KR101876420B1 - Psc 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
공용중인 PSC 거더 형식의 PSC 교량의 쉬스관 내 공극 체적을 산출함으로써 보수용 그라우트량을 정확하게 결정할 수 있고, 이에 따라 진공펌프와 그라우트 주입펌프를 사용하여 보수용 그라우트를 주입함으로써 쉬스관 내 미충진 부분을 밀실하게 충진할 수 있고, 또한, 쉬스관 내 공극의 위치 및 체적을 측정하기 위한 센서들과 보수용 그라우트 주입을 위한 장비들을 사물인터넷을 통해 원격제어단말과 무선네트워크로 연결하여 상호 통신을 수행함으로써 공극 체적 산출 및 그라우트 주입을 원격으로 모니터링하고 조작할 수 있는, PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 그라우팅 결함 보수에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 포스트텐션(Post-Tension) 방식으로 시공되어 공용중인 PSC 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내 결함인 공극을 측정하여 진공 그라우팅 방식으로 보수용 그라우트로 충진하는, PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 고속도로, 국도 및 지방도로에 PS(Pre Stressed) 강재(강연선 또는 강봉)를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 교량이 활발하게 시공중에 있다. 이러한 프리스트레스트 콘크리트 교량은 프리스트레스의 도입시기에 따라 프리텐션(Pre-Tension) 공법 및 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 구분되며, 여기서, 프리스트레스는 콘크리트의 취약적 결점을 보완하기 위해 인장응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 주어 인장응력을 증가시키는 힘을 말한다.
구체적으로, 프리텐션 공법은, PS 강재를 긴장한 상태에서 콘크리트의 타설 경화에 의해 프리스트레스가 도입되는 방식에 의해 해당 구조물에 압축력을 제공하는 공법을 말하며, 또한, 포스트텐션 공법은 교량이 설계된 긴장재(Tendon)의 선형에 따라 쉬스관을 매립한 후, 상부공 콘크리트를 타설 경화하고, 이후 쉬스관에 PS 강재인 긴장재를 삽입하여 유압잭으로 프리스트레스를 도입하는 공법으로서, 특히, PS 강재의 긴장 후 쉬스관 내의 빈 공간을 그라우트로 충진하여 교량을 완성시키는 공법을 말한다.
전술한 두 가지 프리스트레스 도입 방법 중에서 프리텐션 공법은 인장 PS 강재인 강연선 또는 강봉과 콘크리트가 공극 없이 밀착된 상태이지만, 포스트텐션 공법은 콘크리트를 타설한 다음에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입하고, 이후 그라우팅을 실시하므로, 시간의 경과에 따라 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호해야 할 쉬스관 내 그라우팅 상태가 불량해질 수 있다.
따라서 현재 프리스트레스트 콘크리트 교량의 건설은 거의 대부분 포스트텐션 공법으로 시공되었기 때문에 충분한 그라우팅이 이루어져야만 쉬스관 내의 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호할 뿐만 아니라 그 성능을 발휘할 수 있다.
한편, 도 1은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 포스트텐션 교량의 수직단면도이고, 도 1b 및 도 1c는 각각 도 1a의 A-A 라인을 절개선으로 하는 PSC 거더교 및 PSC Beam 교의 단면도이고, 도 1d는 도 1a의 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량(10) 내에는 쉬스관(20)이 삽입되어 있는데, 예를 들면, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, PSC 거더교(10a) 및 PSC Beam 교(10b) 내에는 다수의 쉬스관(20)이 삽입되어 있다. 또한, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 쉬스관(20) 내에는 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)가 삽입되고, 그라우트(40)로 충진하게 된다.
여기서, 그라우팅(Grouting)이란 쉬스관 또는 덕트(duct)에 삽입된 강연선을 긴장한 후, 이를 염화물과 같은 외부의 유해한 물질로부터 보호하기 위하여 시멘트계 재료를 사용하여 덕트를 밀실하게 채우는 작업을 말한다.
특히, 포스트텐션 콘크리트 구조물(10), 예를 들면, PSC 교량은 인위적으로 압축력을 재하하여 균열을 효율적으로 제어하기 때문에 RC(reinforce concrete) 구조물에 비하여 높은 내구성능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 하지만, 최근 해외에서는 PSC 구조물의 부식피해 사례를 통해 PSC 구조물(10)의 사용수명이 강연선(30)의 부식 방지와 직접적인 연관이 있다는 것이 인지되었다. 이에 따라 PSC 구조물(10)의 내구성을 확보하기 위하여 설계, 재료, 상세 및 시공방법에 많은 개선이 수행되고 있으며, 특히, PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)를 보호하는 마지막 수단인 그라우트(40)는 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)의 부식을 방지할 수 있는 가장 효율적인 공정으로 인식되어 그 중요성이 강조되고 있다. 이는 그라우트(40) 공극의 발생을 방지하여 쉬스관(20)을 완전 충전한다면 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)를 외부 유해물질로부터 분리시킬 수 있어 부식이 발생하지 않기 때문이다.
