KR102013627B1 - 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물 - Google Patents

와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 격자형 메쉬 타입 구조물을 통해 내구성 및 지속성을 우수하게 보수 및 보강하도록 하기 위한 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물에 관한 것이다.

Description

와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물{Repair and Reinforcement Construction Method of Concrete Structure based on wire mesh, wire mesh and mortar composition for the same}
본 발명은 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 격자형 메쉬 타입 구조물을 통해 내구성 및 지속성을 우수하게 보수 및 보강하도록 하기 위한 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 건설 후 각종 자연 또는 인위적 작용을 받아 사용연수에 따라 물리적, 화학적 변형으로 인하여 물리적인 성능이 저하된다. 특히, 최근 들어 건설구조물의 안전성 및 성능의 확보 측면에서 보수를 실시하여 안전성 및 기능성을 회복시키고자 하는 노력이 증가하고 있다. 이러한 건설구조물의 노후화 현상이 가속화될 경우 철근부식, 동결융해, 탄산화 현상 등에 의한 팽창압력으로 인하여 구조체 즉, 콘크리트부에서의 단면결손을 초래하게 되어 미관상, 구조내력상, 기능적인 측면에서 안전에 위험을 초래할 수 있는 문제점을 내포하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0112272호 "산업부산물을 이용한 속경성 결합재를 포함하는 콘크리트 구조물의 단면 보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면을 보수 보강하는 방법"을 제시함으로써, 단시간에 보수공사를 완료할 수 있어 경제적이고 안정성이 우수할 뿐 아니라 바탕 콘크리트와의 접착성능이 우수하고 양호한 작업성을 유지하면서 비빔 후 단시간에 소요강도를 얻을 수 있어, 콘크리트의 보수가 예상되는 구조물, 특히 건축물, 교량 및 정수장의 콘크리트 보수보강에 들뜸과 균열을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 기술을 제시하였습니다.
그러나 이러한 제안에도 불구하고 미리 설정된 온도 범위를 초과하는 경우 열변성에 따라 보수된 부재층의 보수 주기가 점점 짧아지는 문제점이 발생함으로써, 보수 비용이 과다하게 발생하는 문제점이 있어 왔다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0112272호 "산업부산물을 이용한 속경성 결합재를 포함하는 콘크리트 구조물의 단면 보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면을 보수 보강하는 방법"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 격자형 메쉬 타입 구조물을 통해 내구성 및 지속성을 우수하게 보수 및 보강하도록 하기 위한 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 격자형 메쉬 타입 구조물을 이용한 보수를 위한 모르타르층의 고정 구조를 견고하게 하여 부착시킴으로써, 모르타르층의 내구성 및 지속성을 우수하게 보수할 수 있도록 하기 위한 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법은, 콘크리트 구조물(1)의 손상된 영역(2)을 포함하는 보수 시공면을 면처리한 뒤 고압 세척하는 제 1 단계; 면처리 및 고압 세척된 보수 시공면 중 손상된 영역(2)의 양 끝단에 해당하는 양 단에 앵커 타입 부재(3)를 설치하는 제 2 단계; 2개의 앵커 타입 부재(3)를 한 쌍으로 'ㄷ자' 형상의 고리부(3a) 내측의 고리홈(3c)으로 환형의 와이어(4)를 거는 방식으로 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성하는 제 3 단계; 및 격자형 메쉬 타입 구조물 내부의 손상된 영역(2)에 모르타르를 도포하여 모르타르층(5)을 형성하는 제 4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명은, 상기 제 4 단계 이후, 모르타르층이 형성된 보수 시공면의 상부에 강도 보강 필름층을 형성하고 강도 보강 필름층(6) 상부에 프라이머층(7) 및 방수층(8)을 순차적으로 형성하고, 방수층(8) 상부에 페인트(9)를 도포하는 제 5 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물은, 격자형 메쉬 타입 구조물을 통해 내구성 및 지속성을 우수하게 보수 및 보강하도록 할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법, 이를 위한 와이어 메쉬 및 모르타르 조성물은, 격자형 메쉬 타입 구조물을 이용한 보수를 위한 모르타르층의 고정 구조를 견고하게 하여 부착시킴으로써, 모르타르층의 내구성 및 지속성을 우수하게 보수할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법에서 사용되는 앵커 타입 부재(3)의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법에서 사용되는 앵커 타입 부재(3)의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 콘크리트 구조물(1)의 손상된 영역(2)을 포함하는 보수 시공면을 면처리한 뒤 고압 세척하며(도 1a), 면처리 및 고압 세척된 보수 시공면 중 손상된 영역(2)의 양 끝단에 해당하는 양 단에 앵커 타입 부재(3)를 설치한다(도 1b). 즉, 앵커 타입 부재(3)는 도 1b와 같이 손상된 영역(2)의 도시된 두 영역 외에 도시되지 않은 전면 및 후면에 각각 4방향에 형성되는 것이 바람직하다.
