KR100441161B1

KR100441161B1 - 기존 콘크리트 구조물의 습식균열부와 누수부의 차수 및보수·보강공법

Info

Publication number: KR100441161B1
Application number: KR10-2001-0077180A
Authority: KR
Inventors: 김기태
Original assignee: 김기태
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2004-07-21
Also published as: KR20010112911A

Abstract

본 발명은 콘크리트에 발생한 균열부의 보수에 관한 것으로, 지하터널이나 콘크리트 댐, 또는 누수현상이 발생하는 각종 구조물의 균열부에 발포 및 무발포 우레탄 수지를 순차적으로 주입하여 완벽한 차수와 견고한 보수 및 보강을 이룰 수 있는 특징이 있다.

그 구성을 공정순서에 따라 살펴보면, 먼저, 균열부(10)를 중심으로 일정 간격 떨어진 거리에 지그재그(zigzag) 형태로 얼갈리도록 패커 삽입용 통공(11, 12)을 천공하되, 장패커용 통공(11)은 균열부(10) 깊이 즉, 구조물의 두께의 2/3지점과 연통되게 소정의 경사각을 가지도록 천공하고, 단패커용 통공(12)은 균열부(10) 깊이의 1/3지점과 연통되도록 경사지게 천공하는 천공 공정(S1)을 완료한 후, 상기 천공된 장패커용 통공(11)에 장패커(11a)를 삽입·고정한 후, 일액형 발포 우레탄 수지(20)를 고압의 주입기(23)를 통해 균열부(10)내로 서서히 주입하게 되면, 약 30초 내에 유출수와 반응하여 약 30 ~ 35배로 발포됨으로써 유출수를 외부로 밀어내며, 누수부위를 완벽히 지수하는 1차 주입공정(S2)을 완료한다.

그런 다음으로는, 단패커용 통공(12)에 단패커(12a)를 삽입·고정한 다음, 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지(21)를 고압의 주입기(23)를 통해 균열부(10) 내로 서서히 주입하면, 균열부(10) 내부에서 발포하여 밀려나오는 상기 일액형 발포 우레탄 수지(20)와 반응하여 경화됨으로써 항구적인 보수 및 보강효과를 가진 2차 주입공정(S3)이 완료되며, 그 후 약 24시간이 경과한 다음에는, 균열부(10) 부위를점검하여 누수의 발생 유무를 확인한 다음, 누수가 발생할 시에는 재주입 하고, 이상이 없는 경우에는 장패커(11a)와 단패커(12a)의 돌출부를 절단하고, 외부로 유출된 약액을 제거한 다음, 급결 시멘트(22) 등으로 표면을 마감하는 마무리 공정(S4)을 통해 본 발명의 차수 및 보수·보강공정을 완료한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 균열부의 깊이를 측정한 후, 장패커용 통공과 단패커용 통공을 간단한 수학식을 이용하여 천공깊이와 천공각도를 도출하여 시공함으로써, 약액이 주입되는 정확한 위치에 패커가 삽입·고정되어 정밀하고 견고한 보수 및 보강을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 균열부 내의 유출수와 반응하여 발포하는 일액형 발포 우레탄 수지를 균열부의 2/3지점에 주입함으로써, 균열부를 통해 지속적으로 누수되는 유출수를 외부로 밀어냄과 동시에 1차적으로 완벽한 차수를 이룰 수 있어서 별도의 건조 공정이 필요치 않고, 효율적인 차수가 가능한 또 다른 효과가 있다.

또한, 상기의 1차 차수가 완료됨과 동시에 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지를 주입하면, 균열부 내에서 발포하여 밀려나오는 일액형 발포 우레탄 수지와 반응하여 미세 균열부까지 침투하여 구조물의 내부를 보다 완벽하게 밀봉하는 또 다른 효과가 있다.

