KR101168693B1 - 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법 - Google Patents

불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수공법을 제공한다.
본 발명에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물은 물 9 ~ 15 중량%, 시멘트 18 ~ 28 중량%, 골재 54 ~ 64 중량%, 불소화폴리프로필렌 2 ~ 4.5 중량%, 유리분말 2 ~ 4.5 중량% 비율이 포함되어 제조되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법은 열화된 콘크리트를 제거하는 표면 하지 처리단계, 상기 열화된 콘크리트 제거 면을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계, 상기 이물질 제거면에 구체강화제를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계, 상기 구체강화제 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계 및, 상기 시멘트조성물이 충진된 단면의 표면에 표면마감재를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법{Method for Repairing Structure Using Cement Composition Having Polypropylene Treated by Oxyfluorination And Glass Powder}
본 발명은 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 콘크리트 구조물의 부식과 열화를 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로, 토목 건축용으로 건설되는 각종 몰탈과 콘크리트 구조물은 기상 변화와 해수, 지하수, 빗물, 각종 오염수 및 공해물질의 화학적 작용에 의해 콘크리트와 철근이 열화되어 국부적으로 박리, 박락, 균열, 부식 등의 손상이 발생된다. 특히, 수로박스, 농수로 등의 콘크리트 구조물은 물 또는 약품의 침투로 인해 균열 및 열화가 발생되기 쉽다.
상기 몰탈과 콘크리트가 열화에 의한 국부적인 파손현상, 인장강도의 취약성, 취성 거동 현상, 철근의 부식 현상 등이 심해지면 몰탈과 콘크리트 구조물이 붕괴될 수 있으므로 콘크리트 구조물에 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다.
몰탈과 콘크리트에 사용되는 각종 섬유는 상기와 같은 역학적 단점을 보완하여 연성을 확보하고 에너지흡수능력을 증대하기 위하여 개발되어 여러 구조 형태에서 그 사용이 증대되고 있는 실정이다. 현재 개발되어진 섬유는 여러 가지 형태와 크기를 가진 자연재료 및 유리, 플라스틱, 금속재료로 제작되어지는데 플라스틱 재료의 경우 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 레이온 등의 여러 가지 합성 재료로 제작되어진다. 섬유를 사용하는 구조재료는 오래전부터 짚이나 말총에 의해 강화된 블록이 사용되었고, 1950년대 후반에 romualdi, baston, mandel 등에 의해 무작위로 분포된 보강 섬유에 대한 연구가 시작되었으며, 1960년대 후반에 플라스틱 섬유에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 1960년대 중반 이후부터 바닥슬래브, 도로, 콘크리트 제품에 각종 섬유가 사용되기 시작하였다.
건축 및 토목재료로서 폴리프로필렌 섬유 몰탈 및 콘크리트 사용은 미국, 영국 등에서 개발되기 시작하여 많은 연구가 진행되어 왔는데, 가격이 저렴하고, 화학적인 안정성과 내구성이 우수하여 그 사용이 점차 증대되고 있는 실정이다. 폴리프로필렌 섬유의 사용은 몰탈 및 콘크리트가 건조나 냉각에 의해 수축될 때, 구속에 의해 발생하는 인장응력 및 균열을 제어하고, 인성의 증가와 충격, 마모, 피로에 대한 저항성을 증대시키고 내구성을 증대시키는 등의 여러 가지 장점을 갖는다.
