KR20120099839A

KR20120099839A - 케이엘라스틱 차수 공법

Info

Publication number: KR20120099839A
Application number: KR1020110018296A
Authority: KR
Inventors: 하상우; 이문식; 김찬구
Original assignee: 대신유지보수주식회사; 대신이엔지 주식회사
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-12

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조체의 차수 공법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 시공조인트 또는 균열된 부분에 대한 차수 공법은, 상기 보수 대상 콘크리트 구조체의 열화된 보수면을 치핑(chipping)하는 단계와; 상기 보수면에 급결 지수제를 도포하여 보수면을 통해 유출되는 물을 차단하는 단계와; 상기 보수면에 천공할 위치를 정한 후, 천공 또는 굴공하여 주입구를 형성하는 단계와; 상기 주입구를 통해 시멘트계 탄성 차수제를 충진하는 단계와; 누수전이를 방지하기 위한 모체결합 방수제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 구조체의 차수 공법{Waterproof method of construction}

본 발명은 콘크리트 구조체의 차수 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공조인트 또는 균열된 누수 부분에 대한 효율적인 차수 공법에 관한 것이다.

일반적으로 지하차도, 터널, 하수암거, 공동구, 지하주차장 등 콘크리트 시설물의 경우에는 시설물의 노후화에 의한 외부 방수의 기능 저하, 동결융해에 따른 수축팽창으로 인한 손괴, 주변 환경의 영향 등으로 지하수 및 각종 오염물질 유입으로 인하여 시설물의 기능 및 내구성 저하에 따른 균열이 발생하여 차수 보수작업이 필요한 바, 콘크리트의 천정 및 벽체 내부에서 균열보수 및 차수작업이 진행된다.

하지만, 종래의 일반적인 균열보수 및 차수공법은 시공단계에서 콘크리트와 성질이 다른 에폭시계와 우레탄계를 별도로 시공함으로써 시공후 시간이 경과하면 콘크리트의 수축팽창과 지하수에 존재하는 화학물질로 인하여 재균열 또는 분해되어 기능을 상실하게 된다.

또한 에폭시계와 우레탄계를 시공한 후 보수작업을 재시공할 경우 콘크리트 내부까지 기 시공된 균열보수제 및 차수제를 제거하기가 곤란하다는 문제점도 있다.

이처럼 콘크리트의 균열보수 및 차수작업에는 에폭시계와 우레탄계는 보수 효과도 크지 않고 오래 가지도 않으며, 재보수시 제거가 용이하지 않는 등 여러 문제점을 드러내고 있어, 시간도 단축하고 성능도 뛰어난 보다 효율적인 새로운 차수공법의 제시가 요망되고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 콘크리트 구조물과 일체가 되어 수축팽창에 대응하는 Styrene Acrylic 중합체인 시멘트계 탄성 차수제를 콘크리트의 공극에 충진하고, 시공부 주변의 누수전이를 방지하기 위한 모체결합 방수제를 도포하여 외부로부터 유입되는 누수를 차단하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 시공조인트 또는 균열된 부분에 대한 차수 공법은, 상기 보수 대상 콘크리트 구조체의 열화된 보수면을 치핑(chipping)하는 단계와; 상기 보수면에 급결 지수제를 도포하여 보수면을 통해 유출되는 물을 차단하는 단계와; 상기 보수면에 천공할 위치를 정한 후, 천공 또는 굴공하여 주입구를 형성하는 단계와; 상기 주입구를 통해 시멘트계 탄성 차수제를 충진하는 단계와; 누수전이를 방지하기 위한 모체결합 방수제를 도포하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기존에 이용되지 않은 재료와 방식을 차수 공법에 적용함으로써, 비용절감과 공기 단축을 달성함과 아울러, 내구성이 뛰어나 유지보수 비용도 줄일 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 공법에 의한 경우 공극을 수중에서도 용이하게 충진할 수 있고, 외부로부터의 차수를 차단하는 차수력이 확보되어 동결융해와 탄산환 진행이 방지되고, 주변 오염물질로부터의 화학적 대응성이 강화됨으로써 콘크리트 구조물의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공법의 각 단계를 나타낸 도면이고,
도 2 및 도 3은 각 단계별 보수 상태를 나타낸 도면이고,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 공법에 의한 장점 및 특징을 표로 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 차수 공법은 누수되는 모든 곳에 적용할 수 있지만 이하에서는 터널 천정에서 지하수가 누출되는 경우를 일 예로 하여 설명한다.

