KR102461258B1 - 콘크리트 수명 연장을 위한 보수공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 수명 연장을 위한 보수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 높은 작업 효율성 및 접착성을 나타내어 콘크리트 열화 및 노화로 인한 균열 부위 및 층간 조인트 부위를 단시간 내에 안정적으로 보수할 수 있으며, 우수한 기계적 강도 및 방수성을 나타내어 보수 후에도 콘크리트의 열화 및 노화를 지속적으로 방지할 수 있는, 콘크리트 수명 연장을 위한 보수공법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 수명 연장을 위한 보수공법{REPAIR METHOD TO EXTEND CONCRETE LIFE}
본 발명은 콘크리트 수명 연장을 위한 보수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 높은 작업 효율성 및 접착성을 나타내어 콘크리트 열화 및 노화로 인한 균열 부위 및 층간 조인트 부위를 단시간 내에 안정적으로 보수할 수 있으며, 우수한 기계적 강도 및 방수성을 나타내어 보수 후에도 콘크리트의 열화 및 노화를 지속적으로 방지할 수 있는, 콘크리트 수명 연장을 위한 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로, 철근 콘크리트는 콘크리트라는 압축재와 철근이라는 인장재의 결합으로 이루어진 가장 효율적인 건축재료를 의미한다. 하지만, 이러한 철근 콘크리트 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, 철근 콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따른 콘크리트 거동 및 습기 유입 등으로 인해 여러 가지 문제에 노출되게 되며, 이로 인해 그 수명이 단축된다.
예를 들어, 재료 특성 상 양생 시 수축 등의 요인으로 인하여 철근 콘크리트 구조물에 균열이 발생할 수 있으며, 철근을 보호하는 피복 콘크리트의 강알칼리 성분이 중성화되면서 발생하는 탄산가스(CO2) 침투와 같은 외부 환경의 변화에 의한 부식이나 진동은 물론, 자체의 하중에 의해서도 콘크리트 구조물에 균열이 발생할 수 있다.
이렇게 콘크리트 표면에 미세한 균열이 발생하게 되면, 발생한 균열 사이로 수분이 침투하게 되고 동절기에는 침투된 수분이 동결함으로써 부피가 팽창하게 되어 균열을 촉진하게 된다. 균열이 진행된 콘크리트 구조물은 콘크리트 자체의 강도가 저하됨은 물론이고, 내부의 철근도 수분과 접촉하게 되어 부식하게 되며 내부 철근의 부식이 진행되면 콘크리트 구조물의 강도는 급격히 저하되어 수명이 단축되고 유지 보수 비용이 증가하며 시간 경과에 따라 내구성이 떨어져 결국 건축물로서의 기능을 상실하게 된다. 특히, 바닷가에 축조될 경우, 염분의 침투를 받는 경우가 많으며, 콘크리트 속으로 침투한 염분은 초기 pH 12 내지 13의 고알칼리 성분을 가진 콘크리트 내부의 수산화석회와 반응하여 탄산석회를 생성함으로써 콘크리트를 중성화 시키기도 한다. 또한, 공장 폐수 지역이나 하수 지역에 축조될 경우에는 여러 화학 약품에 의한 침투를 받아 심각한 내구성 저하가 일어날 수 있다. 예를 들어, 콘크리트 구조물이 황화 수소 등의 황산 화합물이 다량으로 존재하는 산성 대기 환경이나 직접적인 산성 폐수에 접촉될 경우에는 구조물의 노후화가 촉진될 수 있다.
이러한 문제점이 시간이 경과할 경우, 거주의 쾌적함 및 철근 콘크리트의 내구성을 저해하기 때문에 이를 해결하기 위해서는 주기적인 유지 보수 방법이 요구된다.
상기와 같은 철근 콘크리트 구조물의 보수는, 콘크리트의 열화, 강재의 부식, 기타 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락 등의 열화 인자를 포함하는 콘크리트 부분을 제거한 후, 단면을 원래의 성능 또는 형태로 복원하기 위해 다양한 보수재 등을 도포 또는 충진하여 보수 공사를 실시하는 것이 일반적이다.
이러한 보수 공사를 위해 아스팔트 덧씌우기, 폴리머 콘크리트 박층 포장 보수 등 다양한 방법들이 현장에서 사용되고 있으나, 작업 시간이 걸리고 내구성이 현저히 떨어져 보수 효과가 장기간 유지되지 못하는 면이 있었다.
