KR102361953B1

KR102361953B1 - 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법

Info

Publication number: KR102361953B1
Application number: KR1020210069197A
Authority: KR
Inventors: 박범준; 이건영; 이준병
Original assignee: 비제이엠텍 주식회사; 로드이앤씨(주); 글로벌이앤씨(주); 다온이엔지 주식회사
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2022-02-16

Abstract

본 발명은 시공된 콘크리트 구조물의 단면을 보수 및 보강하기 위한 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 교량, 도로, 지하철, 터널, 댐 등의 콘크리트 구조물에서 빈번히 발생되는 콘크리트 내구성능 회복을 위한 보수보강방법에 관한 것으로, 콘크리트의 표면을 공압방식의 치핑장치를 이용하여 다수회에 걸쳐 반복 치핑하여 콘크리트 모체의 충격을 최소화시킴과 동시에 보수가 필요한 콘크리트의 표면을 정밀하고 정확하게 제거할 수 있고, 치핑에 의해 콘크리트 외부로 노출된 철근에 녹제거 및 방청을 억제하며, 콘크리트 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알칼리성으로 회복시키는 한편, 접착조성물을 도포한 후 우수한 배합비의 폴리머 몰탈 조성물을 분사장치로 시공하여 단면을 복구하고, 복구된 콘크리트 표면에 마감처리 보호재 즉, 표면처리재를 도포하여 상기 콘크리트 표면의 단열 및 방습이 이루어지도록 함으로써, 콘크리트 구조물의 보수 보강에 따른 고강도 압축강도와 부착강도를 충족시키며, 내구성과 작업성이 우수한 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법에 관한 기술분야가 개시된다.

Description

공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법{As it is removed using a pneumatic chipping device, there is little damage to the existing structure, and a polymer mortar with an excellent blending ratio is installed with a spraying device, and a finishing protection material is applied in a uniform coating method to improve adhesion}

본 발명은 시공된 콘크리트 구조물의 단면을 보수 및 보강하기 위한 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 교량, 도로, 지하철, 터널, 댐 등의 콘크리트 구조물에서 빈번히 발생되는 콘크리트 내구성능 회복을 위한 보수보강방법에 관한 것으로, 콘크리트의 표면을 치핑장치를 이용하여 다수회에 걸쳐 반복 치핑하여 콘크리트 모체의 충격을 최소화시킴과 동시에 보수가 필요한 콘크리트의 표면을 정밀하고 정확하게 제거할 수 있고, 치핑에 의해 콘크리트 외부로 노출된 철근에 녹제거 및 방청을 억제하며, 콘크리트 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알칼리성으로 회복시키는 한편, 접착조성물을 도포한 후 몰탈 조성물을 시공하여 단면을 복구하고, 복구된 콘크리트 표면에 표면처리재를 도포하여 상기 콘크리트 표면의 단열 및 방습이 이루어지도록 함으로써, 콘크리트 구조물의 보수 보강에 따른 고강도 압축강도와 부착강도를 충족시키며, 내구성과 작업성이 우수한 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법에 관한 기술분야이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물의 표면은 대부분 외부로 노출되도록 시공되며, 이에, 시간이 지남에 따라 노후화되어 심미성이 떨어지고, 표면에 크랙이 발생하는 등 구조물의 강성이 저하된다.

또한 크랙이 발생되면 수분이 침투하기 쉬워지고, 추가적인 균열을 더욱 쉽게 유발하는 원인이 될 뿐 아니라, 침투된 수분에 의해 콘크리트 구조물 내부에 배근된 철근이 부식되어 강도가 더욱 저하된다.

따라서 콘크리트 구조물이 노후화되면, 상기와 같은 심미성 및 강도 저하에 따른 문제점을 방지하고자 보수와 보강 등의 처리가 요구된다.

이러한 문제점을 상세하게 살펴보면, 종래 콘크리트 구조물의 문제점으로는 복합 열화 즉 염해, 중성화, 알칼리 골재반응, 화학적 부식, 동해, 쇄굴 등 복합 열화로 인하여 부식 및 파손이 발생되는데, 특히 콘크리트 구조물의 열화 원인은 화학적 열화와 물리적 열화로 나눌수가 있다.

화학적 열화 원인은 알칼리 골재반응에 의한 열화, 황산염 및 산에 의한 열화, 철근부식에 의한 열화 등이 있고, 물리적 열화 원인은 동결융해에 의한 열화, 수축 및 하중에 의한 균열 열화 등이 있다.

이와 같이 열화가 발생되면, 피해가 심한 경우 콘크리트 구조물의 일부분이 탈락되고 내부에 배근된 철근이 외부로 노출되거나 또는 철근이 내부에서 부식되는 등, 내구성 및 내하력이 저하되어 결과적으로 콘크리트 구조물의 수명저하를 초래하게 된다.

이와 같은 문제점을 해소하고자, 콘크리트 구조물에 보수 및 보강이 요구되는 시공면에 유기계 몰탈을 도포하여 수명을 연장하기 위한 보수 공법이 적용되었다.

유기계 몰탈을 이용한 보수 공법은 경화시간이 빠르고, 접착력이 우수하며, 압축강도와 굴곡강도, 인장강도가 우수한 이점이 있다.

그러나 습윤면에는 사용이 어려워 수분이 침투된 시공면에는 적용이 불가능하였고, 콘크리트 모체와의 탄성계수, 열팽창계수가 달라 발수성을 방해하여 단기간내에 탈락이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

또한 대량 타설시 모체에 영향을 미쳐 모체 파괴로 인한 대량 타설이 불가능하며, 가사시간의 짧음으로 인한 작업성의 서하, 인체에 해로운 가스 발생 및 자외선에 의한 변색 등의 문제점이 발생될 수 있다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해소하고자, 근래에는 유기계 몰탈과 무기계 몰탈을 혼합한 혼합형 몰탈이 사용되어왔으나, 유기물 몰탈이 갖는 문제점을 감소시켜줄 뿐 상기 문제점 발생에 대한 여지가 여전히 남아있어 콘크리트 구조물의 보수 보강에 적합하지 않은 문제점이 있다.

따라서 유기계 몰탈 또는 유기계 몰탈과 무기계 몰탈의 혼합형 몰탈을 사용함에 따라 발생될 수 있는 문제점을 해소할 수 있도록 콘크리트 구조물의 시공면에 무기계 몰탈을 이용하여 보수 보강할 수 있는 기술이 요구된다.

상기와 연관하여, 일반적인 구조물 보수용 보수몰탈의 시멘트 성분은 골재를 고형물질로 결합시킬 수 있는 점착성과 응집성을 가진 재료이다. 시멘트는 경화체를 형성하기 위하여 물과 화학적으로 결합하면 응결하고 경화하는 특성이 있는데, 이와 같은 수화작용을 통하여 어떠한 형태의 구조물을 형성하기도 하며, 구조물의 손상된 부분이나 단면을 복구하여 구조물의 강도증진 및 내구성을 증진시키는 역할을 한다.

시멘트 보수몰탈은 통상적으로 시멘트 약 10 중량%, 물 약 20 중량% 및 골재 약 70 중량% 등을 혼합하여 사용하는데, 이때, 시멘트는 플라이애쉬, 실리카 퓸, 폴리머, 경화 촉진제 및 감수제(water reducing agent) 등을 혼합하여 사용하고 있다. 이때, 플라이애쉬 또는 실리카 퓸 등은 수분을 급격하게 증발시키는 작용을 하며, 수산화칼슘, 염화칼슘 등의 경화 촉진제, 감수제 등은 시멘트의 수화를 촉진시켜서 응결시간을 단축, 초기 강도의 발현성의 개선을 위하여 사용된다.

하지만, 플라이애쉬, 실리카 퓸, 폴리머 등은 구조물 표면에 습기를 흡수하여 팽창하고 건조하면 수축하면서 미세한 균열이 발생하는 문제점이 발생할 수 있고, 경화 촉진제는 주로 염화칼슘 등의 염화물이 가장 성능이 좋으나 철근 등 강재를 부식시킬 우려가 있으므로 주의가 필요하다. 즉, 경화 촉진제는 초기강도는 크나 장기 강도가 나쁘며, 구조물의 보수 단면의 부착력 감소 등으로 인해 탈락되고 일정한 응력이 장시간 계속하여 작용하고 있을 때 변형이 계속 진행되는 현상이 발생한다.

이에, 최근에는 구조물 보수몰탈에서는 플라이애쉬, 실리카 퓸, 촉진제를 아주 적게 미량으로 사용하고 있다.

한편, 구조물 보수몰탈은 중성화되면서 내구성이 저하되는 문제점이 발생한다. 구체적으로 구조물 보수몰탈이 완전히 수화할 때 시멘트 중량으로 환산하여 약 25~28%의 수산화칼슘이 생성되는데, 이러한 형태의 초기 수산화칼슘은 콘크리트 내부의 공극수에 용해되나, 대부분은 고체로 존재하고 공극수용액은 수산화칼슘의 포화수용액이 되는데, 시멘트의 수화에 의해 생성되는 구조물 보수몰탈의 초기 수산화칼슘의 포화수용액에 의해 약 pH 12~13 정도의 강알칼리성이 되는 것으로 알려져 있으며, 이에 내부 철근은 표면의 부동태 피막으로 보호되고, 염소이온의 침입은 내부에서 침투해 오는 부식촉진 요인이 존재하지 않는 한 부식에 대해 안정상태에 있게 되는 것이다. 하지만, 수산화칼슘은 대기 중에 포함되어 있는 약산성의 탄산가스(약 003%)와 접촉하여 다음과 같은 반응에 의하여 탄산칼슘와 물로 변화하기 시작하면서 중성화되기 시작한다.

