KR101466067B1

KR101466067B1 - 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 중성화, 염해, 화학적부식을 입은 구조물 보수, 내진보강공법

Info

Publication number: KR101466067B1
Application number: KR20140065614A
Authority: KR
Inventors: 정시영
Original assignee: 주식회사 한국리페어기술
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-11-28
Anticipated expiration: 2034-05-30

Abstract

본 발명은 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수, 내진보강공법에 관한 것으로, 터널, 교량, 건축구조물의 보 등과 같이 굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물에 유리섬유봉과 발수성이 우수한 단면복구 모르타르 조성물을 일체화시켜, 외기에서 콘크리트 표면으로 들어오는 이산화탄소, 염해물 및 세균을 차단하여 장기적으로 콘크리트 수명을 연장시키고, 토목, 건축구조물에 대한 보수, 내진 보강부위의 부착성을 향상시키도록 한 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수, 내진보강공법을 제공하는 것이다.
본 발명은 수평/수직배치되는 유리섬유봉을 이동고정철물에 의해 콘크리트 구조물의 보수보강부위에 고정설치한 후, 포틀랜드시멘트 성분 20∼50 wt%, 속경재 3∼20 wt%, 다공질재 5∼20wt%, 실리카충전재 25∼55wt%, 폴리머수지 0.5∼5.0wt%, 유동화제 0.2∼2.0wt%, 방수제 0.2∼3.5wt%, 항균제 0.2∼2.5wt%, 섬유 0.3∼3.0wt%, 특성개선제 0.2∼2.0wt%를 포함하는 단면복구 조성물을 타설하도록 되어 있다.

Description

발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 중성화, 염해, 화학적부식을 입은 구조물 보수, 내진보강공법{Water repellent composition for cross section restorations and method for recovering the same thereof}

본 발명은 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 중성화, 염해, 화학적부식을 입은 구조물 보수, 내진보강공법에 관한 것으로, 터널, 교량, 건축구조물의 보 등과 같이 굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물에 유리섬유봉과 발수성이 우수한 단면복구 모르타르 조성물을 일체화시켜, 외기에서 콘크리트 표면으로 들어오는 이산화탄소, 염해물 및 세균을 차단하여 장기적으로 콘크리트 수명을 연장시키고, 토목, 건축구조물에 대한 보수, 내진 보강부위의 부착성을 향상시키도록 한 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 중성화, 염해, 화학적부식을 입은 구조물 보수, 내진보강공법에 관한 것이다.

콘크리트를 사용한 토목, 건축시설물은 국가의 기반 시설로서, 백년대계를 위한 국가 경제에 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 이러한 콘크리트 구조물은 반영구적으로 100 년 이상의 수명을 구비하고 있으나, 날로 심각해져가는 대기환경오염과 특히 염해, 중성화, 화학적부식 등으로 인한 콘크리트의 부식을 초래하고 이로 인하여 철근 콘크리트 주재료인 철근의 부식 하여 구조물의 수명을 현저히 단축되는 현상이 발생되고 있다.

콘크리트는 시멘트의 수화반응으로 인하여 생성된 Ca(OH)에 의해 강알카리성(pH 12∼13)을 가지고 있기 때문에 콘크리트에 매립되어 있는 철근은 일반적으로 부식되지 않는다. 그러나 공기중의 탄산가스의 작용을 장기적으로 받게 되면 콘크리트중의 수산화칼슘이 서서히 탄산칼슘으로 변하여 pH가 0.8∼10 정도로 낮아지게 되어 콘크리트가 알카리성을 상실해 가는 중성화가 발생된다.

이와 같은 중성화는 콘크리트 표면에서 내부로 진행하며 콘크리트는 탄산가스와 반응한 중량만큼 무거워지고 치밀해진다. 콘크리트가 중성화되고 물과 공기가 침투하게 되면 콘크리트 내부에 위치한 철근이 녹슬고 체적이 팽창하여 콘크리트에 균열이 발생하게 되므로, 전체 구조물의 내력과 내구성이 상실되게 된다.

상기와 같은 철근콘크리트 구조물의 염해, 중성화 및 화학적 부식에 피해를 입은 구조물에 대한 종래의 보수, 보강공법은, 열화부분을 치핑하고, 신구접착제를 도포하며, 단면복구 폴리머 모르타르 도포한 다음, 철판, 탄소섬유 및 탄소섬유 패널을 부착시켜 콘크리트 내하력을 증가시켜주는 공법이 널리 사용되어지고 있다.

