KR102641610B1 - 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물의 보수공법은 본 발명의 실시예는 (A) 콘크리트 구조물의 단면에 형성된 열화부를 제거하는 단계; (B) 상기 열화부가 제거된 콘크리트 구조물의 단면을 세척하는 단계; (C) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 방청제를 도포하는 단계; (D) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 접착제를 도포하는 단계; (E) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 복구몰탈을 충진하는 단계 및 (F) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 내화학성 보호층을 적층하여 마감하는 단계를 포함하고, 상기 복구몰탈은, 포틀랜드시멘트 20~45 중량부, 슬래그분말 5~25중량부, CSA계 팽창제 2~7 중량부, 알루미나시멘트 2~50 중량부, 규사 35~55 중량부, 지르코늄(Zr)3~8 중량부, 점토 미분말 0.2~2.0 중량부, 섬유 0.2~2.0 중량부, 폴리머 0.5~3.0 중량부, 반응성 조절제0.3~2.0 중량부, 발수제 0.1~l.0 중량부, 및 계면활성제 0.3~2.0 중량부를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 개시한다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 교량, 터널, 농수로와 같은 토목 구조물의 파손된 단면을 복구할 때에 구조물의 특징 에 따라 단면복구공정과 표면보호공정을 포함하는 복원작업 또는 단면복구공정만을 진행하는 복원작업 중 어느 하나의 작업을 선택하여 진행할 수 있고, 단면복구공정을 진행하는 경우에는 침투성이 강한 폴리머와, 섬유를 포함하는 보수 몰탈을 사용하여 열화된 콘크리트 구조물의 단면을 보강하므로 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있고 표면보호공정을 진행하는 경우에는 도막이 시공되는 구조물의 내부 및 외부에 열화인자를 차단하여 구조물의 내후성 및 내구성을 향상시키고, 내염수성이 우수하여 염해 지역의 콘크리트 구조물이 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 도장재의 내구성 향상으로 도장회수 절감에 따른 유지보수 비용의 절감 효과가 가능하고, 작업장의 무방비한 휘발성 유기 화합물의 노출을 최소화하여 작업자가 안전하게 도장할 수 있는 콘크리트 구조물의 표면보호 기능을 구비하는 보수 복구몰탈 조성물 및 이를 이용하여 콘크리트 구조물의 표면을 보수하는 단면복구공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트는 건축물에 가장 흔하게 사용되는 건축재인데, 이러한 콘크리트 건축물은 국가의 기반 시설이 되어 오랜 기간 동안 안전하게 수명을 유지해야 국가의 기반 시설로서 국가 경제에 이바지할 수 있다.
그러나 날로 심각해져 가는 공해, 산성비 등의 대기환경오염이나 미세먼지나 변화된 환경물질의 방출로 인해 콘크리트 구조물은 더 이상 반영구적인 100년 이상의 기대수명을 기대하기 어렵게 되고 있는 실정이다.
특히 콘크리트는 알칼리성을 유지하여야 구조물의 수명을 오랜 기간 동안 유지할 수 있는데, 중성화 되거나, 염해 및 화학적 물질 등으로 인한 콘크리트의 부식이 초래되면 이로 인하여 철근 콘크리트 주 재료인 철근이 부식되어 전체적인 콘크리트 구조물의 수명이 현저하게 단축되는 현상이 발생하게 된다.
시멘트의 수화반응으로 인하여 생성된 Ca(OH)2에 의해 강알카리성(pH 12 ~13)을 가지고 있기 때문에 콘크리트에 매립되어 있는 철근은 일반적으로 부식되지 않는다.
그러나 공기 중의 탄산가스(이산화탄소)의 작용을 장기적으로 받게 되면 콘크리트 중의 수산화칼슘이 서서히 탄산칼슘으로 변하여 pH가 낮아져 콘크리트가 알칼리성을 상실해 가는 중성화 또는 탄산화가 발생되며, 화학반응식은 다음과 같다.
Ca(OH)2 + C02 -＞ CaC03 + H20
탄산가스 이외에도 산성의 화학적 물질이 콘크리트에 침입하는 경우에도 콘크리트의 알칼리성이 중화되는 중성화 현상이 발생되며, 자동차의 배기가스, 연탄가스 중의 아황산가스(S02)등이 그 대표적 예이다.
