KR101929417B1 - 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조인트 누수 보수 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 수압환경 콘크리트 구조물의 조인트에 구비된 지수판을 건전성을 검토하고, 지수판에 문제가 발생하면 조인트의 변형량과, 누수량 및 누수 압력을 체크한 다음, 누수량과 누수압력에 따라 고형 폴리머 백업제를 선택하고, 누수가 발생되는 조인트를 통과할 수 있도록 지그재그 형태로 천공하여 내부에 발포우레탄을 부분 주입 팽창시켜 1차 지수한 후 발포우레탄 외측에 선택된 고형 폴리머 백업제를 삽입하고, 조인트 정면에 탄성 시트를 접착 모르터로 고정시키도록 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법에 관한 것이다.

Description

고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법{METHOD FOR REPARING JOINT LEAK FOR CONCRETE STRUCTURE IN WATER PRESSURE ENVIRONMENT USING SOLID POLYMER BACKUP}

본 발명은 조인트 누수 보수 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 수압환경 콘크리트 구조물의 조인트에 구비된 지수판을 건전성을 검토하고, 지수판에 문제가 발생하면 조인트의 변형량과, 누수량 및 누수 압력을 체크한 다음, 누수량과 누수압력에 따라 고형 폴리머 백업제를 선택하고, 누수가 발생되는 조인트를 통과할 수 있도록 지그재그 형태로 천공하여 내부에 발포우레탄을 부분 주입 팽창시켜 1차 지수한 후 발포우레탄 외측에 선택된 고형 폴리머 백업제를 삽입하고, 조인트 정면에 탄성 시트를 접착 모르터로 고정시키도록 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법에 관한 것이다.

수압환경 콘크리트 구조물의 하나인 침매터널은 박스 구조물 형태의 침매 함체를 연속되게 설치하여 제작하는 일종의 수중터널로서, 침매공법은 터널에 부력이 작용하므로 겉보기 비중이 적고, 지반의 지지력이 크게 필요 없어 연약지반에 적합하다. 또한, 수심이 깊은 곳에서도 안전하게 공사할 수 있고, 시공 효율성이 좋아 공사기간이 짧은 장점 및 선박의 항로에 대한 제약이 적은 이점이 인정되어 점차 교량을 대체하는 시설로 보급이 증가하고 있는 추세이다.

이러한 침매터널은 육상에서 콘크리트로 침매 함체를 제작한 뒤 제작된 침매 함체를 부력을 이용해 물에 띄워 견인함을 이용해 설치지점으로 운반한 후 설치지점에서 가라앉혀 설치하는 것으로서, 각각의 침매 함체를 연결하는 방법은 이미 설치된 침매 함체(이하, 기설함이라 함)인 기설함에 새롭게 설치되는 침매 함체(이하, 신설함이라 함)인 신설함 사이에 챔버를 구성하고 챔버와 신설함 외부에 수압차를 발생시켜 기설함과 신설함이 밀착되게 하는 수압접합법이 사용된다.

침매터널을 더욱 상세히 설명하면, 침매터널은 통상 수 내지 수십 킬로미터(㎞)의 해저 구간에 설치되는 것으로서, 여러 침매 함체가 연결되어 구성된다. 이러한 침매터널에 사용되는 침매 함체는 100m 이상의 길이와 수십m 이상의 폭과 높이로 육상에서 제작된다. 이때, 침매 함체는 내부는 중공부가 형성되고 양측은 개방되게 제작된다.

한편, 침매 함체는 운반과 침설시의 안정성을 유지하기 위해 수십m 단위의 세그먼트가 연속해서 이루어지는 데, 바닥과 천정 슬라브에 종방향으로 각각 PS강선을 배치하여 침매함 단면에 복수의 텐던으로 복수의 세그먼트를 잡아주기 위해 포스트텐셔닝(posttensioning)을 실시한다.

그리고, 세그먼트의 시공이음 부위에 접합부, 즉 세그먼트 조인트가 필요하다. 한편, 침매 함체뿐만 아니라 해저터널의 경우 세그먼트간의 접합부의 변형을 허용하기 때문에 조인트 또는 신축 이음부가 적용된다.

