KR101021883B1

KR101021883B1 - 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망과, 무기계 침투성 몰탈조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법

Info

Publication number: KR101021883B1
Application number: KR1020100082525A
Authority: KR
Inventors: 박이근; 김길수
Original assignee: 김길수; 박이근
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2011-03-18

Abstract

콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망과, 무기계 침투성 몰탈조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법이 개시된다. 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강공법은 구조물의 보수 시공면을 치핑(chipping)하는 단계와, 보수할 구조물 부위에 비계를 설치하는 단계와, 아연도철망에 일정간격으로 스페이서가 형성된 아연도보강망을 설치하는 단계와, 상기 아연도보강망을 고정하는 단계와, 치핑된 상기 보수 시공면 부위를 고압 물 세척하는 단계와, 프라이머 몰탈을 도포하는 단계와, 시멘트 15~40중량%, 분말폴리머 1.0~6.0중량%, 분말실리케이트(SILICHM) 0.2~2.0중량%, 슬래그분말(4000~7000브래인) 0.5~2.2중량%, CSA팽창제 1.0~10중량%, 알루미나시멘트 1.5-6.0중량%, 실리카흄 0.05~3.0중량%, 플라이애쉬 0.05~3.0중량%, 나일론 섬유보강제 0.5~2.6중량%, 소포제 0.1~0.4중량%, 분산제 0.01~0.3중량%, 고유동화제 0.1~0.3중량%, 공기연행제 0.01~0.5중량%, 응결촉진제 0.01~0.3중량%, 규사 25~55중량%로 이루어진 무기계 침투성 몰탈조성물을 도포하는 단계와, 양생단계와, 중성화방지제를 코팅하는 단계로 진행됨으로써, 보수보강작업이 용이하고 보수 시공면과 보수보강용 아연도보강망의 접착성이 우수하며, 시공인력 및 시공시간을 절감할 수 있다.

Description

콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망과, 무기계 침투성 몰탈조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법{A net for repairing/ reinforcing concrete structure, mortar composition and repairing/reinforcing method for concrete structure using the same}

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망과, 무기계 침투성 몰탈조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 열화된 단면을 복구하는 보수보강작업이 용이하고, 보수 시공면과 아연도보강망의 접착성이 우수하여 2차 탈락의 위험이 없고, 시공인력 및 시공시간을 절감하여 매우 경제적인 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망과, 무기계 침투성 몰탈조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것이다.

콘크리트 구조물은 초기에는 알카리성이나 시일이 경과할수록 외부의 산성비, 오염된 대기, CO₂, SO₂, 염해 등의 환경조건에 의해 중성화(탄산화)가 서서히 진행되며 이것이 콘크리트 구조물의 열화의 원인이 되어 결국 콘크리트의 수명을 단축하게 된다.

이에 따라 콘크리트에 의하여 건설된 구조물의 성능이 저하된 경우, 교량, 항만시설물, 원형관거, 하수박스, 터널, 지하차도 등의 단면복구, 철도 교량의 콘크리트교각의 보수, 지하주차장, 정수장, 하수처리장 등 대부분의 콘크리트 구조물의 단면복구가 요구된다.

이러한 콘크리트 구조물에 있어서는 그 장소에 따라 균열, 동해, 중성화, 화학적 침식 등 약알카리반응과 같은 내부 요인이나 기온의 변화에 의하여 그 외부 표면이 노출되고 외부의 충격이나 응력상 문제로 구조물 표면에 균열이 발생하게 된다. 균열부위로 우수가 침투하여 철근의 녹이 발생할 경우 체적 팽창으로 철근 배근 방향으로 균열, 박리, 박락의 원인이 된다.

이와 같이 콘크리트 구조물이 파손 되었을 경우 파손 부분을 보수보강하게 되는데 종래의 방법은 염출물을 제거한 후 급결시멘트를 첨가한 접착강화제를 도포하여 표면을 강화시키는 공법이 있고, 콘크리트면과 강판면 사이에 스페이서 등으로 2~6mm 정도로 간격을 유지시킨 상태에서 주변을 실링하여 한쪽 방향에서 점도가 낮은 에폭시 수지를 주입하여 접착하는 철판부착 공법과 섬유접착 보강공법 등이 있다.

