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** 유지관리

* 유지관리 보수보강흐름도

 

 *  보수보강의 단계

보수 보강의 단계

시설물에 대한 정밀안전진단이 시행되었다면 정밀안전진단 용역 업무에 포함된 보수보강방안에 따라 시설물에 대한 보수와 보강공사를 실시하면 될 것이나 시행되지 아니한 시설물에 대하여 안전점검 및 보수보강방안 수립에 대한 계획을 MCSCO는 아래와 같이 수행하고 있다.

 

1. 1단계 (구조결함상태조사)

 - 현황조사 : 구조물 이력, 설계도서, 환경조건, 기타 자료 및 육안조사수중조사(수심 조사)

- 상세조사 : 현장 비파괴 시험 및 각종 실험실 테스트

2. 2단계 (평가 및 분석)

 - 구조적 능력 검토 : 인장능력, 전단능력, 휨능력, 압축능력, 기타 부재의 안정성 등 현장 비파괴시험 및 각종 실험실 테스트

- 기능적 요인 검토 : 누수, 균열, 처짐, 열화, 박리, 방청, 죠인트 이상 등 강재부식 및 변형조사

3. 3단계 (보수,보강선례)

 - 응력계산 및 보강방안 결정, 사용재료 및 시공방법 결정, 시방서 및 내역서

  

4. 4단계 (보수,보강시공)

 - 구조적 보강 필요시, 단면확장, 합성구조화(철판, 탄소섬유 sheet, C/F) 응력감소 및 분산

- 내외부 그라우팅 

5. 5단계 (사후처리)

 - 완료상태에 대한 독립적 검사 및 평가 

 

* 각종 보강공사 기법

 1. 철판보강 (교량 또는 건축구조물)

 구조물의 부동침하, 지진, 철근량의 부족 등 구조물의 단면을 크게 증대시켜야 할 필요성이 있을 때 사용하는 공법으로써 콘크리트와 강판을 에폭시 수지로써 일체화 시키는 방법이며 강판은 기존 콘크리트에 anchor등으로 부착한다. 아래 그림은 기존 콘크리트에 강판을 부착하는 방법의 예이다. (부착방안 1, 2)

 

 

[특징]

- 현 구조물에 무변화 시공

- 강판과 콘크리트 구조물에 에폭시 수지로 일체화

- 구조체 연약부위 보강

  

2. 탄소섬유시트 보강

 2-1) 탄소섬유시트는 일반적으로 에폭시 수지 등과의 복합대인 CFRP ( carbon fiber reinforced plastic ) 로 쓰이고 있다.

탄소섬유시트는 천 형태로 탄소섬유를 제작한 직물재라든지 sheet상의 탄소섬유에 현장에서 에폭시 수지를 합침 시키면서 콘크리트에 접착하는 공법이 연구되었으며 탄소섬유의 강도를 극대화시키기 위하여 섬유의 직선성이 중요한 만큼 현장에서의 콘크리트에도 같은 추종성이 요구되어있다.

따라서 직선성과 콘크리트의 부대와 같은 형상이 요구되는 공법을 만족시키는 것으로써 탄소섬유시트, 즉 탄소섬유가 일방향으로 배열되어 부착하는 공법이다.

 

2-2) 탄소섬유 sheet 공법의 사용

- 토목분야 : 콘크리트 도로교, RC 상판의 보수보강, 터널, 박스컬버트의 보수보강,

  철도교 교각의 내진보강 등

- 건축분야: 기둥, 보, 벽 등의 압축 및 내진보강. 보, 슬래브 등의 휨방지 등 콘크리트 구조물의 전분야

 

 

 

 

3. 시공방안

 (3-1) 표면처리

- 충분한 접착력을 확보하기 위하여 시공면의 열화층 (레이턴스, 풍화, 박리몰탈, 도장, 이형제, 오염부 등)을 디스크샌딩기등을 사용하여 충분히 제거, 연마해 강도가 높은 면을 노출시킨다.

- 표면의 돌출부 (콘크리트 줄눈, 거푸집 단차 등)를 콘크리트 대패, 디스크 샌딩기 등으로 깍아 평활하여야 한다. 또한 탄소섬유쉬트 시공시 적절한 표면 단차는 1mm이내로 맞추어야 한다.

