KR101213063B1 - 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법 - Google Patents

철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법 Download PDF

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Abstract

이 건 발명은 철근콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철근이 노출된 경우 및 철근이 노출되지 않고 단면이 박리, 박락되어 손상된 철근콘크리트 구조물의 단면을 복구하는 보수방법에 관한 것으로써, 손상부를 제거한 콘크리트 표면에 방청성 부착강화재를 도포하고 단면복구 보수재를 충전하는 단계를 포함하여 보수하되, 상기 방청성 부착강화재는 이온교환수지분말을 포함하여 이루어지고, 상기 단면복구 보수재는 이온교환수지분말과 마그네시아 세라믹 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법 {Repair Method for Restoring the Deteriorated Cross-Section of Reinforced Concrete Structures}
이 건 발명은 철근콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철근이 노출된 경우 및 철근이 노출되지 않고 단면이 박리, 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법에 관한 것이다.
콘크리트는 높은 압축강도를 가지면서 성형성, 시공성, 경제성 등이 우수하여 강재와 더불어 토목 및 건축 구조물의 건설재료로써 널리 사용되어 왔다. 그러나 콘크리트는 높은 압축강도에 비해 인장강도, 휨강도가 낮기 때문에 철근콘크리트 구조물에 작용하는 인장응력을 철근에 부담시키게 된다.
철근은 콘크리트와의 부착강도가 크고 열팽창계수가 콘크리트와 유사하며, 콘크리트 속에 묻혀 있는 철근은 콘크리트의 강알칼리성으로 인해 20~60Å두께의 얇은 산화 피막으로 보호되어 있다.
그러나 대기 중의 이산화탄소(CO2)가 콘크리트 내부로 침투하여 하기 반응식 1과 같이 탄산칼슘이 형성되어 pH가 대략 10이하로 내려가는 탄산화(중성화)가 될 경우에는 철근을 보호하고 있는 부동태의 보호 피막이 파괴되고, 여기에 산소와 수분까지 접촉하면 철근의 부식이 진행된다.
[반응식 1]
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
철근의 부식은 염소이온이 존재할 경우에는 더 빨라지고 커지는데, 이 경우 콘크리트의 pH가 더욱 낮아지게 되며, 철근을 보호하고 있는 보호 피막에 대한 투과성은 더욱 높아지게 된다. 따라서 하기 반응식 2와 같이 염소이온에 의한 철근 부식 촉진작용에서 산화물의 내부 팽창에 따른 박리, 박락 등의 철근콘크리트 구조물의 성능저하 현상이 나타나게 된다.
[반응식 2]
양극 : Fe → Fe2 + + 2e-
음극 : O2 + H2O + 2e- → 2(OH-)
Fe + 2Cl- → FeCl2 + 2e-
FeCl2 + 2OH- → Fe(OH)2 + 2Cl-
2Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + 2H2O (녹 층 형성)
종래에는 염소 이온이 존재하는 콘크리트를 제거하고 보수재료로 단면을 복구하였는데, 콘크리트 내부에 존재하는 모든 염소 이온을 제거하는 것이 어렵기 때문에 단면복구 후에도 철근의 부식은 계속 진전되어 재보수를 해야 하는 문제점이 있었다.
또한 노출된 철근에 방청제를 도포하여 염소 이온의 접촉을 방지함으로써 철근의 부식을 방지하는 방법도 있으나, 이러한 방청제는 이미 존재하는 염소 이온과의 접촉을 방지하기 어렵고, 단면복구재료와의 부착력도 낮아서 단면복구재료와의 부착력을 크게 하기 위한 프라이머 도포 공정이 추가로 진행되어야 하는 번거로움이 있다.
한편 종래의 단면복구용 보수재료는 보수재료의 압축강도, 휨강도, 부착강도에 중점을 두고 개발하여 외부로부터의 이산화탄소, 염소 이온 등의 침투 방지를 규산질 재료에 의한 포졸란 반응이나 폴리머의 막 형성에 의존하고 있었다. 그러나 외부로부터 이산화탄소와 염소 이온이 침투하는 것을 방지하는 성능은 부족하고, 특히 기존 콘크리트 내에 존재하는 염소 이온에 대한 저항성이 부족하여 보수공사 후 재보수를 해야 하는 문제점이 있었다.