도 3a와 같이 고리부(3a), 고리홈(3b), 접촉 플레이트(3c), 앵커볼트(3d)로 구성되는 2개의 앵커 타입 부재(3) 각각의 접촉 프레이트(3c)를 보수 시공면의 양쪽 끝단에 접촉하고 앵커볼트(3d)를 통해 고정한 뒤, 2개의 앵커 타입 부재(3)의 'ㄷ자' 형상의 고리부(3a) 내측의 고리홈(3c)으로 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성하기 위한 환형의 와이어(4)를 거는 방식으로 형성되며, 고리부(3a)에 의해 형성되는 고리홈(3b)은 하나의 접촉 플레이트(3c)에 등간격으로 이격되어 복수개로 형성됨으로써, 전체적으로 도 3b와 같이 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성할 수 있다(도 1c).
이후, 격자형 메쉬 타입 구조물 내부의 손상된 영역(2)에 모르타르를 도포하여 모르타르층(5)을 형성하고(도 1d), 모르타르층이 형성된 보수 시공면의 상부에 강도 보강 필름층(6)을 형성하고(도 2a), 강도 보강 필름층(6) 상부에 프라이머층(7) 및 방수층(8)을 순차적으로 형성하고(도 2b 및 도 2c), 방수층(8) 상부에 페인트(9)를 도포하는 과정(도 2d)로 이루어질 수 있다.
이하 각 과정에 대해서 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1a의 콘크리트 구조물(1)의 손상된 영역(2)을 포함하는 보수 시공면을 면처리한 뒤 고압 세척하는 과정에 있어서는, 손상된 콘크리트 구조물(1)의 보수 시공면에서 열화된 부분을 예컨대, 그라인더로 연마하거나 브레이커로 깨어 제거한다. 브레이커 사용후에는 표면을 그라인더로 연마하는 것이 바람직하다. 또한, 연마 전후에 표면에 남아 있는 먼지, 이끼, 레이턴스, 페이트 박리부분, 백화, 황변 현상으로 얼룩진 부분, 이물질이나 부착물에 대해서 고압 체척기를 이용하여 제거하는 과정을 수행한다.
도 1b의 면처리 및 고압 세척된 보수 시공면 중 손상된 영역(2)의 양 끝단에 해당하는 양 단에 앵커 타입 부재(3)를 설치하는 과정에 있어서는, 앵커 타입 부재(3)는 도시되진 않았지만 길이 방향에서 분리가 가능한 분리형 홈이 형성되며 다수의 고리부(3a)에 의해 형성되는 고리홈(3b)과 보수 시공면에 접촉하여 지지되는 발에 해당하는 접촉 플레이트(3c)이 형성됨으로써, 피로강도가 좋고, 녹이 슬지 않으며, 연성이 작고, 인장강도가 높아 작은 단면에서 큰 힘을 발휘하며, 응력부식에 대한 저항성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
도 1c의 앵커 타입 부재(3)를 활용하여 강도 보강을 위한 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성하는 과정에 있어서, 총 두 쌍의 앵커 타입 부재(3)가 도 3b와 같이 형성되는데, 서로 마주 보는 방향에 형성되어 각 쌍을 구성하는 앵커 타입 부재(3)의 각 고리부(3a)에 의해 형성되는 고리홈(3b)을 이용해 환형의 와이어(4)의 양측을 걸어서 모든 고리부(3a)에 대한 와이어(4) 거치 방식을 통해 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성할 수 있다. 여기서 와이어(4)는 휨복원력이 우수하여 원형구조물이나 만곡진 구조물에도 효과적으로 적용할 수 있다. 이에 따라 형성된 격자형 메쉬 타입 구조물은 도 1d에서 모르타르층(5)의 고정 구조를 견고하게 하여 부착시킴으로써, 모르타르층(5)의 내구성 및 지속성을 우수하게 보수할 수 있도록 하는 기능을 제공할 수 있다.