예를 들면, 최근 해외의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 교량 붕괴사고의 가장 중요한 원인이 교량에서 PS 강재의 부식으로 규명된 사례가 다수 조사되어, 이에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한, 국내의 경우, 교량 준공이 30~40년이 경과된 프리스트레스트 교량의 상태는 균열, 백태, 철근노출 등 외형적인 보수보강이 지속적으로 이루어지고 있으며, PSC 거더교 또는 PSC Beam교는 준공 년한이 그 이상 경과되어 설계하중의 증가, 교량의 노후화에 따라 교량 내부의 인장 PS 강재 상태를 조사하지 못한 상태에서 교량의 외형적인 보강 방법에만 의존하고 있다.
한편, RC(Reinforce Concrete) 구조물의 부식(Corrosion)은 콘크리트 속 철근이 침투한 염화물 등과 반응하여 발생하는 산화(Oxidation) 현상을 의미한다. 이러한 RC 구조물 경우, 부식에 의해 구조적 결함이 생기기 전에 RC 구조물에서는 녹물발생, 박리현상 등의 사용성 문제가 발생하며 대부분 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미치지 않는다. 하지만, 상기 PC 구조물(10)의 부식은 수소원자가 철근분자에 침투하여 발생하는 응력부식(Stress Corrosion)의 형태인 수소취화(Hydrogen Embrittlement) 현상을 말한다. 이러한 현상은 주로 고강도 강재에서 발생하며, 이러한 피해가 누적될 경우 부식현상과 같은 녹물(rust)이나 균열과 같은 시각적 경고 없이 취성이 파괴되는 특징이 있다. 따라서 상기 PC 구조물(10)에서 부식이 진행될 경우, 손상에 대한 평가가 어려우나 손상이 누적될 경우, 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
한편, 최근 상기 그라우트 충진을 위해서 예를 들면, 일본 공개특허번호 제2002-309777호, 일본 공개특허번호 제2005-133397호, 일본 공개특허번호 제2006-132201호 및 일본 공개특허번호 제2010-222809호에 개시된 바와 같이, 진공 그라우팅 공법이 개발되고 있다.
도 2는 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내의 그라우팅 미충진을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 결함을 예시하는 사진이다.
종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량(10)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 쉬스관(20)의 만곡부 등에서 그라우트(40)가 미충진되는 경우가 발생할 수 있고, 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 쉬스관(20) 내에서 강연선(30)이 부식이 발생할 우려가 있다.
이러한 그라우팅 작업시 재료 및 시공방법에 대한 철저한 품질관리를 실시하여야 하나, 이를 준수하지 못하는 경우가 많으므로 불충분한 그라우트 충진은 쉬스관(20) 내의 공극을 형성하여 인장 PS 강재(30)의 부식을 초래하게 된다는 문제점이 있다. 또한, 그라우트의 물-시멘트비는 최대 50%로 규정되어 있지만, 그라우트 작업시 이를 판단할 근거가 없고 불확실하며, 작업을 수월하게 하기 위해 물의 비율을 높이므로 블리딩 현상이 발생하고, 이로 인한 공극도 다수 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 최근 PSC 거더 형식의 PSC 교량의 노후화로 인해 많은 사회문제를 발생시키고 있다. 예를 들면, 2016년 서울시 내부순환도로 정릉천고가교의 PS 강재 파단으로 1개월 동안 교통이 전면 통제돼 사회적 및 경제적 혼란을 야기하였다. 이에 따라, 현재 공용중인 PSC 교량의 보수보강이 필요한 실정이다. 특히, PSC 교량의 쉬스관 내 공극의 크기를 정확하게 산출하여 보수용 그라우트량을 결정할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공용중인 PSC 거더 형식의 PSC 교량의 쉬스관 내 공극 체적을 산출함으로써 보수용 그라우트량을 정확하게 결정할 수 있는, PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 쉬스관 내 공극의 위치 및 체적을 측정하기 위한 센서들과 보수용 그라우트 주입을 위한 장비들을 사물인터넷을 통해 원격제어단말과 무선네트워크로 연결하여 상호 통신을 수행함으로써 공극 체적 산출 및 그라우트 주입을 원격으로 모니터링하고 조작할 수 있는, PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템은, 포스트텐션 방식으로 공용중인 PSC 교량; 상기 PSC 교량 내에 매립되고, PS 강재인 긴장재가 삽입되어 긴장력이 도입되고, 진공 그라우팅 방식으로 그라우트가 충진된 쉬스관; 상기 쉬스관 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관 내의 온도를 측정하여 센서 데이터를 생성하는 온도센서; 상기 쉬스관 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관 내의 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 압력센서; 상기 온도센서 및 압력센서에 의해 생성된 센서 데이터를 수집하여 무선네트워크를 통해 전송하는 데이터 전송모듈; 상기 데이터 전송모듈과 무선네트워크로 연결되어, 상기 데이터 전송모듈로부터 센서 데이터의 모니터링을 위해 전송받아 저장하는 모니터링 서버; 상기 데이터 전송모듈 및 상기 모니터링 서버와 무선네트워크로 연결되어, 상기 저장된 센서 데이터를 모니터링하여 공극 체적을 산출하고, 상기 데이터 전송모듈을 통해 보수용 그라우트 충진 동작을 제어하는 원격관리단말; 상기 원격관리단말에서 산출된 공극 체적에 따라 보수용 그라우트를 주입하는 주입펌프; 및 상기 주입펌프에 의해 진공 그라우팅 방식으로 보수용 그라우트가 주입될 수 있도록 상기 쉬스관의 진공을 유지하는 진공펌프를 포함하되, 상기 원격관리단말은 보일-샤를의 법칙에 따라 상기 전송된 센서 데이터로부터 미충진부에 해당하는 쉬스관 내의 공극 체적을 산출하고, 상기 주입펌프 및 진공펌프의 동작을 원격 제어하며; 보수용 그라우트 충진 전에 상기 주입펌프 및 진공펌프를 사용하여 상기 쉬스관 내에 삽입되어 긴장시킨 PS 강재인 긴장재를 방청하도록 방청제를 도포하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례하는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례하는 샤를의 법칙에 따라, 상기 미충진부의 체적(