KR 10-2010-0115645 A KR 10-0863978 B1
따라서 이 건 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 철근콘크리트 구조물의 단면을 보수할 때, 철근콘크리트 내부에 존재하는 염소 이온을 고정하고 부착력을 강화시킬 수 있는, 이온교환수지분말이 포함된 방청성 부착강화재와, 외부로부터 침투해 오는 염소 이온과 이산화탄소를 이온교환수지분말 및 마그네시아 세라믹 분말을 포함함으로써 고정시킬 수 있는 단면복구 보수재를 통해 철근콘크리트의 손상된 단면의 복구가 가능하게 하는 철근콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하고자 한다.
철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법에 있어서, 철근콘크리트 구조물의 콘크리트(10)의 손상부를 제거하는 단계(S101)와, 상기 손상부가 제거된 상기 콘크리트(10)의 표면에, 노출된 철근(20)의 녹을 제거하는 단계(S102)와, 상기 콘크리트(10)의 표면과 녹이 제거된 상기 철근(20)의 표면을 청소하는 단계(S103)와, 상기 콘크리트(10)와 상기 철근(20)의 청소된 표면에 방청성 부착강화재(30)를 도포하는 단계(S104)와, 상기 방청성 부착강화재(30)가 도포된 표면에 단면복구 보수재(40)를 충전하는 단계(S105) 및 상기 단면복구 보수재(40)로 충전된 철근콘크리트 구조물의 표면에 표면보호재(50)로 마감 코팅하는 단계(S106)를 포함하며, 상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말을 포함하여 이루어지고, 상기 단면복구 보수재(40)는 이온교환수지분말과 마그네시아 세라믹 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말 7.78중량%~10.79중량%, 시멘트 78.64중량%~80.37중량%, 재분산성 분말수지 8.83중량%~9.85중량%, 혼화제 1.74중량%~2.00중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
그리고, 상기 단면복구 보수재(40)는 마그네시아 세라믹 분말 3.78중량%~4.48중량%, 이온교환수지분말 3.16중량%~3.38중량%, 시멘트 20.24중량%~30.28중량%, 규사 51.18중량%~59.78중량%, 재분산성 분말수지 1.87중량%~2.24중량%, 혼화재 8.48중량%~10.18중량%, 혼화제 0.32중량%~0.43중량%, 보강섬유 0.08중량%~0.12중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
또한 상기 표면보호재(50)는 아크릴, 에폭시, 우레탄 및 폴리우레아 중 1가지 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
이 건 발명의 다른 측면에 의하면, 단면이 박리 또는 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법에 있어서, 철근콘크리트 구조물의 콘크리트(10)의 손상부를 제거하는 단계(S201)와, 상기 손상부가 제거된 상기 콘크리트(10)의 표면을 청소하는 단계(S202)와, 상기 콘크리트(10)의 청소된 표면에 방청성 부착강화재(30)를 도포하는 단계(S203)와, 상기 방청성 부착강화재(30)가 도포된 표면에 단면복구 보수재(40)를 충전하는 단계(S204) 및 상기 단면복구 보수재(40)로 충전된 철근콘크리트 구조물의 표면에 표면보호재(50)로 마감 코팅하는 단계(S205)를 포함하며, 상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말 7.78중량%~10.79중량%를 포함하고, 상기 단면복구 보수재(40)는 이온교환수지분말 3.16~3.38중량%와 마그네시아 세라믹 분말 3.78~4.48중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단면이 박리 또는 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말 7.78중량%~10.79중량%, 시멘트 78.64중량%~80.37중량%, 재분산성 분말수지 8.83중량%~9.85중량%, 혼화제 1.74중량%~2.00중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단면이 박리 또는 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
그리고, 상기 단면복구 보수재(40)는 마그네시아 세라믹 분말 3.78중량%~4.48중량%, 이온교환수지분말 3.16중량%~3.38중량%, 시멘트 20.24중량%~30.28중량%, 규사 51.18중량%~59.78중량%, 재분산성 분말수지 1.87중량%~2.24중량%, 혼화재 8.48중량%~10.18중량%, 혼화제 0.32중량%~0.43중량%, 보강섬유 0.08중량%~0.12중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단면이 박리 또는 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
또한 상기 표면보호재(50)는 아크릴, 에폭시, 우레탄 및 폴리우레아 중 1가지 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법이 제공될 수 있다.
