KR0185286B1 - 교량 상판 및 도로 보수 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 도로 및 교량 슬라브 등의 상부 표면에 폴리머 수지(E-Bond526) 콘크리트를 이용하여 덧씌우기 하는 공법으로서 더욱 상세하게는 콘크리트 도로나 교량 슬라브 등의 상판에 골재 분리균열(crack), 지반 침하 또는 염화물에 의한 손상 그리고 동결 융해 등으로 콘크리트로 표면이 파손되었을 경우 이를 보수·보강하는 공법이다.

먼저 기존 콘크리트 표면을 약 3m/m 두께로 절삭한후→고신장률을 지닌 폴리머 수지를 표면에 도포→수지가 경화되기 전 특수골재를 약 4m/m 두께로 살포→경화후 폴리머 수지 재도포→경화전 특수 골재 재살포후 마감하여 폴리머 콘크리트를 완성함으로써 콘크리트를 도로 및 교량의 내구성을 극대화시키는 공법이다.

Description

교량 상판 및 도로 보수 공법

본 발명은 콘크리트도로 및 교량슬라브 등의 상부 표면에 덧씌우기 하는 공법에 관한 것으로써 더욱 상세하게는 큰크리트 교량의 특징들과 호환할 수 있는 즉, 고신장률(80%), 고접착성, 고강도를 발현시킬 수 있는 폴리머 수지와 특수 골재를 응용 개발하여 별도 시공절차에 따라 콘크리트 도로 표면에 덧씌우기 시공을 할 때 폴리머 효과를 극대화 시켜 반영구적인 시공효과를 얻는데 있다.

본 발명은 토목공사의 한 분야로서 콘크리트 도로 및 교량 슬라브 등의 상판 덧씌우기 공사에 해당되며, 종래의 기술로 사용되어 온 제품들로서는 에폭시 수지 몰탈, 아크릴계 수지 몰탈, 급결 시멘트 몰탈, 초속경 시멘트 콘크리트 등과 여기에 혼합되어 사용되어 온 골재(규사, 모래, 자갈, 석분 등)들로서 콘크리트 표면에 덧씌우기 공법으로 접착시키는 방법들로 되어 왔으나, 급결 시멘트 등을 사용할 시에는 경화시에 가스를 발생시켜 덧씌우기 공사의 중요한 부분인 접착력에 악영향을 미치게 되어 시공후 콘크리트 모체와 분리되어 떨어져나가는 탈리현상이 빈번히 발생하였으며, 모든 시멘트 계열의 재료들은 거의가 기존 큰크리트 표면에 직접 덧씌우기할 때, 시공두께가 얇거나, 교통량의 개방으로 인한 충격 하중으로 깨어지거나 접착력이 부족하여 탈리되는 경우가 많이 발생되는 즉 혼합되는 각 재료들의 폴리머 효과를 간과하여 재하자 발생의 원인이 되기 일쑤였다. 또한, 에폭시 수지 몰탈이나 아크릴계 수지 몰탈 등도 대부분 신장률과 접착강도가 부족하며 자동차의 충격 강도를 흡수한 후 회복시키는 탄성률이 부족하여 대부분 균열이 발생되어 파손되었으며, 혼합되어 사용되어지는 골재들도 대부분 석영질과 먼지 등이 함유된 규사 또는 모래, 석분 그리고 화강암의 강자갈이나 쇄석골재 들이 주로 사용되어 왔기 때문에 에폭시 수지계의 화학 제품들과 혼합될 시 먼지나 습기가 제거되지 않아 하자 발생의 또다른 요인을 안고 있었다.

본 발명 공법의 특징은 지금까지 일반적으로 사용되어 오던 에폭시 수지계, 폴리 에스테르계 또는 아크릴계 수지 등과는 전혀 다른 폴리머계의 수지 제품으로서, 화학 구조상 3차원망을 형성하여 골재 분자들을 완전 결속시킴으로써 콘크리트의 최대 단점인 인장강도를 최대로 증가시킬 수 있으며, 본 공법에 따라 사용되는 제품의 특성은 신장률(Elongation)이 타제품(3% 이내)들에 비하여 비교될 수 없는 고신장률(80%)로서 특히 진동과 수축·팽창 작용이 반복되는 교량 상판의 시공에 적용할 시, 반영구적인 효과를 얻을 수 있는 공법이며, 콘크리트와의 접착강도가 높아 탈리현상의 완전방지 그리고 충격에 대한 내흡수성 등을 특수 골재와 혼합하여 완벽히 발현시킴으로써 그 사용에 대한 노하우를 시스템화시킨 공법이다.

