KR100906727B1 - 아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법 - Google Patents

아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안전성과 내구성이 우수하며, 저점도의 비용제계의 고탄성 경화물이 형성되어, 경화시간을 자유롭게 조절할 수 있으며, 여러 시공장소에 대응하여 지수효과를 장기간 유지할 수 있으며, 신축이음 및 배면을 보수하여 구조물의 안전과 지수효과를 얻는데 적합한 아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제는 타코닉 엑시드(ITACONIC ACID), 퍼마릴 엑시드(FUMARIC ACID), 하이드록시프로릴 아크릴레이트(HYDROXYPROPYL ACRYLATE), 테트라에틸렌글리콜(TETRAETHYLENGLYCOL), 디아크릴레이트(DIACRYLATE), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PENTAERYTHRITOL TRIACRYLATE), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DIPENTAERYTHRITOL PENTAACRYLATE)중의 어느 하나로 이루어진 주제와; 벤졸페록시드(BENZOYL PEROXIDE), 아조비스이소부티로니트릴(AZOBISISOBUTYRONITRILE), 2-시아노-2-프로필아조포마마이드(2-CYANO-2-PROPYLAZOFORMAMIDE), 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE), 2,2-아조비스[2-(2-이미다조린-2-일)프로판](2, 2-AZOBIS[2-(2-IMIDAZOLIN-2-YL)PROPANE]), 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2-METHYLBUTYRONITRILE) 중의 어느 하나로 이루어진 경화제와; 7-아미노-4-메틸코마린(7-AMINO-4-METHYLCOUMARIN), 1-아미노-4-메틸피퍼라진(1-AMINO-4-METHYLPIPERAZINE), 트리에틸렌테트라아민(TRIETHYLENETETRAAMINE), 헥사메틸렌디아민(HEXAMETHYLENEDIAMINE), 2-아미노-6-퓨리네티놀(2-AMINO-6-PURINETHIOL), 2-아미노벤조시아졸(2-AMINOBENZOTHIAZOLE), 2-아미노피라졸-4-카보닛(2-AMINOPYRAZOLE-4-CARBONIT), N-(2-하이드롤시애틸)에틸렌디아민(N-(2-HYDROXYETHYL)ETHYLENEDIAMINE), 4-하이드록시-뷰틸아민(4-HYDROXY-BUTYLAMINE) 중의 어느 하나로 이루어진 촉진제로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법은 기존의 터널의 신축이음의 동판 제거 후 헤라 및 그라인더를 사용하여 청소하는 단계; 신축이음을 해머드릴로 부분제거 후 급결제를 사용하여 지수하는 단계; 신축이음의 그라우팅 주입구의 위치를 결정하는 단계; 상기 그라우팅 주입구를 해머드릴을 사용하여 50cm 간격으로 천공하고, 드릴비트로 터널 방수시트층 전까지 천공하는 단계; 상기 그라우팅 주입구에 주입패커를 삽입 고정 후, 밸브장치를 설치하는 단계; 상기 전동식 자동 이액형 주입기의 A액, B액 각 탱크에 아크릴계 지수제를 채운 후, 상기 주입패커에 주입호스를 연결하여 아크릴계 지수제를 주입하되, 감지센서에서 지수제의 주입완료가 감지될 때까지 주입하는 단계; 상기 그라우팅 주입구의 아크릴계 지수제의 주입이 완료되면 다음 그라우팅 주입구로 이동하여 아크릴계 지수제를 주입하는 단계; 상기 아크릴계 지수제 주입 후 24시간 동안 양생하는 단계; 상기 주입패커 절단 후 표면을 정리하는 단계; 표면에 동판을 설치하는 단계; 마감 및 정리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
철근콘크리트 구조물, 보수 및 보강용, 아크릴레이트계 지수제

Description

아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법{Reinforced concrete structure repair which used the acrylate water stop material}
본 발명은 아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법에 관한 것이다.
지수제는 토목 및 건축공사에 있어서 지하지반의 지수 및 강화와 탱크, 터널, 하수관 등의 콘크리트 구조물의 지수에 사용되며, 현재 일반적으로 시멘트계, 규산소다계, 우레탄계와 아크릴계 등이 사용된다.
