KR101081831B1 - 유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열화된 콘크리트 구조물의 단면을 보수할 때 스프레이 공법에 사용되는 뽐칠 건의 노즐을 유선형 고무재질로 개발하여 근접 분사 및 고른 분사가 가능하게 한 유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법은 노즐 분사공이 유선형으로 개발된 뽐칠 건을 이용하여 스프레이 보수 작업을 하기 때문에 시멘트 모르타르를 콘크리트 면에 최대한 근접한 상태에서 상부, 하부 및 중간부분에 고르게 분사하여 보수면이 깔끔하고 우수한 시공성을 갖는 효과가 있다.

콘크리트, 뽐칠 건, 노즐, 유선형, 고무

Description

유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법{Repairing method of concrete structure using the streamline rubber nozzle}

본 발명은 유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화된 콘크리트 구조물의 단면을 보수할 때 스프레이 공법에 사용되는 뽐칠 건의 노즐을 원형 금속재질에서 유선형 고무재질로 개발하여 고른 분사가 가능하게 함으로 시공성을 향상시킨 유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 시멘트와 모래 및 물을 혼합하여 건축물을 건설하거나 도로, 교량, 항만, 댐, 터널, 등 각종 구조물을 건설하는데 다양하고 효과적으로 사용되고 있다. 그러나 이 같은 콘크리트 구조물들은 시간이 지나면 그 시공장소 및 분위기에 따라 노화되거나 부식되는 현상이 발생한다. 일례를 들면, 하수시설에 설치된 콘크리트 구조물의 경우에는 황산화 세균의 작용으로 콘크리트 구조물 의 표면이 중성화되어 열화되는 경우가 발생한다.

열화된 콘크리트 구조물을 보수하는 공법 중 가장 일반적인 보수방법은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 그 면에 시멘트 모르타르를 뽐칠 건을 이용해 스프레이 방식으로 분사하여 보강하는 보수방법이 있다.

이러한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법에 사용되는 종래 뽐칠 건의 노즐 구조를 보면 도 1에 도시되어 있다. 즉, 종래의 뽐칠 건이 노즐(10)은 분사공(12)이 원형으로 형성되어 있으며 재질은 금속재질로 이루어져 있다.

따라서 종래의 뽐칠 건은 열화된 부분이 제거된 콘크리트 구조물의 표면에 시멘트 모르타르를 스프레이 방식으로 분사할 때 근접 분사 및 고른 분사가 어려운 단점이 있었다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 뽐칠 건 노즐(10)은 분사 각도가 크기 때문에 뽐칠하고자 하는 콘크리트 구조물(1)의 콘크리트 면에 근접하여 시멘트 모르타르를 분사할 수가 없었으며, 또한 콘크리트 면에 시멘크 모르타르를 분사할 때 가장자리보다 중앙 부분의 분사량이 더 많기 때문에 시멘트 모르타르를 전체적으로 고르게 분사할 수가 없는 단점이 있었다. 또한, 종래의 뽐칠 건 노즐은 금속 재질로 제조되다 보니 습기에 약한 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 뽐칠 건 노즐을 고무재질의 유선형으로 개발하여 열화된 콘크리트 구조물 표면에 시멘트 모르타르를 스프레이 방식으로 분사하여 보수 작업을 할 때 시멘트 모르타르를 콘크리트 면에 근접한 상태에서 전체적으로 고르게 분사할 수 있도록 한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적은, 콘크리트 구조물에서 열화된 콘크리트 면을 제거하고 그 면에 뽐칠 건을 이용해 시멘트 모르타르를 스프레이 방식으로 분사하여 보수하는 공법에 있어서, 상기 뽐칠 건의 노즐을 고무 재질로 제조하고 노즐 분사공을 일방향으로 길게 형성된 유선형으로 제조하여 분사 면적을 넓혀 뽐칠 작업을 할 때 뽐칠 건의 노즐을 콘크리트 면에 근접한 상태에서 시멘트 모르타르를 전체적으로 고르게 분사할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법은 노즐 분사공이 유선형으로 개발된 뽐칠 건을 이용하여 스프레이 보수 작업을 하기 때문에 시멘트 모르타르를 콘크리트 면에 최대한 근접한 상태에서 상부, 하부 및 중간부분에 고르게 분사하여 보수면이 깔끔하고 우수한 시공성을 갖는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도 3은 본 발명에 따른 보수공법에 사용되는 뽐칠 건용 노즐을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 뽐칠 건용 노즐을 이용해 콘크리트 면에 시멘트 모르타르를 분사하는 상태를 보인 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 보수공법에 사용되는 뽐칠 건용 노즐의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 보수 처리할 때 스프레이용으로 사용되는 뽐칠 건의 노즐 구조를 개선하여 작업성 및 시공성을 향상시킨 것에 특징으로 갖는다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 사용되는 뽐칠 건용 노즐(100)은 고무 재질로 제조하고, 노즐 분사공(110)을 일방향으로 길게 형성된 유선형으로 제조한다. 여기서, 노즐 분사공(110)이 유선형을 갖도록 형성한 것은 분사 면적을 넓혀, 뽐칠 작업을 할 때 뽐칠 건의 노즐을 콘크리트 면에 최대한 근접한 상태에서 시멘트 모르타르를 전체적으로 고르게 분사할 수 있도록 하기 위한 것이다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 뽐칠 건용 노즐(100)을 이용하 면 분사 면적이 상하방향으로 넓기 때문에 뽐칠 건용 노즐(100)을 콘크리트 구조물(1)의 콘크리트 면에 최대한 근접한 상태에서 분사하더라도 전체적으로 분사가 가능하며, 상부와 하부 그리고 중간의 분사량이 균일하기 때문에 고른 분사가 가능한 것이다.

