KR101575770B1 - 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법 - Google Patents

에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철근 피복부족 및 노출부에 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용함으로써 철근 피복부족의 미세균열과 부식을 방지할 수 있는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 콘크리트의 열화로 인한 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 세정하는 표면처리단계; 상기 철근 피복부족 및 노출부의 녹을 제거하여 방청하는 방청처리단계; 상기 방청된 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 에폭시퍼티 조성물을 도포하는 단면복구단계; 및 상기 도포된 에폭시퍼티 조성물의 표면에 탄성에폭시 조성물을 도포하는 마감처리단계;를 포함하되, 상기 단면복구단계에서의 에폭시퍼티 조성물은, 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 35~55 중량%, 이산화티타늄 0.1~5 중량%를 포함하여 이루어진 주제와, 폴리아미도아민수지 10~30 중량%, 변성지방족아민 20~50 중량%, 탄산칼슘 40~60 중량%를 포함하여 이루어진 경화제가 1:1로 배합된 것을 특징으로 하는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법을 기술적 요지로 한다.

Description

에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법{Repairing method of concrete structures using epoxy putty and elastomeric epoxy}
본 발명은 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철근 피복부족 및 노출부에 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용함으로써 철근 피복부족의 미세균열과 부식을 방지할 수 있는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 철근 콘크리트 구조물 건설 후 염해나 중성화, 알칼리 골재 반응, 화학적 부식 외에 물의 침투에 의한 강재의 부식 팽창 등으로 구조물이 열화되면서 장기적으로 내구성 및 사용성이 저하되고 있으므로, 구조물의 열화가 계속 진행되면 결국 구조물의 붕괴를 초래할 위험성이 있어 지속적인 관리 및 보수가 필요한 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 특허문헌 1의 '콘크리트 구조물 단면의 보수 보강 방법'에서는 열화된 콘크리트를 치핑하여 몰탈로 단면 복구하여 단면 보수 효과를 유지시키려고 하였으나, 철근 피복부족 및 노출부는 대부분 스터럽 및 조립용 철근이 부분적으로 노출되고 주변 콘크리트 상태가 건전하여 치핑하고 피복을 확보할 경우 오히려 내구성 저하 및 비경제적인 문제가 발생한다.
이에 따른 종래의 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법으로는 단면복구공법과 표면도포공법이 있는데, 도 1은 종래 기술에 따른 단면복구공법 설계도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 표면도포공법 설계도이다.
도 1을 참조하면, 단면복구공법은 열화된 콘크리트 파치, 철근 녹 제거, 단면복구 및 중성화 표면도포제 도포단계로 이루어져 철근 콘크리트의 박리나 열화가 상당히 진행된 부분에 콘크리트를 제거하고 특수몰탈로 충진이 가능하나, 철저한 품질관리 및 숙련된 기능공이 필요할 뿐만 아니라 신구 경계부 들뜸 등의 하자 발생이 잦은 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 표면도포공법은 보수공사 시행 중 현장 확인 결과 철근 피복부족에 따른 철근노출부의 주변 콘크리트 상태가 건전한 것으로 확인되면 시행하는 것으로 철근 노출부 주변 정리, 고압수 세척, 표면 도포제 도포단계로 이루어져 시공이 용이하며 공사기간을 단축시킬 수 있으며 시공비가 저렴하나, 표면 마감재 도포처리시 물질의 이질성과 도포면 두께가 얇아 시간이 경과함에 따라 도장열화 및 들뜸으로 철근이 부식되는 등의 주기적 하자가 발생하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 표면도포공법은 콘크리트 표면의 탄산가스 침투방지에 적용 가능하나 철근 피복 손상이 발생된 부위의 근본적인 문제해결이 되지 못한다.
