때로는 균열을 수리해야 할 때가 있는데, 수리할 수 있는 방법이 너무 많아서 어떻게 설계하고 가장 적합한 수리 방법을 선택해야 할까요? 생각보다 어렵지 않습니다.
균열을 조사하고 수리 목표를 정한 후, 최적의 수리 재료와 절차를 설계하거나 선택하는 것은 매우 간단합니다. 균열 수리 옵션에 대한 이 요약에는 세척 및 충진, 주입 및 밀봉/충진, 에폭시 및 폴리우레탄 주입, 자가 치유, 그리고 "수리 없음"의 절차가 포함됩니다.
"1부: 콘크리트 균열 평가 및 해결 방법"에서 설명한 바와 같이, 균열을 조사하고 균열의 근본 원인을 파악하는 것이 최적의 균열 보수 계획을 선택하는 핵심입니다. 간단히 말해, 적절한 균열 보수를 설계하는 데 필요한 핵심 요소는 평균 균열 폭(최소 및 최대 폭 포함)과 균열이 활성 상태인지 휴면 상태인지 판단하는 것입니다. 물론, 균열 보수의 목표는 균열 폭을 측정하고 향후 균열 이동 가능성을 판단하는 것만큼 중요합니다.
활성 균열은 움직이고 성장합니다. 지속적인 지반 침하로 인한 균열이나 콘크리트 부재 또는 구조물의 수축/팽창 이음새 균열이 그 예입니다. 휴면 균열은 안정적이며 미래에도 변화가 없을 것으로 예상됩니다. 일반적으로 콘크리트 수축으로 인한 균열은 초기에는 매우 활발하지만, 콘크리트의 함수율이 안정화됨에 따라 결국 안정화되어 휴면 상태에 들어갑니다. 또한, 충분한 철근(철근, 강섬유 또는 거시적 합성섬유)이 균열을 통과하면 향후 균열의 움직임이 억제되어 균열이 휴면 상태에 있는 것으로 간주될 수 있습니다.
휴면 균열에는 강성 또는 연성 보수재를 사용하십시오. 활성 균열에는 연성 보수재와 향후 균열 발생 가능성을 고려한 특별한 설계 고려 사항이 필요합니다. 활성 균열에 강성 보수재를 사용하면 일반적으로 보수재 및/또는 인접 콘크리트에 균열이 발생합니다.
사진 1. 바늘 끝 믹서(No. 14, 15 및 18)를 사용하면 배선 작업 없이도 낮은 점도의 수리 재료를 미세 균열에 쉽게 주입할 수 있습니다. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
물론 균열의 원인을 파악하고 균열이 구조적으로 중요한지 여부를 판단하는 것이 중요합니다. 설계, 세부 사항 또는 시공상의 오류를 시사하는 균열은 구조물의 하중 지지력과 안전성에 대한 우려를 불러일으킬 수 있습니다. 이러한 유형의 균열은 구조적으로 중요할 수 있습니다. 균열은 하중에 의해 발생하거나 건조 수축, 열 팽창 및 수축과 같은 콘크리트의 고유한 체적 변화와 관련이 있을 수 있으며, 그 심각성도 다를 수 있습니다. 보수 방법을 선택하기 전에 원인을 파악하고 균열의 중요성을 고려하십시오.
설계, 상세 설계 및 시공 오류로 인한 균열을 수리하는 것은 이 글의 범위를 벗어납니다. 이러한 상황에는 일반적으로 포괄적인 구조 분석이 필요하며, 특수 보강재 수리가 필요할 수도 있습니다.
콘크리트 부재의 구조적 안정성이나 무결성을 회복하고, 누수 방지 또는 물 및 기타 유해 요소(제빙제 등)의 차단, 균열 가장자리 지지대 제공, 그리고 균열 외관 개선은 일반적인 보수 목표입니다. 이러한 목표를 고려하여 유지보수는 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
노출 콘크리트와 건설용 콘크리트의 인기로 인해 외관 균열 보수에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 경우에 따라 내부 구조 보수 및 균열 밀봉/충전을 위해 외관 보수가 필요할 수 있습니다. 보수 기술을 선택하기 전에 균열 보수의 목표를 명확히 해야 합니다.
균열 보수를 설계하거나 보수 절차를 선택하기 전에 네 가지 핵심 질문에 답해야 합니다. 이 질문들에 답하면 보수 옵션을 더 쉽게 선택할 수 있습니다.
사진 2. 스카치 테이프를 사용하고, 구멍을 뚫고, 고무 헤드 혼합 튜브를 휴대용 이중 배럴 건에 연결하여 저압으로 미세 균열에 보수재를 주입합니다. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
이 간단한 기술은 특히 건물 유형의 수리에 널리 사용되고 있는데, 이는 점도가 매우 낮은 수리 재료가 이제 사용 가능해졌기 때문입니다. 이러한 수리 재료는 중력에 의해 매우 좁은 균열 속으로 쉽게 침투할 수 있기 때문에 와이어링(즉, 사각형 또는 V자형 실란트 저장통 설치)이 필요하지 않습니다. 와이어링이 필요하지 않으므로 최종 수리 폭은 균열 폭과 동일하며, 와이어링 균열보다 눈에 덜 띄게 됩니다. 또한, 와이어 브러시와 진공 청소를 사용하면 와이어링보다 빠르고 경제적입니다.
