KR102533631B1 - 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 단면보수공법에 있어서, (a) 콘크리트 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계; (b) 보수 부위를 측정하는 단계; (c) 콘크리트 표면에 접착제를 도포하고 수용성 결정체를 분사하여 분사층을 형성하는 단계; (d) 접착제가 경화되면 고압분사기를 이용하여 분사층에 다수 개의 투입홀을 형성하는 단계; (e) 다수 개의 투입홀 중 선택된 일부 투입홀을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; (f) 상기 천공홀에 기초철근을 삽입하여 설치하는 단계; (g) 상기 기초철근 끝단에 그리드망을 설치하는 단계; (h) 상기 기초철근 끝단에 확장철근을 연장하여 설치하는 단계; (i) 콘크리트 표면과 콘크리트 표면으로 노출된 투입홀(20), 기초철근(40), 고정부(50), 그리드망(60), 확장철근(70)에 접착제를 분사하는 단계; (j) 콘크리트 표면에 몰탈 조성물을 시공하는 단면 복구 단계; 및 (k) 콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 콘크리트 단면보수공법 시공 후 콘크리트 표면을 방수방식 처리하는 공법에 있어서, (l) 구콘크리트와 신콘크리트 사이의 틈새와 신콘크리트 표면에 제1프라이머층을 5~25㎛의 두께로 형성하고, 상기 제1프라이머층의 오목부를 난연퍼티로 메워 골메움층을 형성하는 하도단계; (m) 신콘크리트 표면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계; (n) 상기 제2프라이머층에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층을 100~600㎛의 두께로 형성하는 제2중도단계; 및 (o) 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층을 10~50㎛의 두께로 형성하는 상도단계;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법{CONCRETE SECTION REPAIR METHOD AND WATERPROOFING METHOD}
본 발명은 시공된 콘크리트 구조물의 단면보수 및 방수방식 공법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 교량, 도로, 지하철, 터널, 댐 등의 콘크리트 구조물의 파손된 부분을 보수하고, 방수방식 처리하여 내수성 및 내식성을 향상시키기 위한 공법에 관한 것으로, 보수를 위한 부피에 따라 시공되는 철근의 길이를 다르게 적용하여 시공함으로써, 불필요한 자재 사용을 최소화하고, 철근을 덮도록 몰탈 조성물을 시공하여, 우수한 내구성을 확보할 수 있는 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물의 표면은 대부분 외부로 노출되도록 시공되며, 이에, 시간이 지남에 따라 노후화되어 심미성이 떨어지고, 표면에 크랙이 발생되는 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 신축면에 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 신축면에는 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 신축면에 무기계 몰탈을 이용하여 보수 보강할 수 있는 기술이 요구된다.
나아가, 콘크리트 구조물의 보수가 완료된 후 구(舊)콘크리트와 신(新)콘크리트접하는 부위의 틈새로 인하여 수밀성이 저하되고, 더 나아가, 접합 부위에 의해 구(舊)콘크리트 노화에 따른 강도 저하는 물론 수밀성이 저하되는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2005-0034978호(2005.04.15.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 보수를 위한 부피에 따라 시공되는 철근의 길이를 다르게 적용함으로써, 불필요한 자재 사용을 최소화하고, 철근을 덮도록 몰탈 조성물을 시공하여, 우수한 내구성을 확보할 수 있는 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 시공되는 몰탈 조성물 내 철망으로 이루어진 그리드망을 시공함으로써, 몰탈 조성물과의 부착성능을 강화시켜 내구성을 증진시킬 수 있는 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 콘크리트 구조물의 보수가 완료된 후, 보수 표면의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주며, 특히 폴리하이드록시아미노에테르의 뛰어난 접착성에 의해 박리에 대한 강한 내성 및 콘크리트층의 수축과 팽창에 따른 내구성을 갖도록 향상된 인장강도를 갖도록 하는 한편, 콘크리트층의 바탕면을 평평하게 하고 외부충격을 완화시킴과 동시에 방수방식기능을 갖도록하고, 수처리장의 입상 활성탄의 화학작용이나 세균에 의해 유발되는 황산에 의한 침식을 견디고 내후성, 내수성, 내마모성 및 내화학성이 우수한 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법를 제공하는 데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에 있어서, (a) 콘크리트 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계; (b) 보수 부위를 측정하는 단계; (c) 콘크리트 표면에 접착제를 도포하고 수용성 결정체를 분사하여 분사층을 형성하는 단계; (d) 접착제가 경화되면 고압분사기를 이용하여 분사층에 다수 개의 투입홀을 형성하는 단계; (e) 다수 개의 투입홀 중 선택된 일부 투입홀을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; (f) 천공홀에 기초철근을 삽입하여 설치하는 단계; (g) 기초철근 끝단에 그리드망을 설치하는 단계; (h) 기초철근 끝단에 확장철근을 연장하여 설치하는 단계; (i) 콘크리트 표면과 콘크리트 표면으로 노출된 투입홀(20), 기초철근(40), 고정부(50), 그리드망(60), 확장철근(70)에 접착제를 분사하는 단계; (j) 콘크리트 표면에 몰탈 조성물을 시공하는 단면 복구 단계; 및 (k) 콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 단면보수공법을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한, 본 발명은 콘크리트 단면보수공법 시공 후 콘크리트 표면을 방수방식 처리하는 공법에 있어서, (l) 구콘크리트와 신콘크리트 사이의 틈새와 신콘크리트 표면에 제1프라이머층을 5~25㎛의 두께로 형성하고, 제1프라이머층의 오목부를 난연퍼티로 메워 골메움층을 형성하는 하도단계; (m) 신콘크리트 표면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계; (n) 제2프라이머층에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층을 100~600㎛의 두께로 형성하는 제2중도단계; 및 (o) 세라믹메탈 함유 방수방식재층에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층을 10~50㎛의 두께로 형성하는 상도단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 방수방식공법을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명은 보수를 위한 부피에 따라 시공되는 철근의 길이를 다르게 적용함으로써, 불필요한 자재 사용을 최소화하고, 철근을 덮도록 몰탈 조성물을 시공하여, 우수한 내구성을 확보할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.
또한, 본 발명은 시공되는 몰탈 조성물 내 철망으로 이루어진 그리드망을 시공함으로써, 몰탈 조성물과의 부착성능을 강화시켜 내구성을 증진시킬 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 보수가 완료된 후, 보수 표면의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주며, 특히 폴리하이드록시아미노에테르의 뛰어난 접착성에 의해 박리에 대한 강한 내성 및 콘크리트층의 수축과 팽창에 따른 내구성을 갖도록 향상된 인장강도를 갖도록 하는 한편, 콘크리트층의 바탕면을 평평하게 하고 외부충격을 완화시킴과 동시에 방수방식기능을 갖도록하고, 수처리장의 입상 활성탄의 화학작용이나 세균에 의해 유발되는 황산에 의한 침식을 견디고 내후성, 내수성, 내마모성 및 내화학성이 우수한 현저한 효과를 보유하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 분사층에 다수 개의 투입홀이 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 천공홀이 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 기초철근이 삽입된 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 그리드망을 설치하는 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 그리드망이 설치된 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 확장철근을 설치하는 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 확장철근이 설치된 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 몰탈 조성물 시공 및 표면처리제가 도포된 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 콘크리트 방수방식공법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명에 따른 콘크리트 방수방식공법에 의한 방수구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항, 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 방향(예를 들어 "전", "후", "좌", "우", "위", "아래", "상", "하", "횡", "종", "정면", "배면", "일측", "타측", "내측" 및 "외측") 등과 같은 용어들에 관하여 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않으며, 이러한 방향의 기재는 첨부된 도면을 참조하여 구성간의 설명을 용이하게 하기 위함을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법은 교량, 도로, 지하철, 터널, 댐 등의 콘크리트 구조물의 파손된 부분을 보수하고, 방수방식 처리하여 내수성 및 내식성을 향상시키기 위한 공법에 관한 것으로, 보수를 위한 부피에 따라 시공되는 철근의 길이를 다르게 적용하여 시공함으로써, 불필요한 자재 사용을 최소화하고, 철근을 덮도록 몰탈 조성물을 시공하여, 우수한 내구성을 확보할 수 있는 콘크리트 단면보수공법 및 방수방식공법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법은 (a) 콘크리트 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계, (b) 보수 부위를 측정하는 단계, (c) 콘크리트 표면에 접착제를 도포하고 수용성 결정체를 분사하여 분사층(10)을 형성하는 단계, (d) 접착제가 경화되면 고압분사기를 이용하여 분사층(10)에 다수 개의 투입홀(20)을 형성하는 단계, (e) 다수 개의 투입홀(20) 중 선택된 일부 투입홀(20)을 천공하여 천공홀(30)을 형성하는 단계, (f) 상기 천공홀(30)에 기초철근(40)을 삽입하여 설치하는 단계, (g) 상기 기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 설치하는 단계, (h) 상기 기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계, (i) 콘크리트 표면과 콘크리트 표면으로 노출된 투입홀(20), 기초철근(40), 확장철근(70), 그리드망(60)에 접착제를 분사하는 단계, (j) 콘크리트 표면에 몰탈 조성물을 시공하는 단면 복구 단계 및 (k) 콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성된다.