따라서, 우수한 접착력, 기계적 강도, 탄성, 방수성, 및 작업 효율성을 나타내어 콘크리트의 열화 및 노화된 부분을 단시간에 안정적으로 보수할 수 있고, 그에 따라 콘크리트의 수명을 연장시킬 수 있는, 새로운 보수공법이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1809485호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 콘크리트의 열화 및 노화로 인해 발생한 균열 및 층간 조인트 부위를 단시간 내에 안정적으로 보수할 수 있으며, 보수 후에도 콘크리트의 재균열 등을 방지하여 콘크리트의 수명을 연장시킬 수 있는, 콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 제거하는 단계; 상기 노화 및 열화된 부분이 제거된 콘크리트 표면을 세척하여 이물질을 제거하는 단계; 상기 세척한 콘크리트 표면의 노출된 철근 부위에 방청제를 도포하는 단계; 상기 방청제를 도포한 콘크리트 표면에 고강도 몰탈 보수재를 시공하여 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 복구하는 단계; 상기 고강도 몰탈 보수재를 시공한 콘크리트 표면에 고탄성 피막 보수재를 도포하는 단계; 상기 고탄성 피막 보수재를 경화 및 건조하는 단계; 및 상기 고탄성 피막 보수재를 도포한 부위 중, 하자 발생 여부를 확인하여 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완하는 단계;를 포함하는, 콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 고강도 몰탈 보수재는, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량%, 포틀랜드 시멘트 20 내지 40 중량%, 초속경 시멘트 1 내지 10 중량%, 반수석고 0.1 내지 5 중량%, 플라이애쉬 0.01 내지 3 중량%, 규사 0.1 내지 5 중량%, 아크릴계 수지 20 내지 50 중량%, 폴리우레탄 수지 1 내지 20 중량%, 및 잔량의 정제수를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 고탄성 피막 보수재는, 아크릴계 에멀젼 30 내지 50 중량%, 칼슘 카보네이트 20 내지 30 중량%, 이산화 티타늄 1 내지 10 중량%, 폴리우레탄 1 내지 15 중량%, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 1 내지 5 중량%, 에틸렌 글리콜 1 내지 10 중량%, 및 잔량의 정제수를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완하는 단계 이후에, 상기 고탄성 피막 보수재의 표면에 콘크리트와 동일한 색상의 콘크리트용 마감재를 도포하여 마감하는 단계를 추가 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 도포는 붓, 롤러, 스타코, 쇠흙손, 스프레이, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 작업 효율성이 우수하고 향상된 내구성 및 기계적 강도를 가지는 고강도 몰탈 보수재 및 고탄성 피막 보수재를 이용함으로써 열화 및 노화에 의해 발생한 콘크리트의 균열을 단시간에 보수할 수 있으며, 보수 후에도 재균열과 내누수를 방지할 수 있고, 급격한 온도 변화에 노출되더라도 보수 효과를 장기간 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시공이 간편하여 경제적이며, 내화학성, 방청성, 항균성 등을 개선시켜 콘크리트 구조물의 지속적이고 영구적인 열화현상을 방지할 수 있어 유지관리에 소모되는 비용을 크게 절감시킬 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 수명 연장을 위한 보수공법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 제거하는 단계; 상기 노화 및 열화된 부분이 제거된 콘크리트 표면을 세척하여 이물질을 제거하는 단계; 상기 세척한 콘크리트 표면의 노출된 철근 부위에 방청제를 도포하는 단계; 상기 방청제를 도포한 콘크리트 표면에 고강도 몰탈 보수재를 시공하여 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 복구하는 단계; 상기 고강도 몰탈 보수재를 시공한 콘크리트 표면에 고탄성 피막 보수재를 도포하는 단계; 상기 고탄성 피막 보수재를 경화 및 건조하는 단계; 및 상기 고탄성 피막 보수재를 도포한 부위 중, 하자 발생 여부를 확인하여 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완하는 단계;를 포함하는, 콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법을 제공한다.
본 발명에 따른 콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법에 의하면, 작업 효율성이 우수하고 향상된 내구성 및 기계적 강도를 가지는 고강도 몰탈 보수재 및 고탄성 피막 보수재를 이용함으로써 열화 및 노화에 의해 발생한 콘크리트의 균열을 단시간에 보수할 수 있으며, 보수 후에도 재균열과 내누수를 방지할 수 있고, 급격한 온도 변화에 노출되더라도 보수 효과를 장기간 유지할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법을 상세히 설명한다.
