KR20090024906A - 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조 및 이를이용한 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조 및 시공방법에 관한 것으로서, 동절기 터널 시공시 전열선에 의한 발열이 이루어질 수 있도록 하여 타설된 콘크리트의 동해를 제어하여 양생이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 이에 따라 목적하는 초기강도와 양질의 품질을 확보하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 콘크리트 양생용 거푸집은, 콘크리트의 타설이 가능하도록 터널(1)내의 내벽면과 일정거리를 유지하는 반타원형태를 이루는 가운데, 레일(61)을 따라 이동이 가능하게 설치되는 거푸집 본체(10)와, 상기 거푸집 본체(10)의 외주면을 이루며 구성되는 포밍플레이트(20)와, 상기 포밍플레이트(20)의 내측면에 배선되어지는 전열선(30)과, 상기 전열선(30)의 열손실을 방지하기 위해 거푸집 본체 내에 일정 두께로 형성되어지는 단열층(40)과, 상기 전열선(30)의 발열로 인한 포밍플레이트(20)의 온도변화를 감지하는 온도센서(50)와, 상기 온도센서(50)를 통한 감지온도에 따라 전열선의 발열량을 제어하기 위한 제어판넬(60)로 구성되어짐을 특징으로 한다.
터널, 거푸집, 콘크리트, 양생, 동절기, 발열, 전열, 히팅
Description
본 발명은 터널구간내의 콘크리트 양생용 거푸집에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동절기 터널내 콘크리트 양생작업이 보다 신속하며 효율적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 거푸집 구조 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 터널공사를 할 경우 굴착된 터널 벽면에 숏크리트를 타설하고, 철근 배근과 터널 라이닝 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하게 되는데, 이때에는 통상적으로 8-10M 정도의 구간을 가지고 거푸집을 전진 이동시키면서 연속적으로 콘크리트를 타설하게 된다.
즉, 터널(100)의 내측에 콘크리트를 타설하기 위한 라이닝 거푸집을 도시한 도 7에서 보는 것처럼, 터널(100)의 내측과 상응한 형상을 가지면서 일정한 길이의 거푸집판(101)이 구비되고, 상기 거푸집판(101)의 내측은 거리조절수단(102)에 의해 거리가 조절되는 다수개의 빔(103)으로 지지되며, 상기 빔(103)과 거푸집판(101)은 바닥의 레일(104)을 따라 함께 이동하도록 구성되고 있다.
결국 터널(100) 내부에 콘크리트를 타설할 경우, 거푸집 본체(105)를 터 널(100) 내부의 제1구간에 위치시킨 상태에서 거푸집 본체(105)의 거푸집판(101)과 터널(100)의 내측이 이루는 공간으로 콘크리트(C)를 타설한 다음, 거푸집 본체(105)를 다음 제2구간으로 전진 이동시킨 상태에서 먼저의 제1구간에서와 같이 콘크리트를 타설하는 방식으로 터널(100) 내부에 콘크리트(C)를 순차적으로 타설하게 된다.
한편, 동절기 콘크리트 타설 후 표면 동해를 막기 위해 종래에는 터널 내부에서 온풍기나 갈탄난로 또는 스팀 등의 난방수단을 이용하여 보온양생을 실시하였다.
그러나, 이러한 종래의 보온양생 방법을 사용할 경우 화재위험, 가스중독, 폭발, 온도제어의 어려움, 열손실 등의 위험 및 낭비요소로 인한 문제점이 지적되었다.
본 발명은 상기한 종래 동절기 콘크리트 보온양생 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 거푸집 발열선을 적용하여 콘크리트 양생표면에 대한 직접 보온을 실시할 수 있도록 함으로 종래 위험 및 낭비요소를 제거함은 물론 공기를 단축시키고 시공품질이 더욱 향상되어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 거푸집은, 콘크리트의 타설이 가능하도록 터널내의 내벽면과 일정거리를 유지하는 반타원형태를 이루는 가운데, 레일을 따라 이동이 가능하게 설치되는 거푸집 본체; 상기 거푸집 본체의 외주면을 이루며 구성되는 포밍플레이트; 상기 포밍플레이트의 내측면에 배선되어지는 전열선; 상기 전열선의 외부노출을 방지하기 위해 거푸집 본체 내에 일정 두께로 구성되어지는 보온층; 상기 전열선의 발열로 인한 포밍플레이트의 온도변화를 감지하는 온도센서; 상기 온도센서를 통한 감지온도에 따라 전열선의 발열량을 제어하기 위한 제어판넬;로 구성되어짐을 특징으로 한다.
본 발명은, 터널 시공시 동절기에도 타설된 콘크리트의 양생이 용이하게 이루어질 수 있게 되어 목적하는 초기강도와 양질의 품질을 확보할 수 있는 효과를 나타낸다.
