1. 서론

숏크리트는 터널의 가장 중요한 지보재임에도 불구하고, 현재까지 국내 숏크리트의 압축강도 기준은 재령 28일에 180kgf/cm2 또는 210kgf/cm2로서 노르웨이, 스위스 등에서 적용되고 있는 300kgf/cm2이상의 강도 기준과 비교하여 상당히 낮은 수준이다. 이와 같이 국내 숏크리트의 낮은 성능으로 인하여 불리한 지반조건에서 터널을 안정화하기 위하여 요구되는 숏크리트의 두께가 두꺼워지는 관계로 시공속도와 시공비가 증가되어 숏크리트 시공의 효율성과 경제성을 저해할 수 있다. 더욱이 국내에서는 아직까지 숏크리트의 장기 내구성에 대한 기술적인 고려가 전혀 이루어지지 않고 있다.

또한 터널의 장기 안정성 측면에서 주지보재인 숏크리트의 고강도 및 고내구성화가 요구되고 있으며, 숏크리트 타설 후 추가적으로 2차 콘크리트 라이닝을 타설하는 현행 공법이외에 2차 콘크리트 라이닝을 생략하고 고강도․고내구성의 고성능 숏크리트를 영구 라이닝으로 적용하고자 하는 싱글쉘 터널공법(single-shell tunne-lling method)을 적용하기 위해서는 숏크리트의 고성능화 기술이 필수적이다.

1990년대부터 북유럽을 중심으로 한 국외에서는 숏크리트의 고성능화를 위하여 미분말 혼화재인 실리카 흄(silica fume)을 필수적으로 사용하고 있다 (Dim-mock, 1999). 그러나 실리카 흄의 생산에 전력이 많이 소요되는 관계로 전력 비용이 비싼 국내에서는 생산이 전혀 이루어지지 않고 있으며, 가격 자체도 시멘트 단가의 최대 20배 이상까지 이르고 있다. 더욱이 실리카 흄을 다량으로 사용할 경우 일반적으로 동일한 유동성을 얻기 위해 단위수량이 증가하여 초기 균열 발생 등의 문제점을 발생하기도 하며, 실리카 흄을 혼입한 경우 블리딩(bleeding)이 작기 때문에 보유수량이 많게 되어 결과적으로 건조수축이 크고 역시 가격이 고가인 고성능 감수제의 사용량이 비례적으로 증가하게 되는 단점을 가지고 있다 (Melbye, 2000).

반면 메타카올린은 양질의 카올린을 열적으로 활성화하여 제조되는 혼화재로서, 국내에 메타카올린의 원자재인 카올린 자원이 풍부하기 때문에 단가가 저렴하여 시멘트 단가와 큰 차이가 없다 (안태호 등, 2002). 더욱이 산업 부산물인 실리카 흄과 달리, 메타카올린은 산업화 과정에서 나오는 부산물이 아니라 특정온도(650-800℃)내에서 양질의 카올린을 열적으로 활성화함으로써 얻어지기 때문에 물리적, 화학적 특성에 있어서 그 변화가 매우 적다 (원종필 등, 2002). 그러나 현재까지 실리카 흄을 대체하기 위한 메타카올린은 콘크리트 분야에 일부 적용되고 있는 실정이며, 숏크리트에의 적용 실적은 전무하다.

한편 최근 환경에 대한 관심이 증대되면서 숏크리트의 조기강도 확보와 함께 장기강도 발현에 손상을 주지 않는 환경 친화적인 새로운 급결제가 개발되어 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적으로 유럽에서 개발된 알칼리프리계 액상급결제와 일본에서 개발된 시멘트 광물계(칼슘 알루미네이트) 분말급결제를 들 수 있다. 알칼리프리계 급결제는 기존 급결제의 단점을 보완하고 고강도 발현 및 작업자의 안전을 확보하는 환경 친화적인 제품으로 각광받고 있다. 하지만 비교적 단가가 높으며, 급결제탱크, 압송펌프, 압송관에 대해서 부식방지 등의 부가적인 처리가 필요하다는 단점이 있다 (박해균 등, 2004). 또한 노르웨이 도로국(NPRA)에서는 상품화된 여러 종류의 알칼리프리계 급결제에 대한 시험결과, 일부 제품의 경우 용수부위에서 초기강도의 발현이 다소 늦어진다고 보고하고 있다 (Grøv, 2001).

