터널숏크리트품질기준개선 ( 안 개요 터널숏크리트의골재최대치수변경및품질기준개정 시공성, 경제성, 품질향상및친환경적고속도로건설에기여 우리공사숏크리트품질기준의문제점및개선방안 숏크리트용골재최대치수 : 입경과다 (G max =13 mm 시공성, 강도저하 시공성저하 : 거친배합에따른펌핑력저하 강섬유투입량을줄이고, 펌 프카노즐의막힘현상으로작업지연및중단사례가빈번 강도저하 : 원활, 신속한타설을위하여슬럼프, 단위수량증가 / 급결재과다 투입 리바운드 : 굵은골재과다분포에따라리바운드량증가 국내외숏크리트용 Gmax 기준및현장비교시험 - 한국산업규격(KS F 2577 ('02. 제정 : 5, 10mm - 외국 ; 미국콘크리트학회(ACI : 10mm 노르웨이(N.B, 유럽통합규격(EFNARC 국제터널링협회(ITA : 8mm - 1, 2 차현장시험 : 호남사업소, 상림터널외 1개소 Gmax(10 mm, 13 mm 및 S/a(60% ~70% 조정에따른비교시험및결과고찰 개선방안 숏크리트용 굵은골재 G max = 13 mm 10mm ( 합성입도조정 max 시공성 : 부드러운배합으로펌프카노즐의막힘현상해소, 급결재투입량감 소, 낮은슬럼프에서도시공이용이 강도저하예방, 우수한시공성확보. 품질 : 수밀하고, 강도, 휨인성등내구성이우수, 리바운드시강섬유손실량 감소 환경및경제성 : 굵은골재생산시발생되는미립분유용, 국내자원고갈에따 라부족된세골재단위수량 (S/a=65% 60% 및 리바운드량 ( 설계: 15% 13% 감소 국가기준 : KS, 선진외국기준을고려, 입도를자연스럽고완만하게조정 - 1 -
기타강섬유숏크리트품질기준 휨인성시험방법 : 50 50 12.5 cm의판몰드에숏팅, 10 10 35 cm로절단후시험 과다한시험체중량( 약 200kg 을운반, 적재, 절단과정에충격, 편심 시험오 차과다 시험비용, 시험시기 : 인근석재공장에의뢰, 절단, 제작함으로시험비용과다소 요, 인근지역에해당시설이없는경우적기시험이곤란 시험방법 : 현장관리가용이, 시험신뢰성이높은휨강도몰드 (15X15X55 cm 로시행 강섬유혼입량시험방법및기준현행시험법 : 강섬유혼입량에대한적정검증의어려움 ( Fresh Con'c 를물세척 시험방법 : 감독원이지정한위치에코어채취후압축강도, 두께측정및시료 분쇄, 자석을통한강섬유혼입량측정 품질기준 : 코어 6공중최대 최소치를제외한나머지 4개의평균이 90% 이 상 강섬유숏크리트코어압축강도기준 현행기준 : 강섬유숏크리트는설계기준강도가휨강도로서압축강도로환산 ( 콘크리트 : 휨강도/ 압축강도 1/5~1/8 불명확 품질기준 : ( 잠정 28일코어압축강도를 200 kg f/ cm2이상으로규정 최종기준설정 - 도로교통기술원에서검토진행중으로그결과에따라 기타 공사비변경현황 ( 숏크리트단위m3당 - 굵은골재최대치수변경 Φ13mm 10 mm (S/a=65% 60% : 증 2,600 원/ m3 - 리바운드율( 천단부 조정 15% 13% : 감 3,000 원/ m3 감 400 원 / m3 현장적용방안 - 설계중이거나설계완료후향후발주노선 : 변경기준에의거적용 - 2 -
- 시공중인노선 : 골재생산등을감안, 현장별여건에맞춰적용여부를판단 하되, 단, 공사비증액없이시행 고속도로전문시방서개정시반영계획 향후연구과제 : 장기강도향상및리바운드량감소 1. 개 요 터널시공시암반이완에의해발생되는응력을받아주는주지보재인숏크리트의골재최대치수에대한문제점을분석, 국내외기준및현장실험을통하여개선입도를제시하고, 관련품질기준이다소불합리한부분을조정시행함으로시공성향상및고품질의고속도로건설에기여코자함. 2. 우리공사숏크리트품질기준의문제점및개선방안 - 1 -