특히, 외부 온도 변화에 따라 전열선의 발열량 증감이 가능한 정온전선을 정 전력전선과 함께 설치함으로서 콘크리트 양생온도가 항상 일정하게 유지되고, 이에 따른 양생 품질을 향상시킬 수 있는 이점을 나타낸다.
또한, 거푸집 내에서 발생되는 열이 콘크리트 양생면에 직접 전달되어질 수 있게 되어 열손실을 최소화 할 수 있게 된다.
또한, 거푸집 탈형을 적시에 할 수 있게 되어 공기단축 및 이로 인한 터널의 조기 이용이 가능한 이점을 갖게 된다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 실시예에 따른 터널용 거푸집폼의 개략적인 주요부 구성을 도 1을 통해 살펴보면, 기초 굴착이 이루어진 터널(1)의 내벽면과 일정 거리를 유지하는 반타원형태를 이루어 다수의 빔이 일정 간격을 이루며 결합 구성되어진 거푸집 본체(10)와, 상기 거푸집 본체(10)의 외주면을 이루어 터널(1)면과의 사이에 일정 거리의 공간부(S)를 형성하도록 구성되는 포밍플레이트(20)와, 상기 포밍플레이트(20)의 내측면에 배선되어지는 전열선(30)와, 상기 전열선(30)의 열손실을 방지하기 위해 거푸집 본체(10) 내에 일정 두께로 형성되어지는 단열층(40)과, 상기 전열선(30)의 발열로 인한 포밍플레이트(20)의 온도변화를 감지하는 온도센서(50)와, 상기 온도센서(50)를 통한 감지온도에 따라 전열선의 발열량을 제어하기 위한 제어판넬(60)로 이루어지게 된다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이 배치되어지는 전열선(30)은 열전도율 극대화 를 위해 일정 간격으로 고정부재(35)에 의해 포밍플레이트(20)에 밀착 고정시킴이 바람직한데, 이러한 고정부재(35)로서 알루미늄 테이프, 테프론 테이프, 카본 테이프 중 어느 하나가 선택적으로 사용되어짐이 바람직하다.
그중 알루미늄 테이프 및 카본 테이프는 열전도성이 높기 때문에 전열선(30)에서 발생되는 열의 포밍플레이트(20) 전도성을 향상시킬 수 있으며, 무게가 가볍고 강도가 뛰어나기 때문에 보다 안정적인 전열선(30) 부착상태의 유지가 가능한 이점이 있다.
그리고, 테프론 테이프는 약 290도의 온도까지 견디는 등의 내열성이 뛰어나기 때문에 전열선(30)의 온도가 급격히 상승하더라도 변형이 발생하지 않는 이점을 갖는다.
한편, 본 발명에서는 전열선(30)을 이루는 히팅케이블로서, 주위 온도 변화에 따라 내부저항이 자동으로 변하여 발열량이 자동적으로 조절되어 질 수 있도록 연속되는 내부 병렬회로 구조를 이루고 있는 정온전선(SELF-REGULATING HEATING CABLE;31)과, 항상 일정한 전력이 공급되어짐으로 일정 발열량이 유지되어지는 정전력전선(CONSTANT WATTAGE HEATING CABLE;32)이 동시에 사용되어짐을 주요 특징으로 한다.
이와 같이 정온전선(31)과 정전력전선(32)을 동시에 설치한 상태에서, 평상시에는 정전력전선(32) 에만 전원을 인가하여 콘크리트의 보온양생을 실시하고, 외기 온도가 급변하는 날씨인 환절기에는 정온전선(31)에 함께 전원을 인가시킴으로서 외부 날씨가 변동 되어지더라도 양생온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
즉, 정온전선(31)은 전력소모량이 상대적으로 크기 때문에 필요시에만 선택적으로 구동시킴으로서 전력소비를 최소화 할 수 있게 된다.
한편, 상기 정온전선(31)은 도 4a에 도시된 바와 같이 외부로 부터 순차적으로 써모플라스틱 외부자켓(31a), 주석 도금편조(31b), 써모플라스틱 내부자켓(31c), 도전성 폴리머(31d) 그리고 2개가 쌍을 이루고 있는 니켈도금 동선의 내부 발열체(31e)로 구성되는 단층 구조를 이루게 되며, 거푸집 본체(10) 내의 배선형태는 도 3a와 같은 형태로 리드케이블(33)에 의해 일단이 접속배선함(34)에 연결 설치되어지게 된다.
