숏크리트

 

숏크리트

 

1.  적용범위

이 절은 터널지보재 중 숏크리트 공사에 적용한다.

2.  참조규격

(1) KS F 2403 콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작 방법

(2) KS F 2405 콘크리트의 압축강도시험 방법

(3) KS F 2422 콘크리트에서 절취한 코어 및 보의 강도시험 방법

(4) KS F 2577 숏크리트용 재료

(5) KS L 5103 길모어 침에 의한 시멘트의 응결 시간 시험 방법

(6) KCI-SC-102 숏크리트용 급결제 품질규격(한국콘크리트학회)

(7) KCI-SC-104 보에 의한 숏크리트의 초기강도 시험방법(한국콘크리트학회)

(8) KCI-SF-101 콘크리트용 강섬유 품질규격(한국콘크리트학회)

(9) KCI-SF-101 부속서 강섬유의 인장강도 시험방법(한국콘크리트학회)

(10) KCI-SF-103 강섬유보강 숏크리트의 강섬유 혼입률 시험방법(한국콘크리트학회)

(11) KCI-SF-104 강섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 휨인성 시험방법(한국콘크리트학회)

(12) KCI-SF-105 강섬유보강 콘크리트의 압축강도 및 압축인성 시험방법(한국콘크리트학회)

 

3.  숏크리트 일반

(1) 숏크리트는 다음과 같은 기능을 발휘할 수 있도록 시공해야 한다.

① 숏크리트에 작용하는 외력을 지반에 분산시키고 터널주변의 붕락하기 쉬운 암괴를 지지하며 굴착면 가까이에 지반아치가 형성될 수 있도록 한다.

② 강지보재 또는 록볼트에 지반압을 전달하는 기능을 발휘하도록 연속적으로 타설해야 한다.

③ 굴착된 지반의 굴곡부를 메우고 절리면 사이를 접착시킴으로써 응력집중현상을 피하도록 한다.

④ 굴착면을 피복하여 풍화, 누수 및 세립자 유출 등을 방지하도록 한다.

(2) 숏크리트는 사용수의 혼합방법에 따라 건식과 습식으로 구분하며 강(鋼) 또는 기타 재질의 섬유도 혼합하여 사용할 수 있다.

① 숏크리트 공법선정은 터널연장, 굴착단면크기, 굴착방법, 용출수, 작업효율, 품질관리, 작업환경 및 공해, 반발(Rebound)량 등을 고려하여 선정해야 한다.

② 숏크리트는 특별한 사유가 없는 한 습식 숏크리트를 머신(Machine)으로 시공하는 공법으로 선정해야 한다. 다만 현장 작업공간 협소로 부득이 로봇 등 장비투입이 곤란한 경우는 다른 공법을 선정할 수 있다.

(3) 숏크리트는 일반숏크리트와 고강도숏크리트로 구분하며 숏크리트의 설치목적에 맞게 성능과 품질을 확보해야 한다. 숏크리트의 재령 28일 설계기준강도는 일반숏크리트의 경우 21MPa 이상, 고강도숏크리트의 경우 35MPa 이상이고 재령 1일 강도는 10MPa 이상이 되도록 해야 한다.

(4) 고강도숏크리트는 일반숏크리트 기능 이외에 다음과 같은 기능을 추가적으로 발휘할 수 있도록 해야 한다.

① 마감면이 되는 경우, 1차지보재로서 굴착에 따른 지반변형을 허용범위내로 수렴시킬 수 있는 지보특성 적합여부 및 화재에 대한 숏크리트의 안정성을 확보할 수 있는 대책을 세워야 한다.

② 조명, 환기, 등 기타 부대설비를 고정시킬 수 있을 만큼 숏크리트의 강도와 부착성능이 확보되어야 한다.

(5) 고강도숏크리트가 최종 마감재로 사용되는 경우에는 소요 두께 및 층별 기능을 위해 각 층별로 다른 성능의 숏크리트를 타설할 수 있다.

 

4.  제출물

(1) 다음 사항은 ｢1-2 공사관리｣의 해당요건에 따라 작성하여 감독자/감리원에게 제출해야 한다.

