KR101155414B1 - 노후 콘크리트 보수 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노후 콘크리트의 보수 공법으로서, 손상된 노후 콘크리트의 손상 깊이 (H)를 측정하는 단계, 다수의 커팅날 및 물 분사 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여, 상기 노후 콘크리트 및 상기 커팅날에 물을 분사하면서, 상기 노후 콘크리트에 상기 손상 깊이(H)의 1/2 크기의 폭으로 커팅 라인을 형성하는 단계 및 상기 커팅 라인에 7 kgf/㎠ 이하 (0은 미포함)의 압력을 가하여 상기 노후 콘크리트를 파쇄하는 단계로 이루어지는 콘크리트 파쇄 공정과; 상기 파쇄된 콘크리트의 표면에 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물 도포하는 공정을 포함하며, 본 발명에 따르면, 보수 부분 제거시 발생되는 충격을 최소화할 수 있고, 작업 속도가 개선되며, 보수면의 표면을 강화하여 내구성이 장기간 유지될 수 있다.

콘크리트, 손상, 보수

Description

노후 콘크리트 보수 공법{REPAIRING METHOD FOR A CONCRETE}

본 발명은 노후 콘크리트의 보수 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 커팅날 및 물 분사 장치를 가지는 다줄 커팅 장치와, 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물 및 박막 보수와 보강용 에폭시 콘크리트를 이용하여 노후 콘트리트 포장면의 손상 부분을 보수하면서 상기 손상 부분 이외의 부분이 추가로 손상되는 것을 방지하고, 작업 속도를 개선시키며, 보수면의 표면을 강화시켜 내구성이 장기간 유지될 수 있도록 하는 노후 코크리트의 보수 공법에 관한 것이다.

콘크리트 구조물은 장기간 사용에 따라 그 표면의 노화가 진행되어 파손이 발생하게 되는데, 특히 대형 콘크리트 구조물에서 이러한 파손 부분의 보수는 재건설에 소요되는 막대한 경제적 비용을 줄이기 위하여 반드시 필요하다. 예컨대 1988년 완공된 올림픽 고속도로 등의 콘크리트 포장 고속도로의 경우에는 파손 부분의 증가에 의한 사고의 위험이 더욱 높아지고 있어서, 정해진 교통 통제 시간 내에 신속하게 보수를 실시해야 한다.

현재 고속 도로 등의 콘크리트 포장면은 온도에 의하여 그 길이가 변화하여 신축하므로 이를 고려하여 6 m 간격으로 폭 6 ㎜의 줄눈을 형성시킨다. 그러나 콘 크리트 포장면은 콘크리트 재료의 특성상 취성이 작아 줄눈 부분이 쉽게 파손되며, 이를 스폴 (spall)이라 한다. 이러한 스폴은 동절기에 사용되는 융빙제에 의하여 쉽게 파손될 수 있는 형태로 변화하게 되는데, 이는 융빙제에 포함된 염화칼슘이 콘크리트에 포함된 칼슘을 추출하는 특성이 있기 때문이다. 이와 같이 스폴이 발생한 콘크리트 포장면은 일반적으로 주위를 사각형으로 절단한 후 이를 약 15 ㎝ 정도의 깊이로 파쇄한 후 보수한다.

이때, 파쇄에 이용되는 장비로는 고압 공기 브레커, 로드컷터 등이 사용된다. 면적이 적어도 수백 제곱미터로 넓은 경우에는 로드커터가 이용되고, 면적이 수십 제곱미터인 경우에는 브레커에 의한 인력 제거가 실시된다.

통상적으로 콘크리트 포장체의 압축 강도는 30 MPa 정도이므로 인력에 의하여 보수가 필요한 부분을 제거하기 위하여 브레커의 공기 압력을 10 kgf/㎠ 이상으로 하여 사용한다. 그러나 이와 같이 과도한 압축력을 가하여 보수가 필요한 손상 부분을 파쇄시키는 것은 보수가 필요한 부분 이외의 부분에도 손상을 초래하여 보수 실패를 초래할 수 있는 문제를 가지는 바, 미국의 경우에는 브레커를 이용하여 가하는 압축력을 7 kgf/㎠ 이하로 규정하고 있다.

그러나, 실제 시공에 있어서 7 kgf/㎠ 이하의 낮은 압축력의 브레커를 사용할 경우 공사 속도가 매우 느려 실제 시공의 경우 정해진 짧은 시간 내에 손상 부분을 제거하는 것이 거의 불가능하다. 그리고, 이때 사용되는 브레커로는 일반적으로 전동 브레커가 이용되며, 이러한 전동 브레커는 시공 속도가 느려 장시간 사용하게 됨으로써 발전기에서 다량의 이산화탄소를 배출하게 된다.