그리고, 정전력전선(32)은 도 4b에 도시된 바와 같이 외부로 부터 순차적으로 외부자켓(XPVC;32a)과 편조체(주석도금;32b), 우레탄 2차 절연체(32c), FEP 1차 절연체(32d) 그리고 구리-니켈 합금선의 내부 발열체(32e)의 단층 구조를 이루게 되며, 배치형태는 도 3b에 도시되어진 바와 같이 리드케이블(33)에 의해 양단이 연결 구비되어지게 된다.
그리고, 단열층(40)은 가교폴리에틸렌폼 또는 아티론을 거푸집 본체(10)에 일정 두께로 설치하여 전열선(30)의 외부노출을 방지하거나, 또는 스프레이건을 이용하여 폴리우레탄을 분사시켜 일정 두께를 이루도록 하게 된다.
특히, 폴리우레탄을 스프레이건을 이용하여 분사시키게 될 경우, 폴리우레탄 발포액이 거푸집 본체(10)에 틈이 발생하는 것을 방지하여 전체 내부 공간에 고르게 분포되어지게 됨으로 전열선(30) 발열시의 외부 열손실을 더욱 감소시킬 수 있는 이점을 갖는다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명 라이닝 거푸집의 설치 및 이를 이용한 터널 라이닝 시공과정을 도 5의 순서도를 참조하여 살펴보기로 한다.
라이닝 거푸집을 이용한 시공작업은 먼저, 굴착된 터널면에 숏콘크리트를 뿜어서 타설하고 이후 방수시트를 붙이는 통상의 작업이 이루어진 후에 실시되어지게 된다.
먼저, 거푸집폼 고정단계에서는 반원형태를 이루는 다수개의 빔이 종,횡 방향을 이루어 일정간격으로 구비되어진 거푸집 본체(10)의 외주면을 이루도록 포밍플레이트(20)를 고정 결합시킴으로서 레일(61)을 따라 이동 가능한 폼구조물 설치가 이루어지게 된다. 기타 거리조절수단(미도시) 등 거푸집폼을 이루는 구성은 통상의 구조이기 때문에 구체적인 설명은 생략키로 한다.
이후, 전열선(30) 설치단계에서는 거푸집 본체(10) 내부, 보다 구체적으로는 포밍플레이트(20)의 내벽면에 전열선(30)을 테이프 형태의 별도 고정부재(35)를 이용하여 밀착 설치하게 된다.
그리고, 온도감지센서 설치단계에서는 포밍플레이트(20)의 온도변화를 감지하기 위한 온도센서(50)를 포밍플레이트(20) 면에 접촉되도록 하여 복수의 개소에 설치하게 된다.
온도센서(50)의 설치가 완료되면 상기 온도센서(50)의 감지 온도에 따라 전열선(30)의 발열온도를 제어하기 위한 제어판넬(60)을 연결 설치하는 제어판넬 연결단계를 실시한 후, 계속하여 전열선(30)의 외부노출을 방지하기 위해 거푸집 본체(10)에 일정 두께로 단열층(40)을 형성시키는 단열층 형성단계가 이루어진다.
즉, 이때에는 가교폴리에틸렌폼 또는 아티론을 거푸집 본체(10)에 일정 두께로 설치하여 전열선(30)의 외부노출을 방지하거나, 또는 스프레이건을 이용하여 폴리우레탄을 분사시켜 일정 두께로 단열층(40)을 형성시키게 된다.
특히, 스프레이건을 이용하여 폴리우레탄 발포액을 분사시키게 되면, 분사된 발포액이 발포되어지면서 거푸집 본체(10) 내의 전체 공간을 채우게 되면서 공간 발생을 방지하기 때문에 전열선(30)의 발열온도 손실을 최소화 할 수 있게 된다.
상기 과정을 통해 거푸집 폼의 전열수단 설치가 완료되면, 거푸집 폼 구조물을 레일(61)을 통해 이송시켜 터널(1) 내부의 제1구간에 위치시킨 상태에서 전열선(30)에 전원을 인가하는 전열선 발열단계를 수행한다.
이후, 일정 온도를 이루게 되는 거푸집의 포밍플레이트(20)와 터널(1) 사이에 형성된 공간부(S)에 콘크리트(C)를 타설하는 콘크리트 타설단계를 실시하게 되며, 콘크리트 타설이 완료되면 관리자는 온도센서(50)를 통해 감지되는 발열온도를 제어판넬(60)을 통해 확인하여 전열선(30)의 전원공급 제어를 통해 발열온도를 조절함으로서, 최적의 온도에서 콘크리트 양생이 이루어질 수 있도록 하게 된다.
그리고, 제1구간의 콘크리트 양생이 완료되면 본 발명의 거푸집 폼 구조물을 다음 제2구간으로 전진 이동시킨 상태에서 상기와 같은 콘크리트 타설 및 온도조절단계를 반복하여 실시함으로서 전체 터널(1) 구간에 대한 콘크리트 양생이 완료되어지게 된다.
