KR100840360B1 - 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법 - Google Patents

맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노면(路面)에 설치되어 지하통로로 사람이 출입할 수 있게 만든 맨홀의 인상 보수공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 선택되어진 적어도 하나의 시멘트 31~43 중량% , 실리카흄, 슬래그미분말, 플라리애쉬, 실리카분말, 메타카올린 중에서 선택되어진 하나 이상의 포졸란계 혼화재 0.2~9.5 중량%, 유동화제 0.1~1.2 중량%, 증점제 0.005~0.08 중량%, 팽창재 0.42~3.5 중량%, 소포제 0.01~0.2 중량%, 요구되어진 색상의 무기안료 0.2~7.0 중량%, 섬유보강재 0.03~4.0 중량%, 응결촉진제 0.02~1.0 중량%, 지연제 0.005~0.52 중량%, 골재 30~68 중량%를 혼합하여 분체 조성물을 구비하고, 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼 중 어느 하나에서 선택된 적어도 하나의 성분 17.0~83.0 중량%, 소포제 0.05~0.3 중량%, 증점제 0.03~0.4중량%, 방동제 0.02~0.9 중량%, 물 16.9~81.4 중량%를 포함한 액상조성물을 구비하며, 상기 분체 조성물 75~86 중량% 와 폴리머가 혼합되어진 액상 조성물 14~25 중량%를 혼합하고 시공부위에 설치되어진 적어도 1~2장 이상의 도넛츠형 또는 우물정(井)형 콘크리트 보강 적층재에 부어 맨홀틀의 신설 및 인상보수를 목적으로 하는 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법에 관한 것이다.
시멘트, 유기질, 무기질, 보강 적층재, 골재, 섬유

Description

맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법{FIBER REINFORCED HIGH SPEED HARDENING CONCRETE COMPOSITES FOR MANHOLE LIFTING AND MANHOLE}
본 발명은 노면(路面)에 설치되어 지하통로로 사람이 출입할 수 있게 만든 맨홀의 인상 보수공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로 및 인도의 지하에 매설되어져 있는 상,하수도 관로, 우수 관로, 전기,통신케이블 및 가스 시설 등의 유지 및 보수를 위한 작업자의 출입과 설치물의 반입에 필요한 통로로 사용되도록 노면 설치된 맨홀에서 맨홀뚜껑과 틀은 도로면이나 인도상에 노출시켜 설치하게 되어 있으며, 특히, 도로상의 맨홀은 주행차량의 반복 하중으로 인해 맨홀주변 노면 훼손이나 맨홀뚜껑과 틀의 파손으로 인해 보수공사를 필요로 하게 되며, 노후화된 도로의 주기적인 덧씌우기 포장작업으로 인하여 도로면보다 낮아진 경우에는 맨홀틀의 인상을 하게된다. 따라서, 본 발명은 환경과 용도의 특성에 맞게 기능화된 특수시멘트 콘크리트계의 무기질 성분과 단일 무기질 시멘트계의 약점인 내약품성 저하 및 고강도로 인한 전단강도 저하등의 취성을 보완하기 위한 수용성 유기질 성분과 혼합하여 도로 위의 맨홀 및 인도 위의 맨홀을 신설 및 인상 보수등을 시공할 수 있도록 개발된 조성물을 제공하고자 하며, 이 조성물과 맨홀틀과 일체를 이루기 위해 콘크리트 보강 적층재를 사용하여 균열억제 및 박리이탈을 방지할 수 있도록한 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법에 관한 것이다.
종래에 사용된 보수재료는 맨홀틀 인상과 더불어 인상부분의 채움과 노면포장을 위하여 마감재를 필요로 한다. 종래의 인상부분에 사용되어진 소재로는 규격화되어진 프라스틱 성질의 높이조절 인상링, 에폭시수지와 골재의 혼합물, 물과 혼합하는 초속경 몰탈 및 초속경콘크리트, 속경성이 없는 몰탈 및 콘크리트, 벽돌 및 인터로킹 블록등을 이용한 인상부분의 높이조절재로 사용하고 있으며, 종래의 마감재 소재로는 개질아스팔트혼합물, 에폭시 수지와 골재의 혼합물, 불포화폴리에스테르와 골재의 혼합물, 폴리우레탄수지와 골재의 혼합물, 폴리우레아수지와 골재의 혼합물등이 있다.
상기 사용되어지는 맨홀틀 인상부분의 채움재와 마감재는 서로 다른 물리적인 성질을 지니고 있어 소재의 이질감에 의한 부착력 저하에 의한 채움재와 마감재의 박리 현상으로 인해 주행차량의 반복하중을 견디지 못하고 균열이 발생되며 이로 인해 시간이 경과되면서 파손되어지고 소재가 맨홀틀에서 이탈되어져 교통사고등을 초래하게 됨으로 재시공이 불가피 하게 된다.