① 작업절차서

② 검사 및 시험계획서

③ 시공계획서

④ 자재공급원 승인요청서

(2) 시멘트, 혼화재료 및 강섬유에 대한 자재공급원 승인요청을 해야 한다.

① 재료반입전표

② 숏크리트 배합설계 결과

 

5.  품질요구사항

1)  시험시공

(1) 시공자는 숏크리트 시공 전에 반드시 공사에 사용할 동일한 재료로 현장시험배합에 의한 숏크리트 시험시공을 실시해야 하며, 시험결과가 설계서에 명시된 소요강도 이상 확보될 때까지 실시해야 한다.

(2) 숏크리트 타설장비는 숏크리트 시공 시 사용할 동일한 장비로 시험해야 하며, 시험결과에 따라 장비를 선정해야 한다.

 

재료

 

1.  숏크리트의 재질

(1) 숏크리트 재료 일반사항

① 숏크리트의 성능은 터널용도에 맞는 뿜어붙이기 성능과 초기 및 장기강도, 내구성능을 설정해야 한다.

② 숏크리트의 뿜어붙이기 성능은 리바운드율, 분진농도, 초기강도 및 장기강도로 설정할 수 있다.

③ 숏크리트에 섬유를 첨가한 섬유보강 숏크리트의 성능은 초기 및 장기강도 이외에 휨강도와 휨인성을 설정해야 한다.

(2) 고강도숏크리트를 최종 마감재로 적용할 경우 구조적 안정성과 박락에 대한 저항성을 확보하기 위해 암반 및 숏크리트 각 층 간의 부착강도를 높일 필요가 있으며 재령 28일 부착강도는 1MPa 이상이 되도록 관리해야 한다.

(3) 급결제는 요구되는 급결성을 갖는 액상이나 분말형을 사용할 수 있으며 조기강도 발현 효과가 좋고 장기강도에 영향을 작게 미치는 것을 사용해야 한다.

(4) 숏크리트용 시멘트는 KS L 5201(시멘트)의 기준에 적합한 1종의 보통포틀랜드시멘트 사용을 원칙으로 한다. 이 이외의 시멘트를 사용할 경우에는 규정된 숏크리트 성능기준 만족여부를 사전에 확인해야 한다.

(5) 급결제 및 시멘트는 품질이 변질되지 않도록 보관해야 한다. 동절기 및 혹서기에 골재가 동해되거나 가열되지 않도록 조치해야 한다.

(6) 급결제는 KS F 2782의 규정에 적합하고 인체에 유해한 영향이 없어야 한다.

(7) 실제 벽면에 타설된 강섬유혼입량은 30kg/m3 이상이 되며 설계 휨강도와 휨인성을 만족해야 한다. 이때 재령 28일의 강섬유보강숏크리트의 휨강도는 4.5MPa 이상, 그리고 휨인성을 나타내는 등가휨강도는 3.0MPa 이상으로 한다. 강섬유 이외의 기타 섬유를 적용할 경우에는 상기 강섬유보강숏크리트의 성능기준 이상을 발현할 수 있도록 설계해야 한다.

 

2.  타설장비

(1) 숏크리트 타설장비는 시험시공 시 사용한 장비를 사용해야 하며, 장비를 변경하고자 할 경우는 감독자/감리원의 승인을 받아야 한다.

(2) 타설장비는 내압에 대한 안전성, 내구성은 물론 양호한 기계적 특성, 현장여건에 적합해야 하며, 소정의 배합재료를 연속하여 압송할 수 있어야 한다.

(3) 숏크리트 타설기계는 굴착면 인접부까지 접근이 가능해야 하며, 요구되는 기능을 발휘할 수 있는 부속기기를 갖추어야 한다.

 

3.  숏크리트 배합

(1) 굵은골재 및 잔골재의 규격, 입도기준과 재료별 배합비율은 설계시방배합에 따라야 하며 현장 배합시험 결과에 따라 조절해야 한다.

(2) 재료별 배합은 중량배합으로 해야 한다.

(3) 강섬유의 혼입량은 설계 휨강도와 휨인성 값이 만족될 수 있도록 배합관리해야 하며 실제 벽면에 타설된 혼입량은 최소 30kg/ 이상이 되어야 한다.

