KR102080343B1 - 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주입 보수 효과를 높이되, 계면에서의 층분리를 억제하여 최적 상태로 견고히 부착 고정되어 보수 효과를 높이고, 장수명화를 달성할 뿐만 아니라, 필요시 보수 부위 내부 구조를 직접 확인하면서 주입 보수할 수 있어 보다 정확하고 견고한 보수 기능을 수행할 수 있도록 개량된 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법{Concrete structure back leakage repair method}
본 발명은 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주입 보수 효과를 높이되, 계면에서의 층분리를 억제하여 최적 상태로 견고히 부착 고정되어 보수 효과를 높이고, 장수명화를 달성할 뿐만 아니라, 필요시 보수 부위 내부 구조를 직접 확인하면서 주입 보수할 수 있어 보다 정확하고 견고한 보수 기능을 수행할 수 있도록 개량된 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 균열 등을 통한 누수를 보수하기 위해, 건설현장에서는 수발포성 우레탄, 수용성 에폭시 등과 같은 물과 반응성을 가진 유기 합성 고분자 수지계 지수재나, 시멘트에 아크릴, EVA, SBR 등과 같은 수용해성 고무 혼화제를 첨가한 무기질계 지수재, 또는 물과 반응하여 체적을 늘이는 특징을 가진 벤토나이트 광물입자를 아스팔트, 우레탄, 에폭시 수지 등과 같은 유기화합물이나, 시멘트에 아크릴, EVA, SBR 등과 같은 수용해성 고무 혼화제를 첨가한 무기질 혼합물에 첨가한 지수재를 콘크리트 구조체 배면에 강제 주입하여 경화, 발포, 또는 팽윤시키는 방법들을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 수발포성 우레탄, 수용성 에폭시 등과 같은 물과 반응성을 가진 유기 합성 고분자 수지계 지수재를 콘크리트 구조체 배면에 강제주입하면, 초기에는 발포나 경화에 의하여 우수한 지수효과를 발휘하나, 시간이 경과하면서 정해진 포용 수량이나 자체 용해성과 자체 체적수축에 의해 지수효과는 점차 떨어져 장기 내구성이 결여된다.
특히, 유기합성 고분자 제품의 경우, 일반적으로 알칼리에 대한 저항성이 열악하여, 물에 용해되어져 나오는 콘크리트의 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨 등과 같은 강알칼리성 용액에 의해 콘크리트 표면과 접착하고 있는 계면에서의 탈락현상이 발생하여 단기간 내에 다시 누수 되는 문제점이 지적되고 있다.
또한, 시멘트에 아크릴, EVA, SBR 등과 같은 수용해성 고무 혼화재를 첨가한 무기질계 지수재는, 콘크리트 구조체와의 접착성이 없으며, 경화에 필요한 수량 이상이 존재하는 콘크리트 배면에 주입하였을 경우에는, 경화되기 이전에 이미 물에 용해되어져 강도를 제대로 발휘하지 못하고, 반면에 충분히 경화하여 강도를 발휘할 수 있다고 하더라도 취성이 과도하여 콘크리트 구조체에 약간의 변형만 있으면 균열이 발생하거나, 또는 건조수축에 의하여 균열이 발생하고, 이러한 부위를 통하여 다시 누수되는 결함이 지적되고 있다.
뿐만 아니라, 각종 콘크리트 구조체 배면 주입 보수재를 사용하는 종래의 보수방법, 즉, 균열이나 누수부위를 따라 콘크리트 드릴로 콘크리트 구조체, 또는 구조체 배면에 기 설치된 방수층을 완전히 관통하는 구멍을 뚫은 다음, 개공한 입구에 배면 주입 보수재를 주입하기 위한 팩커나 파이프 등을 삽입하여 주입장치의 압력을 최대한 설정하여 강제 주입하면, 확인이 불가능한 콘크리트 구조체 배면 공극의 상태에 따라 주입이 거의 되지 않아 보수효과를 얻을 수 없으며, 반대로 무한정 주입되어 공사비용이 급격하게 증가될 수 있는 문제점이 있다.
