KR101636545B1 - 경화시간 조절형 내염성 보수재 및 그라우팅재와 이를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법 - Google Patents
경화시간 조절형 내염성 보수재 및 그라우팅재와 이를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미세 광물질을 이용한 경화시간 조절형 내염성 보수재 및 경화시간 조절형 내염성 그라우팅재의 제조방법과, 이를 활용하여 시공면의 비표면 형상의 최적화를 위한 치핑방법을 활용한 터널, 암거, 교량 등 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법에 관한 것이다.본 발명은, 미세 광물질을 이용하여 콘크리트 보수재의 경화시간(완결)을 최단 1 시간부터 최장 72 시간까지 다양하게 조절하여, 사계절이 뚜렷한 국내의 기후, 용도, 장소, 공사기간 등 다양한 여건하에서도 콘크리트 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있도록 하기 위한 것으로, 시공면의 비표면 형상의 최적화를 위한 치핑방법을 이용한 터널, 암거, 교량 등의 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법 공법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 미세 광물질을 이용한 경화시간 조절형 내염성 보수재(Hardening Time Controlling Chemical Resistance Repair Materials) 및 경화시간 조절형 내염성 그라우팅재(Hardening Time Controlling Chemical Resistance Grouting Materials)의 제조방법과, 이들 보수재 및 그라우팅재를 이용하여 시공면의 비표면 형상의 최적화를 위한 치핑방법을 활용한 터널, 암거, 교량 등 콘크리트 구조물을 보수하는 공법 및 후면 동공부를 그라우팅에 의해 복원화하는 공법에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 미세 광물질을 이용하여 콘크리트 보수재의 경화시간(완결)을 최단 1 시간부터 최장 72 시간까지 다양하게 조절하여, 사계절이 뚜렷한 국내의 기후, 용도, 장소, 공사기간 등 다양한 여건하에서도 콘크리트 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있도록 하기 위한 것으로, 시공면의 비표면 형상의 최적화를 위한 치핑방법을 이용한 터널, 암거, 교량 등의 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법 공법에 관한 것이다.
종래 경화시간이 한정되면서 열화현상으로 인해 박리, 박락, 부식, 팽창되는 철근 콘크리트 단면 보수재를 사용하여 농한기(늦가을 ~ 초봄)에만 실시하는 농업용 수리 시설물 단면 보수공사의 경우, 경화속도가 늦어서 동결융해 등 이상경화가 발생될 우려를 안고 있다.
또한, 이처럼 경화시간이 한정된 보수재는 항상 습윤 상태에 있는 하수암거 구조물의 보수공사의 경우 프라이머(신구 접착재)의 경화지연으로 보수재와 콘크리트 모체와의 부착력이 저하될 수 있는 우려를 안고 있다.
또한, 뜨거운 여름철 보수공사의 경우 일정한 경화시간을 갖는 보수재는 높은 온도에 의하여 균열 저항성에 취약한 단점을 안고 있다.
또한, 열화된 콘크리트의 제거면이 일정치 않으므로 돌출된 골재 등 비규격화된 콘크리트 비표면은 보수재의 시공시 또 다른 하자원인이 될 수 있는 우려를 안고 있다.
경화시간 조절가능한 콘크리트의 염해 및 중성화 보수재로는 한국특허공개 제10-2015-0071919호가 있다.
이 공개기술은, 콘크리트의 중성화 또는 염해를 방지하거나 진행을 차단시켜 구조물의 안정성과 사용성을 개선하면서도 콘크리트의 압축강도/휨강도, 부착강도 등을 향상시킬 수 있도록, 콘크리트 보수재를 인산암모니움과 산화마그네슘으로 구성되는 마그네시아 인산염 시멘트와, 상기 마그네시아 인산염 시멘트의 응결 및 경화시간을 지연시키는 지연제를 포함한다. 또한, 콘크리트 보수용 모르타르는 인산암모니움과 산화마그네슘으로 구성되는 마그네시아 인산염 시멘트와, 상기 마그네시아 인산염 시멘트의 응결 및 경화시간을 지연시키는 지연제를 포함하는 모르타르로서,상기 인산암모니움/산화마그네슘의 비율이 70% 이상으로 구성된다.
