콘크리트 단면복구공법 필요성, 개요, 방법, 재료 등 알아보기

콘크리트 단면복구는 콘크리트 구조물의 손상과 열화를 방지하고, 복원하는 공법입니다. 콘크리트 단면복구의 필요성, 방법, 장점에 대해 알아보세요.

콘크리트 단면복구의 필요성

콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따라 환경적인 요인이나 사용적인 요인으로 인해 점차 열화 됩니다.. 특히, 콘크리트의 중성화는 철근의 부식을 촉진시키고, 철근의 팽창은 콘크리트의 균열과 탈락을 유발합니다. 이러한 현상은 구조물의 강도와 내구성을 저하시키고, 최악의 경우에는 붕괴 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서, 콘크리트 단면복구는 구조물의 안전성을 확보하고, 수리비용을 절감하고, 재난을 예방하기 위해 필요한 작업입니다.

단면복구공법 개요

콘크리트 단면 결손부중 박락(파손) 및 철근 노출부는 내구성 저하방지를 위하여 단면복구공법을 사용하여 보수를 실시하는데, 콘크리트 표면을 피복하여 철근부식 등의 내구성 저하의 원인이 되는 물질의 침투를 억제함으로써 구조물의 내구성 저하를 방지하는 공법으로서 침투막제, 접착제, 단면 보수재, 철근방청재의 조합에 의한 공법이다.

콘크리트 단면복구 방법

콘크리트 단면복구의 방법은 손상 정도와 형태, 위치, 목적 등에 따라 다양하게 선택할 수 있습니다. 일반적으로, 다음과 같은 순서로 진행됩니다.

• 손상 부위의 조사 및 평가: 손상 원인과 범위, 깊이, 정도 등을 파악하고, 보수 방법과 재료를 결정합니다.
• 손상 부위의 제거 및 청소: 손상된 콘크리트와 부식된 철근을 적절한 도구로 제거하고, 먼지나 오염물질을 청소합니다.
• 철근의 보호 및 보강: 제거된 철근에 방청제나 보강재를 도포하거나, 필요에 따라 추가적인 철근을 설치합니다.
• 보수 몰탈의 혼합 및 도포: 선택한 보수 몰탈을 제조사의 규정에 따라 혼합하고, 흙손이나 스프레이기 등으로 손상 부위에 도포합니다.
• 보수 몰탈의 마무리 및 경화: 도포된 보수 몰탈을 기존 콘크리트와 평탄하게 마무리하고, 적절한 온도와 습도에서 경화시킵니다.
• 표면 처리 및 양생: 경화된 보수 몰탈에 표면 처리재나 방수재를 도포하고, 양생 작업을 수행합니다.

단면복구 시 털어내기 작업 범위

단면복구 시 털어내기 작업은 콘크리트 표면의 상황을 봐서 판단하는 것이 아니고 다음의 항목 및 아래 그림을 참고하여 털어내기 범위나 형상을 결정하는 것이 좋다.

열화부분을 고려한 털어내기 범위

보수 개소의 콘크리트를 털어낼 때에 탄산화 등에 의한 취약한 부분을 남기면, 기설 콘크리트와 복구재료와의 충분한 부착강도를 얻을 수 없을 뿐 아니라, 균열이나 철근부식 재발의 원인이 된다. 따라서, 부재 내력에 영향을 미칠 수 없는 범위에서 열화 부분을 모두 제거할 필요가 있다. 열화부분을 효과적으로 확인하기 위해서는 탄산화깊이나 알칼리 반응성 생성물의 측정 등 열화요인과 관련된 시험을 실시하는 것이 바람직하다.

철근의 녹을 고려한 털어내기 범위

콘크리트의 열화 부분을 충분하게 제거하여도 철근의 부식범위는 이 부위보다 넓은 경우가 대부분이다. 이 경우는 박락되어 노출된 부분의 철근 청소를 실시하여도 그 전후는 녹이 잔존한 채 남아있게 된다. 이 상태에서 단면복구를 실시하면 보수된 범위는 마이너스(-), 그 전후는 플러스(+)의 macro cell 부식이 생겨서 철근부식이 주위로 확산되어 보수효과가 적어지는 결과를 나타내는 경우가 많다.

따라서, 녹제거를 확실하게 할 수 있도록 철근표면의 전면에 녹이 나오고 있는 부분(면 녹의 부분)뿐만 아니라, 이것과 인접하면서 녹이 점상으로 나타나는 비교적 건전한 부분(점 녹의 부분)이 드러나는 범위까지 털어낼 필요가 있다. 한편, 털어내기 전에 면 녹의 범위를 파악하기 위해서는 자연전위 보정법에 근거하고 보정자연전위에서 -350mV보다 낮은 전위를 가리키는 부분이 이것에 해당한다.

또한 같은 이유로 녹의 제거는 철근의 전 주변에 대하여 실시하여야 하고, 철근은 박락된 부분(면)에서부터 뒷부분까지 파취 할 필요가 있다. 이것은 단면복구재가 철근을 둘러싸는 것에 의한 부착성 향상에도 유효하다.

털어내기 형상

콘크리트와 단면복구재와는 일반적으로 열팽창율이 다르기 때문에 복구재의 단부가 접시형상으로 되어 있으면, 온도신축에 의해 그 부분으로부터 박리현상을 보이는 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해 털어내기시 단부가 접시형상으로 되는 것을 피하고, 될 수 있는 한 수직에 가까운 각도로 깊이 털어내는 것이 중요하다.

