KR102298841B1

KR102298841B1 - 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법

Info

Publication number: KR102298841B1
Application number: KR1020210051648A
Authority: KR
Inventors: 권영일
Original assignee: 주식회사 아이앤엘
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2021-09-08

Abstract

본 발명은 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 수중 구조물의 바닥이나 기초에 조류나 홍수 등에 의해 발생된 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 보수 보강함에 있어, 토목 섬유대를 이용해서 상기 세굴부에 1차로 채움재를 주입, 양생하고, 이어서 상기 1차 채움재에 의해 채워지지 않은 세굴부의 빈 공간에 추가로 채움재를 외부에서 주입하여 1차로 양생함으로써, 세굴부 내부의 밀실한 보수가 가능한 것을 특징으로 하는 수중 구조물의 세굴부를 보수 공법을 제공한다.
본 발명에 따른 공법을 이용하면, 수중 콘크리트 구조물의 세굴 부분을 보수 시공함에 있어 유로폼과 섬유대를 이용하는 방법을 사용하며, 상기 토목 섬유대에 채움재를 채우고 난 후 유로폼 내부 채움재가 채워지지 않은 빈 부분에 추가로 채움재를 채워 경화시킴으로 빈 공간을 없앨 수 있으므로, 기존 방법에서와 같이 내부 공간이 존재하는지 유무를 파악조차 할 수 없던 문제를 해결할 수 있으며, 세굴부의 밀실한 보수가 가능하게 되므로 외부에 거치된 패널 등이 빠지는 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 시공 후에는 유로폼을 철거함으로써 폼의 잔류에 따른 환경 오염의 문제를 해결할 수 있고, 세굴부의 밀실한 보수가 이루어질 수 있으므로 토목 섬유대가 파도에 의해 펄럭거리거나 섬유대 내부의 채움재가 소실되는 문제가 발생하는 것을 원천적으로 해결함으로써 세굴 보수 효과를 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법{Method of repairing scour of underwater concrete structure}

본 발명은 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 수중 구조물의 바닥이나 기초에 조류나 물의 흐름, 홍수 등에 의해 발생된 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 밀실되게 보수하여 보수 효과를 장기간 유지할 수 있는 세굴부 보수 기술에 관한 것이다.

하천이나, 강 또는 해상 등에 설치된 각종 교량의 교각, 교대 등 수중 콘크리트 구조물의 하부 기초는 조류나 물의 흐름, 집중 호우 등에 의한 홍수 등으로 인해 토사가 세굴되어 구조물(10)의 하부에 세굴 이격부(20)가 발생되거나 침식되어 기초의 지지력 상실을 야기하여 구조물의 안정성에 위험을 초래한다. (도 1 참조)

따라서 이러한 토사 세굴로 인한 수중 콘크리트 구조물(보통 콘크리트 기초 구조물)을 보수하거나 사전에 토사 세굴을 예방하기 위한 공사가 진행될 필요가 있다.

종래, 손상된 수중 콘크리트 기초 구주물의 세굴을 보수 보강하는 방법으로는 거푸집을 이용하는 방법을 많이 사용하였다. 즉, 기설된 하부 기초 구조물에 앵커체를 설치하고 거푸집을 설치한 다음, 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 확장부를 형성하는 보수 보강 공법을 주로 사용하였다.

또한, 종래에는 손상면을 채우고 난 후 육상에서 찍어낸 근고블록을 전면에 거치하여 추가 세굴을 방지하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이와 같은 거푸집을 이용하는 방법은 세굴부의 바닥이 고르지 않아 거푸집을 거치하는데 어려움이 있었고 수중 거푸집 및 배근 작업이 어려운 문제가 있었으며, 또한 육상에서 근고블록을 제작해 현장에 반입하고 수중에 설치하는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 보수 작업에 어려움이 있었다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 관련 기술이 제안된 바 있다.

대한민국 등록특허 제10-0300230호는 토목 섬유 거푸집으로 이루어진 섬유대 내부에 유동상태의 모르타르 등을 주입하여 수중 구조물의 세굴 부분을 보수하는 방법에 관하여 설명하고 있다. 이 기술에서는 교각, 교대 등의 수중 기초 구조물의 주변 세굴 부위에 세굴보수용 섬유대를 포설하고 상기 세굴보수 섬유대에 주입구를 통해 모르타르 등의 주입원료를 주입시키며 상기 세굴보수 섬유대 위에는 콘크리트나 모르타르를 주입하여 경화된 섬유대 백을 거치시킴에 의해 세굴을 보수하고 추가 세굴 발생을 방지하는 기술을 제안한다. 그러나, 이 기술에서 사용된 토목 섬유 거푸집의 경우 수중 작업으로 인해 일정 형태를 유지하기가 어렵기 때문에 외부에서 모르타르 등의 주입재를 주입할 경우 완전한 밀착 주입이 이루어지기 어렵다. 따라서 보수 보강 효과가 충분히 발생되기 어려운 문제가 있는데, 종래에는 이러한 문제를 방지하기 위해 공기 주입관을 설치하여 모르타르를 주입하기 전에 섬유 거푸집을 부풀린 후 주입하는 방법을 사용하였기 때문에, 번거롭고 작업 장비도 많이 필요하며 이에 따라 작업 공정이 복잡하다는 문제점이 있어 개선의 필요성이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1710304호에서는 섬유 거푸집을 세굴부 형상에 맞도록 3차원으로 제작하고, 섬유거품집이 세굴부에서 내부 구속이 되도록 하기 위해 패널을 설치함으로써 보수 보강 효과가 오랫동안 유지되도록 하고, 보수 공사 후에 3차원 섬유 거푸집을 이용하여 수중에서 근고 블록이 형성되는 방법을 사용하여 설치 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써 보수 시공을 간단히 진행하는 방법을 제안하였다. 그러나, 이 기술은 3차원 섬유거푸집의 제작이 용이치 않고, 이를 세굴부에 맞게 설치, 시공하는 것이 현실적으로 쉽지 않다는 문제가 있었다.