본 발명은 종래 단면 보수재에 관련된 문제점을 개선하도록 창안된 것으로써, 본 발명의 제1목적은 미세 광물질을 이용하여 콘크리트 보수재의 경화시간(완결)을 최단 1 시간부터 최장 72시간까지 다양하게 조절하여 사계절이 뚜렷한 국내의 기후, 용도, 장소, 공사기간 등 다양한 여건하에서도 콘크리트 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있도록 한, 경화시간 조절형 내염성 보수재 및 그라우팅재와, 이를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 내염해성 보수재에 의해 보수시공 후 콘크리트를 염해로부터 보호 가능하도록 하여, 하수암거 구조물, 해양구조물, 교량구조물, 하수처리장, 정수장 등의 화학적인 열화(침식)에 노출된 콘크리트 구조물의 보수에 적합한 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 제3목적은 열화된 콘크리트의 표면의 제거(치핑:chipping)시, 보수재와 콘크리트 모체와의 접착력 증대를 위하여 콘크리트의 비표면적을 확대하도록 치핑면을 "V" 형상의 홈 형태로 일정하게 만들어 비표면적이 2배 ~ 3배 정도 증가되도록 함으로써 보다 견고한 접착면을 확보할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 제4목적은 강력한 수중 불분리 특성을 갖는 내염해성 그라우팅 주입재를 이용하여 암거 및 터널형 콘크리트 구조물의 후면 동공부를 효율적으로 복원화시키는 기술을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 경화시간 조절형 내염성 보수재는, 입경 1.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 30 ~ 45중량%, C12A7 미세 광물질(분말도: 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 10중량%, C3A 미세 광물질(분말도: 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 친수성 폴리프로필렌 단섬유(길이:10mm) 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 기포제거제 0.1 ~ 2중량%, 순도 99.9% 이상의 아크릴수지분말 중량비 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 경화시간 조절형 내염성 보수재를 활용한 콘크리트 구조물의 보수공법은, 열화부 콘크리트를 제거하는 공정; 표면을 고압 살수 세척하는 공정; 경화시간 조절형 내염성 몰탈 보수재로 단면을 복구하는 공정; 및 내염해성 표면강화제를 도포하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
열화부 콘크리트 제거공정은, V자 형상 홈의 형상화를 통한 치핑에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 경화시간 조절형 내염성 보수재를 활용한 콘크리트 구조물의 보수공법은, 열화부 콘크리트를 제거하는 공정; 철근부식부를 제거 및 방청 처리하는 공정; 표면을 고압 살수 세척하는 공정; 경화시간 조절형 내염성 몰탈 보수재로 단면을 복구하는 공정; 및 내염해성 표면강화제를 도포하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
열화부 콘크리트 제거공정은, V자 형상 홈의 형상화를 통한 치핑에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후면 동공부 주입용 그라우트재는, 입경 0.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 중량비 30 ~ 45중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 15중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 친수성 폴리프로필렌 단섬유(길이:10mm) 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 5중량%, 폴리카르본산 고성능유동화제 0.1 ~ 1중량%, 수중 불분리제(웰검) 0.01 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.05 ~ 0.8중량%, 순도 99% 이상의 아크릴수지 분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 콘크리트 구조물의 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법은, 비파괴로 콘크리트 후면 동공부를 검사하는 공정; 주입구 간격을 결정하는 공정; 동공부 중심 주입구를 천공하는 것; 경화시간 조절형 후면 동공부 주입용 그라우트재를 동공부에 주입 시공하는 공정; 및 급결수지재를 이용하여 주입구를 폐쇄하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 미세 광물질을 이용하여 콘크리트 보수재의 경화시간(완결)을 최단 1시간부터 최장 72시간까지 다양하게 조절 가능함으로써, 사계절이 뚜렷한 국내의 기후, 용도, 장소, 공사기간 등 다양한 여건하에 콘크리트 보수공사를 보다 효율적으로 시공할 수 있다.
