KR102115211B1

KR102115211B1 - 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법

Info

Publication number: KR102115211B1
Application number: KR1020190090458A
Authority: KR
Inventors: 김병만
Original assignee: 김병만
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2020-05-26

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물의 균열 부위를 확인하고, 이물질을 제거하는 단계와, 상기 이물질이 제거된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고 표면을 정리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 의하면, 내구성, 접착성, 균열 추종성이 우수하여, 콘크리트 구조물의 균열 보수 효과가 장기간 유지될 수 있다는 장점이 있다.

Description

콘크리트 구조물의 균열 보수 방법{REPAIR METHOD OF CRACK IN CONCRETE}

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중성화되어 가루가 묻어나오는 부위가 콘크리트에 침착되고, 들뜸 현상이나 재크랙의 발생이 없으며, 경화 후 신축성이 장기간 유지되는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 관한 것이다.

철근콘크리트는 콘크리트라는 압축재와 철근이라는 인장재의 결합으로 이루어진 가장 효율적인 건축재료지만 철근콘크리트 구조물은 기온의 변화, 유해가스 및 진동 등 외부환경의 변화에 의하여 끊임없이 변형을 거듭하고 있으며, 한 번의 시공 또는 보수를 통해 영구히 보존될 수는 없다. 즉, 철근콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따른 콘크리트 거동 및 습기 유입 등으로 인해 여러 가지 문제에 노출되게 되며, 이로 인해 그 수명이 단축된다.

대표적인 예로, 아파트의 외부 균열로 인한 철근 부식과 탄산가스에 의한 콘크리트의 부식을 들 수 있다. 첫째, 균열은 곁가지를 치면서 균열이 발생하고 균열을 통하여 철근에 빗물이 유입되어 철근 부식을 촉진한다. 철근 부식이 부식하여 팽창하면 콘크리트 피복두께가 부족한 부분은 파손되어 내부에 배근된 철근이 노출되고 균열을 통하여 유입되는 빗물은 철근을 부식시키면서 구조체 내부로 계속 이동한다. 둘째 콘크리트는 탄산가스에 접촉하면 탄산칼슘과 물로 변화하는 콘크리트가 푸석해지는 중성화(노후화) 현상이 발생한다. 이러한 현상에 따라 구조물 사용자로 하여금 구조물의 안정성에 위험을 느끼게 하며 실제로도 구조물의 안정을 심각히 저해하는 원인이 되고 있다.

또한, 발코니 난간, 옥상 난간, 개구부 주변에 노출된 창틀 주변, 옥상 비트 및 구조물 주변의 미세 균열을 통한 누수 가능성이 크다. 이러한 누수 가능성은 시공 후 발생한 균열, 콘크리트 타설시 발생된 이어침부위(Cold Joint)나 재료 분리된 공극을 통해 일어나며, 그뿐만 아니라 미세균열을 통해 찬 공기가 세대 내부로 유입되면서 방바닥 벽체 등에 습기 곰팡이 발생을 유발하기도 한다.

이러한 문제점이 시간이 경과함에 따라 거주의 쾌적함 및 철근콘크리트의 내구성을 저해하기 때문에 이를 해결하기 위해 주기적인 유지 관리 방법이 필요하며, 아파트 건축물을 오랫동안 안전하고 누수가 없는 안전한 상태로 유지관리하려면 건축 후 경과 연도에 따라 보수의 수준을 향상시키지 아니하면 유지관리상 어려운 상황이 발생하게 된다.

이와 같은 유지관리를 위해 공동주택 또는 아파트 등과 같은 콘크리트 구조물은 일정 기간을 두고 외부 균열을 보수하고 있으며, 알려진 보수 방법으로는 크게 피막식 보수방법, 충진식 보수방법, 주입식 보수방법, 구조체 보강방법을 들 수 있다.

상기 피막식 보수방법은 미세한 균열 부위에 균열보수재를 이용하여 피막을 도포하는 보수방법이고, 충진식 보수방법은 균열보수재와 기존모체와의 접착면적을 확보하기 위해 V컷팅 및 U컷팅을 한 후 균열보수재를 충진하는 보수방법이며, 주입식 보수방법은 주요구조부의 구조체를 관통하여 발생한 대균열(균열폭 1mm이상), 기타 사유로 발생하여 구조체의 안전에 위협이 되는 횡균열, 피막식 보수법으로 해결되지 않는 누수균열 등에 주입 적용하는 보수방법이다. 한편, 구조체 보강방법은 구조체의 안정성과 관련된 보수방법으로 안전진단과 보강설계가 수반되어야 하므로 보통 일반적인 균열보수방법에서는 제외된다.