또한 이 분야의 선출원 등록특허 제0718513호 "차단하수도 인상장치 및 보수공법"은 집수받이틀 주위의 굴착된 공간부에 기초 채움용 초속경 몰탈을 타설하여 경화시키는 과정과, 상기 기초 채움용 초속경 몰탈의 상측에 노면 충진용 칼라 콘 크리트를 도로 노면과 동일 높이로 타설하여 경화시키는 공정을 더 포함하며, 상기 기초 채움용 초속경 몰탈은 SiO₂15.4 중량비, AI₂O₃ 9.6 중량비, Fe₂O₃ 2.2 중량비, CaO 58.3 중량비, MgO 1.0 중량비, SO₃ 9.6 중량비, TiO 0.3 중량비를 혼합하여 구성되고, 상기 충진용 칼라콘크리트는 SiO₂15.4 중량비, AI₂O₃ 9.6 중량비, Fe₂O₃ 2.2 중량비, CaO 58.3 중량비, MgO 1.0 중량비, SO₃9.6 중량비, TiO 0.3 중량비, 골재 40 내지 60 중량비, 스틸 화이바 1 내지 2 중량비를 첨가 혼합하여 구성된 것으로 등록특허 제0718513호는 집수받이 틀 주변의 굴착된 공간부에 타설시 경화는 신속하게 이루어지나 물만을 혼합하여 타설하게 됨으로 인하여 내충격성 저하 및 주변의 구조물과 접착력이 떨어져 틈이 발생되는 문제점, 흡수율이 높아 발생되는 내구성 저하등이 있다. 맨홀은 구조적으로 과도한 습기에 노출되어 있어, 상기 스틸화이바의 부식 우려가 상당히 높으며 이로 인해 스틸화이바의 부피 팽창에 의한 균열의 확대 및 확산이 발생하는 제반 문제가 있다. 또한 작업자들에게는 스틸화이바에 찔림등에 의한 신체 접촉시 파상풍등의 안전사고에 노출되는 문제점도 안고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 맨홀 인상보수방법에 사용되어지는 이질감 있는 맨홀틀 인상부분의 높이조절재와 스틸노면포장에 사용되어지는 마감재를 동일한 소재의 이질감 없는 맨홀틀 인상부분의 높이조절 재와 노면포장에 사용되어지는 마감재를 사용하게 됨으로 인해 높이조절재와 마감재 소재가 맨홀틀에서의 박리 및 이탈 현상을 억제하는 것을 목적으로 하며, 종래의 맨홀 인상보수공법에는 맨홀틀과 높이조절재와 마감재 소재가 철근콘크리트 구조물에서의 철근 배근등의 보강재를 사용치 않게 됨으로 인해 맨홀틀과 높이조절재와 마감재가 주행차량의 반복하중으로 분리가 되며 이로 인해 맨홀틀과 맨홀뚜껑이 쉽게 파손되어지며 높이조절재와 마감재 부위도 맨홀틀과 맨홀뚜껑의 하중에 의한 충격으로 쉽게 파손되어져 왔으나, 본 발명에서는 맨홀틀과 높이조절재 및 마감재가 분리되지 않고 일체화가 되어지도록, 본 발명에서 고안되어진 콘크리트 보강적층재를 맨홀틀 주위에 쉽게 설치할 수 있도록 사전에 제작하여 설치하고 높이조절재와 마감재를 쉽고 용이하게 시공할 수 있도록 하여 주행차량등의 반복하중에 맨홀틀과 높이조절재와 마감재가 분리되지 않고 일체화가 이루어져 내구연한을 증대함을 목적으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 마감재 시공후 콤팩트등의 다짐기를 사용치 않으므로 높이조절재와 마감재의 물리적, 화학적 안정화에 진동등의 외적인 변수가 전달되지 않아 요구되어지는 성질을 발휘할 수 있게 되며 시공장비가 간소화 하게 되어 시공능률을 증대할 수 있으며, 차량개통시간도 20분에서 1시간 사이로 조절이 가능하도록 함을 목적으로 한 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법을 제공할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 환경과 용도의 특성에 맞게 기능화된 특수시멘트 콘크리트계의 무 기질 성분과 단일 무기질 시멘트계의 약점인 내약품성 저하 및 고강도로 인한 전단강도 저하등의 취성을 보완하기 위한 수용성 유기질 성분과 혼합하여 도로위의 맨홀 및 인도위의 맨홀을 신설 및 인상 보수등을 시공할 수 있도록 개발된 조성물을 제공하고자 하며, 이 조성물과 맨홀틀과 일체를 이루기 위해 자체 제작되어진 콘크리트 보강 적층재를 사용하여 균열억제 및 박리이탈을 방지하는데 있다.
따라서, 본 발명은
초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 선택되어진 적어도 하나의 시멘트 31~43 중량% , 실리카흄, 슬래그미분말, 플라리애쉬, 실리카분말, 메타카올린 중에서 선택되어진 하나 이상의 포졸란계 혼화재 0.2~9.5 중량%, 유동화제 0.1~1.2 중량%, 증점제 0.005~0.08 중량%, 팽창재 0.42~3.5 중량%, 소포제 0.01~0.2 중량%, 요구되어진 색상의 무기안료 0.2~7.0 중량%, 섬유보강재 0.03~4.0 중량%, 응결촉진제 0.02~1.0 중량%, 지연제 0.005~0.52 중량%, 골재 30~68 중량%를 혼합하여 분체 조성물을 구비하고,
수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼 중 어느 하나에서 선택된 적어도 하나의 성분 17.0~83.0 중량%, 소포제 0.05~0.3 중량%, 증점제 0.03~0.4중량%, 방동제 0.02~0.9 중량%, 물 16.9~81.4 중량%를 포함한 액상조성물을 혼합하고 시공부위에 설치되어진 적어도 1~2장 이상의 도넛츠형 또는 우물정(井)형 콘크리트 보강 적층재에 부어 맨홀틀의 신설 및 인상보수를 목적으로 하는 조성물 및 이를 이용한 맨홀철개 신설 및 인상 보수를 위한 시공방법이다.
