KR100717174B1 - 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트구조물의 차수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법에 관한 것으로, 그 목적은 건조면 및 수중에서도 콘크리트 구조물 익스팬션 조인트 파손부위를 용이하게 보수할 수 있는 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 콘크리트 구조물 조인트 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물에 해안 이물질을 제거하는 표면처리 단계; 상기 표면 처리된 콘크리트 조인트 부분의 이물질을 고압세정수에 의해 제거하는 이물질 및 열화부 제거단계; 상기 이물질이 제거된 콘크리트 구조물에 비스페놀형 에폭시 수지(Diglycidyl ether of bisphenol) 50 ∼ 70wt%, 아민계 경화제 20 ∼ 35wt%, 세라믹 분말 5 ∼ 20wt%로 이루어진 수중 경화 접착제를 도포하는 도포단계; 수중경화 접착제 도포 후 차수작용을 하는 신축부재를 설치하는 단계;로 이루어져 있다.

익스팬션조인트, 보수, 차수, 수중경화접착제, 콘크리트

Description

수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법{Adhesive composites aquatic hardening and waterproofing method for concrete structures using it thereof}

도 1 은 본 발명에 따른 차수공법을 보인 블록 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 차수시공방법을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 컷트된 열화부위 (20) : 콘크리트 구조물

(30) : 수중 경화용 접착제 (40) : 신축부재

본 발명은 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법에 관한 것으로, 콘크리트 구조물의 익스팬션 조인트 파손부위에 물성이 우수한 수중경화용 접착제 조성물를 도포하고 이를 이용하여 차수작용을 하는 신축부재를 설치함으로써, 익스팬션 조인트의 손상으로 인한 물의 침투를 방지할 수 있는 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법에 관한 것이 다.

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

동결융해에 의한 콘크리트구조물의 열화는 겨울철에 콘크리트중의 수분이 동결과 융해를 반복함으로써 콘크리트에 균열, 스케일링(scalilng), 손상 등, 동해를 일으키는 현상을 말하는 것으로, 특히 콘크리트 타설 후 응결경화의 초기에 입은 콘크리트의 동해를 초기 동해라고 한다.

동해의 형태로서는 대부분의 경우 미세한 균열의 발생으로 지도 모양으로 나타나는 패튼 크랙(pattern crack)이나 구조물의 이음매, 단부 혹은 구조균열에 따라 나타나는 균열 등이 있으며, 동해의 가장 일반적인 형태는 표면층의 박리(스케일링)이다. 스케일링은 콘크리트표면의 얇은 시멘트페이스트나 모르터가 벗겨지는 것으로 이것이 진행하면 골재사이의 모르터 및 굵은 골재의 탈락으로 이어지며, 또한 팝 아웃이라 불리워지는 것은 콘크리트표면층 부근의 강도가 낮은 다공질 골재가 동결 팽창하여 외부 측의 모르타르 부분을 박리시켜 원추형 모양으로 움푹 패이는 것을 말한다.

경화 콘크리트의 동해에 의한 균열은 시멘트 페이스트나 골재내부의 공극내 에 있는 공극수의 팽창에 의해 발생되는데, 물이 동결하면 약 9%의 체적 팽창이 생기며 이 체적팽창이 아직 동결하지 않은 물을 이동시켜 이때 발생한 압력에 의하여 동해가 발생하며 이것을 수압설이라 한다.

대부분의 콘크리트 구조물은 법적으로 50M 이상인 구조물은 익스팬션 조인트를 설치하게 되어 있으며, 교량 및 수로교 구조물 또한 일정한 간격으로 익스팬션 조인트를 설치하게 되어 있다. 이는 콘크리트 구조물은 열을 받으면 늘어나는 성질을 가지고 있어 콘크리트 구조물이 장 스팬인 경우 익스팬션 조인트를 설치하여 콘크리트의 인장에 대하여 대처하기 위한 것이다.

