KR100600440B1 - 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 항균성탄소섬유패널과 함께 이용한 콘크리트 구조물 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 항균성 탄소섬유패널과 함께 이용한 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것으로, 그 목적은 중성화가 진행에 의한 기존 콘크리트 구조물의 피해, 또는 염화물 침투 및 염화물로 인한 기존 콘크리트 구조물의 피해 및, 화학적 부식 및 동해로 인한 기존 콘크리트 구조물의 피해부위에 충진되어 내하력이 떨어진 구조물의 내하력을 증가시키고, 이를 통해 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물에 대한 이물질을 제거하는 표면처리단계와, 상기 표면처리된 콘크리트 구조물에 항균성 탄소섬유패널 설치홈을 형성하고 이물질을 제거하는 패널홈 형성단계와, 상기 형성된 패널홈에 다수개의 항균성 탄소섬유패널을 쪽매맞춤하여 설치하는 패널부착단계와, 상기 항균성 탄소섬유패널의 오버관으로 초유동 그라우트가 배출될 때까지 항균성 탄소섬유패널의 주입구를 통해 포틀랜드 시멘트 성분 20∼40wt%, 무기계 팽창재 2∼10wt%, 필러 5∼15wt%, 입도조정 규사 35∼65wt%, 유동화제 0.2∼1.5wt%, 특성 개선재 0.05∼1.5wt%, 파이버 0.2∼2.5wt% 로 이루어진 초유동 그라우트 조성물을 주입하여, 콘크리트 구조물을 보강하도록 되어 있다.

콘크리트구조물, 열화, 중성화, 보강공법, 탄소섬유패널, 그라우트조성물

Description

유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 항균성 탄소섬유패널과 함께 이용한 콘크리트 구조물 보강공법{Inorganic grout composition with excellent fluidity and, method for reinforcing concrete structures using inorganic grout composition and antimicrobial carbon fibers panels thereof}

도 1 은 본 발명에 따른 시공블록도

도 2 는 본 발명에 따른 항균성 탄소섬유패널 부착 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 항균성 탄소섬유패널 부착 후 초유동 그라우트 주입 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 항균성 탄소섬유 패널 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 패널홈 (11) : 끝단 삽입홈

(20) : 콘크리트 구조물 (30) : 항균성 탄소섬유패널

(31) : 몸체부 (32) : 삽입부

(33) : 삽입홈 (34) : 걸림부

(35) : 충전홈 (36) : 항균성 필림층

(40) : 앵커볼트 (50) : 그라우트 조성물

(60) : 오버관 (70) : 저압 주입기

(311) : 앵커볼트 홀 (312) : 그라우트 조성물 주입구

(313) : 오버관 주입구 (S100): 표면처리단계

(S200): 패널홈 형성단계 (S300): 패널부착단계

(S310): 제 1 부착단계 (S320): 쪽매맞춤단계

(S330): 제 2 부착단계 (S340): 반복설치단계

(S400): 그라우트조성물 주입단계 (S410): 오버관 설치단계

(S420): 주입기 연결단계 (S430): 주입단계

(S440): 오버관 폐쇄단계 (S450): 충전단계

본 발명은 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 항균성 탄소섬유패널과 함께 이용한 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것으로, 염화물의 침입, 콘크리트의 중성화 및 화학적부식에 의한 발생된 열화현상을 초유동 그라우트 조성물과 항균성 탄소섬유 패널을 통해 콘크리트 열화를 입은 철근 콘크리트 구조물을 보강하는 무기계 초유동 그라우트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것이다.

콘크리트를 사용한 토목시설물은 국가의 기반 시설로서, 백년대계를 위한 국가 경제에 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 이러한 콘크리트 구조물은 반영구적 으로 100 년 이상의 수명을 구비하고 있으나, 날로 심각해져가는 대기환경오염과 특히 염해, 중성화, 화학적부식 등으로 인한 콘크리트의 부식을 초래하고 이로 인하여 철근 콘크리트 주 재료인 철근의 부식 하여 구조물의 수명을 현저히 단축되는 현상이 발생되고 있다.

콘크리트는 시멘트의 수화반응으로 인하여 생성된 Ca(OH)에 의해 강알카리성(pH 12∼13)을 가지고 있기 때문에 코크리트에 매립되어 있는 철근은 일반적으로 부식되지 않는다. 그러나 공기중의 탄산가스의 작용을 장기적으로 받게 되면 콘크리트중의 수산화칼슘이 서서히 타산칼슘으로 변하여 pH가 0.8∼10 정도로 낮아져 콘크리트가 알카리성을 상실해 가는 중성화가 발생된다.