둘째, 본 발명의 내염해성 특성을 갖는 콘크리트 보수재 및 동공부 주입용 그라우트재는 시공 및 복원 후 터널 및 암거 콘크리트 구조물을 염해로부터 보호하는 기능을 가지고 있으므로, 하수암거 구조물, 해양구조물, 교량구조물, 하수처리장, 정수장 등의 화학적인 열화(침식)에 노출된 콘크리트 구조물의 보수시 장기적인 내구성을 증대시켜 콘크리트 구조물의 내구 년한을 연장시키는 효과가 있다.
셋째, 콘크리트의 단면보수에서 열화된 콘크리트의 표면의 제거(치핑:chipping)시, 보수재가 부착되는 콘크리트 모체와의 접착력 증대를 위하여 콘크리트의 비표면적을 최대한 확대하고자 치핑면을 "V" 형상의 홈 형태로 일정하게 만들면 비표면적이 2배 ~ 3배 정도 증가되어 보다 넓은 비표면적을 확보할 수 있다. 따라서 콘크리트 모체와 보수재와의 견고한 접착력을 확보할 수 있는 치핑방법의 규격화를 통하여 효율적인 시공품질을 갖는 콘크리트 구조물의 보수공법의 기술을 제공하는 효과가 있다.
넷째, 강력한 수중 불분리 특성을 갖는 내염해성 후면 동공부 그라우팅 주입재를 이용하여 암거 및 터널형 콘크리트 구조물의 후면 동공부를 효율적으로 복원함으로써 최근 수도권 도심부 도로에서 빈번하게 발생하는 싱크홀의 발생원을 사전에 차단할 수 있는 복원화 기술을 제공하는 효과가 있다.
다섯째, 후면 동공부 주입용 그라우트재는 강력한 수중 불분리 특성을 가지고 있으므로, 복원화 공사시 후면부내에 상존하는 지하수의 흐름에 의해서 주입된 그라우트재의 손실이 없어 보다 신속하고 효율적인 동공부 복원화 공법을 제공하는 효과를 가지고 있다.
도 1 및 도 2는 경화시간 조절형 내염해성 콘크리트 단면보수재를 이용하여 콘크리트 단면복구방법의 공정 순서도로써,
도 1은 철근 비노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강공정 순서도,
도 2는 철근부식노출 콘크리트 단면복구 및 단면보강공정 순서도,
도 3은 경화시간 조절형 내염해성 후면 동공부 그라우트재를 이용하여 후면 동공부 복원화공법 순서도로써, 터널 및 암거형 콘크리트 구조물을 후면 동공부 복원화 공정 순서도.
도 1은 철근 비노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강공정 순서도,
도 2는 철근부식노출 콘크리트 단면복구 및 단면보강공정 순서도,
도 3은 경화시간 조절형 내염해성 후면 동공부 그라우트재를 이용하여 후면 동공부 복원화공법 순서도로써, 터널 및 암거형 콘크리트 구조물을 후면 동공부 복원화 공정 순서도.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
최근 도심지 도로주변에서 빈번하게 발생하는 싱크홀의 발생원인은 수로 암거주변의 누수로 인해 동공이 발생되고, 동공이 확대되어 포트홀이 생기는 것으로 확인되었다.
본 발명에서는 경화시간 조절형 내염해성 후면 동공부 그라우팅공법을 통하여 암거 및 터널 콘크리트 구조물의 후면에 발생된 동공부를 복원시키고자 하는 것이다.
종래의 기술은 콘크리트 보수재의 경화시간이 개별적으로 한정되어 있어 기후, 용도, 장소, 공사기간 등의 다양화 보수공사 현장의 여건을 충족하는데 일정한 한계를 가지고 있었으나, 본 발명은 경화시간을 다양하게 조절할 수 있어서 광범위한 영역에 적용할 수 있는 기술이다.
또한, 본 발명의 내염해성 보수재는 보수시공 후 콘크리트를 염해로부터 보호하는 기능을 가지고 있으므로, 하수암거 구조물, 해양구조물, 교량구조물, 하수처리장, 정수장등의 화학적인 열화(침식)에 노출된 콘크리트 구조물의 보수에 적합한 기술이다.
