1. 숏크리트의 정의
숏크리트란 컴프레셔 혹은 펌프를 이용하여 노즐 위치까지 호스 속으로 운반한 콘크리트를 압축공기에 의해 시공면에 뿜어서 만든 콘크리트이다. 터널 및 지하공간 건설에서 중요한 지보재로 활용되며, 특히 NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법에서 핵심적인 역할을 담당한다.
2. 숏크리트의 종류
2.1 타설 방식에 따른 분류
| 구분 | 건식 숏크리트(Dry Process) | 습식 숏크리트(Wet Process) |
|---|---|---|
| 혼합 방식 | 시멘트와 골재를 현장 투입 후 노즐에서 물과 혼합 | 미리 배합된 콘크리트를 압송하여 시공 |
| 시공 속도 | 상대적으로 느림 | 빠른 시공 가능 |
| 리바운드율 | 20~50% | 5~15% |
| 품질 균일성 | 작업자의 기술에 의존도가 높음 | 균일한 품질 확보에 유리 |
| 분진 발생 | 많음 | 적음 |
| 적용성 | 소규모 공사, 특수 작업에 적합 | 대규모 공사, 대량 타설 작업에 적합 |
2.2 기능에 따른 분류
- 임시 지보재(Temporary Support): 터널 및 지하공간 구조물의 조기 안정화와 초기 및 중간 기간의 하중에 대하여 안전성 확보를 목적으로 한 지보재
- 영구 지보재(Permanent Support): 숏크리트의 내구성을 확보하고 장기하중에 대한 안정성을 확보하며, 수밀성을 가지게 하여 영구적인 구조물로 역할하도록 하는 지보재
3. 숏크리트의 기능
- 지반과의 부착 및 자체 전단 저항효과로 외력을 지반에 분산
- 붕락하기 쉬운 암괴를 지지하며, 굴착면 가까이에 지반 아치 형성 유도
- 강지보재 또는 록볼트에 지반 압력 전달
- 굴착된 지반의 굴곡부를 메우고 절리면 사이를 접착시켜 응력집중 방지
- 굴착면을 피복하여 풍화방지, 지수, 세립자 유출 방지
- 비탈면, 법면 또는 벽면 보호
3.1 영구 지보재로 사용될 경우 추가 기능
- 부착강도와 전단강도는 암괴를 지지할 수 있도록 충분히 커야 함
- 지반하중에 의한 압축력에 저항할 수 있는 강도 확보
- 휨하중, 전단하중에 대한 저항과 균열 발생 대비 높은 인성 확보
- 수밀성, 동결융해저항성 등 장기 내구성 확보
- 필요시 화재에 대한 안전성 확보
- 조명, 환기 등 부대설비 고정 가능한 강도와 부착성능 확보
4. 숏크리트 시공 순서
- 시공면 준비
- 작업 중 낙하할 위험이 있는 들뜬 돌, 풀, 나무 등 제거
- 용수가 있는 경우 배수파이프나 배수필터 설치
- 흡수성이 높은 면은 사전에 물을 뿌려 처리
- 동결하였거나 빙설이 있는 경우 녹여서 표면의 물 제거
- 보강재 설치
- 철망, 강섬유 등 보강재 설치(필요시)
- 보강재는 뿜어 붙일 면과 20~30mm 간격을 두고 근접시켜 설치
- 재료 준비 및 배합
- 시멘트, 골재, 급결제 등 재료 준비
- 건식의 경우 배치 후 45분 이내, 습식의 경우 배치 후 60분 이내 타설
- 숏크리트 타설
- 노즐은 항상 뿜어 붙일 면에 직각으로 유지, 적절한 거리와 압력 유지
- 하부로부터 상부로 진행, 강지보재 부분 먼저 타설
- 1회 타설 두께는 100mm 이내로 제한
- 양생
- 저온, 건조 및 급격한 온도 변화나 발파진동에 대한 양생 대책 수립
- 품질 확인 및 점검
- 시공 직후 및 일정 시간 경과 후 표면 상태 점검
- 코어 채취를 통한 강도 확인 및 두께 측정
5. 숏크리트 시공 시 주의사항
5.1 뿜칠 전 주의사항
- 면정리 및 청소: 부착력 확보를 위해 철저한 면정리와 청소 실시
- 급결제 사용량 조절: 시공 조건, 사용재료, 조기 강도 발현 효과, 장기강도 저하정도 등을 고려하여 적정량 사용(일반적으로 시멘트 중량의 3~8%)
- 환경조건 확인: 대기 온도가 10℃ 이상, 32℃ 이하에서 작업 실시
- 재료 온도 관리: 재료 온도는 10~32℃ 범위 유지
5.2 뿜칠 중 주의사항
- 분사 각도 유지: 노즐은 항상 뿜어 붙일 면에 직각(90°)이 되도록 유지
- 적절한 두께 관리: 1회 타설 두께는 100mm 이내로 제한하여 흘러내림 방지
- 타설 방향: 하부에서 상부로 타설하며, 강지보재 부분 먼저 타설하여 일체성 확보
- 리바운드 관리: 리바운드된 재료가 다시 혼입되지 않도록 주의
- 층간 부착력 확보: 다층 타설 시 각 층 간의 부착이 충분히 이루어지도록 관리
5.3 뿜칠 후 주의사항
- 표면 균열 및 박리 점검: 시공 후 표면의 균열, 박리 등 결함 검사
- 적절한 양생: 급격한 건조 방지 및 충분한 강도 발현을 위한 양생 실시
- 두께 검측: 설계 두께가 확보되었는지 확인(핀 또는 코어 채취 등 방법 활용)
- 품질관리 시험: 압축강도, 부착강도, 휨강도 등 필요한 시험 수행
6. 숏크리트의 성능 기준
6.1 일반 숏크리트
- 설계기준압축강도(28일): 21MPa 이상
- 급결제: KCI-SC102, KS F 2782 기준에 적합한 것
- 분진농도: 5mg/m³ 이하
- 반발률: 20~30% 이하
6.2 영구 지보재용 숏크리트
- 설계기준압축강도(28일): 35MPa 이상
- 부착강도(28일): 1.0MPa 이상
- 초기강도: 3시간 1.0~3.0MPa, 24시간 5.0~10.0MPa
- 수밀성, 동결융해저항성 등 내구성 확보
7. 품질관리 및 검사
7.1 일상관리
- 배합비 및 사용량 검사: 타설할 때마다
- 숏크리트의 부착, 성상, 반발, 분진발생 등 관찰: 타설할 때마다
- 두께 확인: 핀 등에 의한 확인, 타설할 때마다
- 변상, 변형 및 균열 등 관찰: 매일
7.2 정기관리
- 두께 검측: 터널연장 20m마다(아치부 5개소, 측벽좌우 각 1개소)
- 압축강도 시험: 1일, 28일 강도
- 휨강도 및 휨인성 시험: 보강섬유 사용시
- 코어 채취를 통한 품질 확인: 1회/1,000m²
주의: 숏크리트의 품질은 숏크리트 타설 작업원의 숙련도에 의하여 크게 영향을 받으므로, 충분한 기술적 숙련도를 갖춘 작업원이 타설해야 한다.