쉴드 TBM 무기질계 가소성 뒤채움재의 장기내구성 및 환경영향성 분석 (Analysis of Long-Term Durability and Environmental Impact of Shield TBM Inorganic Thixotropic Backfill)

서지정보

· 발행기관 : 대한토목학회
· 수록지 정보 : 대한토목학회논문집(국문) / 45권 / 1호 / 81 ~ 92페이지
· 저자명 : 장성민, 박진성, 유용선, 최병훈, 정혁상

초록

본 연구에서는 시험적 연구를 통해 용탈 저감 및 가소성의 성질을 띠는 쉴드 TBM 뒤채움 그라우트인 ITB(Inorganic Thixotropic Backfill) 그라우트의 공학적 성능을 분석하고 기존 TBM 뒤채움 공법인 LW공법과 비교한 내용을 다루고 있다. 일축압축강도시험 결과 ITB 그라우트 기건양생의 경우 초기재령(재령 1시간)에서 LW공법 대비 약 12배 높은 강도를 보였으며 수중양생의 경우 약 7배 높은 강도를 보였다. 장기재령(재령 1년)에서는 양생방법에 관계없이 약 3 MPa 이상의 강도를 유지하는 것으로 나타났다. 또한 XRD시험을 통해 장기재령에서 강도 안정성의 영향을 미치는 Ettringite는 초기재령에서 약 8 % 검출된 것에 반해 장기재령에서 약 40 % 이상 검출되는 것을 보아 ITB 그라우트는 장기내구성이 우수한 것으로 사료된다. SEM-EDX시험을 통해 LW공법 대비 C-S-H 겔의 성장과 다량의 Ettringite가 관찰된 것으로 보아 ITB 그라우트는 초기 겔화 작용이 유리한 것을 확인하였다. 중금속 용출시험 결과 납, 카드뮴, 6가크롬 등의 유해물질은 불검출된 것을 확인하였고 어독성시험 결과 폐사어는 발생하지 않았으며 pH는 약 8.5인 것으로 나타났다. 이러한 결과를 미루어 보아 ITB 그라우트는 LW공법 대비 장기내구성 및 환경성에 유리한 공법인 것으로 판단되며 쉴드 TBM 뒤채움재로써의 활용이 적절할 것으로 사료된다.

영어초록

The study analyzes the performance of ITB (Inorganic Thixotropic Backfill) grout, which exhibits properties of reducing leaching and plasticity, through experimental research. It also compares this with the existing TBM backfill method, LW method. The results of unconfined compressive strength tests showed that the ITB grout, when dry curing, exhibited approximately 12 times higher strength than the LW method at the initial curing age (1 hour), and about 7 times higher strength when cured underwater. At the long-term curing age (1 year), it maintained a strength of over 3 MPa regardless of the curing method. Additionally, XRD tests indicated that Ettringite, which affects strength stability at long-term curing, was detected at about 8 % at the initial curing age but increased to over 40 % at the long-term curing age, indicating that ITB grout has excellent long-term durability. SEM-EDX tests revealed the growth of C-S-H gel and a significant amount of Ettringite compared to the LW method, confirming the favorable initial gelling action of ITB grout. The leaching tests showed no detection of harmful substances such as lead, cadmium, and hexavalent chromium, and the ecotoxicity tests indicated no mortality in test fish, with a pH of approximately 8.5. Based on these results, it is concluded that ITB grout is a method advantageous in terms of long-term durability and environmental performance compared to the LW method, making it suitable for use as a backfill material in shield TBM applications.

참고자료

· 없음