KR102445186B1

KR102445186B1 - 친환경 폴리머 몰탈 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수보강방법

Info

Publication number: KR102445186B1
Application number: KR1020210092946A
Authority: KR
Inventors: 박성하
Original assignee: 박성하
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2022-09-21

Abstract

본 발명은 친환경 폴리머 몰탈 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트 20~50중량%, 실리카흄 0.5~3중량%, 흑연 0.03~0.3중량%, 폴리머 분말 1~5중량% 및 잔부의 세라믹 분말을 포함하는 폴리머 몰탈 조성물을 타설하여 구조물을 보수보강하는 것이다. 본 발명에 의하면, 내구성 및 내화성이 우수한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 이용하여 구조물을 보수보강함으로써, 구조물의 내구성을 개선함은 물론, 화재로 인한 건물의 구조내력 저하를 방지하며, 내진성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

Description

친환경 폴리머 몰탈 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수보강방법{Polymer mortar composition and Repairing method of structure using thereof}

본 발명은 친환경 폴리머 몰탈 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내화성 및 내구성이 우수한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 구조물의 내화성, 내구성 및 내진성을 확보하는 친환경 폴리머 몰탈 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수보강방법에 관한 것이다.

최근 건설기술이 비약적으로 발전하면서 건축물이 고층화, 대형화되어 가는 추세에 따라 고기능성의 재료가 요구되고 있다. 시멘트 콘크리트는 건설재료로서 자중이 크고, 압축강도에 비하여 인장 및 휨강도가 약하고, 동결융해 저항성, 수밀성, 내약품성, 내마모성 및 내구성 등이 약하여 이것을 대체할 새로운 기능성 재료의 개발이 요구되고 있다.

이러한 요구에 따라 국내외적으로 많은 연구가 진행되어 개발되고 상용화된 복합재료 중의 하나가 폴리머 콘크리트 복합재료이다.

폴리머 콘크리트 복합재료는 1960년대부터 연구개발이 시작되어 1970년대부터 선진국에서 토목, 건축 및 화학공업분야에 실용화된 고기능성 재료이다. 폴리머 콘크리트 복합재료(Concrete Polymer Composite, CPC)는 시멘트 결합재의 단점을 보완하기 위하여 에멀젼 폴리머를 가하여 제조한 폴리머 시멘트 콘크리트(Polymer Cement Concrete, PCC)와, 결합재로 시멘트와 물을 전혀 사용하지 않고 수지(에폭시, 불포화 폴리에스테르, 메틸메타크릴레이트, 페놀수지 등)만을 결합재로 사용하여 제조한 폴리머 콘크리트(Polymer Concrete, PC), 그리고 경화 시멘트 콘크리트를 건조, 탈기, 함침, 중합의 과정을 거쳐서 제조한 폴리머 함침 콘크리트(Polymer Impregnated Concrete, PIC)로 대별되나 경제성과 성능 면에서 폴리머 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트는 상용화되어 있으나 폴리머 함침 콘크리트는 경제성과 품질관리 등의 문제로 제대로 활용되지 못하고 있는 것으로 알려져 있다.

이러한 폴리머 콘크리트 복합재료는 기계적 강도, 내구성, 내약품성, 내진성 및 수밀성 등이 우수하여 각종 바닥재(사무실, 체육관, 계단, 도로 및 활주로), 방수재(지붕 슬라브, 저수탱크, 지하실 및 터널의 라이닝), 방식재(화학공장, 폐수로, 분뇨처리시설), 프리캐스트 제품(인조대리석, 흄관, 맨홀, 방사성 폐기물 처분용기) 및 진동흡수재 등으로 사용된다.

특히, 상기한 폴리머 콘크리트 복합재료는 기존 콘크리트 구조물과 접착 성능이 높음은 물론, 다른 건설 재료와도 잘 결합되어 구조물의 보수, 보강 공사에 많이 사용되고 있다.

