KR101418310B1 - 균열 보수 주입장치 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물에 생긴 균열 부위에 균열 보수액 및 상기 균열 보수액을 주입하기 위한 주입기로 구성된 균열 보수 주입장치를 설치하여 균열 내부 공극에 균열 보수액을 주입함으로써 콘크리트 구조물의 강도 및 누수를 방지할 수 있는 균열 보수 주입장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 관한 것이다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 보수하기 위한 것으로 균열 보수액 및 상기 균열 보수액을 주입하기 위한 주입기로 구성되는 균열 보수 주입장치에서, 상기 균열 보수액은, 에폭시수지 100 중량부; 무기 결합제로서 고로슬래그, 플라이애시 및 알칼리 활성제로 구성되는 지오폴리머 50 ~ 100 중량부; 상기 에폭시수지를 경화시키는 경화제 5 ~ 20 중량부; 희석제 3 ~ 7 중량부; 액상 고무수지 1 ~ 5 중량부; 탄소나노물질 1 ~ 5 중량부; 소포제 0.5 ~ 2 중량부; 분산제 1 ~ 3 중량부; 및 산화아연 1 ~ 5 중량부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

균열 보수 주입장치 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법{Injecting apparatus for crack repair and crack repairing methods of concrete structure using the same}
본 발명은 콘크리트 구조물에 생긴 균열 부위에 균열 보수액 및 상기 균열 보수액을 주입하기 위한 주입기로 구성된 균열 보수 주입장치를 설치하여 균열 내부 공극에 균열 보수액을 주입함으로써 콘크리트 구조물의 강도 및 누수를 방지할 수 있는 균열 보수 주입장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물의 균열은 구조적 균열(structural crack)과 비구조적 균열(nonstructural crack)로 분류할 수 있다.
구조적 균열은 구조물이나 구조부재가 사용하중을 지지하기에 안전하지 못한, 구조적 기능을 발휘할 수 없는 단계로 진행되거나 이에 도달한 균열을 의미하고, 이를 제외한 균열은 비구조적 균열이라 한다.
콘크리트 구조물에 균열이 생기면 구조적 결함, 내구성 저하, 외관손상, 철근부식 또는 방수성능 저하 등으로 구조물의 수명을 단축할 수 있기 때문에 시공 후에도 항상 안전진단을 관리해야한다.
시공 후 발생되는 크고 작은 균열을 보수하기 위해서는 접착력이 우수한 접착제를 사용해야 하며, 균열에 의해 생기는 내구성 저하에 대한 문제점을 해결하기 위해서는 내구성이 강한 접착제를 사용하는 것이 중요한 문제이다. 또한, 균열에 의한 누수 때문에 철근부식 및 강도 저하로 붕괴와 같은 치명적 사고를 가져올 수 있어 우수한 방수 능력을 가지는 접착제를 사용하는 것 또한 필수적인 요구이다.
종래 보수액은 아크릴레이트계, 우레탄계 또는 에폭시수지 등의 유기 접착제가 가장 널리 사용되었다. 그러나 이러한 유기 접착제는 무기물인 콘크리트와의 이질적인 특성 때문에 장기 사용시 접착력이 저하되어 유기 접착제가 콘크리트로부터 박리되는 현상이 생기는 문제점이 있고, 유기 접착제의 내구성이 약한 단점이 있다.
예를 들면, 국내 등록특허 제10-1303136호 『친환경 아크릴계 균열 주입제 및 이를 이용한 균열 콘크리트 보수공법』에서는 (a) 수용성 아크릴계 방수제, (b) 변성 라텍스계 몰다인, (c) 수용성 보조 접착제, (d) 수용성 보조 방수제 및 (e) 수용성 아크릴 실란트를 혼합하여 이루어진 균열 주입제를 제시하고 있다. 그러나 상기 친환경 아크릴계 균열 주입제는 방수 효과 및 접착 효과에 주력하고 있을 뿐 내구성 및 강도에는 취약한 단점이 있다.
아울러 콘크리트 구조물의 균열 보수를 위한 공정에서는 주입제를 패커를 이용하여 고압으로 주입하거나 건축용 주사기를 이용하여 저압으로 주입하는 방법이 많이 사용되고 있다.