더욱이 특수한 중성화 또는 열화의 외인으로는 황산, 염산, 질산 등의 무기산, 석산 등의 유기산이 있다. 중성화가 중요시되는 것은 콘크리트 자체에 관한 것이 아니라 콘크리트 중의 철근이 부식하기 때문이다. 건축물에서 철근보다 안쪽에서 중성화된 경우라면 중성화된 부분에 있는 철근은 부식하기 시작하나 알칼리 부분에 있는 철근은 아직 부식하지 않는다.
철근에 부식이 발생하면 녹으로 인한 체적이 현저하게 증가되고 피복 콘크리트를 파괴하여 철근에 따라 균열이 발생한다. 균열 부분을 통해 부식에 필요한 수분과 산소가 공급되어 철근의 부식은 더욱더 가속되고 이것이 축적되게 되면 피복 콘크리트를 박리 탈락시켜 철근이 노출된다.
이러한 기존 철근 콘크리트 구조물의 염해, 중성화 및 화학적 부식에 대한 방지 및 보수기술로서는 열화를 받은 구조물 표면 이물질을 제거한 후 세정 작업을 실시하고 에폭시계 및 일반 분말 파우더 성질을 가진 표면 보호재를 직접 미장으로 도포한 후 에폭시계 및 우레탄계 코트 재료로 마감하는 일반적인 보수 공법이 있다.
그러나 일반적인 표면보호재는 두께가 1mm 이상으로 도포되면 미장 표면에서 균열이 발생되는 문제가 있고 주성분 제형이 분말 파우더이어서 미장 작업이 불가능한 어려움이 있다.
또한 도장재는 에폭시계 및 우레탄 계열로 주로 사용되고 있으나 에폭시계 표면보호재는 자외선에 노출 시 색상이 변화하는 문제점이 있으며, 우레탄 계열은 온도 수축에 민감하여, 들뜸 현상이 일어날 수 있는 문제점이 있다.
기존 철근콘크리트 구조물의 염해 중성화 및 화학적부식에 대한 또다른 방지 기술로서는 표면탈락 및 박리 단면에 일반적인 신구접착제 도포 후 몰탈을 도포하고 에폭시 코팅제를 도포하여 보수를 하는 것이 복구방법이 있다.
그러나 일반적인 신구접착제는 콘크리트 표면에 이질층을 형성하며, 이로 인하여 모체와 몰탈이 재탈락되는 원인이 되고, 또한 단면복구용 몰탈은 단면복구 기능만 부여할 뿐이고, 도장재 에폭시 및 우레탄을 주성분으로 하는 유기계는 도포된 후 취성파괴가 되거나 자외선으로 인한 색상 변질, 및 통기성이 없어 콘크리트 속의 수분이 표면으로 밀려 나와 도장재 부착부분의 탈리 현상이 일어나는 등의 부작용이 있었다.
또한 터널 등과 같이 휩 응력을 많이 받는 콘크리트 구조물의 경우, 단면 복구공사에 있어 철판 및 탄소섬유패널 등은 넓은 플레이트 형상인데 반하여 터널은 특성상 굴곡이 있기 때문에 터널면과 패널 사이에 공간이 발생되고, 이로 인해 밀착력 및 보수보강력이 저하되는 현상이 발생된다.
특히, 비교적 넓은 공간을 보수 보강할 경우, 패널을 사전에 터널구조에 맞도록 미리 조립한 다음, 이를 터널 내로 이동하여 조립하여야 하므로, 작업시간이 지연되고, 불필요한 노동력이 소요되며, 실제 적용 부위 이상의 범위에 대하여 보수보강을 해야 하는 문제점이 있다.