다만, 이러한 폴리머 콘크리트 복합재료는 폴리머로 인하여 내화성이 매우 취약하다는 단점이 있다. 또한, 화재발생 시 외력에 의한 사하중과 자중에 의한 내하력이 상실되면 구조물의 파괴를 피할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 화재발생시 콘크리트 및 피복에서 발생된 열을 차단하지 못한다면 콘크리트 구조물의 생명인 철근의 응력이 항복점에 이르러 구조물은 수명을 잃게 되는바, 구조물의 보수, 보강에 사용되는 폴리머 콘크리트 복합재료 역시 우수한 열차단성, 내화성이 요구된다.

KR

10-1205546

B1

따라서, 본 발명의 목적은 내구성, 내화성 및 열차단성이 우수한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 구조물의 내구성을 개선함은 물론, 화재로 인한 건물의 구조내력 저하를 방지하며, 내진성을 확보하는 구조물의 보수보강방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 친환경 폴리머 몰탈 조성물은, 시멘트 20~50중량%, 실리카흄 0.5~3중량%, 흑연 0.03~0.3중량%, 폴리머 분말 1~5중량% 및 잔부의 세라믹 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 단섬유 0.1~2중량%, 코크스 0.1~2중량%, 수소흡착 납석 0.1~5중량% 중 1종 이상을 더 포함하되, 상기 단섬유는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 폴리프로필렌섬유, 비닐아세테이트에틸렌 섬유, M-STEEL 섬유 중 1종 이상의 것이고, 상기 코크스는 고정탄소가 80~95중량%이고, 입도가 1~10㎛인 것이며, 상기 수소흡착 납석은, 납석을 1~25㎛의 크기로 분쇄한 후, 900~1,100℃에서 2~4시간 산화소성하고, 300~1,000℃에서 2~4시간 환원소성한 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 구조물의 보수보강방법은, 콘크리트 구조물의 보강 및 보수 부위를 표면처리하는 단계와, 상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계와, 상기 타설된 조성물을 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계는, 상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 섬유망을 설치하고, 상기 섬유망이 설치된 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하되, 상기 섬유망은 현무암섬유로 직조된 격자망인 것을 특징으로 한다.

상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계 후, 상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위에 보강패널을 설치하는 단계와, 상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위와 설치된 보강패널 간의 틈새에 에폭시 주입재를 주입하여 상기 보강패널과 콘크리트 구조물을 일체화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 구조물의 보수보강방법은, 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 강구조로 되는 구조물에 숏크리트(Shotcrete) 타설하여 양생하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 친환경 폴리머 몰탈 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수보강방법에 의하면, 내구성 및 내화성이 우수한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 이용하여 구조물을 보수보강함으로써, 구조물의 내구성을 개선함은 물론, 화재로 인한 건물의 구조내력 저하를 방지하며, 내진성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 보수보강방법에 의해 보수보강된 콘크리트 구조물의 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 친환경 폴리머 몰탈 조성물은, 종래 폴리머 몰탈 조성물과 달리 우수한 내화성을 가져, 화재로 인한 건물의 구조내력 저하를 방지할 수 있다는 데 특징이 있다.

이러한 본 발명에 의한 친환경 폴리머 몰탈 조성물은, 시멘트 20~50중량%, 실리카흄 0.5~3중량%, 흑연 0.03~0.3중량%, 폴리머 분말 1~5중량% 및 잔부의 세라믹 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 시멘트는 조성물 내 결합재로 사용되는 것으로, 종래 공지된 보통 포틀랜드 시멘트는 물론, 알루미나 시멘트 역시 사용할 수 있다. 또한, 2종 모두를 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 시멘트는 조성물 내 20~50중량%로 포함되는데, 그 배합비가 20중량% 미만이면 재료간 결합과 콘크리트에 대한 결합력이 약하고, 50중량%를 초과하더라도 결합력에 큰 변화가 없으며, 오히려 내구성, 내약품성 등의 물성이 좋지 못해지기 때문이다.