그러나, 상기와 같은 익스팬션 조인트 부분은 동해에 의한 발생된 열화로 인하여 탈락하는 현상이 발생되고 있으며, 이러한 익스팬션 조인트의 손상부위를 통해 물이 침투하여 콘크리트를 부식시킴과 동시에, 내구성 연한이 단축되는 현상이 발생되고 있다.

물론, 종래에는 상기와 같은 기존 익스팬션 조인트 설치 및 보수를 위하여, 콘크리트 사이에 단열재 및 실런트 등으로 신설 및 보수를 실시하는 방법이 사용되고 있으나, 이 역시, 1년∼2년 사이에 동해로 인하여 조인트 부분에서 들뜸 및 탈락 현상이 일어나고 있다. 즉, 실런트 및 단열재가 들떠서 물이 조인트 사이로 침투하여 동결융해를 받으며, 인하여 콘크리트 구조물의 열화를 진행시키는 문제점이 있으며, 특히, 보수 공사시 조인트 주위에 물이 있을 경우, 대부분 접착제와 콘크리트 사이에 접착성 좋지 않아 하자가 발생하고 있는 등 여러가지 문제점이 있었 다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 건조면 및 수중에서도 콘크리트 구조물 익스팬션 조인트 파손부위를 용이하게 보수할 수 있는 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 익스팬션 조인트 부분에서 들뜸 및 동결융해로 인하여 콘크리트 구조물에 발생된 피해를 신속하고 용이하게 보수할 수 있는 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 물성을 구비하는 수중경화용 접착제를 도포하여 신설 콘크리트 구조물의 익스팬션 조인트 부분의 우수한 차수성 및 내구성 저하를 방지하는 수중경화용 접착제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 익스팬션 조인트 파손부위에 부착성이 우수한 수중경화용 접착제 조성물를 도포하고, 이에 차수작용을 하는 신축부재를 설치하여, 물의 침투를 방지함으로써, 콘크리트 구조물의 부식을 방지하고 내구성을 향상 시키도록 한 것이다.

상기 수중경화용 접착제는 건조면 및 수중에서도 사용가능하도록 한 것으로, 에폭시 수지와 아민계 경화제, 세라믹 분말로 이루어져 있다. 즉, 수중경화용 접착제는 비스페놀형 에폭시 수지(Diglycidyl ether of bisphenol) 50 ∼ 70wt%, 아민계 경화제 20 ∼ 35wt%, 세라믹 분말 5 ∼ 20wt%로 이루어져 있다.

상기 에폭시 수지의 특징은 중합도(Average degree of polymerization) 0.1 ∼ 0.2, 에폭시 당량(Epoxide equivalent) 180 ∼ 210, 비중 1.5 ∼ 1.75 이다.

상기 경화제는 에폭시 수지와의 경화반응이 저온에서도 우수하도록 변성 지방족 아민 및 폴리 아마이드가 혼용된 경화제를 사용하여 접착제의 안정성 및 경화성을 확보하고, 내수성 및 수중에서도 우수한 경화성과 접착성능을 갖는다.

상기 경화제의 사용양이 20wt% 이하인 경우에는 수중에서 도막의 경화가 불량하여 접착성능이 현저히 감소하고, 35wt% 이상인 경우에는 경화체의 내수성 및 압축강도가 급격히 저하한다.

이때, 변성 지방족 아민 및 폴리 아마이드 경화제의 혼합비율은 중량비로 1 : 1 ∼ 1 : 3 으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기의 혼합비율에서 변성 지방족 아민의 혼합비율을 1 이하로 하면 저온에서 접착제 경화성이 저하되어 수중에서 경화체의 안정성 및 인장강도가 감소되고, 폴리 아마이드의 혼합비율이 1 이하인 경우 모체와의 접착력이 감소하며 내수성이 크게 저하되는 특징이 있다.

