KR20020088959A - 초미립자 현탁형 또는 피씨에이치 현탁형 주입재를 이용한콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 초미립자 현탁형 또는 피씨에이치 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법은, 보수 대상의 균열부를 청소한 후 혹은 몰탈 및 타일의 들뜸 부위에 앵커 핀을 삽입한 후, 주입공을 천공하는 단계; 천공된 주입공 내부를 청소하고, 주입재 주입용 파이프를 주입공에 삽입하는 단계; 별도의 균열 밀봉재를 이용하여 균열부를 밀봉하는 단계; 주입재를 소정의 배합 비율로 혼합하여 주입용 파이프를 통해 주입하는 단계; 주입작업 종료 후, 소정 기간 동안 양생한 후 균열 밀봉재 및 주입용 파이프를 제거하는 단계; 주입 파이프 제거 후의 주입공에 시멘트 페이스트를 충전하여 마무리하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 비표면적 8000㎠/g 이상, 평균입경 3∼5㎛의 무기계열 초미립자 시멘트와 단순히 물만 혼합한 슬러리타입 결합재를 단독으로 주입하거나 초미립자 시멘트에 SBR((Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재를 혼합한 무기·유기 혼합계인 PCH(polymer ceramics hybrid) 결합재를 주입하여 보수공사를 행함으로써 기존 콘크리트 구조물과 일체를 이룰 수 있고, 2차적인 균열 발생이 적으며, 내열 및 내구성이 우수하다. 또한, 시멘트계 주입재를 사용하면서 에폭시 주입재 사용시와 동일한 장비의 사용이 가능하여 시멘트계 주입재의 실용화를 촉진할 수 있는 장점이 있다.

Description

초미립자 현탁형 또는 피씨에이치 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법{Method of construction for repairing crack and coming-off of concrete structures using ultra-fine particles suspension or polymer ceramics hybrid suspension grouts}

본 발명은 초미립자 현탁형 또는 PCH(Polymer Ceramics Hybrid) 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법에 관한 것으로서, 특히 콘크리트, 몰탈과 동일계열인 무기계 초미립자 시멘트 현탁형을 단독으로 사용하거나 강력한 접착력과 내수성을 특징으로 하는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재를 조합한 PCH(Polymer Ceramics Hybrid) 복합소재를 사용한 주입재를 이용하여 균열 혹은 들뜸 부위를 보수함으로써 기존 구조물과 일체를 이룰 수 있으며, 따라서 2차적인 균열 발생 가능성이 적고 내열성 및 내구성이 우수한, 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물에는 콘크리트의 건조수축, 부등침하, 블리딩(bleeding) 또는 응력의 과다 등 여러 가지 다양한 원인에 의해서 크고 작은 균열이 발생한다. 이러한 균열은 그 균열이 발생한 위치와 균열의 폭 및 깊이에 따라 구조물의 구조적인 안전성에 영향을 미치기도 하고, 누수와 같은 기능적인 하자를 유발하기도 한다. 또한, 구조물의 외부로 노출된 균열은 구조물의 미관을 해치고, 사용자에게 불안감을 주게 되며 집단 민원으로 확대되거나 시공회사의 대외적인 이미지를 실추시킬 위험도 있다. 따라서, 구조물에 발생한 균열은 이를 보수할 필요성이 있으며, 균열의 폭과 발생 장소에 따라 다양한 보수 방법이 사용되고 있다.

균열 보수 공법으로는 표면처리공법, 주입공법, 충전공법, 강제앵커공법, 숏크리트공법 등이 있다. 표면처리공법은 0.2㎜ 이하의 미세 균열의 표면에 도막을 형성하여 방수성과 내구성의 향상을 기하는 공법으로 균열의 내부가 처리되지 못하는 단점이 있다. 주입공법은 균열 보수의 대표적인 공법으로 균열의 내부에 저점도의 수지를 주입하여 균열부 사이를 충전하고 모재를 부착하는 공법이다. 충전공법은 모재의 표면을 V 또는 U 컷(cut)하고 그 부분에 실링재를 충전하는 공법이다. 강제앵커공법은 균열의 좌우로 앵커를 설치하여 봉합하는 공법이며, 숏크리트공법은 터널 등에서 뿜칠을 하여 보강하는 공법이다.