- 모서리부는 디스크 샌딩기 등으로 부드럽게 곡면화한다. 틴소섬유 시트의 강도발현에 필요한 모서리 부위는 탄소섬유시트의 타입에 따라 다르지만 될 수 있는 한 크게 부드럽게 grinding하는 것이 바람직하다. (시공상 지장이 있는 경우에는 보다 크게 실시할 필요가 있다.)

- 연마시 발생한 분진을 압축공기, 걸레 등으로 완전히 제거해 준다. 물로 세정하는 경우는 세정 뒤 충분히 건조시키고 연마면은 가능한 매끈히 하여야 한다.

 

(3-2) 단면복구

- 표면처리 후 현저한 단면 결손부, 기공 등의 불량부가 있는 경우에는 콘크리트와 동등 이상의 강도를 갖는 단면 복구재로 복구하여 평탄하게 마무리한다. 이때 단면을 형성하고 있는 기존재료와 복구재의 부착력은 당초재료의 부착력 또는 이상으로 되어야하고 철근 의 노출이 있는 경우에는 녹제거후 방청처리를 행한 뒤에 단면을 복구시켜 일체화시켜 나가고 균열부위는 철저히 에폭시 수지를 주입하여 보수한뒤 역시   평탄하게 마무리하여야 한다.

- 크랙, 줄눈 등에는 누수가 있는 경우에는 별도의 지수, 도수처리를 하고 그 단차는 1mm 이내로 마무리하여야 한다.

 

(3-3) 프라이머 도포

- 주제와 경화제를 2:1 의 배합비로 둥근 모양의 용기에 계량한 후에 지속적으로 균일하게 될때까지 (약 2분 간) 혼합한다.

  교반에는 저속식 전동교반기를 사용하며, 특히 용기 벽면 근방을 세심하게 교반시켜 준다. 1회의 혼합량은 가사시간 이내에 시공 완료 할 수 있는 양으로 하며 가사시간을 초과한 것은 절대로 사용하지 않는다.

  어떠한 경우에도 용제로 희석하여 프라이머를 사용하지 말아야하며 용제에 젖은 솔이나 롤러 등은 충분히 건조시킨 후 사용하여야 한다.

- 롤러나 솔등으로 균일하게 도포한다. 특히 동절기에는 프라이머의 점도가 높아지기 때문에 두께 조절이 어려우므로 주의한다.

  프라이머의 침투량이 많은 부위는 첫번째 도포면이 적당히 건조된 후 2회 도포를 행한다. 도포량은 시공면의 종류 (천장, 벽)나 거칠기 등에 의해 변화 한다. 표준적인 프라이머 도포량은 250g/m2이다.

- 기온 5도씨 이하, 우천 및 결로의 우려가 있는 경우에는 시공하지 않는다. 시공부의 온도를 확인하여 적절한 프라이머를 선택한다.

- 끈적거림이 느껴지지 않을 때까지 도포면을 건조시킨다.(기온에 따라서 접촉 건조 시간은 변동한다.)

- 프라이머 경화후 표면에 방울 맺힘 현상이 있는 경우에는 시트 부착 전에 그 부분을 사포 grinding 작업 등 으로 평활하게 깍아 마무리한다.

- 시공 현장은 충분한 환기를 하고 화기의 사용을 엄금한다. 시공할 때는 반드시 보호구 (마스크, 안경, 고무장갑)를 착용할 것.

 

(3-4) 요철수정

- 요철수정의 실시상태가 탄소섬유시트 시공 마무리에 그대로 반영되기 때문에 충분한 수정을 실시한다.

 

  a) 표면의 오목부에 에폭시 퍼티를 충분히 한다.

 

 b)구석부는 에폭시 퍼티를 사용하여 rounding 처리를 한다.

 

  c) 콘크리트면의 곰보는 기포의 원인이 되기 때문에 에폭시 퍼티 등으로 메울 것. 되도록 전면 퍼티 마무리가 바람직하다.

 

(3-5) 탄소섬유시트 접착

- 기온 5도씨 이하, 우천 및 결로의 우려가 있는 경우에는 시공하지 않는다. 시공부의 온도를 확인하여 적절한 수치를 선택한다. 하도 수지는 충분하게 도포하고 함침 탈포작업을 충분히 실시한다. 이음길이는 10cm이상 확보한다.