)은 
로 산출되고, 여기서, 
은 진공용기 체적을 나타내며, 
는 진공용기 내의 온도를 나타내고, 
는 미충진부(공극)의 온도를 나타내며, 
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 온도를 나타내며, 
은 진공용기 내 압력을 나타내고, 
는 미충진부의 압력(대기압)을 나타내며, 
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 압력을 나타내는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각각의 온도 및 압력은 상기 온도센서 및 압력센서를 사용하여 각각 측정되고, 상기 진공용기 체적(
)은 기지의 값으로 주어지며, 상기 미충진부의 체적(
)인 쉬스관 내의 공극 체적이 산출됨에 따라 보수용 그라우트 주입량이 결정될 수 있다.
삭제
여기서, 상기 모니터링 서버는 클라우드 서버로 구현되고, 상기 원격관리단말은 스마트폰을 포함하는 스마트기기로 구현되는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법은, a) 공용중인 PSC 교량에 매립된 쉬스관 내 결함을 진단하고, 상기 쉬스관 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; b) 상기 쉬스관 내 공극 체적 측정을 위한 온도 및 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 단계; c) 데이터 전송모듈이 센서 데이터를 수집하여 무선네트워크를 통해 전송하는 단계; d) 모니터링 서버가 상기 데이터 전송모듈로부터 전송된 센서 데이터의 모니터링을 위해 저장하는 단계; e) 원격관리단말이 상기 모니터링 서버에 저장된 데이터를 모니터링하여 공극 체적을 산출하는 단계; f) 주입펌프 및 진공펌프를 사용하여 상기 천공홀을 통해 상기 쉬스관 내 공극에 보수용 그라우트를 주입하는 단계; 및 g) 상기 천공홀을 매립하여 상기 쉬스관 공극의 그라우트 충진을 완료하는 단계를 포함하되, 상기 원격관리단말은 보일-샤를의 법칙에 따라 상기 전송된 센서 데이터로부터 미충진부에 해당하는 쉬스관 내의 공극 체적을 산출하고, 상기 주입펌프 및 진공펌프의 동작을 원격 제어하며; 그리고 보수용 그라우트 충진 전에 상기 주입펌프 및 진공펌프를 사용하여 상기 쉬스관 내에 삽입되어 긴장시킨 PS 강재인 긴장재를 방청하도록 방청제를 도포하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공용중인 PSC 거더 형식의 PSC 교량의 쉬스관 내 공극 체적을 산출함으로써 보수용 그라우트량을 정확하게 결정할 수 있고, 이에 따라 진공펌프와 그라우트 주입펌프를 사용하여 보수용 그라우트를 주입함으로써 쉬스관 내 미충진 부분을 밀실하게 충진할 수 있다.
본 발명에 따르면, 쉬스관 내 공극의 위치 및 체적을 측정하기 위한 센서들과 보수용 그라우트 주입을 위한 장비들을 사물인터넷을 통해 원격제어단말과 무선네트워크로 연결하여 상호 통신을 수행함으로써 공극 체적 산출 및 그라우트 주입을 원격으로 모니터링하고 조작할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내의 그라우팅 미충진을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 결함을 예시하는 사진이다.
도 4는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템에서 원격관리단말에 의해 그라우트 충진을 모니터링하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법의 동작흐름도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내의 그라우팅 미충진을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 결함을 예시하는 사진이다.
도 4는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템에서 원격관리단말에 의해 그라우트 충진을 모니터링하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법]
도 4는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 a)는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법이 적용되는 PSC 거더교(300a)를 나타내고, 도 4의 b)는 PSC BEAM 교(300b)를 나타내며, 도 4의 c)는 PSC 거더교(300a) 또는 PSC BEAM 교(300b)에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, PSC 거더교(300a) 및 PSC BEAM교(300b)에는 각각 다수의 쉬스관(310)이 삽입되고, 상기 쉬스관(310) 내에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입한 후, 상기 쉬스관(310)을 그라우트(400)로 충진하게 된다.
