KR100563083B1 - 케미칼 그라우트재 및 이를 이용한 보수, 보강방법 - Google Patents

케미칼 그라우트재 및 이를 이용한 보수, 보강방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 케미칼 그라우트재 및 이를 이용한 보수, 보강방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고형분 기준으로 a) 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리에스테르계 및 폴리비닐클로라이트계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 상온 경화형 유기 액상 수지 100 중량부; b) 입경이 200 메쉬 내지 3 mm인 유리 비드 10 내지 200 중량부; 및 c) 10 ㎛ 내지 1 mm인 유리 분말 10 내지 500 중량부를 포함하며, 점도가 1000 내지 20000 cps인 케미칼 그라우트재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 케미칼 그라우트재를 적용한 구조물의 보수 및 보강방법에 관한 것이기도 하다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 내산성, 내알카리성, 주입성, 유동성, 내충격성, 내크랙성, 부착성 및 저장성이 매우 우수하며, 본 발명의 구조물의 보수·보강방법은 부자재와의 친화성을 가지고 있으며 간편한 시공과 신속한 경화로 단시간에 구조물의 기능 및 형상을 완전히 복원시키며, 인장 강도 등 구조물의 물성을 보완하고, 구조물에 강력하게 부착하며, 구조물의 수명을 연장시켜준다.
그라우트재, 유리 비드, 유리 분말, 유리 섬유, 구조물, 보강

Description

케미칼 그라우트재 및 이를 이용한 보수, 보강방법 {NON-SHRINK HIGH VISCOSITY CHEMICAL GROUT AND CONSERVATION, REINFORCEMANT METHOD USING SAME}
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 주입한 후 콘크리트 크랙의 존재 여부를 나타낸 비교사진이다.
도 2 내지 5는 물이 담겨진 용기에 벽돌을 넣은 후 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 상부에서 주입하였을 때의 사진이다.
본 발명은 케미칼 그라우트재 및 이를 이용한 보수, 보강방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내산성, 내알카리성, 주입성, 유동성, 내충격성, 내크랙성, 부착성 및 저장성이 우수한 케미칼 그라우트재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 케미칼 그라우트재를 적용한 구조물의 보수 및 보강방법에 관한 것이기도 하다.
그라우트재란 토목공사에서 누수방지 공사 또는 토질안정 등을 위하여 지반의 갈라진 틈·공동 등에 충전재로 주입되는 주입재를 말한다.
그 주입재는 중력 또는 펌프를 이용하여 충전되거나 건축물의 균열 부분의 보수, 기추부분, 기계대좌의 지지력을 보강할 목적으로 사용된다.
그라우트재의 종류는 시공목적에 따라 지수 그라우트, 지반개량 그라우트, 충전 그라우트, 보강 그라우트 등으로 나뉘고, 주입장소에 따라 공동 그라우트, 공극 그라우트 등으로 나뉘고, 그 주성분에 따라 시멘트계 그라우트, 철분질계 그라우트, 아스팔트계 그라우트, 케미칼 그라우트 등으로 분류된다.
또한 구조물의 균열의 경우 방치할 경우 구조물의 외관을 훼손시킬 뿐만 아니라 방치할 경우 균열이 더욱 악화되어 누수, 오염, 배근된 철근 부식으로 구조물의 수명단축 및 성수대교의 붕괴와 같은 커다란 인명피해를 가져올 수 있기 때문에 적절한 보수 및 보강이 요구된다.
상기 균열의 발생원인은 크게 재료의 부적절한 사용, 시공상의 문제, 사용 및 외부환경에 의해 발생하며, 균열의 태양에 있어서도 발생원인에 대응하여 여러 형태로 나타난다.
종래 그라우트재에서 아스팔트 그라우트는 지수와 토질안전용으로 주로 사용되고, 철분질계 그라우트는 그 화학적 무수축작용 및 고강도로 인하여 철골기초의 충전이나 이음새 부분의 충전보강용 등으로 널리 사용되어 오고 있다.
초기에는 시멘트, 물, 점토 등을 사용한 시멘트계 그라우트가 주로 사용되었으나 1919년 케미칼 그라우트가 발명되어 그 후로는 케미칼 그라우트가 주로 사용되어 오고 있다.