이와 같은 중성화는 콘크리트 표면에서 내부로 진행하며 콘크리트는 탄산가스와 반응한 중량만큼 무거워지고 치밀해진다. 콘크리트가 중성화되고 물과 공기가 침투하면 철이 녹쓸고 철근의 체적이 팽창하여 콘크리트에 균열이 발생하여 구조물의 내력과 내구성을 상실하게 된다.

또한 산소공급이 되지 않거나 침전물과 콘크리트에 부착되는 경우 등에 의하여 혐기상태로 되며 하도수 및 폐수 중에 포함되어 있는 황산염의 대부분이 황산염환원세균에 의하여 황화수소를 발생된다. 아래식은 황산염환원 세균이 발생되는 식이다

ＳＯ₄ ^-2 ＋ 2Ｃ ＋ 2Ｈ₂Ｏ → Ｈ₂Ｓ ＋ 2ＨＣＯ₃ ^-

하수 및 폐수 중에 생성된 황화수소는 산성영역에서 분자상태의 황화수소로 되어 하·폐수 흐름에 의하여 공기중에 확산된 황화수소는 콘크리트상부에 결로 및 비말수에 의해 용해되며, 용해된 황화수소는 황산화세균의 작용에 의하여 황산을 생성한다.

Ｈ₂Ｓ ＋ 2Ｏ → Ｈ₂ＳＯ₄

또한, 포틀랜드시멘트의 경화물중에는 다량의 수산화칼슘을 함유하며, 알카리성을 나타내어 산류와 만나면 중화하여 각종의 복염을 생성한다.

콘크리트는 이들 염의 용출과 결정화 등에 의하여 침식, 붕괴하며, 강산은 콘크리트중의 경화생성물인 알루민산칼슘이나 규산칼슘까지도 분해한다. 일반적인 산은 다소 정도의 차이는 있으나 시멘트수화물 및 수산화칼슘을 분해하여 침식한다. 침식의 정도는 무기산(황산, 염산, 질산, 탄산 등)쪽이 유기산(수산, 글루코산, 초산, 의산, 유산, 스테아닌산 등)보다 심하다.

콘크리트표면에 생성된 황산은 콘크리트 수화물과 반응하여 황산칼슘을 생성하고 이수석고가 시멘트중의 3CaO·Al₂O₃ 와 반응하면 에트린자이트가 생성되면서 콘크리트가 팽창, 균열, 박리 등의 부식현상을 일으킨다.

따라서, 기존 철근콘크리트 구조물의 염해, 중성화 및 화학적부식에 피해를 입은 구조물에 대한 보강공법으로 표면탈락 및 박리 부분에는 일반적인 열화부분을 치핑 한 후 신구접착제를 도포 하고 단면복구 폴리머 모르타르 도포하고 철판, 탄소섬유 및 탄소섬유 패널을 부착시켜 콘크리트 내하력을 증가 시켜주는 것이 일반적인 보강 공법으로, 강판, 및 탄소섬유 패널 부착시 콘크리트 표면과 철판, 및 탄 소섬유 패널 사이에 에폭시를 주입하고 있다.

그러나 에폭시는 유기계로 물에 분해되며, 콘크리트와 열팽창계수가 달라 온도가 상승하면, 콘크리트는 팽창하려는 성질이 있는 방면에 에폭시는 수축하려는 성질을 가지고 있어 추후 에폭시 표면에서 박락이 일어나 철판, 및 탄소섬유 패널이 콘크리트 표면에서 떨어질 문제점이 있다.