(4) 습식방식에 있어서 급결제 첨가 전의 숏크리트용 시멘트는 굵은골재의 최대치수, 슬럼프 및 배합강도를 기초로 정하며 숏크리트용 시멘트를 펌프로 압송할 경우 슬럼프는 120mm 이상으로 한다.

(5) 이 시방서에 기재되지 않은 사항은 설계도 및 공사시방서에 따라 배합해야 한다.

(6) 숏크리트 시공 전에 반드시 공사에 사용할 동일한 재료로 현장시험 배합하여 숏크리트 시험시공을 해야 하며 시험결과 설계도 또는 공사시방서에 명시된 소요강도 이상 확보될 때까지 반복 시험시공을 해야 한다.

(7) 급결제 성능시험은 KS F 2436, KS F 2360에 의거 시험해야 한다.

(8) 잔골재는 구조물용 모래와 동등의 재질로 깨끗한 모래로 한다.

(9) 급결제는 환경오염 및 배수공 막힘을 일으킬 우려가 있으므로 실리케이트계를 사용해서는 안 되며, 품질은 KCI-SC-102 동등 이상의 제품으로 한다. 단, 응결시간 시험방법은 KS L 5103에 따른다.

(10) 시공자는 반드시 숏크리트 시험시공 성과에 따라 급결제를 선정해야 하며 숏크리트 시공 전에 시험성과에 따라 현장배합, 사용골재의 입도분포, 급결제, 사용장비, 숏크리트 시공법 등이 포함된 시험성과서를 작성하여 감독자/감리원의 승인을 얻어야 한다.

(11) 배합의 표시는 <표 >를 참조한다.

 

표 숏크리트의 배합 표시법(습식)

굵은골재의 최대치수 (mm)	물-시멘트비 (W/C) (％)	잔골재율 (s/a) (％)	단위량(kg/m3)				급결제 (%)	유동화제 (㎏)
			물 (W)	시멘트 (C)	잔골재 (S)	굵은골재 (G)

4.  숏크리트용 골재저장

(1) 숏크리트용 골재는 선정시험한 후 잔골재와 굵은골재를 체가름하여 서로 혼입되지 않도록 분리하여 저장해야 한다.

(2) 저장장소는 쇼벨로우더의 작업 시 토사가 혼입되지 않도록 바닥콘크리트를 설치해야 한다.

(3) 저장장소는 우수와 직사광선으로부터 보호해야 하므로 지붕과 칸막이를 설치해야 한다.

(4) 시멘트 및 혼화재료의 저장은 ｢제6장 콘크리트공사｣의 해당요건에 따른다.

 

5.  현장시험배합

(1) 시공자는 공사를 착수하기 전에 승인된 배합설계 결과를 현장실정에 맞도록 조절하기 위하여 규정된 설비가 설치된 배치플랜트를 이용하여 현장시험배합을 감독자/감리원 입회하에 실시해야 하며, 이에 소요되는 모든 비용은 수급인이 부담한다.

(2) 시공자는 숏크리트 시험시공 결과에 따라 타설장비, 급결제 및 배합을 조절해야 한다.

 

6.  현장배합수정

수급인은 숏크리트 공사를 착수하기 전에 승인된 배합설계를 토대로 현장의 재료조건과 숏크리트 시공여건 등을 감안하여 현장배합으로 배합을 조절해야 한다.

 

7.  재료의 품질관리

(1) 재료는 요구되는 시험과 검사를 통하여 품질을 확인해야 하며 시험에 대한 규정은 <표 10-5-3>을 따른다.

 