또한, 종래의 보수 작업시 사용되는 일반 소형 커팅 장비는 단일 커팅날을 갖고 있어 커팅 효율이 떨어지고, 그에 따라 전체 보수 작업 시간을 지체시키는 문제점이 있었으며, 결국 교통 통제에 따른 정해진 시간 내에 보수 작업을 진행하지 못하거나, 작업의 비효율성에 따라 보수 품질이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 콘크리트 포장면을 커팅시킬 때, 미세 분진이 주변으로 비산되어 주변 환경을 오염시키고, 작업자와 주민들에게 호흡기 질환 등의 문제를 야기하였다.

상기한 바와 같은 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 노후 콘크리트 포장면의 보수시 가하는 충격을 최소화하여 보수 부분를 제거하고, 보수시 발생하는 보수 부분 이외의 포장면이 추가로 손상 또는 손실되는 것을 예방하며, 작업 속도를 개선시키고, 접착성, 압축강도 및 통기성이 우수한 자가 유화 콘크리트로 복원하여 표면을 강화시키는 노후 콘크리트 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 복원된 콘크리트 보수면의 수명을 연장하여, 장기간 사용시에도 탈락, 균열 등의 발생이 매우 적은 노후 콘크리트 보수 공법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

손상된 노후 콘크리트의 손상 깊이 (H)를 측정하는 단계,

다수의 커팅날 및 물 분사 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여, 상기 노후 콘크리트 및 상기 커팅날에 물을 분사하면서, 상기 노후 콘크리트에 상기 손상 깊이(H)의 1/2 크기의 폭으로 커팅 라인을 형성하는 단계 및

상기 커팅 라인에 7 kgf/㎠ 이하 (0은 미포함)의 압력을 가하여 상기 노후 콘크리트를 파쇄하는 단계로 이루어지는 콘크리트 파쇄 공정과;

상기 파쇄된 콘크리트의 표면에 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물 도포하는 공정

을 포함하는 노후 콘크리트 보수 공법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 실리카졸과 상기 액상 칼륨 실리케이트는 1:4 내지 4:1의 중량 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 혼합물을 도포하는 공정 이후에, 에폭시 주제, 물, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제, 수경성 시멘트, 모래 및 골재를 포함하는 보수용 콘크리트 조성물을 상기 파쇄된 콘크리트 표면상에 타설 및 양생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 보수용 콘크리트 조성물은 보수용 콘크리트 조성물의 총 중량에 대하여 에폭시 주제 0.5-20 중량%, 물 10-40 중량%, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제 0.5-20 중량%, 수경성 시멘트 10-60 중량%, 모래 1-58 중량% 및 골재 20-70 중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 커팅날 간의 간격은 10 ㎝ 이하(0은 미포함)인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 실리카졸에서 실리카는 8 내지 40 중량%를 함유하고 있고, 실리카졸 내의 총 고형분의 함량이 5 내지 15 중량%이며, 상기 액상 칼륨 실리케이트에서 산화 칼륨은 1 내지 30 중량%, 실리카는 1 내지 30 중량%를 함유하고 잔부는 물이며, 상기 산화 칼륨과 실리카의 몰비율이 1 : 0.5 내지 2 : 1이고, 액상 칼륨 실리케이트 내의 총 고형분의 함량이 20 내지 40 중량%인 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 노후 콘크리트의 보수시, 보수면에 가하는 충격을 최소화함으로써 손상 부분을 보수하면서 상기 손상 부분 이외의 부분이 추가로 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 보수 대상의 콘크리트 표면을 다수의 커팅날로 동시에 커팅시킴으로써, 보수 대상의 콘크리트를 정해진 시간 내에 신속하면서도 깔끔하게 파쇄하여 드러낼 수 있으므로, 작업 속도 단축과 더불어 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 다수의 커팅날로 보수 대상의 콘크리트를 커팅할 때, 커팅날 및 콘크리트 표면 쪽으로 물을 분사하여 미세 분진이 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있고, 커팅날에 대한 냉각 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 보수시 손상된 부분을 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트 혼합물로 도포함으로써, 상기 액상 칼륨 실리케이트가 콘크리트의 표면 및 모세관에 작용하여 알칼리를 회복시키고, 상기 실리카졸이 공극에 작용하여 역시 알칼리를 회복시켜, 열화된 콘크리트 내부의 실리카 함량을 높여 열화된 부분을 치밀하게 복원하여 원상태로 회복시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 알칼리 회복 후 도포되는 보수용 콘크리트 조성물은 접착성이 우수한 에폭시 수지를 물과 혼합하고, 수성폴리아민 애덕트 에폭시 결화제를 첨가하여 사용함으로써 통기성이 개선되고, 기존 콘크리트 표면과의 유사성이 유지되어, 장기간 사용에 따른 이탈이 방지되고, 보수 후에도 내구성이 장기간 유지될 수 있다.

또한, 본 발명의 일련의 모든 공정은 약 4시간 이내에 완료될 수 있어, 콘크리트 포장면의 보수에서 인력 타설시 통상적으로 소요되는 6~8시간 보다 약 30%의 공정 시간을 단축하여 마감함으로써 경제적인 효과 및 교통 개방 시간 단축에 따른 환경 개선 효과도 우수하다.