그러나 패커를 사용할 경우 고압으로 주입하기 때문에 가산시간을 단축할 순 있지만 균열이 작은 곳에는 균열 주입제가 스며들어가기 못하는 단점이 있다. 또한, 건축용 주사기를 사용할 경우 저압으로 주입하기 때문에 균열이 작은 곳까지 쉽게 스며들어갈 순 있지만 가산시간이 너무 오래 걸리는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 에폭시수지와 무기 결합제로서 지오폴리머를 혼합하여 이루어진 유·무기 접착제를 사용함으로써 콘크리트 구조물과의 동질적 특성을 이용하여 접착제가 박리되는 현상을 해결할 수 있고, 이로 인하여 방수성에서도 탁월한 효과를 보이는 균열 보수 주입장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 액상 고무수지 및 탄소나노물질을 에폭시수지와 무기 결합제인 지오폴리머에 첨가하여 콘크리트 구조물의 우수한 내진성 및 내구성을 확보할 수 있는 균열 보수 주입장치를 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 콘크리트 구조물의 균열 상태 및 작업환경에 적합하도록 고압주입기 및 저압주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수방법을 제공하고 있으며, 보다 효과적인 접착제 주입을 위하여 고압주입기의 장점인 가산시간 단축과 저압주입기의 장점인 미세 균열 침투가 가능한 이중주입기를 사용하는 콘크리트 구조물의 균열 보수방법을 제공하고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 보수하기 위한 것으로 균열 보수액 및 상기 균열 보수액을 주입하기 위한 주입기로 구성되는 균열 보수 주입장치에서, 상기 균열 보수액은, 에폭시수지 100 중량부; 무기 결합제로서 고로슬래그, 플라이애시 및 알칼리 활성제로 구성되는 지오폴리머 50 ~ 100 중량부; 상기 에폭시수지를 경화시키는 경화제 5 ~ 20 중량부; 희석제 3 ~ 7 중량부; 액상 고무수지 1 ~ 5 중량부; 탄소나노물질 1 ~ 5 중량부; 소포제 0.5 ~ 2 중량부; 분산제 1 ~ 3 중량부; 및 산화아연 1 ~ 5 중량부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치를 제공하고자 한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 에폭시수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 난연성 에폭시 수지, 고리지방족 에폭시 수지, 고무 변성형 에폭시 수지, 다관능형 아민 에폭시 수지 및 글리시딜아민형 에폭시 수지로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 지오폴리머는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 플라이애시 10 ~ 30 중량부 및 알칼리 활성제 30 ~ 80 중량부로 구성된 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 알칼리 활성제는 산화나트륨, 규산나트륨, 수산화나트륨, 질산나트륨, 산화칼륨, 규산칼륨, 수산화칼륨 또는 질산칼륨 중에서 선택되는 어느 하나에 실리카가 첨가된 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 경화제는 폴리다이메틸실록산의 말단에 아민이 치환된 경화제인 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 희석제는 부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 알리패틱 글리시딜에테르 및 모디파이드-터셔리-카복실릭 글리시딜 에스테르로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 액상 고무수지는 분자량 50,000 이상의 액상 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴부타디엔, 글리시딜 아크릴레이트, 스티렌-부타디엔 고무, 에폭시 말단 부타디엔 고무 및 카르복실 말단 부타디엔 고무로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 탄소나노물질은 그래파이트, 풀러렌, 카본나노튜브 및 그래핀으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 주입기는 균열 부위에 형성한 천공홀 내부에 삽입되는 것으로 고압장비를 이용하여 균열 보수액을 고압으로 주입하는 고압주입기인 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 주입기는 내부에 균열 보수액이 채워지는 것으로 전방에 주입구가 형성된 실린더; 상기 실린더 후방에 위치하여 균열 보수액을 주입구로 밀어내는 피스톤; 및 상기 피스톤을 전방으로 이동시키는 탄성 부재; 로 구성되는 저압주입기인 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 주입기는 내부에 균열 보수액이 채워지는 것으로 전방에 주입구가 형성된 실린더; 상기 실린더 후방에 위치하여 균열 보수액을 주입구로 밀어내는 피스톤; 및 상기 피스톤을 전방으로 이동시키는 탄성 부재; 로 구성되되, 균열 보수액을 고압으로 주입하기 위해 상기 피스톤에는 내부에 길이 방향으로 주입 관로가 형성된 이중주입기인 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 균열 보수 주입장치에 의한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 있어서, (a) 콘크리트 