KR101847852B1 - 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 - Google Patents

구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수관로, 하수암거, 도로, 교량, 교각, 해안구조물, 터널 등을 포함하는 다양한 콘크리트 구조물의 중성화 및 손상으로 인한 보수를 필요로 할 때 사용하는 콘크리트 보수보강 바름재 조성물에 적합한 구형의 재활용 유리골재를 제조 및 사용하여 보수보강함으로써 시공 후 처짐 및 크랙을 예방하고 이로 인해 장기간 콘크리트를 보호하도록 하기 위한 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것이다.

Description

구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법{omitted}
본 발명은 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수관로, 하수암거, 도로, 교량, 교각, 해안구조물, 터널 등을 포함하는 다양한 콘크리트 구조물의 중성화 및 손상으로 인한 보수를 필요로 할 때 사용하는 콘크리트 보수보강 바름재 조성물에 적합한 구형의 재활용 유리골재를 제조 및 사용하여 보수보강함으로써 시공 후 처짐 및 크랙을 예방하고 이로 인해 장기간 콘크리트를 보호하도록 하기 위한 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 외부 환경 및 사용 용도에 따라 열화 및 중성화가 진행되어 콘크리트 구조물의 치명적인 수명 단축을 야기하고 있다. 이에따라 근래에는 대형 콘크리트 구조물의 신설 시공보다는 기존 콘크리트 구조물에 대한 보수 및 유지관리를 통해 환경보호, 시공비 절감 및 시공시간 단축을 통한 경제적인 효과를 극대화하는 추세이며, 이로 인해 콘크리트 보수보강용 모르타르 자재와 공법의 기술이 눈에 띠게 발전되어 가는 양상이다.
종래, 콘크리트 보수 모르타르에 관한 기술들을 살펴 보면, 한국등록특허 10-1011387(2011년01월21일)에 칼슘 알루미네이트 51 중량%, 규사 32.7 중량%, 탄산칼슘 11 중량%, 재유화형 분말수지 5 중량%, 유동화제 0.2 중량%, 증점제 0.1 중량%로 포함하여 이루어진 것으로, 내화학성이 우수한 세라믹계 바인더인 칼슘 알루미네이트와 내마모성과 방수성이 뛰어난 재유화형 분말 수지를 활용한 콘크리트계 지관용 다목적 복구 세라믹계 라이닝에 실제 보수 시공 시에 지관 내부에 물이 고여 있거나 흐를 경우 세라믹계 라이닝이 씻겨 나가지 않고 보수 할 수 있도록 수중 불분리 증점제를 사용하여 오래된 콘크리트계 지관(地管) 내부에서 발생할 수 있는 크랙, 콘크리트 중성화, 내식, 부분파손 및 마모등 손상된 부위를 복구 및 강화시켜 줄 수 있는 지관 보수 및 보강 위한 라이닝용 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1194714(2012년10월19일)에는 포틀랜드시멘트 10～30중량%, 팽창재 1～5중량%, 실리카흄 1～5중량%, 고로슬래그분말 5～20중량%, 플라이애쉬 3～15 중량%, 재유화형 고분자분말 1～5중량%, 바텀애쉬 10～30중량%, 모래 20～40 중량%, 섬유 0.01～0.5 중량%, 증점제 0.01～0.5 중량%, 감수제 0.01～0.5%, 소포제 0.01～0.5% 를 포함하되. 상기 바텀애쉬는 염분이 포함되지 않은 건조상태의 바텀애쉬이고, 입도 4㎜ 이하를 구비하며, 공극율 45～55%, 진비중 2.0～2.5의 다공성을 구비하는 것을 특징으로 하는 활성실리카를 이용한 경량 내산성 단면복구 모르타르 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1595277(2016년02월12일)에는 물 100중량부에 대하여, 시멘트 60~80중량부와, 아크릴계 공중합체 수지 20~50중량부와, 실리카 에어로젤 0.5~3 중량부와, 폴리에테르에테르케톤(Polyether ether ketone) 공중합체 수지 1~10중량부와, 평균직경 50~100nm와 평균길이 1~30㎛를 갖는 탄소나노튜브(CNT) 0.1~5중량부와, 분산제 0.5~3중량부와, 소포제 0.3~1중량부를 혼합한 혼합물 A; 물 100중량부에 대하여, 방향족의 폴리아미드섬유 10~30중량부와, 용융유리화 분말 10~30중량부와, 셀락 20~30 중량부와, 수지경화제 10~30중량부와, 유동화제 0.1~3중량부를 혼합한 혼합물 B; 상기 혼합물 A와 혼합물 B를 50중량부 : 50중량부로 혼합하여 구성한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강재가 공지되어 있다.