여기서, 상기 지수제 중 시멘트계는 점도가 높아 침투성이 떨어지며 경화시간이 매우 느려 1시간 정도의 경화시간이 필요하여 신속성이 요구되는 지수 및 차수 공정에는 적절하지 않으며 누수와 접촉하면 희석, 유실되며 경화되지 못하는 문제점이 있다.
규산소다 등의 무기계 지수제는 가격이 저렴하지만 압축강도 등의 강도가 부족하며, 경화물이 경시적으로 물에 의해 분해되어 강도가 저하되고, 수축하여 지속적인 지수성능을 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
우레탄계 지수제는 압축강도와 굴곡 강도가 우수하여 충분한 지수강도를 나타낼 수 있어 지수제로 가장 많이 사용되고 있다.
그러나 상기한 우레탄계 지수제는 주성분이 폴리이소시아네이트와 폴리올 등의 유기물이어서 화재의 위험성이 있으며, 피부자극성이 있고, 조성물의 점도가 비교적 높아 지층의 미세한 틈새와 크랙에 대한 침투성이 부족하고, 내후성이 부족하여 자외선에 노출될 경우 분해되는 경향을 보이며 건조시에 수축하여 수침투를 적절히 막지 못하는 투수성 구조를 형성하는 문제점이 있다.
또한, 아크릴계 지수제는 조성물의 점도가 낮아서 지층의 미세한 틈새와 크랙에 대한 침투성이 우수하고, 경화시간의 조절이 자유로우며 불투수성의 경화물을 형성하여 차수성이 높으며 화학적으로 열화하지 않아 내구성이 우수하여 지하지반의 지수 및 강화와 각종 콘크리트구조물의 지수에 광범위하게 사용되고 있다.
현재 사용되는 아크릴계 지수제는 아크릴아미드를 주성분으로 하는 아크릴아미드계와 아크릴산 금속염을 주성분으로 하는 아크릴레이트계 및 아크릴아미드계와 아크릴레이트계의 혼합계로 구분될 수 있다.
아크릴아미드계 지수제는 단량체로서 아크릴아미드와 가교제로서 N, N'-메틸렌비스아크릴아미드를 혼합하여 물에 용해하여 수용액으로 만들고, 퍼설페이트 화합물과 아민 화합물을 산화환원중합 촉매로 첨가하여 지반에 주입하여 지중에서 연쇄중합반응을 일으켜 함수 하이드로겔을 형성함으로써 차수 및 지수효과를 나타내는 조성물이다.
아크릴아미드계 지수제는 생성되는 하이드로겔의 물성과 내구성이 매우 우수 하여 지수제중 가장 우수한 것으로 평가되고 있지만 주성분인 아크릴아미드와 N, N'-메틸렌비스아크릴아미드의 독성이 매우 강해 지하수의 오염 가능성이 있어서 사용이 제한되고 있는 실정이다.
아크릴레이트계 지수제는 아크릴산과 메타크릴산의 나트륨, 칼륨 등의 1가 및 칼슘, 마그네슘 등의 2가 금속염을 주성분으로 하고 가교제로서 폴리에틸렌그리콜디아크릴레이트 등의 친수성 화합물을 혼합하고, 퍼설페이트 화합물과 아민화합물을 산화환원중합 촉매로 첨가하여 지반에 주입하여 지중에서 연쇄중합반응을 일으켜 함수 하이드로겔을 형성함으로써 차수 및 지수를 나타내는 조성물이다.
아크릴레이트계 지수제는 그 유해성은 비교적 적으나 생성되는 하이드로겔의 압축 및 굴곡 강도가 미흡하여 적용에 문제점이 있다.
