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1.1. 개 요
 
보수ㆍ보강공법의 구조물의 사용연수 경과에 따른 열화와 피로하중, 구조적 설계강도의 부족, 과도한 하중의 집중 및 외부의 급격한 진동이나 충격 등으로 인하여 구조물의 내하력 저하, 크고 작은 균열 등에 의한 부재의 단면 손실과 그에 따라 발생되는 구조적인 문제점 등 이 야기되므로 구조물의 보수ㆍ보강 공법이 늘어나는 추세이다.
철근콘크리트 구조물을 구성하는 철근 콘크리트 부재는 설계 및 시공상의 품질문제, 사용환경 및 하중 조건의 변화, 자연환경 등에 의해 구조물의 성능이 서서히 저하되므로, 적절한 유지관리를 실시하지 않는다면 열화에 따른 균열의 확대 등에 의하여 구조물이 손상되어 안전상의 문제를 발생시키게 된다. 따라서, 구조물에 발생한 열화현상에 대하여는 적절한 보수ㆍ보강 등의 유지관리를 통하여 구조물의 안전성 및 사용성을 확보하여야 한다.
 
2.보수ㆍ보강의 일반적 공사방법
 
1) 불건전한 콘크리트 부의 제거
2) 건전한 콘크리트 부분의 처리(방수성의 부여 알칼리성의 회복 등)
3) 결함부의 보수 및 주입(누수균열 보수 및 보강)
4) 철근의 방청처리 및 교체
5) 단면복구
6) 콘크리트의 표면 처리
7) 보강공사
 
1.철근의 방청처리
- 철근방청 처리재의 종류는 일반적으로 폴리머시멘트계 및 합성수지계로 나눌 수 있다. 처리방법은 종류에 따라 약간 다르나 스프레이 또는 붓 등으로 철근에 0.1~2㎜ 두께로 바른다.
- 합성수지계에는 에폭시수지의 이용이 가장 많고, 기타 아크릴수지 및 우레탄수지계의 도료가 사용되고 있다. 폴리머시멘트 페이스트(모르타르)의 경우는, 통상 1~2㎜ 두께로 도포하나 가능한 한 2회로 나누어 도포하고, 솔을 치는 듯이 철근 위에 페이스트를 붙이도록 한다. 철근을 뒤쪽까지 처리하는 경우는 통상 스프레이로 처리하는 것이 쉽다.
항 목
폴리머 시멘트계
방청 처리재
에폭시 수지계
방청 처리재
액상형 무기계
방청 처리재
방 청 성
알칼리성에 의한 방청효과로 pin-hole에서 결함이 생기기 쉬우며 핀홀 도막두께 도포방법 등에 주의를 요한다.

산소와 물을 차단하는 도막에 의한 방청효과로 경화제의 종류애 따라서 역효과(철근부식)가 나는 것에 주의한다

무기계의 알칼리성에 의한 방청효과 및 산소와 물을 차단하는 피막에 의한 방청효과를 얻을수 있다.
부 착 성
혼화시킨 폴리머의 효과에 의한 것으로 그 종류나 혼화량에 따라서 약간의 차이가 있다.

수지의 효과에 의한 것으로 폴리머시멘트계에 비하여 큰 성능을 가지고 있다.

알칼리성 무기계의 피막 형성에 의한 방청효과 이므로 철근과 콘크리트가 녹에 의해 분리된 경우 2차로 폴리머시멘트계를 주입시켜 접착하여야 한다.
방 수 성
상 동
상 동
무기계의 피막 형성에 의한 것으로 폴리머 시멘트계에 비하면 떨어진다
차 염 성
상 동
상 동

내화, 내열성
콘크리트와 같은 정도.
단, 폴리머의 혼화량이 많으면 내화성은 저하된다.
온도가 높아지면 연성화, 변형이 되기 쉽다.
무기계의 재료이므로 수지계나, 폴리머시멘트계보다 우수하다.
대표공법
Reform-System(Dency-p)
Cros-tech 공법
Reno-System(Rm-30c)
 
2.단면수복
 
- 성능이 저하된 콘크리트의 제거부위는 배합한 알칼리 회복제를 혼입한 모르타르를 사용하여 수복한다. 이 모르타르를 도포할 때에는 한번에 단면을 수복하는 것이 아니라 여러 회 나누어 접착성을 증가시켜야만 한다. 또한 양생시 급격한 건조는 강도의 부족을 초래하기 때문에 주의 하여야 하며 폴리머시멘트 모르타르 혹은 경량에폭시수지 모르타르 2종류가 가장 많이 사용되고 있다.
 
