KR100582840B1 - 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물과 이를 이용한보수공법 및 이의 시공장치 - Google Patents

고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물과 이를 이용한보수공법 및 이의 시공장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신설 또는 기설된 건축 및 토목구조물의 내구성능과 화재에 의한 차열성 및 폭열 저항성 등의 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물과 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 이용한 보수 공법 및 그의 뿜칠시공장치에 관한 것이다. 본 발명의 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물은 폴리머시멘트모르타르 100중량부, 단섬유 100중량부, 내화분말 100중량부 및 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 배합수 16~30중량부 비율로 혼합된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 바탕면의 이물질 및 열화부를 제거하는 바탕처리공정, 보강근 또는 보강메쉬 및 고정용 앵커의 설치공정, 고인성·고내화성의 혼합 모르타르를 도포하는 도포공정 및 피막양생제로 마감하는 표면마감공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 고인성·고내화성 보수공법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 나선형으로 공급되는 압축공기분사부를 가지고 있으며, 뿜칠분사시 혼합 모르타르와 섬유의 분리를 방지하고, 모르타르의 과도한 분산을 방지하는 것을 특징으로 하는 고인성·고내화성 혼합 모르타르의 뿜칠시공장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 보수공법은 구조체 표면에 도포된 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물에 의해 균열폭을 매우 미세하게 제어하여 외부열화인자의 침입을 억제함으로서 구조물의 내구성을 향상시키고, 화재발생 시에는 고온을 차단하여 구조물의 모체를 보호함으로서 화재에 의한 폭열현상 및 내력저하 등 구조물의 손상을 사전에 방지할 수 있다.
고내화성, 고내구성, 고인성, 폭열저항성, 보수재료, 보수공법, 차열성능, 균열제어성능, 변형성능, 뿜칠장비

Description

고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물과 이를 이용한 보수공법 및 이의 시공장치 {Repair material and method of high-ductility and high-fire-resistance, and its spray equipment}
도 1은 본 발명의 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물 및 공법을 적용한 구조체 단면의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 제조·뿜칠하는 공정의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 고인성·고내구성 혼합 모르타르 조성물의 뿜칠시공장치에 있어서 노즐과 압송호스를 연결하는 나선형 압축공기분사부의 연결 전 단면상세도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 고인성·고내구성 혼합 모르타르 조성물의 뿜칠시공장치에 있어서 노즐과 압송호스를 연결하는 나선형 압축공기분사부의 연결 후 단면상세도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 고인성·고내구성 혼합 모르타르 조성물의 뿜칠시공장치에 있어서 압송호스 중간부에 혼합 모르타르 조성물의 원활한 이송을 위해 압송공기를 공급하는 압축공기공급부의 단면상세도를 나타낸 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
01 : 구조체의 표면, 즉 열화부를 제거한 바탕표면
02 : 본 발명의 고인성·고내화성 보수재료층
03 : 피막양생제를 도포한 표면마감층
04 : 구조체의 모체
11 : 프리믹스형 폴리머시멘트 모르타르
12 : 비닐팩 포장의 내화분말
13 : 비닐팩 포장의 단섬유
14 : 배합수
15 : 고인성·고내구성 혼합 모르타르 조성물의 비빔용 믹서
16 : 비빔이 완료된 혼합 모르타르 조성물을 압송호스에 투입하기 위한 호퍼
17 : 압송호스로 혼합 모르타르 조성물을 원활하게 이송하기 위한 진동기
18 : 비빔이 완료된 혼합 모르타르 조성물을 노즐로 공급하기 위한 압송호스
19 : 비빔이 완료된 혼합 모르타르 조성물을 노즐로 이송하기 위한 압송펌프
20 : 압축공기를 공급하기 위한 컴프레셔
21 : 압송호스로 압축공기를 공급하기 위한 압축공기공급부
22 : 컴프레셔에서 압축공기를 공급하는 압축공기호스
23 : 노즐로 압축공기를 공급하기 위한 나선형 압축공기분사부
30 : 나선형 압축공기분사부의 덮개
31 : 나선형 압축공기분사부의 소켓
32 : 나선형 압축공기분사부의 종단면
33 : 나선형 압축공기분사부의 횡단면
40 : 나선형 압축공기분사부로의 압축공기 투입구
50 : 압축공기공급부의 덮개
51 : 압축공기공급부의 소켓
52 : 압축공기공급부의 분사구 종단면
53 : 압축공기공급부의 분사구 횡단면
60 : 압축공기공급부로의 압축공기투입구
70 : 압송호스와 압축공기공급부의 연결
본 발명은 신설 또는 기설된 건축 및 토목구조물의 내구성능과 화재에 의한 차열성 및 폭열 저항성 등의 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물과 이를 이용한 보수 공법 및 그의 뿜칠시공장치에 관한 것이다.