이 건 발명은 철근콘크리트 내부에 존재하는 염소 이온을 고정하고 부착력을 강화시킬 수 있도록 이온교환수지분말을 포함하는 방청성 부착강화재와, 외부로부터 침투해 오는 염소 이온 및 이산화탄소를 고정시킬 수 있도록 이온교환수지분말 및 마그네시아 세라믹 분말을 포함하는 단면복구 보수재를 통해 손상된 콘크리트 단면의 복구가 가능하게 한다.
이로써 철근콘크리트 구조물의 성능을 원래 이상으로 회복시킬 수 있고, 염소 이온에 의한 염해와 이산화탄소에 의한 탄산화 때문에 철근이 부식되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한 하수박스 내부나 해수에 존재하는 황산염 이온도 고정시킬 수 있어, 이수 석고 생성 시에 발생하는 팽창압에 의해 콘크리트가 탈락되는 현상을 방지할 수 있으므로 철근콘크리트 구조물의 내구수명과 사용수명을 연장시킬 수 있다. 그리고 철근이 심하게 부식되어 인장강도가 부족하거나, 또는 철근콘크리트 구조물의 용도변경 등으로 인해 내하력을 증진시켜야 할 경우 새로운 철근을 설치하거나, 기존 철근에 섬유로드(Rod) 등의 보강재를 설치한 후 이 건 발명을 실시함으로써 철근콘크리트 구조물을 보강할 수 있다.
이를 통해 철근콘크리트 구조물을 유지 및 관리하기 위한 보수 주기와 그 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 2는 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 단면도이다.
도 3은 단면이 박리, 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 4는 단면이 박리, 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 단면도이다.
이하 이 건 발명을 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 방법을 나타내는 블록도이고, 손상된 콘크리트 제거(S101), 철근 녹 제거(S102), 콘크리트 표면 청소(S103), 방청성 부착강화재 도포(S104), 단면복구 보수재 충전(S105), 표면보호재로 마감 코팅(S106)의 과정으로 이루어진다. 도 2는 그 구조물의 단면도로서, 콘크리트(10), 철근(20), 방청성 부착 강화제(30), 단면복구 보수재(40), 표면 보호재(50)로 구성된다.
먼저 현장 여건에 맞게 착암기, 워터젯 및 기타 적절한 공법을 사용하여 손상된 콘크리트(10) 부분을 제거(S101)한다. 상기 손상부를 제거한 뒤, 노출된 철근이 심하게 부식되어 인장강도가 부족하다는 것을 발견하거나, 또는 철근콘크리트 구조물의 용도변경 등으로 인해 내하력을 증진시켜야 할 필요성이 있다면, 새로운 철근을 설치하거나 기존 철근에 섬유로드(Rod) 등의 보강재를 설치함으로써 철근콘크리트 구조물을 보강할 수 있다.
상기 손상부가 제거된 상기 콘크리트(10)에 노출된 철근(20)의 녹을 와이어 브러시, 샌드블라스터, 워터-샌드 블라스터 등을 이용하여 깨끗이 제거(S102)한다.
상기 콘크리트(10)의 표면과 녹이 제거된 상기 철근(20) 표면에 존재하는 먼지 및 유류 등의 이물질을 고압수 세척기, 진공청소기 등을 이용해 제거하여 표면을 청소(S103)한다.
상기 콘크리트(10)와 상기 철근(20)의 깨끗이 청소된 표면에, 방청성 부착강화재(30)를 도포(S104)한다.
상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는데, 상기 이온교환수지분말은 고분자 모체에 교환기로서 4급 암모늄 또는 1~3급 아민을 결합시킨 염기성의 음이온교환수지분말로써, 하기 반응식 3과 같이 염소 이온을 고정시킨다.
[반응식 3]
R-OH-+Cl- → R-Cl-+OH- (여기서 R : 수지의 모체)
이 건 발명의 목적에는 겔타입 보다 포러스 타입이 적합하며, 크기는 제한을 두지 않으나 0.3mm~1.3mm의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 방청성 부착강화재(30)를 스프레이어, 롤러, 붓 및 흙손 등을 이용하여 시공하는데, 스프레이 방식으로 벽체를 시공하는 경우 노즐의 각도를 가능한 벽체의 표면과 직각이 되게 하여 노즐과 벽체 표면과의 간격은 0.2m~0.3m를 유지하고, 아래에서 위로 스프레이 하는 것이 바람직하며, 방청성 부착강화재(30)의 시공성을 고려하여 방청성 부착강화재(30)와 혼합수의 배합 중량비는 1:0.20~0.35가 바람직하다.