제1도는 본 발명의 대상인 파손된 교량장판의 상태도.

제2도~제6도는 본 발명의 공정수순도.

제7도는 본 발명으로 완성된 교량상판의 상태도.

본 발명의 구성은 첫째, 폴리머계의 수지 제품을 응용 개발한 폴리머 수지와 둘째, 혼합되어 사용되어지는 특수 골재와 셋째, 이들 제품들을 콘크리트 도로 또는 교량 슬라브의 상부 표면에 덧씌우기 할 때 효과적인 시공방법을 제시하는 보수공법으로서 시스템화한 것이 구성요소이며, 그 작용으로서는 기존의 보수방법(덧씌우기 공사)에 비하여 수지의 고신장률(80%)과 특수 골재의 폴리머 효과로 반영구적인 시공효과를 얻을 수 있는 점이다.

본 발명의 요지는 교량 상판과 도로의 균열파손을 보수하는 공법으로서 샷브라스팅으로 균열면을 면갈이하고 균열된 면을 에폭시수지로 충입하며 패인 부위는 패칭재료로 패칭한후 에어브라스팅으로 이물질을 제거하는 단계와 1차 에폭시수지를 도포한후 규격화된 골재를 살포하여 수지에 골재가 매입되게한 상태에서 경화되면 에어브라스팅으로 청소하고 다시 2차 에폭시 수지를 도포한후 규격화된 골재를 살포하여 수지에 골재가 매입되게한 상태에서 경화되면 에어브라스팅 청소하여 마감함을 특징으로 하는 교량 상판 및 도로 보수 공법이다.

[실시예]

상기와 같이 개시된 본 발명을 첨부도면에 연계시켜 그 시공수순에 따라 상세히 설명한다.

먼저 제 1 도와 같이 균열이 발생된 콘크리트 도로 또는 교량 슬라브 등의 상부 표면에 대하여 아래와 같은 준비작업을 한다.

① 표면의 샷블라스팅(Shotblasting)작업

콘크리트 표면에 질이 저하된 염화물과 기름, 페인트 등의 이물질을 깨끗이 제거한다. 특히, 더 광범위한 콘크리트의 제거가 필요한 곳에는 잘게 써는 망치, 흙갈퀴, 돌 다듬개 및 기타 기술들이 사용될 수 있다. 제거되어야 하는 지역 둘레를 톱으로 자르는 작업은 가장자리의 쪼개짐을 줄이고, 패칭 재료를 놓기 위한 흠없는 표면 제공을 위해 권고된다.

주위의 견고한 콘크리트를 약하게 하거나 균열이 발생되는 것을 방지하며 폴리머 수지 콘크리트를 잘 도포하기 위한 첫 번째 작업은 콘크리트 표면에 샷플라스팅하는 것이다. 샷블라스팅 장비는 도포하는 면의 크기에 따라 결정하며 40㎝ 넓이의 면을 브라스트하는 장비를 사용한다.

② 파손된 부분의 패칭 작업

폴리머 수지 콘크리트 도포 전에 교량 상판 또는 콘크리트도로 표면에 심한 손상 부분은 적절한 보수 재료들로 패칭되어져야 하며, 패칭재와 균열 보수재는 폴리머 수지 콘크리트 도포와 양립할 수 있어야 한다. 모든 보수 재료들은 폴리머 수지 콘크리트 도포 전에 적절히 경화되어야 한다.

최상의 결과를 얻기 위해서 수경 시멘트 패칭재는 28일 동안 경화되어야 한다. 보수재들이 경화되지 않을 경우에는 훌륭한 접착력을 얻을 수 있는 시기를 결정하기 위한 접착력 테스트가 시행되어야 한다.

균열은 전형적으로 폴리머 재료들로 충진되며, 수시간내에 도포되어 진다.

먼지(흙), 기름, 기름때, Laitance 혹은 기타 표면 침전물들이 폴리머수지 콘크리트 도포의 접착을 방해할 수 있다.

그러므로 바닥 손질 작업을 잘해야 하며, 불순물을 함유하고 있는 콘크리트 제거후에 남아 있는 어떠한 파편일지라도 제거되어야 한다.

샌드 브라스터 혹은 샷브라스핀, 돌 다듬개(Scabbler), 갈기(Crinding) 혹은 고압물 분출기는 바닥 표면의 오염 물질을 제거하는데 사용된다.

바닥은 폴리머 수지 콘크리트 도포 전에 건조되어져야 한다.