여기서, 그라우팅의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 교량(PSC GIRDER 교량, PSC BEAM 교량) 시공시 이루어지는 수많은 작업공종 중 하나로서, 현장에서 작업 매뉴얼에 의해 이루어지는 공정이다. 여기서, 그라우트(400)는 시멘트, 물, 혼화제로 구성된다. 현재 그라우트는 약 40~45%의 물-시멘트비로 유동성 및 팽창성이 있는 혼화제를 시멘트 질량의 1% 비율로 배합하여 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 PC 그라우트는 프리스트레싱이 끝난 후 가능한 빨리 수행하여야 한다.
이러한 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 도 4c에 도시된 바와 같이, 포스트텐션 방식 교량(300)의 쉬스관(310)의 전단 주입구 부분에 주입펌프(110)가 설치되고, 쉬스관(310)의 후단 배출구 부분에 진공펌프(120)가 설치되며, 상기 쉬스관(310)에 수직방향으로 적어도 하나 이상의 중간 배기구(210)가 설치되며, 상기 중간 배기구(210)에 잔류공기 측정센서(220) 및 중간 배기구 개폐밸브(230)가 설치된다. 이때, 상기 중간 배기구(210)는 진공기(240) 또는 진공펌프에 의해 진공이 형성되고, 잔류공기를 배출할 수 있다. 또한, 상기 잔류공기 측정센서(220)는 상기 쉬스관(310)의 전단 주입구 부분 및 쉬스관(310)의 후단 배출구 부분에도 설치된다.
다시 말하면, 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 제거하기 위해 잔류공기가 가장 많이 발생 예상되는 곳에 중간 배기구(210)를 설치하여 상기 중간 배기구(210)에 진공기(240) 또는 진공펌프를 연결하여 잔류공기를 제거할 수 있고, 이에 따라 밀실한 그라우트가 되도록 한다.
이러한 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법에서, 먼저, 공기압으로 쉬스관(310)의 체적을 측정하여 적절한 그라우트량을 미리 확인함으로써 밀실한 그라우트가 될 수 있도록 하며, 또한, 쉬스관(310) 자체 또는 쉬스관 연결부의 틈새 여부를 확인할 수 있다.
또한, 공정관리 제어부(250)는 인장 PS 강재의 시종점 및 각 취약지점에 설치된 잔류공기 측정센서(220)의 각종 데이터를 통합적으로 제어 관리함으로써 진공 그라우팅 작업을 시스템화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템은, 전술한 포스트텐션 교량인 PSC 교량이 공용중인 경우, 쉬스관 내의 그라우팅 결함을 측정하여 보수용 그라우트를 충진하기 위한 것이다.
[PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템은, PSC 교량(300), 쉬스관(310), 진공용기(510), 온도센서(520), 압력센서(530), 데이터 전송모듈(700), 모니터링 서버(800), 원격관리단말(900), 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 포함한다.
PSC 교량(300)은 포스트텐션 방식으로 공용중인 교량으로서, PSC 거더교 및 PSC Beam 교일 수 있다.
쉬스관(310)은 상기 PSC 교량(300) 내에 매립되고, PS 강재인 긴장재가 삽입되어 긴장력이 도입되고, 진공 그라우팅 방식으로 그라우트(400)가 충진된다. 이때, 상기 쉬스관(310) 내 공극위치는 탄성파, 초음파, X선 등의 비파괴 진단방식으로 공극 위치를 확인할 수 있고, 예를 들면, 드릴 등을 사용하여 상기 쉬스관(310) 내의 공극 위치까지 천공된다.
진공용기(510)는 상기 쉬스관(310) 내 공극 체적을 측정하도록 진공펌프(120)에 의해 진공을 형성하며, 구체적인 공극 체적 방법은 후술하기로 한다.
온도센서(520)는 상기 쉬스관(310) 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 온도를 측정하여 센서 데이터를 생성한다.
압력센서(530)는 상기 쉬스관(310) 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성한다.
데이터 전송모듈(700)은 사물인터넷(IoT) 모듈로서, 상기 온도센서(520) 및 압력센서(530)에 의해 생성된 센서 데이터를 수집하여 무선네트워크를 통해 전송한다.
