숏크리트(Shotcrete) 공법

[최현기]

숏크리트(Shotcrete) 공법

1.  개요

    압축공기를 이용하여 콘크리트를 암반면에 뿜어 붙이는 것으로서 터널의 지보재로서의

     역할뿐만 아니라 사면의 보호, 암반의 풍화방지 및 구조물의 보수등 적용 범위가 다양하다.

① 굴착면의 보호 효과, 암괴의 전단이동 방지 효과

② 암괴의 붕괴 방지 효과

③ 개구절리의 봉합효과, 응력의 집중 완화 효과

④ 응력 전달 효과, Ground Arch 형성 효과

2. 특징

  1) 장점

    ① 급결제의 첨가로 조기강도의 발현이 가능하다.

    ② 거푸집이 불필요 하며 급속 시공이 가능하다.

    ③ 비교적 소규모의 운반 기계 설비로 시공한다.

    ④ 임의 방향 (횡 방향, 상향)에서 시공이 가능하다.

    ⑤ 협소한 장소 및 급 경사면의 시공이 가능하다.

    ⑥ 작은 W/C 로 시공이 가능하다.

 2) 단점

    ① Rebound 등의 재료 손실이 많다.

    ② 표면이 거칠다.

    ③ 용수가 있을 때 부착이 곤란하다.

    ④ 시공중 분진이 발생한다.

    ⑤ 시공조건, Nozzle Man의 기술에 의하여 시공성, 품질 등에 변동이 심하다.

    ⑥ 수밀성이 결여되기 쉽다.

    ⑦ 수축 균열이 생기기 쉽다.

3. 공법의 종류

                 숏크리트 공법의 종류 및 특징

 

구분	건식공법	습식공법
품질	노즐로서 물과 재료를 혼합하기때문에 품질은 작업원의 숙달도능력에 좌우	물을 포함하여 각 재료를 미리 정확히 계량하고 또한 충분히 혼합할 수있기 때문에 품질관리가 쉽다.
작업제한	재료만 공급하면 좋기 때문에 공급 작업의 제한은 적다.(운반시간 등)	재료공급에 제한을 받는다.
압송거리	비교적 장기간 압송가능(300m)	장거리 압송에 부적절한(최대 70m)
분진	비교적 많다.	비교적 적다.
리바운드	비교적 많다.	비교적 적다.
청소	소형,보수하기가 쉽다. 반죽하고 방치못함	대형, Hose 막힐경우 청소공간 반죽 하고 방치못함
시공성	골재표면 수량관리 중요 소면적 분할하여 시공하는 것이 효과적	Consistency 관리가 중요대규모 면적을 연속하여 시공하는것이 효과적

4. 재료 및 배합

  1) 재료

    ① 시멘트

       1.  보통 Portland 시멘트를 사용한다.

       2.  단위 시멘트량이 크면 압송이 어렵고, 수화열, 건조 수축상 문제가 있다.

       3.  단위 시멘트량이 적으면 Rebound가 증대 되고 조기강도 발현이 늦어진다.

       4.  단위 시멘트량이 너무 많으면 비경제적이며 분진 발생량이 증가한다.

       5.  단위 시멘트량은 콘크리트의 경우 350-400㎏/㎥가 적당하고 모르터의 경우는

          400~600㎏/㎥가 적당하다.

    ② 골재

       일반 콘크리트와 같이 강도, 내구성 및 적당한 입도를 가지며 유기물 등을 함유하지 않은

       청결한 것을 사용한다.

       1. 세골재 : 조립율은 작으면 반발 및 분진의 발생이 많아지므로 조립율은 2.8~3.2 범위가

                      바람직 하며 건식에서 세골재 표면수는 3~6%가 적당하다.

       2.조골재 : 최대치수는 15㎜ 이하가 이상적이며, 15㎜ 이상이면 Rebound가 많아지며

                     Hose가 막히는 경우가 있다.

     ③ 용수

        시멘트의 화학 작용에 유해한 물질을 함유해서는 안된다.

     ④ 급결제

        1. 콘크리트의 부착성과 단시간내에 조기강도의 발현 리바운드를 감소하기 위해

           필수적으로 사용된다.

       2. 일반적으로 사용량은 2~5%, 용수가 있을 때는 7~8% 정도 증가한다.

    ⑤ 혼화제

       습식 공법에는 AE제, 분산제, 지연제 등의 혼화제가 각각의 목적에 따라 사용한다.

  2) 배합

    ① 배합비 결정시 검토 해야할 사항

        1.  소요의 강도를 얻을 수 있을 것

        2.  반발이 적을 것

        3.  부착성이 좋을 것

        4.  호스의 막힘이 없을 것

        5.  용수의 상황에 적합할 것

     ② Shotcrete 배합의 특징

        1.  단위 시멘트량

            단위 시멘트량이 적으면 Rebound의 증대 및 초기강도 발현이 늦어지며 많으면 비경제적

           이며 분진의 발생량이 증가한다. 단위 시멘트량이 300~400㎏/㎥ 정도가 적당하다.

       2.  단위수량

           단위수량이 많으면 강도가 저하하고 단위수량이 적으면 Rebound 및 분진발생이

           증대되므로 일반적으로 W/C는 40~60%의 범위를 사용한다.

       3.  S/A

          가)   S/A가 작으면 Rebound량이 증대된다.

          나)   S/A가 크면 강도 저하, S/A=50-70%가 적당하다.

       4.  급결제율

           첨가율이 클 때 반발율이 적고, 초기강도도 얻어지지만 너무 많으면 비 경제적일 뿐만

           아니라 장기 강도가 저하되며, 통상 2~5% 정도를 사용한다.

5. 시공

  1) 작업의 기본

     ① 시간1차 Shotcrete는 굴착후 될 수있는한 빨리 타설해야 한다.

     ② 노즐 각도와 거리 : 노즐은 타설면에 직각이 되게 하고 노즐과 타설면과의 거리는 1m 정도

  2) 시공시 주의사항

     ① 굴착면은 될수 있는한 편평하게 하고, 부석이나 점토분진은 제거한다.

     ② 압송거리가 길게되면 Hose의 폐쇄가 생기므로 될수 있는한 짧게 하는 것이 바람직하다.

     ③ 압송공기의 압력은 리바운드가 적은 양질의 콘크리트를 얻기 위해 알맞게 유지 해야 한다.