한편, 이러한 조인트 또는 신축 이음부의 균열로 발생하는 누수를 보수하기 위한 방법의 일례로 국내 공개특허 제10-2017-0119277호인 폴리머 차수재 및 폴리머 차수재를 이용하는 콘크리트 댐 구조물의 누수 보수 방법이 개시되어 있다.

상기 폴리머 차수재를 이용하는 콘크리트 댐 구조물의 누수 보수 방법은 콘크리트 댐의 수직 이음부 상에 천공을 수행하여 제1수직홀을 형성하는 단계; 상기 제1수직홀로 원기둥 형상의 폴리머 차수재를 삽입하는 단계; 및 수직홀 커버를 이용하여, 상기 제1수직홀을 밀폐시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 이러한 종래의 누수 보수 공법은 신축 이음부에 단순히 수직으로 홀을 천공하고, 그 내부에 원기둥 형상의 폴리머 차수재를 삽입하여 보수를 진행하기 때문에 수직홀을 천공하기에 많은 시간이 필요하고, 조인트가 존재하는 경우 간섭으로 인해 수직으로 홀을 천공하지 못하여 적용이 불가능한 문제점이 있다.

국내 공개특허 제10-2017-0119277호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수압환경 콘크리트 구조물의 조인트에 구비된 지수판을 건전성을 검토하고, 지수판에 문제가 발생하면 조인트의 변형량과, 누수량 및 누수 압력을 체크한 다음, 누수량과 누수압력에 따라 고형 폴리머 백업제를 선택하고, 누수가 발생되는 조인트를 통과할 수 있도록 지그재그 형태로 천공하여 내부에 발포우레탄을 부분 주입 팽창시켜 1차 지수한 후 발포우레탄 외측에 선택된 고형 폴리머 백업제를 삽입하고, 조인트 정면에 탄성 시트를 접착 모르터로 고정시키도록 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

수압환경 콘크리트 구조물에 설치된 조인트의 누수 보수 공법에 있어서, 상기 조인트의 양옆에 위치한 콘크리트 모체에 초음파 센서를 부착하여 누수부와 비누수부에 대한 초음파 도달 속도 비교를 통해 상기 조인트 내부의 지수판 건전성 및 지수판과 콘크리트 부착부분의 건전성을 검토하여 누수 지점을 확인하는 누수 지점 확인 공정과; 누수 지점이 확인되면 상기 초음파 센서를 제거한 다음 상기 조인트의 양옆에 위치한 콘크리트 모체에 균열 게이지를 부착하여 조인트의 계절별 팽창 길이 및 축소 길이를 측정하는 팽창 길이 및 축소 길이 측정 공정과; 상기 균열 게이지를 제거한 다음 상기 조인트 전체 부분을 실링하고, 상기 조인트에 제 1패커를 삽입하여 상기 제 1패커를 통해 흘러나오는 물의 양과 압력을 압력계와 수량계를 통해 체크하는 누수량 및 누수 압력 체크 공정과; 조인트의 계절별 팽창 길이 및 축소 길이와 누수량 및 누수 압력을 이용하여 고형 폴리머 백업제를 선정하는 백업제 선정 공정과; 상기 실링과 제 1패커를 제거한 다음 상기 누수 지점 확인 공정에서 확인된 누수 지점을 통과할 수 있도록 상기 누수 지점에 등간격으로 지그재그 형태로 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 제 2패커를 삽입한 다음 상기 제 2패커를 통해 상기 누수 지점에 발포우레탄을 부분적으로 채워넣어서 발포우레탄을 물과 반응시켜 팽창되면서 지수가 이루어지도록 하는 천공 공정; 및 상기 조인트의 누수 지점에 주입되어 팽창된 발포우레탄의 외측에 상기 고형 폴리머 백업제를 삽입하는 백업제 삽입 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서 또한, 상기 고형 폴리머 백업제는 단량체인 아크릴아마이드, 가교제인 PEGDA 및 개시제인 APS를 포함하며, 상기 가교제의 몰수와, 상기 단량체 및 상기 가교제의 몰수 합의 비율은 1 내지 2%이며, 상기 단량체 및 상기 가교제의 질량 합과, 상기 단량체, 가교제 및 개시제가 수용액에 용해된 용액의 질량의 비율은 25 내지 35%로 구성되어 상기 조인트 부분에 삽입되도록 판상, 원기둥형, 사각기둥으로 제작된 다음 건조되어 고형으로 형성된다.

