Transcript 보수공사의 다양한 시공방법

지하구조물(콘크리트)의 방수및
누수균열 안전관리 기술
- 누수균열 보수 국제표준 이해 –
ISO TR 16475/ACMC-L3-006(TR-02)
2011. 6. 8
서울과학기술대학교 건설기술연구소
방수기술연구센터
교수 오상근
(ISO/TC 71/SC 7/WG 3, Convener)
목 차
1 . 콘크리트 구조물의 균열로 인한 누수의 문제점
2. 누수균열의 원인 및 조건
3. 보수재의 요구성능
4. 보수재료
5. 보수공사의 다양한 시공방법
6. 보수부의 성능평가
7. 결론
8. 일반지침(예)
1. 콘크리트 구조물의 균열로 인한
누수 현황
1. 1 콘크리트 구조물의 내구적 안전의 중요성
① 경제발전과 더불어 사회기반시설물의 증가와 초고층·저심도·장
대화 되면서 설계 ·구조·시공 기술, 재료성능은 발전하였으나,
② 여전히 콘크리트 균열에 의한 누수는 많은 건설현장에서 지적
사항으로 대두되고 있음(국내외적으로 같은 현황임).
③ 따라서 콘크리트 시설물의 장기적 내구안전성 확보를 위한 방수
및 누수 균열 보수에 관한 유지관리 기술의 재검토와 표준화가 요
구됨.
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1.2. 균열누수 관리대상 시설물
구
분
시설명
지하 공동구
토
목
분
야
건
축
분
야
터
널
수조 시설
지하교통시설
전력구, 통신구,
산악도로 및 철도 터널, 지하터널, 인공터널
상/하수도 수처리 시설(정수장, 오폐수처리장), 축산폐수시설
지하철, 지하도로
교
량
교량상판
지
붕
모든 건축물(옥상 슬래브)
외
벽
콘크리트, PC 구조물, 커튼월 등 모든 건축물의 지상/지하 외벽
지하 주차장
수 영 장
저장시설 (창고등)
기
타
대상 구조물
모든 건축물
건물 내부 설치 모든 수영장
유류, 탄약 및 무기고, 화학약품, 농수산물, 각종유통물품 저장소
수중 구조물
해저 터널
인공 지반
녹화 시설
옥상녹화, 벽면녹화, 콘크리트 기반(인공 지반) 녹화 등
댐/수로
수밀콘크리트
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1.3 콘크리트의 성능 저하 요인(내구수명단축, 강도저하)
성능저하요인
① 중 성 화
발생
환경
피해발생
시
점
자연환경
(CO2)
장기(5년~)
사용상의 피해
일 상 적
피해대상
안전상
의인식
도
구조체
보통
구조체
보통
일상적대응
도(설계반영)
대응기술
의유
무
철근부식
(콘크리트박락현상)
해
자연환경
(Cl이온)
장기(5년~)
③ 알칼리골재반응
제조
(재료)
장기(10년)
균열
구조체
미약
조
조
④ 화학적 침식(산성)
사용환경
자연환경
중기(1년~)
콘크리트표면침식
구조체
미약
사
사
⑤ 동결융해
자연환경
중․장기
(1년~)
콘크리트표면침식
구조체
미약
대
대
중요
상
상
② 염
⑥ 균
열
건조균열
(표면,관통균열)
구조체
제조환경
사용환경
자연환경
단기
(1년이내)
콘크리트침식
철근 부식
⑦ 지진, 태풍에 의한 붕괴
자연환경
순간
구조물 붕괴
구조체,
인명,재산
중요
⑧ 화재에 의한 손상
사용환경
순간
콘크리트 및 철근파
열, 구조물붕괴
구조체,
인명,재산
중요
누수균열(관통균열)
구조체,내부
시설․물품등
사용환경
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콘크리트 구조물의 누수 사례
1. 해안지역 구조물의 누수
상판 슬래브 균열 누수로
철근 부식(녹물, 박리 )
콘크리트 구조물의 누수 사례
2. 진동발생 구조물(철도·발전실 등 진동 설비 구조물)의 누수
콘크리트 구조물의 누수
3. 상하수도 구조물 누수 및 부식
산·염소 함유 화학수에 의한 부식/균열 열화 촉진
콘크리트 구조물의 누수 사례
4. 건축물의 누수
슬래브, 천정 및 벽체 누수에 의한 사용성, 안전성 등의 저하
콘크리트 구조물의 누수 사례
5. 인공지반 녹화(옥상 녹화) 공간의 누수
인공지반(콘크리트) 구조물의 식물뿌리 침해의 의한 방수층 손상
2. 누수 균열의 환경 분석
누수 균열의 환경 분석
찢김
수
철근부식
들뜸
압
(NaCl2
↑
Sea Water
etc.)
벌어짐
콘크리트
침식
이어치기부
누수
Waterproofing Layer
1. 화학적 환경
- 누수균열의 환경적 영향이란 상시 나타나는 온도 및 습도 변화, 지하수(침입수)의
화학적 성분, 지하수에 의한 유실성 등 자연환경조건에서 보수재의 성능 변화에 영향
을 주는 조건.
