표제지

목차

국문초록 14

제1장 서론 16

1.1. 연구 배경 및 목적 16

1.2. 연구 동향 18

1.3. 연구내용 및 방법 19

제2장 이론적 배경 21

2.1. 콘크리트 구조체 누수보수 동향 21

2.1.1. 누수보수 재료 21

2.1.2. DSI 현장 평가 25

2.2. 계산과학적 방법론 28

2.2.1. 분자동력학 시뮬레이션 개요 28

2.2.2. 운동방정식 28

2.2.3. 원자간 상호작용력 29

2.2.4. LAMMPS를 활용한 분자동력학 시뮬레이션 예시 31

2.3. MDL 이론 32

제3장 분자동력학 및 열역학 이론에 따른 계산 36

3.1. 분자동력학 시뮬레이션 36

3.1.1. 차수재의 팽윤 원리 분석 36

3.1.2. 인장특성 시뮬레이션 41

3.2. DSI의 열역학적 분석 45

3.3. DSI 재료특성 49

3.3.1. 팽윤도 측정 49

3.3.2. 인장강도 측정 53

제4장 현장적용 시험 58

4.1. 모의실험 58

4.1.1. 물성 평가 58

4.1.2. 소형 보 mock-up 테스트 60

4.2. 콘크리트 댐 적용 시험 61

4.2.1. 댐 제원 및 보수이력 61

4.2.2. 시공 전 조사 및 측정 65

4.2.3. 구조검토 68

4.2.4. 시험시공 및 DSI 개선평가 71

4.2.5. 본 시공 및 보수효과 평가 75

4.3. 지하터널 적용 사례 77

제5장 결론 82

참고문헌 84

부록 91

S.1. 분자동력학 시뮬레이션 구조체 92

S.2. 댐 마루 천공에 대한 구조검토 96

S.3. 댐 보수공사 사진대지 103

ABSTRACT 113

표 2.1. 누수보수 재료별 비교 분석 26

표 3.1. 가교도와 수분에 따른 젤 구조체 크기 변화 41

표 3.2. 가교도에 따른 인장강도 변화 56

표 4.1. DSI 물성 측정 표 59

표 4.2. 갤러리내 배수공별 침투수량 측정값 66

표 4.3. 순간격에 따른 구조검토 결과 70

표 4.4. DSI 개선 여부에 따른 시험시공 결과 비교도 74

표 4.5. D.S.I.M. 시공 전후 갤러리 내 침투수량 비교 75

그림 1.1. 연구 순서 및 내용 20

그림 2.1. 그라우팅 방식 누수보수 22

그림 2.2. DSI 차수공법 시공 부위 26

그림 2.3. 에탄 분자의 탄소 거리간 상호작용력 에너지 30

그림 2.4. LAMMPS 구동 순서도 31

그림 2.5. LAMMPS를 활용해 수분에 따른 하이드로젤 고분자의 팽윤 32

그림 2.6. 선형 고분자 수용액의 상평형도 35

그림 2.7. 고분자 하이드로젤의 온도에 따른 팽윤도 계산 결과 35

그림 3.1. PNIPAM 고분자 수용액 분자 시뮬레이션 구성도 36

그림 3.2. 시뮬레이션을 통한 수분에 의한 고분자의 수축 전후 길이 비교 37

그림 3.3. 시간에 따른 온도별 PNIPAM 고분자 사슬의 RDF 39

그림 3.4. 가교도 5% 고분자 젤 구조체 40

그림 3.5. 가교도 5%, 수분 50% 젤의 신장률에 따른 구조변화 43

그림 3.6. 가교도 5%, 수분 50% 젤의 신장률에 따른 응력변화 43

그림 3.7. 가교도 1%, 수분 30% 젤의 신장률에 따른 구조변화 44

그림 3.8. 가교도 1%, 수분 30% 젤의 신장률에 따른 응력변화 44

그림 3.9. PNIPAM의 온도별 팽윤도 변화 48

그림 3.10. 고분자 차수재 젤 합성과정 51

그림 3.11. 비이커에서 꺼낸 직후의 고분자 젤 51

그림 3.12. 가교제의 양에 따른 팽윤도 측정을 위한 직사각형 형태의 고분자 차수재 시편. P1: 1%, P2: 2%, P3: 3%, Ref: 기존 DSI 52