국내 등록특허 제10-1845451호(2018.03.29.), 콘크리트 구조체 배면 누수 보수방법 국내 등록특허 제10-1828211호(2018.02.05.), 콘크리트 구조물의 크랙 보수를 위한 인젝터 그라우팅 공법의 보수제 및 이를 이용한 보수장치 국내 등록특허 제10-0948348호(2010.03.11.), 급결형 무기질 조성물 및 아크릴레이트계 차수재를 이용한 콘크리트 구조물의 차수 및 보수보강 공법 국내 등록특허 제10-0764513호(2007.10.01.), 항균성과 내구성이 뛰어난 수팽윤성 아크릴계 주입재조성물과 그 제조방법 및 이를 사용한 콘크리트 구조물 배면주입 누수보수공법
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 주입 보수 효과를 높이되, 계면에서의 층분리를 억제하여 최적 상태로 견고히 부착 고정되어 보수 효과를 높이고, 장수명화를 달성할 뿐만 아니라, 필요시 보수 부위 내부 구조를 직접 확인하면서 주입 보수할 수 있어 보다 정확하고 견고한 보수 기능을 수행할 수 있도록 개량된 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 방수액을 조성하는 제1단계; 보수재를 제조하는 제2단계; 누수부위에 구멍을 천공하는 제3단계; 천공된 구멍에 방수액을 주입하는 제4단계; 방수액이 주입된 구멍에 보수재를 주입시공하는 제5단계; 보수재 주입이 완료되면 마감재로 구멍을 막아 마감하는 제6단계;를 포함하는 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법에 있어서;
상기 제1단계에 따른 방수액은 나트륨-시트레이트(Na-citrate)와 황산제1철(FeSO4.7H2O)이 2:1의 중량비로 혼합된 혼합물 15중량%와, N,N-디메틸에탄올아민(N,NDimethylethanol amine) 3.5중량%와, 퍼플루오로-1,3-디옥솔 10중량%와, 올레인산 5중량%와, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트 2.5중량%와, BWS(Bentonite Water Stop) 5중량% 및 나머지 폴리우레탄 수지로 조성되고;
상기 제2단계에 따른 보수재는 6-브로모헥산산 10중량%와, 크실렌 2.5중량%와, 클로로프렌 고무 8중량%와, 폴리아미드아민 4.5중량%와, 셀룰로오스 디아세테이트 3.5중량%와, 옥틸아크릴아미드 20중량% 및 나머지 아크릴 에멀젼으로 이루어지되, 방열특성을 더 가미하여 열팽창에 따른 보수재의 열화를 차단하도록 상기 보수재 100중량부에 대해 소듐파이로설파이트(Sodium Pyrosulfite, NaS2O5) 10중량부, DBA(Dibytylaurate) 10중량부 및 PA66(Polyamide66)에 CNT 분말을 20중량% 분산시킨 분산액 25중량부를 더 첨가하고;
상기 제6단계에서 사용되는 마감재는 조강시멘트인 포틀랜트시멘트 35중량%와, 중성화를 억제하기 위한 수산화나트륨 1.5중량%와, 고무성분을 가지는 끈적끈적한 점성 액체로서 가교에 의한 접착력 증대를 위한 수성 라텍스 및 아크릴에멀젼 각각 2.5중량%와, 아크릴에멀젼 2.5중량%와, 친전자체 치환반응인 설폰화를 통해 라텍스와 아크릴에멀젼의 가교결합을 촉진하기 위한 파라-톨루엔설폰산 1.0중량%와, 모래 25중량% 및 나머지 물로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법을 제공한다.
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본 발명에 따르면, 주입 보수 효과를 높이되, 계면에서의 층분리를 억제하여 최적 상태로 견고히 부착 고정되어 보수 효과를 높이고, 장수명화를 달성할 뿐만 아니라, 필요시 보수 부위 내부 구조를 직접 확인하면서 주입 보수할 수 있어 보다 정확하고 견고한 보수 기능을 수행할 수 있도록 개량된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법을 보인 플로우챠트이다.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 권총내시경의 예시도이다.
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 그라인딩 유닛의 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법은 도 1의 예시와 같이, 방수액을 조성하는 제1단계; 보수재를 제조하는 제2단계; 누수부위에 구멍을 천공하는 제3단계; 천공된 구멍에 방수액을 주입하는 제4단계; 방수액이 주입된 구멍에 보수재를 주입시공하는 제5단계; 보수재 주입이 완료되면 마감재로 구멍을 막아 마감하는 제6단계;를 포함한다.
