KR20060102413A - 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한보수/보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 및 지상의 콘크리트 구조물의 손상부위를 매우 편리하게 시공이 가능하여, 시공에 소요되는 비용을 최소화하는 것은 물론, 반 영구적으로 보수/보강이 가능하도록 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는;

폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐플로리드 중 어느하나로 형성하여 내구성을 극대화 시킬 수 있도록 구성된 보강판;

상기 보강판의 전면에 다수개가 형성되어 충진되는 몰탈, 콘크리트 구조물과 일체화 시킬 수 있도록 구성된 고정돌기;

상기 보강판에 등간격으로 다수개가 형성되어 보강판을 고정부재로 콘크리트 구조물에 부착시킬 수 있도록 구성된 고정홈;을 포함하여 구성함으로써 이루어진다.

본 발명의 일면에 따라, 콘크리트 구조물에 열화되어 부식된 손상부위의 콘크리트를 제거하는 치핑공정과;

상기 치핑공정을 진행한 손상부위에 보강판, 고정돌기, 고정홈으로 형성된 보수/보강시트를 고정시키는 보수/보강시트 고정공정과;

상기 부착된 보수/보강시트와 콘크리트 구조물 사이에 몰탈을 충진하는 몰탈 주입공정과;

상기 콘크리트 구조물의 손상부위와 몰탈, 보수/보강시트가 일체화 되도록 경화시키는 경화공정;을 포함하여 구성함으로써 이루어진다.

Description

스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강방법{Stud-fixing sheet for concrete repair/enforcement and its method thereof}

도 1 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트의 사시도.

도 2 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트의 단면도.

도 3 본 발명의 다른 실시예에 따른 보수/보강시트의 단면도.

도 4 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트를 이용한 보수/보강방법의 공정도.

도 5 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트의 사용상태도.

도 6 본 발명의 다른 실시예에 따른 보수/보강시트의 사용상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 보수/보강시트 11 : 보강판

21 : 고정돌기 31 : 고정홈

C : 콘크리트 구조물 M : 몰탈

본 발명은 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 및 지상의 콘크리트 구조물의 손상부위를 매우 편리하게 시공이 가능하여, 시공에 소요되는 비용을 최소화하는 것은 물론, 반 영구적으로 보수/보강이 가능하도록 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업사회가 발전함에 따라, 콘크리트를 이용한 건축물, 교량 등의 건설이 급증하고 있으며, 건축물과 교량의 건설 후, 시간이 경과함에 따라 콘크리트가 박리/박락/비정상적이 크랙등 여러가지의 열화현상으로 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 떨어져 콘크리트의 손상과 붕괴형상, 철조구조물의 부식으로 인하여 구조물의 보수/보강의 실행이 폭발적으로 증가함에 따라, 보수/보강에 관련된 산업제품 수요가 창출되고, 이로 인한 시장수요도 점차 확대되고 있으며, 보수/보강에 관련된 업종 종사자와 이와 관련있는 산업분야가 급증하고 있는 추세이다.

상기된 콘크리트 열화인자/열화현상의 요인으로는 콘크리트가 강알칼리성(PH=12.5)을 가지고 있어 철근 부식은 진행되지 않는다.

그러나, 이러한 철근콘크리트 구조물에 탄산가스/산성물질/염물질(염소이온)의 침투와 알칼리골재반응과 기상조건하의 수축/팽창으로 인하여 철근콘크리트에 중성화 현상이 진행되고 철근이 부식이 진행되며 녹까지 쓸게 된다.

그리고, 철근에 녹이 쓸게되면 녹의 팽창으로 인해 콘크리트조직에 균열이 발생되고 철근콘크리트 구조물의 박리/박락/부식한 철근의 국부적인 노출현상등에 의하여 철근콘크리트가 파손되고 구조물이 붕괴에 이르게 되는 것이다.

또한, 이러한 각종 토목 및 건축을 포함하는 시멘트콘크리트의 시설구조물들이 탄산가스의 침투에 의해 중화되면서 콘크리트의 균열현상과 철근의 부식으로 시설구조물이 약화되는 현상은 탄산가스의 침투뿐 아니라, 시멘트콘크리트에 혼합되는 자갈 및 모래가 화산암의 경우에는 시멘트콘크리트의 중성화현상이 가속되는 것으로 알려져 있다.

