KR200233677Y1 - 균열보강재 주입용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 시멘트, 세라믹 및 각종 혼화제를 분쇄한 초미립자균열보강재에 물을 교반한 주입액을 주입하기 위한 주입용 노즐에 관한 것이다.

본 고안의 주입용 노즐은 전체적으로 중공이 형성된 원형파이프형상으로, 한쪽 단부에는 상기 단부 끝으로 갈수록 외경이 점차 증가하는 외관접촉부(17)가 형성되고, 반대쪽 단부에는 바깥쪽 원주를 따라 수나사가 형성되어 너트(16)가 체결된 내관(15); 상기 내관(15)의 외경보다 내경이 조금 크고 상기 외관접촉부(17)의 외경보다는 작으며, 상기 내관(15)의 외관접촉부(17) 및 너트(16)가 양단부로 노출되도록 삽입되고, 중앙부부터 한쪽 단부 끝까지 절개된 다수개의 슬릿(14)이 형성되고, 반대쪽 단부에는 바깥쪽 원주를 따라 돌기(13)가 형성된 것으로, 상기 내관(15)의 너트(16)를 조여 다수개의 슬릿(14)이 벌려지며, 조인 너트를 다시 풀어 벌려진 상기 슬릿(14)이 원상태로 복귀하는 외관(12); 및, 원통형상으로 상기 돌기(13)를 제외한 상기 외관(12)에 밀착, 삽입되는 것으로, 외관(12)의 슬릿(14)과 함께 팽창, 축소되는 패커(18);로 구성된다.

Description

균열보강재 주입용 노즐{Injection nozzle for repairing crack}

본 고안은 초미립자균열보강재 주입용 노즐에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 고안은 시멘트, 세라믹 및 각종 혼화제를 분쇄한 초미립자균열보강재에 물을 교반한 주입액을 주입하기 위한 주입용 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조체는 콘크리트의 건조수축, 온도변화 및 누수 등 여러 요인에 의해 구조체의 외부 또는 내부에 균열이 발생하기 쉽다. 또한 지하주차장 바닥과 같이 많은 하중이 작용하는 곳이나 일반 바닥슬래브에서 방수층과 마감 콘크리트층의 시공이 부실한 곳이면, 상기 구조체 외부에는 노출되지 않더라도 마감 콘크리트층이 들뜨는 경우가 많이 발생한다. 콘크리트의 정상적인 건조수축에 의하여 발생한 균열의 경우에는 대부분 구조체에는 아무런 영향을 주지 않으나, 상기 건조수축의 정도가 너무 심하고, 그 외의 요인들로 인하여 발생한 균열은 다음과 같이 구조체에 심각한 악영향을 끼치게 된다.

상술한 구조체에 발생한 균열과 들뜬 부분으로는 수분 및 공기가 유입되기 쉽고, 상기 유입된 수분 및 공기로 인하여 상기 구조체의 콘크리트의 풍화를 촉진하고 철근의 부식을 초래하여 상기 구조체의 수명 및 안전성에 치명적인 영향을 주게 된다.

상기 균열과 들뜬 부분에 대한 보수공법으로는 에폭시, 우레탄, 실리콘 등의 유기성제품을 주입하는 방법이 많이 이용되고 있다.

유기성제품 주입방법은 주입 후 장기간이 경과하게 되면 공기와 산화되어 접착력이 감소되고 체적의 변화가 발생하여 균열부분에 틈이 발생하기 쉬우며, 화재 발생 시 연소되어 소실될 우려가 있다. 또한 주입부에 조금만 습기가 있어도 경화가 어려워 보강재로써의 역할을 수행하는 데는 무리가 따르고, 가격이 고가이므로 건축재료로써 범용적인 적용에는 경제적인 측면에서 어느 정도 한계를 내포하고 있다.

본 고안의 목적은 미세한 균열에도 완벽히 충진되며, 프리믹스드타입(pre-mixed type)의 상기 초미립자균열보강재에 현장에서 균열정도에 맞게 필요에 따라 물을 교반한 주입액의 농도를 조절하여 사용할 수 있는 초미립자균열보강재 주입용 노즐을 제공하는 것이다.

도1은 본 고안의 주입용 노즐의 단면도 및 저면도이다.

도2A는 패커를 부착 안한 주입용 노즐의 측면도이다.

도2B는 패커를 부착한 주입용 노즐의 측면도 및 단면도이다.