먼저, 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 제거하고, 상기 노화 및 열화된 부분이 제거된 콘크리트 표면을 세척하여 이물질을 제거한다. 상기 콘크리트 표면의 세척은 이물질을 제거할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 지하수를 제외한 수돗물을 이용하여 고압의 워터젯 또는 에어 노즐 등을 통해 고압 세척하는 것일 수 있다.
다음으로, 세척한 콘크리트 표면의 노출된 철근 부위에 방청제를 도포한다. 상기 방청제는 금속 또는 합금의 부식 속도를 감소시키는 화학적 화합물인 부식 억제제를 의미하는 것으로, 상기 세척한 콘크리트 표면의 노출된 철근 부위에 방청제를 도포함으로써 상기 철근의 부식을 억제할 수 있으며, 그에 따라 상기 철근을 포함하는 콘크리트 구조물의 균열 발생을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방청제는 철근의 부식을 억제하기 위한 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 비스페놀 F 형 에폭시 수지 약 20 내지 약 50 중량%, β-피넨 폴리머 약 15 내지 약 35 중량%, 스트론튬 징크 포스포실리케이트 약 1 내지 약 20 중량%, 분산제 약 1 내지 약 5 중량%, 및 증점제 약 1 내지 약 5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비스페놀 F 형 에폭시 수지 및 β-피넨 폴리머는 방청 효과를 나타내기 위한 주요 성분으로서, 상기 비스페놀 F 형 에폭시 수지 및β-피넨 폴리머를 상기 서술한 중량%로 포함함으로써, 제형 안정성을 나타냄과 동시에 철근에 도포 시 물리적 특성을 향상시킬 수 있다. 만약, 상기 비스페놀 F 형 에폭시 수지 및 β-피넨 폴리머가 상기 중량% 미만 또는 초과하여 포함될 경우, 저장 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스트론튬 징크 포스포실리케이트는 무기방청제로서, 상기 방청제에 포함되어 철근에 보호막을 형성하여 방청 효과를 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다. 만약, 상기 스트론튬 징크 포스포실리케이트가 상기 중량% 미만으로 포함될 경우 방청 성능이 미미할 수 있으며, 상기 중량%를 초과하여 포함될 경우 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분산제는 상기 구성성분의 혼합 시 액상 내에서 체질안료를 분산시켜 색상의 균일성을 확보하거나, 안료 표면에 흡착하여 전기 반발력 또는 입체 장애 효과로 안료와 안료 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 안료들이 재응집되는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어, 비이온 타입 또는 음이온 타입 중에서 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소포제는 기포를 억제하여 고른 피막을 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어, 비이온계 또는 실리콘 계열이 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 증점제는 상기 체질안료의 침강을 방지하고 작업성을 향상시키기 위해 사용되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 벤토나이트계, 우레탄계, 또는 아크릴계가 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 방청제는, 비스페놀 F 형 에폭시 수지 약 45 중량%, β-피넨 폴리머 약 30 중량%, 스트론튬 징크 포스포실리케이트 약 17.5 중량%, 실리콘계 분산제 약 4.0 중량%, 및 유기 벤토나이트 약 3.5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 방청제를 도포한 콘크리트 표면에 고강도 몰탈 보수재를 시공하여 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 복구한다. 상기 고강도 몰탈 보수재는 경화 속도가 빠르고 높은 기계적 강도를 나타내기 때문에, 상기 방청제가 도포된 콘크리트 표면에 시공됨으로써 열화 및 노화된 콘크리트 구조물을 빠르게 복구할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고강도 몰탈 보수재는, 알루미나 시멘트 약 10 내지 약 20 중량%, 포틀랜드 시멘트 약 20 내지 약 40 중량%, 초속경 시멘트 약 1 내지 약 10 중량%, 반수석고 약 0.1 내지 약 5 중량%, 플라이애쉬 약 0.01 내지 약 3 중량%, 규사 약 0.1 내지 약 5 중량%, 아크릴계 수지 약 20 내지 약 50 중량%, 폴리우레탄 수지 약 1 내지 약 20 중량%, 및 잔량의 정제수를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미나 시멘트는 A12O3의 함량이 약 50% 이상을 차지하며, 콘크리트 표면의 보수 시 초기에 강도를 신속하게 확보하기 위해서 사용되는 것으로, 약 20 내지 약 40 중량%로 포함될 수 있다. 만약, 상기 알루미나 시멘트가 약 20 중량% 미만으로 포함될 경우 초기 강도가 빠르게 확보되지 못해 양생에 오랜 기간이 소요될 수 있으며, 약 40 중량%를 초과할 경우 전체적인 기계적 강도가 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 포틀랜드 시멘트는 특성 및 용도에 따라 5 종류로 구분될 수 있으며, 상기 고강도 몰탈 보수재에 포함되는 포틀랜드 시멘트는 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 의미할 수 있으며, 구체적으로 상기 고강도 몰탈 보수재는 상기 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 약 20 내지 약 40 중량%으로 포함하는 것일 수 있다. 