(a) 콘크리트 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계
콘크리트의 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계는 콘크리트 구조물의 표면에 발생된 균열, 박리, 탈락 등의 문제점을 해소하기 위한 단면보수 공법 중 콘크리트 표면을 정리정돈하여, 보수를 위한 조성물 등이 콘크리트 표면에 용이하게 부착되도록 하는 단계이다.
먼저, 수공구 또는 전동공구 등을 이용하여 철근이 노출되도록 파취하고, 오물, 레이턴스를 제거한다.
다음으로, 콘크리트 표면에서 누수부위 및 급결 지수처리를 요하는 부분을 경화시키도록 프롬시멘트를 도포한다. 한편, 프롬시멘트를 도포하는 과정은 생략될 수 있음은 물론이다.
여기에서, 프롬시멘트는 초속경, 초기 고강도, 무수축, 미세립자, 해수 은결 및 내화학성의 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.
이때, 콘크리트 표면을 표면처리하기 위해서는 페놀프탈렌 용액을 이용하여 중성화 정도를 확인한 후 진행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 콘크리트 표면을 그라인드, 브레이커, 햄머 등과 같은 전동공구 또는 수공구를 이용하여 치핑(chipping)한다.
치핑되는 부위는 콘크리트 표면의 균열, 박리, 탈락이 발생된 부분 이외에도 콘크리트 구조물 내측으로 여유있게 제거하는 것이 바람직하다.
한편, 치핑을 하는 과정에서 구콘크리트(1)에 설치된 철근이 노출될 수도 있다. 이러한 과정에서 콘크리트 구조물 내측으로 여유있게 제거하여 철근이 노출되는 정도를 최대로 하고,
철근이 완전히 노출되도록 하고, 오물, 레이턴스 등 기타 잡물이 제거되도록 함으로써, 후술되는 방청제 및 보수 보강을 위한 조성물 등이 콘크리트 표면에 용이하게 부착되도록 한다.
다음으로, 콘크리트 표면에 고압살수기를 이용하여 세척을 함으로써, 콘크리트 표면에 잔여물 등이 남아있지 않도록 세척한다.
이때, 세척과정은 프롬시멘트가 도포된 경우, 상기 프롬시멘트의 경화가 완료된 후 실시하는 것이 바람직하다.
나아가, 세척 과정은 고압 살수기를 이용하여 물을 고압으로 살수하되, 부착강도 증진을 위해 200 내지 300bar의 수압으로 세척한다.
다음으로, 콘크리트 표면 외측으로 철근이 노출된 경우, 노출된 철근의 녹을 제거하고, 녹제거형 방청제를 도포한다.
이때, 구콘크리트(1)에 시공된 철근이 후술되는 기초철근(40) 및 그리드망(60)과 간섭이 발생될 소지가 있는 경우, 철근 일부분을 절단한 후 녹제거형 방청제를 도포한다.
여기에서, 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 표면 외측으로 노출된 철근의 부식된 부분을 중화하여 녹을 제거하고, 내산성에 의한 철근의 부식을 방지한다.
다음으로, 콘크리트 표면 외측으로 철근이 노출된 경우, 녹제거형 방청제 도포 후, 코팅형 방청제를 한번 더 도포한다.
여기에서, 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 방지함으로써, 후술되는 몰탈 조성물이 시공되어 신콘크리트(2)가 형성되더라도 철근의 부식으로 인하여 신콘크리트(2)와의 탈락을 방지할 수 있다.
나아가, 코팅형 방청제 도포시 철근과의 부착력이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 시멘트 분말과 혼합하여 도포될 수 있다.
이에, 수성으로 이루어진 코팅형 방청제에 시멘트 분말을 혼합하여 도포함으로써, 점도를 향상시켜 철근과의 부착력이 강화되도록 할 수 있다.
(b) 보수 부위를 측정하는 단계
보수 부위를 측정하는 단계는 (a) 콘크리트 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계에서 콘크리트 표면을 파취하면, 후술되는 몰탈 조성물을 타설하기 전 상기 몰탈 조성물이 시공되기 위한 보수 부위의 부피를 측정하는 단계이다.
이때, 측정은 레이저 스캐너 등으로 이루어질 수 있으며, 부피의 정확한 측정을 위하여 다수 개의 레이저 스캐너가 구비되거나 또는 거푸집 등으로 내부 공간을 마감한 후 부피 측정이 이루어질 수 있다.
(c) 콘크리트 표면에 접착제를 도포하고 수용성 결정체를 분사하여 분사층(10)을 형성하는 단계
부피 측정이 완료되면, 콘크리트 표면과 노출된 철근에 접착제를 도포하고, 수용성 결정체를 분사한다.
이때, 분사되는 수용성 결정체는 소금 등으로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 분사층에 다수 개의 투입홀이 형성된 예를 나타낸 도면이다.
(d) 접착제가 경화되면 고압분사기를 이용하여 분사층(10)에 다수 개의 투입홀(20)을 형성하는 단계
다수 개의 투입홀(20)을 형성하는 단계는 상기 (c) 콘크리트 표면에 접착제를 도포하고 수용성 결정체를 분사하여 분사층(10)을 형성하는 단계가 완료된 후, 접착제가 경화되면, 고압분사기를 이용하여 수용성 결정체를 용해하여 접착제가 도포된 콘크리트 표면에 다수 개의 투입홀(20)을 형성한다.
여기에서, 투입홀(20)은 도포된 접착제 층의 표면 거칠기를 거칠게 함으로써, 후술되는 몰탈 조성물과의 부착력을 향상시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 천공홀이 형성된 예를 나타낸 도면이다.
(e) 다수 개의 투입홀(20) 중 선택된 일부 투입홀(20)을 천공하여 천공홀(30)을 형성하는 단계
다수 개의 투입홀(20) 중 선택된 일부 투입홀(20)을 천공하여 천공홀(30)을 형성하는 단계는 상기 (d) 단계에서 다수 개 형성된 투입홀(20) 중 선택된 하나 이상의 투입홀(20)을 관통하여 콘크리트 표면에 기초철근(40)이 삽입될 수 있도록 천공하여 천공홀(30)을 형성하는 단계이다.
이때, 다수 개의 천공홀(30)을 형성하는 경우, 천공홀(30)과 천공홀(30) 사이의 간격은 서로 동일하게 이루어지도록 형성될 수 있다.
이에, 각각의 천공홀(30)에 후술되는 기초철근(40)이 삽입되고, 다수 개의 기초철근(40) 간격이 서로 동일하게 이루어짐으로써, 시공되는 몰탈 조성물과의 우수한 부착강도를 유지할 수 있다.
나아가, 콘크리트 표면의 천공은 코어드릴 또는 천공기 등 작업 공구에 의해 이루어질 수 있다.