이러한 문제들로 인해, 실제 현장에서는 수중 구조물의 세굴부에 대한 보수 시공시 세굴부 전면에 패널을 앵커 등을 이용해 고정하고 패널의 내부에 섬유대를 설치한 후 지상이나 수면의 바지선을 이용해 채움재를 상기 섬유대에 주입하고 양생하는 방법으로 세굴 보수가 진행되고 있다. 이러한 종래 시공 방법의 경우, 패널 내부의 섬유대에 채움재를 채울 때 채워지는 정도를 외부에서 알기 어렵기 때문에 대략적인 짐작에 의해서만 채움재를 채우게 되므로 실제로는 섬유대가 세굴부를 완전히 채우지 못하고 빈 부분이 많이 발생하게 된다. 특히 섬유대가 설치되는 세굴부 안쪽 부분과 상부 부분은 채움재가 채워지지 않은 채 허공 상태로 남아있게 되는 경우가 많다. 이와 같이 패널 내부 빈 부분이 많으면 외부의 지속적인 파동에 의해 앵커가 탈리되어 패널이 소실되고, 내부의 섬유대는 그대로 해수에 노출되어 펄럭이게 되는 문제가 있으며, 섬유대 내부의 충진재가 소실되게 되는 문제가 발생한다. 이에 따라 수중 환경 오염의 문제가 발생하고 보수 효과는 상실되어 잦은 보수를 실시해야 하는 문제가 있어서 이에 대한 해결책이 필요한 상황이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 수중 콘크리트 구조물 세굴부 보수 시공의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 수중 콘크리트 구조물의 이격이 발생한 부위(세굴부)를 보수 시공함에 있어 유로폼과 섬유대를 이용하는 방법을 사용하며, 상기 섬유대에 채움재를 채우고 난 후 유로폼 내부 채움재가 채워지지 않은 빈 부분을 없앰으로써 밀실한 보수 시공이 이루어지도록 하고, 시공 후에는 유로폼을 철거함으로써 폼의 잔류에 따른 환경 오염의 문제를 해결할 수 있는 동시에, 섬유대가 파도에 의해 펄럭거리거나 섬유대 내부의 채움재가 소실되는 문제가 발생하는 것을 원천적으로 해결함으로써 세굴 보수 효과를 장기간 유지할 수 있는 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

(a) 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 확인하고 표면을 정리하는 단계;

(b) 상기 세굴부에 섬유대를 배치하고 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 전면에 유로폼을 고정 설치하는 단계;

(c) 상기 설치된 섬유대에 외부에서 채움재를 주입하는 단계;

(d) 상기 섬유대에 주입된 채움재를 양생시키는 단계;

(e) 상기 유로폼의 상부에 있는 콘크리트 구조물에 홀을 복수개 형성하는 단계;

(f) 상기 형성된 홀의 1개를 통하여 채움재를 추가로 주입하고 다른 홀을 통해 채움재가 누설되는 것을 확인한 후 홀을 폐쇄하는 단계;

(g) 상기 (f)에서 채워진 채움재를 양생시키는 단계; 및

(h) 상기 (b)에서 설치된 유로폼을 철거하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (b)에서 상기 유로폼을 고정 설치하는 것은 앵커볼트와 길이조절부를 갖는 거치대를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 채움재는 수중 전용 모르타르, 수중 전용 레미콘, 또는 잔골재와 수중 전용 모르타르의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수중 전용 모르타르는 시멘트:고로급냉슬래그 분말:고로서냉슬래그 분말:제3성분을 각각 40~60:5~30:5~30:5~100 중량비로 포함한 결합재 30 ~ 60 중량부, 셀룰로오스 섬유 5~ 20 중량부 및 EVA 수지 5 ~ 10 중량부로 이루어진 조성물 20~50 중량%에 충전재 10~30 중량%, 골재 30~69.9 중량% 및 수중불분리제 0.1~5 중량%를 혼합하여 얻어진 수중 전용 모르타르를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수중 전용 모르타르의 상기 제3성분은 섬유 0.1 내지 10 중량부, 제올라이트(Zeolite) 미분말 0.1 내지 5 중량부, 초산비닐계 폴리머 0.1 내지 5 중량부, 팽창재 0.1 내지 5 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 0.1 내지 5 중량부, 규사 30 내지 150 중량부를 포함하며, 수용성 개질 라텍스 0.1 내지 5 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 0.1 내지 2 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 3 중량부를 포함하고, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 이수석고 및 반수석고 혼합물 1 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 탈황석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 슬래그 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 분말 성분을 포함하며, 활성촉진제 0.1 내지 2 중량부 및 리튬계 반응촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 수용성 개질 라텍스는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량비, 분산제 0.5~5 중량비 및 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수중 콘크리트 구조물의 이격이 발생한 부위(세굴부)를 보수 시공함에 있어 유로폼과 섬유대를 이용하는 방법을 사용하며, 상기 토목 섬유대에 채움재를 채우고 난 후 유로폼 내부 채움재가 채워지지 않은 빈 부분에 추가로 채움재를 채워 경화시킴으로 빈 공간을 없앨 수 있다. 따라서 기존 방법에서와 같이 내부 공간이 존재하는지 유무를 파악조차 할 수 없던 문제를 해결할 수 있으며, 세굴부의 밀실한 보수가 가능하게 되므로 외부에 거치된 패널 등이 빠지는 등의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 시공 후에는 유로폼을 철거함으로써 폼의 잔류에 따른 환경 오염의 문제를 해결할 수 있고, 세굴부의 밀실한 보수가 이루어질 수 있으므로 토목 섬유대가 파도에 의해 펄럭거리거나 섬유대 내부의 채움재가 소실되는 문제가 발생하는 것을 원천적으로 해결함으로써 세굴 보수 효과를 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 수중 콘크리트 구조물의 기초 부위에 세굴 이격이 발생한 것을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따라, 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 보수하는 공정을 순서대로 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따라, 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 보수하는 공정을 순서대로 나타낸 것이다.

