터널 숏크리트 급결제별 강도특성과 경제적인 배합비 제안

Abstract

1980년대부터 우리나라에서 NATM공법(New austrian Tunnelling Method)이 고속도로 터널,지하철, 지하공동구 등 많은 분야에 적용되어 왔다. 1997년부터는 리바운드를 줄일 수 있는 습식 숏크리트 공법이 적용되고 있다. 국내 터널에 사용되고 있는 숏크리트용 급결제의 종류는 알루미네이트계, 알카리프리계,시멘트광물계가 있으나 본연구에서는 점차 사용량 증가 추세에 있는 급결제는 알칼리프리계,시멘트광물계를 사용하였다. 현장 시공사례를 중심으로 고속도로 터널 숏크리트 배합설계에서 혼화제(급결제)종류와 시멘트량을 변수로 하여 숏크리트 강도특성을 분석하여 경제적인 배합비를 제시하는데 목적이 있다. 도로공사 터널 표준배합비를 기본으로 급결제 종류와 시멘트량에 표준배합인 480kg/㎥을 기준으로 470kg/㎥,460kg/㎥로 변화를 주어 숏크리트 머신을 이용 공시체를 제작하였고 압축강도,휨강도시험,휨인성시험 및 리바운드시험을 실시하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 환경측면에서는 알칼리프리계, 강도측면에서는 시멘트광물계가 유리 한 것으로 나타났으며, 기존에 사용해오던 종류와는 달리 두 급결제는 시멘트사용량을 기준인 480kg/㎥대비 20kg/㎥ 절감하여도 시방기준에 적합한 성능을 발휘하는 것으로 확인되어 터널 공사비 13백만원/km을 절감할 수 있었다. 또한 보다 많은 시험 및 검증을 통해 고성능 혼화제 개발에 따른 역학적 성질을 반영한 새로운 배합설계 방법이 제시 되어야 할 것으로 판단된다.

Since the 1980s, the NATM method(New austrian Tunneling Method) has been used in highway tunnels, subways, underground joints and so on. Since 1997, wet shotcrete has been applied to reduce rebound. The types of accelerators for shotcrete used in domestic tunnels are aluminate system, alkali-free system, and cement mineral system. But, in this study, alkali - free and cement mineral systems, which are increasing in use, are used. The purpose of this study is to analyze the shotcrete strength characteristics and to present an economical mixing ratio in the design of highway tunnels shotcrete using accelerator type and amount of cement as variables. The specimens were produced at a standard mixing ratio of 480kg/㎥ for the highway construction work. 460kg/㎥ and 470kg/㎥ were also prepared. The specimen was made of shotcrete machine. The compressive strength, bending strength and flexural toughness test were carried out using specimens and the following conclusions were obtained. The alkali-free system is advantageous in terms of environmental management, and the cement mineral system is advantageous in terms of strength. It was confirmed that these two types of accelerators can achieve the performance satisfying the specifications even when the standard cement amount of 480kg/㎥ is reduced by 20kg㎥. This can reduce the cost of tunnel construction by 13,000,000 won per kilometer. Also, it is suggested that a new design method reflecting the mechanical properties of high performance admixture development should be presented through more testing and verification.