상기 콘크리트복합체는
CA·CA2를 포함하는 알루미네이트계와 C11A7·CaF2를 포함하는 칼슘 플로로 알루미네이트계 및 CSA(C4A3S)를 포함하는 아윈계 중 하나로 선택되고,
상기 알루미네이트계는 SiO2 9~10 중량부, Al2O3 15~20 중량부, Fe2O3 1~2 중량부, CaO 40~55 중량부, MgO 1~2 중량부, SO3 10~15 중량부, TiO2 1~2 중량부로 이루어지고,
상기 칼슘플로로 알루미네이트계는 SiO2 15~20 중량부, Al2O3 5~10 중량부, Fe2O3 2~3 중량부, CaO 50~60 중량부, MgO 0.1~1 중량부, SO3 7~12 중량부, TiO2 0.1~1 중량부로 이루어지며,
상기 아윈계는 SiO2 10~15 중량부, Al2O3 10~15 중량부, Fe2O3 1.5~2.5 중량부, CaO 50~55 중량부, MgO 1~2 중량부, SO3 15~20 중량부, TiO2 0.1~1 중량부로 이루어지며,
이산화티탄(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 산화알미늄(Al2O3)의 무기분체가 첨가되는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연재는
아스팔트 1mm ~ 3 mm 또는 발포몰탈 5mm 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝 시스템. - 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 콘크리트라이닝에 사용되는 콘크리트복합체에는
ⓐ 이소시아네이트 프리폴리머와 테트라에톡시실란(TEOS)의 혼합물: ⓑ 폴리아민류의 경화제와 아미노실란 혼합물 : ⓒ 무기분체를 '1: 2.5: 8'의 중량 비율로 더 포함하고,
상기 무기분체는, 이산화티탄 : 탄산칼슘 : 산화알미늄 = 4: 4: 2 중량비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020140126036A KR101524266B1 (ko) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템 |
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| KR1020140126036A KR101524266B1 (ko) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템 |
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| KR101524266B1 true KR101524266B1 (ko) | 2015-06-10 |
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| KR1020140126036A KR101524266B1 (ko) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 균열방지 기능이 구비된 터널 라이닝 시스템 |
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| KR102237693B1 (ko) | 2020-08-11 | 2021-04-07 | 정해욱 | 터널 라이닝의 두께 측정방법 |
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| KR101371345B1 (ko) * | 2013-11-26 | 2014-03-10 | 박기형 | 테트라에톡시 씰란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성을 향상시킨 실란변성 탄성 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법 |
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