구조물의 균열 부위에 일정간격으로 균열 보수액을 주입할 주입 위치를 선정하는 단계; (b) 상기 선정한 주입 위치에 주입기를 설치하여 균열 내에 균열 보수액을 주입하는 단계; 및 (c) 주입 완료 후 상기 주입기를 제거하고, 주입기가 제거된 부위를 실링 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 제공하고자 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 (b) 단계는 선정한 주입 위치에 천공을 하여 천공홀을 형성시키고, 상기 천공홀 내부에 주입기를 삽입한 후 고압장비를 이용하여 균열 보수액을 고압으로 주입하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 주입기는 내부에 균열 보수액이 채워지는 것으로 전방에 주입구가 형성된 실린더; 상기 실린더 후방에 위치하여 균열 보수액을 주입구로 밀어내는 피스톤; 및 상기 피스톤을 전방으로 이동시키는 탄성 부재; 로 구성되는 저압주입기로, 상기 (b) 단계에서 선정한 주입 위치를 제외한 균열 부위에 에폭시 실링제로 실링 한 후 선정한 주입 위치의 구조물 외부에 주입기를 부착하여 저압으로 균열 보수액을 주입하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 주입기는 내부에 균열 보수액이 채워지는 것으로 전방에 주입구가 형성된 실린더; 상기 실린더 후방에 위치하여 균열 보수액을 주입구로 밀어내는 피스톤; 및 상기 피스톤을 전방으로 이동시키는 탄성 부재로 구성되되, 균열 보수액을 고압으로 주입하기 위해 상기 피스톤에는 내부에 길이 방향으로 주입 관로가 형성된 이중주입기로, 상기 (b) 단계에서 선정한 주입 위치를 제외한 균열 부위에 에폭시 실링제로 실링 한 후 선정한 주입 위치의 구조물 외부에 주입기를 부착하며, 주입 관로를 통해 고압장비로 균열 보수액을 1차로 고압 주입하고, 1차 주입 완료 후 탄성 부재에 의해 실린더 내에 잔존하는 균열 보수액을 2차로 저압 주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 에폭시수지와 무기 결합제로서 지오폴리머를 혼합하여 이루어진 유·무기 접착제를 사용하고 있기 때문에 콘크리트 구조물과의 접착이 우수하며, 같은 무기물로 접착을 하고 있어서 유기물로 접착했을 경우보다 박리 되는 현상을 줄일 수 있고, 방수 효과도 우수하다.
또한, 본 발명에서는 액상 고무수지 및 탄소나노물질을 첨가하여 접착제가 경화된 이후 충격에 의해 재균열이 생기는 것을 방지할 수 있다.
아울러 본 발명에서는 콘크리트 구조물의 균열 상태 및 작업환경에 적합하도록 고압주입기 및 저압주입기를 선택적 또는 병행하여 사용하는 콘크리트 구조물의 균열 보수방법을 제시하고 있다. 따라서 효과적인 균열 보수 및 작업성 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 균열 보수 주입장치에 사용되는 고압주입기를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 균열 보수 주입장치에 사용되는 저압주입기를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 균열 보수 주입장치에 사용되는 이중주입기를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 균열 보수 주입장치에 사용되는 이중주입기의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고압주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 저압주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 이중주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 균열 보수 주입장치에 사용되는 고압주입기를 도시하는 단면도이고, 도 2는 균열 보수 주입장치에 사용되는 저압주입기를 도시하는 단면도이며, 도 3은 균열 보수 주입장치에 사용되는 이중주입기를 도시하는 단면도이고, 도 4는 균열 보수 주입장치에 사용되는 이중주입기의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 균열 보수 주입장치(1)는 콘크리트 구조물(30)을 보수하기 위한 것으로 균열 보수액(10) 및 상기 균열 보수액(10)을 주입하기 위한 주입기로 구성된다.
상기 균열 보수액(10)은, 에폭시수지 100 중량부, 무기 결합제로서 고로슬래그, 플라이애시 및 알칼리 활성제로 구성되는 지오폴리머 50 ~ 100 중량부, 상기 에폭시수지를 경화시키는 경화제 5 ~ 20 중량부, 희석제 3 ~ 7 중량부, 액상 고무수지 1 ~ 5 중량부, 탄소나노물질 1 ~ 5 중량부, 소포제 0.5 ~ 2 중량부, 분산제 1 ~ 3 중량부 및 산화아연 1 ~ 5 중량부로 구성된다.
에폭시수지는 유기 결합제로서 유동성이 좋으며, 각종 피착제에 대한 밀착성이 우수하기 때문에 건축용 보수 보강제로 많이 사용되고 있다. 특히 에폭시수지는 경화제에 따라 유연성 및 고강도 등의 물성뿐만 아니라, 경화 속도를 조절할 수 있는 다양한 경화물의 설계가 가능하여 피착제의 재질 및 용도에 따라 원하는 에폭시수지의 경화물을 제조할 수 있다.
상기 에폭시수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 난연성 에폭시 수지, 고리지방족 에폭시 수지, 고무 변성형 에폭시 수지, 다관능형 아민 에폭시 수지 및 글리시딜아민형 에폭시 수지로부터 선택되는 1종 이상으로 구성된다. 상기 에폭시수지는 100 중량부로 사용한다.