최근, 국내의 경우 10여년간 발생한 화재건수는 약 274,556건으로 매년 10% 이상 증가하고 있으며, 최근의 화재발생은 인명 및 재산피해는 물론 막대한 국가적 손실을 초래하고 있다. 더욱이, 산업의 발달과 함께 각종 건축 및 토목구조물이 고층화, 다양화, 대형화됨에 따라 화재발생요인 또한 날로 증대하고 있으나, 국내의 경우 화재에 의한 폭열발생 및 내하력 저하에 대한 뚜렷한 대책은 매우 미비한 실정이다.
일반적으로 건축 및 토목구조물에서 대표적으로 사용되고 있는 콘크리트는 화재발생시 갑작스런 고온에 노출됨으로서 표면의 콘크리트가 폭음과 함께 박리·탈락되는 폭열현상이 발생되며, 이에 의해 피복콘크리트가 결손됨으로서 구조체 내부 및 철근까지 고온이 전달되어 치명적인 부재의 내력저하를 초래하여 구조물 붕괴 등 대형사고를 일으키기도 한다. 그러나, 국내의 경우 구미 및 일본에 비하여 아직까지 이에 대한 대책이나 기준이 충분하게 정비되어 있지 않으며, 일부에서는 내화성능을 유지하기 위해 내화판 부착공법, 내화도료 도포공법, 내화모르타르(내화재료) 뿜칠공법이 개발되어 활용되고 있는 실정이다.
그러나, 내화판 부착공법은 일정 규모의 내화판을 구조체 표면에 앵커를 이용하여 부착하는 공법으로 시공공정이 복잡하고, 단면의 형상에 따라 많은 제약을 받으며, 이음부의 시공이 어렵고, 경제적이지 못하다는 등의 문제점이 지적되고 있다. 또한, 내화도료 도포공법은 구조체 표면에 내화도료를 도포하는 공법으로 시공이 용이하다는 장점이 있는 반면, 화재에 의해 내부온도가 약 1,000℃까지 도달할 경우에는 내화능력이 부족하여 구조체의 폭열 및 내력저하를 방지하지 못하는 문제점이 있다. 한편, 내화모르타르 뿜칠공법은 다공질의 내화모르타르를 구조체 표면에 뿜칠 시공하여 내화층을 형성하는 공법으로, 차열성능이 우수하여 화재에 대한 구조체의 보호성능은 양호한 반면, 다공질이어서 자체의 강도가 부족하고 공기 및 물 등의 외부열화인자가 용이하게 침투하여 구조체의 내구성 향상은 기대하지 못하는 문제점이 있다.
더욱이, 폴리프로필렌(PP)섬유와 메탈라스 횡보강근을 이용한 공법으로 “고성능콘크리트를 사용한 RC기둥부재의 화재시 폭열방지 및 내화성능 향상공법”이 2004년도에 건설교통부 신기술 제454호로 지정되었으나, 이 공법은 모체콘크리트 자체에 내화성능을 부여한 공법으로 단지 신설구조물에만 국한적으로 적용할 수 있으며, 화재발생 후 고온에 의해 모체콘크리트의 내력이 약 60%까지 저하되는 것으로 나타나 구조물의 재사용을 위해서는 반드시 추가적인 보강공사가 필요하므로 유지관리비용이 증가한다는 문제점이 지적되고 있다.