만약, 상기 포틀랜드 시멘트가 약 20 중량% 미만으로 포함될 경우 초기에 충분한 강도를 확보하지 못할 수 있으며, 약 40 중량%를 초과할 경우 재균열이 발생할 확률이 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초속경 시멘트는 포틀랜드 시멘트의 원료에 보크사이트, 카올린, 형석, 및 석고를 혼합하여 제조된 시멘트로, 포클랜드 시멘트와 비교하여 기본적인 재료 특성은 유사하나, 약 2 시간 내지 3 시간 이내에 실용 강도가 얻어지며 경화 후 균열 저항성이 높다. 예를 들어, 상기 고강도 몰탈 보수재는 상기 초속경 시멘트를 약 1 내지 약 10 중량%로 포함할 수 있으며, 만약 상기 초속경 시멘트가 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 양생에 오랜 시간이 소요될 수 있고, 약 10 중량%를 초과할 경우 전체적인 기계적 강도가 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반수석고는 이수석고를 약 -600 토르 이상의 감압 하에 약 75℃ 내지 약 100℃의 온도로 1 시간 이상 가열하여 얻어진 것으로서, 기계적 강도를 부여하고, 수축 팽창에 의한 균열 억제 효과를 위해 약 0.1 내지 약 5 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 반수석고가 약 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 균열 억제 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 5 중량%를 초과할 경우 반응 속도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라이애쉬는 화력발전소 등 석탄을 연료로 사용하는 시설에서 석탄을 태우고 남은 성분들이 산화물 형태로 남아 산화 실리콘이나 산화 알루미늄 성분의 미세한 먼지로 남은 것을 의미하며, 상기 플라이애쉬를 약 0.01 내지 약 3 중량%으로 포함함에 따라 수밀성 및 부착성이 향상되고, 작업성이 개선될 수 있다. 만약, 상기 플라이애쉬가 약 0.01 중량% 미만으로 포함될 경우 수밀성 및 부착성 향상 효과가 충분하게 발휘되지 않을 수 있으며, 약 3 중량%를 초과할 경우 반응 속도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 규사는 기계적 강도 및 내구성을 향상시키기 위해 사용되는 것으로, 약 1 내지 3 mm 범위의 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 고강도 몰탈 보수재는 상기 규사를 약 0.1 내지 약 5 중량%로 포함할 수 있으며, 만약 약 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 기계적 강도가 하락할 수 있으고, 약 5 중량%를 초과할 경우 작업성이 저하될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아크릴계 수지는 부착성 및 수밀성을 증대시키기 위한 역할로서 포함되는 것으로, 구체적으로는 불소 변성 아크릴 수지를 약 20 내지 약 50 중량%으로 포함할 수 있다. 만약, 상기 아크릴계 수지가 약 20 중량% 미만일 경우 부착성 및 수밀성 증대 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 50 중량%를 초과할 경우 기계적 강도 및 내구성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지는 접착성 향상을 위해 포함되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 약 1 내지 약 20 중량%으로 포함될 수 있다. 만약, 상기 폴리우레탄 수지가 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 접착성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 20 중량%를 초과할 경우 수밀성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고강도 몰탈 보수재는 산화저마늄 분말을 추가 포함할 수 있다. 상기 저마늄은 원자량이 약 72.59인 회백색의 세라믹으로서, 주로 2가 또는 4가의 화합물 형태로 존재한다. 상기 저마늄은 안정하며 내부식성이 강하므로 상기 고강고 몰탈 보수재에 추가 포함됨으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산화저마늄은, 저마늄 광석으로부터 수득된 염화 저마늄을 가수 분해하여 제조되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 산화제일저마늄(GeO) 또는 산화제이저마늄(GeO2)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 산화저마늄이 상기 고강도 몰탈 보수재의 약 0.1 내지 5 중량%로 포함됨에 따라, 상기 고강도 몰탈 보수재의 내구성이 향상될 수 있다. 만약, 상기 산화제일저마늄 분말이 약 0.1 중량% 미만으로 내구성 향상 효과가 발휘되지 않을 수 있으며, 약 0.1 중량%를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저하될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고강도 몰탈 보수재는 왁스 에멀젼을 추가 포함할 수 있다. 상기 왁스 에멀젼은 왁스 성분이 수용액 상에서 에멀젼 상태로 혼합되어 있는 것을 의미하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 비즈왁스(beeswax) 에멀젼, 카르나우바 왁스(carnauba wax) 에멀젼, 파라핀 왁스(paraffin wax) 에멀젼, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 왁스 에멀젼을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 왁스 에멀젼을 추가 포함하는 고강도 몰탈 보수재를 이용하여 보수를 진행할 경우, 상기 고강도 몰탈 보수재가 시공되는 콘크리트 부분과의 밀착력이 향상될 수 있다. 상기 왁스 에멀젼은 약 0.5 내지 약 3 중량%로 포함되는 것일 수 있으며, 만약 약 0.5 중량% 미만으로 포함될 경우 밀착력 향상 효과가 발휘되기 어렵고, 약 3 중량%를 초과하여 포함될 경우 점도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있다.