따라서 콘크리트 구조물의 단면 형상에 구애되지 않도록 높은 휩 응력을 가지면서도 중성화, 염해, 화학적 부식의 피해를 방지하고, 나아가 곰팡이나 세균 등으로 인해 오염되는 현상을 방지하기 위한 단면복구재의 개발이 필요하다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 고인성 및 항균성 단면복구재 조성물이 개발되었으며, 종래기술에 따른 단면복구재 조성물은, 일반 시멘트 또는 슬래그 시멘트 30 내지 40중량부와, 입도 조정 규사 20 내지 55중량부와, 팽창재 2 내지 10중량부와, 천매암 10 내지 40중량부와, 입경이 1 내지 100nm 인 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 알루미늄(AI), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 게르마늄(Ge), 백금(Pt), 텅스텐(W), 및 이들 금속의 산화물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 이상인 나노금속재 0.2 내지 3중량부와, 유동화제 0.2 내지 1.5중량부와, 보강제 0.1 내지 2.5중량부와, 폴리머 0.3 내지 4중량부와, 탄소나노플레이트, 판상형 그라파이트, 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 나노 탄소재 0.01 내지 3중량부와, 질화붕소(BN)0.01 내지 3중량부와, 음이온계 또는 비이온계 분산제 0.5 내지 3중량부를 포함한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 콘크리트 구조물의 단면에 형성된 손상부위를 용이하게 보강하는 동시에 보강구조의 내화학성 및 내구성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는 (A) 콘크리트 구조물의 단면에 형성된 열화부를 제거하는 단계; (B) 상기 열화부가 제거된 콘크리트 구조물의 단면을 세척하는 단계; (C) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 방청제를 도포하는 단계; (D) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 접착제를 도포하는 단계; (E) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 복구몰탈을 충진하는 단계 및 (F) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 내화학성 보호층을 적층하여 마감하는 단계를 포함하고, 상기 복구몰탈은, 포틀랜드 시멘트 20~45 중량부, 슬래그분말 5~25중량부, CSA계 팽창제 2~7 중량부, 알루미나시멘트 2~50 중량부, 규사 35~55 중량부, 지르코늄(Zr)3~8 중량부, 점토 미분말 0.2~2.0 중량부, 섬유 0.2~2.0 중량부, 폴리머 0.5~3.0 중량부, 반응성 조절제0.3~2.0 중량부, 발수제 0.1~l.0 중량부, 및 계면활성제 0.3~2.0 중량부를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 (D) 단계에서, 상기 접착제는 아크릴 공중합체에 자성입자가 분산된 것인 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 자성입자는 상기 접착제 100중량부에 대해 3중량부 내지 8중량부로 포함되는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 자성입자는 페라이트계 산화물을 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 (D) 단계는, (D-1) 아크릴 공중합체 수지를 용매에 분산시키는 단계; 및 (D-2) 아크릴 공중합체 수지가 분산된 용매에 페라이트계 산화물을 포함하는 자성 입자들을 분산시켜 접착제 슬러리를 형성하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 본 발명은 콘크리트 구조물의 단면에 형성된 열화부를 제거하고 고압세척후 방청제와 접착제를 도포하고 복구몰탈을 충진하고 내화학성 보호층을 적층하여 마감함으로써, 콘크리트 구조물의 단면에 형성된 손상부위를 용이하게 보강하는 동시에 보강구조의 내화학성 및 내구성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수공법을 나타내는 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조를 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조를 나타내는 상세도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조를 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조를 나타내는 상세도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수공법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조를 나타내는 상세도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법은 열화부 제거단계(S10), 단면 세척단계(S20), 방청제 도포단계(S30), 접착제 도포단계(S40), 복구몰탈 충진단계(S50)및 내화학성 보호층 마감단계를 포함하여 이루어져, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 형성된 손상부위(110)를 보수하는 콘크리트 구조물의 보수공법이다.
열화부 제거단계(S10)는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 형성된 열화부를 제거하는 단계로서, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 형성된 열화부는 동결융해, 중성화, 침식, 염해, 철근 부식, 알칼리 골재반응 및 황산염해 등에 의해 단면이 손상된 부위이므로, 콘크리트 구조물의 단면(100)의 보수작업 전에 브레이커 등과 같은 전동공구를 사용하여 제거하게 된다.
단면 세척단계(S20)는, 열화부가 제거된 콘크리트 구조물의 단면(100)을 세척하는 단계로서, 150?bar의 고압세척기를 사용하여 콘크리트 구조물의 단면(100)을 고압세척수로 고압 세척하여 각종 오염물질을 제거하여 단면을 청결하게 한다.
또한, 단면 세척단계(S20)에서 150?bar의 고압세척기를 사용하는 이유는, 고압세척기의 압력이 상기 수치범위 보다 높으면 콘크리트 구조물의 단면(100)이 손상될 우려가 있고, 상기 수치범위 보다 낮으면 콘크리트 구조물의 단면(100)의 세척이 청결하게 이루어지지 않기 때문이다.
방청제 도포단계(S30)는, 고압세척기에 의해 고압 세척된 콘크리트 구조물의 단면(100)에 방청제를 도포하는 단계로서, 방청제 도포단계(S30)는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 노출된 철근(200)의 부식부위를 제거하고 철근방청제를 도포하게 된다.
이러한 철근방청제로는, 에폭시 수지와, 아연 오르토 인산염 복합체(Phosphate enhanced zinc ortho phosphate complex)또는 포스포실리케이트 아연 인산염 복합체(Phosphosilicate zinc phosphate complex)로 이루어진 철근방청제를 사용하여, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 노출된 철근(200)에 도포하게 된다.