그러나, 종래의 모르타르 및 공법들은 대부분 콘크리트를 보수하는 폴리머 보수 몰탈이 사용되고 있는데, 1회의 보수 두께가 10mm 이상의 경우에는 흔히 처짐 및 크랙이 발생된다. 보수 몰탈 시공 후 양생과정에서 처짐이 발생하면 물결무늬(갈매기) 크랙이 발생하고 추후 이 부분에서 탈락 현상 및 하자가 발생된다.
이를 보완하기 위해서 물의 사용비율(관련업계의 용어로는 “물비”라고도 함)을 감소시켜서 시공하는 방법과 시공 후 미장을 계속하여 처진 보수 몰탈을 다시 올려주는 방법을 사용하지만, 물 사용비율을 감소시키면 작업속도가 늦은 단점이 있고, 미장을 계속적으로 실시함으로써 인건비 상승을 초래하여 공사비가 증가되는 문제점이 있는 실정이다.
이에 따라, 상기한 처짐, 크랙 등의 문제점들을 해결하기 위하여 근래에는 산업부산물인 폐유리를 충전재로 사용하는 콘크리크 보수보강 모트타르가 개발되어 사용되고 있는데, 한국등록특허 10-1084279(2011년11월10일)에는 콘크리트 단면복구용 고내구성 보수보강재에 있어서; 상기 보수보강재는 중량%로, 일반 시멘트: 10-40%; CSA(Calcium Sulfo-Aluminate) 클링커(Clinker) 또는 실리칼 R17: 5-20%; LCD 폐유리 미분말(분말도 3300㎠/g±100): 5-20%; 멜라민계 유동화제: 0.1-0.5%; 섬유(PVA): 0.02-0.3%; 아크릴계 고형분: 0.5-5%; 물: 14-18% 및 잔부 규사로 조성된 것을 특징으로 하는 LCD 폐유리를 재활용한 콘크리트 단면복구용 고내구성 보수보강재가 공지되어 있다.
그러나, 상기 LCD 폐유리 미분말은 분말도 3300㎠/g±100로 매우 미세하게 사용되는 시멘트를 대체하는 미세 분말 충전재로 사용되므로 종래 문제점인 물의 사용비율 조절의 문제점을 그대로 가지고 있어 역시 처짐 및 크랙의 문제점을 해결할 수 없다.
또한, 한국등록특허 10-1096513(2011년12월14일)에는 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 폐유리 분말 5 ~ 30 중량부, 고로슬래그 분말 10 ~ 40 중량부, 인산 무수석고와 불산 무수석고에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 30 ~ 55 중량부 및 알칼리 활성화제 1 ~ 10 중량부를 포함하는 속경성 결합재가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1317145(2013년10월01일)에는 브라운관 TV에서 떼어낸 폐브라운관을 분쇄하여 유리 세라믹 골재를 제조하는 유리 세라믹 골재 제조방법에 있어서, 상기한 폐브라운관을 분쇄할 때 모래와 같이 작은 크기로 분쇄되는 비율을 최소화하기 위하여 유압프레스를 이용하여 폐브라운관을 압착 분쇄하여 유리조각이 100∼250mm의 크기로 크게 분쇄되도록 하는 1차 분쇄단계; 상기 1차 분쇄단계에서 크게 분쇄된 유리조각을 해머 크러셔로 타격하여 유리조각이 40∼50mm의 크기가 되도록 작게 분쇄되도록 하는 2차 분쇄단계; 상기 2차 분쇄단계에서 분쇄된 유리조각을 죠 크러셔로 타격하여 유리조각이 20mm 이하의 크기가 되도록 더 작게 분쇄되도록 하는 3차 분쇄단계; 상기 3차 분쇄단계에서 20mm 이하의 크기로 작게 분쇄된 유리조각을 그물눈이 5mm인 진동체를 이용하여 5∼20mm의 작은 크기를 갖는 유리골재를 걸러내는 여과단계;로 이루어져 폐브라운관을 5∼20mm의 작은 크기로 된 유리골재를 얻을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐브라운관을 활용한 유리 세라믹 골재의 제조방법 및 유리 세라믹 골재를 이용한 세라믹 콘크리트 조성물 이 공지되어 있다.