표  재료시험 사항

시험 종별	시험내용	규정치	시험빈도
일상 관리 시험	◦잔골재의 표면수량시험 (KS F 2509) ◦콘크리트 모래에 포함되어 있는 유기불순물 시험 (KS F 2510)		◦골재입하 시 ◦필요시
정기 관리 시험	◦시멘트(KS L 5201)	◦1종 보통포틀랜드시멘트	◦제품의 상표확인으로 대신함
	◦물 ◦수질시험 (콘크리트 표준시방서)	◦기름, 산, 유기불순물, 혼탁물 등 콘크리트나 강지보재의 품질에 나쁜 영향을 미치는 물질을 함유해서는 안 된다. ◦해수를 사용해서는 안 된다.	◦터널공사 착수 전 1회 ◦채취개소 또는 수질변경 시 1회(음용수는 제외)
	◦급결제(제품의 비중, 압축강도비, 응결시간 등의 제품사양과 공인기관 시험성적)	◦초기응결 (최소 90초, 최대 5분) ◦초기응결 (최소 12분, 최대 20분)	◦제조공장 또는 품질이 바뀔 때마다 ◦공인기관 시험성적으로 대신함(KS L 5103)
	◦잔골재 ∘체가름시험(KS F 2502) ∘밀도시험(KS F 2504) ∘흡수율시험(KS F 2504) ∘단위용적 질량 (KS F 2505) ∘0.08mm체통과량 (KSF 2511) ∘안정성시험(KS F 2507)	∘2.5 이상 ∘3.0% 이하     ∘3.0% 이하   ∘10% 이하	◦채취장소(납품사) 선정 시 1회 ◦채취장소 또는 품질이 바뀔 때마다 1회
	◦굵은골재 ∘체가름시험(KS F 2502) ∘밀도시험(KS F 2503) ∘흡수율시험(KS F 2503) ∘단위용적 질량 (KS F 2505) ∘입자모양 판정 실적률 (KS F 2527) ∘점토덩어리 함유량 (KS F 2512) ∘0.08mm체통과량 (KS F 2511) ∘안정성시험(KS F 2507) ∘마모감량시험 (KS F 2508)	∘2.5 이상 ∘3.0% 이하     ∘55% 이상(부순돌만) ∘1.0% 이하 ∘1.0% 이하 (부순돌 1.5% 이하)   ∘40% 이하	◦채취장소(납품사) 선정 시 1회 ◦채취장소 또는 품질이 바뀔 때마다 1회

시공

 

1.  사전준비 및 처리

(1) 굴착면으로부터 뜬돌을 주의하여 제거해야 하며 숏크리트의 부착을 저해하는 요인들을 제거해야 한다.

(2) 잔골재는 호스가 폐쇄되지 않고 먼지의 발생이 적도록 표면수를 함유해야 한다.

(3) 굴착면이나 이미 타설한 숏크리트면에 용출수가 있을 경우에는 용출수 대책을 강구한 후 숏크리트를 타설해야 한다.

(4) 용출수 대책으로는 배수관을 이용한 배수, 시멘트량이나 급결제량의 증가, 사용수량의 감소 등의 방법을 적용할 수 있다.

 

2.  숏크리트 타설기계 및 타설방법

(1)숏크리트 타설기계는 내압에 대한 안전성, 내구성은 물론 양호한 기계적 특성 보유 유무, 시공조건 등을 검토하여 소정의 배합재료를 연속하여 압송할 수 있는 것을 선정해야 한다.

(2) 숏크리트 타설기계는 굴착면 인접부까지 접근이 가능해야 하며 요구되는 기능을 발휘할 수 있는 부속기기를 갖추어야 한다.

(3) 숏크리트 타설방법과 공법은 지반조건, 터널연장 및 단면크기 굴착방법, 용출수의 유무, 경제성 등을 검토하여 변경할 수 있다.

 

3.  숏크리트 작업

(1) 숏크리트는 굴착 후 조속히 시공해야 하며, 지반과 밀착되도록 타설해야 한다.

(2) 강지보재, 철망, 철근 등이 있는 경우에는 숏크리트와 강지보재가 일체가 되도록 주의해서 뿜어붙여야 한다.

(3) 숏크리트를 타설한 후 저온, 건조, 급격한 온도변화 등 해로운 영향을 받지 않도록 보호하고 양생을 해야 한다.

(4)숏크리트 기계종업원과 타설종업원 간의 거리는 상호 수신호가 가능한 거리 이내로 한다.

(5) 숏크리트의 타설작업 시에는 철망, 철근, 강지보재 등의 배면에 공동이나 틈이 발생되지 않도록 해야 하며, 철망, 철근은 숏크리트 타설로 인하여 이동과 과도한 진동 등이 생기지 않도록 고정해야 한다.

(6) 숏크리트를 나누어 타설하는 경우에는 숏크리트 각층이 상호 확실히 부착되도록 타설해야 한다.

