KR101876549B1 - 콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재 및 그를 사용하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재 및 그를 사용하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나이론섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 및 탄소섬유 중에서 선택되는 1종 이상으로 성형된 C형 채널을 종방향으로 이격 및 배열하여 형성시킨 제1층 및 상기 제1층의 상부에 횡방향으로 상기 C형 채널을 이격 및 배열시킨 제2층을 포함하며,
상기 제1층과 제2층은 상호 고정된 형태를 가지며,
상기 C형 채널의 오픈부의 폭은 내부 최대폭 대비 0.5~0.8배인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재 및 그를 사용하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법을 제공한다.

Description

콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재 및 그를 사용하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법{FIBER REINFORCEMENT FOR REPAIRING OR REINFORCING CONCRETE STRUCTURE AND MATHOD FOR REPAIRING OR REINFORCING CONCRETE STRUCTURE USING THE SAME}
본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재 및 그를 사용하여 구조물의 보강강도 및 내진성능을 향상시키는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 우수한 내구성으로 인해 반영구적 구조물의 건설 재료로 널리 사용되고 있다. 그러나, 콘크리트 구조물에는 콘크리트의 건조수축, 부동침하, 블리딩 또는 응력의 과다 등 여러 가지 다양한 원인에 의해서 크고 작은 균열 및 탈락이 발생한다. 또한 콘크리트 구조물이 해양 환경에 오랜 기간 노출될 경우 해수의 작용에 의하여 콘크리트가 침식되고 철근이 부식을 일으키며 체적 팽창에 의해 콘크리트가 균열 및 박리됨으로써, 결과적으로 콘크리트 구조물의 성능이 저하되게 된다. 겨울철에는 콘크리트가 동결 및 융해 작용으로 인해 콘크리트의 파손이 발생하기도 하고, 자동차의 배기가스에 오랜 기간 노출될 경우 중성화 현상으로 인해 내부 철근이 부식되고 콘크리트가 균열 또는 탈락되는 경우가 발생하기도 한다.
이러한 콘크리트 구조물의 균열, 탈락 및 박리 등의 파손은 그 파손이 발생한 위치와 폭 및 깊이에 따라 구조물의 구조적인 안전성에 영향을 미치기도 하고 철근 부식 등을 통한 열화의 원인이 되거나, 내구성을 저하하는 요인이 되기도 한다.
이와 같은 원인들 외에도, 콘크리트 구조물의 중성화, 알칼리골재반응, 동결융해 · 염해 · 화학적 침식, 공장 폐수 및 생활하수 등에 의해서도 철근이 부식되고 콘크리트가 손상될 수 있다. 위와 같은 원인들에 의해 내부 철근이 부식되고 콘크리트가 균열, 박리 또는 탈락된 경우 그 구조물을 안정적으로 내구성을 증진시키기 위해서는 그것을 복원시켜야 하며, 그에 따라 다양한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법이 제안되고 있다.
근래에 들어서는 특히, 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 등의 섬유보강재를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법이 활발하게 연구되고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0992168호는 상층에 종방향으로 배치된 유리섬유에 직교하도록 횡방향의 유리섬유들이 서로 직교하여 배치된 2방향 유리섬유를 배치하고, 하층에는 기계적인 특성이 우수한 탄소섬유를 배치하고, 이들 상층 및 하층을 구성하는 섬유들을 에폭시에 함침시켜, 길이방향으로 다수의 산과 골이 형성되고, 폭 방향으로 파형부가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트용 파형 섬유 보강판을 개시하고 있다.
그러나, 상기 섬유 보강판은 시멘트 모르타르를 사용하여 콘크리트 구조물을 보수 및 보강할 경우, 상기 섬유 보강판이 시멘트 모르타르 사이를 분할하는 역할을 하게 되므로, 콘크리트 구조물에 대한 우수한 보수 및 보강 효과를 기대하기 어려운 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0992168호
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
C형 채널 사이에 이격 공간이 구비됨으로써 시멘트 모르타르와 잘 융합되며, 각각의 C형 채널 내부에 시멘트 모르타르가 채워진 상태로 경화되므로, 보수 및 보강 부위의 강도를 현저하게 보강하는 견고한 기둥역할을 수행할 수 있는 섬유보강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 섬유보강재를 사용함으로써 보강재료의 경량화, 고내구성, 및 양호한 시공성이 제공되어 구조물의 내진성능을 크게 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 섬유보강재를 사용함으로써 보수 및 보강 부위의 강도를 현저하게 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 효과와 더불어 보수 및 보강 부위에 방수 및 염해방지 효과를 부여할 수 있는 보호층을 형성함으로써, 보수 및 보강 부위의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여,
나이론섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 및 탄소섬유 중에서 선택되는 1종 이상으로 성형된 C형 채널을 종방향으로 이격 및 배열하여 형성시킨 제1층 및 상기 제1층의 상부에 횡방향으로 상기 C형 채널을 이격 및 배열시킨 제2층을 포함하며,
상기 제1층과 제2층은 상호 고정된 형태를 가지며,
상기 C형 채널의 오픈부의 폭은 내부 최대폭 대비 0.5~0.8배인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재를 제공한다.