특히, 이러한 본 발명의 거푸집 폼을 이용한 터널내 콘크리트 양생작업을 실시하게 되면, 발열량 및 양생온도를 효율적으로 조절할 수 있기 때문에 콘크리트의 수화열 발생을 촉진시켜 콘크리트 양생을 정상화함으로 목적하는 초기강도와 양질의 품질을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 동절기 콘크리트의 조기 양생이 이루어짐에 따른 설치, 시공비 및 유지비가 저렴하게 되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터널내 거푸집 설치 상태 개략 단면도.
도 2는 본 발명에서의 전열선 설치상태 요부 확대도.
도 3은 본 발명 전열선 설치상태를 나타낸 것으로서,
3a는 정온전선의 배치상태 개략도.
3b는 정전력전선 배치상태 개략도.
도 4는 본 발명 전열선의 피복 구조를 도시한 것으로서,
4a는 정온전선 구조도.
4b는 정전력전선 구조도.
도 5는 본 발명 거푸집의 설치 및 시공과정을 나타낸 순서도.
도 6은 터널 입구부의 콘크리트 양생 완료 후 라이닝 거푸집 이탈 상태도.
도 7은 종래 기술에 따른 터널용 거푸집 설치 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 터널 10 : 거푸집 본체
20 : 포밍플레이트 30 : 전열선
31 : 정온전선 32 : 정전력전선
33 : 리드케이블 34 : 접속배선함
35 : 고정부재 40 : 단열층
50 : 온도센서 60 : 제어판넬
61 : 레일
Claims (6)
- 콘크리트의 타설이 가능하도록 터널(1)내의 내벽면과 일정거리를 유지하는 반타원형태를 이루는 가운데, 레일(61)을 따라 이동이 가능하게 설치되는 거푸집 본체(10);상기 거푸집 본체(10)의 외주면을 이루며 구성되는 포밍플레이트(20);상기 포밍플레이트(20)의 내측면에 배선되어지는 전열선(30);상기 전열선(30)의 열손실을 방지하기 위해 거푸집 본체(10) 내에 일정 두께로 형성되어지는 단열층(40);상기 전열선(30)의 발열로 인한 포밍플레이트(20)의 온도변화를 감지하는 온도센서(50);상기 온도센서(50)를 통한 감지온도에 따라 전열선의 발열량을 제어하기 위한 제어판넬(60);로 구성되어짐을 특징으로 하는 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조.
- 청구항 1에 있어서,상기 전열선(30)은 주위 온도 변화에 따라 내부저항이 자동으로 변하여 양생 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 정온전선(31)과, 일정한 전력 공급에 의한 발열이 이루어지는 정전력전선(32)이 동시에 설치되어진 것을 특징으로 하는 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 전열선(31)은 고정부재(35)에 의해 포밍플레이트(20) 내측면에 밀착 고정되어짐을 특징으로 하는 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조.
- 청구항 3에 있어서,상기 고정부재(35)는 알루미늄 테이프, 테프론 테이프, 카본 테이프 중 어느 하나가 선택적으로 사용되어짐을 특징으로 하는 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조.
- 청구항 1에 있어서,상기 단열층(40)은 폴리우레탄 발포액을 스프레이 분사하여 형성되어진 것임을 특징으로 하는 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집 구조.
- 반원형태를 이루는 다수개의 빔이 일정간격으로 구비되어진 거푸집 본체(10)의 외주면을 이루도록 포밍플레이트(20)를 고정 결합시키는 거푸집폼 고정단계;상기 포밍플레이트(20)의 내벽면에 전열선(30)을 밀착 고정시키는 전열선 설치단계;상기 포밍플레이트(20)의 온도변화를 감지하기 위한 온도센서(50)를 설치하는 온도감지센서 설치단계;상기 온도센서(50)의 감지 온도에 따라 전열선(30)의 발열온도를 제어하기 위한 제어판넬(60)을 연결 설치하는 제어판넬 연결단계;상기 전열선(30)의 외부노출을 방지하기 위해 거푸집 본체(10)에 폴리우레탄 발포액을 스프레건을 사용하여 분사함으로 일정 두께로 단열층(40)을 형성시키는 단열층 형성단계;상기 전열선(30)에 전원을 인가하여 발열을 실시하는 전열선 발열단계;상기 포밍플레이트(20)와 터널(1) 내벽면간 사이에 형성된 공간부(S)에 콘크리트(C)를 타설하는 콘크리트 타설단계;상기 타설된 콘크리트(C)의 신속한 양생이 이루어질 수 있도록 전열선(30)의 발열온도를 조절하는 발열온도 조절단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동절기 터널내 콘크리트 양생용 거푸집을 이용한 시공방법.
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