또한 상기 방청성 부착강화재(30)는 2kg/m2~4kg/m2의 양으로 시공을 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 사용량이 2kg/m2 미만이면 콘크리트(10) 내부에 존재하는 염소 이온의 고정, 철근 표면에 보호피막 형성 및 부착강화 성능이 저하되고, 4kg/m2을 초과하면 건조가 늦어져 후속 공정인 단면복구 보수재(40)가 탈락될 수 있기 때문이다.
이 건 발명의 실시예에 따르면, 상기 방청성 부착강화재(30)는 예시로 이온교환수지분말 7.78중량%~10.79중량%, 시멘트 78.64중량%~80.37중량%, 재분산성 분말수지 8.83중량%~9.85중량%, 혼화제 1.74중량%~2.00중량%을 배합하여 구성할 수 있다.
이러한 조성으로 이루어진 이 건 발명의 실시예에 따른 성분에 대한 수치한정 사유를 설명하면 다음과 같다.
- 이온교환수지분말 : 7.78중량%~10.79중량%
이온교환수지분말이 7.78중량% 미만이면 염소 이온을 고정시키는 성능이 저하되고, 10.79중량%를 초과하면 흡수율이 커져 방청성 부착강화재의 시공성이 저하되기 때문에 그 배합비를 7.78중량%~10.79중량%로 하는 것이 바람직하다.
- 시멘트 : 78.64중량%~80.37중량%
시멘트는 방청성 부착강화재 내에서 바인더 역할을 하고, 철근의 표면에 부동태의 알칼리 보호피막을 형성하는 것으로, 시멘트가 78.64중량% 미만이면 철근에 알칼리성의 피막 형성이 어렵고, 80.37중량%를 초과하면 소성수축균열이 많이 발생되기 때문에 그 배합비를 78.64중량%~80.37중량%로 하는 것이 바람직하다. 보통포틀랜드시멘트, 조강포틀랜드시멘트, 중용열포틀랜드시멘트, 내황산염포틀랜드시멘트, 초속경포틀랜드시멘트 중 1가지 이상을 사용한다.
- 재분산성 분말수지 : 8.83중량%~9.85중량%
재분산성 분말수지는 방청성 부착강화재의 수밀성, 기밀성 및 부착성을 증대시키기 위한 것으로, 재분산성 분말수지가 8.83중량% 미만이면 부착성 부족 등으로 재분산성 분말수지로서의 역할을 하지 못하게 되고, 9.85%를 초과하면 시멘트의 수화반응을 방해하며, 유동성도 매우 커져 시공성이 저하되기 때문에 그 배합비를 8.83중량%~9.85중량%로 하는 것이 바람직하다. 아크릴 분말, 아크릴-스타이렌 분말, 스타이렌-부타디엔 고무 분말, 에틸렌비닐아세테이트 분말 중 1가지 이상을 사용한다.
- 혼화제 : 1.74중량%~2.00중량%
혼화제는 방청성 부착강화재의 방청성, 시공성을 증진시키기 위한 것으로, 혼화제가 1.74중량% 미만이면 방청성 부착강화재의 성질을 개선하는 효과가 저하되고, 2.00중량%를 초과하면 방청성 부착강화재의 이상응결로 인해 품질이 저하되기 때문에 그 배합비를 1.74중량%~2.00중량%로 하는 것이 바람직하다. 고성능감수제, 유동화제, AE감수제, 방청제, 소포제, 경화촉진제, 경화지연제 중 1가지 이상을 사용한다.
상기와 같이 방청성 부착강화재(30)가 도포된 표면에 단면복구 보수재(40)를 충전(S105)한다. 스프레이어, 흙손 및 헤라 등을 이용하여 시공하는데, 벽체의 경우 스프레이 방식으로 시공 시 아래에서 위로 스프레이하고, 노즐의 각도는 가능한 벽체 표면과 직각이 되게 하며 노즐과 벽체 표면과의 간격이 단면복구 보수재(40)의 탈락과 분진을 감소시키기 위해서 0.5m~1.0m를 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 단면복구 보수재(40)의 시공성을 고려하여 단면복구 보수재(40)와 혼합수의 배합 중량비는 1:0.15~0.20로 하는 것이 바람직하다.
