KR101102901B1 - 지수제 조성물, 지수제 밴드, 지수제 밴드 제조방법, 지수제 밴드를 사용한 컨스트럭션 조인트 구조 및 공법, 컨스트럭션 조인트용 지수판 및 접합철물 - Google Patents

Abstract

지수제 조성물, 지수제 밴드, 지수제 밴드 제조방법, 지수제 밴드를 사용한 컨스트럭션 조인트 구조 및 공법, 컨스트럭션 조인트용 지수판 및 접합철물이 개시된다. 콘크리트를 이어치기하여 소정 형상의 구조물을 형성하기 위한 조인트 구조로서, 미리 시공되어, 그 표면에 이어치기면이 형성된 선(先)타설 콘크리트 구조체와, 구조물의 외형을 구획하도록 설치되는 거푸집과, 콘크리트 구조체에 매설되는 몸체부와, 몸체부에 연결되며 이어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와, 날개부에 형성되는 밴드홈부를 포함하는 지수판과, 밴드홈부에 삽입되도록 이어치기면에 설치되어, 이어치기면을 따라 침투하는 물을 차단하는 지수제 밴드와, 거푸집에 연결되며 콘크리트 구조물의 표면에 쏘컷을 형성하는 조인트홈부와, 일단부는 조인트홈부에 연결되고 타단부는 날개부에 결속되어 이어치기면을 커버하도록 설치되는 메탈라스부를 포함하는 접합철물을 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조는, 지수제 밴드를 2중으로 설치할 수 있도록 개선된 지수판과, 지수판의 설치를 용이하게 하고 이어치기면에 대해 거푸집 역할을 할 수 있도록 아연도 강판을 절곡하고 메탈라스부를 형성한 접합철물을 사용함으로써, 지수판의 설치에 따르는 문제점을 해결하고, 컨스트럭션 조인트의 시공을 간편하게 하며, 콘크리트 표면에 쏘컷을 형성하는 과정을 간소화할 뿐만 아니라, 시공이음부에서의 균열 및 누수를 효과적으로 차단할 수 있는 수밀한 콘크리트 구조체를 구현할 수 있다.

지수제, 지수판, 접합철물, 컨스트럭션 조인트

Description

지수제 조성물, 지수제 밴드, 지수제 밴드 제조방법, 지수제 밴드를 사용한 컨스트럭션 조인트 구조 및 공법, 컨스트럭션 조인트용 지수판 및 접합철물{Waterstop composition, waterstop band, manufacturing method of waterstop band, structure and method of construction joint using waterstop band, waterstop plate and joint fitting for construction joint}

본 발명은 지수제 조성물, 지수제 밴드, 지수제 밴드 제조방법, 지수제 밴드를 사용한 컨스트럭션 조인트 구조 및 공법, 컨스트럭션 조인트용 지수판 및 접합철물에 관한 것이다.

콘크리트 시공이음부, 즉 컨스트럭션 조인트(construction joint) 부위는 콘크리트 시공시 가장 주의를 요하는 부위의 하나로, 잘못 시공될 경우 콘크리트 구조물 전체에 구조적인 문제가 발생할 수 있다. 특히 시공이음부에서 균열이 발생하거나, 레이턴스(laitance)나 먼지, 돌가루, 기름, 거푸집 박리제 등의 이물질이 제거되지 않은 채 콘크리트가 타설되는 경우에는 누수의 문제도 발생할 수 있다.

콘크리트 시공이음부에는 여러 가지 원인으로 균열이 발생할 수 있는데, 이러한 균열 부위에서 누수가 발생하게 되면 구조체 내부의 철근이 부식됨은 물론, 내부 마감재 등을 손상시키고 단열성능을 저하시키게 되며, 이로 인하여 구조물의 수명이 단축되고 보수에 막대한 비용으로 소요되는 문제 등을 초래할 수 있다.

이를 방지하기 위해 종래에는 지수판, 방수 모르타르 도포, 에폭시 접착제, 벤토나이트 밴드 등 방수를 위한 다양한 방안들이 시도되었으며, 예를 들어 콘크리트 시공이음부에 수용성폴리머로 결합한 벤토나이트 물질을 망으로 감싼 형태인 벤토나이트 밴드를 지수제로서 사용하여 침수를 차단하는 방안의 경우 연속적인 누수에 영구적으로 대처 할 수 없다는 한계가 있었다.

지하 콘크리트 구조물, 저수지, 터널, 해저터널, 지하철 구축물 등을 구축하는 과정에서, 콘크리트의 선타설 후 설치되는 수팽창 지수제나 벤토나이트 밴드 등은 후타설 공정 이전에 지하구조 내의 빗물이나 지하수 등이 예기치 않게 침수될 경우, 수팽창 지수제가 미리 팽윤하게 되어 후타설시에 구조적인 결함을 초래할 수 있다. 수팽창 지수제가 팽윤함에 따라 콘크리트는 팽윤한 부위를 감싸고 있는 형태로 굳어지게 되는데, 이 부위는 벤토나이트 겔 상태로 긴 띠의 형태가 되며, 후타설시 바이브레이터의 작동이나 강력한 수화작용으로 인하여 후타설 콘크리트가 선타설면에서 이탈되는 등의 문제가 나타날 수 있는 것이다.

한편, 콘크리트 시공이음부는 작업여건상 거푸집과 철근이 설치되어 있어서, 일반 합판이나 각목 등으로 거푸집의 측면을 완전히 밀폐하기는 어려운 실정이다. 종래에는 합판과 각목으로 거푸집의 측면을 막고, 발생하는 공극은 천이나 테이프 등으로 밀폐하는 방법이 적용되어 왔으며, 합판 대신 메탈라스(metal lath)를 사용하기도 하였다.

즉, 콘크리트 시공이음부는 콘크리트 공사에서 하자가 가장 많이 발생하는 부위의 하나로서 특히 방수에 취약하다는 문제가 있어, 일반적인 시방서에는 콘크리트 시공이음부에 반드시 지수판을 설치하도록 규정하고 있는 실정이다.

지수판은 그 기능과 구조물의 목적에 따라 여러 형태로 제작되어 왔으며, 일반적으로는 신축에 대응할 수 있도록 중앙부에 원통형의 빈공간이 형성되는 형태로 제작되어 왔다. 특히 콘크리트 시공이음부에 매설되는 지수판(8)은, 도 1a에 도시된 것처럼, 신축에 대응할 수 있도록 원통형의 빈공간(도 1a의 'C')의 중심이 이어치기면(6)에 위치하도록 구(舊)콘크리트(2)에 매립, 설치한 후, 신(新)콘크리트(4)를 타설하여야 한다.

이 경우, 지수판이 너무 많이 매설되거나, 너무 적게 매설되면, 지수판이 콘크리트의 신축을 흡수하지 못해 파손될 수 있으며, 이는 시공이음부에서의 누수의 원인이 될 수 있다. 특히, 누수가 구조물에 치명적인 하자로 작용하는 지하구조물의 익스팬션 조인트(Expansion Joint) 부위에 지수판과 조인트 필러(Joint Filler)를 설치하는 경우에는 더욱 각별한 주의가 필요하다. 이처럼 지수판이 잘못 시공되는 경우뿐만 아니라, 콘크리트 이어치기면에 지수판을 고정시키기 위해 못이나 철사 등을 사용하는 경우 또한 지수판이 제 기능을 발휘하지 못하도록 하는 주요 하자 요인이 될 수 있다.

