KR100629858B1 - 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법 - Google Patents

습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트의 내구성 및 강도확보, 철근부식 및 누수방지 그리고 시설물 유지보수비를 절감시키며, 습윤조건하에서의 높은 수밀성과 충분한 강도를 확보할 수 있도록 한 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제는 고무액상폴리머(rubber polymer) 30∼40중량%와; 세라믹분말(ceramic powder) 15∼25중량%와; 금속분말(metal powder) 10∼20중량%와; 시멘트, 자갈, 규사, 모래로 이루어지는 혼합물 15∼45중량%로 하는 주재료로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강공법은 보수 보강할 대상 콘크리트 구조물의 표면을 정리함과 동시에 고압수로 세척하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물의 철근의 녹을 제거하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물에 세라믹 코팅제를 도포하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물에 상기 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제를 타설함과 동시에 경화시키는 단계를 순차적으로 시행하여 콘크리트 구조물을 보수 보강함을 특징으로 한다.
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Description

습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법{Wet and underwater concrete structures repair/reinforcement agent and repair/reinforcement method of construction}
본 발명은 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법에 관한 것으로, 특히 콘크리트의 내구성 및 강도확보, 철근부식 및 누수방지 그리고 시설물 유지보수비를 절감시키며, 습윤조건하에서의 높은 수밀성과 충분한 강도를 확보할 수 있도록 한 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 건설산업의 급격한 발전으로 대량의 수중 및 지하 콘크리트 구조물의 건설로 습윤 및 수중구조물의 유지관리 및 보수ㆍ보강문제가 큰 문제로 제기되고 있다.
또한, 콘크리트 구조물의 시공중 부적절한 재료의 사용과 부실시공 및 시공 후 유지관리의 미비로 대규모의 보수 및 보강공사가 빈번하게 수행되고 있는 실정이다.
구조물의 위치상 항상 수분에 노출되거나 수중 콘크리트 구조물인 경우 현재까지 완벽하게 구조물을 보수ㆍ보강할 방안이 없는 형편이다.
그리고 콘크리트 구조물의 방식/방수처리가 불충분하여 철근부식, 콘크리트부식, 중성화 및 결로현상이 발생되고 있다.
특히, 습윤 콘크리트 구조물의 보수 및 보강은 기존 콘크리트 구조체와의 부착 및 강도가 매우 중요하다.
또한, 콘크리트 구조물의 수밀성은 비록 구조물에 또 다른 하자가 발생되지 않더라도 매우 중요하다.
따라서, 수중 및 습윤조건하에서의 새로운 재료의 보수ㆍ보강공법이 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 콘크리트의 내구성 및 강도확보, 철근부식 및 누수방지 그리고 시설물 유지보수비를 절감시키며, 습윤조건하에서의 높은 수밀성과 충분한 강도를 확보할 수 있도록 한 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제는 고무액상폴리머(rubber polymer) 30∼40중량%와; 세라믹분말(ceramic powder) 15∼25중량%와; 금속분말(metal powder) 10∼20중량%와; 시멘트, 자갈, 규사, 모래로 이루어지는 혼합물 15∼45중량%로 하는 주재료로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강공법은 보수 보강할 대상 콘크리트 구조물의 표면을 정리함과 동시에 고압수로 세척하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물의 철근의 녹을 제거하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물에 세라믹 코팅제를 도포하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물에 상기 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제를 타설함과 동시에 경화시키는 단계를 순차적으로 시행하여 콘크리트 구조물을 보수 보강함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 기술적 구성 및 작용효과를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제는 고무액상폴리머(rubber polymer) 30∼40중량%와; 세라믹분말(ceramic powder) 15∼25중량%와; 금속분말(metal powder) 10∼20중량%와; 시멘트, 자갈, 규사, 모래로 이루어지는 혼합물 15∼45중량%로 하는 주재료로 구성된다.
여기서, 상기한 주재료에 아민 액상 폴리머(amine polymer) 70∼80중량%와; 세라믹분말(ceramic powder) 20∼30중량%로 구성되는 경화제가 첨가된다.
또한, 상기 고무액상폴리머(rubber polymer), 세라믹분말 및 금속분말의 각 배합비를 나타내는 일정 범위의 수치들은 절대적인 것은 아니며, 경우에 따라서는 약간의 변동이 있을 수 있다.
여기서, 본 발명자에 의한 다수회의 자체 실험결과에 의하면, 각 구성요소들이 위에 기재된 바와 같은 범위의 값을 가질 때, 인장 강도, 압축 강도, 인장전단 접착강도 등의 물리적 특성이 가장 우수하게 나타남을 알 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제는 무기계 첨단신소재로서, 기존의 에폭시계 성분의 유기체가 아닌 아연(Zn) 성분을 합성 조합하여 만든 제품으로, 성분은 금속분말과 세라믹분말과 폴리머 및 혼합물로 구성되며, 물성 자체의 자생 발열로 인한 분자와 분자결합이 이루어져 완전한 화학적 결합이 이루어지며, 친수기와 소수기를 보유한 계면활성제로서의 재료적 특성이 있다.
본 발명의 재료적 특성
항 목 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제
주재료 금속분말 + 세라믹분말 + 폴리머 + 혼합물
비중 1.1 - 1.5
인장강도 KSM6518 : 110 - 170㎏/㎠
압축강도 KSM5333 : 300 - 1100㎏/㎠
인장전단접착강도 KSM3734 : 60 - 110㎏/㎠