아크릴아미드계와 아크릴레이트계의 혼합계는 상기 아크릴아미드계와 아크릴레이트계의 성분을 적절히 혼합하여 양자의 문제점을 보완하려는 지수제이지만 그 독성 및 물성 상의 문제점은 여전히 존재하는 것으로 평가되고 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 안전성과 내구성이 우수하며, 저점도의 비용제계의 고탄성 경화물이 형성되어, 경화시간을 자유롭게 조절할 수 있으며, 여러 시공장소에 대응하여 지수효과를 장기간 유지할 수 있으며, 신축이음 및 배면을 보수하여 구조물의 안전과 지수효과를 얻는데 적합한 아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제는 타코닉 엑시드(ITACONIC ACID), 퍼마릴 엑시드(FUMARIC ACID), 하이드록시프로릴 아크릴레이트(HYDROXYPROPYL ACRYLATE), 테트라에틸렌글리콜(TETRAETHYLENGLYCOL), 디아크릴레이트(DIACRYLATE), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PENTAERYTHRITOL TRIACRYLATE), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DIPENTAERYTHRITOL PENTAACRYLATE) 중의 어느 하나로 이루어진 주제와; 벤졸페록시드(BENZOYL PEROXIDE), 아조비스이소부티로니트릴(AZOBISISOBUTYRONITRILE), 2-시아노-2-프로필아조포마마이드(2-CYANO-2-PROPYLAZOFORMAMIDE), 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE), 2,2-아조비스[2-(2-이미다조린-2-일)프로판](2, 2-AZOBIS[2-(2-IMIDAZOLIN-2-YL)PROPANE]), 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2-METHYLBUTYRONITRILE) 중의 어느 하나로 이루어진 경화제와; 7-아미노-4-메틸코마린(7-AMINO-4-METHYLCOUMARIN), 1-아미노-4-메틸피퍼라진(1-AMINO-4-METHYLPIPERAZINE), 트리에틸렌테트라아민(TRIETHYLENETETRAAMINE), 헥사메틸렌디아민(HEXAMETHYLENEDIAMINE), 2-아미노-6-퓨리네티놀(2-AMINO-6-PURINETHIOL), 2-아미노벤조시아졸(2-AMINOBENZOTHIAZOLE), 2-아미노피라졸-4-카보닛(2-AMINOPYRAZOLE-4-CARBONIT), N-(2-하이드롤시애틸)에틸렌디아민(N-(2-HYDROXYETHYL)ETHYLENEDIAMINE), 4-하이드록시-뷰틸아민(4-HYDROXY-BUTYLAMINE) 중의 어느 하나로 이루어진 촉진제로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법은 기존의 터널의 신축이음의 동판 제거 후 헤라 및 그라인더를 사용하여 청소하는 단계; 신축이음을 해머드릴로 부분제거 후 급결제를 사용하여 지수하는 단계; 신축이음의 그라우팅 주입구의 위치를 결정하는 단계; 상기 그라우팅 주입구를 해머드릴을 사용하여 50cm 간격으로 천공하고, 드릴비트로 터널 방수시트층 전까지 천공하는 단계; 상기 그라우팅 주입구에 주입패커를 삽입 고정 후, 밸브장치를 설치하는 단계; 상기 전동식 자동 이액형 주입기의 A액, B액 각 탱크에 아크릴계 지수제를 채운 후, 상기 주입패커에 주입호스를 연결하여 아크릴계 지수제를 주입하되, 감지센서에서 지수제의 주입완료가 감지될 때까지 주입하는 단계; 상기 그라우팅 주입구의 아크릴계 지수제의 주입이 완료되면 다음 그라우팅 주입구로 이동하여 아크릴계 지수제를 주입하는 단계; 상기 아크릴계 지수제 주입 후 24시간 동안 양생하는 단계; 상기 주입패커 절단 후 표면을 정리하는 단계; 표면에 동판을 설치하는 단계; 마감 및 정리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 구조물 보강시 배면 토사의 충전 결속으로 토압 경감효과 및 건조방지로 내구성이 증대되는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 무기질 아크릴레이트계 이액형 고성능 지수제이며, 저점도의 비용제계의 고탄성 경화물이 형성되어, 겔 경화시간 조정으로 시간에 따른 주입거리를 산정할 수 있음에 정확한 주입 및 다량 누수에도 효과적인 처리가 가능하다.
셋째, 본 발명은 입자 및 점성이 물과 거의 같아 점토재료로 되메우기 한 구간 외에도 모든 되메우기 지반에서 침투 주입이 가능하고, 차수 효과는 불투수층 형성에 의한 차수 효과로서 하자발생 우려가 적다.
넷째, 본 발명은 토중에서 아크릴레이트계 지수제는 불투수재료로서 감쇠율이 거의 없어 밀실하게 그라우트 되어, 탄성을 유지하여 진동 및 균열에 대한 적용이 우수하다.
