KR102606659B1 - 교면 방수포장 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교량상판에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 시공하는 단계(S10); 상기 프라이머층 상면에 도막방수재를 도포하여 방수층을 시공하는 단계(S20); 상기 방수층의 상부에 복수의 보호시트유닛을 연결하면서 보호시트층을 시공하는 단계(S30); 상기 보호시트층 상부에 아스콘을 타설하여 포장층을 시공하는 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 교면 방수포장 공법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 방수성 및 내구성을 향상시킨 교면 방수포장 공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량이 건설되기 위해서는 지형과 주위환경을 고려하여 교각이 소정의 거리간격으로 구축되며, 이웃하는 교각 사이를 철구조물과 철근 콘크리트 구조물 등으로 연결하고, 그 위에 아스콘이나 시멘트 등으로 포장공사를 함으로써 차량의 통행이 가능한 도로가 완성된다.
특히, 교량상판은 제철소 등에서 미리 제작된 P.C 빔을 교각과 교각 사이에 설치하고, 상기 P.C 빔의 상부 공간에는 설계도에 따라서 철근을 소정 간격으로 배치한 다음에 콘크리트를 타설 함에 의해 완성되는 것이다.
그리고 상기와 같이 교량상판이 완성되고 아스콘이나 시멘트를 이용하여 포장공사를 실시하기 전에, 상기 교량상판의 교면에는 철근 콘크리트 내부로 물이 스며들어 심재로 사용된 철근이 부식되는 것을 방지하기 위해서 반드시 방수공사를 해야만 한다.
그래서 상판의 형성을 위한 콘크리트의 타설공사가 끝나고 콘크리트가 어느정도 양생된 후에는, 방수작업의 실시를 위해서 평삭기 등을 이용하여 콘크리트 타설과정에서 발생된 레이턴스 및 불규칙면을 제거하고, 프라이머의 접착력을 저하시키게 되는 오일이나 페인트 등과 같은 이물질을 제거하는 전처리작업을 하게 된다.
교량의 공사에 사용되는 종래의 방수방법으로 Silicone, Siloxane, Silane 등의 원액을 용제에 희석한 침투식 방수제를 모체에 4mm 이상으로 침투시켜 발수력에 의해서 방수효과가 발생되도록 하는 방수공법이 사용되었으나, 이 방수공법은 소정압력 이상의 수압이 작용할 경우에 방수효과가 없게 되어 제한적으로 적용되고 있는 실정이다.
그리고 상판 교면에 방수제를 씌우는 방법으로는 도막식 방수공법과 시트식 방수공법 등이 적용되고 있다. 그 중에서 도막식 방수공법은 전처리작업이 끝난 상판 교면에 프라이머를 1차 혹은 2차에 거쳐 도포하고, 프라이머 도포층이 건조된 다음에 클로로프렌계 합성고무를 주원료로 하는 겔 상태의 방수제를 2차 이상에 걸쳐 실시하는 방수법이다.
한편, 시트식 방수공법은 프라이머 도포층에 부직포를 중심기재로 하여 열가소성 고무와 아스팔트를 혼합한 다음에 그 상부면에 규사와 폴리에틸렌 필름 등을 코팅하여 제작한 보호시트를 씌우는 방수법이다.