상기 실리카흄(silica fume)은 알칼리 이온과의 높은 결합력을 발휘하고, 몰탈의 타설시 구성 성분들 간의 혼합성을 향상시켜주는 역할을 한다. 상기 실리카흄은 용광로에서 배출되는 가스로부터 농축된 물질로, 비결정질 실리콘 제2산화물을 다량으로 함유하고 있으며, 매우 미세한 구형의 입자일 수 있다. 또한, 상기 실리카흄의 밀도는 2.0~2.2g/cm³ 이고, 비표면적 150,000~200,000cm²/g의 분말도를 갖는 초미립자일 수 있다. 그리고 상기 실리카흄의 평균 입경은 0.1~5㎛일 수 있다. 상기 실리카흄 종류는 포집된 원래의 상태인 분말형(as-produced), 물에 현탁한 슬러지형(slurried), 펠렛형(pelletized), 응축시킨 과립형(densified or compacted) 등이 있는바, 본 발명에서는 그 종류와 무관하게 사용할 수 있다.

상기 실리카흄은 조성물 내 0.5~3중량%로 포함되는데, 그 배합비가 0.5중량% 미만이면 그 역할이 미미하고, 3중량%를 초과하면 작업성이 좋지 못해지는 등의 단점이 있기 때문이다.

상기 흑연은 열전도율을 낮추고, 열차단성을 높여 내화력을 개선하는 것으로, 팽창흑연(Expanded Graphite)은 물론, 팽창가능흑연(Expandable Graphite) 중 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

상기 팽창흑연은 이미 팽창이 완료된 상태의 흑연으로 3,550℃의 고온을 견딜수 있어서 열을 효과적으로 차단하는 것이고, 상기 팽창가능흑연은 화재가 발생할 때 180~220℃의 일정한 온도에 도달하면 자기가 지니고 있는 원래의 부피에서 수십배~수백배로 팽창하면서 산소가 불꽃에 접근할 수 없는 차단막의 단열층 (Char)을 형성함으로써, 물리적으로 소화작용(消火作用)을 할 수 있게 하는 것이다.

상기 흑연의 입도는 분산성 등을 고려할 때, 100nm~25㎛임이 바람직하나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다.

상기 흑연은 조성물 내 0.03~0.3중량%로 포함되는데, 그 함량이 낮으면 효과가 미미하고, 과량이 되면 혼화성, 강도 등이 좋지 못할 수 있기 때문이다.

상기 폴리머 분말은 시멘트의 수화물과의 접착면에 관여하여 조성물의 접착력 향상, 균열 억제, 내식성 및 내수성 향상의 역할을 하는 것으로, EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), SBR(styrene-butadiene rubber), ACRYL, PVAc(polyvinyl acetate) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상으로 구성된다. 이때, 그 입도는 제한하지 않는다.

상기 폴리머 분말은 조성물 내 1~5중량%로 포함되는데, 상기 폴리머 분말이 1중량% 미만이 되면 접착력이 저하되고, 균열 억제 효과가 미미하며, 5중량%를 전체적인 물성이 좋지 못해지기 때문이다.

상기 세라믹 분말은 치밀하고 경도가 높은 표면을 형성하기 때문에, 구조물의 압축강도, 휨강도, 접착강도는 물론, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성을 개선하는 역할을 한다. 또한, 세골재를 대체하여 몰탈 조성물을 경량화함으로써, 내진성 역시 개선한다.

상기 세라믹 분말로는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, 산화아연, 이산화티탄, 탄산칼슘 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 특히 실리콘카바이드를 사용함이 가장 바람직한데, 상기 실리콘카바이드는 고온에서의 화학적 안정성이 뛰어나고 높은 경도를 가지기 때문이다.

상기 세라믹 분말의 입도는 제한하지 않으나, 평균 입경이 1.5~5mm일 수 있다.

