KR101741798B1 - 콘크리트 교면의 방수층 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 교량의 상판에 적용되어 교면의 내구성, 방수성, 염화물 침투 저항성을 향상시킴과 아울러 아스팔트 포장층과의 결합력을 향상시킬 수 있는 콘크리트 교면의 방수층 구조를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 콘크리트 슬래브 교면 상부에 아스콘 포장작업을 수행하기 전 포설되는 방수층에 있어서, 콘크리트 상부에 포설되며 콘크리트의 미세공극으로 침투하여 수막을 형성하기 위한 실록산 혼합물과 콘크리트와의 강한 접착력을 위한 클로로프렌(chloroprene)고무를 혼합한 1차 프라이머와; 상도와의 결합력을 높이기 위해 상기 1차 프라이머 위에 도포되는 2차 프라이머와; 상기 2차 프라이머 상부에 포설되며 고무액과 고형 고무칩이 혼합된 성상을 갖는 도막방수제;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 침투방수와 도막방수의 기능성을 동시에 갖고 있으므로 도막의 항속성이 우수하고 시공시간이 절감되며 방수층 최상부가 고무칩을 갖는 구조이므로 균일한 두께로 상도가 이루어져 방수층의 내구성이 우수한 장점 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

콘크리트 교면의 방수층 구조 {Waterproofing layer structure of concrete bridge deck}

본 발명은 콘크리트 교면의 방수층 구조로서, 이를 보다 상세히 설명하면 콘크리트 교량의 상판에 적용되어 교면의 내구성, 방수성, 염화물 침투 저항성을 향상시킴과 아울러 아스팔트 포장층과의 결합력을 향상시킬 수 있는 콘크리트 교면의 방수층 구조에 관한 것이다.

교량의 교면은 통행하는 차량에 의한 반복하중, 충격, 진동의 영향과 외기의 변화에 따른 수축팽장 그리고 비, 바람, 수증기와 같은 자연적인 영향을 받게 된다. 따라서 오랜 사용에 따라 교량의 슬래브 상면에는 균열 발생을 피할 수 없고 균열부로 빗물이 침투하여 철근을 부식시키고, 동절기의 경우 콘크리트에 동결융해 작용이 반복되어 콘크리트의 열화가 우려되며, 특히 제설작업에 사용되는 제설제(염화캄슘)는 염화물을 포함하고 있어 콘크리트 내부에 침투시 철근 부식을 더욱 촉진시켜 구조물의 내구성 저하 및 안전성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서 이같은 문제점을 해결하고 교량의 내구성 향상을 위해 교량의 콘크리트 슬래브 상부에 방수재를 도포한 후 아스팔트로 마감 포장이 이루어진다.

종래의 교면방수공법으로는 침투식 방수재, 도막식 방수재, 시트 방수공법이 널리 사용되고 있는데, 각 공법은 특유의 장단점을 갖고 있으므로 시공하는 장소와 환경에 따라 선택적으로 사용되고 있다.

침투식 방수공법은 적용하기에 매우 간편하고 경제적인 이유로 폭넓게 사용되어 왔으나 고강도 콘크리트 교면에는 방수제가 충분히 침투되지 않아 방수성능을 기대할 수 없는 단점이 있다.

도막식 방수공법은 수성 또는 유성의 액상 재료를 교량 슬래브 상면에 롤러나 스프레이 또는 붓으로 도포하여 방수층을 형성하는 것으로서 접착력이 비교적 우수하여 표층밀림현상이 적인 장점이 있으나 교량의 슬래브 바탕면에 균열이 발생할 경우 이에 대한 대처 능력이 떨어진다.

시트식 방수공법은 균일한 방수층 두께를 형성할 수 있고, 교량 슬래브 바탕면의 균열에도 대응할 수 있으나, 차량 하중에 의해 손상될 수 있고, 교면 포장층 시공 시 아스팔트 또는 콘크리트의 피니셔에 의해 찢겨질 우려가 있고, 그로 인해 교면 포장층으로부터 침투되는 물이나 염화물이 교량 슬래브로 침투되어 교량의 슬래브가 열화되거나 철근이 부식되게 되는 문제점이 있다.

이에 최근에는 침투식 방수재와 도막식 방수재를 차례로 적용하여 서로간의 단점들을 보완하기 위한 시공방법이 행하여지고 있으나 두가지 공법을 적용함에 따라 도포작업시간과 침투방수의 건조시간이 추가로 소요되어 차량통제시간이 늘어나 불편이 가중되고 작업 비용이 증가하는 문제점이 대두되고 있다.