이와 같은 본 발명은 기존 시공 조성물인 개질아스팔트 혼합물, 에폭시수지 혼합물 , 불포화 폴리에스테르 혼합물, 폴리우레탄수지 혼합물등으로 시공된 곳들에서 발생되는 시공부위의 균열에 의한 내구성 약화, 자외선 및 수분등으로 인한 기후에 대한 내구성 약화, 박리 이탈현상 등의 문제점을 해소할 수 있었으며, 기존의 방식의 조성물에서 한층 진보되어지고 기능화되어진 특수시멘트 콘크리트계의 장점을 최대한 확보하여 균열을 억제로 인한 내구성 증대, 기후에 대한 안정성으로 인한 내구성 증대, 내약품성 증대, 내마모성 증대등으로 박리 이탈현상이 없는 우수한 장점이 있으며, 기존 물만 혼합하여 시공되어진 조성물에 비해 접착력 및 탄성이 떨어지는 경향이 있는 시멘트 콘크리트계 무기질 성분에 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼과 같은 유기질 폴리머 성분을 혼합하여 시멘트 콘크리트계 무기질과 유기질 폴리머의 장점을 최대한 발휘하여 내구성 증대로 인한 시공부위의 경년변화를 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물인 특수시멘트 콘크리트계의 무기질 성분과 수용성 유기질 폴리머 성분을 핸드믹서 또는 드럼믹서기로 교반하여 종래의 시공방법중 하나인 두가지 이상의 이질감이 있는 재료를 시공하게 됨으로 인해 발생되는 박리현상을 억제하게 하는 동질의 재료를 사용하게 되었으며 종래의 공법에서 사용되어지는 탬퍼등의 다짐기가 필요가 없게 되어 시공성이 용이하며 안정화 되기전 진동등에 의해 발생 되어지는 물리적 성질의 저하 등을 방지 할 수 있다.
그리고, 시공 후 20분에서 1시간 사이에 차량 개방을 할 수 있으므로, 교통 소통에 방해가 되는 경우 등을 방지하며, 아울러, 누구든지 간단하게 시공할 수 있 는 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법을 제공토록 한 것이다.
본 발명에 의하면, 섬유보강재를 사용한 분체조성물과 폴리머를 함유한 액상조성물을 혼합하고 콘크리트 보강 적층재를 사용한 맨홀 인상보수를 하게 되면 섬유보강 및 폴리머 사용으로 인해 충격에 대한 저항성 및 균열에 대한 저항성이 향상되며, 이에 콘크리트 보강 적층재를 사용하여 복합적으로 충격 및 균열에 대한 저항성을 극대화 할 수 있었다. 또한, 본 발명의 섬유보강 초속경폴리머콘크리트는 방수 및 방청성능이 우수하여 상,하수 맨홀 및 우수 맨홀등에서 나타나는 수분 및 오염물질에 대한 취약성을 극복 할 수 있었으며 사용되어지는 섬유보강재의 부식을 방지 할 수 있었다.
또한, 본 발명은 높이조절재와 마감재를 동일한 소재를 사용함으로 종래의 공법에서 나타나는 소재의 이질감으로 인한 접착력 저하, 파손으로 인한 침하 및 이탈을 방지할 수 있었으며, 시공온도 및 시공습도등의 시공환경에 대한 민감성이 없어 교통개방시간을 임의로 조절할 수 있었다.
또한, 본 발명은 높이조절재와 마감재를 동일한 소재로 이루어져 있어 시공시간을 대폭 감소시켜 시공능률을 향상 시킬 수 있으며, 종래의 공법에서 사용되어지는 마감재는 콤팩트등의 다짐기를 이용하게 됨으로 채움재에 진동이 전달되어 시공부위의 품질을 떨어뜨리는 요인이었으나, 본 발명의 마감재는 콤팩트등의 다짐기가 불필요함으로 시공부위의 품질이 향상되었다.
또한, 시공방법이 간단하여 시공 비용의 최소화, 장비의 간소화로 경제적인 시공방법이 될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 발생될 수 있는 유지관리 보수 문제에 있어서, 부분 보수가 용이하여 신속하고 쉽게 처리를 할 수 있으므로, 본 발명의 조성물과 시공방법이 널리 확대될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 구현하기 위한 본 발명의 조성물을 따르면, 초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트, 포졸란계 혼화재, 유동화제, 증점제, 팽창재, 소포제, 무기안료 및 섬유보강재, 응결촉진제, 지연제, 골재를 혼합한 분체 조성물과 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼, 소포제, 증점제, 방동제 및 물을 혼합한 액상 조성물을 상호 혼합하여 구성하는 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 및 보수공법이 제공된다.
본 발명의 조성물은 분체 조성물과 액상 조성물을 시공 장소에서 혼합하여 높이조절재와 마감재로 사용하는 타입이라 할 수 있다.
이를 구체적을 살펴보면, 초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 선택되어진 적어도 하나의 시멘트 31~43 중량% , 실리카흄, 슬래그미분말, 플라리애쉬, 실리카분말, 메타카올린 중에서 선택되어진 하나 이상의 포졸란계 혼화재 0.2~9.5 중량%, 유동화제 0.1~1.2 중량%, 증점제 0.005~0.08 중량%, 팽창재 0.42~3.5 중량%, 소포제 0.01~0.2 중량%, 요구되어진 색상의 무기안료 0.2~7.0 중량%, 섬유보강재 0.03~4.0 중량%, 응결촉진제 0.02~1.0 중량%, 지연제 0.005~0.52 중량%, 골재 30~68 중량%를 혼합하여 분체 조성물을 구비하고,
수지에멀젼(고형분 48% 기준), 고무라텍스(고형분 45% 기준), 혼합디스퍼젼(고형분 47% 기준) 중 어느 하나에서 선택된 적어도 하나의 성분 17.0~83.0 중량%, 소포제 0.05~0.3 중량%, 증점제 0.03~0.4중량%, 방동제 0.02~0.9 중량%, 물 16.9~81.4 중량%를 포함한 액상조성물을 구비하며,
상기 분체 조성물 75~86 중량% 와 폴리머가 혼합되어진 액상 조성물 14~25 중량%를 혼합하여 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물이 조성된다.