도 2a 내지 도 2g를 참조하면, 본 발명에 따른 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법은

(b) 상기 세굴부에 섬유대를 배치하고 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 전면에 유로폼을 고정 설치하는 단계(도 2a);

(c) 상기 설치된 섬유대에 외부에서 채움재를 주입하는 단계(도 2b);

(d) 상기 섬유대에 주입된 채움재를 양생시키는 단계(도 2b);

(e) 상기 유로폼의 상부에 있는 콘크리트 구조물에 홀을 복수개 형성하는 단계(도 2c, 도 2d);

(f) 상기 형성된 홀의 1개를 통하여 채움재를 추가로 주입하고 다른 홀을 통해 채움재가 누설되는 것을 확인한 후 홀을 폐쇄하는 단계(도 2e);

(g) 상기 (f)에서 채워진 채움재를 양생시키는 단계(도 2f); 및

(h) 상기 (b)에서 설치된 유로폼을 철거하는 단계(도 2g); 를 포함하여 구성된다.

먼저, (a)단계에서 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 확인하고 표면을 정리한다. 결과에 따라 보수시공할 범위를 정하고, 필요시 세굴 부위와 기초 구조물의 외주면을 치핑할 수 있다.

상기 (b)단계에서, 상기 세굴부에 섬유대(토목 섬유대)를 배치하고 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 전면에 유로폼을 고정 설치한다(도 2a).

상기 섬유대는 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 등의 소재로 구성된 지오텍스타일 소재의 섬유대를 사용할 수 있으며, 세굴부의 크기에 맞는 사이즈의 섬유대를 사용하는 것이 바람직하다.

이 때 상기 섬유대의 일측면부에는 채움재 주입을 위한 주입구(미도시)가 구비되도록 하는 것이 바람직하며, 외부의 바지선이나 지상에서 채움재를 공급하여 주입할 수 있다.((c)단계)

이때, 상기 유로폼(100)은 앵커볼트(101) 등을 이용해 세굴부의 전면에 고정, 설치하며, 길이조절부(301)를 갖는 거치대(300)를 이용하여 지반(G)에 고정할 수 있다.

본 발명에서 상기 채움재는 상기 채움재는 수중 전용 모르타르, 수중 전용 레미콘, 또는 잔골재와 수중 전용 모르타르의 혼합물을 사용할 수 있으며, 점도가 비교적 낮은 밀크 타입의 수중 전용 모르타르를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 수중 전용 모르타르와 관련해서는 후술한다.

이어서, 상기 섬유대에 주입된 채움재를 양생시킨다.((d)단계)

이어서, 상기 유로폼의 상부에 있는 콘크리트 구조물에 홀(400)을 복수개 형성한다.((e)단계)

상기 홀(400)은 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이 유로폼(100)의 상부 콘크리트 구조물(10)에 형성되는 것이 바람직하나, 유로폼의 상단 바로 위 부분 또는 접한 부분에 형성하는 것도 가능하다.

이어서, 상기 형성된 홀(400)을 통해 외부에서 채움재를 추가로 주입한다. 이때 상기 형성된 복수의 홀 중 다른 홀을 통해 채움재가 누설되는 것을 확인한 후 전체 홀을 퍼티 등을 이용해서 폐쇄한다.

이어서, 상기 추가로 채워진 채움재를 양생시킨다.

이렇게 되면, 도 2f에 도시된 바와 같이, 먼저 양생된 섬유대(300)이 채움재(201)가 채워져서 양생되고 난 후 세굴부의 빈 공간(20)에 추가 채움재(600)가 채워져서 내부를 밀실하게 채우는 시공이 이루어질 수 있다.

이어서, 상기 추가 채움재(600)가 양생된 후에 유로폼(100)과 거치대(300) 및 앵커볼트(101) 등을 철거한다.

이렇게 되면 도 2f에 도시된 바와 같이 세굴부 내부가 완전하게 밀실되며, 보수 표면이 매끄럽게 마감된 보수 시공이 완료될 수 있다.

본 발명에서 상기 (d)단계 및 (f)단계에서 상기 섬유대에 충진되는 채움재는 다양한 것을 사용할 수 있으나, 수중에서 경화가 용이하게 일어나고 물성이 유지될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 것으로는 수중 전용 모르타르, 수중 전용 레미콘 또는 잔골재와 수중 전용 모르타르의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

특히, 상기 수중 전용 모르타르의 경우는 내구성 및 강도가 우수한 수중 전용 모르타르 조성물을 사용할 수 있으며, 그 재료의 조성은 다음과 같다.

먼저, 상기 수중 전용 모르타르는 시멘트:고로급냉슬래그 분말:고로서냉슬래그 분말:제3성분을 각각 40~60:5~30:5~30:5~100 중량비로 포함한 결합재 30 ~ 60 중량부, 셀룰로오스 섬유 5~ 20 중량부 및 EVA 수지 5 ~ 10 중량부로 이루어진 조성물 20~50 중량%에 충전재 10~30 중량%, 골재 30~69.9 중량% 및 수중불분리제 0.1~5 중량%를 혼합하여 수중 전용 모르타르를 얻는다.

