KR100878485B1 - 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법과 그 주입장치에 관한 것으로, 그 목적은 철근 콘크리트 구조체의 배면에 가압반력층을 형성한 후, 이를 이용하여 균열 배면으로부터 균열보수용 주입재를 고압주입하여 철근 콘크리트의 구조체에 발생한 누수 균열부위를 근원적으로 또한 내구적으로 보수할 수 있는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 수팽윤성 겔을 형성하여 틈새를 충전시키는 또한 수중에서도 고강도가 발현되는 배면주입재를 철근콘크리트 배면에 주입하여 가압반력층을 형성하고, 상기 가압반력층이 형성된 철근콘크리트 배면에 보수주입재를 주입하여 철근 콘크리트 구조체에 발생한 누수 균열부위를 보수하도록 되어 있다.

가압반력층, 누수보수, 철근콘크리트, 보수공법, 배면주입

Description

배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법{Leakage crack repair Method on a concrete structure, with inject between construction layer}

본 발명은 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법과 그 주입장치에 관한 것으로, 철근콘크리트 구조체의 배면에 배면주입제에 의해 가압반력층을 형성하고, 상기 가압반력층 사이에 위치하도록 균열배면에 균열 보수용 주입재를 고압주입하여 누수 균열부위의 보수 및 보강을 완벽하게 할 수 있는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법에 관한 것이다.

일반적으로 철근과 콘크리트를 사용하여 만드는 구조체에서는 콘크리트의 건조수축에 의한, 과하중에 의한, 또는 중성화 등과 같은 노후화현상에 의하여 필연적으로 균열이 발생하며, 이를 통하여 누수 되어지므로 이를 조기에 보수하지 않으면 구조물 전체의 구조내력이나 내구성 저하, 또는 곰팡이 발생이나 마감재의 탈락 등과 같은 재해가 발생된다.

따라서, 이러한 누수균열이 발생되었을 때에는 수용성 에폭시나 수발포성 우 레탄 등과 같은 수중에서도 접착성을 발휘하는, 또는 기존 콘크리트와 거의 같은 물성을 가지는 시멘트를 주원료로 하는 수경화성의 무기질계 주입제를, 균열 표면에서 저압, 중압, 또는 고압 등의 압력을 가하여 주입하여 보수하는 방법을 주로 사용해오고 있다.

한편, 도 6 에 도시된 바와 같이, 인장력 보강을 위한 철근과 압축력을 부담하는 콘크리트를 복합하여 사용하는 철근 콘크리트의 경우, 상기한 콘크리트의 건조수축, 과하중, 또는 중성화 등과 같은 노후화현상에 의한 인장응력이 발생하고, 이러한 인장응력은 콘크리트 내부에 있는 철근 쪽으로 갈수록 철근과 콘크리트 사이의 부착력에 의해 감소되어, 결국 철근 표면을 기점으로 외부 쪽으로 갈수록 균열 폭이 넓어지는 현상이 나타나며, 따라서, 도 7 에 도시된 바와 같이 균열표면에서부터 균열 보수제를 가압 주입하는 종래의 균열 보수방법으로는, 대개 철근 표면까지만 주입되고, 그 이상 주입되지 않아, 특히, 누수되는 균열의 경우 다시 누수되거나 오히려 누수가 확산되는 결함이 빈번히 발생하고 있다.

