KR102179529B1 - 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법 - Google Patents

Abstract

콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법은 콘크리트 구조물의 시공면을 정리하여 표면 처리하는 단계와, 시공면 상의 중성화된 콘크리트부에 회복재 및 강화 프라이머를 도포하고, 노출된 철근부에 방청재를 도포하는 단계와, 시공면 상에 모르타르를 도포하여 보수층을 형성하는 단계와, 보수층 상에 표면보호재를 도포하여 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법{REPAIR AND REINFORCEMENT METHOD FOR CONCRETE STRUCTURE}

이하의 실시예들은 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법에 관한 것이다.

교량이나 건축물의 벽, 도로 옹벽, 터널 구조물, 지하 주차장 등과 같은 철근 콘크리트 구조물의 경우에는, 시간의 경과에 따라 외부로부터 가해지는 물리적 충격이나 화학적 침해 등에 의해서 구조물의 균열, 부식, 박리 현상이 발생되는 경우가 많고, 이로 인한 철근 부위의 노출, 구조물 변형, 균열 부위의 붕괴가 발생될 우려가 있다. 철근 콘크리트 구조물의 경우에는, 시간의 경과에 따라 외부로부터 가해지는 물리적 충격이나 화학적 침해 등에 의해서 구조물의 이격, 균열, 부식, 박리 현상이 발생되는 경우가 많고, 이로 인한 배면에서 누수가 발생하고 그것으로 인해 구조물의 노후화가 급격히 진행될 우려가 있다. 콘크리트 구조물은 건설 후 각종 자연 또는 인위적 작용을 받아 사용 연수에 따라 물리적, 화학적 변형으로 인하여 물리적인 성능이 저하된다. 특히, 최근 들어 건설 구조물의 안전성 및 성능의 확보 측면에서 보수를 실시하여 안전성 및 기능성을 회복시키고자 하는 노력이 증가하고 있다. 이러한 건설 구조물의 노후화 현상이 가속화될 경우 철근 부식, 동결 융해, 탄산화 현상 등에 의한 팽창 압력으로 인하여 구조체 즉, 콘크리트에서의 단면 결손을 초래하게 되어 미관상, 구조 내력상, 기능적인 측면에서 안전에 위험을 초래할 수 있는 문제점을 내포하고 있다.

철근 콘크리트 구조물의 피해를 최소화하기 위해, 사전에 구조물을 충분히 점검한 이후에 구조물의 균열, 부식 등의 원인, 손상 정도 등을 파악하여 손상 부위의 보수를 이루어질 수 있도록 하고 있다. 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수 보강을 실시하여 더 이상의 열화 진행을 억제하고 내구성능을 향상시킬 필요가 있다.

통상적인 철근 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법은 보강해야 할 콘크리트 구조물 부위의 표면에 탄소 섬유판을 볼트 또는 접착제를 이용하여 수평으로 부착할 수 있도록 함에 의해, 손상된 구조물 부위의 보수 및 보강이 이루어질 수 있도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 탄소 섬유판 표면 부착 공법에서는 탄소 섬유판이 구조물의 표면에 대해 수평으로 부착되는 형태로 이루어져 있으므로, 탄소 섬유판의 부착 계면의 탈락이 빈번하게 발생되고, 콘크리트 구조체와의 비합성 거동 등에 의한 구조물의 또 다른 균일, 부식 현상을 발생시킬 수 있다는 문제점을 가지고 있다.