또한, 종래의 기술은 보수재의 경화시간이 일정하여 콘크리트 표면이 습한 상태에서는 프라이머(신구 접착재)를 처리해야 하는 추가공정을 포함하고 있어 콘크리트 표면이 습윤한 상태에서는 시공이 불가능하였으나, 본 발명은 보수재의 경화시간을 조절할 수 있으므로 콘크리트 표면이 습한 상태에서도 프라이머(신구 접착재)를 처리하는 공정이 필요없이 보수재를 시공할 수 있다.
또한, 암거 및 터널 콘크리트 구조물의 후면에 발생된 동공부를 복원시키기 위한 종래의 기술은 그라우팅 주입재의 경화시간이 길고, 수중 불분리 특성이 미약하여 암거 및 터널 콘크리트 구조물의 후면에 발생된 동공부를 채움에 있어 동공부에 흐르는 지하수 및 유출수에 의하여 그라우팅재가 손실 또는 유실되는 경우가 빈번히 발생하여 재시공하거나 완공이 불가능한 사례들이 발생하였다.
본 발명에서는 경화시간 조절형 및 내염해성 그라우팅 주입재를 사용하여 경화시간을 단축시키며 강력한 수중 불분리성을 부여하여 종래의 문제를 해결하고자 하였다.
또한, 종래 보수 시공하고자 하는 열화된 콘크리트의 표면 제거(치핑:chipping) 기술은 치핑장치(도구)와 치핑깊이에 관한 것일 뿐, 보수재와 이 보수재가 부착되는 콘크리트 표면의 형상에 대하여는 특별히 정하고 있지 않은바, 본 발명에서는 열화된 콘크리트의 표면 제거(치핑)시, 보수재와 콘크리트 모체와의 접착력을 증대시키기 위하여 콘크리트의 비표면적을 확대하도록 치핑면을 "V" 형상의 홈 형태로 일정하게 만든다. 따라서 비표면적이 2배 ~ 3배 정도 증가되어 보다 견고한 접착면을 확보할 수 있게 된다.
본 발명은 경화시간을 최단 1시간에서 최장 72시간까지 다양하게 조절할 수 있으므로 기존의 콘크리트 보수공법에 비하여 기후, 용도, 장소, 공사기간 등의 다양한 보수공사 현장의 여건을 충족할 수 있어 광범위한 영역에 적용할 수 있는 기술이며, 경제적으로도 공사단축 등으로 막대한 절감효과를 얻을 수 있으므로 콘크리트 단면보수공사의 합리적 해결방안이라 할 수 있다.
본 발명에 따른 경화시간 조절형 내염해성 콘크리트 단면 보수재는, 입경 1.5mm 이하의 천연 모래 30 ~ 45 중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 30 ~ 45중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 10중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10 중량%, 친수성 폴리프로필렌 단섬유(길이:10mm) 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 구연산 분말 0.1 ~ 2%, 기포제거제 0.1 ~ 2중량%, 순도 99.9% 이상의 아크릴수지분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%로 구성된다.
상기 C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g)은 광물질 급결제로서 보수재 및 그라우트재의 경화시간을 용도에 맞게 조절하기 위하여 사용하는 재료이다. 경화시간을 짧게 하기 위하여 과도한 양을 첨가하면 작업시간이 급격하게 짧아져서 시공성이 저하되므로 상기의 재료중 지연제로서의 역할을 하는 구연산의 사용량을 병행하여 조절함으로서 필요한 작업시간을 확보할 수 있으며, C12A7 미세 광물질의 적정 사용량은 전체의 1 ~ 10중량%가 적합하다.
또한, C3A 미세 광물질은 알파형 반수석고와 반응하여 보수재 및 주입재의 무수축성, 상세히 설명하면 시멘트의 수화반응시 발생하는 수축률을 보상하기 위한 팽창성 발현을 위하여 잔골재의 조립율 및 시멘트의 사용함량에 따라 C3A 미세 광물질의 적정 사용량은 전체의 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고는 1 ~ 10중량%의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 친수성 폴리프로필렌 단섬유는 보수재의 급격한 수분증발로 인해 발생하는 건조수축 균열을 억제하기 위하여 사용되며, 사용량이 과다하면 제조 및 시공시 엉김현상이 발생하므로 사용량은 전체의 0.5 ~ 5중량%가 바람직하다.