2(CaO)3SiO2 + 6H2O → (CaO)3(SiO2)2(H2O)3 + 3Ca(OH)2

2(CaO)3SiO2 + 4H2O → (CaO)3(SiO2)2(H2O)3 + Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO2 + H2O

(CaO)3(SiO)2(H2O)3 + 3CO2 → 3CaCO3 + 2SiO2 + 3H2O

이와 같은, 탄산칼슘으로 변화한 부분의 pH는 85~10정도로 낮아지면서 중성화 과정을 거친다. 따라서, 시멘트 페이스트에 있어서의 탄산화 반응의 중성화는 수산화칼슘 뿐만 아니라 각종 수화생성물 및 미수화물에서도 일어나지만 중성화에 관해서는 수산화칼슘의 영향이 가장 큰 것으로 판단된다.

아울러, 종래의 콘크리트 보수보강방법은 보수 보가이 필요한 기존 콘크리트의 표면을 치핑할 때, 도구에 의한 충격으로 보수가 필요한 콘크리트의 표면을 치핑하고, 보수가 필요한 콘크리트의 표면의 치핑 두께를 한번에 치핑하게되는데 이에 따라 콘크리트의 모체에 피로도가 급격히 발생되어 보수가 필요하지 않은 부분이나 콘크리트의 모체에 크랙이 발생되는 등 강성이 저하되는 문제가 있으며, 보수가 필요하지 않은 콘크리트의 표면까지 치핑되는 불필요한 치핑작업이 이루어지는 한편, 기존 콘크리트의 철근이 노출되는 경우 노출된 철근이 손상되어 철근을 보수 보강해야 하는 추가 작업이 발생되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1712378호(2017.02.27.) 대한민국 등록특허 제10-1749226호(2017.06.14.)

본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 콘크리트 구조물에서 보수 및 보강을 필요로 하는 부분을 다수회에 걸쳐 치핑하여 보다 정밀하고 정확하며, 노출되는 철근의 손상을 최소화하는 한편, 무기계 몰탈 조성물을 시공함으로써, 콘크리트 구조물의 고강도 압축강도와 부착강도를 충족시키며, 내구성과 작업성이 우수한 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법을 통하여 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, (a) 콘크리트의 표면을 치핑장치(100)를 이용하여 적어도 2회에 걸쳐 치핑하는 시공면 처리단계; (b) 콘크리트 외부로 노출된 철근의 녹을 제거하고 녹제거형 방청제를 도포하는 철근 녹제거 방청처리단계; (c) 콘크리트 외부로 노출된 철근에 코팅형 방청제를 시멘트 분말과 혼합하여 도초하는 발청억제 방청처리단계; (d) 콘크리트의 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알칼리성으로 회복처리하는 알칼리 회복 방청처리단계; (e) 콘크리트 표면에 접착조성물을 도포하는 접착증강 처리단계; (f) 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단면 복구단계; 및 (g) 콘크리트 표면에 표면처리재를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성되되,

상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 결합재 25.5 내지 43.5 중량%, 산화규소 36.35 내지 45 중량%, 분산제 0.05 내지 0.1중량%, 폴리머 수지 0.5 내지 1 중량%, 실리카흄 2.6 내지 4 중량%, 수산화칼륨 5.9 내지 25 중량%, 소포제 0.1 내지 3.5 중량%, 섬유보강재 0.1 내지 3.5 중량%, 실리카 에어로겔 5 내지 10 중량%, 메타카오린 2 내지 3 중량%, 왕겨 실리카 1.3 내지 2 중량%가 혼합되어 이루어지되, 상기 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 물 15 내지 20 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법을 제시한다.

또한, 본 발명의 상기 치핑장치(100)는 지면에 안착되어 설치되는 이송부(110);와 상기 이송부(110)의 상부에 하부가 결합되는 지지봉(120);과 상기 지지봉(120)의 상부에 하부가 결합되어 작업자가 파지가능한 손잡이부(130);와 상기 손잡이부(130)의 상부에 하부가 결합되는 치핑용실린더(140);와 상기 치핑용실린더(140)의 상부에 하부가 결합되는 동력전달파이프(150); 및 상기 동력전달파이프(150)의 상부에 하부가 결합되어 콘크리트의 표면을 치핑하는 치핑용헤드(160);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 지지봉(120)은 상기 이송부(110)의 상부에 하부가 결합되는 하부지지봉(122);과 상기 하부지지봉(122)의 상부에 하부가 결합되는 댐퍼(124); 및 상기 댐퍼(124)의 상부에 하부가 결합되고, 상부에 손잡이부(130)의 하부가 결합되는 상부지지봉(126);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 이송부(110)는 외측면에 지면과 접촉되는 복수 개의 구동바퀴를 구비하고, 내부에 상기 구동바퀴를 구동시키는 구동모터를 구비하는 몸체(112);와 상기 몸체(112)의 상부에 하부가 좌우방향으로 회전가능하게 결합되는 회전부재(114);와 상기 회전부재(114)의 상부에 하부가 결합되어 상기 회전부재(114)를 회전시키고, 상부에 상기 하부지지봉(122)의 하부가 결합되는 회전모터(116);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 이송부(110)는 상기 회전부재(114)와 상기 회전모터(116)의 사이에 설치되는 클러치(118);를 포함하여 구성되고, 상기 손잡이부(130)는 상기 구동모터와 회전모터(116)를 작동시키는 스위치;와 상기 클러치(118)에 의해 회전모터(116)와 회전부재(114)의 연결을 해제하는 수동버튼;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (e) 단계에서 사용되는 접착조성물은 미분 실리카 5 내지 30 중량%, 탄산칼슘 5 내지 30 중량%, 착색안료 4 내지 30 중량%, 체질안료 1 내지 30 중량%, 차단제 0.1 내지 2 중량%, 중합촉진제 0.1 내지 3 중량%, 침강방지제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.1 내지 0.5 중량% 및 접착증진제 20 내지 45 중량%를 더 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 5 내지 15 중량%를 더 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 폴리하이드록시 아미노에테르 5 내지 10 중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (f) 단계는 (f1) 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 물 15 내지 20중량부를 혼합한 후 증점제를 1 내지 3 중량부 혼합하여 1차적으로 시공하는 단계; (f2) 상기 (f1) 단계에서 시공된 면에 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 물 15 내지 20 중량부를 혼합한 후, 경화제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차적으로 시공하여 단면을 복구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (f1) 단계는 물과 증점제의 혼합 후 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 폴리하이드록시 아미노에테르 5 내지 10중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법은 콘크리트 구조물에서 보수 보강을 필요로 하는 부분의 치핑두께에 따른 치핑작업시 치핑장치를 이용하여 다수회에 걸쳐 치핑하므로 콘크리트 모체의 충격을 최소화하여 피로도를 줄임으로써, 크랙발생 및 불필요할 치핑이 이루어지지 않도록 함과 동시에 정밀하고 정확하게 보수 보강을 필요로 하는 부분을 치핑할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 콘크리트 구조물에서 보수 보강을 필요로 하는 부분에 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 시공함으로써, 부착력을 향상시키고, 높은 고강도를 유지함과 동시에 휨강도 및 내구성이 탁월하고, 신속한 시공이 이루어질 수 있으므로, 작업성이 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 치핑장치를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 치핑장치의 이송부를 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 단면보수 보강공법을 나타낸 순서도.

본 발명은 시공된 콘크리트 구조물의 단면을 보수 및 보강하기 위한 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 교량, 도로, 지하철, 터널, 댐 등의 콘크리트 구조물에서 빈번히 발생되는 콘크리트 내구성능 회복을 위한 보수보강방법에 관한 것으로, 콘크리트의 표면을 치핑장치를 이용하여 다수회에 걸쳐 반복 치핑하여 콘크리트 모체의 충격을 최소화시킴과 동시에 보수가 필요한 콘크리트의 표면을 정밀하고 정확하게 제거할 수 있고, 치핑에 의해 콘크리트 외부로 노출된 철근에 녹제거 및 방청을 억제하며, 콘크리트 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알칼리성으로 회복시키는 한편, 접착조성물을 도포한 후 몰탈 조성물을 시공하여 단면을 복구하고, 복구된 콘크리트 표면에 표면처리재를 도포하여 상기 콘크리트 표면의 단열 및 방습이 이루어지도록 함으로써, 콘크리트 구조물의 보수 보강에 따른 고강도 압축강도와 부착강도를 충족시키며, 내구성과 작업성이 우수한 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법에 관한 기술이다.

상기와 같은 본 발명을 달성하기 위한 구성은 (a) 콘크리트의 표면을 치핑장치(100)를 이용하여 적어도 2회에 걸쳐 치핑하는 시공면 처리단계; (b) 콘크리트 외부로 노출된 철근의 녹을 제거하고 녹제거형 방청제를 도포하는 철근 녹제거 방청처리단계; (c) 콘크리트 외부로 노출된 철근에 코팅형 방청제를 시멘트 분말과 혼합하여 도초하는 발청억제 방청처리단계; (d) 콘크리트의 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알칼리성으로 회복처리하는 알칼리 회복 방청처리단계; (e) 콘크리트 표면에 접착조성물을 도포하는 접착증강 처리단계; (f) 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단면 복구단계; 및 (g) 콘크리트 표면에 표면처리재를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성되되,

상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 결합재 25.5 내지 43.5 중량%, 산화규소 36.35 내지 45 중량%, 분산제 0.05 내지 0.1중량%, 폴리머 수지 0.5 내지 1 중량%, 실리카흄 2.6 내지 4 중량%, 수산화칼륨 5.9 내지 25 중량%, 소포제 0.1 내지 3.5 중량%, 섬유보강재 0.1 내지 3.5 중량%, 실리카 에어로겔 5 내지 10 중량%, 메타카오린 2 내지 3 중량%, 왕겨 실리카 1.3 내지 2 중량%가 혼합되어 이루어지되, 상기 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 물 15 내지 20 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법(이하, '단면보수 보강공법'이라고도 한다.)을 시공 순서대로 상세히 설명한다.