터널에서 지하수가 누출되는 것은 터널 구조물의 시공 조인트 사이가 벌어지거나 애초에 제대로 방수가 되지 않음으로써 발생할 수도 있고, 또는 터널의 노후화에 따라 발생하는 균열에 의해서도 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조체의 차수 공법은 도 1에 도시된 단계를 거쳐 이루어질 수 있다.

우선, 보수 대상 콘크리트 구조체 즉, 터널 천정의 열화된 보수면을 치핑하는 작업을 수행한다(단계 S1). 여기서 치핑 작업은 열화된 부분의 표면을 일정부분 파쇄하는 것으로서, 고압수 또는 샌드브라스팅이 이용되거나 수작업에 의해 이루어질 수도 있다. 이때 열화된 부분의 균열 또는 공극에 백태, 토사, 그 밖의 오염물질을 제거하는 작업과 고압수로 세척하는 작업을 수행할 수도 있고, 더 나아가 보수부분의 접착력을 증가시키기 위한 표면 그라인딩 과정이 추가적으로 이루어질 수도 있다.

열화된 보수 단면의 일 예는 도 2(a)에 도시된 바와 같다. 시멘트로 이루어진 터널 천정(11)의 갈라진 틈(12)으로 외부 지하수(10)가 흘러 누수되는 것이다.

이러한 보수면에 유출되는 물을 차단함과 아울러 주입기 설치 및 충진을 위해 먼저 급결 지수제를 먼저 도포한다(단계 S3). 급결지수제(21)가 보수면에 도포된 상태가 도 2(b)에 도시되었다.

여기서 급결 지수제(21)는 모체결합 방수제와 시멘트의 혼합에 의해 형성된 것일 수 있는데, 예를 들어 모체결합 방수제와 시멘트는 1:1.5~1:2.5의 비율, 바람직하게는 1:2 의 비율로 골고루 혼합된 것일 수 있다.

모체결합 방수제는 일종의 무기질 실리카계 방수제로서, 실리카 분산용액 65 내지 90중량%, 나트륨 실리케이트 3 내지 10중량%, 알루미나 화합물 3 내지 10중량%, 황산나트륨 1 내지 3중량% 및 물 3 내지 12중량%를 포함하여 이루어진 것일 수 있다. 이때 실리카 분산용액은 본 발명의 분야에서 통상적으로 사용되는 실리카 분산용액이 이용될 수 있으나, 평균입경이 0.1um의 실리케이트 규산염 광물 10 내지 80중량%를 물, 바람직하게는 이온교환수 20 내지 90중량%에 혼합한 현탁액이 사용된다.

특히, 모체결합 방수제는 DPCON100 즉, 등록특허 788021호에 개시된 방식으로 조성된 물질일 수 있다.

급결지수제(21)는 보수면 즉, 누수부위에 10~30mm의 두께로 도포됨이 바람직하고, 이때 급결 시간은 대략 60초 정도가 소요된다.

다음으로 터널 내 벽의 아래쪽 적당한 위치에 배수공을 형성하여(단계 S5) 지하수가 해당 배수공을 통해 배출되도록 함으로써 후술하는 보수면 작업시 해당 보수면을 통해 누출되는 수량을 없애거나 수압이 줄어들도록 한다. 이때 배수공은 지름 60~75mm의 크기로 천공하는 것이 바람직하다. 배수공(13)을 형성하여 지하수를 유도하는 과정의 일 예는 도 3에 도시된 바와 같다.

급결지수제(21)가 도포된 후 소정의 시간(12~24시간)이 경과한 후에 보수면에 천공할 위치를 정한 후, 드릴링 등의 방법으로 천공 또는 굴공하여 주입구를 형성한다(단계 S7). 이때, 철근 및 배관의 위치를 사전 파악하여 천공위치를 결정하고, 천공 또는 굴공은 모체를 관통하여 배면 토사층까지 천공할 수도 있지만 주입용 튜브 삽입을 위한 정도만 천공할 수 있다. 이때 천공 개수는 균열 및 누수 정도에 따라 달라질 수 있다.

이어서 천공한 구멍은 이물질이 없도록 깨끗하게 청소한 후, 주입구에 주입용 팩카를 삽입하여 주입공을 형성하고, 주입공에 일반 에폭시 저압주입기(예를 들어 2kg/cm² 이하)를 설치한다(단계 S9).

여기서 저압주입기는 주사기 형태로 구성되어 자동 또는 수동으로 주입할 수 있는 것으로서, 주사기 주입공법을 이용하면 저속 장시간(예를 들어 2~3시간) 연속으로 대면적을 동시 다발로 주입할 수 있어 작업 능률이 향상된다.