현재, 도시철도 토목구조물의 철근 노출이 동반된 재료 분리, 들뜸, 박락 등의 손상부와 철근 피복부족 및 노출부에 대하여 단면복구공법으로 설계에 반영하고 있는 실정이며, 이는 철근이 완전 노출되도록 콘크리트를 파취하고 있어 건전한 콘크리트의 내구성 저하, 비경제적 시공 등의 문제점이 있어왔으므로, 콘크리트 구조상 철근 피복 복원 및 탄산가스 차단막 형성으로 인한 근본적인 철근부식 방지 효과, 항구적 유지 측면을 고려한 하자발생 최소화와 업무효율성 향상으로 인한 예산 절감 효과 및 현장에 광범위하게 기술적용이 가능한 효과를 달성할 수 있는 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법에 관한 기술 개발이 요구되는 시점이다.
한국 등록특허공보 제10-1284603호, 2013.07.04.자 등록.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 철근 콘크리트 피복부족 및 노출부의 부식 방지 및 복원을 위한 탄산가스의 차단막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 현장에 용이하게 적용할 수 있는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 콘크리트의 열화로 인한 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 세정하는 표면처리단계; 상기 철근 피복부족 및 노출부의 녹을 제거하여 방청하는 방청처리단계; 상기 방청된 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 에폭시퍼티 조성물을 도포하는 단면복구단계; 및 상기 도포된 에폭시퍼티 조성물의 표면에 탄성에폭시 조성물을 도포하는 마감처리단계;를 포함하되, 상기 단면복구단계에서의 에폭시퍼티 조성물은, 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 35~55 중량%, 이산화티타늄 0.1~5 중량%를 포함하여 이루어진 주제와, 폴리아미도아민수지 10~30 중량%, 변성지방족아민 20~50 중량%, 탄산칼슘 40~60 중량%를 포함하여 이루어진 경화제가 1:1로 배합된 것을 특징으로 하는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법을 기술적 요지로 한다.
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상기 마감처리단계에서의 탄성에폭시 조성물은, 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 30~40 중량%, 이산화티타늄 1~5중량%, 세피오라이트 5~10 중량%를 포함하여 이루어진 주제와, 폴리아미드수지 10~20중량%, 변성지방족아민 20~30 중량%, 탄산칼슘 40~50 중량%, 세피오라이트 5~20 중량%를 포함하여 이루어진 경화제가 1:1로 배합된 것을 특징으로 한다.
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상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법은, 철근 피복부족 및 노출부에 에폭시퍼티 조성물을 1차 도포하여 철근 피복부족 및 노출부의 홈을 메워 부착력을 높인 후 유기질계의 탄성에폭시 조성물을 2차 도포하여 외적 충격과 콘크리트 자체 건조에 의한 수축 등에 의한 유기적인 대응이 가능하여 철근 피복유지, 미세균열 방지, 및 탄산가스 침투를 근원적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 반복하자 발생 최소화를 통한 유지관리 업무의 효율화와 장기적인 측면에서 유·무형으로 경제적 효과 발생으로 예산절감을 이룰 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 단면복구공법 설계도.
도 2는 종래 기술에 따른 표면도포공법 설계도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도.
도 4는 도 3에 따른 실시 사진.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설계도.
본 발명은 철근의 노출로 인해 열화된 콘크리트를 보수하기 위한 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 열화된 콘크리트로 인한 철근 피복부족 및 노출부에 1차로 에폭시퍼티를 도포한 후 도포된 에폭시퍼티 표면에 2차로 탄성에폭시를 도포함으로써 탄산가스 침투를 근원적으로 차단하여 철근의 부식을 방지할 수 있는 것이 특징이다.
이에 앞서, 본 발명자는 2012~2013년도 계획보수공사 발주 설계 현황을 조사하여 단면복구 수량의 절반 이상이 철근 노출 및 피복부족이 발생함을 확인하였다.