본 발명에서, 상기 결합재는 시멘트:고로급냉슬래그 분말:고로서냉슬래그 분말:제3성분을 각각 40~60:5~30:5~30:5~100 중량비로 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 고로급냉슬래그 분말 및 고로서냉슬래그 분말은 4,200 ~4,280 cm³/g의 분말도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제3성분은 구체적으로, 섬유 0.1 내지 10 중량부, 제올라이트(Zeolite) 미분말 0.1 내지 5 중량부, 초산비닐계 폴리머 0.1 내지 5 중량부, 팽창재 0.1 내지 5 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 0.1 내지 5 중량부, 규사 30 내지 150 중량부를 포함하며,

수용성 개질 라텍스 0.1 내지 5 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 0.1 내지 2 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 3 중량부를 포함하고,

클링커 0.5 내지 10 중량부, 이수석고 및 반수석고 혼합물 1 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 탈황석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 슬래그 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 분말 성분을 포함하며,

활성촉진제 0.1 내지 2 중량부 및 리튬계 반응촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 결합재 중 시멘트는 현장여건을 감안하여 일반적인 경우 OPC(포틀랜트 시멘트)를 사용할 수 있으며, 조기강도가 필요한 경우 조강시멘트 및 알루미나 시멘트 등을 적절히 사용하여 제조할 수 있다. 구체적으로는 포틀랜트 시멘트 100 중량비와 칼슘알루미네이트, 칼슘설포알루미네이트, 마그네슘알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트의 혼합물 20~50 중량비의 혼합물로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

구체적으로 일반 포틀랜트 시멘트(OPC)는 주요 성분이 C₃S 51%, C₂S 25%, C₃A 9%, C₄AF 9%, CaSO₄ 4% 정도이며, 비표면적은 3,300cm²/g 전후인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 칼슘알루미네이트, 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트는 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 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 친환경 섬유 중 적어도 하나 이상을 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르의 처짐, 방수막 크랙 등의 발생을 방지하고 내한성에 우수하도록 할 수 있다. 여기서 섬유는 미세한 그물조직으로 밀실한 조직을 형성하여 크랙을 방지하고 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 섬유는 친환경 섬유를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 리오셀 섬유, 셀룰로오스 섬유, PLA 섬유 등을 사용할 수 있다.

상기 리오셀(Lyocell) 섬유는 대표적인 환경친화형 신섬유로 기존 이산화탄소, 가성소다 등 유독성 화학물질을 용매로 사용하지 않으며, 제조공정이 간단하고 용매를 다시 회수해 재사용할 수 있어 친환경적이며 또한 경제적이다.

리오셀 섬유는 일체의 화학적인 변형없이 천연 펄프를 무공해성 아민옥사이드 용매에 직접녹여 제조하여 일체의 화학적인 변형없이 섬유소(Cellulose) 만을 추출한 것을 사용하며, 폐기시에도 땅속에서 생분해가 되어 일체의 공해발생이 없는 것이 특징이다.

보다 구체적으로, 리오셀 섬유의 물리적 성능으로는 높은 인장강도, 뛰어난 흡습성(균열제어 성능 우수), 친환경 용매 아민옥사이드 사용으로 친환경성, 폐기시에도 생분해성 특징를 가져 무공해성, 우수한 내구성(내산성, 내화학성)을 갖는 것을 특징으로 한다.

리오셀 섬유를 단독으로 사용할 수 있으나, 강도 향상을 위해서 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체를 포함하는 PLA 복합 수지와 리오셀 섬유를 중량비 6 내지 7 : 3 내지 4의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.

즉, 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체를 생성하기 위해 셀룰로오스 나노섬유는 상업용 목재펄프(활엽수 또는 침엽수)를 TEMPO((2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥시)를 사용하여 산화시킨 후, 기계적 처리로 제조(수율 90% 이상)한 것을 사용할 수 있으며, 카르복시기 함량이 3.2 내지 3.9 mmol/g, 셀룰로오스 섬유폭은 20 내지 30 nm, 섬유길이는 50 내지 60 μm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 셀룰로오스 나노섬유를 PLA(PolyLactic Acid) 복합체의 표면을 메쉬 타입으로 코팅 처리하여 생성될 수 있으며, PLA 복합체 100 중량부를 기분으로 셀룰로오스 나노섬유 15.2 내지 17.4 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 셀룰로오스 나노섬유로 코팅된 PLA 복합체인 메쉬(mesh) 타입으로 코팅하여 표면처리를 수행한 것은, 단순히 PLA 복합체를 사용한 것에 비해 인장강도 및 내절강도, 그리고 파열강도가 모두 향상될 수 있다.

뿐만 아니라, 셀룰로오스 나노섬유로 코팅된 PLA 복합체는 셀룰로오스 나노 섬유의 높은 비표면적과 비강도 및 낮은 밀도를 가지고 있어 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 극소량만으로도 열적 및 기계적 특성이 우수한 복합체를 얻을 수 있고, 친환경성 및 경량특성으로 적용될 수 있다.

한편, PLA는 옥수수 전분을 주원료로 한 천연 식물계 원료로, 합성수지(PC, ABS 등)를 포함하지 않고 자연 조건 하에서 100% 분해된다. 또한, 다이옥신 등의 유해물질 발생 및 기타 환경오염을 방지할 수 있다. PLA(PolyLactic Acid)는 사출 및 압출플라스틱에 대한 대체가 가능하며, 범용적인 물적 특성을 가진 획기적 친환경 수지로 제품화가 가능하다. 한편, PLA는 결정성, 자연순환형, 생체적합, CO₂ 저감 등에 대한 특성을 갖으며, PLA는 식물계 원료로 제품의 자연적 분해가 가능한 친환경 소재이다.