가. 숏크리트용골재최대치수 현행기준 ( 고속도로전문시방서 잔골재 : 잔골재는구조물용모래와동등의재질로깨끗한모래이어야한다. 잔골재율은 65% 를기준으로한다. 굵은골재 : 굵은골재의최대치수는 13 mm이하이어야한다. 입도기준 ( 고속도로전문시방서에는 Gmax=13 mm합성입도만을규정 공칭입도에대한체통과중량백분율 (% 호칭치수 ( mm 구분 20 13 10 5 2.5 1.2 0.6 0.3 0.15 굵은골재 (35% 100 90-100 40-70 0-15 0-5 잔골재 (65% 100 100 100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10 합성입도 100 90-100 80-90 60-73 50-65 35-50 20-35 8-20 2-10 100 Passing percentage(% 80 60 40 20 0 0.1 1 10 100 Sieve size(mm 문제점 숏크리트용골재최대치수 : 입경과다 (G max =13 mm 시공성및강도저하 시공성저하 : 거친배합에따른펌핑력저하 강섬유투입량을줄이고, 펌 프카 Pipe 및노즐의막힘현상으로작업지연및중단되는사례가빈번 - 2 -
급결제 hose 50mm 125mm 배송파이프 75mm α α 타 설 실린더 Reduce Pipe Air hose Nozzle L 면 강도저하 : 원활, 신속타설을위하여 슬럼프, 단위수량증가및급결재과다 투입 리바운드 : 굵은골재과다분포에따라리바운드량증가 노즐 숏크리트 리바운드된숏크리트 쉬이트 국내외숏크리트용 G max 기준및현장비교시험 구분굵은골재최대치수 (G max 비고 국내 외국 우리공사 13 mm고속도로전문시방서 한국산업규격 5, 10mm KS F 2577 ('02. 제정 미국콘크리트학회 10 mm ACI 유럽통합규격 8 mm EFNARC 노르웨이 8mm N.B 국제터널링협회 8mm ITA - 3 -
1, 2 차현장시험 : 호남사업소, 상림터널외 1개소 - G max (10 mm, 13 mm 및 S/a(60% ~70% 조정에따른비교시험및결과고찰 개선방안 숏크리트용 굵은골재 G max = 13 mm 10mm ( 합성입도조정 max 굵은골재입도 ( 단, 굵은골재생산시철저한토분제거와세척을시행하여슬러지를제거 호칭치수 ( mm 공칭입도에대한체통과중량백분율 (% 구분 20 13 10 5 2.5 1.2 기존입도 (G max =13 mm 100 90-100 40-70 0-15 0-5 - 수정입도 (G max =10 mm 100 100 90-100 10-40 0-10 0-5 100 Passing percentage(% 80 60 40 20 0 Present Proposed 1 10 100 Sieve size(mm 숏크리트합성입도 - 4 -
호칭치수 ( mm 구분 공칭입도에대한체통과중량백분율 (% 20 13 10 5 2.5 1.2 0.6 0.3 0.15 기존입도 100 90-100 80-90 60-73 50-65 35-50 20-35 8-20 2-10 수정입도( 안 100 100 90-100 65-85 50-70 35-55 20-35 8-20 2-10 KS ( 입도2 100 100 90-100 70-85 50-70 35-55 20-35 8-20 2-10 100 Passing percentage(% 80 60 40 20 0 Present Proposed 0.1 1 10 100 Sieve size(mm 시공성 : 부드러운배합으로펌프카노즐의막힘현상해소, 급결재투입량감 소, 낮은슬럼프에서도시공이용이 강도저하예방, 우수한시공성확보. 품질 : 수밀하고, 강도, 휨인성등내구성이우수하며, 량을줄일수있음 리바운드시강섬유손실 환경및경제성 : Φ10mm골재생산시발생되는미립분 (No.4 통과분 유용, 국 내자원고갈에따라부족된세골재단위수량 (S/a=65% 60% 및천단부 리바 운드량 ( 설계: 15% 13% 감소 국가기준 : KS, 선진외국기준을고려, 입도를자연스럽고완만하게조정 나. 기타숏크리트품질기준 도연재 15401-588 호 ( 02. 10. 11 [ 터널지보공관련품질기준개정( 잠정] 과 관련, - 5 -