그러나, 상기 폐브라운관을 활용한 유리 세라믹 골재는 유리를 손쉬운 방법으로 파쇄해서 사용하기 때문에 표면의 형상이 일정하지 않고 불규칙적이라서 작업성이 현저히 저하되는 문제점이 있었고, 상기 폐 브라운관을 활용한 유리 세라믹 골재의 입도가 상대적으로 크고, 파쇄된 형상이 모가 나고 불균일하여 콘크리트 보수 모르타르에 사용하기에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.
특히, 상기 폐 브라운관을 활용한 유리 세라믹 골재는 단순 유리로 된 폐기물을 단순 파쇄해서 입도별로 분류하여 콘크리트에 사용하는 것으로서 콘크리트처럼 두께가 두터운 경우(두께: 100mm 이상) 및 고점도 보수 몰탈 등의 제품에는 사용이 가능할 수도 있으나, 보수 몰탈에 사용할 경우에는 저점도 보수 몰탈의 특성을 감안하여 30mm 내외로 물 사용비율을 증가시켜야 하므로 이로 인한 처짐 및 크랙이 발생될 수 있고, 보수 모르타르에는 0.25mm 내외의 입도를 가진 폐유리 골재를 사용해야 하는데 골재가 굵어서 보수 몰탈에 사용하기에는 부적합한 문제점이 있었다.
또한, 한국등록특허 10-0978289(2010년08월20일)에는 바텀애쉬와 폐유리 및 발포제를 혼합하고, 상기 혼합된 원료에 점결제를 첨가하면서 펠렛화시켜 성형체를 제조한 후, 상기 제조된 성형체 표면을 별도의 폐유리분말로 코팅하고, 상기 폐유리분말이 코팅된 성형체를 로터리 킬른에서 소성시켜 경량골재를 제조하고, 상기 제조된 경량골재 5 ~ 80 중량부와 시멘트 20 ~ 95 중량부를 혼합하는 단열 모르타르의 제조방법이 공지되어 있으나, 킬른에 소성시킨 폐유리 골재는 물 흡수율이 상대적으로 높아서 보수 모르타르에 적용시에는 혼합수량이 증가될 수 있어서 추후 크랙 발생의 소지가 매우 크며, 콘크리트 구조물의 경우처럼 고강도를 요구하는 보수 몰탈에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 10-1011387(2011년01월21일) [특허문헌 2] 한국등록특허 10-1194714(2012년10월19일) [특허문헌 3] 한국등록특허 10-1595277(2016년02월12일) [특허문헌 4] 한국등록특허 10-1084279(2011년11월10일) [특허문헌 5] 한국등록특허 10-1096513(2011년12월14일) [특허문헌 6] 한국등록특허 10-1317145(2013년10월01일) [특허문헌 7] 한국등록특허 10-0978289(2010년08월20일)
본 발명은, 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콘크리트 구조물의 보수보강 작업시 사용되는 보수보강 바름재의 문제점인 작업성을 향상시키기 위한 혼입수량이 과다하게 첨가되어 발생되는 처짐 및 크랙 발생을 개선시키기 위해서 구형의 재활용 유리골재를 제조 사용하여 기계 뿜칠 및 미장 작업시 부드럽게 작업할 수 있도록 베어링(BEARING) 효과를 높여 시공성을 향상시키고, 이로 인해 혼입수량을 더 첨가시키지 않고 정량을 사용하면서도 처짐 및 크랙발생을 현저히 개선시키도록 손상된 콘크리트 구조물의 보수보강 바름재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 포틀랜드 1종 시멘트 30∼40 중량부, 알루미나 시멘트 5∼10 중량부, 입도 0.5mm의 규사 30∼45 중량부, 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 재활용 유리골재 5∼10 중량부, 고분자 바인더 2∼5 중량부, 윤활 증점제 0.1~0.5 중량부를 포함하여 조성되는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 고분자 바인더는 실리콘 파우더를 10 중량% 함유한 재유화형 분말 수지인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 윤활 증점제는 Poly Ethylene Oxide(PEO) 70중량% 및 Starch(전분) 30중량% 혼합한 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 윤활 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose)와 