그런데 이러한 교면 포장구조에 있어 충분한 방수효능의 기대가 어려우며, 다층으로 구성하는 경우 층간에 이질의 재질에 기인하여 들뜸이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 종래 교면 포장구조의 단점을 개선하여 방수성을 향상시키면서 층간들뜸의 발생 등에 의해 내구성이 저하되는 문제를 제어할 수 있는 교면 방수포장 공법을 제공하고자 함이다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 교면 방수포장 공법(이하 “본 발명의 공법”이라함)은, 교량상판에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 시공하는 단계(S10); 상기 프라이머층 상면에 도막방수재를 도포하여 방수층을 시공하는 단계(S20); 상기 방수층의 상부에 복수의 보호시트유닛을 연결하면서 보호시트층을 시공하는 단계(S30); 상기 보호시트층 상부에 아스콘을 타설하여 포장층을 시공하는 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 도막방수재에는 수지, 경화제, 안료, 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 충진제, 안정제, 염화아연을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 칼슘알루미네이트가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 알루미늄 퍼옥사이드가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 보호시트유닛의 연결시 양측에 보호시트유닛의 단부가 수용될 수 있는 수용공간이 형성되도록 상,하 플랜지와 상기 상,하 플랜지를 연결하되 경사구배가 형성되는 판형스프링을 포함하는 연결구에 의해 연결됨을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 보호시트유닛의 단부는 상기 수용공간에 비부착에 의해 수용되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 공법에 의해 시공되는 교면포장구조는 다층으로 방수가 이루어지도록 하여 수밀성이 우수하며 내구성이 우수한 한 장점이 있다.
또한 본 발명의 공법은 층간 들뜸을 방지할 수 있으며 충격에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명이 공법을 나타내는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 공법에 의해 시공되는 교면포장구조를 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명에 적용되는 보호시트유닛이 연결된 상태를 나타내는 측단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 작동상태도이고,
도 4는 도 3에 도시된 연결구의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 공법에 의해 시공되는 교면포장구조를 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명에 적용되는 보호시트유닛이 연결된 상태를 나타내는 측단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 작동상태도이고,
도 4는 도 3에 도시된 연결구의 사시도이다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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.
본 발명의 공법은 도 1에서 보는 바와 같이 교량상판에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 시공하는 단계(S10); 상기 프라이머층 상면에 도막방수재를 도포하여 방수층을 시공하는 단계(S20); 상기 방수층의 상부에 복수의 보호시트유닛을 연결하면서 보호시트층을 시공하는 단계(S30); 상기 보호시트층 상부에 아스콘을 타설하여 포장층을 시공하는 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공법에 의해 도 2에서 보는 바와 같이 교면포장구조(1)가 시공되는 것으로, 교면포장구조(1)는 교량상판(a)의 상부에 프라이머층(2), 프라이머층(2) 상부에 방수층(3), 방수층(3) 상부에 보호시트층(4) 및 보호시트층(4) 상부에 포장층(5)이 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하에서 설명하는 바와 같이 상기 방수층(3)은 수밀성, 내구성이 향상된 조성물에 의해 형성되며, 방수층(3) 상부에 보호시트층(4)이 더 구성되도록 함으로써 외부충격, 하중 등으로부터 방수층(3)을 보호하여 내구성을 향상시키도록 하는 구조가 발현되는 것이다.
본 발명의 공법은 우선 교량상판에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 시공하는 단계(S10)를 갖는다. 여기서 프라이머는 다양한 공지의 재질이 적용될 수 있으므로 그 상세 설명은 생략한다.
그 다음으로 상기 프라이머층 상면에 수지, 경화제, 안료, 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 충진제, 안정제, 염화아연를 포함하는 도막방수재를 도포하여 방수층을 시공하는 단계(S20)를 갖는다.
상기 도막방수재는 바람직하게 수지 100중량부에 대해 경화제 10 내지 20중량부, 안료 6 내지 40중량부, 금속나노입자 산화물 6 내지 40중량부, 산화마그네슘 3 내지 5중량부, 분산제 2 내지 5중량부, 증점제 2 내지 5중량부, 충진제 5 내지 10중량부, 안정제 2 내지 5중량부, 염화아연 1 내지 3중량부를 포함하는 것이 타당하다.
상기 도막방수재는 평균입경 1~40㎛의 안료와 40~250㎚의 금속나노입자가 입도 및 밀도차에 의해 큰입자의 공극을 메워주는 효과를 발휘하여 수지와 안료 및 금속나노입자가 치밀한 정방형격자구조(큐브구조, 이에 “나노큐브”라함)의 형태를 이루어 부동태 피막을 형성하여 내마모성, 내염성, 내식성, 부착력 등의 기능이 향상됨으로써 피도면의 보호와 유해인자를 침투를 차단하여 구조물의 내구연한을 증대시킬 수 있도록 하는 것이다.