철근의 방청 처리

털어내기에 의해 노출된 철근의 녹 제거는 특히 정성껏 실시할 필요가 있다. 일반적으로 와이어 브러시를 이용할 수 있는 것이 많지만, 보다 확실한 녹제거 방법은 샌드 블라스트, 워트제트 등을 쓰는 것이 좋다.

녹을 제거한 후는 철근에 방청재를 도포한다. 방청재에는 녹방지 도료, 아질산염계 방청재, 염분흡착제를 사용한 시멘트계 방청형 보수재가 있다. 일반적으로 철근부식의 억제는 철근부식효과가 있는 아질산염 이온이 함유된 것이 효과적이다.

액산의 아질산칼륨이나 아질산리튬을 철근이나 박락면에 직접 도포하여 아질산염이온을 같이 배합한 아질산염계 방청재가 있다. 염화물에 의한 부식의 경우 유효한 도포량은 아질산 이온량과 염화물량의 비율을 관리하여야 하며 많은 양의 충전이 필요한 경우 Paste나 모르터 등을 혼합하여 사용하는 등의 검토가 필요하다. 또한 최근 개발된 염분흡착재를 이용한 방청재는 해수성분을 함유한 수분이 있는 개소의 철근부식에 대응하여 아질산 이온을 도입 또는 함유한 염화물량의 저감효과가 있다.

염분흡착재는 콘크리트 제체중의 유해한 염화물이 흡착되어 저감 되는 동시에 염분흡착제 자신이 기다리고 있는 아질산 이온을 방출하는 것에 의해 높은 방식재 효과를 얻을 수 있다.

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단면복구 재료

복구재의 선정은 열화의 요인, 손상 상황, 누수 상황 등을 감안하고, 기설의 철근이나 콘크리트와의 부착성, 시공성, 재료특성 등을 평가하고 시공개소에 적합한 것을 채용 할 필요가 있다. 특히 사용실적이나 적절한 시험방법 등에 의해 품질, 성능을 확인할 수 있는 복구재를 사용하는 것이 바람직하다. 단면복구재는 저수축성이 요구되며, 복구재 충전 후 경화전에 우려할만한 차량진동을 받는 부위는 조강형을 사용하고, 아치부나 슬래브 하면 등 시공성을 중시할 경우는 경량형을 사용하고, 거푸집을 설치해서 충전할 경우는 고유동형을 사용하는 방안을 검토하여야 한다.

일반적으로 단면복구재를 충전하기 전에 프라이머를 도포하는 경우가 많다. 프라이머는 기설 콘크리트와 복구재의 부착성 향상을 목적으로 한 에폭시 수지계, 복구재의 수분이 기설 콘크리트에 흡수되어 경화에 필요한 수분이 결핍하는 「드라이 아웃」방지를 목적으로 한 수성 에멀션을 주재로 하는 재료 등이 있다.

구 분		개 요
유기계	수지모르터 (에폭시수지 등)	에폭시 등의 수지와 잔골재를 이용한 모르터로 고강도, 수밀, 경량, 접착성이 뛰어나고 섞어쓰기 용이하나 고가임
무기계	폴리머 시멘트 모르터	시멘트에 SBR, 포키시 등의 수지를 첨가한 모르터로 고강도, 수밀성 양호
	무수축 모르터	팽창재가 함유된 건조수축을 보상하는 것에 의해 억제하는 모르터

단면복구시 유의 사항

• Lath 철망이나 Wire Mesh를 끼울 경우는 박리현상이 발생되지 않게 충분히 고정한 뒤 단면복구재를 충전한다.
• 철근방청재, 프라이머, 단면복구재는 동일 제작사의 제품을 사용하거나 서로 양호한 조합의 물건을 이용한다.
• 보수 깊이가 깊은 개소의 충전은 여러 층으로 시공할 경우 경계부위가 부착상의 약점이 되기 쉬우므로 정확한 작업이 요구된다.
• 보수한 단면복구재가 낙하할 가능성이 있는 부위는 중점적으로 검사 및 점검을 실시한다.
• 털어내기 작업시 콘크리트 분진으로 인한 대기오염을 방지하기 위해 집진시설이나 물분사 등을 실시하여 도로 주변의 환경오염에 주의하여야 한다.

콘크리트 단면복구의 장점

콘크리트 단면복구는 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 구조물의 강도와 내구성을 회복하고, 붕괴 위험을 줄일 수 있습니다.
• 구조물의 미관을 개선하고, 부식과 침식을 방지할 수 있습니다.
• 구조물의 수명을 연장하고, 재건축 비용을 절감할 수 있습니다.
• 공사 기간과 비용이 적고, 시공이 간편하고 안전합니다.
• 환경 친화적인 재료를 사용할 수 있습니다.

마치며

콘크리트 단면복구는 콘크리트 구조물의 안전성과 내구성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 과정은 전문적인 지식과 기술을 필요로 하며, 다양한 도구와 자재가 사용됩니다. 콘크리트 단면복구는 손상된 콘크리트 구조물을 원래의 상태로 복원하고, 노후화와 추가적인 손상을 방지하는 데 기여합니다. 이로써 구조물의 수명을 연장하고, 경제적인 효과를 가져옵니다.

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