먼저 균열을 청소하여 먼지와 이물질을 제거한 후, 저점도 수리 재료를 채웁니다. 제조사는 수리 재료를 주입하기 위해 휴대용 이중 배럴 스프레이 건에 연결되는 매우 작은 직경의 혼합 노즐을 개발했습니다(사진 1). 노즐 팁이 균열 폭보다 큰 경우, 노즐 팁 크기에 맞는 표면 깔때기를 만들기 위해 균열 경로를 일부 설정해야 할 수 있습니다. 제조사 설명서에서 점도를 확인하십시오. 일부 제조사는 재료의 최소 균열 폭을 명시합니다. 점도는 센티푸아즈(Centipoise)로 측정하며, 값이 낮을수록 재료가 얇아지거나 좁은 균열로 쉽게 흘러들어갑니다. 간단한 저압 주입 공정을 사용하여 수리 재료를 주입할 수도 있습니다(그림 2 참조).
사진 3. 배선 및 실링 작업은 먼저 사각형 또는 V자형 칼날로 실란트 용기를 자른 다음, 적절한 실란트나 필러를 채웁니다. 그림과 같이, 라우팅 크랙은 폴리우레탄으로 메우고, 경화 후 표면을 긁어내어 평평하게 만듭니다. 킴 바샴
이 방법은 고립된 미세 균열과 큰 균열을 수리하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다(사진 3). 균열을 확장(와이어링)하고 적절한 실란트나 필러로 채우는 비구조적 수리입니다. 실란트 저장고의 크기와 모양, 그리고 사용된 실란트나 필러의 종류에 따라 와이어링과 실링으로 활성 균열과 휴면 균열을 모두 수리할 수 있습니다. 이 방법은 수평면에 매우 적합하지만, 처짐 없는 수리 재료를 사용한 수직면에도 사용할 수 있습니다.
적합한 보수재로는 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘, 폴리우레아, 폴리머 모르타르 등이 있습니다. 바닥 슬래브의 경우, 설계자는 예상되는 바닥 통행량과 향후 균열 이동을 수용할 수 있도록 적절한 유연성과 경도 또는 강성을 가진 재료를 선택해야 합니다. 실란트의 유연성이 증가함에 따라 균열 전파 및 이동에 대한 허용 오차는 증가하지만, 재료의 하중 지지력과 균열 가장자리 지지력은 감소합니다. 경도가 증가함에 따라 하중 지지력과 균열 가장자리 지지력은 증가하지만, 균열 이동 허용 오차는 감소합니다.
그림 1. 재료의 쇼어 경도 값이 증가함에 따라 재료의 경도 또는 강성은 증가하고 유연성은 감소합니다. 경륜 교통에 노출된 균열의 균열 가장자리가 벗겨지는 것을 방지하려면 최소 약 80의 쇼어 경도가 필요합니다. Kim Basham은 경륜 교통 바닥의 휴면 균열에 대해 더 단단한 수리 재료(필러)를 선호하는데, 그림 1에서 볼 수 있듯이 균열 가장자리가 더 좋기 때문입니다. 활성 균열의 경우 유연한 실란트가 선호되지만 실란트의 하중 지지력과 균열 가장자리 지지력은 낮습니다. 쇼어 경도 값은 수리 재료의 경도(또는 유연성)와 관련이 있습니다. 쇼어 경도 값이 증가함에 따라 수리 재료의 경도(강성)는 증가하고 유연성은 감소합니다.
활성 균열의 경우, 실란트 저장조의 크기와 형상 계수는 향후 예상되는 균열 움직임에 적응할 수 있는 적합한 실란트를 선택하는 것만큼 중요합니다. 형상 계수는 실란트 저장조의 종횡비입니다. 일반적으로 유연한 실란트의 경우 권장되는 형상 계수는 1:2(0.5) 및 1:1(1.0)입니다(그림 2 참조). 형상 계수를 줄이면(깊이에 대한 너비를 늘려서) 균열 폭 증가로 인한 실란트 변형이 줄어듭니다. 최대 실란트 변형률이 감소하면 실란트가 견딜 수 있는 균열 증가량이 증가합니다. 제조업체에서 권장하는 형상 계수를 사용하면 파손 없이 실란트의 최대 신장이 보장됩니다. 필요한 경우 폼 지지대를 설치하여 실란트의 깊이를 제한하고 "모래시계" 모양의 길쭉한 모양을 형성하는 데 도움을 줍니다.