또한, 이러한 문제점을 해소하기 위하여 도 8 에 도시된 것과 같이, 누수균열 배면까지 관통하는 구멍을 뚫어 균열보수 주입제(200)를 주입하고, 균열 표면에서는 감압 흡인할 수 있는 진공장치(300)를 설치하여 주입하는 방법이 고안되어 있으나, 이 또한, 표면까지 완전히 관통하는 육안확인이 가능한 누수균열의 경우에는 충분한 주입이 가능하나, 도 8 에 도시된 것과 같이 관통되지 않은, 즉, 콘크리트 표면에서 육안확인이 불가능한 미세균열의 경우 거의 충전되지 않으며, 충전되지 않은 미세균열의 점진적인 성장에 따라 다시 관통 균열로 발전하여 누수되는 등의 결함이 발생할 수 있으며, 특히, 콘크리트 표면요철이 심할 경우, 충분히 충전될 수 있도록 감압되지 않는 등의 문제점도 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 철근 콘크리트 구조체의 배면에 가압반력층을 형성한 후, 이를 이용하여 균열 배면으로부터 균열보수용 주입재를 고압주입하여 철근 콘크리트의 구조체에 발생한 누수 균열부위를 근원적으로 또한 내구적으로 보수할 수 있는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고압 또는 저압으로 균열부수용 주입재를 철근 콘크리트 구조체의 배면에 주입하여 육안으로 확인이 불가능한 미세균열에 대해서도 주입이 용이하도록 할 수 있는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 별도의 감압장치 없이 종래 감압에 의한 균열보수 방법과 같은 효과를 발휘할 수 있는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 균열부위 좌우 양측에 가압반력층을 형성하되, 상기 가압반력층과 균열부위 사이에 미세균열이 모두 포함되도록 가압반력층을 형성하여, 미세균열까지 용이하게 보수주입재를 충전시킬 수 있는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 수팽윤성 겔을 형성하여 틈새를 충전시키는 또한 수중에서도 고강도가 발현되는 배면주입재를 철근콘크리트 배면에 주입하여 가압반력층을 형성하고, 상기 가압반력층이 형성된 철근콘크리트 배면에 보수주입재를 주입하여 철근 콘크리트 구조체에 발생한 누수 균열부위를 보수하도록 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 철근 콘크리트 구조체의 균열부의 배면에 위치하도록 철근콘크리트 구조체의 배면에 가압반력층을 형성하고 이에 보수주입재를 강제 주입하도록 되어 있어, 균열부위에 대한 정확하고 완벽한 보수 및 보강이 가능하며, 주입재의 과다주입을 방지하고 이를 통해 경제적 부담을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 감압설비 없이 종래의 감압에 의한 균열보수와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 유압펌프와 로터리 펌프의 자동전환되는 주입장치에 의해 배면주입재 또는 보수주입재를 400㎫의 고압에서 1㎩의 저압으로 강제 주입하도록 되어 있어, 철근 콘크리트 배면의 상태에 관계없이 배면공극을 밀폐시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 흐름을 보인 블록예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 가압반력층 형성 과정을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 보수주입재 주입 과정을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 주입장치의 구성을 보인 블록예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 수팽윤성 겔을 형성하여 틈새를 충전시키는 또한 수중에서도 고강도가 발현되는 배면주입재를 철근콘크리트 배면에 주입하여 가압반력층을 형성하고, 상기 가압반력층이 형성된 철근콘크리트 배면 틈새에 보수주입재를 주입하여 가압반력에 의한 역류에 의해 철근 콘크리트 구조체에 발생한 누수 균열부위를 보수하도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 도 1 에 도시된 바와 같이, 철근콘크리트 구조체의 균열부위를 따라 배면주입재의 주입위치를 설정하는 주입위치 결정단계(S100)와, 상기 철근 콘크리트 구조체의 균열부위 좌우에 위치하도록 또한 균열부위를 따라 위치하도록 균열부위 외측으로 경사지도록 구멍을 개공하는 구멍개공단계(S200)와, 상기 개공된 구멍을 통해 배면주입재를 주입하는 배면주입재 주입단계(S300)와, 상기 주입된 배면주입재를 양생시켜 철근 콘크리트 구조체의 균열부위 좌우측에 위치하도록 철근 콘크리트 구조체 배면에 가압반력층을 형성하는 가압반력층 형성단계(S400)와, 상기 가압반력층이 위치한 철근 콘크리트 구조체 배면까지 연통되도록 균열부위를 가로질러 경사지게 주입구멍을 형성하는 주입구멍 개공단계(S500)와, 상기 주입구멍을 통해 균열 보수주입재를 주입하여 좌우측에 위치한 가압반력층 사이의 공간을 충전하거나, 또는 가압반력을 이용하여 균열 보수 주입재를 역류시켜 균열부위를 보수/보강하는 보수주입재 주입단계(S600)로 이루어져 있다.

상기 주입위치 결정단계(S100)는 누수되어 보수가 필요한 균열을 따라 가압 반력층을 형성하기 위하여 배면 주입재의 주입위치를 결정하는 것으로, 철근 콘크 리트 구조체(10)와 콘크리트 보호 누름층(20) 사이 또는 철근 콘크리트 구조체와 지반층(30) 사이 등과 같이 철근 콘크리트 구조체의 배면에 배면 주입재가 주입되도록 주입위치(40)를 결정하는 것이 바람직하다.

상기 구멍개공단계(S200)는 주입위치 결정에 따라 도 2 에 도시된 바와 같이 철근 콘크리트 구조체(10)에 발생한 누수균열부위(50)로부터 좌우로 소정폭을 두고, 또한, 균열 길이를 따라 소정간격으로 하여 균열부위에서 균열 외측방향으로 경사각을 구비하는 구멍(60)을 주입위치(40)까지 연통되도록 일렬로 개공한다.