다음으로, 상기 알루미나 시멘트, 포틀랜드 시멘트, 초속경 시멘트, 반수석고, 플라이애쉬, 규사, 아크릴계 수지, 폴리우레탄 수지, 산화저마늄 분말, 왁스 에멀젼, 및 정제수를 포함하는 고강도 몰탈 보수재를 시공한 콘크리트 표면에 고탄성 피막 보수재를 도포하고 경화 및 건조시킨다. 상기 도포 방법은 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 붓, 롤러, 스타코, 쇠흙손, 스프레이, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재는 고강도 몰탈 보수재가 시공된 콘크리트의 표면에 도포됨으로써, 상기 콘크리트에 방수성, 방청성, 및 항균성을 부여하고, 향상된 탄성, 내구성 및 기계적 강도를 나타내어 콘크리트의 열화 또는 노화에 의한 재균열을 방지하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재는 아크릴계 에멀젼 약 30 내지 약 50 중량%, 칼슘 카보네이트 약 20 내지 약 30 중량%, 이산화 티타늄 약 1 내지 약 10 중량%, 폴리우레탄 약 1 내지 약 15 중량%, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 약 1 내지 약 5 중량%, 에틸렌 글리콜 약 1 내지 약 10 중량%, 및 잔량의 정제수를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 약 30 내지 약 50 중량%로 포함되는 아크릴계 에멀젼은 상기 고탄성 피막 보수재에서 방수성, 탄성, 및 내구성을 나타내기 위해 포함되는 주요 구성성분으로서, 예를 들어, 약 40 내지 약 50 중량%의 실란 변성 아크릴 수지를 고형분을 갖는 것일 수 있다. 상기 아크릴계 에멀젼은 상기 중량%로 포함됨으로써 충분한 강도 및 탄성을 나타내는 것으로서, 약 30 중량% 미만으로 포함될 경우 탄성이 하락할 수 있고, 약 50 중량%를 초과할 경우 점도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 칼슘 카보네이트는 불투명화제로서 은폐에 도움을 주며, 도막을 단단하게 하고 내후성을 갖게하는 보강제로서 포함되는 것일 수 있다. 또한, 상기 칼슘 카보네이트는 pH 완충제로 기능을 할 수 있으며, 그에 따라 콘크리트 건물을 구성하는 알칼리성의 시멘트로부터 보호되기 위해 약 6 내지 약 9의 pH로 유지되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 칼슘 카보네이트가 약 20 중량% 미만으로 포함될 경우 내후성 향상 및 pH 완충 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 30 중량%를 초과할 경우 점도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화 티타늄은 자외선 방지 및 내구성 향상 효과를 위해 포함되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 이산화 티타늄은 산화막을 형성함으로써 자외선으로부터 콘크리트가 노화되는 현상을 방지하고, 그에 따라 내구성을 향상시키는 효과를 나타낼 수 있다. 만약, 상기 이산화 티타늄이 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 상기 이산화 티타늄을 포함함에 따라 나타나는 자외선 차단 및 내구성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 10 중량%를 초과할 경우 다른 구성성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리우레탄은 상기 고탄성 피막 보수재의 접착성을 향상시키기 위해 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 폴리우레탄이 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 접착성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 15 중량%를 초과할 경우 수밀성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트는 상기 고탄성 피막 보수재의 점도를 조절하여 작업성을 향상시키기 위해 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트가 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 점도가 지나치게 하락하여 양생에 오랜 시간이 소요될 수 있으며, 약 5 중량%를 초과할 경우 작업성이 오히려 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에틸렌 글리콜은 상기 고탄성 피막 보수재의 점도를 향상시켜 작업성을 좋게하고, 내한성을 증가시키기 위해 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 에틸렌 글리콜이 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 상기 고탄성 피막 보수재의 점도가 하락하여 작업성이 하락할 수 있고, 약 10 중량%를 초과하여 포함될 경우 점도가 지나치게 상승하여 작업성이 하락하고 다른 구성성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재는 모노필라멘트사를 추가 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 모노필라멘트사는 나일론 모노필라멘트사일 수 있으며, 바람직하게는 나일론 66 모노필라멘트사를 포함할 수 있다.