접착제 도포단계(S40)는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 접착제를 도포하는 단계로서, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 대한 접착력을 강화하기 위해 자성입자가 분산된 접착제를 도포하게 된다.
여기서, 자성입자는 페라이트계 산화물을 포함할 수 있다.
한편, 자성입자는 구형 입자, 판(plate)형 입자, 플레이크(flake)형 입자, 막대(rod)형 입자, 와이어(wire)형 입자, 할로우(hollow) 구조의 구형(sphere) 입자, 할로우(hollow) 구조의 튜브(tube)형 입자, 할로우(hollow) 구조의 와이어(wire)형 입자 및 할로우(hollow) 구조의 플레이크(flake)형 입자 중에서 적어도 하나의 입자를 포함할 수 있다.
한편, 접착제는 아크릴 공중합체 수지를 용매에 분산시키고, 아크릴 공중합체 수지가 분산된 용매에 페라이트계 산화물을 포함하는 자성 입자들을 분산시킨 슬러리로 형성될 수 있다.
이러한 접착제는, 자성입자와 슬러리상의 아크릴 공중합체 내에 분산되어 이루어진 접착제를 사용하여 도포함으로써, 중성화된 콘크리트 구조물의 단면에 우수한 접착력을 제공하여 다른 재료와의 부착력을 강화하고, 열화된 콘크리트 구조물의 미세균열을 보완하여 유해물질의 침투를 차단하게 된다.
또한, 자성입자는 슬러리 상의 아크릴 공중합체가 응집될 수 있는 코어 역할을 수행하며, 자력에 의해 접착제가 철근에 쉽게 부착되게 할 수 있다.
한편, 자성입자는 접착제 100중량부에 대해 3중량부 내지 8중량부를 포함할 수 있다. 여기서, 접착제 100중량부에 대해 자성입자가 3중량부 미만인 경우 자력에 의해 접착제가 철근에 부착되는 효과를 기대하기 어려운 문제가 있으며, 접착제 100중량부에 대해 자성입자가 8중량부 초과인 경우 콘크리트 구조물의 단면(100)에 대한 접착력을 강화의 효과를 기대하기 어려운 문제가 있다.
복구몰탈 충진단계(S50)는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 복구몰탈을 충진하는 단계로서, 복구몰탈 조성물은 포틀랜드 시멘트 20~45 중량부, 슬래그분말 5~25중량부, CSA계 팽창제 2~7 중량부, 알루미나시멘트 2~50 중량부, 규사 35~55 중량부, 지르코늄(Zr)3~8 중량부, 점토 미분말 0.2~2.0 중량부, 섬유 0.2~2.0 중량부, 폴리머 0.5~3.0 중량부, 반응성 조절제0.3~2.0 중량부, 발수제 0.1~l.0 중량부, 및 계면활성제 0.3~2.0 중량부를 포함한다.
또한, 복구몰탈에는 섬유질의 화이버를 첨가하여 복구몰탈의 표면에 직립하도록 돌출시켜 표면 거칠기를 높게 하므로, 복구몰탈의 상층에 도포되는 프라이머와 표면보호제의 주제인 에폭시와의 부착성을 향상시키는 것도 가능함은 물론이다.
여기서, 본 실시예의 복구몰탈 조성물은, 포틀랜드 시멘트, 슬래그 분말, CSA 계 팽창제, 알루미나시멘트, 규사, 지르코늄(Zr), 점토 미분말, 섬유, 폴리머, 반응성 조절제, 발수제, 계면활성제를 포함한다.
본 실시예의 포틀랜드 시멘트(Portland cement)는 경화체의 물리적 강도를 확보하기 위하여 사용되는 성분이고, 포틀랜드 시멘트는 물과 반응을 하여 주요 수화생성물인 칼슘 실리케이트 수화물(Calcium Silicate Hydrate)및 칼슘 알루미네이트 수화물(Calcium Aiminate Hydrate)을 생성함으로써 물리적인 강도를 발현시키게 한다.
포틀랜드 시멘트는 내마모성 단면복구재의 용도에 따라서 1종에서 5종의 시멘트를 사용할 수 있으며 특히 보강을 위한 대상물이 해양 환경 및 지하에 놓인 구조물인 경우에는 황산염에 대한 침식 저항성이 우수한 5종 포틀랜드 시멘트인 내황산염 시멘트나 슬래그 시멘트 등을 사용할 수 있다.