또한, 종래의 컨스트럭션 조인트 부위는, 도 1b에 도시된 것처럼, 구콘크리트(2)의 이어치기면(6)의 굵은 골재 및 레이턴스 부분을 치핑(chipping)하고 시멘트를 바른 후 신콘크리트(4)를 타설하고, 진동기로 다짐, 양생하여 콘크리트가 경 화하면 외벽 마감을 하는 방식으로 시공되었는데, 콘크리트가 양생된 후 신축 효과 및 균열, 누수 방지 효과를 도출하기 위해, 컨스트럭션 조인트 부분에 기계톱 등으로 홈(도 1b의 'S')을 내고 그 내부에 실링재(27)를 채워 넣는 방식으로 시공이 이루어졌다.

그러나, 이와 같은 작업 방식은, 컨스트럭션 조인트의 시공과 컨스트럭션 조인트 부분에 홈을 형성하는 작업이 2중으로 필요하게 되므로, 공기가 길어지고 작업이 난이하고 번거로우며, 홈 부분을 처리하는 과정에서 실링재가 파손되어 균열 및 균열을 통한 누수가 발생할 우려가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은, 콘크리트 시공이음부에서 균열이나 틈새로 인하여 누수가 발생할 경우, 그 부위에서 불용성의 결정이 성장하도록 함으로써, 누수를 차단하고 균열을 자가치유할 수 있는 지수제 조성물, 지수제 밴드 및 지수제 밴드 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 지수제 밴드를 용이하게 설치할 수 있도록 개선된 컨스트럭션 조인트용 지수판, 및 지수판 설치작업을 용이하게 하고 차수성능을 강화하여 콘크리트 시 공이음부에서 발생하기 쉬운 누수문제를 해결할 수 있는 컨스트럭션 조인트용 접합철물을 제공하는 것이다.

또한, 콘크리트 시공이음부에서 누수가 발생하여 지수제 밴드가 지수성능을 발휘한 후, 다시 누수가 발생하더라도 내측에 이중으로 설치된 지수제 밴드 구조에 의하여 계속적인 지수성능을 발휘하도록 함으로써, 공사비 및 유지 관리비를 절감할 수 있는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조 및 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시멘트, 시멘트 100 중량부에 대하여, 제오라이트 10 내지 30 중량부, 탄산나트륨 5 내지 20 중량부, 황산알루미늄 10 내지 30 중량부, 입경이 1 내지 3mm인 벤토나이트 10 내지 30 중량부, 입경이 100 내지 250㎛인 실리카 20 내지 70 중량부, 입경이 1 내지 3mm인 규사 20 내지 200 중량부, 및 무수석고 3 내지 30 중량부를 분말상으로 혼합하여 이루어지는 지수제 조성물이 제공된다. 실리카는 평균 입경이 20 내지 50㎛일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 지수제 조성물을 수용성 폴리머 용액과 혼합하고, 그 혼합물을 부직포 또는 망사에 도포하거나, 압출한 후 건조시켜 밴드 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 지수제 밴드가 제공된다.

수용성 폴리머 용액은, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 수용성 에폭시수지, 수용성 실리콘수지, 수용성 우레탄수지 등을 사용할 수 있으며, 수용성 폴리머 용액 1 내지 90 중량부 에 대하여, 물 10 내지 99 중량부를 더 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 황산알루미늄 수용액에 제오라이트 및 벤토나이트를 혼합한 후 수용성 폴리머와 혼합하는 단계, (b) 단계 (a)로부터 생성된 혼합물을 압출한 후 건조 및 분쇄하여 펠렛(pellet) 형태로 제조하는 단계, (c) 시멘트 및 시멘트 100 중량부에 대하여, 펠렛 10 내지 50 중량부, 탄산나트륨 5 내지 20 중량부, 입경이 1 내지 3mm인 벤토나이트 10 내지 30 중량부, 입경이 100 내지 250㎛인 실리카 20 내지 70 중량부, 입경이 1 내지 3mm인 규사 20 내지 200 중량부, 및 무수석고 3 내지 30 중량부를 혼합하는 단계, 및 (d) 단계 (c)로부터 생성된 혼합물과 수용성 폴리머 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 지수제 밴드 제조방법이 제공된다.

단계 (d)는 수용성 폴리머 용액 1 내지 90 중량부에 대하여, 물 10 내지 99 중량부를 더 혼합하는 단계를 포함할 수 있으며, 단계 (d) 이후에, (e1) 단계 (d)로부터 생성된 혼합물을 부직포 또는 망사에 도포하거나, 압출한 후 건조시켜 밴드 형태로 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 수용성 폴리머 용액은, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 수용성 에폭시수지, 수용성 실리콘수지, 수용성 우레탄수지 등을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 미리 시공된 콘크리트 구조체에 매설되는 몸체부와, 몸체부에 연결되며, 콘크리트 구조체의 이어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와, 날개부에 형성되며, 상기 지수제 밴드가 삽입되는 밴드홈부를 포함하는 컨스트럭션 조인트(construction joint)용 지수판이 제공된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 콘크리트 구조물의 컨스트럭션 조인트 부위에 사용되는 접합철물로서, 거푸집에 연결되며, 콘크리트 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하는 조인트홈부와, 일단부가 조인트홈부에 연결되며, 미리 시공된 콘크리트 구조체의 이어치기면을 커버하도록 설치되는 메탈라스부를 포함하되, 메탈라스부의 타단부는 콘크리트 구조체에 설치된 상기 지수판의 날개부에 결속되는 것을 특징으로 하는 컨스트럭션 조인트용 접합철물이 제공된다. 거푸집의 탈형 후, 조인트홈부 내에는 채움재가 충전될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 콘크리트를 이어치기하여 소정 형상의 구조물을 형성하기 위한 조인트 구조로서, 구조물의 외형을 구획하도록 설치되는 거푸집과, 미리 시공되어, 그 표면에 이어치기면이 형성된 선(先)타설 콘크리트 구조체와, 콘크리트 구조체에 매설되는 몸체부와, 몸체부에 연결되며 이어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와, 한 쌍의 날개부에 각각 형성되는 한 쌍의 밴드홈부를 포함하는 지수판과, 한 쌍의 밴드홈부에 각각 삽입되도록 이어치기면에 설치되어, 이어치기면을 따라 침투하는 물을 차단하는 한 쌍의 지수제 밴드와, 거푸집에 연결되며 콘크리트 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하는 조인트홈부와, 일단부는 조인트홈부에 연결되고 타단부는 날개부에 결속되어 이어치기면을 커버하도록 설치되는 메탈라스부를 포함하는 접합철물을 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조가 제공된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 소정의 이어치기면을 기준으로 콘크 리트를 이어치기하여 소정 형상의 구조물을 형성하는 공법으로서, 구조물의 외형을 구획하도록 거푸집을 설치하는 단계, 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하는 조인트홈부와, 일단부가 조인트홈부에 연결되는 메탈라스부를 포함하는 접합철물을, 조인트홈부는 상기 거푸집에 연결되고, 메탈라스부는 상기 이어치기면을 커버하도록 설치하는 단계, 몸체부와, 몸체부에 연결되며 이어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와, 한 쌍의 날개부에 각각 형성되는 한 쌍의 밴드홈부를 포함하는 지수판을, 날개부가 메탈라스부의 타단부에 결속되도록 설치하는 단계, 및 몸체부가 매설되도록 이어치기면의 일측에 콘크리트를 선(先)타설하는 단계를 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 공법이 제공된다.

