무기계 가소성 그라우트의 최적배합비 산정에 관한 연구

Abstract

쉴드 터널은 굴진시에 필연적으로 발생하는 세그먼트와 배면 지반 사이의 공극(tail void)을 충전시킬 필요가 있으며, 공극을 최소화하기 위해서는 동시주입이 바람직하고 이를 위해서는 기존의 규산계 그라우트재의 문제점을 보완할 수 있는 가소성 형태의 재료개발이 필수적이다. 또한 지반 내에서 자연적으로 생기거나 굴착 등으로 인한 공동은 상부지반의 침하원인이 될 수 있으므로 공동을 충전시킬 필요성이 있다. 과거에는 이러한 공동 충전의 목적으로 주입되는 주입재는 시멘트 밀크나 규산계 그라우트를 주입하는 것이 대부분이었으나, 근래에 들어서는 주입효과 및 품질을 향상시키기 위하여 가소성 그라우트를 주입하고 있다. 가소성(혹은 요변성, Thixotropic) 그라우트란 종래의 단순한 1액성 시멘트 밀크 지반주입재 등과는 달리 주입시 완전히 경화되기 전에 일정시간 동안 일정 수준의 점도와 강도를 유지함으로써 가소성을 가져 일정수준의 가압에 의해 미세한 공간까지 밀실하게 충전시킬 수 있고 그 후에는 경화되기 시작하여 일정 수준이상의 강도를 발현하는 주입재를 말한다. 본 연구에서는 쉴드터널 뒤채움과 같이 장거리 이송이 필요한 작업시, 작업이 단속적으로 이루어지는 현장에서 점도의 증가로 인하여 현장 주입시 문제점이 있는 것으로 나타났다. 이에 따른 점도 및 강도기준을 만족하는 표준배합비를 산정하기 위하여 강도 및 점도 시험을 실시하였다. 강도시험 결과 국내․외 장기강도 기준인 30.0kg/cm2을 10.0kg/cm2이상 상회하는 것으로 나타났으며, 무기계 가소성 그라우트의 B액 점도 상승을 해결하기 위해 많은 종류의 첨가제들에 대해 점도 시험을 진행하였으며, 강도와 내구성 및 장거리 이송이 가능한 점도인 2,000cp이하를 120분 이상 유지하는 B액을 확보하여 품질 및 경제성을 확보한 최적배합비를 산정하였다.