에폭시수지는 유기 결합제로서 콘크리트 구조물(30)과 결합 후 건조에 의한 수축 및 열팽창 등 콘크리트와의 이질적 특성 때문에 접착제가 박리될 수 있다. 이러한 단점을 극복하고자, 본 발명에서는 균열 보수액(10)에 무기 결합제인 지오폴리머를 포함시킴으로써 유기 결합제의 장기적 사용으로 인한 접착 성능의 저하를 방지할 수 있도록 하였다.
상기 지오폴리머는 에폭시수지 100 중량부에 대하여 50 ~ 100 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 지오폴리머를 50 중량부 미만으로 사용하면 지오폴리머와 콘크리트 구조물의 결합이 약해 접착 효과를 기대하기 어렵고, 100 중량부 이상으로 사용하면, 유동성이 저하되어 주입하기가 어렵다.
상기 지오폴리머는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 플라이애시 10 ~ 30 중량부 및 알칼리 활성제 30 ~ 80 중량부로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 고로슬래그는 비경질의 유리상이 다량 포함되어 있어, 알칼리성 물질과 접촉하면 상온에서도 용이하게 반응이 일어난다.
상기 고로슬래그는 100 중량부로 사용하며, 고로슬래그 입자 크기는 100㎛ ~ 500㎛로 사용하는 것이 바람직한데, 입자 크기가 100㎛ 미만이면 제조하기가 어렵고 생산비용이 증가하게 되므로 비경제적이고, 입자 크기가 500㎛ 이상이면 유동성이 저하되어 작업이 어렵다.
상기 플라이애시는 주성분이 실리카(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 유리질이며 구형에 가까운 입자로 알칼리성 활성제와 반응하여 상온에서 경화가 일어나는 물질이다.
상기 플라이애시는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 10 ~ 30 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 플라이애시가 10 중량부 미만이면 플라이애시의 성능을 발휘하기에 미비한 양이고, 30 중량부 이상이면 과다 사용으로 유동성이 떨어져 작업이 어렵다.
상기 알칼리 활성제는 산화나트륨, 규산나트륨, 수산화나트륨, 질산나트륨, 산화칼륨, 규산칼륨, 수산화칼륨 또는 질산칼륨 중에서 선택되는 어느 하나에 실리카가 첨가된 것이다.
상기 알칼리성 활성제는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 30 ~ 80 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 알칼리성 활성제를 30 중량부 미만으로 사용하면 활성제의 역할을 다 할 수 없으며, 80 중량부 이상으로 사용하면 과다 사용으로 인하여 콘크리트 내부에 알칼리 성분이 남아 백화현상을 초래할 수 있다.
에폭시수지를 상온에서 경화시키는 경화제는 폴리다이메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)의 말단에 아민이 치환된 경화제를 사용하는 것이 바람직하다.
아민계 경화제는 가사시간이 길어 에폭시수지가 경화되기 전에 균열(40)의 미세한 부분까지 주입될 수 있다. 또한, 폴리다이메틸실록산(PDMS)은 내구성이 매우 강한 엘라스토머로써, 탄성률을 높일 수 있어 내진성을 향상시킬 뿐만 아니라, 외부 온도에 의한 콘크리트의 수축과 팽창에도 균열 보수액(10)이 박리 되지 않고 접착될 수 있도록 한다.
상기 경화제는 에폭시수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 경화제를 5 중량부 미만으로 사용하면 에폭시수지의 미경화가 발생하여 접착력이 저하될 수 있고, 20 중량부 이상으로 사용하면 점성이 높아져 유동성이 저하된다.
희석제는 에폭시수지의 점도를 저하시키는 것이 주목적으로 사용시 흐름성을 좋게 하여 균열 보수액(10)을 미세한 균열(40)에도 효과적으로 주입할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 희석제는 부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 알리패틱 글리시딜에테르 및 모디파이드-터셔리-카복실릭 글리시딜 에스테르로부터 선택되는 1종 이상으로 구성된다.
상기 희석제는 에폭시수지 100 중량부에 대하여 3 ~ 7 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 희석제를 3 중량부 미만으로 사용하면 희석제로서의 역할을 기대하기 어렵고, 7 중량부 이상으로 사용하면 오히려 물성 저하를 초래할 수 있다.
액상 고무수지는 균열 보수액(10)의 방수 성능을 증진시켜줄 뿐만 아니라, 탄성력을 제공하기 때문에 콘크리트 구조물(30)의 내진성을 향상시킬 수 있다.
상기 액상 고무수지는 분자량 50,000 이상의 액상 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴부타디엔, 글리시딜 아크릴레이트, 스티렌-부타디엔 고무, 에폭시 말단 부타디엔 고무 및 카르복실 말단 부타디엔 고무로부터 선택되는 1종 이상으로 구성된다.