상기와 같은, 몰탈, 콘크리트등의 토목 건축물등 콘크리트구조물, 시멘트구조물의 열화 및 부식으로 손상된 손상부를 보수보강함에 있어, 일반적으로 토목 수중콘크리트구조물의 보수/보강시공을 할 때 몰탈, 콘크리트 에폭시수지로 보수보강 공사를 시공하고 있으나, 열화된 콘크리트 구조물의 보수보강 시공을 하여도 열화손상부와 보수/보강부재가 강도저하 및 일체화 되지 못하여 일정기간이 경과하면 보수/보강부가 이완되어 보수보강 기능이 상실되는 문제점이 있다.

특히, 교각 및 교각우물통과 항만구조물의 보수/보강시에는 수중손상부와 보수/보강재의 접착력이 미약하여 일체화되지 못하고 이완상태에서 경화되므로 보수/보강재(부)가 박리/탈락되는 현상에 의해 보수/보강능력을 상실하게 되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.

더욱이 물이 흐르는 교각의 경우에는 보수/보강재가 흐르는 유속에 의해 쉽게 유실되는 큰 문제점을 갖고 있으며, 철교등의 철물(금속)구조물의 보수/보강에서도 아크릴계, 우레탄계 등의 도료가 사용되고 있으나, 이러한 접착성이 우수한 수성도료는 방수기능은 있으나, 방청효과와 접착성이 양호하지 못하여 보수 피복층및 보강부(재)가 탈피되는 현상으로 보수/보강시공에 문제점이 있다.

또한, 종전의 열화된 콘크리트의 보수/보강 조성물 의 구체적인예로 FRP보수/보강 조성물에서는 유리섬유를 주된 보강재로 하는 저압성형용 열경화성 수지의 적층 성형품으로 탄성계수는 보통 플라스틱 정도로 작아서 강성이 크게 요구되는 곳은 피해야하고, 콘크리트의 탈락방지 열화진행을 막기위한 콘크리트의 보호등에 적합하나 콘크리트와 물성치가 다르며 습한 표면에 부착력의 낮은 문제점이 있는 것이다.

또한, 다른예로 무수축 그라우트 단면보강의 조성물에서는 콘크리트의 피복부족 또는 열화의 진행에 따른 콘크리트의 박리/탈락등에 의해 철근이 노출된 벽체에 대해서 지금까지 보수공법으로 가장 널리 사용되고 있으며, 결합재료 시멘트계 재료를 사용하여 경과 후 수축이 일어나지 않도록 할 수 있으나, 수중에서 작업이 불가능하고 보강재로 요구되는 성능을 충족시키지 못하며, 특히 압축강도/굴곡강도와 보강재로서의 가장 중요한 구성요소인 접착강도가 유지되지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원 출원인은 부재를 이용한 수중 콘크리트 구조물의 보수/보강공법 및 그 부재(특허출원 10-2000-0001657호)를 출원하여 등록받은 바 있다.

상기 보수/보강부재의 구성을 살펴보면, 수중콘크리트구조물의 손상부의 보수/보강부재 시설공정상에 수중콘크리트구조물의 손상부의 주위에 고정못으로 고정시킬수 있도록 부재를 삽입시키는 삽입홈과 지지편 및 못구멍을 형성하고 몰탈충진층을 충진시키는 삽입홈을 형성하는 금속성의 앵글부재와, 조물성을 GRC로 하며 수 중콘크리트구조물에 적합하도록 곡판부재 및 평판부재로 구성되게 되는 것이다.

상기과 같은 보수/보강부재를 사용할 경우에는 대형공사 즉, 손상부위가 깊고, 넓은 교량과 같은 수중콘크리트 구조물에 사용하는 것에 대해서는 별다른 문제점이 없다. 그러나, 손상부위가 적은 부위의 수중콘크리트 구조물에 사용할 경우에는 보수/보강하고자 하는 손상부위에 비해 상대적으로 많은 시간과 비용이 소요되고, 작업의 곤란성에 의해 보다 많은 인력이 필요하게 되는 문제점이 내재되어 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 손상부위에 접착이 매우 편리한 것은 물론, 손상부위가 적은 콘크리트 구조물 보수/보강시 단위당 발생하는 시간과 비용을 최소화 하고, 작업이 매우 편리하게 진행되게 됨으로, 소요되는 인력을 극소화 시킬 수 있도록 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는;

폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐플로리드 중 어느하나로 형성하여 내구성을 극대화 시킬 수 있도록 구성된 보강판;

상기 보강판의 전면에 다수개가 형성되어 충진되는 몰탈, 콘크리트 구조물과 일체화 시킬 수 있도록 구성된 고정돌기;

상기 보강판에 등간격으로 다수개가 형성되어 보강판을 고정부재로 콘크리트 구조물에 부착시킬 수 있도록 구성된 고정홈;을 포함하여 구성함으로써 이루어진 다.

본 발명의 일면에 따라, 콘크리트 구조물에 열화되어 부식된 손상부위의 콘크리트를 제거하는 치핑공정과;

상기 치핑공정을 진행한 손상부위에 보강판, 고정돌기, 고정홈으로 형성된 보수/보강시트를 고정시키는 보수/보강시트 고정공정과;

상기 부착된 보수/보강시트와 콘크리트 구조물 사이에 몰탈을 충진하는 몰탈주입공정과;

상기 콘크리트 구조물의 손상부위와 몰탈, 보수/보강시트가 일체화 되도록 경화시키는 경화공정;을 포함하여 구성함으로써 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트(1)는 보강판(11)과 고정돌기(21), 고정홈(31)으로 구성된다.

상기 보강판(11)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐플로리드, 폴리카보네이트 시트 중 어느하나로 형성하여 내구성을 극대화 시킬 수 있도록 형성된 것으로, 이때, 상기 폴리에틸렌으로 형성할 경우에는 내산 내알칼리성에 강하고, 전도체에 적용될 수 있으며 환경적으로 매우 안전하다는 특징으로 가지게 되는 것이다.

또한, 상기 폴리비닐플로리드를 사용할 경우에는 내열성에 있어서, 매우 안정화되고, 수분염해, 산 알칼리에 강한 저항성이 있으며, 약 90℃의 온도에 영구적으로 내열성을 가지게 되는 것이다.

상기 폴리비닐플로리드를 사용할 경우에는 고품질의 저항성이 있는 방수층에 사용하게 되는 것으로, 염소화된 탄화수소 화학스트레스가 있는 곳에 특별히 사용 하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 폴리카보네이트 시트는 창유리의 250배, 아크릴의 50배 정도 강도를 갖는 것으로 뛰어난 내충격성을 가지며, 자외서차단재를 함유하고 있어 내후성이 뛰어나고, 휨상태로 시골할 수있어 시공비가 절감되는 것은 물론, 냉/난방비 절감되는 것으로, 투명한 시트를 사용하여야 할 경우에 사용하는 것이 가장 바람직하다.

이때, 상기 고정돌기(21)는 보강판(11)의 전면에 다수개가 형성되어 충진되는 몰탈(M), 콘크리트 구조물(C), 보강시트(1)가 일체화 시킬 수 있도록 구성된 것으로, 이는 보강판(11)과 동일한 재료의 사용 및 일체화로 구성하는 내구성을 극대화 시키는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 상기 고정돌기(21)는 보강판(11)으로 부터 돌출될 때, 크기가 점점 증가되는 마름모꼴로 형성하여 몰탈, 콘크리트 구조물(C)에서 이탈되는 것을 최소한으로 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 고정돌기(21)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 중앙에 관통홈(211)을 형성하여, 기존콘크리트가 밀폐되어 내부의 수분이탈시 발생되는 수증기압 으로 인한 계면 박리 형상을 방지하는 것은 물론, 콘크리트가 숨을 쉴수 있어 내부 잔존수분으로 인한 보수후의 철근 재부식 또는 콘크리트 재열화 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 고정홈(31)은 보강판(11)에 등간격으로 다수개가 형성되어 보강판(11)을 고정부재(41)로 콘크리트 구조물(C)에 부착시키게 되는 것으로, 이는 보수/보강시트(1) 전체가 콘크리트 구조물(C)에 안정적으로 고정될 수 있도록 하게 되는 것이다.

이때, 상기 고정홈(31)은 보강판(11)의 크기에 따라 안정적으로 고정될 수 있는 최소한으로 형성하여 향후 내구성에 극대화 시킬 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이, 구성된 보수/보강시트의 물성은 표1 내지 표3에 도시된 바와 같다.