한국 등록 특허 공보 제10-0736884호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콘크리트 구조물의 시공면을 정리하여 표면 처리하는 단계와, 시공면 상의 중성화된 콘크리트부에 회복재 및 강화 프라이머를 도포하고, 노출된 철근부에 방청재를 도포하는 단계와, 시공면 상에 모르타르를 도포하여 보수층을 형성하는 단계와, 보수층 상에 표면보호재를 도포하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법은 콘크리트 구조물의 시공면을 정리하여 표면 처리하는 단계와, 시공면 상의 중성화된 콘크리트부에 회복재 및 강화 프라이머를 도포하고, 노출된 철근부에 방청재를 도포하는 단계와, 시공면 상에 모르타르를 도포하여 보수층을 형성하는 단계와, 보수층 상에 표면보호재를 도포하여 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보수층을 형성하는 단계는, 상기 시공면 상에 모르타르를 도포하여 제1 보수층을 형성하는 단계; 상기 제1 보수층 상에 격자 패턴을 가지는 음각의 와이어 수용홈을 형성하는 단계; 상기 와이어 수용홈에 보강 와이어를 삽입하는 단계; 및 상기 와이어 수용홈 및 상기 보강 와이어가 매립되도록 상기 제1 보수층 상에 모르타르를 도포하여 제2 보수층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보수층을 형성하는 단계는, 상기 제2 보수층 상에 격자 패턴을 가지는 양각의 시트 지지부를 형성하는 단계; 인접하는 상기 시트 지지부에 구획된 상기 제2 보수층 상의 영역마다 단부가 상기 시트 지지부에 안착되도록 보강 시트를 부착하는 단계; 및 상기 보강 시트 상에 액상 폴리머를 도포하고, 모르타르를 도포하여 제3 보수층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 와이어 수용홈에 삽입된 복수의 보강 와이어는 격자 시트와 같이 보수 및 보강 부분의 인장 강도를 향상시키고, 외부 충격에 의한 변형 또는 파손을 방지할 수 있다. 또한, 소정 간격을 두고 배치된 시트 지지부에 의해 보강 시트가 구획별로 부착되거나 절곡된 형태로 부착됨으로써 시트 지지부 부분에서 서로 다른 영역 간의 영향이 감소되어 표면 부분의 온도, 압력, 외력 변화 등에 의한 과도한 긴장 상태를 완화시키고 영역 간 구조 변형의 전이를 차단할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법에 의해 시공된 콘크리트 구조물을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법은 콘크리트 구조물(10)의 시공면(11)을 정리하여 표면 처리하는 단계(S10)와, 시공면(11) 상의 중성화된 콘크리트부에 회복재 및 강화 프라이머를 도포하고, 노출된 철근부에 방청재를 도포하는 단계(S20)와, 시공면(11) 상에 모르타르를 도포하여 보수층(30)을 형성하는 단계(S30)와, 보수층(30) 상에 표면보호재를 도포하여 보호층(50)을 형성하는 단계(S40)를 포함한다.

먼저, 콘크리트 구조물(10)의 시공면(11)을 정리하여 표면 처리를 한다(S10). 손상된 콘크리트 구조물의 시공면(11)을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 표면 또는 단면을 다듬는 기초보수를 실시한다. 즉, 손상된 콘크리트의 단면을 치핑 작업을 행하거나 고압 세척수를 분사하여 열화된 부분을 제거하여 다듬는다.

그 다음으로, 시공면(11) 상의 중성화된 콘크리트부에 회복재 및 강화 프라이머를 도포하고, 노출된 철근부에 방청재를 도포한다(S20). 회복재는 규산칼륨, 수성 아크릴계 에멀젼, 칼륨메틸실리코네이트, 바인더 수지 및 디메틸 암모늄 클로라이드와 잔량의 물을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 규산칼륨은 콘크리트 내부에서 석회와 반응하여 가교 결합에 의해 규산칼륨실리케이트 수화물을 형성하며, 기계적 물성의 향상 및 내수성을 강화하는 역할을 하고, 염해 및 중성화 방지에 우수하며 대기 중에서 이산화탄소와의 반응이 적어 백화현상이 적고 탄산염을 거의 형성하지 않는다. 수성 아크릴계 에멀젼은 내수성을 부여하며, 콘크리트 표면에 침투하여 콘크리트 내의 공극을 충진시키며 수밀성을 향상시키는 역할을 하며, 콘크리트의 내구성, 강도 및 기계적 물성을 좋게 한다. 바인더 수지는 조성물 간의 결합력을 증진시키며 경시 경화가 가능하여, 콘크리트 내부의 기계적 강도 및 수밀성을 높이는 효과를 나타내게 한다. 본 발명에 따른 조성물이 바인더 수지의 첨가로 인해 내수성, 내화학성, 내마모성, 내구성 및 강도 등의 기계적 물성 및 항균성에 대한 향상을 동시에 나타낼 수 있도록 한 것이다. 바인더 수지는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리디메틸실록산 수지, 페톨 수지, 폴리우레탄 수지, 아미노 수지, 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 칼륨메틸실리코네이트는 표면 강화 성분을 콘크리트 구조체 내부로 침투시켜주는 역할과 동시에 발수성을 부여한다. 디메틸 암모늄 클로라이드는 시멘트 및 각종 화학제품을 포함하는 콘크리트로 인해 각종 환경 공해가 유발되는 것을 방지함과 동시에 인체에 유해한 균들을 억제하기 위한 것으로, 0.1~10중량%의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면 항균성이 떨어져 콘크리트 표면에 발생하여 오염을 유발하고 인체의 건강을 위협하는 세균을 억제하는 효과가 미미하고, 상기 함량이 10 중량%를 초과하면 상용성이 떨어지게 된다. 전술한 회복재를 콘크리트 표면에 적용하여 콘크리트의 구조를 치밀하게 하고 중성화를 억제하며 성능을 개선하는 효과가 있다.