이 중 충진식 보수방법은 종래 무기질 퍼티재 또는 탄성 퍼티재를 사용하여 균열 부위를 보수하였으나, 무기질 퍼티재는 탄성이 좋지 못해 균열 추종성이 떨어지므로, 얼마안가 재크랙이 발생하는 문제가 있었다. 또한, 탄성 퍼티재는 균열 추종성은 우수하나, 표면에 프라이머를 시공한 후 퍼티 작업을 해야하므로, 비용 부담이 있으며, 프라이머를 생략할 경우 도포 부위에 들뜸 현상이 일어나는 등의 단점이 있었다.

KR 10-1087700 B1

따라서, 본 발명의 목적은 중성화되어 있는 표면의 크랙과 배근된 철근이 노출되어 있는 부위에 균열 마감재를 도포함으로써, 중성화되어 가루가 묻어나오는 부위가 콘크리트에 침착되고, 들뜸 현상이나 재크랙의 발생이 없으며, 경화 후 신축성이 장기간 유지되어 구조물의 균열 보수 효과가 장기간 유지될 수 있도록 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법은, 콘크리트 구조물의 균열 부위를 확인하고, 이물질을 제거하는 단계와, 상기 이물질이 제거된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고 표면을 정리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 균열 마감재는, 수용성 페녹시 수지 10~40중량%, 실란 커플링제 1~5중량%, 세라믹 첨가제 10~20중량%, 안료 5~10중량%, 이산화티탄 5~10중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이물질을 제거하는 단계 후, 상기 이물질이 제거된 균열 부위를 V 컷팅 또는 U 컷팅하는 단계와, 상기 컷팅된 주입부위에 그라우팅 몰탈 강화제와 시멘트 조성물을 포함하는 충전재를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 그라우팅 몰탈 강화제는, 수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무 20∼60중량%와 메틸메타크릴레이트 20∼40중량%, 수분산 폴리올레핀 10∼20중량% 및 충진제 10∼20중량%로 이루어지되, 상기 충진재는 실리카질 규사, 규산칼슘, 규산마그네슘 및 수산화알루미늄이고, 상기 시멘트 조성물은, 시멘트 80~90중량%, 나트륨 분말 8~15중량% 및 알루미네이트 2~5중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 충전재는 상기 그라우팅 몰탈 강화제, 상기 시멘트 조성물 및 물을 1:2~4:0.5~1.5 중량비로 혼합한 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법에 의하면, 내구성, 접착성, 균열 추종성이 우수하여, 콘크리트 구조물의 균열 보수 효과가 장기간 유지될 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 종래 충전식 균열 보수 방법이 갖는 제반 문제점인, 중성화된 콘크리트 부위에서 가루가 묻어나오는 현상을 개선하여, 중성화된 부위가 콘크리트에 침착되도록 하는 것은 물론, 접착성, 내구성, 균열 추종성의 문제점을 해소하기 위한 것이다.

이를 위한 본 발명의 균열 보수 방법은, 콘크리트 구조물의 균열 부위를 확인하고, 이물질을 제거하는 단계와, 상기 이물질이 제거된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고 표면을 정리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 탄성의 균열 마감재를 사용하더라도 프라이머를 사용하지 않아 시공성이 우수하면서도, 뜰뜸 현상이 없고, 균열 추종성이 우수하여 재균열이 발생하지 않는다는 데 가장 큰 특징이 있다.

콘크리트 구조물의 균열 부위를 확인하고, 이물질을 제거하는 단계.

먼저, 콘크리트 구조물의 균열 부위를 확인하고, 균열 부위 표면의 이물질 등을 와이어 브러쉬, 그라인더 등을 이용하여 제거한다.

상기 이물질이 제거된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고, 표면을 정리하는 단계.

다음으로, 이물질이 제거된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고, 표면을 정리한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 균열 마감재는 별도의 프라이머를 사용하지 않더라도 콘크리트와의 접착성이 우수하여 도포 부위에 들뜸 현상이 발생하지 않는다는 장점이 있다.