이때, 상기 제1단계는 누수를 차단하여 지수를 구현하기 위한 성분을 조성하는 것으로, 제1단계에 따른 방수액은 나트륨-시트레이트(Na-citrate)와 황산제1철(FeSO4.7H2O)이 2:1의 중량비로 혼합된 혼합물 15중량%와, N,N-디메틸에탄올아민(N,NDimethylethanol amine) 3.5중량%와, 퍼플루오로-1,3-디옥솔 10중량%와, 올레인산 5중량%와, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트 2.5중량%와, BWS(Bentonite Water Stop) 5중량% 및 나머지 폴리우레탄 수지로 조성된다.
여기에서, 나트륨-시트레이트(Na-citrate:Na3C6H5O7)는 방수 착체 형성을 위해 첨가되고, 황산제1철(FeSO4.7H2O)은 용해시 pH가 질산염이나 염산염에 비하여 높기 때문에 pH를 약염기 영역(7~9)으로 조절하여 별도로 pH 조절제(Na2CO3, K2HPO4, KH2PO4 등)을 첨가하지 않고도 콘크리트의 중성화을 막을 수 있어 상호 개시비율로 정확히 계량되어 배합되어야 한다. 그래야, 철-시트레이트 킬레이트 화합물을 원활히 생성하여 치밀한 조직을 갖는 균일한 방수구조를 갖출 수 있게 된다.
그리고, N,N-디메틸에탄올아민(N,NDimethylethanol amine)은 부착력, 즉 접착력을 강화시켜 크랙 사이로 앵커링되면서 계면에서의 층분리를 억제키 위해 첨가된다.
아울러, 퍼플루오로-1,3-디옥솔은 수지액이 응집되지 않고 균일하게 분산되도록 유도하여 분산안정성을 강화시키면서 산소흡수력이 높아 산화를 억제하는 기능을 수행한다.
또한, 올레인산은 침투력을 높이게 크랙 침투 후 겔화를 촉진하여 고정 안정화에 기여하고, 점성을 유지하기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트(2.4-trimetyl-1.3-pentandiol isobutyrate)는 가수분해 및 산화에 대한 안정성이 높고, 점도가 높은데 비하여 끈적거림이 적어 응집성 및 신축성, 유동성을 모두 증진시키는데 유용한 물질이다.
그리고, BWS(Bentonite Water Stop, 벤토나이트 수팽창 지수재)는 물과 접촉하였을 때 체적의 16배에 달하는 고팽창성을 지닌 소디움 벤토나이트를 압축 성형한 후 마이크로 크기로 커팅한 미분말 형태의 것을 첨가 사용토록 한다.
한편, 상기 제2단계는 누수 발생부위를 보수하여 콘크리트 파손을 방지하기 위한 성분을 제조하는 것으로, 제2단계에 따른 보수재는 6-브로모헥산산 10중량%와, 크실렌 2.5중량%와, 클로로프렌 고무 8중량%와, 폴리아미드아민 4.5중량%와, 셀룰로오스 디아세테이트 3.5중량%와, 옥틸아크릴아미드 20중량% 및 나머지 아크릴 에멀젼으로 이루어진다.
여기에서, 6-브로모헥산산(6-bromohexanoic acid)은 산소의 흡습 침투를 막아 보수재의 갈라짐과 부서짐을 막아 열화을 방지함으로써 수명을 늘리고, 완충기능을 유지시키기 위해 첨가된다.
그리고, 크실렌(Xylene)은 천공 도중에 노출되는 철근에 대한 방청 및 균열억제용 피막 형성 기능을 수행한다.
또한, 클로로프렌 고무는 친수성 고분자로 성형성을 좋게 하면서 압축시 변형력을 좋게 하고, 탄성력이 있어 변형시 끊어짐을 방지하여 완벽한 씰링 기능을 강화시키게 된다.
아울러, 폴리아미드아민(Poly amide-amine)은 내열, 내한성을 유지하면서 지수기능을 강화시키는데 유리한 작용을 하므로 첨가한다.
뿐만 아니라, 셀룰로오스 디아세테이트는 셀룰로오스를 구성하는 파라노스(pyranose) 고리로 인해 높은 유리전이온도를 갖게 되므로 인장강도, 굴곡강도, 충격강도를 향상시키기 위해 첨가된다.
그리고, 옥틸아크릴아미드(Octylacrylamide)는 탄산칼슘 생성을 억제하여 콘크리트의 중성화를 막고, 수밀화를 높이기 위해 첨가된다.
나아가, 아크릴 에멀젼은 보수재의 베이스를 구성한다.