그 다음으로, 시공면(11) 상에 모르타르를 도포하여 보수층(30)을 형성한다(S30). 보수층(30)을 형성하는 단계(S30)는 시공면(11) 상에 모르타르를 도포하여 제1 보수층(31)을 형성하는 단계(S31)와, 제1 보수층(31) 상에 격자 패턴을 가지는 음각의 와이어 수용홈(32)을 형성하는 단계(S32)와, 와이어 수용홈(32)에 보강 와이어(33)를 삽입하는 단계(S33)와, 와이어 수용홈(32) 및 보강 와이어(33)가 매립되도록 제1 보수층(31) 상에 모르타르를 도포하여 제2 보수층(34)을 형성하는 단계(S34)를 포함할 수 있다.

먼저, 표면 처리된 콘크리트 구조물(10)의 시공면(11) 상에 모르타르를 도포하여 제1 보수층(31)을 형성할 수 있다(S31). 콘크리트 구조물의 보수 및 보강에 사용되는 모르타르는 시멘트, 폴리머, 실리카 흄, 세라믹 복합 섬유, 강도증진제, 골재, 수축방지제, 폴리비닐알콜 분말 수지, 소포제, 팽창제, 분말형 실리콘 발수제, 내구성 강화제, 석회석 분말 성분, 및 나노 금속 산화물 분말을 포함할 수 있다. 시멘트는 포틀랜트 시멘트, 슬래그 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 슬래그 시멘트는 수산화칼슘이나 황산염의 자극작용에 의한 수화열에 의한 온도상승 억제, 알칼리 실리카 반응의 억제, 황산염 및 해수에 대한 화학저항성, 염화물 이온이나 산소 침투 저항성을 향상시키는 역할을 한다. 알루미나 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 알루미나 함량이 상대적으로 높은 시멘트로서, 화학적 저항성이 우수하며, 산성 분위기 하에서 사용할 수 있는 장점이 있으며, 경화시간이 짧은 조강 시멘트 일종으로서, 보통 포틀랜드 시멘트와 적정 비율로 사용한다. 폴리머는 모르타르 성분 간 상용성, 부착성을 증대시켜서 모르타르의 물성을 향상시키는 역할을 하며, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트 실란 말단화 중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에스테르 실란 말단화 중합체, 메타크릴산 메틸-아크릴산 부틸 및 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 중 하나 이상을 사용할 수 있다.

