무기질계 균열주입제 및 이를 이용한 균열 콘크리트 보수공법

무기질계 균열주입제 및 이를 이용한 균열 콘크리트 보수공법{Inorganic injecting materials and Repairing method of Concrete Structure by Using Cementitious inorganic injecting materials}

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열 부위에 주입하는 무기질계 균열주입제 및 이를 이용한 균열 콘크리트 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물에 주입된 후 속경제에 의해 빨리 양생이 이루어져 균열보수 작업시 균열부위로 지속적으로 유입되는 유수에 의한 2차 균열을 줄임으로써 작업성을 향상시킬 수 있고, 내마모재를 통해 마모성 향상 및 화학적 침식을 방지하여 추가 균열을 방지할 수 있으며, 발포제 및 팽창제를 통한 공극을 메워줌으로써 충진성을 확보하면서 접착제 발포제를 통해 부착력을 향상시킬 수 있는 무기질계 균열주입제 및 이를 이용한 균열 콘크리트 보수공법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 일정시간이 되면 환경적 요인이나 노화로 인해 열화되어 균열이 발생하게 된다.

상기와 같이 콘크리트 구조물에 발생한 균열부위는 보수를 하지 않게 되면 균열부위가 더욱 확대되어 강도에 지대한 영향을 미치게 된다.

한편, 상기와 같이 균열부위가 발생한 콘크리트 구조물의 보수를 하기 위한 방법은 다양하게 시도되고 있으며, 이 중 하나로, 콘크리트 균열 부위 내에 주입재를 주입하는 방식이 이용되고 있다.

상기 주입재를 통한 콘크리트 구조물 보수는 에폭시, 우레탄, 시멘트 모르타르 등 다양한 주입재를 균열부위 환경에 적절히 적용하고 있다.

통상적으로 콘크리트 구조물의 바닥면에는 시멘트 모르타르를 통한 방법이 많이 이용되고 있으며, 시멘트 모르타르는 시멘트에 물, 속경제 등을 혼합한 주입재를 콘크리트 구조물 바닥면에 천공한 후 균열부위로 주입하는 것이 일반적이다.

하지만, 상기와 같은 콘크리트 구조물 균열부위에 주입하는 시멘트 모르타르는 단순히 시멘트, 물, 속경제만을 혼합하여 이루어져 있어, 염화칼슘, SOx, NOx 등에 의한 화학적 침식작용에 의해 균열부위에 주입한 주입재가 재차 열화되어 콘크리트 구조물의 열화를 촉진하는 문제점이 있었다.

