KR20130001195A

KR20130001195A - 수중 콘크리트 구조물의 건식 균열 보수 공법

Info

Publication number: KR20130001195A
Application number: KR1020120133302A
Authority: KR
Inventors: 백상화; 김철세
Original assignee: 김철세; 백상화
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-01-03
Also published as: KR101284618B1

Abstract

본 발명은 수중 콘크리트 구조물의 균열 부위에 에폭시 수지 등의 주입재를 주입하여 균열 부위를 충전하는 보수 공법에 관한 것으로, 수중 콘크리트 구조체(10)의 균열 부위에 급기구(21) 및 배기구(22)를 설치하고, 실리콘계 수지 등의 실링재(41) 및 속경시멘트(速硬 cement)(42)를 순차적으로 충전하여 균열 부위를 밀봉한 후, 급기구(21)를 통하여 압축공기를 압송하여 균열 부위 내부에 잔류된 물을 배제함으로써, 주입재의 주입 및 양생시 건식(乾式) 작업 환경을 조성할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 수중 콘크리트 구조물의 균열 보수시 주입재의 원활한 균열 부위내 주입 및 확산을 유도할 수 있을 뿐 아니라, 주입재와 균열 부위 콘크리트 표면간 긴밀한 부착이 가능하다.

Description

수중 콘크리트 구조물의 건식 균열 보수 공법{DRY WAY INJECTION GROUTING METHOD FOR CONCRETE STRUCTURE IN WATER}

본 발명은 수중 콘크리트 구조물의 균열 부위에 에폭시 수지 등의 주입재를 주입하여 균열 부위를 충전하는 보수 공법에 관한 것으로, 수중 콘크리트 구조체(10)의 균열 부위에 급기구(21) 및 배기구(22)를 설치하고, 실리콘계 수지 등의 실링재(41) 및 속경시멘트(速硬 cement)(42)를 순차적으로 충전하여 균열 부위를 밀봉한 후, 급기구(21)를 통하여 압축공기를 압송하여 균열 부위 내부에 잔류된 물을 배제함으로써, 주입재의 주입 및 양생시 건식(乾式) 작업 환경을 조성할 수 있도록 한 것이다.

콘크리트 구조물 균열 보수의 대표적 공법으로서 에폭시 수지 등 고강도 급결성 주입재를 균열 부위에 주입하는 공법을 들 수 있다.

이러한 주입식 균열 보수 공법은 도 1에서와 같이, 일단 균열 부위를 V자형 또는 U자형으로 절개하여 균열 부위의 표면 콘크리트를 일정 부분 제거함으로써 개시된다.

이후, 콘크리트 구조체(10)에 주입재 주입공을 천공하되, 구조체(10) 내부의 균열선과 주입공이 교차될 수 있도록 균열 부위 주변을 사선으로 천공하여 주입공을 형성하고, 천공된 주입공에 주입패커(注入 packer)(30)를 삽입하며, 절개된 균열 부위에 실리콘계 수지 등의 실링재(41)를 충전하여 밀봉한다.

주입공에 삽입되는 주입패커(30)는 선단부에 고무제 밀착수단이 구성된 일종의 체크밸브(check valve)로서 주입공을 밀봉함과 동시에 주입재의 역류 또는 유출을 억제하는 역할을 수행하며, 도 1에서와 같이, 주입패커(30) 두부(頭部)에 주입노즐(53)이 결합된 상태에서 액상 주입재가 압송됨에 따라 주입패커(30)를 경유한 주입재가 주입공 내부로 유입, 확산되어 균열 부위에 충전된다.

충전된 주입재가 경화되면 노출된 주입패커(30) 두부를 제거하고 콘크리트 구조체(10) 표면을 정리한 후 시멘트 마감층(49)을 형성함으로써 균열 보수가 완료된다.