Description

기존 콘크리트 구조물의 습식균열부와 누수부의 차수 및 보수·보강공법 { cutoff water and reinforcement method, at wet crack and water leakage parts of concrete structure }

본 발명은 콘크리트에 발생한 균열부의 보수·보강에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하터널이나 콘크리트 댐, 또는 누수현상이 발생하는 각종 구조물의 균열부에 발포 및 무발포 우레탄 수지를 순차적으로 주입하여 완벽한 차수와 견고한 보수 및 보강을 이룰 수 있는 공법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 시공 후, 장기간 사용함에 따라 과다한 상재 하중이나 지반의 부등침하 또는 강한 수압에 의한 지속적인 작용력을 받게 되며, 외부의 온도 변화에 의하여 수축팽창을 반복함에 따라 구조적으로 취약한 부위로부터 균열이 발생하게 된다.

상기와 같이 지하터널이나 콘크리트 댐 또는 옹벽 등에 균열이 발생하게 되면 누수현상이 발생하며, 이를 장기간 방치할 경우, 구조물의 내력이 약해져서 결과적으로는 붕괴되는 문제점을 가지고 있다.

이를 방지하기 위하여 종래의 콘크리트 균열 보수·보강방법으로는 급결 시멘트 또는 습식 에폭시 접착제를 균열부 표면에 덧칠하는 방법이 대부분 이였으며, 최근에는 균열부위에 적당한 간격으로 패커를 삽설하고, 패커 부착부 이외의 부분을 완전히 밀폐한 후, 밀폐재가 경화되면 주입펌프를 패커에 접속하여 습식 에폭시 접착제를 주입하는 방법과 균열부위에 적당한 간격으로 패커를 설치한 후, 일액형발포 우레탄 수지를 주입하는 방법을 사용하고 있다.

상기와 같은 방법에 의하면 어느 정도의 보수·보강효과가 있으나 작업상으로 몇 가지의 난점을 찾을 수가 있다.

그 문제점을 살펴보면, 우선, 습식 에폭시 접착제를 균열부 내로 주입하는 경우, 균열부에 수압이 존재하면 주입되는 에폭시 접착제가 양생되기 전에 수압을 견디지 못하고 밀려나옴에 따라 시공이 불가능하고, 시공이 가능하여 에폭시 접착제가 경화되더라도 콘크리트의 강도보다 약 2배 이상의 강도를 가지게 되어 시공 후, 진동이나 충격이 가해지면 충진된 에폭시 접착제와 콘크리트 구조물이 물성의 차이에 의해 탈리되어 재균열이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 일액형 발포 우레탄 수지만을 사용하여 시공할 경우에는 균열부 내의 유출수와 즉각 반응하여 발포함으로써 한시적인 지수는 가능하나, 계속되는 수압에 의하여 발포된 우레탄 수지가 수축현상을 일으켜 다시 누수현상이 발생하는 또 다른 문제점이 있다.

또한, 주입용 패커를 삽입하기 위하여 균열부와 이격된 일정 거리에 통공을 천공하는 과정에서 균열부의 상태 등을 고려하지 않고 무분별하게 천공함으로써 균열부와 연통이 되지 않거나, 균열의 깊이에 비해 얕게 천공될 경우에는 약액의 정확한 주입이 불가능하여 중공부가 발생하게 되고, 결과적으로 부실한 보수·보강을 하게되는 문제점이 있다.

또한, 습식 에폭시 접착제는 점성이 높아서 균열부에 주입하는 속도를 빠르게 하면 주입부 개소에 압력이 가해져서 주입압력이 상승하게 되고, 그로 인해 밀폐개소가 터지거나 균열부의 폭을 확대시키는 문제점이 있다. 따라서 에폭시 접착제를 주입개소당 약 3∼5분씩 저속으로 주입할 필요가 있어서 작업자의 숙련을 필요로 하는 또 다른 문제점이 있었다.

또한, 주입부 개소를 완전히 밀폐하기가 대단히 곤란하고, 또 완전히 밀폐할 경우에는 균열부내로 누수된 물이 고이게 되어 완벽한 차수를 불가능하게 하며, 균열부가 과도하게 습할 경우에는 작업이 불가능하여 압축공기 등을 이용하여 수분을 말린 뒤 작업하여야 함으로써 작업의 효율이 떨어지는 또 다른 문제점이 있다.