도 1d의 격자형 메쉬 타입 구조물 내부의 손상된 영역(2)에 모르타르를 도포하여 모르타르층(5)을 형성하는 과정에 있어서는, 모르타르는 포틀랜드 시멘트 95 내지 100 중량부, 재생 폴리프로필렌 7 내지 15 중량부, PCM 캡슐 파우더 7 내지 15 중량부, 석고 25 내지 37 중량부 및 알칼리 활성화제 1 내지 5 중량부를 포함하여 열분산형 결합재를 제조하고, 제조된 열분산형 결합재 전체 중량인 98 내지 105 중량부를 기준으로 탄소섬유 2 내지 3 중량부, 난연제 5 내지 8 중량부 및 각섬석 분말 15 내지 25 중량부를 포함하여 제조한 뒤, 세척된 단면에 도포한 뒤 경화시켜서 보수층(5)을 형성한다.
또한, 포틀랜드 시멘트는 보통포틀랜드시멘트, 중용열포틀랜드시멘트, 조강포틀랜드시멘트, 저열포틀랜드시멘트, 내황산염포틀랜드시멘트으로 나누어진다. 본 발명에서는 보통포틀랜드시멘트가 사용되며, 보통포틀랜드시멘트는 공사용으로서 넓게 사용하고 있는 시멘트이며, 주요성분은 C3S 51%, C2S 25%, C3A 9%, C4AF 9%, CaSO4 4% 가량이며, 비표면적은 3,300cm2/g 전후이다.
재생 폴리프로필렌은 폐합성수지인 재생 폴리프로필렌에 탄소섬유를 첨가 혼합하여 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP, Garbon Fiber Reinforced Plastic)인 폴리프로필렌 수지를 수득하게 되는데, 탄소섬유 강화 폴리프로필렌 수지는 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공성이 우수하다는 장점이 있다.
보다 구체적으로, 재생 폴리프로필렌 65 내지 78 중량비에 탄소섬유 22 내지 35 중량비가 첨가 혼합된 혼합물로, 인장강도가 우수한 폴리프로필렌에 파단강도가 우수한 탄소섬유를 첨가 혼합하여 보수용 모르타르 요구되는 파단강도를 갖추게 되고, 인화성 물질인 폴리프로필렌에 후술하는 난연제에 의해 난연성을 부가하여 건축 과정에서 발생할 수 있는 화재 등에 난연성을 갖추게 함으로써, 모르타르로서의 기능을 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 가격 경쟁력이 높으면서도 난연성 등과 같은 기능성을 발휘할 수 있다.
여기서, 재생 폴리프로필렌의 함량이 7 중량부 미만이면, 압축강도가 떨어지고 15 중량부 초과하면 압축강도 및 작업성이 떨어지게 된다.
나노타입의 PCM 캡슐 파우더(nano type Phase Change Material capsul Powder)를 첨가하는데, 나노타입의 PCM 캡슐 파우더 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 형성된다. 그리고, 나노타입의 PCM 캡슐 파우더에 사용되는 PCM은 도 2에 나타난 것 중 PCM-16을 활용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서의 나노타입의 PCM 캡슐 파우더는 상변화물질, 사이즈 7/1000000mm(7nm), 이온반발성, 음이온수지, 대류, 열분산성/확산성 우수 등에 대한 특성을 가지며, 생성되는 모르타르 조성물이 도포된 반대면으로부터의 잠열에 대해서 나노타입의 PCM 캡슐 파우더에 의한 열확산과 열전달을 통해서 모르타르 층 전반에 걸쳐 열확산 및 열전달을 통해 보수 보강이 이루어진 콘크리트 구조물의 외벽 벽면으로의 열전달을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
본 발명에서 나노타입의 PCM 캡슐 파우더의 함량이 7 중량부 미만인 경우 열분산효율이 떨어지며 15 중량부를 초과하면 생성되는 모르타르층의 압축강도가 떨어지게 된다.
석고는 초기강도와 유동성에 관여하며, 인산 무수석고와 불산 무수석고에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
모르타르층(5)에서 석고의 함량이 25 중량부 미만이면, 초기강도가 떨어지고 37 중량부 초과하면 유동성이 떨어지게 된다.
알칼리 활성화제는 강도발현에 영향을 미치는 요인으로, 알칼리 금속수산화물, 염화물, 황산화물 및 탄산화물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용 할 수 있고, 바람직하게는 탄산나트륨 및 탄산수소나트륨을 사용하는 것이 강도발현 측면에서 가장 유리하다.
모르타르층(5)에서 알칼리 활성화제의 함량이 1 중량부 미만이거나 5 중량부를 초과하면 열분산형 결합재 분말의 강도가 저하될 수 있다.
이와 같이 생성되는 열분산형 결합재의 비표면적은 재생 폴리프로필렌과 나노타입의 PCM 캡슐 파우더의 활성에 기여하며, 열분산형 결합재의 비표면적은 5,000 내지 6,500 cm2/g인 것이 바람직하다.