옥수수 전분을 3 : 1의 중량비로 혼합한 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 구형의 재활용 유리골재 제조방법에 있어서, 폐유리를 0.5mm 내외로 파쇄하고, 상기 파쇄된 폐유리를 0.25mm~0.3mm 원형 구멍이 뚫여 있는 회전로에 철재 연마재와 함께 넣어 300rpm으로 회전시켜 파쇄된 폐유리를 둥글게 원형으로 연마하여 0.25mm~0.3mm 원형 구멍을 통과한 구형의 유리골재를 수집한 후, 수집된 구형의 유리골재 중 연마과정에서 발생한 철가루는 자석을 이용해서 분리하고, 미세한 폐유리 가루는 체가름하여 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 유리골재만 선별하여 구형의 재활용 유리 골재를 제조하는 방법을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 있어서, 보수보강 대상 콘크리트 구조물의 내면을 준설하는 공정과, 상기 준설하는 공정 후 콘크리트 구조물의 노후화된 부분을 치핑하는 공정과, 상기 치핑하는 공정 후 콘크리트 구조물의 내면을 세정하는 공정과, 상기 세정하는 공정 후 녹슨 철근의 녹을 제거하고 방청제를 도포하는 공정과, 상기 방청제를 도포하는 공정 후 상기 치핑된 콘크리트 구조물과 방청제가 도포된 철근 상에 프라이머를 도포하는 공정과, 상기 프라이머를 도포하는 공정 후 프라이머 상에 상기 보수보강 바름재 조성물을 콘크리트 구조물의 두께가 유지되도록 미장 또는 뿜칠하는 공정과, 상기 보수보강 바름재 조성물을 미장 또는 뿜칠하는 공정 후 상기 미장 표면상에 표면코팅제를 도포하는 공정을 포함하여 구성되는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 프라이머를 도포하는 공정 후, 와이어메쉬 보강재를 설치하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 와이어메쉬 보강재와 콘크리트 구조물과 접하는 면에는 종횡방향으로 간격을 유지하도록 간격재를 설치하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 와이어메쉬 보강재의 외면에는 선형 보강재를 설치하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 의한 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물은 기존에 문제가 되었던 시공시 기계 뿜칠 및 미장 작업성을 높이기 위해 현장에서 혼수량을 높여서 시공함에 따른 바름재의 처짐과 크랙이 발생하여 콘크리트 보호하는 보수보강 바름재의 역할이 떨어지는 문제점을 개선하기 위해 구형의 재활용 유리골재를 제조 사용하여 베어링 효과를 극대화하여 기계 뿜칠과 미장시 부드럽게 작업성이 향상되어 정확한 혼입수량을 사용함으로써 보수보강 바름재의 처짐 및 크랙 방지를 하여 콘크리트 구조물을 보수보강하여 오랜 기간 수명을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 사용된 구형의 재활용 유리골재는 기존의 파쇄 또는 분말화한 폐유리골재와 달리 구형으로 만들어 베어링 효과(부드럽게 미장성이 나오는)를 발현하여, 보수보강 바름재 품질을 향상시키는 효과가 있으며, 특히, 본 발명의 구형의 재활용 유리골재는 표면 입도가 균일하고 구형이어서 보수 바름재 뿜칠 작업 및 미장 작업시에 매우 부드러운 작업 효과를 나타내므로 이로 인해 물 사용비율을 감소시킬 수 있기 때문에 처짐 방지 및 크랙을 획기적으로 감소시킬 수 있어서 결과적으로는 시멘트를 사용하는 제품에 물 사용비율을 감소시키면서도 작업성 및 미장기계 작업이 손쉬워서 시공성 및 사용 편리성을 향상시킴은 물론 추후 하자도 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 보수보강 바름재 조성물이 부드럽게 미장되는 원리를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 보수보강 바름재 조성물이 부드럽게 미장되는 시공 사진
도 3은 본 발명의 보수보강 바름재 조성물을 흙손을 사용하여 수작업 미장시공하는 사진.