전술한 콘크리트 구조물의 주입식 균열 보수 방식은 수중 콘크리트 구조체(10)에 대한 적용시 실링재(41) 및 주입재의 지수성 또는 속건성(速乾性) 등을 조정하여 적용될 수 있으며, 이러한 수중 콘크리트 구조물의 주입식 균열 보수 관련 기술로서 특허 제628949호를 들 수 있다.

특허 제628949호를 비롯한 종래의 수중 콘크리트 구조물 균열 보수 공법은 도 1에서와 같이, 균열 부위 절개, 실링재(41)를 통한 밀봉 및 주입공 천공, 주입패커(30)를 통한 주입재 주입 및 양생에 이르는 과정으로 수행되는 것으로, 수중 콘크리트 구조체(10)의 균열 부위에 침투된 물로 인하여 주입재의 원활한 확산이 저해됨은 물론 주입재가 물과 혼합되면서 주입재의 양생 불량, 부착력 및 강도 저하 등의 문제가 유발된다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 수중 콘크리트 구조체(10)의 균열 부위에 액상 주입재를 주입, 충전하는 균열 보수 공법에 있어서, 구조체(10)의 균열 부위 표층을 절개하여 요입부(凹入部)를 형성하는 절개단계(S11)와, 균열 부위 상부 및 하부에 각각 급기구(21) 및 배기구(22)를 설치하는 송기로형성단계(S12)와, 균열 부위 주변에 주입구를 천공하되 구조체(10) 내부의 균열과 천공된 주입구가 교차될 수 있도록 하고 주입구에 주입패커(30)를 삽입, 고정하는 주입구형성단계(S13)와, 균열 부위에 절개 형성된 요입부에 실링재(41)를 부분 충전하는 밀봉단계(S21)와, 실링재(41)가 부분 충전된 균열 부위 요입부에 속경시멘트(42)를 충전하여 양생하는 고정단계(S22)와, 급기구(21)를 통하여 압축공기를 주입하여 배기구(22)로 배출시킴으로써 균열 부위에 잔류된 물을 배제하는 송기단계(S31)와, 주입패커(30)에 주입노즐(53)을 연결하여 균열 부위에 주입재를 주입, 충전하는 주입단계(S32)와, 충전된 주입재가 경화되면 구조체(10) 표면에 노출된 주입패커(30) 두부를 절단하는 정리단계(S41)로 이루어짐을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 건식 균열 보수 공법이다.

또한, 상기 정리단계(S41) 이후 구조체(10)의 균열 부위 표면에 지수판(43)을 부착하고 지수판(43)을 압착하는 압착판(44)을 설치하는 마감단계(S42)가 수행됨을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 건식 균열 보수 공법이다.

본 발명을 통하여, 수중 콘크리트 구조물의 균열 보수시 주입재의 원활한 균열 부위내 주입 및 확산을 유도할 수 있을 뿐 아니라, 주입재와 균열 부위 콘크리트 표면간 긴밀한 부착이 가능하다.

이로써 수중 콘크리트 구조물의 균열 보수 효과를 제고할 수 있으며, 균열의 진행을 효과적으로 억제할 수 있고, 전체 구조물의 구조적 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 주입식 콘크리트 구조물 균열 보수 공법 설명도
도 2는 본 발명이 적용된 수중 콘크리트 구조물 균열 보수 작업 상황도
도 3은 본 발명의 단계별 작업 상황 설명도
도 4는 본 발명이 적용된 콘크리트 구조체의 단계별 대표 단면도
도 5는 본 발명의 마감단계 설명도

본 발명의 상세한 구성 및 수행 과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 2는 본 발명이 적용된 수중 콘크리트 구조물 균열 보수 작업 상황을 도시한 것으로, 본 발명은 교각 또는 케이슨(caisson) 등 각종 수중 콘크리트 구조물에 대한 균열 보수 공법인 바, 동 도면에 도시된 바와 같이, 작업 전반이 잠수부 등의 의하여 수중에서 수행된다.