 

  a) 탄소섬유시트를 가위, 칼 등을 사용하여 미리 소정의 크기로 절단한다. 절단 수량은 보관중의 파손을 막기 위해서 당일 사용 수량 분만으로 하는 것이 바람직하며 절단된 시트는 섬유의 배열이 흐트러지지 않도록 조심스럽게 취급 하여야 한다.(지나치게 작게 말거나 접어서 운반해서는 안됨.) 절단하는 탄소섬유의 길이는 탄소 섬유시트 공법에 대한 숙련도, 작업 공간 등에 의해 현장에서 판단하지만 일반적으로는 2~3cm가 적당하다. 지나치게 긴 길이로 절단해서 사용하는 경우에는 취급성이나 탈포, 함침 등의 시공성이 나빠지기 때문에 주의하여야 한다.

 

  b) 시공면의 프라이머, 요철 수정재가 건조되어 있는 것을 확인한다. 프라이머 시공 혹은 요철 수정재시공으로부터 1주일 이상 경과한 경우에는 사포로 거칠게 갈아낸 후 시트 부착 작업을 실시한다. 프라이머, 에폭시 퍼티의 양생중에 결로되었거나 빗물이 닿은 경우에도 반드시 사포로 거칠게 면처리를 해주어야 한다.

 

  c) 주제와 경화제를 2:1의 배합비로 둥근 모양의 용기에 계량한 후 저속회전으로 균일하게 될 때까지 ( 약 2분간 ) 혼합한다. 교반에는 저속시 전동교반기를 사용하며, 특히 용기 벽면 근방을 세심하게 교반시켜 준다. 1회의 혼합량은 가사시간 이내에 시공 완료 할 수 있는 양으로 하며 가사시간을 초과한 것은 절대로 사용하지 않는다. 어떠한 경우에도 용제로 희석하여 레진을 사용하지 말아야하며 용제에 젖은 솔이   나 롤러등은 충분히 건조시킨 후 사용하여야 한다.

 

  d) 탄소섬유시트는 이형지가 붙어있는 채로 도포면에 부착한다. 이때 탄소섬유시트와 수지의 사이에 기포가 될 수 있는 한 들어가지 않도록 한다. 다음에 이형지의 위에서 고무주걱 등을 사용하여 시트를 시공면에 완전히 밀착시켜준다. 탄소섬유시트가 수지 도포면에 완전히 부착한 것을 확인하고 나서 이형지를 조심스럽게 벗겨낸다.

 

  e) 롤러를 사용하여 탄소섬유시트를 섬유길이 방향으로 강하게 4~5회 문질러 준다. 이때 수지가 시트사이로 잘 베어 나오는지를 확인하면서 기포를 제거 한다. 구석부라든지 모서리부는 특히 정성껏 접착 작업을 실시하여야 한다. 구석부 (귀퉁이, 코너)에 대해서는 구석으로 향하여, 반대로 모서리부에 대해서는 모서리에서 떨어지는 방향으로 접착 조작을 실시한다. 일반적인 접착 작업의 방향은 아래 그림과 같다.

 f) 섬유(길이) 방향의 이음을 반드시 10cm 이상 확보하면서 시공하여야 한다. 이때 수지는 충분히 도포하여 그 위에 탄소섬유시트를 포갠다. 폭 방향의 이음은 필요하지 않다.

 

  g) 시트를 부착한 뒤에는 수지의 자연 접착을 위해 30분 ~ 2시간 정도 방치한다. 수지의 초기반응종료 뒤 점도가 상승한 시점에 떠오름이나 엇갈림이 발생하면 롤러 등으로 눌러 밀착시켜 준다.

 

  h) 30분 이상 방치 후 롤러나 솔 등을 사용하여 수지를 도포 한다(상도). 이때 롤러는 섬유방향으로 움직이면서 수지를 도포해 주고, 기 시공된 탄 소섬유시트(탄소섬유)가 롤러에 감기는 것에 주의한다. 기준 도포량은 다음과 같다.

   - 단위 중량 200g/m2의 탄소섬유시트: 상도에 200 ~ 100g/m2 (설계 수지량 600g/m2)

   - 단위 중량 300g/m2의 탄소섬유시트: 상도에 300 ~ 200g/m2 (설계 수지량 800g/m2)

 

   ☞ 설계수지량 = 상도 + 하도 롤러를 사용하여 상도레진을 도포한 후에 고무주걱 등을 사용하여 마무리 접착작업을 실시한다.