도 4는 본 발명의 보수보강 바름재 조성물을 뿜칠미장장비를 사용하여 미장시공하는 사진
도 5는 본 발명의 보수보강 바름재 조성물을 하수관로를 포함하는 원형 콘크리트 구조물 내에 보강재를 설치한 후 미장한 상태의 단면도.
도 6은 본 발명의 보수보강 바름재 조성물을 하수암거를 포함하는 사각형 콘크리트 구조물 내에 보강재를 설치한 후 미장한 상태의 단면도.
도 7은 본 발명의 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법의 시공 공정도.
도 8은 본 발명의 보수보강 바름재 조성물에 사용된 구형의 재활용 유리골재를 제조하는 방법으로 나타내는 모식도
본 발명은, 포틀랜드 1종 시멘트 30∼40 중량부, 알루미나 시멘트 5∼10 중량부, 입도 0.5mm의 규사 30∼45 중량부, 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 재활용 유리골재 5∼10 중량부, 고분자 바인더 2∼5 중량부, 윤활 증점제 0.1~0.5 중량부를 포함하여 조성되는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 고분자 바인더는 실리콘 파우더를 10 중량% 함유한 재유화형 분말 수지인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 윤활 증점제는 Poly Ethylene Oxide(PEO) 70중량% 및 Starch(전분) 30중량% 혼합한 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 윤활 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose)와 옥수수 전분을 3 : 1의 중량비로 혼합한 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 구형의 재활용 유리골재 제조방법에 있어서, 폐유리를 0.5mm 내외로 파쇄하고, 상기 파쇄된 폐유리를 0.25mm~0.3mm 원형 구멍이 뚫여 있는 회전로에 철재 연마재와 함께 넣어 300rpm으로 회전시켜 파쇄된 폐유리를 둥글게 원형으로 연마하여 0.25mm~0.3mm 원형 구멍을 통과한 구형의 유리골재를 수집한 후, 수집된 구형의 유리골재 중 연마과정에서 발생한 철가루는 자석을 이용해서 분리하고, 미세한 폐유리 가루는 체가름하여 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 유리골재만 선별하여 구형의 재활용 유리 골재를 제조하는 방법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 있어서, 보수보강 대상 콘크리트 구조물의 내면을 준설하는 공정과, 상기 준설하는 공정 후 콘크리트 구조물의 노후화된 부분을 치핑하는 공정과, 상기 치핑하는 공정 후 콘크리트 구조물의 내면을 세정하는 공정과, 상기 세정하는 공정 후 녹슨 철근의 녹을 제거하고 방청제를 도포하는 공정과, 상기 방청제를 도포하는 공정 후 상기 치핑된 콘크리트 구조물과 방청제가 도포된 철근 상에 프라이머를 도포하는 공정과, 상기 프라이머를 도포하는 공정 후 프라이머 상에 상기 보수보강 바름재 조성물을 콘크리트 구조물의 두께가 유지되도록 미장 또는 뿜칠하는 공정과, 상기 보수보강 바름재 조성물을 미장 또는 뿜칠하는 공정 후 상기 미장 표면상에 표면코팅제를 도포하는 공정을 포함하여 구성되는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 프라이머를 도포하는 공정 후, 와이어메쉬 보강재를 설치하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 와이어메쉬 보강재와 콘크리트 구조물과 접하는 면에는 종횡방향으로 간격을 유지하도록 간격재를 설치하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 와이어메쉬 보강재의 외면에는 선형 보강재를 설치하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명의 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물은 포틀랜드 1종 시멘트 30∼40 중량부, 알루미나 시멘트 5∼10 중량부, 입도 0.5mm의 규사 30∼45 중량부, 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 재활용 유리골재 5∼10 중량부, 고분자 바인더 2∼5 중량부, 윤활 증점제 0.1~0.5 중량부를 포함하여 조성된다.
상기 포틀랜트 1종 시멘트(OPC 1종)은 KS L 5201:2016 기준 1종에 합격된 제품을 사용한다. OPC 1종 함량이 30중량부 미만인 경우에는 보수보강 바름재 강도가 저하되어 내구성이 급격히 떨어져 하자가 발생할 수 있고, 40중량부 초과 사용할 경우에는 초기 수화열로 인해 초기 건조 수축으로 인한 크랙이 발생할 수 있다.
