Abstract
Even though shotcrete is a main support for securing the stability of tunnel, the performance of shotcrete is not properly checked due to various difficulties arisen from the characteristics of materials themselves which constitute shotcrete, such as steel fibers and accelerators, and the on-site quality control. In this study, the actual conditions of shotcrete applied to expressway tunnel construction sites were tried to find out, and then some improvement was tried to derive. For this purpose, the characteristics of steel fibers and accelerators supplied to the expressway construction sites were investigated. Also, shotcrete specimens were prepared at the tunnel sites and performance tests were carried out. For steel fiber, domestic production states were investigated, and carbon content and tensile strength were measured using the steel fibers collected in the construction sites. For three types of accelerators such as aluminate, cement mineral and alkali-free, basic properties and total amount of alkali contents were analyzed. Shotcrete specimens were prepared using on-site shotcrete machine with regard to mix designs and types of accelerators. Using these specimens, uniaxial compression tests and flexural tests were performed. As the results, compressive strength, flexural strength, flexural toughness, and etc. were compared with types of acclerators and mix designs.
숏크리트가 터널의 안정성을 확보하는 데에 주요한 지보재임에도 불구하고, 숏크리트를 구성하는 강섬유, 급결제와 같은 재료 자체의 특성과 터널 현장에서의 품질관리에 따르는 여러 가지 어려움으로 인하여 숏크리트의 지보성능을 제대로 확인하지 못하고 있다. 이 연구에서는 우선 고속도로 터널 현장에 적용되고 있는 숏크리트의 실태를 파악하고, 개선점을 도출해보고자 하였다. 이를 위해 고속도로 현장에 공급되고 있는 강섬유와 급결제 종류별 특성을 조사하고, 터널 현장에서 직접 숏크리트 시험체를 제작하여 성능 시험을 실시하였다. 강섬유에 대해서는 국내 제조 현황을 조사하고, 현장에 공급된 강섬유를 수집하여 탄소함량, 인장강도 등을 측정하였다. 급결제는 알루미네이트(Aluminate)계, 시멘트광물계, 알칼리프리(Alkali-free)계 등 3가지 급결제에 대하여 기본적인 시험뿐만 아니라 급결제 내 총알칼리량을 분석하였다. 숏크리트 시험체는 배합조건 및 급결제 종류별로 현장 숏크리트 장비를 이용하여 제작하였으며, 이 시험체를 이용하여 압축강도시험, 휨인성시험 등을 실시하였다. 시험 결과를 이용하여 급결제 종류 및 배합별로 압축강도, 휨강도, 휨인성 등의 성능을 비교분석하였다.