그러나, 상기와 같은 강판 및 탄소섬유 패널은 플레이트 형상을 구비하고 있으므로, 부착시 콘크리트 표면과 철판, 및 탄소섬유 패널 사이에 공간이 형성되게 되며, 이와 같은 공간의 형성에 따른 밀착력 감쇄를 방지하고자 상기 공간내로 에폭시를 주입하여 밀착력을 유지시키고 있으나,

상기 에폭시는 유기계로 물에 분해되고 콘크리트와 열팽창계수가 달라, 온도가 상승하게 되면, 콘크리트는 팽창하려는 성질이 있는 반면에 에폭시는 수축하려는 성질을 가지고 있어, 추후 에폭시 표면에서 박락현상이 발생되어 철판, 및 탄소섬유 패널이 콘크리트 표면에서 떨어지는 현상이 발생되었다.

또한 철판, 및 탄소섬유 패널 부착시 에폭시를 사용하게 되면 통기성이 없어, 콘크리트 내부의 공기가 밖으로 나갈 때 에폭시 표면을 밀게 되므로, 에폭시 표면이 탈락되어 하자가 발생될 뿐 아니라, 에폭시를 이요한 공법은 여러 공정으로 이루어져 있어 현장 공사시 공정에 따른 주위를 필요로 하게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

특히, 터널 등과 같이 휨 응력을 많이 받는 각종 토목 및 건축구조물에 상기와 같은 철판, 탄소섬유패널 등을 이용하여 단면을 복구할 경우, 상기 철판 및 탄소섬유패널은 넓은 플레이트 형상인데 반하여 터널은 특성상 일정 굴곡(아치)형태를 나타내고 있어, 상기 철판 및 탄소섬유패널을 터널에 적용할 경우, 탄소판의 휨응력 때문에 탈락하는 형상이 발생되고, 이로 인해 밀착력 및 보수, 보강력이 저하되는 현상이 발생되었다. 또한, 조립패널의 크기가 클 경우, 고 중량으로 인해 작업이 곤란하고, 많은 작업시간이 소요되며, 작업자의 안전을 위협하게 되는 문제점이 발생되었다.

또한, 내진 보강 설계시에는 철판을 이용하여 구조물을 보강하는 방법이 널리 사용되고 있으나, 철판으로 보강할 시, 철판 무게로 인한 작업이 용이하지 않을 뿐 아니라, 철판의 부식으로 인한 내구성이 현저히 떨어지는 등 여러가지 문제점이 있었다.

등록특허공보 등록번호 10-1094755(2011.12.09) 등록특허공보 등록번호 10-1056825(2011.08.08) 등록특허공보 등록번호 10-1021883(2011.03.07) 등록특허공보 등록번호 10-0895497(2009.04.22)

본 발명의 목적은 터널, 교량, 건축구조물의 보 등과 같이 굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물에 유리섬유봉과 발수성이 우수한 단면복구 모르타르 조성물을 일체화시켜, 외기에서 콘크리트 표면으로 들어오는 이산화탄소, 염해물 및 세균을 차단하여 장기적으로 콘크리트 수명을 연장시키고, 토목, 건축구조물에 대한 보수, 내진 보강부위의 부착성을 향상시키도록 한 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 중성화, 염해, 화학적부식을 입은 구조물 보수, 내진보강공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 수평/수직배치되는 유리섬유봉을 이동고정철물에 의해 콘크리트 구조물의 보수보강부위에 고정설치한 후, 포틀랜드시멘트 성분 20∼50 wt%, 속경재 3∼20 wt%, 다공질재 5∼20wt%, 실리카충전재 25∼55wt%, 폴리머수지 0.5∼5.0wt%, 유동화제 0.2∼2.0wt%, 방수제 0.2∼3.5wt%, 항균제 0.2∼2.5wt%, 섬유 0.3∼3.0wt%, 특성개선제 0.2∼2.0wt%를 포함하는 단면복구 조성물을 타설하여, 구조물에 대한 보수, 내진보강을 수행하도록 되어 있다.

본 발명에 따른 단면복구 조성물은 우수한 발수성, 압축강도 및 휨강도를 구비하고 있어, 휨 응력을 많이 받는 터널등의 각종 토목 건축 구조물에 용이하게 적용할 수 있다.