설계조건에 따라, 천공홀(30)을 형성하는 단계가 완료되면, 천공홀(30) 내에 잔여물 또는 콘크리트 표면의 잔여물을 제거하도록 고압 공기를 쏘아 세척이 이루어지도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 기초철근이 삽입된 예를 나타낸 도면이다.
(f) 천공홀(30)에 기초철근(40)을 삽입하여 설치하는 단계
천공홀(30)에 기초철근(40)을 삽입하여 설치하는 단계는 상기 (e) 단계에서 형성된 천공홀(30)에 기초철근(40)을 삽입하여 고정되도록 하는 단계이다.
여기에서, 기초철근(40)은 도 4를 참조하여 설명하면, 일측은 폐쇄되고, 타측은 개구된 원형 봉 형태로 이루어질 수 있으며, 내주면에 내측나사산(41)이 형성된다.
이러한 기초철근(40)은 천공홀(30)에 삽입되되, 상기 천공홀(30)의 깊이보다 길이가 길게 이루어짐으로써, 콘크리트 표면 외측으로 일부분이 노출되도록 시공된다.
이때, 기초철근(40)이 노출되는 길이는 콘크리트 표면으로부터 약 50~100mm가 적당하며, 보수를 위한 콘크리트 파손 부위의 깊이가 50mm보다 작을 경우에는 몰탈 조성물이 시공되는 깊이보다 작은 깊이로 노출되도록 설치될 수 있다.
예를 들어, 보수를 위한 콘크리트 파손 부위의 깊이가 약 30mm인 경우, 천공홀(30)에 삽입되어 콘크리트 표면 외측으로 노출되는 기초철근(40)의 길이는 30mm 보다 작게 이루어져 몰탈 조성물이 시공되어 보수가 완료된 콘크리트 구조물 외부로는 기초철근(40)이 노출되지 않도록 한다.
설계조건에 따라, 천공홀(30)에 기초철근(40) 삽입시, 상기 천공홀(30)에 기초철근(40)과의 부착력을 향상시키기 위하여 접착제가 주입될 수 있다.
이러한 접착제는 천공홀(30)에 삽입된 기초철근(40)과의 부착력 증진뿐만 아니라 천공홀(30)에 간극이 형성되지 않도록 천공홀(30)이 형성되는 공간을 가득 메워 진동이나 충격에 의해 기초철근(40)이 이탈되거나 파손되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 그리드망을 설치하는 단계를 나타낸 흐름도이며, 도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 그리드망이 설치된 예를 나타낸 도면이다.
(g) 기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 설치하는 단계는 천공홀(30)로 삽입된 기초철근(40) 끝단에 철망으로 이루어진 그리드망(60)을 고정시켜 시공되는 몰탈 조성물의 부착강도를 향상시키기 위한 단계로, 도 5를 참조하여 설명하면, (g1) 상기 기초철근(40) 내부 공간에 접착제를 주입하는 단계 및 (g2) 상기 기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 기초철근(40) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계를 포함하여 구성된다.
(g1) 기초철근(40) 내부 공간에 접착제를 주입하는 단계
기초철근(40) 내부 공간에 접착제를 주입하는 단계는 천공홀(30)로 삽입된 기초철근(40)의 타측 개구된 공간을 통해 내부 공간으로 접착제를 주입하는 단계이다.
이러한 접착제는 상기 기초철근(40)의 타측 개구된 공간으로 삽입되어 체결되는 고정부(50)와의 부착력을 향상시키기 위한 기능을 수행할 뿐만 아니라, 기초철근(40) 내측 공간을 가득 메워 간극이 형성되지 않도록 한다.
(g2) 기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 기초철근(40) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계
기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 기초철근(40) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계는 기초철근(40)의 타측 개구된 공간에 고정부(50)를 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계이다.
이를, 도 6을 참조하여 상세히 설명하면, 먼저, 천공홀(30)로 삽입된 기초철근(40)의 타측 개구된 공간에 접착제 주입이 완료되면, 상기 기초철근(40)의 타측 끝단에 철망으로 이루어진 그리드망(60)을 밀착시킨다.
이때, 철망으로 이루어진 그리드망(60)은 도 6에 도시된 바와 같이, 격자 형태로 이루어지며, 가닥가닥이 매우 얇게 이루어져 소정 범위 내에서 휨이 발생되는 그리드망(60)을 사용하는 것이 바람직하다.
나아가, 그리드망(60)을 밀착시키면 기초철근(40) 내에 주입된 접착제에 의해 그리드망(60)은 임시로 고정된 상태가 된다.
다음으로, 기초철근(40) 내에 주입된 접착제가 완전히 굳기 전에 상기 기초철근(40)의 타측 개구된 공간으로 고정부(50)를 삽입시켜 체결한다.
이때, 기초철근(40)과 고정부(50)는 상기 기초철근(40)의 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 일측 외주면에 형성된 결속나사산(51)이 맞물려 체결됨으로써, 나사산 결합에 의해 고정된다.
바람직하게는, 고정부(50)가 기초철근(40)에 체결되는 과정에서 격자 형태의 그리드망(60)의 개구된 공간 일부분을 관통한 후 기초철근(40)에 체결됨에 따라, 그리드망(60)은 고정부(50)에 의해 기초철근(40) 끝단에 견고하게 고정된 상태가 된다.
한편, 보수가 이루어지는 깊이에 따라 기초철근(40)과 그리드망(60) 및 고정부(50)에 의해서만 마감이 이루어지고, 후술되는 확장철근(70)이 연장되어 설치되지 않는 경우, 고정부(50)의 타측으로 외측나사산(52)이 형성되도록 돌출된 타측 일부분을 그라인더 등을 이용하여 절단 후 시공이 이루어질 수 있다.
이는, 보수가 이루어지는 깊이에 따라 확장철근(70)의 설치가 불필요한 경우, 고정부(50) 타측 일부분을 절단하여 시공함으로써, 후술되는 몰탈 조성물 내에 고정부(50)가 완전히 메몰된 형태로 시공이 이루어지도록 하여 몰탈 조성물 외측으로 노출되지 않도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 확장철근을 설치하는 단계를 나타낸 흐름도이며, 도 8은 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 확장철근이 설치된 예를 나타낸 도면이다.
(h) 기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계
기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계는 보수를 하고자 하는 콘크리트 깊이에 따라, 기초철근(40)에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계로, 도 7을 참조하여 설명하면, (h1) 고정부(50) 외주면에 형성된 외측나사산(52)과 확장철근(70)의 체결나사산(71)을 체결하여 기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계 및 (h2) 상기 확장철근(70) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 확장철근(70) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계를 포함하여 구성된다,.
(h1) 고정부(50) 외주면에 형성된 외측나사산(52)과 확장철근(70)의 체결나사산(71)을 체결하여 기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계
기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계는, 도 8을 참조하여 설명하면, 기초철근(40) 타측에 체결된 고정부(50)의 타측 외주면에 형성된 외측나사산(52)과 확장철근(70)의 일측 내주면에 형성된 내측나사산(41)이 맞물려 체결되도록 함으로써, 나사산 결합에 의해 확장철근(70)이 연장된 형태로 설치되도록 하는 단계이다.
여기에서, 확장철근(70)은 도 8을 참조하여 설명하면, 일측과 타측이 개구된 원형 봉 형태로 이루어질 수 있으며, 일측은 개구되어 내주면에 체결나사산(71)이 형성되고, 타측도 개구되어 내주면에 내측나사산(41)이 형성된다.
(h2) 확장철근(70) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 확장철근(70) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계
확장철근(70) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 확장철근(70) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계는 확장철근(70) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 확장철근(70) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계로, 상기 (g2) 단계와 동일하게 이루어진다.
이와 같이, 시공되는 콘크리트 깊이에 따라, (h) 단계를 반복함으로써, 확장철근(70)에 다른 확장철근(70)을 연장하여 시공이 이루어질 수도 있다.