그러나, 상술한 철판부착 공법은 철판이 무거워 작업시 위험하고 습기발생시 철판에 녹이 발생한다는 문제점이 있고, 섬유접착 보강공법은 소재가 가벼워 작업성은 좋으나 부착력이 약하다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 콘크리트 구조물의 단면복구 공법은 보수몰탈 자체의 부착력에 의한 접착으로 시공 후 충격이나 진동으로 2차 탈락의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 콘크리트 보수보강 작업을 용이하게 하면서도 시공면과 접착성이 우수하여 2차 탈락의 위험이 없는 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 자체의 부착력이 우수하여 콘크리트 보수보강 작업에 용이하게 사용될 수 있는 무기계 침투성 몰탈조성물을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 콘크리트 보수보강 작업이 용이하고, 시공인력 및 시공시간을 절감하여 비용을 줄일 수 있는 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 보수보강 작업이 완료된 구조물의 강도, 내구성, 수밀성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 일정한 간격으로 배열되는 다수의 가로 와이어와, 상기 가로 와이어에 직교방향으로 배열되는 다수의 세로 와이어로 이루어지는 격자 구조의 아연도철망과, 상기 가로 와이어와 세로 와이어가 직교로 교차하는 부위에서 일정간격마다 소정길이로 돌출되도록 형성되어 보수 시공면에 접촉지지되며 상기 보수 시공면에서 상기 아연도철망을 일정간격으로 이격시키기 위한 스페이서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 스페이서는 상기 아연도철망에 직각으로 일체로 형성되는 아연도철선으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가로 와이어와 세로 와이어는 간격이 40~60㎜로 배열되고, 상기 와이어의 굵기는 직경이 3~4㎜인 것으로 이루어지고, 상기 스페이서는 200~400㎜ 간격으로 형성되고, 상기 아연도철선의 굵기는 직경이 3~4㎜으로 될 수 있다.

여기서, 상기 스페이서는 10~20㎜의 길이로 형성될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무기계 침투성 몰탈조성물은 결합제로서, 시멘트 15~40중량%, 분말폴리머 1.0~6.0중량%, 분말실리케이트(SILICHM) 0.2~2.0중량%; 혼화제로서, 슬래그분말(4000~7000브래인) 0.5~2.2중량%, CSA팽창제 1.0~10중량%, 알루미나시멘트 1.5-6.0중량%, 실리카흄 0.05~3.0중량%, 플라이애쉬 0.05~3.0중량%, 나일론 섬유보강제 0.5~2.6중량%; 첨가제로서, 소포제 0.1~0.4중량%, 분산제 0.01~0.3중량%, 고유동화제 0.1~0.3중량%, 공기연행제 0.01~0.5중량%, 응결촉진제 0.01~0.3중량%; 혼화재로서, 규사 25~55중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 CSA팽창제는 SiO2 1~5%, Al2O3 10~15%, Fe2O3 0.5~1.0%, CaO 48~53%, MgO 0.1~1.5%, R2O 0.1~1.0%, SO3 27~32%, ig.loss 0.1~3%로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 나일론 섬유보강재는 100% nylon bundle 재질로서, 비중 1.14~1.16, 직경 23~36 micron, 길이 6~19mm, 인장강도 896Mpa, 탄성계수 5.1 Gpa, 녹는점 약 225℃, 수분율 4.5%의 물성을 가진 섬유보강재가 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고유동화제의 색상은 진한 암갈색이며, PH 6~7, 비중 1.21 ± 0.02 일 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하 본 발명의 콘크리트 구조물을 보수보강하는 방법은, 구조물의 보수 시공면을 치핑(chipping)하는 단계와, 보수할 구조물 부위에 비계를 설치하는 단계와, 아연도철망에 일정간격으로 스페이서가 형성된 아연도보강망을 설치하는 단계와, 상기 아연도보강망을 고정하는 단계와, 상기 치핑된 보수 시공면 부위를 고압 물 세척하는 단계와, 프라이머 몰탈을 도포하는 단계와, 무기계 침투성 몰탈 조성물을 도포하는 단계와, 양생단계와, 중성화방지제를 코팅하는 단계로 진행될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명은 스페이서가 구비된 아연도철망으로 이루어진 아연도보강망을 콘크리트 보수 시공면에 설치함으로써, 콘크리트 보수보강 작업을 용이하게 하면서도 시공면과 접착성이 우수하여 2차 탈락의 위험이 없는 효과가 있다.

또한, 자체의 부착력이 우수한 무기계 침투성 몰탈조성물을 보수 시공면과 아연도보강망의 층간에 충분히 도포하여 적층함으로써, 보수 시공면과 보수보강용 아연도보강망의 접착성이 우수하여 보수공사의 완성도가 높아지고, 시공인력 및 시공시간을 절감할 수 있다.