-이들 요소는 누수균열 보수재의 부착성능, 수밀성능, 화학적 안전성능, 유실 안전성
능 등에 안전성 및 내구성에 큰 영향을 미치므로, 성공적 보수가 되기 위해서는 해당
환경 영향에 적합한가를 평가하는 시험 방법을 통하여 이에 적합한 재료를 사용.
누수 균열의 환경 분석
2. 물리적 환경
-누수 균열의 물리적 영향이란 온도에 의한 수축 및 팽창 작용, 부등침하, 차량에 의한 진동, 지하
수의 수압 등 콘크리트 바탕체의 균열 및 보수재에 상호 역학적인 작용이 발생함으로서 보수재의
성능에 영향을 주는 조건.
-이들 요소는 누수균열 보수재의 장기적 부착성능, 수밀성능, 파괴 저항 성능(거동 대응성), 찢김
저항 성능 등에 큰 영향을 미치므로, 성공적 보수가 되기 위해서는 해당 물리적 영향에 적합한가를
평가하는 시험 방법을 통하여 이에 적합한 재료를 사용.
3. 누수 균열 보수재의 요구성능
보수재의 요구성능
보수재의 요구성능
- 유실저항성
: 물의 유속에 의해 점착 및 접착성을 유지하는 성능
1. 화학적 조건 - 내화학성
: 토양의 각종 성분 및 알칼리, 산성 등으로부터 견디는 성능
- 온도의존성
온도변화에 견디는 성능
- 습윤면 부착안전성
: 지하수 및 습윤조건으로 점·접착성을 확보하는 성능
2. 물리적 조건 - 투수저항성
: 투수되지 않고 점·접착성을 유지하는 성능
- 거동대응성
: 균열거동에 유연하게 대응하는 성능
4. 보수 재료의 종류
보수재료
1. 아크릴 주입재
2. 시멘트계 주입재
3. 에폭시수지 주입재
4. 우레탄 폼 주입재
5. 합성 고무화 겔 주입재
기존 보수재의 실패사례
[시멘트계, 우레탄계, 아크릴계]
주입
누수
주입방향
[시멘트계]
[우레탄 폼]
[아크릴계]
보수재료
아크릴계 주입재
물이 주성분인
겔상태의 그라우트
우레탄 폼 주입재
소수성 우레탄 그라우트는
가스기포 형성물에 의해 팽창
가스가 모임
균열폭의 확대
겔은 인장력이
약하기 때문에
그라우트가 분리
균열폭의 확대
그라우트 가스기포
크기 변형가능
균열표면 접착력이
부족해 탈락 및 물이
흡수되고 누수현상으로
이어짐
보수재료
에폭시수지주입재
경화한 에폭시수지 주입재는
강한 인장력을 받으면,
접착면에 균열이 발생하고
재누수가 발생
시멘트계주입재
물이 혼합된 그라우트는 건조하면
수축해서 접착면이 박리되어
재누수가 발생
합성고무계 점착 유연형 씰째
습윤면점착성
수중팽창성
균열거동유연성
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누수 보수 재료의 방향
누수보수 재료의 요구성능
1. 습윤면 접착이 가능할 것.
2. 균열내 조인트부 거동에 대응할 것.
3. 수압 및 물의 흐름에 유실되지 않을 것.
4. 구조체 보호 및 차수 기능을 갖는 공법일 것.
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5. 보수 공법의 종류
누수 보수 공사 시공방법
1. 경사주입
2. 직접주입
3. 간접주입
4. 방수층 재형성 주입
보수공사의 다양한 시공방법
1. 경사주입
우레탄계, 시멘트 밀크 그라우팅 주입
균열부 누수
주입방향
수
압
우레탄발포재 주입공법-재검토
우레탄발포재 주입
균열부 누수
주입방향
균열주입공법
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보수공사의 다양한 시공방법
2. 직접주입
에폭시계 주입
주입재 침투경로
수
압
에폭시 수지계 주입 공법- 재검토
에폭시계 주입
에폭시계 주입
서울산업대학교 건설기술연구소 방수기술연구센터
보수공사의 다양한 시공방법
3. 간접주입
우레탄
아크릴계
시멘트 밀크 그라우팅
수 압
주입재가 주변 토양층으로 침투하여
침투경로를 따라 주입재가 채워짐.
성공여부는 주변 토양층의 조건에
따라 달라질 수 있으며,
결과는 예측할 수 없음.