한편, 부정형 모르타르 시공법으로는 일반적으로 뿜칠(스프레이)시공법이 주로 활용되고 있으며, 이 뿜칠시공법은 기존의 타설공법에 비하여 거푸집이 필요하지 않고, 또한 형상이 복잡한 개소에도 용이하게 시공을 할 수 있기 때문에 최근 보수공법 등에 건식 뿜칠시공법과 습식 뿜칠시공법이 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 건식 뿜칠시공법은 압송호스의 폐색 없이 혼합물을 용이하게 이송할 수 있어 장거리의 압송이 가능하나, 분말상의 혼합물과 배합수를 노즐 내부에서 단기간 혼합하므로 충분한 혼합이 이루어지지 않아 뿜칠시 미세분진이 다량으로 발생할 뿐만 아니라 뿜칠된 후에도 혼합물의 품질이 불균질하여 강도 및 내구성 등의 성능이 발현되기 어렵다는 단점이 있다. 한편 습식 뿜칠시공법은 펌프압송으로 혼합물을 이송하므로 압송호스가 폐색될 우려가 있고 이송거리가 짧을 뿐만 아니라 다량의 단섬유가 혼입된 혼합물을 이송할 경우에는 압송호스의 압력이 크게 증가되고, 이송거리가 더욱 짧아지는 문제점이 발생된다.
따라서 구조물의 내구성능과 화재에 의한 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물과 고인성·고내화성을 동시에 향상시킬 수 있는 보수공법 및 뿜칠시공시 모르타르의 양호한 혼합과 모르타르의 과도한 분산을 방지하고 리바운드량을 대폭 저감시킬 수 있는 뿜칠시공장치가 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 혼합 모르타르 조성물을 이용한 신설 및 기설구조물의 고인성·고내화성 보수공법을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다량의 단섬유가 혼입된 혼합물을 균질하게 분사시키고, 부착력이 향상되고, 뿜칠된 혼합물의 내부 공기량을 크게 저감시킬 수 있는 새로운 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물의 뿜칠시공장치을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 한 본 발명은 신설 및 기설구조물의 혼합 모르타르 있어서, a) 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 100중량부; b) 마이크로 단섬유 및 기능성 첨가제로 구성된 단섬유 100중량부; c) 운모분말, 버미큘라이트, 및 흑연 또는 이들의 혼합물과 분말형 감수제로 구성된 비닐팩 포장의 내화분말 100중량부; 및 d) 상기 a)의 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 배합수 16~30중량부 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 신설 및 기설구조물의 보수공법에 있어서, a) 바탕면의 이물질 및 열화부를 제거하는 바탕처리공정; b) 상기 a) 공정 후 보강근 또는 보강메쉬 및 고정용 앵커의 설치공정; c) 상기 b) 공정 후 현장에서 제조된 고인성·고내화성의 혼합 모르타르를 흙손이나 뿜칠장비에 의해 도포하는 모르타르 도포공정; 및 d) 상기 c) 공정 후 도포된 모르타르의 마감 및 표면조직을 치밀하게 하기 위해 피막양생제를 바르면서 흙손으로 마감하는 표면마감공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 내구성 및 내화성능을 동시에 갖는 고인성·고내화성 보수공법을 제공한다.
또한 본 발병은 신설 및 기설구조물의 혼합 모르타르의 시공 장치에 있어서, a) 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 혼합하는 믹서(15); b) 혼합된 모르타르 조성물을 투입하는 호퍼(16); c) 압송호스로 모르타르 조성물을 원활하게 이송하는 진동기(17); d) 혼합된 모르타르 조성물을 노즐로 이송하는 내경이 30~80mm인 압송호스(18); e) 노즐로 혼합 모르타르를 이송하는 압송펌프(19); f) 압축공기를 공급하는 컴프레셔(20); g) 압축공기를 공급하는 압축공기공급부(21); h) 컴프레셔에서 압축공기를 공급하는 압축공기호스부(22)을 포함하며, i) 나선형으로 공급되는 압축공기분사부(23)를 가지고 있으며, 압축공기분사부(23)는 나선형으로 압축공기를 공급함으로서 뿜칠분사시 혼합 모르타르와 섬유의 분리를 방지하고, 모르타르의 과도한 분산을 방지하는 것을 특징으로 하는 고인성·고내화성 혼합 모르타르의 뿜칠시공장치를 제공한다.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 첫 번째 양태는 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 a) 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 100중량부; b) 마이크로 단섬유 및 기능성 첨가제로 구성된 단섬유 100중량부; c) 운모분말, 버미큘라이트, 및 흑연 또는 이들의 혼합물과 분말형 감수제로 구성된 비닐팩 포장의 내화분말 100중량부; 및 d) 상기 a)의 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 배합수 16~30중량부 비율로 혼합된 것으로 이루어 진다.
