KR20100115645A

KR20100115645A - 콘크리트 구조물의 보수공법

Info

Publication number: KR20100115645A
Application number: KR1020090034333A
Authority: KR
Inventors: 심현보
Original assignee: (주)안풍건설
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-10-28
Also published as: KR101172807B1

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 보수할 때, 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 이 제거된 열화부분의 안쪽면에 일방향으로 비스듬하게 경사진 홈을 형성한 후 스프레이 공법으로 시멘트 모르타르를 뽐칠하여 보수함으로써 결속력과 부착성을 향상시킨 콘크리트 구조물의 보수공법이 개시된다.

콘크리트 구조물, 열화, 보수, 장홈, 폴리머 시멘트 모르타르

Description

콘크리트 구조물의 보수공법{REPAIRING METHOD OF CONCRETE STRUCTURE}

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 보수할 때, 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 이 제거된 부분의 안쪽면에 일방향으로 비스듬하게 경사진 홈을 형성한 후 스프레이 공법으로 시멘트 모르타르를 뽐칠하여 보수함으로써 결속력과 부착성을 향상시킨 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 시간이 경과되면 노후 및 기능이 저하되고 이에 따라 부분적으로 파손되거나 열화되는 현상이 발생한다. 일예로, 콘크리트 하수시설은 황산화 세균의 작용으로 생성된 황산이 콘크리트의 알칼리와 반응하여 중성화에 기인되어 열화되는 것으로 알려져 있고, 이러한 황산화 세균으로는 10여종 이상의 균 종이 존재하는데 그 중 티오바실러스 노벨루스가 대표적이다.

그리고 상기 열화된 콘크리트 구조물을 보수하는 공법 중 가장 일반적인 보 수방법은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 그 제거면에 시멘트 모르타르를 스프레이 방식으로 뽐칠하여 보수하는 보수공법이 있다.

이러한 종래의 콘크리트 구조물의 보수공법은 도1에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(1)의 열화된 부분을 제거하는 데, 이때 제거된 열화 부분의 안쪽면(2)을 평면적으로 처리한다. 그리고, 도2에 도시된 바와 같이 제거된 열화 부분에 시멘트 모르타르(3)를 스프레이 방식으로 뽐칠하여 보수하였다.

하지만, 종래의 콘크리트 구조물의 보수공법은 열화 부분이 제거된 콘크리트구조물의 안쪽면이 평면적으로 처리되기 때문에, 열화 부분이 제거된 콘크리트 구조물과 뽐칠된 시멘트 모르타르가 걸림되거나 지지됨이 없이 서로 단순 맞대기되어 부착된 구조를 갖게 된다. 따라서 열화부분이 제거된 콘크리트 구조물에 뽐칠된 시멘트 모르타르가 견고하게 고정되지 못하고 쉽게 분리되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 보수할 때, 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 이 제거된 부분의 안쪽면에 일방향으로 비스듬하게 경사진 홈을 형성한 후 스프레이 공법으로 시멘트 모르타르를 뽐칠하여 보수함으로써 결속력과 부착성을 향상시킨 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 이 제거된 부분에 시멘트 모르타르를 충진하여 보수하는 콘크리트 구조물의 보수공법에 있어서,상기 제거된 콘크리트 구조물의 안쪽면에는 소정간격으로 마련되고 내측 하방향으로 비스듬하게 경사진 장홈을 형성한 후, 폴리머 시멘트 모르타르를 스프레이방식으로 뽐칠하여 보수하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 보수할 때, 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 이 제거된 부분의 안쪽면에 일방향으로 비스듬하게 경사진 홈을 형성한 후 스프레이 공법으로 시멘트 모르타르를 뽐칠하여 보수함으로 써 결속력과 부착성이 월등히 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법을 상세하게 설명한다.

도2 및 도3은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법을 설명하기 위한 도면으로서 이를 참고하면, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법은 종래와 같이 콘크리트 구조물(1)의 열화된 부분을 제거하는 데, 이때 제거된 열화 부분의 안쪽면(2)을 평면적으로 처리한다. 여기서, 제거되는 열화 부분은 열화된 부분이 충분히 제거될 수 있는 면적으로 형성되고, 후술하는 시멘트 모르타르(20)가 충분히 충진될 수 있는 깊이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 제거되는 열화 부분은 콘크리트 구조물에 철근(R)이 삽설된 경우 철근이 위치한 깊이까지 형성시켜, 시멘트 모르타르(20)가 철근에 부착될 수 있게 하여 부착력을 향상시키는 것이 바람직하다.