상기 세라믹분말은 철, 마그네슘, 알칼리 금속, 알루미늄으로 이루어진 규산염으로 비중은 2.95 ∼ 3.5인 광물질로서 200 mesh이하의 분말이 적합하다. 이 세 라믹 분말은 접착재의 경화 수축율을 감소시킴으로서 질량 및 부피변화율을 최소화시켜 경화체의 장기 안정성을 높이는 작용 및 마모저항성을 높이는 작용을 한다. 200mesh 이상의 분말을 사용할 경우 재료의 분리가 발생하여 혼합물의 저장 안정성이 감소될 뿐만 아니라 혼합성능이 감소되고 접착제의 균질성이 저하되어 경화체의 안정성 및 마모저항 성능이 크게 떨어지게 된다. 20% 이상 사용을 할 경우에는 작업성능이 감소되어 접착제의 부착성능 및 내수성이 감소하게 된다. 그리고 5% 이하로 사용을 할 경우에는 경화체의 기계적 안정 성능이 크게 감소하게 된다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

에폭시 수지 60wt%, 아민계 경화제 25wt%, 세라믹분말 15wt%의 조성으로 이루어진 접착제 조성물에 대하여 압축강도, 인장강도, 부착강도, 경도 실험을 하였으며 그 결과는 다음의 [표1]과 같다.

[표1]

비교예 1

에폭시 수지 66wt%, 아민계 경화제 19wt%, 세라믹분말 15wt%의 조성으로 이루어진 접착제 조성물에 대하여 압축강도, 인장강도, 부착강도 실험을 하였으며, 이를 실시예 1의 조성비와 비교하였다. 그 결과는 [표2]와 같다.

[표2]

비교예 2

에폭시 수지 54wt%, 아민계 경화제 25wt%, 세라믹분말 21wt%의 조성으로 이루어진 접착제 조성물에 대하여 압축강도, 인장강도, 부착강도 실험을 하였으며, 이를 실시예 1 의 조성비와 비교하였다. 그 결과는 [표3]과 같다.

[표3]

실시예 2

에폭시 수지 60wt%, 아민계 경화제 25wt%, 세라믹분말 15wt%의 조성으로 이 루어진 접착제 조성물을 종래의 에폭시 접착제(제품 A)와 비교하였으며, 그 결과는 [표4]와 같다.

[표4]

실시예 3

에폭시 수지 60wt%, 아민계 경화제 25wt%, 세라믹분말 15wt%의 조성으로 이루어진 접착제 조성물을 종래의 에폭시 접착제(제품 A)와 습윤상태 시험편에 접착 후 수중양생을 하여 부착강도를 비교하였으며, 그 결과는 [표5]와 같다.

[표5]

콘크리트 구조물용 에폭시 접착제가 구비하여야 할 물성값은 습윤상태의 시편인 경우 부착강도 30㎏_f/㎠ 이상으로 KS F 4923에 규정되어 있음을 고려할 경우 실시예 1 내지 5에서와 같이 본 발명의 조성물은 종래의 제품에 비해 매우 우수한 부착성능을 갖고 있음을 알 수 있다.

상기 실시예 1 및 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2 의 시험은 KS F 4923에 규정된 각종 품질시험에 준하여 실험을 하였으며, 실시예 3의 부착강도 시험은 KS F 4923-02의 시험방법을 적용한 후 수중양생을 하여 측정하였다.

이하 상기와 같이 수중경화 접착제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 차수 공법을 첨부된 도면에 연계하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 차수공법을 보인 블록 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 차수시공방법을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 콘크리트 구조물의 익스팬션 조인트 부위의 차수공법에 있어서, 콘크리트 구조물 조인트 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물에 해안 이물질을 제거하는 표면처리 단계(S100)와, 상기 표면 처리된 콘크리트 조인트 부분의 이물질을 고압세정수에 의해 제거하는 이물질 및 열화부 제거단계(S200)와, 상기 이물질이 제거된 콘크리트 구조물에 수중 경화 접착제를 도포하는 도포단계(S300)와, 수중경화 접착제 도포 후 차수작용을 하는 신축부재를 설치하는 단계(S400)로 이루어져 있다.

