본 연구는 누수 저항성 향상을 위해 초흡수성 고분자(SAP)를 혼입한 습식 뿜칠 콘크리트 혼합물을 개발하고 현장 적용성을 평가하였다. 이에 따라 자기 치유 성능을 극대화하고 압축 강도 저하를 최소화하기 위해 SAP의 종류와 사용량을 선정하였다. 개발된 SAP 뿜칠 콘크리트 혼합물은 유변학적 특성, 기계적 성능 및 수축 거동에 대한 실험실 테스트를 통해 평가되었다. 이후, 기계적 특성 및 누수 저항성 측면에서 현장 적용성을 평가하기 위해 터널 모형 구조물(폭 3.0m, 높이 3.2m, 길이 2.5m)에 대규모 뿜칠 콘크리트 타설을 수행하였다. 시험 결과, 시멘트 중량 대비 1%의 아크릴아마이드-아크릴산 공중합체 SAP를 혼입했을 때 기계적 강도는 감소했지만, 누수는 68.3% 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 수축이 감소하여 균열 저항성이 향상되었다. 그러나 SAP의 수분 흡수 단계에서는 정적 항복 응력, 동적 항복 응력 및 소성 점도가 증가하여 시공성이 저하되었다. 반대로, SAP에서 흡수된 물이 방출될 때는 동적 항복 응력의 시간 의존적 증가를 지연시키고 전단 박화 거동을 유도하여 뿜칠 콘크리트 타설 성능을 부분적으로 개선하였다. 따라서 SAP 혼입 뿜칠 콘크리트 적용 시, SAP의 종류 및 사용량 선정과 적절한 시공 창 결정에 있어 시간 의존적인 유변학적 변화를 고려해야 한다.

터널은 산, 해저, 암반과 같은 자연 장애물을 관통하여 인간 이동 및 자재 운송의 효율성을 향상시키기 위해 광범위하게 건설되었습니다. 일반적으로 발파와 같은 방법을 사용하여 굴착한 후, 시공 및 운영 중 외부 힘에 대한 구조적 저항을 보장하기 위해 라이닝을 설치합니다. 다양한 기술 중에서 쇼트크리트 공법은 즉각적인 지지력과 높은 시공성을 제공하는 능력 때문에 널리 사용됩니다. 쇼트크리트는 유동성 콘크리트를 노즐을 통해 고속으로 공압 분사하여 응결 촉진제의 도움으로 굴착면에 즉시 부착되어 빠른 강도 발현을 가능하게 하는 기술을 말합니다. 쇼트크리트 라이닝 시스템에서 지하수 누수는 터널의 안정성과 내구성을 크게 저하시킬 수 있는 심각한 문제입니다. 장기간의 누수는 구조물의 기능적 저하뿐만 아니라 치명적인 파손으로 이어질 수 있습니다. 따라서 누수 문제를 해결하기 위해 방수막 적용 및 균열 제어를 통한 불투수성 향상과 같은 다양한 전략이 연구되고 구현되었습니다. 그러나 보다 효과적이고 시공 친화적인 기술에 대한 요구는 계속해서 증가하고 있습니다.