실란트의 허용 신장률은 형상 계수가 증가함에 따라 감소합니다. 6인치의 경우, 총 깊이가 0.020인치인 두꺼운 판입니다. 실란트가 없는 균열된 저류층의 형상 계수는 300(6.0인치/0.020인치 = 300)입니다. 이는 실란트 탱크 없이 연성 실란트로 밀봉된 활성 균열이 종종 파괴되는 이유를 설명합니다. 저류층이 없는 경우 균열이 전파되면 변형률이 실란트의 인장 강도를 빠르게 초과합니다. 활성 균열의 경우, 항상 실란트 제조업체에서 권장하는 형상 계수를 가진 실란트 저류층을 사용하십시오.
그림 2. 폭 대 깊이 비율을 높이면 실란트가 향후 균열 모멘트를 견딜 수 있는 능력이 향상됩니다. 균열이 발생한 경우, 향후 균열 폭이 커짐에 따라 실란트가 적절히 늘어날 수 있도록 실란트 제조업체에서 권장하는 폼 팩터(form factor)를 1:2(0.5)에서 1:1(1.0) 사이로 사용하십시오. 킴 바샴
에폭시 수지 주입은 0.002인치(0.002인치) 정도의 좁은 균열을 접합하거나 용접하여 강도와 강성을 포함한 콘크리트의 완전성을 회복합니다. 이 공법은 균열 발생을 제한하기 위해 처짐 방지 에폭시 수지 표면 캡을 적용하고, 수평, 수직 또는 천장 균열을 따라 좁은 간격으로 주입구를 시추공에 설치한 후, 에폭시 수지를 가압 주입하는 방식으로 진행됩니다(사진 4).
에폭시 수지의 인장 강도는 5,000psi를 초과합니다. 이러한 이유로 에폭시 수지 주입은 구조적 보수용으로 간주됩니다. 그러나 에폭시 수지 주입은 설계 강도를 복원하지 못하며, 설계 또는 시공상의 오류로 파손된 콘크리트를 보강하지도 못합니다. 에폭시 수지는 하중 지지력 및 구조적 안전 문제와 관련된 균열을 해결하기 위해 주입하는 데 거의 사용되지 않습니다.
사진 4. 에폭시 수지 주입 전, 가압된 에폭시 수지의 압력을 제한하기 위해 균열 표면을 처짐 방지 에폭시 수지로 덮어야 합니다. 주입 후 에폭시 캡은 연삭하여 제거합니다. 일반적으로 캡을 제거하면 콘크리트에 마모 흔적이 남습니다. 킴 바샴
에폭시 수지 주입은 견고하고 전체 깊이에 걸쳐 보수하는 방법으로, 주입된 균열은 주변 콘크리트보다 강도가 높습니다. 활성 균열이나 수축 또는 팽창 이음매 역할을 하는 균열을 주입할 경우, 보수된 균열 옆이나 그 반대쪽에 다른 균열이 발생할 것으로 예상됩니다. 향후 균열의 이동을 제한하기 위해 충분한 수의 철근이 균열을 관통하는 휴면 균열이나 균열에만 주입하십시오. 다음 표는 이 보수 옵션과 다른 보수 옵션의 중요한 선택 사항을 요약한 것입니다.
폴리우레탄 수지는 0.002인치(약 0.002인치)만큼 좁은 습윤 균열과 누수 균열을 밀봉하는 데 사용할 수 있습니다. 이 수리 방법은 주로 누수 방지에 사용되며, 반응성 수지를 균열에 주입하여 물과 결합하여 팽창하는 겔을 형성하여 누수를 막고 균열을 밀봉합니다(사진 5). 이 수지는 물을 흡수하여 콘크리트의 미세 균열과 기공 속으로 침투하여 젖은 콘크리트와 강력한 접착력을 형성합니다. 또한, 경화된 폴리우레탄은 유연하여 향후 균열의 움직임을 견딜 수 있습니다. 이 수리 방법은 활성 균열이나 휴면 균열 모두에 적합한 영구적인 수리 방법입니다.
사진 5. 폴리우레탄 주입에는 드릴링, 주입구 설치, 그리고 레진 가압 주입이 포함됩니다. 레진은 콘크리트의 수분과 반응하여 안정적이고 유연한 폼을 형성하여 균열을 메우고, 심지어 누수 균열까지 밀봉합니다. 킴 바샴
최대 너비가 0.004인치에서 0.008인치 사이인 균열의 경우, 이는 습기가 있는 환경에서 균열을 수리하는 자연스러운 과정입니다. 치유 과정은 수화되지 않은 시멘트 입자가 습기에 노출되어 시멘트 슬러리에서 표면으로 용출되는 불용성 수산화칼슘을 형성하고, 주변 공기 중 이산화탄소와 반응하여 균열 표면에 탄산칼슘을 생성하기 때문입니다. 0.004인치. 며칠 후, 0.008인치의 넓은 균열이 치유될 수 있습니다. 균열은 몇 주 안에 치유될 수 있습니다. 균열이 빠르게 흐르는 물과 움직임에 의해 영향을 받으면 치유되지 않습니다.
때로는 "수리하지 않는 것"이 최선의 수리 옵션일 수 있습니다. 모든 균열을 수리할 필요는 없으며, 균열을 모니터링하는 것이 최선의 선택일 수 있습니다. 필요한 경우 나중에 균열을 수리할 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 9월 3일