[국내논문]급결제 함유량에 따른 습식 Shotcrete 리바운드 감소량에 대한 실험적 연구 Experimental Study on Reduced Amount of Rebound in Wet Process Shotcrete Works by Upon Accelerator Contents원문보기
숏크리트는 현장에서 빠른 시공을 실시하여 굴착면을 침식으로부터 보호하고 암괴의 전단이동방지, 암괴의 붕괴방지, 개구절리의 봉합, 응력의 집중완화, 응력전달효과 등에 의하여 후속작업의 원활한 진행이 될 수 있도록 굴착면을 방지하여 지내력을 증대시키는 것이 주목적이다. 숏크리트공법으로는 건식과 습식의 두 가지방법이 있으며, 1997년 이후부터는 건식보다 습식 숏크리트가 많이 이용되고 있다. 그러나 작업 중 목적물에 부착되지 않고 반발되는 현상, 즉 리바운드가 많이 발생하며 이러한 많은 양의 리바운드는 숏크리트와 전체 공사비 원가에 중대한 영향을 미치게 된다. 특히 숏크리트는 재료비, 배합, 타설시간 증가, 재료의 취급과 계량장치에 소요되는 인력 및 버력제거를 위한 비용 증가 발생원인이 되고 있다. 이 연구에서는 국내현장에서 시행한 급결제 함유량에 따른 일반 습식 숏크리트 및 강섬유 습식 숏크리트공법의 시공실적을 분석하여 반발 양 및 강도의 실험적인 분석을 실시하였다. 또한 국내 건설공사에 실제 사용할 수 있는 효과적이고 합리적인 방법을 제시하였다.
숏크리트는 현장에서 빠른 시공을 실시하여 굴착면을 침식으로부터 보호하고 암괴의 전단이동방지, 암괴의 붕괴방지, 개구절리의 봉합, 응력의 집중완화, 응력전달효과 등에 의하여 후속작업의 원활한 진행이 될 수 있도록 굴착면을 방지하여 지내력을 증대시키는 것이 주목적이다. 숏크리트공법으로는 건식과 습식의 두 가지방법이 있으며, 1997년 이후부터는 건식보다 습식 숏크리트가 많이 이용되고 있다. 그러나 작업 중 목적물에 부착되지 않고 반발되는 현상, 즉 리바운드가 많이 발생하며 이러한 많은 양의 리바운드는 숏크리트와 전체 공사비 원가에 중대한 영향을 미치게 된다. 특히 숏크리트는 재료비, 배합, 타설시간 증가, 재료의 취급과 계량장치에 소요되는 인력 및 버력제거를 위한 비용 증가 발생원인이 되고 있다. 이 연구에서는 국내현장에서 시행한 급결제 함유량에 따른 일반 습식 숏크리트 및 강섬유 습식 숏크리트공법의 시공실적을 분석하여 반발 양 및 강도의 실험적인 분석을 실시하였다. 또한 국내 건설공사에 실제 사용할 수 있는 효과적이고 합리적인 방법을 제시하였다.
The aim of shotcrete is to increase the bearing capacity and to protect the excavated surface from erosion by preventing falling of rock mass. Shotcreting method is divided into two types as dry process and wet process. Since 1997, wet process method has been used more frequently than dry process me...
The aim of shotcrete is to increase the bearing capacity and to protect the excavated surface from erosion by preventing falling of rock mass. Shotcreting method is divided into two types as dry process and wet process. Since 1997, wet process method has been used more frequently than dry process method in field works. The failure to bond, so called rebound, occurs in many case during shotcrete works. The excess amount of rebound has a significant effect on the total construction cost. For example, material and craft-man cost increases, the shooting time delays due to deceleration of work execution stage, work efficiency of craft-man decreases and additional cost to remove the muck generates. In this study, therefore, the experimental analysis of rebound amount and strength was conducted by analyzing the actual construction data for wet process type of shotcreting method upon accelerator contents. Also, the effective and rational method was suggested, which can be actually implemented in the Korea construction sites.
The aim of shotcrete is to increase the bearing capacity and to protect the excavated surface from erosion by preventing falling of rock mass. Shotcreting method is divided into two types as dry process and wet process. Since 1997, wet process method has been used more frequently than dry process method in field works. The failure to bond, so called rebound, occurs in many case during shotcrete works. The excess amount of rebound has a significant effect on the total construction cost. For example, material and craft-man cost increases, the shooting time delays due to deceleration of work execution stage, work efficiency of craft-man decreases and additional cost to remove the muck generates. In this study, therefore, the experimental analysis of rebound amount and strength was conducted by analyzing the actual construction data for wet process type of shotcreting method upon accelerator contents. Also, the effective and rational method was suggested, which can be actually implemented in the Korea construction sites.
