전단파 토모그래피를 활용한 철도 콘크리트 궤도 슬래브 층분리 결함 평가 (Evaluation of Debonding Defects in Railway Concrete Slabs Using Shear Wave Tomography)

서지정보

· 발행기관 : 한국구조물진단유지관리공학회
· 수록지 정보 : 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 / 26권 / 3호 / 11 ~ 20페이지
· 저자명 : 이진욱, 기성훈, 이강석

초록

이 연구의 주요 목적은 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브의 콘크리트 슬래브(track concrete layer, TCL)와 도상안정층(hydraulically stabilized based course, HSB) 사이 층분리를 평가하기 위한 비파괴검사법으로 전단파 토모그래피 기술의 활용가능성을 실험적으로 확인하는 것이다. 이를 위하여 다채널 전단파 측정 장치(MIRA)를 활용하여 실물 크기로 제작된 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브 실험체 내부의 층분리 결함을 평가하였다. 실물실험체는 Rheda 2000 시스템에 따라 설계 및 시공되었으며, 노반 위에 HSB를 타설하고, 그 위에 TCL이 타설된 2층 슬래브 구조를 갖는다. 실물실험체는 일부구간의 HSB상부에 스티로폼으로 제작된 인공결함(가로 및 세로가 각각 400mm이고 두께가 각각 5mm, 15mm인 압출폴리스티렌폼(XPS)보드 2개)을 삽입하여, TCL과 HSB 사이에 층분리 결함이 생기도록 시공하였다. 시험체의 층분리 구간에서 얻은 콘크리트 단층이미지는 층분리에 따른 균열 및 HSB와 지반사이의 계면에서 반사되는 신호를 효과적으로 보여 주었다. 한편 초음파 토모그래피 이미지에서 TCL 콘크리트의 매입물(철근, 트러스, 인서트 등)에서 반사된 신호와 층분리 결함 신호를 구분하기 위한 노이즈 제거를 위한 이미지 처리방법을 적용하여 층분리 결함을 효과적으로 분리하였다. 토모그래피 이미지에서 추출된 층분리 결함의 크기정보와 공간정보를 통합하여 층분리 지도로 재구성하였으며, 층분리 결함의 위치 및 크기를 시각화하는데 효과적인 것을 확인하였다.

영어초록

The main purpose of this study is to investigate the applicability of the shear wave tomography technology as a non-destructive testing method to evaluate the debonding between the track concrete layer (TCL) and the hydraulically stabilized based course (HSB) of concrete slab tracks for the Korea high-speed railway system. A commercially available multi-channel shear wave measurement device (MIRA) is used to evaluate debonding defects in full-scaled mock-up test specimen that was designed and constructed according to the Rheda 200 system. A part of the mock-up specimen includes two artificial debonding defects with a length and a width of 400mm and thicknesses of 5mm and 10mm, respectively. The tomography images obtained by a MIRA on the surface of the concrete specimens are effective for visualizing the debonding defects in concrete. In this study, a simple image processing method is proposed to suppress the noisy signals reflected from the embedded items (reinforcing steel, precast sleeper, insert, etc.) in TCL, which significantly improves the readability of debonding defects in shear wave tomography images. Results show that debonding maps constructed in this study are effective for visualizing the spatial distribution and the depths of the debondiing defects in the railway concrete slab specimen.

참고자료

· 없음