상기 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 100중량부는 25~45중량부의 시멘트, 5~25중량부의 플라이애시, 고로슬래그미분말 및 이들의 혼합물, 5~25중량부의 실리카흄, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물, 25~45중량부의 잔골재, 0.5~20중량부의 아크릴계 분말수지, 1~10중량부의 분말형 팽창제 또는 수축저감제, 및 0.001~0.1중량부의 메틸셀룰로스계 분말증점제, 분말형 감수제, 분말형 공기연행제 및 이들의 혼합물로 구성된다. 즉, 시멘트로는 보통포틀랜드시멘트, 조강포틀랜드시멘트, 초조강포틀랜드시멘트 및 초속경시멘트 등 특별한 제한이 없으며, 초기강도를 확보하기 위해서는 조강시멘트, 초조강시멘트 및 초속경시멘트의 사용이 바람직하고, 더욱이 보통포틀랜드시멘트와 급결제를 조합하여 사용하여도 된다. 또한, 플라이애시, 고로슬래그미분말, 이들의 혼합물은 비빔시 모르타르의 점성 및 섬유의 분산성을 확보하고, 동시에 경화후 모르타르의 파괴터프니스를 저감시키기 위해 첨가되며, 그 사용량은 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 조성물 100중량부에 대하여 5~25중량부, 양호하게는 7~15중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 실리카흄, 탄산칼슘, 이들의 혼합물은 모르타르 비빔시 섬유의 분산성을 향상시키고 경화 후 모르타르 내부의 미세공극을 충전할 뿐만 아니라 내화성능을 향상시키기 위해 사용되며, 그 사용량은 폴리머시멘트모르타르 조성물 100중량부에 대하여 5~25중량부, 양호하게는 5~15중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 아크릴계 분말수지는 모체와 모르타르의 부착력 및 방수성능을 향상시키기 위해 사용되며, 메틸셀룰로스계 분말형 증점제, 분말형 감수제, 분말형 공기연행제 및 이들의 혼합물은 비빔시 섬유의 분산성 및 모르타르의 유동성과 압송성을 향상시키기 위해 첨가된다.
상기 단섬유는 a) 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 0.9~2.5중량부의 PVA섬유(직경 39~100㎛, 길이 6~12mm)와 0.05~0.40중량부의 PP섬유(직경 10~100㎛, 길이 6~15mm)로 구성되고, 이와 더불어 0.001~1.500중량부의 액상형 감수제 또는 고성능감수제, 0.001~1.000중량부의 액상형 기포제, 0.001~3.000중량부의 기능성 첨가제 중 1종 이상으로 구성되며, 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 이들 단섬유 및 기능성 첨가제가 0.951~8.400중량부로 별도 포장되는 것으로 이루어진다. 즉, 섬유로서는 휨 또는 인장하중 작용시 모르타르에 발생되는 균열을 안정적으로 가교하기 위해 인장강도 1,500MPa 이상의 PVA 단섬유가 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르(11) 100중량부에 대하여 0.9~2.50중량부, 양호하게는 1.2~1.8중량부가 혼입되며, 화재발생시 경화체 내부의 수증기압을 완화시키기 위해 고온에서 용이하게 체적이 감소되는 PP 단섬유가 0.05~0.40중량부, 양호하게는 0.07~0.25중량부 혼입되어 사용된다.
상기 내화분말 100중량부에 대하여 85~99중량부의 운모분말, 버미큘라이트, 흑연 및 이들의 혼합물, 1~15중량부의 분말형 감수제, 고성능감수제, 분산제 및 이들의 혼합물로 구성되며, 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 내화분말 1~50중량부로 별도 포장되는 것으로 이루어진다.
더욱이, 상기의 비닐팩 포장의 내화분말(12)에는 화재발생시 모르타르에 차열성능을 부여하기 위해 단열 및 차열성능이 우수한 운모분말, 버미큘라이트, 흑연 및 이들의 혼합물이 85~99중량부, 양호하게는 90~95중량부가 첨가되고, 또한 모르타르 비빔시 내화분말의 분산성을 확보하기 위해 분말형 감수제, 고성능감수제, 분산제 또는 이들의 혼합물이 1~15중량부, 양호하게는 5~10중량부 첨가되어 구성되며, 이들 내화분말(12)은 상기의 프리믹스형 폴리머시멘트 모르타르(11) 100중량부에 대하여 1~50중량부로 별도 포장되어 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 두 번째 양태는 고인성·고내화성 보수공법에 관한 것이다.