본 발명의 분체 조성물을 구성하는 무기질 조성물에는 속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 1~2종류 이상을 혼합 사용한다. 이러한 시멘트계 무기질 조성물은 분체 조성물의 31~43 중량% 범위 내에서 다양한 비율로 함유하여 압축강도, 굴곡강도, 접착강도를 상호 보완할 수 있도록 조성된다. 즉, 무기질 조성물로는 속경시멘트, 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트, 조강시멘트, 특수혼합시멘트중 1~2 종류 이상 선택하여 상기한 중량비 내에서 다양하게 혼합량을 조절하여 사용할 수 있다 하겠다.
본 발명의 잠재수경성이 있는 포졸란계 혼화재는 본 발명의 조성물에서 사용되어지는 혼합시멘트 또는 특수시멘트 자체가 이를 함유하고 있기는 하지만, 이보다 더 필요하게 요구되는 물성을 나타내기 위하여, 실리카흄, 슬래그미분말, 플라 이 애쉬, 실리카분말, 메타카올린 등으로 이루어진 포졸란계 혼화재를 1~2 종류 이상을 혼합 사용한다.
이는 강도 증진 보상 효과도 있지만, 미립자의 강도 보상 효과도 있어 경화체의 수밀성을 유지할 수 있으며, 이는 경화체의 내구성에 있어 중대한 영향을 끼친다. 강도 보상 증진제의 사용량은 본 발명의 분말 조성물 0.5~10 중량% 이내로 사용되어야 하며 부족시에는 필요로 요구되어지는 물성의 향상을 볼 수 없으며, 초과 사용되었을 시에는 다른 물성을 저하시키는 악영향을 초래할 수 있다.
본 발명은 시멘트의 강도를 포함한 내수성, 내구성에 가장 큰 영향을 끼치는 혼합수량을 고려하여 설계된 것으로, 본 발명의 조성물 중 하나인 시멘트계의 최적 수화반응에만 필요한 혼합량으로 조절하기 위해서는, 본 발명의 분체 조성물의 입도관리도 중요하고, 소량의 사용만으로도 효과를 볼 수 있는 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계, PC(폴리카르본산)계 등의 감수제 또는 유동화제를 1~2 종류를 혼합 사용하게 된다. 즉, 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계, PC(폴리카르본산)계 등의 감수제 또는 유동화제 중에서 하나를 선택하여 단독으로 사용하거나 두 종류 또는 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 분체 조성물의 0.1~1.2 중량%까지 사용하여야 본 발명에서 요구되는 성질을 발휘할 수 있으며, 0.1 중량%보다 부족하면 효과를 거의 발휘할 수 없고, 1.2 중량%를 초과시에는 재료분리, 블리딩 발생등의 문제점들을 초래할 수 있으므로, 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계, PC(폴리카르본산)계 등의 감수제 또는 유동화제를 0.1~1.2 중량% 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에는 보수성 증대 및 균열에 대한 억제력을 가진 셀룰로오즈계 증점제를 사용한다.
이때, 증점제는 다음과 같은 사항을 충족시켜 주는 것을 사용해야 한다.
1) 물에 용해가 쉽게 이루어지는 수용성 고분자
2) 소량 첨가하여도 그 성능을 발휘할 수 있는 고점성
3) 금속염이나 유기전해질에 대하여 비교적 안정화될 수 있는 비이온성
4) 시멘트 수화반응에 따른 응결, 경화에 악영향을 미치지 않는 것
이러한 증점제 사용량은 시멘트 종류 및 사용량에 준하여 조절 사용하는데, 분체 조성물의 0.005~0.08 중량% 범위 내에서 조절 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 팽창재는 K형, S형, M형의 3가지로 분류하고 있으며, K형 팽창재는 3CaOㆍ3Al₂O₃CaSO₄와 석고(CaSO₄) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어져 물과 혼합한 후 팽창성의 Ettringite(3CaOㆍAl₂O₃3CaSO₄ㆍ32H₂O)를 생성하여 팽창하는 것이다. 즉, 시멘트와 K형 팽창재를 혼합하고 물을 혼합하여 Ettringite를 생성한다.
S형 팽창재는 알루민산3칼슘(3CaOㆍAl₂ㆍO₃)과 석고(CaSO₄)의 혼합물로서 K형과 같이 Ettringite를 생성한다. 즉, 시멘트와 S형 팽창재를 혼합하고 물을 혼합하여 Ettringite를 생성한다.
M형 팽창재는 알루미나시멘트와 석고의 혼합물로 물과 혼합하여 Ettringite를 생성하는 것이다. 다시 말해, 시멘트와 M형 팽창재를 혼합하고 물을 혼합하여 Ettringite를 생성하게 된다.
이외에도 O형 팽창재는 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 하며 물과 혼합하여 생 성되는 수산화칼슘의 팽창을 이용하는 것이다.
