Characterization of Durability and Deterioration Eroded by Chemical Attack on the Concrete Lining in Conventional Tunnel

This study is to evaluate the effect of chemical attack on durability and deterioration of lining concrete in tunnel. Surface examination, nondestructive inspection, uniaxial compressive strength test, carbonation test, chloride diffusion test, micro-structural analysis were performed to analyze the deterioration of lining concrete in tunnel constructed 70 years ago. From surface examination results, the tunnel had been repaired and reinforced in several times. It has many cracks, water-leakage, efflorescence and exploitation. Compressive strengths obtained from nondestructive inspection and uniaxial compressive strength test have measured $17.5{\sim}34.7MPa$, and $12.8{\sim}40.3MPa$, respectively. Carbonation depth specimen cored from concrete lining has ranged from 3mm to 27mm. From chloride diffusion test, most specimens have low permeability. And the XRD analysis was able to detect ettringite and thaumasite, which were confirmed by SEM and EDS results to be the causes for the deterioration of lining concrete.

화학적 침식을 받은 재래식 터널 콘크리트 라이닝의 내구성능 및 열화특성

본 연구에서는 화학적 침식을 받는 환경에 놓인 터널 콘크리트 라이닝 구조물의 성능저하 원인을 분석하기 위하여 준공 후 70년 된 터널 구조물을 대상으로 외관조사, 비파괴검사, 코어시편의 압축강도, 탄산화, 투수성 평가 및 기기분석을 실시하였다. 그 결과 대상 터널 구조물은 수차례에 걸쳐 보수 및 보강공사의 흔적이 존재하였으며 내부 콘크리트 라이닝의 심한 균열, 누수 및 탈락현상 등으로 성능저하가 크게 발생한 상태였다. 콘크리트 라이닝의 비파괴 압축강도추정과 코어시편에 의한 압축강도는 위치마다 차이는 있었으나 각각 $17.5{\sim}34.7MPa$ 및 $12.8{\sim}40.3MPa$로 나타났으며, 반발경도법의 경우 콘크리트 표면이 누수 및 반응생성물의 영향으로 반발경도가 작게 나타나는 경우가 있었다. 콘크리트 라이닝 코어시편을 이용하여 전위차에 의한 촉진 염소이온 확산실험법으로 투수성 시험결과 일부 코어 시편을 제외한 대부분 낮은(Low) 영역으로 우수한 결과를 나타내었다. 또한 터널 콘크리트 라이닝 코어시편을 대상으로 미세구조를 분석한 결과 터널 콘크리트 라이닝 주변 지하공간으로부터 유입된 황산염이온의 영향으로 반응물질이 생성되어 성능이 저하되었으며, ettringite와 thaumasite 등의 생성에 의한 결정압에 의하여 균열 및 박리현상이 발생한 것으로 판단된다. 따라서 고내구성 콘크리트 라이닝의 제조를 위한 재료적 대책수립 및 관련지침안의 제정이 필요할 것으로 생각된다.