또한, 마찬가지로 미세 균열부 내에는 유출수가 차 있는 경우가 대부분 이여서 별도의 적합한 가열기를 이용하여 미세 균열부를 건조시켜야 하는 또 다른 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 균열부의 깊이 즉, 통상 구조물의 폭을 측정한 후, 간단한 수학식을 이용하여 장패커용 통공과 단패커용 통공의 천공깊이와 천공각도를 도출하여 시공함으로써 보다 정밀한 천공이 가능함을 목적으로 한다.

또한, 균열부 내의 유출수와 반응하여 발포하는 일액형 발포 우레탄 수지를 균열부의 2/3지점에 주입함으로써, 균열부를 통해 지속적으로 누수되는 유출수를 외부로 밀어냄과 동시에 1차적으로 완벽한 차수를 이룰 수 있어서 별도의 건조 공정이 필요치 않고, 고압의 유출수 또한 차수가 가능함을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 상기의 1차 차수가 완료됨과 동시에 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지를 주입하면, 균열부 내에서 발포하여 밀려나오는 일액형 발포 우레탄 수지와 반응하여 미세 균열부까지 침투하여 구조물의 내부를 보다 완벽하게 밀봉함을 또 다른 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 사용상태 사시도

도 2는 본 발명의 공정 순서도

도 3a는 본 발명 장패커용 통공의 천공상태 단면도

도 3b는 본 발명 단패커용 통공의 천공상태 단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10 : 균열부 11 : 장패커용 통공

12 : 단패커용 통공 11a : 장패커

12a : 단패커 20 : 일액형 발포 우레탄 수지

21 : 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지 22 : 급결 시멘트

23 : 주입기 S1 : 천공 공정

S2 : 1차 주입공정 S3 : 2차 주입공정

S4 : 마무리 공정

본 발명은 콘크리트에 발생한 균열부의 보수·보강에 관한 것으로, 지하터널이나 콘크리트 댐, 또는 누수현상이 발생하는 각종 구조물의 균열부에 발포 및 무발포 우레탄 수지를 순차적으로 주입하여 완벽한 차수와 견고한 보수 및 보강을 이룰 수 있는 특징이 있다.

이하 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 사용 상태를 나타낸 일부 절취 사시도로써, 도시한 바와 같이, 터널, 댐, 지하 주차장 및 각종 누수가 발생하는 옹벽 등의 균열부(10)에 발포 및 무발포 우레탄 수지(20, 21)를 주입하여 지수 및 차수를 가능하게 하는 공법으로써, 수직 또는 수평 균열부(10)에 1차적으로는 일액형 발포 우레탄 수지(20)를 균열부(10) 전체 깊이의 2/3 위치에서 주입하고, 2차적으로는 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지(21)를 균열부(10) 전체 깊이의 1/3 위치에서 주입하는 개략적인 구성을 가진다.

상기 공법을 본 발명 도 2에 도시한 공정 순서도를 통해 살펴보면, 우선 균열부(10)의 원인을 파악하고, 균열의 방향과 폭 및 깊이 등을 면밀히 검토한 다음 작업계획을 수립하고, 균열부(10)의 각종 이물질 등을 제거하여 작업 준비 단계를 완료한다.

그런 다음, 균열부(10)를 중심으로 일정 간격 떨어진 거리에 지그재그(zigzag) 형태로 엇갈리게 패커 삽입용 통공(11, 12)을 천공하되, 일측면에는 장패커용 통공(11)을 균열부(10) 깊이의 2/3지점과 연통되게 소정의 경사각을 가지도록 천공하고, 타측면에는 단패커용 통공(12)을 균열부(10) 깊이의 1/3지점과 연통되도록 경사지게 천공함으로써 균열부(10) 내에 우레탄 수지(20, 21)가 1차와 2차로 완벽하게 적층되는 주입 형태를 가진다.