또한, 보수보강 작업이 완료된 구조물의 강도, 내구성, 수밀성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 콘크리트의 상판균열이 상,하면을 관통한 경우에 있어 상판 상면으로부터 우수가 침투하여 상판 하면에 콘크리트의 석회분인 백색 염출물이 형성된 부위에 기존콘크리트표면에 생긴 백색 염출물을 표면정리 후 프라이머 도포후 무기계침투성몰탈 도포단계와 중성화방지제 코팅을 도포하여 표면을 강화시켜 보수하는 공법과, 포장표면박리,포장표면의 일부가 떨어진곳, 골재탈리, 스폴링 등의 파손구간에 대하여 소정의 두께만큼 절단기와 부레카 등을 사용하여 파손구간을 제거후 보수하는 공법과 구조물 주요 부위에 노후 및 열화등으로 크렉 및 탈리, 재료분리 등의 손상이 발생하여 내구력이 저하되었을 경우 보강작업을 실시하여 원래의 내구력 및 그 이상의 내구력을 유지할수 있도록 아연도보강망을 나비핀으로 기존 구조몰에 고정시킴으로서 부착, 박리현상이 없으며 방청성이 우수한 무기계침투성몰탈을 미장이나 숏크리트로 도포하여 기존구조물과 일체화 시킴으로써 내하력 및 내구성(중성화, 내화학성)을 증진시킨 것이 특징이다.

도 1은 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망의 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 보수보강공법의 각 공정 및 이에 사용되는 재료와 시공장비를 간략하게 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망과, 무기계 침투성 몰탈조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강용 아연도보강망의 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강공법의 전체공정을 도시한 순서도이다.

본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강공법은 크게, 구조물의 보수 시공면을 치핑(chipping)하는 단계(S100)와, 보수할 구조물 부위에 비계를 설치하는 단계(S110)와, 아연도철망(20)에 일정간격으로 스페이서(10)가 형성된 아연도보강망을 설치하는 단계(S120)와, 상기 아연도보강망을 고정하는 단계(S130)와, 상기 치핑된 보수 시공면 부위를 고압 물 세척하는 단계(S140)와, 프라이머 몰탈을 도포하는 단계(S150)와, 무기계 침투성 몰탈 조성물을 도포하는 단계(S160)와, 양생단계(S170)와, 중성화방지제를 코팅하는 단계(S180)로 진행된다.

상기 단계들을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

1. 보수 시공면 면처리

손상된 콘크리트 구조물의 보수 시공면에서 열화된 부분을 예컨대, 그라인더로 연마하거나 브레이커로 깨어 제거한다. 브레이커 사용후에는 표면을 그라인더로 연마하는 것이 바람직하다. 또한, 연마후에 표면에 남아 있는 이물질이나 부착물을 에어펌프나 워터젯트 등을 사용하여 제거한다.

2. 아연도보강망 설치

본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수보강용 아연도보강망은 도 1에서 보는 바와 같이, 다수의 아연도철망(20)이 격자구조로 조립 또는 용접되어 이루어진다.

상기 아연도철망(20)은 일정한 간격으로 배열되는 다수의 가로 와이어와, 상기 가로 와이어에 직교방향으로 배열되는 다수의 세로 와이어로 이루어지는 격자 구조로서, 상기 아연도철망(20)의 가로 와이어와 세로 와이어가 직교로 교차하는 부위에는 일정간격마다 스페이서(10)가 구비된다.

상기 스페이서(10)는 보수 시공면에 접촉하여 지지되도록 소정길이로 돌출되도록 형성되어 상기 보수 시공면에서 상기 아연도철망(20)을 일정간격으로 이격시키기 위한 것이다.

상기 스페이서(10)는 상기 아연도철망(20)에 직각으로 일체로 형성되는 것이 바람직하며, 아연도철선으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 아연도철망(20)은 각각의 와이어들이 40~60㎜의 간격으로 배열되고, 상기 와이어의 굵기는 직경이 3~4㎜인 것으로 이루어질 수 있으며, 상기 스페이서(10)는 200~400㎜ 간격으로 형성되고, 스페이서(10)의 아연도철선 굵기는 직경이 3~4㎜인 것으로 이루어질 수 있다.

실제 공사현장에서 사용가능한 아연도보강망 1장의 규격은 가로 900mm, 세로 1800mm로 제작되어지고, 내부의 선간격은 가로 50mm, 세로50mm, 선경은 3.2mm로 구성되며, 콘크리트구조물 표면과 아연도보강망이 이격될수 있도록 하는 스페이서(10)는 가로, 세로 각각 200mm~400mm 간격으로 선경 3.2mm의 아연도철선을 10mm 길이로 상기 아연도철망(20)에 직각으로 일체화시켜 사용한다.