상기 세라믹 분말은 조성물 내 잔부로 포함된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 친환경 폴리머 몰탈 조성물은, 기계적 강도, 내구성, 내약품성, 내진성 및 수밀성 등이 우수하며, 기존 콘크리트 구조물과 접착 성능이 높음은 물론, 다른 건설 재료와도 잘 결합되고, 내화성 역시 우수하다는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 폴리머 몰탈 조성물은 단섬유 0.1~2중량%, 코크스 0.1~2중량%, 수소흡착 납석 0.1~5중량% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

상기 단섬유는 균열의 생성 및 성장을 억제하기 어려운 부분의 인장 저항능력 증대, 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하는 등의 역할을 하는 것으로, 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 폴리프로필렌섬유, 비닐아세테이트에틸렌 섬유, M-STEEL 섬유 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서 섬유의 길이는 제한하지 않는바, 0.1~5mm 정도이면 족하며, 그 직경은 1~50㎛ 정도이면 족하다.

상기 단섬유는 조성물 내 0.1~2중량%로 포함되는데, 상기 단섬유가 0.1중량% 미만이면 피로와 충격하중에 의해 발생하는 균열의 억제 효과가 미미하며, 2중량%를 초과하면 급격한 물성 저하가 발생하기 때문이다.

상기 코크스는 석탄을 가열하여 얻는 것으로, 탄소 함량이 높고, 불순물 및 휘발분이 적은 다공질의 물질이다. 상기 코크스는 불이 잘 붙지 않고, 잘 타지 않으며, 고온의 열이 가해지면 이산화탄소(CO₂)가 발생하기 때문에 그에 따른 난연 효과도 기대할 수 있다.

상기 코크스는 고정탄소가 80~95중량%이고, 입도가 1~10㎛인 것을 사용함이 바람직한데, 이는 내화성의 향상을 위한 것이다.

상기 코크스는 조성물 내 0.1~2중량%로 포함되는데, 상기 코크스가 0.1중량% 미만이면 내화성 향상 효과가 미미하며, 2중량%를 초과하면 급격한 물성이 저하되기 때문이다.

상기 수소흡착 납석은, 납석을 1~25㎛의 크기로 분쇄한 후, 900~1,100℃에서 2~4시간 산화소성하고, 300~1,000℃에서 2~4시간 환원소성한 것으로, 제품의 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성을 개선함은 물론, 화재발생시 연소속도를 크게 지연시키고, 유독 가스 등의 발생을 크게 억제하는 역할을 한다.

상기 납석이 기본성분은 SiO₂(>65%), Al₂O₃(>25%)으로, 기타 다른 세라믹 분말에 비하여 내화온도가 현저히 높아 내화성 개선을 위한 폴리머 몰탈 조성물에 적합한 재료이다.

상기 수소흡착 납석을 제조하는 구체적인 방법은, 납석을 세척하여 표면의 이물질 및 불순물을 제거하고, 이를 200~500℃에서 1~3시간 동안 고온가열 및 소성시켜 유기물 및 잔류 독성을 제거하고, 다시 500~900℃에서 4~6시간 동안 소성시켜 탄산가스를 제거한 후, 자연 냉각하고, 이를 1~25㎛로 분쇄한 후, 900~1,100℃에서 2~4시간 동안 산화소성시키고, 300~1,000℃에서 2~4시간 동안 환원소성함으로써, 수소를 흡착시키는 것이다.

아울러, 본 발명의 폴리머 몰탈 조성물은, 화학적 안정성, 내구성 등을 개선하기 위하여 지르코알루미네이트를 0.1~1중량%의 범위로 더 포함할 수 있으며, 계면 접착력의 증대를 위하여 올레인산나트륨을 0.1~1중량%의 범위로 더 포함할 수 있고, 강도, 내화성 및 내식성을 개선하기 위하여 세륨을 0.1~1중량%의 범위로 더 포함할 수 있으며, 내구성의 개선을 위하여 트리아세틴을 0.1~1중량%의 범위로 더 포함할 수 있는 것으로, 그 첨가제의 사용 유무를 제한하지 않는다.