(a) 콘크리트의 표면을 치핑장치(100)를 이용하여 적어도 2회에 걸쳐 치핑하는 시공면 처리단계

콘크리트의 표면을 치핑장치(100)를 이용하여 적어도 2회에 걸쳐 치핑하는 시공면 처리단계는 콘크리트 구조물의 표면에 발생된 균열, 박리 탈락 등의 문제점을 해소하기 위한 보수 보강방법 중 상기 콘크리트 표면을 정리정돈하여, 후술되는 방청제 및 보수 보강을 위한 조성물 등이 콘크리트 표면에 용이하게 부착되도록 하는 단계로, (a1) 치핑장치(100)를 이용하여 철근이 노출되도록 적어도 2회에 걸쳐 파취하고, 오물, 레이턴스를 제거하는 표면 처리단계, (a2) 콘크리트 표면에서 누수부위 및 급결 지수처리를 요하는 부분을 경화시키도록 프롬시멘트를 도포하는 지수재 도포단계 및 (a3) 콘크리트 표면에 고압살수기를 이용하여 고압물세척 및 포수하는 세척 및 포수 단계를 포함하여 구성된다.

이때, 콘크리트 표면을 표면처리하기 위해서는 페놀프탈렌 용액을 이용하여 중성화 정도를 확인한 후 진행하는 것이 바람직하다.

(a1) 치핑장치(100)를 이용하여 철근이 노출되도록 적어도 2회에 걸쳐 파취하고, 오물, 레이턴스를 제거하는 표면 처리단계는 치핑되는 두께에 따라 상기 치핑장치(100)를 이용하여 상기 치핑되는 두께보다 작은 두께로 적어도 2회에 걸쳐 치핑(chipping)함으로써, 콘크리트 구조물 즉, 콘크리트 모체의 피로도를 최소화하여 크랙 발생 및 불필요한 부분의 치핑이 이루어지지 않도록 한다.

이때, 치핑되는 부위는 콘크리트 표면의 균열, 박리, 탈락이 발생된 부분 이외에도 콘크리트 구조물 내측으로 여유있게 두께를 상정하여 제거하는 것이 바람직하다.

이에, 콘크리트 구조물의 약해진 부분까지 보수 및 보강할 수 있어 향상된 내구성 등을 확보할 수 있다. 따라서 문제점이 발생된 부분의 안쪽과 그 주변까지 치핑을 실시한다.

아울러, 본 발명의 단면보수 보강공법은 이후에 자세히 설명될 치핑장치(100)를 사용할 수 있는 지하구조물 또는 교량의 교대 즉, 교량의 하부 등에서 실시된다.

구체적으로, 상기 치핑장치(100)는 지면 또는 구조물의 표면에 안착되어 설치되는 이송부(110)와, 상기 이송부(110)의 상부에 하부가 결합되는 지지봉(120)과, 상기 지지봉(120)의 상부에 하부가 결합되어 작업자가 파지가능한 손잡이부(130)와, 상기 손잡이부(130)의 상부에 하부가 결합되는 치핑용실린더(140)와, 상기 치핑용실린더(140)의 상부에 하부가 결합되는 동력전달파이프(150) 및 상기 동력전달파이프(150)의 상부에 하부가 결합되어 콘크리트의 표면을 치핑하는 치핑용헤드(160)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 치핑장치(100)는 작업자가 상기 손잡이부(130)를 파지한 후 상기 이송부(110)를 통해 쉽게 이동이 가능하여 상기 치핑용실린더(140)에 의해 상기 치핑용헤드(160)가 상하방향의 진동 및 원주방향의 회전 진동이 발생됨에 따라 콘크리트 표면을 원활하게 치핑할 수 있다.

다시말해, 작업자가 상기 손잡이부(130)와 이송부(110)를 통해 상기 치핑용실린더(140)를 전후 및 좌우로 이송시키면 상기 치핑용실린더(140)의 상부에 결합된 동력전달파이프(150)를 통해 치핑용헤드(160)가 상하방향의 진동 및 원주방향의 회전 진동이 발생되어 콘크리트 표면이 치핑된다.

이때, 상기 치핑용실린더(140)는 하부에 상부가 결합되되, 길이조절이 가능한 연결지지봉(142)을 포함하여 구성되고, 상기 연결지지봉(142)의 하부에 상기 손잡이부(130)의 상부가 결합되며, 상기 연결지지봉(142)의 길이조절을 통해 상기 치핑용헤드(160)가 콘크리트의 표면에 원활하게 밀접되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

상기 치핑용헤드(160)는 동력전달파이프(150)의 상부에 하부가 체결되는 몸체부(미표시)와 상기 몸체부의 상면에 일체로 돌출형성되어 콘크리트 표면을 치핑하는 다수개의 치핑돌기(미도시) 및 각각의 치핑돌기들 사이에 관통형성되어 치핑면에 분진제거를 위한 물을 분사하는 물분사용노즐홀(미도시)을 포함하는 구조로 구성된다.

이에 따라, 상기 치핑용실린더(140) 및 동력전달파이프(150)에는 물공급경로(미도시)가 관통 형성되고, 이러한 물공급경로에는 물탱크와 연결되는 물공급호스(미표시)가 연결됨으로써, 상기 치핑용헤드(160)의 물분사용노즐홀로 일정 압력의 물을 공급할 수 있게 된다.

아울러, 상기 지지봉(120)은 상기 이송부(110)의 상부에 하부가 결합되는 하부지지봉(122)과, 상기 하부지지봉(122)의 상부에 하부가 결합되는 댐퍼(124) 및 상기 댐퍼(124)의 상부에 하부가 결합되고, 상부에 손잡이부(130)의 하부가 결합되는 상부지지봉(126)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 지지봉(120)은 치핑용실린더(140)에 의해 치핑용헤드(160)가 상하방향의 진동과 원주방향의 회전 진동이 발생될 때, 상기 이송부(110)에 전달되는 진동을 댐퍼(124)에 의해 감소시켜 상기 이송부(110)의 파손을 방지할 뿐만 아니라 지면 또는 구조물의 표면의 손상을 방지한다.

이때, 상기 댐퍼(124)는 전달되는 진동의 감소을 감소시키는 완충력이 상기 치핑용실린더(140)에 의한 치핑용헤드(160)의 상하방향의 진동과 원주방향의 회전 진동보다 작게 형성되어 콘크리트 표면의 치핑작업이 원활하게 이루어지도록 함은 자명할 것이며, 이에 따라 (a1) 치핑장치(100)를 이용하여 철근이 노출되도록 적어도 2회에 걸쳐 파취하고, 오물, 레이턴스를 제거하는 표면 처리단계에서 적어도 2회 즉, 다수회에 걸쳐 치핑작업이 원활하게 이루어지도록 하는 효과를 실현케 한다.

부가하여 설명하면, 본 발명의 (a1) 치핑장치(100)를 이용하여 철근이 노출되도록 적어도 2회에 걸쳐 파취하고, 오물, 레이턴스를 제거하는 표면 처리단계는 적어도 2회에 걸쳐 작업하고자 하는 치핑두께를 적어도 2회에 걸쳐 치핑할 때, 상기 댐퍼(124)의 완충력을 조절함으로써, 다수회에 걸쳐 치핑될 수 있도록 조절할 수 있고, 이때, 상기 댐퍼(124)는 완충력의 조절이 가능함은 자명할 것이다.

한편, 상기 이송부(110)는 작업자가 치핑작업시 보다 원활하게 상기 치핑용실린더(40)와 치핑용헤드(160)를 원활하게 이송시킬 수 있도록 복수 개의 구동바퀴(미표시)를 구비한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 이송부(110)는 외측면에 지면 또는 구조물의 표면과 접촉되는 복수 개의 구동바퀴를 구비하고, 내부에 상기 구동바퀴를 구동시키는 구동모터(미표시)를 구비하는 몸체(112)와, 상기 몸체(112)의 상부에 하부가 좌우방향으로 회전가능하게 결합되는 회전부재(114) 및 상기 회전부재(114)의 상부에 하부가 결합되어 상기 회전부재(114)를 회전시키고, 상부에 상기 하부지지봉(122)의 하부가 결합되는 회전모터(116)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 손잡이부(130)는 상기 구동모터와 회전모터(116)를 작동시키는 스위치를 구비하고, 작업자는 상기 손잡이부(130)를 파지한 상태에서 상기 스위치를 통해 상기 구동모터와 회전모터(116)를 작동시켜 이송부(110)가 상기 구동모터와 회전모터(116)에 의해 전후 및 좌우로 이송됨에 따라 보다 원활하게 치핑작업을 실시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 상기 이송부(110)는 구동모터에 의해 복수 개의 구동바퀴를 회전시켜 상기 치핑용실린더(40)와 치핑용헤드(160)를 전후방향으로 이동시키고, 회전모터(116)를 통해 몸체(112)를 회전시켜 상기 치핑용실린더(40)와 치핑용헤드(160)가 회전되도록 함으로써, 치핑작업이 원을 그리며 원활하게 이루어지도록 한다.

또한, 상기 이송부(110)는 상기 회전부재(114)와 상기 회전모터(116)의 사이에 설치되는 클러치(118)를 포함하여 구성되는데, 상기 클러치(118)는 상기 회전모터(116)와 상기 몸체(112)와 연결된 회전부재(114)가 연결되도록 하거나 연결을 해제하여 상기 회전모터(116)의 구동력에 의해 몸체(112)와 연결된 회전부재(114)의 회전이 이루어거나 회전이 이루어지지 않도록 함으로써, 작업자가 수동으로 상기 치핑용실린더(40)와 치핑용헤드(160)를 이송시켜 치핑작업을 실시할 수 있도록 한다.