상기 단면복구 보수재(40)는 이온교환수지분말과 마그네시아 세라믹 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는데, 이온교환수지분말의 기능은 전술하였다. 상기 마그네시아 세라믹 분말은 하기 반응식 4와 같이 이산화탄소를 고정시키는 역할을 한다.
[반응식 4]
MgO+CO2 → MgCO3
상기 마그네시아 세라믹 분말의 크기는 제한을 두지 않으나 0.6mm~0.9mm의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이 건 발명의 실시예에 따르면, 상기 단면복구 보수재(40)는 예시로 마그네시아 세라믹 분말 3.78중량%~4.48중량%, 이온교환수지분말 3.16중량%~3.38중량%, 시멘트 20.24중량%~30.28중량%, 규사 51.18중량%~59.78중량%, 재분산성 분말수지 1.87중량%~2.24중량%, 혼화재 8.48중량%~10.18중량%, 혼화제 0.32중량%~0.43중량%, 보강섬유 0.08중량%~0.12중량%로 배합하여 구성할 수 있다.
이러한 조성으로 이루어진 이 건 발명의 실시예의 성분에 대한 수치한정 사유를 설명하면 다음과 같다.
- 마그네시아 세라믹 분말 : 3.78중량%~4.48중량%
마그네시아 세라믹 분말이 3.78중량% 미만이면 이산화탄소를 고정시키는 성능이 저하되고, 4.48중량%을 초과하면 단면복구 보수재의 내수성이 떨어지기 때문에 그 배합비를 3.84중량%~4.48중량%로 하는 것이 바람직하다. 고토감람석, 투휘석, 휴마이트 중 1가지 이상을 사용한다.
- 이온교환수지 분말 : 3.16중량%~3.38중량%
이온교환수지분말이 3.16중량% 미만이면 염소이온을 고정시키는 성능이 저하되고, 3.38중량%를 초과하면 흡수율이 커져 단면복구 보수재의 시공성이 저하되기 때문에 그 배합비를 3.16중량%~3.38중량%로 하는 것이 바람직하다.
- 시멘트 : 20.24중량%~30.28중량%
시멘트는 단면복구 보수재 내에서 바인더 역할을 하고, 강도를 증진시키는 것으로, 시멘트가 20.24중량% 미만이면 충분한 강도가 발현되지 못해 단면복구 보수재로서의 역할을 하지 못하고, 30.28중량%를 초과하면 시멘트의 과다한 수화반응열로 인해 표면에 균열이 발생하기 때문에 그 배합비를 20.24중량%~30.28중량%로 하는 것이 바람직하다. 보통포틀랜드시멘트, 조강포틀랜드시멘트, 중용열포틀랜드시멘트, 내황산염포틀랜드시멘트, 초속경포틀랜드시멘트 중 1가지 이상을 사용한다.
- 규사 : 51.18중량%~59.78중량%
규사는 단면복구 보수재의 강도증진과 미세균열의 확장 방지를 위해 사용하는 것으로, 규사가 51.18중량% 미만이면 혼합수의 양이 많아져서 단면복구 보수재의 건조수축이 커지고, 59.78중량%를 초과하면 단면복구 작업시 재료의 리바운드량이 많아지며 복구된 단면의 표면이 매우 거칠어지기 때문에 그 배합비를 51.18중량%~59.78중량%로 하는 것이 바람직하다. 1.2mm~0.7mm로 구성된 5호 규사, 0.7mm~0.35mm로 구성된 6호 규사, 0.1mm~0.35mm메시로 구성된 7호 규사 중 1가지 이상을 사용한다.
- 재분산성 분말수지 : 1.87중량%~2.24중량%
재분산성 분말수지는 단면복구 보수재 내에서 시멘트의 수화생성물과 규사를 견고하게 결합시키고, 단면복구 보수재 내에서 네트워크를 이루는 탄성 막을 형성하여 단면복구 보수재의 기밀성과 수밀성을 증진시키는 것으로, 재분산성 분말수지가 1.87중량% 미만이면 단면복구 보수재의 기밀성과 수밀성이 저하되어 재분산성 분말수지로서의 역할을 하지 못하게 되고, 2.24%를 초과하면 시멘트의 수화반응을 방해하며, 유동성도 매우 커져 압축강도, 시공성이 저하되기 때문에 그 배합비를 1.87중량%~2.24중량%로 하는 것이 바람직하다. 아크릴 분말, 아크릴-스타이렌 분말, 스타이렌-부타디엔 고무 분말, 에틸렌비닐아세테이트 분말 중 1가지 이상을 사용한다.