또한, 주입재에 포함되어 있는 물이 시간이 지나면서 증발하면서 수축이 발생하게 되어 콘크리트 구조물 균열부위와 주입재 간에 간격이 벌어지게 되어 보수의 효율성이 저하되는 문제점이 지적되어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무기질계 균열주입제는 충진제인 미분말 시멘트 40 ∼ 50중량%, 내마모재인 나트륨 분말 25 ∼ 35중량%, 속경제인 알루미네이트 10 ∼ 20중량%, 중합폴리머계, 황산염계 가소제 5 ∼ 10중량%, 운모 5 ∼ 8중량%, 접착제로서 일라이트 또는 벤토나이트인 미분말 점토광물 3 ∼ 5중량%, 디아조아미노벤젠 또는 탄산수소나트륨 군에서 선택된 어느 하나의 비금속계 발포제 1 ∼ 5중량%, 팽창제인 알루미나 파우더 0.01 ∼ 1중량%, 폴리카르본산계 분산제 0.1 ∼ 0.4중량%, 멜라민계 유동화제 0.01 ∼ 0.6중량%, 증점제인 메셀로우스 0.01 ∼ 0.5중량%, 폴리머인 폴리비닐알콜 0.5 ∼ 2중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 무기질계 균열주입제를 이용한 균열 콘크리트 보수공법은 콘크리트 구조물에 발생한 균열부위를 확인한 후 천공수단을 이용하여 균열부위를 관통할 수 있도록 천공을 형성하는 천공단계와; 충진제인 미분말 시멘트 40 ∼ 50중량%, 내마모재인 나트륨 분말 25 ∼ 35중량%, 속경제인 알루미네이트 10 ∼ 20중량%, 중합폴리머계, 황산염계 가소제 5 ∼ 10중량%, 운모 5 ∼ 8중량%, 접착제로서 일라이트 또는 벤토나이트인 미분말 점토광물 3 ∼ 5중량%, 디아조아미노벤젠 또는 탄산수소나트륨 군에서 선택된 어느 하나의 비금속계 발포제 1 ∼ 5중량%, 팽창제인 알루미나 파우더 0.01 ∼ 1중량%, 폴리카르본산계 분산제 0.1 ∼ 0.4중량%, 멜라민계 유동화제 0.01 ∼ 0.6중량%, 증점제인 메셀로우스 0.01 ∼ 0.5중량%, 폴리머인 폴리비닐알콜 0.5 ∼ 2중량%로 이루어진 무기질계 균열주입제를 제조하는 무기질계 균열주입제 제조단계와; 상기 콘크리트 구조물에 형성한 천공에 주입구를 설치하고, 상기 주입구와 주입수단을 연결한 후 주입수단에 무기질계 균열주입제 제조단계에서 제조한 무기질계 균열주입제를 채워 콘크리트 구조물에 무기질계 균열주입제를 주입하는 주입단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 콘크리트 구조물에 주입된 후 속경제에 의해 빨리 양생이 이루어져 균열보수 작업시 균열부위로 지속적으로 유입되는 유수에 의한 2차 균열을 줄임으로써 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 내마모재를 통해 마모성 향상 및 화학적 침식을 방지하여 추가 균열을 방지할 수 있다.

아울러, 발포제 및 팽창제를 통한 공극을 메워줌으로써 충진성을 확보하면서 접착제 발포제를 통해 부착력을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.

이하, 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 충진제인 미분말 시멘트 40 ∼ 50중량%, 내마모재인 나트륨 분말 25 ∼ 35중량%, 속경제인 알루미네이트 10 ∼ 20중량%, 중합폴리머계, 황산염계 가소제 5 ∼ 10중량%, 운모 5 ∼ 8중량%, 접착제로서 일라이트 또는 벤토나이트인 미분말 점토광물 3 ∼ 5중량%, 디아조아미노벤젠 또는 탄산수소나트륨 군에서 선택된 어느 하나의 비금속계 발포제 1 ∼ 5중량%, 팽창제인 알루미나 파우더 0.01 ∼ 1중량%, 폴리카르본산계 분산제 0.1 ∼ 0.4중량%, 멜라민계 유동화제 0.01 ∼ 0.6중량%, 증점제인 메셀로우스 0.01 ∼ 0.5중량%, 폴리머인 폴리비닐알콜 0.5 ∼ 2중량%로 구성된 무기질계 균열주입제를 제공한다.

상기 무기질계 균열주입제 중 충진제인 미분말 시멘트는 통상적으로 이용하는 것으로 본 명세서에서는 상세한 설명은 생략하도록 한다.

다만, 본 발명에서의 미분말 시멘트는 임계치 미만으로 혼합할 경우 충진성과 강도가 저하되고 임계치를 초과하였을 경우에는 물성변화가 심하여 상기에서 제시한 임계치 내로 혼합하는 것이 바람직하다.

다음으로, 내마모재인 나트륨분말은 리튬, 칼륨, 루비듐, 세숨 및 프랑슘과 함께 주기율표 1족에 속하는 알칼리 금속으로 성질은 전기가 잘 통하고 무른 편이어서 칼을 통해 쉽게 자를 수 있으며, 물과 반응하여 염기성 용액이 되는 금속물질이다.

상기 나트륨분말은 콘크리트 구조물의 열화의 원인 중 하나인 화학적 침식에 의한 균열부위에 주입되어 알칼리화시키도록 작용하여 염화칼슘, SOx, NOx 등에 의한 화학적 침식을 방지할 수 있으며 내마모성을 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다.