또한, 본 발명은
(a) 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계;
(b) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보수부위에 고정하는 단계; 및
(c) 상기 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 보수용 시멘트 모르타르를 충진하는 단계;를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법을 제공한다.
본 발명의 섬유보강재는 C형 채널 사이에 이격 공간이 구비됨으로써 시멘트 모르타르와 잘 융합되며, 각각의 C형 채널 내부에 시멘트 모르타르가 채워진 상태로 경화되므로, 보수 및 보강 부위의 강도를 현저하게 보강하는 견고한 기둥역할을 수행하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 섬유보강재를 사용하는 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법은 보강재료의 경량화, 고내구성, 및 양호한 시공성에 의하여 구조물의 내진성능을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 상기 섬유보강재를 사용하는 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법은 보수 및 보강 부위의 강도를 현저하게 향상시키는 것에 의해 콘크리트 구조물의 강도를 효율적으로 보강하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법은 상기 효과와 함께 보수 및 보강 부위에 방수 및 염해방지 효과를 부여할 수 있는 보호층을 형성함으로써, 보수 및 보강 부위의 내구성을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 섬유보강재의 일 실시형태를 예시한 사시도이다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명은, 도 1에 예시된 바와 같이, 나이론섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 및 탄소섬유 중에서 선택되는 1종 이상으로 성형된 C형 채널(10, 10')을 종방향으로 이격 및 배열하여 형성시킨 제1층 및 상기 제1층의 상부에 횡방향으로 상기 C형 채널을 이격 및 배열시킨 제2층을 포함하며,
상기 제1층과 제2층은 상호 고정된 형태를 가지며,
상기 C형 채널의 오픈부의 폭은 내부 최대폭 대비 0.5~0.8배인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강용 섬유보강재(100)에 관한 것이다.
상기 C형 채널의 오픈부의 폭이 상술한 범위를 포함하는 경우, 보수용 시멘트 모르타르가 C형 채널 내부에서 고정되는 경우, C형 채널과 함께 견고한 기둥을 형성할 수 있어서 바람직하다.
상기 C형 채널은 나이론섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 및 탄소섬유 중에서 선택되는 1종 이상과 바인더를 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합한 것을 성형하여 제조할 수 있다.
상기 제1층과 제2층을 구성하는 C형 채널들은 바인더나 고정끈에 의해서 고정될 수 있다.
상기 성형은 거푸집을 사용하여 이루어질 수 있다.
상기 C형 채널은, 도 2에 예시된 바와 같이, 채널 내부와 외부를 연통시키는 하나 이상의 구멍(12, 12')이 형성된 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기와 같이 구멍이 형성되는 경우, 상기 구멍을 통하여 C형 채널 내부와 외부가 보수용 시멘트 모르타르에 의하여 연결될 수 있으므로 내구성 향상에 바람직한 효과를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한,
(a) 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계;
(b) 상기 본 발명의 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보수부위에 고정하는 단계; 및
(c) 상기 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 보수용 시멘트 모르타르를 충진하는 단계;를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법에 관한 것이다.
상기 섬유보강재에 포함된 C형 채널은
천정면의 보수 및 보강시에는 오픈부가 천정을 향하여 보수 모르타르가 잘 채워지도록 배열되며;
수직면의 보수 및 보강시에는 오픈부가 벽면을 향하여 보수용 시멘트 모르타르가 잘 채워지도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기 섬유보강재는 접착제 또는 앵커에 의하여 보수부위에 고정될 수 있다.
본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법은 상기 (c)단계 후, 상기 보수용 시멘트 모르타르 외면에 천연고무 라텍스 88~95 중량%, KOH 0.1~1 중량%, 황 0.5~5 중량%, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 0.5~5 중량%, 및 2- 황산알루미늄 0.1~1 중량%를 포함하는 개질 천연고무 라텍스 조성물과 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 1~5 중량%로 포함하는 속경성 시멘트를 3:7~5:9의 중량비로 포함하는 콘크리트 보호층을 형성하는 (d)단계;를 더 포함할 수 있다.