상기한 바와 같은 재료적 특성을 갖는 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제는 고강도재료(압축강도, 인장강도)로 보수ㆍ보강의 효과가 크며, 콘크리트 또는 금속과의 접착력과 내마모성이 좋으며, 수중에서도 접착 및 경화가 쉽게 이루어지며, 해수나 내약품성 즉, 구조물의 부식환경에 대한 저항력이 크며, 기존 구조물의 재질에 관계없이 모든 구조물에 사용 가능하다.
이하, 본 발명의 사용시 타 재료와의 배합비에 대해 설명한다.

1. 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제(쎄라스콘) 배합비(질량비)
종류 주재료 경화제 희석제
쎄라스콘 5 - 6 1 2 - 10

2. 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제(쎄라스콘)와 골재 배합비(중량%)
혼합물(중량%)
쎄라스콘 골재+모래 슬러지, 규사 시멘트 기타(작은입자)
50 - 70 30 - 50 - - -
40 - 60 - 40 - 50 - -
30 - 60 - 40 - 70 -
30 - 60 - - - 40 - 70
3. 본 발명의 재료 내식성실험 결과
종 류 시험방법 시험결과 비 고
염수침적시험 5% NaCl 50℃ ± 5℃ 유지 이상없음 3,000시간(125일) 침적
가솔린시험 실내온도 이상없음 3,000시간(125일) 침적
고온수시험 80℃ ± 5℃ 유지 이상없음 1,000시간(42일) 침적
염수ㆍ건습 반복시험 3 NaCl 이상없음 168시간(7일) 침적
염수ㆍ가솔린 반복시험 3 NaCl + 가솔린 이상없음 336시간(14일) 침적
염수ㆍ원유 반복시험 3 NaCl + 원유 이상없음 336시간(14일) 침적
원적외선 시험 FC-TM-20 이상없음 24시간 통과 후
염수 분무시험 35년 3,000시간(125일) 침적
4. 본 발명의 다양한 실험 결과
실 험 명 일반콘크리트 쎄라스콘
중성화실험 7㎝ 변화 변화없음
동결융해저항성 평가실험 50.1% 99.1%
침식저항성 실험 0.59% 변화없음
염화물이온 침투저항성 실험 8,000쿨롱 5쿨롱
전위차 촉진 부식실험 20% 변화없음
5. 본 발명의 강도 실험 결과
실 험 명 쎄라스콘
압축강도 실험 1일 강도 120 - 312kgf/㎠ 이상
인장강도 콘크리트 단면에서 파괴
수중구조물 보수 실험 기존 콘크리트에서 파괴
수중구조물 보강 실험 콘크리트 단면에서 파괴
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제를 이용한 구조물 보수ㆍ보강에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강공법은 보수ㆍ보강할 대상 콘크리트 구조물의 표면을 정리함과 동시에 고압수로 세척하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물의 철근의 녹을 제거하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물에 세라믹 코팅제를 도포하는 단계; 상기 대상 콘크리트 구조물에 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제를 타설함과 동시에 경화시키는 단계를 순차적으로 시행하여 콘크리트 구조물을 보수ㆍ보강한다.
여기서, 상기 세라믹 코팅제 도포 후, 바람직하게는 대상 콘크리트 구조물의 표면에 격자형 철망(expanded metal), 탄소섬유, 강판, 에폭시패널, 기타 인장력이 있는 자재 중 어느 하나를 앵커로 고정하는 단계를 추가하여 구조물을 보강한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강공법은 다음과 같은 작용효과가 있다.
첫째, 본 발명은 습윤 및 수중에서 기존 보수재에 비하여 접착력이 3배 이상이다.
둘째, 본 발명은 대상 구조물의 재질에 관계없이 접착성능이 뛰어나 내구년한이 반영구적이다.
셋째, 본 발명은 재료의 내구성(중성화, 염해, 동결융해 등), 내산성, 내염성, 내마모성, 내약품성에 뛰어나다.
넷째, 본 발명은 고밀도 경화상태이므로 미생물의 활착을 방지하므로 내부식 성이 강하다.
다섯째, 본 발명은 접착력과 내마모성이 강하여 콘크리트의 부식을 방지하며, 내구년한이 35년 이상이다.