감수제는 보수재 및 주입재에서 물 사용량을 감소시켜 제1목적은 고강도성의 발현을 위한 것이고, 제2목적은 시공시 수분함량을 최소화시켜 수분증발을 억제하여 건조수축균열을 방지하기 위하여 사용되며, 적정사용량은 0.1 ~ 2중량%가 적합하다.
또한, 리튬실리케이트는 보수시공하고자 하는 콘크리트가 열화되어 중성화가 진행중이므로 알카리 회복과 수밀성을 향상시켜 시공 후 안정된 콘크리트 구조물로 복원시킴으로서 내구 년한을 보다 길게 연장시키고자 사용하며, 적정사용량은 전체 조성물의 0.1 ~ 2중량%가 바람직하다.
아울러, 수산화리튬은 경화시간을 조절하기 위하여 C12A7 미세 광물질의 급결제를 과도하게 변화시킴에 따라 발생할 수 있는 수화반응의 불안정성을 통한 비정상 경화현상(팽창 등)을 사전에 제거하기 위한 경화촉진제로서 사용하며, 적정사용량은 전체조성물의 0.1 ~ 2중량%가 적합하다.
순도 99.9% 이상의 아크릴수지분말은 내화학성이 가장 뛰어난 에멀젼 분말로서 특히, 내염해성 보수재의 핵심원료로서의 성능을 발현시키는 역할을 하며, 적정사용량은 전체 조성물의 0.5 ~ 5중량%가 바람직하다.
또한, 지연제인 구연산은 C12A7 미세 광물질의 급결성을 제어하여 보수재 및 주입재의 작업시간을 연장하기 위하여 사용하며, C12A7 미세 광물질의 사용량과 비례하여 사용하며, 적정 사용량은 0.1 ~ 2중량%가 바람직하다.
상기와 같은 조성물로 구성된 경화시간 조절형 내염해성 콘크리트 단면보수재의 실시예에 대하여 배합표를 표 1에, 시험결과를 표 2에 나타내었다. 표 1은 중량부 단위로서, 각 경화시간별 시멘트 중량부에 대하여 다른 성분들을 소정 중량부로 배합한 것이다.
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| 원 료 경화시간 별 배합 |
시멘트 | 모래 | C12A7 | C3A | 알파형 반수석고 | 폴리프로 필렌섬유 |
아크릴 수지 |
감수재 | 구연산 | 기포제거제 | 리튬실리케이트 | 수산화리튬 | 알루미늄금속분말 |
| 1시간 | 40 | 35 | 5 | 5 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | 1 | 0.2 | 1.5 | 1.6 | 0.005 |
| 2시간 | 45 | 33 | 3 | 6 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | 0.5 | 0.2 | 0.5 | 1 | 0.005 |
| 4시간 | 46.4 | 33 | 1 | 8 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.5 | 0.005 |
| 6시간 | 47 | 33 | 0.5 | 8 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.005 |
| 12시간 | 47 | 33 | 0.3 | 8 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | 0.01 | 0.2 | 0.1 | 0.05 | 0.005 |
| 24시간 | 47 | 33 | 0.2 | 8 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | - | 0.2 | 0.1 | 0.01 | 0.005 |
| 48시간 | 48 | 33 | 0.1 | 8 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | - | 0.2 | 0.1 | - | 0.005 |
| 72시간 | 48 | 33 | 0.1 | 8 | 5 | 0.5 | 5 | 0.2 | - | 0.2 | 0.1 | - | 0.005 |
| 배합번호 평가요소 |
기준/ 단위 |
1시간 | 2시간 | 4시간 | 6시간 | 12시간 | 24시간 | 48시간 | 72시간 | 시험기준 |
| 부착강도 | kgf/cm2 | 12 | 13 | 14 | 14 | 16 | 16 | 18 | 18 | KSM 2609 |
| 경화시간별 압축강도 | kgf/cm2 | 250 | 380 | 402 | 410 | 420 | 420 | 520 | 530 | KS M 6010 |
| 경화시간별 휨강도 |
kgf/cm2 | 5.6 | 6.2 | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 9.6 | 10.6 | KSM 2609 |
| 길이변화율 | 이상유무 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.02 | -0.015 | KS M 5000 |
| 5% 황산용액 7일 침지후 무게변화 | 이상유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 내화학성 |
| 균열성 | 이상유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 |
또한, 상기와 같은 조성물로 구성된 경화시간 조절형 내염해성 콘크리트 단면 보수재를 이용하여 콘크리트 단면 복구방법의 실시예를 도 1과 도 2로 나타내었다. 도 1은 철근 비노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강방법이고, 도 2는 철근부식노출 콘크리트 단면복구 및 단면보강방법이다.