(7) 숏크리트 타설 시 반발된 숏크리트가 혼합되지 않도록 반발된 숏크리트는 모두 제거해야 한다.

(8) 시공된 숏크리트면은 평탄하게 하되 각 경우별로 평탄성의 허용치를 설정하여 관리할 수 있다.

(9) 노즐의 방향은 숏크리트면에 직각이 되도록 유지하고 굴착면과의 거리는 반발량이 최소화되도록 유지해야 한다.

(10) 숏크리트의 타설작업은 하부로부터 상부로 진행하되 강지보재 부분을 먼저 타설하여 강지보재와 숏크리트의 일체성을 증진해야 한다.

(11) 건식타설 방법에 있어서 물의 압력은 압축공기의 압력보다 100kPa 정도 높게 되도록 유지해야 한다.

(12) 숏크리트 타설 종업원은 골재의 반발이나 분진의 위해가 있을 경우에 대비하여 보호장비를 착용해야 한다.

(13) 숏크리트 작업 시 분진의 확산으로 인한 터널 내 종업원의 건강피해에 유의하여 대책을 수립해야 한다.

 

4.  숏크리트 분진, 반발량 및 오수처리

(1) 숏크리트의 반발량은 일반적으로 다음과 같다.

① 습식 숏크리트 : 10∼20%

② 건식 숏크리트 : 35∼50%

(2) 숏크리트 타설작업장은 분진처리를 해야 하며 양호한 작업환경을 유지해야 한다.

(3) 숏크리트 타설 시 발생된 반발재는 굳기 전에 제거해야 한다.

(4) 터널 내 숏크리트 시공에 따른 오수가 터널 바깥으로 유출되어 터널주변 환경 수질에 공해가 발생하지 않도록 터널밖에 자동 오폐수처리기를 설치하여 민원이 발생하지 않도록 철저하게 오폐수처리를 해야 하며, 효율적인 오폐수처리기능이 유지되도록 유지관리에 만전을 기해야 한다.

(5) 이 시방서에 기재되지 않은 사항은 설계도 및 공사시방서에 따라 처리해야 한다.

 

5.  현장 품질관리

(1) 숏크리트는 설계기준강도가 발휘되도록 하고 반발률을 적게 하며 양호한 작업성을 갖도록 관리해야 한다.

(2) 숏크리트 현장 품질관리는 <표>와 같이 해야 한다.

표  숏크리트의 현장 품질관리

종별	관리항목		관리내용 및 시험	시험빈도	비고
일상 관리	배합		배합비 및 사용량 검사	매 타설시	현장배합시험물 기준
	시공 상태		숏크리트의 부착, 성상, 반발, 분진발생 등의 관찰	매 타설시
	두께		핀 등에 의한 확인	매 타설시
	변상		변형 및 균열 등의 관찰	매일	현장계측 결과에 따라 대책을 강구
정기 관리	두께		숏크리트 두께의 검측	터널연장 20m마다	아치부 5개소 측벽 좌우 각 1개소
	강도	재령 1일 강도	압축강도시험	∘빔거푸집 : 1회/200	현장타설 숏크리트에 대한 핀관입시험으로 대체가능
		재령28일강도	압축강도시험, 휨강도 및 휨인성 시험 (보 강섬유를 사용할 때)	∘빔거푸집 : 회/200 ∘코어채취 : 1회/1,000	① 빔거푸집 (KS F 2422) ② 직접코어채취 ③ 압축강도시험 (KS F 2405) ④ 휨강도시험 (KS F 2408) ⑤ 휨인성 시험 (KS F 2566)
기타	강도		단기재령 압축강도시험 장기재령 압축강도시험	∘공사착수 전 ∘골재원, 급결제 및 현장배합설계가 변경될 때마다 1회 ∘필요할 때마다	빔거푸집 (KS F 2422)
	반발률		반발률 측정

주) 핀관입시험은 공기압식 핀관입시험을 표준으로 하여 현장적용 시 초기압축강도와 핀관입 깊이의 상관성을 검증한 후 적용하도록 한다.

 

(3) 숏크리트의 두께관리는 다음의 규정에 따라야 한다.

① 숏크리트의 두께는 시공 시에는 핀 등을 이용하여 측정하고 정기관리를 위해서는 천공하여 측정해야 한다.