시멘트 광물계 급결제는 시멘트 중에 존재하는 급결성 광물인 칼슘 알루미네이트 광물을 별도로 합성하여 분쇄한 분말형 급결제로서, 시멘트의 광물을 이용하기 때문에 급결성이 뛰어나고 강도 발현이 안정적이기 때문에 특수시멘트가 발달한 일본에서는 급결제 시장의 90%를 차지하고 있다 (박해균 등, 2004). 시멘트 광물계 급결제의 가장 큰 특징은 급결력이 강하기 때문에 용수부위에서 숏크리트 타설이 용이하며 장기강도의 손실이 극히 적다는 점이다. 또한 시멘트와 유사한 자극성 및 산성도 수준을 가지고 있기 때문에 유해성이 적으며, 분말이므로 콘크리트의 슬럼프 변화가 적어 현장에서 숏크리트의 품질관리가 용이한 장점을 가지고 있다.

따라서 본 연구에서는 숏크리트의 고성능화를 위하여 국산 고반응성 메타카올린과 시멘트 광물계 급결제를 적용한 기초적인 실험 연구를 수행하였다. 이때 메타카올린을 단일 배합한 경우, 실리카 흄을 단일 배합한 경우 그리고 메타카올린과 실리카 흄을 혼합배합한 경우의 제반 숏크리트 성능을 비교 평가하여 최적의 성능을 얻을 수 있는 배합 조건을 도출하고자 하였다.

2. 실험조건 및 방법

2.1 실험재료

2.1.1 시멘트 및 골재

숏크리트용 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트가 주로 사용되며 시공후 조기에 강도를 발현시킬 필요가 있거나 시공 후 양생기간을 충분히 취할 수 없는 경우에는 조강 포틀랜드 시멘트, 초속경 시멘트 등을 쓰는 경우도 있다. 본 실내시험에서는 시중에서 판매되는 KS L 5201에 적합한 H사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 물리적 특성은 표 1과 같다.

굵은 골재는 최대치수 13mm인 쇄석을 사용하였고 잔골재는 비중 2.6, 흡수율은 0.67이었다. 잔골재의 입도는 그림 1과 같이 KS 입도표준의 상․하한 범위를 벗어나지 않았으며 조립률은 KS F 2526의 잔골재의 조립률 2.3~3.1 범위 안에 들어오는 2.86의 강사를 사용하였다.

2.1.2 급결제

급결제는 국내에서 개발된 C12A7계 광물계 급결제를 사용하였으며 기본 물성은 아래의 표 2와 같다.

2.1.3 혼화재료

본 연구에서는 광물질 혼화재인 실리카 흄과 메타카올린을 사용하였다. 실리카 흄은 ASTM C 1240-95에 나타난 SiO2의 함량이 85%이상을 만족하고 있었으며  평균입경 0.2㎛, 분말도는 약 240,000cm2/g이었다. 실리카 흄의 화학조성은 표 3과 같다.

또한 메타카올린은 국내에서 생산되는 제품으로 메타카올린의 물리․화학적 특성은 표 4에 나타나 있다. 메타카올린은 색상에 있어서 하얀색을 나타내며 고도의 포졸란성 재료이다. 오늘날까지 콘크리트의 성능을 향상시키기 위해 사용되는 포졸란 재료는 플라이 애시, 슬래그, 실리카 흄과 같은 산업 부산물이 그 주를 이루어왔다. 그러나 그 출처에 따라 각각의 재료는 그 성능이 약간씩 다를 수가 있다. 메타카올린은 다른 광물질 혼화재와는 달리 양호한 관리 통제에 의해 생산되기 때문에 물리, 화학적 특성에 있어서 그 변화가 매우 작다. 메타카올린은 산업화 과정에서 나오는 부산물이 아니라 특정 온도(650~800℃) 내에서 양질의 카올린(kaolin)을 열적으로 활성화함으로써 제조된다. 메타카올린은 평균 입경이 시멘트 입자(약 10㎛)보다는 더 작으나 실리카 흄(0.1㎛)보다는 더 큰 약 1~2㎛ 정도이다. 입자의 형상은 실리카 흄이 둥근 구형인데 반하여 메타카올린은 작은 판상 모양을 하고 있다. 메타카올린의 비표면적은 약 120,000~ 150,000㎤/g정도이며 비중은 종류에 따라 다르나 약 2.4~2.5 정도이다 (안태호 등, 2002).

