지하대공간 건설에 있어서 숏크리트는 가장 중요한 지보재임은 주지의 사실이다. 숏크리트의 강도는 현장 배합 및 타설 조건에 따라 실험실 조건의 숏크리트와는 큰 차이를 보이는 것이 일반적이다. 구조부재인 일반 콘크리트와 달리 숏크리트의 초기강도는 지하공간의 초기 안정화에 매우 중요하다. 그러나, 숏크리트 초기강도의 측정은 적절한 현장강도시험방법의 부재로 인하여 잘 관리되지 않은 실정이다. 따라서, 현장에서 숏크리트 초기강도를 효과적으로 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 핀관입시험법 및 점하중강도시험법의 현장 숏크리트 초기강도 측정에 대한 적합성을 검토하였다. 이를 위해 다양한 양생강도에 따른 일축압축시험, 핀관입시험, 점하중시험을 수행하여 일축압축강도에 대한 신뢰성 높은 핀관입깊이와 점하중 지수의 상관관계식을 도출하였다.
지하대공간 건설에 있어서 숏크리트는 가장 중요한 지보재임은 주지의 사실이다. 숏크리트의 강도는 현장 배합 및 타설 조건에 따라 실험실 조건의 숏크리트와는 큰 차이를 보이는 것이 일반적이다. 구조부재인 일반 콘크리트와 달리 숏크리트의 초기강도는 지하공간의 초기 안정화에 매우 중요하다. 그러나, 숏크리트 초기강도의 측정은 적절한 현장강도시험방법의 부재로 인하여 잘 관리되지 않은 실정이다. 따라서, 현장에서 숏크리트 초기강도를 효과적으로 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 핀관입시험법 및 점하중강도시험법의 현장 숏크리트 초기강도 측정에 대한 적합성을 검토하였다. 이를 위해 다양한 양생강도에 따른 일축압축시험, 핀관입시험, 점하중시험을 수행하여 일축압축강도에 대한 신뢰성 높은 핀관입깊이와 점하중 지수의 상관관계식을 도출하였다.
It is well known that shotcrete is the most important support member for the construction of large underground spaces. Generally, the strength of the field shotcrete is heavily dependent on the field mixing and spraying conditions so that it is different from the strength of the shotcrete mixed in l...
It is well known that shotcrete is the most important support member for the construction of large underground spaces. Generally, the strength of the field shotcrete is heavily dependent on the field mixing and spraying conditions so that it is different from the strength of the shotcrete mixed in laboratories. As a support member, the early strength of shotcrete unlike concrete is very important to the initial stabilization of the underground spaces. Therefore, the field methods to efficiently test the early strength of shotcrete have been highly required. This paper aimed to verify the pneumatic pin penetration test and the point load test for measuring the early strength of the field shotcrete. As a result of the experiments through a series of uniaxial compression, pin penetration, and point load tests for the range of the early shotcrete strength, two equations to estimate reliably the uniaxial compressive strength by the pin penetration and the point load tests were acquired.
It is well known that shotcrete is the most important support member for the construction of large underground spaces. Generally, the strength of the field shotcrete is heavily dependent on the field mixing and spraying conditions so that it is different from the strength of the shotcrete mixed in laboratories. As a support member, the early strength of shotcrete unlike concrete is very important to the initial stabilization of the underground spaces. Therefore, the field methods to efficiently test the early strength of shotcrete have been highly required. This paper aimed to verify the pneumatic pin penetration test and the point load test for measuring the early strength of the field shotcrete. As a result of the experiments through a series of uniaxial compression, pin penetration, and point load tests for the range of the early shotcrete strength, two equations to estimate reliably the uniaxial compressive strength by the pin penetration and the point load tests were acquired.
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문제 정의
이어】, 본 논문에서는 효율적인 현장타설 숏크리트의 초기강도시험기술 개발을 위해 핀관입 시험과 점 하중시험을 통한 일축압축 강도를 산정하는 방법을 제시하였다. 이를 위해 다양한 양생강도에 따른 일축압축시험, 핀관입시험, 점하중시험을 수행하여 일축 압축강도에 대한 핀관입 깊이와 점하중지수(Point load index)의 상관관계를 도출하였다.
따라서, 본절에서는 공기압식 핀관입 시험과 점 하중시험에 대한 특징 및 개요를 간단히 소개하였다.
본 연구에서는 시공 중 숏 크리트 현장 강도 측정을 위한 핀관입 시험법과 점하중시험법의 적용성에 대한 연구를 수행하였으며 그 결과 및 결론은 다음과 같다.
가설 설정
3) 점하중 지수와 핀관입 깊이의 상관성이 매우 높게 분석된 것은 두 가지 점에서 시사하는 바가 크다. 첫 번째는 본 연구에서 사용된 시료들의 균질성이 매우 높다는 것을 반증하는 것이고 두 번째로는 현장시험 시 핀관입 시험의 적정성을 확인할 수 있는 방법으로써 점하중시험을 사용할 수 있다는 것이다.