본원 발명에 따른 노후 콘크리트의 보수 공법은 크게는 도 4 및 도 5의 두 단계로 나눌 수 있다. 즉, 본원 발명은 손상된 노후 콘크리트의 보수가 필요한 부분을 안전하게 제거하기 위해 시행되는 공정(도 4 참조)과, 손상된 부분을 복원하는 공정(도 5 참조)으로 나누어진다.

보다 상세하게는 본원 발명에 따른 노후 콘크리트의 보수 공법은

손상된 노후 콘크리트의 손상 깊이 (H)를 측정하는 단계,

다수의 커팅날 및 물 분사 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여, 상기 노후 콘크리트 및 상기 커팅날에 물을 분사하면서, 상기 노후 콘크리트에 상기 손상 깊이(H)의 1/2 크기의 폭으로 커팅 라인을 형성하는 단계 및

상기 커팅 라인에 7 kgf/㎠ 이하 (0은 미포함)의 압력을 가하여 상기 노후 콘크리트를 파쇄하는 단계로 이루어지는 콘크리트 파쇄 공정과;

상기 파쇄된 콘크리트의 표면에 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물 도포하는 공정을 포함한다.

이러한 본 발명의 노후 콘크리트의 보수 공법을 이하에서 자세히 설명한다.

가장 먼저, 노후 콘크리트의 손상 부분의 손상 깊이 (H)를 측정한다.

그런 후에 상기 노후 콘크리트로부터 상기 손상 부분을 안전하게 제거한다. 이러한 제거를 위해서, 다수의 커팅날, 물 분사 장치 및 분진 제거 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 이용할 수 있고, 특히 본 발명자에 의해 발명되어 특허 출원 중인 국내출원번호 출원번호 제10-2009-12459호의 콘크리트 도로 보수용 다줄 커팅 장치를 이용할 수 있다.

도 1 및 도 2에 있어서, 상기 다줄 커팅 장치는, 운전 손잡이 (102)가 후부 상단에 연결되고, 저면 사방 위치에는 바퀴 (104)가 연결되는 소정 형상의 샤시 프레임 (100)과, 상기 샤시 프레임(100)의 상부에 장착되는 엔진부 (106)를 포함하는 콘크리트 도로 보수용 다줄 커팅 장치로서, 상기 샤시 프레임 (100)의 전단부에 베어링 (미도시)을 매개로 회전 가능하게 장착되며, 상기 엔진부 (106)의 출력축과 풀리 (110) 및 벨트 (112)에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되는 회전 구동축 (114)과; 상기 회전 구동축 (114)에 스페이서 (미도시)를 사이에 두고 등간격을 이루며 장착되어, 보수할 콘크리트면을 커팅하는 다수의 원형 커팅날 (120)과; 상기 다수의 커팅날 (120)의 바로 뒤쪽에 배열되는 보조 바퀴 (202)와, 상기 샤시 프레임 (100) 또는 엔진부 (106)의 케이스 표면 쪽에 장착된 유압 실린더 (미도시)와, 상기 보조바퀴 (202)의 축에 일끝단이 힌지 연결되고 중간 부분은 샤시 프레임 (100)의 하단 측면상에 힌지 연결되며 타끝단은 상기 유압 실린더의 피스톤과 힌지 연결되는 승하강용 링크바 (204)로 이루어진 승하강 장치 (200)와; 상기 샤시 프레 임 (100)에 일체로 조립되면서 상기 다수의 원형 커팅날 (120)을 위쪽에서 한꺼번에 감싸주는 커버체 (130)와; 상기 샤시 프레임 (100)의 소정 위치 및 상기 커버체 (130)의 내표면에서 조립되어 상기 각 커팅날 (120) 및 콘크리트면을 향하여 물을 분사하는 물분사 장치 (300)와; 상기 샤시 프레임 (100)의 소정 위치 및 상기 커버체 (130)의 내표면에 장착되어 콘크리트 커팅시 발생하는 분진을 흡입 제거하는 분진 제거 장치 (400)와; 보수할 콘크리트면 (118)에 밀착되도록 상기 커버체 (130)의 하단에 일체로 장착되어, 커팅시 발생하는 분진이 외부로 새어나가는 것을 차단하는 동시에 상기 커버체 (130)의 내부에 진공을 형성하는 밀착 패드 (132)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다 (국내특허출원 출원번호 제10-2009-12459호의 청구항과, 도 1, 2 및 도 3 참조).

이와 같이 다수의 커팅날, 물 분사 장치 및 분진 제거 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여, 상기 노후 콘크리트 및 상기 커팅날에 물을 분사하면서 상기 노후 콘크리트에 손상 부분의 손상 깊이까지 커팅 라인을 형성한다.

이때, 커팅날의 폭은 상기 손상 부분의 손상 깊이 (H)의 1/2 크기에 해당되는 것이 바람직하고, 커팅날 간의 간격은 손상 부분의 손상 깊이 길이에 반비례하며, 10 ㎝ 이하(0은 미포함)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 cm 내지 10 cm이다.