열분산형 결합재의 비표면적이 5,000cm2/g 미만이면, 재생 폴리프로필렌과 나노타입의 PCM 캡슐 파우더의 활성이 상대적으로 낮아 부착 강도, 압축강도 및 열분산효율이 낮아질 수 있고, 6,500 cm2/g를 초과하면 재생 폴리프로필렌과 나노타입의 PCM 캡슐 파우더의 활성도가 큰 반면, 보수보강 작업에 있어서 작업성이 현저히 감소할 수 있다.
제조된 열분산형 결합재 전체 중량인 98 내지 105 중량부를 기준으로 탄소섬유 2 내지 3 중량부, 난연제 5 내지 8 중량부 및 각섬석 분말 15 내지 25 중량부를 포함하여 제조한 뒤, 세척된 단면에 도포한 뒤 경화시켜서 보수층을 형성한다.
콘크리트 구조물의 단면 보수보강용 모르타르 조성물은 상술한 방식과 같이 제조된 열분산형 결합재 98 내지 105 중량부를 기준으로 탄소섬유 2 내지 3 중량부, 난연제 5 내지 8 중량부 및 각섬석 분말 15 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
콘크리트 구조물의 단면 보수보강용 모르타르 조성물 제조시 제조된 열분산형 결합재를 포함함으로써 종래의 포틀랜드 시멘트를 기초로 한 모르타르 조성물과는 달리 미리 설정된 수준의 축열 및 발열 작용으로부터 내측의 보수보강 단면으로의 열전달을 최소화하여 안정적인 내구성을 확보할 수 있고, 초기 유동성 확보를 통해 불규칙한 형상을 갖는 단면에서의 작업성이 우수한 특성을 갖는다.
상술한 열분산형 결합재의 함량이 98 중량부 미만이면 열분산 효율성 저하, 초기 강도와 접착력이 저하되고, 105 중량부를 초과하는 경우 빠른 경화 및 포틀랜드 시멘트의 응집력 저하 발생으로 초기 균열 발생이 우려되는 문제점이 있다.
탄소섬유 외에 유리섬유 강화형 수지를 활용할 수 있으며, 유리섬유 강화형 수지는 유리섬유 강화형 수지는 유리섬유, 폴리프로필렌 수지, 충격보강제를 포함하여 형성되며, 유리섬유는 애스펙트비(δ)가 50 내지 60 고, 충격보강제는 실리콘 코어-(메트)아크릴레이트 쉘 충격보강제 및 에틸렌성 불포화산 단량체로 그라프트된 폴리올레핀계 충격보강제 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함함으로써, 함량이 2 중량부 미만이면 휨강도, 인장강도가 저하되고 3 중량부를 초과하면 작업성이 나빠져 작업이 힘들며 고가의 재료이므로 비경제적인 문제점이 있다.
여기서, 유리섬유는 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 10 내지 20 중량부를 포함함으로써, 상기 범위 내에서 강성 및 흐름성과, 미려한 외관을 확보할 수 있다.
충격보강제는 일례로, 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 1 내지 5 중량로발포타입 폴리에틸렌 조성물로 형성됨으로써, 상기 범위 내에서 열분산형 결합재에 대한 인장강도 및 내절강도, 그리고 파열강도를 향상시킬 수 있다.
난연제는 몰리브덴산 안티몬, 수산화알미늄, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 발포 타입으로 형성되는 충격보강제에 열이 가해져서 450℃ 이상이 되면 미세 다공질이 무수히 많은 활성알루미나로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하다. 또한 상기 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 기대할 수 있다.
한편, 난연제의 함량이 5 중량부 미만이면 휨강도, 인장강도가 저하되고 8 중량부를 초과하면 작업성이 나빠져 작업이 힘들며 고가의 재료이므로 비경제적인 문제점이 있다.
각섬석 분말은 평균 입경 5 내지 15mm의 것과 평균 입경 1 내지 2mm의 것을 혼합하여 사용할 수 있으며, 평균 입경 5 내지 15mm인 것과 평균 입경 1 내지 2mm의 것의 함량 비율은 2 내지 3 내지 : 3 내지 4의 비율인 것이 바람직하다. 각섬석 분말의 평균입경과 함량이 상술한 범위인 경우 범위일 경우, 콘크리트 구조물의 단면 보수보강용 모르타르 조성물의 유동성 및 치밀성을 향상시킬 수 있다.
도 2a의 모르타르층(5)이 형성된 보수 시공면의 상부에 강도 보강 필름층(6)을 형성하는 과정에 있어서는, 일 측면에 접착층이 형성된 강도 보강 필름인 박막 우레탄 필름을 경화된 보수층 위에 보강층(6)으로 부착한다.