본 발명에서 사용되는 PLA 복합체는 PLA 단섬유와 탄소 섬유를 5.1 내지 7.3 : 1.2 내지 2.3의 중량비로 하여 카딩기에 넣어, 웹을 형성하여 시트 형태로 생성된 것을 사용하거나, 천연섬유에 해당하는 PLA 단섬유와 합성섬유를 혼합하여 제조한 시트층을 발포시켜서 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 합성섬유로는 저융점 폴리에스터, 폴리에스터 또는 폴리프로필렌 등이 단독 혹은 혼합사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌이 사용된다. 이때, 합성섬유와 천염섬유의 혼합비는 특별히 한정되지는 않으나, 천연섬유 100 중량부에 대해서 합성섬유 12 내지 15 중량부, 황토 2 내지 3 중량부, 갯벌 흙(머드) 2 내지 5 중량부, 각섬석분말 1 내지 2 중량부, 광석분말 1.5 내지 1.8 중량부, 경화제 4.2 내지 4.5 중량부, 물 20 중량부를 포함하며, 선택적으로 색상을 갖는 광석분말은 원하는 색상을 갖는 광석분말을 더 포함할 수 있다. PLA 단섬유와 합성섬유와의 혼합공정에서의 합성섬유는 굵기가 20 내지 30 데니어이고, 길이는 43 내지 56nm인 것일 수 있다.

한편, 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체를 포함하는 PLA 복합 수지 상에서 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체와 PLA 수지의 중량비는 3 내지 4 : 6 내지 7로 형성되는 것이 인장강도, 내절강도, 그리고 파열강도에 대한 측정의 결과는 다른 비율에 비해 유의미한 효과를 얻었다.

본 발명에 따른 제올라이트 미분말에 사용하는 합성 제올라이트는 알칼리, 물, 유기 기질의 혼합물로 구성된 실리카 알루미나겔을 느리게 결정화시켜 만들어진다. 이렇게 제올라이트를 합성으로 생산하면 오염되지 않은 순수한 최종 제품(합성 제올라이트)을 얻을 수 있다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 합성 제올라이트는 천연제올라이트보다 견고한 제올라이트를 생성할 수 있도록 해준다.

본 발명에 사용되는 제올라이트 미분말의 성능으로는 양이온 교환 특성, 우수한 흡착성, 동결융해에 대한 저항성 증가을 갖는 것을 특징으로 한다.

먼저, 양이온 교환 특성에 대해서 살펴보면, 제올라이트의 대표적인 특성중 하나로 양이온이 쉽게 교환되며 공동의 크기에 따라 특정 양이온을 선택적으로 교환할수 있는 선택적 교환특성을 가진다. 이러한 특성으로 인해 토질 및 수질개량제 및 폐수처리, 방사성 폐기물 처리 등에 활용되고 있으며 특히 제올라이트 미분말이 첨가된 모르타르의 경우 하수구조물의 특성상 폐수가 항상 존재함으로 보수 시공시 탁월한 성능을 나타낼수 있다.

다음으로, 우수한 흡착성에 대해서 살펴보면, 제올라이트 미분말은 적합한 크기와 형태의 무기 및 유기분자들을 선택적으로 흡착할 수 있어서, 공동의 크기에 따라 서로 섞여 있는 다른 분자들을 각각 분리할 수 있는 분자체 기능(molecular sieving)의 특성을 갖게 된다. 제올라이트의 흡착 및 분자체 특성과 관련된 응용 분야로는 각종 가스의 전조제로의 응용 및 천연가스 및 LPG에서의 불순 가스 제거 등이 있다. 이러한 특성상 하수구조물의 경우 다량의 가스가 존재할 수 있으므로 이또한 작업시 안정성을 확보할수 있다.

본 발명에 따른 제올라이트 미분말은 단독으로 사용되지 않고 본 발명의 다른 실시예로, 강도, 내열성, 내약품성 및 고화학성을 향상시키기 위해 폴리페닐렌설파이드(PPS)를 추가하되, PPS 수지가 본래 가지는 우수한 기계적 강도를 포함하는 제성질을 크게 해하지 않으도록 PPS 수지 100 중량부를 기준으로 폴리아미드 수지 20 내지 30 중량부, 용매로 N-methyl-2-pyrrolidone 중합체 1 내지 5 중량부, 돌가루 2 내지 3 중량부로, 중탄 5 내지 7 중량부, 금속 수산화물 30 내지 40 중량부를 포함하여 이루어지는 제올라이트 미분말 복합 수지를 사용할 수 있다.

여기서, 돌가루는 석면을 불포함하고, 마그네슘으로 이루어진 규산염을 사용함으로써, 제올라이트 미분말 복합 수지를 포함하는 친환경 리오셀 섬유 및 합성 제올라이트 미분말을 포함하는 수중 전용 모르타르의 강도를 높이며, 중탄은 은폐력 향상, 체질안료(extender pigments)로서 작용하기 위해 포함될 수 있다.

이어서, 상기 초산비닐계 폴리머는 신구 접착력증대 및 리바운드량을 감소시키기 위해 추가된다. 초산비닐계 폴리머는 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르 조성물의 경화 전 상태에서는 유동성을 증가시키고 작업성을 개선시키는 역할을 하며, 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르의 경화 후 상태에서는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡 강도 증가, 굴곡성 증진 및 방수력 증대 등의 효과를 발휘한다.

상기 팽창재는 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르의 도포 후 경화시 수축에 따른 균열을 억제하기 위한 것으로 임계치 미만일 경우에는 팽창효과가 적어 균열억제 효과를 얻을 수 없으며 임계치를 초과할 경우 물성이 저하된다.