상기 아연도보강망은 피로강도가 좋고, 단기간 녹이 슬지 않으며, 연성이 작고, 인장강도가 높아 작은 단면에서 큰 힘을 발휘하며, 응력부식에 대한 저항성이 우수한 재질로 이루어진다.

또한, 상기 아연도보강망의 제작시 메시의 크기를 선택적으로 조정할 수 있다. 즉, 내부의 선간격을 본 발명에서 제시한 규격 이외에도 다양하게 조정하여 사용할 수 있다.

3. 나비핀 또는 앵커핀으로 보수보강용 아연도보강망 고정

나비핀 또는 앵커핀들을 사용하여 재단된 보수보강용 아연도보강망을 보수 시공면에 고정시킨다.

상기 나비핀 또는 앵커핀의 정착방법은, 현장여건에 따라 소정 규격의 드릴비트(Drill Bit)를 이용하여 핀의 정착부를 보수 시공면에 천공하고 앵커핀을 아연도보강망에 결합하여 상기 보수 시공면의 정착부에 정착시키거나, 공압동력을 이용한 콘크리트못의 박음장치(한국 등록실용신안 제393138호 참조)와 같은 장치를 이용하여 아연도보강망을 상기 보수 시공면에 고정시킨다. 상기 핀의 설치 간격은 현장여건에 따라 주근 방향으로 200mm 또는 400mm, 부근 방향으로 400mm 또는 500mm로 하며, 앵커핀(114)의 삽입길이를 대략 30~40mm 정도로 한다.

상기 보수보강용 아연도보강망의 주근방향 시공중 부재치수와 맞지 않아 덧대어 연장하여 부착할 경우, 80-120mm 이상 겹치도록 부착하여 정착하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 보수보강용 아연도보강망의 겹이음시 모멘트 발생이 가장 큰 부위(중앙부)는 가능한 피하는 것이 좋다. 또한, 보수보강용 아연도보강망의 부근 방향 겹이음은 50mm 이상으로 하는것이 바람직하다.

또한, 상기 보수보강용 아연도보강망의 설치시 주의할 점으로, 보수보강용 아연도보강망이 처지지 않도록 하여야 하며, 시공시 부근과 주근이 뒤집히지 않도록 주의하여 시공한다.

4. 고압 물세척

열화된 부분이 완전히 제거된 보수 시공면을 고압수 세정기 등을 사용하여 상기 보수 시공면위에 남아있는 이물질이나 부착물 등을 완전히 제거한다. 분진이 남아 있을 경우, 그 위에 적층되는 프라이머 몰탈의 접착력이 크게 저하될 우려가 있으므로, 고압의 살수기를 사용하여 철저히 청소하는 것이 중요하다. 고압 물세척이 완료된 보수 시공면은 물이 충분하게 살포되어 있어야 한다. 이는 보수 시공면위에 다음의 단계인 프라이머 몰탈을 도포할 때, 프라이머 몰탈의 표면은 건조되고 프라이머 몰탈 모체의 내부는 포화된 상태로 도포가 이루어지도록 하기 위함이다.

5. 프라이머 몰탈 도포

프라이머 몰탈은 단면의 손상전도가 심한 곳에 도포하여 보수 시공면을 강화시키는 용도 및 보수 시공면과 프라이머 몰탈 위에 도포되는 무기계침투성몰탈 사이의 계면 접착력을 증가시켜 주는 용도로 사용되는 무기계 보수재료이다.

그 특성으로, 계면간의 우수한 부착력을 확보할 수 있고, 우수한 강도 성능을 가지며, 기존 콘크리트 구조물과 물성이 동일 또는 유사하며, 미세 균의 보완 가능을 가지고, 염화물 등 화학적 유해성분에 대한 침투 저항성이 우수하다.

이러한 프라이머 몰탈을 포수 작업이 이루어진 보수 시공면 위에 소정 두께로 도포하게 되는데, 예컨대 보수보강용 아연도보강망 위치까지 도포되는 것이 바람직하다.

이 프라이머 몰탈 도포에 대한 구체적인 과정은 다음과 같다.

30분이내(20℃, 상온기준)에 사용할 분량의 프라이머 몰탈 비빔을 실시하며, 한 번에 1통을 다 소모하지 않을 경우, 액상과 분말의 중량비가 예컨대 5:10이 되도록 현장계량을 통하여 필요한 만큼 사용한다. 현장 여건에 따라, 혼합액 사용량을 조절하여 반죽 질기를 조정할 수 있는데, 예컨대 약 70-75% 혼합액 투입후 나머지 혼합액을 투입할 수 있다. 반죽질기는 작업이 가능한 범위 내에서 가급적 묽게 하고, 핸드 믹서기를 사용하여 충분히 혼합하여 작업을 실시하고, 사용시 자주 비비기를 하는 것이 바람직한데, 사용도중 반죽이 되어졌을 때는 물을 추가하여 되비비기를 하지 않아야 한다.