이때, 상기 균열부위를 따라 좌우로 각각 소정폭을 구비하고 형성되는 구멍(60)은 누수균열부위가 모두 포함되도록 즉, 상기 소정폭내에 누수균열부위(50)의 미세균열까지 모두 포함되도록 누수균열부위를 중심으로 좌우로 형성되며, 상기 소정폭은 바람직하게는 약 5㎝∼100㎝의 폭을 유지한다. 상기 구멍을 누수균열부위로부터 약 5㎝ 미만의 폭을 구비하도록 간격을 유지하고 형성할 경우, 육안으로 구분이 잘 되지 않는 미세균열을 미처 포함하지 못하는 경우가 발생될 수 있으며, 구멍을 누수균열부위로부터 약 100㎝를 초과하는 폭을 구비하도록 간격을 유지하고 형성할 경우, 차후의 보수주입재의 주입량이 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 구멍(60)은 누수량에 따라 약 50㎝∼200㎝의 간격을 유지하도록 누수균열부위를 따라 형성된다. 즉, 누수량이 많을 경우, 50㎝ 간격으로, 또한 누수량이 적을 경우 200㎝ 간격으로 형성하면 된다.

또한, 상기 구멍(60)은 도 5 에 도시된 바와 같이, 균열양측으로 주입되어져 적정한 가압주입 공간을 확보하기에 유리하도록 누수균열부위에서 외측방향으로 경 사각(α) 즉, 철근콘크리트 표면에 대하여 약 45°∼80°정도로 경사지도록 철근 콘크리트 구조체를 관통하여 형성된다.

상기 배면주입재 주입단계(S300)는 개공된 구멍(60)에 주입구(70)를 설치하고 상기 주입구(70)를 통해 배면주입재를 주입한다.

이때, 상기 주입구(70)를 통해 주입되는 배면주입재는 3분∼60분 이내에 반응하여 젤리(겔)상 탄성체를 만들 수 있는 수팽윤성을 구비한 우레탄계, 아크릴계, 또는 벤토나이트계 및 아스팔트계 배면주입재를 사용하거나, 3분∼60분 이내에 수화반응하여 견고한 결합체를 만들 수 있는 시멘트를 주성분으로 하고, 기타 급결재, 증점재, 유동화제 및 조기강도 촉진제 등과 같은 기능성 소재를 혼입한 초미립 분말상 소재로 시공직전 물을 혼합하여 주입하는 배면 주입재(특허등록 제 0764513호 또는 특허등록 제 0818212 호) 를 주입한다.

또한, 상기 배면주입재는 1㎩∼400㎫ 의 압력으로 강제 주입할 수 있는 자동변속 가압변이 설치되어 있는 주입장치에 의해 강제 주입되며, 밀도가 높은 지반이나 틈새가 작은 곳에 수밀한 가압반력층을 형성하기 위해서는 주입 초기에는 약 10㎫∼400㎫정도의 고압으로 주입하여 주입통로를 열고, 배면주입재가 주입되기 시작되면 약 1㎩∼10㎫ 정도의 저압으로 서서히 주입하여 충분히 배면 주입재를 주입할 필요가 있으며, 반대로 배면공극이 큰 붕괴지반이나 틈새에는 가압반력층을 형성하기 위해서는 약 1㎩∼10㎫정도의 저압으로 서서히 주입하여 배면 공극수를 포용하 고, 배면 공극을 채울 필요가 있다.

상기 주입장치(100)는 1액형, 또는 2액 약액을 주입할 수 있도록, 또한, 구조물 배면공극상태에 따라 1㎩∼400㎫의 압력으로 제어하면서 강제 주입할 수 있도록 유압펌프부(110), 로터리 펌프부(120)를 자동변속시킬 수 있도록 자동변속 가압밸브(130)를 구비하고 있다.

상기 가압반력층 형성단계(S400)는 주입된 배면주입재를 통해 가압 반력층을 형성하는 것으로, 상기 주입한 배면 주입재가 가압 반력층으로서 기능하기에 충분한 강도를 발휘할 수 있도록 10분∼48시간 정도 양생시킨다. 이와 같은 양생단계에 의해 누수균열부위를 중심으로 좌우측에 위치하도록 철근콘크리트 구조체의 배면에는 가압반력층(80)이 각각 형성된다.

상기 주입구멍 개공단계(S500)는 누수 균열부위를 따라 보수주입재 주입을 위한 주입구멍(90)을 형성하는 것으로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 보수가 필요한 누수 균열부위를 따라, 균열을 가로지를 수 있도록 경사지게 가압반력층(80)이 형성된 철근 콘크리트 구조체(10)의 배면까지 관통하는 주입구멍(90)을 일렬로 개공한다. 이때, 상기 주입구멍(90)은 도 5 에 도시된 바와 같이, 가압반력층의 내압을 충분히 활용하여 가압반력층 틈새와 균열내부에 균열보수재가 충분히 역류하여 주입될 수 있도록 경사각(β) 즉, 10°∼90°로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 보수주입재 주입단계(S600)는 개공된 주입구멍(90)에 보수주입재 주입을 위한 주입구(71)를 설치하고, 상기 주입구(71)를 통해 누수 균열틈새를 충전보수할 수 있는 보수주입재 주입을 주입하여 좌우측에 가압반력층이 형성된 누수균열부위에 대한 보수작업을 진행하도록 되어 있다. 이때, 상기 보수주입재는 주입장치(100)에 의해 주입된다.