상기 각각 천공되는 통공(11, 12)의 깊이와 경사각은 간단한 수학적 정리를 이용하여 도출해 낼 수 있는 바, 우선 장패커용 통공(11)의 경우에는 본 발명 도 3a에 도시한 바와 같이, 균열부(10)의 깊이를 L, 균열부(10)와 일정간격으로 이격되어 장패커용 통공(11)이 천공될 위치까지의 길이를 x, 장패커용 통공(11)의 길이를 y로 두면, 장패커용 통공(11)은 균열부(10) 깊이 L의 2/3 지점과 연통되어야 함으로써, 피타고라스 정리에 의해 수식으로 나타내면,

로 나타낼 수 있으며, 이는 균열부(10) 깊이 L의 2/3값의 제곱과, 균열부(10)로부터 이격되어 장패커용 통공(11)이 천공될 위치까지의 길이 x의 제곱을 합한 값이 장패커용 통공(11)의 깊이 y를 제곱한 값과 같음을 의미한다.

또한, 장패커용 통공(11)이 천공되어지는 각도 또한 간단한 계산식을 통해 구할 수 있는바, 그 각을 θ₁라 하면,

로 θ₁의 값을 구할 수 있으므로, 천공하는 장패커용 통공(11)의 깊이와 각도를 정확히 계산하여 시공함으로써 보다 정밀하고 완벽한 지수 및 차수를 이룰 수 있는 구성을 가진다.

또한, 단패커용 통공(12)의 깊이는 상기와 동일한 방법을 통해 구할 수 있는바, 균열부(10)의 깊이를 L, 균열부(10)와 일정간격으로 이격되어 단패커용 통공(12)이 천공될 위치까지의 길이를 x, 단패커용 통공(12)의 깊이를 z로 두면,단패커용 통공(12)은 균열부(10) 깊이 L의 1/3 지점과 연통되어야 함으로써, 피타고라스 정리에 의해 수식으로 나타내면,

로 나타낼 수 있으며, 이는 균열부(10) 깊이 L의 1/3값의 제곱과, 균열부(10)로부터 이격되어 단패커용 통공(12)이 천공될 길이 x의 제곱을 합한 값이 단패커용 통공(12)의 깊이 z를 제곱한 값과 같음을 의미한다.

또한, 단패커용 통공(12)이 천공되어지는 각도 또한 간단한 계산식을 통해 구할 수 있는바, 그 각을 θ₂라 하면,

로 θ₂의 값 즉, 단패커용 통공(12)의 천공각을 구할 수 있다.

상기 수식들을 통해 구해진 각 통공(11, 12)의 길이와 각도에 맞게, 균열부(10)를 중심으로 수평방향으로 대칭이 되도록 장패커용 통공(11)과 단패커용 통공(12)을 천공하는 천공공정(S1)을 완료한다.

그런 다음, 상기 천공된 장패커용 통공(11)에 장패커(11a)를 삽입·고정한 후, 일액형 발포 우레탄 수지(20)를 고압의 주입기(23)를 통해 균열부(10)내로 서서히 주입하게 되면, 주입 후 약 30초 내에 유출수와 반응을 시작하여 약 2분 30초 동안 30 ~ 35배로 발포됨으로써 균열부(10) 심부에서부터 중·상단 이상까지 충진되어 균열부(10)내의 물을 외부로 밀어내며, 유출수의 누수를 완벽히 차단하는 1차 주입공정(S2)을 완료한다.

상기 사용되는 일액형 발포 우레탄 수지(20)의 주성분은 변형된 이소시아네이트와 유연제 등으로 제조된 것으로, 경화 후 수축력이 적고, 철근과 콘크리트에 무해하며 오염물질이 발생치 않아 지하수질에 영향을 주지 않는 장점을 가진다.

항목시료명	인장전단 접착강도(kgf/cm²)	점도 (cps)	pH(23℃)
		50RPM, SP No2, 21℃
일액형 발포우레탄 수지	6.7	590	7.6

상기 표는 본 발명에 사용되는 일액형 발포 우레탄 수지(20)를 한국 건자재 시험 연구원에서 시험한 결과를 나타낸 것이다.