본 발명의 단면복구 조성물은 발수성 및 항균성을 구비하고 있어, 이산화탄소, 메탄 가스 및 각종 균류나 곰팡이류의 생성을 억제 방지하여, 토목 및 건축구조물의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

본 발명은 수평 및 수직배치되는 유리섬유봉이 이음고정철물에 의해 연결고정 및 간격이 유지되도록 되어 있어, 콘크리트 구조물의 보수보강부위에 대한 유리섬유봉의 설치가 일정하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 이음고정철물은 ∪형지지체와 Ω형지지체가 힌지 또는 리벳에 의해 일정간격을 유지하도록 연결설치되는 구성으로 이루어져 있어, 공장에서 한정된 간격으로 자동화 생산될 수 있으며, 이에 의해 수평/수직배치되는 유리섬유봉 사이의 간격을 응력설계 수치에 조절 및 이동설치하여, 보수보강에 따른 공기를 단축하고, 공사비를 절감 할 수 있다.

본 발명에 따른 단면복구 조성물은 기존 콘크리트와 같은 무기계 성질을 가지고 있어 습윤양생시 기존 콘크리트와 부착성이 우수하며, 이를 통해 구조적 안정성을 향상시키고, 유리섬유봉 설치시 상부로부터 가해지는 하중을 용이하게 지탱할 수 있다.

본 발명은 기존 철근보다 3∼4배으 인장강도를 구비한 유리섬유봉 및 발수성을 구비한 단면복구 조성물에 의해 보수보강이 이루어지도록 되어 있어, 지진등의 외력발생시, 수평방향에 대한 인장력확보가 우수하여 내진보강으로도 활용될 수 있다.

본 발명은 현장에서 이동고정철물에 의해 유리섬유봉을 고정하므로, 기존 콘크리트 구조물의 피해부위의 크기에 관계없이 현장에서 직접 시공이 가능하다.

본 발명은 휨 응력을 많이 받는 교량, 터널, 슬래브 하부 등의 토목, 건축구조물의 보수부위에 적용되어 내하력이 떨어진 구조물의 내하력을 증가시키고, 이를 통해 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킨다.

본 발명은 터널, 교량, 건축구조물의 보 등과 같이 굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물에 유리섬유봉과 발수성이 우수한 단면복구 조성물을 일체화시킴으로써, 토목, 건축구조물에 대한 보수, 내진 보강부위의 부착성을 향상시키는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 보수내진보강공법을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 유리섬유(GFRP)봉의 구성을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 이동철물부와 유리섬유봉의 연결관계를 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 이동철물부의 구성을 보인 예시도

본 발명은 중성화, 염해, 화학적 부식 및 휨 응력을 많이 받는 각종 토목, 건축 구조물을 보강하기 위한 발수성이 우수한 단면복구 조성물과 휨강도가 우수한 유리섬유봉을 이용하여 콘크리트 구조물 보수, 보강공법에 관한 것으로,

굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물의 열화부위를 보수보강하기 위한 단면복구 조성물에 있어서;

상기 단면복구 조성물은, 포틀랜드시멘트 성분 20∼50 wt%, 속경재 3∼20 wt%, 다공질재 5∼20wt%, 실리카충전재 25∼55wt%, 폴리머수지 0.5∼5.0wt%, 유동화제 0.2∼2.0wt%, 방수제 0.2∼3.5wt%, 항균제 0.2∼2.5wt%, 섬유 0.3∼3.0wt%, 특성개선제 0.2∼2.0wt%를 포함한다.

상기 포틀랜드 시멘트는 경화체의 압축강도 및 휨강도 등 각종 기계적 강도를 확보하기 위하여 사용되는 주요 성분으로, 상기 시멘트는 물과 반응을 하여 주요 수화생성물인 칼슘 실리케이트 수화물 및 칼슘 알루미네이트 수화물을 생성시켜 단단하게 굳어지게 되며, 이때 기계적 강도가 발휘되어 다양한 용도로 건축, 토목용 재료로서의 사용이 가능하게 된다.

상기 포틀랜드 시멘트는 단면보수 모르타르의 용도에 따라서 1종에서 5종의 시멘트를 사용할 수 있으며, 특히 보강을 위한 대상물이 해양 환경에 놓인 구조물인 경우에는 황산염에 대한 침식 저항성이 우수한 5종 포틀랜드 시멘트인 내황산염 시멘트나 슬래그시멘트 등을 사용할 수 있다. 또한, 조기강도의 신속한 확보를 위해서는 조강시멘트 또는 알루미나 시멘트를 사용할 수도 있다.