이 경우, 본 발명에서는 상기 제2단계에서 제조되는 보수재에 방열특성을 더 구현하여 열팽창에 따른 보수재 열화를 차단함으로써 보수 효과를 극대화시키도록 구성할 수도 있다.
이를 위해, 상기 보수재 100중량부에 대해 PA66(Polyamide66)에 CNT 분말을 20중량% 분산시킨 분산액 25중량부와, 소듐파이로설파이트(Sodium Pyrosulfite, NaS2O5)를 10중량부, DBA(Dibytylaurate) 10중량부 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 분산액은 CNT의 높은 열전도율, 방사율을 PA66에서 래핑하여 보수재로서 주입 충전 후에도 방열특성을 증대시켜 열화를 보수재의 열화를 억제하는데 기여하게 된다.
그리고, 상기 소듐파이로설파이트는 산화를 억제하여 수명 단축을 막고, DBA는 내열안정성 및 완충성을 강화시키기 위해 첨가된다.
아울러, 상기 제4단계 수행 전에 1차 내시경 확인단계와, 그라인딩 단계가 더 수행될 수 있다.
상기 1차 내시경 확인단계는 보수가 필요한 부위에 구멍을 천공한 상태에서 내부를 내시경으로 확인하여 균열상태, 내부 누수 상태 등을 직접 확인하고, 보수 계획을 정확하게 세우기 위한 것이다.
이를 위해, 도 2와 같은 권총내시경이 사용될 수 있다.
도 2에 따르면, 권총내시경은 건본체(100)를 포함한다.
그리고, 상기 건본체(100)에는 전원케이블을 비롯한 데이터 신호처리에 필요한 신호처리선이 묶여 있는 케이블(110)이 연결된다.
아울러, 상기 건본체(100)의 상부 후단에는 제어기구(120)가 설치되는데, 상기 제어기구(120)는 CCD카메라(200)의 방향을 조절하기 위한 수단으로, 레버 혹은 다이얼레버 형태로 형성되어 시술자가 엄지손가락을 올려 놓고 당기거나 밀도록 구성된다.
따라서, 상기 제어기구(120)를 당기거나 밀 때 그 방향에 따라 상기 CCD카메라(200)의 위치가 상부로 굴절되거나 혹은 일정한 곡률을 갖고 하부로 굴절될 수 있게 된다.
때문에, 건본체(100)를 90도 돌린 상태에서 제어기구(120)를 조작하게 되면 좌우방향으로도 굴절시킬 수 있게 된다.
이것은 건본체(100)에 고정된 로드(130)의 외주면에 일정간격을 둔 슬리브(140)가 끼워 고정되고, 로드(130)와 슬리브(140) 사이의 공간으로 두 개의 강선(string wire)이 배열되되, 이들의 일단은 상기 제어기구(120)에 고정되고 타단은 상기 로드(130)의 단부에 마련된 절첩부(150)의 끝에 결속되어 강선을 당기는 방향으로 절첩부(150)가 꺽일 수 있도록 구성된다.
그리고, 상기 절첩부(150)의 단면에는 CCD카메라(200)가 고정된다.
이렇게 구성된 CCD카메라(200)를 이용하여 천공된 구멍 속을 들여다 볼 수 있고, 내부를 보수재로 완벽하게 채워 보수하기 위해 도 3과 같은 그라인딩 유닛으로 그라인딩하는 단계를 더 수행할 수 있다.
이때, 상기 그라인딩 유닛은 그라인딩본체(300)와, 상기 그라인딩본체(300)에 삽입고정되어 출몰가능한 유도관(310)과, 상기 유도관(310)의 단부에 매립된 그라인딩모터(320)와, 상기 그라인딩모터(320)의 모터축에 고정된 그라인더(330)와, 상기 그라이딩본체(300)에 설치되고 유도관(310)의 단부가 고정된 관조작레버(340)와, 상기 유도관(310)에 끼워지고 상기 관조작레버(340)와 그라인딩본체(300)의 내벽면 사이에 설치된 스프링(350) 및 상기 그라인딩본체(300)의 후단에 구비된 배터리(360)를 포함한다.
그리하여, 그라인딩 작업을 할 때 관조작레버(340)를 밀었다 놨다를 반복하게 되면 유도관(310)이 탄성적으로 전후진되면서 그라인더(330)가 효과적으로 그라인딩하게 된다.