한편, 폭이 미세한 균열을 보수하기 위한 방법으로 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법은 에폭시를 주입하는 방법이다. 에폭시는 압축강도와 인장강도가 높고, 다양한 점도로 제작할 수 있으며, 강도가 조기에 발현되고 접착력이 우수하여 구조물의 균열 보수재로 널리 이용되고 있다. 그러나, 에폭시는 취급이 다소 복잡하고 적절한 온도관리가 필요하며, 화재시 내화성능에 문제가 있고, 콘크리트와 에폭시의 건조수축율 및 강도의 차이로 인해서 부가적인 응력이나 균열이 발생할 수 있는 등의 문제가 있다. 또한, 단가가 비싸고 특정 에폭시의 경우에는 인체에 화상을 줄 수도 있어 취급이 매우 까다로운 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 무기계열 초미립자 시멘트 현탁액을 단독 사용하거나 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA (Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 수지를 혼합한 현탁형을 사용함으로써 시너지 기능을 발휘할 수 있는 특정 주입재를 이용하여 보수공사를 행함으로써 기존 콘크리트 구조물과 일체성을 높이고, 2차적인 균열 발생이 적으며, 내열 및 내구성이 우수한, 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수공법은,

보수 대상의 균열부를 청소하는 단계;

상기 균열부 상에 주입재의 주입을 위한 주입공 위치를 결정하여 천공하는 단계;

천공된 주입공 내부를 청소하고, 주입재 주입용 파이프를 주입공에 삽입하는 단계;

별도의 균열 밀봉재를 이용하여 균열부를 밀봉하는 단계;

주입재를 소정의 배합 비율로 혼합하여 주입용 파이프를 통해 주입하는 단계;

주입작업 종료 후, 소정 기간 동안 양생한 후 균열 밀봉재 및 주입용 파이프를 제거하는 단계;

주입 파이프 제거 후의 주입공에 주입재 페이스트를 충전하여 마무리하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 들뜸 보수공법은,

몰탈 및 타일의 들뜸 부위를 확인하고, 핀닝 위치 및 주입공의 위치를 결정하는 단계;

상기 결정된 핀닝 위치를 천공하는 단계;

천공된 핀닝공 내부를 청소하고, 핀닝공에 앵커 핀을 삽입하는 단계;

상기 주입공의 위치에 주입공을 천공하는 단계;

주입공 내부를 청소하고, 주입공에 주입용 파이프를 삽입하는 단계;

별도의 균열 밀봉재를 이용하여 균열부를 밀봉하는 단계;

주입재를 소정의 배합 비율로 혼합하여 주입용 파이프를 통해 주입하는 단계;

주입작업 종료 후, 소정 기간 동안 양생한 후 균열 밀봉재 및 주입용 파이프를 제거하는 단계;

주입 파이프 제거 후의 주입공에 주입재 페이스트를 충전하여 마무리하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

(실시예 1)

1. 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수공법

본 발명에 따른 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수공법에 따라 먼저, 보수 대상의 균열부를 중심으로 폭 50mm 정도를 와이어 브러쉬, 디스크 센터 등으로 표면의 오염이나 부착물 등을 제거 및 청소한다. 이는 오염이나 부착물 등이 있으면, 밀봉재의 부착성이 나빠져 박리나 누수의 원인이 되기 때문이다.

균열부의 청소 완료 후, 균열부 상에 주입재의 주입을 위한 주입공 위치를 결정하고, 천공한다. 이때, 주입공의 간격은 균열의 폭과 깊이에 따라 결정하는데, 균열폭에 따른 주입공 간격의 일 예를 들면 다음의 표 1과 같다.

균열폭(mm)	주입공 간격(mm)
0.2 이하	50 ∼100
0.2 ∼0.5	100 ∼200
0.5 ∼1.0	150 ∼250
1.0 이상	200 ∼300

또한, 주입공을 천공함에 있어서는 주입공의 위치가 균열의 중앙이 되도록 콘크리트용 드릴 등으로 천공한다. 이때, 주입공은 직경이 대략 5∼13mm, 깊이는 15∼30mm로 천공한다.

이렇게 하여 주입공의 천공이 완료되면, 천공된 주입공 내부를 청소하고, 주입재의 주입을 위한 파이프를 주입공에 삽입한다. 즉, 주입공의 내부를 브러쉬 등으로 충분히 청소한 후, 압축공기 등으로 가루를 제거한다. 주입공 내부에 남아 있는 가루는 부착성에 악영향을 미치기 때문에 충분히 청소해 주어야 한다.

주입공에의 주입 파이프의 삽입이 완료되면, 별도의 균열 밀봉재를 이용하여 균열부를 밀봉한다. 즉, 균열부를 폭 30mm, 두께 2mm 정도의 균열 밀봉재를 사용하여 균열부를 확실하게 밀봉한다. 이는 밀봉이 확실하지 않을 경우 주입재의 누출원인이 되기 때문이다. 여기서, 균열폭이 넓고, 밀봉부에 고압이 걸리는 경우는 U-cut하는 방법도 있다.

이상과 같이 균열 밀봉재에 의한 밀봉 작업이 완료되면, 주입재를 소정의 배합 비율로 혼합하여 주입용 파이프를 통해 주입한다.