이를 위한 본 발명의 균열 마감재는, 수용성 페녹시 수지 10~40중량%, 실란 커플링제 1~5중량%, 세라믹 첨가제 10~20중량%, 안료 5~10중량%, 이산화티탄 5~10중량% 및 잔부의 용매를 포함한다.

상기 수용성 페녹시 수지는 균열 마감재의 베이스 수지로서, 구조물과의 접착력을 높여 도막이 들뜨는 것을 방지한다.

여기서, 상기 실란 커플링제는 상기 수용성 페녹시 수지, 세라믹 첨가제 등을 위한 것으로, 3-글리시독 시프로필트리메톡시실란(3-Glycidoxypropyltrimethoxy silane), 3-글리독시프로필메틸디메톡시실란(3-Glycidoxypropylmethyldimethoxy silane), 2-(3,4-에폭시사이클로헥시)에틸트리메톡시실란(2-(3,4-Epoxycyclohexy)ethyltrimethoxy silane), 3-글리시독시프로필트리에톡시 실란(3-Glycidoxypropyltriethoxysilane), 아미노실란 및 비닐실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 것을 사용할 수 있다.

상기 세라믹 첨가제는 치밀한 막의 형성을 돕는 것으로, 콜로이드 실리카, 소디움 실리케이트(Sodium silicate), 포타슘 실리케이트(Potassium silicate), 리튬 실리케이트(Litium silicate), 칼슘 실리케이트 화합물, 지르코늄실리케이트 화합물, 플루오르 실리케이트화합물, 에틸 실리케이트 및 메틸 실리케이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 것을 사용할 수 있다.

상기 안료와 이산화티탄은, 마감재에 색상을 부여하여 별도의 도장작업을 불필요하게 해주는 것이다.

그리고 상기 용매로는 물을 사용하며, 상기 성분 외 소포제, 레벨링제 등을 더 포함할 수 있음은 당연하다.

이때, 상기 균열 마감재의 충전, 도포방법은 제한하지 않는바, 롤 도포, 스프레이 스퀴즈 등의 방법을 모두 적용하여 충전, 도포하고, 표면을 정리함으로써, 표면의 스케일을 방지하고, 별도의 도장작업을 하지 않더라도 구조물의 표면을 마감할 수 있도록 한다. 상기 표면 마감재는 도포 및 표면 정리 후, 열풍을 가하여 표면 온도가 50℃∼70℃가 되도록 하여 건조하는 것은 당연하다.

즉, 본 발명은 상기 균열 마감재를 통해 별도의 도장작업을 생략할 수 있도록 하는 것은 물론, 중성화된 부위가 콘크리트에 침착되어 가루가 묻어나오는 것을 효과적으로 방지하면서도, 균열 마감재의 경화수축을 줄여 균열 추종성을 높여주는 것이다.

상기와 같은 방법으로 보수된 콘크리트 구조물은 외관이 미려하면서도, 크랙이 효율적으로 보수되며, 내구성, 접착성, 균열 추종성이 우수하고, 콘크리트 구조물의 균열 보수 효과가 장기간 유지될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 중성화된 부위가 콘크리트에 침착되어 가루가 묻어나오지 않도록 하는 장점이 있다. 아울러, 철근이 노출된 부위 역시 별도의 프라이머, 방청재 등의 사용없이 균열 마감재만으로도 충분히 균열을 보수할 수 있어 시공 편의성이 우수하다는 장점이 있다.

한편, 균열 부위가 깊고 넓을 경우, 상기 이물질을 제거하는 단계 후, 상기 이물질이 제거된 균열 부위를 V 컷팅 또는 U 컷팅하는 단계와, 상기 컷팅된 부위에 그라우팅 몰탈 강화제와 시멘트 조성물을 포함하는 충전재를 충전하는 단계를 더 포함한 후, 상기 충전재가 충전된 부위에 균열 마감재를 충전하고 표면을 정리하는 단계를 진행할 수도 있다.

이하, 이를 단계별로 설명한다.

상기 이물질이 제거된 균열 부위를 V 컷팅 또는 U 컷팅하는 단계.

다음으로, 이물질이 제거된 균열 부위를 V 컷팅 또는 U 컷팅한다. 상기 컷팅 방법은 종래 방법에 의하는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 컷팅된 부위에 그라우팅 몰탈 강화제와 시멘트 조성물을 포함하는 충전재를 충전하는 단계.