포틀랜드 시멘트는 몰탈 조성물 중 20 ~40중량부가 함유되고, 20중량부 미만일 경우에는 압축 및 휨 강도가 낮아지는 문제점이 있고, 40중량부 초과일 경우에는 시멘트 몰탈 경화체의 수축률이 증가하여 균열의 발생 가능성이 커진다.
무기계 팽창제는 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(A1203), 삼산화황(S03)을 포함하고, 구체적으로 무기계 팽창제는 인 물질로서 석고 및 산화칼슘(CaO)또는 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응을 하여 팽창성 수화물인 에트렁자이트(ettringite)를 생성시킨다.
이 수화물은 시멘트의 건조수축 및 경화수축에 의한 용적의 감소를 방지함으로써 단면 복구제에 발생하기 쉬운 균열 및 들뜸을 방지하는 역할을 하는 것으로서 3 ~ 10중량부를 포함하고, 3 중량부 미만인 경우에는 경화체의 수축을 감소시키는 역할을 하지 못하고, 10 중량부 초과인 경우에는 과도한 팽창을 발생시킴으로써 팽창에 의한 균열발생, 압축강도의 저하 등 경화체에 나쁜 영향을 발생시킬 수 있다.
알루미나 시멘트는 C12A7, CA, CA2로 이루어지고, 알루미나 시멘트는 수화반응속도가 대단히 신속하게 일어나기 때문에 초기에 신속한 강도의 확보와 주위 환경에서 기인하는 산으로부터의 화학적 침식저항성을 높이기 위한 목적으로 첨가되는 것으로서 5 ~ 30중량부가 포함되며, 함량이 5중량부 미만일 때는 상기의 목적에 적합하지 못하고, 30중량부를 초과할 때에는 몰탈의 반응이 매우 빨라져서 시공 작업시 펌프의 압송성에 어려움을 초래한다.
규사는 6호 입도의 규사와 5호 규사의 혼합물일 수 있으며, 6호 입도 규사를 40 ~ 60 중량부를 넣을 때 나머지를 5호 입도의 규사로 채워 조합하여 사용할 경우 몰탈의 작업성이 가장 우수하며, 6호 입도의 규사 비율이 증가할수록 몰탈의 작업성이 감소하고, 함량은 전체 비율의 35 ~ 60중량부로 포함된다.
지르코늄(Zr)은 경도가 약 7.5로서 표면 강도가 대단히 우수하고 각종 산에 의한 부식(침식)환경으로부터 뛰어난 저항성이 있고, 본 발명에서는 325 메쉬(mesh)이하의 입자가 될 수 있으며, 내마모성 단면복구 몰탈의 마모에 대한 저항성과 각종 산에 의한 침식저항성을 높이기 위한 목적으로 첨가되는 것으로 3 ~ 8중량부를 포함하고, 3중량부 미만일 때에는 마모 저항성을 높이는데 큰 효과가 없고 8중량부 초과를 사용할 경우에는 마모에 대한 저항성은 높아지지만 몰탈의 작업성능이 감소한다.
섬유는 내마모성 몰탈의 휨강도를 높이기 위한 목적으로 첨가하는 것으로서 0.2 ~ 2.5중량부를 포함하고, 구체적으로는 나일론(Nylon)계, 폴리프로필렌(Polypropylene)계, 아크릴(Acrylic)계, 아크릴(Acrylic)아미드계, 셀룰로오스(Cellulose)계, 폴리비닐알콜(PolyvinylAlcohol)계, 스틸계 등의 섬유를 사용할 수 있다.
섬유를 0.2 중량부 미만을 사용하는 경우에는 휨강도의 향상에 큰 효과가 없고, 2.5 중량부 초과일 경우에는 몰탈의 원활한 분산 혼합성능을 크게 저해시키기 때문에 함량을 제한한다.
폴리머는 콘크리트나 몰탈로 되어 있는 보수 대상물의 바탕 면조건에 따라 크게 영향을 받지 않고 부착력을 높 이기 위하여 첨가되는 것으로 0.5 ~ 5.0중량부를 포함하고, 아크릴(Acrylic)계, 에틸렌비닐아세테이트(EVA)계, 스티렌부타디인고무(SBR)계, 폴리비닐아세테이트(PVA)계를 사용할 수 있으며, 사용량이 0.3중량부 미만일 경우에는 부착력의 향상에 큰 효과가 없고, 5.0 중량부 초과일 경우에는 경화체의 강도가 많이 감소하고 몰탈의 점성이 증가하게 되어 표면의 마감작업이 어렵게 된다.