또한, 최근에는 비닐 중합체 또는 크롬리그닌의 발견으로 케미칼 그라우트재 관련 기술은 급진전되었으며, 이러한 케미칼 그라우트는 주로 지수나 지반의 개량 및 구조물의 보수·보완용으로 주로 사용되어 오고 있다.
종래 케미칼 그라우트재로 가장 널리 사용되는 것은 에폭시 수지를 주성분으로 하고 충전 첨가재로 규산소다를 포함하는 케미칼 그라우트재이다. 그러나 에폭시 수지를 주성분으로 하는 케미칼 그라우트재는 충전재로 첨가되는 규산소다의 수지에 대한 높은 흡유력으로 인하여 충전재인 규산소다가 고르게 분산되지 않고 충전재로서의 재기능을 발휘하지 못할 뿐만 아니라 그라우트재의 강도가 저하되고 크랙간의 부착력이 저하되어 또다시 크랙이 생기는 문제점이 있다.
또한 일반적인 종래 에폭시 수지 및 규산소다를 주성분으로 하는 그라우트재를 크랙에 주입할 경우 크랙 내에 존재하는 기포로 인하여 그라우트재의 주입이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 특히, 폭이 좁은 도관이나 크랙에서는 기포에 의한 그라우트재의 주입이 결정적인 방해를 받는다는 문제점이 있었다. 또한 그라우트재가 모체속으로 흡수가 되어되거나 경화 수축되면서 크랙 내에 실질적으로 완전한 충진이 어려운 점이 있다.
또한 종래 구조물의 보수 및 보강방법은 시공이 복잡하고, 복원 후 정상화되는데까지 오랜 시간이 소요되며, 훼손된 미관을 복원하는데 있어서는 완전하지 못하며, 재균열이 빈번히 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 내산성, 내알카리성, 주입성, 유입성, 내충격성, 내크랙성, 부착성 및 저장성을 동시에 만족시키며, 수중작업이 가능한 케미칼 그라우트재를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 부자재와의 친화성을 가지고 있으며 간편한 시공과 신속한 경화로 단시간에 구조물의 기능 및 형상을 완전히 복원시키며, 인장 강도 등 구조물의 물성을 보완하고 구조물에 강력하게 부착하여 구조물의 수명을 연장시켜 주며, 훼손된 미관을 완전하게 복원시켜 주는 구조물의 보수 및 보강방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고형분 기준으로 a) 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리에스테르계 및 폴리비닐클로라이트계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 상온 경화형 유기 액상 수지 100 중량부; b) 입경이 200 메쉬 내지 3 mm인 유리 비드 10 내지 200 중량부; 및 c) 10 ㎛ 내지 1 mm인 유리 분말 10 내지 500 중량부를 포함하며, 점도가 1000 내지 20000 cps인 케미칼 그라우트재를 제공한다.
또한 본 발명은 구조물의 보수 및 보강방법에 있어서, 상기 케미칼 그라우트재를 적용하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 종래 무수축 고점도 케미칼 그라우트재의 주성분으로 널리 사용되던 수지에 충전재로 유리 비드 및 유리 분말을 더욱 첨가한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 주성분으로 a) 상온 경화형 유기 액상 수지를 포함한다. 이 상온 경화형 유기 액상 수지로는 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 알키드계, 폴리에스테르계, 또는 폴리비닐클로라이드계 등이 바람직하다. 상기 에폭시계 수지(epoxy based resin)는 디글리실(diglycidyl) 타입과 트리글리실(triglycidyl) 타입 중에서 중량평균분자량이 350 내지 3,000의 범위인 무용제 또는 용제 희석용 에폭시 수지가 바람직하다. 상기 아크릴계 수지(arcryl based resin)는 메타아크릴산 유도체를 주성분으로 하는 용제형의 아크릴 우레탄, 수성 아크릴하이드로졸, 에멀젼 무용제형 아크릴 실란, 또는 자외선 경화형 아크릴 등이 바람직하다. 상기 알키드계 수지(alkyd based resin)은 다염기산과 다가알코올 에스테르 화합물로 변성시킨 도료형태의 알키드 수지가 바람직하며, 로진(rosin), 페놀(phenol), 에폭시(epoxy), 비닐스티렌 모노머(vinyl styrene monomer), 아이소시아네이트(isocyanate), 또는 실리콘(silicon) 등으로 변성시킨 알키드 수지들도 사용이 가능하다. 상기 폴리비닐클로라이드계는 PVC의 플라스틱졸 액상 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상온 경화형 유기 액상 수지는 종래 우레탄계 그라우트재와 달리 본 발명의 케미칼 그라우트재는 필수 성분으로 첨가되는 유리 비드 및 유리 분말의 고비중으로 인하여 팽창(발포)성이 없어진다는 장점이 있다. 따라서 본 발명의 케미칼 그라우트재를 크랙에 주입하면 그라우트재 자체의 팽창성으로 인한 크랙 현상이 더 심해질 수 있다는 종래의 문제점은 나타나지 않는다.