구간 단면복구
손상물량(m2)		 철근노출물량(m2) 전체 대비
두실~남산간
토목구조물 보수공사		 52.7 35.8 68%
남산역 인근
토목구조물 보수공사		 23.2 15.4 66%
덕천~구명간
토목구조물 보수공사		 95.4 50.4 52%
계 171.3 101.6 59%
상기한 표 1에 따라, 토목구조물의 구조적 특성상 철근 피복부족 및 노출부 하자에 원론적이고 이론적으로 접근하여 콘크리트의 내구성 저하 및 경제성 문제로 무리가 많은 단면복구공법과 표면도포공법을 개선하여, 업무 효율적 측면과 유지관리의 경제적 측면을 고려하여 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 활용하여 콘크리트 철근 피복부족 및 노출부의 단면을 보수하는 공법을 발명하고자 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 표면처리단계는 콘크리트의 열화로 인한 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 세정하는 단계이다.(S1)
즉, 열화 등에 의하여 콘크리트에 균열이 발생한 후 시간이 경과함에 따라 콘크리트의 압축강도 및 철근의 인장강도가 저하되면서 균열된 부위 주위로 노출된 콘크리트에 중성화 현상이 진행되면서 부식이 일어나는데, 이를 점검하여 보수가 필요한 콘크리트 부위를 선별하여 보수공법을 수행하기 위한 준비단계이다.
보다 구체적으로, 보수 대상이 되는 콘크리트의 철근 피복부족 및 노출부의 손상된 면을 깎고 다듬어 불필요한 부분을 제거하는 치핑(chipping) 과정과 철근 피복부족 및 노출부와 열화된 콘크리트를 고압수로 세척하는 세정(washing) 과정을 거쳐 콘크리트 파편 등의 이물질을 철근 피복부족 및 노출부로부터 완전히 제거한다.
따라서, 종래 철근 피복부족 및 노출부 보수 시 건전한 콘크리트까지 파쇄하여 철근을 완전 노출시킴으로써 콘크리트 내구성 저하 및 비경제적 시공 등의 문제점이 있었으므로, 표면처리단계는 최소한으로 거치는 것이 바람직하다.
다음으로, 방청처리단계는 상기 철근 피복부족 및 노출부의 녹을 제거하여 방청하는 단계이다.(S2)
즉, 중성화된 콘크리트의 알칼리도를 회복시키기 위하여 pH 10~12인 침투성이 뛰어난 수용성 알칼리금속염을 주성분으로 한 방청 및 알칼리 재생회복제를 철근 피복부족 및 노출부에 롤러 등의 도구를 이용하여 도포하여 철근 피복부족 및 노출부의 알칼리를 회복시키고 표면 응집력을 향상시키는 단계이다.
단, 방청 및 알칼리 재생회복제는 일반적으로 시판되는 콘크리트 보수시 사용되는 모든 방청제의 사용이 가능하나 방청처리제의 예로 'ANTI-ROX-100'를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 단면복구단계는 상기 방청된 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 에폭시퍼티 조성물을 도포하는 단계이다.(S3)
더욱 상세하게는, 방청 및 알칼리 재생회복제가 도포된 철근 피복부족 및 노출부의 홈에 에폭시퍼티 조성물을 메워 콘크리트 표면과 평면을 이루도록 1차로 도포함으로써 마감처리단계에서 도포되는 탄성에폭시 조성물의 부착력을 향상시켜 준다.
그리고, 5~35℃에서 에폭시퍼티 조성물을 도포하는 것이 좋은데, 5℃ 미만에서는 에폭시퍼티 조성물과 콘크리트 내 수분과의 이온교환반응이 잘 일어나지 않아 접착력이 저하될 수 있으며, 35℃를 초과하면 콘크리트 내의 과도한 수분 증발로 인하여 콘크리트 피복부족 및 노출부와 에폭시퍼티 조성물 사이에서 박리현상이 일어날 수 있으므로 에폭시퍼티 조성물은 5~35℃에서 도포하는 것이 바람직하다.
단, 에폭시퍼티 조성물은 1회 도포하는 것으로 충분하나 박리현상 방지 및 접착력을 극대화시키기 위하여 2회 반복 실시하는 것도 무방하다.
이때, 에폭시퍼티 조성물은, 주제로는 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 35~55 중량%, 이산화티타늄 0.1~5 중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 주제에 혼합되는 경화제로는 폴리아미도아민수지 10~30 중량%, 변성지방족아민 20~50 중량%, 탄산칼슘 40~60 중량%를 포함하여 이루어지며, 주제와 경화제는 1:1의 비율로 배합된 것이다.