상기 속경재는 CaO 또는 Ca(OH)₂와 반응을 하여 에트링자이트(ettringite) 수화물을 생성시키는 것으로, 주 구성광물이 C₄A₃

인 칼슘설포알루미네이트 화합물 또는 석고를 사용하며, 상기 에트링자이트 수화물은 반응속도가 대단히 빠르기 때문에 조기에 경화체의 강도발현이 가능하게 된다. 또한, 상기 속경재로서는 칼슘설포알루미네이트와 석고계 뿐만이 아니라 알루미나시멘트와 프롬시멘트, 초속경시멘트를 사용할 수도 있다.

상기 속경재는 3wt% 미만으로 첨가될 경우, 단면복구 조성물을 신속하게 경화시키는 역할을 하지 못하게 되고, 20wt%를 초과하여 첨가될 경우, 너무 급속한 경화가 이루어져 작업을 하기 위한 소정의 시간 확보가 어렵게 된다.

상기 다공질재는 제올라이트 또는 천매암 또는 규조토를 사용하며, 5wt% 미만일 때는 유해이온의 흡착 및 동결융해 억제효과가 낮으며, 20wt%를 초과할 경우에는 혼합수량의 증가로 인하여 압축강도 및 부착강도가 저하된다.

상기와 같은 다공질재는 내부에 나노크기의 미세한 공극을 다량 형성하고 있어서 물리적 흡착력과 화학적 이온 치환작용 등이 우수하기 때문에 외부에서 유입되는 각종 유해가스 및 이온을 흡착 고정시켜 시멘트 경화체의 중성화 및 열화현상을 억제시킴으로서 내구성을 향상시키는 역할을 한다.

또한, 상기 다공질재는 다공질 구조로 인하여 동절기 경화체 내부의 수분 동결에 의한 용적변화를 완충시켜 동결융해에 의한 피해를 억제시켜주는 작용을 한다.

상기 실리카충전재는 6호 입도의 규사를 40∼60wt%, 5호 입도의 규사를 60∼40wt%의 비율로 조합을 하여 사용한다. 이와 같은 6호 및 5호 입도 규사의 혼합은 우수한 작업성의 확보를 위한 것으로, 6호 입도의 규사 비율이 증가할수록 작업성이 감소된다.

상기 폴리머수지는 콘크리트나 몰탈로 되어 있는 구조물 바탕면의 조건에 따라 크게 영향을 받지 않고 부착력을 높이기 위하여 첨가되는 것으로, 아크릴계, EVA 계, 폴리비닐알콜계, 메틸메타클릴레이트계, 비닐아세테이트계, SBR 계 등를 사용할 수 있다.

상기 폴리머수지는 0.5wt% 미만일 경우에는 부착력의 향상에 큰 효과가 없고 5.0wt% 를 초과할 경우에는 경화체의 강도가 감소하고 단면복구 조성물의 점성이 증가하게 되어 표면의 마감작업을 깨끗하게 이루어지기 어렵게 된다.

상기 유동화제는 단면복구 조성물의 작업성을 향상시키고 혼합수량을 감소시키기 위하여 첨가하는 것으로, 멜라민계, 나프탈렌계, 카르복실계 유동화제를 1 또는 2개를 복합적으로 사용할 수 있다. 상기 유동화제는 0.2wt% 미만에서는 유동성 증진효과가 미약하기 때문에 혼합수가 다량 사용되어 압축강도 및 휨강도가 감소되고, 2.0wt%를 초과하여 사용할 경우, 유동성의 증진에 큰 효과가 없을 뿐만 아니라 재료분리 현상 등을 초래한다.

상기 방수재는 금속스테아레이트, 스테아린산부틸, 올레인산, 실란계 중에서 선택된 하나를 사용하며, 단면보수 모르타르가 경화된 후 물이 외부에서 내부로 침투되어 들어감으로서 장기적으로 발생되는 구조물의 열화를 방지하는 역할을 한다.

상기 방수재는 0.2wt% 미만인 경우에는 물의 내부 확산을 방지하는 효과가 미미하고, 3.5wt%를 초과하여 사용할 경우에는 단면복구 조성물의 강도 및 부착성을 크게 감소시키게 된다.

상기 항균제는 각종 균류나 곰팡이류의 생성을 억제, 또는 방지하기 위한 목적으로 첨가하는 것으로서 Ag 또는 Cu 이온을 담지시킨 합성 제올라이트를 사용한다. 함량이 0.2wt% 미만일 때에는 항균작용이 미약하고, 2.5wt%를 초과할 때에는 첨가량 증가에 따른 항균작용의 증가 효과가 미약하다.

