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터널내 임시 포장층 최적화 설계를 위한 린콘크리트 적용 방안 연구

Application of Lean Concrete for Optimal Design of Temporary Pavement in Tunnel,

정재홍 (Jeong, Jae Hong, 군산대학교 대학원)

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터널내 포장은 일반 토공부와는 상이한 특성이 있으므로, 터널내 기후환경 및 지지력 특성에 맞는 포장 설계가 되어야 하며, 특히, 국내의 경우 터널내 임시 포장층에 대한 별도의 설계 기준이 없으며, 린 콘크리트의 품질관리 방안에 대한 연구도 매우 미진한 실정이다. 본 논문은 터널내 임시 포장층의 최적화 설계의 일환으로써, 단위결합재량을 달리한 린 콘크리트를 제조하여, 역학적 성능 및 내구성을 고찰하였으며, 실내 실험 결과를 바탕으로 실제 시공 중인 터널에서 현장 시험시공을 실시하였다. 또, 시험시공된 임시 포장층에 대한 성능 ...
터널내 포장은 일반 토공부와는 상이한 특성이 있으므로, 터널내 기후환경 및 지지력 특성에 맞는 포장 설계가 되어야 하며, 특히, 국내의 경우 터널내 임시 포장층에 대한 별도의 설계 기준이 없으며, 린 콘크리트의 품질관리 방안에 대한 연구도 매우 미진한 실정이다. 본 논문은 터널내 임시 포장층의 최적화 설계의 일환으로써, 단위결합재량을 달리한 린 콘크리트를 제조하여, 역학적 성능 및 내구성을 고찰하였으며, 실내 실험 결과를 바탕으로 실제 시공 중인 터널에서 현장 시험시공을 실시하였다. 또, 시험시공된 임시 포장층에 대한 성능 모니터링을 통하여 국내 터널환경에 적합한 최적 임시 포장층 설계방안을 제안하였다. 단위결합재량을 달리하여 제조한 린 콘크리트의 역학적 성능을 고찰한 결과, 초기 압축강도는 보통포틀랜드시멘트 콘크리트가 가장 우수하게 나타났으며, 플라이애시 대체 콘크리트의 경우 180 및 210kg/m3의 단위결합재량에서 5 MPa 미만으로 나타나 린 콘크리트의 성능 기준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 또한, 린 콘크리트의 염해 및 동해에 대한 내구성능 평가한 결과, 초기 재령에서는 모든 배합에서 유사한 내구성능을 나타낸 반면, 장기재령에서는 광물질 혼화재를 적용한 린 콘크리트 배합에서 상대적으로 높은 내구성능을 나타내었다. 린 콘크리트의 실내실험 결과를 바탕으로 임시 포장층의 최적 설계를 위하여 시공성, 경제성 측면에서 6종류 대안을 제시하였으며, 대안 1은 린 콘크리트 기층까지 단일 시공을 통해 시공성 및 경제성을 확보할 수 있는 반면, 대안 2, 3은 린 콘크리트층을 분할하여 시공함으로써 시공성 및 경제성이 상대적으로 불리한 것으로 나타났다. 결론적으로, 실내시험 및 현장 시험시공 결과를 토대로 터널내 임시 포장층은 필터층 15㎝ 및 린 콘크리트층 15㎝를 적용하는 방안이 시공성, 경제성, 내구성 등을 복합적으로 고려하였을 때 가장 최적인 것으로 평가되었다.
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It is common that the construction of pavement in tunnel is basically different from that of normal earth work. It is necessary, thus, to consider weathering environment and earth condition for optimal design of the pavement in tunnel. There have been no standards and codes for temporary pavement i...
It is common that the construction of pavement in tunnel is basically different from that of normal earth work. It is necessary, thus, to consider weathering environment and earth condition for optimal design of the pavement in tunnel. There have been no standards and codes for temporary pavement in tunnel, and few studies on quality control system for lean concrete pavement have been carried out. The objective of this study is to develop a better design for temporary pavement in tunnel. Lean concrete specimens with different unit binder content levels were produce, and then several mechanical properties and durable performance were regularly tested. In addition, based on the lab. test results, the lean concrete mixtures were tested in construction site. Monitoring on the placed lean concrete were performed to suggest the optimal design method for the tunnel structures. From the lab. test results, it was found that OPC concrete has a benefit in terms of early-strength development, and concrete containing fly ash showed poor strength characteristic, indicating below 5 MPa at the ages of 7 days. This may imply that fly ash is not a good option for temporary pavement in tunnel. Moreover, the durable performances including resistances against chloride and frost attack indicated that mineral admixtures were greatly effective to increase the durability of lean concrete pavement. This study, based on the lab. test results, suggested 6 types of alternatives of the optimal design for temporary pavement in consideration with both constructability and economics. The alternative No. 1 was better that others, because it can have a capacity with single-construction throughout lean concrete pavement base. Conclusively, it was found that the temporary pavement consisting of a filter layer of 15 cm in depth and a lean concrete of 15 cm in depth may paly a good role in having constructability, economics and durability.