본 발명은 주입재 주입식 수중 콘크리트 균열 보수 공법에 있어서 압축공기를 이용한 건식(乾式) 주입 환경을 조성할 수 있도록 한 것으로서, 일반적인 주입식 콘크리트 균열 보수 공법에서와 같이 주입펌프(52) 및 주입패커(30) 등의 장치 및 자재가 소요됨은 물론 압축공기를 공급하는 컴프레서(compressor)(51) 및 관련 배관 장비가 소요되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 주입펌프(52) 및 컴프레서(51) 등의 장비는 바지선(59)에 탑재되거나, 수면 상측으로 노출된 구조체(10) 상단에 구축될 수도 있으며, 육상 인접 시설물의 경우 육상에 배치될 수도 있다.

이러한 본 발명은 도 3에서와 같이, 일단 구조체(10)의 균열 부위 표층을 절개하여 요입부(凹入部)를 형성하는 절개단계(S11)로 개시된다.

즉, 본 발명이 적용된 콘크리트 구조체(10)의 단계별 대표 단면도인 4에서와 같이, 균열이 형성된 구조체(10) 표층부를 V자형 또는 U자형으로 절개하여 요입부를 형성함으로써 후술할 실링재(41) 등을 밀실하게 충전할 수 있도록 하는 것이다.

절개단계(S11)가 완료되면 도 3에서와 같이, 균열 부위 상부 및 하부에 각각 급기구(21) 및 배기구(22)를 설치하는 송기로형성단계(S12)가 수행되는데, 여기서 급기구(21) 및 배기구(22)는 양단이 개방된 관체(管體)로서 도 3의 송기로형성단계(S12) 도면의 타원내 확대부에서와 같이 균열 부위를 천공한 후 삽입하게 되며, 동 도면의 발췌 확대부에서와 같이 급기구(21) 및 배기구(22)와 균열 부위간 원활한 공기 유동을 위하여 급기구(21) 및 배기구(22)의 선단부에는 측방통공(29)을 형성할 수도 있다.

또한, 균열 부위 주변에 주입구를 천공하고 주입구에 주입패커(30)를 삽입, 고정하는 주입구형성단계(S13)가 수행되는데, 도 3의 주입구형성단계(S13) 도면의 타원내 확대부에서와 같이 주입구의 입구는 균열 부위의 주변에 형성하고 주입구 천공 방향은 사선으로 천공함으로써 천공된 주입구와 구조체(10) 내부 균열이 교차될 수 있도록 한다.

천공된 주입구에 주입패커(30)를 삽입할 때에는 도 4에서와 같이, 유출구가 형성된 주입패커(30) 선단이 주입구와 균열 교차점을 지나쳐 과도하게 삽입되지 않도록 적절한 길이의 주입패커(30)를 삽입하는 것이 바람직하며, 주입패커(30)의 두부(頭部)는 추후 주입노즐(53)의 결합이 가능하도록 구조체(10) 표면으로 노출될 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 주입패커(30)는 본 발명을 비롯한 주입식 콘크리트 균열 보수 공법에 일반적으로 적용되는 주입패커(30)의 일종으로서, 도 3의 주입구형성단계(S13) 도면의 발췌 확대부에서와 같이, 관체(管體) 선단부에 고무제 신축링(34)이 설치되고, 신축링(34)의 양단에는 주입패커(30) 본체를 회전함에 따라 근접 및 이격되는 와셔(33)가 구성되어, 주입구에 주입패커(30)를 삽입한 상태에서 주입패커(30)를 회전하면 신축링(34) 양단의 와셔(33)가 근접되면서 신축링(34)이 팽창되어 주입구 내주면과 신축링(34) 외주면이 밀착되는 구조를 가진다.

또한, 주입패커(30)의 관체 단면 형상은 회전 공구의 결합이 가능하도록 다각형으로 형성되며, 주입패커(30)의 두부에는 절단홈(35)이 형성되어 후술할 정리단계(S41)에서 구조체(10) 표면에 노출된 주입패커(30) 두부를 용이하게 절단할 수 있도록 구성된다.