대단위 면적에 프라이머 몰탈을 도포할 경우, 몰탈 스프레이 건(Gun)을 사용하여 도포를 하는 것이 편리하며, 소규모 면적을 경우에는 붓 등을 사용하여 시공하여도 무방하다. 균열이 발생할 우려가 있으므로, 2mm이상의 두께로 도포해서는 안된다. 또한, 일평균 기온이 25℃ 이상인 곳 또는 30℃ 이상인 곳이나, 일평균 기온이 5℃ 이하인 곳에서는 시공을 금하고, 부득이하게 시공을 실시하여야만 할 경우에는, 콘크리트 시방서중 콘크리트 규정에 따른다. 프라이머 몰탈을 보관하여야 할 경우에는 5℃ 이상인 곳에 수분과 접촉하지 않게 보관하고, 하절기 직사광선에 방치하지 말아야 한다.

6. 무기계 침투성몰탈 도포

본 발명에서는 무기계 침투성 몰탈이 적용된다.

상기 무기계침투성몰탈은 결합제로서, 시멘트 15~40중량%, 분말폴리머 1.0~6.0중량%, 분말실리케이트(SILICHM) 0.2~2.0중량%와, 혼화제로서, 슬래그분말(4000~7000브래인) 0.5~2.2중량%, CSA팽창제 1.0~10중량%, 알루미나시멘트 1.5-6.0중량%, 실리카흄 0.05~3.0중량%, 플라이애쉬 0.05~3.0중량%, 나일론 섬유보강제 0.5~2.6중량%와, 첨가제로서, 소포제 0.1~0.4중량%, 분산제 0.01~0.3중량%, 고유동화제 0.1~0.3중량%, 공기연행제 0.01~0.5중량%, 응결촉진제 0.01~0.3중량%와, 혼화재로서, 규사 25~55중량%의 조성비로 이루어지는 것이 바람직하다.

하기의 [표 1]에는 상기 무기계침투성몰탈의 조성이 나타나 있고, [표 2]에는 그 물성이 나타나 있다.

성분	단위	함량	비고
1종 포틀랜드 시멘트	중량%	15-40
분말폴리머	중량%	1.0-6.0
분말실리케이트	중량%	0.2-2.0
슬래그분말	중량%	0.5-2.2
CSA팽창제	중량%	1.0-10	무기화합물 및 규산질계
알루미나시멘트	중량%	1.5-6.0
실리카흄	중량%	0.05-3.0
플라이애쉬	중량%	0.05-3.0
나일론 섬유보강제	중량%	0.5-2.6
소포제	중량%	0.1-0.4
공기연행제	중량%	0.01-0.5
응결촉진제	중량%	0.01-0.3
규사	중량%	25-55

항목		단위	규격	시험방법	시험결과
휨강도		㎏f/㎠	61.2 이상	KS F 4042	79.1
압축강도	28일	㎏f/㎠	204.1 이상	KS F 4042	422.5
부착강도	표준조건	㎏f/㎠	10.2 이상	KS F 4042	18.1
부착강도	온냉 반복후	㎏f/㎠	2.0 이상	KS F 4042	17.5
중성화 저항성		㎜	2.0 이상	KS F 4042	1.9
투수량		g	20 이하	KS F 4042	1.0
물흡수계수		㎏/(㎡×h^0.5)	0.5 이하	KS F 4042	0.08
통기성 (습기투과저항성)		Sd(m)	2m 이하	KS F 4042	1.95
엽화물 이온침투 저항성		coulombs	1000 이하	KS F 4042	995
길이 변화율		%	±0.15 이내	KS F 4042	-0.07

상기 무기계침투성몰탈을 구성하는 성분중 1종 포틀랜트 시멘트는, 시멘트의 대표적 제품으로 일반적인 시멘트를 말하며 토목, 건축공사 등에 이용되며, 규사 성분과 함께 채움재의 기능을 하게 된다.