또한, 알루미늄 분말을 이용하여 팽창한 방법도 있으나, 팽창성 조절이 어려운 단점이 있으므로, 사용하지 않는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 K형 팽창재를 분체조성물 0.5~3.5 중량% 범위 내에서 사용하였으며 수축에 대한 보상 팽창만을 하도록 하였다. 즉, 시멘트의 치명적인 단점인 수축을 고려하여, 팽창재를 사용함으로써 시멘트의 수축을 억제하여 과팽창 또는 팽창이 부족하지 않을 정도로만 수축되도록 하였다. 상기한 중량비 이상의 양을 사용하게 되면 과도한 팽창이 발생하여 경화체가 파괴되는 현상이 나타나며 전체적인 물성이 급격하게 저하된다.
본 발명에서는 분체조성물에 백색미분말의 물에 쉽게 분산되는 분말용 소포제를 사용하여 기포 발생을 억제하고 수밀성을 증대하도록 한다. 이러한 분말용 소포제는 분체조성물에 0.01~0.2 중량%를 첨가하여 사용하며, 이러한 중량비를 혼합하였을 때 기포가 억제되는 효과가 크게 나타난다.
본 발명에서는 분체조성물에 도로 및 인도상의 맨홀을 용도별로 쉽게 식별하기 위해 분체용 무기안료를 청색, 노란색, 적색, 녹색, 백색, 검정색등의 색상을 분체조성물에 0.2~7.0 중량%를 첨가하여 사용하며 0.2 중량% 이하를 사용시에는 원하는 색상을 나타낼 수 없으며 7.0 중량%를 초과시에는 안료의 입경이 시멘트 보다 훨씬 작으므로 혼합수량이 증가하게 되고 이는 곧 강도 저하를 가져온다.
본 발명에서의 분체조성물에 사용되어지는 옥사이드계 무기안료는 다음과 같은 조건을 충족시킨다.
1) 잘 분산될 것
2) 내광성이 강할 것
3) 알칼리에 대해서 강할 것
4) 색의 농도가 짙을 것
5) 입자가 미세할 것
6) 시멘트 및 콘크리트에 물성을 현저히 저하시키지 않을 것
본 발명에서는 콘크리트의 단점인 인장 및 동적하중하에서 급작스럽게 파괴를 일으키는 취성을 띄고 균열의 생성 및 성장을 억제하기 힘든 부분을 인장 저항능력의 증대, 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하는등 역학적 성질을 개선, 보강하기 위해 콘크리트에 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 분산시켜 섬유보강콘크리트를 만들기 위해 분체조성물에 섬유질 재료를 사용하였다.
섬유질재료에는 무기계섬유인 강섬유, 유리섬유, 탄소섬유등이 있으며 유기질섬유에는 나이론, PVA섬유, 폴리프로필렌섬유, 아라미드섬유, 폴리에스테르섬유, 레이온섬유, 폴리올레핀 등이 있으며, 본 발명에서는 이중 어느 하나 또는 하나 이상의 섬유질재료를 사용한다. 단 강섬유 사용시는 부식의 저항성을 높이기 위한 방청처리를 하여 사용한다.
본 발명에서는 무기질섬유와 유기질 섬유에서 선택되어진 1가지 또는 2가지 이상의 섬유를 분체조성물에서 종류와 직경, 길이에 따라 0.03~4.0 중량% 사용하게 되며 0.03 중량% 이하 사용시에는 콘크리트의 인장력을 보완하는데 한계가 있으며 4.0 중량% 초과시에는 분체조성물의 제조시 섬유가 망상구조 형태가 되어 사용이 불가(不可)하게 된다. 그러나 현장에서 분체조성물과 액상조성물을 혼합할때 섬유를 투입시에는 종류와 직경, 길이에 따라 0.03~5.3 중량% 사용할 수 있다. 이때 사용되어지는 섬유의 길이는 2~30mm가 바람직하다.
그러나 본 발명에서 사용되어지는 섬유질재료는 콘크리트와 섬유의 부착계면의 부착성 결여로 인해 섬유의 단락(fiber failure) 및 섬유의 뽑힘(fiber pull-out)현상이 발생할 수 있으나 폴리머를 콘크리트에 혼용하게 되면 부착강도를 증대 시키게 됨으로 섬유의 단락 및 뽐힘 현상을 억제할 수 있다. 본 발명에서의 액상조성물에 폴리머를 사용하게 이유중 하나이다.
본 발명에서 조성물간의 혼합시 경화시간을 조절하여야 여러 환경에 대처하여 시공할 수 있게 된다.
먼저, 경화시간을 조절하기 위해서는 분체조성물에서 시멘트계열의 사용량 및 종류를 조정하는 방법이 있으며, 경화촉진제를 0.02~1.0 중량% 사용하는 방법 또는 지연제를 0.005~0.52중량%를 사용하여 조절하는 방법 등 3가지 방법이 있다.
본 발명에서는 시공에 관련하여 3가지 방법 모두를 혼용하여 시공후 20분에서 1시간 사이에 차량을 개통할 수 있었다. 즉, 본 발명의 섬유보강 탄성콘크리트 조성물은 현장에서 요구되어지는 차량 개통시간에 따라 1가지 또는 2가지 이상의 방법 또는 3가지 방법을 혼용하여 적용할 수 있는 것이다.
본 발명의 분체 조성물에 사용되는 골재는 내마모성이 강하고 불순물이 제거되어 있으며, 함수율은 분체조성물과 혼합 제조시 영향을 주게 되므로, 제로(Zero) 에 가까운 함수율을 유지해야 한다. 이는 골재의 입도 및 입형 관리가 잘된 건조골재를 사용하면 된다.