첫째로, 에폭시퍼티 조성물의 주제에 대하여 설명하고자 한다.
상기 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A)는 콘크리트와의 접착력 및 강도를 발현하는 역할을 하는 것으로, 50 중량% 미만 첨가할 경우 콘크리트와의 부착력 및 강도가 낮아지는 문제점이 발생할 수 있으며, 60 중량% 초과하여 첨가할 경우 에폭시퍼티 조성물이 응결되는 현상이 나타나 철근 피복부족 및 노출부에 도포시 콘크리트 표면에서 뭉치는 현상이 발생하여 작업성이 저하될 수 있다. 따라서, 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르는 50~60 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 충전제 역할을 하는데, 35 중량% 미만으로 혼합되면 충진 밀도가 저하되고, 55 중량% 초과하여 혼합하면 충진 밀도는 증가하나 탄산칼슘이 과잉혼합되어 상대적으로 다른 재료의 투입량이 줄어들어 다른 재료가 가지는 특정 기능 저하의 문제가 발생할 수 있으므로, 탄산칼슘은 35~55 중량%로 혼합되는 것이 바람직하다.
이때, 탄산칼슘을 대신하여 산화알루미늄(AlO3), 산화철(Fe2O3), 산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 산화마그네슘(MgO) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다.
여기서, 에폭시퍼티 조성물의 주제에 포함되는 탄산칼슘은 석회석, 대리석을 기계적으로 분쇄한 중질탄산칼슘, 화학적으로 정제한 경질탄산칼슘, 이를 다시 콜로이드화로 처리한 경질탄산칼슘에서 선택된 1종을 선택하여 적용할 수 있다.
상기 이산화티타늄(TiO2)은 백색의 미세한 분말로 에폭시퍼티 조성물의 내화학성 및 자외선에 대한 저항성을 향상시키는 기능을 하는데, 0.1~5 중량%로 첨가되는데, 5 중량%을 초과하면 에폭시퍼티 조성물의 탄성을 저해시킬 수 있는 원인이 될 수 있고 0.1 중량% 미만이면 에폭시퍼티 조성물의 내화학성 및 자외선에 대한 저항성이 저하될 수 있으므로 0.1~5 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
둘째로, 에폭시퍼티 조성물의 경화제에 대하여 설명하고자 한다.
상기 폴리아미도아민수지(Polyamidoamine resin)는 콘크리트의 균열 방지 및 인성 증대를 위하여 첨가하는 것으로 상온에서 경화성을 부여하는 성질을 나타내는데, 30 중량%를 초과하면 경화 강도는 향상되나 폴리아미도아민수지가 필요 이상으로 과잉 혼합되어 경제적 측면에서 비용 상승에 따른 문제가 생길 수 있으며, 10 중량% 미만이면 경화 강도 저하의 문제점이 발생할 수 있으므로 10~30 중량%로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 변성지방족아민(Modified aliphatic amine)은 경화시간을 단축시켜주는 역할을 하는데, 20 중량% 미만 첨가하면 건조성이 저하되어 경화시간의 단축이 어렵고 50 중량% 초과하여 첨가하면 색상이 좋지 못하여 선호되지 않으므로, 20~50 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
여기서, 변성지방족아민으로는 메타자일렌디아민 등이 사용 가능하며, 이는 높은 가교밀도를 형성하여 내약품성을 향상시키기에 유리하다.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 경화제의 부분적인 채움을 위한 충전재 역할을 하여 양생시 수축을 줄여주고 파괴인성을 증가시켜 준다. 이러한 탄산칼슘의 투입량에 따라 에폭시퍼티 조성물의 점도가 변화한다.
따라서, 40 중량% 미만 투입되면 일정한 무게를 채우기 위하여 다른 분말 자재를 보충해야 함으로 경제성이 저하될 수 있다는 문제점이 있고 60 중량% 초과하여 투입하면 에폭시퍼티 조성물의 적정 점도를 유지하기 힘들어 탄산칼슘은 40~60 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
다음으로, 마감처리단계는 상기 도포된 에폭시퍼티 조성물의 표면에 탄성에폭시 조성물을 도포하는 단계이다.(S4)
즉, 에폭시퍼티 조성물이 도포된 표면에 탄성에폭시 조성물을 2차로 도포함으로써 콘크리트 자체 건조로 인한 수축 등에 의한 미세균열을 방지하고 탄산가스의 침투를 근원적으로 차단해주기 위한 단계이다.