상기 섬유는 단면복구 조성물의 균열에 대한 저항성을 증가시키기 위한 것으로서 폴리프로필렌계, 아크릴계, 아크릴아미드계, 셀루로스계, 폴리비닐알콜계, 스틸계의 섬유 중 선택된 하나를 사용할 수 있다. 0.3wt% 미만으로 사용할 경우에는 미세균열의 감소에 큰 효과가 없고, 3.0wt%를 초과할 경우에는 단면복구 조성물을 물과 혼합할 때 원활한 분산ㆍ혼합성능이 크게 저해된다.

상기 특성개선제는 단면복구 조성물의 반응속도 및 보수성을 조절하기 위한 것으로, 구연산, 소듐 글루코네이트, 주석산, 규불화염, 메틸셀루로스, 에틸셀루로스, 보릭애시드 등의 성분 중에서 2∼4가지를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 특성 개선제는 0.2wt% 미만일 경우에는 반응속도 조절에 영향이 없고, 2.0wt%를 초과하여 사용할 경우에는 단면복구 조성물의 응결시간이 매우 늦어지게 되어 시공 작업시간을 확보하기가 어렵게 되는 영향을 초래한다.

또한, 본 발명은 산화마그네슘 분말 1∼5 wt%를 더 포함한다. 상기 산화마그네슘(MgO) 분말은 단면복구 조성물의 균열 발생을 억제할 뿐 아니라, 안정적으로 단면복구재의 결정화를 유도 즉, Mg(OH)₂을 생성하여 균열 등으로 생긴 공극을 봉합하는 기능을 구비한다.

즉, 상기 산화마그네슘(MgO)는 내부의 압력을 증가시키면서 공극이나, 균열로 생긴 곳으로 스며들면서, 공극이 다 채워질 때까지 결정체를 계속 생성하게 됨과 동시에, 장기간 동안 지속적으로 팽창되어 단면복구 조성물의 공극을 채우게 된다.

상기 산화마그네슘(MgO) 분말은 백운암내에 함유되어 있는 산화마그네슘(MgO) 즉, 백운암을 분쇄하여 추출한 산화마그네슘을 사용하거나, 약 1200 ℃ 이상의 높은 온도에서 소성된 산화마그네슘(MgO)을 사용한다. 이러한 산화마그네슘(MgO)의 경우, 초기 양생에서 팽창의 크기가 작아지고 수화반응에 의한 반응은 길게 지속되게 된다.

즉, 백운암에 함유되어 있는 산화마그네슘(MgO)은 수화반응에 필요한 배합수량이 적고, 시멘트 페이스트 내에서 안정적으로 Mg(OH)₂을 생성하기 때문에, 균열 등으로 생긴 공극을 메우는 역할을 하게 되며, 산화마그네슘(MgO)의 수화반응은 매우 안정적이고, 장시간(약 1,000일)이상 지속적으로 반응을 하기 때문에 그 효과가 오랫동안 이어지는 특성을 구비하게 된다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 콘크리트 구조물 보수, 내진보강공법을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 보수내진보강공법을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 유리섬유(GFRP)봉의 구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 이동고정철물과 유리섬유봉의 연결관계를 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 이동철물부의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은, 콘크리트 구조물(100)의 열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 대한 이물질을 제거하는 표면처리단계;

콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 이동고정철물(30)을 이용하여 수평/수직배치되는 유리섬유(GFRP)봉(10,20)을 고정설치하는 유리섬유봉 설치단계;

유리섬유봉 설치단계 후, 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 수평/수직배치되는 유리섬유봉(10,20)이 매설되도록 단면복구 조성물(40)을 타설하는 타설단계;

타설단계 후, 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 세라믹 마감재를 도포하여 세라믹코팅층(50)을 형성하는 마감단계;를 포함한다.

상기 표면처리단계는 염해, 중성화(탄산화), 염해 및, 화학적부식 등과 같은 노후화 현상에 의해 발생된 표면콘크리트에서의 피복재 탈락, 조골재 노출, 물곰보 집중, 녹물오염, 들뜸부위 및 부식을 제거하는 것으로, 열화된 콘크리트 표면을 치핑기 또는 그라인더 등의 공구를 이용하여 완전 제거하고, 치핑된 구조물의 표면 즉, 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)를 100∼150㎏/㎡ 의 고압세정기를 사용하여 이물질을 완전히 제거한다.