또한 철판, 및 탄소섬유 패널 부착시 에폭시를 사용하면 통기성을 없어 콘크리트 내부의 공기가 밖으로 나갈 때 에폭시 표면을 밀어 에폭시 표면이 탈락하여 하자가 발생하며, 공법이 여러 공정으로 이루어져 있어 현장 공사시 공정에 따른 주위가 필요하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 중성화가 진행에 의한 기존 콘크리트 구조물의 피해, 또는 염화물 침투 및 염화물로 인한 기존 콘크리트 구조물의 피해 및, 화학적 부식 및 동해로 인한 기존 콘크리트 구조물의 피해부위에 충진되어 내하력이 떨어진 구조물의 내하력을 증가시키고, 이를 통해 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 항균성 탄소섬유패널과 함께 이용한 콘크리트 구조물 보강공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무기계 초유동 그라우트재의 충전에 의해 기존 구조물과 일체화 및 열팽창 계수를 동일하게 만들고, 통기성을 확보하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 항균성 탄소섬유패널을 부착하여 콘크리트 표면에 공생하는 곰팡이, 세균 등을 억제하며, 화학적부식에 강한 성능을 부여하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 패널 자체에 쪽매를 설치하여 현장에서 조립 및 이음부 시공이 간단하며, 공정을 단축시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무기계 초유동 그라우트재가 충전되는 패널의 일측면에 Ｔ형 단면의 돌기부 및 "Ｃ" 형 단면의 충전홈을 형성하여, 기존 콘크리트 구조물과 충전되는 초유동 그라우재 및 패널을 일체화시키고, 이를 통해 부착성을 향상시키는 것이다.

기존 콘크리트 면과 항균성 탄소섬유패널 사이에 충진하기 위한 본 발명의 초유동 시멘트 모르타르 그라우트 조성물은 포틀랜드 시멘트 성분 20∼40wt%, 무기계 팽창재 2∼10wt%, 필러 5∼15wt%, 입도조정 규사 35∼65wt%, 유동화제 0.2∼1.5wt%, 특성 개선재 0.05∼1.5wt%, 파이버 0.2∼2.5wt% 로 이루어져 있다.

상기 포틀랜드 시멘트는 1종 보통 포틀랜드 시멘트 및 3종 조강 포틀랜드시멘트 또는 혼합시멘트를 용도에 따라 사용을 할 수가 있으며, 시멘트는 물과 반응을 하여 주요 수화생성물인 칼슘 실리케이트 수화물 및 칼슘 알루미네이트 수화물을 생성시킴으로서 경화체의 강도를 확보하는 역할을 한다. 특히 보수 대상물이 해양 환경에 놓인 구조물인 경우에는 황산염에 대한 침식 저항성이 우수한 내황산염 시멘트나 슬래그시멘트 등을 사용할 수 있다.

상기 팽창재는 주 구성광물이 Ｃ₄Ａ₃Ｓ(C 는 CaO, A 는 Al₂O₃, S 는 SO₃)인 물질로서 석고 및 CaO와 반응을 하여 팽창성 수화물인 에트링자이트(ettringite)를 생성시킨다. 이 수화물은 시멘트의 건조수축 및 경화수축에 의한 용적의 감소를 방지함으로서 경화체의 균열 및 들뜸을 방지하는 역할을 하는 것으로서 2wt% 미만인 경우에는 경화체의 수축을 감소시키는 역할을 하지 못하고, 15wt% 초과인 경우에는 과도한 팽창을 일으켜 팽창에 의한 균열발생, 압축강도의 저하 등 경화체에 악 영향을 유발시킬 수 있다.

상기 필러로서는 시멘트의 수화반응시 생성되는 수산화칼슘과 반응을 하여 칼슘실리케이트 수화물을 생성시킴으로서 장기 내구성 및 화학저항성을 높이는 역할을 하는 것으로, 플라이애쉬, 슬래그 미분말, 제지애쉬, 카올린 광물 등을 사용할 수 있으며 슬래그 미분말을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 슬래그 미분말은 볼베어링 효과에 의해서 그라우트의 작업성을 개선시킴으로서 혼합수량을 감소시켜 응결시 발생되는 균열의 발생을 저감시키는 효과가 있을 뿐만 아니라 장기 내구성 및 화학저항성을 높이는 효과가 크다.

또한, 상기 필러는 5wt% 미만인 경우에는 필러의 특징인 경하체의 내구성 향상에 큰 효과가 없고, 15wt% 를 초과하여 사용될 경우에는 초기 압축강도 등을 감소시키거나 흐름성을 감소시키는 등 그라우트재의 작업성에 나쁜 영향을 초래할 수 있다.

상기 규사는 6호 입도(0.6㎜이하)의 규사를 30∼50wt%, 7호 입도(0.3㎜이하) 의 규사를 50∼70wt%의 비율로 조합하여 사용하며, 7호 입도의 규사 비율이 증가할수록 그라우트재의 작업성이 감소되는 경향이 있다.

상기 유동화제는 그라우트재의 주입성을 향상시키기 위하여 첨가하는 것으로, 멜라민계, 나프탈렌계, 카르복실계 유동화제를 사용한다. 유동화제는 0.2% 미만에서는 유동성 증진효과가 미약하기 때문에 혼합수가 다량 사용이 되어 압축강도의 감소를 유발시키며, 1.5wt% 초과하여 사용할 경우에는 유동성의 증진에 큰 효과가 없을 뿐만 아니라 재료분리 현상 등을 초래하기 때문에 함량을 제한하였다.