[화학식1]
Figure 112017108636219-pat00001
[화학식 2]
Figure 112017108636219-pat00002
상기 천연고무 라텍스 조성물은 양생후에 콘크리트 보호층에 대한 물의 침투 및 염해를 억제하여 보수 및 보강 부위의 내구성을 향상시키는 기능을 수행한다.
상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물은 보수부위의 염해를 방지하기 위하여 사용된다.
염화물에 의한 콘크리트의 열화는 염화물이 시멘트 수화생성물인 Ca(OH)2 와 반응하여 CaO·CaCl2·2H2O및 Mg2(OH)3Cl·4H2O와 같은 결정물들을 생성하여 용적을 팽창시키며, 일부는 외부로 용출됨에 따른 공극증가로 인하여 이루어진다. 그러나 이러한 화학 작용에 의한 콘크리트 자체의 열화보다도 염화물이온(Cl-)이 콘크리트 내부로 침투하여 나타나는 열화가 더 크다.
상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물은 Cl- 이온과 반응하여 Cl- 이온을 고정함으로써 Cl- 이온이 콘크리트 구조물로 침입하는 것을 방지한다.
특히, 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물은 유기 성분과 무기 성분을 모두 포함함으로써 콘크리트 조성물 내에 견고하고, 안정하고, 균일하게 혼합될 수 있으므로 더욱 바람직한 효과를 나타낸다.
상기 섬유보강재는 접착제 또는 앵커에 의하여 보수부위에 고정될 수 있다.
상기 (c)단계의 보수용 시멘트 모르타르는
분말도가 8,000㎠/g 이상인 마이크로 시멘트 20 내지 35 중량%; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락 페놀형 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지 중 선택된 1종 이상의 에폭시수지 10~15 중량%; 아민계 경화제 3~10 중량%; 실리카 에어로겔 3~10 중량%; 해포석분말 0.1~5 중량%; 무수석고 3 내지 10 중량%; 급결재 4 내지 7 중량%; 섬유 0.1~1.5 중량%; 유동화제 0.1 내지 0.3 중량%; 및 고로슬래그 5 내지 10 중량%를 포함하는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 마이크로 시멘트는 시멘트계 무기질 재료로 토양이나 지하수오염을 일으키지 않는 무공해 재료로써, 재료의 물리, 화학적 특성은 보통 포틀랜드 시멘트와 큰 차이가 없으나, 나노 수준으로의 졸겔합성으로 분말도가 높아 수화조직이 치밀해지므로 강도는 보통 포틀랜드 시멘트의 1.5배 이상 높은 것이 특징이다.
또한 마이크로 시멘트와 보통 포틀랜드 시멘트는 화학 성분에서 차이가 있다. 즉, 마이크로 시멘트가 초미립자이기 때문에 초기에 수화활성이 지나치게 커짐으로써 작업성이 확보되지 않을 수 있기 때문에 초기 수화 속도를 조절할 수 있도록 성분이 조정되어 있다. 마이크로 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비해서 유동성이 월등히 좋고 장기강도와 초기강도가 우수한 특성을 보이고 있으며, 따라서 균열 보수재로 균열 내부에 주입될 경우 주입성이 양호하고 고강도가 발휘되며 내구성도 향상된다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락 페놀형 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지 중 선택된 1종 이상의 에폭시수지는 기본적으로 강도와 접착성을 부여하는 역할을 한다. 일반적으로 에폭시 수지는 기계적 물성, 접착력, 가공, 작업성 등이 우수한 수지이다.
상기 에폭시수지 조성물 총 중량에 대하여 10~15 중량%로 포함된다. 에폭시 수지의 양이 너무 많으면 유연성이 떨어지고 너무 적으면 강도가 떨어진다.
시중에서 구입 가능한 에폭시 수지로는 국도화학의 YD 115, 127, 128, 134, YDPN 631, 636, 637, 638, 쉘케미칼(Shell Chemical Co.)의 Epikote 815, 827, 828, 834, 다우케미칼(Dow Chemical Co.)의 DER 331, 332, 334, 337 등을 들 수 있다.