선타설 이후에, 이어치기면을 따라 침투하는 물을 차단하는 한 쌍의 지수제 밴드를 한 쌍의 밴드홈부에 각각 삽입하여 설치하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 지수제 밴드 설치 이후에 이어치기면의 타측에 콘크리트를 후(先)타설하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 지수제 밴드를 콘크리트 시공이음부에 설치함으로써, 콘크리트 시공이음시 신구(新舊) 콘크리트 구조체 간의 이음조직이 치밀해지고, 콘크리트 구조체의 내외부에 균열이 발생하여 물이 침투하더라도 차수기능이 발휘될 수 있으며, 지수제 밴드에서 불용성 결정들이 생성되어 균열을 자가치유하는 효과가 있다. 이러한 자가치유 기능은 누수에 영구적으로 반응하며 수밀한 콘크리트를 만들어 줄 수 있다.

또한, 지수제 밴드를 2중으로 설치할 수 있도록 개선된 지수판과, 지수판의 설치를 용이하게 하고 이어치기면에 대해 거푸집 역할을 할 수 있도록 아연도 강판을 절곡하고 메탈라스부를 형성한 접합철물을 사용함으로써, 지수판의 설치에 따르는 문제점을 해결하고, 컨스트럭션 조인트의 시공을 간편하게 하며, 콘크리트 표면에 쏘컷을 형성하는 과정을 간소화할 뿐만 아니라, 시공이음부에서의 균열 및 누수를 효과적으로 차단할 수 있는 수밀한 콘크리트 구조체를 구현할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구조체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예는 콘크리트 시공이음부에 설치하기 위한 지수제 조성물, 지수제 밴드, 지수판, 접합철물 및 시공이음부의 누수문제를 근원적으로 방지하기 위한 컨스트럭션 조인트 구조 및 공법을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 지수제 조성물은, 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 제오라이트 10~30 중량부, 탄산나트륨 5~20 중량부, 황산알루미늄 10~30 중량부, 입경이 1~3mm인 벤토나이트 10~30 중량부, 입경이 100~250㎛(평균 입경 20~50㎛)인 실리카 20~70 중량부, 입경이 1~3mm인 규사 20~200 중량부, 및 무수석고 3~30 중량부를 분말상으로 혼합하여 이루어질 수 있다.

탄산나트륨은 콘크리트 구조체의 내부와 표면의 균열이나 틈새로 누수가 발생할 때에 탄산 음이온을 생성시켜, 누수되는 물속에 용해된 칼슘 이온 등의 이온성 물질과 반응하여 불용성의 탄산칼슘을 생성시킴으로써, 균열이나 틈새를 채우는 역할을 한다.

시멘트 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하로 사용하는 경우 불용성 탄산칼슘의 생성량이 적어서 불용성 고체를 생성하는 역할을 효과적으로 나타내지 못하며, 20 중량부 이상으로 사용하는 경우 탄산칼슘의 생성 반응이 과도하게 진행됨으로써 백화현상과 같은 콘크리트에 유해한 작용을 할 수 있다. 또한 탄산칼슘이 과다하게 생성되면 규산칼슘 결정 생성반응 등의 불용성 결정 생성반응을 저해할 수도 있다.

황산알루미늄은 제오라이트에 흡착되어 있다가 누수 발생시에 구조체 내에서 불용성의 다양한 결정들의 생성을 촉진시키는 역할을 하는 것으로, 시멘트 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하로 사용하는 경우 불용성 결정들이 적게 생성되어 효과적인 방수기능을 나타내지 못하며, 30 중량부 이상으로 사용하는 경우 불용성 결정 생성반응이 과도하게 진행되어 구조체의 물성을 저하시킬 수 있다.

벤토나이트는 물이나 습기를 흡수하여 팽윤하는 성질이 커 누수된 물속의 여러 화합물과 반응하여 결정을 성장시키는 역할을 하는 것으로, 시멘트 100 중량 부에 대하여 10 중량부 이하로 사용하는 경우 누수되는 물을 흡수하는 성능과 결정을 성장시키는 작용이 약하여 효과적인 방수기능을 하지 못하며, 30 중량부 이상으로 사용할 경우 누수 초기에 과도한 물의 흡수로 인하여 불용성 결정을 생성시키는 다른 성분들의 반응을 저해하는 작용을 할 수 있다.

실리카는 평균입경이 20~50㎛인 것을 사용할 수 있으며, 콘크리트 구조체에서의 누수 발생시 누수 속의 여러 가지 이온성 화합물과 반응하여 규산칼슘 등과 같은 불용성 결정들을 생성시키는 역할을 하는 것으로, 불용성 결정 성장 반응을 빠르게 진행시켜 효과적인 방수기능을 나타내는 역할을 한다.

시멘트 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하로 사용하는 경우 불용성 결정들의 생성량이 적어서 효과적인 방수기능을 나타내기 어렵고, 70 중량부 이상으로 사용하는 경우 생성되는 불용성 결정들의 생성량이 많아서 구조체의 물성을 저해시키며 불용성의 탄산칼슘 생성 반응 등과 같은 다른 반응을 저해할 수 있다.

규사는 평균입경이 1~2mm인 것을 사용할 수 있으며, 실리카에 비하여 입자 크기가 크므로 미세한 실리카에 비하여 콘크리트 속에서 구조적인 골재로써 강도를 유지하고 조직의 치밀하게 하는 역할을 한다. 또한 규사는 콘크리트 구조체로부터 누수되는 물속의 화학성분과 반응하여 불용성의 규산칼슘을 생성시키는 반응을 진행시키는 데에 필요한 규산성분을 제공하는 역할을 하는 것으로, 시멘트 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하로 사용하는 경우 구조적인 보강 성능을 나타내기 어렵고, 200 중량부 이상으로 사용하는 경우 지수제의 물성을 저하시킬 수 있다.

무수석고는 콘크리트 타설 후 수화과정에서 콘크리트 구조체의 조직을 치밀 하게 하고 누수 발생시 칼슘이온을 제공하여 불용성의 규산칼슘 결정 성장과 불용성 탄산칼슘을 생성시키는 역할을 하는 것으로, 시멘트 100중량부에 대하여 3 중량부 이하로 사용하는 경우 규산칼슘과 탄산칼슘의 생성량이 적어 효과적인 방수기능을 할 수 없으며, 30 중량부 이상으로 사용하는 경우 규산칼슘과 탄산칼슘의 생성량이 과도하게 많아 콘크리트 구조체의 물성을 저하시킬 수 있다.

이러한 지수제 조성물은 시공이음부에 타설되는 모르타르에 혼합하거나, 후술하는 바와 같이 밴드 형태로 제작하여 콘크리트 구조체의 표면에 매설되는 지수판에 결합하여 사용함으로써, 콘크리트 구조체의 균열이나 틈새를 통해 누수가 발생할 경우 불용성 결정들이 성장하여 균열을 자가치유하는 역할을 하며, 그 주요 성분으로는 전술한 바와 같이 시멘트, 지오라이트, 탄산나트륨, 황산알루미늄, 벤토나이트, 규사분말, 규사, 무수석고가 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 결정성장형 자가치유 지수제 조성물은 펠렛상 또는 분말상으로 사용될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 부직포나 망사에 도포된 밴드 형태로도 사용될 수 있다. 분말상의 지수제 조성물은 직접 수용성 폴리머와 혼합하여 사용할 수 있으며, 먼저 펠렛상으로 제조한 후 수용성 폴리머와 혼합함으로써 장기간에 걸쳐 차수성을 효과적으로 나타내도록 할 수도 있다.