보강재료로 범용수지 중에서 중핵을 이루고 있는 폴리프로필렌 섬유는 기계적 강도, 내열성, 내약품성, 내수성, 전기절연성 등 각종 물성 및 성형가공성이 우수하여 일상생활에 널리 사용되고 있다. 또한 낮은 비중에 의한 경량화 및 재활용의 용이성 등으로 다른 섬유 보강 재료에 비해 수요가 급격히 증가하는 추세이다. 그러나 폴리프로필렌 섬유의 표면은 화학적으로 불활성이고 표면장력이 낮기 때문에 젖음성 및 코팅성 등이 불안한 특성을 보이며, 비극성 탄화수소 용액에 대한 높은 삼투압율 및 표면의 접착성이 불안하다는 단점이 있다. 따라서 몰탈 및 콘크리트 구조물의 내구성을 증대시켜 줄 수 있도록 폴리프로필렌의 단점을 보완한 보수재의 개발이 절실히 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0821973호(2008.04.15.공고) 한국등록특허 제10-1003546호(2010.12.28.공고)
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은 균열억제 효과가 발생하여 구조물의 내구성능을 개선시킬 수 있는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물은 물 9 ~ 15 중량%, 시멘트 18 ~ 28 중량%, 골재 54 ~ 64 중량%, 불소화폴리프로필렌 2 ~ 4.5 중량%, 유리분말 2 ~ 4.5 중량% 이 포함되어 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 지연제 0.2 ~ 2 중량%, 촉진제 0.2 ~ 2 중량%, 소포제 0.2 ~ 2 중량% 중 1종 또는 2종 이상이 추가로 포함되어 제조될 수 있다.
여기서, 상기 불소화폴리프로필렌은 불소가스와 산소가스의 혼합가스를 이용하여 폴리프로필렌을 표면처리하여 형성되며, 상기 폴리프로필렌의 표면에 불소원소를 삽입 또는 치환시켜 상기 폴리프로필렌의 표면을 활성화시키며, 상기 혼합가스의 불소가스와 산소가스는 2.5 : 7.5 ~ 3.5 : 6.5 비율로 혼합되는 것이 좋다.
상기 불소화폴리프로필렌의 불소처리환경은 압력과 시간이 각각 70kPa 및 60min 인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법은 열화된 콘크리트를 제거하는 표면 하지 처리단계; 상기 열화된 콘크리트 제거 면을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계; 상기 이물질 제거 면에 구체강화제를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계; 상기 구체강화제 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계; 및, 상기 시멘트조성물이 충진된 단면의 표면에 표면마감재를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법은 열화된 콘크리트 및 철근부식 부분을 제거하는 표면 하지 처리단계; 상기 열화된 콘크리트 제거 면 및 철근부식 제거 면을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계; 상기 이물질이 제거된 철근에 방청제를 균일하게 도포하는 철근방청처리단계; 상기 이물질이 제거된 콘크리트 면에 구체강화제를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계; 상기 구체강화제 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계; 및, 상기 시멘트조성물이 충진된 단면의 표면에 표면마감재를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법에 따르면, 시멘트 모르타르의 소성수축균열을 억제하고, 인성, 내충격성 및 인장 강도를 증진시켜 역학적 성질을 개선함으로써 피로 거동에 대하여 저항할 수 있는 힘을 높여주게 되어 콘크리트 구조물의 내구성을 증대시키는 효과가 있다.
또한 불소처리된 폴리프로필렌을 사용함으로써 몰탈 및 콘크리트와의 부착력을 증대시켜 시공성을 향상시키고, 미세균열을 억제하여 몰탈 및 콘크리트의 수밀성을 증대시키며, 공기의 침투에 의한 결빙 등의 열화로 추가균열발생 요소를 억제하여 균열억제 효과가 발생하여 구조물의 내구성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법을 도시한 과정도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법을 도시한 과정도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수공법을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성부분을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시멘트 조성물은 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한다. 본 발명의 시멘트 조성물은 물 9 ~ 15 중량%, 시멘트 18 ~ 28 중량%, 골재 54 ~ 64 중량%, 불소화폴리프로필렌 2 ~ 4.5 중량%, 유리분말 2 ~ 4.5 중량% 이 포함되어 제조되는 것이 바람직하다. 여기에, 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 지연제 0.2 ~ 2 중량%, 촉진제 0.2 ~ 2 중량%, 소포제 0.2 ~ 2 중량% 중 1종 또는 2종 이상이 선택적으로 포함되어 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 재료의 특성은 다음과 같다.