여기에서 또, 상기 백업제 선정 공정은 조인트 간격이 10~20㎜, 수압이 1.0~1.5㎏f/㎠, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 판상을 적용하고, 조인트 간격이 20~30㎜, 수압이 1.5~6.0㎏f/㎠, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 원기둥을 적용하고, 조인트 간격이 30㎜ 이상, 수압이 6.0㎏f/㎠ 이상, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 사각기둥을 적용한다.

여기에서 또, 상기 천공 공정은 상기 누수 지점에 발포우레탄을 주입한 다음 상기 천공홀에 발포우렌탄, 에폭시 몰탈, 시멘트중 선택된 어느 하나를 채워 넣는다.

여기에서 또, 상기 백업제 삽입 공정은 상기 고형 폴리머 백업제가 삽입되면, 상기 조인트의 표면에서 3~7㎝ 깊이까지 아크릴 주입재를 주입하여 상기 고형 폴리머 백업제 및 이의 뒷면을 채우고, 상기 조인트의 표면에서 내부로 우레탄을 주입한 다음, 상기 조인트의 양옆에 위치한 콘크리트 모체에 탄성 시트를 접착 모르터에 의해 고정시켜 상기 조인트의 표면을 밀폐시킨다.

여기에서 또, 상기 탄성 시트는 400% 이상 신율을 가진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법에 따르면, 수압환경 콘크리트 구조물의 조인트에 구비된 지수판을 건전성을 검토하고, 지수판에 문제가 발생하면 조인트의 변형량과, 누수량 및 누수 압력을 체크한 다음, 누수량과 누수압력에 따라 고형 폴리머 백업제를 선택하고, 누수가 발생되는 조인트를 통과할 수 있도록 지그재그 형태로 천공하여 내부에 발포우레탄을 부분 주입 팽창시켜 1차 지수한 후 발포우레탄 외측에 선택된 고형 폴리머 백업제를 삽입하고, 조인트 정면에 탄성 시트를 접착 모르터로 고정시킴으로써 조인트의 누수를 완벽하게 보수할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법의 각 공정을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법의 각 공정을 설명하기 위한 모식도이며, 도 8은 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법에 적용된 고형 폴리머 백업제의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법은 누수 지점 확인 공정(S10)과, 팽창 길이 및 축소 길이 측정 공정(S20)과, 누수량 및 누수 압력 체크 공정(S30)과, 백업제 선정 공정(S40)과, 천공 공정(S50) 및 백업제 삽입 공정(S60)으로 이루어진다.

《누수 지점 확인 공정-S10》

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 수압환경 콘크리트 구조물에 설치된 조인트(1)의 양옆에 위치한 콘크리트 모체(2)에 초음파 센서(3)를 부착하여 누수부와 비누수부에 대한 초음파 도달 속도 비교를 통해 조인트(1) 내부의 지수판(1a)의 건전성 및 지수판(1a)과 콘크리트 부착부분의 건전성을 검토하여 누수 지점을 확인한다. 초음파 센서(3)를 이용하여 초음파를 분석하면 도 3에 도시된 바와 같이 붉은색으로 누수 지점을 확인할 수 있다. 이때, 검정색 부분이 콘크리트 모체(2)이다.

《팽창 길이 및 축소 길이 측정 공정-S20》

그리고, 누수 지점이 확인되면, 초음파 센서(3)를 제거한 다음 도 4에 도시된 바와 같이 조인트(1)의 양옆에 위치한 콘크리트 모체(2)에 균열 게이지(4)를 부착하여 조인트(1)의 계절별 팽창 길이 및 축소 길이를 측정한다.