 

  i) 2층 이상의 탄소섬유시트를 시공하는 경우에는 첫 번째 층의 상도가 충분히 건조된 후에 두 번째 층의 하도작업을 실시하여야하며 나머지 공정은 동일한 방법으로 수행한다. 이때 1층이 불량부위 (들뜸이나 팽창)를 점검, 수정하고 2층의 시공에 들어가야 한다. 들뜸이나 팽창 등의 불량부위 수정방법은 다음과 같다.

 

   - 작은 들뜸: 섬유방향으로 칼자국을 내고 수지 보충

   - 큰 들뜸: 불량 부위 절단 제거-> 퍼티충진-> 시트부착

 

  j) 수지건조 전에 다음 층을 시공하면 자중에 의해 엇갈림이 발생하기도 하고 박리될 가능성이 있다. 특히 동절기의 경우에는 수지 경화반응이 늦게 되기 때문에 가능한 1일 1층까지의 시공을 원칙으로 한다.

 

  k) 시공현장에서는 충분한 환기를 하고 화기의 사용을 엄금한다. 흡입에 주의한다. 시공할 때는 반드시 보호구(마스크. 안경, 고무장갑)를 착용한다.

 

  l) 옥외 시공의 경우에는 빗물이나 모래, 먼지 등이 부착하지 않도록 덮개 등으로 보호 양생한다.이때 덮개가 시공 면에 닿지 않도록 주의한다. 설계강도를 달성하기 위해서 아래의 양생기간을 필요로 한다.

 

   -평균기온 10도씨, 양생기간 2주간 (겨울용 레진)

   -평균기온 20도씨, 양생기간 1주간 (표준용 레진)

 

  m) 탄소섬유시트 시공후 수지 경화선에 바람의 영향을 크게 받을 것이 예상되는 터널, 지하철 등에서는 적절한 조치가 필요하다.

   - 단부고정: 강풍이 작용하는 경우의 박리방지, 수지가 충분히 경화할 때까지는 물리적으로 고정하는 것이 필요하다.

   - 시공순서(이음의 방향): 이음부를 정할 경우 풍향을 고려하여 이음부에의 영향이 적어지도록 시공한다. (ex. 바람반대 방향에서부터 시공하여 간다.)

  

         

 

     n) 탄소섬유시트 절단에는 탄소섬유가 도전성이기 때문에 부유할 가능성이 있다. 따라서 가까이 고압선, 변전소, 송전선 등이 있는 경우는 미리 별도의 장소에서 절단하는 것이 필요.

 

  o) 시트 접착에 있어서 가사시간 이내에 레진을 사용한다는 것은, 레진 혼합 개시로부터, 레진의 도포, 토우시트의 접착과 레진 접착 그리고 탈포작업이 종료될 때까지를, 가사시간 이내에 실시해야 한다는 것 이다. 이것을 위해서는 왼벽한 작업 준비후 수지를 혼합하는 것이 필요하다.

 

(3-6) 마감

  a) 탄소섬유시트 자체가 자외선을 차단하여 수지의 열화를 방지하는 효과가 있지만 시공면이 직사일광을 받는 경우를 내후성 도료 (우레탄계 등)를 도장함이 바람직하다. 도장은 수지의 초기 경화부터 실시할 수 있으며 시공방법은 각 도료의 표준 시공법에 준하여 한다 .

 

 b)그 밖의 마감 도장 이외의 마감을 실시하는 경우에는 사전에 충분히 검토하여 필요에 따라서 확인시험을 실시한다. 시공은 각 재료의 표준 시공법에 준하여 한다.

*  기타보강공사

기타 보강검사 

1. H-Beam 증설보강 

 과다한 하중에 의해 Beam의 중앙부에 실리는 최대 응력 보를 증설함으로써 단면을 증가시키고 따라서 최대응력을 감소 시키는 방법. 수중조사(수심조사)

 2. 포스트 텐셔닝 보강 외관 조사(External Post-Tensioning)

 과다한 응력을 받고 있는 구조물의 외부에 고강도 cable인 mono 혹은 multi-strand를 설치하여 긴장해 줌으로써 보강즉시 초과응력의제거, 혹은 분담효과를 얻을 수 있다. 이것은 프리캐스트 부재의 조립후 적절히 배열된 프리스트레스트 Tenden을 인장함으로써 구조물에 영구적인 프리스트레스트를 도입하는 원리를 이용한 공법으로 인장 부재들은 강봉, 단선, 또는 다발형태의 고강도 강연선으로 구성되어 있다.

 




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