즉, 주사기 주입공법은 동력없이 물을 빨아올리는 표면장력과 모세관 현상을 이용하여 미세균열의 내부까지 주입제를 주입하는 원리를 이용함으로써 고압, 고속으로 주입한 종래와는 달리 균열내부로부터의 반압력으로 씰링제가 터지는 문제점도 해결하고 균열내부 깊숙히 완전주입이 가능하며, 주사기 형태이기 때문에 주입을 눈으로 확인하여 사용량이 알기 쉽고 수평, 수직 어느 방향에도 주입이 가능하다.

다음으로 저압주입기를 통해 주입공에 시멘트계 탄성 차수제를 충진한다(단계 S11). 여기서 충진되는 시멘트계 탄성 차수제는 차수용 액상제 30 내지 35중량%, 시멘트 35 내지 40중량%, 규사 35 내지 40중량%를 포함하여 이루어지고, 차수용 액상제는 수용성 아크릴에스터 코폴리머 에멀젼(55%sol'n) 80~95중량%, 왁스 에멀전(30%sol'n) 0 내지 10중량%, 소포제 0 내지 3중량%, 증점제 0 내지 2중량%, 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 구성된 것일 수 있다.

여기서 증점제는 점성을 증가시키는 물질이고, 소포제는 기포를 제거하는 목적으로 사용되는 것으로서, 증점제 또는 소포제는 기 공지된 다양한 재료가 이용될 수 있다.

즉, 시멘트계 탄성 차수제는 Styrene Acrylic계 폴리머 액상제와 무기반응성 시멘트 몰탈 분말의 조합으로 만들어질 수 있고, 용도별 재료의 배합비는 조정될 수도 있다. 여기서 시멘트 몰탈 분말은 섞이기 전 미리 곱게 간 후에 시멘트계 탄성 차수제에 포함될 수 있다. 이처럼 시멘트 몰탈 분말을 분쇄 설비등을 통해 미세 분말로 만든 후 시멘트계 탄성 차수제를 만들게 되면 유동이 좋아 미세한 균열 등에도 잘 스며들어 콘크리트 구조물과 일체가 되기 쉽다.

또한 상술한 시멘트계 탄성 차수제는 방수성이 탁월하고 동결 및 염화물에 대한 저항성이 크며, 부착력과 탄성이 매우 크기 때문에 장기간 콘크리트 구조물의 성능 및 안정성과 내구성을 증진하는데 크게 기여하게 된다.

예를 들어, 차수용 액상제는 (주)에이치비티 또는 (주)케이엘코리아에서 판매되는 KL라스틱에 포함되는 액상제품일 수 있다. 이러한 시멘트계 탄성 차수제는 완전히 양생 경화되는데 대략 7일정도의 시간이 소용될 수 있다.

시멘트계 탄성 차수제(22)가 보수면 공극을 통해 주입된 상태가 도 2(c)에 도시되었다. 상술한 성분으로 이루어진 시멘트계 탄성 차수제(22)는 수중과 같이 물이 있는 상태에서도 양생이 용이하게 이루어진다.

이후, 대략 12시간이 경과되면 콘크리트 누수전이를 방지하기 위해 도 2(d)에 도시된 바와 같이 보수면에 모체결합방수제(일 예로 DPCON100)(23)를 2회 도포한다(단계 S13).

여기서 DPCON100(23)은 시간이 지남에 따라 도 2(e)에 도시된 바와 같이 보수면 내부로 침투하여 시멘트의 알칼리 성분과 강한 결합을 이루어 방수 효과를 극대화시킨다.

즉, DPCON100은 대략 90일 정도의 기간을 거쳐 두께 20~25mm의 Silica gel memberance 방수층을 형성하여 시공이 완료된 후에도 장기적으로 구조물의 성능과 안전성, 내구성을 증진시키는 효과를 발휘한다.

추가적으로 도 2(f)에 도시된 바와 같이 보수면에 줄눈을 형성한 후 탄성 차수제를 줄눈에 주입하여 마감할 수 있다(단계 S15).

줄눈 작업은 도 2(f)에 도시된 바와 같이 V형으로 홈(예를 들어 폭 30mm, 깊이 20mm)을 형성할 수 있고, 형성된 V홈에 탄성 차수제를 주입하는 것이다. 여기서 줄눈에 주입되는 탄성 차수제는 앞서 설명한 차수용 액상제와 시멘트 몰탈이 1:3~1:4의 비율로 골고루 섞인 것일 수 있다. 여기서 시멘트 몰탈에는 시멘트와 규사가 1:1 비율로 포함될 수 있다.