이하, 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 보수보강하는 방법에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서는 중복설명을 피하기 위하여 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 콘크리트 구조물의 보수보강방법은, 콘크리트 구조물의 보강 및 보수 부위를 표면처리하는 단계와, 상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계와, 상기 타설된 조성물을 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

콘크리트 구조물의 보강 및 보수 부위를 표면처리하는 단계

먼저, 콘크리트 구조물의 보강 및 보수가 요구되는 부위, 즉 열화 부위 등의 이물질을 제거한다. 상기 이물질의 제거방법은 제한하지 않는데, 예시적으로 고압 세척수, 고압 에어 세척, 샌드 블라스팅 등을 이용할 수 있다.

다만, 이 단계에서 누수가 발생할 시 종래 공지된 지수재 및 급결재를 이용하여 누수를 차단하고, 다량의 누수가 발생할 시에는 유도관을 만들어 설치할 수 있는바, 이의 실시를 제한하지 않으며, 이러한 표면처리 방법은 종래 기술에 의하는 것임을 밝혀둔다.

아울러, 철근의 노출시에는 방청제를 이용하여 철근의 녹을 제거할 수도 있다.

또한, 부수적으로 중성화된 콘크리트 면에 알칼리 도포제를 이용하여 알칼리성을 회복시킬 수도 있는바, 이는 종래 기술에 의한다. 상기 알칼리 도포제는 종래 공지된 다양한 제품을 사용할 수 있음은 당연하다.

상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계

다음으로, 상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 물과 혼합하여 타설한다. 이때, 상기 타설방법은 기계 및 도구를 이용하는 것으로, 종래 게시된 방법에 따른다.

이때, 상기 물의 혼합량은 친환경 폴리머 몰탈 조성물 100중량부에 대하여 10~30중량부이면 족하다.

한편, 상기 폴리머 몰탈 조성물의 시공 전, 프라이머를 도포할 수 있는바, 상기 프라이머로는 종래 게시된 다양한 제품을 사용할 수 있다.

상기 시공된 조성물을 양생하는 단계

다음으로, 상기 시공된 조성물을 양생하여 시공을 마무리한다.

그리고 상기 양생 후, 중성화 방지를 위하여 수용성 에폭시계 표면보호제 또는 세라믹 우레탄계 표면보호제를 도포하는 과정을 더 시행할 수 있는바, 이의 추가 실시 역시 제한하지 않는다.

상기와 같은 방법에 의하면, 보수보강된 콘크리트 구조물의 내구성이 개선되고, 내화성 및 내진성 역시 개선된다는 장점이 있다.

한편, 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계에서, 상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 섬유망을 설치하고, 상기 섬유망이 설치된 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 섬유망은 구조물의 내진 및 내력을 보강해주는 것은 물론, 화재발생시 내화력을 발휘할 수 있는 것으로, 구체적으로는 현무암섬유로 직조된 격자망, 즉 현무암섬유를 여로 가닥으로 직조하여 만든 와이어를 서로 교차되게 배치하고, 교차된 부분을 고정하는 방법으로 제조된 격자망이다.

아울러, 상기 섬유망, 즉 이를 구성하는 현무암섬유 와이어는 900~1,100℃에서 2~4시간 산화소성하고, 300~1,000℃에서 2~4시간 환원소성한 것을 사용할 경우, 이를 통해 내화성을 더욱 높일 수 있게 된다.

더욱 구체적으로, 현무암섬유 와이어를 세척하여 표면의 이물질 및 불순물을 제거하고, 이를 200~500℃에서 1~3시간 동안 고온가열 및 소성시켜 유기물 및 잔류 독성을 제거하고, 다시 500~900℃에서 4~6시간 동안 소성시켜 탄산가스를 제거한 후, 자연 냉각하고, 이를 1~25㎛로 분쇄한 후, 900~1,100℃에서 2~4시간 동안 산화소성시키고, 300~1,000℃에서 2~4시간 동안 환원소성함으로써, 수소를 흡착시키는 것이다.