보다 구체적으로, 모르타르 조성물이 도포 되면 모르타르 조성물이 경화될 수 있도록 양생을 거쳐야 하는데 양생 시간으로는 12시간 내지 24시간 사이가 바람직하다. 모르타르층(5)이 양생 되어 굳건히 경화되면 보수층(5)과 보강층(6)과의 일체화 및 강화를 위해 박막 우레판 필름의 일 측면에 접착층을 형성한 뒤, 보수층(5)의 표면에 부착시킨다. 본 실시예에서는 보강층(6)으로 박막 우레탄 필름을 사용하나 이에 한정되지 않는다. 박막 우레탄 필름은 니들 스플릿 방식에 의한 메쉬(mesh) 공정에 따라 격자 구조를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 박막 우레판 필름은 원재료로 열가소성 폴리 우레탄(Thermalplastic Poly Urethan, TPU)에 슬립제 및 탈크를 혼합하여 박막 우레판 필름 조성물을 제조하며, 원재료로 열가소성 폴리 우레탄(TPU)은 우레탄기(-NHCOO-)를 가지는 고무상 탄성체로 기계적 강도, 내마모성이 탁월하고, 절연성, 내굴곡성, 착색성, 감촉 등에 있어 우수한 성질을 제공한다. 또한 열가소성 폴리 우레탄(TPU)는 비PVC계 열가소성 수지로서, 유해 화합물의 발생위험이 없기 때문에 인체에 무해하고, 소각시 대기 또는 토양 오염물질을 배출하지 않기 때문에 환경친화적이다.
탈크는 박막 우레탄 필름 제조를 위한 박막 우레판 필름의 연신(성형성)과 내가수분해성능을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 열가소성 폴리 우레탄(TPU) 전체 중량인 100 중량부에 대해서 3 내지 5 중량부를 사용하며, 3 중량부 미만인 경우 박막 우레탄 필름 조성물의 용융과 연신에 의한 박명 성형시 치수안정성 개선효과가 떨어지며, 5 중량부를 초과하였을 경우 기계적 강도 및 내마모성능의 현저한 저하가 우려된다.
슬립제는 제조가 완료된 박막 우레탄 필름에 대한 권취장치에 의한 박막 우레탄 필름을 감는 경우 서로 달라붙는 것을 방지하도록 할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 슬립제는 아마이드계 슬립제로 열가소성 폴리 우레탄(TPU) 전체 중량인 100 중량부에 대해서 0.2 내지 0.3 중량부인 것이 바람직하다. 여기서, 슬립제를 0.2 중량부 미만인 경우 마찰계수가 충분히 낮아지지 않으며, 0.3 중량부를 초과하면 권취율이 떨어질 수 있다. 아마이드계 슬립제로는 불포화계인 13-시스-도코센아마이드(13-cis-docosenamide : 이하 에루카마이드(erucamide)), 9-시스-옥타데센 아마이드(9-cis-octadecenamide : 이하 올레아마이드(oleamide))와 포화계인옥타데칸아마이드(octadecanamide : 이하 스테아마이드(stearamide)), 도코산아마이드(docosanamide : 이하 비핸아마이드(behenamide))를 사용할 수 있으나, 불포화계를 사용하는 것이 더 바람직하다.
이와 같이 제조된 강도 보강 필름인 박막 우레판 필름은 모르타르층(5)의 외부면에 형성되어 기계적 강도, 내마모성을 높이고 내굴곡성을 향상시키는 보강층(6)을 형성할 수 있다.
도 2b 및 도 2c의 강도 보강 필름층(6) 상부에 프라이머층(7) 및 방수층(8)을 순차적으로 형성하는 과정에 있어서는, 강도 보강 필름층인 보강층(6) 상부에 프라이머층(7)을 형성한 뒤, 프라이머층(7) 상부에 방수재를 도포하여 방수층(8)을 형성한다.
여기서 프라이머는 방수제를 도포할때 내식성과 부착성을 증가시키고 상면을 평평하게 형성시켜 박막 우레탄 필름과 결합력을 향상시키도록 일정두께로 도포시킨 후 경화시키는 도료로서 도막을 형성하며, 친수성 관능기를 갖는 프리폴리머와 소수성 관능기를 갖는 프리폴리머를 포함한다. 친수성 관능기를 갖는 프리폴리머는 물과의 친화력을 가지며, 소수성 관능기를 갖는 프리폴리머는 유성분과의 친화력을 가진다.