도 2 에는 본 발명에 따른 열화부 컷트 후 표면 세정 예시도, 수중경화용 접착제 도포 예시도 및, 수중경화용 접착제 도포후 신축부재 설치 예시도가 도시되어 있다.

상기 표면처리단계(S100)는 염해, 중성화(탄산화), 동결융해 및 화학적부식 등과 같은 콘크리트 구조물의 익스팬션 조인트 부분에서 노후화 현상으로 인해 의해 발생된 조인트 들뜸, 익스팬션 조인트 탈락 부위을 제거하는 것으로, 열화된 콘크리트 표면을 그라인더 등의 공구를 이용하여 완전 제거한다.

상기 이물질 및 열화부 제거단계(S200)는 커트된 콘크리트 구조물의 표면을 100~150㎏/㎡ 의 고압세정기를 사용하여 이물질을 완전히 제거한다.

상기 수중경화 접착제 도포단계(S300)는 비스페놀형 에폭시 수지(Diglycidyl ether of bisphenol) 50 ∼ 70wt%, 아민계 경화제 20 ∼ 35wt%, 세라믹 분말 5 ∼ 20wt%로 이루어져 있으며 로울러나 도료작업용 붓 또는 에어스프레이건 등을 사용하여 원액 그대로 함침시켜 균일하게 도포 한다.

상기 신축부재 설치 단계(S400)는 미리 조인트 간격을 산정하여 차수작용을 하는 신축부재를 제단 설치한다. 이때, 상기 신축부재는 널리 공지된 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상술한 특정은 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 본 발명은 비스페놀형 에폭시 수지(Diglycidyl ether of bisphenol) 50 ∼ 70wt%, 아민계 경화제 20 ∼ 35wt%, 세라믹 분말 5 ∼ 20wt%로 조성된 수중경화 접착제 조성물을 도포하도록 되어 있어, 중성화, 영해, 동결융해 및 화학적 부식의 열화를 받은 익스팬션 조인트 부분에 손상이 있을 경우 건조면 및 수중에서도 신축부재를 용이하게 접착할 수 있으며, 조인트 부위 손상으로 인하여 물이 콘크리트로 침투하여 생기는 철근부식 및 콘크리트 내구성 저하를 막을 수 있다.

또한, 본 발명은 수중경화 접착제 도포후, 차수작용을 하는 신축부재를 설치하여 손상된 익스팬션 조인트 부분을 보수하도록 되어 있어, 보수가 용이하고 작업을 신속하게 진행할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (6)

1. 중합도(Average degree of polymerization) 0.1 ∼ 0.2, 에폭시 당량(Epoxide equivalent) 180 ∼ 210 을 구비하는 비스페놀형 에폭시 수지(Diglycidyl ether of bisphenol) 50 ∼ 70wt%;

   변성 지방족 아민과 폴리 아마이드가 중량비로 1 : 1 ∼ 1 : 3 으로 혼합된 아민계 경화제 20 ∼ 35wt%;

   비중 2.95 ∼ 3.5 를 구비하는 200 mesh 이하의 규산염으로 이루어진 세라믹 분말 5 ∼ 20wt%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중경화용 접착제 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 규산염 세라믹분말은 철, 마그네슘, 알칼리 금속, 알루미늄으로 이루어진 규산염인 것을 특징으로 하는 수중경화용 접착제 조성물.
5. 삭제
6. 콘크리트 구조물의 익스팬션 조인트 부위의 차수공법에 있어서;

   콘크리트 구조물 조인트 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물에 해안 이물질을 제거하는 표면처리 단계;

   상기 표면 처리된 콘크리트 조인트 부분의 이물질을 고압세정수에 의해 제거하는 이물질 및 열화부 제거단계;

   상기 이물질이 제거된 콘크리트 구조물에 제 1 항 또는 제 4 항으로 이루어진 수중 경화 접착제를 도포하는 도포단계;

   수중경화 접착제 도포 후 차수작용을 하는 신축부재를 설치하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중경화용 접착제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 차수공법.

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