상기 수지는 그 종류를 한정하지 않으며, 일 예로 에폭시계 수지로서 에피클로로히드린과 비스페놀 A의 반응생성물 또는 에피클로로히드린과 비스페놀 F의 반응생성물로 구성된 에폭시 수지 중 하나가 사용될 수 있다.
상기 안료는 1 내지 40㎛의 평균입경을 가지며, 상기 금속나노입자 산화물은 40 내지 250㎚의 입경을 갖도록 하는 것이 타당한 바, 이는 상기 안료는 각 입자마다 기본적인 배열은 같으나, 방향이 다르고 입자와 입자사이에 존재하는 단위 면적당 입계가 많을수록 강한 기계적 성질을 띠게 하는 경향을 나타내는 바, 편상구조의 프레임 역할을 하도록 하며, 이러한 편상구조의 프레임에 미세한 금속나노입자 산화물이 충진시키도록 함으로써 도막이 밀실한 정방형 구조가 형성되도록 하기 위함이다.
상기 안료는 1 내지 40㎛의 평균입경을 가지도록 한정하는 것이 타당하다. 이와 같이 한정하는 이유는 이보다 작은 입경을 가지는 경우 충분한 프레임으로서 기능이 미미하며, 이를 초과하는 경우는 비중이 너무 커져서 분산성이 저하되어 비균일한 물성이 발현될 수 있으므로 이와 같이 한정하는 것이다.
상기 안료의 경우 그 종류를 한정하지 않으며 일 예로 납, 카드뮴, 수은, 비소, 안티몬 및 이들의 화합물과 6가 크로뮴 화합물을 포함시키지 않으며, 티타늄 디옥사이드, 탈크, 이산화규소, 알루미늄 분말 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 적용될 수 있다.
또한, 상기 금속나노입자 산화물은 40 내지 250㎚의 평균입경을 가지도록 한정하는 것이 타당하다.
여기서 금속나노입자 산화물이 40㎚ 미만일 경우에는 평균 입도의 분포가 너무 낮아 가격이 고가이므로 비경제적인 문제가 있으며, 250㎚를 초과할 경우에는 평균 입도의 분포가 커서 상기 안료에 형성되는 편상 간 공극을 제대로 충진하지 못하여 밀실한 구조를 저해하게 되므로 이와 같이 한정한다.
상기 금속나노입자 산화물의 경우도 그 종류를 한정하지 않으며, 일 예로 이산화티타늄, 이산화규소, 망간, 마그네슘, 알루미늄, 인듐틴옥사이드, 규산마그네슘, 산화마그네슘, 안티몬틴옥사이드, 카올린, 2산화 실리카, 3산화 알루미나, 3산화 몰리브덴, 5산화 니오브, 5산화 바나듐, 텅스텐 브론즈 중 하나 또는 둘이상의 혼합물이 적용될 수 있다.
상기 경화제는 그 종류를 한정하지 않으며, 일 예로 폴리아마이드 상온경화형 경화제가 사용될 수 있다.
또한 분산제로는 바람직하게 계면활성제(Unsaturated Polymide acid Ester Salts)가 사용되는 것이 바람직하다.
또한 증점제는 오거닉 클레이(organic clay)가 사용되는 것이 바람직하다.
한편 상기 충진제에는 카본그라파이트와 부틸고무가 포함되도록 할 수 있다.
상기 염화아연(ZnCl2)은 방수층(3)에 유기물 등이 침적되는 것을 제어하기 위한 것이다. 상기 방수층(3)은 유기베이스이므로 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함하여 기타 유해물질이 필수적으로 발생하는 바, 이는 인체에 유해한 것은 물론 방수층(3) 표면에 침적에 의해 부착능을 저하시키거나 부식의 문제가 있을 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 방수층(3)에 염화아연이 더 첨가되도록 하는 것이다.