분말상 조성물의 경우, 콘크리트와의 혼합 과정에서 곧바로 그 물성이 발현되어 콘크리트 타설시에 조직을 치밀하게 하고 콘크리트 구조체의 강도나 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 펠렛상으로 제작하여 콘크리트 타설시 혼합하여 사용하는 경우, 혼합시에는 그 역할을 수행하지 않고 있다가 콘크리트 타설 후 콘크리트 시 공이음부에 균열이 발생한 경우, 그 사이를 통하여 빗물 등의 누수가 있을 때 물에 의해 펠렛의 수용성 폴리머가 용해되면서 결정이 성장하여 균열부위를 자가치유하는 역할을 수행하게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 지수제 조성물은 콘크리트 타설 후 시공이음부에 균열이 발생한 경우에도 작용을 하는 특징이 있으며, 후술하는 바와 같이 밴드 형태로 제조되어 여러 형태의 콘크리트의 이음부위에 적용될 수 있다.

전술한 지수제 조성물은, 수용성 폴리머와 혼합한 후 그 혼합물을 부직포 또는 망사에 도포하거나, 압출한 후 건조시켜 밴드 형태로 성형함으로써 지수제 밴드로 제조될 수 있다.

이러한 지수제 밴드는 콘크리트 속에 매설되어, 포틀랜드 시멘트가 물과 화합할 때 성분이 다른 수산화칼슘과 실리카, 알루미나 등 포졸란이 물에 의하여 서서히 화합되어 물에 녹지 않는 규산화칼슘 등을 생성하도록 함으로써, 콘크리트 조직을 치밀하게 하고, 차수막을 형성하여 시공이음부에서 흔히 발생되는 크랙을 스스로 메꾸어 누수현상을 근원적으로 차단하는 역할을 한다.

지수제 밴드의 제조에 사용되는 수용성 폴리머 용액으로는, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 수용성 에폭시수지, 수용성 실리콘수지, 수용성 우레탄수지 등이 사용될 수 있으며, 나아가 수용성 폴리머 용액 1~90 중량부에 대하여, 물 10~99 중량부를 더 혼합하여 사용할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지수제 밴드 제조방법 나타낸 순서도이다. 이하, 도 2를 참조하여 전술한 지수제 밴드를 제조하는 과정에 대해 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 지수제 밴드는 콘크리트에 매설하여 사용되며, 밴드 구성물질 중 시멘트와 규사는 모르타르와 결합되어 신구 콘크리트와 더불어 견고한 콘크리트 이음부를 형성하는 역할을 한다. 밴드 내부의 분말상의 화합물은 이온상의 칼슘과 결합하여 불용성의 고체 결정을 형성하며, 제오라이트 및 벤토나이트와 황산알루미늄 혼합물은 펠렛 형태로 제조되어 전술한 물질들과 혼합하여 사용될 수도 있다.

이를 위해, 먼저 황산알루미늄 수용액에 제오라이트 및 벤토나이트를 혼합한 후 수용성 폴리머와 혼합하고(S10), 이를 통해 생성된 혼합물을 압출한 후 건조 및 분쇄하여 펠렛 형태로 제조한다(S20).

제오라이트, 벤토나이트, 황산알루미늄 및 소량의 지방산을 수용성 폴리머 용액으로 교반하고 이를 압출, 건조시켜 펠렛 형태로 제조하여 사용할 수 있으며, 시멘트, 무수석고, 규사분말 등으로 이루어진 분말상 혼합물과 펠렛을 혼합형으로 사용할 수도 있다.

예를 들어, 시멘트, 시멘트 100 중량부에 대하여, 상기 펠렛 10~50 중량부, 탄산나트륨 5~20 중량부, 입경이 1~3mm인 벤토나이트 10~30 중량부, 입경이 100~250㎛인 실리카 20~70 중량부, 입경이 1~3mm인 규사 20~200 중량부, 및 무수석고 3~30 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다(S30).

한편, 제오라이트와 벤토나이트 10~60 중량%, 황산알루미늄 20~60 중량%, 고급지방산 분말 20~70 중량%로 이루어진 혼합물에, 수용성 폴리머 1~90 중량%와 물 10~99 중량%로 이루어진 수용성 폴리머 용액 1~50 중량부를 혼합하여 사용할 수도 있다.

다음으로, 이와 같이 생성된 혼합물과 수용성 폴리머 용액을 혼합하고(S40), 그 혼합물을 부직포 또는 망사에 도포하거나, 압출한 후 건조 및 절단하여 밴드 형태로 제조한다(S50). 이와 같이 제조된 밴드에 수용성 폴리머 용액을 도포하여 사용할 수도 있다.

수용성 폴리머 용액으로는, 전술한 바와 같이 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 수용성 에폭시수지, 수용성 실리콘수지, 수용성 우레탄수지 등이 사용될 수 있으며, 나아가 수용성 폴리머 용액 1~90 중량부에 대하여, 물 10~99 중량부를 혼합하여 사용할 수도 있다(S42).

한편, 본 실시예에 따른 지수제 밴드는 시멘트, 지오라이트, 카오린, 활성백토, 규조토, 벤토나이트 및 황산알미늄과 유기산의 복합 화합물 등을 미세한 입자로 분말화하고 이를 소정의 중량비로 혼합한 후, 수용성 접착제를 가하여 부직포나 시트 등의 표면에 2~25mm 두께로 도포하거나 고착시켜 10~50mm 폭으로 절단하여 제조될 수도 있으며, 이와 같이 제조된 지수제 밴드는 콘크리트 시공이음부에 신(新) 콘크리트를 타설하기 전에 설치될 수 있다.

이러한 지수제 밴드는 롤 형태로 제조될 수 있으며, 콘크리트 이음 시공시 종래의 지수판이나 벤토나이트 밴드를 대신하여 콘크리트 타설 전에 미리 설치해 둠으로써 누수를 근원적으로 차단하는 역할을 한다.

본 실시예에 따른 지수제 밴드를 구(舊) 콘크리트의 시공이음부에 매설하고 신(新) 콘크리트를 타설함으로써, 구콘크리트와 신콘크리트 사이에서 밴드에 포함된 시멘트 성분과 규사 세분말이 수화작용을 하여 콘크리트 상호간의 접착을 좋게 하여 일체화시키는 역할을 한다. 즉, 본 실시예에 다른 밴드와 콘크리트 페이스트의 결합은 이질재 간의 결합이 아니라, 수화작용에 의해 콘크리트와 일체화되기 때문에 구조적인 분리현상이 발생하지 않는다는 특징이 있다.

콘크리트의 신축에 따라 균열이 발생하여 물이 콘크리트 틈새나 균열부로 침입하게 되면, 본 실시예에 따른 지수제 밴드의 구성성분 중 벤토나이트는 침입한 물과 반응하여 팽윤함으로써 차수막을 형성하게 된다. 이와 같이 생성된 복합 화합물은 겔 상태로 되어 물을 흡수, 차단하는 기능을 수행하며, 지오라이트 등에 흡착된 수분과 염은 불용성 고체 결정을 생성하여 균열을 메꾸는 역할을 하기도 한다.