《누수량 및 누수 압력 체크 공정-S30》

조인트(1)의 팽창 길이 및 축소 길이 측정이 완료되면, 균열 게이지(4)를 제거한 다음 도 5에 도시된 바와 같이 조인트(1) 전체 부분을 실링재(5)로 실링하고, 조인트(1)에 제 1패커(6)를 삽입하여 제 1패커(6)를 통해 흘러나오는 물의 양과 압력을 압력계(7)와 수량계(8)를 통해 체크한다.

《백업제 선정 공정-S40》

누수량 및 누수 압력의 체크가 완료되면, 조인트(1)의 계절별 팽창 길이 및 축소 길이와 누수량 및 누수 압력을 이용하여 고형 폴리머 백업제(100)를 선정한다.

이때, 고형 폴리머 백업제(100)는 국내 공개특허 제10-2017-0119277호에 개시된 폴리머 차수재로서, 단량체인 아크릴아마이드, 가교제인 PEGDA 및 개시제인 APS를 포함하며, 가교제의 몰수와, 상기 단량체 및 상기 가교제의 몰수 합의 비율은 1 내지 2%이며, 단량체 및 가교제의 질량 합과, 단량체, 가교제 및 개시제가 수용액에 용해된 용액의 질량의 비율은 25 내지 35%로 구성되고, 특히 조인트 부분에 삽입되도록 조인트의 폭과 길이에 맞게 도 8에 도시된 바와 같이 판상, 원기둥형, 사각기둥으로 제작된 다음 건조되어 고형으로 형성된다. 이때, 길이가 짧을 경우 2개를 이어서 붙일 수도 있다.

또한, 백업제를 선정시 조인트 간격이 10~20㎜, 수압이 1.0~1.5㎏f/㎠, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 판상을 적용하고, 조인트 간격이 20~30㎜, 수압이 1.5~6.0㎏f/㎠, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 원기둥을 적용하고, 조인트 간격이 30㎜ 이상, 수압이 6.0㎏f/㎠ 이상, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 사각기둥을 적용한다.

《천공 공정-S50》

실링재(5)와 제 1패커(6)를 제거한 다음, 도 6에 도시된 바와 같이 누수 지점 확인 공정(S10)에서 확인된 누수 지점을 통과할 수 있도록 누수 지점에 등간격으로 지그재그 형태로 천공홀(9)을 형성하고, 천공홀(9)에 제 2패커(10)를 삽입한 다음 제 2패커(10)를 통해 누수 지점에 발포우레탄(11)을 부분적으로 채워넣어서 발포우레탄(11)을 물과 반응시켜 팽창되면서 지수가 이루어지도록 한다. 이때, 발포우레탄(11)은 조인트(1)의 깊이(1/4~2/4) 지점까지 채워넣는다.

《백업제 삽입 공정-S60》

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 조인트(1)의 누수 지점에 주입되어 팽창된 발포우레탄(11)의 외측에 고형 폴리머 백업제(100)를 삽입하고, 조인트(1)의 표면에서 3~7㎝ 깊이까지 저점도의 아크릴 주입재(12)를 주입하여 고형 폴리머 백업제(100) 및 이의 뒷면을 채우고, 조인트(1)의 표면에서 내부로 고강도의 우레탄(13)을 일반적인 주입 공법으로 주입한 다음, 조인트(1)의 양옆에 위치한 콘크리트 모체(2)에 탄성 시트(14)를 접착 모르터(15)에 의해 고정시켜 조인트(1)의 표면을 밀폐시킨다. 이때, 탄성 시트(14)는 400% 이상 신율을 가지는 것이 바람직하고, 폴리프로필렌섬유, 폴리에틸렌섬유, 탄소섬유 등으로 제작된다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 조인트 2 : 콘크리트 모체
3 : 초음파 센서 4 : 균열 게이지
5 : 실링재 6 : 제 1패커
7 : 압력계 8 : 수량계
9 : 천공홀 10 : 제 2패커
11 : 발포 우레탄 12 : 아크릴재
13 : 우레탄 14 : 탄성 시트
15 : 접착 모르터