2.2 배합설계

본 연구에서 적용한 배합설계는 표 5와 같다. 배합에서 목표 슬럼프를 10±2㎝, 공기량은 4±1%로 하였으며 물시멘트비를 45%, 잔골재율은 68%로 고정하였다. 또한 급결제양은 현장에서의 사용량 등을 참고로 하여 결정하였다. 실리카흄 및 메타카올린의 치환율은 각각 시멘트량의 4, 8%, 그리고 두 가지의 혼화재를 모두 혼입한 배합의 경우에 각각 혼입량을 2, 4%로 하였다. 미분말 혼화재를 혼입하지 않을 경우와 혼입할 경우에 대한 유동화제의 사용량은 각각 3,360g/m3 및 4,200g/m3이었다.

2.3 실험방법

2.3.1 응결시간

응결시간 시험은 KS F 2436에 제시된 "관입 저항침에 의한 콘크리트의 응결시간 시험방법"에 의해 실시하였다 (한국산업규격, 2002a). 표 5에 나타낸 7개 배합에 대한 응결시간을 측정하였으며 2회 반복하여 실시하였다. 그림 2와 그림 3은 응결시간 시험과 관련된 사진들이다.

2.3.2 압축강도

압축강도 시험은 KS F 2405에 제시된 “콘크리트 압축강도 시험방법”에 의하여 실시하였다 (한국산업규격, 2002b). ø100×200mm의 공시체를 제작하여 재령 1일, 3일, 7일, 28일에 대하여 각각 6회씩 실험을 반복하였다. 만능재료시험기에서 가압시 공시체가 시험기 가압판의 중앙에 위치하도록 한 후 일정한 속도로 공시체가 파괴될 때 까지 가압하였고 각 공시체마다 공시체가 받는 최대하중을 단면적으로 나누어 그 평균값을 압축강도로 하였다. 공시체는 23±2℃, 상대습도 50%의 양생실에서 1일 양생후 23±2℃의 항온 조건에서 수중양생을 실시하였다. 그림 4는 압축강도 시험시의 사진이다.

2.3.3 휨강도

혼화재료에 따른 휨성능을 평가하기 위하여 KS F 2408에 제시된 휨강도 시험방법에 의하여 실시하였다 (한국산업규격, 2000). 150×150×550㎜의 각주형 몰드에 직접 타설하여 재령 1일, 3일, 7일, 28일에 대하여 3개씩의 공시체를 제작하였으며 초기양생 후 온도 23±2℃의 항온조건으로 수중 양생하여 실험을 실시하였다 (그림 5).

2.3.4 염소이온 투과시험

콘크리트에서 투수성은 강도뿐만 아니라 내구성에서도 중요한 의미를 갖는다. 투수성의 증가는 균열의 확장에 의해 강도를 저하시키는 작용뿐만 아니라 동결․융해 등의 내구성능을 악화시킨다. 콘크리트의 간접적인 투수성을 알아보기 위한 시험은 공기를 이용한 투수시험, 물을 이용한 투수시험, 특정가스를 이용한 투수시험 등이 있다. 본 연구에서는 급결제 종류에 따른 콘크리트의 간접적인 투수성을 알아보기 위해 염소이온의 투과량을 측정하는 ASTM C 1202의 방법에 따라 실시하였다 (ASTM, 1997). 재령 28일에서 ø100×200㎜의 실린더형 공시체의 가운데 부분을 ø100×50㎜만큼 다이아몬드 절단기로 절단하여 제작한 4개의 공시체에 대해 실험을 실시하였다. 절단 후 공시체 내부의 갇힌 공기를 제거하기 위하여 데시게이터 안에 넣고 진공펌프를 3시간동안 작동시킨 후, 다시 공시체를 물로 포화시키기 위하여 데시게이터에 물을 넣어 1시간 동안 진공펌프를 작동시켰다. 그 후에 진공펌프의 작동을 중지시키고 공시체를 물속에서 완전히 침수시킨 상태로 18±1시간 동안 유지하였다. 그림 6은 염소이온 투과시험 전의 전처리 과정을 도식화한 것이다.

그림 6과 같이 염소이온 투과시험을 위한 공시체의 전처리 단계가 끝난후 콘크리트의 염소이온 투과성능을 알아보기 위하여 공시체를 A.V.Cell에 고정시켰다. A.V.Cell의 (+)전극에는 0.3N의 NaOH 용액을 채우고, (-)전극에는 3%의 NaCl 용액을 채운 후 공시체에 직류 60V의 전압을 공급하여 6시간동안 전하량을 측정하였다 (그림 7). 표 6은 ASTM C 1202에 명시되어 있는 60V의 직류전압을 흘려보냈을 때, 염소이온 투과 전하량에 대한 콘크리트의 간접적인 투수성을 나타낸 것이다. 그림 8은 제작된 시험체에 대한 염소이온 투과시험 장면이다.