상기 특성 개선재는 시멘트의 반응속도 및 굳지 않은 그라우트재의 재료분리 등을 방지하기위한 목적으로 사용하는 것으로서, 구연산, 소듐 글루코네이트, 주석산, 규불화염, 메틸셀루로스, 에틸셀루로스, 보릭애시드, 알루미늄 파우더, 소포제 등의 성분 중에서 2∼4가지를 조합하여 사용할 수 있으며, 상기 소포제는 특별히 한정되는 것은 아니며, 대한민국 등록특허공보 제 10-0576747 호에서와 같이 널리 사용되고 있는 폴리글리콜계 소포제를 사용하거나, 시중에서 판매되고 있는 공지의 것을 사용한다. 상기 특성 개선재는 1.5 wt% 초과하여 사용할 경우에는 그라우트재의 응결시간이 매우 늦어지거나 유동성을 감소시키는 영향을 초래한다.

상기 파이버는 초유동 그라우트재의 균열을 억제하고 재료의 분리를 방지하기 위한 목적으로 첨가하는 것으로서 폴리프로필렌계, 아크릴계, 아크릴아미드계, 셀루로스계의 파이버를 사용할 수 있으며, 0.2 wt% 미만을 사용할 경우에는 균열의 억제효과가 없고, 2.5 wt% 초과일 경우에는 그라우트재의 유동성을 크게 저해시키기 때문에 함량을 제한하였다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

시멘트 24 wt%, Ｃ₄Ａ₃Ｓ계 팽창재 6 wt%, 슬래그 미분말 12 wt%, 멜라민계 유동화제 1.0 wt%, 알루미늄 파우더와 에틸셀루로스로 이루어진 특성 개선재 0.8 wt% , 아크릴계 파이버 1.2 wt%, 6호입도 규사와 7호입도 규사가 4:6 중량비로 혼합된 입도조정규사 55 wt%로 이루어진 초유동 그라우트재 조성물 100 중량부에 혼합수량 21 중량부를 첨가하여 경화시킨 후, 이에 대하여 압축강도, 팽창율, 유동성(유하시간), 응결시간 시험을 하였으며, 그 결과는 [표1]과 같다.

[표 1]

비교예 1

시멘트 19 wt%, Ｃ₄Ａ₃Ｓ계 팽창재 11 wt%, 슬래그 미분말 12 wt%, 멜라민계 유동화제 1.0 wt%, 알루미늄 파우더와 에틸셀루로스로 이루어진 특성 개선재 0.8 wt% , 아크릴계 파이버 1.2 wt%, 6호입도 규사와 7호입도 규사가 4:6 중량비로 혼합된 입도조정규사 55 wt%로 이루어진 초유동 그라우트재 조성물 100 중량부에 혼합수량 21 중량부를 첨가하여 경화시킨 후, 이에 대하여 압축강도, 팽창율, 유동성(유하시간), 응결시간 시험을 하였으며, 이를 실시예 1 의 조성비와 비교하였다. 그 결과는 [표2]와 같다.

[표 2]

상기 [표2]에서와 같이, 실시예1 이 비교예 1 에 비해 우수한 물성을 구비하고 있음을 알 수 있다.

비교예 2

시멘트 32 wt%, Ｃ₄Ａ₃Ｓ계 팽창재 6 wt%, 슬래그 미분말 4 wt%, 멜라민계 유동화제 1.0 wt%, 알루미늄 파우더와 에틸셀루로스로 이루어진 특성 개선재 0.8 wt% , 아크릴계 파이버 1.2 wt%, 6호입도 규사와 7호입도 규사가 4:6 중량비로 혼합된 입도조정규사 55 wt%로 이루어진 초유동 그라우트재 조성물 100 중량부에 혼합수량 21 중량부를 첨가하여 경화시킨 후, 이에 대하여 압축강도, 팽창율, 유동성(유하시간), 응결시간 시험을 하였으며, 이를 실시예 1 의 조성비와 비교하였다. 그 결과는 [표3]과 같다.

[표 3]

상기 [표3]에서와 같이, 실시예1 이 비교예 2 에 비해 우수한 물성을 구비하고 있음을 알 수 있다.