상기 알루미나 시멘트는 초기 강도를 향상시키기 위해 혼합 사용한다. 알루미나 시멘트 함량이 5중량부 미만인 경우에는 초기 강도 발현이 되지 않고 10중량부 초과 사용할 경우에는 경화가 빨리 진행 되어 기계 뿜칠을 할 경우 작업성이 떨어진다.
상기 규사는 통상적으로 사용되는 잔골재로서 입도 0.5mm의 규사를 30∼45 중량부 사용하는 것이 보수보강 바름재의 물성에 바람직하다.
한편, 본 발명의 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물에 사용되는 구형의 재활용 유리골재는 [도 8]에 나타난 바와 같이, 다음과 같은 제조방법에 따라 제조될 수 있다.
즉, 폐유리를 0.5mm 내외로 파쇄하고, 상기 파쇄된 폐유리를 0.25mm~0.3mm 원형 구멍이 뚫여 있는 회전로에 철재 연마재와 함께 넣어 300rpm으로 회전시켜 파쇄된 폐유리를 둥글게 원형으로 연마하여 0.25mm~0.3mm 원형 구멍을 통과한 구형의 유리골재를 수집한 후, 수집된 구형의 유리골재 중 연마과정에서 발생한 철가루는 자석을 이용해서 분리하고, 미세한 폐유리 가루는 체가름하여 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 유리골재만 선별하여 구형의 재활용 유리 골재를 제조한다.
상기와 같이 제조한 구형의 재활용 유리 골재를 본 발명의 보수보강 바름재 조성물에 사용하게 되면, [도 1] 내지 [도 4]에 도시한 바와 같이, 구형의 재활용 유리 골재의 베어링 효과(부드럽게 미장성이 나오는)를 발현하게 되어 보수보강 바름재의 미장 도는 뿜칠 시공시 품질을 향상시키는 효과와 동시에 작업성을 향상시키는 효과가 있게 된다.
특히, 본 발명의 구형의 재활용 유리골재는 표면 입도가 균일하고 구형이어서 보수 바름재 뿜칠 작업 및 미장 작업시에 매우 부드러운 작업 효과를 나타내므로 이로 인해 물 사용비율을 감소시킬 수 있기 때문에 처짐 방지 및 크랙을 획기적으로 감소시킬 수 있어서 결과적으로는 시멘트를 사용하는 제품에 물 사용비율을 감소시키면서도 작업성 및 미장기계 작업이 손쉬워서 시공성 및 사용 편리성을 향상시킴은 물론 추후 하자도 예방할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 구형의 재활용 유리골재는 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 것을 사용하는 것이 바람직한데, 입도 0.25mm 미만의 것을 사용하면 폐유리의 분말화로 인해 보수보강 바름재 조성물의 혼입수량이 증가되어 처짐 및 크랙이 발생할 수 있고, 입도 0.3mm 초과의 것을 사용하면 규사의 입도와 중복성이 있을 뿐만 아니라 뿜칠 및 미장시에 처짐이 발생할 수 있는 문제점이 있게 된다.
상기 고분자바인더는 재유화형 분말 수지를 사용하고, 이때 사용되는 재유화형 분말 수지는 발수성능을 가지는 실리콘 파우더를 10 중량% 함유한 재유화형 분말 수지를 사용하여 물흡수율을 최소화 할 수 있는 품질을 확보할 수 있다.
이때, 상기 고분자 바인더는 2중량부 미만 사용시 부착강도, 내수성에 충분한 물성 확보를 얻기 어려우며, 5중량부 초과 첨가시에 부착강도. 내수성 등의 물성은 확보할 수 있으나, 보수보강 바름재의 고유물성에 영향을 미칠 우려가 있고, 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다.
상기 윤활 증점제는 Poly Ethylene Oxide(PEO) 70중량% 및 Starch(전분) 30중량% 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 PEO는 윤활 효과는 높으나 처짐기능이 매우 취약하여 이를 보완해주는 Starch를 30% 첨가하여 사용한다.
이때, 상기 윤활 증점제가 0.1중량부 미만인 경우 윤활성, 특히 기계뿜칠 성능이 떨어지고, 0.5중량부 초과 사용하면 오히려 증점이 많이 되어 작업시에 골고루 펼쳐지는 미장 성능에 문제가 발생 할 수 있다.