예를 들어, 상기 (b) 단계에서 측정된 보수 면적에 따라 콘크리트 보수가 이루어지는 깊이가 깊은 경우, (g) 단계 시행 후, (h) 단계를 다수 회 반복하여 시공함으로써, 기초철근(40)에 연장된 형태로 고정부(50), 그리드망(60) 및 확장철근(70)이 다수 회 반복되어 설치될 수 있다.
또한, 다수 개의 천공홀(30)이 형성되는 경우, 각각의 천공홀(30)에 기초철근(40)이 삽입됨에 따라, 상기 (g) 단계와 (h) 단계는 상기 (b) 단계에서 측정된 보수 면적에 따라 다수 회 반복되어 시공될 수 있다.
이러한 단계를 반복하여 시공함으로써, 기초철근(40)과 이에 연장된 확장철근(70)에 의한 하나의 구조물은 몰탈 조성물 내에서 견고하게 설치되고, 철근의 기능을 수행하여, 보수를 위한 콘크리트 부위의 내구성은 물론 강도, 부착력 등을 향상시킬 수 있다.
(i) 콘크리트 표면과 콘크리트 표면으로 노출된 투입홀(20), 기초철근(40), 고정부(50), 그리드망(60), 확장철근(70)에 접착제를 분사하는 단계
콘크리트 표면과 콘크리트 표면으로 노출된 투입홀(20), 기초철근(40), 고정부(50), 그리드망(60), 확장철근(70)에 접착제를 분사하는 단계는 몰탈 조성물을 시공하기 전 노출된 부분 모두에 접착제를 분사하는 단계이다.
이때, 접착제는 액상형 접착제를 뿌리듯이 분사하는 것이 바람직하며, 이는, 그리드망(60)의 형태적 특성에 의해 접착제의 도포가 어렵기 때문에 액삭형 접착제를 분사함으로써, 콘크리트 표면과 콘크리트 표면 외측으로 노출된 부분 모두에 접착제가 분사되도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 단면보수공법에서 몰탈 조성물 시공 및 표면처리제가 도포된 예를 나타낸 도면이다.
(j) 콘크리트 표면에 몰탈 조성물을 시공하는 단면 복구 단계
콘크리트 표면에 몰탈 조성물을 시공하는 단면 복구 단계는 상기 (i) 단계에서 콘크리트 표면과 콘크리트 표면 외측으로 노출된 부분에 접착제 분사가 완료되면, 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물 및 경화제와 함께 혼합하여 시공하는 단계이다.
여기에서, 몰탈 조성물은 구조물의 단면보수를 위하여 시공되는 몰탈로서, 결합재 25.5 내지 43.5 중량%, 산화규소 36.35 내지 45 중량%, 분산제 0.05 내지 0.1중량%, 폴리머 수지 0.5 내지 1중량%, 실리카흄 1.3 내지 2 중량%, 수산화칼륨 5.9 내지 29 중량%, 소포제 0.1 내지 3.5 중량%, 섬유보강재 0.1 내지 3.5 중량%, 실리카 에어로겔 5 내지 10 중량% 및 메타카오린 2 내지 3 중량%가 혼합되어 이루어지되, 상기 혼합된 무기계 폴리머 몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 물 15 내지 20 중량부와 경화제 5 내지 10 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 경화제의 혼합비율이 5 중량부 미만이면, 상기 (i) 단계에서 보수하고자 하는 면에 분사된 접착제(주제)와의 반응력이 저하되어 콘크리트의 표면과 시공되는 조성물의 부착력이 저하되며, 10 중량부를 초과하면 불필요한 경화제 사용으로 인해 조성물의 경화성이 저하되어 내구성을 기대하기 어렵고, 비용이 증대되는 문제점이 있다.
상기 (j) 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.
여기에서, 고로슬래그 시멘트는 세철을 제조할 때 얻어지는 부산물로, 수화 경화하는 경향이 있어 시멘트의 주제료로 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.
또한, 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.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 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.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 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.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 폴리머 수지는 탄성, 부착강도, 휨강도, 인장강도 및 내구성, 휨인성, 방수 및 표면경도를 증진시킨다.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 실리카흄은 높은 분말도를 지니기 때문에 재료의 혼합과정에서 공극량을 최소화하여 강도와 내구성을 향상시킨다.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 수산화칼륨은 가성칼륨이라고도 하는데, 탄산칼륨을 석회유와 반응시키는 가성(加成)화법을 이용하여 생성되거나 또는 염화칼륨수용액을 전기분해하여 생성되며, 일반적으로 콘크리트 혼화제로 사용된다.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 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, 0.1 중량% 미만이 혼합되면 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 나타나는 반면, 3.5 중량%를 초과할 경우, 공기연행이 높아져 작업성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 섬유보강재는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 혼합시, 공극을 최대한 줄이고 재료간의 연결과 접착을 강화하기 위한 기능을 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 0.1 중량% 미만이 혼합되면 보강력을 기대할 수 없는 반면, 3.5 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.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 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.
또한, (j) 단계에서 시공되는 무기계 폴리머 몰탈 조성물 중 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.
이러한 혼합비율로 이루어진 결합재는 상기 재료들을 결합하고, 보수 보강을 요하는 콘크리트 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 및 메타카오린으로 이루어진 무기계 폴리머 몰탈 조성물과 혼합되는 경화제는 퍼옥사이드 경화제로 이루어질 수 있다.
설계조건에 따라, 몰탈 조성물 시공시 보수를 하고자 하는 범위가 넓은 경우, 몰탈 조성물이 흘러 내리는 현상을 방지하기 위하여, 단면보수가 이루어지는 형태에 따라 별도의 거푸집이 설치된 후 몰탈 조성물이 시공될 수 있음은 물론이다.
(k) 콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계
콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계는 상기 (j) 단계에서 몰탈 조성물의 시공이 완료되면, 시공이 완료된 신콘크리트(2) 표면에 단열을 위한 표면 처리가 이루어지도록 하는 단계로, 표면 처리를 위한 표면처리재를 신콘크리트(2) 표면에 도포하여 마감한다.
여기에서, 표면처리재는 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.
상기 (k) 단계에서 도포되는 표면처리제 중 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.
상기 (k) 단계에서 도포되는 표면처리제 중 수지계 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.
상기 (k) 단계에서 도포되는 표면처리제 중 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.
이러한 표면처리재는 물 5 내지 15 중량부가 혼합되어 사용될 수도 있고, 도포되는 표면에 약 400μ의 두께를 갖도록 코팅될 수 있다.
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 과정을 통해 이루어지는 콘크리트 단면보수공법은 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 이용하여 파손된 부분을 보수함으로써, 부착력을 향상시키고 높은 고강도를 유지함과 동시에 휨강도 및 내구성을 향상시킨다.
또한, 보수를 위한 부피에 따라 시공되는 철근(기초철근(40)과 확장철근(70))의 길이를 다르게 적용함으로써, 불필요한 자재 사용을 최소화하고, 철근을 덮도록 몰탈 조성물을 시공하여, 우수한 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 시공되는 몰탈 조성물 내 철망으로 이루어진 그리드망(60)을 시공함으로써, 부착성능을 강화시켜 내구성을 증진시킬 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 콘크리트 방수방식공법을 나타낸 흐름도이며, 도 11은 본 발명에 따른 콘크리트 방수방식공법에 의한 방수구조를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 콘크리트 방수방식공법은 상기 도 1 내지 도 9에서 서술된 콘크리트 단면보수공법 시공 후 콘크리트 표면을 방부방식 처리하는 공법에 관한 것으로, (l) 구콘크리트(1)와 신콘크리트(2) 사이의 틈새와 신콘크리트(2) 표면에 제1프라이머층(100)을 5~25㎛의 두께로 형성하고, 상기 제1프라이머층(100)의 오목부를 난연퍼티로 메워 골메움층(200)을 형성하는 하도단계, (m) 신콘크리트(2) 표면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층(300)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계, (n) 상기 제2프라이머층(300)에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 100~600㎛의 두께로 형성하는 제2중도단계 및 (o) 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(500)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 상도단계를 포함하여 구성된다.