다음으로, 상기 컷팅된 부위에 그라우팅 몰탈 강화제와 시멘트 조성물을 포함하는 충전재를 충전한다.

상기 충전재를 사용하면, 상기 그라우팅 몰탈 강화제와 시멘트 조성물을 포함하는 충전재의 사용으로, 균열 부위의 접착 성능이 더욱 개선되고, 내구성, 강도가 개선되며, 신축성이 우수한 그라우팅 몰탈 강화제를 통해 균열 추종성 역시 개선된다는 장점이 있다.

상기 충전재는 그라우팅 몰탈 강화제, 시멘트 조성물 및 물을 1:2~4:0.5~1.5 중량비로 혼합하여서 사용되는 것으로, 상기 시멘트 조성물의 함량이 그라우팅 몰탈 강화제에 비해 너무 적으면 내구성 및 접착성이 좋지 못하게 되고, 과량이 되면 신축성이 좋지 못해 균열 추종성이 떨어지므로, 상기와 같은 비율로 포함됨이 바람직하다. 상기 충전재에 대해서는 하기에서 다시 상세히 설명한다.

상기 충전재가 충전된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고 표면을 정리하는 단계.

다음으로, 충전재가 충전된 균열 부위의 표면에 균열 마감재를 1~2mm 정도의 두께로 충전하여 표면을 정리한다. 상기 균열 마감재의 충전을 위하여 상기 충전재의 충전시 표면으로부터 1~2mm 깊이까지만 충전재를 충전함은 당연하다.

상기와 같은 방법으로 보수된 콘크리트 구조물은 외관이 미려하면서도, 미세 크랙이 효율적으로 보수되며, 내구성, 접착성, 균열 추종성이 우수하여, 콘크리트 구조물의 균열 보수 효과가 장기간 유지될 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명에서 사용되는 충전재에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 충전재는 그라우팅 몰탈 강화제와 시멘트 조성물을 포함한다.

여기서, 상기 그라우팅 몰탈 강화제는 수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무 20∼60중량%와 메틸메타크릴레이트 20∼40중량%, 수분산 폴리올레핀 10∼20중량% 및 충진제 10∼20중량%로 이루어지되, 상기 충진재는 실리카질 규사, 규산칼슘, 규산마그네슘 및 수산화알루미늄임을 특징으로 한다.

상기 수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무는 단일 우레탄에 비해 내수성이 우수하고 단가가 저렴하며, 단일 수분산 아크릴에 비해서는 기계적 특성, 내약품성, 내구성 및 접착강도가 우수하다. 또한, 수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무는 방수특성을 갖는 물질로서 수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무의 전체 중량에서 20∼40%의 우레탄을 함유하되, 45%의 고형분을 유지하며 1,000 ∼ 1300cps의 점도 및 500%의 신장율을 갖는 특성이 있어, 탄성력을 부가할 수 있도록 구성됨으로써, 균열 추종성을 높여준다.

상기 메틸메타크릴레이트는 침투성, 강도, 내구성 및 내후성 개선을 위해 사용된다.

상기 수분산 폴리올레핀은 충진제의 뭉침 방지와 더불어 내충격성, 내열성을 향상시키기 위해 사용된다.

상기 충진재는 실리카질 규사 30~89중량%, 규산칼슘 5~30중량%, 규산마그네슘 5~20중량% 및 수산화알루미늄 1~20중량%로 되는 것을 사용할 수 있는바, 상기 실리카질 규사는 충전성, 내마모성을 개선해주고, 상기 규산칼슘은 수축 저감, 경도 증가, 내열성 및 치수안정성을 개선해주며, 상기 규산마그네슘은 재료분리 저항성, 내열성을 개선해주고, 수산화알루미늄은 내구성을 개선해준다.

그리고 상기 시멘트 조성물은, 시멘트 80~90중량%, 나트륨 분말 8~15중량% 및 알루미네이트 2~5중량%를 포함한다.

상기 시멘트는 통상적으로 이용되는 포틀랜드 시멘트로서, 충진성, 강도 등을 위해 사용된다.