또한, 본 발명의 후면 동공부 주입용 그라우트재는 입경 0.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 중량비 30 ~ 45중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 15중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 길이 10mm의 친수성 폴리프로필렌 단섬유 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 5 중량%, 폴리카르본산 고성능 유동화제 0.1 ~ 1중량%, 수중 불분리제(웰검) 0.01 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.05 ~ 0.8중량%, 순도 99% 이상의 아크릴수지 분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%로 구성되는 조성물이다.
상기 C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g)은 광물질 급결제로서 보수재 및 그라우트재의 경화시간을 용도에 맞게 조절하기 위하여 사용하는 재료이다. 경화시간을 짧게 하기 위하여 과도한 양을 첨가하면 작업시간이 급격하게 짧아져서 시공성을 떨어뜨리므로 상기의 재료중 지연제로서의 역할을 하는 구연산의 사용량을 병행하여 조절함으로서 필요한 작업시간을 확보할 수 있으며, C12A7 미세 광물질의 적정 사용량은 전체의 1 ~ 15중량%가 적합하다.
또한, C3A 미세 광물질은 알파형 반수석고와 반응하여 보수재 및 주입재의 무수축성, 상세히 설명하면 시멘트의 수화반응시 발생하는 수축률을 보상하기 위한 팽창성이 발현시키기 위하여 잔골재의 조립율 및 시멘트의 사용함량에 따라 C3A 미세 광물질의 적정사용량은 전체의 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고는 1 ~ 10중량%의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 감수제는 보수재 및 주입재에서 물 사용량을 감소시켜 제1목적은 고강도성의 발현을 위한 것이고, 제2목적은 시공시 수분함량을 최소화시켜 수분증발을 억제하여 건조수축균열을 방지하기 위하여 사용되며, 적정사용량은 0.1 ~ 5중량%가 적합하다.
또한, 리튬실리케이트는 보수 시공하고자 하는 콘크리트가 열화되어 중성화가 진행중이므로 알카리 회복과 수밀성을 향상시켜 시공 후 안정된 콘크리트 구조물로 복원시킴으로서 내구 년한을 보다 길게 연장시키고자 사용하며, 적정사용량은 전체 조성물의 0.1 ~ 2중량%가 바람직하다.
아울러, 수산화리튬은 경화시간을 조절하기 위하여 C12A7 미세 광물질의 급결제를 과도하게 변화시킴에 따라 발생할 수 있는 수화반응의 불안정성을 통한 비정상 경화현상(팽창 등)을 사전에 제거하기 위한 경화촉진제로서 사용하며 적정사용량은 전체 조성물의 0.1 ~ 2중량%가 적합하다.
또한, 폴리카르본산 고성능 유동화제는 후면 동공부 주입용 그라우트제의 주입성능, 즉 고유동 성능을 발현하는 재료이며 사용량이 과다하면 골재 분리현상이 발생하여 주입시 재료분리로 인한 막힘 현상이 발생하며, 사용량이 적으면 주입성이 떨어져서, 적정사용량은 전체조성물의 0.1 ~ 1중량%이다.