구체적으로, 상기 데이터 전송모듈(700)은 상기 PSC 교량(300)에 설치되어 상기 PSC 교량(300) 내의 결함을 측정하며, 사물인터넷(IoT)을 통해 인터넷에 접속하여 센서 데이터를 전송한다. 여기서, 사물인터넷(Internet of Things)이란 인터넷을 기반으로 모든 사물은 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보를 상호 소통하는 지능형 기술 및 서비스를 말하며, 이러한 사물인터넷은 기존의 유선 통신을 기반으로 한 인터넷이나 모바일 인터넷보다 더욱 진화된 단계로서, 인터넷에 연결된 기기가 사람의 개입 없이 상호간에 정보를 주고받아 처리하고, 이것은 사물이 인간에 의존하지 않고 통신을 주고받는 점에서 기존의 유비쿼터스(Ubiquitous)나 사물지능통신인 M2M(Machine to Machine)과 유사한 점은 있지만, M2M(Machine to Machine)의 개념을 인터넷으로 확장하여 사물은 물론이고 현실과 가상 세계의 모든 정보와 상호 작용하는 개념으로 진화한 단계로 볼 수 있다.
모니터링 서버(800)는 상기 데이터 전송모듈(700)과 무선네트워크로 연결되어, 상기 데이터 전송모듈(700)로부터 센서 데이터의 모니터링을 위해 전송받아 저장한다. 여기서, 상기 모니터링 서버(800)는 클라우드 서버로 구현될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
원격관리단말(900)은 상기 데이터 전송모듈(700) 및 상기 모니터링 서버(800)와 무선네트워크로 연결되어, 상기 저장된 센서 데이터를 모니터링하여 공극 체적을 산출하고, 상기 데이터 전송모듈(700)의 통해 보수용 그라우트 충진 동작을 제어한다. 이때, 상기 원격관리단말(900)은 보일-샤를의 법칙에 따라 상기 전송된 센서 데이터로부터 미충진부에 해당하는 쉬스관(310) 내의 공극 체적을 산출하고, 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)의 동작을 원격 제어할 수 있다. 여기서, 상기 원격관리단말(900)은 스마트폰을 포함하는 스마트기기로 구현될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
주입펌프(110)는 원격관리단말(900)에서 산출된 공극 체적에 따라 보수용 그라우트를 주입하며, 진공펌프(120)는 상기 주입펌프(110)에 의해 진공 그라우팅 방식으로 보수용 그라우트가 주입될 수 있도록 상기 쉬스관(310)의 진공을 유지한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템에서 공극 체적을 산출하는 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, PSC 교량(300) 내에 매립된 쉬스관(310) 내의 공극 체적은 보일-샤를의 법칙에 따라 측정되며, 구체적으로, 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례하는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례하는 샤를의 법칙에 따라 상기 쉬스관(310) 내의 공극 체적을 측정할 수 있다.
예를 들면, 상기 진공용기(510) 내부의 기체를 분출할 경우, 상기 진공용기(510) 내부의 압력이 감소하게 된다. 그러나 상기 진공용기(510)의 부피는 그대로 유지되므로 보일-샤를의 법칙에 의해 내부 온도가 감소하게 되며, 이를 수학식 1과 같이 나타낼 수 있고, 이를 정리하면 미충진부의 체적(
)은 다음의 수학식 2와 같이 산출할 수 있다.
여기서, 
은 진공용기(510) 체적을 나타내며, 
는 진공용기(510) 내의 온도를 나타내고, 
는 미충진부(공극)의 온도를 나타내며, 
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 온도를 나타내며, 
은 진공용기(510) 내 압력을 나타내고, 
는 미충진부의 압력(대기압)을 나타내며, 
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 압력을 나타낸다. 이때, 각각의 온도 및 압력은 각각 온도센서(520) 및 압력센서(530)를 사용하여 구할 수 있고, 진공용기(510) 체적은 기지의 값으로 주어진다.
즉, 상기 진공용기(510)와 상기 쉬스관(310) 내 미충진부를 연통시켜 진공용기(510) 내의 압력 변화를 측정함으로써 상기 쉬스관(310) 내부의 공기량을 측정하는 방법이다. 이때, 상기 쉬스관(310) 공기량의 변화된 부분이 공극 체적 부피가 된다. 예를 들면, 도 5를 다시 참조하면, 상기 주입펌프(110) 쪽에서 방청제(600)를 주입하려고 하면, 센서에 의해 그라우트 주입구 및 공기주입구의 밸브가 각각 닫혀 방청제(600)만 주입되도록 하는 방식이다. 또한, 상기 공극 체적 측정은 진공펌프(120)를 사용하여 진공용기(510)에 진공을 형성하고, 공기 밸브를 열어 공기량 변화, 온도 및 압력을 체크하여 미지의 값인 미충진부의 체적(
)을 파악할 수 있다.