이들 상온 경화형 유기 액상 수지들은 케미칼 그라우트재가 주입되는 크랙 또는 공극에서 부착되는 시멘트, 콘크리트 등에의 부착성을 부여하는 바인더로 작용하며, 또한 케미칼 그라우트재에 내산성 및 내알칼리성을 부여한다.
삭제
본 발명의 케미칼 그라우트재는 b) 유리 비드를 포함한다. 유리 비드로는 구형, 타원형, 또는 이에 준하는 모든 형상의 유리 비드를 사용할 수 있으며, 다양한 크기가 분포된 것부터 일정한 크기를 가진 것까지 모두 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 케미칼 그라우트재 중 유리 비드의 함량은 상온 경화형 유기 액상 수지 고형분 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부를 사용하며, 100 내지 200 중량부가 바람직하고, 150 중량부 내외가 더욱 바람직하다.
본 발명의 케미칼 그라우트재 중 유리 비드의 함량이 10 중량부 미만이면 케미칼 그라우트재의 유동성이 낮아지고, 경화 후에 강도 및 경도가 낮아질 수 있으며, 케미칼 그라우트재 중 유리 비드의 함량이 200 중량부를 초과하면 상온 경화형 유기 액상 수지의 함량이 저하될 수밖에 없어 케미칼 그라우트재의 강도가 낮아질 수 있고 케미칼 그라우트재가 경화된 후에 탈락될 수도 있다. 상기 유리 비드의 함량이 100 내지 200 중량부인 경우 작업성과 물성 등을 만족시킬 수 있어 더욱 좋다.
이와 같이 케미칼 그라우트재에 충전재로 첨가되는 유리 비드의 함량은 크랙이 큰 곳에는 높은 것이 바람직하고, 크랙의 간격이 좁은 곳에는 낮은 것이 바람직하다.
또한, 유리 비드의 입자크기는 시공 용도와 시공 두께에 따라서 적절히 선정하는 것이 바람직하다. 이때의 유리 비드의 입경은 200 메쉬 내지 3 mm인 것이 보다 바람직하다. 입경 200 메쉬 미만의 유리 비드를 사용하면 부피 충전성이 낮아지고 내충격성이 낮아질 수 있으며, 입경 3 mm를 초과하는 유리 비드를 사용하면 분산성이 낮아지거나 크랙의 크기가 3 mm를 이하인 곳에 효율적으로 사용될 수 없다.
특히 유리 비드가 구상에 가까운 형상을 가지므로 유리 비드는 무수축 고점도 케미칼 그라우트재에 높은 유동성을 부여하며, 수지와 충전 첨가재의 혼합물이 장기가 보관된 후에도 단순 교반만으로 잘 혼합되는 우수한 저장성을 제공한다.
또한, 유리 비드는 규산소다보다 강도가 높고 상기한 바와 같이 구상에 가까운 형상을 가지므로 외부로부터의 충격을 잘 흡수하고 분산시키게 된다. 따라서 유리 비드가 충전재로 첨가된 본 발명의 케미칼 그라우트재는 우수한 내충격성을 가진다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 c) 유리 분말을 더욱 포함한다. 이 유리 분말은 케미칼 그라우트재의 점도를 증가시켜 내충격성 및 인장력을 증대시키고, 수축·팽창을 억제시켜 주는 기능을 한다.
본 발명에 사용되는 유리 분말은 다양한 입자 형상과 입자 크기의 것을 사용할 수 있다. 이 유리 분말의 입자는 일반 유리를 분쇄하여 얻는 것으로 유리 조성은 A, C, E, 내알칼리성 유리 분말 조성 등 수지와의 상용성이 있는 것이라면 특별 히 한정되지 않는다.