실리카 흄(Silica fume)은 구상 입자에 의한 볼 베어링 효과로 분산성 및 감수 효과를 향상시키고 시멘트 입자 사이에 실리카 흄의 충전 효과로 수밀성 향상 및 고강도화, 그리고 숏크리트의 부착성 향상으로 그라운드량 감소, 알칼리 실리카 반응 억제 및 화학적 저항성 향상 등의 효과를 가진다. 세라믹 복합 섬유는 휨 강도, 인장 강도 증진은 물론 양생 시 표면 균열을 줄일 수 있어 모르타르 시공 후 초기 시공 안정성에 효과적이며, 초기 분산성을 높이기 위한 목적으로 사용된다. 세라믹 복합 섬유는 금속산화물, 금속탄화물, 금속질화물 등의 혼합물로 이루어진 다결정성의 내화 재료일 수 있다. 세라믹 복합 섬유는 내열성, 내약품성, 내충격성, 전기절연성, 탄성율 등이 뛰어나며 각종 복합재료로 응용될 수 있다. 세라믹 복합 섬유로는 실리카 섬유, 석영 섬유 등을 사용할 수 있는데, 실리카 섬유는 용융 실리카 섬유 또는 다공 실리카 섬유 등을 사용할 수 있다. 석영 섬유는 천연에 존재하는 석영 결정을 원료로 하여 산소와 수소의 혼합 불꽃 준에서 석영 막대를 뽑아서 제조하며 고내열성이나 내부식성이 우수하다. 이러한 세라믹 복합 섬유를 단독 또는 혼합 사용함에 의해 높은 내열성과 고인장성을 발휘할 수 있으므로 내열성과 내구성 및 내진성을 극대화할 수 있게 된다.

강도증진제는 물리 화학적 작용에 의해 경화 전후의 콘크리트 성질을 개선하는 작용을 하는 것으로서, 알칼리금속을 가지는 나이트레이트(nitrate)염, 알칼리토금속을 가지는 나이트레이트염, 알루미늄을 가지는 나이트레이트염 등을 사용할 수 있다. 골재는 평균 직경이 50~100㎛인 다공성 경량 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 경량 골재는 다공성 필라이트(phyllite)를 사용할 수 있으며, 다공성 필라이트계 경량 골재는 다공성으로 인해 물비가 증대될 수 있고, 흐름성을 좋게 하여 발수성 모르타르 조성물을 통한 콘크리트 구조물의 시공시 기계화 시공이 가능하도록 할 수 있다. 수축 방지제는 네오펜틸글리콜(Neopentyl glycol)을 사용할 수 있다. 폴리비닐알콜 분말 수지는 고분자 입자의 볼 베어링 효과에 의해 모르타르 조성물의 유동성을 향상시키고, 모르타르 조성물의 점성을 높게 하여 분리를 방지하고 자체의 부착력으로 인해 시공하고자 하는 콘크리트 구조물과의 부착 성능을 향상시키면서, 휨 강도 및 모르타르의 표면 경도를 증가시키는 한편, 피막 형성에 의한 각종 열화 인자 및 수분의 침투를 저하시켜 중성화 방지, 화학적 침식 방지 및 보수 후 철근의 부식을 방지하도록 하는 역할을 한다. 소포제는 모르타르 내의 거대 기공을 제거하여 모르타르의 강도와 외관을 좋게 하기 위하여 사용되는 성분으로, 일반적으로 휘발성이 적고 확산력이 큰 기름상의 물질 또는 수용성이 계면활성제가 이용되며, 광유계 소포제, 유지계 소포제, 지방산계 소포제, 지방산 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제, 알콜계 소포제, 아미드계 소포제, 인산에스테르계 소포제, 금속비누계 소포제, 실리콘계 소포제를 사용할 수 있다. 팽창제는 칼슘 설포알루미네이트와 석고를 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 석고는 인산 무수석고 또는 불산 무수석고 중 하나를 사용할 수 있다. 분말형 실리콘 발수제는 모르타르 조성물의 발수성을 향상시키고 흡수율을 감소시키는 역할을 하며, 이에 따라 시공성 및 작업성을 향상시킨다. 내구성 강화제는 모르타르 조성물의 각 구성성분 간의 접착력과 결착력을 강화하고 미세 틈새를 메워 조직을 치밀하게 함으로써 강도 및 내구성 등의 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 경화발현재, 몬모릴로 나이트계 점토광물, 알루미늄염, 경화촉진제, 점토광물, 나노 아연 분말, 안정제 및 물을 혼합한 것을 사용한다. 경화발현재는 보일러 애시와 고로슬래그 분말과 급결제를 혼합하여 형성시킨다. 보일러 애시는 화력발전소에서 발생하는 애시(ash)를 사용할 수 있다. 고로슬래그는 볼밀이나 진동밀과 같은 분쇄수단에 의해 분쇄된 것을 이용할 수 있다. 급결제는 모르타르의 빠른 양생을 촉진시키며, 탄산나트륨, 알루민산나트륨, 수산화칼슘 및 규산소다 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 안정제로는 점성을 저하시키고, 고른 분산과 안정적인 균질한 강도를 얻을 수 있도록 삼인산나트륨이 사용될 수 있다.

