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  • 강섬유보강 숏크리트의 성능향상 및 품질기준 정립
  • Enhancement and Quality Concrol of Steel Fiber Reinforced Shotcrete
  • 분류 연구문헌 - 연구보고서 - 연구보고서
  • ISSN
  • 저자 김진철 이한규 류종현
  • 페이지 pp.45~64
  • 수록지 한국도로공사 제19회 도로기술연구성과 발표회 논문집(재료·환경분야) :
  • 발행년도 년 - 월
  • 소장위치 토목연구정보센터
  • 통제번호 394309
  • 키워드
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초록
강섬유보강 숏크리트는 록볼트와 함께 굴착중인 터널의 안정성뿐만 아니라 시공완료 후의 터널 안정성을 확보해주는 주지보재이므로 숏크리트의 품질이 터널 안정성에 직접적인 영향을 미치게 된다. 이러한 숏크리트의 품질을 확보하기 위해 여러 가지 기준을 정하여 품질관리를 실시하고 있지만, 대부분의 현장에서 이러한 기준이 제대로 지켜지지 않고 있을 뿐만 아니라 고속도로공사 전문시방서에 규정되어 있는 숏크리트 품질기준 자체도 명확하지 않은 부분이 많다. 본 연구의 목적은 이러한 강섬유보강 숏크리트의 시공 및 품질기준을 재정립하고 숏크리트 타설 후의 품질관리 기준을 마련함으로써 숏크리트의 성능을 향상시키는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 많은 조사분석과 실험을 수행하였다. 먼저 강섬유보강 숏크리트가 가지는 여러 가지 특성을 파악하고, 숏크리트의 성능을 평가하기 위한 국·내외 관련 시방이나 규정, 시험법을 조사하였으며, 급결제의 품질과 특성에 대한 분석을 실시하였다. 급결제 품질을 평가하기 위한 시험에서는 국내에서 사용중인 급결제 종류(실리케이트계, 알루미네이트계, 알칼리프리계, 시멘트 광물계) 로 비중, 고형분량, 전알칼리량, 응결시간, 급결제 혼합 모르타르의 압축강도 등을 측정하였다. 응결시간 측정에는 Gillmore 응결실험과 관입저항에 의한 모르타르의 응결시간 측정방법을 함께 사용하였는데, 실리케이트계와 알루미네이트계 급결제의 경우 응결시간이 지나치게 늦은 것으로 나타났다. 강섬유보강 숏크리트의 강도 및 휨인성 특성을 측정하기 위한 실험에서는 급결제가 첨가되지 않은 강섬유보강 콘크리트와 급결제를 투입한 강섬유보강 숏크리트에 대한 실험을 함께 실시하였다. 시험항목은 강섬유 혼입량, 압축강도, 코어압축강도, 보 시편에 대한 휨강도, 등가휨강도, 잔류휨강도, 휨인성지수, 사각패널과 원형패널에 대한 재하시험에서의 에너지 흡수량 등이다. 보 시편에 대한 휨시험에서는 현재 우리공사 시험규격인 10×10×35cm와 15×15×55cm 시편에 대한 시험을 실시하여 그 결과를 비교하였으며, 사각패널에 대한 재하시험은 EFNARC의 유럽통합규정에서 정하고 있는 시험방법에 따라 실시하였다. 원형패널에 대한 시험은 호주의 RTA(Roads and Traffic Authority)에서 제안한 시험방법을 따라 시행하였다. 각각의 시험은 강섬유의 종류, 형상 및 혼입량, 잔골재율 , 단위 시멘트량, 급결제 종류와 첨가량을 변수로 하여 실시되었다. 이상과 같은 시험을 통한 결과를 통하여 강섬유 혼입량, 코어압축강도, 보 시펀에서의 휨강도, 등가휨강도 , 등가휨강도비, 원형패널시험을 통한 에너지 흡수량을 등을 규정하는 강섬유보강 숏크리트에 대한 품질관리 방안을 제시하였으며, 급결제에 대한 품질관리 방안은 향후 추가적인 조사가 필요한 것으로 분석되었다.Quality of shotcrete is related to stability of tunnel directly because fiber reinforced concrete with rock bolt is main supporting materials to secure the stability during construction of tunnel as well as after finishing construction. Most of quality criteria of shotcrete in special specification of highway is ambiguous and those are little obeyed in the field although there are guidelines and criteria for shotcrete. The objective of this research project is to reestablish the criteria of construction and quality control for enhancement of performance of shotcrete. To do this, analysis of the existing data and experiment were performed in this project. Specification, guidelines and test methods related to shotcrete were investigated and quality and characteristics of accelerating admixtures were examined. Specific gravity, solid content, total alkali content, setting time and compressive strength of mortar containing the accelerating admixtures were measured in types of several accelerating admixtures. For measurement of setting time, Gillmore test method and penetration resistance test method were adopted, results showed that the setting time of silicate and aluminate accelerating admixtures were retarded seriously The strength and toughness of shotcrete with accelerating admixtures and shotcrete without accelerating admixtures were measured. Volume fraction of steel fiber, compressive strength, compressive strength from cored cylinders, flexural strength, equivalent flexural strength, residual strength, index of toughness and energy absorption capacity of square and round panels were examined. Beam test was performed according to the specification of KHC of which specimen sizes are 10×10×35cm and 15×15×55cm. The square panel test also performed according to European Specification for Sprayed Concrete from European Federation of Procedures and Applications of Specialist Products for Structures. The round panel test was performed according to test method proposed by RTA(Roads and Traffic Authority) in Australia. Parameters included types, shapes, content of steel fibers, S/a, unit weight of cement, and types and dosages of the accelerating admixtures. The compressive strength of shotcrete showed much less than that of plain concrete at 28 days due to the effect of shoting and the accelerating admixtures. Results from beam tests showed that 15×15×55cm beam was better to reflect the characteristics of specimen. Results from the round panel showed the a little scatter due to supporting condition of 4 sides. Results from the round panel test showed best for toughness measurement and results from square and round panel had a good relationship in energy absorption Guidelines for quality control of steel fiber reinforced shotcrete were established in this project m terms of fiber content, compressive strength, flexural strength, equivalent flexural strength and energy absorption from the round panel test. Guidelines for quality control of accelerating admixtures will be established after further investigation.

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