이때, 상기 손잡이부(130)는 상기 클러치(118)에 의해 회전모터(116)와 회전부재(114)의 연결을 해제하는 수동버튼을 구비하고, 상기 클러치(118)는 전자제어 클러치로 구성되며, 이에 따라 작업자는 치핑작업이 부가하여 필요한 부분이 발생할 때 상기 손잡이부(130)의 스위치를 통해 구동모터와 회전모터(116)의 작동을 정시킨 후 상기 수동버튼을 눌러 클러치(118)에 의해 회전모터(116)와 회전부재(114)와의 연결을 해제함으로써, 상기 이송부(110)를 수동으로 이동시킬 수 있고, 이에 따라 상기 치핑용실린더(40)와 치핑용헤드(160)를 수동으로 이송시켜 치핑작업을 실시할 수 있다.

즉, 본 발명의 (a1) 치핑장치(100)를 이용하여 철근이 노출되도록 적어도 2회에 걸쳐 파취하고, 오물, 레이턴스를 제거하는 표면 처리단계는 상기 이송부(110)를 자동으로 이송되도록 하여 콘크리트 표면을 치핑하는 자동치핑단계(a1-1)와 상기 이송부(110)를 수동으로 이송되도록 하여 콘크리트 표면을 부가적으로 치핑하는 수동치핑단계(a1-2)를 포함하여 구성된다.

(a2) 콘크리트 표면에서 누수부위 및 급결 지수처리를 요하는 부분을 경화시키도록 프롬시멘트를 도포하는 지수재 도포단계는 상기 표면 처리단계를 통해 표면 처리된 콘크리트 부위에 누수 부위가 있는 경우, 누수 부위에 지수재를 도포하거나 또는 메움으로써, 지수 처리한다.

이때, 사용되는 지수재는 프롬시멘트가 사용될 수 있으며, 상기 지수재를 흙손 등을 사용하여 누수 부위에 도포하거나 또는 메우는 작업을 실시한다.

프롬시멘트는 초속경, 초기 고강도, 무수축, 미세립자, 해수 은결 및 내화확성의 특성을 가지며, 높은 분말도로 우수한 수밀성을 가진 천연시멘트이다. 또한 수화과정 중 석회의 분리 및 백화현상이 없어 물을 취급하는 하수 및 폐수 처리장, 축사, 유제품공장, 하수터널 등과 같은 부식성 환경에 적합하다.

(a3) 콘크리트 표면에 고압살수기를 이용하여 고압물세척 및 포수하는 세척 및 포수 단계는 세척 및 포수 단계는 콘크리트 표면을 깨끗하게 세척하고 세척 폐수를 포수하는 단계로, (a1) 단계에서 콘크리트 표면에 누수 부위가 없는 경우, 바로 (a3) 단계를 실시하고, 누수 부위가 있는 경우, (a2) 단계 실시 후, 상기 (a2) 단계에서 도포되거나 또는 메워진 프롬시멘트의 양생이 완료된 후 실시한다.

이때, 세척은 고압 살수기를 이용하여 물을 고압으로 살수함으로써, 콘크리트 표면에 있는 이물질을 세척한다. 바람직하게는, 부착강도 증진을 위해 200 내지 300bar의 수압으로 세척한다.

이후, 후술되는 단계는 고압으로 세척된 콘크리트 표면의 물기가 마르면 실시한다.

(b) 콘크리트 외부로 노출된 철근의 녹을 제거하고 녹제거형 방청제를 도포하는 철근 녹제거 방청처리단계

콘크리트 외부로 노출된 철근의 녹을 제거하고 녹제거형 방청제를 도포하는 철근 녹제거 방청처리단계는 상기 (a) 단계가 완료되면, 콘크리트 외부로 노출된 철근에 녹제거형 방청제를 도포한다.

녹제거형 방청제는 주성분이 인산계로 이루어지며, 비중 1.18 내지 1.28, 건조성 1 내지 2시간(15 내지 30℃)의 물성을 갖는 녹제거형 방청제가 사용될 수 있으며, 콘크리트 외부로 노출된 철근의 부식된 부분을 중화하여 녹을 제거하고, 내산성에 의한 철근의 부식을 방지한다.

이때, (a) 단계에서 콘크리트 표면의 세척 및 포수가 완료된 후에도 철근에 묻어있는 기름류의 이물질은 미세하게 남아있을 수 있다. 따라서 (b) 단계에서는 철근에 묻은 기름류의 이물질을 천 등을 이용하여 닦아내고 녹제거형 방청제가 도포되도록 이루어질 수 있다.

(c) 콘크리트 외부로 노출된 철근에 코팅형 방청제를 시멘트 분말과 혼합하여 도포하는 발청억제 방청처리단계

콘크리트 외부로 노출된 철근에 코팅형 방청제를 시멘트 분말과 혼합하여 도포하는 발청억제 방청처리단계는 콘크리트 외부로 노출된 철근에 코팅형 방청제를 도포한다.

코팅형 방청제는 주성분이 산화방지제로 이루어지며, 비중 0.08 내지 1.08의 물성을 갖는 코팅형 방청제가 사용될 수 있으며, 우수한 발청 억제 기능으로 녹이 재발하는 것을 억제하고, 철근의 부식을 방지한다. 이에, 철근의 표면에 피막을 형성함으로써, 철근의 산화반응을 방지할 수 있다.

이때, 코팅형 방청제는 시멘트 분말과 혼합하여 도포한다. 이에, 수성으로 이루어진 코팅형 방청제는 시멘트 분말과 혼합됨으로써, 점도가 향상되어 부착력이 강화되도록 할 수 있다.

설계조건에 따라, (b) 단계와 (c) 단계를 순차적으로 기재하였으나, (c) 단계가 먼저 이루어지고 (b) 단계가 다음에 이루어지도록 하거나, 또는 (b)단계에서 콘크리트 표면에 도포되는 녹제거형 방청제와 (c)단계에서 콘크리트 표면에 도포되는 코팅형 방청제가 동시에 도포되도록 하거나, 또는 철근이 부식된 정도 등을 고려하여 녹제거형 방청제와 코팅형 방청제 중 선택된 하나의 방청제만 도포되도록 이루어질 수 있다.

(d) 콘크리트의 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알카리성으로 회복처리하는 알칼리 회복 방청처리단계

콘크리트의 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알카리성으로 회복처리하는 알칼리 회복 방청처리단계는 콘크리트 표면에 침투형 방청제를 도포하여 콘크리트 구조물의 알카리성 회복처리가 이루어지도록 한다.

침투형 방청제는 주성분이 무기형 이온물질(아질산 리튬, 실란 화합물계), PH 12.5 내지 13.5, 비중 1 내지 1.1의 물성을 갖는 침투형 방청제가 사용될 수 있으며, 도포 후, 침투 및 이온의 확산작용으로 인하여 중성화된 콘크리트 구조물의 내부까지 알카리성을 환원시켜 노후 콘크리트를 재생시킨다. 이에, 내약품성이 확보되어 철근의 부식 방지 및 내후성이 우수해지도록 한다.

(d-1) 콘크리트 표면에 가지형철근을 설치하는 단계

콘크리트 표면에 가지형철근을 설치하는 단계는 콘크리트 표면에 가지형철근을 설치하는 단계는 후술되는 (e) 단계 이전에 실시될 수 있고, 기콘크리트 구조물의 파손된 부위에 설치되어 후술되는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 몰탈 조성물과의 접착력을 향상시키며, 내진에 대한 성능이 향상시킬 수 있다.

한편, 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위한 부분에 기콘크리트의 파손된 부위가 큰 경우, 무기계 폴리머 몰탈 조성물의 시공만으로는 강도를 기대하기 어려울 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 친환경 내진보강 콘크리트 구조물의 보수 보강공법은 보수 및 보강되는 부분에 천공을 하고 가지형철근이 삽입되도록 하여 강도를 향상시킬 수 있다.

이를 상세히 설명하면, 보수 보강하고자 하는 콘크리트 표면에 가지형철근이 삽입되는 공간을 천공하고, 천공된 공간에 가지형철근을 삽입한다.

이때, 삽입되는 가지형철근은 삽입되는 부분은 일자형태로 이루어지고, 외측으로 다수 개의 가지가 뻗친 형태로 이루어져, 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물과의 접촉면적 향상과 결합력을 증가시켜 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한 시공된 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 시공되어 경화되는 과정에서 조성물의 형태가 일정하게 경화되도록 하여 흐트러지는 것을 방지함으로써, 복구 후에도 기콘크리트 구조물과 일체감을 이루어 미적 효과를 제공할 수 있다.

또한 설치된 가지형철근은 기콘크리트 구조물의 표면에 삽입됨으로써, 지지력 및 수평저항력을 증대시켜 내진성능을 향상시킬 수 있다.

이때, 가지형철근의 설치과정을 보다 상세히 설명하면, 상기 가지형철근이 설치되고자 하는 콘크리트 표면에 드릴 등과 같은 장비로 천공을 하고, 에어브러시 또는 철브러시 등을 이용하여 청소를 실시한다.

이후, 천공된 공간 내부로 케미컬앵커 등을 주입한 후 가지형철근(10)을 삽입함으로써, 기콘크리트 구조물에 가지형철근이 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

이에 따라, 상기 가지형철근의 일부분은 기콘크리트 구조물 내부로 삽입되고, 나머지 일부분은 후술되는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 내부에 위치하여 기콘크리트 구조물과 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 간의 접창강도를 증대시키고, 내구성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 물성을 충분히 발휘할 수 있도록 한다.

설계조건에 따라, 내진성능 보강을 위해 가지형철근과 더불어 탄성보강재가 더 설치될 수 있다.