이와 같은 유리 분말의 함량은 상온 경화형 유기 액상 수지 고형분 100 중량부에 대하여 10 내지 500 중량부를 사용하며, 20 내지 80 중량부가 바람직하며, 50 중량부 내외가 더욱 바람직하다. 유리 분말의 함량이 상온 경화형 유기 액상 수지 고형분 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만이면 그라우트재의 점도가 낮아지고 경화 후에는 수축·팽창률이 증가할 수 있고, 500 중량부를 초과하면 점도가 지나치게 높아져 크랙에 케미칼 그라우트재를 주입하기 곤란하고, 또한 상대적으로 상온 경화형 유기 액상 수지의 함량이 감소되어 케미칼 그라우트재의 강도가 저하된다는 문제점이 있다.
따라서 크랙의 크기뿐만 아니라 크랙의 깊이 및 크랙 사이의 기포 등의 이물질의 함량을 고려하여 깊은 크랙에 주입할 경우에는 다소 유리 분말의 함량을 적게 하여 유동성 및 주입성이 우수한 그라우트재로 주입하는 것이 바람직하다.
이 유리 분말은 규석이나 규사와 달리 수지를 흡수하지 않기 때문에 케미칼 그라우트재 중에 다량을 첨가시킬 수도 있고 유리 분말의 함량이 높더라도 상온 경화형 유기 액상 수지 중에 혼합 분산이 잘되고 부피 충전효과가 매우 우수하다.
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유리 분말의 입경은 10 ㎛ 내지 1 mm인 것이 바람직하며, 또한 유리 분말은 유리 비드 사이의 공극을 메우는 기능도 수행하므로 가능한 유리 비드보다 입경이 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
유리 분말의 입경이 10 ㎛ 미만이면 본 발명의 케미칼 그라우트재의 점도가 크게 증가할 수 있으며, 유리 분말의 입경이 1 mm를 초과하면 유리 비드의 공극 메꿈 기능이 저하되어 케미칼 그라우트재의 강도가 저하되거나 수축·팽창성이 증가할 우려가 있다.
이상 설명한 a) 상온 경화형 유기 액상 수지; b) 유리 비드; 및 c) 유리 분말을 포함하는 무수축 고점도 케미칼 그라우트재는 크랙 간격이 5 ㎜를 초과하는 비교적 큰 크랙에 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 케미칼 그라우트재에 선택적으로 분쇄 유리 섬유가 더욱 첨가될 수 있다. 유리 섬유가 첨가되면 케미칼 그라우트재가 경화될 경우 경화된 그라우트재의 인장력을 증가하고, 내크랙성을 증가시킨다.
이와 같은 유리 섬유는 E 조성의 장유리섬유가 바람직하며, 내알칼리성 조성의 섬유도 사용이 가능하다. 이 유리섬유는 섬유경이 10 내지 20 ㎛인 유리 섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber), 또는 평균 섬유 길이로 분쇄하여 제조한 분쇄 섬유(milled fiber)가 사용될 수 있다. 절단 섬유는 2 내지 12 mm 정도의 섬유 길이로 재단된 것이 바람직하며, 분쇄 섬유는 평균 섬유길이가 100 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다.
이와 같은 유리 섬유는 상온 경화형 유기 액상 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부가 함유되도록 하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만으로 함유되면 경화된 건축재 그라우트재의 인장강도가 낮아지고, 균열이 발생하고, 수축 팽창이 증가할 수 있으며, 50 중량부를 초과하여 함유되면 혼합 분산이 어렵게 된다. 더욱 바람직하기로는 상기 유리 섬유의 함량이 1 내지 10 중량부인 것이다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 유동성이 매우 우수하나 시멘트, 콘크리트 등의 크랙에 용이하게 주입하고자할 경우 벤질알코올 등의 용제를 더욱 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명의 케미칼 그라우트재에 경화제, 경화촉진제 등을 더욱 첨가할 수 있다. 이 경화제 및 경화촉진제의 선택은 수지의 종류와 양에 따라서 결정하며, 케미칼 그라우트재가 주입되는 크랙의 종류 및 상황에 맞추어 사용량을 결정하도록 한다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 1000 내지 20000 cps의 점도를 가지며, 종래의 에폭시 수지를 주성분으로 하고 충전재로 규산소다를 소량 포함하는 그라우트재에 비하여 고점도이다. 특히 본 발명의 케미칼 그라우트재가 유리섬유를 포함할 경우 점도는 15000 내지 20000cps인 것이 바람직하다. 또한 구형에 가까운 유리 비드를 필수성분으로 포함함으로 인하여 고점도임에도 불구하고 유동성이 우수하므로 기포 등의 불순물이 막고 있는 크랙의 깊은 곳까지 주입이 가능하다.