항 목
폴리머 시멘트계
에폭시 수지계
시 공 성
독성이 없고 시공기구의 청소가 간단하며 습윤면의 시공도 가능. 한번만에 두껍게 바를 수 없으므로, 결손이 클 때는 공정이 늘어난다
경량골재 타입이라면 한번에 두꺼운바름이 가능하고 공정이 적게 끝난다. 경화제에 독성이 있는 것도 있고, 시공기구의 청소가 어렵다.
경 화 성
보통타입은 약간 경화가 늦어 공기가 길어진다. 다만, 속경타입도 있다.
일반적으로 빠르고, 경화제의 종류에 따라 경화속도를 조정할 수 있다. 다만, 온도의존성이 커서 저온시에 경화가 어려운 것도 있다.
강 도
콘크리트와 같은 정도
일반적으로 콘크리트보다 약간 크다 특히 인장, 휨강도가 뛰어나다
탄성계수
콘크리트와 같은 정도
일반적으로 콘크리트보다 약간 작고, 변형이 쉽게 일어나지만 조정이 가능함
부 착 성
양호한 편이나 혼합된 폴리머의 종류에 따라 약간 다르다
폴리머 시멘트계에 비하면 제법 큰 성능을 갖고 있다.
방수성, 차염성,
가스투과성
양호한 편이나 혼합된 폴리머의 종류에 따라 차이가 있음
일반적으로 양호하지만, 골재의 입도배열에 의해서는 나쁜 것도 있으므로 주의필요
열팽창계수
콘크리트와 같은 정도
콘크리트 보다 크다(2∼4배)
내화,
내열성
콘크리트와 같은 정도 다만, 폴리머의 혼화량이 많으면 내화성은 자하함
온도가 높아지면 경화나 변형이 일어남
가격비교
-
폴리머 시멘트계에 비교하여 재료비가 약 2배임. 그러나 공기단축이 가능하므로 총 공사비는 약 1.5배 정도임
대표공법
Coruseal 공법
Reform-System
Cros-tech 공법
Reno-System(Rm-30c)
 
3. 하지정리
 
- 손상된 단면을 수복한 후에는 방청 페이스트를 사용하여 바탕조정을 하는데 상부위가 비교적 적은 경우와 본래의 의장을 유지할 필요가 있는 경우를 제외하고는 원칙적으로 평활한 면을 형성하여 무기질계 보수공법의 효과와 마감재의 효과를 더욱 증진시키기 위해 전면에 걸친 바탕조정이 필요하다.
 
4. 바탕조정 재료
 
- 구체에 보호기능을 부여할 수 있는 재료로서 단면수복 후의 표면보호, 마감재와 구체와의 부착성능의 향상, 요철조정, 곰보, 골재분리 등의 결함부 충전이나 신축시의 얇은 피복부를 보충하는 목적으로 적용된다.
- 단면복구를 하지 않고 적용하는 경우가 있으므로 바탕조정 재료로는 콘크리트의 보호 기능을 충분히겸한 재료로서, 건조수축량이 적고 바탕재와의 부착성, 내후성, 내균열성이 뛰어난 재료가 좋다.
 
5. 바탕마감(표면피복재) 및 강화재료(액상 및 분말형 침투 강화재)
- 가스투과 저지성, 내수성, 내균열성에 뛰어난 폴리머시멘트 모르타르계의 표면피복재를 사용하여 콘크리트 구체를 피복함으로써, 중성화 억제효과를 기대할 수 있다. 이 표면피복재로서는 전술한 바와 같이 철근의 방청효과를 더욱 높이기 위하여 아초산염을 배합한 폴리머시멘트 모르타르가 사용되는 경우가 있다. 또, 표면피복재 처리를 실시한 후에, 구체의 보호기능 향상, 내구성의 부여, 미장 등의 관점에서 외벽용 마감도장재 등으로 사용된다. 바탕마감용 료는 구체 콘크리트의 특성을 계속 살리고 구체의 수명을 늘리면서 성능저하 부위를 보수할 수 있는 것이 큰 장점이다.
 
- 구체를 알칼리성으로 회복하고 표면을 강화시켜 철근의 방청을 억제하는 효과를 장기간 유지시키기 위해서는 외부의 수분을 차단하고 내부의 수증기를 발산하는 성질의 마감재 사용이 바람직하다.
 
- 콘크리트 구체 표면에 액상 및 분말형의 활성 반응 재료를 분사 또는 도포 마감하면 그 재료의 구성성분가 콘크리트 내부로 침투하여 알칼리 성분(수산화칼슘, CaO 등), 습기 또는 수분과 반응하여 규산화칼슘수화물의 무기질계 불용성 결정체 또는 유기질계 활성형 결정체를 형성하여, 공극을 치밀하게 하고 수밀성의 증대와 강도증가에 효과적이다. 특히 장기간 폭로환경에 노출되어 내구성이 저하된 콘크리트 표면의 강도보강을 위한 단면 수복재 및 바탕마감재 등을 하고자할 때에는 구체와의 접착력을 향상시키며, 내구성 증가에 효과가 있다. 이상과 같이 침투형 강화재료는 무기질계, 무기유기혼합계, 유기질계 등이 있으나, 자연환경과 인체에 무해하여야 하며, 시공성이 간편하며, 부식방지와 콘크리트 중성화 방지 등에 효과적이어야 한다.
 