이러한 탄성보강재는 후술되는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 내부 또는 상기 무기계 폴리머 몰탈 조성물의 외주면에 배치되도록 하는 것으로, 기콘크리트 구조물의 표면에 클립 등의 결속부재를 이용하여 설치될 수 있다.

이때, 탄성보강재는 불포화폴리에스터수지(unsaturated polyester resin)를 판 형태로 가공한 것이 사용될 수 있으며, 내진성능을 향상시킬 수 있는 구조면 어떠한 구성으로도 이루어질 수 있다.

나아가, 탄성보강재가 설치되면 그 표면에 생광석을 분말화하여 소정의 압력으로 분사하고 함침 및 경화되도록 구성될 수 있다.

이에, 탄성보강재는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 내부에 위치하되, 후술되는 (f) 단계에서 탄성보강재를 감싸도록 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물과 상기 탄성보강재 상호간의 부착성능을 향상시킬 수 있다.

여기에서, 생광석은 견운모 계열로서, 원적외선을 방사하고, 열전도를 빠르게 제공하여 무기계 폴리머 몰탈 조성물 수화에 의해 형성되는 포름알데히드 등의 독성물질을 가수분해하는 기능을 수행한다.

(e) 콘크리트 표면에 접착조성물을 도포하는 접착증강 처리단계

콘크리트 표면에 접착조성물을 도포하는 접착증강 처리단계는 콘크리트 표면에 접착조성물을 도포하여 기존 콘크리트와 후술되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공되는 콘크리트와의 접착을 위해 도포된다.

이에, 상기 접착조성물은 콘크리트 구조물의 보수 보강, 크랙의 충진 및 보수, 타일, 벽돌, 대리석, 금속, 유리블록, 실리콘 등의 접착시와 몰탈의 접착 증강제, 조형용 접착제와 같이 견고한 접착력을 갖는 것을 선별하여 사용하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 접착조성물은 상기와 같은 접착 증강제 또는 조형용 접착제 등이 아닌 표면이 정리된 콘크리트 표면에 도포되어 후술되는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 몰탈 조성물 및 물의 혼합물과 접촉되므로 부착력의 향상과 시공 후 탈리되는 현상을 미연에 방지하여 부실공사 발생 빈도를 최소화할 수 있도록 후술되는 혼합 조성물로 이루어질 수 있다.

설계조건에 따라, 상기 (d-1) 단계에서 설치된 가지형철근의 외주면에서 상기 접착조성물이 도포되도록 이루어질 수 있다.

이에, 기콘크리트 구조물의 외측으로 돌출된 형태로 설치된 가지형철근에 상기 접착조성물이 도포됨으로써, 후술되는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물과 물의 혼합물이 상기 가지형철근을 감싸도록 시공되는 경우, 가지형철근의 외주면에 도포된 접착조성물의 폴리에틸렌 테레프탈레이트과 상기 무기계 폴리머 몰탈 조성물의 폴리하이드록시 아미노에테르(polyhydroxy aminoether, PHAE)가 반응을 하게 되어 가지형철근과 무기계 폴리머 몰탈 조성물간의 접착성을 증대시켜, 부착강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 (e) 단계에서 사용되는 접착조성물은 미분 실리카 5 내지 30 중량%, 탄산칼슘 5 내지 30 중량%, 착색안료 4 내지 30 중량%, 체질안료 1 내지 30 중량%, 차단제 0.1 내지 2 중량%, 중합촉진제 0.1 내지 3 중량%, 침강방지제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.1 내지 0.5 중량% 및 접착증진제 20 내지 45 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 접착조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 5 내지 15 중량%를 더 포함하여 구서될 수 있다.

미분 실리카는 접착조성물의 내구성을 향상시키고, 강도를 증가시키는 것으로, 5 중량% 미만이 혼합되면 강도가 저하되고, 30 중량%를 초과할 경우 개선효과가 미흡하게 나타난다.

탄산칼슘은 접착조성물로서의 흐름성을 좋게하고 백색도를 향상시킨다.

착색안료는 조성물의 칼라를 부여하기 위하여 사용되는 것으로, 기콘크리트의 표면과 동일한 색상을 유지할 수 있도록 하여 기콘크리트와 보수 및 보강되는 부분의 이질적인 색표현을 차단하여 심미적 효과가 저해되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

체질안료는 접착조성물의 유동성, 점도, 강도 및 내구성을 향상시키고 광택을 조절할 수 있는 효과가 있으며, 1 중량% 미만이 혼합되면 점도가 낮아 시공되는 면과의 접착력이 저하되고 30 중량%를 초과하면 광택이 짙게 연출되어 심미적 효과를 저해하는 문제점이 있다.

차단제는 자외선을 차단하는 기능을 수행하는 것으로, 코팅을 통해 접착조성물이 도포된 후에 코팅되거나 또는 내첨용으로 이루어져 접착조성물 내에 포함될 수 있다.

촉진제는 접착조성물을 혼합함에 있어 이를 촉진하기 위해 첨가하는 것으로, N, N-디메틸아닐린, 테트라히드로퀴놀린, 트리에틸아민 및 벤조인과 혼합된 철염 등으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 N, N-디메틸아닐린으로 이루어질 수 있다.

이러한 촉진제는 0.1 중량% 미만이 혼합되면 경화불량이 유발될 수 있고, 3 중량%를 초과하면 도막의 황변이 발생될 수 있다.

침강방지제는 점도를 증가시키고 칙소성을 부여하기 위한 것으로, 다양한 침강방지제가 사용될 수 있으나, 에틸하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 유기 벤토나이트, 실리카 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 침강방지제는 0.1 중량% 미만인 경우에는 침전물이 형성되어 층분리가 발생되며, 2 중량%를 초과하면 점도가 지나치게 증가되어 칙소성이 높아 유동성을 저해하는 문제점이 있다.

분산제는 재료분리현상을 방지하여 작업성 향상을 위한 유동성을 증가시키는 기능을 하는 것으로, 불포화폴리카르복실산계 분산제가 사용될 수 있으며, 0.1 중량% 미만이 혼합되면 재료분리현상이 발생하기 쉬운 반면, 0.5 중량%를 초과할 경우 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.

접착증진제는 접착조성물의 전체 성분을 기준으로 20 내지 45 중량%을 포함할 수 있다. 상세하게는, 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 중합체 5 내지 25 중량%, 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량%, 우레탄 아크릴레이트 5 내지 30 중량%, 폴리올 20 내지 65 중량% 및 디이소시아네이트 20 내지 30 중량%가 혼합되어 이루어질 수 있다.

*아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 중합체는 5 내지 25 중량%의 범위를 가지며, 상기와 같은 범위를 갖는 경우에 접착조성물의 점도를 향상시켜 작업성이 저하되는 것을 방지한다.

설계조건에 따라, 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 중합체 100 중량부에 대하여 부틸아크릴레이트 5 내지 15 중량부가 혼합되도록 구성될 수 있다.

이러한 부틸아크릴레이트는 도막의 유연성을 부여하며, 접착조성물과 후술되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 결합되면 발생되는 도막의 수축을 예방하는 기능을 하고, 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 중합체 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만이 혼합되면 도막의 수축에 의해 크랙이 유발되어 접착성능이 저하될 수 있으며, 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 중합체 100 중량부에 대하여, 15 중량부를 초과하면 도막의 경화성을 저해하고 자외선에 의해 도막의 황변을 초래할 수 있다.

실란 커플링제는 실리카계 충진제 및 폴리머 사이를 축합반응을 통하여 결합된 것으로, 아미노실란으로 이루어질 수 있으며, 보다 바람직하게는 3-아미노프로필-트리에톡시실란으로 이루어질 수 있다.

여기에서, 아미노실란은 동일 분자중에 유기재료와 결합하는 유기관용기와 우기재료와 반응하는 가수분해성기를 가지고 있어 양자를 결합시키는 역할을 하여, 기콘크리트 표면에 도포된 도료(방청제 등)와 무기계 폴리머 몰탈조성물 간의 부착성 및 내구성을 향상시킨다.

우레탄 아크릴레이트는 마찰저항, 강직성 및 유연성이 높은 성분으로서, 접착조성물의 응집력 및 점착 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 분자 구조를 유연하게 하는 것으로, 5 내지 30 중량%의 범위로 사용될 수 있다.

폴리올은 경화 전에는 유동성 및 작업성에 영향을 주고, 경화 후에는 물리적 및 화학적 성능에 영향을 주는 것으로, 20 내지 65 중량% 범위로 사용될 수 있으며, 65 중량%를 초과하게 되면 경화 중 표면에 블리스터링(blistering) 현상과 얼룩이 발생될 수 있다.

디이소시아네이트는 방향족, 지방족 또는 지환식의 각종 디이소시아네이트를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 지방족 이소시아네이트로 이루어질 수 있으며, 20 내지 30 중량%의 범위로 사용될 수 있다.

이러한 지방족 이소시아네이트 중에서도 황변 현상 발생이 적으며, 발열 반응 컨트롤이 적은 이소포론디이소시아네이트가 사용될 수 있다.

설계조건에 따라, 상기 접착조성물은 첨가제 1 내지 10 중량%를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 첨가제는 소포제, 난연제, 분산제, 가소제, 산화방지제 및 계면활성제 중 선택된 하나 이상을 포함한다.

소포제는 접착조성물 내의 기공을 제거하여 콘크리트 구조물의 보수 및 보강시, 강도와 내구성을 높이기 위하여 사용되는 것으로, 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제 또는 옥시알킬렌계 소포제 등이 사용될 수 있다.

이때, 알콜계 소포제로는 글리콜 등으로 이루어질 수 있으며, 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등으로 이루어질 수 있고, 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등으로 이루어질 수 있으며, 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등으로 이루어질 수 있고, 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등으로 이루어질 수 있으며, 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등으로 이루어질 수 있다.