따라서 본 발명의 케미칼 그라우트재는 주입성이 우수하여 주사기나 펌프 등 공지된 방법에 따라 크랙에 주입할 경우 크랙 깊은 곳까지 쉽게 주입이 가능하다는 장점도 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 케미칼 그라우트재는 내산성, 내알카리성, 주입성, 유동성, 내충격성, 내크랙성 및 저장성이 동시에 우수하다.
또한 본 발명은 상기 케미칼 그라우트재를 구조물의 보수 또는 보강을 위하여 적용한 구조물의 보수 및 보강방법을 제공한다.
구체적으로 상기 구조물의 보수 및 보강은 상기 케미칼 그라우트재를 구조물 표면에 피복하거나, 구조물의 균열된 공극 부분에 충전 또는 주입하거나, 보강재를 구조물에 일체화시킬 경우 접착제로 사용하거나, 탄소섬유를 케미칼 그라우트재에 함침시켜 구조물에 일체화시키거나, 또는 상기의 방법들을 혼용하여 사용함으로써 이루어진다.
상기 구조물의 보수 및 보강은 보수 및 보강의 목적, 균열의 발생원인, 균열의 형태 및 크기, 구조물의 중요도, 구조형식, 환경조건, 보수 후의 내용연수 등을 고려하여 적절히 선택하여 적용한다.
상기 구조물의 보수 및 보강방법의 실시태양의 하나인 표면피복방법은 구조물의 균열폭이 0.2 mm 이하인 경우에 특히 바람직하며, 구조물의 방수성 및 내구성을 향상시킬 경우 유용하다. 시공방법은 구조물의 균열부 주위 또는 보강을 원하는 부분의 표면을 깨끗하게 한 후 원하는 부분에 본 발명의 상기 케미칼 그라우트재로 피복 후 경화시켜 도막을 형성시킴으로써 이루어진다. 본 발명의 케미칼 그라우트재를 사용하는 표면피복방법은 상기 케미칼 그라우트재가 고점도이면서도 유동성이 좋기 때문에 균열틈으로 내려가 복구 효과를 향상시키고 균열 상부에서 1차 표면 복원 후에 경화 수축이 없이 마감 복원작업이 간단한 특징이 있다. 또한 균열틈 속에서 수축이 없고 충진 효과가 좋아 틈으로 내겨간 케미칼 그라우트재는 인장력을 입체적으로 작용하여 균열 재발생을 방지한다. 이는 종래의 인장력 보강 테이프를 균열상부에 부착하여 수지로 마감으로 함으로써 박막에서는 부재의 흔적이 발생하고 재균열의 발생이 빈번하며, 부정형 균열시 표면피복이 어려운 문제점을 획기적으로 해결한 것이라 할 수 있다.
또한 상기 구조물의 보수 및 보강방법의 실시태양의 하나인 주입방법은 균열폭이 0.2 내지 1 mm인 경우 및 들뜬 부위의 복구에 적합하며, 원하는 부위에 상기 케미칼 그라우트재를 주입하여 이루어진다. 주입방법은 기계식주입공법, 수동주입공법, 페달식주입공법, 유입공법 등이 당업자에 의해 적절하게 선택되어 적용될 수 있음은 물론이다. 일실시예로 관통되지 않은 0.5 mm 균열폭을 가지는 구조물의 보강의 경우 본 발명의 케미칼 그라우트재를 균열상부에 주입팩을 설치하여 중력에 의한 자유낙하 또는 압력을 주어 균열상부까지 주입하고, 주입팩을 제거한 후 균열표면을 마감처리함으로써 구조물의 보수 및 보강이 이루어지며, 관통된 경우에는 관통된 균열의 일면에 보양막을 설치한 후 상기와 같이 진행하여 구조물의 보수 및 보강이 이루어진다.
상기 본 발명의 주입에 의한 구조물의 보수 및 보강방법은 상기 무수축 고점도 케미칼 그라우트재가 모체에 10 내지 20 mm 침투하여 모체의 강도를 강화하며, 밀폐 균열 내에서 기포 및 물을 뚫고 균열심부까지 도달하는 성능이 우수하며, 모체의 취약성인 인장강도를 보완하면서 경화하므로 재균열을 예방하며, 온도변화에 신축적으로 적용되며, 경화시 수축이 없는 장점이 있다.