상기 아민계 경화제는 일반적인 폴리아민계나 변성지방족아민계, 변성지환족아민계, 변성방향족 아민계, 변성폴리이미드계 등을 사용할 수 있고, 이외에도 통상적으로 해당분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
상기 실리카 에어로겔은 실리카(SiO2) 겔(Gel)로 만든 매우 가볍고 열차단 효과가 가장 큰 고체 입자(나노입자)이다. 불연성의 안정된 무기물이며, 용융점은 약 1,200℃, 비중은 공기의 1.6배 혹은 물의 0.002배 정도(0.002g/cm3)이며, 열전달계수는 0.004~0.03 W/m2K로서 단열 성능이 스치로폼의 약 2~3배 정도로 우수하다.
실리카 에어로겔을 3 중량% 미만으로 혼합하면 균열방지, 결로방지 등의 효과를 얻을 수 없고 10 중량% 초과로 혼합하면 균열방지 등의 효과가 커지겠지만 부착력, 내구성이 부족해질 수 있다.
상기 해포석분말은 평균입도가 0.1∼0.3㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 0.3㎜초과시 코팅력을 저하시키는 문제를 야기한다. 또한 해포석분말은 천연무기 파이버로 불리며 해포석을 분쇄하여 얻을 수 있으며 무기광물로 불연, 난연성을 높여주고 단열 특성이 있어 내열성을 높여준다. 또한 해포석 분말은 코팅제의 재료분리현상, 코팅재의 안착특성, 도포의 잔갈림성을 억제하여 도포 후 일정한 물성을 유지하게 하는 특성을 부여한다.
상기 무수석고(CaSO4)는 마이크로 시멘트 성분 중 특히 C3A(3CaO·Al2O3)과 반응하여 초기에 에트린자이트(AFt상, C3A·3CaSO4·32H2O)를 생성하게 되는데, 생성된 에트린자이트는 수화가 진행됨에 따라 그 양이 감소하거나 또는 그 일부가 모노 설페이트(AFm상, C3A·CaSO4·12H2O)로 전이된다. 본 발명에서와 같이 다량의 무수석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 마이크로 시멘트의 구조를 치밀화시킴으로써 초기 재령에서 염화물이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다.
상기 무수석고의 함량이 10 중량%를 초과하면 초기 강도 발현 효과가 우수하나 내구성이 저하될 수 있고, 상기 무수석고의 함량이 3 중량% 미만이면 초기 강도 발현이 지연될 수 있다.
본 발명의 보수용 시멘트 모르타르는 상기에 설명한 성분들 외에도 일반적으로 사용되는 급결재 4 내지 7 중량%, 섬유보강재 0.1~1.5 중량%, 유동화제 0.1 내지 0.3 중량% 및 고로슬래그 5 내지 10 중량%를 포함한다. 또한, CSA 팽창제 8 내지 15 중량% 더 포함할 수도 있다.
상기 성분들 중 급결재로는 예를 들어 C12A7 급결재가 사용될 수 있다. 상기 C12A7 급결재는 시멘트의 응결시간을 빠르게 하기 위하여 사용되는 재료의 일종으로써 알루민산칼슘(mCaO-nAl2O3)계 급결제이다.
상기 유동화제는 마이크로 시멘트 입자를 분산시켜 사용수량의 감소를 가능하게 하여, 강도를 증가시키고 경화시간을 단축시키는 역할을 하는 것으로, 멜라민계, 나프탈렌계, 폴리카르복시계, 리그노설페이트계가 사용된다.
상기 아민계 경화제는 아미노실란을 더 포함할 수 있다. 상기 아미노실란은 3-아미노프로필트리에톡시실란, n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디에톡시실란에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 아민계 경화제 100중량부에 대하여 2 ~ 30 중량부를 사용하며, 2중량부 미만을 사용할 경우 최종 에폭시 조성물의 경화체의 고온에서 발포성능과 보강섬유와의 인장강도에 미치는 영향이 미미하고 30중량부를 초과하는 경우에는 최종 에폭시조성물 경화체의 인장강도가 저하되는 문제점을 나타낸다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
제조예 1: 보수용 시멘트 모르타르의 제조
분말도가 8,000㎠/g 이상인 마이크로 시멘트 25 중량부; 비스페놀 A형 에폭시 수지인 YD-128 100(국도화학 제조) 13 중량부; 아민계 경화제로서 변성지방족아민계 경화제인 KH-500(국도화학 제조) 6 중량부; 실리카 에어로겔 5 중량부; 해포석분말 3 중량부; 무수석고 5 중량부; 급결재 5 중량부; 아라미드섬유 1.0 중량부; 유동화제 0.2 중량부; 및 고로슬래그 7 중량부를 혼합하여 보수용 시멘트 모르타르를 제조하였다.