보다 구체적으로, 에폭시퍼티 조성물을 콘크리트와 평면을 이루도록 도포한 후 탄성에폭시 조성물을 에폭시퍼티 조성물이 포함되도록 에폭시퍼티 조성물보다 상대적으로 넓게 도포한다.
여기서, 탄성에폭시 조성물은, 주제로는 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 30~40 중량%, 이산화티타늄 1~5중량%, 세피오라이트 5~10 중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 주제에 혼합되는 경화제로는 폴리아미드수지 10~20중량%, 변성지방족아민 20~30 중량%, 탄산칼슘 40~50 중량%, 세피오라이트 5~20 중량%를 포함하여 이루어지며, 주제와 경화제는 1:1의 비율로 배합된 것이다.
첫째로, 탄성에폭시 조성물의 주제에 대하여 설명하고자 한다.
상기 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A)에 대하여 기술해보자면, 주제에 분자당 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르, 지환족 에폭사이드 등을 개별적으로 또는 2종 이상 조합하여 중합시킴으로써 수득한 중합체가 사용될 수 있는데, 바람직하게는 글리시딜 에테르의 중합체가 사용되나, 가장 바람직하게는 글리시딜 에테르에 포함되는 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르는 탄성에폭시의 조성물들을 균일하게 분포시키고 산성 수분이나 염화물 이온이 콘크리트 내부에 침투하는 것을 막음으로써 부식 방지의 효과가 있는데, 50 중량% 미만 첨가되면 콘크리트 부식 방지 효과가 미미할 수 있고 60 중량% 초과하면 다른 조성물들의 함유량이 적어져 탄성에폭시 조성물의 물성이 저하될 수 있으므로 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르는 50~60 중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
단, 비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 외에 비스페놀 F계 디글리시딜 에테르도 사용 가능하다.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 탄성에폭시 조성물의 분산성을 제공하는 것으로, 주제에는 30~40 중량%의 범위로 첨가된다. 이는 40 중량%를 초과하여 첨가하면 충진 밀도가 불안정해질 수 있고, 30 중량% 미만이면 탄성에폭시 조성물의 안정성 증대 효과가 미미해질 수 있으므로, 주제에는 30~40 중량%의 탄산칼슘이 첨가되는 것이 바람직하다.
단, 상기한 탄산칼슘을 대신하여 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 산화마그네슘(MgO) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다.
여기서, 주제에 첨가된 탄산칼슘이 경화제에 동일하게 첨가되는 이유는, 탄성에폭시 조성물의 물성을 유지시켜주기 위함이다.
상기 이산화티타늄(TiO2)은 탄성에폭시 조성물 코팅층의 광택을 유지시켜 주기 위한 것으로, 설정한 범위를 초과하여 사용하면 탄성에폭시 조성물 코팅층의 광택이 저하될 뿐만 아니라 표면 조도가 거칠어질 수 있어 1~5 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 세피오라이트(Sepiolite clay)는 탄성에폭시 조성물의 내구성, 수밀성 및 강도성을 향상시키기 위하여 첨가하는데, 이러한 세피오라이트는 철근 피복부족 및 노출부의 균열을 억제할 수 있으며 도포된 에폭시퍼티 조성물 및 콘크리트와의 접착력을 향상시켜준다.
따라서, 세피오라이트가 5 중량% 미만이면 그 효과가 미미할 수 있고, 10 중량% 초과하면 탄성에폭시 조성물의 물성이 저하될 수 있으므로, 5~10 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
여기서, 주제에 첨가된 세피오라이트가 경화제에 동일하게 첨가되는 이유는, 탄성에폭시 조성물의 물성을 유지시켜주기 위함이다.
둘째로, 탄성에폭시 조성물의 경화제에 대하여 설명하고자 한다.