난연제는 수산화알루미늄 및 삼산화안티몬을 포함하는 혼합물이 사용될 수 있으며, 기콘크리트 표면에 노출된 철근과 접착조성물이 접촉되는 부문에 작용하여 산화 방지 및 부식을 방지하는 기능을 수행되고, 내열도를 증가시켜 난연 효과를 향상시킬 수 있다.

분산제는 접착조성물의 분산성을 개선하여 작업성을 향상시키는데 목적이 있으며, 폴리칼본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 등으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 폴리칼본산계 분산제가 사용될 수 있다.

가소제는 유변적인 성질을 개선하기 위한 것으로, 접착조성물에 포함되는 접착증진제 중 폴리머와의 상용성이 우수하여 접착 증진을 보다 효과적으로 부여할 수 있다. 이때, 가소제의 사용량이 많아지면 접착조성물의 기계적 강도가 약화될 수 있으며, 소량이 포함되면 점도가 높아 작업시에 평활성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 점도를 조절하는 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 중합체와 적정한 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

산화방지제는 기콘크리트 표면의 산화작용을 방지하기 위한 것으로, 아민계, 비스페놀계, 모노페놀계 및 유황계 산화방지제가 사용될 수 있다.

한편, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물에 포함되는 폴리하이드록시아미노에테르(polyhydroxy aminoether, PHAE)에 의해 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 상기 접착조성물과 강한 부착력 및 박리에 대한 강한 내성을 갖도록 한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 접착조성물은 후술되는 (f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 물의 혼합물과 접촉되어 접착 반응에 의해 기콘크리트 구조물의 표면과 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물과의 접착 성능을 향상시킬 수 있다.

(f) 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단면 복구단계

무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단면 복구단계는 상기 (e) 단계에서 파손된 부분에 접착조성물이 도포되면, 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공한다.

이때, 기콘크리트 구조물의 표면 외측으로 철근이 노출된 경우, 상기 철근과 철근을 철사와 같은 결속부재로 연결하여 기콘크리트 구조물과 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 상호간에 보다 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

예를 들어, 복구하고자 하는 단면에 외부로 노출된 철근이 3개인 경우, 각각의 철근과 철근을 철사 등과 같은 결속부재로 연결하되, 철근의 길이방향으로 다수 개의 열이 형성되도록 연결할 수 있다. 즉 불규칙한 배열을 이루도록 다수 개의 철근을 결속부재로 연결함으로써, 철근과 무기계 폴리머 몰탈 조성물과의 접촉면적과 점성이 증가되어 부착력을 향상시킬 수 있다.

이에, 다수 개의 결속부재가 철근과 철근 사이에 엮이고 또 엮이어 불규칙한 형태를 이룸으로써, 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 상기 철근과 더불어 결속부재에 의해 보다 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

설계조건에 따라, 복구하고자 하는 단면에 노출된 철근을 철사와 같은 결속부재로 연결하는 경우, 기존의 철근과 상기 (d-1) 단계에서 설치된 가지형철근을 상호간에 결속부재로 열결하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

이에, 기존의 철근과 가지형철근을 결속부재로 상호간에 연결함으로써, 기콘크리트 구조물과 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 상호간에 보다 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 결합재 25.5 내지 43.5 중량%, 산화규소 36.35 내지 45 중량%, 분산제 0.05 내지 0.1중량%, 폴리머 수지 0.5 내지 1 중량%, 실리카흄 2.6 내지 4 중량%, 수산화칼륨 5.9 내지 25 중량%, 소포제 0.1 내지 3.5 중량%, 섬유보강재 0.1 내지 3.5 중량%, 실리카 에어로겔 5 내지 10 중량%, 메타카오린 2 내지 3 중량%, 왕겨 실리카 1.3 내지 2 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 폴리하이드록시 아미노에테르(polyhydroxy aminoether, PHAE) 5 내지 10 중량부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 경화제 5 내지 10 중량부 또는 증점제 1 내지 3 중량부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 상기와 같은 조성물이 혼합되어 이루어지되, 상기 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 물 15 내지 20 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

이때, 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 물의 혼합비율이 15 중량부 미만이면 너무 되고, 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 물의 혼합비율이 20 중량부를 초과하면 묽어, 작업성이 좋지 않고 부착성이 저하되어 콘크리트 구조물의 보수 보강이 제대로 이루어지지 않는다.

또한, 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 폴리하이드록시 아미노에테르(PHAE)의 혼합비율이 5 중량부 미만이면, 상기 (e) 단계에서 보수하고자 하는 면에 도포된 접착조성물에 포함되어 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와의 반응이 미미미하여 부착력이 저하되고, 10 중량부를 초과하면 불필요한 폴리하이드록시 아미노에테르의 사용으로 인해 조성물의 물성이 저하되어 내구성을 기대하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 경화제의 혼합비율이 5 중량부 미만이면, 경화성이 저하되어 시공시간이 증가되고, 10 중량부를 초과하면 불필요한 경화제 사용으로 인해 조성물의 물성이 저하되어 내구성을 기대하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 증점제의 혼합비율이 1 중량부 미만이면, 조성물의 점도가 낮아 시공성이 저하되고, 3 중량부를 초과하면 불필요한 증점제 사용으로 인해 조성물의 물성이 저하될 뿐만 아니라 조성물의 점도가 너무 높아져 시공성이 저하되는 문제점이 있다.

(f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 1차와 2차과정을 거처 두 차례로 시공될 수 있다.

먼저, (f1) 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 물 15 내지 20중량부를 혼합한 후 증점제를 1 내지 3 중량부 혼합하여 1차적으로 시공하는 단계를 통해 조성물을 시공하여 접착조성물과 반응하도록 함으로써, 부착력이 향상되도록 하고, (f2) 상기 (f1) 단계에서 시공된 면에 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 물 15 내지 20 중량부를 혼합한 후, 경화제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차적으로 시공하여 단면을 복구하는 단계를 통해 보수 및 보강을 실시한다.

즉, 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 각각 다른 혼합물을 사용하여 순차적으로 시공함으로써, (f1) 단계에서 시공되는 몰탈 조성물에 증점제를 혼합하여 점도 조절에 의한 시공성을 향상시고, (f2) 단계에서 시공되는 몰탈 조성물에 경화제를 혼합하여 경화성을 향상시킴으로 인해 더욱 빠르고 안정적으로 시공을 실시할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 (f1) 단계는 물과 증점제의 혼합 후 폴리하이드록시 아미노에테르(PHAE) 5 내지 10 중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 (f1) 단계는 상기 폴리하이드록시 아미노에테르(PHAE)를 혼합함으로써, 상기 (e) 단계에서 보수하고자 하는 면에 도포된 접착조성물과의 반응력이 향상되도록 하여 부착력 및 박리에 대한 강한 내성을 갖도록 한다.

상기 (f) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 결합재는 고로슬래그 시멘트 및 석고가 혼합되어 이루어지는 것으로, 고로슬래그 시멘트 : 석고가 각각 6 : 1 중량비로 혼합될 수 있다.

이때, 고로슬래그 시멘트가 석고에 비해 많은 비율을 차지하는 것은 시멘트로서 제품의 기본사양을 조성하기 위한 것으로, 비율이 너무 많아지면 석고에 의한 효과가 미비해지며, 반대로, 비율이 너무 적어지면 시멘트로서의 기본 사양을 충족하지 못해 결합력이 저하될 수 있다.

고로슬래그 시멘트는 세철을 제조할 때 얻어지는 부산물로, 수화 경화하는 경향이 있어 시멘트의 주재료로 사용될 뿐만 아니라, 열섬 현상을 막아주고, 감열 효과가 뛰어나며, 일반적으로 고로에서 나오는 슬래그는 바다 양식장 등에서 인공 어초로도 사용될 만큼 친환경적이다.

이러한 고로슬래그 시멘트는 친환경적인 부산물로, 재활용이 가능함으로써, 재활용 가능자원의 순환을 촉진하고, 에너지 절감을 도모할 수 있는 이점이 있다. 나아가, 고로슬래그 시멘트는 제품의 안정성과 장기강도를 향상시킨다.

석고는 콘크리트 초기 강도 증진에 기여하는 것으로, 탈황석고, 화학석고 및 천연석고 중 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

이러한 석고는 종래에 사용되는 무수석고 대신 탈황석고를 사용함으로써, 황성분이 배제되어 친환경적이고, 상기 탈황석고는 탈황공정에서 발생되는 부산물로서 재활용이 용이하다는 이점이 있다.

산화규소는 입자 크기가 4호사 내지 6호사로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 5호사인 것이 사용될 수 있다. 입자 크기가 4호사보다 큰 경우, 유동성이 저하될 우려가 있고, 6호사보다 작은 경우 작업성을 저하시킬 수 있다. 이러한 산화규소는 모래나 석영 등에서 주로 발견되며, 콘크리트 구조물의 주성분으로 사용되고 있다.

분산제는 조성물의 재료분리현상을 방지하여 작업성 향상을 위한 유동성을 증가시킨다. 이때, 분산제는 불포화폴리카르복실산계 분산제가 사용될 수 있으며, 0.05 중량% 미만이 혼합되면 재료분리현상이 발생하기 쉬운 반면, 0.1 중량%를 초과할 경우 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.

폴리머 수지는 탄성, 부착강도, 휨강도, 인장강도 및 내구성, 휨인성, 방수 및 표면경도를 증진시키고, 실리카흄은 높은 분말도를 지니기 때문에 재료의 혼합과정에서 공극량을 최소화하여 강도와 내구성을 향상시킨다.

특히, 상기 실리카흄은 이후에 자세히 설명될 왕겨 실리카가 함께 포함됨에 따라 상기 왕겨 실리카 자체에 형성되어 있는 수 나노미터의 미세기공을 채워 더욱더 높은 강도와 내구성의 향상을 실현케 한다.