또한, 상기 1차 주입 공정(S2)을 완료한 다음으로는, 단패커용 통공(12)에 단패커(12a)를 삽입·고정한 다음, 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지(21)를 고압의주입기(23)를 통해 균열부(10) 내로 서서히 주입하면, 균열부(10) 내에서 발포하여 밀려나오는 상기 일액형 발포 우레탄 수지(20)와 반응하여 경화됨으로써 항구적인 보수·보강효과를 가진 2차 주입공정(S3)이 완료된다.

상기 사용되는 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지(21)의 주재의 성분은 변형된 이소시아네이트로 제조되고, 경화재는 폴리에테르 폴리올과 첨가제 등으로 제조된 것으로, 콘크리트면에 접착력이 강하고, 파열저항력이 우수하여 진행성 균열 및 외부 충격과 진동에 의한 균열 발생을 억제하는 장점을 가진다.

항목시료명	인장강도(kgf/cm²)	신장률(%)	압축강도(kgf/cm²)	인장전단 접착강도(kgf/cm²)	pH
					주제	경화제
이액형 무발포 탄성 우레탄 수지	9	230	8	7.7	7.7	7.5

상기 표 또한, 본 발명에 사용되는 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지(21)를 한국 건자재 시험 연구원에서 시험한 결과를 나타낸 것이다.

상기 2차 주입공정(S3)을 완료한 후, 약 24시간이 경과한 다음에는, 장패커(11a)와 단패커(12a)의 돌출부를 절단하고, 외부로 유출된 약액을 제거한 다음, 급결 시멘트(22) 등으로 표면을 마감하는 마무리 공정(S4)을 통해 본 발명의 차수 및 보수·보강 공정을 완료한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 균열부의 깊이를 측정한 후, 장패커용 통공과 단패커용 통공을 간단한 수학식을 이용하여 천공깊이와 천공각도를 도출하여 시공함으로써, 약액이 주입되는 정확한 위치에 패커가 삽입·고정되어 정밀하고 견고한 보수·보강를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 균열부 내의 유출수와 반응하여 발포하는 일액형 발포 우레탄 수지를 균열부의 2/3지점에 주입함으로써, 균열부를 통해 지속적으로 누수되는 유출수를 외부로 밀어냄과 동시에 1차적으로 완벽한 차수를 이룰 수 있어서, 별도의 건조 공정이 필요치 않고, 효율적인 차수가 가능한 또 다른 효과가 있다.

Claims

기존 콘크리트 구조물의 누수부의 차수 및 보수·보강공법에 있어서,

균열부(10)의 2/3지점과 1/3지점에서 각각 연통될 수 있도록 장패커용 통공(11)과 단패커용 통공(12)을 천공하는 천공공정(S1)과,

장패커용 통공(11)에 장패커(11a)를 삽착하여 일액형 발포 우레탄 수지(20)를 주입하는 1차 주입공정(S2)과,

단패커용 통공(12)에 단패커(12a)를 삽착하여 이액형 무발포 탄성 우레탄 수지(21)를 주입하는 2차 주입공정(S3)과,

완전히 경화한 다음 패커(11a, 12a)의 돌출부를 제거하고, 급결 시멘트(22)로 마감하는 마무리 공정(S4),

을 통하여 완벽한 지수 및 차수와 보수·보강을 이룰 수 있음을 특징으로 하는 기존 콘크리트 구조물의 습식균열부와 누수부의 차수 및 보수·보강공법.
제 1항에 있어서,

천공공정(S1)은, 장패커용 통공(11)과 단패커용 통공(12)을, 균열부(10) 중심으로 지그재그 형태로 천공하되, 일측 장패커용 통공(11)은 전체 균열부(10) 깊이의 2/3지점과 연통되도록 경사지게 천공되고,

타측 단패커용 통공(12)은 전체 균열부(10) 깊이의 1/3 지점과 연통되도록경사지게 천공됨을 특징으로 하는 기존 콘크리트 구조물의 습식균열부와 누수부의 차수 및 보수·보강공법.