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 보수/보강시트(1)를 이용한 보수/보강방법은 도 4 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트를 이용한 보수/보강방법의 공정도에 도시된 바와 같이, 치핑공정(S10)과 고정공정(S20), 주입공정(S30), 경화공정(S40)으로 구성된다.

상기 치핑공정(S10)은 콘크리트 구조물(C)에 열화되어 부식된 손상부위의 콘크리트를 제거하는 것으로, 이는 부식된 부분을 완전히 제거하는 것은 필수적인 요건이고, 부식된지 않았지만 부식된 부위 주위에 콘크리트를 같이 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 고정공정(S20)은 치핑공정(S10)을 진행한 손상부위에 보강판(11), 고정돌기(21), 고정홈(31)으로 형성된 보수/보강시트(1)를 고정시키는 것으로, 이는 보수/보강시트(1)의 전면에 형성된 고정돌기(21)를 이용하여 손상부위와 보강판(11)을 일정거리 유지시킨 상태에서 고정홈(31)에 고정부재(41)를 이용하여 콘크리트 구조물(C)에 보강판(11)을 고정시키게 되는 것이다.

이때, 상기 고정부재(41)는 앵커볼트를 이용하는 것이 가장 바람직하고, 다른 어떠한 고정부재를 이용하여 보수/보강시트(1)를 콘크리트면에 고정시키는 것 또한 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.

상기 주입공정(S30)은 부착된 보수/보강시트(1)와 콘크리트 구조물(C) 사이에 몰탈(M)을 충진하는 것으로, 이는 보수/보강하는 콘크리트 구조물(C)에 따라 서로 다른 몰탈(M)을 주입하게 되는 것이다.

이때, 상기 콘크리트 구조물(C)이 수중 또는 하수암거등 유량이 일정하게 잠재해 있는 콘크리트 구조물일 경우에는 도 5 본 발명의 실시예에 따른 보수/보강시트의 사용상태도에 도시된 바와 같이, 사용되게 되는 것이다.

여기서, 상기 사용되는 몰탈(M)은 에폭시 수지 67.5~91 중량부, 반응성 희석제 17~23 중량부, 유화제 0.8~1.1 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 에폭시 주제, 저온경화 및 부착력 증진제 58~79 중량부, 촉매제 0.8~1.1 중량부, 소포제 0.8~1.1 중량부, 수중경화제 25~34 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 에폭시 경화제, 시멘트 38~52 중량부, 인조규사 23~31 중량부, 다기능성 슬래그골재 23~31 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 분체계, 인조규사 40~60 중량부, 다기능성 슬래그골재 40~60 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 잔골재, 쇄석 40~60 중량부, 다기능성 슬래그골재 40~60 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 골재를 별도로 포장하여 선택적인 혼합비율로 혼합한 수중접착경화성에폭시몰탈을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 콘크리트 구조물(C)이 노출 콘크리트 구조물일 경우에는 도 6 본 발명의 다른 실시예에 따른 보수/보강시트의 사용상태도에 도시된 바와 같이, 사용되게 되는 것이다.

이때, 상기 사용되는 몰탈(M)은 노출구조물 보수/보강시 상기 주입공정에서 주입되는 몰탈은 시멘트 14~34중량부, 다기능성 슬래그골재6호(입자 0.3~0.6) 17~37중량부, 다기능성 슬래그골재5호(입자 0.6~0.85) 17~27중량부, 고강도용 혼화제 1~17중량부, 슬래그분말 1~10중량부, 소석회 0.1~3중량부, 유동화제 0.01~0.25중량부, 증점제 0.01~0.5중량부, 보수제 0.01~0.25중량부, 지연제 0.5~5중량부, 촉진제 0.01~0.25중량부, 마이크로섬유 1~10중량부를 혼합한 섬유보강 보수보강재에 수용폴리머를 혼합한 몰탈을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 경화공정(S40)은 콘크리트 구조물(C)의 손상부위와 몰탈(M), 보수/보강시트(1)가 일체화 되도록 경화시키는 것으로, 이는 현재 실행하고 있는 모든 경화방법을 적용이 가능하도록 하고, 상기와 같이, 완전경화가 진행되면, 보수/보강시트에 마름모꼴로 형성된 고정돌기에 의해 매우 안적적으로 고정되어 보수/보강되게 되는 것이다.