[표 1] 시멘트
Figure 112012027353018-pat00001
[표 2] 폴리프로필렌 섬유
Figure 112012027353018-pat00002
[표 3] 유리분말
Figure 112012027353018-pat00003
[표 4] 골재
Figure 112012027353018-pat00004
증점제는 점도를 증가시키는 물질로서 셀룰로스가 주로 사용되고, 지연제는 경화시간을 늦추는 물질로서 당분, 표면활성제, 무기상 등이 사용될 수 있다. 촉진제는 몰탈이나 콘크리트의 경화를 촉진하기 위한 것으로서 염화칼슘이 사용될 수 있고, 소포제는 유해한 거품의 발생을 방해하는 물질로서 실리콘, 유기 인삼염이 사용될 수 있다.
상기 유리 분말은 시멘트 모르타르의 표면장력을 조절하여 응집을 향상시킴과 동시에 부착력을 증가시켜 시멘트 모르타르의 강도 및 점도를 증가시키고, 내충격성 및 인장력을 증대시키며, 수축 및 팽창을 억제시켜 주는 작용을 한다.
또한, 상기 유리 분말은 배합된 모르타르의 이동경로인 모세관과 공극을 감소시켜 물의 흡수, 확산 및 흐름을 방지하여 방수성을 현저히 향상시키고 열화를 방지한다.
상기 유리 분말은 다양한 입자 형상과 크기의 것을 사용할 수 있으며, 유리 분말의 입자는 유리, 파유리, 유리섬유 또는 유리 커렛 등을 분쇄하여 얻는 것으로, 유리 조성은 A, C, E, 내알칼리성 유리 분말 조성 등 수지와의 상용성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 특히 E-글래스 조성의 유리 분말이 부착성 면에서 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 유리 분말의 입경은 특별히 한정되는 것은 아니나, 특히 10㎛ 내지 1㎜ 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5㎛ 내지 1㎜ 인 것이 좋다. 상기 유리 분말의 입경이 너무 작거나 클 경우에는 시멘트 모르타르의 강도가 저하되거나 수축 및 팽창성이 증가할 수 있다.
불소화폴리프로필렌은 폴리프로필렌 고분자 재료의 표면을 화학적 처리방법 중 불소처리로 활성화시킨 것을 의미한다. 폴리프로필렌 고분자 재료의 표면을 활성화시키는데는 화학적인 처리와 물리적인 처리로 분류할 수 있다. 화학적 처리는 주로 용액 중에서 화학반응을 이용하는 것을 말하며, 물리적 처리방법은 진공에서 원자나 분자 또는 이온 등을 이용하여 표면 산화반응을 유도하는 것이다. 화학적 처리에서는 약품이나 용매를 써서 섬유표면의 취약층의 제거, 팽윤성 형성, etching 또는 coupling agent의 결합 등을 유도하며, 물리적 처리에서는 자외선이나 plasma 처리에 의해서 관능기 형성을 목적으로 한다고 볼 수 있다. 따라서 화학적 변화에 의해서 활성화된 표면에서는 관능기 유리 radical, 가교반응, carbon layer 등이 형성되며, 물리적 변화에 의해서는 표면에너지제어나 표면에칭, 첨가제의 표면석출 등이 수반된다. 본 발명에서는 화학적처리방법으로 불소처리로 표면을 활성화시킨다.
불소가스(F2)는 99.8% 정도의 순도로 시판되고 있는 제품을 사용, 일반적으로 실린더에 충진되어 판매되는 불소가스에는 0.2%의 질소가스(N2)와 불화수소(HF)가 불순물로 함유되어 있다. 불화수소는 반응기를 부식시키므로 불소가스를 불소화반응기의 튜브로 유입시키기 전에 100℃로 가열시킨 플루오린화나트륨(NaF) 펠렛을 통과시켜 제거한다.