석회석 분말 성분은 모르타르 조성물에 포함됨으로써 열에 대한 차단성능을 향상시킬 수 있으므로 모르타르 조성물의 내화 성능과 함께 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다. 나노 금속 산화물 분말은 내부 구조가 흡수 단면적이 큰 다공성으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 조직 내에서 경량화를 유도하고 조직을 치밀하게 하는 역할을 한다. 나노 금속 산화물 분말은 산화 팔라듐, 산화이리듐, 산화루테늄, 산화오스뮴, 산화로듐, 산화백금, 산화철, 산화니켈, 산화코발트, 산화인듐, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화텅스텐 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 모르타르 조성물에는 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위하여 수중불분리제를 추가로 포함할 수 있다. 수중불분리제는 수중에서 모르타르 조성물의 점성을 향상시켜 분해되는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 메틸계 셀룰로오스, 에틸계 셀룰로오스, 프로필계 셀룰로오스에서 선택되는 셀룰로오스계 증점제를 사용할 수 있다. 필요에 따라 수중에서의 점성을 더욱 증가시키기 위하여 수용성 아크릴계 수지 분말을 더 첨가할 수 있다.

그 다음으로, 1차적으로 모르타르를 도포하여 형성한 제1 보수층(31) 상에 격자 패턴을 가지는 음각의 와이어 수용홈(32)을 형성할 수 있다(S32). 와이어 수용홈(32)은 수직 방향으로 형성된 홈과 수평 방향으로 형성된 홈이 교차되도록 형성될 수 있다. 제1 보수층(31)의 경화 전에 와이어 수용홈(32)을 형성하며, 외주면에 원주 방향으로 연장되도록 돌출부가 형성된 원통형 롤러(미도시)로 제1 보수층(31) 상면을 가압하여 와이어 수용홈(32)을 형성할 수 있다. 인접하는 와이어 수용홈(32) 간에 미리 설정된 간격을 두도록 시공할 수 있다. 전체 시공 면적, 시공 두께를 고려하여 면적이 넓거나 두께가 두꺼울수록 간격을 더 크게 하고, 면적이 좁거나 두께가 얇을수록 간격을 더 좁게 둘 수 있다. 와이어 수용홈(32)은 전체 시공 두께를 고려하여 소정 깊이로 형성될 수 있으며, 약 3mm 내지 11mm 깊이로 형성될 수 있다.

그 다음으로, 전술한 바와 같이 제1 보수층(31) 상에 형성된 와이어 수용홈(32)에 보강 와이어(33)를 삽입할 수 있다(S33). 수직 방향으로 형성된 홈과 수평 방향으로 형성된 홈에 보강 와이어(33)를 교차하여 삽입할 수 있다. 와이어 수용홈(32)에 삽입된 복수의 보강 와이어(33)는 격자 시트와 같이 보수 및 보강 부분의 인장 강도를 향상시키고, 외부 충격에 의한 변형 또는 파손을 방지할 수 있다. 보강 와이어(33)는 스테인레스 스틸과 같이 내식성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.

그 다음으로, 와이어 수용홈(32) 및 보강 와이어(33)가 매립되도록 제1 보수층(31) 상에 모르타르를 도포하여 제2 보수층(34)을 형성할 수 있다(S34). 이 때, 전체 시공 두께가 과도하게 두꺼워지지 않도록 와이어 수용홈(32)에만 모르타르를 도포하여 보강 와이어(33)가 매립되도록 할 수 있다.