이러한, 나트륨분말은 상술한 임계치 미만으로 혼합할 경우 내마모성 및 내화학성이 저하되는 문제점이 발생하게 되고, 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 전체적인 강도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 속경재인 알루미네이트는 비중이 1.50±0.02(20℃)인 무기질 화합물로 속경제로서 낮은 사용량에서도 속경성이 우수하고 부착성 리바운드 개선 성능이 뛰어나다.

이러한 알루미네이트는 임계치 미만으로 혼합할 경우 콘크리트의 양생 기간이 지연되어 콘크리트 구조물의 균열부위에서 누수되는 유수에 의해 부착력이 저하되는 문제점이 발생하게 되고, 임계치를 초과하였을 경우에는 급속한 급결현상 발생으로 인해 조기에 양생이 이루어져 작업성이 현저히 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 가소제는 중합 폴리머계 또는 황삼염계로서, 프탈산과 옥틸 알코올의 반응으로 만들어지는 액체 에스터인 프탈산아이옥틸(DOP : di-octyl-phthalate), 옥틸알코올과 아디프산의 에스터화 반응에 의하여 만들어지는 아디프산디옥틸(DOA : dioctyl adipic acid), 인산에 새개의 크레솔이 결합한 에스터인 인산트라이크레실(TCP : tricresyl phosphate) 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사용한다.

이러한, 가소제는 무기질계 균열주입제에 가소성을 부여함으로써 무기질계 균열주입제 주입시 유연성을 부여해 작업성 향상 및 충진성을 증진시키도록 작용하게 된다.

이러한, 가소제는 임계치 미만으로 혼합할 경우 무기질계 균열주입제의 유연성 저하에 따른 주입이 원활히 이루어지지 않게 되어 작업성이 저하되고, 임계치를 초과하였을 경우에는 접착성 및 부착성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 운모는 백운모, 흑운모, 금운모, 레피돌라이트, 일라이트 중 어느 하나의 성분으로 이루어져 있으며, 본 발명에서는 미세분말형태를 이용하여 충진성을 더욱 증진시키고자 이용하게 된다.

특히, 상기 운모는 화학적인 성분이 포함되지 않아 환경유해물질이 발생하지 않기 때문에 친환경적이다.

이러한 운모는 임계치 미만일 경우 충진성 및 작업성이 저하되고, 임계치를 초과하여 사용할 경우에는 유동성이 저하되어 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

다음으로, 접착제인 점토는 미립자화된 일라이트 및 벤토나이트를 이용한다.

이러한 접착제는 균열부위에 주입식 콘크리트 주입시 부착을 증진시키고 접착성능을 보강하면서 환경성을 향상시키는 작용을 하게 된다.

특히, 상기 접착제는 단위무게당 표면적이 넓어 수분 및 양분의 보유력이 강하여 접착능력 이외에 방수성능을 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다.

상기 접착제는 임계치 미만으로 혼합할 경우 접착성능 및 부착성능이 저하되고, 임계치를 초과할 경우 과도한 접착성능 및 부착성능으로 인해 균열부위에 주입시 주입이 원활히 이루어지지 않아 작업성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 발포제는 디아조아미노벤젠 또는 탄산수소나트륨 중 선택된 어느 하나의 성분을 이용하며, 콘크리트 또는 시멘트풀과 부착성을 개선하기 위해 이용한다.

특히, 상기 발포제는 팽창제를 도와 공극의 충진성을 더욱 향상시키도록 작용하게 된다.

이러한 발포제는 임계치 미만일 경우 공극충진성이 저하되고, 임계치를 초과할 경우 무기질계 균열주입제의 주입이 어려워 작업성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로 , 알루미나 파우더는 무기질계 균열주입제가 콘크리트 구조물에 주입된 후 수분증발에 의해 수축되어 균열부위의 충진이 제대로 이루어지지 않는 현상을 방지한다.

즉, 팽창성을 증진시켜 크랙 방지 및 충진성을 보강하기 위한 것으로 종래의 칼슘술퍼알루미네이트보다 팽창성이 우수하다.