(l) 구콘크리트(1)와 신콘크리트(2) 사이의 틈새와 신콘크리트(2) 표면에 제1프라이머층(100)을 5~25㎛의 두께로 형성하고, 상기 제1프라이머층(100)의 오목부를 난연퍼티로 메워 골메움층(200)을 형성하는 하도단계
하도단계는 상기 (a) 내지 (k) 단계에서 콘크리트 단면보수가 이루어진 신콘크리트(2)와 구콘크리트(1) 사이의 틈새 및 상기 신콘크리트(2) 표면에 제1프라이머층(100)을 형성하는 단계로, 콘크리트 구조물의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주는 기능을 수행한다.
이러한 제1프라이머층(100)은 후술되는 골메움층(200) 및 제2프라이머층(300)과의 밀접한 결합을 형성한다.
여기에서, 제1프라이머층(100)은 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 50~70중량부와 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane) 10~40중량부 및 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine) 10~20중량부를 포함하여 구성되는 제1프라이머를 도포하여 형성된다.
환경호르몬을 함유한 에스테르 변성 비스페놀 A형 에폭시수지와 달리 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지는 상하(폐)수처리장과 같은 수처리시설의 방수방식공사에 사용이 가능한 환경 친화적인 에폭시조성물이고, 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지의 함량이 50중량부 미만이면 전체적인 물성이 저하되어 투수성과 접착성이 낮으며, 70중량부를 초과하면 저점성의 특성상 도포 후 경화가 더딘 문제가 있어 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane)은 제1프라이머층(100)과 시공면에 대한 접착력을 강화시키고 들뜸현상을 방지하는 역할을 하며, 상기 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine)는 경화제 역할을 하고, 효율적인 효과를 얻기 위해 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기(l) 단계는 제1프라이머를 도포하여 제1프라이머층(100)을 형성한 후 약 60분 이상의 시간이 경과되도록 하여 이후에 자세히 설명될 난연퍼티를 상기 제1프라이머층(100)의 공극과 균열 부위에 충진할 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 제1프라이머층(100)의 오목부 즉, 제1프라이머층(100)의 공극과 균열 부위를 난영 퍼티로 메워 골메움층(200)을 형성하는 단계로, 평탄한 바탕면이 형성되도록 한다.
이때, 골메움층(200)은 구콘크리트(1)와 신콘크리트(2) 사이의 틈새, 즉 경계부위에 형성된 홈에도 메워지도록 형성될 수 있다.
여기에서, 골메움층(200)은 고무변성 에폭시수지(ru콘크리트 방수방식공법er-modified epoxy resin) 20~40중량부와 분산제 0.1~0.6중량부와 점도조절제 0.1~2.0중량부와 암모늄폴리포스페이트(ammonium polyphosphate) 4~40중량부와 펜타에리트리톨(pentaerythrito) 10~20중량부와 멜라민(melamine) 10~30중량부와 지당 1~5중량부와 실리카(silica) 1~10중량부와 질석 2~10중량부와 알루미나(alumina) 0.1~15.0중량부와 암모늄옥타몰리베이트 0.~5.0중량부와 수산화알루미늄(aluminium hydroxide) 0.1~5.0중량부 및 제이인산소다 1.0~3.0중량부를 포함하여 구성되는 난연퍼티를 도포하여 형성된다.
상기 (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 고무변성 에폭시수지는 수지 조성물의 접착성, 내열성 및 절연성을 높이는 역할을 수행한다. 일반적으로, 러버는 선형구조의 고분자 물질로 미량의 미반응기를 가지고 있다. 이러한 러버의 미반응기는 경화반응에 참가하기 어려워 경화되는 러버의 가교밀도를 떨어뜨리기 때문에 이는 결국 내열성 저하의 원인이 된다. 따라서, 본 발명은 러버와 에폭시 수지를 중합시켜 러버의 미반응기가 최소화됨에 따라 경화반응성이 향상된 러버 변성 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이러한 고무변성 에폭시수지는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR: acrylonitrile-butadiene ru콘크리트 방수방식공법er), 카복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN: carboxyl terminated butadiene acrylonitrile) 고무, 에폭시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ETBN: epoxy terminated butadiene acrylonitrile) 고무 및 아민 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ATBN: amine terminated butadiene acrylonitrile) 고무로 이루어지는 군에서 선택되는 고무로 변성된 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 여기서, 러버 변성 에폭시 수지는 카복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무와 페놀 노볼락형 에폭시 수지를 중합시켜 변성한 수지 또는 카복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무와 비스페놀 A형 에폭시 수지를 중합시켜 변성한 수지인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 러버와 에폭시 수지를 중합시킬 때 반응비율(중량%)은 특별히 한정되지 않으나, 접착성, 내열성 및 경화 반응성 등을 고려할 때 러버와 에폭시 수지를 2:8 내지 6:4의 비율로 반응시키는 것이 바람직하며, 3:7의 비율로 반응시키는 것이 더욱 바람직하다.
이러한 고무변성 에폭시수지는 당량(epoxy equivalent weight)이 300 내지 500g/eq이고, 중량평균분자량(Mw)이 30,000 내지 60,000인 것이 바람직하다. 상기 범위 내의 당량 및 중량평균분자량을 가지는 고무 변성 에폭시수지를 사용할 경우 수지 조성물의 접착성, 내열성을 보다 높일 수 있기 때문이다. 본 발명에서의 '에폭시 당량'은 에폭시기 1개당 에폭시 공중합체의 분자량으로 정의될 수 있다.
한편, 본 발명의 난연퍼티에 포함되는 고무변성 에폭시수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나 난연퍼티의 물성(접착성, 내열성, 절연성 등) 및 제조효율(제조과정 및 비용)을 고려할 때, 20~40중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 분산제와 점도조절제는 각각 분산을 돕고 배합시 발생하는 마찰열을 줄여주고, 점도를 낮춰 용이하게 배합하기 위한 것으로서, 각각 0.1~0.6중량부와 0.1~2.0중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 암모늄폴리포스페이트는 난연제로 획스트 (Hoechst) 사의 Hostaflam AP462, AP422, (주)유니버샬켐텍사의 melfree FR-M 및 쉬안다케미컬 (Shifang Anda Chemical Co.,Ltd.) 사 APP 제품이 사용가능하며 장쇄형을 사용하는 것이 바람직하고, 4~40중량부가 포함되며 4중량부 미만인 경우에는 난연성이 낮아지며, 40중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 부착성이 떨어지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 펜타에리티오톨은 콘크리트 열화시 탄소막을 부풀게하는 성분으로 10~20중량부가 포함되고, 10중량부 미만인 경우에는 유효 효과가 미미하며, 20중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 난연성이 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 멜라민은 콘크리트 열화시 250~300℃에서 분해가스를 방출하는 동시에 탄소막을 부풀게하는 작용을 하는 성분으로 10~30중량부가 사용되고, 10중량부 미만인 경우 팽창성이 떨어지고 30중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 부착성이 떨어질 수 있으므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 지당은 내열제로 1~5중량부가 포함되고, 1중량부 미만인 경우에는 내열성이 떨어지며, 5중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티 시공시 손에 묻어남이 증가되어 작업성이 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 실리카는 내열제로 1~10중량부가 포함되고, 1중량부 미만인 경우에는 내열성이 떨어지며, 10중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티 시공성이 떨어지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 질석은 내열제로 2~10중량부가 포함되고, 2중량부 미만인 경우에는 난연퍼티의 고온 흐름성이 증가되며, 10중량부를 초과하는 경우에는 점도가 증가하여 난연퍼티 제조가 어려워지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 질석은 락스미무역상사 (Laxmi Trading Industry)의 chemical grade150, 프레미어 마이카 (Premier Mica Company) 사의 Raw / Crude Vermiculite (40 mesh) 제품이 사용가능하며 마이카는 프레미어 마이카 (Premier Mica Company)사의 PREMICA-ACL, PREMICA-30 제품이 사용가능하며 50 μm 미만의 미분말화된 제품을 사용하는 것이 분산에 바람직하다,
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 알루미나는 내열제로 0.1~15중량부가 포함되고, 0.1중량부 미만인 경우에는 유효 효과가 미미하며, 15중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 제조가 어려워지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 암모늄옥타몰리베이트와 수산화알루미늄은 연기저감제로 징크하이드록시스태넌트, 징크보레이트가 함께 혼합되어 사용될 수 있고, 콘크리트 열화시 가스 및 연기를 줄여주는 성분으로 각각 0.1~5.0중량부가 포함되며, 0.1중량부 미만인 경우에는 저감제의 성능이 미미하고, 5.0중량부를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 유연성이 나빠지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (l) 단계에서 형성되는 골메움층(200) 중 제이인산소다는 난연퍼티의 유연성을 조절하는 성분으로 1.0~3.0중량부가 포함되고, 1.0중량부 미만인 경우에는 난연퍼티의 유연성이 떨어지며, 3.0중량부를 초과하는 경우에는 고온 유동성이 증가되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
즉 난연퍼티에 의해 형성되는 골메움층(200)은 내열성이 뛰어나고 시공 후 경화가 되지 않아 재시공이 가능하며, 콘크리트 열화시 유해가스 발생량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
(m) 신콘크리트(2) 표면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층(300)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계
제1중도단계는 상기 (l) 단계와 (l) 단계 시행 후, 처리된 바탕면, 즉 제1프라이머층(100)의 상부와 골메움층(200)의 상부에 내구성, 내수성, 탄성력 및 강한 부착강도를 갖는 제2프라이머층(300)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 단계로, 후술되는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)과 강한 부착력으로 박리성에 대한 우수한 내성이 형성되도록 한다.