보다 구체적으로 프리폴리머는 친수성 관능기를 갖는 프리폴리머 35 내지 55 중량%, 소수성 관능기를 갖는 프리폴리머 30 내지 40 중량%, 및 첨가재 5 내지 35 중량%를 포함한다. 첨가재는 물일 수 있다.
프라이머 상부에 도포되는 방수제는 규산질계 도막 방수제로 이루어질 수 있다. 규산질계 도막 방수제는 파우더 형태의 무기분체와 에멀젼 형태의 액상수지로 이루어진 2액형 규산질계 도막 방수제가 무기분체와 액상수지를 중량비로 14 : 10의 비율로 혼합하여 이루어지며, 프라이머층에 도포시, 규산질계 도막 방수층, 즉 제 1, 제 2 방수제 도막층을 형성할 수 있다.
무기분체는 실리케이트, 혼성섬유보강재, 유동화제, 시멘트, 각섬석 분말을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무기분체는 실리케이트 3 내지 4 중량부, 혼성섬유보강재 0.4 내지 0.6 중량부, 유동화제 1 내지 2 중량부, 시멘트 20 내지 27 중량부, 감섬석 분말 40 내지 65 중량부를 포함할 수 있다.
무기분체는 방수층의 경화후 시멘트의 수화반응과 더불어 아크릴 에멀젼의 경화반응으로 도막의 물성을 향상시키고 실란계 화합물이 박막 우레판 필름의 공극을 통해 방수층의 모세관속으로 침투하여 수밀성을 향상시키는 용도로 활용한다.
실리케이트는 규산소다(Sodium Silicate) 또는 규산칼륨(Potassium Silicate) 등으로 사용할 수 있으며, 한가지 또는 두 가지를 혼용하여 사용할 수 있다. 실리케이트는 0.4 내지 0.6 중량부 이내에서, 실리케이트의 침투 성능을 가장 효과적으로 발휘할 수 있다.
혼성섬유보강재는 규산질계 방수층의 인장강도를 향상시키고, 균열방지 대응성을 향상시킨다. 혼성섬유보강재는 아크릴 에멀젼과 무기질 충전제의 결합력을 증대시켜, 규산질계 방수층 형성시, 규산질계 방수층의 강인성을 향상시키고 균열을 방지한다. 따라서 박막 우레판 필름의 공극에도 불구하고 규산질계 방수층은 방수 성능을 발휘할 수 있다. 여기서 혼성섬유보강재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리나일론 중 2가지 이상을 혼합하여 이루어질 수 있다.
유동화제는 혼합된 규산질계 도막 방수제의 자기 평활성을 유지시킨다. 예를들면, 유동화제는 비이온성 계면활성제로 이루어질 수 있다. 유동화제의 함량이 1 중량부미만인 경우, 규산질계 방수층이 자기 평활성을 유지하기 어렵다. 유동화제의 함량이 2 중량부를 초과인 경우, 규산질계 방수층의 건조경화가 지연되며, 방수층의 물성에 악영향을 줄 수 있다.
시멘트는 규산질계 도막 방수제에서 무기 바인더로 작용한다. 시멘트의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 규산질계 방수층의 강도 저하와 무기 충전제(예를 들면, 각섬석 분말)와의 결합력 약화로 방수층의 물성이 저하될 수 있다. 시멘트의 함량이 27 중량부를 초과하는 경우, 규산질계 방수층의 강도가 증가하지만 시멘트의 수화열로 인한 건조수축 균열이 발생할 수 있으므로 규산질계 방수층의 내구성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명에서 액상수지는 아크릴 에스테르 에멀젼, 실란계 화합물, 물, 소포제 및 증점제를 포함한다. 예를 들면, 액상수지는 아크릴 에멀젼 전체 92 내지 98 중량부에 대해서 물 40 내지 50 중량부, 소포제 1 내지 2 중량부, 증점제 0.5 내지 0.7 중량부, 실란계화합물 20 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
아크릴 에멀젼은 규산질계 도막 방수제에 침투성과 수밀성 및 접착성을 제공한다. 아크릴 에멀젼의 함량이 92 중량부 미만일 경우, 무기분체 대비 액상수지의 함량이 너무 낮아, 도막 방수제의 견고성이 떨어지고 부착력이 약해져 방수 성능이 저하되며, 아크릴 에멀젼의 함량이 98 중량부를 초과인 경우, 혼합된 도막 방수제의 점성이 떨어지고 무기분체가 침강하여 균질한 도막을 형성하기 어렵다. 즉 도막의 균질성, 접착성, 내구성 및 내마모성 등 도막의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 물은 규산질계 도막 방수제에 점도를 제공한다. 물의 함량이 40 중량부 미만일 경우, 혼합된 규산질계 도막 방수제의 점도가 너무 높아 도포 작업성이 저하되고, 물의 함량이 50 중량부를 초과일 경우, 혼합된 도막 방수제의 물과 시멘트 비율이 높아져 도막의 물성이 저하될 수 있다.