여기서 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법은 상기 제거된 콘크리트 구조물(1)의 안쪽면(2)에 소정간격으로 마련되고 내측 하방향으로 비스듬하게 경사진 장홈(10)을 형성한 후, 폴리머 시멘트 모르타르(20)를 스프레이방식으로 뽐칠하여 보수하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 경사진 장홈(10)을 통해 열화 부분이 제거된 콘크리트 구조물(1)에 뽐칠된 시멘트 모르타르(20)가 걸림 지지되도록 구성하여 보수부분에 결속력과 부착력을 부여하도록 구성되는 것이다.

그리고 상기 장홈(10)은 제거된 콘크리트 구조물의 안쪽면(2)에 내측 하방향으로 비스듬하게 경사진 형태로 마련되는 것이 중요한데, 이는 제거된 콘크리트 구조물에 뽐칠되는 폴리머 시멘트 모르타르(20)가 경화되었을 때, 중력에 의해 하방향으로 작용되는 힘을 상기 장홈(10)에 의해 걸림지지되도록 함으로써 콘크리트 구조물(1)에 폴리머 시멘트 모르타르(20)가 견고하게 결속되도록 구성되는 것이다. 또한 상기 장홈(10)을 통해 콘크리트 구조물(1)에 폴리머 시멘트 모르타르(20)가 부착되는 면적이 넓어지게 구성됨으로써 서로간의 부착력을 향상시키는 것은 물론이다.

한편, 본 발명에 사용되는 모르타르는 회수된 순환잔골재와 분체상 무기계 항균제를 EVA 폴리머와 함께 포틀랜드 시멘트에 혼합하여 완성된 폴리머 시멘트 모르타르(20)로서, 기준치 이상의 압축강도, 휨강도, 부착강도를 확보하면서 황화수소 및 황산의 생성을 방지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 폴리머 시멘트 모르타르에는 팽창재, 속경재, 실리카흄이 일정비율로 첨가 혼합되도록 하여 모르타르 제조시 수화, 혼화, 분산 효율을 높일 수 있도록 구성됨이 더욱 바람직하다.

예를 들면, 본 발명에 사용되는 시멘트 모르타르의 성분조성(중량 %)은, 포틀랜드 시멘트 34-37%, 분체상 일라이트 1-8%, 분체상 무기계 항균제 1-2%, EVA 폴리머 0.5-1.0%, 혼화재 3.5-6.5%; 및 잔부 순환잔골재로 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 조성으로 이루어진 본 발명의 성분에 대한 수치한정 사유를 설명하면 다음과 같다.

(포틀랜드 시멘트: 34-37중량%)

포틀랜드 시멘트는 주로 석회질 원료와 점토질 원료를 적당한 비율로 혼합하여(성분을 조절하기 위하여 규산질 원료와 산화철 원료를 첨가하기도 함) 미분쇄 한 다음 그 일부가 용융될 때까지(약 1,450) 소성하여 얻어지는 클링커에, 응결조절제로서 약간의 석고를 가하고, 미분쇄하여 제조된다. 이러한 포틀랜드 시멘트는 조강성이 있어 본 발명에 따른 용도, 즉 유지, 보수, 보강에 적합하며, 특히 순환잔골재와의 배합성 및 모르타르 제조후 경화시간을 고려하여 상기 범위로 한정함이 바람직하다.

(분체상 일라이트: 1-8중량%)

일라이트(illite)란 단사정계에 속하는 미세한 운모족 광물로서, 굳기는 1~2, 비중은 2.6~2.9, 조흔색은 백색이며 암석 풍화에 의해 생성되고 주로 산(알루 미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질 퇴적암 중에 산출되며, 열수성 광상모암의 변질광물로 산출)에서 채굴되며 SiO₂: 55~80wt%, Al₂O₃: 5~30wt%, Fe₂O₃: 3~20wt%를 주성분으로 하고, 넓게는 1차 점토에 속하며, 입자크기는 조립한 광물을 말한다. 본 발명에서는 일라이트를 분쇄하여 입도 100~500 메쉬 크기의 분말형태로 제조한 후 상기 포틀랜드 시멘트에 1~8중량%의 비율로 첨가혼합하게 되는데, 이는 일라이트로부터 방사되는 원적외선과 음이온을 통한 공기정화 기능을 수행하기 위한 것이다. 이때, 상기 분체상 일라이트는 그 입도가 작을수록 분쇄 가공비가 올라가며 유해성분 흡착효과가 단기간에 걸쳐 일어나기 때문에 10년 이상 경과시에는 흡착 및 음이온 방사 기능이 급격히 저하되며, 반면에 입도가 크면 흡착효과는 장기간 지속되지만 미약하고, 제품의 균질함이 저하되며 몰탈의 통기성을 증가시켜 유해물질 차단 성능을 떨어뜨리게 되므로 상기에서 제시한 입도의 크기를 갖도록 함이 특히 바람직하다. 아울러, 첨가량에 있어서도 1중량% 이하로 첨가되게 되면 흡착효과 및 유해물질 차단효과가 급격히 떨어지고, 부착강도도 저하시키며, 8중량% 이상 첨가되게 되면 강도를 떨어뜨리게 되므로 상기 범위로 한정하여 첨가함이 바람직하다.