여기에서, 제2프라이머층(300)은 상기에서 서술된 제1프라이머층(100)과 골메움층(200)과의 부착력을 높이기 위해 주제로 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 50~70중량부와 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane) 10~40중량부와 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine) 10~20중량부를 포함하고, 이와 더불어 후술되는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)과의 부착력 및 박리에 대한 내성을 높이기 위해 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 5~15중량부를 포함하여 구성되는 제2프라이머를 도포하여 형성된다.
즉 제2프라이머층(300)은 제1프라이머층(100)과 골메움층(200) 사이의 간극을 메워 상기 제1프라이머층(100)과 골메움층(200)에 의해 형성된 바탕면을 더욱더 평탄하게 할 뿐만 아니라 후술되는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)과의 부착력 및 박리에 대한 내성이 향상되도록 하고, 내구성, 내수성을 갖도록 한다.
상기 (m) 단계에서 형성되는 제2프라이머층(300) 중 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지는 상하(폐)수처리장과 같은 수처리시설의 방수방식공사에 사용이 가능한 환경 친화적인 에폭시조성물이고, 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지의 함량이 50중량부 미만이면 전체적인 물성이 저하되어 투수성과 접착성이 낮으며, 70중량부를 초과하면 저점성의 특성상 도포 후 경화가 더딘 문제가 있어 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (m) 단계에서 형성되는 제2프라이머층(300) 중 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane)은 제1프라이머층(100)과 콘크리트 표면에 대한 접착력을 강화시키고 들뜸현상을 방지하는 역할을 하며, 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine)은 경화제 역할을 하고, 효율적인 효과를 얻기 위해 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, (m) 단계에서 형성되는 제2프라이머층(300) 중 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 후술되는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재에 포함되는 폴리하이드록시아미노에테르(polyhydroxy aminoether, PHAE)에 의해 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)이 상기 제2프라이머층(300)과 강한 부착력 및 박리에 대한 강한 내성을 갖도록 한다.
또한, 제2프라이머층(300)을 형성하는 제2프라이머는 소포제 0.1~0.3중량부를 포함하여 구성되고, 상기 소포제는 액상의 표면장력을 감소시켜 액상의 안정성을 유지시켜주는 역할을 하고 주제와 경화제를 교반하였을 때 기포가 발생하는 것을 억제한다. 이때, 소포제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 유효 효과가 미미하며 0.3 중량부를 초과를 하더라도 소포의 효과는 크게 달라지지 않으므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 (m) 단계에서 제2프라이머에 변성폴리우레아가 포함되지 않는 경우, 제2프라이머를 도포하여 제2프라이머층(300)을 형성한 후, 약 60분 이상의 시간이 경과되면, 후술되는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 상기 제2프라이머층(300)의 상부에 도포될 수 있도록 하고, 상기 변성폴리우레아가 포함되는 경우, 변성폴리우레아의 빠른 경화 특성에 의해 약 15~30분 이상의 시간이 경과된 후, 후술되는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재가 제2프라이머층(300)의 상부에 도포될 수 있도록 할 수 있다.
설계조건에 따라, 제2프라이머는 변성폴리우레아 10~15중량부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
변성폴리우레아는 이소시아네이트 프리폴리머와 폴리에테르아민이 연쇄적 반응하여 생성하고, 겔타임 10~20(초)로서 우수한 시공성을 갖도록 하며, 제2프라이머층(300)의 내구성, 탄성력과 부착강도 등의 성능을 증진시킨다. 이러한 변성폴리우레아는 10중량부 미만인 경우에는 원활한 탄성 및 부착강도 효과를 기대할 수 없고, 15중량부를 초과하는 경우 성능개선효과는 동일하나 재료비 추가로인해 경제적이지 못하므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
이때, 제2프라이머에 상기 변성폴리우레아가 더 포함하여 구성되는 경우 스프레이를 이용하여 상기 제2프라이머를 도포하는 것이 바람직하다.
설계조건에 따라, 제2프라이머는 제올라이트 1~5중량부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제올라이트는 다공성물질로 흡수 및 흡착력을 가짐으로써, 재료간의 부착성을 향상시키는 것으로서, 1중량부 미만인 경우에는 부착성 효과가 미미하고, 5중량부를 초과하는 경우 부착성 효과는 동일하나 재료비 추가로 경제적이지 못하므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
(n) 상기 제2프라이머층(300)에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 100~600㎛의 두께로 형성하는 제2중도단계
제2중도단계는 상기 (m) 단계에서 처리된 제2프라이머층(300)에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 100~600㎛의 두께로 형성하는 단계로, 항균, 항진균성을 갖는 표면 개질된 나노 세라믹메탈이 혼합되어 토목, 건축, 상수도, 하수도 및 고도의 정수처리시설의 콘크리트 구조물의 담수 부위에도 활용이 가능하며, 방수 기능은 물론 항균성, 항세균성 및 내구성을 증대시키고, 또한 철근 및 구체의 부식을 방지하고, 미관을 미려하게 유지하면서 쉽게 시공이 가능한 이점이 있다.
여기에서, 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)은 시클로알리패틱계(cycloaliphatic) 에폭시수지 10~30중량부와 폴리하이드록시아미노에테르(polyhydroxy aminoether, PHAE) 5~10중량부와 반응성희석제(diluent) 3~12.5중량부와 접착활성제(경화촉진제) 0.1~0.5중량부와 필러 1.5~3중량부와 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말 20~60중량부와 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine) 10~20중량부 및 점도조절용 알코올 1~5중량부를 포함하여 구성되는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 도포하여 형성된다.
이때, 4-하이드록시페닐아민은 무수 헥사히드로프탈산(hexahydrophthalic anhydride), 무수 메틸헥사히드로프탈산(methylhexahydrophthalic anhydride)중 어느 하나로 대체되어 사용될 수 있다.