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문제 정의
이 연구에서는 국내현장에서 시행한 철도터널 급결제 함유량에 따른 일반 습식 숏크리트 및 강섬유 습식 숏크리트공법의 시공실적을 분석하여 반발 양 및 강도의 실험적인 분석을 실시하여 제시함으로써 국내 도로터널, 철도터널 및 건설공사에 실제 사용할 수 있는 효과적이고 합리적인 방법을 제시하였다.
1. 이 연구는 철도터널 습식 숏크리트에 급결제(accelerator) 함유율 4%, 6%, 8%로 변화를 주어 일반 습식 숏크리트와 강섬유 습식 숏크리트 시험결과로부터 압축강도, 휨강도, 빔강도시험을 실시함과 동시에 습식 숏크리트공법 반발 양을 분석하여 반발 양을 줄일 수 있는 급결제 함유율 정보를 제시하고자 하였다.
제안 방법
이 연구는 급결제 함유율에 따른 습식 숏크리트에 급결제(accelerator) 함유율 4%, 6%, 8%로 변화를 주어 일반 습식 숏크리트와 강섬유 습식 숏크리트 시험결과로부터 압축강도, 휨강도, 빔강도시험을 실시하였다. 시험결과로부터 습식 숏크리트공법 반발 양을 분석하여 반발 양을 줄일 수 있는 급결제 함유율 정보를 제시함으로써 국내 건설공사 실정에 알맞게 적용할 수 있는 유용한 자료로 활용할 수 있을 것이다.
이 연구는 현장배합설계공법은 콘크리트재료를 배합하여 사전에 시멘트, 강섬유, 골재, 물을 혼합하여 운반하고 노즐에서 급결제 함유율 4%, 6%, 8%로 변화를 주어 확인하였다. 이것은 습식 숏크리트 공시체 압축강도 1일강도 10N/mm2 이상 및 3일강도 14N/mm2 이상, 코어채취 28일 압축 강도품질기준 20N/mm2 이상을 확보하기 위해서는 급결제 6% 사용이 적합한 것으로 판단되며, 일반 습식 숏크리트와 강섬유 습식 숏크리트 시방배합 및 현장배합수정은 표 3 및 표 4와 같다.
설계 상의 시방배합을 연구대상 현장의 골재 표면수 및 입도시험을 통한 조건에 부합하도록 현장배합으로 설계하였다.
NATM 급결제 함유량에 따른 습식 숏크리트타설 시 리바운드 된 터널바닥에 전체적으로 시트를 깔고, 타설 후 이를 수거하여 계량함으로써 반발 양을 구하였다. 숏크리트 1m3를 뿜어붙이기를 시행하여 시트위에 리바운드 된 반발 양을 계량하여 다음 식 (8)으로 산출하였다.
대상 데이터
이 연구의 재료선정에서는 급결제는 콘크리트의 부착성과 단시간 내에 조기강도의 발현 리바운드를 감소하기 위해 사용하였으며, 급결제의 사용량은 일반적으로 2~5%, 용수가 있을 때는 7~8%정도 증가한다.
성능/효과
8N/mm2으로 나타나고 있다. 그리고 강섬유 습식 숏크리트 공시체 압축강도 1일강도 10N/mm2 이상 및 3일강도 14N/mm2 이상, 코어채취 28일 압축강도품질기준 20N/mm2 이상을 확보하기 위해서는 급결제 6% 사용이 적합한 것으로 판단되었다.
따라서 터널 전체적으로 숏크리트를 타설한 후 반발 양을 산출해 이 결과 급결제 함유량이 4%에서 8%로 커질수록 반발률이 작아진다는 것을 알 수 있으며, 반발률은 10~20% 범위 이내로서 시방서기준에 비추어 볼 때 적합하다고 사료된다.
2. 시험결과 일반 습식숏크리트의 경우 급결제의 함유율이 커질수록 재령에 관계없이 압축강도도 커진다는 것을 알 수 있었으며, 강섬유 습식숏크리트 공시체 압축강도 1일강도 10N/mm2 이상 및 3일강도 14N/mm2 이상, 코어채취 28일 압축강도품질기준 20N/mm2 이상을 확보하기 위해서는 급결제 6% 사용이 적합하다고 사료된다.
3. 또한 리바운드시험 결과는 급결제 함유율 4%, 6%, 8%로 변화를 주었을 때 일반 습식 숏크리트의 4%는 16.8%, 6%는 12.7%, 8%는 9.8%로 나타내고 있다. 그리고 강섬유 습식 숏크리트의 경우 4%는 15.