제품,
공법명
산화알루미늄
금속혼합물피막 접착공법(코러실)
염화고무계
(일반중방식) 도료
에폭시계 도료
세라믹계 도료
시공 순서
·표면처리
·1차피막(하도)
·2차피막(중도)
·3차피막(상도)
·표면처리
·무기질징크 하도
·염화고무도료 중, 상도


·표면처리
·수용성 무기징크
1,2,3차 도포

·세라믹코팅
바탕만들기
·무기아연질계
·무기세라믹계
·우레탄세라믹
장점
·내열성, 내후성, 방청력 부착력, 신율우수
·내마모성우수
·미관성, 내약품성, 내충격성우수
·희생양극방식우수
·내염성, 내구성우수
·층별 동일재료로 분리없음.
·음용수 기준에도 적합한 친환경적 소재
·일반적인 시공성
·국내적용 실적이 많다
·건조가 빠르다







·내마모성우수
·미관성, 내약품성, 내충격성우수
·희생양극방식우수
·내염성, 내구성우수





·내마모성우수
·미관성, 내약품성, 내충격성우수
·희생양극방식우수
·내염성, 내구성우수





단점
·일반도료에 비해 고가






·내약품성이 나쁘다
·내구성이 짧다
(2~3년)
·내열성이 나쁘다
·초기접착력이 우수하나 접착력 저하(계면탈락)
·저온시 증점(점도상승, 유동성감소) 및 겔화현상 발생
·공사비 고가
·수축팽창에 대한 유연성(신율)부족
·자외선에 약해 변색을 일으키며 재료의 변형유발
·고온에서 황변현상 있음
·초기접착력은 우수하나 접착력저하(계면탈락)
·공사비 고가
·수축팽창에 대한 유연성(신율) 부족
·다른 재질이므로 층간 분리현상이 나타날 수 있다


내구성
20년 이상
2~3년
4~5년
5~6년
 
 
1. 재료의 선택
 
① 치수 안전성
- 기존의 콘크리트 구조물과 보수ㆍ보강재가 견고하게 접합하기 위해서는 경화시 및 경화 후에 수축을 일으키지 않는 재료가 필요하다.
② 열팽창 계수
- 콘크리트 구조물의 온도차를 고려하여 사계절에 맞도록 바탕콘크리트와 열팽창계수가 비슷한 재료를 선정해야 한다.
③ 탄성계수
- 동하중을 받는 부재나 구조부재의 단면을 복구할 경우, 탄성계수가 큰 부분에 응력이 집중되므로 보수ㆍ보강재료의 탄성계수에 대하여 고려하여야 한다.
④ 투습성
- 콘크리트에서 발생하는 수분이 보수 및 보강재료와의 경계면에 집중되어, 표면 피복재 등의 접착을 방해하는 경우가 있으므로 콘크리트와 같은 정도의 투습성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
⑤ 전도성
- 비전도성 재료를 사용 할 경우 보수를 하지 않은 부분의 부식을 촉진할 위험성이 있으므로 노출철근을 보수할 경우에는 전도성을 갖는 재료로 수복하는 것이 바람직하다.
 
2. 재료 선택할 때 고려해야 할 사항
 
1) 보수ㆍ보강부위의 요구 성능에 만족하는 재료설계
① 작업성, 가사시간
- 작업시의 굳지 않은 상태에서 각각의 적용조건에 해당하는 작업성을 갖고 있으므로 시공이 끝날 때까지 그 작업성을 유지시켜야 한다.
② 바탕 콘크리트와의 접합성, 강도 발현성
- 바탕 콘크리트의 표면처리 방법에 의해 접합면의 전단 내력에 큰 영향을 미치므로 표면처리 방법 및 보수재료의 경화 거동 등을 고려할 필요가 있다.
2) 보수ㆍ보강부위와 사용재료의 일체성능
① 역학적 특성
② 열적 특성
③ 화학적인 특성
④ 기타 주변환경과의 적응 특성
3) 시공 후 보수ㆍ보강 부위의 관리 특성
- 보수ㆍ보강 시공 부위에 대해서는 정기적인 유지관리를 위한 점검이 필요하므로 관리자는 이를 정기적으로 점검한다.
 
 
- 70년 80년대에 지어진 구조물의 사용기간이 경과되면서 노후화 되고, 최근 구조물의 유지관리에 대한 관심이 고조됨에 따라 보수ㆍ보강 공사가 급격히 증가하고 있는 실정이다. 그러나, 실제 보수ㆍ보강시 구조물과 보수ㆍ보강 재료의 특성을 고려하지 않아 소요의 보수ㆍ보강 효과를 얻지 못하는 경우가 많다. 특히 철근콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강은 구조물의 특성에 적합한 보수ㆍ보강재의 선정과 공법이 이루어지지 않을 경우 목적으로 한 소정의 효과를 발휘하기 어려울 뿐만 아니라 오히려 구조물의 상태를 더욱 악화시키는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 구조물의 특성을 고려한 새로운 보수ㆍ보강 공법과 이에 적합한 보수ㆍ보강재에 대한 적합한 선택이 요구된다.