상기 (n) 단계에서 시공되는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400) 중 시클로알리패틱계 에폭시 수지는 헥사히드로프탈릭산 디글리시딜에스테르(diglycidyl ester of hexahydrophthalic acid)나 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트(3,4-epoxycyclohexylmethyl 3, 4-epoxy cyclohexane carboxylate), 4-글리시딜옥시-N,N-디글리시딜 아민(4-glycidyloxy-N,N-diglycidyl aniline) 중 어느 하나로 구성되고, 상기 제1프라이머층(100) 및 골메움층(200)과의 우수한 부착력을 위해 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (n) 단계에서 시공되는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400) 중 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 온도계와 교반기가 장착된 반응기에 스테아르산(stearic acid) 10~30중량부를 아세톤(acetone) 이나 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)중 어느 하나인 극성용매 40~80중량부에 용해시킨 다음 3-(트리에톡시실리) 프로필이소시아네이트[3-(triethoxysilyl)propyl isocyanate]나 3-(트리메톡시실리) 프로필이소시아네이트[3-(trimethoxysilyl) propyl isocyanate]인 2관능성반응성실란 5~20중량부와 틴(II) 2-에틸헥사노네이트인 축합촉매를 0.01~0.1중량부를 첨가하여 30~60℃에서 100~200rpm의 속도로 1~2시간 동안 반응시킨다.
이와 같이 반응시킨 상기 반응물에 20~40nm 크기의 산화아연(ZnO)이나, 탈크(Talc), 점토(Clay), 지당(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3) 중 어느 하나로 된 세라믹메탈 10~100중량부를 투입하여 30~60℃에서 100~200rpm의 속도로 1~4시간 동안 반응시킨 다음 여과, 건조하여 형성한다.
또한, 콘크리트 구조물 형식 및 환기조건에 따라 산에 의한 피해가 우려되는 곳에서는 내산성의 방식공사를 도입함으로써 구조물 내구연한 증대 및 안정성을 확보해야하며, 이와 같이 방식공사를 시행한 구조물은 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재로 코팅하게 되므로 구조물 방수도 자연스럽게 달성될 수 있다.
또한, 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재는 시클로알리패틱계 에폭시수지에 표면개질된 20~40nm 크기의 산화아연이나, 탈크, 점토, 지당, 탄산칼슘 중 어느 하나를 혼합하여 얻어지는 경화형 수지에 4-하이드로옥시페닐아민(4-hydroxyphenyl amine)과 같은 아민류의 경화제로 혼합 경화하면 치밀한 도막을 형성하기 때문에 콘크리트에 도포하여 고압투수 및 화학환경에 높은 방수성 및 방식성을 부여한다.
나아가, 폴리하이드록시아미노에테르는 에폭시화합물과 아미노화합물에 의해 생성된 수지로, 이 수지의 뛰어난 접착성은 분자 중심체인에서 내려가는 수산기가 분자 중심에 있는 다른 부분과 층간 극성 작용을 가지기 때문이다. 이 수지를 내연강판에 180℃에서 접착시킨 경우 라인업 강도는 약 3500psi로 이는 열경화성의 2액형 에폭시수지의 강도 1500-5000psi 범위에 들어간다. PHAE는 극성기를 가지는 PET 같은 수지와 녹는점보다 꽤 낮은 온도에서 잘 접착한다. PHAE를 220℃에서 PET에 적층시킨 필름 경계면의 파괴에너지(Gic)는 45-60J/㎡에 있다.
이와 대조적으로 고배리어성 나일론수지는 PET와의 적층 필름에서 Gic는 10 J/㎡ 이하다. Gic절대치 차는 크지 않으나 각종 배리어층을 이용해 통풍 성형한 다층 PET 낙하실험에서 PHAE를 배리어층으로 사용한 경우와 EVOH나 나일론수지를 배리어층으로 이용한 경우를 비교하면 3-4배 가까이 층간 박리에 대해 내성이 있는 것을 알 수 있다. PET 융점(275℃) 이상의 고온에서 PHAE를 접착하면 폴리에스테르와 PHAE 경계 영역은 용융해 그 결과 Gic치가 크게 상승해 540 J/㎡ 정도가 된다.
이와 같은, 고온 접착 메카니즘은 PHAE 일급 수산기와 용융된 PET중심체인 중의 에스테르기가 에스테르 교환반응을 일으켜 PET와 PHAE 사이에 공유결합이 생성된 것으로 생각된다. PHAE의 뛰어난 접착성은 이 수지의 필러로 혼입된 무기물 등의 입자와의 사이에서 관찰 가능하다. 기존 열가소성수지 매질과 필러로서 접착강도가 그다지 크지 않아 필러가 들어 있는 수지의 기계적 강도 특히 인장응력은 필러 혼입량 증가에 따라 감소된다.
이에 대해 PHAE에 운모, 활석 탄산칼슘, 목분, 그래뉼상 등의 필러를 넣은 경우 기계적 강도는 필러양 증가에 따라 향상된다. 구체적인 예를 보면 압축 성형한 PHAE 40mil 두께 판은 필러가 없는 경우 파괴응력이 6300psi를 보이나, 이 수지에 지름 125㎛ 미만인 단단한 나무 가루를 수지 중량의 30%로 균일하게 분산시킨 후 용융 성형해 만든 40mil 두께의 판 파괴응력은 11000psi로 크게 증가한다. 이 필러 첨가 PHAE 성형판 인장계수는 필러가 없는 경우 415000psi에 비해 813000psi로 된다. PHAE에 운모, 활석을 필러로 수지 중량의 20%를 균일하게 혼입한 경우 인장 강도는 13000psi나 된다.
즉 폴리하이드록시아미노에테르는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재에 5~10중량부가 포함되고, 상기 제2프라이머층(300)에 포함된 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 강한 결합으로 박리에 대한 내성이 우수한 효과를 가지며, 상기 필러는 운모, 활석, 탄산칼슘, 목분 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성됨으로써, 폴리하이드록시아미노에테르의 인장강도를 높여, 높은 내구성을 갖도록 한다.
(o) 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(500)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 상도단계
상도단계는 상기 (n) 단계에서 처리된 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(500)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 것으로, 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 보호하여 사용기한을 증대시키는 기능을 수행한다.
여기에서, 외부 방수방식재층(500)은 아크릴 에멀젼 10~20중량부, 이온교환수 20~30중량부, 안료 5~10중량부, 포틀랜드시멘트 30~40중량부, 실리카 1~10중량부, 실리콘 에멀젼 30~60중량부 및 경화제인 메타크실렌디아민 10~20중량부를 균일하게 혼합하여 조성된 아크릴 방수방식재를 도포하여 형성된다.
상기 (n) 단계에서 시공되는 외부 방수방식재층(500) 중 아크릴 에멀젼은 접착성, 저온유연성, 내열성을 향상시키기 위한 합성고분자 에멀젼이고, 이온교환수는 통상의 이온교환법으로 정제하여 양이온, 음이온 외에 유리 탄산, 황화수소, 암모니아 등을 거의 제거한 순수한 물이며, 실리콘 에멀젼은 발수 및 방수 성능을 개선하기 위해 사용된다.
나아가, 아크릴 에멀젼의 함량이 10중량부 미만인 경우에는 아크릴 에멀젼에 의한 유효 효과가 미미할 수 있고, 20중량부를 초과하는 경우에는 실리콘 에멀젼에 의한 발수 및 방수 성능이 저하될 수 있으므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 이온교환수, 안료 및 실리카의 함량은 상기와 같은 함량 범위 미만이거나 초과하는 경우 유효 효과가 미미하거나 아크릴 에멀젼과 실리콘 에멀젼에 의한 유효 효과가 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 실리콘 에멀젼의 함량은 60중량부를 초과할 경우 재료분리현상이 발생되고 포틀랜드시멘트의 강도를 저하시킬 수 있으며, 그 함량이 30중량부 미만일 경우 발수 및 방수 성능 개선 효과가 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따라, 본 발명에 따른 콘크리트 방수방식공법은 주제와 경화제 혼합물을 붓이나 롤러를 이용하여 신콘크리트(2) 표면과 구콘크리트(1)와 신콘크리트(2) 사이의 경계면에 고르게 도포되도록 한 후, 제1프라이머층(100)을 형성한 다음 약 60분 이상의 시간이 경과한 후 난연퍼티로 제1프라이머층(100)의 공극과 균열 부위, 그리고 구콘크리트(1)와 신콘크리트(2) 사이의 경계면에 형성되는 틈새를 충진함으로써, 바탕면을 더욱 평활하게 하는 골메움층(200)을 형성한다.