본 발명의 분체조성물의 골재는 금강사, 재생가넷 골재, 인조규사, 하천사, 등을 1가지 또는 2가지 이상을 사용하였으며, 골재의 사이즈는 0.05~3.2mm 사이즈의 골재를 사용한다.
본 발명의 분체 조성물에서 골재의 함량은 골재의 비중을 고려하여 30~68 중량%까지 사용할 수 있다.
본 발명의 액상 조성물은 폴리머인 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼을 1가지 또는 2가지 이상을 혼합하는데 17.0~83.0 중량% 범위 내에서 요구되어지는 물성을 고려하여 조절하여 사용한다.
또한, 본 발명에서의 액상조성물에는 분체 조성물과 혼합시 발생될 수 있는 기포를 억제하기 위해 실리콘계 소포제를 0.05~0.3 중량%까지 2가지를 혼합 사용한다. 즉, 동일한 실리콘계 성분으로 1가지를 사용하는 것보다 2가지를 혼합 사용함으로써, 사용량도 줄일 수 있으며 소포기능도 증대될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 액상 조성물에는 시공두께 및 용도, 필요 물성에 준하여 증점제, 방동제 등의 물성 개선제를 함유할 수 있다. 증점제 0.03~0.4 중량%, 방동제 0.02~0.9 중량%를 혼합하여 사용하게 된다.
본 발명의 액상 조성물은 상기 성분 이외에 시멘트 수화 반응에 불필요한 불순물이 혼합되지 않은 순수한 물이 16.9~81.4 중량%로 혼합된다. 바람직하게, 순수한 물은 가정집에서 사용되는 수돗물 수준이며 지하수는 사용하지 않는다.
본 발명의 콘크리트 보강 적층재는 맨홀틀과 높이조절재와 마감재의 굳어진 경화체가 일체형으로 이루어져 주행 중(重)차량의 반복피로하중에 의한 충격을 흡수하고 파손되지 않도록 사용되어진 것으로 상기 섬유보강재인 단섬유와 복합적인 상호보완적 힘을 이용하기 위해, 본 발명에서는 와이어메쉬, 메탈라스, 유리섬유메쉬등을 맨홀틀의 외경과 시공부의 외경에 맞게 도넛츠 모양 및 우물정(井) 모양으로 사전에 제작하여 채움재와 마감재에 3~5cm 높이 간격으로 1~2장 이상 적층하여 사용한다.
이하, 이러한 구성의 본 발명의 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물 및 콘크리트 보강 적층재를 이용 맨홀 인상보수를 하는 방법에 대해 상술한다.
<실시예 1>
먼저, 제1공정에서는 시공면을 맨홀 보수 전용 커팅기를 이용하여 절개하고 기초가 부실한 부위를 최대한 치핑(chipping)하고 제거물을 깨끗하게 걷어낸다.
제2공정에서는 맨홀바닥면과 절개면에 높이조절재와 마감재의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위해 전용 침투성 수성 강화재를 200~400g/㎡ 정도로 충분하게 도포한다.
제3공정에서는 침투성 수성 강화재가가 충분하게 침투가 되었을시 맨홀틀을 전용 packer를 이용하여 맨홀주위에 맞게 조절하여 인상한다.
제4공정에서의 높이조절재는 분체 조성물에서 섬유보강재를 제외한 분체조성물 83.0 중량%와 물 17.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 맨홀 틀 날개까지 시공한다.
제5공정에서는 제4공정의 높이 조절재를 충분히 굳힌 후 개질 아스팔트 혼합물로 이루어진 마감재를 시공하고 콤팩트등의 다짐기를 이용 충분하게 다져준다.
제6공정에서는 제5공정의 마감재가 상태를 파악후 차량을 개통한다.
<실시예 2>
먼저, 제1공정에서는 시공면을 맨홀 보수 전용 커팅기를 이용하여 절개하고 기초가 부실한 부위를 최대한 치핑(chipping)하고 제거물을 깨끗하게 걷어낸다.
제2공정에서는 맨홀바닥면과 절개면에 높이조절재와 마감재의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위해 전용 침투성 수성 강화재를 200~400g/㎡ 정도로 충분하게 도포한다.
제3공정에서는 침투성 수성 강화재가 충분하게 침투가 되었을시 맨홀틀을 전용 포장기(packer)를 이용하여 맨홀주위에 맞게 조절하여 인상한다.
제4공정에서의 높이조절재의 분체 조성물에서 섬유보강재인 폴리올레핀 섬유를 포함한 분체조성물 83.0 중량%와 물 17.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 맨홀틀 날개까지 시공한다.
제5공정에서는 제4공정의 높이조절재시공후 수성프라이머를 도포하고 마감재의 분체조성물에서 섬유보강재인 폴리올레핀 섬유를 포함한 분체조성물 84.0 중량%와 물 16.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 시공한다. 이때 실시예1) 제5공정에서의 다짐은 불필요하다.
제6공정에서는 제5공정 시공 20분후에 차량을 개통한다.
<실시예 3>
먼저, 제1공정에서는 시공면을 맨홀 보수 전용 커팅기를 이용하여 절개하고 기초가 부실한 부위를 최대한 치핑(chipping)하고 제거물을 깨끗하게 걷어낸다.
제2공정에서는 맨홀바닥면과 절개면에 높이조절재와 마감재의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위해 전용 침투성 수성 강화재를 200~400g/㎡ 정도로 충분하게 도포한다.
제3공정에서는 침투성 수설 강화재가 충분하게 침투가 되었을시 맨홀틀을 전용 포장기(packer)를 이용하여 맨홀주위에 맞게 조절하여 인상한다.