(분체상 무기계 항균제: 1-2중량%)

항균제는 세균의 생장을 저해 또는 억제하는 물질로, 유기계 항균제와 무기계 항균제로 구분된다. 무기계 항균제는 주로 제올라이트, 인산칼슘, 인산지르코 늄, 실리카겔 등과 같은 무기물에 항균작용을 하는 금속인 은, 아연, 구리 등을 치환, 담지 혹은 나노입자로 코팅하여 만든 것으로 일시적인 항균력은 유기계 항균제에 비해 낮지만 인체 안정성이 높고, 내성균이 나타나지 않으며, 항균 지속기간도 거의 반영구적이므로 그 사용영역이 갈수록 확대되고 있다. 특히, 무기계 항균제는 고분자 소재에 적용할 때 분산성의 문제를 해결하여야 하므로 입자의 미립화와 고분자와의 복합화 기술에 따라 적용할 수 있는 범위가 확대되고 있다. 그러나, 이와 같이 알려진 무기계 항균제는 치환, 담지, 나노입자로 코팅하여 제조하여야 하기 때문에 비용이 증대되는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 가공의 용이성을 가지면서 동등 이상의 효과를 가지면서 자원재활용 측면도 고려하여, 금속 제련시 부산물로 얻어지는 니켈, 텅스텐에 수밀성재료(예. 실리카, 플라이애쉬)를 혼합하여 일정입도로 분쇄한 것; 니켈-아연-텅스텐에 활성탄을 혼합하여 일정입도로 분쇄한 것; 아민산 유도체의 염류를 일정입도로 분쇄한 것; 옥시퀴놀린 유도체의 염류를 일정입도로 분쇄한 것; 산화에틸렌 제조시 얻어지는 부산물인 은담지 촉매를 일정입도로 분쇄한 것; 은에 이온교환된 활성탄을 일정입도로 분쇄한 것 등을 무기계 항균제로 활용하게 된다. 이때, 본 발명에 따라 첨가되는 무기계 항균제는 황산화세균의 활성을 억제하여 황산의 생성을 차단함으로써 콘크리트 구조물의 부식을 억제하게 된다. 특히, 본 발명에서는 포틀랜드 시멘트 속에서의 분산을 고려하여 상술한 무기계 항균제가 20nm-10 크기의 입도를 갖는 분체상으로 형성됨이 더욱 바람직하며, 이를 1중량% 미만으로 첨가하게 되면 항균효과가 급격히 떨어지고, 2중량%를 초과하여 첨가하게 되면 모르타르의 부착강도를 떨어뜨리므로 상기 범위로 한정 함이 바람직하다.

(EVA 폴리머: 0.5-1.0중량%)

EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer)는 폴리에틸렌(polyethylene)과 폴리비닐아세테이트(poly vinylacetate)의 공중합으로 만든 고분자 화합물에 대한 통칭으로서, 폴리스틸렌 등 기존의 폴리머에 비해 매우 환경친화적인 고분자 물질로 열 가소성적 특징을 갖는다. 이러한 EVA 폴리머는 시멘트 페이스트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시키는 것으로서, 0.5중량% 미만으로 첨가하게 되면 계면에서 성장 가능성이 있는 황산화 세균을 포함한 박테리아, 곰팡이 등의 미생물에 따른 유기산에 의한 계면 산화현상과 결로현상으로 인한 계면부착성능 저하를 초래하고, 1.0중량%를 초과하여 첨가하게 되면 필름막이 두꺼워져 경화시간을 지연시킴으로써 부착강도 저하를 초래하므로 상기 범위로 한정함이 바람직하다.

(혼화재: 3.5-6.5중량%)

혼화재는 압축강도, 휨강도, 부착강도 향상을 위해 첨가되는 성분으로, 본 발명에서는 팽창재, 속경재, 실리카흄이 동일 비율 혹은 3개의 성분중 어느 하나가 나머지 두 개중 어느 하나의 두 배 이하가 되지 않도록 하는 범위내에서 총합이 상기 범위에 합당하도록 조성될 수 있다. 이 경우, 팽창재는 시멘트 페이스트의 반죽 질기(Consistency)의 확보에 필요한 요구단위수량을 저감시켜 시멘트 수화에 필요한 물량 이외의 잉여수량을 저감시킴에 따라 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위해 첨가되며, 속경재는 수화를 촉진시키기 위해 첨가되고, 실리카흄은 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위해 첨가된다.