실시예 2

시멘트 24 wt%, Ｃ₄Ａ₃Ｓ계 팽창재 6 wt%, 슬래그 미분말 12 wt%, 멜라민계 유동화제 1.0 wt%, 알루미늄 파우더와 에틸셀루로스로 이루어진 특성 개선재 0.8 wt% , 아크릴계 파이버 1.2 wt%, 6호입도 규사와 7호입도 규사가 4:6 중량비로 혼합된 입도조정규사 55 wt%로 이루어진 초유동 그라우트재 조성물 100 중량부에 혼합수량 21 중량부를 첨가하여 경화시킨 후, 이를 종래의 그라우트재 조성물(상표명 : 레미그라우트-이하 'A제품'이라 칭함)과 비교하였으며, 그 결과는 [표4]와 같다.

[표 4]

상기에서와 같이, 본 발명의 초유동 그라우트재 조성물은 종래의 A 제품에 비하여, 우수한 물성을 구비하고 있으며, 미세한 간극에 대한 주입성이 우수하기 때문에 종래에는 사용할 수 없었던 대상물에도 우수한 주입성능 및 품질을 확보할 수 있다.

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1,2 의 시험은 KS에 규정된 시멘트의 각종 품질시험에 준하여 실험을 하였으며, 압축강도 시험은 KS L 5105-97, 팽창율 시험은 KS F 2562, 유동성(유하시간)시험은 KS F 2432, 응결시간 시험은 KS L 5103의 시험방법을 적용하였다.

이하 상기와 같이 이루어진 본 발명의 초유동 그라우트재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 시공블록도를, 도 2 는 본 발명에 따른 항균성 탄소섬유패널 부착 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 항균성 탄소섬유패널 부착 후 초유동 그라우트 주입 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물에 대한 이물질을 제거하는 표면처리단계(S100)와, 상기 표면처리된 콘크리트 구조물에 항균성 탄소섬유패널 설치홈을 형성하고 이물질을 제거하는 패널홈 형성단계(S200)와, 상기 형성된 패널홈에 다수개의 항균성 탄소섬유패널을 쪽매맞춤하여 설치하는 패널부착단계(S300)와, 상기 항균성 탄소섬유패널의 오버관으로 초유동 그라우트가 배출될 때까지 항균성 탄소섬유패널의 주입구를 통해 초유동 그라우트 조성물(50)을 주입하는 그라우트 조성물 주입단계(S400)로 이루어져 있다.

상기 표면처리단계(S100)는 염해, 중성화(탄산화) 및 화학적부식 등과 같은 노후화 현상에 의해 발생된 표면콘크리트에서의 피복재 탈락, 조골재 노출, 물곰보 집중, 녹물오염, 들뜸부위 및 부식을 제거하는 것으로, 열화된 콘크리트 표면을 그라인더 등의 공구를 이용하여 완전 제거하고, 치핑된 구조물의 표면을 100~150㎏/㎡ 의 고압세정기를 사용하여 이물질을 완전히 제거한다.

상기 패널홈 형성단계(S200)는 항균성 탄소섬유패널이 설치될 수 있도록 이물질이 제거된 보수부위에 패널홈(10)을 형성하는 것으로, 소정의 깊이를 구비하도록 콘크리트 구조물(20)의 보수부위에 패널홈(10)을 형성하고, 패널홈의 바닥면 즉 콘크리트 구조물의 보수부위 표면에 다수개의 끝단 삽입홈(11)을 형성한다.

상기 패널부착단계(S300)는 이물질에 제거된 구조물의 보수부위에 다수개의 항균성 탄소섬유패널을 쪽매맞춤하여 설치하는 것으로, 이물질이 제거된 구조물에 항균성 탄소섬유 패널(30a)을 앵커볼트(40)로 고정하는 항균성 탄소섬유 패널 제 1 부착단계(S310)와, 상기 부착된 항균성 탄소섬유 패널(30a)에 또다른 탄소섬유 패널(30b)을 쪽매 맞춤하여 연속 설치하는 탄소섬유 패널 쪽매맞춤단계(S320)와, 상기 쪽매맞춤된 또다른 탄소섬유 패널(30b)을 앵커볼트(40)에 의해 콘크리트 구조물에 고정하는 탄소섬유 패널 제 2 부착단계(S330)와, 상기 항균성 탄소섬유 패널(30)이 열화부위가 제거된 콘크리트 구조물의 보수부위 전체에 설치되도록 탄소섬유 쪽매 맞춤단계 및 탄소섬유 패널 제 2 부착단계를 다수번 반복하는 반복설치단계(S340)로 이루어져 있다.