이러한 팽창재는 섬유보강재 100 중량부, 무기팽창재 30 내지 65 중량부, 금속분말계 팽창재 3 내지 5 중량부, 안정제 2 내지 3 중량부, 강도증진제 25 내지 35 중량부, 알칼리자극제 15 내지 25 중량부로 이루어진 하이브리드 팽창재를 사용할 수 있다.

즉, 하이브리드 팽창재를 구성하는 무기팽창재는 모르타르의 경화 후 수축에 대한 보상 팽창을 하도록 하여 모르타르의 경화 후 건조수축이 발생하는 균열을 억제하기 위한 구성이다.

시멘트의 단점인 경화 후 수축을 고려하여 사용되는 구성으로 임계치 미만일 경우 팽창효과가 미미하여 수축균열을 억제하지 못하게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 과팽창되어 경화체가 파괴되는 현상이 발생함은 물론 전체적인 물성이 급격하게 저하되는 문제가 발생하게 된다.

그리고 팽창재를 구성하는 섬유보강재는 모르타르의 인장력 증대, 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하면서 역학적 성질을 개선 및 보강하기 위해 이용하는 것으로, 모르타르 내에서 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 분산시켜 사용하게 된다.

이어서, 상기 폴리카본산계 고유동화제는 모르타르의 입자 표면에 흡착하여 입자 표면에 전하를 주어 입자들끼리 상호 반력을 일으키므로, 응집된 입자를 분산시켜 유동을 증가시켜 감수 효과로 인한 강도 증진이 가능하게 하는 역할을 한다.

유동화제로서는 폴리카본산계 외에 멜라민셀폰산계, 나프탈렌셀폰산계, 폴리카본산계, 리그닌슬폰산계 또는 알킬아릴슬폰산계 유동화제를 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 또는 폴리카복실레이트계 감수제로 이루어진 군으로부터 단독 또는 둘 이상 혼합 사용이 가능하다.

특히, 유동화제 사용시 응결시간에 영향을 주므로 응결시간 조절제를 적절히 포함하여 사용할 수 있다.

이어서, 상기 규사는 모르타르 혼합재로 사용되며, 평균 입경이 0.3 내지 1.5 mm인 세사를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르의 유동성 및 치밀성을 향상시키기 위함이다.

이어서, 본 발명에서 상기 수용성 개질 라텍스는 합성수지계 에멀젼 라텍스로서, 구체적으로는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량비, 분산제 0.5~5 중량비 및 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 아크릴 수지는 2-하이드록시에틸메타크릴산(2-HEMA : 2-hydroxyethyl methacrylate), 메타크릴산메틸(MMA : methyl methacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-BA : n-butyl acrylate) 및 아크릴산(AAc : acrylic acid) 중 선택된 어느 하나의 아크릴레이트 단량체 및 음이온 또는 비이온 유화제 및 개시제를 첨가하여 합성된 폴리 아크릴레이트 하이브리드 에멀젼을 사용할 수 있다. 상기 아크릴 수지는 건조가 빠르고 외부 폭로조건에서도 우수한 내후성, 내구성, 자외선안정성을 나타내며 수용성으로 이루어져 있어 친환경적이다.

상기 SBR 고무는 탄성을 유지하기 위해 고형분이 50% 이상인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 표면에서 부식을 방지하는 역할을 하는 동시에 용매에 분산되어 있는 형태를 하고 있으며, 용액 상태에서 상기 갈산을 분산 및 용해시켜 갈산의 효과를 증대시키도록 하는 역할을 하기도 한다. 상기 용매로는 에틸렌 글리콜계의 2가 알코올을 사용할 수 있다.

상기 하이드록실 아크릴레이트 모노머는 가교밀도를 향상시켜 망목상 상태를 증대시키는 역할을 하여 물성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 하이드록실 아크릴레이트 모노머로는 하이드록실 에틸아크릴레이트, 하이드록실 프로필아크릴레이트, 하이드록실 에틸메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.

상기 불포화 폴리에스테르는 산과 글리콜류 화합물의 축합 중합에 의해 형성되는 것으로서, 예를 들어 푸마르산과 디에틸렌글리콜의 반응에 의해 형성되는 산가 18~20mg/KOH의 범위에 드는 것을 사용할 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르는 모르타르의 내후성, 내광성, 내스크래치성을 강화하는 역할을 한다.

상기 갈산은 탄닌을 산 또는 알칼리 가수분해하여 얻어지는 페놀카르복시산으로 C7H6O5·H2O의 분자식을 갖는 화합물로서, 표면의 방청, 방수성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 금속 양이온은 구체적인 예로서 Ca2+, Mg2+, Zn2+, Cu2+, Fe2+ 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

상기 분산제는 수용성 라텍스의 혼합시 액상 내에서 내부 성분을 고르게 분산시켜 균일성을 향상시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 비이온 타입의 폴리옥시알킬렌형 계면활성제 또는 음이온 타입의 폴리카르복실염계 계면활성제 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명에서, 상기 알콕시 실란 가수분해물은 졸-겔 공정을 통해 실란을 실리카겔 형상으로 형성하고, 이와 같이 얻어진 실리카겔의 세공중에 메타크릴산 메틸을 넣은 후 이를 중합 및 가수분해하여 얻어진 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 메타크릴산 메틸의 함량은 알콕시 실란 함량 100 중량부를 기준으로 0.5~5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1~5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1~10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1~5 중량비의 비율로 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르 조성물의 강화 성분을 모재 콘크리트 구조물 내부로 침투시켜 주는 역할을 함과 동시에 발수성을 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~3 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 고형분 함량이 30~40 중량%이고 pH 12~14인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 본 발명에 따른 모르타르 조성물에 사용될 경우 콘크리트의 각종 유해 성분들이 외부로 용출되는 것을 방지하여 환경 오염을 유발하는 것을 방지하는 효과가 있다. 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 에폭시계 바인더 수지는 조성물의 각 성분들 간의 결합력을 증진시키며 콘크리트 내부의 기계적 강도 및 수밀성을 높이는 역할을 한다.