결국, 상기 미충진부의 체적(
)인 쉬스관(310) 내의 공극 체적을 산출할 수 있고, 이에 따른 그라우트 주입량을 정확하게 결정할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 주입펌프(110)는 상기 원격관리단말(900)에서 산출된 공극 체적에 따라 보수용 그라우트를 주입하고, 진공펌프(120)는 상기 주입펌프(110)에 의해 진공 그라우팅 방식으로 보수용 그라우트가 주입될 수 있도록 상기 쉬스관(310)의 진공을 유지한다. 또한, 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 상기 쉬스관(310) 내에 삽입되어 긴장시킨 PS 강재인 긴장재를 방청하도록 방청제를 도포하되, 상기 진공펌프(120)를 이용하여 방청제가 남아 있지 않게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템은, 미충진부인 쉬스관 내의 공극 체적을 측정하고, 쉬스관 내 삽입되어 노출된 PS 강재를 방청한 다음에, 진공펌프와 그라우트 주입펌프를 사용하여 보수용 그라우트를 주입함으로써 쉬스관 내 미충진 부분을 밀실하게 채울 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템은, 모니터링 서버(800)를 구축하여 진공펌프(120) 및 주입펌프(110)와 각각의 센서, 예를 들면, 온도센서(520) 및 압력센서(530)를 연결하고, 원격관리단말(900), 예를 들면, 다양한 스마트기기에서 모니터링 및 조작이 가능도록 시스템을 구현함으로써 보수용 그라우트 충진 효율을 극대화할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템에서 원격관리단말에 의해 그라우트 충진을 모니터링하는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템은 진공 그라우팅을 모니터링할 수 있으며, 예를 들면, 모니터링 서버(800)로부터 센서 데이터를 전달받아 공극 체적을 산출할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 시스템 상태, 진공펌프 상태, 주입펌프 상태 및 IoT 모듈 상태를 모니터링할 수 있고, 주입펌프(110)의 압력 및 속도, 진공펌프(120)의 압력 및 기체충실률, 배기구의 압력 등을 입력하여 원격으로 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 조작할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템에 따르면, 시리얼 통신을 이용하여 센서 데이터를 수집한 후 데이터 전송모듈(700)을 통해 무선네트워크를 통해 데이터를 전송할 수 있으며, 모니터링 서버(800)인 클라우드 서버가 센서 데이터를 저장할 수 있고, 또한, 상기 모니터링 서버(800)는 저장된 데이터를 모니터링하여 처리할 수 있고, 이때, 상기 모니터링 서버(800)와 무선네트워크로 연결된 원격관리단말(900)인 스마트기기에서 쉬스관 내 공극 체적을 산출하여, 현장 장비를 원격으로 조작할 수 있다.
[PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법의 동작흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법은, 먼저, 공용중인 PSC 교량(300)에 매립된 쉬스관(310) 내 결함인 공극을 진단하고, 상기 쉬스관(310) 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공하여 천공홀을 형성한다(S110). 예를 들면, 탄성파, 초음파, X선 등의 비파괴 진단방식으로 공극 위치를 확인할 수 있으며, 이러한 비파괴 진단방식은 당업자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 쉬스관(310) 내 공극 체적 측정을 위한 온도 및 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성한다(S120). 이때, 온도센서(520)가 상기 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 온도를 측정하여 센서 데이터를 생성하며, 압력센서(530)가 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성한다.
다음으로, 데이터 전송모듈(700)이 센서 데이터를 전송한다(S130).
다음으로, 사물인터넷(IoT)으로 연결된 모니터링 서버(800)가 전송되는 센서 데이터의 모니터링을 위해 저장한다(S140).
다음으로, 원격관리단말(900)이 상기 모니터링 서버(800)에 저장된 데이터를 모니터링하여 공극 체적을 산출한다(S150). 전술한 바와 같이, 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례하는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례하는 샤를의 법칙에 따라, 상기 미충진부의 체적(
)은 
로 산출되고, 여기서, 
은 진공용기(510) 체적을 나타내며, 
는 진공용기(510) 내의 온도를 나타내고, 
는 미충진부(공극)의 온도를 나타내며, 
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 온도를 나타내며, 
은 진공용기(510) 내 압력을 나타내고, 
는 미충진부의 압력(대기압)을 나타내며, 
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 압력을 나타낸다. 이때, 상기 각각의 온도 및 압력은 온도센서(520) 및 압력센서(530)를 사용하여 각각 측정되고, 상기 진공용기(510) 체적(
)은 기지의 값으로 주어지며, 상기 미충진부의 체적(
)인 쉬스관(310) 내의 공극 체적이 산출됨에 따라 보수용 그라우트 주입량이 결정될 수 있다.
다음으로, 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 방청제(600)를 주입하여 상기 쉬스관(310) 내에 삽입되어 긴장시킨 PS 강재인 긴장재를 방청한다(S160). 이때, 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 주입된 방청제(600)는 상기 쉬스관(310) 내에 남아 있지 않도록 잔여 방청제(600)는 진공펌프(120)를 사용하여 배출하는 것이 바람직하다.