상기 항균성 탄소섬유패널(30)은 도 4 에 도시된 바와 같이, 몸체부(31)와, 상기 몸체부의 일측면에 길이방향으로 돌출형성된 삽입부(32)와, 상기 몸체부의 타측면에 길이방향으로 소정의 깊이를 구비하고 형성된 삽입홈(33)과, 상기 콘크리트 구조물의 열화부분이 제거된 콘크리트 구조물의 보수부위 표면과 마주보는 몸체부의 일측면에 소정의 간격을 유지하고 길이방향으로 돌출형성되는 다수개의 걸림부(34)와, 상기 걸림부와 걸림부 사이에 위치하도록 몸체부의 일측면에 형성되는 충전홈(35)과, 상기 몸체부의 외부노출면에 설치되는 항균성 필름층(36)으로 구성되어 있다.

상기 몸체부(31)는 중앙부위에 앵커볼트가 관통되는 앵커볼트 홀(311)이 형 성되고, 상기 앵커볼트 홀(311)을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 위치하도록 상단 양측에 그라우트 조성물 주입구(312) 및 오버관 주입구(313)가 형성되어 있다.

상기 걸림부(34)는 콘크리트 구조물과 마주보는 몸체부의 일측면에 형성되는 것으로, Ｔ형 단면을 구비하는 걸림부가 몸체부의 길이방향 즉, 항균성 탄소섬유 패널을 가로지르도록 형성되어 있다.

상기 충전홈(35)은 걸림부가 형성된 몸체부의 일측면에 형성되는 것으로, 일측 걸림부와 또다른 걸림부 사이에 위치하도록 소정의 깊이를 구비하고 형성되며, 충전홈의 입구가 좁고 내부 공간이 크도록 즉, 단면이 "Ｃ" 형상을 구비하며, 걸림부와 같이 길이방향으로 형성되어 있다.

상기 걸림부(34)와 충전홈(35)은 항균성 탄소섬유패널(30)의 설치에 따른 그라우트 조성물의 충전시, Ｔ형 단면을 구비하는 다수개의 걸림부 사이공간 및, "Ｃ" 형상을 구비하는 충전홈내로 그라우트 조성물이 충전되어 경화될 경우, 걸림부 (34)및 충전홈(35)의 단면형상에 의해 충전 경화된 그라우트 조성물(50)과 항균성 탄소섬유패널의 분리가 방지된다. 즉, 상기 걸림부(34)와 충전홈(35)의 단면형상에 의해 항균성 탄소섬유패널(30)과 그라우트 조성물(50)의 일체화가 향상된다.

상기 삽입부(32)와 삽입홈(33)은 항균성 탄소섬유패널(30)의 쪽매맞춤이음을 위한 것으로, 일측 항균성 탄소섬유패널에 형성된 삽입홈내로 또다른 항균성 탄소섬유패널에 돌출형성된 삽입부가 삽입 결합된다.

상기 항균성 필름층(36)은 은나노 입자를 고분자 수지에 균일하게 분포시킨 은나노입자 함유 수지를 항균성 탄소섬유패널의 표면에 직접 도포하여 형성하거나, 은나노입자가 함유된 수지를 필름화하여 항균성 탄소섬유패널에 부착할 수 있다.

상기와 같이 이루어진 항균성 탄소섬유패널(30)은 콘크리트 구조물(20)의 보강부위에 설치될 시, 외부로 노출되는 몸체부(31) 일측 표면에 항균성 필름층(36)이 형성되고, 콘크리트 구조물의 보강부위 표면과 마주보는 몸체부의 또다른 표면에 걸림부(34) 및 충전홈(35)이 형성되며, 몸체부의 일측면에 삽입부(32)가 돌출형성되고, 상기 삽입부(32)가 형성된 일측면에 대응하는 또다른 일측면에 삽입홈(33)이 형성되어 있다. 또한, 상기 걸림부(34), 충전홈(35), 삽입부(32) 및 삽입홈(33)은 몸체부(31)를 따라 길이방향으로 길게 형성되어 있으며, 몸체부(31)와 일체형으로 형성되어 있다. 또한, 상기 항균성 탄소섬유패널(30)은 콘크리트 구조물의 보강부위 표면과 약 2∼3㎜ 의 간격을 유지하고 설치되며, 몸체부는 약 4∼8㎜의 두께를 구비하고, 걸림부는 몸체부로부터 약 1∼4㎜의 높이를 구비하도록 돌출되어 형성되어 있다.