이때, 상기 실리카흄은 2.6 중량% 미만이 혼합되면 강도와 내구성의 향상 효과가 미미하고, 4 중량%를 초과하면 조성물 전체의 물성을 저해하여 다른 조성물에 의한 함양효과가 미미해 지는 문제점이 있다.

수산화칼륨은 가성칼륨이라고도 하는데, 탄산칼륨을 석회유와 반응시키는 가성(加成)화법을 이용하여 생성되거나 또는 염화칼륨수용액을 전기분해하여 생성되며, 일반적으로 콘크리트 혼화제로 사용된다.

소포제는 조성물의 기공을 제거하여 강도 및 내구성을 높이는 기능을 수행하며, 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이러한 소포제는 실리콘계 소포제가 사용될 수 있으며, 01 중량% 미만이 혼합되면 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 나타나는 반면, 35 중량%를 초과할 경우, 공기연행이 높아져 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

섬유보강재는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 혼합시, 공극을 최대한 줄이고 재료간의 연결과 접착을 강화하기 위한기능을 수행하는 것으로, 코코넛섬유, 나일론섬유(Nalon), 유리섬유, 사이살섬유, PVA섬유(Polyvinyl alcohol) 및 폴리프로필렌섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 구성되며, 각각의 섬도는 2 데니어이며, 길이는 1 내지 7mm로 이루어질 수 있다.

이러한 섬유보강재는 인장강도의 우수함을 이용하여 조성물에 의한 보수 보강되는 부분의 파손을 방지하고, 탄력성을 확보하여 외력에 의한 균열 방생 등을 억제할 수 있다.

또한 섬유보강재는 01 중량% 미만이 혼합되면 보강력을 기대할 수 없는 반면, 35 중량%를 초과할 경우, 다른 재료와의 불균형에 의해 보수 보강되는 부분의 강도와 접착력이 저하되는 문제점이 있다.

이때, 섬유보강재는 폴리메틸하이드로겐실록산이 상기 섬유보강재를 기준으로 4 내지 6 중량% 처리될 수 있다. 바람직하게는, 섬유보강재를 기준으로 5 중량% 처리될 수 있다.

폴리메틸하이드로겐실록산은 섬유보강재와 결합되어 표면에 고밀도 피막을 형성할 수 있도록 함으로써, 기재 물질의 표면에 내식성, 내마모성, 방오성, 밀봉 효과, 내약품성, 내산화성, 물리적 장벽 효과, 내열성, 내화성, 저수축률, 자외선 차단 효과, 평활 효과, 내구성, 대전방지성 및 긁힘 방지성을 제공한다.

이에, 코코넛섬유, 나일론섬유, 유리섬유, 사이살섬유, PVA섬유(Polyvinyl alcohol) 및 폴리프로필렌섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 구성되는 섬유보강재의 도장면에 폴리메틸하이드로겐실록산이 도포됨으로써, 공기 중의 수분과 격렬하게 반응하여 섬유보강재와 더불어 복구되는 단면에 피막을 형성하게 된다.

실리카 에어로겔은 실리카 겔에서 수분을 제거하여 만들어진 불연성의 안정된 무기물로, 매우 가볍고, 열차단 효과가 우수하다.

이러한 실리카 에어로겔이 5 중량% 미만으로 혼합되면 단열, 균열방지, 수축팽창방지, 결로방지 등의 효과를 얻을 수 없으며, 10 중량% 초과로 혼합되면 단열성 등의 효과가 향상되지만 재료들간의 불균형에 의해 부착력 및 내구성이 저하되어 박리가 나타날 수 있다.

메타카오린은 고령토를 고온에서 구워 미분으로 만들어진 것으로, 보수보강층의 고강도를 위해 사용되며, 2중량% 미만이 혼합되면 강도 보강이 약한 반면, 3중량% 초과로 혼합되면 과도한 강도에 의해 보수 보강되는 층의 손상을 유발할 수 있다.

왕겨 실리카는 친환경 재료로서, 자체에 수 나노미터의 기공을 가지고 있어 앞서 설명된 실리카흄과 함께 혼합됨에 따라 강도 및 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

상기 왕겨 실리카는 1.3 중량% 미만으로 혼합되면 실리카흄에 의한 강도 및 내구성의 향상효과가 미미하고, 2 중량% 초과로 혼합되면 실리카흄이 채워지지 않은 기공에 의해 도리어 강도 및 내구성을 저하시킬 수 있는 문제가 있다.

부가하여 설명하면, 상기 왕겨 실리카는 왕겨를 중해 처리한 후 중해 잔류물과 중해액을 수득하는 단계와, 중해액에서 왕겨 실리카를 분리하는 단계를 통해 수득할 수 있고, 종래에 어떠한 방법을 사용하여도 무방하므로 왕겨 실리카를 수득하는 자세한 방법 설명은 생략하도록 한다.

아울러, 왕겨는 외피가 실리카로 치밀하게 피복되어 있어 부식되기 어려울 뿐만 아니라 마모성이 높고, 부피가 크며, 자체 영양소가 적은 특성 등으로 사료 및 공업용 원료로의 사용에 적절치 않은 특성을 가지고 있어 사용에 많은 제약을 받아왔으나, 자체에 수 나노미터의 미세 기공을 가지고 있는 실리카가 10 내지 20 중량% 정도가 포함되어 있다.

즉, 본 발명에서 사용되는 왕겨 실리카는 앞서 설명된 바와 같이, 초미립자의 실라카흄과 함께 사용되어 상기 실리카흄에 의한 강도 및 내구성의 향상 효과를 증대시킬 수 있다.

이러한 혼합비율로 이루어진 결합재는 상기 재료들을 결합하고, 보수 보강을 요하는 기콘크리트 표면과의 결합을 위한 것으로, 상기 혼합비율의 하한치보다 적게 혼합되면 결합력이 약해지고, 상한치보다 많이 혼합되면 불필요한 재료의 낭비로 이어지게 되어 원하는 물성치를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

이러한 결합재, 산화규소, 분산제, 폴리머 수지, 실리카흄, 수산화칼륨, 소포제, 섬유보강재, 실리카 에어로겔, 메타카오린 및 왕겨 실리카로 이루어진 무기계 폴리머 몰탈 조성물과 혼합되는 경화제는 퍼옥사이드 경화제로 이루어질 수 있다.

(g) 콘크리트 표면에 표면처리재를 도포하는 표면 마감단계

콘크리트 표면에 표면처리재를 도포하는 표면 마감단계는 상기 (f) 단계의 시공이 완료되면, 시공이 완료된 표면에 단열을 위한 표면 처리가 이루어질 수 있도록 한다.

이때, 표면 처리를 위한 표면처리재를 상기 표면에 도포하여 마감한다.

표면처리재는 일 예로, 세라믹 20 중량% 내지 40 중량%, 수지계 에멀젼 40중량% 내지 60 중량%, 실리카 에어로겔 15 중량% 내지 25 중량%가 혼합되어 이루어질 수 있으며, 이때, 수지계 에멜젼은 아크릴계 에멀젼으로 이루어질 수 있다.

세라믹은 단열성이 우수한 특성이 있으며, 표면처리재에 의한 코팅층을 통해 콘크리트 구조물의 단열효과를 높이기 위하여 사용되고, 20 중량% 미만이 혼합되면 단열 효과가 약한 반면, 40 중량% 초과로 혼합되면 다른 재료의 양이 적어지게 되어 접착강도 등이 떨어지는 문제점이 있다.

이러한 세라믹은 분말을 사용하는 것이 바람직하며, 다른 재료들과 혼합율 및 작업성 등을 고려할때 50 내지 300메시(mesh)의 입도가 사용될 수 있다.

아크릴계 에멀젼은 압축강도, 부착강도, 내수성, 내알칼리성 등 다양한 물성치를 위하여 사용되며, 40 중량% 미만이 혼합되면 코팅층의 압축강도 등이 약하고, 60 중량%를 초과하여 혼합되면 물성치의 큰 변화는 없으나 다른 재료의 감소로 인하여 단열효과가 저하되는 문제점이 있다.

실리카 에어로겔은 상기에서 설명한 무기계 폴리머 몰탈 조성물에서 구체적으로 설명되었으며, 15 중량% 미만으로 혼합되면 단열, 균열방지, 수축팽창방지, 결로방지 등의 효과를 얻을 수 없으며, 25 중량% 초과로 혼합되면 단열성 등의 효과가 향상되지만 재료들간의 불균형에 의해 부착력 및 내구성이 저하되어 박리가 나타날 수 있다.

이때, 상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물의 실리카 에어로겔과 (g) 단계에서 사용되는 표면처리재의 실리카 에어로겔의 혼합되는 비율이 다른 것은, 상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은 콘크리트 표면에 결합되어 기존의 콘크리트와 일체화되는 부분이며, (g) 단계에서 사용되는 표면처리재는 상기 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 결합된 후, 그 표면에 발라져 콘크리트 구조물의 외측에 형성되기 때문이다.

즉 (f) 단계에서 사용되는 실리카 에어로겔은 콘크리트 구조물의 내부에 위치하게 되고, (g) 단계에서 사용되는 실리카 에어로겔은 콘크리트 구조물의 외벽에 형성되는데, 상기 (g) 단계에서 사용되는 실리카 에어로겔은 외부열에 의한 영향을 더 많이 받아 내구성 저하가 쉽게 발생될 수 있기 때문이다.

따라서 상기 (f) 단계에서 사용되는 실리카 에어로겔은 5 내지 10 중량%의 혼합으로도 충분한 내구성과 단열 효과를 얻을 수 있는 반면, (g) 단계에서 사용되는 실리카 에어로겔은 15 내지 25 중량%의 혼합으로 상기 (f) 단계에서 혼합되는 실리카 에어로겔보다 많은 비율로 혼합된다.