폴리머 수지 재료들과 표면 준비절차가 적절한 접착력을 확실히 제공할 수 있는지의 여부를 살표보기 위해 접착력 테스트(A.C.I 503R, Appendix A or Virginia Test Method 92)를 시행한다.

③ 폴리머 수지

폴리머수지(이하 수지라함)의 구성요소인 주제와 경화제를 정확환 비율로 혼합한 뒤 수지가 정해진 온도까지 발열했을 때 수지의 가사시간을 고려한 작업면적만큼 나눠서 도포를 시작하는데 이때 스퀴쥐(밀대) 등을 활용해 콘크리트 표면에 수지를 합침시켜 균열 및 공극 등을 완전 접착한다.

④ 도포된 수지가 초기 경화 온도에 도달했을 경우 정해진 특수 골재를 약 4m/m 두께로 균일하게 뿌려준다. 골재가 수지에 완전 함침되어 양생된 후에 별도의 브루밍(Brooming) 작업을 하여 깨끗이 한다.

⑤ 폴리머 수지 2차 도포

1차 작업 완료된 표면에 다시 수지의 재도포가 시작되는데 이때 수지는 1차 살포된 골재가 보이지 않을 정도로 충분히 도포할 것이며 1차 때와 동일한 과정, 즉 수지의 온도 및 도포방법 등을 동일하게 실시한다.

⑥ 2차 골재 살포

역시 1차와 동일하게 수지의 초기경화 온도에 맞춰 특수 골재를 약 4m/m 두께로 균일하게 충분히 뿌려준다. 역시 완전 양생후 부루밍(Brooming) 작업을 실시한 후, 도로의 익스펜션 죠인트 등의 부위를 별도 마감처리 한다.

※ 첨부자료 : 사용되는 각 재료의 특성

1. 폴리머수지 - 재료 특성 및 화학시험검사소 시험성적서

2. 골재

① 화강암 또는 현무암으로서 Moh Schale 경도 6이상 되는 각진 골재

② 최대 입경 크기는 4.75m/m

③ 원 골재를 완전 세척후 먼지, 습기를 건조시킨 상태에서 방습 포장된 골재

이와같이된 본 발명에 효과로서

폴리머 콘크리트의 재료 규격(ASTM)과 교통 상황에 대한 현장테스트 결과

폴리머 콘크리트의 재료 규격(ASTM ＆ AC1)기본 수지는 용결 시간, 유연성 등과 같은 다양한 특성을 제공하기 위하여 다른 방식으로 공식화될 수 있다. 명세서는 최종 제품에 요구되는 특성들을 자세히 상술해야 한다.

특성들은 다음 사항들을 포함한다.

1. 표면(Substrate)에 대한 우수한 접착을 확실하게 하는 접착 강도(≥500psi[California Test 551] ≥ 250psi[AC1 503R-Appendix A or Virginia Test M e t hod 92])

2. 열 팽창 계수의 차이를 줄이기 위한 기초면과 최종적인 전단 응력에 대한 폴리머 콘크리트의 온도에 대한 호환성

3. 적절한 강도를 제공하기 위한 도포의 압축 강도(≥5,000psi ASTM C 579)

4. 도포가 균열을 막고 굴절과 열의 움직임을 견디게 함을 확실하게 하는 폴리머 바인더의 인장강도와 신장률(Tensile Strength 2,000-5,000psi Elongation 30-70% ASTM D 638)

5. 부식을 유발하는 염화 이온을 함유하고 있는 수분으로부터 철근을 보호하기 위한 저 투수성

6. 안전한 표면을 제공하는 마찰 특성

이러한 특성 또는 기타 특성들의 최소 혹은 최대 표면이 명시되어야 한다. 여기에 나열된 기준들은 과거에 성공적으로 사용되어야 온 대부분의 시스템들에 적용될 수 있게 제안된 기준들이다.

교통상황에 대한 현장 테스트 결과

폴리머 도포는 10-25년 동안 견딜 수 있으며, 그 기간은 도포 유형과 교통 상황의 상관 관계에 따라 좌우된다. 도표 1,2,3 은 전형적인 폴리머 도포가 접착강도, 염화이온(Chloride ion)에 대한 투수성, Skid 번호에 대하여 각각 어떠한 성능을 나타내는지 보여 준다. 도표 1,2,3에 따르면 여러층 에폭시 도포와 프리믹스 폴리에스테르 도포는 하루 교통량이 5,000 대 이하인 상판에 적용될 경우, 25년 동안 지속되도록 기획되었다. 여러 층 에폭시 도포는 하루 교통량이 50,000 대 이상일 경우 10년을 견디도록 고안되었다.