상기 나일론 모노필라멘트사는 약 0.1 내지 약 1 데니어의 섬도를 갖는 것일 수 있으며, 약 0.5 cm 내지 약 2 cm의 길이로 절단된 것일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재는 약 0.1 내지 약 1 데니어의 섬도 및 0.5 내지 2 cm 길이로 절단된 나일론 66 모노필라멘트사를 포함함에 따라, 높은 기계적 강도 및 탄성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나일론 모노필라멘트사는 약 0.01 내지 약 0.5 중량%로 포함될 수 있으며, 약 0.01 중량% 미만으로 포함될 경우 기계적 강도 및 탄성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 0.5 중량%를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해되고 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 상기 고탄성 피막 보수재는 천연 해충 기피제를 추가 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 천연 해충 기피제는 레몬유칼립투스, 시트로넬라, 디레몬, 제라니올, 시트랄, 네롤 및 유칼립투스 중에서 선택되는 1종 이상의 에탄올 추출물일 수 있고, 바람직하게는 레몬유칼립투스의 에탄올 추출물일 수 있다.
상기 레몬유칼립투스는 도금양과 상록관목의 식물로서, 호주가 원산지이다. 미국 질병통제예방센터에 따르면 레몬유칼립투스 오일은 해충 퇴치제인 DEET의 유일한 대체제이다. 일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재의 구성성분으로서 레몬유칼립투스 등의 천연 해충 기피제의 추출물이 포함됨으로써, 상기 고탄성 피막 보수재를 이용한 보수 후에도 간편하고 안전하게 방충 효과를 달성할 수 있는 효과가 있다. 한편, 상기 천연 해충 기피제는 약 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있으며, 만약 상기 천연 해충 기피제가 약 1 중량% 미만일 경우 목적하는 방충 효과를 달성하기 어려우며, 약 5 중량%를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
마지막으로, 상기 고탄성 피막 보수재를 경화하여 건조한 후, 상기 고탄성 피막 보수재를 도포한 부위 중에서 하자의 발생 여부를 확인하여 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완한다. 예를 들어, 상기 고탄성 피막 보수재를 도포한 부위 중 균열이 메꾸어지지 않은 부위, 고르게 발리지 않은 부위, 및/또는 콘크리트 구조물의 신축 콘크리트 타설 시 이어치기 한 층간 조인트 부위에 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재는 약 0.1 내지 약 5.0 mm 두께로 도포되는 것일 수 있다. 만약, 상기 고탄성 피막 보수재가 약 0.1 mm 미만의 두께로 도포될 경우 콘크리트 보호 효과가 감소할 수 있으며, 약 5.0 mm를 초과할 경우 보수 시의 작업성이 하락할 수 있다. 또한, 상기 고탄성 피막 보수재를 상기 서술한 두께 범위로 도포하기 위하여, 상기 고탄성 피막 보수재를 2 회 이상 반복하여 도포할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완하는 단계 이후에, 상기 고탄성 피막 보수재의 표면에 콘크리트와 동일한 색상의 콘크리트용 마감재를 도포하여 마감하는 단계를 추가 포함할 수 있다. 상기 콘크리트용 마감재는 상기 고탄성 피막 보수재의 보수 흔적을 감추는 심미적 효과와 더불어, 콘크리트의 열화 및 노화로 인한 재균열을 방지하는 효과를 발휘하기 위해 수행되는 것으로, 예를 들어, 상기 건물 내부, 외벽 등의 색상과 동일한 도료 또는 페인트를 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 수성 페인트 등을 포함할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 실시예 3]
노화 및 열화로 인하여 균열이 발생한 3 가지 콘크리트 구조물을 준비하였다. 준비된 각각의 콘크리트 구조물에 대하여 노화 및 열화된 부분을 제거한 뒤, 워터젯을 이용하여 고압 세척하였다. 고압 세척을 진행한 뒤, 상기 콘크리트 구조물의 표면에 비스페놀 F 형 에폭시 수지 약 45 중량%, β-피넨 폴리머 약 30 중량%, 스트론튬 징크 포스포실리케이트 약 17.5 중량%, 실리콘계 분산제 약 4.0 중량%, 및 유기 벤토나이트 약 3.5 중량%을 포함하는 방청제를 도포하여 충분히 건조하였다.