CSA팽창제는 석고, 석회석, 알루미나질 원료를 로타리 킬론에서 소성하여 제조되는 팽창제로서 3CaO. 3Al2O3. CaSO4 및 CaO등의 광물로 생황토 습식 콘크리트에 사용시 유효한 팽창력을 발휘하게 되며, 화학 물리적 성질은 SiO2 : 5% 이하, Al2O3 : 10~15%, Fe2O3 : 1.0이하, CaO : 48~53%, MgO : 1.5%이하, R2O : 1.0%이하, SO3 : 27~32%, LG.loss : 3% 이하로 구성된 팽창제를 사용하고, 비중은 2.8~2.9, 분말도는 Blaine 비표면적 2,500㎠/g 이상 팽창제를 사용한다. 이 팽창제는 결합제에 0.1~12% 범위내에서 혼합하여 사용하면 경화과정에서 미세한 침상결정의 고황산염 수화물(Ettringite)이 생성되며, 이 수화물은 초기 재령에서 팽창력을 발휘하여 경화제의 구조들 치밀하게 해주고 생황토성분의 건조수축을 최소화 해준다.

무기화합물 및 규산질 주성분(SiO_2,A1₂O₃₎의 팽창제는 K형 타입의 것으로, 칼슘 슬포 알루미네이트(3CaO, 3A1₂O₃, CaSO₄)와, 산화칼슘(CaO)의 혼합물이다.

알루미나 시멘트는 산화알루미나 30~40중량%와 칼슘계 물질을 적정 비율로 하여 용융 또는 소성시킨 후 얻어진 클링커를 미분쇄하여 분말형태로 만들어지는 것으로서, 접착력을 높이는 바인더의 기능을 하며, 몰탈의 레올러지(Rheology, 유동성), 경화, 강도발현, 수축 등의 특성을 조절하는 기능을 한다. 이 알루미나 시멘트는 낮은 온도에서도 포틀랜트 시멘트를 촉진시켜 빠른 강도가 발현되게 한다.

고로 슬래그 분말은, 고로에 장입된 철광석, 코크스와 석회석 등에 포함된 비철성분이 용융된, CaO와 SiO₂가 주성분인 고로 슬래그를 일정 분말도로 분쇄한 무기질 재료이다. 이 고로 슬래그 분말은 낮은 수화열과 계면 물성이 우수하여, 접착력과 강도를 향상시키는 기능을 한다.

플라이 에쉬(Fly Ash)는 미분탄을 연소하는 보일러의 연도 가스로부터 채취한 회분(석탄재)을 말하는 것으로, 알루미나와 실리카가 주성분이다. 이 플라이 애쉬는 혼화제의 기능을 하게 되며, 경화열을 완화시키고, 장기적인 강도 및 수밀성을 향상시키는 기능을 하게 된다.

증점제(P.M.C., Poly Methy Cellulose)는 중점효과 및 재료 분리 방지성, 보수성 부여, 작업시간 확보, 윤활성, 미장성, 응집성 등의 특성을 가지고 있어, 작업성을 개선시키는 기능을 하게 된다.

소포제(Defoaming Agent)는 분말 탄화수소 폴리글리콜계의 것으로, 연행기포를 감소시켜 표면에 분화구나 핀홀과 같은 결점 부위가 발생하지 않도록 하며, 또한 균열형성을 저감시키는 기능을 한다.

나일론섬유보강재는 100% nylon bundle 재질로서 비중은 1.14~1.16, 직경 23~36 micron, 길이 6~19mm, 인장강도 896Mpa, 탄성계수 5.1 Gpa, 녹는점 약 225℃, 수분율 4.5%의 물성을 가진 섬유보강재를 사용한다. 나일론섬유보강재는 결합재 입자와의 우수한 부착력으로 소성수축 및 건조수축균열 억제, 동결융해 저항성 증대, 마모, 피로, 중격저항성 증대, 휨강도, 인장강도 증대되어 취급이 용이하고 작업이 간편한것이 특징이다.

섬유보강재는 친수성 나일론 섬유로 보강, 균열방지, 수축저감, 후막화, 처짐방지, 레올러지 개선, 작업시간 개선 등의 기능을 하게 된다.

고유동화제는 변성나플탈렌 포르말린 축합물 또는 리그닌 설폰산염을 주성분으로 하는 콘크리트용 화학혼화제로서 탁월한 분산작용과 특수한 계면활성제를 첨가하여 Workability 및 내구성을 향상 시키고 강도를 증진 시키는 특징이 있다. 고유공화제의 특성으로는 단위수량 10% 이상 감소 및 압축강도 증대, 분산작용, 공기연행 작용에 의한 Workability 및 내구성개선, 단위수량 감소로 블리딩 감소 및 수밀성 향상되며, 고유동화제의 성상 및 사용량으로는 색상은 진한 암갈색이며, PH : 6 ~ 7, 비중 : 1.21 ± 0.02, 사용량 : 0.1 ~ 5 % 이며, 고유동화제의 사용방법은 원액 및 사용수와 희석하여 사용하고, 현장배합조건에 따라 사전 시험배합후 사용한다. 고유동화제는 기포(직경 0.02~0.05mm 정도)를 발생시켜 생황토 습윤콘크리트에 미세한 공극을 발생시켜 워커빌리티 증진과 동결 융해에 대한 저항성을 갖도록 하는 화학 혼화제이다.