그림 3.13. 가교제 양에 따른 DSI의 팽윤도 변화. 파란색 실선: 기존 DSI, 빨간색 실선: 1%, 회색 실선: 2%, 오렌지색 실선: 3% 53

그림 3.14. DSI 가교도 0.5%의 변위에 따른 인장강도 54

그림 3.15. DSI 가교도 1%의 변위에 따른 인장강도 55

그림 3.16. DSI 가교도 2%의 변위에 따른 인장강도 55

그림 3.17. (좌) 수압테스트 모형도, (우) 실제 테스트 사진 57

그림 3.18. 차수 시간에 따른 누수량 수압테스트 결과 그래프 57

그림 4.1. 기존 아크릴과 개선된 DSI 수압테스트 비교 58

그림 4.2. 어독성 테스트 60

그림 4.3. 소형 보 mock-up 테스트 61

그림 4.4. 콘크리트 댐 하류면 누수 현황. (좌) 물비침, (우) 고드름 62

그림 4.5. 수직조인트 및 갤러리 컨택 그라우팅 누수보수 사진 63

그림 4.6. 콘크리트댐 하류면 그라우팅에 의해 열화된 단면 63

그림 4.7. 컨택 그라우팅 보수 완료 시점에 따른 침투수량 64

그림 4.8. 수직조인트 수중조사 67

그림 4.9. 수직조인트 댐 마루 천공 구조검토 상세 68

그림 4.10. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝100mm에 대한 단면도 69

그림 4.11. 상류면에서 천공홀까지의 순간격에 따른 콘크리트 응력 70

그림 4.12. D.S.I.M. 공법 개념도. (좌) 상부, (우) 전면부 71

그림 4.13. D.S.I.M. 시험시공 및 후속 시공 위치 단면도 71

그림 4.14. D.S.I.M. 시공도 72

그림 4.15. 누수 조사 73

그림 4.16. 갤러리 내 누수보수공사 74

그림 4.17. D.S.I.M. 시공에 따른 갤러리 내 침투수량 변화량 76

그림 4.18. D.S.I.M. 시공 전후 하류면 물비침 비교 77

그림 4.19. 터널 현장 누수에 의한 수축이음부 단면 열화 78

그림 4.20. 터널 내부 컨택 그라우팅과 negative D.S.I.M. 비교 모식도 79

그림 4.21. Negative D.S.I.M. 시공순서도 79

그림 4.22. Negative D.S.I.M. 시공개념도 79

그림 4.23. 터널 negative D.S.I.M. 사진대지 80

그림 S1.1. 가교도 5%, 수분 0% 상태의 고분자 젤 시뮬레이션 92

그림 S1.2. 가교도 5%, 수분 10% 상태의 고분자 젤 시뮬레이션 92

그림 S1.3. 가교도 5%, 수분 50% 상태의 고분자 젤 시뮬레이션 93

그림 S1.4. 가교도 5%, 수분 100% 상태의 고분자 젤 시뮬레이션 93

그림 S1.5. 가교도 5%, 수분 0% 젤의 신장률에 따른 구조변화 94

그림 S1.6. 가교도 5%, 수분 0% 젤의 신장률에 따른 응력변화 94

그림 S1.7. 가교도 1%, 수분 0% 젤의 신장률에 따른 구조변화 95

그림 S1.8. 가교도 1%, 수분 0% 젤의 신장률에 따른 응력변화 95

그림 S2.1. 천공홀 시공 위치 98

그림 S2.2. FEM 해석모델 99

그림 S2.3. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝100mm 99

그림 S2.4. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝200mm 100

그림 S2.5. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝300mm 100

그림 S2.6. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝400mm 101

그림 S2.7. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝500mm 101

그림 S2.8. 댐 상류면에서 천공홀까지의 순간격 S＝600mm 102

그림 S3.1. 댐 이음부 보강공사 순서도 105

그림 S3.2. H 댐 보수공사 106

그림 S3.3. Y1 댐 보수공사 107

그림 S3.4. Y2 댐 누수 부위 확인조사 108

그림 S3.5. S 댐 보수공사 109

그림 S3.6. B 댐 보수공사 110

그림 S3.7. S 발전소 보수공사 111