제4공정에서는 높이조절재의 분체 조성물에서 섬유보강재인 폴리올레핀 섬유를 포함한 분체조성물 83.0 중량%와 액상조성물 17.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 맨홀 틀 날개까지 시공한다.
제5공정에서는 제4공정의 높이조절재시공후 수성프라이머를 도포하고 마감재의 분체조성물에서 섬유보강재인 폴리올레핀 섬유를 포함한 분체조성물 84.0 중량%와 액상조성물 16.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 시공한다. 이때 실시예1) 제5공정에서의 다짐은 불필요하다.
제6공정에서는 제5공정 시공 20분후에 차량을 개통한다.
<실시예 4>
먼저, 제1공정에서는 시공면을 맨홀 보수 전용 커팅기를 이용하여 절개하고 기초가 부실한 부위를 최대한 치핑(chipping)하고 제거물을 깨끗하게 걷어낸다.
제2공정에서는 맨홀바닥면과 절개면에 높이조절재와 마감재의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위해 전용 침투성 수성 강화재를 200~400g/㎡ 정도로 충분하게 도포한다.
제3공정에서는 침투성 수성 강화재가 충분하게 침투가 되었을시 맨홀틀을 전용 포장기(packer)를 이용하여 맨홀주위에 맞게 조절하여 인상한다.
제4공정에서는 높이조절재의 분체 조성물에서 섬유보강재인 폴리올레핀 섬유를 포함한 분체조성물 83.0 중량%와 액상조성물 17.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 붇고 이때 규격에 맞게 제작되어진 콘크리트 보강 적층재인 도넛츠형 메탈라스(SW 12mm, LW 24mm)를 1장 깔고 맨홀틀 날개까지 시공한다.
제5공정에서는 제4공정의 높이조절재시공후 수성프라이머를 도포하고 마감재의 분체조성물에서 섬유보강재인 폴리올레핀 섬유를 포함한 분체조성물 84.0 중량%와 액상조성물 16.0 중량%를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용 2분간 혼합하여 2~3cm정도 붇고 이때 규격에 맞게 제작되어진 콘크리트 보강 적층재인 도넛츠형 메탈라스(SW 12mm, LW 24mm)를 5cm 간격으로 2장 깔고 남은 부분을 채워 도로 높이에 맞게 시공한다. 이때 실시예1) 제5공정에서의 다짐은 불필요하다.
제6공정에서는 제5공정 시공 20분후에 차량을 개통한다.
본 발명의 네 가지 실시예에 의해 시공된 부위를 다음과 같이 시간 경과에 따른 변화를 표1로 나타내었다.
Figure 112007075871111-pat00001
상기한 실시예1)에서는 12개월에 방사균열이 발생하였고 18개월에는 높이조절재에 균열이 발생하였으며 마감재는 파손되고 이탈되었다. 이는 충격에 대한 저항성이 부족하고 높이저절재와 마감재의 조성물이 다른 이질감에 의해 발생되었다.
상기한 실시예2)에서는 3개월부터 균열이 발생하여 파손되어 이탈되었다. 이는 높이조절재와 마감재가 동일한 조성물이며 보강섬유를 사용하였으나, 상기 액상조성물을 사용치 않아 충격에 대한 저항성 및 균열에 대한 저항성이 부족한 결과이며 액상조성물의 효과인 보강섬유와 굳어진 경화체의 계면 접착력이 결여되어 섬유의 단락과 뽐힘 현상으로 인해 보강섬유의 효과가 반감된 결과이다.
상기한 실시예3)과 실시예4)는 충격 저항성 및 균열저항성이 실시예1)과 실시예2)에 비해 양호하였으며, 특히 실시예4)는 실시예3)보다 균열에 대한 저항성이 양호한 결과는 콘크리트 보강 적층재를 사용하여 복합적 보강 효과에 기인한 것이다.
한편, 표2는 본 발명 조성물의 유하(流下)시간<JSCE-F 531 일본토목학회 PC그라우트의 유동성시험방법>과 작업가능시간에 관한 데이타를 비교예1로 나타낸 것이다.
Figure 112007075871111-pat00002
상기 표2의 비교예1의 결과에서 나타난 것과 같이 물을 사용치 않고 액상조성물을 사용한 시료가 혼합 되어진 조성물간의 점도 증가로 유하시간이 빨랐으며, 급격한 수분증발를 억제할 수 있어 작업가능시간 또한 길게 나타나는 효과가 있었다. 그리고 섬유의 종류와 길이에서는 폴리올레핀섬유가 유리섬유에 비해 유하시간 및 작업가능시간이 다소 유리하였으며, 섬유의 길이에 의한 유하시간은 길이 3mm가 길이 6mm 보다 다소 짧게 나타났다. 이는 섬유길이가 길수록 마찰력을 증대시키게 됨으로 유하시간에는 짧은 것이 다소 유리하다.
한편, 표3은 본 발명의 마감재 기준으로 온도별 교통개방에 필요한 시간 데이터를 나타낸 비교예2 이다.