제조예 2: 개질 천연고무 라텍스 조성물의 제조
천연고무 라텍스는 수입되고 있는 Srijaroen Latex Co.의 제품을 사용하였다. 먼저, 천연고무 라텍스에 안정제로 첨가되어 있는 암모니아를 제거하기 위하여, 라텍스 무게를 측정하여 기계적 교반기(mechanical stirrer, Poong Lim Co., PL-ss20D)에 투여하고 40oC에서 100 rpm의 속도로 2시간 교반하였다. 만일 천연고무 라텍스에 암모니아 함량이 너무 높을 경우, 물리적 안정성을 낮추게 되고 또한 가교반응 시 가교결합에 scavenger로 작용하여 가교결합을 저해하게 된다. 탈 암모니아 공정 후, 잔류되어 있는 소량의 암모니아는 배합 및 숙성과정을 통해 제거될 수 있다. 암모니아를 제거 한 후, 천연고무 라텍스 94 중량%, KOH 0.5 중량%, 황 2 중량%, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 3 중량%, 및 2- 황산알루미늄 0.5 중량%를 첨가하여 탈 암모니아 공정과 동일한 조건에서 2시간 동안 교반하였다. 교반 후, 혼합된 라텍스 배합물을 24시간 동안 숙성시켜서 물성을 향상시켰다. 숙성된 라텍스 배합물을 교반기를 사용하여 밀도가 0.5 g/ml 이하가 되도록 하였다. 탄성력을 높이기 위하여, 오븐(Jeotech Co., OF-22GW)을 사용하여 110oC의 온도에서 가교반응을 진행하여 개질 천연고무 라텍스 조성물를 제조하였다.
제조예 3: 라텍스 모르타르 접착제 조성물의 제조
상기 제조예 2에서 제조된 개질 천연고무 라텍스 조성물과 하기 화학식 1의 화합물을 3 중량%로 포함하는 속경성 시멘트를 4:8의 중량비로 고르게 혼합하여 라텍스 모르타르 접착제 조성물을 제조하였다.
[화학식1]
Figure 112017108636219-pat00003
실시예 1: 섬유보강재의 제조
길이가 각각 5~10 cm인 아라미드섬유, 유리섬유 및 탄소섬유를 1:1:1의 중량비로 혼합하고, 상기 섬유 혼합물 100 중량부에 대하여 30 중량부의 에폭시 바인더를 혼합한 후, 거푸집을 사용하여 길이가 60 cm이고 최대 폭이 3 cm이며, 두께가 0.5 cm인 C형 채널을 성형한 후 경화시켰다.
상기 제조된 C형 채널을 2 cm 간격으로 종으로 배열하여 제1층을 구성한 후, 그 상부에 2 cm 간격으로 횡으로 배열하여 제2층을 구성하였다. 상기 제1층과 제2층을 에폭시 바인더로 접착시켜서 섬유보강재를 제조하였다.
실시예 2: 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법의 시공(1)
교각 콘크리트 구조물의 손상부위를 치핑(chipping)하고 세정한 후, 상기 실시예 1에서 제조된 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보수부위에 C형 채널이 교각 쪽으로 향하게 배치하고 앵커를 사용하여 고정하였다. 상기 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 상기 제조예 1에서 제조된 보수용 시멘트 모르타르를 충진한 후 양생시켰다. 이 때, 상기 보수용 시멘트 모르타르는 C형 채널에 잘 채워지도록 충진되었다.
실시예 3: 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법의 시공(2)
상기 실시예 2에서 보수용 시멘트 모르타르를 충진한 후 양생이 완료된 후, 보수용 시멘트 모르타르 외면에 상기 제조예 3에서 제조된 라텍스 모르타르 접착제 조성물을 0.5 cm 두께로 도포하여 콘크리트 보호층을 형성하고 경화시켰다.
시험예 1: 섬유보강재의 물성 평가
상기 실시예 1에서 제조된 섬유보강재의 응력 및 병형률을 통상의 방법으로 측정하였다. 측정결과 응력(인장강도)은 820MPa이고 변형율은 1.48%인 것으로 확인되었다. 이러한 물성값은 섬유보강재로 사용하기에 충분한 정도의 값으로 확인되었다.