특히, 지수제 밴드의 구성재료 중에는, 일반적인 콘크리트 수화작용 과정에서 모두 반응하여 소모되지 않도록, 수용성 폴리머로 코팅된 화합물을 포함하고 있어서 일반적인 차수층 기능을 수행할 뿐만 아니라, 차후에 콘크리트에서 균열이 발생되어 물이 균열의 틈새로 들어올 경우에도 다시 반응하여 차수성능을 발휘한다는 특징이 있다. 또한, 본 구성재료는 유, 무기복합 화합물로 구성되어 콘크리트 속에서 물과 반응하여 불용성 고체 결정을 생성함으로서, 누수 부위를 막고 균열부를 자가치유하는 성능을 발휘한다.

이상으로, 콘크리트 컨스트럭션 조인트에 사용될 수 있는 지수제 조성물 및 지수제 밴드에 대해 설명하였으며, 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조에 대해 상세하게 설명한다.

본 실시예는 콘크리트 구조물의 컨스트럭션 조인트에서 발생하기 쉬운 방수하자, 균열, 구조적인 문제점, 시공적인 애로점 등을 해결하기 위한 것으로, 전술한 결정성장형 지수제 밴드와 특수 형태로 고안된 지수판 및 메탈라스부를 형성한 전용 접합철물을 결합하여 컨스트럭션 조인트 구조를 구현한 것을 특징으로 한다.

이처럼, 지수제 밴드, 지수판 및 접합철물을 결합하여 사용함으로써 콘크리트 컨스트럭션 조인트에 요구되는 수밀 성능 및 수축팽창 흡수 성능을 모두 만족시킬 수 있다.

또한, 필요에 따라서는, 지수판의 설치가 필요 없는 시공이음부에서도 본 실시예에 따른 접합철물(메탈라스)과 결정성장형 지수제 밴드를 사용함으로써 시공이음부에서의 거푸집 역할 및 방수 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전용 접합철물은 그 자체로서도 거푸집 및 지수판의 역할을 할 수 있으며, 결정성장형 지수제 밴드와 함께 사용하여, 누수시에 결정성장을 통하여 공극을 막음으로써 하자를 예방할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트용 지수판을 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 지수제 밴드(7), 지수판(10), 몸체부(12), 날개부(14), 밴드홈부(16)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 지수판(10)은 전체적으로 'T'자 형태로 형성되며, 구콘크리트에 매설되는 몸체부(12)의 상부에 양측으로 날개부(14) 및 밴드홈부(16)를 형성함으로써 지수제 밴드(7)를 용이하게 설치할 수 있으며, 신콘크리트 타설시 지수제 밴드(7)의 위치가 변경되지 않고 설치된 위치에 고정되도록 하는 역할을 한다.

즉, 본 실시예에 따른 지수판(10)은 구콘크리트 구조체에 매설되는 몸체부(12)와, 몸체부(12)에 연결되며, 콘크리트 구조체의 이어치기면을 따라 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부(14)로 이루어져 전체적으로 T자 형태로 형성된다.

한 쌍의 날개부(14)에는 밴드홈부(16)가 형성되어, 지수제 밴드(7)를 밴드홈부(16)에 삽입하는 것만으로 용이하게 지수제 밴드(7)를 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 도 3에 도시된 것처럼, 지수판(10)의 몸체부(12)의 양측으로 형성되는 한 쌍의 밴드홈부(16) 각각에 지수제 밴드(7)를 삽입함으로써, 콘크리트 시공이음부에 한 쌍의 지수제 밴드(7)가 설치되게 된다.

지수제 밴드(7)는 시공이음부를 통해 침수되는 물과 반응하여 결정성장을 통해 공극을 막는 역할을 하므로, 한 쌍의 지수제 밴드(7)를 설치함으로써 시공이음부를 통한 누수를 2중으로 차단할 수 있다. 즉, 컨스트럭션 조인트에서의 일반적인 차수 기능을 수행할 뿐만 아니라, 차후에 콘크리트에서 균열이 발생되어 다시 침수가 발생하더라도 2중으로 설치된 지수제 밴드(7)가 재차 차수 성능을 발휘할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트용 접합철물을 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 거푸집(5), 지수판(10), 접합철물(20), 조인트홈부(22), 메탈라스부(24)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 접합철물(20)은 코너비드 등에 사용되는 메탈라스를 변형시킨 형태로서, 콘크리트 구조물의 외측으로는 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하기 위해 거푸집(5)에 긴결되는 조인트홈부(22)가 결합되며, 내측으로는 지수판(10)(날개부(14))에 결속되어 설치된 지수판(10)을 튼튼하게 고정시키는 역할을 할 수 있다.

콘크리트 구조체의 표면에 쏘컷을 형성하기 위한 조인트홈부(22)는 거푸집(5)에 긴결됨으로써 콘크리트 타설 중에 변형되지 않아야 하며, 지수판(10) 역시 그 중간 부분이 이어치기면에 정확히 고정되어 타설 과정에서 변형되거나 위치가 옮겨지지 않아야 콘크리트의 신축에 대응할 수 있다.

이를 위해 본 실시예에 따른 접합철물(20)은 조인트홈부(22)와 메탈라스부(24)를 결합시킨 구조로 구성함으로써, 메탈라스부(24)의 일단부는 조인트홈부(22)가 거푸집(5)에 긴결된 상태로 변형되지 않도록 잡아주는 역할을 하고, 메탈라스부(24)의 타단부는 지수판(10)이 제 위치에 정확히 고정되어 있도록 잡아주는 역할을 하며, 메탈라스부(24) 자체는 이어치기면을 커버하여 마감하기 위한 거푸집 역할을 하도록 할 수 있다.

도 4에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 접합 철물(20)은 아연도 강판을 절곡하여 제작될 수 있는 것으로, 한쪽에는 조인트홈부(22)를 형성하여 그 내부에 백업재(26a) 및 실링재(26b)를 채워 넣을 수 있도록 하고, 다른 한쪽에는 자름금을 내어 벌림으로써 메탈라스 형태의 메탈라스부(24)를 형성한 일체형의 철물로 제작될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 조인트홈부(22)는 지수제 밴드(7)를 삽입하여 설치할 수 있도록 아연도 강판을 절곡하여 형성할 수도 있다. 즉, 조인트홈부(22)의 외측(콘크리트 표면측)에는 채움재, 즉 백업재(26a)나 실링재(26b)가 끼워지도록 홈이 형성되며, 내측에는 지수제 밴드(7)를 설치할 수 있도록 홈이 형성되는 형태로 제작될 수 있다. 이러한 형태의 조인트홈부(22)를 사용하여 본 실시예에 따른 접합철물(20)을 구성할 경우, 아연도 강판 절곡부에 지수제 밴드(7)를 더 설치할 수 있어 방수 성능을 극대화시킬 수 있다.

메탈라스부(24) 자체는 이어치기면을 마감하기 위한 거푸집 역할을 하도록 할 수 있다.

콘크리트 시공이음부에서 신구(新舊) 콘크리트가 서로 밀실하게 결합되기 위해서는 약 6mm 정도의 조면(粗面) 처리가 요구되며, 바탕재와 방수재와의 접착력을 강화시키고 내구성을 확보하기 위해 시공 전에 방수 모르타르나 에폭시 접착제 등을 콘크리트 표면에 도포하기도 한다.