- 혼화재 : 8.48중량%~10.18중량%
혼화재는 단면복구 보수재의 강도, 수밀성, 기밀성, 황산염 저항성, 현장 작업성 등을 증진시키는 것으로, 혼화재가 8.48중량% 미만이면 단면복구 보수재의 내구성능이 저하되고 10.18%를 초과하면 단면복구 보수재의 응결 이상으로 품질이 저하되므로 그 배합비를 8.48중량%~10.18중량%로 하는 것이 바람직하다. 고강도 실리카흄, 플라이애시 미분말, 메타카올린, 고로슬래그 미분말, 소석회, 팽창재 중 1가지 이상을 사용한다.
- 혼화제 : 0.32중량%~0.43중량%
혼화제는 단면복구 보수재의 작업성, 내구성을 증진시키고, 단면복구 보수재의 경화시간을 조절하는 것으로, 혼화제가 0.32중량% 미만이면 단면복구 보수재의 성질을 개선시키는 효과가 저하되고, 0.43중량%를 초과하면 단면복구 보수재의 강도가 저하되며 유동성이 과다해지고, 품질이 저하되므로 그 배합비를 0.32중량%~0.43중량%로 하는 것이 바람직하다. 고성능감수제, AE감수제, 유동화제, 증점제, 방수제, 경화촉진제, 경화지연제, 소포제 중 1가지 이상을 사용한다.
- 보강섬유 : 0.08중량%~0.12중량%
보강섬유는 단면복구 보수재의 미세 균열이 확장되는 것을 억제하고 인장강도, 휨강도를 증진시킬 뿐만 아니라 화재 시에 콘크리트의 폭열현상을 방지하는것으로, 보강섬유가 0.08중량% 미만이면 단면복구 보수재의 인장강도와 휨강도가 저하되며, 0.12중량%를 초과하면 보강섬유가 뭉쳐지고 스프레이 장비의 노즐이 막혀 시공상의 어려움이 발생하므로 그 배합비를 0.08중량%~0.12중량%로 하는 것이 바람직하다. 강 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 및 폴리비닐알콜 섬유 중 1가지를 사용한다.
상기와 같이 단면복구 보수재(40)로 충전(S105)한 철근콘크리트 구조물의 표면에 표면보호재(50)로 마감 코팅(S106)한다. 상기 표면보호재(50)는 단면이 복구된 구조물의 미적 외관 향상을 위하고, 철근콘크리트 구조물의 완벽한 보호를 위해 대기 중의 이산화탄소 및 화학이온 등의 침투를 억제하기 위한 것으로서, 아크릴, 에폭시, 우레탄 및 폴리우레아 중 1가지 이상을 사용한다. 붓이나 롤러 또는 스프레이로 시공하는데 벽체의 경우 스프레이 방식으로 시공시 아래에서 위로 스프레이하고, 노즐의 각도는 가능한 한 표면과 직각이 되게 하며 간격은 0.2m~0.3m를 유지하는 것이 바람직하다. 마감 코팅하는 것이 필요하지 않을 경우에는 상기 표면 보호재로 표면을 마감 코팅하는 단계를 생략하고 이 건 발명에 따른 방청성 부착강화재와 단면복구 보수재를 사용한 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법으로 보수할 수 있다.
한편, 도 3은 단면이 박리, 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 방법을 나타내는 블록도이고, 손상된 콘크리트 제거(S201), 콘크리트 표면 청소(S202), 방청성 부착강화재 도포(S203), 단면복구 보수재 충전(S204), 표면보호재로 마감 코팅(S205)의 과정으로 이루어진다. 도 4는 그 구조물의 단면도로서, 콘크리트(10), 철근(20), 방청성 부착 강화재(30), 단면복구 보수재(40), 표면 보호재(50)로 구성된다.
철근이 부식되지 않아 노출되지 아니한 상황이므로 손상된 철근콘크리트 구조물을 보수하는 방법에 있어서, 손상부의 깊이는 철근까지 이르지 아니한다. 따라서 철근의 녹을 제거하는 과정이 필요하지 않다. 그러므로 보수 방법에 있어서 손상된 콘크리트를 제거(S201)한 후, 바로 손상부가 제거된 상기 콘크리트의 표면을 청소(S202)하는 단계로 진행하게 된다. 그 외의 공정, 배합물, 배합비 등은 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 방법에서 전술한 바와 동일하다.