보수층(30)을 형성하는 단계(S30)는 제2 보수층(34) 상에 격자 패턴을 가지는 양각의 시트 지지부(35)를 형성하는 단계(S35)와, 인접하는 시트 지지부(35)에 구획된 제2 보수층(34) 상의 영역마다 단부가 시트 지지부(35)에 안착되도록 보강 시트(36)를 부착하는 단계(S36)와, 보강 시트(36) 상에 액상 폴리머(37)를 도포하고, 모르타르를 도포하여 제3 보수층(38)을 형성하는 단계(S37)를 더 포함할 수 있다.

보강 와이어(33)를 매립한 제2 보수층(34) 상에 격자 패턴을 가지는 양각의 시트 지지부(35)를 형성할 수 있다(S35). 시트 지지부(35)는 수직 방향으로 연장된 돌출부와 수평 방향으로 연장된 돌출부가 교차되도록 형성될 수 있다. 제2 보수층(34)의 경화 전에 시트 지지부(35)를 형성하며, 소정 간격을 두고 돌출되도록 원통형 롤러로 제2 보수층(34) 상면을 구간별로 가압할 수 있다. 시트 지지부(35)는 인접하는 와이어 수용홈(32) 사이에 배치되도록 형성될 수 있다. 즉, 수평 방향으로 형성된 시트 지지부(35)는 인접하는 수평 방향의 와이어 수용홈(32) 사이에 위치하고 수직 방향으로 형성된 시트 지지부(35)는 인접하는 수직 방향의 와이어 수용홈(32) 사이에 위치할 수 있다. 시트 지지부(35)는 전체 시공 두께를 고려하여 소정 높이로 형성될 수 있으며, 약 3mm 내지 7mm 높이로 형성될 수 있다.

그 다음으로, 인접하는 시트 지지부(35)에 구획된 제2 보수층(34) 상의 영역마다 단부가 시트 지지부(35)에 안착되도록 보강 시트(36)를 부착할 수 있다(S36). 보강 시트(36)는 폴리에틸렌, 염소, 염화나트륨, 수산화나트륨, 염산, 염화칼슘, 황산 알루미늄, 메틸에틸케톤, 크실렌을 포함할 수 있고, 이에 따라 인장 강도가 1050N/cm² 이상이고, 파단시 신장률이 480% 이상일 수 있다. 무기질 접착제를 표면에 도포하고, 도포된 무기질 접착제 위해 보강 시트(36)를 부착할 수 있다. 복수의 보강 시트(36)를 시트 지지부(35)에 의해 구획된 영역마다 부착할 수도 있으나, 하나의 보강 시트(36)로 시공면(11)을 덮도록 부착할 수도 있으며, 이 경우 보강 시트(36)가 제2 보수층(34)으로부터 들뜨지 않고 시트 지지부(35) 부분과 나머지 부분에 균일하게 안착되도록 보강 시트(36)를 가압 부착하는 것이 좋다. 이와 같이, 소정 간격을 두고 배치된 시트 지지부(35)에 의해 보강 시트(36)가 구획별로 부착되거나 절곡된 형태로 부착됨으로써 시트 지지부(35) 부분에서 서로 다른 영역 간의 영향이 감소되어 표면 부분의 온도, 압력, 외력 변화 등에 의한 과도한 긴장 상태를 완화시킬 수 있다. 전체 시공면(11)에 편평한 상태의 하나의 보강 시트(36)를 부착할 경우 국부적인 요소에 의해 전체에 영향이 미칠 수 있으므로, 보강 시트(36)를 통해 구조물 보수의 안정성을 확보하되 영역 간 구조 변형의 전이를 차단할 수 있다.

그 다음으로, 보강 시트(36) 상에 액상 폴리머(37)를 도포하고, 모르타르를 도포하여 제3 보수층(38)을 형성할 수 있다(S37). 액상 폴리머(37)를 도포하여 보강 시트(36)와 제2 보수층(34), 특히 시트 지지부(35) 부분과 보강 시트(36) 간 접착성을 강화할 수 있다. 이후, 경화된 액상 폴리머(37) 상에 모르타르를 도포하여 보강 시트(36)와 시트 지지부(35)가 매립되도록 제3 보수층(38)을 형성할 수 있다.