도3은 하이드로 피스톤 펌프의 단면도이다.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

1, 11: 주입용 노즐 2: 주입관

3: 구삽입부 4: 원형판

5: 구 6: 스프링

7: 마개 8: 원형리브

9: 접촉구멍 10: 니플

12: 외관 13: 돌기

14: 슬릿 15: 내관

16: 너트 17: 외관접촉부

18: 패커 20: 하이드로 피스톤 펌프

21: 흡입부 22: 실린더

23: 패킹

본 고안에서 적용하는 초미립자균열보강재는 평균 입경 0.1∼4㎛미만의 초미립자시멘트 및 상기 초미립자시멘트와 혼합되고, 상기 초미립자시멘트 중량에 대하여 0.9 내지 1.6 배의 중량이며 평균 입경 0.1∼4㎛미만의 초미립자세라믹으로 구성된다. 상기 초미립자시멘트는 시중에서 유통되는 미립자시멘트를 이용할 수 있으며, 상기 미립자시멘트가 원하는 입경보다 클 때는 기존의 시멘트를 볼밀이나 제트밀 또는 초음파진동밀 등을 사용하여 분쇄하여 사용할 수 있다. 상기 초미립자세라믹은 알루미나, 석고 및 맥반석 등을 이용할 수 있으며 통상의 세라믹 재료는 어느 것이나 사용이 가능하고, 상기 초미립자시멘트와 함께 볼밀이나 제트밀 또는 초음파진동빌 등으로 분쇄하여 사용한다.

또한 초미립자균열보강재는 좀더 성능을 향상시키기 위해서 각종 혼화제를 추가로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 혼화제는 유동화제, 팽창제 및 접착제로 구성되며, 필요에 따라 상기 혼화제의 구성요소를 추가 또는 삭제하거나 상기 구성요소의 구성비를 조절하여 사용할 수 있다. 상기 유동화제는 상기 초미립자균열보강재의 중량에 대하여 0.1∼3중량%이고 평균 입경이 0.1∼4㎛이며, 주성분으로 나프탈렌설포네이트계 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 팽창제는 전체 초미립자균열보강재의 중량에 대하여 0.0005∼0.003중량%이고 평균 입경이 0.1∼4㎛이며, 주성분으로 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 접착제는 전체 초미립자균열보강재의 중량에 대하여 0.5∼3중량%이고 평균 입경이 0.1∼4㎛이며, 주성분으로 에틸렌비닐아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.

도1은 주입용 노즐의 단면도 및 저면도로써, 주입용 노즐(1)은 상기 초미립자균열보강재에 물을 교반한 주입액을 주입하기 위한 것으로, 상기 주입용 노즐(1)은 니플(10), 구(5), 스프링(6) 및 마개(7)로 구성된다.

니플(10)은 전체적으로 주입관(2) 및 구삽입부(3)로 구분되는 원형관의 상기 구삽입부(3) 단부에 원형판(4)이 일체로 형성된 것으로, 상기 구삽입부(3)의 내경및 외경은 상기 주입관(2)보다 크고, 상기 원형판(4)은 상기 구삽입부(3)의 내경과 일치하는 구멍이 상기 구삽입부(3)의 단부와 일체로 형성되어 있으며 구조체의 균열부에 부착이 쉽도록 밑면에 다수개의 접촉구멍(9)과 다수개의 원형리브(8)가 형성되어 있다.

구(5)는 상기 구삽입부(3)의 내경보다는 작고 상기 주입관(2)의 내경보다는 크며, 상기 원형판(4)의 구멍을 통하여 상기 구삽입부(3)에 삽입된다.

스프링(6)은 상기 구(5)가 삽입된 구삽입부(3)에 상기 원형판(4)의 구멍을 통하여 삽입되어 상기 구(5)가 주입관(2)의 구멍을 막도록 상기 구(5)를 지지한다.

마개(7)는 중앙에 구멍이 형성되어 있으며, 상기 원형판(4)의 구멍에 스프링(6)이 삽입된 후 상기 원형판(4)의 구멍을 막는 역할을 한다.

상기 주입용 노즐(1)은 주로 슬래브의 밑면, 기둥 및 벽체의 균열에 사용되며, 상기 구(5)는 주입액이 역류하는 것을 막는 역할을 한다. 또한 주입액을 주입한 후 제거가 쉽도록 통상 플라스틱 또는 수지로 제작한다.

상기 주입용 노즐(1)을 이용한 콘크리트균열보수보강공법은 다음과 같다.