선택적으로, 상기 윤활 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose)와 옥수수 전분을 3 : 1의 중량비로 혼합한 것을 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 [도 7]을 참조하여 현장 시공 공정 순으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법은, 보수보강 대상 콘크리트 구조물의 내면을 준설하는 공정과, 상기 준설하는 공정 후 콘크리트 구조물의 노후화된 부분을 치핑하는 공정과, 상기 치핑하는 공정 후 콘크리트 구조물의 내면을 세정하는 공정과, 상기 세정하는 공정 후 녹슨 철근의 녹을 제거하고 방청제를 도포하는 공정과, 상기 방청제를 도포하는 공정 후 상기 치핑된 콘크리트 구조물과 방청제가 도포된 철근 상에 프라이머를 도포하는 공정과, 상기 프라이머를 도포하는 공정 후 프라이머 상에 상기 보수보강 바름재를 콘크리트 구조물의 두께가 유지되도록 미장 또는 뿜칠하는 공정과, 상기 보수보강 바름재를 미장 또는 뿜칠하는 공정 후 상기 미장 표면상에 표면코팅제를 도포하는 공정을 포함하여 구성된다.
이때, 선택적으로, 상기 프라이머를 도포하는 공정 후에는 [도 5] 내지 [도 6]에 도시한 바와 같이, 와이어메쉬 보강재(5, 5')를 설치한 후, 보수보강 바름재(3, 3')를 미장 또는 뿜칠할 수 있고, 상기 와이어메쉬 보강재(5, 5')와 콘크리트 구조물(1, 1')과 접하는 면에는 종횡방향으로 간격을 유지하도록 간격재를 설치할 수도 있으며, 상기 와이어메쉬 보강재(5, 5')의 외면에는 선형 보강재를 추가로 설치할 수도 있다.
포틀랜드 1종 시멘트 0.348kg, 알루미나 시멘트 0.10Kg, 입도 0.5mm의 규사 0.35Kg, 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 재활용 유리골재 0.1kg, 고분자 바인더 0.05Kg, 윤활 증점제 0.002kg를 혼합 용기에 투입하고, 여기에 물 0.14Kg을 첨가하여 3분간 혼합하여 본 발명의 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 제조하였다.
상기 [실시예 1]에서 제조한 구형의 재활용 유리골재를 함유한 보수보강 바름재 조성물을 이용하여 시편을 제작하고, 그 시편에 관한 압축강도, 부착강도, 휨강도 및 내충격성 등의 시험을 진행하였다. 시험은 KS 시험방법에 따랐으며, 그에 관한 시험결과를 [표 1]에 정리하였다.
시험항목 양생일 시험결과 시험방법
압축강도(N/㎟) 28일 54.2 KS F 4042
부착강도(N/㎟) 28일 2.4 KS F 4042
휨강도(N/㎟) 28일 9.7 KS F 4042
내충격성 28일 이상 없음 KS F 4937
물 흡수율 (%) 10% 이하 KS L 1592
상기 [표 1]에서 확인된 바와 같이, 압축강도, 부착강도, 휨강도, 내마모성 및 내충격성은 각각 KS F 4042 시험 방법 규정에 따라서 측정하여 KS F 4042 규격에 만족할 만한 시험 결과를 얻을 수 있었다.
[비교예 1]
상기 [실시예 1]에 사용된 구형의 재활용 유리 골재를 대체하여 일반 파쇄 유리골재를 사용하여 보수보강 바름재 조성물을 제조하고 Flow 실험을 진행하였다. 동일한 Flow 조건하에서 혼입수량을 측정하였으며, 상기 [실시예 1]과 [비교예 1]을 대비하여 Flow 실험하고, 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.
시험항목 양생일수 Flow 혼입수량 시험방법
Flow
(mm)		 실시예 1 28일 190mm 0.14kg 자체 규정
비교예 1 0.18kg
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 동일한 Flow의 경우 일반 파쇄 유리골재를 사용한 경우의 혼입수량이 0.04kg만큼 더 첨가 되었으며, 이는 현장 시공시 혼입수량이 증가하여 처짐 및 크랙이 발생할 수 있다는 것을 입증하여 주고 있다.
