KR20050123060A - 자기충전 하이브리드 보수모르타르 배합방법 및철근콘크리트 구조물의 보수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중성화, 염해 및 황산염 등에 의해 손상된 콘크리트 부분을 강화시켜 콘크리트의 강도회복, 중성화 회복 및 표층을 강화시켜 콘크리트의 성능을 향상시키기 위한 자기충전 하이브리드 보수모르타르의 배합방법 및 철근콘크리트 구조물의 보수방법을 개발하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 자기충전 하이브리드 모르타르의 배합방법은 철근콘크리트의 보수시공을 거푸집 공법으로 하기 위하여 플로우 값 250±10mm를 만족하는 무다짐, 무진동의 자기충전 보수모르타르의 배합설계 방법이다. 배합설계 시스템은 플로우값 결정, 수축량 검토, 소요의 강도를 검토하는 시스템이다. 한편, 손상된 철근콘크리트 구조물을 강화시키기 위한 거푸집 보수방법의 시스템은 손상된 콘크리트 부위를 제거 및 균열처리, 중성화된 부분의 알칼리성 회복, 거푸집판을 설치, 자기충전 하이브리드 모르타르를 충전, 보수 모르타르가 충분히 경화한후 거푸집을 제거하여 보수모르타를 시공하는 시스템이다.

Description

자기충전 하이브리드 보수모르타르 배합방법 및 철근콘크리트 구조물의 보수방법{Mixing System of Self-Compacting Hybrid Repair Mortar and Rehabilitation Method of Reinforcement Concrete Structures}

본 발명은 자기충전 하이브리드 보수 모르타르의 배합방법 및 자기충전 하이브리드 보수 모르타르를 이용한 콘크리트의 거푸집 보수공법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 무다짐, 무진동으로 빈 공간을 구석구석 밀실히 채우는 자기충전 하이브리드 보수 모르타르의 배합방법이며, 콘크리트 손상 부위를 밀실하게 채워 높은 강도와 내구성을 갖도록 하는 보수방법에 관한 것이다.

일반적으로 철근콘크리트 구조물은 동결융해, 염해, 중성화, 화학약품 등에 의하여 손상을 입게 된다. 손상이 심할 경우 콘크리트가 탈락되고 콘크리트 중의 철근이 부식되어 콘크리트의 내구성 및 내하력이 저하하여 구조물의 사용연한이 줄어드는데 이를 보강하기 위하여 뿜어붙이기에 의한 보수공법이 적용되고 있다. 거푸집을 이용하는 보수방법으로는 복개천의 노후 콘크리트 구조물 보수방법(등록특허 10-04003397)과 같이 특수한 경우에 적용되고 있다.

상기 뿜어붙이기 보수공법의 모르타르에 대해서는 (등록특허 10-0412339, 공개특허 10-2005-0032358, 공개특허 10-2005-0032359, 등록특허 10-0405022) 등 많은 특허가 있지만, 대부분 재료의 구성비율은 중량으로 결정하여 제조한 것으로 체계적인 배합시스템이 도입되지 않은 실정이다.

또한 상기 뿜어붙이기 보수공법은 간편하고 신속하게 보수할 수 있는 장점이 있다. 반면에 보수공법의 리바운드량 및 표면 평탄화 작업시 재료손실이 크며, 표면마감시 물을 사용하므로 표면의 강도 및 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히 교량 하부슬래브 시공시 차량을 통제하지 않으면 부착성능이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 또한 분진으로 인한 인명의 피해 및 환경오염에도 영향을 미치게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로 자기충전 하이브리드 보수 모르타르 및 거푸집 보수공법을 이용하여 콘크리트를 보수하므로써, 콘크리트 손상부위를 강화시켜 콘크리트의 강도회복, 중성화 회복 및 표층을 강화시켜 콘크리트의 성능을 향상시킬 수 있는 자기충전 하이브리드 보수모르타르의 배합방법 및 철근 콘크리트 구조물의 거푸집 보수공법을 제공하는데 주된 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자기충전 하이브리드 모르타르의 배합방법은 철근콘크리트의 보수시공을 거푸집 공법으로 하기 위하여 플로우 값 250±10mm를 만족하는 무다짐, 무진동의 자기충전 보수모르타르의 배합설계 방법이다. 배합설계 시스템은 플로우값은 고성능감수제 사용량 및 잔골재 용적비(Vs/Vm)를 변화시켜 조절하며, 수축이 일어나지 않도록 팽창재의 사용량을 변화시킨다. 아울러, 소요의 강도를 만족하도록 물-분체용적비(Vw/Vp)을 변화시키는 시스템으로 구성되어 있다. 한편, 여러 가지 열화요인에 의해 손상된 철근콘크리트 구조물을 강화시키기 위한 거푸집 보수공법의 시스템은 손상된 콘크리트 부위를 제거 및 균열처리, 중성화된 부분의 알칼리성 회복, 투명 아크릴 거푸집판을 설치하여 자기충전 하이브리드 모르타르를 충전, 보수 모르타르가 충분히 경화한후 거푸집을 제거하여 보수모르타를 시공하는 시스템으로 구성되어 있다.