다음으로, 하기 표 1의 성분을 혼합하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 3의 고강도 몰탈 보수재를 흙손을 이용하여 충진한 뒤 경화하였다. 상기 고강도 몰탈 보수재가 충분히 경화되면, 하기 표 2의 성분을 혼합하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 3의 고탄성 피막 보수재를 롤러를 이용하여 도포한 뒤 경화하였다. 경화 후, 상기 고탄성 피막 보수재를 도포한 부위 중에서 하자의 발생 여부를 확인하여 상기 고탄성 피막 보수재를 총 5.0 mm 두께가 넘지않도록 재도포하여 보완하였다. 보완 후, 콘크리트용 마감재로서 외벽 수성페인트를 도포한 뒤 12 시간 이상 건조하여 콘크리트를 보수하였다.
고강도 몰탈 보수재 구성성분(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
알루미나 시멘트 12.00 12.00 11.50
포틀랜드 시멘트 25.00 25.00 23.50
초속경 시멘트 5.00 5.00 5.00
반수석고 1.50 1.50 1.50
플라이애쉬 1.00 1.00 1.00
규사 1.50 1.50 1.50
아크릴계 수지 30.00 28.00 28.00
폴리우레탄 수지 10.00 10.00 10.00
산화저마늄 분말 - 1.25 1.25
비즈왁스 에멀젼 - - 1.00
정제수 잔량 잔량 잔량
고탄성 피막 보수재 구성성분(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
아크릴계 에멀젼 35.00 35.00 35.00
칼슘 카보네이트 25.00 25.00 25.00
이산화티타늄 7.50 7.50 7.50
폴리우레탄 12.00 12.00 11.50
2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 2.50 2.50 2.50
에틸렌 글리콜 5.00 5.00 4.50
나일론 66 모노필라멘트사 - 0.05 0.05
레몬유칼립투스 에탄올 추출물 - - 2.00
정제수 잔량 잔량 잔량
[비교예]
노화 및 열화로 인하여 균열이 발생한 콘크리트 구조물을 준비하여 노화 및 열화된 부분을 제거한 뒤 워터젯을 이용하여 고압 세척하였다. 세척한 콘크리트 표면에 대해 하기 표 3의 성분을 혼합하여 제조된 비교예의 고강도 몰탈 보수재를 충진한 뒤 경화하였다. 상기 고강도 몰탈 보수재가 충분히 경화되면 콘크리트용 마감재로서 외벽 수성페인트를 도포한 뒤 12 시간 이상 건조하여 콘크리트를 보수하였다.
고강도 몰탈 보수재 구성성분(중량%) 비교예
알루미나 시멘트 15.00
포틀랜드 시멘트 25.00
규사 3.50
아크릴계 수지 45.00
정제수 잔량
[실험예 1: 기계적 물성 측정]
상기 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예에서 제조된 고강도 몰탈 보수재 및 고탄성 피막 보수재를 시공하여 보수된 콘크리트 구조물의 대상면의 기계적 물성을 측정하였다. 측정 항목은 휨 강도, 압축 강도, 인장 강도, 및 부착 강도이며, 고강도 몰탈 보수재를 이용한 보수 공사 28일 후 KS F 4042-02 표준에 따라 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
구분 휨 강도
(N/mm2)		 압축 강도
(N/mm2)		 인장 강도
(N/mm2)		 부착 강도
(MPa)
실시예 1 24.0 69.7 12.6 2.7
실시예 2 28.6 78.9 15.6 3.0
실시예 3 30.1 83.4 18.2 3.6
비교예 11.6 33.6 5.0 2.1
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 보수공법에 의해 보수한 콘크리트 구조물의 경우, 비교예에 비하여 휨 강도, 압축 강도, 인장 강도, 및 부착 강도 성능 면에서 매우 향상된 값을 나타내었다.