다섯째, 시공 신축이음 및 배면을 보수하여 구조물의 안전과 지수효과를 얻는데 적합한 지수제이다.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제는 타코닉 엑시드(ITACONIC ACID), 퍼마릴 엑시드(FUMARIC ACID), 하이드록시프로릴 아크릴레이트(HYDROXYPROPYL ACRYLATE), 테트라에틸렌글리콜(TETRAETHYLENGLYCOL), 디아크릴레이트(DIACRYLATE), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PENTAERYTHRITOL TRIACRYLATE), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DIPENTAERYTHRITOL PENTAACRYLATE) 중의 어느 하나로 이루어진 주제와;
벤졸페록시드(BENZOYL PEROXIDE), 아조비스이소부티로니트릴(AZOBISISOBUTYRONITRILE), 2-시아노-2-프로필아조포마마이드(2-CYANO-2-PROPYLAZOFORMAMIDE), 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE), 2,2-아조비스[2-(2-이미다조린-2-일)프로판](2, 2-AZOBIS[2-(2-IMIDAZOLIN-2-YL)PROPANE]), 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2-METHYLBUTYRONITRILE) 중의 어느 하나로 이루어진 경화제와;
7-아미노-4-메틸코마린(7-AMINO-4-METHYLCOUMARIN), 1-아미노-4-메틸피퍼라진(1-AMINO-4-METHYLPIPERAZINE), 트리에틸렌테트라아민(TRIETHYLENETETRAAMINE), 헥사메틸렌디아민(HEXAMETHYLENEDIAMINE), 2-아미노-6-퓨리네티놀(2-AMINO-6-PURINETHIOL), 2-아미노벤조시아졸(2-AMINOBENZOTHIAZOLE), 2-아미노피라졸-4-카보닛(2-AMINOPYRAZOLE-4-CARBONIT), N-(2-하이드롤시애틸)에틸렌디아민(N-(2-HYDROXYETHYL)ETHYLENEDIAMINE), 4-하이드록시-뷰틸아민(4-HYDROXY-BUTYLAMINE) 중의 어느 하나로 이루어진 촉진제로 구성된다.
상기 주제: 경화제: 촉진제의 중량비는 8:1:1로 이루어진다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물 보수 및 보강용 지수제는 안전성과 내구성이 매우 우수한 아크릴계 고성능 지수제이다.
여기서, 상기 지수제는 무기질 아크릴계 이액형 고성능 지수제이며, 저점도의 비용제계의 고탄성 경화물이 형성되어, 경화시간을 자유롭게 조절할 수 있으며, 여러 시공장소에 대응하여 지수효과를 장기간 유지할 수 있다.
특히, 신축이음 및 배면을 보수하여 구조물의 안전과 지수효과를 얻는데 적합한 지수제이다.
일반적으로 폴리머수지는 모노머의 중합으로 이루어진다.
모노머의 종류는 수없이 많으며 각각의 모노머는 중합시 강도, 접착력, 탄성 등의 물리적 성질이 모두 다르게 나타난다.
따라서, 모노머 선택이 지수제의 물성 및 성능에 직접적인 영향을 미치며 또한 모노머는 상온에서 안전하므로 상온에서 중합시 경화제와 촉진제를 병용하여야 하며, 경화제는 일종의 촉매로서 모노머의 이중결합을 깨뜨려 중합이 일어나 불용성 수지로 변하게 하는 역할을 하며 촉진제는 경화제의 역할을 보조한다.
여기서, 상기 주제는 타코닉 엑시드(ITACONIC ACID), 퍼마릴 엑시드(FUMARIC ACID), 하이드록시프로릴 아크릴레이트(HYDROXYPROPYL ACRYLATE), 테트라에틸렌글리콜(TETRAETHYLENGLYCOL), 디아크릴레이트(DIACRYLATE), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PENTAERYTHRITOL TRIACRYLATE), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DIPENTAERYTHRITOL PENTAACRYLATE) 등의 특수 모노머의 선택으로 각 모노머의 단점을 보완하고 시너지 효과를 나타내어 중합시 탄성이 우수하고 접착력이 탁월한 경화물을 형성한다.