이러한 표면처리재는 물 5 내지 15 중량부가 혼합되어 사용될 수도 있고, 도포되는 표면에 약 400μ의 두께를 갖도록 코팅될 수 있다.

본 발명에 적용된 표면처리재는 예를 들어, 세라믹 25 중량%, 수지계 에멀젼 50중량%, 실리카 에어로겔 20 중량%가 혼합되어 이루어질 수 있으며, 여기에 물 10 중량부를 가하여 제조될 수 있다.

이러한 비율로 혼합된 표면처리재의 효과를 알아보기 위해, 한 쌍의 시험체(1m(가로) × 1m(세로) × 10cm(두께))를 준비한 뒤, 하나의 시험체에는 표면에 흙손으로 3mm의 두께로 표면처리재를 도포하여 코팅하고, 다른 하나의 시험체는 별도의 처리를 하지 않는다.

이후, 표면처리재가 도포되어 코팅된 시험체와 다른 하나의 시험체의 온도를 각각 측정하고 비교하여 단열특성을 시험하였으며, 그 결과 표면처리재가 도포된 시험체는 온도 변화가 없는 것으로 확인되었으나, 다른 하나의 시험체는 외부 열원에 의해 온도가 변하는 것을 확인하였으며, 상기 한 쌍의 시험체를 30일간 자연 방치한 뒤 확인해본 결과, 표면처리재가 도포된 시험체에는 균열이 전혀 나타나지 않고, 다른 하나의 시험체에는 일부분에서 크고 작은 균열이 발생된 것을 확인할 수 있었다.

표면처리재의 다른 예로, 실리케이트 25 내지 45 중량%, 원적외선을 방사하는 광물 분체 50 내지 70 중량%, 경화제 2 내지 5 중량%가 혼합되어 이루어질 수 있다.

실리케이트(규산염)는 방습제로 사용되고 있으며, 수분제거 효과가 탁월한 것으로, 25 중량% 미만이 혼합되면 방습 효과가 약하고, 45 중량%를 초과하여 혼합되면 방습 효과에 큰 차이가 없고 다른 재료의 양이 감소되어 원적외선 방사량이 적고 접착 강도가 약해지는 문제점이 있다.

원적외선을 방사하는 광물 분체는 게르마늄, 맥반석, 옥, 황토 등이 단독 또는 2개 이상이 혼합되어 사용되며, 50 내지 250메시의 다양한 입도가 사용 가능하고, 50 중량% 미만이 혼합되면 원적외선 방사율이 적고, 70 중량% 초과로 혼합되면 접착 강도의 약화를 초래할 수 있다.

이러한 원적외선을 방사하는 광물 분체는 각각 50 내지 60메쉬(mesh) 입도의 게르마늄 40 중량%, 맥반석 30 중량%, 옥 20 중량%, 황토 10 중량%가 혼합된 것이 사용될 수 있다.

경화제는 재료의 코팅 시간을 단축하기 위한 것으로, 시중에서 사용되는 제품이 사용되고, 2중량% 미만이 혼합되면 경화시간을 단축하지 못하고, 5 중량% 초과로 혼합되면 빠른 경화시간으로 인해 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

다른 예에 따른, 표면처리재는 필요에 따라 물 5 내지 15 중량부를 혼합하여 사용될 수도 있다.

여기에, 표면처리재 100 중량부에 대하여 실리카 에어로겔 15 내지 25 중량부가 혼합될 수도 있다.

이러한 다른 예로 이루어진 표면처리재는 일 예에 따른 표면처리재와 동일한 방법과 두께로 도포되어 코팅층이 형성되도록 이루어질 수 있다.

이러한 과정을 통해 이루어지는 친환경 내진보강 콘크리트 구조물의 단면보수 보강공법은 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 이용하여 기콘크리트 구조물의 파손된 부분을 보수 및 보강함으로써, 부착력을 향상시키고 높은 고강도를 유지함과 동시에 휨강도 및 내구성을 향상시키며, 시공이 간편하여 신속한 시공이 이루어질 수 있도록 한다.

또한 가지형철근의 일부분을 기콘크리트 구조물 내부에 삽입하고, 나머지 일부분을 감싸도록 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 시공함으로써, 부착강도 및 내구성을 향상시키고, 내진성능이 증대되도록 할 수 있다.

또한, 접착조성물과 무기계 폴리머 몰탈 조성물의 결합에 의한 부착력 및 박리에 대한 내성의 향상에 의해 고강도의 부착강도를 충족시키며, 작업성이 우수한 이점이 있다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

100 : 치핑장치 110 : 이송부
112 : 몸체 114 : 회전부재
116 : 회전모터 118 : 클러치
120 : 지지봉 122 : 하부지지봉
124 : 댐퍼 126 : 상부지지봉
130 : 손잡이부 140 : 치핑용실린더
150 : 동력전달파이프 160 : 치핑용헤드

Claims

(a) 콘크리트의 표면을 치핑장치(100)를 이용하여 적어도 2회에 걸쳐 치핑하는 시공면 처리단계;
(b) 콘크리트 외부로 노출된 철근의 녹을 제거하고 녹제거형 방청제를 도포하는 철근 녹제거 방청처리단계;
(c) 콘크리트 외부로 노출된 철근에 코팅형 방청제를 시멘트 분말과 혼합하여 도초하는 발청억제 방청처리단계;
(d) 콘크리트의 표면에 침투형 방청제를 도포하여 알칼리성으로 회복처리하는 알칼리 회복 방청처리단계;
(e) 콘크리트 표면에 접착조성물을 도포하는 접착증강 처리단계;
(f) 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단면 복구단계; 및
(g) 콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성되되,
상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은
결합재 25.5 내지 43.5 중량%, 산화규소 36.35 내지 45 중량%, 분산제 0.05 내지 0.1중량%, 폴리머 수지 0.5 내지 1 중량%, 실리카흄 2.6 내지 4 중량%, 수산화칼륨 5.9 내지 25 중량%, 소포제 0.1 내지 3.5 중량%, 섬유보강재 0.1 내지 3.5 중량%, 실리카 에어로겔 5 내지 10 중량%, 메타카오린 2 내지 3 중량%, 왕겨 실리카 1.3 내지 2 중량%가 혼합되어 이루어지되,
상기 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 물 15 내지 20 중량부가 혼합되고,
상기 (e) 단계에서 사용되는 접착조성물은
미분 실리카 5 내지 30 중량%, 탄산칼슘 5 내지 30 중량%, 착색안료 4 내지 30 중량%, 체질안료 1 내지 30 중량%, 차단제 0.1 내지 2 중량%, 중합촉진제 0.1 내지 3 중량%, 침강방지제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.1 내지 0.5 중량% 및 접착증진제 20 내지 45 중량%를 더 혼합하여 이루어지며,
상기 (e) 단계에서 사용되는 접착조성물은
폴리에틸렌 테레프탈레이트 5 내지 15 중량%를 더 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
제1항에 있어서,
상기 치핑장치(100)는
지면에 안착되어 설치되는 이송부(110);와
상기 이송부(110)의 상부에 하부가 결합되는 지지봉(120);과
상기 지지봉(120)의 상부에 하부가 결합되어 작업자가 파지가능한 손잡이부(130);와
상기 손잡이부(130)의 상부에 하부가 결합되는 치핑용실린더(140);와
상기 치핑용실린더(140)의 상부에 하부가 결합되는 동력전달파이프(150); 및
상기 동력전달파이프(150)의 상부에 하부가 결합되어 콘크리트의 표면을 치핑하는 치핑용헤드(160);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
제2항에 있어서,
상기 지지봉(120)은
상기 이송부(110)의 상부에 하부가 결합되는 하부지지봉(122);과
상기 하부지지봉(122)의 상부에 하부가 결합되는 댐퍼(124); 및
상기 댐퍼(124)의 상부에 하부가 결합되고, 상부에 손잡이부(130)의 하부가 결합되는 상부지지봉(126);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
제3항에 있어서,
상기 이송부(110)는
외측면에 지면과 접촉되는 복수 개의 구동바퀴를 구비하고, 내부에 상기 구동바퀴를 구동시키는 구동모터를 구비하는 몸체(112);와
상기 몸체(112)의 상부에 하부가 좌우방향으로 회전가능하게 결합되는 회전부재(114);와
상기 회전부재(114)의 상부에 하부가 결합되어 상기 회전부재(114)를 회전시키고, 상부에 상기 하부지지봉(122)의 하부가 결합되는 회전모터(116);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
제4항에 있어서,
상기 이송부(110)는
상기 회전부재(114)와 상기 회전모터(116)의 사이에 설치되는 클러치(118);를 포함하여 구성되고,
상기 손잡이부(130)는
상기 구동모터와 회전모터(116)를 작동시키는 스위치;와
상기 클러치(118)에 의해 회전모터(116)와 회전부재(114)의 연결을 해제하는 수동버튼;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
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제1항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 사용되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물은
혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 폴리하이드록시 아미노에테르 5 내지 10 중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
제8항에 있어서,
상기 (f) 단계는
(f1) 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 물 15 내지 20중량부를 혼합한 후 증점제를 1 내지 3 중량부 혼합하여 1차적으로 시공하는 단계;
(f2) 상기 (f1) 단계에서 시공된 면에 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여, 물 15 내지 20 중량부를 혼합한 후, 경화제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차적으로 시공하여 단면을 복구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.
제9항에 있어서,
상기 (f1) 단계는
물과 증점제의 혼합 후 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여, 폴리하이드록시 아미노에테르 5 내지 10중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 공압방식의 치핑장치를 이용하여 철거함에 따라 기존 구조물의 손상이 적고 우수한 배합비의 폴리머 몰탈을 분사장치로 시공하며 마감처리 보호재를 균일한 도포방식으로 시공하여 부착력을 향상시킨 보수공법.