이러한 알루미나 파우더는 초기 팽창성을 증진시켜 공극을 최소화시킬 수 있도록 작용하게 된다.

상기 알루미나 파우더는 임계치 미만으로 혼합하였을 경우 초기에 팽창성이 저하되어 크랙이 발생할 우려가 있고, 임계치를 초과할 경우에는 과팽창이 발생되는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 폴리카르본산계 분산제는 물성을 분산시켜 제품의 혼합성을 증진하기 위한 것으로 임계치 미만일 경우에는 작업성이 저하되고 임계치를 초과할 경우에는 강도저하가 발생하게 된다.

다음으로, 멜라민계 유동화제는 제품의 유동성을 위해 혼합하는 것으로 임계치 미만으로 혼합할 경우 유동성이 작아 작업성이 저하되고, 임계치를 초과할 경우에는 너무 물러서 강도저하 및 블리딩이 발생하는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 증점제인 세롤로오스는 증점효과를 증진시키기 위한 것으로 임계치 미만일 경우 블리딩 현상을 초래하고 임계치를 초과할 경우에는 강도저하 및 작업성저하를 초래할 수 있다.

아울러, 폴리머 개질제인 폴리비닐알콜은 본 발명의 무기질계 균열주입제에 수밀성 및 기밀성을 보완할 목적으로 혼합하는 것으로, 임계치 미만으로 적용할 겨우 수밀성 및 기밀성이 저하되고, 임계치를 초과할 경우에는 전체적인 강도를 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 무기질계 균열주입제는 물과 혼합하여 사용하는 것으로 적용되는 콘크리트 구조물에 따라 무기질계 균열주입제 : 물을 1 : 0.1 ∼ 1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 무기질계 균열주입제를 이용한 콘크리트 구조물 보수공법을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 콘크리트 구조물에 발생한 균열부위를 확인한 후 드릴과 같은 천공수단을 이용하여 콘크리트 구조물에 천공을 형성하도록 한다.(천공단계)

이때에, 상기 천공은 균열부위를 관통할 수 있도록 형성하도록 하며, 콘크리트 구조물에서 발생하는 누수의 양이 많을 때에는 다수의 천공을 형성하도록 한다.

한편, 상기 천공단계와 동시에 충진제인 미분말 시멘트 40 ∼ 50중량%, 속경제인 알루미네이트 10 ∼ 20중량%, 팽창재인 칼슘 설포알루미네이트 5 ∼ 10중량%, 내마모재인 나트륨분말 25 ∼ 35중량%, 폴리카르본산계 분산재 0.1 ∼ 0.4중량%, 멜라민계 유동화제 0.01 ∼ 0.6중량%, 증점제인 세룰로오스 0.01 ∼ 0.5중량%, 폴리머인 폴리비닐알콜 0.5 ∼ 2중량%로 이루어진 무기질계 균열주입제를 제조한다.(무기질계 균열주입제 제조단계)

그런 후, 상기 콘크리트 구조물에 형성한 천공에 주입구를 설치하고, 상기 주입구와 주입수단을 연결한 후 주입수단에 무기질계 균열주입제 제조단계에서 제조한 무기질계 균열주입제를 채워 콘크리트 구조물에 무기질계 균열주입제를 주입하여 작업을 완료한다.(주입단계)

상기 주입단계에서의 주입구는 통상적으로 이용하는 패카, 고무호스 등을 설치하도록 하며, 이때에, 상기 주입구의 설치 깊이는 주입수단을 통해 무기질계 균열주입제의 주입시 주입구에서 무기질계 균열주입제가 새어나오지 않을 정도의 깊이로 설치하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 주입단계에서 콘크리트 구조물에 무기질계 균열주입제를 주입하는 양은 콘크리트 구조물에 주입된 주입식 콘크리트 구조물이 더 이상 주입되지 않아 콘크리트 구조물에 형성한 천공으로 무기질계 균열주입제가 새어나올때 까지 실시하여 주입량을 확인할 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.