본 실시예에 따른 접합철물(20)의 메탈라스부(24)는 그 자체로서 표면에 요철(凹凸)이 형성되어 있으므로, 선콘크리트 타설시 이어치기면을 마감하는 거푸집 역할을 하여 별도의 측면 마감재를 사용하지 않아도 되도록 할 수 있으며, 이어치 기면이 조면(粗面)이 되도록 함으로써 후콘크리트가 선콘크리트와 일체화되도록 하는 역할을 할 수 있다.

메탈라스부(24)의 타단부는 클립이나 결속선 등을 사용하여 지수판(10)의 날개부(14)에 결합될 수 있으며, 선콘크리트 타설 과정에서 메탈라스부(24)에 가해지는 측압에 견딜 수 있도록 메탈라스부(24)는 각목이나 거푸집 등으로 보강될 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 접합 철물(20)의 메탈라스부(24)의 끝부분을 접고 지수판(10)의 날개부(14)와 접하도록 한 상태에서, 별도의 홈을 내거나 자르지 않고, PVC나 철제류로 제작된 클립 형태의 보조물(11)로 끼움으로써 접합 철물(20)과 지수판(10)을 결합시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 접합철물(20)은 그 양단부가 각각 거푸집(5) 및 지수판(10)에 연결되도록 설치되며, 이로써 조인트홈부(22) 및 지수판(10)과 거푸집(5)을 정위치에 고정시키는 역할과, 선콘크리트 타설 과정에서 콘크리트 페이스트가 흘러나오지 않고, 타설 후에도 콘크리트면을 조면으로 유지시켜 후콘크리트와 일체화시키는 역할을 할 수 있다.

본 실시예에 따른 접합철물(20)을 사용하여 콘크리트를 이음 시공한 후에는 거푸집(5)을 탈형하며, 거푸집(5) 탈형 후 구조물의 표면으로 노출되는 조인트홈부(22) 내에는 전술한 바와 같이 백업재(26a) 및/또는 실링재(26b)가 충전될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5를 참조하면, 구조체(1), 이어치기면(3), 거푸집(5), 지수제 밴드(7), 지수판(10), 접합철물(20)이 도시되어 있다.

콘크리트 시공이음부, 즉 컨스트럭션 조인트는 콘크리트 구조물에서 콘크리트를 한번에 타설하지 못하여 이어치기를 할 때, 반드시 발생하게 되는 조인트 부분으로서, 이 부분은 이음매 없이 후콘크리트를 타설하여 일체화하는 방법과, 컨트랙션 조인트(Contration Joint)나 익스팬션 조인트(Expansion Joint)의 기능을 추가하여 조절 이음을 위한 홈을 형성하기 위해 조인트홈을 끼우거나 조인트 필러(Joint Filler)재를 개재시킨 후 콘크리트를 타설하기도 한다.

콘크리트는 양생되는 과정에서 발생하게 되는 수화열과 태양열의 온도 등에 의해 수축 또는 팽창을 하게 되며, 이러한 콘크리트의 수축, 팽창에 대비하여 미리 콘크리트에 수축, 팽창 조인트를 설치할 경우, 그러한 조인트 부위로 균열이 유도되어 구조물의 임의의 위치에서 크랙(Random Crack)이 발생하는 것을 예방할 수 있다.

이를 위해 콘크리트 시공이음부에 지수판(10)이 설치될 수 있는데, 본 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트 구조에서는 지수판(10)을 정위치에 고정시키기 위해 특수형태로 절곡, 성형된 아연도 강판(조인트홈부(22)와 메탈라스부(24))을 접합철물(20)로 사용하여 지수판(10)을 고정하고, 아울러 지수판(10)에는 2중으로 지수제 밴드(7)를 삽입, 설치함으로써 지수판(10) 고정과 방수 문제를 모두 해결한 것을 특징으로 한다. 이러한 컨스트럭션 조인트 구조는 이음매 없이 후콘크리트를 타설 하여 일체화하는 구조 및 수축, 팽창 조인트를 설치하는 구조에 모두 적용할 수 있다.

콘크리트의 컨스트럭션 조인트 구조는 연속적인 콘크리트 타설이 요구되는 구간에서 이어치기를 하는 부위를 지칭하는데, 연속되는 옹벽이나 슬래브의 수직 시공이음부와, 기둥이나 벽체에서 후속 콘크리트와 이어지는 수평 시공이음부 등을 들 수 있다. 예를 들어, 컨스트럭션 조인트는 통상 하루 이내에 콘크리트 타설을 마무리하는 부분이라 할 수 있는데, 여러 층으로 이루어진 건물의 콘크리트 공사는 한 층의 바닥판 콘크리트의 타설과 양생이 끝나야 그 다음 층을 위한 후속 작업이 시작되며, 이 경우 바닥판의 타설은 상부 벽체나 기둥의 수평 시공이음부가 되는 것이다.

일반적으로 건축용 또는 토목용 구조물의 콘크리트 치기에 대한 시공계획에서, 콘크리트를 타설하였다가 조절 형편 등으로 인하여 시간 간격(3시간 이상)을 두고 다시 타설하는 것을 이어치기라 한다. 컨스트럭션 조인트는 이어친 부분에서 신구 콘크리트가 완벽하게 일체화가 되지 않아 강도가 약해지고 방수층에서의 누수 및 마무리재의 균열 등이 발생할 우려가 있는 부분이다.

한편, 컨스트럭션 조인트 구조는, 구조물의 건조수축, 외력 등에 의한 변형, 수화열, 온도, 습도에 의한 수축에 대응하기 위해 구조체에 단면 결손부를 설치하여 균열을 유도하는 줄눈 부분으로서, 이러한 줄눈의 위치를 정확하게 선정하기 어렵고, 도면상에도 표시만 있을 뿐 상세한 설명이 없으며, 실제 시공시에도 이 부분에서 신축에 관한 문제가 많이 발생하고, 시공불량에 의한 균열 및 누수가 많 은 부분이기도 하다.

본 실시예에서는 건축용 또는 토목용 구조물의 이어치기 부분에 별도로 고안된 접합철물(20)을 거푸집(5)에 연결하여 설치함으로써, 이어치기면(3)을 커버하는 거푸집 역할 및 콘크리트 타설시 페이스트가 새어나오지 못하도록 마감하는 역할을 할 수 있으며, 거푸집(5)에 연결되는 부분에는 조인트홈부(22)를 결합하여 구조물의 신축에 대응하도록 한 것이다. 또한, 접합철물(20)의 양단부를 거푸집(5) 및 지수판(10)에 용이하게 결합, 고정시킬 수 있어 시공성이 향상될 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트는, 구조물의 외형을 구획하도록 거푸집(5)을 설치한 상태에서, 거푸집(5)에는 접합철물(20)이 결합되고, 접합철물(20)에는 지수판(10)이 결속되는 구조로 이루어진다.

접합철물(20)은 조인트홈부(22)와, 조인트홈부(22)에 연결되는 메탈라스부(24)로 이루어지는데, 조인트홈부(22)는 거푸집(5)에 연결되어 콘크리트 타설 후 구조체(1)의 표면에 쏘컷이 형성되도록 하며, 메탈라스부(24)는 이어치기면(3)을 커버하여 이어치기면(3)에 대한 거푸집 역할을 할 수 있다.

지수판(10)은 타설되는 콘크리트에 매설되는 몸체부(12)와, 몸체부(12)에 연결되며 이어치기면(3)을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부(14)로 이루어지는데, 날개부(14)는 전술한 접합철물(20)과 결속되어 지수판(10)이 콘크리트 타설 과정에서 틀어지지 않고 정위치에 고정된다.