이상과 같이, 손상부위에 접착이 매우 편리한 것은 물론, 손상부위가 적은 콘크리트 구조물 보수/보강시 단위당 발생하는 시간과 비용을 최소화 하고, 작업이 매우 편리하게 진행되게 됨으로, 소요되는 인력을 극소화 시킬 수 있도록 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트 및 이를 이용한 보수/보강방법을 제공함으로써 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (6)

1. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐플로리드, 폴리카보네이트 시트 중 어느하나로 형성하여 내구성을 극대화 시킬 수 있도록 구성된 보강판(11);

   상기 보강판의 전면에 다수개가 형성되어 충진되는 몰탈, 콘크리트 구조물과 일체화 시킬 수 있도록 구성된 고정돌기(21);

   상기 보강판에 등간격으로 다수개가 형성되어 보강판을 고정부재(41)로 콘크리트 구조물(C)에 부착시킬 수 있도록 구성된 고정홈(31);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정돌기(21)는 보강판(11)으로 부터 돌출될 때, 마름모꼴로 형성하여 몰탈(M), 콘크리트 구조물(C)에서 이탈되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정돌기(21)는 그 중앙에 관통홈(211)이 형성되어 수분이탈 방지 및 내부 잔존 수분을 제거 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스터드 고정형 콘크리트 보수/보강시트.
4. 콘크리트 구조물(C)에 열화되어 부식된 손상부위의 콘크리트를 제거하는 치핑공정(S10)과;

   상기 치핑공정(S10)을 진행한 손상부위에 보강판(11), 고정돌기(21), 고정홈(31)으로 형성된 보수/보강시트(1)를 고정시키는 보수/보강시트 고정공정(S20)과;

   상기 부착된 보수/보강시트(1)와 콘크리트 구조물(C) 사이에 몰탈(M)을 충진하는 몰탈주입공정(S30)과;

   상기 콘크리트 구조물(C)의 손상부위와 몰탈(M), 보수/보강시트(1)가 일체화 되도록 경화시키는 경화공정(S40);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보수/보강시트를 이용한 보수/보강방법.
5. 제 4항에 있어서,

   수중콘크리트구조물(C) 보수/보강시 상기 주입공정(S30)에서 주입되는 몰탈(M)은 에폭시 수지 67.5~91 중량부, 반응성 희석제 17~23 중량부, 유화제 0.8~1.1 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 에폭시 주제; 저온경화 및 부착력 증진제 58~79 중량부, 촉매제 0.8~1.1 중량부, 소포제 0.8~1.1 중량부, 수중경화제 25~34 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 에폭시 경화제; 시멘트 38~52 중량부, 인조규사 23~31 중량부, 다기능성 슬래그골재 23~31 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 분체계; 인조규사 40~60 중량부, 다기능성 슬래그골재 40~60 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 잔골재; 쇄석 40~60 중량부, 다기능성 슬래그골재 40~60 중량부의 혼합비로 혼합하여 조성한 골재;를 별도로 포장하여 선택적인 혼합비율로 혼합한 수중접착경화성에폭시몰탈을 사용하는 것을 특징으로 하는 보수/보강시트를 이용한 보수/보강방법.
6. 제 4항에 있어서,

   노출 콘크리트 구조물(C) 보수/보강시 상기 주입공정(S30)에서 주입되는 몰탈(M)은 시멘트 14~34중량부, 다기능성 슬래그골재6호(입자 0.3~0.6) 17~37중량부, 다기능성 슬래그골재5호(입자 0.6~0.85) 17~27중량부, 고강도용 혼화제 1~17중량부, 슬래그분말 1~10중량부, 소석회 0.1~3중량부, 유동화제 0.01~0.25중량부, 증점제 0.01~0.5중량부, 보수제 0.01~0.25중량부, 지연제 0.5~5중량부, 촉진제 0.01~0.25중량부, 마이크로섬유 1~10중량부를 혼합한 섬유보강 보수보강재에 수용폴리머를 혼합한 몰탈을 사용하는 것을 특징으로 하는 보수/보강시트를 이용한 보수/보강방법.

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