여섯째, 본 발명은 물성자체의 자생 발열로 인하여 분자와 분자결합이 이루어지는 새로운 보수ㆍ보강공법이다.
일곱째, 본 발명은 기존 콘크리트 구체 보수 후 무독성으로 환경오염이 없는 자연 친화적인 보수ㆍ보강공법이다.
여덟째, 본 발명은 수중 저항력이 우수하여 담수, 해수에서 접착 경화가 가능하므로 수중작업이 가능하다.
아홉째, 본 발명은 작업환경이나 여건에 따라 경화시간의 조절이 가능하므로 보수ㆍ보강의 공사기간이 단축되며, 방식, 방수처리가 뛰어나므로 보수ㆍ보강 후 별도의 공정이 불필요하다.
열째, 본 발명은 기본제와 경화제의 무용제 상태로 시멘트, 자갈, 모래, 규사 등과 배합하여 사용이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제 및 보수ㆍ보강공법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 기중환경, 담수환경 및 해수환경에서의 강도특성, 내구특성이 탁월한 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 수중작업하에서 시공성과 충전성이 탁월한 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 급속 해수침식저항성 평가, 가열변화량 평가, 경화수축량 평가, 충격저항성 평가에서 물리적, 역학적 성질이 우수하고, 에폭시에 비하여 동등 이상의 재료적 특성이 있는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제와 골재를 혼합한 경우에는 사용환경에 관계없이 탁월한 강도를 발현하는 이점이 있다.
다섯째, 본 발명은 염화이온침투가 거의 없는 재료적 특성으로 해양구조물에 탁월한 효과가 있다.
여섯째, 본 발명은 동결융해저항시험에서 내구지수가 90%를 초과하는 우수한 저항성이 있다.
일곱째, 본 발명은 황산 침식저항성이 수중불분리성 콘크리트보다 우수한 이점이 있다.
여덟째, 본 발명은 중성화에 대한 영향이 거의 없을 뿐만 아니라 보강재료와 혼용하여 사용할 경우 기중 또는 수중 보강에 탁월한 효과가 있다.
아홉째, 본 발명은 기중 또는 수중영역을 포함한 습윤조건에 노출된 콘크리트 구조물에 대한 획기적인 보수재료로서의 활용이 기대되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 보수 보강할 대상 콘크리트 구조물의 표면을 정리함과 동시에 고압수로 세척하는 단계;
    상기 대상 콘크리트 구조물의 철근의 녹을 제거하는 단계;
    상기 대상 콘크리트 구조물에 세라믹 코팅제를 도포하는 단계;
    상기 대상 콘크리트 구조물에 고무액상폴리머(rubber polymer) 30∼40중량%와; 세라믹분말(ceramic powder) 15∼25중량%와; 금속분말(metal powder) 10∼20중량%와; 시멘트, 자갈, 규사, 모래로 이루어지는 혼합물 15∼45중량%로 하는 주재료로 구성되는 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강제를 타설함과 동시에 경화시키는 단계를 순차적으로 시행하여 콘크리트 구조물을 보수 보강함을 특징으로 하는 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강공법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅제 도포 후, 대상 콘크리트 구조물의 표면에 격자형 철망(expanded metal), 탄소섬유, 강판, 에폭시 패널, 기타 인장력이 있는 자재중 어느 하나를 앵커로 고정하는 단계를 추가하여 구조물을 보강함을 특징으로 하는 습윤 및 수중 콘크리트 구조물 보수ㆍ보강공법.
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KR101084506B1 (ko) 2007-12-14 2011-11-18 한국건설생활환경시험연구원 철 미분말（Ｓｔｅｅｌ　ｐｏｗｄｅｒ）을 이용하여 내구성·내부식 특성을 향상시킨 콘크리트 혼화재용 조성물 및 이를 이용한 터널용 프리캐스트 패널

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