폴리프로필렌을 불소화(Oxyfluorination) 하는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 불소화를 진행하기 위해서 고체-기체 회분식 반응장치[그림 1]를 사용, 반응관을 비롯한 모든 반응라인의 재질은 불소가스에 대해 상온에서 내식성이 있는 SUS-316을 사용하였다. 불소가스와 산소가스는 버퍼탱크(④)에서 혼합하였고, 진공게이지(⑦)로 불소가스와 산소가스의 부분압력을 조절하여 다양한 혼합비로 조절하였다. 진공게이지(⑦)의 측정범위는 -1.0 ~ 0.6bar이었다. 아래 [그림 1]를 참고하여 폴리프로필렌의 불소화 절차를 설명하면 다음과 같다.
[그림 1]
Figure 112012027353018-pat00005
㉠ 니켈보오트에 폴리프로필렌을 넣고 반응관(⑥)에 니켈보오트를 넣음
㉡ rotary vacuum pump(⑪)로 반응관(⑥)의 압력을 10-2torr까지 빼기
㉢ 반응관(⑥) 및 라인에 존재하는 산소가스(O2)와 수분을 제거하기 위하여 질소가스(N2)가 스스로 퍼지게 한 후 10-2torr까지 빼기
㉣ 상온에서 불소가스-산소가스의 혼합가스를 일정한 압력이 될 때까지 흘려 넣음
㉤ 반응이 끝난 후 반응관(⑥) 및 라인의 압력을 10-2torr까지 빼기
㉥ 질소가스를 상압까지 불어넣고 반응관(⑥)을 열어 처리된 샘플을 채취하기
불소화 반응순서 중 "㉤"의 공정에서 미반응 불소가스를 제거하기 위하여 활성알루미나 층을 통과시켰고, 불소화 반응을 통하여 생성된 불화수소가스를 제거하기 위하여 액체 질소 Trap(⑩)을 통과시켰다. 불소화처리가 완료된 불소화폴리프로필렌은 진공데시케이터에 보관하였다. 폴리프로필렌의 불소화 처리시 압력과 시간은 각각 70kPa 및 60min으로 하는 경우가 가장 안정적이다.
상기의 과정을 거쳐서 제조된 불소화폴리프로필렌은 비극성용매에 대한 낮은 삼투압율에 의한 삼투작용, 우수한 젖음성과 접착성, 낮은 마찰계수 및 화학적 안정성 등의 성질을 갖게 된다.
본 발명에서의 상기 불소화폴리프로필렌은 불소가스와 산소가스의 혼합가스를 이용하여 폴리프로필렌을 표면처리하여 형성되며, 상기 폴리프로필렌의 표면에 불소원소를 삽입 또는 치환시켜 상기 폴리프로필렌의 표면을 활성화시키며, 상기 혼합가스의 불소가스와 산소가스는 2.5 : 7.5 ~ 3.5 : 6.5 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명에 따른 시멘트 조성물의 성분비에 따른 압축강도, 인장강도, 휨강도, 흡수율, 균열발생정도의 실험치를 중심으로 불소화폴리프로필렌과 유리섬유의 기능 및 효과를 설명하도록 한다. 이하 1차 실험과 2차 실험에서는 물 10 중량%, 시멘트 24 중량%, 골재 60 중량%를 혼합한 조성물에 각각 다른 양의 불소화폴리프로필렌, 폴리프로필렌, 유리섬유를 섞어서 실험하였다.
[1차 실험]
Figure 112012027353018-pat00006
샘플 A의 경우 물, 시멘트, 골재 이외의 추가 성분을 투입하지 않고, 물 16 중량%를 투입하였다. 샘플 B의 경우 폴리프로필렌 6 중량%를 투입하였고, 샘플 C의 경우 불소화폴리프로필렌 6 중량%를 투입하였다.
[2차 실험]
Figure 112012027353018-pat00007
샘플 D의 경우 불소화폴리프로필렌과 유리분말의 성분을 1 : 2의 비율로 혼합하였고, 샘플 E의 경우 1 : 1의 비율, 샘플 F의 경우 3 : 2의 비율, 샘플 G의 경우 2 : 1의 비율, 샘플 H의 경우 2 : 3의 비율로 혼합하였다.
상기의 샘플 A 내지 H에 대하여 도출된 압축강도, 인장강도, 휨강도, 흡수율, 균열발생에 대한 실험결과는 다음과 같다.