탄성에폭시 조성물의 경화제는 탄성에폭시 조성물을 적절하게 경화시켜 탄산가스 침투 및 방수기능하는 역할을 하는 것으로, 폴리아미드수지와 변성지방족아민 등을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리아미드수지(Polyamide resin)는 탄성에폭시 조성물의 접착 강도 및 경화 강도를 유지시켜 주기 위하여 10~20중량%로 첨가하는데, 20 중량%를 초과하여 혼합하면 탄성에폭시 조성물의 접착 강도 및 경화 강도는 향상되나 변성지방족아민, 탄산칼슘, 및 세피오라이트의 혼합비율이 낮아져 혼합성이 저하될 수 있고, 10 중량% 미만으로 혼합하면 경화가 적절하게 이루어지지 않아 전체적인 물성이 저하되면서 접착 및 경화 효과를 발현할 수 없다.
상기 변성지방족아민(Modified aliphatic amine)은 20~30 중량%로 혼합되는데, 20 중량% 미만으로 혼합되면 경화가 적절하게 이루어지지 않고 30 중량%를 초과하여 혼합되면 경화가 적절하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 탄성에폭시 조성물의 물성이 저하될 수 있으므로 20~30 중량%로 혼합되는 것이 바람직하다.
이때, 변성지방족아민은, 단분자 물질로써 높은 가교밀도를 형성하고 내약품성이 뛰어난 메타자일렌디아민을 사용하는 것이 바람직하나 폴리옥시프로필렌 디아민, 트리에틸렌 테트라아민 및 디에틸렌 트리아민 중 선택되는 1종 이상의 아민 화합물도 사용 가능하다.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 탄성에폭시 조성물의 경화를 촉진시키기 위하여 첨가하는데, 40 중량% 미만이면 경화를 촉진할 수 없고 50 중량%를 초과하면 탄성에폭시 조성물의 물성이 저하될 수 있으므로 40~50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 세피오라이트(Sepiolite clay)는 마그네슘 실리케이트의 수화물인 증점제로써, 콘크리트 및 도포된 에폭시퍼티 조성물 상부면과의 접착력을 향상시켜 공기단축효과를 얻을 수 있다.
또한, 침상구조 입자인 세피오라이트는 탄성에폭시 조성물 도포 후의 균열 발생을 억제할 수 있도록 흡수성 및 유동성을 발현하여 시공성을 개선시킬 수 있다.
따라서, 세피오라이트가 5 중량% 미만이면 접착력 향상 및 시공성 개선을 실현할 수 없으며, 20 중량 % 초과하면 물성이 저하될 수 있으므로 5~20 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
도 4는 도 3에 따른 실시 사진이다.
도 4를 참조하면, 도 3에 따라 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법을 시행하는 실시 사진을 도시하였다.
한편, 에폭시퍼티 조성물과 탄성에폭시 조성물의 도포 면적에 관하여 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설계도이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 A는 철근 피복부족 및 노출부 보수상태의 평면도를 도시하였고, 도 5의 B는 철근 피복부족 및 노출부 보수상태의 종단면도를 도시하였다.
여기서, 에폭시퍼티 조성물과 탄성에폭시 조성물의 도포면적을 설명하고자 한다.
첫째로, 단면복구단계에서 에폭시퍼티 조성물의 도포면적은, 하기 [수학식 1]에 의하여 산출된다.
[수학식 1]
D = n(k+0.02)×0.02
여기서, D는 에폭시퍼티 조성물의 도포면적, n은 손상개소, k는 철근의 총 노출길이에 대한 손상개소(노출길이의 평균값)이다.
이때, k = m/n (n: 손상개소, m: 총 철근노출길이)으로 계산된다.
단, D의 단위는 m2이다.
둘째로, 마감처리단계에서 상기 탄성에폭시 조성물의 도포면적은, 하기 [수학식 2]에 의하여 산출된다.
[수학식 2]
D' = n(k+0.1)×0.1
여기서, D'는 탄성에폭시 조성물의 도포면적, n은 손상개소, k는 철근의 총 노출길이에 대한 손상개소(노출길이의 평균값)이다.