본 발명의 분산재(Dispersion)는 몰탈조성물에서 가장 중요한 단계의 하나로서 결합재, 혼화재를 균일하게 분산시키는 것이다. 분산재를 첨가하지 않을 경우 응집력이 약해지고, 색상이 변화되고, 색이 분리되는 현상이 나타 난다. 응집체(agglomerates)는 분산과정에서 입자크기가 작어지며, 미분말은 이상적으로는 1차 입자까지 분산하는 것이다.

규사는 입도가 다른 3종류의 규사를 혼합한 것으로서, 1종 포틀랜트 시멘트와 함께 채움재의 기능을 하게 된다.

다음에, 상기한 바와 같은 성분들로 조성되는 무기계침투성몰탈을 도포하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

혼합액을 혼합용기에 배합비의 약75중량% 정도 먼저 투입하고, 상기한 바와 같이 조성된 무기계침투성몰탈분말을 투입하면서, 예컨대 전동믹서(400~500rpm)로 완전히 혼합이 이루어지도록 하며, 나머지 혼합액을 첨가하여 작업용도에 맞는 반죽질기를 얻는다. 교반시간은 5분 정도로 한다. 핸드 믹서기를 사용할 경우에는, 충분히 혼합하여 작업을 실시한다. 교반후, 경화과정에 있는 몰탈분말 또는 혼합액을 추가로 혼합하지 않아야 한다.

프라이머 몰탈위에 무기계침투성몰탈을 도포하는 작업은 예컨대, 숏크리트(Shotcrete)방식으로 행하는 것이 바람직하며, 보수보강용 아연도보강망이 완전히 매립되도록 무기계침투성몰탈을 도포한다.

표면 마무리 미장작업은 15분(상온 25℃)이내에 신속히 마감하며, 표면 미관을 고려하여 평탄하게 한다. 인력 미장시에는 모체 사이에 공극이 발생하지 않도록 힘을 가하여 흙손질을 하여야 한다. 일반적으로, 20mm 시공시에는 초벌, 재벌 및 정벌이 3회 미장을 실시해야 하며, 30mm 시공시에는 4회의 미장을 실시해야 한다. 천장 부위 시공시에는, 재료의 무게로 인한 처짐이 발생할 수 있으므로, 10mm 이상을 한꺼번에 시공하지 않는 것이 좋다. 또한, 재벌 및 정벌 작업은 초기 경화가 시작될 때 하는 것이 가장 좋으며, 명일 작업시 표면에 물 살포하여 표면 건조 포화상태로 만든 후 미장 작업을 실시한다. 날씨 등의 시공환경 등에 관련한 시공시 주의사항은 프라이머 몰탈을 도포할 경우와 동일하다.

상기한 바와 같이 도포되는 무기계침투성몰탈은, 그 무기계와 물이 수화반응을 일으켜 콘크리트 모세관에 침투하고 공극에 안착하여 팽창함으로써, 염분, 수분, 산소, 탄산가스 등의 투과를 막아 콘크리트의 내구성을 증가시키는 기능을 한다.

7. 양생

시공 무기계침투성몰탈의 사용량과 시공두께에 따라 30분~4시간 동안 습윤 상태를 유지하여야 하며, 시공된 무기계침투성몰탈은 동결, 비, 수압 등으로부터 보호되어야 한다.

마무리 작업이 완료되고, 초기 경화가 시작된 후(20℃ 상온기준, 약3시간), 7일 이상 양생포 등을 사용하여 습윤 상태에서 양생시킨다.

8. 중성화 보호 도포재 코팅

콘크리트 구조물은 강알칼리성을 띠고 있어, 공기중의 산소, 물, 자동차 매연 등에 의하여 오염되거나 오수, 폐수 등에 의해 침식되어 짧은 시간에 노후화가 진행되어 중성화(열화)되는데, 수분 등이 침식되지 않도록 하여 중성화를 방지할 필요가 있다.

중성화 보호 도포재는 콘크리트 표면을 강화시켜주는 마감 처리용 재료로서, 중성화 방지 성능, 내화학성, 유해가스 저항성 등이 뛰어나, 콘크리트 구조물의 열화를 방지하고, 내구성을 향상시켜 주며, 우수한 방수성능으로 인해 백화현상을 막는 기능을 하게 된다.