특히, 커팅날의 폭을 손상 부분의 손상 깊이의 1/2로 설정하는 것이 중요하디. 커팅날의 폭이 손상 깊이의 약 1/2보다 클 경우, 커팅 라인 형성 후 콘크리트를 파쇄하기 위하여 커팅 라인에 압력을 전달하기 위하여 사용하는 파쇄 장비인 브 레이커 등의 압력을 높여야 하고, 그로 인하여 남겨질 바닥 콘크리트 면에 손상을 줄 수 있다. 반면, 커팅날의 폭이 손상 깊이의 약 1/2보다 작을 경우, 보다 낮은 압력의 브레이커 등을 사용할 수 있고, 콘크리트 파쇄에도 더욱 효과적이지만, 절삭에 소모되는 시간이 많아지고, 커팅날의 소모가 많아 경제적이지 않다.

본 발명의 노후 콘크리트 보수 공법에서는, 다수의 커팅날을 가지는 다줄 커팅 장치를 사용함으로써, 보수가 필요한 노후 콘크리트 포장면에 다수의 커팅 라인을 동시에 형성시킬 수 있으므로, 커팅 작업 자체를 보다 빠르게 진행할 수 있고, 후 공정에서도 브레커 등의 파쇄 장비로 노후 콘크리트를 보다 수월하게 파쇄하여 들어낼 수 있으며, 그 결과 교통 통제를 수반하는 노후 콘크리트의 보수 작업을 정해진 시간 내에 신속 및 정확한 품질로 진행할 수 있다.

또한, 본 발명의 노후 콘크리트 보수 공법에서는, 다수의 커팅날 및 물 분사 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 사용하여 커팅날에 물을 분사함으로써, 커팅날을 냉각시킴과 더불어 커팅날에 붙은 이물질을 용이하게 탈락시켜 커팅날의 성능을 그대로 유지시킬 수 있고, 또한 물 분사 장치를 통하여 분사되는 물이 콘크리트 표면으로 흘러 커팅시 발생되는 분진을 머금어 분진 등이 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 다수의 커팅날을 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여 노후 콘크리트 포장면에 다수의 커팅 라인을 형성한 후, 상기 커팅 라인에 7 kgf/㎠ 이하 (0은 미포함)의 압력을 가하여 상기 노후 콘크리트를 파쇄한다. 최소 압력은 콘크리트 상태에 의하여 달라질 수 있으나 통상적으로 0.1 kgf/㎠의 이상 압력을 사용할 수 도 있다.

종래 시공시에는 단일의 커팅날을 가지는 커팅 장치를 이용하여 손상 부분의 전후에만 각각 커팅 라인을 형성하였고, 이러한 커팅 라인을 가지는 손상 부분에 7 kgf/㎠ 이하의 낮은 압력의 브레커를 사용할 경우 공사 속도가 매우 느려 실제 시공시엔 손상 부분의 제거가 불가능하였지만, 본 발명에서는 다수의 커팅날을 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여 손상 부분에 동시에 다수의 커팅 라인을 형성함으로써, 작업 시간을 상당히 단축시킬 수 있고 또한 손상 부분에 다수의 커팅 라인을 형성하기 때문에 7kgf/㎠이하의 압력으로도 파쇄가 가능하며, 보수되어야 할 부분을 쉽게 제거할 수 있다.

또한, 이와 같이 노후 콘크리트의 손상 부분에 다수의 커팅날을 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여 다수의 커팅 라인을 형성한 후 브래커 등의 파쇄 장치로 압력을 가하여 콘크리트를 파쇄하여 얻은 파쇄면에는 많은 요철 부위가 발생하여 보수시 보수제에 의한 화학적 결합 뿐만 아니라, 물리적 결합이 크게 발생하므로 보수제가 탈락하지 않게 되는 잇점을 가진다.

노후 콘크리트를 파쇄한 후, 상기 파쇄된 면에 존재하는 파쇄 콘크리트 부산물 및 파쇄시 발생한 분진을 다줄 커팅 장치에 부착된 분진 제거 장치를 이용하여 흡입 제거한다.

상기 파쇄 콘크리트 부산물 및 파쇄시 발생한 분진을 제거한 후, 상기 노후 콘크리트가 제거된 파쇄면을 물로 세척하고, 건조시킨다.

일반적으로 보수되어야 할 콘크리트 면은 이미 중성화가 발생하여 손상을 입 은 경우가 대부분이므로, 이에 알칼리 복원을 위하여 알칼리 금속염을 이용한 표면 강화를 실시하여야 한다.

따라서, 상기 파쇄면의 물이 제거된 후, 표면이 건조되기 시작한 시점이나 완전히 건조된 시점에서, 바람직하게는 표면의 습기가 약간 남아있는 정도에서 파쇄면에 알칼리 회복제를 도포한다. 본 발명에 사용되는 알칼리 회복제로는 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물이 바람직하다.