두 가지 이상의 공법이 혼합하여 적용하고 있는 다른 기술로는 대한민국 등록특허공보 10-1433129호 에서는 아스팔트 우레탄 방수 도막재와 혼합수지 보호시트를 포함하는 이중복합 노출 방수시트 및 이의 시공방법에 관한 기술을 개시하고 있으며, 이는 아스팔트와 우레탄이 혼합된 방수 도막재 상부에 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 에틸비닐아세테이트 혼합물이 압출 성형된 혼합수지시트를 포함하는 혼합수지 보호시트를 적층시킨 이중복합 노출 방수구조에 관한 기술을 제안하고 있다. 하지만 상기 기술 역시 다단계의 적층구조를 가지고 있어서 작업시간이 많이 소요되며, 요철부분이 있는 경우에는 도막층 두께가 일정하게 형성되지 않고 얇게 형성되는 부부분이 생기게 되고, 이 부분에서 최종 아스콘을 포설하는 작업을 실시하는 과정에서 공사를 위한 중장비 및 작업차량의 하중에 영향을 받아 그 도포층이 깨지는 등의 문제점이 있었다.

KR 10-1433129 B1 (2014.08.18.)

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서,

별도로 시차를 두고 이루어지던 침부방수와 도막방수를 한 번의 과정을 통해 이루어질 수 있도록 하는 일차 프라이머를 포함하며, 최상층부 방수층으로 칩 형태의 고형물을 갖는 구조를 갖는 콘크리트 교면 방수층 구조를 제공함을 발명에서 해결하고자 하는 과제로 한다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 참작할 수 있다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 콘크리트 슬래브 교면 상부에 아스콘 포장작업을 수행하기 전 포설되는 방수층에 있어서, 콘크리트 상부에 포설되며 콘크리트의 미세공극으로 침투하여 수막을 형성하기 위한 실록산 혼합물과 콘크리트와의 강한 접착력을 위한 클로로프렌(chloroprene)고무를 혼합한 1차 프라이머와; 상도와의 결합력을 높이기 위해 상기 1차 프라이머 위에 도포되는 2차 프라이머와; 상기 2차 프라이머 상부에 포설되며 고무액과 고형 고무칩이 혼합된 성상을 갖는 도막방수제;로 구성되도록 한 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 1차 프라이머가 침투방수와 도막방수의 기능성을 동시에 갖고 있으므로 한 번의 공정만으로 침투방수와 도막방수의 효과를 제공하여 방수시간을 대폭 절감할 수 있고 방수 항속성도 배가되는 효과가 있다.

또한 방수층 최상층이 칩구조이므로 균일한 두께로 상도가 이루어져 방수층이 손쉽게 파손되는 것을 예방하고, 고형물의 칩 구조를 갖기 위해 용재가 적게 사용되므로 양생이 신속하게 이루어지고 기포발생이 줄어들어 신속하면서도 방수상태가 양호한 장점이 있다.

또한 방수공사의 시공이 간편하고 방수가 신속히 이루어지므로 방수비용이 절감되는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 방수층을 시공하는 단계를 보인 공정도
도 2는 본 발명에서 제공하는 콘크리트 교면 방수층 구조를 보인 확대단면도
도 3 (가)는 종래 방수층의 시공상태를 보인 단면도
도 3 (나)는 본 발명에서 제공하는 방수층의 시공상태를 보인 단면도

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 방수층을 시공하는 단계를 보인 공정도이고 도 2는 본 발명에서 제공하는 콘크리트 교면 방수층 구조를 보인 확대단면도이다.

구조적으로 콘크리트의 슬래브 두께가 얇은 교량의 상판은 통행하는 차량들로 인한 외력을 받게 되고 외기에 노출되어 있으므로 기온변화로 인한 수축팽창의 영향을 지속적으로 받게 되어 균열과 박리를 피할 수가 없으며, 그로 인해 발생한 틈새로 우수나 염분이 침투하여 구조물의 안전성을 크게 위협할 수 있으므로 교량의 내구성을 높이기 위한 방수층(1)의 시공은 매우 중요하다.