한 쌍의 날개부(14) 각각에는 밴드홈부(16)가 형성되는데, 밴드홈부(16)에는 전술한 지수제 밴드(7)가 삽입, 설치될 수 있다. 날개부(14)는 콘크리트 이어치 기면(3)을 따라 T자의 양 날개 형태로 연장되므로, 밴드홈부(16)에 삽입되는 지수제 밴드(7) 또한 이어치기면(3)을 따라 2중으로 설치되며, 따라서 이어치기면(3)을 따라 침투하는 물에 대해 2중의 방수 기능을 수행하게 된다.

조인트홈부(22)는 아연도 강판을 절곡하여 제작될 수 있는데, 나사를 체결하여 조인트홈부(22)를 거푸집(5)에 고정하고 콘크리트를 이어치기 부분까지 타설하고 콘크리트가 경화된 후, 거푸집(5) 제거시 나사 부분만 커터로 잘라주면 된다. 거푸집(5) 제거 후 콘크리트 구조체(1)의 표면으로 노출된 조인트홈부(22)에는 방수제를 부착한 압축 패킹재 등을 채워 넣음으로써 신축, 팽창 조인트를 구현할 수 있다.

압축 패킹재는 탄성력을 가진 제품으로서 구조물의 신축작용을 원활히 하도록 하며, 압축 패킹재에 접착제로 부착된 방수제는 유도된 물이 균열을 타고 흘러가지 못하게 흡수함으로서 완벽한 수밀의 구조체를 만들어 주는 역할을 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 컨스트럭션 조인트 공법을 나타낸 순서도이다. 이하, 컨스트럭션 조인트 구조를 시공하기 위한 공법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 구조물의 외형을 구획하도록 거푸집(5)을 설치하고(P10), 이어치기면(3)을 따라 접합철물(20), 지수판(10)을 설치한다(P20). 접합철물(20)은 조인트홈부(22)와 그에 연결된 메탈라스부(24)로 이루어지는데, 조인트홈부(22)는 거푸 집(5)에 연결하고 메탈라스부(24)는 이어치기면(3)을 커버하여 거푸집 역할을 하도록 설치한다(P22).

조인트홈부(22)는 기존에 콘크리트 구조체(1)의 표면에 홈(쏘컷)을 파는 공정을 대신하기 위한 것으로, 채움재, 즉 백업재(26a)나 실링재(26b)를 삽입하기 위한 커버 역할을 할 수 있다. 또한 메탈라스부(24)는 선타설 콘크리트에 매립되어 구콘크리트의 표면(이어치기면(3))에 조면이 형성되도록 함으로써, 신구 콘크리트가 완벽히 일체화되도록 하는 역할을 할 수 있다.

지수판(10)은 콘크리트에 매설되는 몸체부(12)와 이어치기면(3)을 따라 몸체부(12)의 양측으로 연장되는 날개부(14)를 포함하여 전체적으로 T자형으로 이루어지는 부재로서, 날개부(14)가 전술한 메탈라스부(24)에 결속되도록 설치한다(P24). 이처럼, 접합철물(20)을 사용하여 거푸집(5) 및 지수판(10)을 연결함으로써, 접합철물(20) 및 지수판(10)이 정위치에 고정될 수 있으며, 이어치기면(3)에 대해 별도의 거푸집 공사를 하지 않더라도 이어치기면(3)을 마감할 수 있다.

이와 같이 거푸집(5)에 접합철물(20) 및 지수판(10)이 결합되도록 설치된 상태에서 이어치기면(3)의 일측에 콘크리트를 선타설한다(P30). 지수판(10)의 몸체부(12)는 콘크리트에 매설되는 부분이므로, 이어치기면(3)을 기준으로 몸체부(12)가 돌출된 쪽에 콘크리트를 타설한다. 이로써, 선타설 콘크리트에 지수판(10)(몸체부(12))이 매설되고, 이어치기면(3)은 메탈라스부(24)에 의해 마감되며, 거푸집(5)으로부터 이어치기면(3)을 따라 조인트홈부(22), 메탈라스부(24), 지수판(10)이 연결된 본 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트 구조가 구현된다.

콘크리트 선타설 과정에서 콘크리트가 지수제 밴드와 접촉하여 반응함으로써 지수제 밴드의 기능이 상실되는 것을 방지하기 위하여, 콘크리트 선타설한 후 후타설 콘크리트를 치기 전에, 지수판(10)의 밴드홈부(16)의 이물질 등을 제거하고 밴드홈부(16)에 지수제 밴드(7)를 삽입하여 설치한다(P35).

즉, 지수판(10)에 구비된 한 쌍의 날개부(14) 각각에는 밴드홈부(16)가 형성되는데, 도 5에 도시된 것처럼, 밴드홈부(16)는 이어치기면(3)을 따라 2중으로 배치되므로, 밴드홈부(16)에 지수제 밴드(7)를 삽입, 설치함으로써, 지수제 밴드(7)가 이어치기면(3)을 따라 2중으로 설치되며, 이어치기면(3)을 통한 침수에 대해 2중의 방수 기능을 수행할 수 있다.

한편, 지수제 밴드(7)를 설치하기 위하여 반드시 지수판(10)을 사용해야 하는 것은 아니며, 못 등의 간단한 고정 철물을 사용하여 이어치기면(3)에 지수제 밴드(7)를 고정시킴으로써, 수평 또는 수직 컨스트럭션 조인트 부분에 지수제 밴드(7)를 설치할 수 있다.

도 5에는 지수판이 사용된 수직 컨스트럭션 조인트 부분을 예시하였으나, 수평 컨스트럭션 조인트 부분의 경우에는 전술한 바와 같이 지수판 없이도 지수제 밴드를 적용할 수 있다.

다음으로, 이어치기면(3)의 타측에 콘크리트를 후타설함으로써(P40), 콘크리트 이어치기가 완료되며, 시공이음부마다 이상과 같은 공법을 반복하여 전체 콘크리트 구조물을 시공할 수 있다.

본 실시예는 연속된 콘크리트 공사에서 불가피하게 발생되는 컨스트럭션 조 인트 부분에 신축조절 기능과 거푸집 막음의 작업성을 개선하고, 누수의 우려가 큰 부위에 대한 방수 성능을 개선한 것으로서, 특수 형태로 고안된 접합철물(20)과 지수판(10)을 사용하고 지수제 밴드(7)를 2중으로 설치함으로써, 신축조절, 거푸집 측면 막음조치, 견고한 고정, 방수성능의 제고 등의 효과를 도출할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트는 수축, 팽창 조인트의 역할도 겸할 수 있어서 균열을 저감시킬 수 있으며, 콘크리트 외관을 아름답게 할 수 있다. 작업성 측면에서도, 조인트홈부(22)를 거푸집(5)에 고정시키는 것만으로 구조체(1)의 표면에 홈을 만드는 번거로운 작업을 생략할 수 있고, 조인트홈부(22) 내에 신축성이 있는 백업재(26a)를 설치하여 작업성을 높일 수 있으며, 이어치기면(3)을 메탈라스부(24)로 마감할 수 있어 이어치기면(3)에 대한 별도의 측면 막음재가 필요하지 않다는 장점이 있다.