시험예 2: 보수용 시멘트 모르타르의 물성 평가
상기 제조예 1에서 제조된 보수용 시멘트 모르타르의 물성을 하기 표 1에 기재된 방법으로 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
평가항목 결과 기준치 시험방법
인장도 472.1 kg/cm2 210 kg/cm2 이상 KS M 3006 : 2003
굴곡강도 576.4 kg/cm2 320 kg/cm2 이상 KS M 3015 : 1997
굴곡탄성율 28,220 kg/cm2 17,600 kg/cm2 이상 KS M 3015 : 1997
박리강도 5.2 N/mm 178.6 g/mm 이상 ASTM D903 : 1998
상기 표1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 보수용 시멘트 모르타르는 테스트된 인장도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 및 박리강도의 모든 면에서 매우 우수한 물성을 나타내었다.
시험예 3: 라텍스 모르타르 접착제 조성물의 성능 평가
상기 제조예 3에서 제조된 라텍스 모르타르 접착제 조성물을 KS F 4042-2012(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르) 규정에 의해 실험하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
단위 제조예3
신장율 % 220
휨강도 (N/mm2) 8.1
압축강도 (N/mm2) 30.5
부착강도
(바탕면 10% 이상 습윤상태)		 (N/mm2) 4.3
내알칼리성 (N/mm2) 29
중성화 저항성 (mm) 1.1
투수량 (g) 12.1
물흡수계수 [kg(m2h0.5) 0.2
습기투과저항성 (Sd) 1.1
염화물 이온침투 저항성 coulombs 731
길이변화율 % 8
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 라텍스 모르타르 접착제는 대부분의 평가항목에서 매우 우수한 효과를 나타내었다.
시험예 4: 염해방지성능 평가
염소이온 침투 저항성을 시험하기 위해 상기 실시예 3에서 시공된 보수 및 보강부의 재령 28일이 된 것을 대상으로 하여 시험을 실시하였다.
상기 보수 및 보강부에 60V의 직류전원을 6시간동안 통전한 조건에서 매 30분마다 측정한 전류를 시간에 대해 적분하여 구한 통과전하량을 구하여 하기 표 3에 나타내었다.
통과전하량(Coulomb)
실시예 3의 보수 및 보강부 0
상기 표 3의 결과로부터 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법에 의하면 염해를 확실하게 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.
10: C형 채널(종방향) 10': C형 채널(횡방향)
12, 12': 구멍 100: 섬유보강재

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. (a) 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계;
    (b) 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보수부위에 고정하는 단계; 및
    (c) 상기 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 보수용 시멘트 모르타르를 충진하는 단계;를 포함하되,
    상기 섬유보강재는,
    나이론섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 및 탄소섬유 중에서 선택되는 1종 이상으로 성형된 C형 채널을 종방향으로 이격 및 배열하여 형성시킨 제1층 및 상기 제1층의 상부에 횡방향으로 상기 C형 채널을 이격 및 배열시킨 제2층을 포함하며, 상기 제1층과 제2층은 상호 고정된 형태를 가지고, 상기 C형 채널의 오픈부의 폭은 내부 최대폭 대비 0.5~0.8배인 것을 특징으로 하며,
    상기 (c)단계 후, 상기 보수용 시멘트 모르타르 외면에
    천연고무 라텍스 88~95 중량%, KOH 0.1~1 중량%, 황 0.5~5 중량%, 아연 디에틸디티오카바메이트(zinc diethyldithiocarbamate) 0.5~5 중량%, 및 2- 황산알루미늄 0.1~1 중량%를 포함하는 개질 천연고무 라텍스 조성물과 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 1~5 중량%로 포함하는 속경성 시멘트를 3:7~5:9의 중량비로 포함하는 라텍스 모르타르 접착제 조성물을 사용하여 콘크리트 보호층을 형성하는 (d)단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법:
    [화학식1]
    Figure 112018045991135-pat00004

    [화학식 2]
    Figure 112018045991135-pat00005
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    상기 (c)단계의 보수용 시멘트 모르타르는
    분말도가 8,000㎠/g 이상인 마이크로 시멘트 20 내지 35 중량%; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락 페놀형 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지 중 선택된 1종 이상의 에폭시수지 10~15 중량%; 아민계 경화제 3~10 중량%; 실리카 에어로겔 3~10 중량%; 해포석분말 0.1~5 중량%; 무수석고 3 내지 10 중량%; 급결재 4 내지 7 중량%; 섬유 0.1~1.5 중량%; 유동화제 0.1 내지 0.3 중량%; 및 고로슬래그 5 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 공법.
  9. 삭제
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