반응 메커니즘
- 친수성 아크릴레이트 합성
COOH
│
1--(--OCH2CH2)n--OH + 2C = C
│
RCOOH
--- CH2 O O CH2
│ ∥ ∥ ∥
RCOOH-C-----C---(--OCH2CH2)n---O----C-----C-RCOOH+2H2O
- 친수성 히드록실기를 포함한 아크릴레이트 중합
O O
∥ ∥
[RCOOH-C---C---(--OCH2CH2)n---O--C---C-RCOOH] m+nCH2=CHCOOR1
∥ ∥
CH2 CH2
---------→
O O
∥ ∥
[RCOOM-C---C---(--OCH2CH2)n---O--C---C-RCOOM] m
│ │
CH2 CH2
│ │
CH2 CH2
│ │
CHCOOR1 CHCOOR1
R: H 또는 CH3 R1: HYDROXY ALKYL n: 1 에서 4
- 물성
시험항목 결과 시험방법
수중유실 저항성능(중량변화율, %) -0.08 KS F 4935-'03
인장파괴시 신장율(%) 180 KS M 3006-'03
흡수율(%) 1.1 KS F 2518-'05
비중 A제 1.19 KS A 0601-'01
B제 1.18
점도(mPa.S) A제 85 KS M 3705-'96
B제 32
투수계수(㎝/sec) 투수되지 않음 KS F 2322-'00
인장접착강도(벽돌+벽돌) kgf/㎠ 5.0 만능재료시험기(instron6027), 시험속도: 5㎜/min
인장전단접착강도(금속+금속) kgf/㎠ 13 KS M 3734-96
시 험 결 과 1
시험항목 비중 점도(mPa.S) 투수계수(㎝/sec)
A제 B제 A제 B제
결과 1.19 1.18 85 32 투수되지 않음
시험방법 KS A 0601-'01 KS M 3705-'96 KS F 2322-'00
* 점도측정 조건
A제: 브룩휠드점도계×Spindle LV No.2×50rpm
B제: 브룩휠드점도계×Spindle LV No.2×50rpm
- 배합비(질량비)
A제 B제
A-1 A-2 B-1 B-2
1 4 1 4
* 시험성적서 이용목적: 품질관리용
* 시험기관: 한국건자재시험연구원
시 험 결 과 2
시험항목 수중유실 저항성능 (중량변화율, %) 인장파괴시 신장율(%) 흡수율(%)
결과 -0.98 180 1.1
시험방법 KS F 4935-'03 KS M 3006-'03 KS F 2518-'05
- 배합비(질량비)
A제 B제
A-1 A-2 B-1 B-2
1 4 1 4
* 시험성적서 이용목적: 품질관리용
* 시험기관: 한국건자재시험연구원
또한, 상기 경화제는 일반적으로 폴리머수지는 모노머의 중합으로 이루어진다.
그러나 실온에서 모노머의 중합은 이루어지지 않는다.
따라서 실온에서 모노머의 중합을 일으키기 위해서는 경화제가 필요하며 경화제의 종류는 무수히 많다.
예를 들어 경화제의 종류로는 벤졸페록시드(BENZOYL PEROXIDE), 아조비스이소부티로니트릴(AZOBISISOBUTYRONITRILE), 2-시아노-2-프로필아조포마마이드(2-CYANO-2-PROPYLAZOFORMAMIDE), 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE), 2,2-아조비스[2-(2-이미다조린-2-일)프로판](2, 2-AZOBIS[2-(2-IMIDAZOLIN-2-YL)PROPANE]), 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2-METHYLBUTYRONITRILE) 등이 있다.
이들 경화제는 분해되어 라디칼을 형성하고 이 라디칼이 모노머의 2중결합을 공격하여 중합이 일어나게 된다.
경화제의 반응 메카니즘
1) 경화제 라디칼의 생성
BENZOYLPER OXIDE
C6H5COO-C6H5COO → 2C6H5COO(R-)
2) INITIATION
R + CH2 = CHX → R-CH2CHX-
3) PROPAGATION
-CH2-CHX- + CH2=CHX → CH2-CHX-CH2-CHX-
4) TERMINATION
-CHX- + -XHC- → -CHX-CHX-
또한, 상기 촉진제는 실온에서 모노머가 중합을 하려면 경화제가 필요하고, 이 경화제는 실온에서 분해되어 라디칼을 형성해야만 중합반응을 일으킬 수 있다.
그러나 일반적인 조건에서는 경화제가 쉽게 라디칼을 형성하지 않는다.
그러므로 경화제가 쉽게 라디칼을 형성할 수 있도록 최적의 조건을 만들어 주는 것이 촉진제이다.