송기로형성단계(S12) 및 주입구형성단계(S13)가 완료되면 도 3에서와 같이, 균열 부위에 절개 형성된 요입부에 실링재(41)를 부분 충전하는 밀봉단계(S21)와, 실링재(41)가 부분 충전된 균열 부위 요입부에 속경시멘트(速硬 cement)(42)를 충전하여 양생하는 고정단계(S22)가 순차적으로 수행된다.

밀봉단계(S21)에서 요입부에 부분 충전되는 실링재(41)는 실리콘계 수지 등이 적용되어 구조체(10)내 균열 부위 및 요입부와 외부를 격리하여 기밀상태를 확보하는 역할을 수행하고, 고정단계(S22)에서 충전되는 속경시멘트(42)는 실링재(41)의 이탈을 방지하고 상기 기밀상태를 견고하게 유지하는 지지층을 형성하는 것으로, 이러한 속경시멘트(42) 지지층을 통하여 후술할 송기단계(S31) 및 주입단계(S32)에서 압축공기 및 주입재가 고압으로 압송되어도 압력을 극복하고 실링재(41)의 파열 또는 이탈을 방지할 수 있다.

속경시멘트(42)의 양생이 완료되면, 급기구(21)를 통하여 압축공기를 주입하여 배기구(22)로 배출시킴으로써 균열 부위에 잔류된 물을 배제하는 송기단계(S31)가 수행된다.

급기구(21)는 도 2에서와 같이 바지선(59) 또는 육상에 설치된 컴프레서(51) 등의 압축공기 공급수단과 급기호스(25)로 연결되어, 구조체(10)내 균열 부위에 압축공기를 주입하게 되며, 주입된 압축공기는 균열을 따라 확산된 후 배기구(22)를 통하여 배출된다.

따라서, 송기단계(S31) 초기에는 일단 균열 부위에 잔류된 물이 배기구(22)를 통하여 배출되고, 균열 부위의 물이 완전히 배제되면 공기가 배기구(22)를 통하여 배출되어 도 2에서와 같이, 수중에서 기포를 형성하게 되는데, 도시되지는 않았으나 이러한 균열내 잔류수의 배수 내지 배기 과정을 효과적으로 파악하기 위하여 배기구(22)와 바지선(59) 또는 육상을 연결하는 별도의 호스를 설치할 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 급기구(21)는 균열 부위의 상측에 설치하는 것이 바람직한데, 이는 균열 부위 하측에 설치할 경우 균열 부위 잔류수가 완전히 배출되지 않은 상태에서도 주입된 압축공기가 부상하여 배출될 수 있어 균열 부위 잔류수의 배제 여부 확인이 곤란할 수 있기 때문이다.

송기단계(S31)를 통하여 구조체(10)내 균열 부위의 잔류수가 배제되면 비로소 본 발명을 통한 건식 작업 환경이 조성된다 할 수 있으며, 이로써 육상 콘크리트 구조물에 필적하는 주입식 균열 보수 여건이 확보될 수 있다.

송기단계(S31)가 완료되면 도 3에서와 같이 주입패커(30)에 주입노즐(53)을 연결하여 균열 부위에 주입재를 주입, 충전하는 주입단계(S32)가 수행되며, 주입노즐(53)은 주입호스(26)를 통하여 주입펌프(52)와 연결되어, 주입펌프(52)에서 고압으로 압송된 에폭시 수지 등의 액상 주입재가 주입호스(26), 주입노즐(53) 및 주입패커(30)를 경유하여 구조체(10)내 균열 부위로 유입된다.

송기단계(S31)를 통하여 구조체(10)내 균열 부위에 잔류수가 배제된 상태에서 주입재가 충전됨으로써, 주입재의 원활한 균열 부위내 주입 및 확산을 유도할 수 있을 뿐 아니라, 주입재의 밀실한 충전 및 균열 부위 콘크리트 표면간 긴밀한 부착이 가능하다.