2.3.5 동결․융해 시험

숏크리트는 동절기 기온의 변화와 함께 동결․융해의 반복작용을 받을 수 있다. 동결․융해 반복작용으로 인해 숏크리트 중의 자유수가 동결되어 체적이 팽창됨으로 인해 숏크리트 내부에 큰 팽창압력으로 인한 인장응력이 발생되어 숏크리트가 파괴될 수 있다. 본 연구에서는 혼화재와 급결제 종류에 따른 숏크리트의 동결․융해 저항성을 측정하기 위해서 100×100×400㎜의 각주형 공시체를 제작하여 23℃의 양생수조에서 14일간 양생한 후 KS F 2456에 제시된 시험과정에 따라 동결․융해 시험을 수행하였다 (한국산업규격, 1993). 기준 공시체를 제작하여 공시체 중심에서의 온도를 4℃에서 -18℃로 떨어뜨리는 동결작용과 다시 4℃로 올리는 융해작용을 반복하였다. 매 30사이클에서 상대동탄성계수를 측정하였으며 시험결과는 공시체 2개를 제작하여 평균값을 사용하였다. 그림 9는 동결융해 저항성을 평가하기 위해 적용되는 동탄성계수 측정과 관련된 사진이다.

3. 실험결과

3.1 응결시간

혼화재료에 따른 시멘트 광물계 급결제를 사용한 숏크리트의 배합별 응결시간 시험 결과는 그림 10과 같다. 그림 10의 배합별 응결시간을 살펴보면 혼화재료의 종류 및 혼입유무에 상관없이 유사한 응결시간을 보였고 혼화재료의 혼입에 따른 응결시간의 지연효과는 나타나지 않았다. 이는 포틀랜드 시멘트 및 배합수와의 반응초기부터 침상형의 에트린자이트(ettringite) 생성 및 발달로 그물구조를 형성하고 시멘트의 수화반응을 촉진시키는 시멘트 광물계 급결제의 급결특성에 따른 것으로 판단된다.

또한 모든 배합에서 한국콘크리트학회 규준 (한국콘크리트학회, 1999)에서 제시하고 있는 초결시간(5분) 및 종결시간(15분)을 만족하는 것으로 나타났다.

3.2 압축강도

숏크리트의 각 배합조건에 따른 압축강도 시험 결과를 정리하면 그림 11과 같다. 초기 재령에서는 급결제만을 혼입한 배합조건과 실리카 흄 및 메타카올린을 혼입한 배합조건에서 얻어진 압축강도는 큰 차이가 없었다. 하지만 실리카 흄과 메타카올린을 혼입한 숏크리트에서 재령이 늘어갈수록 강도발현이 우수하고 압축강도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 시멘트 수화반응시 생성되는 수산화칼슘과 반응하여 부가적인 C-S-H겔을 형성하여 포졸란 반응을 일으키는 실리카 흄과 메타카올린 고유의 반응 특성 때문인 것으로 판단된다.

특히 재령 28일에서 4%의 혼화재료를 첨가한 배합들의 경우, 급결제만을 혼입한 경우에 비해 실리카 흄, 메타카올린, 실리카 흄+메타카올린은 각각 19.52%, 19.77%, 18.86%의 강도 증진 현상을 보였다. 반면 8%의 혼화재료를 혼입한 경우는 각각 33.76%, 31.95%, 28.92% 정도 강도가 증가한 것으로 나타났다. 또한 혼화재료를 첨가한 배합들의 압축강도는 국내의 관련기준에서 제시하고 있는 1일 압축강도 9.80 MPa를 상회하는 초기 강도 확보가 가능하였으며, 장기강도 발현도 안정적으로 증가하는 것으로 나타나 30MPa 이상의 고강도를 발현하였다.

또한 실리카 흄과 메타카올린 종류에 상관없이 그 혼입량이 증가할수록 압축강도는 약간의 증가를 보였으나 본 연구에서 적용한 배합조건에서는 큰 차이는 보이지 않았으며 혼화재료의 종류에 따른 영향도 크지 않은 것으로 나타났다. 따라서 실리카 흄과 메타카올린의 혼입율은 압축강도 측면보다는 내구성 측면을 고려하여 결정하는 것이 바람직할 것으로 고려된다. 또한 일반 콘크리트에서 실리카 흄과 메타카올린 등의 포졸란 재료를 혼입함으로 얻어지는 강도 증진 효과가 역시 급결제를 사용한 숏크리트에서도 관찰됨을 확인할 수 있었다.

