Evaluation on Mechanical Performance and Chloride Ion Penetration Resistance of On-Site Shotcrete Made with Slurry-Type Accelerator

슬러리형 급결제를 활용한 현장적용 숏크리트의 역학적 성능 및 염해저항성 평가

Abstract

The purpose of this research is to develop a slurry-type accelerator that contains various beneficial properties such as reduction of dust generation, lower alkalinity, early age strength development, etc., and uses such slurry type accelerator to produce high performance shotcrete that present excellent resistant against chloride ion penetration. In this work, shotcrete mixtures of 0.44 and 0.338 water-to-binder ratio (w/b) were produced at construction site using slurry-type accelerator. The mechanical properties and chloride ion penetration resistance of such shotcrete (including base concrete) were evaluated. According to the experimental results, the slurry-type accelerator was successfully used to produce both w/b 0.44 and 0.338 shotcretes. The 1 day and 28 day compressive strength of shotcrete were found to be closer to or higher than 10MPa and 40MPa, respectively. The w/b 0.338 shotcrete that used 40% replacement of blast furnace slag showed lower compressive strength than w/b 0.44 shotcrete without any mineral admixture at 1 day. However, the compressive strength with 40% blast furnace slag increased significantly at 28 day. Moreover, there was more than 50% increase in chloride ion penetration resistance with blast furnace slag, showing its strong potential for higher performance shotcrete application.

본 연구의 목표는 숏크리트 타설시의 분진 발생 문제, 낮은 알칼리도의 유지를 통한 환경부하 감소 및 시멘트 광물계가 가지는 빠른 초기강도 발현의 특성을 동시에 가지는 슬러리형 급결제를 개발하고, 이를 활용하여 고성능 내염해성 숏크리트의 현장 타설에 적용하는 것이다. 본 연구에서는 물결합재비 0.44 및 0.338의 두 종류의 숏크리트 배합에 대하여 슬러리형 급결제를 현장 적용시켰으며, 현장에서 얻은 숏크리트 및 숏크리트용 베이스 콘크리트 시험체의 강도 및 내염해성을 비교 분석하였다. 실험 결과에 따르면, 슬러리형 급결제는 두 종류의 숏크리트 배합에 모두 성공적으로 적용 되었으며, 이를 이용하면 1일 강도 10MPa 28일 강도 40MPa급의 고성능 숏크리트의 제조가 가능한 것을 확인하였다. 물결합재 0.338의 숏크리트 배합에서, 고로슬래그 미분말의 활용시 1일강도는 물결합재비 0.44의 숏크리트 배합보다 다소 낮게 나타났으나, 28일 재령에서의 강도가 현저히 역전되었으며, 염해저항성이 크게 개선되는 것을 확인하여, 고로슬래그 미분말이 고성능 내염해성 숏크리트의 개발에 성공적으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

Figure 1. Experimental setup for NT-Build 492 test procedure

Figure 2. Compressive strength of base concrete without steel fiber reinforcement

Figure 3. Compressive strength of base concrete with steel fiber reinforcement

Figure 4. Compressive strength of shotcrete with and without steel fiber reinforcement

Figure 5. The 28 day flexural strength of base concrete with and without steel fiber reinforcement

Figure 6. Flexural strength of shotcrete with and without steel fiber reinforcement

Figure 7. Chloride ion diffusivity of 28 day old base concrete and shotcrete with and without steel fiber reinforcement

Table 1. Chemical compositions of materials (units;%)

Table 2. Mix proportion of base concrete

Table 3. Summary note for chloride ion penetration test