실란계화합물의 함량이 20 중량% 미만일 경우, 실란의 침투량이 부족하여 규산질계 도막 방수제로써의 물성이 떨어지며, 실란계화합물의 함량이 30 중량부를 초과인 경우 실란의 발수성으로 인하여 부착성이 저하될 수 있다.
도 2d의 방수층(8) 상부에 페인트(9)를 도포하는 과정(도 2d)에 있어서는, 방수층(8)의 표면에 페인트(8)를 도포하는데, 강도 보강 필름이 부착되면, 강도 보강 필름의 표면 위에 방수제를 도포하며, 방수제의 도포에 따라 방수제가 완전히 경화되어 방수층이 형성되면 페인트를 도포하여 준다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 콘크리트 구조물
2 : 손상된 영역
3 : 앵커 타입 부재
4 : 와이어
5 : 모르타르층
6 : 강도 보강 필름층
7 : 프라이머층
8 : 방수층
9 : 페인트

Claims (2)

  1. 콘크리트 구조물(1)의 손상된 영역(2)을 포함하는 보수 시공면을 면처리한 뒤 고압 세척하는 제 1 단계; 면처리 및 고압 세척된 보수 시공면 중 손상된 영역(2)의 양 끝단에 해당하는 양 단에 앵커 타입 부재(3)를 설치하는 제 2 단계; 2개의 앵커 타입 부재(3)를 한 쌍으로 'ㄷ자' 형상의 고리부(3a) 내측의 고리홈(3c)으로 환형의 와이어(4)를 거는 방식으로 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성하는 제 3 단계; 격자형 메쉬 타입 구조물 내부의 손상된 영역(2)에 모르타르를 도포하여 모르타르층(5)을 형성하는 제 4 단계; 및 모르타르층이 형성된 보수 시공면의 상부에 강도 보강 필름층을 형성하고 강도 보강 필름층(6) 상부에 프라이머층(7) 및 방수층(8)을 순차적으로 형성하고, 방수층(8) 상부에 페인트(9)를 도포하는 제 5 단계; 를 포함하는 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법에 있어서,
    상기 제 2 단계의 앵커 타입 부재(3)를 손상된 영역(2)의 양측 두 영역 외에 전면 및 후면에 각각 4방향에 형성하며, 앵커 타입 부재(3)는 고리부(3a), 고리홈(3b), 접촉 플레이트(3c), 앵커볼트(3d)로 구성되는 2개의 앵커 타입 부재(3) 각각의 접촉 프레이트(3c)를 보수 시공면의 양쪽 끝단에 접촉하고 앵커볼트(3d)를 통해 고정한 뒤, 2개의 앵커 타입 부재(3)의 'ㄷ자' 형상의 고리부(3a) 내측의 고리홈(3c)으로 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성하기 위한 환형의 와이어(4)를 거는 방식으로 형성되며, 고리부(3a)에 의해 형성되는 고리홈(3b)은 하나의 접촉 플레이트(3c)에 등간격으로 이격되어 복수개로 형성되며,
    상기 제 3 단계에 있어서, 서로 마주 보는 방향에 형성되어 각 쌍을 구성하는 앵커 타입 부재(3)의 각 고리부(3a)에 의해 형성되는 고리홈(3b)을 이용해 환형의 와이어(4)의 양측을 걸어서 모든 고리부(3a)에 대한 와이어(4) 거치 방식을 통해 격자형 메쉬 타입 구조물을 형성하며,
    상기 제 4 단계에 있어서, 격자형 메쉬 타입 구조물 내부의 손상된 영역(2)에 모르타르를 도포하여 모르타르층(5)을 형성시, 모르타르는 포틀랜드 시멘트 95 내지 100 중량부, 재생 폴리프로필렌 7 내지 15 중량부, PCM 캡슐 파우더 7 내지 15 중량부, 석고 25 내지 37 중량부 및 알칼리 활성화제 1 내지 5 중량부를 포함하여 열분산형 결합재를 제조하고, 제조된 열분산형 결합재 전체 중량인 98 내지 105 중량부를 기준으로 탄소섬유 2 내지 3 중량부, 난연제 5 내지 8 중량부 및 각섬석 분말 15 내지 25 중량부를 포함하여 제조한 뒤, 세척된 단면에 도포한 뒤 경화시켜서 보수층(5)을 형성하며,
    포틀랜드 시멘트는 보통포틀랜드시멘트, 중용열포틀랜드시멘트, 조강포틀랜드시멘트, 저열포틀랜드시멘트, 내황산염포틀랜드시멘트으로 나누어진 것 중 성분 중량비가 C3S 51%, C2S 25%, C3A 9%, C4AF 9%, 및 CaSO4 4%를 포함하며, 비표면적은 3,300cm2/g인 보통포틀랜드시멘트가 사용되며,