1. 근본적인 물리적 특성과 테스트 측정, 테스트는 매우 낮거나 높은 온도, 고하중 혹은 과다한 교통량 같은 극단적인 상황하에서 이루어질 것이다.

2. 폴리머 콘크리트에 대한 가속화된 노화 테스트의 개발과 기준

3. 저온에서의 고탄력성과 고온에서의 고강도를 갖는 폴리머 콘크리트 시스템을 증멸할 테스트의 개발과 비준

4. 도포 합성 견본의 동결-융해 반응 조사

이와같이된 본 발명은 초기 경화 고강도이고 콘크리트 교량 상판과 기타 표면에의 접착 강도가 높으며 기존 도포방법 또는 변형된 폴림 콘크리트 도포와 비교해 볼 때 우수한 경(輕)하중이고 마찰에 대한 저항력이 높으며, 사용된 골재에 따라 저항력의 정도가 좌우되며 재습성이고 저온 시공 가능, SKID-RESISTANT, THIN COAT 급성경화되고, 초기 경화 속도가 빨라 교통 개방이 쉽고(2hr), 휨, 인장강도가 높으며, 고압축 강도로서 내구성이 강하고, 저 투수성 및 장기강 동결 융해에 대한 내구성이 높고 염분, 산, 석유 제품에 대한 내화학성이 강하다고 탁월한 고탄성으로 콘크리트의 수축과 팽창에 대응성이 높고 2액형으로 100% 고체형 타입이며 비휘발성이여서 교량 상판의 복구 기술로서 뿐만 아니라 콘크리트 고속도로 또는, 미끄럼 방지등이나 신설 교량 상판의 보호 시스템으로도 매우 훌륭하게 사용되어질 수 있으며 다음과 같은 곳에 적용할 경우 탁원한 효과를 나타낼 수 있다.

· 철근 위 콘크리트 커버의 투과성이 높은 경우 (2.00 쿨롱 초과시)

· 철근 위 콘크리트 커버가 2인치(5.08㎝)이하인 경우

· 심한 균열(Non-moving)

· 적절한 공기 전환 및 공극 시스템이 없는 콘크리트 커버

· 보수 부분이 있는 바닥

· 마찰 특성을 향상시킬 필요가 있는 바닥

· 승차감을 개선할 필요가 있는 바닥

그러므로 본 발명은 교량과 도로 보수현장에 널리 시공하여 국민 교통안전에 기여하는 효과를 갖는 것이다.

사용골개의 규격

보수할 도로 표면이나 교량 상판위에 준비작업을 하고 얇은 여러 층 폴리머 콘크리트를 도포한다. 이 작업은 본 명세서와 기술자가 만든 계획서의 방침과 세부 사항에 따라서 한다.

이 도포의 최저 두께는 6mm(0.25 inch)이어야 한다.

· 재료

폴리머 재료 공급자는 재료의 저장, 혼합, 작업, 재고정리 처리에 대한 기술적 유의사항을 인쇄물로 계약자에게 제공한다. 본 프로젝트에 사용되는 수지에 대한 안전 자료(MSDS)가 제공된다. 본 명세서에 적합한 검정이 각각의 수지와 함께 제공된다. 모든 재료에 대한 MSDS가 항상 재료와 함께 제공된다.

· 골재

골재는 모즈 경도계로 7이상의 경도를 가진 모난 실리카와 6 이상의 경도를 가진 바살트로 한다. 골재는 깨끗하고 건조하며 (0.2% 이하의 수분 함유), 먼지, 흙, 아스팔트 기타 유기물을 함유하지 않은 것이여야 한다. 기술자가 승인한 것 외의 골재는 다음의 등급에 따른다.

Claims (1)

1. 교량 상판과 도로의 염화, 충격, 진동, 하중 균열 등을한 파손을 보수하는 공법으로서 샷브라스팅으로 보수 부위 전면을 면갈이하고 균열된 면은 에폭시 수지로 충입하며 패인 부위는 패칭재료로 패칭한 후 에어브루밍으로 이물질을 제거하는 단계와 1차 폴리머 수지를 도포한후 규격화된 골재를 살포하여 수지에 골재가 매입 되게한 상태에서 경화되면 에어브루밍으로청소하고 다시 2차 폴리머 수지를 도포한후 규격화된 골재를 살포하여 수지에 골재가 매입되게한 상태에서 경화되면 에어브루밍으로 청소하여 마감함을 특징으로 하는 교량 상판 및 도로 보수 공법.