일반적인 알칼리 회복제로서, 국내특허 등록번호 제10-0526418호 “콘크리트 무기 보수제를 이용한 콘크리트 표면 처리방법”과 제10-0448520호 “염해 및 중성화를 받아 성능이 저하된 철근콘크리트구조물의 표면처리형 성능 개선제용 조성물 및 그의 제조 방법”에서는 각각 실란계 화합물과 알칼리 계열 실리케이트의 혼합 사용, 및 규산나트륨과 알긴산 나트륨을 혼합사용하여 콘크리트 열화의 복원 또는 회복을 제시하고 있다.

그러나, 본 발명의 발명자의 꾸준한 실험 결과, 가장 우수한 성능을 발휘하는 알칼리 회복제는 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물임을 알아내었다.

실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물은 콘크리트에서 이미 빠져나간 실리케이트를 콘크리트에 공급 복원시킴으로써 원래 콘크리트의 성질을 회복하고 장기적으로 사용하여도 그 성능의 저하가 매우 적도록 한다. 특히, 상기 혼합물 중 액상 칼륨 실리케이트의 경우에는 콘크리트 표면 및 모세관에 작용하여 알칼리를 회복하고, 실리카졸의 경우에는 콘크리트 공극에 작용하여 알칼리를 회복하여 열화 콘크리트 내부를 치밀하게 복원한다.

따라서, 본 발명에서는 열화 회복을 위하여 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물을 알칼리 회복제로 이용한다.

이때 알칼리 회복제인 상기 혼합물 중 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 중량 비율은 1 : 4 내지 4 : 1이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 중량 비율이 1 : 2 내지 2 : 1인 것이 좋다. 상기 실리카졸에서 실리카는 8 내지 40 중량% 를 함유하고, 실리카졸 내의 총 고형분의 함량이 5 내지 15 중량%이며, 상기 액상 칼륨 실리케이트에서 산화 칼륨은 1 내지 30 중량%, 실리카는 1 내지 30 중량%를 함유하고 잔부는 물이며, 상기 산화 칼륨과 실리카의 몰비율이 1 : 0.5 내지 2 : 1이고, 액상 칼륨 실리케이트 내의 총 고형분의 함량이 20 내지 40 중량%이다. 이러한 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물로 이루어진 알칼리 회복제를 상기 파쇄면에 0.1 내지 1kg/m²의 양으로 도포한다.

이러한 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물이 상기 파쇄면에 도포되면, 혼합물은 콘크리트에 남아있는 수산화칼슘과 반응하여 실리카겔을 형성하고 형성된 실리카겔은 미세 공극을 충진할 뿐만 아니라 열화된 콘크리트 내부의 실리카 함량을 높여 열화된 부분을 원래 상태로 회복시킨다.

이러한 알칼리 회복 작용은 이미 잘 알려져 있으나, 작용시키는 알칼리 회복제의 종류나 함량이 부적절하여, 열화 콘크리트 표면에서 반응이 종결되는 경우가 많았다. 이에 본 발명의 발명자들은 이러한 단점을 극복하기 위하여 알칼리 회복제를 상기한 바와 같이 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트로 그 종류 및 함량을 특별 히 한정한 것이다.

마지막으로, 상기 실리카졸 및 액상 칼륨 실리케이트 혼합물이 도포된 상기 파쇄면에 에폭시 주제, 물, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제, 수경성 시멘트, 모래 및 골재를 포함하는 보수용 콘크리트 조성물을 타설 및 양생한다.

바람직하게는, 본원 발명의 보수용 콘크리트 조성물은 에폭시 주제 0.5 내지 20 중량%, 물 10 내지 40 중량%, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제 0.5 내지 20 중량%, 수경성 시멘트 10 내지 60 중량%, 모래 1 내지 58 중량% 및 골재 20 내지 70 중량%를 함유한다.

상기의 보수용 콘크리트 조성물 중에서 에폭시 주제는 당량가가 맞는 어떠한 수지도 사용 가능하며, 작업성의 증진을 위하여 저점도를 갖는 것을 사용할 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 조성물에 사용되는 에폭시 주제는 분자당 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 단량체, 예컨대, 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르, 글리시딜 아민, 선형 지방족 에폭시드 또는 지환족 에폭시드 등을 개별적으로 또는 2종 이상의 조합으로 중합시켜 수득한 중합체가 사용되고, 보다 바람직하게는 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르 또는 글리시딜 아민의 중합체가 사용되며, 가장 바람직하게는 글리시딜 에테르의 중합체가 사용되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 글리시딜 에테르에는 비스페놀의 디글리시딜 에테르도 포함되고, 비스페놀의 디글리시딜 에테르의 바람직한 예로는 비스페놀 A 또는 비스페놀 F가 사용될 수 있다.