    재생 폴리프로필렌은 폐합성수지인 재생 폴리프로필렌에 탄소섬유를 첨가 혼합하여 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP, Garbon Fiber Reinforced Plastic)인 폴리프로필렌 수지를 수득하여 사용하되, 재생 폴리프로필렌 65 내지 78 중량비에 탄소섬유 22 내지 35 중량비가 첨가 혼합된 혼합물이며,
    나노타입의 PCM 캡슐 파우더(nano type Phase Change Material capsul Powder)은, 나노타입의 PCM 캡슐 파우더 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 PCM-16을 활용하며, 생성되는 모르타르 조성물이 도포된 반대면으로부터의 잠열에 대해서 나노타입의 PCM 캡슐 파우더에 의한 열확산과 열전달을 통해서 모르타르 층 전반에 걸쳐 열확산 및 열전달을 통해 보수 보강이 이루어진 콘크리트 구조물의 외벽 벽면으로의 열전달을 분산시키기 위해 형성되며,
    석고는 무수석고와 불산 무수석고에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하며,
    알칼리 활성화제는 알칼리 금속수산화물, 염화물, 황산화물 및 탄산화물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 비표면적은 5,000 내지 6,500 cm2/g인 것을 사용하며,
    난연제는 몰리브덴산 안티몬, 수산화알미늄, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용하며,
    각섬석 분말은 평균 입경 5 내지 15mm의 것과 평균 입경 1 내지 2mm의 것을 혼합하여 사용하며, 평균 입경 5 내지 15mm인 것과 평균 입경 1 내지 2mm의 것의 함량 비율은 2 내지 3 내지 : 3 내지 4의 비율인 것을 사용하며,
    상기 제 5 단계는, 모르타르층(5)이 양생 되어 굳건히 경화되면 박막 우레판 필름의 일 측면에 접착층을 형성한 뒤, 보수층을 포함하는 모르타르층이 형성된 보수 시공면의 상부 표면에 부착시키되, 박막 우레탄 필름은 니들 스플릿 방식에 의한 메쉬(mesh) 공정에 따라 격자 구조를 갖도록 형성되며, 박막 우레판 필름은 원재료로 열가소성 폴리 우레탄(Thermalplastic Poly Urethan, TPU)에 슬립제 및 탈크를 혼합하여 박막 우레판 필름 조성물을 제조하여 사용하며, 탈크는 박막 우레탄 필름 제조를 위한 박막 우레판 필름의 연신(성형성)과 내가수분해성능을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 열가소성 폴리 우레탄(TPU) 전체 중량인 100 중량부에 대해서 3 내지 5 중량부를 사용하며, 슬립제는 제조가 완료된 박막 우레탄 필름에 대한 권취장치에 의한 박막 우레탄 필름을 감는 경우 서로 달라붙는 것을 방지하도록 사용하며, 슬립제는 아마이드계 슬립제로 열가소성 폴리 우레탄(TPU) 전체 중량인 100 중량부에 대해서 0.2 내지 0.3 중량부를 사용하며,
    프라이머층(7)을 형성시 프라이머는 방수제를 도포할때 내식성과 부착성을 증가시키고 상면을 평평하게 형성시켜 박막 우레탄 필름과 결합력을 향상시키도록 미리 설정된 두께로 도포시킨 후 경화시키는 도료로서 도막을 형성하며, 친수성 관능기를 갖는 프리폴리머와 소수성 관능기를 갖는 프리폴리머를 포함하며, 프리폴리머는 친수성 관능기를 갖는 프리폴리머 35 내지 55 중량%, 소수성 관능기를 갖는 프리폴리머 30 내지 40 중량%, 및 첨가재 5 내지 35 중량%를 포함하며 첨가재는 물을 사용하며,
    프라이머 상부에 도포되는 방수제는 규산질계 도막 방수제로 이루어지며, 규산질계 도막 방수제는 파우더 형태의 무기분체와 에멀젼 형태의 액상수지로 이루어진 2액형 규산질계 도막 방수제가 무기분체와 액상수지를 중량비로 14 : 10의 비율로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 메쉬 기반의 콘크리트 구조물의 단면 보수보강 시공 공법.
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