[1차 실험결과]
Figure 112012027353018-pat00008
Figure 112012027353018-pat00009
Figure 112012027353018-pat00010
1차 실험결과에 따르면, 폴리프로필렌을 사용하였을 때보다 불소화폴리프로필렌을 사용하였을 경우 압축강도, 인장강도, 휩강도가 증가함을 알 수 있다. 즉, 섬유를 사용하지 않았을 때보다 폴리프로필렌을 6 중량%를 섞었을 경우 압축강도, 인장강도, 휨강도가 증가하나 불소화폴리프로필렌을 사용하였을 때 그 효과가 더욱 증대됨을 확인할 수 있다. 따라서 불소화폴리프로필렌의 사용으로 인장강도, 휨강도가 일반 몰탈과 일반 폴리프로필렌을 첨가한 샘플보다 증진되는 것으로 나타나고 있어 몰탈 내부와 외부의 초기 균열 억제 및 개선용으로 활용도가 높음을 확인할 수 있다.
[2차 실험결과]
Figure 112012027353018-pat00011
Figure 112012027353018-pat00012
Figure 112012027353018-pat00013
Figure 112012027353018-pat00014
Figure 112012027353018-pat00015
2차 실험결과에 따르면, 불소화폴리프로필렌과 유리분말을 1 : 1의 비율로 혼합한 경우 압축강도, 인장강도, 휨강도가 다른 샘플보다 뛰어남을 확인할 수 있다. 또한, 외부 물질의 흡수율이 뛰어나고, 최소의 균열이 발생하여 균열억제기능이 뛰어남을 확인할 수 있다. 따라서 불소화폴리프로필렌을 외벽 마감과 같이 외부와 접촉하는 곳에 시공하여 시공성 향상과 내구성 및 균열 저항성을 개선할 수 있음을 확인하였다.
이와 같이 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물은 시멘트 모르타르의 소성수축균열을 억제하고, 인성, 내충격성 및 인장 강도를 증진시켜 역학적 성질을 개선함으로써 피로 거동에 대하여 저항할 수 있는 힘을 높여 주어 내구성을 증대시킨다.
도 1의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법을 도시한 과정도이다.
본 발명에 따른 구조물 보수공법의 일 실시 예는 몰탈 또는 콘크리트 단면을 보수하는 공법으로서, 열화된 콘크리트(110)를 제거하는 표면 하지 처리단계(a), 상기 열화된 콘크리트 제거면(120)을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계(b), 상기 콘크리트 제거면(120)에 구체강화제(130)를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계(c), 상기 구체강화제 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물(140)을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계(d) 및, 상기 시멘트 조성물(140)이 충진된 단면의 표면에 표면마감재(150)를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계(e)를 포함한다.
여기에서 상기 표면 하지 처리단계는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 열화된 콘크리트(110)를 진동 해머 또는 치핑기(111)를 사용하여 완전히 제거한다.
상기 이물질 제거단계는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 열화된 콘크리트 제거 면(120)을 고압수 세정기(122)를 사용하여 물청소한다.
상기 구체강화제 도포단계는 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이 상기 물 청소된 이물질 제거 면에 붓, 스프레이, 로울러 등을 사용하여 구체강화제(130)를 균일하게 도포한다. 여기서, 구체강화제(130)는 구조물의 표면 균열을 치유하고 유해물질의 침투를 차단하며 구조물의 표면을 강화시킨다.
상기 충진단계는 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이 상기 구체강화제(130)의 도포된 면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물(140)를 충진한다. 이때, 1회의 시멘트 조성물 충진 두께는 10mm 이내로 한다. 그리고, 상기 충진되는 시멘트 조성물(140)은 물 9 ~ 15 중량%, 시멘트 18 ~ 28 중량%, 골재54 ~ 64 중량%, 불소화폴리프로필렌 2 ~ 4.5 중량%, 유리분말 2 ~ 4.5 중량% 이 함유된 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 표면마감재 도포단계는 도 1의 (e)에 도시한 바와 같이 상기 시멘트 조성물(140) 충진면에 붓, 스프레이, 로울러 등을 사용하여 표면마감재(150)인 탑 코트를 균일하게 도포한다. 즉, 시멘트 조성물(140)이 충진된 콘크리트 단면의 표면에 표면마감재(150)를 도포하여 마무리한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 사용하여 콘크리트 구조물의 취약점인 인장, 휨강도를 개선하고, 건조수축에 의한 균열을 억제하며, 내구성을 증가시킴에 따라 콘크리트 구조물의 수명 연장을 크게 증대시킬 수 있다.