또한 상기 구조물의 보수 및 보강방법의 실시태양의 하나인 충전방법은 구조물의 균열폭이 0.5 mm를 초과하는 경우 및 구조물 내부의 철근이 부식되어 있는 경우에 특히 바람직하다. 본 발명의 충전방법은 별도의 사전작업 없이 충전부위를 청소 후 상기 본 발명의 케미칼 그라우트재를 통상의 방법을 이용하여 충전부위에 충전함으로써 이루어진다. 종래 구조물 내부의 철근이 부식되어 있는 경우에는 철근이 있는 부위까지 구조물을 U 또는 V 자형으로 모체를 커팅한 후 별도의 철근 방청처리를 한 후 충진제를 주입하고 모르타르 미장마감을 하였으나, 본 발명의 충전방법은 상기 본 발명의 케미칼 그라우트재가 방청기능까지 동시에 수행하기 때문에 간단한 시공으로 구조물의 보수 및 보강이 가능하며, 상기 케미칼 그라우트재가 마감선 작업이 정밀하며, 경화 후 부착면의 탈락이 없으며, 1회의 충진작업으로 방청뿐만 아니라 방식, 방수, 중성화방지 등의 효과를 동시에 얻을 수 있으며, 수중 및 습윤 환경 속에서도 시공이 가능하며, 초속경화로 구조물의 원상회복 시간이 현저히 빠르며, 진행성 균열의 경우 균열의 진행을 방지하는 효과가 있다.
또한 상기 구조물의 보수 및 보강방법의 실시태양의 하나인 보강재를 구조물에 일체화시킬 경우 접착제로 사용하는 방법은 보강재에 의한 단면증설 및 콘크리트의 열화와 철근의 부식방지를 요구하는 경우에 적용될 수 있으며, 특히 본 발명에 있어서는 상기 케미칼 그라우트재를 종래의 접착수지를 대신해서 접착제로 사용하여 시공 위치에서 모체와 보강재 사이에 공동발생을 차단하여 공사의 신뢰성을 기할 수 있는 장점이 있다. 보강재의 부착에 있어서 강판, 철근, H형강, I형강 등의 선택이나 압착공법 또는 주입공법 등의 선택, 당업자가 통상적으로 선택적용 할 수 있음은 물론이다.
또한 상기 구조물의 보수 및 보강방법의 실시태양의 하나인 탄소섬유를 상기 케미칼 그라우트재에 함침시켜 구조물에 일체화시키는 방법은 건축물에 있어서는 철근콘크리트 슬래브 밑면, 보의 밑면과 측면 등에 인장력과 휨인장력, 전단력을 받는 부재의 내하력을 향상시키고 기존에 발생한 균열의 발전을 차단하고자 하는 경우와 토목구조물에 있어서는 도로교, 철도교 교각의 내진보강, 터널의 보수 및 보강, 박스 컬버트의 보수 및 보강에 특히 유용하다.
본 발명에 사용되는 탄소섬유는 실모양인 스트래드형과 탄소섬유를 일방향으로 배열해 만든 탄소섬유시트 모두 적용 가능하며, 바람직하기로는 시공의 편리성을 위하여 탄소섬유시트가 좋다. 본 발명에 따른 탄소섬유를 이용한 구조물의 보수 및 보강방법은 탄소섬유를 상기 케미칼 그라우트재에 함침시킨 후 건저 내어 콘크리트의 주근방향으로 경화시켜 부착시킴으로써 이루어진다. 본 발명의 탄소섬유를 이용한 구조물의 보수 및 보강방법은 고강도, 경량, 작업의 용이성, 높은 내구성 등의 탄소섬유 고유의 장점에 본 발명의 무수축성과 고강력 접착성을 가진 케미칼 그라우트재의 장점으로 탄소섬유시트와 모체와의 공동 발생을 최소화시키며, 탄소섬유를 사용할 경우의 단점인 인장력을 보완하여 보수 및 보강효과의 최대화를 가져올 수 있는 장점이 있다.
또한 미리 탄소섬유를 상기 케미칼 그라우트재에 함침시킨 후 경화시켜 패널형태로 제조하고, 상기 패널을 상기 케미칼 그라우트재를 이용하여 접착시키는 경우에는 작업의 편리성을 더욱 가져올 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.