상기와 같이 골메움층(200)을 형성한 다음 약 30분 이상의 시간이 경과한 후에 제1프라이머층(100)을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 주제와 경화제 혼합물을 붓이나 롤러를 이용하여 바탕면에 고르게 제2프라이머가 도포되도록 하거나 속경화 스프레이건을 이용하여 제2프라이머를 도포하여 제2프라이머층(300)을 형성한 다음 약 30~60분 이상의 시간이 경과한 후 방수는 물론 정수 처리에 사용되는 입상 활성탄이나 세균에 의해 발생하는 황산에 의한 부식을 막기위해 제1,2프라이머층(100, 300)을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 주제와 경화제를 표준 배합비로 혼합하여 붓 또는 흙손을 이용하여 바평활한 표면이 형성되게 세라믹메탈 함유 수지계 방수장식재를 도포하여 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 형성한다.
상기와 같이 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 형성한 다음 약 60분 이상의 시간이 경과한 후에 입상 활성탄이나 여과제로 인한 침식을 견딜 수 있고, 방수 기능은 물론 항균성, 항진균성 및 내구성을 증대시키고, 또한 철근 및 구체의 부식을 방지할 수 있으며, 미관을 미려하기 위해 다시 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 아크릴 방수방식재를 붓 또는 흙손을 이용하여 평활한 표면이 형성되게 도포하여 외부 방수방식재층(500)을 형성한다.
이러한 과정을 통해 제1프라이머층(100)과 상기 제1프라이머층(100) 이후에 형성되는 제2프라이머층(300)과의 들뜨는 현상이 발생되지 않도록 하며, 콘크리트 구조물의 보수가 완료된 후, 보수 표면의 공극을 막아주고, 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주며, 특히 폴리하이드록시아미노에테르의 뛰어난 접착성에 의해 박리에 대한 강한 내성 및 콘크리트층의 수축과 팽창에 따른 내구성을 갖도록 향상된 인장강도를 갖도록 하는 한편, 콘크리트층의 바탕면을 평평하게 하고 외부충격을 완화시킴과 동시에 방수방식기능을 갖도록하고, 수처리장의 입상 활성탄의 화학작용이나 세균에 의해 유발되는 황산에 의한 침식을 견디고 내후성, 내수성, 내마모성 및 내화학성이 우수한 방수방식 처리가 시공되도록 한다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.
1 : 구콘크리트 2 : 신콘크리트
10 : 분사층 20 : 투입홀
30 : 천공홀 40 : 기초철근
41 : 내측나사산 50 : 고정부
51 : 결속나사산 52 : 외측나사산
60 : 그리드망 70 : 확장철근
71 : 체결나사산 100 : 제1프라이머층
200 : 골메움층 300 : 제2프라이머층
400 : 세라믹메탈 함유 방수방식재층 500 : 외부 방수방식재층

Claims (10)

  1. (a) 콘크리트 표면을 표면처리하는 시공면 처리단계;
    (b) 보수 부위를 측정하는 단계;
    (c) 콘크리트 표면에 접착제를 도포하고 수용성 결정체를 분사하여 분사층(10)을 형성하는 단계;
    (d) 접착제가 경화되면 고압분사기를 이용하여 분사층(10)에 다수 개의 투입홀(20)을 형성하는 단계;
    (e) 다수 개의 투입홀(20) 중 선택된 일부 투입홀(20)을 천공하여 천공홀(30)을 형성하는 단계;
    (f) 상기 천공홀(30)에 기초철근(40)을 삽입하여 설치하는 단계;
    (g) 상기 기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 설치하는 단계;
    (h) 상기 기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계;
    (i) 콘크리트 표면과 콘크리트 표면으로 노출된 투입홀(20), 기초철근(40), 고정부(50), 그리드망(60), 확장철근(70)에 접착제를 분사하는 단계;
    (j) 콘크리트 표면에 몰탈 조성물을 시공하는 단면 복구 단계; 및
    (k) 콘크리트 표면에 표면처리제를 도포하는 표면 마감단계;를 포함하여 구성되되,
    상기 (e) 단계는
    상기 (d) 단계에서 다수 개 형성된 투입홀(20) 중 선택된 하나 이상의 투입홀(20)을 관통하여 콘크리트 표면에 기초철근(40)이 삽입될 수 있도록 천공하여 천공홀(30)을 형성하되, 다수 개의 천공홀(30)을 형성하는 경우, 천공홀(30)과 천공홀(30) 사이의 간격은 서로 동일하게 이루어지도록 함으로써, 상기 천공홀(30)에 삽입된 다수 개의 기초철근(40) 간격이 서로 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 (g) 및 (h) 단계는
    상기 (b) 단계에서 측정된 보수 면적에 따라 다수 회 반복되는 것을 특징으로 하며,
    상기 (g) 단계는
    (g1) 상기 기초철근(40) 내부 공간에 접착제를 주입하는 단계; 및
    (g2) 상기 기초철근(40) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 기초철근(40) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계;를 포함하여 구성되고,
    상기 (h) 단계는
    (h1) 상기 고정부(50) 외주면에 형성된 외측나사산(52)과 확장철근(70)의 체결나사산(71)을 체결하여 기초철근(40) 끝단에 확장철근(70)을 연장하여 설치하는 단계; 및
    (h2) 상기 확장철근(70) 끝단에 그리드망(60)을 밀착시키고, 확장철근(70) 내주면에 형성된 내측나사산(41)과 고정부(50)의 결속나사산(51)을 체결하여 그리드망(60)을 고정시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 단면보수공법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 기재된 콘크리트 단면보수공법 시공 후 콘크리트 표면을 방수방식 처리하는 공법에 있어서,
    (l) 구콘크리트(1)와 신콘크리트(2) 사이의 틈새와 신콘크리트(2) 표면에 제1프라이머층(100)을 5~25㎛의 두께로 형성하고, 상기 제1프라이머층(100)의 오목부를 난연퍼티로 메워 골메움층(200)을 형성하는 하도단계;
    (m) 신콘크리트(2) 표면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층(300)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계;
    (n) 상기 제2프라이머층(300)에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)을 100~600㎛의 두께로 형성하는 제2중도단계; 및
    (o) 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층(400)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(500)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 상도단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 방수방식공법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1프라이머층(100)은
    에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 50~70중량부;
    페닐트리메톡시실란 10~40중량부; 및
    4-하이드록시페닐아민 10~20중량부;를 포함하여 구성되는 제1프라이머를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 방수방식공법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 골메움층(200)은
    고무변성 에폭시수지 20~40중량부;
    분산제 01~06중량부;
    점도조절제 01~20중량부;
    암모늄폴리포스페이트 4~40중량부;
    펜타에리트리톨 10~20중량부;
    멜라민 10~30중량부;
    지당 1~5중량부;
    실리카 1~10중량부;
    질석 2~10중량부;
    알루미나 01~150중량부;
    암모늄옥타몰리베이트 01~50중량부;
    수산화알루미늄 01~50중량부; 및
    제이인산소다 10~30중량부;를 포함하여 구성되는 난연퍼티를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 방수방식공법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2프라이머층(300)은
    에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 50~70중량부;
    폴리에틸렌 테레프탈레이트 5~15중량부;
    페닐트리메톡시실란 10~40중량부;
    4-하이드록시페닐아민 10~20중량부; 및
    소포제 01~03중량부;를 포함하여 구성되는 제2프라이머를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 방수방식공법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2프라이머는
    변성폴리우레아 10~15중량부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제2프라이머층(300)은
    상기 제2프라이머에 상기 변성폴리우레아가 더 포함하여 구성되는 경우 스프레이를 이용하여 상기 제2프라이머를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 방수방식공법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2프라이머는
    제올라이트 1~5중량부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 콘크리트 방수방식공법.
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