먼저 구조체의 균열정도를 고려하여 상기 초미립자균열보강재에 일정비율로 물을 섞어 교반한 주입액을 만든다. 상기 구조체의 균열부를 소정간격으로 다수개의 구멍을 천공하고 상기 구멍을 진공청소기 등을 사용하여 불순물을 제거한다. 상기 균열부를 실링하고, 이어서 상기 천공부에 상기 주입용 노즐(1)을 설치하고, 설치된 상기 주입용 노즐(1)을 통하여 상기 구멍에 물을 주입하여 상기 균열부를 습윤상태로 유지한다. 상기 주입용 노즐(1)에 펌프 또는 그리스건 등을 사용하여상기 주입액을 주입한 후, 일정기간 보양하고 상기 주입용 노즐(1)를 제거하면 상기 구조체의 균열은 완벽히 상기 주입액으로 충진되어 상기 구조체의 수명이 유지되는 한 반영구적으로 상기 균열은 충진되어 보강된다.

도2A는 패커를 부착 안한 주입용 노즐의 측면도이고 도2B는 패커를 부착한 주입용 노즐의 측면도 및 단면도로써, 본 고안의 주입용 노즐(11)은 내관(15), 외관(12) 및 패커(18)로 구성된다.

내관(15)은 전체적으로 중공이 형성된 원형파이프형상으로, 한쪽 단부에는 상기 단부 끝으로 갈수록 외경이 점차 증가하는 외관접촉부(17)가 일체로 형성되거나 부착되어 있고, 반대쪽 단부에는 바깥쪽 원주를 따라 형성된 수나사에 너트(16)가 체결되어 있다.

외관(12)은 상기 내관(15)의 외경보다 내경이 조금 크고 상기 외관접촉부(17)의 외경보다는 작으며, 상기 내관(15)의 외관접촉부(17) 및 너트(16)가 양단부로 노출되도록 삽입되고, 중앙부부터 한쪽 단부 끝까지 절개된 다수개의 슬릿(14)이 원통둘레를 따라 형성되고, 반대쪽 단부에는 바깥쪽 원주를 따라 돌기(13)가 형성된다. 상기 내관(15)의 너트(16)를 조이게 되면 상기 내관(15)의 외관접촉부(17)가 상기 외관(12)의 내부로 점차 들어오게 되고, 상기 외관(12)의 내벽을 밀어내어 벌려주는 역할을 한다.

패커(18)는 원통형상이며 상기 돌기(13)를 제외한 상기 외관(12)이 밀착되어 삽입된다. 상기 패커(18)는 고무 또는 수지 등의 신축성을 가진 재질이면 이용이 가능하며, 주입용 노즐(11)과 천공의 사이의 틈을 밀폐하여 주입액이 누출되지 않도록 한다.

상기 주입용 노즐(11)을 이용한 콘크리트균열보수보강공법은 다음과 같다.

먼저 구조체의 균열정도를 고려하여 상기 초미립자균열보강재에 일정비율로 물을 섞어 교반한 주입액을 만든다. 상기 구조체의 균열부를 소정간격으로 천공하여 다수개의 구멍을 형성하고, 상기 구멍에 진공청소기 등을 사용하여 불순물을 제거한다. 이어서 상기 구멍에 상기 주입용 노즐(11)를 설치하되 상기 주입용 노즐(11)의 외관(12)은 고정하고 상기 주입용 노즐(11)의 내관(15)의 너트(16)를 죄어 상기 외관(12)의 외벽이 상기 주입용 노즐(11)의 패커(18)를 압착하여, 상기 패커(18)가 구멍에 밀착되도록 한다. 상기 주입용 노즐(11)을 통해 상기 구멍에 물을 주입하여 상기 균열부를 습윤상태로 유지하고, 상기 주입용 노즐(11)에 하이드로 피스톤 펌프(20)를 호스로 연결한다. 상기 하이드로 피스톤 펌프(20)가 상기 주입액을 흡입하여 상기 호스와 상기 주입용 노즐(11)을 통하여 상기 균열부에 상기 주입액을 주입한 후, 상기 주입용 노즐(11)의 내관(15)의 너트(16)를 풀어 상기 주입용 노즐(11)을 천공으로부터 빼어낸다. 그리고, 상기 주입용 노즐(11)을 빼어낸 상기 천공을 밀폐하고 일정기간 보양하면 상기 균열은 완벽히 보강된다. 상기 주입용 노즐(11)은 주로 고압의 주입을 필요로 하는 바닥슬래브나 지하주차장 등에서 마감콘크리트가 들뜬 곳에 사용되며, 상기 패커(18)로 인해 주입액의 누출없이 주입할 수 있고, 상기 주입용 노즐(11)은 주입 후 다시 빼내어 재 사용할 수 있다. 또한 상기 하이드로 피스톤 펌프(20)는 통상의 펌프를 사용하는 것도 가능하나 만약 상기 초미립자균열보강재로 인하여 흡입부(21)의 패킹(23)과 실린더(22)벽 사이가 막히거나 실린더(22)의 동작이 원활하지 않을 때에는 상기 패킹(23)은 신축성, 밀폐성 및 내구성이 우수한 아세틸렌계 수지 등의 재질로도 가능하다.