주입단계(S32)가 완료되어 충전된 주입재가 경화되면 구조체(10) 표면에 노출된 주입패커(30) 두부(頭部)를 절단하는 정리단계(S41)가 수행됨으로써 본 발명이 완료되는데, 전술한 바와 같이, 주입패커(30)의 두부에는 절단홈(35)이 형성되어 있으므로 도 4에서와 같이 구조체(10) 외부로 노출된 주입패커(30)를 타격함으로써 주입패커(30)의 두부를 간편하게 절단할 수 있다.

또한, 정리단계(S41)가 수행된 후에는 균열이 보수된 구조체(10) 표면에 수중 양생이 가능한 마감재, 접착제 또는 시멘트 등으로 마감층(49)을 형성함으로써, 균열 보수 상태를 견고하게 유지함은 물론 미관을 확보할 수도 있다.

한편, 본 발명이 적용되는 콘크리트 구조체(10)는 수중에 위치하고 있으므로, 이러한 마감층(49)의 형성이 곤란할 수 있으며 과도한 공사비 증액을 유발할 수 있다.

이에, 본 발명에서는 도 5에서와 같이, 정리단계(S41) 이후 구조체(10)의 균열 부위 표면에 지수판(43)을 부착하고 지수판(43)을 압착하는 압착판(44)을 설치하는 마감단계(S42)를 수행함으로써, 복잡한 타설, 미장 및 양생 공정 없이도 균열 보수 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 하였다.

마감단계(S42)시 적용되는 지수판(43)으로는 전술한 실링재(41)와 같은 실리콘계 수지를 적용하거나, 기타 고무제 또는 합성수지제 지수재를 적용할 수도 있다.

10 : 구조체
21 : 급기구
22 : 배기구
25 : 급기호스
26 : 주입호스
29 : 측방통공
30 : 주입패커
33 : 와셔
34 : 신축링
35 : 절단홈
41 : 실링재
42 : 속경시멘트
43 : 지수판
44 : 압착판
49 : 마감층
51 : 컴프레서
52 : 주입펌프
53 : 주입노즐
59 : 바지선
S11 : 절개단계
S12 : 송기로형성단계
S13 : 주입구형성단계
S21 : 밀봉단계
S22 : 고정단계
S31 : 송기단계
S32 : 주입단계
S41 : 정리단계
S42 : 마감단계

Claims

수중 콘크리트 구조체(10)의 균열 부위에 액상 주입재를 주입, 충전하는 균열 보수 공법에 있어서,
구조체(10)의 균열 부위 표층을 절개하여 요입부(凹入部)를 형성하는 절개단계(S11)와;
균열 부위 상부 및 하부에 각각 급기구(21) 및 배기구(22)를 설치하는 송기로형성단계(S12)와;
균열 부위 주변에 주입구를 천공하되 구조체(10) 내부의 균열과 천공된 주입구가 교차될 수 있도록 하고 주입구에 주입패커(30)를 삽입, 고정하는 주입구형성단계(S13)와;
균열 부위에 절개 형성된 요입부에 실링재(41)를 부분 충전하는 밀봉단계(S21)와;
실링재(41)가 부분 충전된 균열 부위 요입부에 속경시멘트(42)를 충전하여 양생하는 고정단계(S22)와;
급기구(21)를 통하여 압축공기를 주입하여 배기구(22)로 배출시킴으로써 균열 부위에 잔류된 물을 배제하는 송기단계(S31)와;
주입패커(30)에 주입노즐(53)을 연결하여 균열 부위에 주입재를 주입, 충전하는 주입단계(S32)와;
충전된 주입재가 경화되면 구조체(10) 표면에 노출된 주입패커(30) 두부를 절단하는 정리단계(S41)로 이루어짐을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 건식 균열 보수 공법.
청구항 1에 있어서, 정리단계(S41) 이후 구조체(10)의 균열 부위 표면에 지수판(43)을 부착하고 지수판(43)을 압착하는 압착판(44)을 설치하는 마감단계(S42)가 수행됨을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물의 건식 균열 보수 공법.