또한, 촉진제는 모노머의 중합시 망상구조를 형성하게 함으로써 중합체가 물 에 불용성인 수지가 되도록 한다.
촉진제로는 7-아미노-4-메틸코마린(7-AMINO-4-METHYLCOUMARIN), 1-아미노-4-메틸피퍼라진(1-AMINO-4-METHYLPIPERAZINE), 트리에틸렌테트라아민(TRIETHYLENETETRAAMINE), 헥사메틸렌디아민(HEXAMETHYLENEDIAMINE), 2-아미노-6-퓨리네티놀(2-AMINO-6-PURINETHIOL), 2-아미노벤조시아졸(2-AMINOBENZOTHIAZOLE), 2-아미노피라졸-4-카보닛(2-AMINOPYRAZOLE-4-CARBONIT), N-(2-하이드롤시애틸)에틸렌디아민(N-(2-HYDROXYETHYL)ETHYLENEDIAMINE), 4-하이드록시-뷰틸아민(4-HYDROXY-BUTYLAMINE) 등이 있다.
경화제/촉진제
n CH2=CHX -----------→ -(-CH2CHX-)n-
monomer 3차원 망상구조의 불용성 수지이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수 및 보강에 대해 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용하여 터널을 보수 보강하는 상태를 도시한 시공 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 주입하기 위한 전동식 자동 이액형 주입기를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 주입하기 위한 전동식 자동 이액형 주입기를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 주입하기 위한 전동식 자동 이액형 주입기를 도시한 측면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법은 기존의 터널(10)의 신축이음(12)의 동판(14) 제거 후 헤라 및 그라인더를 사용하여 청소하는 단계; 신축이음(12)을 해머드릴로 부분제거 후 급결제를 사용하여 지수하는 단계; 신축이음(12)의 그라우팅 주입구(16)의 위치를 결정하는 단계; 상기 그라우팅 주입구(16)를 해머드릴을 사용하여 50cm 간격으로 천공하고, 드릴비트로 터널 방수시트층 전까지 천공하는 단계; 상기 그라우팅 주입구(16)에 주입패커를 삽입 고정 후, 밸브장치를 설치하는 단계; 상기 전동식 자동 이액형 주입기(20)의 A액, B액 각 탱크에 아크릴계 지수제를 채운 후, 상기 주입패커에 주입호스를 연결하여 아크릴계 지수제를 주입하되, 감지센서에서 지수제의 주입완료가 감지될 때까지 주입하는 단계; 상기 그라우팅 주입구(16)의 아크릴계 지수제의 주입이 완료되면 다음 그라우팅 주입구(16)로 이동하여 아크릴계 지수제를 주입하는 단계; 상기 아크릴계 지수제 주입 후 24시간 동안 양생하는 단계; 상기 주입패커 절단 후 표면을 정리하는 단계; 표면에 동판(14)을 설치하는 단계; 마감 및 정리하는 단계로 이루어진다.
여기서, 상기 아크릴레이트계 지수제는 주제, 촉진제, 경화제의 3액형으로 작업현장의 온도 및 구조물상태ㆍ누수량에 따라 현장에서 경화시간의 조합과 배합할 수 있도록 구성된다.
표준배합
주제(20kg) + 경화제(4.2kg) = A액(24.2kg)
주제(20kg) + 촉진제(5kg) = B액(25kg)
상기 A액과 B액을 1:1의 비율로 혼합하여 아크릴계 지수제(49.2kg)를 배합한다.
한편, 상기한 아크릴레이트계 지수제는 A액과 B액을 표준배합에 준하여 혼합하여 사용하며 침투성과 친수성이 탁월하고 겔의 용탈이 없이 안정적이며, 반영구 적인 내구성을 지닌 지수제로 전동식 자동 이액형 주입기(20)의 에어로 작동되는 주입방식으로 주입한다.
지수제가 실린더에서 계량된 후 주입이 되므로 1% 이내의 정밀도를 유지하며, 주입속도를 조절할 수 있고, 주입량 적산이 가능하다.