이하에서는 이 건 발명에 따른 방청성 부착강화재(30)와 단면복구 보수재(40)를 사용한 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법의 성능에 대하여 시험을 통해 평가하였다.
이때 하기 시험에 사용된 방청성 부착강화재(30)는 염기성 이온교환수지분말 9.54중량%, 보통포틀랜드시멘트 79.32중량%, 아크릴 재분산성 분말수지 9.31중량%, 아질산계 방청제 1.73중량% 및 소포제 0.1중량%인 것을 사용하였다. 단면복구 보수재(40)는 염기성 이온교환수지분말 3.29중량%, 마그네시아 세라믹 분말 3.84중량%, 보통포틀랜드시멘트 25.17중량%, 5호 규사 36.17중량%, 6호 규사 19.48중량%, 아크릴 재분산성 분말수지 2.19중량%, 고강도 실리카흄 3.80중량%, 소석회 5.60중량%, 고성능감수제 0.34중량%, 소포제 0.02중량% 및 폴리비닐알코올 보강섬유 0.10중량%인 것을 사용하였다.
시험 1 : 부착 강도
이 건 발명에 따른 상기 방청성 부착강화재와, 상기 방청성 부착강화재를 도포한 면에 상기 단면복구 보수재를 바른 후, 표준 조건에서의 부착 강도를 평가하기 위해 KS F 4042 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에 따라 시험체를 제조하였다. 그 결과는 아래 표 1과 같이 양 방법 모두 KS 품질기준인 1.0 N/mm2이상으로 나타나 표준 조건에서의 부착강도가 우수함을 알 수 있었다.
이 건 발명에 따른 방청성 부착강화재를 도포한 후와, 방청성 부착강화재를 도포한 면에 단면복구 보수재를 바른 후, 표준 조건에서의 부착 강도 측정결과.
시험 횟수 방청성 부착강화재 방청성 부착강화재
+ 단면복구 보수재		 KS 품질기준
1 2.1 N/mm2 2.1 N/mm2 1.0 N/mm2 이상
2 2.1 N/mm2 1.9 N/mm2
3 2.3 N/mm2 1.9 N/mm2
평균 2.2 N/mm2 2.0 N/mm2
시험 2. 휨 강도 및 압축강도
이 건 발명에 따른 단면복구 보수재의 휨강도 및 압축강도를 평가하기 위해 KS F 4042 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에 따라 시험체를 제조하였다. 그 결과는 아래 표 2과 같이 휨강도는 KS 품질기준인 6.0 N/mm2이상으로 나타났으며, 압축강도는 KS 품질기준인 20.0 N/mm2이상을 매우 상회하는 것으로 측정되어 휨강도와 압축강도가 모두 우수함을 알 수 있었다.
이 건 발명에 따른 단면복구 보수재의 휨 강도 및 압축 강도 측정결과.
시험 횟수 휨강도 압축강도
평가 결과 KS 품질기준 평가 결과 KS 품질기준
1 8.6 N/mm2 6.0 N/mm2 이상 511 N/mm2 20 N/mm2 이상
2 8.8 N/mm2 511 N/mm2
3 8.5 N/mm2 508 N/mm2
평균 8.6 N/mm2 510 N/mm2
시험 3. 염화물이온 침투 저항성
염화물이온 침투 저항성을 평가하기 위해 이 건 발명에 따른 단면복구 보수재와, 방청성 부착강화재를 도포한 면에 단면복구 보수재를 바른 후, KS F 4042 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에 따라 시험체를 제조하였다. 그 결과는 아래 표 3과 같이 양 방법 모두 KS 품질기준인 1000 Coulombs 이하로 나타나 염화물 이온 침투 저항성이 높은 것으로 나타났다.
이 건 발명에 따른 단면복구 보수재를 도포한 후와, 방청성 부착강화재를 도포한 면에 단면복구 보수재를 바른 후의 염화물 이온 침투 저항성 측정결과.