상기 액상 고무수지는 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 액상 고무수지를 1 중량부 미만으로 사용하면 탄성력을 제공하기 어렵고, 5 중량부 이상을 사용하면 점성이 올라가 흐름성을 저하시킬 수 있다.
탄소나노물질은 지구상에서 가장 흔한 원소 중 하나인 탄소를 기반으로 하고 있는 물질로 나노 사이즈의 소재이다. 상기 탄소나노물질은 전기전도성, 기계적 강도, 열전도성, 탄성 등이 뛰어나다. 따라서 균열 보수액(10)의 강도 및 탄성력을 증진시킬 수 있다.
상기 탄소나노물질은 그래파이트, 풀러렌, 카본나노튜브 및 그래핀으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되며, 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 탄소나노물질을 1 중량부 미만으로 사용하면 탄소나노물질 함유의 효과를 기대하기 어렵고, 5 중량부 이상을 사용하면 유동성이 저하되어 작업이 어려우며 원가가 너무 올라가 비경제적이다.
소포제는 계면의 표면장력을 낮춰 균열 보수액(10)에 생기는 기포를 억제하는 것으로서, 소수성 실리카를 함유하는 폴리에테르-실록산 공중합체와 같은 통상의 비이온성 에멀젼 등의 상용화된 제품이 사용될 수 있다.
상기 소포제는 에폭시수지 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 2 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 소포제를 0.5 중량부 미만으로 사용하면 소포효과가 너무 낮아 균열 보수액(10)에 공기량이 증가하게 되고, 2 중량부 이상을 사용하면 지오폴리머의 수화 반응을 지연시켜 강도발현이 충분하게 일어나지 못하게 하는 문제점이 있다.
분산제는 균열 보수액(10)을 구성하는 구성성분이 용이하게 분산되도록 하기 위한 것으로서, 통상적으로 사용되는 분산제를 사용할 수 있다.
상기 분산제는 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 3 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 분산제를 1 중량부 미만으로 사용하면 균열 보수액(10)을 구성하는 구성성분의 분산효과가 낮아 기대하는 물성을 얻기 힘들고, 3 중량부 이상을 사용하면 균열 보수액(10)의 분산성이 더 이상 향상되지 않는 문제점이 있다.
콘크리트 구조물(30)의 균열(40)이 구조물 내부에 삽입되어 있는 철근까지 가게 되면, 철근이 주위 환경과의 전기적 또는 화학적 반응에 의해 산화되어 부식이 진행된다. 이러한 부식현상은 철근의 물성을 크게 저하시켜, 콘크리트 구조물(30)의 내구성을 악화시키는 결과를 초래하게 된다.
이러한 산화 과정은 철이 전자를 잃어 생기게 되는데, 이때, 산화아연이 산소보다 전자를 잡아당기는 힘이 세기 때문에, 철이 잃어버린 전자를 산화아연이 산소보다 먼저 흡수하여 부식이 일어나는 현상을 미리 방지할 수 있다.
상기 산화아연은 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 산화아연을 1 중량부 미만으로 사용하면 방청성능이 크게 저하되고, 5 중량부 이상을 사용하면 접착강도가 저하될 수 있다.
도 1을 참조하면, 고압주입기(100)는 균열(40) 부위에 형성한 천공홀(20) 내부에 삽입되고, 고압장비를 이용하여 균열 보수액(10)을 고압으로 주입한다. 또한, 상기 고압주입기(100)는 균열 보수액(10)을 고압으로 주입하기 때문에, 균열(40) 부위에 균열 보수액(10)이 주입된 후 역류할 수 있어서, 이를 방지하고자 주입 관로(110) 전방부에는 역류방지볼(130)을 구비시키는 것이 바람직하다.
상기 고압주입기(100)가 천공홀(20) 내부에 삽입되어 움직임 없이 고정되도록 고압주입기(100) 몸통부 외부에는 고무패킹(120)을 더 첨가하는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 저압주입기(200)는 내부에 균열 보수액(10)이 채워져 있으며, 전방에 주입구(211)가 형성된 실린더(210), 상기 실린더(210) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(211)로 밀어내는 피스톤(220) 및 상기 피스톤(220)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(230)를 포함하여 구성된다.
상기 실린더(210) 전방 양 끝단에는 상기 탄성 부재(230)가 걸릴 수 있도록 걸림돌기(212)가 형성되어 있고, 상기 탄성 부재(230)는 걸림돌기(212)와 피스톤(220) 후방 양 끝단에 걸어 고정시켜 사용한다.
도 3은 이중주입기(300)의 일 실시예를 도시한 것으로, 상기 이중주입기(300) 내부에 균열 보수액(10)이 채워져 있으며, 이중주입기(300)는 전방에 주입구(311)가 형성된 실린더(310), 상기 실린더(310) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(311)로 밀어내는 피스톤(320) 및 상기 피스톤(320)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(330)를 포함하여 구성된다.