상기 중성화 보호 도포재는, 일반 또는 특수시멘트와, 플라이 애쉬, 메타 카올린, 고로 슬래그, 천연 골재 분쇄물, 분산제, 소포제, 증점제, 스테아린산 칼슘, 아질산 나트륨, 재분산성 분말수지 등의 성분으로 조성될 수 있다.

이러한 성분으로 조성되는 중성화 보호 도포재를 혼합액으로 30분 이내(25℃,상온기준)에 사용할 분량만 비빔을 실시하고, 한번에 1통을 다 소모하지 않을 경우, 액상과 분말의 혼합비를 6:10로 현장계량을 통하여 필요한 만큼 사용한다.

현장 여건에 따라 혼합액 사용량을 조절(약75중량% 혼합액 투입후 나머지 혼합액 투입)하여 반죽질기를 조정할 수 있다. 반죽질기는 작업이 가능한 범위 내에서 가급적 묽게 하는데, 핸드 믹서기를 사용하여 충분히 혼합하여 작업을 실시하는 것이 바람직하다.

이 중성화 보호 도포재팅전, 폴리머 몰탈의 양생된 면에 충분히 물을 살포하여 표면 건조 포화상태로 만든 후, 시공을 실시하는 것이 바람직하다. 상기 중성화 보호 도포재를 대단위 면적에 코팅할 경우에는 에어리스 건을 사용하여 도포하는 것이 편리하며, 소규모 면적일 경우에는 붓 등을 사용하여 시공하여도 무방하다. 균열이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 2mm이상의 두께로 도포하지 않아야 한다. 날씨 등의 시공환경 등에 관련한 시공시 주의사항은 프라이머 몰탈을 도포할 경우와 동일하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: 스페이서 20 : 아연도철망

Claims

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결합제로서, 시멘트 15~40중량%, 분말폴리머 1.0~6.0중량%, 분말실리케이트(SILICHM) 0.2~2.0중량%;
혼화제로서, 슬래그분말(4000~7000브래인) 0.5~2.2중량%, CSA팽창제 1.0~10중량%, 알루미나시멘트 1.5-6.0중량%, 실리카흄 0.05~3.0중량%, 플라이애쉬 0.05~3.0중량%, 나일론 섬유보강제 0.5~2.6중량%;
첨가제로서, 소포제 0.1~0.4중량%, 분산제 0.01~0.3중량%, 고유동화제 0.1~0.3중량%, 공기연행제 0.01~0.5중량%, 응결촉진제 0.01~0.3중량%;
혼화재로서, 규사 25~55중량%;
를 포함하며,
상기 CSA팽창제는 SiO2 1~5%, Al2O3 10~15%, Fe2O3 0.5~1.0%, CaO 48~53%, MgO 0.1~1.5%, R2O 0.1~1.0%, SO3 27~32%, ig.loss 0.1~3%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기계 침투성 몰탈조성물.
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부분적으로 파손된 콘크리트 구조물을 보수보강하는 방법에 있어서,
구조물의 보수 시공면을 치핑(chipping)하는 단계;
보수할 구조물 부위에 비계를 설치하는 단계;
아연도철망에 일정간격으로 스페이서가 형성된 아연도보강망을 설치하는 단계;
상기 아연도보강망을 고정하는 단계;
치핑된 상기 보수 시공면 부위를 고압 물 세척하는 단계;
프라이머 몰탈을 도포하는 단계;
시멘트 15~40중량%, 분말폴리머 1.0~6.0중량%, 분말실리케이트(SILICHM) 0.2~2.0중량%, 슬래그분말(4000~7000브래인) 0.5~2.2중량%, CSA팽창제 1.0~10중량%, 알루미나시멘트 1.5-6.0중량%, 실리카흄 0.05~3.0중량%, 플라이애쉬 0.05~3.0중량%, 나일론 섬유보강제 0.5~2.6중량%, 소포제 0.1~0.4중량%, 분산제 0.01~0.3중량%, 고유동화제 0.1~0.3중량%, 공기연행제 0.01~0.5중량%, 응결촉진제 0.01~0.3중량%, 규사 25~55중량%를 포함하며, 상기 CSA팽창제는 SiO2 1~5%, Al2O3 10~15%, Fe2O3 0.5~1.0%, CaO 48~53%, MgO 0.1~1.5%, R2O 0.1~1.0%, SO3 27~32%, ig.loss 0.1~3%로 이루어지는 무기계 침투성 몰탈조성물을 도포하는 단계;
양생단계; 및
중성화방지제를 코팅하는 단계로 진행되는 콘크리트 구조물의 보수보강공법.
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