한편, 도 5를 참조하면, 본 발명에 사용되는 뽐칠 건용 노즐(100)은 노즐 분사공(110)의 구멍 길이를 조절할 수 있게 구성할 수도 있다. 즉, 노즐(100)의 일측에 노즐 분사공(110)과 연통되는 결합공(120)을 형성하고, 이 결합공(120)에 조절판(130)을 삽입되게 결합하여, 조절판(130)의 삽입 정도에 따라 노즐 분사공(110)의 구멍 길이가 조절되게 구성하면 된다. 이와 같이 노즐 분사공(110)의 구멍 길이를 조절하게 구성하는 것은 노즐 분사공(110)에서 분사되는 시멘트 모르타르가 보수하고자 하는 콘크리트 면보다 넓게 분사되는 것을 방지하기 위함이다. 여기서, 조절판과 결합공은 억지끼움 방식으로 결합되어 조절판이 조절된 위치에서 고정될 수 있게 구성하는 것이 바람직할 것이다. 그러나 조절판과 결합공을 자유롭게 슬라이딩 되게 결합시키되 별도의 공지의 걸림수단을 구성하여 조절판이 조절된 위치에서 고정될 수 있게 구성할 수도 있을 것이다.

상술한 뽐칠 건용 노즐을 이용한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법을 설명하면 다음과 같다.

콘크리트 구조물(1)에 황산화 세균의 작용으로 콘크리트 면이 중성화되어 열화되는 경우가 발생되면, 먼저 커팅기 등을 이용하여 열화된 콘크리트 면을 일정 두께로 제거한 다음, 제거된 면에 본 발명에 따른 뽐칠 건을 이용해 시멘트 모르타르를 스프레이 방식으로 분사하여 메우는 방식으로 보수 처리를 하면 된다. 이때, 노즐 분사공(110)이 상하방향으로 세워지도록 뽐칠 건을 콘크리트 면에 근접하게 놓은 상태에서 스프레이 분사 작업을 시작하면 시멘트 모르타르가 전체적으로 고르게 분사되어 전체 면에 균일하게 보수 작업이 이루어지며, 따라서 우수한 시공성을 갖게 된다.

본 발명에 사용되는 시멘트 모르타르는, 폐기처분되던 순환잔골재를 재활용함은 물론 무기계 항균제를 이용하여 황산화 세균의 증식을 억제하고 황산의 생성을 방지함으로써 콘크리트 구조물의 부식을 방지하여 그 수명을 연장할 수 있도록 하는 시멘트 모르타르를 사용하는 것이 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(알루미늄이 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 일 라이트로부터 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, 인산지르코늄, 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 한정함이 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 반죽질기(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.

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.

도 1은 종래의 뽐칠 건용 노즐을 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 뽐칠 건용 노즐을 이용해 콘크리트 면에 시멘트 모르타르를 분사하는 상태를 보인 도면,

도 3은 본 발명에 따른 보수공법에 사용되는 뽐칠 건용 노즐을 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 뽐칠 건용 노즐을 이용해 콘크리트 면에 시멘트 모르타르를 분사하는 상태를 보인 도면,

도 5는 본 발명에 따른 보수공법에 사용되는 뽐칠 건용 노즐의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

1: 콘크리트 구조물 100: 뽐칠 건용 노즐

110: 노즐 분사공 120: 결합공

130: 조절판

Claims (3)

1. 콘크리트 구조물에서 열화된 콘크리트 면을 제거하고 그 면에 뽐칠 건을 이용해 시멘트 모르타르를 스프레이 방식으로 분사하여 보수하는 공법에 있어서,

   상기 뽐칠 건의 노즐을 고무 재질로 제조하고 노즐 분사공을 일방향으로 길게 형성된 유선형으로 제조하여 분사 면적을 넓혀 뽐칠 작업을 할 때 뽐칠 건의 노즐을 콘크리트 면에 근접한 상태에서 시멘트 모르타르를 전체적으로 고르게 분사할 수 있도록 하되,

   상기 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 구성되고,

   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 크기의 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 유선형 고무노즐을 이용한 콘크리트 구조물의 스프레이 보수공법.
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