본 발명에서 상기 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~10 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 본 발명에 따른 모르타르 조성물이 도포된 후 표면이 산성 조건에 노출될 경우 내산 특성을 강화시켜 산에 의한 콘크리트의 부식을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 50~65:35~50의 중량비로 혼합된 혼합물로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알루미노 실리케이트의 함량이 상기 범위보다 적을 경우에는 강도 저하의 문제가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 모르타르의 크랙이 발생할 수 있다.

본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~10 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량비 미만이면 내산 강화 효과가 미미하며, 10 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다.

본 발명에서 클링커는 규산칼슘인 알라이트, 베라이트 및 세라이트 등으로 구성된다. 상기 클링커는 분말성분과 액상성분의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다. 상기 클링커는 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 클링커의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 분말성분과 액상성분의 혼합이 용이하지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 이수석고 및 반수석고는 점성을 증가시켜 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 이수석고 및 반수석고는 1 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 함량이 1 중량부 미만인 경우는 점성 및 부착성이 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 낮아지는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 플라스터(plaster)는 분말 성분에 포함된 성분이 액상성분과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 상기 플라스터는 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 따라서, 상기 플라스터의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 분말 성분에 포함된 다양한 성분이 액상성분과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도 및 내화학성 등이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 탈황석고는 고로급냉슬래그 및 고로서냉슬래그의 산성 피막을 파괴하여 슬래그 내부에서 이온 방출을 가속화시키고 이들과 반응하여 수화 초기에 에트린자이트를 다량 생성해주는 역할을 하며, 재령 경과에 따라 칼슘실리케이트 수화물을 생성해 강도를 발현해주는 역할을 한다.

본 발명에서 상기 탈황석고는 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고 및 석탄 코크스 탈황석고 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 탈황석고는 2.65 ~ 2.75 g/m³의 밀도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 4,430 ~4,4520 cm³/g의 분말도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 실리카퓸(silica fume)은 비정질의 활성 실리카로서 평균입경이 0.15㎛ 정도이며, 완전 구형에 가까운 입자이다. 실리카퓸은 구상입자의 특성에 의해 분말성분 입자 사이의 충진 효과에 의하여 방수성 및 내화학성을 향상시키며, 모르타르의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 특히, 실리카퓸은 모르타르의 부착성능을 향상시키는 역할을 하기도 한다. 상기 실리카퓸은 0.1 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 실리카퓸의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우는 모르타르의 방수성 및 내화학성이 저하되고 강도가 낮아지는 문제가 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우는 균열이 발생할 수 있는 문제가 있다.

상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소 등 석탄을 연료로 사용하는 시설에서 석탄을 태우고 남은 성분들이 산화물 형태로 남아 산화 실리콘(SiO₂)나 산화 알루미늄(Al₂O₃)성분의 미세한 먼지로 남은 것을 의미한다. 상기 플라이애쉬를 코팅제에 혼합하여 사용하면 작업성이 개선되고 장기적인 강도 및 수밀성이 향상되어 경제적이다. 상기 플라이애쉬는 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 플라이애쉬의 함량이 0.01 미만인 경우는 모르타르의 부착성능이 저하되며, 5 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.

상기 석회석은 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르 조성물의 부착성을 보조적으로 향상시키는 역할을 한다. 상기 석회석은 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 석회석의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 부착성 향상 효과가 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.

상기 슬래그는 제철소 등에서 철강을 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로서, 슬래그의 주성분은 알루미나 규산염이며, 이를 분말성분에 혼합하는 경우 모르타르의 내구성 및 내화학성을 높이는 역할을 한다. 특히 슬래그는 투수성이 낮아 본 발명에 따른 모르타르의 방수성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 슬래그는 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 슬래그의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우는 내구성, 내화학성 및 방수성이 저하되는 문제가 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우는 균열이 발생할 수 있고 무게가 증가하는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 활성촉진제는 초기 응결 속도를 조절하기 위해 사용되며, 모르타르의 기능을 활성화시키고 부착성능을 강화하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어, 칼슘, 마그네슘, 망간 또는 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염 또는 수산염을 사용할 수 있고, 그 사용량은 0.5~2 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 리튬계 반응촉진제는 응결(종결) 이후 시멘트 수화물이 생성을 촉진하여 강도 발현에 영향을 미치고 미세 공극을 치밀하게 하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬, 산화리튬, 염화리튬, 인산리튬, 질산화리튬, 리튬 실리케이트 등을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 0.5~1 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 수중 전용 모르타르 조성물은 충진제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진제의 입경은 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군일 수 있다.

본 발명에서 상기 수중 전용 모르타르 조성물은 기능성 충진제를 추가로 포함할 수 있다.

상기 기능성 충진제로는 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 실리카 분말로서는 콜로이달실리카, 흄드실리카 및 마이크로나이즈드 실리카 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 이용할 수 있다.

상기 기능성 충진제는 모르타르 조성물의 바인딩 효과를 더욱 증대시키는 역할을 함으로써 물리적 효과를 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합 비율은 100:50~200 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기능성 충진제를 사용할 때는 분말을 바로 사용하는 것도 가능하지만, 표면을 처리하여 유기실란으로 처리하여 코팅함으로써 바인딩 효과 증대로 인한 내구성 증대 효과를 볼 수 있다.