아울러, 콘크리트 구조물의 내구성 및 내진성을 더욱 개선하기 위하여, 추가적으로 보강패널을 더 설치할 수도 있다.

그 방법은, 상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계 후, 상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위에 보강패널을 설치하는 단계와, 상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위와 설치된 보강패널 간의 틈새에 에폭시 주입재를 주입하여 상기 보강패널과 콘크리트 구조물을 일체화하는 단계를 더 포함하는 것이다. 첨부된 도 1은 이렇게 시공된 콘크리트 구조물의 대략적인 단면도를 나타낸 것이다.

상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위에 보강패널을 설치하는 단계

상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위에 보강패널을 설치한다. 이때, 상기 보강패널은 일반 패널, 난연 패널, 준불연 패널 등 종래 시판되는 다양한 패널을 모두 적용할 수 있는 것으로, 예시적으로 철제 패널, 징크 패널 등을 적용할 수 있다.

그리고 상기 패널의 설치는 구조물 표면에 앵커를 사용하여 설치할 수 있는바, 그 설치방법을 제한하지 않는다.

상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위와 설치된 보강패널 간의 틈새에 에폭시 주입재를 주입하여 상기 보강패널과 콘크리트 구조물을 일체화하는 단계

다음으로, 상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위와 설치된 보강패널 간의 틈새에 에폭시 주입재를 주입함으로써, 상기 보강패널과 콘크리트 구조물을 일체화하여 내구성 및 내진성을 높여준다.

즉, 보강패널을 앵커 등으로 구조물의 표면에 밀착하여 설치하더라도 구조물의 표면과 보강패널 사이에 틈새가 존재할 수밖에 없어 구조물의 내구성 및 내진성 보강에 한계가 있는바, 본 발명은 이러한 단점을 에폭시 주입을 통해 개선하는 것이다.

이때, 상기 에폭시 주입재의 주입은 상기 보강패널에 별도로 주입구를 천공하여 주입하는 것으로, 이러한 주입방법은 종래 기술에 의한다.

또한, 상기 에폭시 주입재의 주입 전, 실링재를 이용하여 보강패널의 테두리부를 실링함으로써, 에폭시 주입재가 보강패널의 외부로 누출되지 않도록 함은 당연하다.

본 발명에서 상기 에폭시 주입재 및 에폭시 실링재는 콘크리트 구조물용으로 시판되는 다양한 상품을 적용할 수 있는 것으로, 그 구체적인 구성을 제한하지 않는다.

한편, 본 발명의 친환경 폴리머 몰탈 조성물은 콘크리트 구조물뿐 아니라, 강구조로 되는 구조물의 보강재로도 사용될 수 있다.

즉, 상기한 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 강구조로 되는 구조물에 숏크리트(Shotcrete) 타설하여 양생하면, 강구조가 보강되어 화재시 철골의 휘어짐을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 숏크리트 타설방법은 이 기술이 속하는 분야에서 이미 공지된 사항이므로, 그 방법에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 친환경 폴리머 몰탈 조성물의 사용량 역시 제한하지 않는다.

상기와 같은 본 발명의 보수보강방법에 의하면, 콘크리트 구조물뿐만 아니라, 강구조의 구조물 역시 보수보강이 가능하며, 우수한 내구성을 확보할 수 있고, 화재로 인한 건물의 구조내력 저하를 방지하며, 내진성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(실시예 1)

보통 포틀랜드 시멘트 40중량%, 실리카흄 1중량%, 팽창흑연 0.2중량%, 폴리머 분말(EVA) 4중량% 및 잔부의 세라믹 분말(실리콘 카바이드, 평균입경 1.5~3mm)을 혼합하여 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 단섬유 1중량%를 더 혼합하여 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.