시험횟수 단면복구 보수재 방청성 부착강화재
+ 단면복구 보수재		 KS 품질기준
1 432 Coulombs 382 Coulombs 1000 Coulombs 이하
2 432 Coulombs 380 Coulombs
3 428 Coulombs 379 Coulombs
4 433 Coulombs 384 Coulombs
5 438 Coulombs 385 Coulombs
평균 433 Coulombs 382 Coulombs
시험 4. 중성화 저항성
이 건 발명에 따른 단면복구 보수재의 중성화 저항성을 평가하기 위해 KS F 4042 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에 따라 시험체를 제조하였고, 그 결과는 아래 표 4와 같이 KS 품질기준인 2.0 mm 이하로 나타나 이 건 발명에 따른 단면복구 보수재의 중성화 저항성이 우수한 것으로 나타났다.
이 건 발명에 따른 단면복구 보수재의 중성화 저항성 측정결과.
시험횟수 단면복구 보수재 KS 품질기준
1 1.1 mm 2.0 mm 이하
2 1.2 mm
3 1.1 mm
평균 1.1 mm
10 : 콘크리트 20 : 철근
30 : 방청 접착증진재 40 : 단면복수 보수재
50 : 표면 보호재

Claims (8)

  1. 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법에 있어서,
    철근콘크리트 구조물의 콘크리트(10)의 손상부를 제거하는 단계(S101);
    상기 손상부가 제거된 상기 콘크리트(10)의 표면에, 노출된 철근(20)의 녹을 제거하는 단계(S102);
    상기 콘크리트(10)의 표면과 녹이 제거된 상기 철근(20)의 표면을 청소하는 단계(S103);
    상기 콘크리트(10)와 상기 철근(20)의 청소된 표면에 방청성 부착강화재(30)를 도포하는 단계(S104);
    상기 방청성 부착강화재(30)가 도포된 표면에 단면복구 보수재(40)를 충전하는 단계(S105); 및
    상기 단면복구 보수재(40)로 충전된 철근콘크리트 구조물의 표면에 표면보호재(50)로 마감 코팅하는 단계(S106)를 포함하며,
    상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말 7.78중량%~10.79중량%, 시멘트 78.64중량%~80.37중량%, 재분산성 분말수지 8.83중량%~9.85중량%, 혼화제 1.74중량%~2.00중량%로 이루어지고, 상기 단면복구 보수재(40)는 마그네시아 세라믹 분말 3.78중량%~4.48중량%, 이온교환수지분말 3.16중량%~3.38중량%, 시멘트 20.24중량%~30.28중량%, 규사 51.18중량%~59.78중량%, 재분산성 분말수지 1.87중량%~2.24중량%, 혼화재 8.48중량%~10.18중량%, 혼화제 0.32중량%~0.43중량%, 보강섬유 0.08중량%~0.12중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근이 노출된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면보호재(50)는 아크릴, 에폭시, 우레탄 및 폴리우레아 중 1가지 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법.
  5. 단면이 박리 또는 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법에 있어서,
    철근콘크리트 구조물의 콘크리트(10)의 손상부를 제거하는 단계(S201);
    상기 손상부가 제거된 상기 콘크리트(10)의 표면을 청소하는 단계(S202);
    상기 콘크리트(10)의 청소된 표면에 방청성 부착강화재(30)를 도포하는 단계(S203);
    상기 방청성 부착강화재(30)가 도포된 표면에 단면복구 보수재(40)를 충전하는 단계(S204); 및
    상기 단면복구 보수재(40)로 충전된 철근콘크리트 구조물의 표면에 표면보호재(50)로 마감 코팅하는 단계(S205)를 포함하며,
    상기 방청성 부착강화재(30)는 이온교환수지분말 7.78중량%~10.79중량%, 시멘트 78.64중량%~80.37중량%, 재분산성 분말수지 8.83중량%~9.85중량%, 혼화제 1.74중량%~2.00중량%로 이루어지고, 상기 단면복구 보수재(40)는 마그네시아 세라믹 분말 3.78중량%~4.48중량%, 이온교환수지분말 3.16중량%~3.38중량%, 시멘트 20.24중량%~30.28중량%, 규사 51.18중량%~59.78중량%, 재분산성 분말수지 1.87중량%~2.24중량%, 혼화재 8.48중량%~10.18중량%, 혼화제 0.32중량%~0.43중량%, 보강섬유 0.08중량%~0.12중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단면이 박리 또는 박락된 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 표면보호재(50)는 아크릴, 에폭시, 우레탄 및 폴리우레아 중 1가지 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구하는 보수방법.
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