(순환잔골재: 잔부)

순환잔골재는 앞서 설명하였던 바와 같이, 건설폐기물중 콘크리트 덩이로부터 재활용되는 것으로, 본 발명에서는 분산성과 혼화성을 고려하여 2.5mm 이하의 입도, 흡수율 2.6 이하, 절대건조밀도 2.3 이하일 것이 요구된다. 아울러, 상기 순환잔골재는 자원의 재활용 측면에서 매우 큰 가치를 갖는 것으로, 주요 성분이 포틀랜드 시멘트 및 일라이트, 그리고 분체상 무기계 항균제와 EVA 폴리머, 혼화재 등과의 성분조성비를 고려하여 상기 범위로 첨가됨이 바람직하다.

상술한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

콘크리트 구조물(1)에 황산화 세균의 작용 등으로 콘크리트 면이 열화된 경우가 발생되면, 먼저 열화된 콘크리트 구조물(1)을 소정 면적과 깊이로 제거한다. 그리고 제거된 콘크리드 구조물의 안쪽면(2)에 드릴 등을 사용하여 내측 하방향으 로 비스듬하게 경사진 장홈(10)을 소정간격으로 다수개 형성한다. 그리고 제거된 콘크리트 구조물에 뽐칠 건을 이용해 폴리머 시멘트 모르타르(20)를 전체 면에 균일하게 스프레이 방식으로 분사하여 메우는 방식으로 보수 처리를 하면 된다.

이와 같이 보수되는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법은 제거된 콘크리트 구조물의 안쪽면에 내측 하방향으로 비스듬하게 경사진 장홈을 형성한 후, 폴리머 시멘트 모르타르를 뽐치하여 보수하기 때문에 상기 장홈을 통해 열화 부분이 제거된 콘크리트 구조물에 뽐칠된 시멘트 모르타르가 견고하게 걸림 지지되어 보수부분에 결속력과 부착력을 부여된다.

또한, 본 발명은 회수된 순환잔골재와 분체상 무기계 항균제를 EVA 폴리머와 함께 포틀랜드 시멘트에 혼합하여 완성된 폴리머 시멘트 모르타르를 사용하기 때문에 하수도 시설 등의 콘크리크 구조물의 보수, 보강용으로 활용하게 되면 그 수명을 길게 연장할 수 있고, 황화수소의 발생을 억제하여 대기 오염은 물론 순환잔골재의 재활용에도 일조할 수 있는 장점이 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도1 및 도2는 종래의 콘크리트 구조물의 보수공법을 설명하기 위한 도면이고,

도3 및 도4는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법을 설명하기 위한 도면이며,

도5는 본 발명에서 장홈을 확대 도시한 도면이다.

Claims

콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 이 제거된 부분에 시멘트 모르타르를 충진하여 보수하는 콘크리트 구조물의 보수공법에 있어서,

상기 제거된 콘크리트 구조물의 안쪽면에는 소정간격으로 마련되고 내측 하방향으로 비스듬하게 경사진 장홈을 형성한 후, 폴리머 시멘트 모르타르를 스프레이방식으로 뽐칠하여 보수하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
제1항에 있어서, 상기 폴리머 시멘트 모르타르는,

중량%로,

포틀랜드 시멘트: 34-37%;

분체상 일라이트: 1-8%;

분체상 무기계 항균제: 1-2%;

EVA 폴리머: 0.5-1.0%;

혼화재: 3.5-6.5%; 및 잔부 순환잔골재로 구성되되,

상기 분체상 무기계 항균제는 금속 제련시 부산물로 얻어지는 니켈, 텅스텐에 수밀성재료를 혼합하여 20nm-10㎛ 크기의 입도로 분쇄한 것; 니켈-아연-텅스텐에 활성탄을 혼합하여 20nm-10㎛ 크기의 입도로 분쇄한 것; 아민산 유도체의 염류를 20nm-10㎛ 크기의 입도로 분쇄한 것; 옥시퀴놀린 유도체의 염류를 20nm-10㎛ 크 기의 입도로 분쇄한 것; 산화에틸렌 제조시 얻어지는 부산물인 은담지 촉매를 20nm-10㎛ 크기의 입도로 분쇄한 것; 은에 이온교환된 활성탄을 20nm-10㎛ 크기의 입도로 분쇄한 것 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.