8%로 나타내고 있다. 그리고 강섬유 습식 숏크리트의 경우 4%는 15.6% 6%는 12.1%, 8%는 10.6%로서 일반 습식 숏크리트보다 반발률이 적게 나타났으며, 그러므로 급결제 함유율이 커질수록 반발률이 작아진다는 것을 알 수 있었다.
4. 이 연구결과 습식 숏크리트의 반발률은 급결제의 함유율이 커질수록 작아진다는 것과 일반 숏크리트보다 강섬유 숏크리트의 반발률이 작다는 결론을 얻었다. 앞으로 급결제의 함유율과 경제성과의 관계, 일반 숏크리트와 강섬유 숏크리트의 경제성분석을 반발률과 비교하여 실시함으로써 공법선정 시 기술적 및 경제적 종합평가기준을 마련할 필요가 있다.
후속연구
이 연구는 급결제 함유율에 따른 습식 숏크리트에 급결제(accelerator) 함유율 4%, 6%, 8%로 변화를 주어 일반 습식 숏크리트와 강섬유 습식 숏크리트 시험결과로부터 압축강도, 휨강도, 빔강도시험을 실시하였다. 시험결과로부터 습식 숏크리트공법 반발 양을 분석하여 반발 양을 줄일 수 있는 급결제 함유율 정보를 제시함으로써 국내 건설공사 실정에 알맞게 적용할 수 있는 유용한 자료로 활용할 수 있을 것이다.
이 연구결과 습식 숏크리트의 반발률은 급결제의 함유율이 커질수록 작아진다는 것과 일반 숏크리트보다 강섬유 숏크리트의 반발률이 작다는 결론을 얻었다. 앞으로 급결제의 함유율과 경제성과의 관계, 일반 숏크리트와 강섬유 숏크리트의 경제성분석을 반발률과 비교하여 실시함으로써 공법선정 시 기술적 및 경제적 종합평가기준을 마련할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
숏크리트공법의 주목적은 무엇인가?
숏크리트는 현장에서 빠른 시공을 실시하여 굴착면을 침식으로부터 보호하고 암괴의 전단이동방지, 암괴의 붕괴방지, 개구절리의 봉합, 응력의 집중완화, 응력전달효과 등에 의하여 후속작업의 원활한 진행이 될 수 있도록 굴착면을 방지하여 지내력을 증대시키는 것이 주목적이다. 숏크리트공법으로는 건식과 습식의 두 가지방법이 있으며, 1997년 이후부터는 건식보다 습식 숏크리트가 많이 이용되고 있다.
습식 숏크리트의 단점은 무엇인가?
숏크리트공법으로는 건식과 습식의 두 가지방법이 있으며, 1997년 이후부터는 건식보다 습식 숏크리트가 많이 이용되고 있다. 그러나 작업 중 목적물에 부착되지 않고 반발되는 현상, 즉 리바운드가 많이 발생하며 이러한 많은 양의 리바운드는 숏크리트와 전체 공사비 원가에 중대한 영향을 미치게 된다. 특히 숏크리트는 재료비, 배합, 타설시간 증가, 재료의 취급과 계량장치에 소요되는 인력 및 버력제거를 위한 비용 증가 발생원인이 되고 있다. 이 연구에서는 국내현장에서 시행한 급결제 함유량에 따른 일반 습식 숏크리트 및 강섬유 습식 숏크리트공법의 시공실적을 분석하여 반발 양 및 강도의 실험적인 분석을 실시하였다.
숏크리트란 무엇인가?
숏크리트는 현장에서 빠른 시공을 실시하여 굴착면을 침식으로부터 보호하고 지반의 이완방지, 암괴의 전단이동방지, 암괴의 붕괴방지, 개구절리의 봉합, 응력의 집중완화, 응력전달효과 등에 의하여 후속작업의 원활한 진행이 될 수 있도록 굴착면을 방지하여 지내력을 증대시키는 것이다.
참고문헌 (15)
권인환(2000) 개정 NATM 터널공법, 원기술.
서울지하철공사(1983) 지하철 3, 4호선 NATM 기술성과 보고서.
이양규(2010) 토목시공학, 보문당, pp. 572-578.
이양규.권인한(2001) Shotcrete 리바운드량 감소를 위한 실험적 분석, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제21권 제4호, pp. 499-508.
이양규.전준태.김종열(2004) NATM 터널의 건.습식 숏크리트 강도시험에 관한 연구, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제24권 제2호, pp. 239-245.
안상기(1993) 숏크리트의 리바운드 감소에 대한 재료개발 연구시험, 한국콘크리트학회지, 한국콘크리트학회, 제5권.
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