즉, 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물이 용매에 분산된 콜로이드상 용액을 유기 실란에 분산시킨 후 약 1~10시간 동안 교반하여 처리할 수 있다. 구체적으로, 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물 용액 100 중량부를 기준으로 유기 실란 약 0.1~50중량부를 상기 용액에 첨가하여 용액 내에서 분말 입자 표면에 유기기를 형성하고 반응기를 통과시켜 탈수 및 축합반응을 통해 유기기로 표면 처리된 분말을 형성시킨다. 이때 상기 용액은 실리카 분말이나 팽창성 흑연 분말이 물이나 알코올과 같은 용매 내에 콜로이드 상태로 분산되어 있는 것으로서 콜로이드 용액 상태로 유기 실란과 접촉하는 것이 바람직하다.

상기 유기실란의 구체적인 예로는 디메틸디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라에톡시실란 등을 들 수 있다. 이 때 유기 실란으로 분말 표면을 처리하는 것은 상온에서 1~10 시간 정도 교반 처리하여 유기기가 형성된 무기물을 형성하고 이를 반응기에 통과시켜 형성한다. 이 때 상기 반응기는 가열장치로서 온도를 100 ~ 300℃로 승온하여 1~10시간 동안 용매와 유기기가 형성된 무기물을 탈수 및 축합반응시켜 표면 처리가 완료된 분말상의 무기물 입자를 제조할 수 있다.

이와 같이 제조되는 실리카 분말 및 팽창성 흑연 분말은 표면에 실란이 형성되어 있으므로 바인딩 효과가 우수하고 이에 따라 내구성이 더욱 향상될 수 있다.

본 발명에서 상기 기능성 충진제는 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명에 따른 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법에 관하여 상세히 설명하였다.

본 발명에 따른 특별한 공법을 이용하면, 수중 콘크리트 구조물의 세굴 부분을 보수 시공함에 있어 유로폼과 섬유대를 이용하는 방법을 사용하며, 상기 토목 섬유대에 채움재를 채우고 난 후 유로폼 내부 채움재가 채워지지 않은 빈 부분에 추가로 채움재를 채워 경화시킴으로 빈 공간을 없앨 수 있으므로, 기존 방법에서와 같이 내부 공간이 존재하는지 유무를 파악조차 할 수 없던 문제를 해결할 수 있으며, 세굴부의 밀실한 보수가 가능하게 되므로 외부에 거치된 패널 등이 빠지는 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 시공 후에는 유로폼을 철거함으로써 폼의 잔류에 따른 환경 오염의 문제를 해결할 수 있고, 세굴부의 밀실한 보수가 이루어질 수 있으므로 토목 섬유대가 파도에 의해 펄럭거리거나 섬유대 내부의 채움재가 소실되는 문제가 발생하는 것을 원천적으로 해결함으로써 세굴 보수 효과를 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 발명을 도면을 참조하여 그 특징에 관하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 수중 콘크리트 구조물 20: 세굴부
100: 유로폼 101: 앵커볼트
200: 섬유대 201: 채움재
300: 거치대 301: 길이조절부
400: 홀 500: 주입관
600: 채움재

Claims

(a) 수중 콘크리트 구조물의 세굴부를 확인하고 표면을 정리하는 단계;
(b) 상기 세굴부에 섬유대를 배치하고 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 전면에 유로폼을 고정 설치하는 단계;
(c) 상기 설치된 섬유대에 외부에서 채움재를 주입하는 단계;
(d) 상기 섬유대에 주입된 채움재를 양생시키는 단계;
(e) 상기 유로폼의 상부에 있는 콘크리트 구조물에 홀을 복수개 형성하는 단계;
(f) 상기 형성된 홀의 1개를 통하여 채움재를 추가로 주입하고 다른 홀을 통해 채움재가 누설되는 것을 확인한 후 홀을 폐쇄하는 단계;
(g) 상기 (f)에서 채워진 채움재를 양생시키는 단계; 및
(h) 상기 (b)에서 설치된 유로폼을 철거하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법으로서,
상기 채움재는 수중 전용 모르타르 또는 잔골재와 수중 전용 모르타르의 혼합물인 것을 특징으로 하며,
상기 수중 전용 모르타르는 시멘트:고로급냉슬래그 분말:고로서냉슬래그 분말:제3성분을 각각 40~60:5~30:5~30:5~100 중량비로 포함한 결합재 30 ~ 60 중량부, 셀룰로오스 섬유 5~ 20 중량부 및 EVA 수지 5 ~ 10 중량부로 이루어진 조성물 20~50 중량%에 충전재 10~30 중량%, 골재 30~69.9 중량% 및 수중불분리제 0.1~5 중량%를 혼합하여 얻어진 수중 전용 모르타르를 사용하는 것을 특징으로 하되,
상기 수중 전용 모르타르의 상기 제3성분은 섬유 0.1 내지 10 중량부, 제올라이트(Zeolite) 미분말 0.1 내지 5 중량부, 초산비닐계 폴리머 0.1 내지 5 중량부, 팽창재 0.1 내지 5 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 0.1 내지 5 중량부, 규사 30 내지 150 중량부를 포함하며, 수용성 개질 라텍스 0.1 내지 5 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 0.1 내지 2 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 3 중량부를 포함하고, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 이수석고 및 반수석고 혼합물 1 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 탈황석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 슬래그 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 분말 성분을 포함하며, 활성촉진제 0.1 내지 2 중량부 및 리튬계 반응촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 (b)에서 상기 유로폼을 고정 설치하는 것은 앵커볼트와 길이조절부를 갖는 거치대를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법.
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청구항 1에 있어서,
상기 수용성 개질 라텍스는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량비, 분산제 0.5~5 중량비 및 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 세굴부 보수 공법.