다음으로, 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 상기 천공홀을 통해 상기 쉬스관(310) 내 공극에 보수용 그라우트를 주입하여 상기 쉬스관(310) 공극의 그라우트 충진을 완료한다(S170). 즉, 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)는 방청제(600)의 주입과 그라우트 충진에 모두 사용된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 공용중인 PSC 거더 형식의 PSC 교량의 쉬스관 내 공극 체적을 산출함으로써 보수용 그라우트량을 정확하게 결정할 수 있고, 이에 따라 진공펌프와 그라우트 주입펌프를 사용하여 보수용 그라우트를 주입함으로써 쉬스관 내 미충진 부분을 밀실하게 충진할 수 있다. 또한, 쉬스관 내 공극의 위치 및 체적을 측정하기 위한 센서들과 보수용 그라우트 주입을 위한 장비들을 사물인터넷을 통해 원격제어단말과 무선네트워크로 연결하여 상호 통신을 수행함으로써 공극 체적 산출 및 그라우트 주입을 원격으로 모니터링하고 조작할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 주입펌프
120: 진공펌프
300: PSC 교량(구조물)
310: 쉬스관
400: 그라우트
510: 진공용기
520: 온도센서
530: 압력센서
600: 방청제
700: 데이터 전송모듈(사물인터넷(IoT) 모듈)
800: 모니터링 서버(클라우드 서버)
900: 원격관리단말(스마트기기)
120: 진공펌프
300: PSC 교량(구조물)
310: 쉬스관
400: 그라우트
510: 진공용기
520: 온도센서
530: 압력센서
600: 방청제
700: 데이터 전송모듈(사물인터넷(IoT) 모듈)
800: 모니터링 서버(클라우드 서버)
900: 원격관리단말(스마트기기)
Claims (10)
- 포스트텐션 방식으로 공용중인 PSC 교량(300);
상기 PSC 교량(300) 내에 매립되고, PS 강재인 긴장재가 삽입되어 긴장력이 도입되고, 진공 그라우팅 방식으로 그라우트(400)가 충진된 쉬스관(310);
상기 쉬스관(310) 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 온도를 측정하여 센서 데이터를 생성하는 온도센서(520);
상기 쉬스관(310) 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 압력센서(530);
상기 온도센서(520) 및 압력센서(530)에 의해 생성된 센서 데이터를 수집하여 무선네트워크를 통해 전송하는 데이터 전송모듈(700);
상기 데이터 전송모듈(700)과 무선네트워크로 연결되어, 상기 데이터 전송모듈(700)로부터 센서 데이터의 모니터링을 위해 전송받아 저장하는 모니터링 서버(800);
상기 데이터 전송모듈(700) 및 상기 모니터링 서버(800)와 무선네트워크로 연결되어, 상기 저장된 센서 데이터를 모니터링하여 공극 체적을 산출하고, 상기 데이터 전송모듈(700)을 통해 보수용 그라우트 충진 동작을 제어하는 원격관리단말(900);
상기 원격관리단말(900)에서 산출된 공극 체적에 따라 보수용 그라우트를 주입하는 주입펌프(110); 및
상기 주입펌프(110)에 의해 진공 그라우팅 방식으로 보수용 그라우트가 주입될 수 있도록 상기 쉬스관(310)의 진공을 유지하는 진공펌프(120)를 포함하되,
상기 원격관리단말(900)은 보일-샤를의 법칙에 따라 상기 전송된 센서 데이터로부터 미충진부에 해당하는 쉬스관(310) 내의 공극 체적을 산출하고, 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)의 동작을 원격 제어하며; 그리고 보수용 그라우트(400) 충진 전에 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 상기 쉬스관(310) 내에 삽입되어 긴장시킨 PS 강재인 긴장재를 방청하도록 방청제를 도포하는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템. - 제1항에 있어서,
온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례하는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례하는 샤를의 법칙에 따라, 상기 미충진부의 체적()은
로 산출되고, 여기서,
은 진공용기(510) 체적을 나타내며,
는 진공용기(510) 내의 온도를 나타내고,
는 미충진부(공극)의 온도를 나타내며,
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 온도를 나타내며,
은 진공용기(510) 내 압력을 나타내고,
는 미충진부의 압력(대기압)을 나타내며,
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 압력을 나타내는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 각각의 온도 및 압력은 상기 온도센서(520) 및 압력센서(530)를 사용하여 각각 측정되고, 상기 진공용기(510) 체적()은 기지의 값으로 주어지며, 상기 미충진부의 체적(
)인 쉬스관(310) 내의 공극 체적이 산출됨에 따라 보수용 그라우트 주입량이 결정되는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 모니터링 서버(800)는 클라우드 서버로 구현되고, 상기 원격관리단말(900)은 스마트폰을 포함하는 스마트기기로 구현되는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템. - a) 공용중인 PSC 교량(300)에 매립된 쉬스관(310) 내 결함(공극)을 진단하고, 상기 쉬스관(310) 내의 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계;
b) 상기 쉬스관(310) 내 공극 체적 측정을 위한 온도 및 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 단계;
c) 데이터 전송모듈(700)이 센서 데이터를 수집하여 무선네트워크를 통해 전송하는 단계;
d) 모니터링 서버(800)가 상기 데이터 전송모듈(700)로부터 전송된 센서 데이터의 모니터링을 위해 저장하는 단계;
e) 원격관리단말(900)이 상기 모니터링 서버(800)에 저장된 데이터를 모니터링하여 공극 체적을 산출하는 단계;
f) 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 상기 천공홀을 통해 상기 쉬스관(310) 내 공극에 보수용 그라우트를 주입하는 단계; 및
g) 상기 천공홀을 매립하여 상기 쉬스관(310) 공극의 그라우트 충진을 완료하는 단계를 포함하되,