상기 본 고안의 콘크리트균열보수보강공법에 있어서, 미세한 균열을 먼저 보강하고 넓은 균열을 보강하기 위하여, 주입초기에는 전체 콘크리트균열보강재의 중량에 대하여 약 1∼1.5배 정도의 물을 교반한 주입액을 주입하여 미세한 균열을 먼저 충진한 후, 점차 물의 양을 감소시켜 상기 물의 양을 전체 콘크리트균열보강재의 중량에 대하여 약 0.3∼0.8배 정도로 낮추어 주입할 수 있다. 왜냐하면 농도가 진한 주입액은 상기 미세한 균열에 충진되지 않을 우려가 있기 때문이다.

본 고안을 실제로 시험체를 제작하여 실시한 실시예와 상기 실시예와 비교될 수 있는 비교실시예를 설명하면 다음과 같다.

<비교실시예 1>

시험체 준비는 다음과 같이 한다.

먼저 규격이 300×300×100(단위:mm)이고 와이어 메쉬를 삽입한 콘크리트시편을 준비한다. 준비된 상기 시편을 약 0.3mm의 폭인 균열부가 형성될 정도로 해머로 가격하고 상기 파괴된 시편의 둘레를 강철밴드로 조인다. 상기 균열부의 상·하부 및 측면을 실링한다. 실링한 시편을 시험대에 설치하고, 본 고안의 주입용 노즐을 상기 시편에 설치한다. 주입확인 및 균열부내 압력유지를 위해서 천공지름이 1∼2mm인 토출구를 2 또는 3개소 설치한다.

일반포틀랜드시멘트 500g, 세라믹 500g, 나프탈렌 설포네이트계 계면활성제20g, 알루미늄 0.005g 및 에틸렌 비닐 아세테이트 5g을 혼합하여 볼밀로 분쇄하여 평균입경 8㎛의 초미립자균열보강재를 제조한 후, 물 550g을 교반하여 주입액을 제조한다. 특히, 상기 주입액을 주입하기 전에 미리 상기 주입용 노즐을 통해 물은 주입하지 않는다. 제조된 상기 주입액을 일반 실린지 펌프를 이용하여 2∼3kg의 압력으로 주입한다. 상술한 바와 같이 주입 후, 3일이 경과하고 상기 시험체를 파괴하여 육안으로 확인한 결과 주입액은 전혀 주입되지 않았다.

<비교실시예 2>

상기 비교실시예1의 초미립자균열보강재의 평균 입경을 4㎛로 하는 것을 제외하고는 비교실시예1과 동일한 방법으로 실시되었다. 시험결과 폭 0.3mm이상의 균열부와 주입용 노즐 주변 약 30mm정도만 주입되었다.

<비교실시예3>

상기 비교실시예1의 초미립자균열보강재의 평균 입경을 2㎛로 하는 것을 제외하고는 비교실시예1과 동일한 방법으로 실시되었다. 시험결과 폭 0.1mm이하의 균열부에는 주입이 안되었다.

<비교실시예4>

상기 비교실시예1의 초미립자균열보강재 대신에 일반 시멘트를 사용하는 것을 제외하고는 비교실시예1과 동일한 방법으로 실시되었다. 시험결과 균열부에는주입이 전혀 안되었다.

<비교실시예5>

상기 비교실시예1의 초미립자균열보강재 대신에 에폭시를 사용하는 것을 제외하고는 비교실시예1과 동일한 방법으로 실시되었다. 시험결과 미세한 균열부까지 주입 및 경화는 잘되었으나 상기 주입된 에폭시에 불을 붙이고 약4초 후에 연소되었다.