[실험예 2: 탄성계수 측정]
상기 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예에서 제조된 고강도 몰탈 보수재 및 고탄성 피막 보수재를 시공하여 보수된 콘크리트 구조물의 대상면의 탄성계수를 측정하였다. 측정 방법은 KS F 2438에 의거하여 7 일간 양생 후 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
탄성계수(MPa) 2.08×105 2.63×105 2.93×105 1.34×105
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 보수공법에 의해 보수한 콘크리트 구조물의 경우, 비교예에 비하여 높은 탄성 계수를 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 3: 내수성 및 내화학성 측정]
상기 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예에서 제조된 고강도 몰탈 보수재 및 고탄성 피막 보수재를 시공하여 보수된 콘크리트 구조물의 대상면의 내수성 및 내화학성을 각각 측정하였다. 측정 방법은, 먼저 내수성의 경우 상기 실시예 및 비교예의 고강도 몰탈 보수재 및 고탄성 피막 보수재를 시공하여 보수된 콘크리트 구조물의 대상면 위에 원통형의 물탱크를 설치하여 1 개월 단위로 수분의 침투 여부를 6 개월간 확인하는 방법으로 진행하였다. 내화학성의 경우 각각의 보수된 콘크리트 구조물의 대상면에 35‰의 염분 농도를 갖는 소금물 및 2% 농도의 황산 용액을 매일 1 시간씩 처리하고, 상기 콘크리트 구조물의 표면층이 손상되었는 지를 1 일 단위로 60 일 동안 확인하였다. 측정 결과는 하기 표 6에 나타내었다.
구분 내수성 측정 결과(개월) 소금물 내화학성
측정 결과(일) 		황산 용액 내화학성
측정 결과 (일)
실시예 1 - 48 39
실시예 2 - 55 42
실시예 3 - - -
비교예 30 20 7
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 보수공법에 의해 보수한 콘크리트 구조물의 경우 비교예와 달리 6 개월 동안 수분이 전혀 침투되지 않았으며, 소금물 및 황산 용액 모두에서도 높은 내화학성을 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (5)

  1. 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 제거하는 단계;
    상기 노화 및 열화된 부분이 제거된 콘크리트 표면을 세척하여 이물질을 제거하는 단계;
    상기 세척한 콘크리트 표면의 노출된 철근 부위에 방청제를 도포하는 단계;
    상기 방청제를 도포한 콘크리트 표면에 고강도 몰탈 보수재를 흙손을 이용해 시공하여 콘크리트의 노화 및 열화된 부분을 복구하는 단계;
    상기 고강도 몰탈 보수재를 시공한 콘크리트 표면에 고탄성 피막 보수재를 롤러를 이용하여 도포하는 단계;
    상기 고탄성 피막 보수재를 경화 및 건조하는 단계;
    상기 고탄성 피막 보수재를 도포한 부위 중, 하자 발생 여부를 확인하여 상기 고탄성 피막 보수재를 재도포하여 보완하는 단계; 및
    상기 고탄성 피막 보수재의 표면에 콘크리트와 동일한 색상의 콘크리트용 마감재를 도포하여 마감하는 단계;
    를 포함하는, 콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법으로서,
    상기 고강도 몰탈 보수재는,
    알루미나 시멘트 10 내지 20 중량%, 포틀랜드 시멘트 20 내지 40 중량%, 초속경 시멘트 1 내지 10 중량%, 반수석고 0.1 내지 5 중량%, 플라이애쉬 0.01 내지 3 중량%, 규사 0.1 내지 5 중량%, 아크릴계 수지 20 내지 50 중량%, 폴리우레탄 수지 1 내지 20 중량%, 산화저마늄 분말 0.1 내지 5 중량%, 비즈왁스 에멀젼 0.5 내지 3 중량%, 및 잔량의 정제수를 포함하며,
    상기 고탄성 피막 보수재는,
    아크릴계 에멀젼 30 내지 50 중량%, 칼슘 카보네이트 20 내지 30 중량%, 이산화 티타늄 1 내지 10 중량%, 폴리우레탄 1 내지 15 중량%, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 1 내지 5 중량%, 에틸렌 글리콜 1 내지 10 중량%, 0.5 내지 2 cm의 길이로 절단된 나일론 66 모노필라멘트사 0.01 내지 0.5 중량%, 레몬유칼립투스 에탄올 추출물 1 내지 5 중량%, 및 잔량의 정제수를 포함하고,
    상기 고탄성 피막 보수재는 0.1 내지 5.0 mm 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는,
    콘크리트의 수명 연장을 위한 보수공법.
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