Claims (6)

1. 수압환경 콘크리트 구조물에 설치된 조인트의 누수 보수 공법에 있어서,
   상기 조인트의 양옆에 위치한 콘크리트 모체에 초음파 센서를 부착하여 누수부와 비누수부에 대한 초음파 도달 속도 비교를 통해 상기 조인트 내부의 지수판 건전성 및 지수판과 콘크리트 부착부분의 건전성을 검토하여 누수 지점을 확인하는 누수 지점 확인 공정과;
   누수 지점이 확인되면 상기 초음파 센서를 제거한 다음 상기 조인트의 양옆에 위치한 콘크리트 모체에 균열 게이지를 부착하여 조인트의 계절별 팽창 길이 및 축소 길이를 측정하는 팽창 길이 및 축소 길이 측정 공정과;
   상기 균열 게이지를 제거한 다음 상기 조인트 전체 부분을 실링하고, 상기 조인트에 제 1패커를 삽입하여 상기 제 1패커를 통해 흘러나오는 물의 양과 압력을 압력계와 수량계를 통해 체크하는 누수량 및 누수 압력 체크 공정과;
   조인트의 계절별 팽창 길이 및 축소 길이와 누수량 및 누수 압력을 이용하여 고형 폴리머 백업제를 선정하는 백업제 선정 공정과;
   상기 실링과 제 1패커를 제거한 다음 상기 누수 지점 확인 공정에서 확인된 누수 지점을 통과할 수 있도록 상기 누수 지점에 등간격으로 지그재그 형태로 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 제 2패커를 삽입한 다음 상기 제 2패커를 통해 상기 누수 지점에 발포우레탄을 부분적으로 채워넣어서 발포우레탄을 물과 반응시켜 팽창되면서 지수가 이루어지도록 하고, 이후 상기 천공홀에 발포우레탄, 에폭시 몰탈, 시멘트중 선택된 어느 하나를 채워 넣는 천공 공정; 및
   상기 조인트의 누수 지점에 주입되어 팽창된 발포우레탄의 외측에 상기 고형 폴리머 백업제를 삽입하는 백업제 삽입 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고형 폴리머 백업제는,
   단량체인 아크릴아마이드, 가교제인 PEGDA 및 개시제인 APS를 포함하며,
   상기 가교제의 몰수와, 상기 단량체 및 상기 가교제의 몰수 합의 비율은 1 내지 2%이며,
   상기 단량체 및 상기 가교제의 질량 합과, 상기 단량체, 가교제 및 개시제가 수용액에 용해된 용액의 질량의 비율은 25 내지 35%로 구성되어 상기 조인트 부분에 삽입되도록 판상, 원기둥형, 사각기둥으로 제작된 다음 건조되어 고형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 백업제 선정 공정은,
   조인트 간격이 10~20㎜, 수압이 1.0~1.5㎏f/㎠, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 판상을 적용하고, 조인트 간격이 20~30㎜, 수압이 1.5~6.0㎏f/㎠, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 원기둥을 적용하고, 조인트 간격이 30㎜ 이상, 수압이 6.0㎏f/㎠ 이상, 조인트의 팽창/수축 길이가 30~40%인 경우 사각기둥을 적용하는 것을 특징으로 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 백업제 삽입 공정은,
   상기 고형 폴리머 백업제가 삽입되면, 상기 조인트의 표면에서 3~7㎝ 깊이까지 아크릴 주입재를 주입하여 상기 고형 폴리머 백업제 및 이의 뒷면을 채우고, 상기 조인트의 표면에서 내부로 우레탄을 주입한 다음, 상기 조인트의 양옆에 위치한 콘크리트 모체에 탄성 시트를 접착 모르터에 의해 고정시켜 상기 조인트의 표면을 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 탄성 시트는,
   400% 이상 신율을 가지는 것을 특징으로 하는 고형 폴리머 백업제를 이용한 수압환경 콘크리트 구조물용 조인트 누수 보수 공법.

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