3.3 휨강도

본 연구에서 적용한 숏크리트의 배합별 휨강도 시험 결과를 정리하면 그림 12와 같다. 압축강도 결과와 마찬가지로 휨강도 역시 혼화재료를 혼입한 배합의 경우 급결제만을 혼입한 배합에 비해 재령 경과에 따른 강도 발현이 우수하고 휨강도가 큰 것으로 나타났다. 또한 현재 국내의 시방규정을 살펴보면 숏크리트의 재령 28일에서의 휨강도를 4.5MPa로 규정하고 있는데 본 실험에서는 혼화재료를 사용하지 않은 경우를 제외한 모든 배합조건에서 규정치를 만족하였다.

특히, 급결제만을 혼입한 경우에 비해 재령 28일에서 4%의 혼화재료를 첨가한 배합들의 경우, 실리카 흄, 메타카올린, 실리카 흄+메타카올린은 각각 12.29%, 11.11 %, 8.75%의 강도 증진 현상을 보였으며 8%의 혼화재료를 혼입한 경우는 각각 20.80%, 17.97%, 16.08%의 강도증진을 보였다.

3.4 염소이온 투과시험

숏크리트의 투수성을 파악하기 위한 염소이온 투과시험 결과를 정리하면 그림 13과 같다. 배합별 염소이온 투과시험 결과를 살펴보면 급결제만을 혼입한 배합을 제외한 대부분의 배합에서 ASTM에서 제시된 평가기준 (표 6 참조)과 비교해서 보통이하 수준의 투수성을 보였다. 가장 높은 투수성을 보인 시편은 급결제만을 혼입한 경우였고 가장 낮은 투수성을 나타낸 시편은 실리카 흄을 단독으로 8% 혼입한 경우로 약 18.59%의 투수성능 개선 효과를 보였다.

또한 혼화재료의 혼입량이 증가할수록 불투수성이 증가되는 것으로 나타났는데, 이는 본 실험에 사용된 실리카 흄과 메타카올린 같은 미분말 혼화재는 시멘트 입자 사이의 공극을 충전하는 마이크로 필러(micro-filler) 효과를 가지고 있으며, 수화반응 초기부터 수산화칼슘과 결합하는 포졸란 반응에 의해 미세한 공극을 감소시켜 시멘트 수화체의 공극을 보다 치밀하게 하기 때문인 것으로 판단된다.

숏크리트의 투수성능은 일반 콘크리트와 마찬가지로 압축강도가 증가하면 투수성이 감소하는 것으로 알려져 있는데, 본 실험에서의 압축강도 시험 결과와의 관계에서도 압축강도가 클수록 투수성이 감소하는 것으로 나타나 실리카 흄과 메타카올린 등의 미분말 혼화재료를 사용할 경우 숏크리트의 내구성능을 증대시킬 수 있을 것이라 사료된다.

하지만 혼입량이 동일할 경우 실리카 흄을 혼입한 조건보다 메타카올린만을 적용한 배합조건의 투수성이 크게 얻어졌는데 이는 앞서 2.1.3절에서 언급한 바와 같이 메타카올린의 평균 입경이 약 1~2㎛ 정도로서 실리카 흄의 0.1㎛보다 크기 때문인 것으로 보인다. 반면 메타카올린과 실리카 흄을 병용 혼입한 경우에는 실리카 흄과 메타카올린을 단독 혼입한 경우의 중간 정도 수준의 투수성을 나타내었다. 따라서 숏크리트의 제반 역학적 특성뿐만 아니라 투수성능이 규정되는 경우에는, 숏크리트에 요구되는 투수성에 따라 메타카올린 단독 혼입 또는 메타카올린과 실리카 흄의 병용 혼입 등에 의해 경제적인 배합 설계를 수행해야 할 것으로 판단된다.