또한, 덧붙여 본 발명에서는 그라인딩 단계 후에 누수에 의해 고인 물과 그라이딩시 발생된 분진과 이물을 제거하도록 흡입기로 빨아들이고 열풍을 불어 건조하는 흡습 및 건조단계가 더 수행될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 제4단계 수행 후 일정압력으로 구멍에 송풍하는 단계가 더 수행될 수 있다.
이 송풍단계는 주입된 방수액이 균열 부분까지 쫙 퍼지면서 크랙 사이 사이로 스며들어 완전한 방수 기능을 수행하도록 하기 위함이다.
즉, 송풍에 의해 방수액이 일정압을 받으면서 퍼지면서 구멍 속에서 그라인딩된 공간 전체에 퍼짐과 동시에 크랙에 침투되어 일종의 앵커링 역할도 하게 된다.
이후, 보수액이 주입되면 그라인딩되어 남은 공간을 꽉 채워 콘크리트의 중성화를 억제하면서 계면에서의 층분리를 차단할 뿐만 아니라, 방열 특성까지 구현하여 내구성, 내열화성에 따른 장수명화를 달성하게 된다.
아울러, 보수재 주입이 완료되면 마감재로 구멍을 막아 마감하는 제6단계에서 사용되는 마감재는 조강시멘트인 포틀랜트시멘트 35중량%와, 중성화를 억제하기 위한 수산화나트륨 1.5중량%와, 고무성분을 가지는 끈적끈적한 점성 액체로서 가교에 의한 접착력 증대를 위한 수성 라텍스 및 아크릴에멀젼 각각 2.5중량%와, 아크릴에멀젼 2.5중량%와, 친전자체 치환반응인 설폰화를 통해 라텍스와 아크릴에멀젼의 가교결합을 촉진하기 위한 파라-톨루엔설폰산 1.0중량%와, 모래 25중량% 및 나머지 물로 이루어진다.
이러한 마감재는 천공된 구멍에 조강상태로 마감되어 신속히 경화되어 마감하기 때문에 깨끗한 외관을 제공하게 된다.
100: 건본체
200: CCD카메라
300: 그라인딩본체

Claims (3)

  1. 방수액을 조성하는 제1단계; 보수재를 제조하는 제2단계; 누수부위에 구멍을 천공하는 제3단계; 천공된 구멍에 방수액을 주입하는 제4단계; 방수액이 주입된 구멍에 보수재를 주입시공하는 제5단계; 보수재 주입이 완료되면 마감재로 구멍을 막아 마감하는 제6단계;를 포함하는 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법에 있어서;
    상기 제1단계에 따른 방수액은 나트륨-시트레이트(Na-citrate)와 황산제1철(FeSO4.7H2O)이 2:1의 중량비로 혼합된 혼합물 15중량%와, N,N-디메틸에탄올아민(N,NDimethylethanol amine) 3.5중량%와, 퍼플루오로-1,3-디옥솔 10중량%와, 올레인산 5중량%와, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트 2.5중량%와, BWS(Bentonite Water Stop) 5중량% 및 나머지 폴리우레탄 수지로 조성되고;
    상기 제2단계에 따른 보수재는 6-브로모헥산산 10중량%와, 크실렌 2.5중량%와, 클로로프렌 고무 8중량%와, 폴리아미드아민 4.5중량%와, 셀룰로오스 디아세테이트 3.5중량%와, 옥틸아크릴아미드 20중량% 및 나머지 아크릴 에멀젼으로 이루어지되, 방열특성을 더 가미하여 열팽창에 따른 보수재의 열화를 차단하도록 상기 보수재 100중량부에 대해 소듐파이로설파이트(Sodium Pyrosulfite, NaS2O5) 10중량부, DBA(Dibytylaurate) 10중량부 및 PA66(Polyamide66)에 CNT 분말을 20중량% 분산시킨 분산액 25중량부를 더 첨가하고;
    상기 제6단계에서 사용되는 마감재는 조강시멘트인 포틀랜트시멘트 35중량%와, 중성화를 억제하기 위한 수산화나트륨 1.5중량%와, 고무성분을 가지는 끈적끈적한 점성 액체로서 가교에 의한 접착력 증대를 위한 수성 라텍스 및 아크릴에멀젼 각각 2.5중량%와, 아크릴에멀젼 2.5중량%와, 친전자체 치환반응인 설폰화를 통해 라텍스와 아크릴에멀젼의 가교결합을 촉진하기 위한 파라-톨루엔설폰산 1.0중량%와, 모래 25중량% 및 나머지 물로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 배면 누수 보수공법.
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