상기 보수공법은 a) 바탕면의 이물질 및 열화부를 제거하는 바탕처리공정, b) 상기 a) 공정 후 보강근 또는 보강메쉬 및 고정용 앵커의 설치공정, c) 상기 b) 공정 후 현장에서 제조된 고인성·고내화성의 혼합 모르타르를 흙손이나 뿜칠장비에 의해 도포하는 모르타르 도포공정, 및 d) 상기 c) 공정 후 도포된 모르타르의 마감 및 표면조직을 치밀하게 하기 위해 피막양생제를 바르면서 흙손으로 마감하는 표면마감공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다(도1 참조). 이와 더불어 구조물의 상태가 양호한 경우는 상기의 바탕처리공정 후 보강근 또는 보강메쉬 및 고정용 앵커를 설치하는 공정을 실시 하지 않는 경우도 있다.
본 발명의 세 번째 양태는 고인성·고내화성 혼합 모르타르의 뿜칠시공장치에 관한 것이다.
상기 뿜칠시공장치는 a) 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 혼합하는 믹서(15), b) 혼합된 모르타르 조성물을 투입하는 호퍼(16), c) 압송호스로 모르타르 조성물을 원활하게 이송하는 진동기(17), d) 혼합된 모르타르 조성물을 노즐로 이송하는 내경이 30~80mm인 압송호스(18), e) 노즐로 혼합 모르타르를 이송하는 압송펌프(19), f) 압축공기를 공급하는 컴프레셔(20), g) 압축공기를 공급하는 압축공기공급부(21), h) 컴프레셔에서 압축공기를 공급하는 압축공기호스부(22)을 포함하며, i) 나선형으로 공급되는 압축공기분사부(23)로 구성되어 있다.
상기 압축공기공급부(21)는 압송호스(18)의 중간부에 설치되어 컴퓨레셔(20)로부터 공급되는 압축공기를 압송호스(18)의 내부로 투입하는 장치로 내부에 나선형의 압축공기공급구(52 및 53)가 6～8개 설치되어 있으며, 이와 같이 나선형으로 된 압축공기공급구(52 및 53)를 통해 압축공기를 모르타르 혼합물(02)의 이송방향으로 균등하게 압송함으로서 압송호스(18) 내에서 모르타르 혼합물(02)의 이송을 용이하게 할 뿐만 아니라 압축공기가 나선형으로 투입됨으로서 모르타르 혼합물(02)을 교반하여 분리를 방지하는 역할을 할 뿐만 아니라, 더욱이 이들 압축공기공급부(21)를 여러 개소에 설치함으로서 모르타르 혼합물(02)의 이송거리를 기존의 습식 뿜칠장치에 비해 대폭적으로 증대시킬 수 있는 특징이 있다.
또한, 나선형 압축공기분사부(23)는 압송호스(18)의 끝 부분과 노즐의 연결부에 설치되어 컴퓨레셔(20)로부터 공급되는 압축공기를 노즐(24)부로 분사하는 장치로 내부에 나선형의 압축공기공급구(52 및 53)가 6～8개 설치되어 있으며, 이와 같이 나선형 압축공기분사장치(23)에 의해 압송호스(18)의 선단으로부터 노즐(24)부로 압축공기를 나선형으로 분사함으로서 모르타르 혼합물(02)의 고른 분사를 도모할 뿐만 아니라 섬유와 모르터의 분리를 방지할 수 있고, 강한 분사력에 의해 모르타르 혼합물(02)의 리바운드량을 대폭 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 뿜칠된 모르타르 혼합물(02) 내부의 공기량을 크게 저감시켜 모르타르 혼합물(02)의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