한편 상기와 같이 염화아연만을 첨가하는 경우 강도증진의 저해요소로 작용하는 염소기(Cl-) 성분이 잔류하고 있어 유기물제어능은 확보되나, 페이스트의 강도를 저해할 수 있는 문제가 있다.
이에 본 발명에서는 칼슘알루미네이트가 더 첨가되도록 하는데, 상기 칼슘알루미네이트(칼슘알루미네이트 수화물)는 미세구조가 1.1Å내지 1.6Å의 층간간격을 가지는 판상 구조체이므로 그 층간 사이에 Cl-이온이 흡착하게 되면서 특히 칼슘알루미네이트와 이온결합을 함으로써 영구적으로 이온 고정화를 하게 되는 것이다.
여기서 칼슘알루미네이트 수화물은 다양한 공지방법에 의해 제조될 수 있으며, 예로 알루미네이트 클링커(3CaO·Al2O3) 분체를 충분한 물과 20~90℃의 수온에서 완전 수화시켜 얻은 수화생성물을 원심분리공정과 분무건조공정을 통해 분말화 하여 제조될 수 있다.
바람직하게 칼슘알루미네이트는 수지 100중량부에 대해 0.1 내지 1중량부로 배합됨이 타당하다.
또한 본 발명에서는 상기 방수층(3)의 경화과정에서 발생될 수 있는 온도균열을 제어하기 위해 알루미늄 퍼옥사이드가 더 첨가되는 예를 제시하고 있다. 경화과정에서 경화열에 의해 미세균열이 유발되는데 이러한 미세균열은 방수성을 저해하는 요인이 되며 페이스트의 내구성 저하의 문제도 야기시킬 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 도막방수재에 알루미늄 퍼옥사이드가 더 첨가되는 예를 제시하고 있는 것이다. 알루미늄 퍼옥사이드의 흡열에 의해 열을 흡수토록 함으로써 온도균열의 발생을 제어하도록 하는 것이다.
바람직하게 알루미늄 퍼옥사이드는 수지 100중량부에 대해 0.1 내지 1중량부로 배합됨이 타당하다.
그 다음으로 상기 방수층의 상부에 보호시트유닛(41)을 연결하여 보호시트층을 시공하는 단계(S30)를 갖는다. 도 2의 교면포장구조(1)에서 보는 바와 같이 포장층(5)과 방수층(3) 사이에 보호시트유닛(41)을 연결하여 보호시트층(4)이 형성되도록 하는 것이다.
한편 상기 보호시트유닛(41)의 연결부는 상부의 포장층(5)의 포설 등의 과정에서 열변형에 노출되어 보호시트유닛(41)의 끝단에 들뜸이 발생될 수 있으며, 이러한 들뜸은 층간 부착력을 저하시켜 내구성 저하의 요인이 된다.
또한 시공후 보호시트층(4)과 포장층(5)의 열변형률의 차이로 인해 들뜸이 발생될 수 있으며 이러한 들뜸의 경우도 상기에서 언급한 바와 같이 내구성 저하의 요인으로 작용될 수 있는 것이다.
이에 본 발명에서는 도 3 내지 5에서 보는 바와 같이 상기 보호시트유닛(41)의 연결시 양측에 보호시트유닛(41)의 단부가 수용될 수 있는 수용공간(424)이 형성되도록 상,하 플랜지(421, 422)와 상기 상,하 플랜지(421, 422)를 연결하되 경사구배가 형성되는 판형스프링(423)을 포함하는 연결구(42)에 의해 연결되는 예를 제시하고 있다.
상기 연결구(42)는 스틸 등 탄성재질을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 연결구(42)는 도면에서는 보는 바와 같이 상,하 플랜지(421, 422)와 상기 상,하 플랜지(421, 422)를 연결하되 경사구배가 형성되는 판형스프링(423)으로 구성되며 상,하 플랜지(421, 422)와 판형스프링(423)에 의해 양측에 수용공간(424)이 형성된다.