이때, k = m/n (n: 손상개소, m: 총 철근노출길이)으로 계산된다.
단, D'의 단위는 m2이다.
상기에 따른 에폭시퍼티 조성물과 탄성에폭시 조성물의 도포면적을 구하기 위한 가로길이와 세로길이는, 철근 피복부족 및 노출부를 중심으로 여유길이를 고려하여 다음과 같이 산출할 수 있다.
여기서, 에폭시퍼티 조성물로 철근 피복부족 및 노출부의 홈을 메우기 위하여 철근 피복부족 및 노출부 양단에서 가로방향으로 각각 10mm씩 더하고, 철근 피복부족 및 노출부 중심에서 세로방향은 20mm로 에폭시퍼티 조성물의 도포면적(D)을 설정함으로써, 탄성에폭시 조성물이 2차로 도포될 수 있도록 편평한 면을 형성하는 여유 면적을 산출할 수 있다.
또한, 에폭시퍼티 조성물이 도포되어 편평한 면을 형성한 철근 피복부족 및 노출부 양단에서 가로방향으로 각각 50mm씩 더하고, 철근 피복부족 및 노출부 중심에서 세로방향은 100mm로 탄성에폭시 조성물의 도포면적(D')을 설정함으로써, 탄산가스 차단막을 원천적으로 차단하기 위한 면적을 산출할 수 있다.
단, 여기서 가로방향은 노출된 철근길이 방향을 의미한다.
따라서, [수학식 1]과 [수학식 2]에 따른 표준 도포면적을 설정하여, 철근 피복부족 및 노출부(철근노출길이, L)에 에폭시퍼티 조성물을 도포한 후 도포된 에폭시퍼티 조성물의 표면에 탄성에폭시 조성물을 충분한 면적을 형성하여 도포함으로써 탄산화 방지를 극대화시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법은, 최소한의 재료를 이용하여 에폭시퍼티 및 탄성에폭시를 제조함으로써, 콘크리트 표면으로부터 염화물이 내부에 침입하여 철근을 부식시켜 발생하는 염해 등을 1차로 에폭시퍼티를 도포하여 철근 피복부족 및 노출부의 홈을 메워 부착력을 높인 후 2차로 유기질계 탄성에폭시를 도포하여 콘크리트 자체 건조 수축 및 외적 충격 등에 유기적인 대응이 가능하도록 하여 철근 피복부족 및 노출부의 미세균열 방지, 탄산가스 침투를 근원적으로 차단할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 콘크리트의 열화로 인한 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 세정하는 표면처리단계;
    상기 철근 피복부족 및 노출부의 녹을 제거하여 방청하는 방청처리단계;
    상기 방청된 철근 피복부족 및 노출부를 상기 열화된 콘크리트와 함께 에폭시퍼티 조성물을 도포하는 단면복구단계; 및
    상기 도포된 에폭시퍼티 조성물의 표면에 탄성에폭시 조성물을 도포하는 마감처리단계;를 포함하되,
    상기 단면복구단계에서의 에폭시퍼티 조성물은,
    비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 35~55 중량%, 이산화티타늄 0.1~5 중량%를 포함하여 이루어진 주제와, 폴리아미도아민수지 10~30 중량%, 변성지방족아민 20~50 중량%, 탄산칼슘 40~60 중량%를 포함하여 이루어진 경화제가 1:1로 배합된 것을 특징으로 하는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마감처리단계에서의 탄성에폭시 조성물은,
    비스페놀 A계 디글리시딜 에테르 50~60 중량%, 탄산칼슘 30~40 중량%, 이산화티타늄 1~5중량%, 세피오라이트 5~10 중량%를 포함하여 이루어진 주제와, 폴리아미드수지 10~20중량%, 변성지방족아민 20~30 중량%, 탄산칼슘 40~50 중량%, 세피오라이트 5~20 중량%를 포함하여 이루어진 경화제가 1:1로 배합된 것을 특징으로 하는 에폭시퍼티와 탄성에폭시를 이용한 철근 피복부족 및 노출부의 단면보수공법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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