상기 균열 보수 주입재는 3분~60분 이내에 반응하여 젤리(겔)상 탄성체를 만들 수 있는 수팽윤성이 있는 우레탄계, 아크릴계, 또는 벤토나이트계 및 아스팔트계 배면주입재나, 에폭시계, 또는 아크릴, EVA, SBC, SBR 등 접착성이 있는 고무나 또는 이를 혼입하여 만든 유기계나 무기계의 균열 보수재를 주입한다.

상기와 같이 본 발명은 먼저 철근 콘크리트 구조체의 배면에 균열부위를 중심으로 양측에 위치하도록 가압반력층을 형성한 후, 상기 균열부위 배면에 유압과 로터리 펌프 자동변속 가압변이 설치되어 있는 주입장치에 의해 보수주입재를 강제 주입함으로써, 좌우측에 형성된 가압반력층 사이에 보수주입재가 충전되어 균열부위를 보수하도록 되어 있으며, 이러한 보수를 통해 철근과 콘크리트를 사용하여 완성되는 건설 구조물에 있어서 필연적으로 발생하는 누수 균열부위의 보수, 또는 보강을 보다 완벽하게 할 수 있다.

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

도 1 은 본 발명에 따른 흐름을 보인 블록예시도

도 2 는 본 발명에 따른 가압반력층 형성 과정을 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 보수주입재 주입과정을 보인 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 주입장치의 구성을 보인 블록예시도

도 5 는 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도

도 6 은 철근 콘크리트 구조물의 균열발생 원리를 보인 예시도

도 7 은 종래의 균열보수방법을 보인 일예시도

도 8 은 종래의 콘크리트 표면의 균열면에서부터 감압하여 주입하는 균열보수방법을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 콘크리트 구조체 (11) : 철근

(20) : 콘크리트 보호누름층 (30) : 지반층

(40) : 주입위치 (50) : 누수균열부위

(60) : 구멍 (70,71): 주입구

(80) : 가압반력층 (90) : 주입구멍

(100) : 주입장치 (110) : 유압펌프부

(120) : 로터리 펌프부 (130) : 자동변속 가압밸브

(140) : 주제인입구 (141) : 경화제 인입구

(150) : 밸런스식 흡입밸브 (160) : 주제 토출부

(161) : 경화제 토출부

(170) : 주제/경화제 혼합노즐 선단부

(180) : 흡입실린더

Claims (5)

1. 철근콘크리트 구조체의 균열부위를 따라 배면주입재의 주입위치를 설정하는 주입위치 결정단계;

   상기 철근 콘크리트 구조체의 균열부위 좌우에 위치하도록 또한 균열부위를 따라 위치하도록 균열부위 외측으로 경사지도록 구멍을 개공하는 구멍개공단계;

   상기 개공된 구멍을 통해 배면주입재를 주입하는 배면주입재 주입단계;

   상기 주입된 배면주입재를 양생시켜 철근 콘크리트 구조체의 균열부위 좌우측에 위치하도록 철근 콘크리트 구조체 배면에 가압반력층을 형성하는 가압반력층 형성단계;

   상기 가압반력층이 위치한 철근 콘크리트 구조체 배면까지 연통되도록 균열부위를 가로질러 경사지게 주입구멍을 형성하는 주입구멍 개공단계;

   상기 주입구멍을 통해 균열 보수주입재를 주입하여 좌우측에 위치한 가압반력층 사이의 공간을 충전하여 균열부위를 보수/보강하는 보수주입재 주입단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 구멍개공 단계에서 구멍은 누수균열부위로부터 5㎝∼100㎝의 폭을 유지 하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

   상기 구멍은 누수균열부위에서 외측방향으로 45°∼80°의 경사각(α)을 구비하도록 철근 콘크리트 구조체를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 주입구멍 개공단계에서 주입구멍은 누수균열부위의 균열을 가로지를 수 있도록 10°∼90°의 경사각(β)을 구비하며 가압반력층이 형성된 철근 콘크리트 구조체의 배면까지 관통하는 구멍을 일렬로 개공하는 것을 특징으로 하는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 배면주입재 또는 보수주입재는 유압펌프 밸브와 로터리 펌프밸브가 자동변속될 수 있도록 자동변속 가압밸브를 구비한 주입장치에 의해 1㎩∼400㎫ 의 압력으로 강제 주입되는 것을 특징으로 하는 배면주입에 의한 철근 콘크리트 구조물의 누수 균열보수공법.

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