본 발명의 콘크리트 조성물에 사용되는 에폭시 경화제는 에폭시 주제를 물과 혼용 가능하게 하는 특성을 갖는 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제로서, 바람직 하게는 상업적으로 구입 가능한 안쿠아민 (Anquamine; Air Products사의 등록상표명) 류이며, 보다 바람직하게는 안쿠아민 401, 안쿠아민 701, 안쿠아민 281 등이고, 가장 바람직하게는 안쿠아민 401이다. 상기 안쿠아민류의 점도가 높아 동절기에 사용이 어려울 경우는 이를 물 또는 다른 용매에 희석하여 사용할 수 있다. 이 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제는 물의 존재 하에서도 반응이 나빠지지 않으며, 에폭시는 통상 물과 접촉시 친유성이 강하여 에폭시 경화 반응이 급격히 나빠질 수 있으나 본 발명의 경우, 에폭시 주제, 경화제의 반응 후에도 수경성 시멘트, 물, 모래 및 골재 등을 사용한 모르타르 및 콘크리트에서도 에폭시 수지의 특성이 유지된다.

즉, 본 발명에서는 수경성 시멘트, 물, 모래 및 골재 등을 사용한 모르타르에 일반적인 에폭시 주제 및 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제를 첨가함으로써, 물과 혼용이 가능한 에폭시 콘크리트 조성물을 조성하여 이를 보수용 콘크리트 조성물로 사용하였고, 이러한 보수용 콘크리트 조성물 중에 상기 에폭시 주제는 그 입자가 에멀전 상으로 분산되고 여기에 에폭시 경화제가 쉽게 분착하여 에폭시 수지와 아민간의 거리가 충분히 확보된 후 에폭시가 제응집하므로 접착력 등의 에폭시 수지의 특성이 유지될 수 있다.

본 발명의 보수용 콘크리트 조성물 중에서 수경성 시멘트는 물에 개면 굳어지는 시멘트를 의미하며, 포틀랜드 시멘트가 대표적이고, 이외에도 천연 시멘트, 알루미나 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트 및 슬랙 시멘트 등을 포함한다.

또한, 본 발명은 에폭시 수지의 점도를 조절하기 위하여, 추가적으로 희석제를 사용할 수 있다. 희석제로는 실리카졸, 알루미나졸 또는 에틸렌 글리콜이나 프로필렌 글리콜 등의 글리콜을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리카졸을 사용한다. 그러나, 통상 사용되는 반응성 희석제, 예컨대, 부틸 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르, 지방족 글리시딜 에테르, 변성-삼차-카르복실 디글리시딜 에테르 등, 그리고 비반응성 희석제, 예컨대, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 노닐페놀, 힐솔 등도 단독 또는 조합으로 본 발명의 희석제로서 사용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 상기 희석제를 이용하여 에폭시 수지의 점도를 500 cps 이하로 강하시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 보수용 콘크리트 조성물은 균열 억제 효과의 증강을 위하여 천연 섬유를 추가로 함유할 수 있으며, 상기 성분 이외에도 충진제, 조색제, 첨가제 등의 추가 성분을 함유하여 제조될 수 있다.

상기와 같이 조성되는 본 발명의 보수용 콘크리트 조성물은 접착성이 우수한 에폭시 수지를 물과 혼합하여 사용하되, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제를 첨가하여 사용함으로써 통기성이 개선되고 기존의 콘크리트 표면과의 유사성이 유지되어 장기 사용에 따른 이탈이 방지되고, 보수 후에도 내구성이 장기간 유지될 수 있다.

상기한 바와 같은 일련의 모든 공정은 약 4 시간 이내에 완료될 수 있어, 콘크리트 포장면의 보수에서 인력 타설시 통상적으로 소요되는 6 ~ 8 시간 보다 약 30 %의 공정 시간을 단축하여 마감함으로써 경제적인 효과 및 교통 개방 시간 단축 에 따른 환경 개선 효과도 우수하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예로 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1: 본 발명에 따른 보수 공법 시공 1

본 발명의 도 4 및 도 5의 공정에 따라 실시하였다. 즉, 손상된 노후 콘크리트의 손상 부분 (1 ㎡)의 손상 깊이 (10 ㎝)를 측정하고, 5개의 커팅날, 물 분사 장치 및 분진 제거 장치를 가지는 커터을 갖는 장치 (국내특허출원 출원번호 제10-2009-12459호에 따른 다줄 커팅 장치)를 이용하여, 상기 노후 콘크리트 및 상기 커팅날에 물을 분사하면서 상기 노후 콘크리트에 커팅 라인을 형성하였다. 이때 커팅날의 폭은 상기 노후 콘크리트 손상 부분의 손상 깊이의 반에 해당하는 길이로 하고, 커팅날의 간격은 10 ㎝로 하였다. 커팅 라인을 모두 형성한 후, 상기 커팅 라인에 브레커(미국 Shenlong B 47 pavebreaker)를 이용하여 5 kgf/㎠의 압력을 가하여 손상된 노후 콘크리트를 파쇄하고, 파쇄시 발생하는 파쇄 콘크리트 부산물 및 분진을 상기 다줄 커팅 장치의 분진 제거 장치를 사용하여 흡입 제거한 다음, 손상된 노후 콘크리트가 제거된 파쇄면을 물로 세척하고, 건조시켰다. 건조된 파쇄면에 실리카의 함량이 8 중량%이고, 총 고형분의 함량이 8 중량%인 실리카졸과 칼륨 실리케이트는 산화 칼륨과 실리카의 몰비율이 1 : 1.3인, 총 고형분의 함량이 20 중량% 인것을 1 : 1 비율로 혼합하여 알칼리 회복제로 약 0.2 ℓ/㎡ 도포하였다. 그 후, 통기성이 있는 보수용 콘크리트 조성물을 타설 및 양생하였다. 이때 상기 보수용 콘크리트 조성물의 배합은 아래의 표 1(/㎥)에 나타낸다.

