An Investigation on the Long Term Durability of High-strength Shotcrete Using Field and Combined Deterioration Test

Domestic practices in shotcrete use have developed in many respects even now, but it still has issues about material, construction, quality standard and so on. In overseas, the construction using high strength shotcrete with $39.2{\sim}58.8 MPa$ of compressive strength is becoming common based on the shotcrete technology of high strength and durability. However, domestic shotcrete design strength is low at around 20.6 MPa of compressive strength and a long term durability is also insufficient. In this paper, field tests using high-quality additives and accelerators were performed to obtain the improvement of shotcrete strength and EFNARC standard was used to evaluate the field test results. In addition, deterioration test combined with the freezing-thawing and carbonation was also performed in order to investigate a long-term durability of high-strength shotcrete. As a result of the field test, the promotion ratio of early strength was $90{\sim}97%$ in case of using alkali-free accelerators. And the compressive strength of the shotcrete using Micro-silica fume was $45.2{\sim}55.8MPa$ and flexible strength was $5.01{\sim}6.66MPa$, so the promotion ratio of strength was $37{\sim}79%$ and $17{\sim}61%$ respectively. The promotion effect of strength by silica fine additives ratio of $7.5{\sim}10%$ for cement mass was much superior to the other cases. It was especially examined that using Micro-silica fume reduced deterioration due to mixed steel fiber and improved a long-term durability of shotcrete.

현장실험과 복합열화시험을 통한 고강도 숏크리트의 장기내구성 검토

국내 숏크리트 관련 기술들은 지금까지 많은 발전을 이루어 왔으나 재료, 시공 및 관련 품질규격 등에서 여전히 문제들을 가지고 있다. 국외의 경우 $39.2{\sim}58.8 MPa$에 이르는 고강도 숏크리트 시공이 가능하여 터널에서 2차 라이닝의 대체나 장기내구성의 확보가 충분히 가능한 반면, 국내의 경우 설계강도가 20.6MPa 내외로 낮은 편이며 장기내구성도 신뢰하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 숏크리트의 강도 증진을 위해 고품질 혼화재와 고성능 급결제를 적용한 현장실험을 실시하였고, 유럽통합규격(EFNARC)에 의거하여 품질평가를 수행하였다. 또한, 탄산화와 동결융해의 복합인자에 의한 열화시험을 수행하여 고강도 숏크리트의 장기내구성을 평가하였다. 실험결과 알칼리 프리계 급결제를 사용한 경우 초기강도 증진율이 $90{\sim}97%$로 가장 높게 나타났고, 실리카 흄을 혼입한 숏크리트의 압축강도는 $45.2{\sim}55.8MPa$, 휨강도는 $5.01{\sim}6.66MPa$로 혼입하지 않은 경우에 비해 각각 $37{\sim}79%$, $17{\sim}61%$의 강도 증진 효과가 나타났다. 또한, 실리카 흄 치환율이 $7.5{\sim}10%$일 때 강도증진 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 특히, 실리카 흄의 치환은 강섬유 혼입에 의한 숏크리트의 열화현상을 최소한으로 감소시켜, 숏크리트의 장기내구성을 확보하는데 효과가 있음을 알 수 있었다.