또한 본 발명의 케미칼 그라우트재를 사용하는 구조물의 보수 및 보강방법은 물속에서도 그라우트재가 풀어지지 않으며, 모체에 흡수되지 않고 강력하게 모체와 부착되어 주입, 충전 및 표면에 피복 될 수 있기 때문에 수중 및 침수된 구조물의 균열, 세굴 등 구조물의 보수 및 보강에 매우 효과적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 선박의 선저부분에 균열 등 하자가 발생하여 보수 보강을 하는 경우에도 본 발명의 케미칼 그라우트재를 주입, 충전, 또는 피복하여 선박의 선저부분을 보수 및 보강할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것이 아니다.
(실시예 1) (케미칼 그라우트재 제조)
에폭시 액상 수지(국도화학 제조 YD-128) 1 kg에 벤질 알코올 20 g을 혼합하고, 여기에 평균입도 1 mm의 유리 비드(지산기업 제조) 1 kg 및 평균입도 200 메쉬, 비중 2.54의 유리 분말(금융산업(주) 제조) 500 g을 일반 혼합기에서 혼합하여 케미칼 그라우트재를 제조하였다.
제조된 케미칼 그라우트재는 비중이 1.3, 유동성은 슬럼프 테스트 결과 50 cm로 나타났다. 이를 스틸캔 용기에 담아서 12 개월 동안 상온 보관한 후에 이를 개봉한 결과 충전재들이 일부 침강된 것이 관찰되었지만 고화되어 있지 않았으며, 캔을 흔들어 본 결과 충전재들이 다시 고르게 분산되었으며, 이를 슬럼프 테스트한 결과 50 cm로 나타났다.
(비교예 1)
에폭시 주제(투명 액상의 영지 정밀 YJ 100) 및 에폭시 경화제(변성 지방족 아민 계열 갈색 액상(영지 정밀))을 2 : 1로 혼합한 그라우트재를 비교예로 사용하였다. 이 비교예이 그라우트재의 점도는 220 cps 이었고, 혼합비중은 1.15였다.
(주입성 시험)
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 콘크리트 크랙 사이에 주입하고 크랙 잔존 여부를 살펴보았다.
도 1은 각각 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 주입한 후 콘크리트 크랙의 잔존 여부를 나타낸 도면이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 도 1의 좌측면의 실시예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 주입한 경우 콘크리트 크랙이 육안으로 식별되지 않을 정도로 깔끔히 사라졌음을 알 수 있다. 그러나 도 1의 우측면의 비교예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 주입한 경우 콘크리트 크랙은 여전히 남아 있음을 알 수 있다.
이는 본 발명의 케미칼 그라우트재가 유리 비드 및 유리 분말을 필수성분으로 포함함으로써 유동성이 우수하기하고 비중이 높아 내부의 기포를 밀어 내면서 충진이 되기 때문인 것으로 판단된다.
(부착성 시험)
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 케미칼 그라우트재를 콘크리트 크랙 사이에 주입하고, 24시간 후 그 크랙 양단의 콘크리트에 물리적인 힘을 가하여 그 콘리리트를 분리하였다.
그 결과, 비교예 1에 따른 그라우트재를 주입한 콘크리트 양단은 쉽게 분리되었으나, 실시예 1에 따른 케미칼 그라우트재를 주입한 콘크리트 양단은 쉽게 분리되지도 않을뿐더러 콘크리트 구조물 자체가 두 부분으로 분리됨을 알 수 있었다.
이는 콘크리트의 자체의 부착력이 17 kg/㎠로 높음에도 불구하고, 본 발명의 케미칼 그라우트재의 부착력이 36-90 kg/㎠로 콘크리트보다 더 높기 때문인 것으로 판단된다.
(수중 작업 시험)
본 발명의 케미칼 그라우트재를 사용한 구조물의 보수 및 보강이 유효하게 이루어질 수 있는 지를 알아보기 위하여 수중 작업 시험을 하였다.
시험의 방법은 물이 담겨진 소정의 용기에 균열이 있는 시멘트 벽돌을 넣은 후 상기 실시예 1의 케미칼 그라우트재와 비교예 1의 그라우트재를 상부에서 주입하여 그 상태를 관찰하였다.