통기성이 있는 보수용 콘크리트 조성물 배합

초속경 시멘트	모래	골재	물	에폭시 주제	수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제
400	560	800	112	10	5

이러한 본 발명의 노후 콘크리트 보수 공법에 따라 1㎡를 보수를 완료하는데 걸린 시간은 1시간이었다.

본 발명의 노후 콘크리트 보수 공법에 따라 보수를 실시한 후 보수된 콘크리트에 대하여 아래에서 설명하는 바와 같은 시험을 실시하고 그 시험 결과를 표 2에 나타내었다.

보수된 콘크리트의 부착 강도를 KS F 2902 (구조 부재에 시공하는 내화 뿜칠재의 부착 강도 시험 방법)에 따라 측정하고 표면의 상태를 관찰하였고, KS F 2472 (콘크리트 보수?보호재의 기간 동결 융해 시험 방법)에 의하여 동결 융해 반복 횟수를 200 사이클 거친 후 동결 융해 반복 전과 후의 부착 강도의 비를 측정하였다.

보수 실시 후 시험 결과

slump	공기량	4시간 압축강도	28일 압축강도	부착강도 28일 후	부착강도 6개월 후	6개월 후 표면상태	동결 융해 200 cycle 전후 부착강도 비(%)
12cm	6.5%	22.5MPa	412MPa	1.4MPa	1.3MPa	파손없음	92

실시예 2: 본 발명에 따른 보수 공법 시공 2

브레커를 이용하여 커팅 라인에 가한 압력을 7 kgf/㎠으로 하여 손상된 노후 콘크리트를 파쇄한 것으로 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 노후 콘크리트를 보수하였다. 보수된 콘크리트에 대한 시험 결과를 표 3에 나타내었다. 이러한 본 발명의 노후 콘크리트 보수 공법에 따라 보수를 완료하는데 걸린 시간은 약 50분이었다.

slump	공기량	4시간 압축강도	28일 압축강도	부착강도 28일 후	부착강도 6개월 후	6개월 후 표면상태	동결 융해 200 cycle 전후 부착강도 비(%)
12cm	6.3%	21.5MPa	422MPa	1.39MPa	1.42MPa	파손없음	89

비교예 1: 일반적인 보수 공법 시공 1

손상된 노후 콘크리트의 손상 부분 1 ㎡를 커팅기 (미국 Powerland사 6.5 concrete cutter)를 사용하여 10 ㎝의 깊이로 커팅하여 커팅 라인을 형성하고, 상기 커팅 라인에 브레커를 이용하여 10 kgf/㎠의 압력을 가하여 손상된 노후 콘크리트를 파쇄한 후, 파쇄물을 제거하여 드러난 파쇄면에 기존에 일반적으로 사용하는 알칼리 회복제인 아크릴계 접착제로서 국내 (주)폴리뱅크사의 8031H를 약 0.2 ℓ/㎡의 양으로 도포한 다음, 그 위에 콘크리트 포장면 보수시 일반적으로 사용하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설 및 양생하였다. 이때 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 배합은 아래의 표 4와 같다. 이러한 방법에 따라 보수를 완료하는데 걸린 시간은 약 1시간 30분 이었다. 이러한 방법으로 보수된 콘크리트에 대하여 실시예에 수행한 시험과 동일한 시험을 실시하고 그 시험 결과를 표 5에 나타내었다.

초속경시멘트	모래	골재	물
400	632	1,223	170

slump	공기량	4시간 압축강도	28일 압축강도	부착강도 28일 후	부착강도 6개월 후	6개월 후 표면상태	동결 융해 200 cycle 전후 부착강도 비(%)
12cm	6%	20.5MPa	312MPa	0.8MPa	탈락	부분파손	탈락

비교예 2: 일반적인 보수 공법 시공 2

손상된 노후 콘크리트의 손상 부분 1 ㎡를 커팅기 (미국 Powerland사 6.5 concrete cutter)를 사용하여 10 ㎝의 깊이로 커팅하여 커팅 라인을 형성하고, 상기 커팅 라인에 브레커를 이용하여 10 kgf/㎠의 압력을 가하여 손상된 노후 콘크리트를 파쇄한 후, 파쇄물을 제거하여 드러난 파쇄면에 상시 실시예에서 사용한 것과 동일한 본원 발명의 알칼리 회복제를 약 0.2 ℓ/㎡ 도포한 다음, 그 위에 콘크리트 포장면 보수시 일반적으로 사용하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 상기 비교예 1에서 사용한 것과 동일한 조성물 (초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 배합은 표 4 참조)을 타설 및 양생하였다. 이러한 방법에 따라 보수를 완료하는데 걸린 시간은 1시간 30분이었다. 이러한 방법으로 보수된 콘크리트에 대하여 실시예에 수행한 시험과 동일한 시험을 실시하고 그 시험 결과를 표 6에 나타내었다.