본 발명의 자기충전 하이브리드 보수 모르타르의 구성성분 용적비율은 다음과 같다. 시멘트는 17～23%, Al2O3와 SiO2가 주성분이며 잠재수경성과 포졸란 반응을 발휘하는 메타카올린을 시멘트 용적에 5～15%, 암모니아 및 황산가스의 흡착성능이 우수하고 흡수성이 뛰어난 제올라이트를 시멘트 용적에 5～15%, 수축을 보상하기 위하여 CaO와 무수석고를 각각 시멘트 용적에 6～9%, 건조규사는 36～44%, 철근의 부식을 억제하기 위한 염화물 흡착제를 2～5%, 점성을 확보하기 위하여 폴리머를 1～3%, 인장강도를 증가시키기 위하여 섬유를 1～3%, 유동성을 확보하기 위하여 나프탈린계 고성능감수제를 3～5%로 하였다.

이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하였다.

도 1은 자기충전 하이브리드 보수모르타르 배합 시스템이다.

본 발명의 실시예에 따르면 배합방법 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 첫 번째 단계, 고유동콘크리트의 설계 방법을 인용하여 분체의 구속수비를 결정하며 분체가 유동에 필요한 혼합수량을 결정한다. 두 번째 단계, 믹싱시간을 결정한 후, 목표 플로우 값을 얻기 위한 잔골재 용적비를 구한다. 세 번째 단계, 수축이 발생하지 않는 팽창제의 양을 결정하는 것이다. 네 번째 단계, 소요의 강도를 발현하는 물-분체용적비를 결정하는 단계로 구성되어 있다.

도 2는 믹싱시간과 플로우와의 관계 그림이다.

도 2에서와 같이 모르타르의 목표 플로우 값을 얻기 위한 모르타르가 충분한 유동성과 점성을 갖는 구성재료와 혼합수를 혼합후 4분 정도 믹싱하는 것이 최적으로 나타났다. 이로부터 모르타르 믹싱시간은 모르타르 혼합기로 혼합시 (구성재료 30초 믹싱(1속) → 혼합수 투입 30초 믹싱(2속) → 90초 방치 → 4분 믹싱(2속))와 같이 결정하였다.

도 3은 잔골재용적비와 플로우와의 관계 그림이다.

도 3에서와 같이 목표강도 65MPa를 발현하는 모르타르를 제조하기 위하여 목표 플로우 250±10mm을 얻기 위한 잔골재 용적비(Vs/Vm)는 0.4가 적절함을 알 수 있다.

CaO와 무수석고를 각각 시멘트 용적에 6～9%까지 네 단계로 변화시켜 모르타르의 수축량을 검토한 결과 약 8% 혼합하는 것이 적절하였다.

도 4는 본 발명의 모르타르 플로우 결과 사진이다.

제조한 모르타를 몰드에 채워놓고 다짐과 타격을 하지 않은 모르타르의 플로우 결과를 보여주는 것으로 약 245mm를 나타내고 있다.

도 5는 본 발명의 물분체용적비와 압축강도와의 관계 그림이다.

도 5에서 소요강도를 얻기 위하여 물-분체 용적비(Vw/Vp)를 여러단계로 변화시켜서 실험한 결과 목표강도를 벗어날 확률이 5% 미만인 경우 목표강도 65MPa 및 45MPa를 얻기 위한 물-분체 용적비(Vw/Vp) 각각 1.0 및 1.35 범위의 값을 나타내었다.