제안 방법
이를 위해 다양한 양생강도에 따른 일축압축시험, 핀관입시험, 점하중시험을 수행하여 일축 압축강도에 대한 핀관입 깊이와 점하중지수(Point load index)의 상관관계를 도출하였다.
핀관입 시험에는 Windsor probe method, Spring-loaded method, 공기압식핀관입시험이 있다 본 연구에서는 공기압식 핀관입 시험이 화약을 사용하지 않고 폭넓은 강도 범위에 용이하게 적용될 수 있는 장점을 고려하여 본 방법을 채택하였다. 비록 현재 설계기준상으로 숏크리트의 초기강도는 낮은 편이나 최근 숏크리트 고강도 화가 세계적인 추세이며 국내에서도 이에 대한 연구의 필요성이 부각되고 있으며 지속적인 연구가 이루어지고 있기 때문에 초기강도 시험법의 선정에도 이를 고려할 필요가 있다.
현장 실험과 같은 조건을 구현하기 위하여 Fig. 4와 같이 가로 2.6 m, 세로1.3 m, 높이 20 cm인 일체형 거푸집을 제작하여 숏크리트를 타설하였다. 일축 압축강도 시료와 점하중 강도 시료는 시료 추출비트를 시료 추출기에 결합하여 채취하였다 각 압축시험과 동일한 조건에서핀관입시험이 수행되도록 시료 채취 주변에서 1。회 이상을 수행하도록 계획하였다.
비트에 의하여 추출된 시료를 비트로부터 안전하게 분리하기 위하여 더블 튜브 코아바렐(Double tube core barrel)을 사용하여 순환수를 튜브 사이로 통과시켜 비트 내부에서 코아를 분리하도록 하였다.
숏크리트의 재령일에 따른 일축압축 강도, 핀관입깊이, 점하중시험결과는 Table 3과 같이 약 27 MPa의 입축 강도에 이를 때까지 3종류의 시험을 10회 수행하였다.
3 m, 높이 20 cm인 일체형 거푸집을 제작하여 숏크리트를 타설하였다. 일축 압축강도 시료와 점하중 강도 시료는 시료 추출비트를 시료 추출기에 결합하여 채취하였다 각 압축시험과 동일한 조건에서핀관입시험이 수행되도록 시료 채취 주변에서 1。회 이상을 수행하도록 계획하였다.
대상 데이터
실내 실험을 위한 재료는 골재, 시멘트물, 모래이고 Table 2와 같은 비로 배합되었다 골재는 10 mm 이하를 사용하였고 골재 표면에 부착되어 있는 세립자를 제거하기 위하여 세척 후 건조시켰다 시멘트는 포틀랜드 시멘트 모래는 석영사를 사용하였다. 숏크리트는 급결제를 혼합흐H야하나, 실험 경험상 초기급결에 의해 실험시간이 제한되는 문제가 있어 본 실험에서는 급결제를 배제하였다.
성능/효과
암석에 비해 숏크리트는 인공재료이기 때문에 상대적으로 점하중시험과 일축압축시험 간의 상관성이 높을 것으로 예상되었다.
따라서, 10 MPa 이상에 대한 핀 A에 대해서 상관성 분석을 수행하였으며, 실제로 10 MPa 이하에 대해서도 큰 오차 없이 압축 강도를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.
1) 일축압축 강도와 핀관입 깊이의 상관성을 분석한 결과 Iwaki 가 제안한 상관식보다 간편하고 실용적인 선형 관계식을 구하였다. 또한, 최근의 고강도 숏크리트의 추세를 고려하여 핀 A에 대한 관입 시 험만으로 숏 크리트의 초기 압축 강도를 충분히 평가할 수 있는 상관식을 구할 수 있었다.
선형 관계식을 구하였다. 또한, 최근의 고강도 숏크리트의 추세를 고려하여 핀 A에 대한 관입 시 험만으로 숏 크리트의 초기 압축 강도를 충분히 평가할 수 있는 상관식을 구할 수 있었다.
2) 일축압축 강도와 점하중지수상관성을 분석한 결과, 기존 암석시험 사례에 비해 높은 상관성을 보이는 상관식을 구할 수 있었다. 즉, 점 하중시험만으로 신뢰성 높은 숏크리트의 일축압축 강도를 산정할 수 있을 것으로 예상된다.
후속연구
앞으로 본 연구에서 개발된 핀관입 시험과 점하중시험법에 대한현장적용연구를 통하여 현장적용 시 미비점을 보완하고 공사현장에서 적용할 수 있는 시험 절차 서를 작성할 계획이다.
Brown E. T. 1981, Rock characterization testing & monitoring, ISRM
Iwaki, K, A. Hirama, K. Mitani, S. Kaise, K. Nakagawa. 2001, A quality control method for shotcrete strength by pneumati pin penetration test, NDT & E International 34, pp. 395-402
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