상기 초유동 그리우트 주입단계(S400)는 콘크리트 구조물에 설치된 항균성 탄소섬유패널과 열화부분이 제거된 구조물 보수부위의 사이 공간으로 초유동 그라우트 조성물(50)을 주입하는 것으로, 고정설치된 다수개의 항균성 탄소섬유에 형성된 오버관 주입구(313)를 통해 패널홈의 끝단삽입홈(11)내로 끝단이 삽입되도록 오버관(60)을 각각 삽입설치하는 오버관 설치단계(S410)와, 상기 고정설치된 다수개의 항균성 탄소섬유패널 중, 일측 항균성 탄소섬유의 주입관(312)에 저압주입기(70)를 연결설치하는 주입기 연결단계(S420)와, 상기 저압 주입기를 이용하여 그라우트 조성물을 주입하되, 동일 항균성 탄소섬유 패널에 설치된 오버관(60)을 통해 그라우트 조성물이 항균성 탄소섬유패널의 외부로 토출될 때까지 그라우트 조성물을 주입하는 주입단계(S430)와, 상기 그라우트 조성물이 토출되는 오버관의 외부노출 끝단을 마개 등의 밀폐수단에 의해 폐쇄시키는 오버관 폐쇄단계(S440)와, 상기 그라우트 조성물이 주입된 항균성 탄소섬유패널에 쪽매맞춤된 또다른 항균성 탄소섬유에 대하여 주입기 연결단계, 주입단계, 오버관 폐쇄단계를 다수번 반복하는 충전단계(S450)를 통해 항균성 탄소섬유패널과 콘크리트 구조물 보수부위에 그라우트 조성물을 충전하도록 되어 있으며, 상기 그라우트 조성물은 저압 주입기에 의해 5~9㎏/㎡ 압력으로 주입되어 충전된다. 또한, 상기 저압 주입기는 일반적으로 공지된 저압주입기를 사용하며, 이와 같은 저압 주입기는 공지기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기록의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 항균성 탄소섬유패널과 콘크리트 구조물 사이에 충전 경화되는 본 발명의 무기계 초유동 그라우트 조성물은 규사가 혼합된 종래의 그라우트 조성물에 비해 우수한 유동성을 구비하므로, 간극(틈)의 주입성이 우수하고, 보강부위로의 충전효율 및 작업능률이 향상되는 효과를 구비하고 있다.

또한, 본 발명은 경화체의 내부구조가 다공성인 모세관 공극으로 구성되어 있어, 충전/경화후, 항균성 탄소섬유패널의 주입구를 통한 통기성 확보가 가능하다.

또한, 본 발명은 항균성 탄소섬유 패널 및 무기계 초유동 그라우트재를 간단한 방법으로 설치 주입하도록 되어 있어, 중성화, 염해, 동해 및 화학적부식의 열화를 받아 콘크리트 구조물의 내하력이 손실 및 손실이 예측되는 구조물에 내하력를 증가시켜 주는 효과가 있다.

또한, 상기 항균성 탄소섬유패널에는 항균성 필름층이 더 형성되어 있어, 우수한 항균성을 구비한다.

또한, 본 발명은 항균성 탄소섬유패널을 쪽매맞춤이음에 의해 설치하도록 되어 있어, 현장에서 조립 및 이음부 시공이 간단하고, 공정을 단축시키며, 쪽매연결에 의해 기밀을 유지하므로, 내부에 충전된 그라우트 조성물의 외부 누출을 방지하는 등 많은 효과가 있다.

Claims (12)

1. 포틀랜드 시멘트 성분 20∼40wt%,

   무기계 팽창재 2∼10wt%,

   필러 5∼15wt%,

   입도조정 규사 35∼65wt%,

   유동화제 0.2∼1.5wt%,

   특성 개선재 0.05∼1.5wt%,

   파이버 0.2∼2.5wt% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 무기계 팽창재는 주 구성광물이 Ｃ₄Ａ₃Ｓ(C 는 CaO, A 는 Al₂O₃, S 는 SO₃)인 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 입도조정 규사는 0.6㎜이하의 입도를 구비하는 규사 30∼50wt%, 0.3㎜ 이하의 입도를 구비하는 규사 50∼70wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 필러는 플라이애쉬, 슬래그 미분말, 제지애쉬, 카올린 광물 중 하나이상을 선택 혼용하는 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 유동화제는 멜라민계, 나프탈렌계, 카르복실계 유동화제 중 하나인 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
6. 제 1 항에 있어서;