상기 유리섬유봉 설치단계는, 이동고정철물(30)에 의해 수평/수직배치되는 유리섬유봉(10,20)을 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 고정설치하는 단계로, 사각망 타입으로 수평/수직배치되는 유리섬유봉(10,20)을 복수의 이동고정철물(30)에 의해 서로 연결한 후, 앵커볼트(34)에 의해 이동고정철물(30)을 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 고정설치한다. 이때, 상기 유리섬유봉(10,20)은 도 2 의 (a)에 도시된 바와 같이, 봉타입으로 형성되거나, (b)에 도시된 바와 같이, 외부면에 복수의 걸림마디(11,21)가 링타입으로 돌출형성되거나, 외부면을 따라 나선형으로 소정깊이의 홈(도시없음)이 더 형성될 수 있다.

상기 이동고정철물(30)은 수평/수직으로 교차배치되는 복수의 유리섬유봉(10,20)의 교차부위에 위치하도록 유리섬유봉에 끼움 설치되는 것으로, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 수평배치되는 유리섬유봉(10)을 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 고정설치하는 ∪형지지체(31)와, 상기 ∪형지지체(31)와 힌지 또는 리벳(32)에 의해 연결되고 수직방향으로 배치된 유리섬유봉(20)이 끼움결합되어 고정되는 Ω형지지체(33)를 포함한다. 즉, 상기 ∪형지지체(31)와 Ω형지지체(33)는 힌지 또는 리벳(32)에 의해 서로 연결되어 있어, ∪형지지체(31)를 중심으로 Ω형지지체(33)의 회전이 가능하도록 되어 있다.

상기 ∪형지지체(31)는 앵커볼트(34)에 의해 콘크리트 구조물 보수보강부위(110)에 고정설치되어 수평배치되는 유리섬유봉(10)의 위치를 고정한다.

상기 Ω형지지체(33)는 수직배치되는 유리섬유봉(20)이 내부로 끼움결합되고, 외부로 쉽게 이탈되지 않게 끼움부분(35)의 폭(W)이 좁은 Ω 단면형상의 클립구조로 이루어져 있으며, 유리섬유봉(20)의 억지끼움 시, 끼움부분(35)의 폭이 탄력적으로 넓혀져 내부로 수직방향으로 배치되는 유리섬유봉(20)이 끼움삽입되고, Ω형 지지체 내면(36)과의 접촉에 의한 마찰력(끼움되는 결합력)에 의해 수직방향으로 배치되는 유리섬유봉(20)의 위치가 고정되게 된다.

또한, 상기 Ω형지지체(33)는 유리섬유봉과 접촉되는 내면(36)에 복수의 걸림돌기(37)가 더 돌출형성되어 수직배치되는 유리섬유봉의 걸림마디(21)에 접촉지지되도록 되어 있다.

상기 유리섬유봉 설치단계는, 이동고정철물의 ∪형지지체(31)에 수평배치되는 유리섬유봉(10)을 끼움설치한 후, 앵커볼트(34)에 의해 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 수평방향으로 배치하도록 복수의 유리섬유봉을 고정설치하고, 수평배치된 유리섬유봉(10)에 수직방향으로 교차되도록 이동고정철물(30)의 Ω형지지체(33)에 수직배치되는 유리섬유봉(20)을 끼움설치하여 고정설치한다.

이때, 상기 이동고정철물(30)은 응력설계에 맞는 위치에 수직배치되는 유리섬유봉(20)이 적정위치에 배치되도록 수평배치된 유리섬유봉(10)을 따라 이동고정철물(30)을 수평이동시킨 후, 적정위치에서 수직배치되는 유리섬유봉(20)을 이동고정철물의 Ω형지지체(33)에 끼움설치한다.

상기 타설단계는, 포틀랜드시멘트 성분 20∼50 wt%, 속경재 3∼20 wt%, 다공질재 5∼20wt%, 실리카충전재 25∼55wt%, 폴리머수지 0.5∼5.0wt%, 유동화제 0.2∼2.0wt%, 방수제 0.2∼3.5wt%, 항균제 0.2∼2.5wt%, 섬유 0.3∼3.0wt%, 특성개선제 0.2∼2.0wt%를 포함하는 단면복구 조성물을 유리섬유봉이 고정설치된 콘크리트 구조물 보수보강부위에 숏크리트 장비를 이용하여 스프레이 형식으로 타설한다.