< 일본도로공단규격치인 교통개방시간은 압축강도 5N/㎟이상을 기준 >
Figure 112007075871111-pat00003
상기 표2의 비교예 2는 본 발명의 조성물은 상기 결과에서 응결촉진제 및 지연제를 사용하여 교통개방시간을 임의로 조절 할 수 있어, 에폭시혼합물에 비해 시공능률에서 우수하며 교통장해요소를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 선택되어진 적어도 하나의 시멘트 31~43 중량% , 실리카흄, 슬래그미분말, 플라리애쉬, 실리카분말, 메타카올린 중에서 선택되어진 하나 이상의 포졸란계 혼화재 0.2~9.5 중량%, 유동화제 0.1~1.2 중량%, 증 점제 0.005~0.08 중량%, 팽창재 0.42~3.5 중량%, 소포제 0.01~0.2 중량%, 요구되어진 색상의 무기안료 0.2~7.0 중량%, 섬유보강재 0.03~4.0 중량%, 응결촉진제 0.02~1.0 중량%, 지연제 0.005~0.52 중량%, 골재 30~68 중량%를 혼합하여 분체 조성물을 구비하고,
    수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼 중 어느 하나에서 선택된 적어도 하나의 성분 17.0~83.0 중량%, 소포제 0.05~0.3 중량%, 증점제 0.03~0.4중량%, 방동제 0.02~0.9 중량%, 물 16.9~81.4 중량%를 포함한 액상조성물을 구비하며,
    상기 분체 조성물 75~86 중량% 와 폴리머가 혼합되어진 액상 조성물 14~25 중량%를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분체 조성물은 포졸란계 혼화재중에서 선택되어진 적어도 하나의 포졸란계 혼화재로 이루어진 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 분체 조성물은 강섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 나이론, PVA섬유, 폴리프로필렌섬유, 아라미드섬유, 폴리에스테르섬유, 레이온섬유, 폴리올레핀중에서 섬유보강재에서 선택되어진 적어도 하나의 섬유보강재로 0.03~4.0 중량% 이루어진 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 분체 조성물의 안료는 시멘트계 강알칼리에 강한 옥사이드계 무기안료로 0.2~7.0 중량% 이루어진 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 분체 조성물의 골재는 금강사, 재생가넷 골재, 인조규사, 하천사중에서 선택된 적어도 하나의 골재로 이루어져 있으며, 골재는0.05mm~3.2mm 사이즈의 골재로 이루어진 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 액상조성물의 폴리머는 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머 11.0~85.0 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  7. 제 3 항에 있어서, 강섬유를 부식의 저항성을 증대 시키기 위해 방청처리를 하여 사용하는 것을 특징으로 하는 맨홀인상용 섬유보강 초속경폴리머콘크리트 조성물.
  8. 맨홀 인상보수 현장에서 시공면을 맨홀 보수 전용 커팅기를 이용하여 절개하고 기초가 부실한 부위를 최대한 치핑(chipping)하고 제거물을 깨끗하게 걷어내는 제1공정과, 맨홀바닥면과 절개면에 높이조절재와 마감재의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위해 전용 침투성 수성 강화재를 200~400g/㎡ 정도로 충분하게 도포하는 제2공정과, 침투성 수성강화재가 충분하게 침투가 되었을시 맨홀틀을 전용 packer를 이용하여 맨홀주위에 맞게 조절하여 인상하는 제3공정과, 초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 선택되어진 적어도 하나의 시멘트, 포졸란계 혼화재, 유동화제, 증점제, 팽창재, 소포제, 무기안료, 섬유보강재, 응결촉진제, 지연제, 골재로 이루어진 높이조절재의 분체조성물과 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머, 소포제, 증점제, 방동제, 물을 포함한 액상조성물을 혼합하고, 콘크리트 보강 적층재인 와이어메쉬, 메탈라스, 유리섬유메쉬중에서 선택되어진 적어도 하나의 맨홀틀의 외경과 시공부의 외경에 맞게 도넛츠 모양 및 우물정(井) 모양으로 사전에 제작되어진 콘크리트 보강 적층재를 1~2장 깔고 맨홀틀 날개까지 높이조절재 혼합물을 시공하는 제4공정과, 높이조절재시공후 수성프라이머를 도포하고 초속경시멘트 또는 초속경콘크리트, 초속경 혼합시멘트, 초조강시멘트 또는 조강시멘트, 특수혼합시멘트 중에서 선택되어진 적어도 하나의 시멘트, 포졸란계 혼화재, 유동화제, 증점제, 팽창재, 소포제, 무기안료, 섬유보강재, 응결촉진제, 지연제, 골재로 이루어진 마감재의 조성물과 수지에멀젼, 고무라텍스, 혼합디스퍼젼중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머, 소포제, 증점제, 방동제, 물을 포함한 액상조성물을 혼합하고, 콘크리트 보강 적층재인 와이어메쉬, 메탈라스, 유리섬유메쉬중에서 선택되어진 적어도 하나의 맨홀틀의 외경과 시공부의 외경에 맞 게 도넛츠 모양 및 우물정(井) 모양으로 사전에 제작되어진 콘크리트 보강 적층재 1~2장을 3~5cm 간격으로 깔고 남은 부분을 혼합물을 채워 도로 높이에 맞게 시공하는 제5공정과, 제5공정 시공 20분후에 차량을 개통하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법.
  9. 제 8 항에 있어서, 맨홀바닥면과 절개면에 높이재와 마감재의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위해 전용 침투성 수성 강화재를 200~400g/㎡ 정도로 도포하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법.
  10. 제 8 항에 있어서, 콘크리트 보강 적층재인 와이어메쉬, 메탈라스, 유리섬유메쉬중에서 선택되어진 적어도 하나의 맨홀틀의 외경과 시공부의 외경에 맞게 도넛츠 모양 및 우물정(井) 모양으로 사전에 제작되어진 콘크리트 보강 적층재를 사용하는 것을 특징으로 하는콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법.
  11. 제 8 항에 있어서, 콘크리트 보강 적층재인 메탈라스를 적어도 1~2장 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강 적층재를 이용한 맨홀 인상 보수공법.
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