② 숏크리트의 두께 허용오차

가. 타설면이 풍화암 및 토사인 경우 : 최소두께는 설계두께 이상

나. 타설면이 연암 및 경암인 경우 : 최소두께는 설계두께의 75% 이상, 평균두께는 설계두께 이상

③ 숏크리트의 두께 측정결과 설계두께에 미달되는 구간은 좌우 1m 범위 내에서 재측정하여 ｢②항｣과 같은 기준으로 판정하고 재측정결과 판정기준에 미달하면 표본면적으로 대표된 전면적을 설계두께 이상으로 보완해야 하며 보완시공의 최소두께는 30mm 이상으로 해야 한다.

④ 숏크리트면의 평탄성은 불규칙면 길이와 깊이의 비율이 최소 7:1 이상, 곡선반경은 300mm 이상이 확보되어야 한다.

(4) 숏크리트의 강도시험은 다음의 규정에 따라야 한다.

① 시공 전의 강도시험용 시료성형은 콘크리트의 휨강도시험용 몰드(150mm×150mm×530mm, KS F 2422)를 사용하여 반발재가 유출되도록 70°경사지게 한 후 뿜어 붙인다. 뿜어붙인 후 몰드의 윗부분을 조심하여 평탄하게 고르고 압축강도시험 및 휨강도시험용의 공시체로 사용하도록 한다.

② 시공 후 압축강도시험용의 시료채취는 숏크리트 타설 후 28일 경과 시 코어시추머신을 이용하여 Φ100mm×200mm 또는 Φ50mm×100mm의 규격으로 1회 시험당 3개씩의 원주형 시료를 채취하고 시료의 양 단면은 콘크리트 절삭기 등으로 직각으로 절단하거나 KS F 2403에 준하여 캡핑해야 한다.

③ 숏크리트의 시간에 따른 강도발현 상태를 파악하기 위하여 단기 및 장기재령 강도시험을 시행해야 하며 단기재령 강도시험은 24시간, 장기재령 강도는 28일로 해야 한다. 숏크리트 기준강도는 Φ150mm×300mm 규격의 성형시료를 기준으로 한 값이며, 시험시료의 크기가 달라질 경우에는 보정해야 한다.

④ 현장채취코어를 통한 숏크리트의 압축강도 및 강섬유보강숏크리트의 시험은 1회 시험당 3개의 코어시료를 채취하고, 채취한 모든 시료의 시험강도는 설계강도의 75%보다 작아서는 안 되며, 산술평균강도는 설계강도의 85% 이상으로 한다. 또한 시료를 성형하는 경우는 3개의 시험결과 중 2개 이상은 설계강도 이상으로 하며 나머지 1개는 설계강도의 85%보다 작아서는 안 되며, 평균강도는 설계강도 이상으로 한다.

⑤ 숏크리트의 단기 및 장기재령 강도시험에서 미달되는 경우는 재료의 변경 또는 현장배합설계를 조절하여 설계강도를 확보할 수 있도록 해야 한다.

⑥ 시공된 숏크리트의 재령 28일 압축강도가 1차 시험에서 미달되는 구간은 좌우 5m 범위 내에서 재시험용 코어를 채취하여 상기 ④항과 같은 기준으로 판정하고 재시험결과 판정기준에 미달 시에는 보완시공 또는 재시공해야 한다.

(5) 숏크리트의 반발률 측정은 현장에서 숏크리트를 타설하고 바닥에 떨어진 숏크리트(반발재)를 수거, 계량하여 반반률 식에 의하여 반발률을 산출한다.

반발률(%)=반발재의 중량/숏크리트재료위 전중량×100

(6) 상기와 같은 현장 품질관리 시험이 종료되면 시공자는 시험결과를 각 항목별로 일정양식에 정리해야 한다.

(7) 강섬유혼입량 시험은 터널 내에 시공된 숏크리트에서 직접 코어(Φ100mm 이상)를 채취한 후 KS F 2781 숏크리트용 강섬유보강콘크리트의 강섬유혼입률 시험방법에 따라 시험을 실시한다. 단, 적용된 숏크리트가 목표로 하는 휨강도, 휨인성을 만족할 경우 혼입량 검사를 생략할 수 있다.