상기 원격관리단말(900)은 보일-샤를의 법칙에 따라 상기 전송된 센서 데이터로부터 미충진부에 해당하는 쉬스관(310) 내의 공극 체적을 산출하고, 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)의 동작을 원격 제어하며; 그리고 보수용 그라우트(400) 충진 전에 상기 주입펌프(110) 및 진공펌프(120)를 사용하여 상기 쉬스관(310) 내에 삽입되어 긴장시킨 PS 강재인 긴장재를 방청하도록 방청제를 도포하는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 b) 단계에서, 온도센서(520)가 상기 쉬스관(310) 내 공극위치까지 상기 PSC 교량(300)을 천공한 상태에서 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 온도를 측정하여 센서 데이터를 생성하며, 압력센서(530)가 공극 체적 산출을 위해 상기 쉬스관(310) 내의 압력을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법. - 제8항에 있어서,
상기 e) 단계에서, 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례하는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례하는 샤를의 법칙에 따라, 상기 미충진부의 체적()은
로 산출되고, 여기서,
은 진공용기(510) 체적을 나타내며,
는 진공용기(510) 내의 온도를 나타내고,
는 미충진부(공극)의 온도를 나타내며,
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 온도를 나타내며,
은 진공용기(510) 내 압력을 나타내고,
는 미충진부의 압력(대기압)을 나타내며,
는 진공용기와 미충진부 연통 이후의 압력을 나타내는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 각각의 온도 및 압력은 온도센서(520) 및 압력센서(530)를 사용하여 각각 측정되고, 상기 진공용기(510) 체적()은 기지의 값으로 주어지며, 상기 미충진부의 체적(
)인 쉬스관(310) 내의 공극 체적이 산출됨에 따라 보수용 그라우트 주입량이 결정되는 것을 특징으로 하는 PSC 교량의 보수용 그라우트 충진 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020170179355A KR101876420B1 (ko) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Psc 교량의 보수용 그라우트 충진 시스템 및 그 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR101876420B1 true KR101876420B1 (ko) | 2018-07-10 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101978151B1 (ko) | 2018-11-29 | 2019-05-15 | 컨텍이앤씨 주식회사 | 이중 팽창성 팽창재를 함유한 프리스트레스트 콘크리트 교량용 그라우트 조성물 |
| KR102145129B1 (ko) * | 2019-09-17 | 2020-08-14 | 주식회사 후레씨네코리아 | 포스트텐션 구조물의 강연선 구조체의 그라우트 보수 방법 |
| CN115962000A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-04-14 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种可控制膨胀岩隧道底鼓变形的袖阀式负压吸湿系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1114573A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Pub Works Res Inst Ministry Of Constr | グラウトモニターシースによるグラウト管理方法 |
| JP2012127970A (ja) * | 2012-01-20 | 2012-07-05 | East Japan Railway Co | コンクリート構造物の空洞検査方法 |
| JP2014062376A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Kajima Corp | グラウト材の充填方法 |
| JP2014084581A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Ohbayashi Corp | Ｐｃ部材のグラウトの充填度の評価方法 |
| KR101503816B1 (ko) * | 2013-07-05 | 2015-03-18 | 컨텍이앤씨 주식회사 | 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법 |
-
2017
- 2017-12-26 KR KR1020170179355A patent/KR101876420B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1114573A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Pub Works Res Inst Ministry Of Constr | グラウトモニターシースによるグラウト管理方法 |
| JP2012127970A (ja) * | 2012-01-20 | 2012-07-05 | East Japan Railway Co | コンクリート構造物の空洞検査方法 |
| JP2014062376A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Kajima Corp | グラウト材の充填方法 |
| JP2014084581A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Ohbayashi Corp | Ｐｃ部材のグラウトの充填度の評価方法 |
| KR101503816B1 (ko) * | 2013-07-05 | 2015-03-18 | 컨텍이앤씨 주식회사 | 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 주지사항 1A * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101978151B1 (ko) | 2018-11-29 | 2019-05-15 | 컨텍이앤씨 주식회사 | 이중 팽창성 팽창재를 함유한 프리스트레스트 콘크리트 교량용 그라우트 조성물 |
| KR102145129B1 (ko) * | 2019-09-17 | 2020-08-14 | 주식회사 후레씨네코리아 | 포스트텐션 구조물의 강연선 구조체의 그라우트 보수 방법 |
| CN115962000A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-04-14 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种可控制膨胀岩隧道底鼓变形的袖阀式负压吸湿系统 |
| CN115962000B (zh) * | 2022-12-12 | 2023-09-19 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种可控制膨胀岩隧道底鼓变形的袖阀式负压吸湿系统 |
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