또한, 모르터 비빔 및 펌프운송시 유동성을 확보하기 위해 폴리머시멘트모르타르(11) 중 결합재 100중량부에 대하여 액상형 감수제 또는 고성능감수제가 0.1~2.0중량부, 양호하게는 0.5~1.50중량부 첨가되고, 또는 섬유의 분산성 및 모르타르의 압송성을 향상시키기 위해 액상형 기포제가 0.01~1.5중량부, 양호하게는 0.1~1.0중량부로 첨가된다. 더욱이, 모체의 중성화 회복성능 또는 염해방지성능을 부여하기 위해 액상형의 알칼리부여제 또는 염화물이온 침투억제제가 0.01~3.0중량부, 양호하게는 0.1~2.0중량부 첨가되어 제조된 고인성·고내화성 혼합 모르타르를 뿜칠시공장치에 사용하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 고인성·고내화성 혼합 모르타르의 대표적인 뿜칠시공법을 나타낸 모식도로, 우선 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르(11), 비닐팩 포장의 내화분말(12), 비닐팩 포장의 단섬유(13)가 믹서(15)에 투입되고, 소정량의 배합수가 자동계량장치에 의해 공급되어 혼합되며, 이렇게 혼합된 고인성·고내화성 혼합 모르타르(02)는 투입호퍼(16)에 모아져 압력펌프(19)의 압송력에 의해 압력호스(18)로 이송된다. 여기서, 혼합물을 용이하게 이송하기 위해 압송호스(18)의 내경은 30～80mm가 적당하며, 양호하게는 50～70mm의 것이 바람직하다. 즉, 압송호스(18)의 내경이 80mm를 초과할 경우에는 혼합물을 이송하기 위한 압송력이 과대하게 증대될 뿐만 아니라 작업시 압송호스(18)의 이동이 불편하며, 내경이 30mm 미만인 경우에는 혼합물이 압송호스(18) 도중에서 폐색될 우려가 있다. 이후, 압송펌프(19)를 통과한 혼합물은 압송호스(18)을 통해 노즐(24)부로 이송되며, 이 과정에서 압축공기공급부(21)을 압송호스(18)의 중간부에 설치함으로서 다량의 단섬유가 혼입된 혼합물(02)을 장거리(최대 100m)까지 이송이 가능하게 된다. 이렇게 하여 압송호스(18)의 선단까지 이송된 혼합물은 나선형 압축공기분사부(23)을 통해 노즐(24)로 공급되며, 노즐(24)로부터 혼합물이 일정한 압력으로 균질하게 분사되어 바탕면(01)로 뿜칠된다. 이 과정에서는 나선형으로 분사되는 압축공기에 의해 섬유와 모르타르의 분리를 방지할 수 있고, 분사압이 일정하게 되어 균질한 혼합물이 뿜칠되며, 이로 인해 혼합물의 리바운드량을 대폭 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 분사된 혼합물이 바탕면에 부착될 때의 충격에 의해 모르타르 혼합물(02)의 내부에 포함된 공기가 탈기되어 밀실한 모르타르 혼합물층(02)을 형성할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 하며, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 한정된 것은 아니다.
(실시예 및 비교예)
본 발명의 실시예들은 구조물의 내구성 및 내화성능을 동시에 확보할 수 있는 보수공법에 사용되는 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물에 관한 것으로, 실시예 1은 폴리머시멘트모르타르(이하 PCM)(11)에 대한 내화분말(이하 FPP)(12)의 중량비(FPP/PCM)를 5%, PCM에 대한 단섬유(이하 VPF)(13)의 중량비(VPF/PCM)를 1.6%, PCM(11)에 대한 물(W)(14)의 중량비(W/PCM)를 19%로 하여 제조한 경우이고, 실시예 2는 FPP(12)/PCM(11)을 10%, VPF(13)/PCM(11)을 1.6%, W(14)/PCM(11)을 19%로 하여 제조한 경우, 실시예 3은 FPP(12)/PCM(11)을 10%, VFP(13)/PCM(11)을 1.95%, W(14)/PCM(11)을 19%로 하여 제조한 것이다.
한편, 비교예 1은 W(14)/PCM(11)을 19%로 하고 FPP(12) 및 VPF(13)를 혼입하지 않은 것으로 기존의 보수용 모르타르와 유사한 경우이며, 비교예 2는 W(14)/PCM (11)을 19%, VPF(13)/PCM(11)을 1.6%로 하고 FPP(12)를 혼입하지 않은 경우, 비교예 3은 W(14)/PCM(11)을 19%, FPP(12)/PCM(11)을 10%로 하고 VPF(13)를 혼입하지 않은 경우이다.
