시멘트 광물계 급결제와 메타카올린에 의한 숏크리트의 고성능화에 대한 실험적 연구

국문 초록 (Abstract)

터널의 장기 내구성을 향상시키고 싱글쉘 터널공법을 적용하기 위해서는 고성능 숏크리트 라이닝의 사용이 필수적이라고 할 수 있다. 숏크리트에 적용되는 혼화재료 가운데, 실리카 흄과 같은 포졸란 재료들이 숏크리트의 강도와 내구성을 향상시키는데 주된 영향을 미친다고 할 수 있다. 또한 시멘트 광물계 급결제는 기존 급결제와 비교하여 응결이 빠르며 친환경적인 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 포졸란 재료인 메타카올린과 칼슘 알루미네이트 시멘트 광물계 급결제를 적용하여 습식 숏크리트의 성능을 향상시키는데 목표를 두었다. 메타카올린과 실리카 흄의 적용에 따른 성능을 비교하기 위하여 각각의 사용량을 시멘트 중량의 4%와 8%로 적용하였다. 또한 메타카올린과 실리카 흄을 시멘트 중량의4% 및 8%로 병용 혼입한 경우에 대해서도 검토하였다. 각 배합조건에 대해 배합된 숏크리트의 응결시간, 압축강도, 휨강도, 투수성 및 동결융해저항성을 측정한 결과, 숏크리트의 고성능화를 위해 실리카 흄의 대체 재료로서 메타카올린을 적용할 수 있음을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The use of high-performance shotcrete lining is indispensable to improve long-term durability of a tunnel and to apply the single-shell tunnelling method. Among a lot of shotcrete admixtures, pozzolan materials such as silica fume have positive effects on increasing the strength and the durability of shotcrete. It is also well known that a cement-based accelerator is much faster in setting time and more eco-friendly than conventional accelerators. This study aimed to improve the properties of wet-mix shotcrete by incorporating with Metakaolin and the calcium aluminate based accelerator. To compare Metakaolin with silica fume, mixing ratios of each material were varied as 4% and 8% of cement weight. Moreover, Metakaolin was blended with silica fume, and their binder was also set to 4% and 8% of cement weight. At each mixing condition, setting time, compressive strength, flexural strength, permeability and freezing-thawing resistance were measured. From the experiments, it was revealed Metakaolin could be a substituting material for silica fume.