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Nikkei X-TECH_2023.2.28

뉴스 i-Construction
댐의 균열 전조를 광파이버로 감지
가시마, 변형율 거동을 고정밀도로 감지 기술 확립

가시마는 댐의 본체 콘크리트에서 균열 발생의 전조가 되는 변형률 거동(Strain Behavior)을 광파이버를 사용해 실시간, 고정밀도로 감지하는 기술을 확립했다. 이 기술을 통해, 특히 한랭지에 신설하는 댐에서 품질 향상 효과를 전망하고 있다. 2023년 2월 1일에 발표했다.

댐 본체 시공에서는 층층으로 타설하는 콘크리트의 수평이음부(타설한 콘크리트가 굳은 후 그 위에 새 콘크리트를 타설한 경우 수평방향으로 생기는 이음 부분)에서 상부 콘크리트가 온도 응력 때문에 수축해 휘어지면서 균열이 생기는 경우가 있다. 즉, 콘크리트의 변형이 균열의 전조가 된다.

특히 한랭지에서 시공할 때는 외기 온도 저하로 온도 응력이 커지기 쉽다. 게다가 휘어진 상태를 겨울철 공사 휴업기에 잠시 방치하면 균열 발생 위험이 높아진다.

시공 중 점검을 통해 균열을 발견하고, 시멘트를 주입하는 방법 등으로 보수하면 품질 저하를 막을 수 있지만 원인 규명이나 대책 검토에 시간이 걸리기 때문에 생산성이 떨어진다. 상부 콘크리트가 이음부분을 덮음으로써 이음면이 잘 보이지 않아 균열 발견을 어려워지면 더욱 그렇다.

가시마는 마에다건설공업, 다케나카토목과의 JV에서 국토교통성의 수주를 받아 시공 중인 나루세댐을 최대 중요 프로젝트의 하나로 정하고, 생산성이나 품질의 향상을 목표로 자동화 시공 등 가시마의 최신기술을 투입하고 있다.

나루세댐이 입지하는 아키타현 히가시나루세 무라는 특별폭설지대로 지정된, 콘크리트 균열 발생 위험이 큰 환경이다. 이 현장에서 광파이버에 의한 변형 거동 계측을 시행했다.

-- '월동면(越冬面)'의 균열 리스크 가시화 --
가시마는 구조물의 변형 등을 감지할 수 있는 광파이버 계측기를 자체 개발하고 있다. 센서가 되는 광파이버를 나루세댐의 콘크리트 타설 전의 철근에 설치해 타설 후에 2곳의 수평이음부에서 변형 거동을 계측, 감지할 수 있도록 했다. 계측기는 댐 완성 후의 유지관리 단계까지 사용할 수 있다.

2곳의 수평이음부 중 아래쪽에 위치한 이음부는 동절기 휴업 직전에 타설한 층과 휴업이 끝나고 타설한 층 사이에 생긴 이음부였다. 동절기 휴업 직전에 타설한 층의 상부를 '월동면'이라 부른다. 일반적으로 균열이 발생하기 쉬운 곳이다. 가시마는 광파이버를 이용한 계측을 통해, 이 월동면에서 발생하는 변형이 실제로 다른 한쪽의 수평이음부보다 대체로 크다는 것을 확인했다.

가시마는 앞으로 이러한 변형 거동의 계측 데이터를 바탕으로 균열 발생 메커니즘 해명과 균열 예방책 고안을 목표로 한다.

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