특히 보호시트유닛(41)의 단부는 상기 수용공간(424)에서 비부착에 의해 수용되도록 하는 것이다.
이렇게 구성됨으로써 상기 수용공간(424)에서 상기 보호시트유닛(41)의 단부가 수용된 상태로 보호시트유닛(41) 간 연결이 이루어져 포장층(5)의 포설 등의 과정에서 열변형에 노출되어 보호시트유닛(41)의 끝단에 발생될 수 있는 들뜸이 제어되는 것이다.
또한, 보호시트유닛(41)의 단부가 상기 수용공간(424)에서 자유단으로서 작용을 함으로써 시공후 보호시트층(4)과 포장층(5)의 열변형률의 차이로 인해 들뜸이 발생될 수 있는 요인을 제어토록 하는 것이다.
즉 보호시트유닛(41)의 단부가 수용공간(424)에서 슬라이드 될 수 있는 거리(d)가 확보되어 보호시트층(4)과 포장층(5)의 열변형률의 차이가 보정되는 것이다.
또한 판형스프링(423)에 의해 포장층(5)에 부과되는 상재하중 등에 의한 충격을 완화시킴에 의해 방수층(3)의 내구성을 향상시키도록 하는 것이다.
상기 보호시트층(4)이 시공되면 상부에 아스콘을 타설하여 포장층(5)을 시공하는 단계(S40)를 갖는다.
여기서 아스콘은 그 재질을 한정하지 않으며 일 예로 아스팔트, 탄성재 및 첨가제를 포함하는 개질 아스팔트 바인더와 필러 등이 포함되도록 할 수 있다. 개질 아스팔트 바인더를 사용함에 따라 탄성이 부과되도록 하여 고온에서의 소성변형 및 저온에서 균열을 제어할 수 있도록 하는 것이다.
여기서 탄성재로 고탄성재질인 천연고무 등이 적용될 수 있는데 필러의 양을 줄이고 아스팔트 바인더의 함량을 높게 가져갈 수 있어 저온에서 연성변형을 증가시키고, 인장접착강도, 변형률 등을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
1 : 교면포장구조 2 : 프라이머층
3 : 방수층 4 : 보호시트층
5 : 포장층
3 : 방수층 4 : 보호시트층
5 : 포장층
Claims (6)
- 교량상판에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 시공하는 단계(S10);
상기 프라이머층 상면에 도막방수재를 도포하여 방수층을 시공하는 단계(S20);
상기 방수층의 상부에 복수의 보호시트유닛을 연결하면서 보호시트층을 시공하는 단계(S30); 및
상기 보호시트층 상부에 아스콘을 타설하여 포장층을 시공하는 단계(S40);를 포함하되,
상기 도막방수재는 수지, 경화제, 안료, 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 충진제, 안정제, 염화아연을 포함하고, 이에 더하여 칼슘알루미네이트를 더 포함하여 상기 염화아연의 염소기(Cl-) 성분이 흡착되게 하면서 이온결합을 통한 이온 고정화로 상기 염화아연의 첨가에 따른 강도저하를 방지하고, 알루미늄 퍼옥사이드를 더 포함하여 방수층의 경화과정에서 발생하는 경화열의 흡열로 온도균열이 제어되게 하고,
상기 S30단계에서 상기 보호시트유닛의 연결시 양측에 보호시트유닛의 단부가 각각 수용될 수 있는 수용공간이 형성되는 연결구에 의해 연결되되,
상기 연결구는 상,하 플랜지와 상기 상,하 플랜지를 연결하면서 경사구배가 형성되는 판형스프링으로 구성되어 상기 상,하 플랜지와 판형스프링에 의해 양측에 수용공간이 형성되고, 상기 보호시트유닛의 단부가 상기 수용공간에 비부착 상태로 수용되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 교면 방수포장 공법. - 삭제
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