도 2의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법을 도시한 과정도이다.
본 발명에 따른 구조물 보수공법의 다른 실시 예는 철근노출 콘크리트 단면을 보수하는 공법으로서, 열화된 콘크리트(210) 및 철근부식 부분을 제거하는 표면 하지 처리단계(a), 상기 열화된 콘크리트 제거면(230) 및 철근부식 제거 면을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계(b), 상기 이물질이 제거된 철근(220)에 방청제(240)를 균일하게 도포하는 철근방청처리단계(c), 상기 이물질이 제거된 콘크리트 면(230)에 구체강화제(250)를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계(d), 상기 구체강화제(250) 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물(260)을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계(e) 및, 상기 시멘트 조성물(260)이 충진된 단면의 표면에 표면마감재(270)를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계(f)를 포함한다.
여기에서 상기 표면 하지 처리단계는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 열화된 콘크리트(210)를 진동 해머 또는 치핑기(212)를 사용하여 완전히 제거하고, 노출된 철근(220)의 부식부분을 브러쉬 또는 샌더를 사용하여 완전히 제거한다.
상기 이물질 제거단계는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 열화된 콘크리트 제거 면(230) 및 철근(220)의 부식 제거 면을 고압수 세정기(232)를 사용하여 물청소한다.
상기 철근방청 처리단계는 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 상기 물청소가 된 철근(220)의 표면에 붓을 사용하여 철근 방청제(240)를 균일하게 도포한다. 상기 철근 방청제(240)는 철근과의 우수한 접착력으로 인한 완벽한 피막을 형성하고, 수분 및 염분의 침투를 효과적으로 차단하여 부식을 방지하며, 콘크리트나 모르타르와의 강력한 접착력을 발휘한다.
상기 구체강화제 도포단계는 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이 상기 물 청소된 이물질 제거 면에 붓, 스프레이, 로울러 등을 사용하여 구체강화제(250)를 균일하게 도포한다. 여기서, 구체강화제(250)는 구조물의 표면 균열을 치유하고 유해물질의 침투를 차단하며 구조물의 표면을 강화시킨다.
상기 충진단계는 도 2의 (e)에 도시한 바와 같이 상기 구체강화제(250)가 도포된 면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물(260)를 충진한다. 이때, 1회 충진 두께는 10mm 이내로 한다. 그리고, 상기 충진되는 시멘트 조성물(260)은 물 9 ~ 15 중량%, 시멘트 18 ~ 28 중량%, 골재54 ~ 64 중량%, 불소화폴리프로필렌 2 ~ 4.5 중량%, 유리분말 2 ~ 4.5 중량% 이 함유된 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 표면마감재 도포단계는 도 2의 (f)에 도시한 바와 같이 상기 시멘트 조성물(260) 충진면에 붓, 스프레이, 로울러 등을 사용하여 표면마감재(270)인 탑 코트를 균일하게 도포한다. 즉, 시멘트 조성물(260)이 충진된 콘크리트 단면의 표면에 표면마감재(270)를 도포하여 마무리한다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예는 노출된 철근표면을 부동태로 바꾸어 부식으로 인한 구조물의 변형을 차단할 뿐만 아니라 철강제품과의 친화력이 우수한 셀룰로오스 섬유와 유리 분말을 함유한 콘크리트 단면 보수재를 사용하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증대시킨다.