반응성 조절제는 시멘트의 반응속도를 조절하기 위한 목적으로 사용하는 것으로서 구연산, 소듐 글루코네이트(SodiumGluconate), 주석산, 규불화염, 메틸셀룰로오스(Cellulose), 에틸셀룰로오스(Cellulose), 보릭애시드 등의 성분 중에서 2 ~ 4가지를 조합하여 사용할 수 있고, 반응성 조절제의 함량은 0.3 ~ 2.0중량부 포함할 수 있으며, 2.0 중량부 초과하여 사용할 경우에는 시멘트의 응결시간이 매우 늦어지게 되어 시공 작업을 어렵게 하는 영향을 초래한다.
반응성 조절제의 함량이 0.3중량부 미만인 경우에는 빠르게 시멘트가 응결되어 여름철에 적절한 작업시간의 확보를 어렵게 한다.
발수제는 함량이 0.1 1.0중량부 포함되며, 스테아린산(CH3(CH2)16COOH)염인 칼슘염 또는 나트륨염과, 실란계 화합물을 사용할 수 있으며, 물이 단면 보수재의 내부로 침투되어 들어감으로써 장기적으로 발생하는 구조물의 열화를 방지하는 역할을 한다. 0.2중량부 미만인 경우에는 물의 내부 확산을 방지하는 효과가 미미하고, 2중량부를 초과하여 사용할 경우에는 단면 보수재의 강도 및 부착성을 감소시키게 된다.
계면활성제는 몰탈의 작업성을 향상시키기 위하여 첨가하는 것으로, 0.3 ~ 2. O중량부를 포함하며 멜라민(Melamine)계, 나프탈렌(Naphthalene)계, 카르복실(Carboxyl)계 유동화제를 사용하고, 유동화제는 0.3% 미만에서는 유동성 증진효과가 미약하기 때문에 KS규격에 오염이 되지 않은 깨끗한 물이 다량 사용되어 압축강도 및 휨강도의 감소를 유발시키며, 2.0% 초과하여 사용할 경우에는 유동성의 증진에 큰 효과가 없을 뿐만 아니라 응결지연 및 재료분리 현상 등을 초래하기 때문에 함량을 제한한다.
내화학성 보호층 마감단계는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 내화학성 보호층을 적층하여 마감하는 단계로서, 지하수로 또는 송유관 등에서 발생하는 유해가스로 인한 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 부식을 방지하기 위하여 에폭시 주제와 경화제를 혼합한 세라믹계 표면보호제를 단면에 도포하게 된다.
이러한 내화학성 보호층 마감단계는, 1차 프라이머 도포단계(S60), 2차 표면보호제 도포단계S70, 및 3차 표면보호제 마감단계(S80)를 포함하여 이루어져 있다.
1차 프라이머 도포단계(S60)는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 프라이머를 도포하는 단계로서, 1차 프라이머 도포단계(S60)는, 에폭시 주제와 경화제의 배합비를 2:1 ~ 3:1로 혼합한 습식 에폭시 프라이머를 도포하게 된다.
주제 100중량부는, 비스페놀 에이형 에폭시수지 단독으로 혹은 비스페놀 에프형 에폭시 수지와 혼합하여 이루어진 다관능성 에폭시수지 50 내지 70중량부와, 노블락 에폭시수지 15 내지 30중량부와, 반응성 희석제 10 내지 20중량부와, 침투성 부여제 3 내지 4중량부를 포함하여 이루어진다.
경화제 100중량부는, 변성 지방족아민 30 내지 40중량부와, 변성 방향족아민 60 내지 70중량부를 포함하여 이루어진다.
따라서, 프라이머는 콘크리트 구조물의 단면(100)에 접착성 및 내화학성을 갖춘 방수층을 형성하기 위해 에폭시 주제 및 경화제의 배합비를 2:1 ~ 3:1로 유지하는 것이 바람직하다.
2차 표면보호제 도포단계(S70)는, 프라이머 도포부위에 2차 표면보호제 도포하는 단계로서, 에폭시 주제와 경화제의 배합비를 2:1~4:1 로 혼합한 세라믹계 표면보호제를 도포하게 된다.
또한, 이러한 세라믹계 표면보호제는 습식이나 건식 중 어느 것이나 사용가능함은 물론이다.
주제 100중량부는, 비스페놀 에이형 에폭시수지 단독으로 혹은 비스페놀 에프형 에폭시수지와 혼합하여 이루어진 다관능성 에폭시 수지 30 내지 40중량부와, 노블락 에폭시수지 20 내지 30중량부와, 가소성수지 15 내지 20중량부와, 첨가제 10 내지 30중량부를 포함하여 이루어진다.