도 6은 본 발명의 자기충전 하이브리드 보수모르타르의 보수공법 시스템이다.

도 6에서와 같이 보수공법 시스템은 첫 번째 단계, 콘크리트의 손상부위를 제거한 후 균열처리 및 흡수성 방지제를 도포하는 단계이다. 두 번째 단계, 철근의 녹제거 및 방청공정과 알칼리 회복제를 도포하는 단계이다. 세 번재 단계, 거푸집판을 설치하고 자기충전 하이브리드 보수모르타르를 주입하는 단계이다. 네 번째 단계, 모르타르가 충분히 경화된후 거푸집을 제거하는 단계로 구성되어 있다.

도 7은 본 발명의 모의 시험용 시험체 사진이다.

본 발명의 거푸집 보수공법의 모의시험을 실시하기 위하여 제작한 콘크리트 시험체를 나타내는 것으로 가운데 부분이 보수모르타를 채워넣을 공간이다.

도 8은 본 발명의 벽체 보수공법의 모의시험 시공예이다.

본 발명에서 개발한 자기충전 하이브리드 보수 모르타르를 주입하는 장면으로 균일하게 채워짐을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 모의시험 시공후의 보수모르타르의 노출면이다.

모르타르를 주입하고 1일후 거푸집을 제거한 보수모르타르 노출면으로 표면이 매우 깨끗하여 2차 마감이 불필요함을 알 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 기술하였으나, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함이 타당하다.

본 발명의 자기충전 하이브리드 보수모르타르의 배합방법은 소요의 작업성 및 강도발현을 하는데 필요한 혼합수량과 잔골재량을 결정하는 체계적인 시스템으로 철근콘크리트 구조물의 거푸집 보수공법에 적합한 방법일 뿐만 아니라 일반 뿜어붙이기 보수공법의 모르타르에도 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 철근콘크리트 구조물의 거푸집 보수공법은 리바운드량 등과 같은 재료손실을 줄일 수 있는 경제적인 방법이다. 또한, 리바운드 및 비산량이 없으므로 인명의 피해 및 환경오염을 방지하는 효과가 있다. 콘크리트 손상부위를 제거하여 물청소 한 후, 거푸집을 설치하므로 주변먼지가 붙지 않아 부착성능이 우수해지며, 비가 올 경우에도 시공할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 차량의 통제없이 교량 하부의 보수공사시도 충분한 부착성능을 발휘하며, 보수모르타르의 두께가 100mm 이상이 되는 경우도 1회에 타설할 수 있으며, 모르타르를 밀실하게 채워주므로 우수한 강도 및 내구성을 발휘하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 자기충전 하이브리드 보수모르타르 배합방법 시스템이다.

도 2는 본 발명의 믹싱시간과 플로우와의 관계 그림이다.

도 3은 본 발명의 잔골재용적비와 플로우와의 관계 그림이다.

도 4는 본 발명의 모르타르 플로우 결과 사진이다.

도 5는 본 발명의 물분체용적비와 압축강도와의 관계 그림이다.

도 6은 본 발명의 자기충전 하이브리드 보수모르타르의 보수공법 시스템이다.

도 7은 본 발명의 모의 시험용 시험체 사진이다.

도 8은 본 발명의 벽체 보수공법의 모의시험 시공예이다.

도 9는 본 발명의 모의시험 시공후의 보수모르타르의 노출면이다.

Claims (3)

1. 잔골재 용적비(Vs/Vm)와 물-분체용적비(Vw/Vp)을 변화시켜 소요의 작업성과 강도를 발현하는 자기충전 하이브리드 모르타르의 배합설계 방법
2. 손상된 철근 콘크리트 구조물의 보수를 위하여 잠재수경성과 포졸란 반응을 갖는 미분말의 메타카올린과 암모니아 및 황산가스의 흡착성능이 우수한 제올라이트와 더불어 염화물 흡착제, 폴리머, 섬유 및 고성능감수제를 혼합하여 제조한 자기충전 하이브리드 모르타르 조성물
3. 청구항 1 및 2의 자기충전 하이브리드 모르타르를 사용한 철근콘크리트 구조물의 거푸집 보수공법