그리고, 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 구조물 보수공법은 교량슬라브, 콘크리트 포장도로 등에 사용할 경우 보수비용 감소는 물론 우수한 균열제어특성과 마모, 피로 및 충격저항특성이 있어 차량의 윤하중을 반복해서 받는 콘크리트 포장공사에 적용성이 매우 우수하다.
또한, 터널라이닝, 난간방호벽 등 콘크리트 구조물 특히, 상,하수도시설, 댐, 운하, 해양구조물, 창고바닥, 옥상누름, 각층 메탈덱크 등에 사용할 경우 수화열 및 건조수축에 따른 초기균열억제효과, 휨, 인성증진 및 취성 예방효과, 수밀성 증진, 누수방지 등의 효과가 크다.
본 발명에 따른 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수공법에 따르면, 시멘트 모르타르의 소성수축균열을 억제하고, 인성, 내충격성 및 인장 강도를 증진시켜 역학적 성질을 개선함으로써 피로 거동에 대하여 저항할 수 있는 힘을 높여주게 되어 콘크리트 구조물의 내구성을 증대시키는 효과가 있다.
또한 불소처리된 폴리프로필렌을 사용함으로써 몰탈 및 콘크리트와의 부착력을 증대시켜 시공성을 향상시키고, 미세균열을 억제하여 몰탈 및 콘크리트의 수밀성을 증대시키며, 공기의 침투에 의한 결빙 등의 열화로 추가균열발생 요소를 억제하여 균열억제 효과가 발생하여 구조물의 내구성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
110, 210: 열화된 콘크리트 111, 212: 치핑기
120, 230: 열화된 콘크리트 제거면 122, 232: 고압수 세정기
130, 250: 구체강화제 140, 260: 시멘트 조성물
150, 270: 표면마감재 220: 철근
240: 철근 방청제

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 열화된 콘크리트를 제거하는 표면 하지 처리단계;
    상기 열화된 콘크리트 제거 면을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계;
    상기 이물질 제거 면에 구체강화제를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계;
    상기 구체강화제 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계; 및,
    상기 시멘트조성물이 충진된 단면의 표면에 표면마감재를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법.
  6. 열화된 콘크리트 및 철근부식 부분을 제거하는 표면 하지 처리단계;
    상기 열화된 콘크리트 제거 면 및 철근부식 제거 면을 고압수로 청소하는 이물질 제거단계;
    상기 이물질이 제거된 철근에 방청제를 균일하게 도포하는 철근방청처리단계;
    상기 이물질이 제거된 콘크리트 면에 구체강화제를 균일하게 도포하여 구조물의 표면균열을 치유하는 구체강화제 도포단계;
    상기 구체강화제 도포면에 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 충진하여 단면을 복구하는 충진단계; 및,
    상기 시멘트조성물이 충진된 단면의 표면에 표면마감재를 도포하여 마무리하는 표면마감재 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법.
  7. 제 5 항 내지 제 6 항에 있어서,
    상기 시멘트 조성물은 물 9 ~ 15 중량%, 시멘트 18 ~ 28 중량%, 골재 54 ~ 64 중량%, 불소화폴리프로필렌 2 ~ 4.5 중량%, 유리분말 2 ~ 4.5 중량% 이 포함되어 제조되는 것을 특징으로 하는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시멘트 조성물은 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 지연제 0.2 ~ 2 중량%, 촉진제 0.2 ~ 2 중량%, 소포제 0.2 ~ 2 중량% 중 1종 또는 2종 이상이 추가로 포함되어 제조되는 것을 특징으로 하는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 불소화폴리프로필렌은 불소가스와 산소가스의 혼합가스를 이용하여 폴리프로필렌을 표면처리하여 형성되며, 상기 폴리프로필렌의 표면에 불소원소를 삽입 또는 치환시켜 상기 폴리프로필렌의 표면을 활성화시키며, 상기 혼합가스의 불소가스와 산소가스는 2.5 : 7.5 ~ 3.5 : 6.5 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 불소화폴리프로필렌의 불소처리환경은 압력과 시간이 각각 70kPa 및 60min 인 것을 특징으로 하는 불소처리된 폴리프로필렌과 유리분말을 함유한 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법.
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