3.5 동결․융해 시험

혼화재료에 따른 시멘트 광물계 급결제를 사용한 숏크리트의 동결․융해 싸이클당 동탄성계수 측정 결과를 그림 14에 정리하였다. 측정결과, 모든 시편이 300회까지 상대동탄성계수가 60%이하로 떨어지지 않았으며 300회에서 측정한 모든 상대동탄성계수가 85% 이상으로 나타나 우수한 동결․융해 저항성을 보였다. 혼화재료를 혼입한 배합들의 경우 급결제만을 혼입한 배합보다 대체적으로 동결․융해 반복에 따른 저항성이 우수한 것으로 나타났으며, 이는 급결제만을 혼입한 배합에 비해 경화체가 상대적으로 강도발현이 우수하고 염소이온 투과시험 결과에서 나타나듯이 실리카 흄 및 메타카올린이 시멘트 입자 사이의 공극을 충전하고 포졸란 반응에 의해 미세한 공극을 감소시켜 시멘트 수화체의 공극을 보다 치밀하게 하여 동해의 원인이 되는 수분의 침투를 억제하였기 때문인 것으로 판단된다.

4. 결론

본 연구에서는 숏크리트의 고성능화를 위해 필수적인 실리카 흄의 대체 재료로서 국산 메타카올린의 적용성을 평가하고 국산 C12A7계 시멘트 광물계 급결제의 효과를 파악하고자 실험실 조건에서 다양한 배합조건에 대한 기본적인 실험을 수행하였다. 본 연구에서 얻어진 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 혼화재료의 종류 또는 혼입 유무에 상관없이 각 배합조건별로 유사한 응결시간이 측정되었고, 혼화재료의 혼입에 따른 응결시간의 지연효과는 나타나지 않았다. 즉, 응결시간은 포틀랜드 시멘트 및 배합수와의 반응초기부터 침상형의 에트린자이트가 생성되어 그물구조를 형성함으로 인해 시멘트의 수화반응을 촉진시키는 시멘트 광물계 급결제의 고유의 급결특성에 좌우되기 때문인 것으로 고려된다.

2) 초기 재령에서는 급결제만을 혼입한 배합조건과 실리카 흄 및 메타카올린을 혼입한 배합조건에서 얻어진 압축강도과 휨강도는 큰 차이가 없었다. 하지만 실리카 흄과 메타카올린을 혼입한 숏크리트에서 재령이 늘어갈수록 강도발현이 우수하고 압축강도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 시멘트 수화반응시 생성되는 수산화칼슘과 반응하여 부가적인 C-S-H겔을 형성하여 포졸란 반응을 일으키는 실리카 흄과 메타카올린 고유의 반응 특성 때문인 것으로 판단된다. 또한 혼입량이 동일한 경우 메타카올린 혼입 숏크리트는 실리카 흄을 혼입한 경우와 동등한 성능을 나타내는 것으로 나타나 고가의 실리카 흄을 대체하기 위한 메타카올린의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

3) 혼화재료의 혼입량이 증가할수록 숏크리트의 불투수성이 증가되는 것으로 나타났는데, 이는 실리카 흄과 메타카올린 같은 미분말 혼화재는 시멘트 입자 사이의 공극을 충전하는 마이크로 필러 효과를 가지고 있으며, 수화반응 초기부터 수산화칼슘과 결합하는 포졸란 반응에 의해 미세한 공극을 감소시켜 시멘트 수화체의 공극을 보다 치밀하게 하기 때문인 것으로 판단된다. 하지만 혼입량이 동일할 경우, 실리카 흄을 혼입한 조건보다 메타카올린만을 적용한 배합조건의 투수성이 크게 얻어졌는데 이는 메타카올린의 평균 입경이 실리카 흄보다 다소 크기 때문인 것으로 보인다. 반면 메타카올린과 실리카 흄을 병용 혼입한 경우에는 실리카 흄과 메타카올린을 단독 혼입한 경우의 중간 정도 수준의 투수성을 나타내었다. 따라서 숏크리트의 제반 역학적 특성뿐만 아니라 투수성능이 규정되는 경우에는, 숏크리트에 요구되는 투수성에 따라 메타카올린 단독 혼입 또는 메타카올린과 실리카 흄의 병용 혼입 등에 의해 경제적인 배합 설계를 수행해야 할 것으로 판단된다.

4) 혼화재료를 혼입한 배합들의 경우 급결제만을 혼입한 배합보다 대체적으로 동결융해 반복에 따른 저항성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 급결제만을 혼입한 배합에 비해 경화체가 상대적으로 강도발현이 우수하고 포졸란 반응에 의해 미세한 공극을 감소시켜 시멘트 수화체의 공극을 보다 치밀하게 함으로 인해 동해의 원인이 되는 수분의 침투를 억제하였기 때문인 것으로 판단되었다.