   상기 특성개선재는 구연산, 소듐 글루코네이트, 주석산, 규불화염, 메틸셀루로스, 에틸셀루로스, 보릭애시드, 알루미늄 파우더, 소포제로 이루어진 군에서 2∼4 가지를 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
7. 제 1 항에 있어서;

   상기 파이버는 폴리프로필렌계, 아크릴계, 아크릴아미드계, 셀루로스계의 파이버 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물.
8. 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물에 대한 이물질을 제거하는 표면처리단계;

   상기 표면처리된 콘크리트 구조물에 항균성 탄소섬유패널 설치홈을 형성하고 이물질을 제거하는 패널홈 형성단계;

   상기 형성된 패널홈에 다수개의 항균성 탄소섬유패널을 쪽매맞춤하여 설치하는 패널부착단계;

   상기 항균성 탄소섬유패널의 오버관으로 초유동 그라우트가 배출될 때까지 항균성 탄소섬유패널의 주입구를 통해 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항으로 이루어진 초유동 그라우트 조성물을 주입하는 그라우트 조성물 주입단계로 이루어지되,

   상기 패널부착단계는 이물질이 제거된 구조물에 항균성 탄소섬유 패널을 앵커볼트로 고정하는 항균성 탄소섬유 패널 제 1 부착단계와,

   상기 부착된 항균성 탄소섬유 패널에 또다른 탄소섬유 패널을 쪽매맞춤이음하여 연속 설치하는 탄소섬유 패널 쪽매맞춤단계와,

   상기 쪽매맞춤이음된 또다른 탄소섬유 패널을 앵커볼트에 의해 콘크리트 구조물에 고정하는 탄소섬유 패널 제 2 부착단계와,

   상기 항균성 탄소섬유 패널이 열화부위가 제거된 콘크리트 구조물의 보수부위 전체에 설치되도록 탄소섬유패널 쪽매 맞춤단계 및 탄소섬유 패널 제 2 부착단계를 다수번 반복하는 반복설치단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보강공법.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서;

    상기 그라우트 조성물 주입단계는 고정설치된 다수개의 항균성 탄소섬유패널에 형성된 오버관 주입구를 통해 패널홈의 끝단삽입홈내로 끝단이 삽입되도록 오버관을 각각 삽입설치하는 오버관 설치단계와,

    상기 고정설치된 다수개의 항균성 탄소섬유패널 중, 일측 항균성 탄소섬유 패널의 주입관에 저압주입기를 연결설치하는 주입기 연결단계와,

    상기 저압 주입기를 이용하여 그라우트 조성물을 주입하되, 동일 항균성 탄 소섬유패널에 설치된 오버관을 통해 그라우트 조성물이 항균성 탄소섬유패널의 외부로 토출될 때까지 그라우트 조성물을 주입하는 주입단계와,

    상기 그라우트 조성물이 토출되는 오버관의 외부노출 끝단을 마개 등의 밀폐수단에 의해 폐쇄시키는 오버관 폐쇄단계와,

    상기 그라우트 조성물이 주입된 항균성 탄소섬유패널에 쪽매맞춤된 또다른 항균성 탄소섬유패널에 대하여 주입기 연결단계, 주입단계, 오버관 폐쇄단계를 다수번 반복하는 충전단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보강공법.
11. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서;

    상기 항균성 탄소섬유패널은 몸체부와,

    상기 몸체부의 일측면에 길이방향으로 돌출형성된 삽입부와,

    상기 몸체부의 타측면에 길이방향으로 소정의 깊이를 구비하고 형성된 삽입홈과,

    상기 콘크리트 구조물의 열화부분이 제거된 콘크리트 구조물의 보수부위 표면과 마주보는 몸체부의 일측면에 소정의 간격을 유지하고 길이방향으로 돌출형성되는 다수개의 걸림부와,

    상기 걸림부와 걸림부 사이에 위치하도록 몸체부의 일측면에 형성되는 충전홈과,

    상기 몸체부의 외부노출면에 설치되는 항균성 필름층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보강공법.
12. 제 11 항에 있어서;

    상기 몸체부는 중앙부위에 앵커볼트가 관통되는 앵커볼트 홀이 형성되고, 상기 앵커볼트 홀을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 위치하도록 상단 양측에 그라우트 조성물 주입구 및 오버관 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보강공법.

Images