접합철물(20)은 지수판(10)과 쉽게 결합하여 지수판(10)을 견고하게 고정시킬 있으며, 특수 형태로 고안된 지수판(10)에는 결정성장형 지수제 밴드(7)를 2중으로 설치하여 방수 하자를 미연에 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 콘크리트 컨스트럭션 조인트 부분을 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지수제 밴드 제조방법 나타낸 순서도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트용 지수판을 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨스트럭션 조인트용 접합철물을 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조를 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 컨스트럭션 조인트 공법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 구조체 3 : 이어치기면

5 : 거푸집 7 : 지수제 밴드

10 : 지수판 12 : 몸체부

14 : 날개부 16 : 밴드홈부

20 : 접합철물 22 : 조인트홈부

24 : 메탈라스부

Claims (18)

1. 시멘트; 상기 시멘트 100 중량부에 대하여,

   제오라이트 10 내지 30 중량부;

   탄산나트륨 5 내지 20 중량부;

   황산알루미늄 10 내지 30 중량부;

   입경이 1 내지 3mm인 벤토나이트 10 내지 30 중량부;

   입경이 100 내지 250㎛인 실리카 20 내지 70 중량부;

   입경이 1 내지 3mm인 규사 20 내지 200 중량부; 및

   무수석고 3 내지 30 중량부를 분말상으로 혼합하여 이루어지는 지수제 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 실리카는 평균 입경이 20 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 지수제 조성물.
3. 제1항의 조성물을 수용성 폴리머 용액과 혼합하고, 그 혼합물을 부직포 또는 망사에 도포하여 밴드 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 지수제 밴드.
4. 제1항의 조성물을 수용성 폴리머 용액과 혼합하고, 그 혼합물을 압출한 후 건조시켜 밴드 형태로 성형되는 것을 특징으로 하는 지수제 밴드.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 수용성 폴리머 용액은, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 수용성 에폭시수지, 수용성 실리콘수지, 및 수용성 우레탄수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지수제 밴드.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 수용성 폴리머 용액 1 내지 90 중량부에 대하여, 물 10 내지 99 중량부를 더 혼합한 것을 특징으로 하는 지수제 밴드.
7. (a) 황산알루미늄 수용액에 제오라이트 및 벤토나이트를 혼합한 후 수용성 폴리머와 혼합하는 단계;

   (b) 상기 단계 (a)로부터 생성된 혼합물을 압출한 후 건조 및 분쇄하여 펠렛(pellet) 형태로 제조하는 단계;

   (c) 시멘트, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 상기 펠렛 10 내지 50 중량부, 탄산나트륨 5 내지 20 중량부, 입경이 1 내지 3mm인 벤토나이트 10 내지 30 중량부, 입경이 100 내지 250㎛인 실리카 20 내지 70 중량부, 입경이 1 내지 3mm인 규사 20 내지 200 중량부, 및 무수석고 3 내지 30 중량부를 혼합하는 단계; 및

   (d) 상기 단계 (c)로부터 생성된 혼합물과 수용성 폴리머 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 지수제 밴드 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 단계 (d)는 상기 수용성 폴리머 용액 1 내지 90 중량부에 대하여, 물 10 내지 99 중량부를 더 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지수제 밴드 제조방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 단계 (d) 이후에,

   (e1) 상기 단계 (d)로부터 생성된 혼합물을 부직포 또는 망사에 도포하여 밴드 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 지수제 밴드 제조방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 단계 (d) 이후에,

    (e2) 상기 단계 (d)로부터 생성된 혼합물을 압출한 후 건조시켜 밴드 형태로 성형하는 단계를 더 포함하는 지수제 밴드 제조방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 수용성 폴리머 용액은, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 수용성 에폭시수지, 수용성 실리콘수지, 및 수용성 우레탄수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지수제 밴드 제조방법.
12. 미리 시공된 콘크리트 구조체에 매설되는 몸체부와;

    상기 몸체부에 연결되며, 상기 콘크리트 구조체의 이어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와;

    상기 날개부에 형성되며, 제3항 또는 제4항의 지수제 밴드가 삽입되는 밴드홈부를 포함하는 컨스트럭션 조인트(construction joint)용 지수판.
13. 콘크리트 구조물의 컨스트럭션 조인트 부위에 사용되는 접합철물로서,

    거푸집에 연결되며, 상기 콘크리트 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하는 조인트홈부와;

    일단부가 상기 조인트홈부에 연결되며, 미리 시공된 콘크리트 구조체의 이어치기면을 커버하도록 설치되는 메탈라스부를 포함하되,

    상기 메탈라스부의 타단부는 상기 콘크리트 구조체에 설치된 제12항의 지수판의 날개부에 결속되는 것을 특징으로 하는 컨스트럭션 조인트용 접합철물.
14. 제13항에 있어서,

    상기 거푸집의 탈형 후, 상기 조인트홈부 내에 채움재가 충전되는 것을 특징으로 하는 컨스트럭션 조인트용 접합철물.
15. 콘크리트를 이어치기하여 소정 형상의 구조물을 형성하기 위한 조인트 구조로서,

    상기 구조물의 외형을 구획하도록 설치되는 거푸집과;

    미리 시공되어, 그 표면에 이어치기면이 형성된 선(先)타설 콘크리트 구조체와;

    상기 콘크리트 구조체에 매설된 몸체부와, 상기 몸체부에 연결되며 상기 이 어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와, 상기 한 쌍의 날개부에 각각 형성되는 한 쌍의 밴드홈부를 포함하는 지수판과;

    상기 한 쌍의 밴드홈부에 각각 삽입되도록 상기 이어치기면에 설치되어, 상기 이어치기면을 따라 침투하는 물을 차단하는 한 쌍의 지수제 밴드와;

    상기 거푸집에 연결되며 상기 콘크리트 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하는 조인트홈부와, 일단부는 상기 조인트홈부에 연결되고 타단부는 상기 날개부에 결속되어 상기 이어치기면을 커버하도록 설치되는 메탈라스부를 포함하는 접합철물을 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 구조.
16. 소정의 이어치기면을 기준으로 콘크리트를 이어치기하여 소정 형상의 구조물을 형성하는 공법으로서,

    상기 구조물의 외형을 구획하도록 거푸집을 설치하는 단계;

    상기 구조물의 표면에 쏘컷(saw-cut)을 형성하는 조인트홈부와, 일단부가 상기 조인트홈부에 연결되는 메탈라스부를 포함하는 접합철물을, 상기 조인트홈부는 상기 거푸집에 연결되고, 상기 메탈라스부는 상기 이어치기면을 커버하도록 설치하는 단계;

    몸체부와, 상기 몸체부에 연결되며 상기 이어치기면을 따라 T자형으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 날개부와, 상기 한 쌍의 날개부에 각각 형성되는 한 쌍의 밴드홈부를 포함하는 지수판을, 상기 날개부가 상기 메탈라스부의 타단부에 결속되 도록 설치하는 단계; 및

    상기 몸체부가 매설되도록 상기 이어치기면의 일측에 콘크리트를 선(先)타설하는 단계를 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 공법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 선타설 단계 이후에, 상기 이어치기면을 따라 침투하는 물을 차단하는 한 쌍의 지수제 밴드를 상기 한 쌍의 밴드홈부에 각각 삽입하여 설치하는 단계를 더 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 공법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 지수제 밴드 설치 단계 이후에, 상기 이어치기면의 타측에 콘크리트를 후(先)타설하는 단계를 더 포함하는 콘크리트 컨스트럭션 조인트 공법.

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