휨인성시험방법 현행시험법 : 50 50 12.5 cm의판몰드에숏팅, 10 10 35 cm로절단후시험 과다한시험체중량( 약 200kg 을운반, 적재, 절단과정에충격, 편심 시험오 차과다 시험비용, 시험시기 : 인근석재공장에의뢰, 절단, 제작함으로시험비용과다소 요, 인근지역에해당시설이없는경우적기시험이곤란 시험방법 : 현장관리가용이하고, 시험신뢰성이높은휨강도몰드 (15X15X55 cm 로시행 ( 배합설계및필요시휨인성판넬을사용, 시험결과상호비교 강섬유혼입량시험방법및기준현행시험법 : 강섬유혼입량에대한적정검증의어려움 ( Fresh Con'c 를물세척 시험방법 : 감독원이지정한위치에코어채취후압축강도, 두께측정및시료 분쇄, 자석을통한강섬유혼입량측정 품질기준 : 코어 6공중최대 최소치를제외한나머지 4개의평균이 90% 이 상 강섬유숏크리트코어압축강도기준 현행기준 : 강섬유숏크리트는설계기준강도가휨강도로서압축강도로환산 ( 콘크리트 : 휨강도/ 압축강도 1/5~1/8 불명확 품질기준 : ( 잠정 28일코어압축강도를 200 kg f/ cm2이상으로규정 - 도로교통기술원에서검토진행중으로그결과에따라최종기준설정 3. 결 론 숏크리트용골재최대치수 ( 입도 및설계기준배합변경 - 6 -
당초 변경 구분 G max ( mm 슬럼프 ( cm W/C (% S/a (% W C S G 일반 13 8~12 44 65 194 441 110 0 강섬 104 13 8~12 45 65 216 480 유 2 일반 10 10 43 60 190 441 101 강섬 유 단위재료량 (kg/ m3 4 강섬 유 유동화급결제 제 강도기 준 (kgf/ cm2 608-22.05 4.41 f ck =200 576 40 24.00 4.80 f bk =45 694-22.05 4.41 f ck =200 10 10 44 60 211 480 962 659 40 24.00 4.80 f bk =45 G max, W/C, S/a, Slump 를낮추면 시공성및강도향상, 리바운드량감소 설계리바운드율 ( 천단부 조정 : 15% 13% - 골재입도변경및현장데이터축적후추가조정여부를결정 강섬유숏크리트품질기준 구분당초변경 휨인성기준휨인성계수평균 68%, ( 몰드규격 : 50 50 12.5cm 품질기준 : 당초와동일휨몰드 (15x15x55 cm 사용 ( 최초, 필요시휨인성패널사용 빈도 1 회/1,000m2이상당초와동일 강섬유혼입량시험코어압축강도(28 일 기준투입기준량의 95% 이상설계기준량의 90% 이상 빈도 1 회/1000 m2이상( 굳지않은 Con'c 기준 강섬유숏크리트 : 설계강도가휨강도일경우압축강도로환산 1 회(6 공 이상/50m ( 숏크리트타설면에서코어채취 잠정, f 28 =200 kg f/ cm2 빈도동일위치 3공 3 공/25m( 강섬유혼입량시료사용 28 공사비변경현황 ( 숏크리트단위m3당 - 골재최대치수및 S/a 변경( Φ13mm 10 mm, S/a=65% 60% : 증 2,600 원/ m3 - 리바운드율( 천단부 조정 15% 13% : 감 3,000 원/ m3 추정공사비증감 : 감 400 원 / m3 ( 잡비율: 40% - 7 -
현장적용방안 - 설계중이거나설계완료후향후발주노선 : 변경기준에의거적용 - 시공중인노선 : 골재생산등을감안, 현장별여건에맞춰적용여부를판단 하되단, 공사비증액없이시행 고속도로전문시방서개정시반영계획 향후연구과제 : 장기강도향상및리바운드량감소 숏크리트의장기강도에영향을미치는배합비, 숏팅머쉰의토출량, 토출방식, 급 결재종류및첨가량, 숏팅머쉰기능공의숙련도등리바운드량을줄이고, 장기 강도향상을위한체계적검토가필요 조기타설을위한 토출량과다 : 과다한발파 : 여굴량증가 숏팅장비개조 ( 배송Pipe, 노즐직경, 공기압, 급결재증가 배합비 : 거친입도, 과다 투입수/ 슬럼프증가/ 급결재품질 작업방법 : 기능공의숙련도 / 타설이격거리 / 회전각도/ 타설시다짐효과 장기강도저하 라이닝두께과다 ( 응력집중, 건조수축, 부등침하 우려 - 8 -