약액의 성질
가. 물리적 성질
구 분 단 위 물리적 성질
1 비중(20/20℃) - A액: 1.19, B액: 1.18
2 점도 mpa.s 32
3 혼합PH - 7.0±1
4 PbㆍCdㆍASㆍHgㆍCrㆍCn ppm 검출안됨
5 투수계수(재령1일/7일/14일) cm/sec 투수되지 않음
6 수중 유실 저항 성능 중량변화율, % -0.08
7 인장 파괴시 신장율 % 180
8 흡수율 % 1.1
9 독성시험 mg/kg B.W 무독성
나. 지수제의 특성
(1) 지수제는 무독성으로 구조물 배면의 토양을 오염시키지 않는 친환경 제품이다.
(2) 초점도인 지수제는 구조물의 미세한 균열과 공극부위 및 다양한 토양 암반층의 절리층에도 침투력이 우수하다.
(3) 콘크리트와 친화력이 우수하며 방청성분 함유로 콘크리트 보강용 철근의 부식을 방지한다.
(4) 낮은 투수 계수로 (9.6×10-9 재령 14일) 우수한 방수막을 형성한다.
(5) 콘크리트 누수면에서 우수한 접착력과 신장율이 우수하여 거동이 발생하는 지하토목 구조물의 신축이음 누수에도 반영구적 방수층을 형성한다.
(6) 뛰어난 내화학성 및 내후성이 있다.
(7) 작업 후 장비세척 및 청소가 용이하다.
다. 주입장비 전동식 자동 이액형 주입기
항목 제원
콘트롤 시스템 - 에어구동방식 - 디지털 디스플레이 방식 -PID(비례) 콘트롤 방식
무게(본체) 35kg
크기 250mm ×550m ×300mm (W ×H ×D)
동력 공기압 5bar
비율 1:1
몸체구조 알루미늄 주물, 각재
실린더 재질 세라믹
주입압력 1-40kg(5bar)
1싸이클당 주입량 280cc
1분당 최대 주입량 5리터
데이터 저장 및 출력 기능(Memory, Printer 내장)
계량방식/정밀도 정량계주입/±1%
주입량 적산 공정별 적산기능
약액주입 자동제어 PID 헤어부 내장으로 약액 자동주입
작업안전 전기적 사고요인 없음
정전시 처치 세탁작업 기능(탱크내 잔여 에어)
전동식 자동 이액형 주입기(20)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전기모터(22)로 크랭크축(24)을 회전운동시켜 크랭크축(24)에 달린 홀더레버(26)에 의해 피스톤(28)의 왕복운동으로 아크릴레이트계 지수제를 밀어내는 2개의 피스톤 펌프로 구성된 이액형 완전 자동 주입기이다.
특히, 아크릴레이트계 지수제의 비율조정(1:1, 2:1)은 물론 압력조절(0∼300㎏/㎠)도 현장 여건에 따라 자유롭게 할 수 있어 전혀 주입기에 무리가 없으며, 완전 자동이므로 작업능률이 탁월하다.
일반 주입기는 에폭시나 우레탄 주입에 사용할 수 있으나, 아크릴레이트계 지수제는 사용할 수 없으므로, 아크릴레이트계 지수제는 피스톤(28)이나 펌프에 미세한 열전달만 있어도 지수제 자체에서 경화되므로 주입이 불가능하다.