본 발명의 실시예 및 비교예
구 분 실 시 예 비 교 예 비 고
1 2 3 1 2 3
배 합 사 항 PCM 100 100 100 100 100 100
FPP/PCM (wt.%) 5 10 10 0 0 10
VPF/PCM (wt.%) 1.6 1.6 1.9 0.0 1.6 0.0
W/PCM (wt.%) 19 19 19 19 19 19 -
가 열 전 압축강도(MPa) 34.5 34.1 34.3 35.3 35.1 34.2 KS F 2405
휨강도(MPa) 11.4 11.8 13.6 6.8 10.3 5.6 KS F 2566
휨변위량(mm) 3.1 3.5 4.2 0.0001 2.9 0.0001 중앙점처짐량
균열분산성 우수 우수 우수 불량 양호 불량 육안관찰
변형경화거동1) 유 유 유 무 유 무 휨응력-변위곡선
가 열 후 잔존압축강도비2)(%) 81 86 88 45 68 65 -
폭열면적율3)(%) 0 0 0 37 0 21 -
내부최대온도4)(℃) 96 89 85 236 194 157 -
주1) 변형경화거동 : 휨하중하에서 초기균열이 발생한 후에도 응력의 저하없이 변형의 증가와 함께 휨응력이 지속적으로 증가하는 현상 주2) 잔존압축강도비 : (가열후 압축강도×100)÷가열전 압축강도 주3) 폭열면적율 : (폭열된 면적×100)÷노출된 표면적 주4) 내부최대온도 : 가열시험 중 Φ10×20cm 시험체의 중심부 최대온도

본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서 모르타르의 비빔은 용량 20ℓ의 벤취형 모르터 믹서를 사용하였으며, PCM(11), FPP(12), VPF(13) 및 W(14)을 일괄적으로 투입한 후 3분간 저속으로 회전하면서 제조하였다. 비빔이 완료된 혼합물은 각각의 몰드(압축 및 폭열시험용 시험체 치수 : Ф10 × 20 cm, 휨시험용 시험체 치수 : 10 × 10 × 40 cm)에 타설한 후 24 시간동안 온도 20 ± 3℃, 습도 60 ± 5%의 항온실에서 존치시켰으며, 그 후 탈형하여 온도 20 ± 3℃의 수중에서 재령 28일까지 양생하여 시험체를 제작하였다. 또한, 가열전 시험체의 물성을 평가하기 위해 압축강도, 휨강도, 휨변위량, 균열분산성 및 변형경화거동여부를 재령 28일에 평가하였으며, KS F 2257에 준하여 60분간 표준가열시험을 실시한 후 시험체의 잔존압축강도비, 폭열면적율 및 내부최대온도를 각각 측정하였다.
상기의 실험결과를 정리하면 표 1에 나타낸 바와 같다. 즉, 실시예 1~3은 FPP(12) 및 VPF(13)를 모두 혼합한 경우로 가열전에 있어서 비교예 1 및 3에 비해 압축강도는 유사하나 휨강도, 휨변위량, 균열분산성 및 변형경화거동이 매우 우수하게 나타났으며, 가열후에 있어서도 잔존압축강도비가 약 80% 이상, 폭열면적율이 0%, 내부최대온도 100℃ 이하로 매우 우수한 내화성능을 발현하고 있는 것을 확인하였다.
본 발명에 의하면 고인성·고내화성 모르타르 조성물은 신설 또는 기설된 건축 및 토목구조물의 내구성 및 화재에 대한 내화성능을 동시에 확보할 수 있다. 즉, 평상시에는 경화체 내부에 다량으로 함유된 마이크로 단섬유에 의해 균열에 대한 저항성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 균열 발생시에도 균열폭을 약 100㎛ 이하로 미세하게 제어함으로서 구조체 내부로 외부열화인자의 침투를 방지하여 구조물의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 더욱이, 화재발생 시에는 경화체 내부에 분산되어 있는 운모분말 또는 버미큘라이트 또는 흑연이 보수층의 차열성능을 크게 향상시켜 구조체 내부로 고온의 전달을 차단하여 구조체의 손상(즉, 폭열이나 내력저하 등)을 최소화할 수 있으며, 또한 경화체 내부에 함유된 마이크로 섬유의 체적이 고온에 의해 감소되어 수증기압을 완화시킴으로서 보수층의 폭열에 대한 저항성을 향상시켜 화재에 대한 구조물의 안전성을 극대화시킬 뿐만 아니라 화재발생 후 재보수비용 및 유지관리비용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 고인성·고내화성 모르타르의 시공장치에 있어서 압송호스의 중간부에 압축공기공급부를 설치하고, 노즐부와 압송호스의 연결부에 나선형 압축공기분사부를 설치함으로서 다량의 단섬유가 혼입된 고인성·고내화성 모르터(02)의 이송시 폐색현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 압송성 및 이송성을 향상시켜 기존의 습식 뿜칠시공법에 비해 이송거리를 대폭 연장시킬 수 있으며, 뿜칠시 나선형으로 압축공기를 분사하여 섬유와 모르터의 분리를 방지할 수 있고, 분사압력을 일정하게 유지하여 혼합물의 리바운드량을 크게 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 신설 또는 기설구조물의 보수 및 내화피복 겸용 혼합 모르타르 있어서,