[비교예 2]
상기 [실시예 1]의 구형의 재활용 유리 골재를 규사 사용량 10중량% 대체하여 추가로 사용한 경우의 물성실험을 비교 실시하였다. 시험방법은 모두 KS시험법에 따랐으며, 그에 관한 시험 항목 및 시험 결과를 [표 3]에 나타내었다
시험항목 양생일 시험결과 시험방법
실시예 1 비교예 2
압축강도(N/㎟) 28일 54.2 48.6 KS F 4042
휨강도(N/㎟) 28일 9.7 8.1 KS F 4042
내충격성 28일 이상 없음 이상 없음 KS F 4937
물 흡수율 (%) 10% 이하 10% 이하 KS L 1592
상기 [표 3]에 나타난 바와 같이, 규사를 동일한 조건하에서 유리골재로 일부를 대체하면 압축강도 및 휨강도가 감소되는 것으로 나타났고, 결과적으로는 일반 규사를 유리골재로 대체하는 것은 어렵다는 것이 입증되었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 하수관로를 포함하는 콘크리트 구조물
1′: 하수암거를 포함하는 콘크리트 구조물
3, 3′: 보수보강 바름재
5, 5′: 보강재

Claims (9)

  1. 포틀랜드 1종 시멘트 30∼40 중량부, 알루미나 시멘트 5∼10 중량부, 입도 0.5mm의 규사 30∼45 중량부, 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 재활용 유리골재 5∼10 중량부, 고분자 바인더 2∼5 중량부, 윤활 증점제 0.1~0.5 중량부를 포함하여 조성되되,
    상기 고분자 바인더는 실리콘 파우더를 10 중량% 함유한 재유화형 분말 수지이고,
    상기 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 재활용 유리골재는 폐유리를 0.5mm로 파쇄하고, 상기 파쇄된 폐유리를 0.25mm~0.3mm 원형 구멍이 뚫여 있는 회전로에 철재 연마재와 함께 넣어 300rpm으로 회전시켜 파쇄된 폐유리를 둥글게 원형으로 연마하여 0.25mm~0.3mm 원형 구멍을 통과한 구형의 유리골재를 수집한 후, 수집된 구형의 유리골재 중 연마과정에서 발생한 철가루는 자석을 이용해서 분리하고, 미세한 폐유리 가루는 체가름하여 입도 0.25mm~0.3mm의 구형의 유리골재만 선별하여 제조된 것을 특징으로 하는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 윤활 증점제는 Poly Ethylene Oxide(PEO) 70중량% 및 Starch(전분) 30중량% 혼합한 것을 특징으로 하는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윤활 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose)와 옥수수 전분을 3 : 1의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 하는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물
  5. 삭제
  6. 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 있어서, 보수보강 대상 콘크리트 구조물의 내면을 준설하는 공정과, 상기 준설하는 공정 후 콘크리트 구조물의 노후화된 부분을 치핑하는 공정과, 상기 치핑하는 공정 후 콘크리트 구조물의 내면을 세정하는 공정과, 상기 세정하는 공정 후 녹슨 철근의 녹을 제거하고 방청제를 도포하는 공정과, 상기 방청제를 도포하는 공정 후 상기 치핑된 콘크리트 구조물과 방청제가 도포된 철근 상에 프라이머를 도포하는 공정과, 상기 프라이머를 도포하는 공정 후 프라이머 상에 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 콘크리트 구조물의 두께가 유지되도록 미장 또는 뿜칠하는 공정과, 상기 보수보강 바름재 조성물을 미장 또는 뿜칠하는 공정 후 상기 미장 또는 뿜칠 표면상에 표면코팅제를 도포하는 공정을 포함하여 구성되되,
    상기 프라이머를 도포하는 공정 후, 와이어메쉬 보강재를 설치하는 것을 특징으로 하는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 와이어메쉬 보강재와 콘크리트 구조물과 접하는 면에는 종횡방향으로 간격을 유지하도록 간격재를 설치하는 것을 특징으로 하는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법
  9. 제6항에 있어서,
    상기 와이어메쉬 보강재의 외면에는 선형 보강재를 설치하는 것을 특징으로 하는 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법
KR1020170135012A 2017-10-18 2017-10-18 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물 및 이에 사용되는 구형의 재활용 유리골재 제조방법과 구형의 재활용 유리골재를 활용한 처짐 및 크랙방지 콘크리트 보수보강 바름재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 KR101847852B1 (ko)

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