줄눈 작업시 주입되는 탄성 차수제가 앞서 보수면의 주입구에 주입되는 탄성 차수제보다 액상 성분의 비율이 적은 것은 보다 점성이 큰 형태로 줄눈 작업을 함으로써 탄성 차수제가 액체 형태로 주위로 흘러 번지지 않도록 하기 위함이다.

도 4는 기존의 ARC주입공법(Acrylic Resin Chemical Grout Method)과 본 실시예에 따른 차수공법의 비교 평가 결과를 나타내었다. 동 도면에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 차수공법은 작업량 및 작업 비용에 있어서 종래의 방식보다 더 뛰어난 결과를 나타내고 있고 이에 따라 시공시간 및 시공비를 절감할 수 있다.

다음으로 도 5는 본 실시예에 따른 공법에 의한 각 특성을 나타내고 있다.

동 도면에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 공법에 의해 보수하는 경우 부착강도, 내잔갈림성, 흡수량, 인장성능, 내투수성, 내균열성, 내알카리성, 내열 치수 안정성에서 상당히 우수한 결과를 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 공법이 신축성, 방수성, 탄산화, 내화학성 등에서 우수한 공법임을 확인할 수 있는 것이다. 예를 들어 종래의 ARC 공법에서는 부착강도도 0.5 이하가 되지만, 본 실시예에 따른 공법에 의해서는 1.2로서 우수한 결과를 나타내고 있다.

상술한 실시예에서는 하나의 주입기만을 도시하여 시멘트계 탄성 차수제를 충진하는 것을 일 예로 하였으나, 하나의 공극을 메우는 데도 일정 간격을 두고 복수 개의 주입기를 설치하여 충진할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.

10 : 외부 지하수 11 : 보수 단면
12 : 누수 공극 13 : 배수공
21 : 급결 지수제 22 : 시멘트계 탄성 차수제
23 : 모체결합 방수제

Claims

콘크리트 구조체의 시공조인트 또는 균열된 부분에 대한 차수 공법에 있어서,
(a) 상기 보수 대상 콘크리트 구조체의 열화된 보수면을 치핑(chipping)하는 단계와;
(b) 상기 보수면에 급결 지수제를 도포하여 보수면을 통해 유출되는 물을 차단하는 단계와;
(c) 상기 보수면에 천공할 위치를 정한 후, 천공 또는 굴공하여 주입구를 형성하는 단계와;
(d) 상기 주입구를 통해 시멘트계 탄성 차수제를 충진하는 단계와;
(e) 누수전이를 방지하기 위한 모체결합 방수제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.
제1항에 있어서,
상기 (e)단계의 모체결합 방수제는 실리케이트 규산염 광물 10 내지 80중량%를 물 20 내지 90중량%에 혼합한 현탁액으로써 상기 실리케이트 규산염 광물에는 이 규산염 광물 총중량에 대하여 75 내지 99중량%의 실리카가 포함되는 실리카 분산용액 65 내지 90중량%, 나트륨 실리케이트 3 내지 10중량%, 알루미나 화합물 3 내지 10중량%, 황산나트륨 1 내지 3중량% 및 물 3 내지 12중량%를 포함하여 이루어진 것이고,
상기 (b) 단계에서 보수면에 도포되는 급결 지수제는 상기 모체결합 방수제와 시멘트가 1:1.5~1:2.5의 비율로 골고루 섞여 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 시멘트계 탄성 차수제는 차수용 액상제 30 내지 35중량%, 시멘트 35 내지 40중량%, 규사 35 내지 40중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 차수용 액상제는 수용성 아크릴에스터 코폴리머 에멀젼(55%sol'n) 80~95중량%, 왁스 에멀전(30%sol'n) 0 내지 10중량%, 소포제 0 내지 3중량%, 증점제 0 내지 2중량%, 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.
제3항에 있어서,
상기 시멘트계 탄성 차수제의 충진을 위한 천공과는 별도의 천공 또는 굴공으로 배수공을 형성하여 보수면을 통해 유출되는 물을 상기 배수공을 통해 배출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.
제4항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 주입구에 주입용 팩카를 삽입하는 주입공 설치 단계를 더 포함하고,
상기 (d)단계에서는 상기 주입공에 주입기를 장착하여 상기 시멘트계 탄성 차수제를 상기 주입공에 주입하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.
제5항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 보수면에 유입된 이물질을 제거한 후 고압수로 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.
제6항에 있어서,
상기 (e) 단계 이후에, 보수면의 수축팽창을 대비한 줄눈을 형성한 후 상기 차수용 액상제와 시멘트모르타르가 1:3~1:4의 비율로 이루어진 탄성 차수제를 상기 줄눈에 주입하여 마감하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 차수 공법.