상기 단면복구 조성물은 본 발명에 따른 조성물이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 마감단계는 단면복구 조성물을 타설한 다음, 약 3일 경화후에 세라믹 마감재를 롤러, 붓 등에 의해 도포하여 세라믹코팅층(50)을 형성한다. 상기 세라믹 마감재는 공지의 것을 사용하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

포틀랜드 시멘트 27.7 wt%, 속경재(주구성광물이 C₄A₃

인 칼슘설포알루미네이트 화합물) 10 wt%, 다공질재(제올라이트) 12 wt%, 실리카충진재(6호입도 규사4 0wt%, 5호입도 규사 60wt%) 42 wt%, 폴리머수지(메틸메타클릴레이트계) 2.5 wt%, 유동화제(카르복실계) 1.5 wt%, 방수재(스테아린산부틸) 1.2 wt%, 항균재(Ag 또는 Cu 이온을 담지시킨 합성 제올라이트) 1.0 wt%, 섬유(아크릴아미드계) 1.3 wt%, 특성개선제(구연산:소듐 글루코네이트:주석산 = 1:1:1 중량비) 0.8 wt%으로 이루어진 단면 보수재 조성물에 대하여 부착강도, 압축강도, 물흡수계수, 습기투과저항성, 염화물이온침투저항성 시험을 하였으며, 그 결과는 [표1]에 나타내었다.

[표1]

실시예 2

포틀랜드 시멘트 27.7 wt%, 속경재 10 wt%, 다공질재 21 wt%, 실리카충진재 33 wt%, 폴리머수지 2.5 wt%, 유동화제 1.5 wt%, 방수재 1.2 wt%, 항균재 1.0 wt%, 섬유 1.3 wt%, 특성개선제 0.8 wt%으로 이루어진 단면 보수재 조성물에 대하여 부착강도, 압축강도, 물흡수계수 시험을 하였으며, 이를 실시예1의 조성과 비교하여 [표2]에 나타내었다. 이때, 상기 구성성분은 실시예1과 동일한 구성성분을 사용하였다.

[표2]

실시예 3

포틀랜드 시멘트 28.8 wt%, 속경재 10 wt%, 다공질재 12 wt%, 실리카충진재 42 wt%, 폴리머수지 2.5 wt%, 유동화제 1.5 wt%, 방수재 0.1 wt%, 항균재 1.0 wt%, 섬유 1.3 wt%, 특성개선제 0.8 wt%으로 이루어진 단면 보수재 조성물에 대하여 부착강도, 압축강도, 물흡수계수 시험을 하였으며, 이를 실시예1의 조성과 비교하여, [표3]에 나타내었다. 이때, 상기 구성성분은 실시예1과 동일한 구성성분을 사용하였다.

[표3]

실시예 4

포틀랜드 시멘트 27.7 wt%, 속경재 10 wt%, 다공질재 12 wt%, 실리카충진재 42 wt%, 폴리머수지 2.5 wt%, 유동화제 1.5 wt%, 방수재 1.2 wt%, 항균재 1.0 wt%, 섬유 1.3 wt%, 특성개선제 0.8 wt%으로 이루어진 단면 보수재 조성물에 대하여 종래의 단면 보수용 모르타르 조성물(A제품)과 비교하였으며, 그 결과를 [표4]에 나타내었다.

이때, 상기 A 제품은 국내에서 시판되고 있는 H사의 단면복구용 모르타르 제품을 사용하였으며, 상기의 시험은 KS F 4042에 규정된 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르와 KS F 2456 급속 동결융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법의 각종 품질시험에 준하여 실험을 하였다. 또한, 상기 구성성분은 실시예1과 동일한 구성성분을 사용하였다.

[표4]

상기에서와 같이, 본 발명의 단면 보수재 조성물은 종래의 제품에 비해 물리적 물성값인 압축강도 및 부착강도가 우수하고, 특히 내구성과 관련이 깊은 물흡수 계수, 습기투과 저항성, 염화물이온 침투 저항성, 동결융해 저항성 시험에 있어서 매우 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 수평배치되는 유리섬유봉 (20) : 수직배치되는 유리섬유봉
(11,21) : 걸림마디 (30) : 이동고정철물
(31) : ∪형지지체 (32) : Ω형지지체
(33) : 힌지 또는 리벳 (34) : 앵커볼트
(35) : 끼움부분 (36) : 내면
(37) : 걸림돌기 (40) : 단면복구 조성물
(50) : 세라믹코팅층 (100) : 콘크리트 구조물
(110) : 보수보강부위