<비교실시예6>

주입 30분전에 물을 먼저 주입하여 균열부를 습윤상태로 유지하는 것을 제외하고는 비교실시예5와 동일한 방법으로 실시되었다. 시험결과 미세한 균열부까지 주입은 잘되었으나 약 3일후에도 경화가 안되어 균열부위로 주입된 에폭시가 흘러내렸다.

<실시예1>

주입액의 주입 전에 주입용 노즐을 통하여 물을 주입하여 모체 균열부에 습도가 유지 되도록 하는 것을 제외하고는 상기 비교실시예3과 동일한 방법으로 실시되었다. 시험결과 폭 0.1mm이하의 균열부까지 주입이 잘되었다.

<실시예2>

주차장 바닥의 누름콘크리트의 들뜬부분을 직경 13mm 크기로 500∼1,000mm 간격으로 천공한 후, 일반포틀랜드시멘트 5,000g, 세라믹 5000g, 나프탈렌 설포네이트계 계면활성제 200g, 알루미늄 0.05g 및 에틸렌 비닐 아세테이트 50g을 혼합하여 볼밀로 분쇄하여 평균입경 2㎛의 본 고안의 초미립자균열보강재를 제조한 후, 물 5,500g을 교반하여 주입액을 제조한다. 이어서 일반 하이드로 피스톤 펌프로 상기 주입액을 주입한다. 시험결과 상기 하이드로 피스톤 펌프의 실린더의 피스톤의 금속 패킹이 열을 발생시켜 상기 주입액이 상기 실린더 벽에 달라붙어 작동이 안되었다. 왜냐하면 상기 초미립자균열보강재의 입경이 너무 미세하여 상기 금속 패킹과 실린더 사이에 침투되기 때문이다.

<실시예3>

상기 실시예2의 금속 패킹 대신에 아세틸렌계 수지를 이용한 패킹(23)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예2와 동일한 방법으로 실시되었다. 실험결과 실린더(22)의 펌프 작동이 원활하고 알씨 레이더와 코아 채취기로 확인한 결과 주입이 잘되었다.

상술한 비교실시예와 실시예의 시험결과를 분석하면 폭 0.1mm이하의 균열부를 충진하기 위해서는 평균 입경 0.2㎛정도의 초미립자균열보강재가 필요하다. 또한 통상 건물의 구조체에 발생하는 균열부에는 누수 등으로 습기가 많은 점을 고려할 때, 종래의 에폭시를 주입액으로 사용하면 상기 에폭시가 경화가 되지 않을 우려가 있으며 상기 에폭시는 고온에 쉽게 변형되거나 작은 화기에도 발화되기 쉽다.이러한 문제점을 해결한 본 고안의 초미립자균열보강재는 경화시 어느 정도의 수분을 필요로 하며 구조체와 거의 동일한 무기질 재료를 사용하므로 재료친화적이고 고온과 화기에 강하다.

본 고안의 주입용 노즐은 패커를 이용하여 주입액의 누출을 방지하며, 설치가 쉽고 여러번 재사용이 가능하다. 또한 신축성이 우수한 재질의 패킹을 사용한 하이드로 피스톤 펌프를 이용하여 원하는 압력으로 주입액을 주입할 수 있다.

Claims (1)

1. 전체적으로 중공이 형성된 원형파이프형상으로, 한쪽 단부에는 상기 단부 끝으로 갈수록 외경이 점차 증가하는 외관접촉부(17)가 형성되고, 반대쪽 단부에는 바깥쪽 원주를 따라 수나사가 형성되어 너트(16)가 체결된 내관(15);

   상기 내관(15)의 외경보다 내경이 크고 상기 외관접촉부(17)의 외경보다는 작으며, 상기 내관(15)의 외관접촉부(17) 및 너트(16)가 양단부로 노출되도록 삽입되고, 중앙부부터 한쪽 단부 끝까지 절개된 다수개의 슬릿(14)이 형성되고, 반대쪽 단부에는 바깥쪽 원주를 따라 돌기(13)가 형성된 것으로, 상기 내관(15)의 너트(16)를 조여 다수개의 슬릿(14)이 벌려지며, 조인 너트를 다시 풀어 벌려진 상기 슬릿(14)이 원상태로 복귀하는 외관(12); 및,

   원통형상으로 상기 돌기(13)를 제외한 상기 외관(12)에 밀착, 삽입되는 것으로, 외관(12)의 슬릿(14)과 함께 팽창, 축소되는 패커(18);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 주입용 노즐.