경화제 100중량부는, 변성 지방족아민 25 내지 35중량부와, 변성 방향족아민 65 내지 75중량부를 포함하며 이루어진다.
따라서, 2차 표면보호제는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 내화학성을 갖춘 방수층을 형성하기 위해 주제 및 경화제의 배합비를 2:1~4:1로 유지하는 것이 바람직하다.
3차 표면보호제 마감단계(S80)는, 3차 표면보호제를 도포하여 마감하는 단계로서, 에폭시 주제와 경화제의 배합비를 4:1 ~ 5:1로 혼합한 세라믹계 표면보호제를 도포하게 된다. 또한, 이러한 세라믹계 표면보호제는 습식이나 건식 중 어느 것이나 사용가능함은 물론이다.
주제 100중량부는, 비스페놀 에이형 에폭시수지 단독으로 혹은 비스페놀 에프형 에폭시수지와 혼합하여 이루어진 다관능성 에폭시 수지 30 내지 40중량부와, 노블락 에폭시수지 20 내지 30중량부와, 가소성수지 15 내지 20중량부와, 첨가제 10 내지 30중량부를 포함하여 이루어진다.
경화제 100중량부는, 변성 지방족아민 25 내지 35중량부와, 변성 방향족아민 65 내지 75중량부를 포함하며 이루어진다.
따라서, 3차 표면보호제는, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 내화학성을 갖춘 방수층을 형성하기 위해 주제 및 경화제의 배합비를 4:1 ~ 5:1로 유지하는 것이 바람직하다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 콘크리트 구조물의 보수공법에 의한 콘크리트 구조물의 보수구조는, 방청제 도포층(10), 접착제 도포층(20), 복구몰탈(30) 및 내화학성 보호층(40)을 포함하여 이루어져 있다.
방청제 도포층(10)은, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 노출된 철근(200)의 부식을 방지하도록 방청제가 도포된 도포층으로서, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 노출된 철근(200)의 부식부위를 제거하고 에폭시 수지와 아연의 혼합물로 이루어진 철근방청제가 도포되어 있다.
접착제 도포층(20)은, 방청제 도포층(10)의 상층에 접착제가 도포된 도포층으로서, 콘크리트 구조물의 단면(100)에 대한 접착력을 강화하기 위해 자성입자가 분산된 접착제가 도포되어 있다.
복구몰탈(30)은, 접착제가 도포된 콘크리트 구조물의 단면(100)의 손상부위에 복구몰탈(30)이 충진된 충진층으로서, 상술한 바와 같은 복구몰탈 조성물로 구성될 수 있다.
내화학성 보호층(40)은, 복구몰탈(30)이 충진된 콘크리트 구조물의 단면(100)에 내화학성 보호제가 적층된 보호층으로서, 1차 프라이머층(41), 2차 표면보호제층(42), 3차 표면보호제층(43)를 포함하여 이루어져 있다.
1차 프라이머층(41)은, 복구몰탈(30)이 충진된 콘크리트 구조물의 단면에 프라이머가 도포된 도포층으로서, 에폭시 주제와 경화제의 배합비를 2:1 ~ 3:1로 혼합한 습식 에폭시 프라이머가 도포되어 있다.
2차 표면보호제층(42)은, 1차 프라이머 층(41)의 상층에 2차 표면보호제가 적층된 층으로서, 에폭시 주제와 경화제의 배합비를 2:1~4:1로 혼합한 세라믹계 표면보호제가 도포되어 있다. 또한, 이러한 세라믹계 표면보호제는 습식이나 건식 중 어느 것이나 사용가능함은 물론이다.