보수공사의 다양한 시공방법
4. 방수층 재형성 주입
주입구
주입재(Seal재)가 채워져
균열부의 누수 멈춤
확인구를 통해 나오는 Seal
방수층 재형성
기존의 방수층
수 압
방수층 재형성 주입공법
지하외벽
지붕 슬래브
토사층
보호층
방수층
지하외벽
보호층
방수층
주입방수층
슬래브
주입펌프
주입밸브
주입밸브
주입재탱크
주입재 역류
주입재역류
서울산업대학교 건설기술연구소 방수기술연구센터
균열 표면 충전 공법(표준에서 제외)
접착면
표면 도포마무리
수압
레진 모르터
급결 모르터
균
열
거
동
접착면
하자발생
표면 도포마무리
수압
균
열
거
동
레진 모르터
급결 모르터
서울과학기술대학교 건설기술연구소 방수기술연구센터
균열 표면 코팅 공법(표준에서 제외)
도
포
재
재도
포
하자발생
수압
수압
면접
착
표면처리공법
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누수 보수 공법의 개선
Negative 보수방법
Positive 보수방법
•누수 관찰 지점 보수 (근본적 누수차단곤란)
•누수 시작 지점 보수
•시공간편
•시공 어려움
•근본적 누수 차단 곤란(일시적 효과)
•근본적 누수 차단 효과(장기적 효과)
•재누수 가능성 큼
•재누수 가능성 적음
보수부위(물)
물
보수
부위
물
보수
부위
(물)
보수부위
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6. 보수재의 성능평가
1. 수중 유실 저항성능 평가
• 48시간동안 0.2m/s 으로 유속을 가함
• 유속을 가한 후, 24시간동안 건조시킴
• 중량변화율 측정
(a) 시험체 크기 및 설치 상세 ->
(b)용해되는 재료(예)
(c)유실저항성을 갖는 재료
2. 수중 내화학성능 평가
• 20±3℃, 65±5%의 조건으로 샤알레에서 3일간 양생
• 168시간동안 화학처리
• 화학수를 씻어낸 후, 24시간동안 건조하여 결과 관찰
표. 화학처리조건
Acid
Steep the 3 of specimen in 2% of each solvent(H2SO4, HNO3, HCl), based on KS M 8102,KS M 8103,
KS M 8104 for 168hr in 20±2℃
Alkali
Steep in 0.1% of the solvent(NaOH) be based on KS M 8116 for 168hr in 20±2℃
NaCl
Steep in 10% of the solvent(NaOH) be based on KS M 8115 for 168hr in 20±2℃
(a) 화학처리
(b)화학처리에 용해(예)
(c) 비용해(예)
39
3. 온도의존성능 평가
• 20±3℃, 65±5%의 조건에서 24시간 시험체 양생
• Fig 5의 1 cycle을 20회 반복
• 20cycle 이후, 투수저항성 시험
(a) 온도의존성 시험
(b) 온도 조건
40
4. 습윤면 바탕 부착 안정성능 평가
(a) 수중에서 보수재 주입현황
(b) 습윤면 부착성 시험현황
5. 보수재 투수저항성능 평가
0.1N/㎟의 압력으로 20±3℃, 65±5%의 조
건에서 1시간 동안 투수시험.
(b)시험체 상세
(a) 시험체 제작 상세
42
6. 구조체 거동대응성능 평가
• 파단될 때까지 거동반복
• 반복간격 : 1min/1time
• 거동크기 : 20±3℃의 조건에서 0~5㎜
• 거동시험 후, 투수저항성 시험 확인
(a) 거동대응성 시험 방법
43
8. 보수부위의 평가 및 관리
1)보수 부위 검사
2)보수 성능 평가
8. 자료 수집 및 보존
a)보수 이력 (month, date, and year)
b) 균열정보 (width, length, leak point, water leakage
situation)
c) 사용 보수 재료 정보
d) 시공 방법 정보
e) 보수 결과 정보
f) 보수작업 시의 기상 정보
g) 보수재료의 품질 시험 정보
h) 보수 진행 과정에서의 요구 자료
주입공법 시공사례
00 지하 통신구 누수 보수공사(한국)
서울산업대학교 건설기술연구소 방수기술연구센터
주입공법 시공사례
00 지하 차도 상부 슬래브 연결 조인트 누수 보수공사(일본)
동영상
서울산업대학교 건설기술연구소 방수기술연구센터
7. 결 론
결론
(1) 누수 보수 재료의 선정은 누수 균열의 환경에 적합한 재료
를 사용
(2) 표준적 성능 평가 방법의 활용, 지침의 활용 필요
(관련하여 ISO/TC71/SC7/WG3에서는 콘크리트 구조물
의 누수 균열에 대한 보수 지침(국제표준 ISO TR 16475)
을 제정함.
누수 균열 보수 기술 표준의 활용
1. 누수 균열 환경 조건에 적합한 보수 기술(재료 및 공법)을 선택하는 것은
매우 중요함.
2. 현재, 누수 균열 보수 시장에서는 특정 환경 조건을 고려하지 않은 다양
한 기술이 사용됨.
3. 상기 사항은 국제적으로 유사한 현황임
4. 관련하여 ISO/TC71/SC7/WG3에서는 “콘크리트 구조물의 누수 균열에
대한 보수 지침(국제표준 ISO TR 16475)을 제정함.