이때, 상기 단섬유는 폴리프로필렌섬유로, 섬유의 길이가 0.1~5mm이고, 직경이 1~50㎛인 것을 사용하였다.

(실시예 3)

실시예 2와 동일하게 실시하되, 코크스 1중량% 및 수소흡착 납석 1중량%를 더 혼합하여 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.

이때, 상기 코크스는 고정탄소가 90중량%이고, 입도가 1~10㎛인 것을 사용하였다.

그리고 상기 수소흡착 납석은 다음과 같이 제조하여 사용하였다.

납석 분말을 세척하고, 자연건조시킨 후에 상기 건조된 분말을 200~500℃에서 2시간 동안 고온가열 및 소성시켜 유기물 및 잔류 독성을 제거하고, 500~900℃에서 5시간 동안 소성시켜 탄산가스를 제거하였다. 그리고 이를 냉각한 후, 입자 크기가 10~20㎛의 범위가 되도록 분쇄하였다. 그리고 이 분말을 약 1,000℃에서 3시간 소성(산화소성)시키고, 약 700℃에서 3시간 소성(환원소성)시켜 제조하였다.

(시험예 1)

상기 실시예들의 몰탈 조성물을 이용하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)의 방법을 따라 콘크리트 공시체를 제조하고, 제조된 콘크리트 공시체의 물리적, 화학적 특성에 대한 실험을 수행하였다

그리고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 1 결과

구분		실시예 1	실시예 2	실시예 3
압축강도(N/mm²)		54.3	55.5	56.1
휨강도(N/mm²)		12.5	13.1	13.2
부착강도(N/mm²)	표준	3.5	3.9	4.0
부착강도(N/mm²)	온냉반복후	3.3	3.8	3.8
습기투과저항성(Sd, m)		0.9	0.8	0.8
길이변화율(%)		0.009	0.005	0.004

상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 압축강도, 휨강도, 부착강도, 습기투과저항성 및 길이변화율에 있어서 우수한 실험 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

삭제
시멘트 20~50중량%, 실리카흄 0.5~3중량%, 흑연 0.03~0.3중량%, 폴리머 분말 1~5중량%, 단섬유 0.1~2중량%, 코크스 0.1~2중량%, 수소흡착 납석 0.1~5중량% 및 잔부의 세라믹 분말을 포함하되,
상기 단섬유는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 폴리프로필렌섬유, 비닐아세테이트에틸렌 섬유, M-STEEL 섬유 중 1종 이상의 것이고,
상기 코크스는 고정탄소가 80~95중량%이고, 입도가 1~10㎛인 것이며,
상기 수소흡착 납석은, 납석을 1~25㎛의 크기로 분쇄한 후, 900~1,100℃에서 2~4시간 산화소성하고, 300~1,000℃에서 2~4시간 환원소성한 것이고,
상기 세라믹 분말은 실리콘카바이드인 것을 특징으로 하는 친환경 폴리머 몰탈 조성물.
콘크리트 구조물의 보강 및 보수 부위를 표면처리하는 단계와,
상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 제2항의 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계와,
상기 타설된 조성물을 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수보강방법.
제3항에 있어서,
상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계는,
상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 섬유망을 설치하고,
상기 섬유망이 설치된 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하되,
상기 섬유망은 현무암섬유로 직조된 격자망인 것임을 특징으로 하는 구조물의 보수보강방법.
제3항에 있어서,
상기 표면처리된 보강 및 보수 부위에 상기 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 타설하는 단계 후,
상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위에 보강패널을 설치하는 단계와,
상기 조성물이 타설된 보강 및 보수 부위와 설치된 보강패널 간의 틈새에 에폭시 주입재를 주입하여 상기 보강패널과 콘크리트 구조물을 일체화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수보강방법.
제2항의 친환경 폴리머 몰탈 조성물을 강구조로 되는 구조물에 숏크리트(Shotcrete) 타설하여 양생하는 것을 특징으로 하는 구조물의 보수보강방법.