도 2 및 3은 실시예 1의 그라우트재를 사용한 것으로 수중에서 그라우트재가 풀어지지 않으며, 모체 벽돌에 흡수되지 않은 채 모체 벽돌에 강력하게 부착하였음을 보여준다. 이를 통하여 본 발명의 케미칼 그라우트재가 수중에서도 유효하게 구조물 및 선박의 보수 및 보강에 적용될 수 있음을 알 수 있다.
이에 반하여 도 4 및 도 5는 비교예 1의 그라우트재를 사용한 것으로 수지가 물속에 풀어지고, 모체 벽돌에 흡수되어 수중 구조물의 보수 및 보강에 적절하지 않음을 보여준다.
본 발명의 케미칼 그라우트재는 내산성, 내알카리성, 주입성, 유동성, 내충격성, 내크랙성, 부착성 및 저장성이 동시에 우수하다.
또한 본 발명의 구조물의 보수 및 보강방법은 상기 케미칼 그라우트재를 사용하여 부자재와의 친화성을 가지고 있으며 간편한 시공과 신속한 경화로 단시간에 구조물의 기능 및 형상을 완전히 복원시키며, 인장 강도 등 구조물의 물성을 보완하고 구조물에 강력하게 부착하여 구조물의 수명을 연장시켜 주며, 훼손된 미관을 완전하게 복원시켜 준다.

Claims (19)

  1. 고형분 기준으로
    a) 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리에스테르계 및 폴리비닐클로라이트계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 상온 경화형 유기 액상 수지 100 중량부;
    b) 입경이 200 메쉬 내지 3 mm인 유리 비드 10 내지 200 중량부; 및
    c) 10 ㎛ 내지 1 mm인 유리 분말 10 내지 500 중량부
    를 포함하며, 점도가 1000 내지 20000 cps인 케미칼 그라우트재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a) 상온 경화형 유기 액상 수지는 에폭시 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 케미칼 그라우트재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 디글리실(diglycidyl) 타입과 트리글리실(triglycidyl) 타입 중 중량평균분자량이 350 내지 3000 인 무용제 또는 용제 희석용 에폭시수지인 케미칼 그라우트재.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 기재의 케미칼 그라우트재에 E-글래스 조성의 유리 장섬유를 2 내지 12 mm의 섬유 길이로 재단한 절단 섬유(chopped fiber), 또는 100 내지 300 ㎛의 길이로 분쇄한 분쇄 섬유(milled fiber)인 d) 유리 섬유가 a) 상온 경화형 유기 액상 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부 더욱 첨가된 무수축 고점도 케미칼 그라우트재.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 점도가 15000 내지 20000 cps인 케미칼 그라우트재.
  10. 구조물의 보수 및 보강방법에 있어서,
    제1항, 제2항, 제3항 및 제7항 중 어느 한 항 기재의 케미칼 그라우트재를 적용하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  11. 제 10항에 있어서, 구조물의 균열부 주위 또는 보강을 원하는 부분의 표면을 깨끗하게 한 후 원하는 부분에 상기 케미칼 그라우트재로 피복 후 경화시켜 도막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  12. 제 10항에 있어서, 구조물의 균열상부에 주입팩을 설치하여 상기 케미칼 그라우트재를 중력에 의한 자유낙하 또는 압력을 주어 균열상부까지 주입하고, 주입팩을 제거한 후 균열표면을 마감처리하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  13. 제 10항에 있어서, 구조물의 충전부위를 청소 후 상기 케미칼 그라우트재를 충전부위에 충전하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 구조물의 보수 및 보강은 균열폭이 0.5 mm이상 이거나, 내부의 철근이 부식되어 있는 구조물로서, 별도의 U 또는 V 자형 커팅을 실시하지 않고 충전부위에 상기 케미칼 그라우트재를 충전하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  15. 제 10항에 있어서, 보강재를 구조물에 일체화시킬 경우 상기 케미칼 그라우트재를 접착제로 사용하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 10항에 있어서, 수중 또는 침수된 구조물의 손상부위를 상기 케미칼 그라우트재로 복구하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수 및 보강방법.
  19. 선박의 선저부분의 보수 및 보강방법에 있어서,
    제1항, 제2항, 제3항 및 제7항 중 어느 한 항 기재의 케미칼 그라우트재를 적용하여 보수 및 보강하는 것을 특징으로 하는 선박의 선저 보수 및 보강방법.
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