아울러 수중 불분리제인 웰검은 후면 동공부 그라우트가 지하수 및 유출수 등에 의하여 손실되거나 수중에서 분리되는 것을 방지하기 위하여 사용되며, 그 사용량이 과다하면 점성이 증대되어 유동성 즉 주입성능이 저하되며 그 사용량이 낮으면 수중 불분리성이 저하되므로 그 적정사용량은 전체 조성물의 0.01 ~ 2중량%가 바람직하다.
순도 99.9% 이상의 아크릴수지 분말은 내화학성이 가장 뛰어난 에멀젼 분말로서 특히, 내염해성 보수재의 핵심원료로서의 성능을 발현시키는 역할을 하며, 적정 사용량은 전체 조성물의 0.5 ~ 5중량%가 바람직하다.
또한, 지연제인 구연산은 C12A7 미세 광물질의 급결성을 제어하여 보수재 및 주입재의 작업시간을 연장하기 위하여 사용하며, C12A7 미세 광물질의 사용량과 비례하여 사용하며, 적정사용량은 0.05 ~ 0.8중량%가 바람직하다.
상기와 같은 조성물로 구성된 경화시간 조절형 내염해성 후면 동공부 그라우트재의 실시예에 대하여 배합표를 표 3에, 시험결과를 표 4에 각각 나타내었다. 표 3은 중량부 단위로서, 각 경화시간별 시멘트 중량부에 대하여 다른 성분들을 소정 중량부로 배합한 것이다.
| 제품원료 경화시간 별 배합 |
시멘트 | 천연규사 | C12A7 | C3A | 알파형반수석고 | 수중불분리제 | 폴리카르본산유동화제 | 리튬실리케이트 | 수산화리튬 | 구연산 | 기포제거제 | 아크릴수지 | 알루미늄분말 | 합계 |
| 1시간 | 32 | 32 | 14 | 10 | 5 | 0.1 | 0.2 | 1 | 0.5 | 0.8 | 0.2 | 5 | 0.0005 | 100.8005 |
| 2시간 | 35 | 35 | 10 | 8 | 5 | 0.2 | 0.2 | 0.8 | 0.3 | 0.4 | 0.2 | 5 | 0.0007 | 100.1007 |
| 4시간 | 37 | 39 | 5 | 8 | 5 | 0.2 | 0.2 | 0.5 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 5 | 0.0008 | 100.4008 |
| 6시간 | 39 | 40 | 2 | 8 | 5 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 5 | 0.001 | 100.001 |
| 12시간 | 41 | 42 | 1 | 6 | 5 | 0.3 | 0.3 | 0.1 | 0.1 | 0.05 | 0.1 | 5 | 0.001 | 100.951 |
| 24시간 | 42 | 42 | 0.5 | 5 | 5 | 0.3 | 0.3 | 0.1 | 0.1 | - | 0.1 | 5 | 0.001 | 100.401 |
| 48시간 | 42 | 43 | - | 5 | 5 | 0.3 | 0.3 | 0.1 | 0.05 | - | 0.1 | 5 | 0.001 | 100.851 |
| 72시간 | 42 | 43 | - | 5 | 5 | 0.3 | 0.3 | 0.1 | 0.05 | - | 0.1 | 5 | 0.001 | 100.851 |
| 배합번호 평가요소 |
기준/ 단위 |
1시간 | 2시간 | 4시간 | 6시간 | 12시간 | 24시간 | 48시간 | 72시간 | 시험기준 |
| 부착강도 | kgf/cm2 | 11 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | KSM 2609 |
| 경화시간별 압축강도 | kgf/cm2 | 240 | 350 | 380 | 400 | 400 | 410 | 450 | 480 | KS M 6010 |
| 경화시간별 휨강도 |
kgf/cm2 | 5.2 | 5.4 | 5.8 | 5.8 | 5.8 | 6.0 | 6.5 | 7.5 | KSM 2609 |
| 길이변화율 | 이상유무 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.02 | -0.015 | KS M 5000 |
| 유동성 | mm | 240 | 245 | 250 | 260 | 265 | 260 | 260 | 260 | KS L 5111 |
| 5% 황산용액 7일 침지후 무게변화 | 이상유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 내화학성 |
| 균열성 | 이상유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | |
| 수중불분리성 | 이상유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 |
또한, 상기와 같은 조성물로 구성된 경화시간 조절형 내염해성 후면 동공부 그라우트재를 이용하여 후면 동공부 복원화공법의 실시예를 도 3에 나타내었다. 도 3은 터널 및 암거형 콘크리트 구조물을 후면 동공부 복원화 공법이다.