상기 주입재는 SiO₂:25∼30%, Al₂O₃+Fe₂O₃:10∼14%, CaO+MgO:50∼60%, Na₂O+K₂O:0.8∼1.2%, SO₃:2.5∼3.5%, Ig.-Loss:2.5∼3.5% 의 화학적 조성을 갖기 위해서 슬래그, 플라이애시, 실리카흄, 규조토, 화산재, 왕겨재, 제올라이트 등 포졸란 물질을 10∼70% 정도 사용하고, 비표면적 8,000cm²/g 이상, 평균입경 3∼5㎛의 물리적 특성을 갖는 시멘트에 유동성을 높여주기 위해서 시멘트 중량의 1∼5%의 나프탈렌계 또는 이와 동등 이상인 분산제 등이 혼합된 분체계(예컨대, 이와 같은 것을 상품화한 것이 지오콘머티리얼(주)의 "지오콘 크랙본드"임)에, 물 또는 SBR (Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재를 혼합한 현탁형 슬러리이다.

상기 주입재 중에는 실리카질과 분산제가 다량 사용되며, 실리카질로는 슬래그미분말, 규조토, 화산재, 제올라이트(zeolite), 플라이 애시(fly ash) 등이 사용되고, 분산제로는 나프탈렌계 분산제 또는 동등한 특성을 갖는 분산제가 사용된다.

여기서, 지오콘 크랙본드 주입재의 표준 배합비의 일 예를 보이면, 다음의 표 2와 같다.

균열폭	W/Cb (%)	물 또는 아크릴수지 등 물성개량재 (cc)	크랙본드(1포)	분산제 첨가기준
300㎛ 이상	50	2,500	5kg	현탁액의 초기점도를 10cps 이하가 되도록 조정.
300∼100㎛	60	3,000	5kg
100㎛ 이하	70	3,500	5kg
몰탈 및 타일의 들뜸 부위	30∼40	1,500∼2,000	5kg	J-rod 초기유하시간을 100초 이하로 조정.

또한, 주입장치는 일반적으로 에폭시 주입재를 사용하는 경우에 사용되는 주입장비를 그대로 사용할 수 있다. 즉, 50cc 용량의 주사기와 약 5kg/㎠을 가압할 수 있는 압력 밴드를 사용할 수 있다. 그리고, 스퀴즈 펌프나 케미컬 펌프 등을 사용하여 주입재 현탁액을 주입할 수도 있다.

이렇게 하여 주입재의 주입이 완료되면, 소정 기간 동안(예컨대, 3일 이상)양생한 후 균열 밀봉재 및 주입용 파이프를 제거한다. 그런 후, 마지막으로 주입 파이프 제거 후의 주입공에 마감용 페이스트를 충전하여 마무리한다. 이때, 주입공 마감용 페이스트는 된 배합의 "지오콘 크랙본드" 페이스트가 사용된다.

이상에 의해 본 발명의 균열 보수공법에 따른 균열 보수작업이 완료되며, 다음에는 본 발명의 들뜸 보수공법에 따른 들뜸 보수작업에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.

(실시예 2)

2. 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 들뜸 보수공법

먼저, 몰탈 및 타일의 들뜸 부위를 확인하고, 핀닝(pinning) 위치 및 주입공의 위치를 결정한다. 이때, 핀닝 위치 및 주입공 위치를 구분하여 표시해 둔다.

그런 후, 결정된 핀닝 위치를 천공한다. 이때, 이 핀닝공은 콘크리트 본체 내부에 25∼30mm 정도까지 되도록 콘크리트용 드릴로 천공한다.

핀닝공 천공이 완료되면, 핀닝공 내부를 청소한 후, 핀닝공에 앵커 핀을 삽입한다. 핀닝공 내부에 남아 있는 가루는 부착성에 악영향을 미치기 때문에 충분히 청소해 준다. 앵커핀은 핀닌공의 본체 부분까지 삽입하고, 에폭시 주입 혹은 두드림 방식에 의해 앵커핀을 고정한다. 여기서, 앵커핀의 삽입 개수는 특별한 사항이 없을 경우 5∼9개/㎡로 한다.

이렇게 하여 앵커핀의 삽입이 완료되면, 상기 단계에서 미리 결정하여 표시해 두었던 주입공의 위치에 주입공을 천공한다. 이때, 특정 사항이 없는 경우 주입공의 수는 5개/㎡로 한다.