그 다음으로, 보수층(30) 상에 표면보호재를 도포하여 보호층(50)을 형성한다(S40). 표면보호재는 아크릴계 수지, 고무칩, 에어로겔 및 분말 성분을 포함할 수 있다. 표면보호재는 메틸메타크릴레이트 수지와 무기분말 성분을 포함할 수 있다. 아크릴계 수지는 아크릴 라텍스로서 부틸 아크릴레이트, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 공중합체를 사용할 수 있다. 고무칩은 천연 고무칩 또는 폐타이어 등의 재활용 고무칩을 사용할 수 있으며, 약 입경 0.2~0.8 mm로 분쇄된 것을 사용할 수 있다. 고무칩은 아크릴 수지에 혼합되어 중도 층에 단열 및 결로방지 작용 효과를 부여하고 중도층의 손상과 들뜸을 방지하는 동시에 외부 충격을 흡수하는 역할을 한다. 에어로겔은 실리카 에어로겔 분말을 사용할 수 있다. 에어로겔은 입자 내부에 존재하는 기공으로 인하여 단열 효과를 부여하여 외부 환경에 따른 바닥재의 영향을 줄이는 역할을 한다. 분말성분은 운모, 석분, 산화티탄을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 운모는 도막에 사용되어 탄성력, 신장율 및 접착강도를 강화하며, 석분은 내마모성, 미끄럼 저항성, 접착력 등을 강화하고, 산화티탄은 복사광의 투과를 억제하여 단열 성능을 향상시키고 자외선을 차단하며 방오성을 부여한다. 무기분말 성분은 실리카 분말, 알루미나 시멘트 및 벤토나이트 분말을 포함하여 구성된 것을 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 와이어 수용홈(32)에 삽입된 복수의 보강 와이어(33)는 격자 시트와 같이 보수 및 보강 부분의 인장 강도를 향상시키고, 외부 충격에 의한 변형 또는 파손을 방지할 수 있다. 또한, 소정 간격을 두고 배치된 시트 지지부(35)에 의해 보강 시트(36)가 구획별로 부착되거나 절곡된 형태로 부착됨으로써 시트 지지부(35) 부분에서 서로 다른 영역 간의 영향이 감소되어 표면 부분의 온도, 압력, 외력 변화 등에 의한 과도한 긴장 상태를 완화시키고 영역 간 구조 변형의 전이를 차단할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 콘크리트 구조물
30: 보수층
31: 제1 보수층
34: 제2 보수층
38: 제3 보수층
50: 보호층

Claims (3)

1. 콘크리트 구조물의 시공면을 정리하여 표면 처리하는 단계;
   상기 시공면 상의 중성화된 콘크리트부에 회복재 및 강화 프라이머를 도포하고, 노출된 철근부에 방청재를 도포하는 단계;
   상기 시공면 상에 모르타르를 도포하여 보수층을 형성하는 단계; 및
   상기 보수층 상에 표면보호재를 도포하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 보수층을 형성하는 단계는,
   상기 시공면 상에 모르타르를 도포하여 제1 보수층을 형성하는 단계;
   상기 제1 보수층 상에 격자 패턴을 가지는 음각의 와이어 수용홈을 형성하는 단계;
   상기 와이어 수용홈에 보강 와이어를 삽입하는 단계; 및
   상기 와이어 수용홈 및 상기 보강 와이어가 매립되도록 상기 제1 보수층 상에 모르타르를 도포하여 제2 보수층을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 보수층을 형성하는 단계는,
   상기 제2 보수층 상에 격자 패턴을 가지는 양각의 시트 지지부를 형성하는 단계;
   인접하는 상기 시트 지지부에 구획된 상기 제2 보수층 상의 영역마다 단부가 상기 시트 지지부에 안착되도록 보강 시트를 부착하는 단계; 및
   상기 보강 시트 상에 액상 폴리머를 도포하고, 모르타르를 도포하여 제3 보수층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수 및 보강 공법.
   
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