상기 나트륨 분말은 콘크리트 구조물의 열화의 원인 중 하나인 화학적 침식에 의한 균열 부위에 충진되어 알칼리화시키도록 작용하여 염화칼슘, SOx, NOx 등에 의한 화학적 침식을 방지할 수 있으며 내마모성을 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다. 상기 나트륨 분말은, 리튬, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프랑슘과 함께 주기율표 1족에 속하는 알칼리 금속으로 성질은 전기가 잘 통하고 무른 편이어서 칼을 통해 쉽게 자를 수 있으며, 물과 반응하여 염기성 용액이 되는 금속물질이다.

상기 알루미네이트는 속경재로서 사용된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다.

(실시예 1)

수용성 페녹시 수지 40중량%, 3-글리시독 시프로필트리메톡시실란 3중량%, 포타슘 실리케이트 15중량%, 안료 5중량%, 이산화티탄 7중량% 및 잔부의 물을 포함하는 균열 마감재를 준비하였다.

(시험예 1)

상기 실시예 1의 조성물을 하기의 시험방법에 준하여, 부착강도, 인장강도, 상도적합성, 신장률, 내알칼리성을 테스트하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 1 결과

시험항목	실시예 1 결과치	기준	시험방법
부착강도(N//㎠)	160	49이상	KS M 6010
인장강도(N//㎠)	153	49이상	KS F 3211
상도적합성	이상없음	이상없음	KS M 6010
신장률(%)	282	100이상	KS F 3211
내알칼리성	이상없음	이상없음	KS M 6010 -

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 균열 마감재는 부착강도, 인장강도, 상도적합성, 신장률 및 내알칼리성이 우수함을 확인할 수 있었다.

(실시예 2)

수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무 50중량%와 메틸메타크릴레이트 30중량%, 수분산 폴리올레핀 10중량% 및 충진제 10중량%로 이루어지고, 상기 충진재는 실리카질 규사 67중량%, 규산칼슘 20중량%, 규산마그네슘 8중량% 및 수산화알루미늄 5중량%로 되는 그라우팅 몰탈 강화제를 준비하였다.

시멘트 87중량%, 나트륨 분말 10중량% 및 알루미네이트 3중량%로 되는 시멘트 조성물을 준비하였다.

그리고 상기 그라우팅 몰탈 강화제, 시멘트 조성물 및 물을 1:3:1 중량비로 혼합한 충전재를 준비하였다.

(시험예 2)

상기 실시예 2의 조성물을 하기의 시험방법에 준하여, 인장강도, 인열강도 및 신장률을 테스트하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

시험예 2의 결과.

시험항목	실시예 2 결과치	기준	시험방법
부착강도(N//㎠)	185	49이상	KS M 6010
인장강도(N//㎠)	123	49이상	KS F 3211
신장률(%)	257	100이상	KS F 3211
내알칼리성	이상없음	이상없음	KS M 6010 -

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 충전재는 부착강도, 인장강도, 신장률 및 내알칼리성이 우수함을 확인할 수 있었다.

이를 통해 본 발명의 시공 방법은, 물성이 우수하면서도, 경화 수축이 적어 균열의 보수에 용이함을 확인할 수 있었다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

Claims

콘크리트 구조물의 균열 부위를 확인하고, 이물질을 제거하는 단계;
상기 이물질이 제거된 균열 부위를 V 컷팅 또는 U 컷팅하는 단계;
상기 컷팅된 부위에 그라우팅 몰탈 강화제, 시멘트 조성물 및 물을 1:2~4:0.5~1.5 중량비로 혼합한 충전재를 충전하는 단계;
상기 이물질이 제거된 균열 부위에 균열 마감재를 충전하고 표면을 정리하는 단계;를 포함하며,
상기 그라우팅 몰탈 강화제는,
수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무 20∼60중량%와 메틸메타크릴레이트 20∼40중량%, 수분산 폴리올레핀 10∼20중량% 및 충진재 10∼20중량%로 이루어지되, 상기 충진재는 실리카질 규사, 규산칼슘, 규산마그네슘 및 수산화알루미늄이고,
상기 시멘트 조성물은,
시멘트 80~90중량%, 나트륨 분말 8~15중량% 및 알루미네이트 2~5중량%인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 균열 마감재는,
수용성 페녹시 수지 10~40중량%, 실란 커플링제 1~5중량%, 세라믹 첨가제 10~20중량%, 안료 5~10중량%, 이산화티탄 5~10중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
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