3차 표면보호제층(43)은, 에폭시 주제와 경화제의 배합비를 4:1 ~ 5:1로 혼합한 세라믹계 표면보호제가 도포되어 마감된다. 또한, 이러한 세라믹계 표면보호제는 습식이나 건식 중 어느 것이나 사용가능함은 물론이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- (A) 콘크리트 구조물의 단면에 형성된 열화부를 제거하는 단계;
(B) 상기 열화부가 제거된 콘크리트 구조물의 단면을 세척하는 단계;
(C) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 방청제를 도포하는 단계;
(D) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 접착제를 도포하는 단계;
(E) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 포틀랜드시멘트 20~45 중량부, 슬래그분말 5~25중량부, CSA계 팽창제 2~7 중량부, 알루미나시멘트 2~50 중량부, 규사 35~55 중량부, 지르코늄(Zr)3~8 중량부, 점토 미분말 0.2~2.0 중량부, 섬유 0.2~2.0 중량부, 폴리머 0.5~3.0 중량부, 반응성 조절제0.3~2.0 중량부, 발수제 0.1~l.0 중량부, 및 계면활성제 0.3~2.0 중량부를 포함하는 복구몰탈을 충진하는 단계; 및
(F) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 내화학성 보호층을 적층하여 마감하는 단계를 포함하되,
상기 (F) 상기 콘크리트 구조물의 단면에 내화학성 보호층을 적층하여 마감하는 단계는,
상기 콘크리트 구조물의 단면에 1차 프라이머를 도포하는 단계;
상기 1차 프라이머 도포 부위에 2차 표면보호제 도포하는 단계; 및
상기 2차 표면보호제 도포 부위에 3차 표면보호제 도포하여 마감하는 단계를 포함하며,
상기 콘크리트 구조물의 단면에 1차 프라이머를 도포하는 단계에서, 상기 1차 프라이머는,
비스페놀 에이형 에폭시수지 단독으로 혹은 비스페놀 에프형 에폭시 수지와 혼합하여 이루어진 다관능성 에폭시수지 50 내지 70중량부와, 노블락 에폭시수지 15 내지 30중량부와, 반응성 희석제 10 내지 20중량부와, 침투성 부여제 3 내지 4중량부를 포함하여 이루어지는 에폭시 주제; 및 변성 지방족아민 30 내지 40중량부와, 변성 방향족아민 60 내지 70중량부를 포함하여 이루어지는 경화제의 배합비를 2:1 ~ 3:1로 혼합한 습식 에폭시 프라이머이고,
상기 1차 프라이머 도포 부위에 2차 표면보호제 도포하는 단계에서, 상기 2차 표면보호제는,
비스페놀 에이형 에폭시수지 단독으로 혹은 비스페놀 에프형 에폭시수지와 혼합하여 이루어진 다관능성 에폭시 수지 30 내지 40중량부와, 노블락 에폭시수지 20 내지 30중량부와, 가소성수지 15 내지 20중량부와, 첨가제 10 내지 30중량부를 포함하여 이루어지는 에폭시 주제; 및 변성 지방족아민 25 내지 35중량부와, 변성 방향족아민 65 내지 75중량부를 포함하며 이루어지는 경화제의 배합비를 2:1~4:1로 혼합한 세라믹계 표면보호제이고,
상기 2차 표면보호제 도포 부위에 3차 표면보호제 도포하여 마감하는 단계에서, 상기 3차 표면보호제는,
비스페놀 에이형 에폭시수지 단독으로 혹은 비스페놀 에프형 에폭시수지와 혼합하여 이루어진 다관능성 에폭시 수지 30 내지 40중량부와, 노블락 에폭시수지 20 내지 30중량부와, 가소성수지 15 내지 20중량부와, 첨가제 10 내지 30중량부를 포함하여 이루어지는 에폭시 주제; 및 변성 지방족아민 25 내지 35중량부와, 변성 방향족아민 65 내지 75중량부를 포함하며 이루어지는 경화제의 배합비를 4:1 ~ 5:1로 혼합한 세라믹계 표면보호제인 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 제1항에 있어서,
상기 (D) 단계에서, 상기 접착제는 아크릴 공중합체에 자성입자가 분산된 것인 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 제2항에 있어서,
상기 자성입자는 상기 접착제 100중량부에 대해 3중량부 내지 8중량부로 포함되는 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 제1항에 있어서,
상기 자성입자는 페라이트계 산화물을 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 제4항에 있어서,
상기 (D) 단계는,
(D-1) 아크릴 공중합체 수지를 용매에 분산시키는 단계; 및
(D-2) 아크릴 공중합체 수지가 분산된 용매에 페라이트계 산화물을 포함하는 자성 입자들을 분산시켜 접착제 슬러리를 형성하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
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|---|---|---|---|
| KR1020230002039A KR102641610B1 (ko) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 콘크리트 구조물의 보수공법 |
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| KR102641610B1 true KR102641610B1 (ko) | 2024-02-29 |
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Citations (5)
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| KR101474836B1 (ko) * | 2014-04-04 | 2014-12-19 | 아이엠유건설(주) | 콘크리트 구조물의 내화학성 보수공법 및 보수구조 |
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| KR102342438B1 (ko) * | 2021-02-15 | 2021-12-24 | 주식회사 한국리페어기술 | 습윤면과 건조면에서의 부착력이 우수한 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면보수 보강공법 |
-
2023
- 2023-01-06 KR KR1020230002039A patent/KR102641610B1/ko active IP Right Grant
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