Claims (7)
- 입경 1.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 30 ~ 45 중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 10중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 길이 10mm의 친수성 폴리프로필렌 단섬유 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 기포제거제 0.1 ~ 2중량%, 순도 99.9% 이상의 아크릴수지분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 경화시간 조절형 내염성 보수재.
- 열화부 콘크리트를 제거하는 공정;
표면을 고압살수 세척하는 공정;
입경 1.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 30 ~ 45 중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 10중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 길이 10mm의 친수성 폴리프로필렌 단섬유 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 기포제거제 0.1 ~ 2중량%, 순도 99.9% 이상의 아크릴수지분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%를 혼합하여 제조된 경화시간 조절형 내염성 보수재로 단면을 복구하는 공정; 및
내염해성 표면강화제를 도포하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철근 비노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강방법. - 제2항에 있어서, 상기 열화부 콘크리트 제거공정은
V자 형상 홈의 형상화를 통한 치핑에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근 비노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강방법. - 열화부 콘크리트를 제거하는 공정;
철근부식부를 제거 및 방청처리하는 공정;
표면을 고압살수 세척하는 공정;
입경 1.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 30 ~ 45 중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 10중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 길이 10mm의 친수성 폴리프로필렌 단섬유 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 기포제거제 0.1 ~ 2중량%, 순도 99.9% 이상의 아크릴수지분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%를 혼합하여 제조된 경화시간 조절형 내염성 보수재로 단면을 복구하는 공정; 및
내염해성 표면강화제를 도포하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철근 노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강방법. - 제4항에 있어서, 상기 열화부 콘크리트 제거공정은
V자 형상 홈의 형상화를 통한 치핑에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근 노출시 콘크리트 단면복구 및 단면보강방법. - 입경 0.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45 중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 중량비 30 ~ 45중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 15중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수석고 1 ~ 10중량%, 길이 10mm의 친수성 폴리프로필렌 단섬유 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 5중량%, 폴리카르본산 고성능유동화제 0.1 ~ 1중량%, 수중 불분리제 0.01 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.05 ~ 0.8중량%, 순도 99% 이상의 아크릴수지 분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 후면 동공부 주입용 그라우트재.
- 비파괴로 콘크리트 후면 동공부를 검사하는 공정;
주입구 간격을 결정하는 공정; 동공부 중심 주입구를 천공하는 것;
입경 0.5mm 이하의 천연 규사 30 ~ 45 중량%, 1종 포틀랜드 시멘트 중량비 30 ~ 45중량%, C12A7 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 이상) 1 ~ 15중량%, C3A 미세 광물질(분말도 : 10,000 braine(cm2/g) 5 ~ 15중량%, 알파형 반수 석고 1 ~ 10중량%, 길이 10mm의 친수성 폴리프로필렌 단섬유 0.5 ~ 5중량%, 감수제 0.1 ~ 5중량%, 폴리카르본산 고성능유동화제 0.1 ~ 1중량%, 수중 불분리제 0.01 ~ 2중량%, 리튬실리케이트 0.1 ~ 2중량%, 수산화리튬 0.1 ~ 2중량%, 구연산 0.05 ~ 0.8중량%, 순도 99% 이상의 아크릴수지 분말 0.5 ~ 5중량%, 알루미늄 금속분말 0.001 ~ 0.01중량%을 혼합하여 제조된 경화시간 조절형 후면 동공부 주입용 그라우트재를 동공부에 주입 시공하는 공정; 및
급결지수재를 이용하여 주입구를 폐쇄하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법.
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| KR1020150139381A KR101636545B1 (ko) | 2015-10-02 | 2015-10-02 | 경화시간 조절형 내염성 보수재 및 그라우팅재와 이를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 동공부 그라우팅 복원화 공법 |
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