상기 피스톤(320)에는 균열 보수액(10)을 고압으로 주입하기 위해 상기 피스톤 내부에 길이 방향으로 주입 관로(321)가 형성되어 있다. 또한, 고압 주입 후 균열 보수액(10)이 역류하는 것을 방지하기 위하여 주입 관로(321) 전방에 역류방지볼(340)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 탄성 부재(330)는 피스톤(320) 외부에 코일 타입으로 감겨있는 형상으로 스프링을 사용하는 것이 바람직하다.
도 4는 이중주입기(300’)의 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 이중주입기(300’) 내부에 균열 보수액(10)이 채워져 있으며, 이중주입기(300’)는 전방에 주입구(311’)가 형성되고 양 끝단에 걸림돌기(312’)가 형성된 실린더(310’), 상기 실린더(310’) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(311’)로 밀어내는 피스톤(320’) 및 상기 피스톤(320’)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(330’)를 포함하여 구성된다.
상기 피스톤(320’)에는 균열 보수액(10)을 고압으로 주입하기 위해 상기 피스톤(320’) 내부에 길이 방향으로 주입 관로(321’)가 형성되어 있다. 또한, 고압 주입 후 균열 보수액(10)이 역류하는 것을 방지하기 위하여 주입 관로(321’) 전방에 역류방지볼(340’)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 탄성 부재(330’)는 피스톤(320’) 후방 양 끝단과 상기 걸림돌기(312’)에 걸어 고정시켜 사용한다.
도 5는 본 발명에 따른 고압주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 도시하는 도면이고, 도 6은 저압주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 도시하는 도면이며, 도 7은 이중주입기를 사용한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 도시하는 도면이다.
균열 보수 주입장치(1)를 이용하여 콘크리트 구조물(30)의 균열(40)을 보수하는 방법에 관하여 살펴본다.
먼저, (a) 콘크리트 구조물(30)의 균열(40) 부위에 일정간격으로 균열 보수액(10)을 주입할 주입 위치를 선정한다.
상기 균열 보수액(10)을 주입할 주입 위치를 선정하기 전에는 콘크리트 구조물(30)의 두께, 균열(40)폭, 균열(40)의 깊이 및 누수 상태를 조사하여 주입기를 선정해야 한다.
상기 균열 보수액(10)을 주입할 주입 위치는 1m 당 5개를 선정하는 것이 바람직하다.
다음으로, (b) 상기 선정한 주입 위치에 주입기를 설치하여 균열(40) 내에 균열 보수액(10)을 주입한다.
도 5를 참조하면, 고압주입기(100)를 이용하여 균열(40) 내에 균열 보수액(10)을 주입하는 방법의 일 실시예로서, 상기 고압주입기(100)는 미리 선정한 주입 위치에 천공을 하여 천공홀(20)을 형성시키고, 상기 천공홀(20) 내부에 고압주입기(100)를 삽입한 후 고압장비를 이용하여 균열 보수액(10)을 고압으로 주입한다.
상기 고압주입기(100)는 고압으로 균열 보수액(10)을 주입하기 때문에 균열(40)에 균열 보수액(100)이 다 채워지면, 역류하는 경우가 생길 수 있다. 이를 방지하고자 고압주입기(100) 내부의 주입 관로(110) 전방에 역류방지볼(130)을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고압주입기(100)를 사용하면 작업 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
도 6을 참조하면, 주입기를 설치하여 균열(40) 내에 균열 보수액(10)을 주입하는 방법의 다른 실시예로서 상기 주입기는 저압주입기(200)를 사용하고 있다.
상기 저압주입기(200)는 내부에 균열 보수액(10)이 채워지는 것으로 전방에 주입구(211)가 형성된 실린더(210), 상기 실린더(210) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(211)로 밀어내는 피스톤(220) 및 상기 피스톤(220)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(230)로 구성된다.
상기 탄성 부재(230)는 실린더(210) 전방 양 끝단에 형성된 걸림돌기(212)와 피스톤(220) 후방에 걸어 천천히 피스톤(220)을 전방으로 이동시키게 된다.
상기 저압주입기(200)를 이용하여 균열 보수액(10)을 균열(40) 내에 주입할 경우, 미리 균열(40) 부위를 실링 하지 않고 균열 보수액(10)을 주입하면, 균열 보수액(10)이 미세 균열(40)까지 침투하지 못하고 외부로 새어 나오는 문제점이 생긴다.