그러나 본 발명의 전동식 자동 이액형 주입기는 피스톤실린더(30)를 세라믹재질로 가공하여 제작하였으므로 어떤 지수제를 사용하더라도 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 주입기이다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법은 지하구조물의 배면 차수를 목적으로 개발된 아크릴레이트계 지수제를 주입하면서 동시에 온도 및 압력센서를 시공구조물에 설치하여 시공의 품질을 판단할 수 있는 최첨단 공법으로 구조물의 접합부위에서 발생되는 누수를 완벽하게 지수하는데 있으며, 주입되는 지수제는 누수 콘크리트면에서 우수한 접착력과 뛰어난 신장율, 탄성율로 거동이 발생되는 구조물 및 신축이음 누수보수에 적합하며, 초저점도의 물성으로 침투력이 뛰어나고 무독성 성분으로 지하수 및 토양을 오염시키지 않는 친환경 제품이며, 특히 물과의 뛰어난 친수성과 고품질의 아크릴레이트계 지수제로 형성된 방수층은 영구적인 방수 및 지속적인 효과를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 이용하여 터널을 보수 보강하는 상태를 도시한 시공 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 주입하기 위한 전동식 자동 이액형 주입기를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 주입하기 위한 전동식 자동 이액형 주입기를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 아크릴레이트계 지수제를 주입하기 위한 전동식 자동 이액형 주입기를 도시한 측면도.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
10: 터널 12: 신축이음
14: 동판 16: 그라우팅 주입구
20: 주입기 22: 전기모터
24: 크랭크축 26: 홀더레버
28: 피스톤 30: 피스톤실린더
32: 지수제 탱크 34: 감지센서

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 기존의 터널(10)의 신축이음(12)의 동판(14) 제거 후 헤라 및 그라인더를 사용하여 청소하는 단계;
    신축이음(12)을 해머드릴로 부분제거 후 급결제를 사용하여 지수하는 단계;
    신축이음(12)의 그라우팅 주입구(16)의 위치를 결정하는 단계;
    상기 그라우팅 주입구(16)를 해머드릴을 사용하여 50cm 간격으로 천공하고, 드릴비트로 터널 방수시트층 전까지 천공하는 단계;
    상기 그라우팅 주입구(16)에 주입패커를 삽입 고정 후, 밸브장치를 설치하는 단계;
    전동식 자동 이액형 주입기(20)의 A액, B액 각 지수제 탱크(32)에 아크릴계 지수제를 채운 후, 상기 주입패커에 주입호스를 연결하여 아크릴계 지수제를 주입하되, 감지센서(34)에서 지수제의 주입완료가 감지될 때까지 주입하는 단계;
    상기 그라우팅 주입구(16)의 아크릴계 지수제의 주입이 완료되면 다음 그라우팅 주입구(16)로 이동하여 아크릴계 지수제를 주입하는 단계;
    상기 아크릴계 지수제 주입 후 24시간 동안 양생하는 단계;
    상기 주입패커 절단 후 표면을 정리하는 단계;
    표면에 동판(14)을 설치하는 단계;
    마감 및 정리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 아크릴계 지수제는 타코닉 엑시드(ITACONIC ACID), 퍼마릴 엑시드(FUMARIC ACID), 하이드록시프로릴 아크릴레이트(HYDROXYPROPYL ACRYLATE), 테트라에틸렌글리콜(TETRAETHYLENGLYCOL), 디아크릴레이트(DIACRYLATE), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PENTAERYTHRITOL TRIACRYLATE), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DIPENTAERYTHRITOL PENTAACRYLATE) 중의 어느 하나로 이루어진 주제와; 벤졸페록시드(BENZOYL PEROXIDE), 아조비스이소부티로니트릴(AZOBISISOBUTYRONITRILE), 2-시아노-2-프로필아조포마마이드(2-CYANO-2-PROPYLAZOFORMAMIDE), 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE), 2,2-아조비스[2-(2-이미다조린-2-일)프로판](2, 2-AZOBIS[2-(2-IMIDAZOLIN-2-YL)PROPANE]), 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2-METHYLBUTYRONITRILE) 중의 어느 하나로 이루어진 경화제와; 7-아미노-4-메틸코마린(7-AMINO-4-METHYLCOUMARIN), 1-아미노-4-메틸피퍼라진(1-AMINO-4-METHYLPIPERAZINE),트리에틸렌테트라아민(TRIETHYLENETETRAAMINE), 헥사메틸렌디아민(HEXAMETHYLENEDIAMINE), 2-아미노-6-퓨리네티놀(2-AMINO-6-PURINETHIOL), 2-아미노벤조시아졸(2-AMINOBENZOTHIAZOLE), 2-아미노피라졸-4-카보닛(2-AMINOPYRAZOLE-4-CARBONIT), N-(2-하이드롤시애틸)에틸렌디아민(N-(2-HYDROXYETHYL)ETHYLENEDIAMINE), 4-하이드록시-뷰틸아민(4-HYDROXY-BUTYLAMINE) 중의 어느 하나로 이루어진 촉진제로 구성되며, 상기 주제: 경화제: 촉진제의 중량비는 8: 1: 1로 이루어짐을 특징으로 하는 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 전동식 자동 이액형 주입기는 전기모터(22)로 크랭크축(24)을 회전운동시켜 크랭크축(24)에 달린 홀더레버(26)에 의해 피스톤(28)의 왕복운동으로 아크릴레이트계 지수제를 밀어냄을 특징으로 하는 아크릴레이트계 지수제를 이용한 철근콘크리트 구조물 보수공법.
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