slump	공기량	4시간 압축강도	28일 압축강도	부착강도 28일 후	부착강도 6개월 후	6개월 후 표면상태	동결 융해 200 cycle 전후 부착강도 비(%)
12cm	5.3%	21.5MPa	341MPa	0.9MPa	탈락	부분파손	65

비교예 3: 일반적인 보수 공법 시공 3

손상된 노후 콘크리트의 손상 부분 1 ㎡를 본원의 다줄 커팅 장치 (상기 실시예에서 사용한 다줄 커팅 장치와 동일한 장치임)를 사용하여 10 ㎝의 깊이로 커팅하여 커팅 라인을 형성하고, 상기 커팅 라인에 브레커를 이용하여 5 kgf/㎠의 압력을 가하여 손상된 노후 콘크리트를 파쇄한 후, 파쇄물을 제거하여 드러난 파쇄면에 기존에 일반적으로 사용하는 알칼리 회복제인 아크릴계 접착제로서 국내 (주)폴리뱅크사의 8031H를 약 0.2 ℓ/㎡ 도포한 다음, 그 위에 콘크리트 포장면 보수시 일반적으로 사용하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 상기 비교예 1에서 사용한 것과 동일한 조성물 (초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 배합은 표 5 참조)을 타설 및 양생하였다. 이러한 방법에 따라 보수를 완료하는데 걸린 시간은 약 1시간이었다. 이러한 방법으로 보수된 콘크리트에 대하여 실시예에 수행한 시험과 동일한 시험을 실시하고 그 시험 결과를 표 7에 나타내었다.

slump	공기량	4시간 압축강도	28일 압축강도	부착강도 28일 후	부착강도 6개월 후	6개월 후 표면상태	동결 융해 200 cycle 전후 부착강도 비(%)
12cm	5.8%	21.5MPa	341MPa	0.9MPa	탈락	부분파손	탈락

도 1 및 도 2는 본원 발명에서 사용하는 다수의 커팅날, 물 분사 장치 및 분진 제거 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 나타낸 사시도이다.

도 3은 다줄 커팅 장치를 이용한 보수 공법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 본원 발명에 따른 노후 콘크리트의 포장면의 제거 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 본원 발명에 따른 알칼리 회복 및 복원 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

Claims (6)

1. 손상된 노후 콘크리트의 손상 깊이 (H)를 측정하는 단계,

   다수의 커팅날 및 물 분사 장치를 가지는 다줄 커팅 장치를 이용하여, 상기 노후 콘크리트 및 상기 커팅날에 물을 분사하면서, 상기 노후 콘크리트에 상기 손상 깊이(H)의 1/2 크기의 폭으로 커팅 라인을 형성하는 단계 및

   상기 커팅 라인에 7 kgf/㎠ 이하 (0은 미포함)의 압력을 가하여 상기 노후 콘크리트를 파쇄하는 단계로 이루어지는 콘크리트 파쇄 공정과;

   상기 파쇄된 콘크리트의 표면에 실리카졸과 액상 칼륨 실리케이트의 혼합물 도포하는 공정

   을 포함하는 노후 콘크리트 보수 공법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 실리카졸과 상기 액상 칼륨 실리케이트는 1:4 내지 4:1의 중량 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 노후 콘크리트 보수 공법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 혼합물을 도포하는 공정 이후에, 에폭시 주제, 물, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제, 수경성 시멘트, 모래 및 골재를 포함하는 보수용 콘크리트 조성물을 상기 파쇄된 콘크리트 표면상에 타설 및 양생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노후 콘크리트 보수 공법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 보수용 콘크리트 조성물은 보수용 콘크리트 조성물의 총 중량에 대하여 에폭시 주제 0.5-20 중량%, 물 10-40 중량%, 수성 폴리아민 애덕트 에폭시 경화제 0.5-20 중량%, 수경성 시멘트 10-60 중량%, 모래 1- 58 중량% 및 골재 20-70 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 노후 콘크리트 보수 공법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 커팅날 간의 간격은 10 ㎝ 이하(0은 미포함)인 것을 특징으로 하는 노후 콘크리트 보수 공법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 실리카졸에서 실리카는 8 내지 40 중량% 를 함유하고 있고, 상기 실리카졸 내의 총 고형분의 함량이 5 내지 15 중량%이며, 상기 액상 칼륨 실리케이트에서 산화 칼륨은 1 내지 30 중량%, 실리카는 1 내지 30 중량%를 함유하고 잔부는 물이며, 상기 산화 칼륨과 실리카의 몰비율이 1 : 0.5 내지 2 : 1이고, 상기 액상 칼륨 실리케이트 내의 총 고형분의 함량이 20 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 노후 콘크리트 보수 공법.

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