Claims

굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물을 보수보강하기 위한 단면복구 조성물에 있어서;
상기 단면복구 조성물은, 포틀랜드시멘트 성분 20∼50 wt%, 속경재 3∼20 wt%, 다공질재 5∼20wt%, 실리카충전재 25∼55wt%, 폴리머수지 0.5∼5.0wt%, 유동화제 0.2∼2.0wt%, 방수제 0.2∼3.5wt%, 항균제 0.2∼2.5wt%, 섬유 0.3∼3.0wt%, 단면복구 조성물의 반응속도와 보수성을 조절하기 위한 특성개선제 0.2∼2.0wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물.
청구항 1 에 있어서;
상기 속경재는 CaO 또는 Ca(OH)₂와 반응을 하여 에트링자이트(ettringite) 수화물을 생성시키는 칼슘설포알루미네이트 화합물 또는 석고이고,
상기 다공질재는 제올라이트 또는 천매암 또는 규조토이며,
상기 실리카충전재는 6호 입도의 규사 40∼60wt%, 5호 입도의 규사를 60∼40wt%로 이루어지고,
상기 폴리머수지는 아크릴계, EVA 계, 폴리비닐알콜계, 메틸메타클릴레이트계, 비닐아세테이트계, SBR 계 중에서 선택된 하나를 사용하며,
상기 유동화제는 멜라민계, 나프탈렌계, 카르복실계 유동화제 중, 1 또는 2개를 복합적으로 사용하고,
상기 섬유는 폴리프로필렌계, 아크릴계, 아크릴아미드계, 셀루로스계, 폴리비닐알콜계, 스틸계의 섬유 중 선택된 하나의 섬유인 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물.
청구항 1 에 있어서;
상기 특성개선제는 구연산, 소듐 글루코네이트, 주석산, 규불화염, 메틸셀루로스, 에틸셀루로스, 보릭애시드 으로 이루어진 군에서 2∼4가지를 혼합한 것이고,
상기 방수재는 금속스테아레이트, 스테아린산부틸, 올레인산, 실란계 중에서 선택된 하나이며,
상기 항균제는 Ag 또는 Cu 이온을 담지시킨 합성 제올라이트인 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물.
청구항 1 에 있어서;
산화마그네슘 분말 1∼5 wt%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물.
청구항 4 에 있어서;
상기 산화마그네슘(MgO)분말은 백운암내에 함유되어 있는 산화마그네슘(MgO) 즉, 백운암을 분쇄하여 추출한 산화마그네슘;
또는, 1200 ℃ 이상의 높은 온도에서 소성된 산화마그네슘(MgO)인 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물.
굴곡면을 구비하는 토목, 건축구조물을 보수보강하는 콘크리트 구조물 보수, 내진보강공법에 있어서;
콘크리트 구조물(100)의 보수보강부위(110)에 대한 이물질을 제거하는 표면처리단계;
콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 이동고정철물(30)을 이용하여 수평/수직배치되는 유리섬유(GFRP)봉(10,20)을 고정설치하는 유리섬유봉 설치단계;
유리섬유봉 설치단계 후, 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 수평/수직배치되는 유리섬유봉(10,20)이 매설되도록 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 단면복구 조성물(40)을 타설하는 타설단계;
타설단계 후, 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 세라믹 마감재를 도포하여 세라믹코팅층(50)을 형성하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물을 이용한 구조물 보수, 내진보강공법.
청구항 6 에 있어서,
상기 이동고정철물(30)은, 수평배치되는 유리섬유봉(10)을 콘크리트 구조물의 보수보강부위(110)에 고정설치하는 ∪형지지체(31)와, 상기 ∪형지지체(31)와 힌지 또는 리벳(32)에 의해 연결되고 수직방향으로 배치된 유리섬유봉(20)이 끼움결합되어 고정되는 Ω형지지체(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물을 이용한 구조물 보수, 내진보강공법.
청구항 7 에 있어서;
상기 Ω형지지체(33)는 수직배치되는 유리섬유봉(20)과 접촉되는 내면(36)에 복수의 걸림돌기(37)가 더 돌출형성되어 수직배치되는 유리섬유봉의 걸림마디(21)에 접촉지지되는 것을 특징으로 하는 발수성을 구비한 단면복구 조성물을 이용한 구조물 보수, 내진보강공법.