본 발명은 이와 같이 상판 콘크리트(2) 교면에 아스콘(6)을 포장하기 전 교량의 내구성을 높이기 위해 시공하는 방수층(1)의 구조에 관한 것으로, 이하에서 본 발명에서 제공하는 콘크리트 교면 방수층의 시공순서와 방법 및 그 구조를 도면을 참조하여 설명한다.

- 방수층(1) 시공방법

1. 콘크리트 표면처리 공정

방수층(1)을 시공하기 전 슬래브 상부의 물기나 오염물 제거하고 콘크리트(2) 타설 중 생긴 슬래브 상부의 돌출부분은 미리 그라인더로 연마한다.

특히 콘크리트(2) 표면이나 공극에 있는 먼지나 시멘트가루들은 방수재를 도포하기 전에 진공흡입기나 에어블러워 등으로 제거하여 하기에 상술할 1차 프라이머(3)가 공극으로 잘 스며들 수 있게 한다.
또한 콘크리트 표면에 생긴 소규모 크랙(0.3mm이하)에는 1차 프라이머(3)를 투입하여 매우도록 하되, 크랙이 큰 경우에는 에폭시나 시멘트몰탈 등으로 충진해 두는 것이 바람직하다.

2. 1차 프라이머 도포공정

콘크리트(2) 표면처리가 마무리된 콘크리트 상부에는 저압스프레이나 롤러를 이용하여 1차 프라이머(3)를 균일하게 도포한다.
상기 1차 프라이머(3)는 실란트와 실록산의 혼합물로 슬래브 표면에 도포하면 콘크리트(2)의 미세공극으로 방수재가 2mm이상 침투하여 실리콘화 되어 반영구적인 수막을 형성함으로써 우수나 제설용 염화칼슘에 의한 염분 침투를 방지하게 된다.
또한 1차 프라이머(3)에는 접착제로 많이 사용되는 클로로프렌(chloroprene)고무를 혼합하여 콘크리트 표면 속으로 침투된 1차 프라이머(3)가 콘크리트(2)와 일체화되어 도막의 들뜸이 없고 콘크리트와 강한 접착력을 확보하여 콘크리트의 표면 강도를 높이는 효과를 갖도록 한다.
따라서 1차 프라이머(3)를 도포함으로써 콘크리트(2)의 미세공극으로 침투된 방수층(1)을 형성함과 동시에 클로로프렌의 강력한 접착력(6kg/cm2)을 발휘할 수 있는 것이다.

상기와 같이 1차 프라이머의 도포가 완료되면 콘크리트(2) 내부로 충분히 침투하여 건조가 이루어지면, 2차 프라이머(4)가 도포될 준비가 완료된다.

3. 2차 프라이머 도포공정

2차 프라이머(4)는 상기 1차 프라이머(3)와 상도, 즉 하기에 기술할 도막방수제(5)와의 결합력을 높이기 위한 접착층으로, 표준사용량으로 균일하게 도포하며 일정시간 건조과정을 거치되, 이물질이 묻거나 오랜 건조로 인해 접착성이 떨어지지 않도록 유의한다.

4. 칩구조의 도막방수제 도포공정

도막방수제(5)는 본 발명에서 제공하는 방수층(1)의 최 상부에 적용되는 것으로 아스팔트가 상부에 포설될 때 고온고압에 견딜 수 있으며, 도막방수제(5)의 두께가 1mm 이상으로 균일하게 형성될 수 있도록 고형 고무칩(5a)을 갖는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 고무를 녹이기 위한 용제를 소량만 투입하여 일부만 용해되고 일부의 고무는 고형화된 칩 형태를 갖도록 한다.

또 다른 방법으로는 도막방수제(5)의 주재료로 동일조건에서 용제의 종류에 따라 용해도 차이가 큰 2종류 이상의 고무를 사용한다.
즉, 용해도가 높은 제1고무와 용해도가 낮은 제2고무를 혼합하고 용제를 투입하여 용해를 시키면 용해도가 높은 제1고무는 용제와 반응하여 완전 용해되어 젤 형상을 갖게 되며, 제2고무는 용해도가 낮으므로 고형화되어 고무칩(5a) 형태를 갖게 된다.

따라서 상기 도막방수제(5)는 고형 고무칩(5a)과 고무액(5b)이 혼합된 성상으로 2차 프라이머(4)를 도포하고 건조가 이루어진 상태에서 도막방수제(5)를 그 위에 붓고 밀대로 밀어서 균일하게 도포한 후, 충분한 시간동안 양생시킨다.