    a) 프리믹스형 폴리머시멘트모르터 100중량부는 25~45중량부의 시멘트, 5~25중량부의 플라이애시, 고로슬래그미분말 또는 이들의 혼합물, 5~25중량부의 실리카흄, 탄산칼슘 또는 이들의 혼합물, 25~45중량부의 잔골재, 0.5~20중량부의 아크릴계 분말수지, 1~10중량부의 분말형 팽창제 또는 수축저감제, 0.001~0.1중량부의 메틸셀룰로스계 분말증점제, 분말형 감수제, 분말형 공기연행제 또는 이들의 혼합물로 구성되고;
    b) 마이크로 단섬유 및 기능성 첨가제로 구성된 단섬유 100중량부;
    c) 운모분말, 버미큘라이트 및 흑연 또는 이들의 혼합물과 분말형 감수제로 구성된 비닐팩 포장의 내화분말 100중량부는 85~99중량부의 운모분말, 버미큘라이트, 흑연 또는 이들의 혼합물, 1~15중량부의 분말형 감수제, 고성능감수제, 분산제 또는 이들의 혼합물로 구성되고; 및
    d) 상기 a)의 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 배합수 16~30중량부 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 보수 및 내화피복 겸용의 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 단섬유는 a) 프리믹스형 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 0.9~2.5중량부의 PVA섬유(직경 39~100㎛, 길이 6~12mm)와 0.05~0.40중량부의 PP섬유(직경 10~100㎛, 길이 6~15mm)로 구성되고, 이와 더불어 0.001~1.500중량부의 액상형 감수제 또는 고성능감수제, 0.001~1.000중량부의 액상형 기포제, 0.001~3.000중량부의 기능성 첨가제 중 1종 이상으로 구성되며, 폴리머시멘트모르타르 100중량부에 대하여 이들 단섬유 및 기능성 첨가제가 0.951~8.400중량부로 별도 포장되는 것을 특징으로 하는 보수 및 내화피복 겸용의 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물.
  4. 삭제
  5. 신설 또는 기설구조물의 보수 및 내화피복 겸용의 보수공법에 있어서,
    a) 바탕면의 이물질 및 열화부를 제거하는 바탕처리공정;
    b) 상기 a) 공정 후 보강근 또는 보강메쉬 및 고정용 앵커의 설치공정;
    c) 상기 b) 공정 후 현장에서 제조된 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 흙손이나 뿜칠장비에 의해 도포하는 모르타르 도포공정; 및
    d) 상기 c) 공정 후 도포된 모르타르의 마감 및 표면조직을 치밀하게 하기 위해 피막양생제를 바르면서 흙손으로 마감하는 표면마감공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 내구성 및 내화성능을 동시에 갖는 고인성·고내화성 보수공법.
  6. 신설 또는 기설구조물의 보수 및 내화피복 겸용 혼합 모르타르의 시공장치에 있어서,
    a) 고인성·고내화성 혼합 모르타르 조성물을 혼합하는 믹서;
    b) 혼합된 모르타르 조성물을 투입하는 호퍼;
    c) 압송호스로 모르타르 조성물을 원활하게 이송하는 진동기;
    d) 혼합된 모르타르 조성물을 노즐로 이송하는 내경이 30~80mm인 압송호스;
    e) 노즐로 혼합 모르타르를 이송하는 압송펌프;
    f) 압축공기를 공급하는 컴프레셔;
    g) 압축공기를 공급하는 압축공기공급부;
    h) 컴프레셔에서 압축공기를 공급하는 압축공기호스부을 포함하며,
    i) 나선형으로 공급되는 압축공기분사부를 가지고 있으며, 압축공기분사부는 나선형으로 압축공기를 공급함으로서 뿜칠분사시 혼합 모르타르와 섬유의 분리를 방지하고, 모르타르의 과도한 분산을 방지하는 것을 특징으로 하는 고인성·고내화성
    혼합 모르타르의 시공장치.
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