주입공의 천공이 완료되면, 주입공 내부를 브러쉬 등으로 충분히 청소한 후, 압축공기 등으로 가루를 제거한다. 이후의 작업 과정은 상기 균열 보수 작업 시와 동일하며, 따라서 이하의 과정에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 들뜸 보수공법은 비표면적 8,000cm²/g 이상, 평균입경 3∼5㎛의 무기계열 초미립자 시멘트를 주원료로 하거나 SBR (Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재와 혼합된 형태의 주입재로 한 "지오콘 크랙본드"와 같은 특정 주입재를 이용하여 보수공사를 행함으로써 기존 콘크리트 구조물과 일체성을 강화할 수 있고, 2차적인 균열 발생이 적으며, 내열 및 내구성이 우수하다. 또한, 무기계인 초미립자 시멘트를 단독으로 사용하거나 또는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재와 혼합된 형태의 주입재를 사용하면서도 기존의 에폭시 주입재 사용시와 동일한 장비의 사용이 가능하기 때문에 본 특허기술 주입재의 실용화를 촉진할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 보수 대상의 균열부를 청소하는 단계;

   상기 균열부 상에 주입재의 주입을 위한 주입공 위치를 결정하여 천공하는 단계;

   천공된 주입공 내부를 청소하고, 주입재 주입용 파이프를 주입공에 삽입하는 단계;

   별도의 균열 밀봉재를 이용하여 균열부를 밀봉하는 단계;

   주입재를 소정의 배합 비율로 혼합하여 주입용 파이프를 통해 주입하는 단계;

   주입작업 종료 후, 소정 기간 동안 양생한 후 균열 밀봉재 및 주입용 파이프를 제거하는 단계; 및

   주입 파이프 제거 후의 주입공에 시멘트 페이스트를 충전하여 마무리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수공법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 주입재는 SiO₂:25∼30%, Al₂O₃+Fe₂O₃:10∼14%, CaO+MgO:50∼60%,Na₂O+K₂O:0.8∼1.2%, SO₃:2.5∼3.5%, Ig.-Loss:2.5∼3.5% 의 화학적 조성을 갖기 위해서 슬래그, 플라이애시, 실리카흄, 규조토, 화산재, 왕겨재, 제올라이트 등 포졸란 물질을 10∼70% 정도 사용하고, 비표면적 8,000cm²/g 이상, 평균입경 3∼5㎛의 물리적 특성을 갖는 시멘트에 유동성을 높여주기 위해서 시멘트 중량의 1∼5%의 나프탈렌계 또는 이와 동등 이상인 분산제 등이 혼합된 분체계에, 물 또는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재를 혼합한 현탁형 슬러리인 것을 특징으로 하는 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 균열 보수공법.
3. 몰탈 및 타일의 들뜸 부위를 확인하고, 핀닝 위치 및 주입공의 위치를 결정하는 단계;

   상기 결정된 핀닝 위치를 천공하는 단계;

   천공된 핀닝공 내부를 청소하고, 핀닝공에 앵커 핀을 삽입하는 단계;

   상기 주입공의 위치에 주입공을 천공하는 단계;

   주입공 내부를 청소하고, 주입공에 주입용 파이프를 삽입하는 단계;

   별도의 균열 밀봉재를 이용하여 균열부를 밀봉하는 단계;

   주입재를 소정의 배합 비율로 혼합하여 주입용 파이프를 통해 주입하는 단계;

   주입작업 종료 후, 소정 기간 동안 양생한 후 균열 밀봉재 및 주입용 파이프를 제거하는 단계;

   주입 파이프 제거 후의 주입공에 주입재 페이스트를 충전하여 마무리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 들뜸 보수공법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 주입재는 SiO₂:25∼30%, Al₂O₃+Fe₂O₃:10∼14%, CaO+MgO:50∼60%, Na₂O+K₂O:0.8∼1.2%, SO₃:2.5∼3.5%, Ig.-Loss:2.5∼3.5% 의 화학적 조성을 갖기 위해서 슬래그, 플라이애시, 실리카흄, 규조토, 화산재, 왕겨재, 제올라이트 등 포졸란 물질을 10∼70% 정도 사용하고, 비표면적 8,000cm²/g 이상, 평균입경 3∼5㎛의 물리적 특성을 갖는 시멘트에 유동성을 높여주기 위해서 시멘트 중량의 1∼5%의 나프탈렌계 또는 이와 동등 이상인 분산제 등이 혼합된 분체계에, 물 또는 SBR (Styrene-Butadiene Rubber) Latex, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) Emulsion, PA(Polyacrylic Ester) Emulsion, PVAC 및 아크릴수지 등 유기계 물성개량재를 혼합한 현탁형 슬러리인 것을 특징으로 하는 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 들뜸 보수공법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 핀닝공은 콘크리트 본체 내부에 25∼30mm 정도까지 천공하고, 핀닌공에 삽입되는 앵커핀의 개수는 5∼9개/㎡로 하는 것을 특징으로 하는 초미립자 현탁형 또는 PCH 현탁형 주입재를 이용한 콘크리트 구조물의 들뜸 보수공법.