이를 해결하고자, 상기 (b) 단계에서는 선정한 주입 위치를 제외한 균열(40) 부위에 에폭시 실링제(50)로 실링 한 후 선정한 주입 위치의 구조물 외부에 저압주입기(200)를 부착하여 저압으로 균열 보수액(10)을 주입하는 것이 바람직하다.
이때 사용되는 에폭시 실링제(50)는 상기 균열 보수액을 사용하는 것이 바람직하나 크게 제한되지 않는다.
상기 저압주입기(200)를 이용하면 저압으로 소량의 균열 보수액(10)을 주입하기 때문에 균열(40)의 미세한 부분까지 상기 균열 보수액(10)이 침투할 수 있어 균열(40)을 완전히 보수할 수 있다.
도 7을 참조하면, 주입기를 설치하여 균열(40) 내에 균열 보수액(10)을 주입하는 방법의 또 다른 실시예로서 상기 주입기는 이중주입기(300)를 사용하고 있는데, 상기 이중주입기(300)는 내부에 균열 보수액(10)이 채워지는 것으로 전방에 주입구(311)가 형성된 실린더(310), 상기 실린더(310) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(311)로 밀어내는 피스톤(320) 및 상기 피스톤(320)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(330)로 구성된다.
상기 피스톤(320)에는 내부에 길이 방향으로 주입 관로(321)가 형성되고, 상기 주입 관로(321) 전방에는 균열 보수액(10)이 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지볼(340)이 구비된다.
상기 저압주입기(200)에서 설명했던 봐와 같이 상기 이중주입기(300) 역시, (b) 단계에서 선정한 주입 위치를 제외한 균열(40) 부위에는 에폭시 실링제(50)로 실링 하고, 선정한 주입 위치의 구조물 외부에 이중주입기(300)를 부착한다.
상기 부착된 이중주입기(300)의 주입 관로(321)를 통해 고압장비로 균열 보수액(10)을 1차로 고압 주입하고, 상기 1차 주입이 완료된 후에는 실린더(310) 내에 잔존하는 균열 보수액(10)이 탄성 부재(330)에 의해 저압으로 2차 주입된다.
상기 이중주입기(300)는 고압주입기(100)와 저압주입기(200)의 장점만을 채택하여 콘크리트 구조물(30)의 두께, 균열(40)폭, 균열(40)의 깊이 및 누수 상태 등의 다양한 조건에서 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.
마지막으로, (c) 균열 보수액(10)이 주입 완료된 후 상기 주입기를 제거하고, 주입기가 제거된 부위를 실링 한다.
상기 제거된 부위를 실링 할 때 사용되는 실링제는 에폭시 실링제(50)를 사용할 수 있으나, 상기 균열 보수액(10)을 사용하는 것이 바람직하다.
1: 균열 보수 주입장치 10: 균열 보수액
20: 천공홀 30: 콘크리트 구조물
40: 균열 50: 에폭시 실링제
100: 고압주입기 110: 주입 관로
120: 고무패킹 130: 역류방지볼
200: 저압주입기 210: 실린더
211: 주입구 212: 걸림돌기
220: 피스톤 230: 탄성 부재
300, 300’: 이중주입기 310, 310’: 실린더
311, 311’: 주입구 312’: 걸림돌기
320, 320’: 피스톤 321, 321’: 주입 관로
330, 330’: 탄성 부재 340, 340’: 역류방지볼

Claims (15)

  1. 콘크리트 구조물(30)의 균열(40)을 보수하기 위한 것으로 균열 보수액(10) 및 상기 균열 보수액(10)을 주입하기 위한 주입기로 구성되는 균열 보수 주입장치(1)에서,
    상기 균열 보수액(10)은, 에폭시수지 100 중량부; 무기 결합제로서 고로슬래그, 플라이애시 및 알칼리 활성제로 구성되는 지오폴리머 50 ~ 100 중량부; 상기 에폭시수지를 경화시키는 경화제 5 ~ 20 중량부; 희석제 3 ~ 7 중량부; 액상 고무수지 1 ~ 5 중량부; 탄소나노물질 1 ~ 5 중량부; 소포제 0.5 ~ 2 중량부; 분산제 1 ~ 3 중량부; 및 산화아연 1 ~ 5 중량부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  2. 제1항에서,
    상기 에폭시수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 노블락형 에폭시 수지, 난연성 에폭시 수지, 고리지방족 에폭시 수지, 고무 변성형 에폭시 수지, 다관능형 아민 에폭시 수지 및 글리시딜아민형 에폭시 수지로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  3. 제1항에서,
    상기 지오폴리머는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 플라이애시 10 ~ 30 중량부 및 알칼리 활성제 30 ~ 80 중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  4. 제1항에서,
    상기 알칼리 활성제는 산화나트륨, 규산나트륨, 수산화나트륨, 질산나트륨, 산화칼륨, 규산칼륨, 수산화칼륨 또는 질산칼륨 중에서 선택되는 어느 하나에 실리카가 첨가된 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  5. 제1항에서,
    상기 경화제는 폴리다이메틸실록산의 말단에 아민이 치환된 경화제인 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  6. 제1항에서,
    상기 희석제는 부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 알리패틱 글리시딜에테르 및 모디파이드-터셔리-카복실릭 글리시딜 에스테르로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  7. 제1항에서,