5. 아스콘 포장공정

상기의 순서와 방법으로 이루어진 콘크리트(2) 교면 방수층(1) 위로 아스팔트를 공지의 방법으로 포장함으로써 교면의 도로포장을 마무리한다.

이상과 같은 방법과 순서로 시공되는 콘크리트 교면 방수층의 구조가 제공하는 효과상의 장점을 도면과 함께 설명한다.

콘크리트(2) 슬래브 교면에 1차 프라이머(3)가 도포되면 콘크리트(2) 표면에 접착력이 우수한 합성고무계의 1차 도막층이 형성되고 동시에 일부가 콘크리트 표면에서 내부로 침투되어 방수막을 형성하여 수분 침투에 대한 차단성은 높이면서 콘크리트의 표면강도도 높이는 장점이 있다.

더욱이 도 3 (나)의 본 발명에서 제공하는 방수층의 시공상태를 보인 단면도에 도시된 바와 같이 칩구조의 도막방수제(5)를 도포함으로써 도막방수층이 균일하게 도포되게 된다. 기존의 도막방수층은 액상을 붓고 작업자가 밀대로 고루 펴서 도포하므로 도 3의 (가)에 도시된 바와 같이 방수층(1)의 두께가 균일하지 않고, 콘크리트(2) 요철부위의 산 부분의 두께가 얇은 취약부(A)가 형성되어 아스콘(6)을 포장할 때 사용되는 중장비 차량의 하중에 의해 도포층이 깨지거나 크랙이 발생하는 등 방수층(1)의 파손이 쉽게 이루어지는 문제점이 있었다.

이에 반해 본 발명의 도막방수층에는 고형 고무칩(5a)을 포함하고 있으므로 도 3의 (나)에서와 같이 콘크리트(2)의 산 부분에도 고무칩(5a)이 안착하여 일정한 두께의 도막방수층을 갖게 되므로 취약부(A)가 없어 방수층(1) 파손이 최소화 된다.

또한 도막방수층 상부면이 고무칩(5a)에 의한 불규칙한 요부(7)와 철부(8)를 갖는 엠보싱 형태를 갖도록 건조되므로 그 위로 포장되는 아스콘(6)과의 접착력을 높여서 통행 차량에 의해 아스콘(6)이 밀리거나 들뜨는 현상이 없다.

한편 도막방수층이 고형 고무칩(5a) 구조를 갖기 위해 용제의 사용이 줄어들므로 용제의 응고시간이 짧아져 방수층 시공시간을 단축시킬 수 있고, 용제가 기화되면서 기포가 발생하여 방수층이 부풀어 오르는 포장 불량률을 낮출 수 있는 효과도 갖는다.

이처럼 본 발명의 방수층은 1차 프라이머(3)에 의한 침투방수의 특징과 고형 고무칩(5a) 구조의 도막방수의 조화로 종래의 문제점을 완벽히 보완하여 방수시간과 비용은 줄이고 방수의 항속성은 배가시킨 우수한 발명이다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1:방수층 2:콘크리트
3:1차 프라이머 4:2차 프라이머 5:도막방수제 5a:고무칩 5b:고무액
6:아스콘 7:요부 8:철부 A:취약부

Claims (3)

1. 콘크리트(2) 슬래브 교면 상부에 아스콘(6) 포장작업을 수행하기 전 포설되는 방수층(1)에 있어서;
   콘크리트(2) 상부에 포설되며 콘크리트(2)의 미세공극으로 침투하여 수막을 형성하기 위한 실록산 혼합물과 콘크리트와의 강한 접착력을 위한 클로로프렌(chloroprene)고무를 혼합한 1차 프라이머(3);
   상도와의 결합력을 높이기 위해 상기 1차 프라이머(3) 위에 도포되는 2차 프라이머(4);
   상기 2차 프라이머(4) 상부에 포설되며 고무액(5b)과 고형 고무칩(5a)이 혼합된 성상을 갖는 도막방수제(5);로 구성하되,
   상기 도막방수제(5)의 고형 고무칩(5a)은 용해도 차이가 큰 2종류 이상의 고무를 혼합하고 용제를 투입할 때 용해도가 낮은 고무로부터 만들어지며, 용해도가 높은 고무는 투입된 용제에 의해 고무액(5b)으로 용해되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 교면의 방수층 구조.
   
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