    상기 액상 고무수지는 분자량 50,000 이상의 액상 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴부타디엔, 글리시딜 아크릴레이트, 스티렌-부타디엔 고무, 에폭시 말단 부타디엔 고무 및 카르복실 말단 부타디엔 고무로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  8. 제1항에서,
    상기 탄소나노물질은 그래파이트, 풀러렌, 카본나노튜브 및 그래핀으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  9. 제1항에서,
    상기 주입기는 균열(40) 부위에 형성한 천공홀(20) 내부에 삽입되는 것으로 고압장비를 이용하여 균열 보수액(10)을 고압으로 주입하는 고압주입기(100)인 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  10. 제1항에서,
    상기 주입기는 내부에 균열 보수액(10)이 채워지는 것으로 전방에 주입구(211)가 형성된 실린더(210);
    상기 실린더(210) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(211)로 밀어내는 피스톤(220); 및
    상기 피스톤(220)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(230); 로 구성되는 저압주입기(200)인 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  11. 제1항에서,
    상기 주입기는 내부에 균열 보수액(300, 300’)이 채워지는 것으로 전방에 주입구(311, 311’)가 형성된 실린더(310, 310’);
    상기 실린더(310, 310’) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(311, 311’)로 밀어내는 피스톤(320, 320’); 및
    상기 피스톤(320, 320’)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(330, 330’); 로 구성되되,
    균열 보수액(10)을 고압으로 주입하기 위해 상기 피스톤(320, 320’)에는 내부에 길이 방향으로 주입 관로(321, 321’)가 형성된 이중주입기(300, 300’)인 것을 특징으로 하는 균열 보수 주입장치.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 균열 보수 주입장치(1)에 의한 콘크리트 구조물(30)의 균열 보수 방법에 있어서,
    (a) 콘크리트 구조물(30)의 균열(40) 부위에 일정간격으로 균열 보수액(10)을 주입할 주입 위치를 선정하는 단계;
    (b) 상기 선정한 주입 위치에 주입기를 설치하여 균열(40) 내에 균열 보수액(10)을 주입하는 단계; 및
    (c) 주입 완료 후 상기 주입기를 제거하고, 주입기가 제거된 부위를 실링 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 (b) 단계는 선정한 주입 위치에 천공을 하여 천공홀(20)을 형성시키고, 상기 천공홀(20) 내부에 주입기를 삽입한 후 고압장비를 이용하여 균열 보수액(10)을 고압으로 주입하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 주입기는 내부에 균열 보수액(10)이 채워지는 것으로 전방에 주입구(211)가 형성된 실린더(210); 상기 실린더(210) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(211)로 밀어내는 피스톤(220); 및 상기 피스톤(220)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(230); 로 구성되는 저압주입기(200)로,
    상기 (b) 단계에서 선정한 주입 위치를 제외한 균열(40) 부위에 에폭시 실링제(50)로 실링한 후 선정한 주입 위치의 구조물 외부에 주입기를 부착하여 저압으로 균열 보수액(10)을 주입하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 주입기는 내부에 균열 보수액(10)이 채워지는 것으로 전방에 주입구(311, 311’)가 형성된 실린더(310, 310’); 상기 실린더(310, 310’) 후방에 위치하여 균열 보수액(10)을 주입구(311, 311’)로 밀어내는 피스톤(320, 320’); 및 상기 피스톤(320, 320’)을 전방으로 이동시키는 탄성 부재(330, 330’)로 구성되되, 균열 보수액(10)을 고압으로 주입하기 위해 상기 피스톤(320, 320’)에는 내부에 길이 방향으로 주입 관로(321, 321’)가 형성된 이중주입기(300, 300’)로,
    상기 (b) 단계에서 선정한 주입 위치를 제외한 균열(40) 부위에 에폭시 실링제(50)로 실링 한 후 선정한 주입 위치의 구조물 외부에 주입기를 부착하며, 주입 관로(321, 321’)를 통해 고압장비로 균열 보수액(10)을 1차로 고압 주입하고, 1차 주입 완료 후 탄성 부재(330, 330’)에 의해 실린더(310, 310’) 내에 잔존하는 균열 보수액(10)을 2차로 저압 주입하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
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