KR0163628B1 - 철근 콘크리트 구조물의 보강방법 - Google Patents

Abstract

[목적] 효율이 양호하며 간단히 시공할 수 있고, 또한 장기적인 신뢰성이 높은 철근콘크리트 구조물의 보강방법을 제공한다.

[구성] 철근 콘크리트로 이루어지는 상판 또는 빔의 콘크리트면에 수지를 도포하고, 이어서 시트형상의 섬유강화재(4)를 적층하며, 이 섬유강화재(4)에 수지를 함침, 상온 경화시키는 섬유강화 플라스틱판으로 철근 콘크리트를 보강하는 방법에 있어서,

A. 수지는 상온 경화형의 에폭시 수지로서, 점도가 40~200포이즈, 틱소트로피 계수가 3.0~8.0이며,

B. 섬유강화재(4)는 응력이 집중하는거와 같은 굴곡을 갖지 않는 편평한 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)를 1방향으로 서로 병행 또는 시트형상으로 가지런히 정리하여 이루어지는 사조군(가)의 시트 양면측에 횡방향 보조사군(다)이 위치하고, 그들 횡방향 보조사군(다)과 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)와 병행하는 종방향 보조사군(나)이 방직조직으로 이루어 사조군(가)을 일체로 유지하고 있고, 또한 인접하는 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)간에 틈새가 존재하는 1방향성 보강직물인, 철근 콘크리트 구조물의 보강방법.

Description

철근 콘크리트 구조물의 보강방법

제1도는 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 보강방법의 1예를 예시하는 상판(床版) 하면측의 부분사시도.

제2도는 본 발명에 사용하는 섬유강화재의 1예를 예시하는 부분사시도.

제3도는 제2도하고는 별도예에 관한 섬유강화재의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상판 2',2,3,3',3 : 섬유강화 플라스틱판

4 : 섬유강화재 5 : 강화섬유 멀티 필라멘트사

6 : 종방향 보조사 7 : 횡방향 보조사

가 : 사조군(사조군) 나 : 종방향 보조사군

다 : 횡방향 보조사군

[산업상의 이용분야]

본 발명은 철근 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 섬유강화 플라스틱판에 의한 철근 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것이다.

[종래의 기술]

최근 도로교량이나 건축물의 상판이나 빔이 철근의 녹(), 철근의 피로나 콘크리트의 중성화 등에 의해 노후화되어 문제로 되고 있다.

그 보강은 통상 콘크리트나 빔에 강판을 접착제로 첩부함으로써 행해지고 있으나, 이 작업은 빔으로 둘러싸여진 좁은 공간내에서 행하지 않으면 안되는 경우가 많다. 그러나 강판은 무겁고, 첩부작업에는 크레인차 등의 기중기가 필요하게 되어 번거로우며, 때로는 기중기를 사용할 수 없는 장소도 있다.

또 콘크리트면은 반드시 평활하지 않고 요철면을 이루고 있다. 따라서 강판과 콘크리트와의 접착을 완전히 행할 수 있게 하기 위해서는 접착제층을 두껍게 하고, 콘크리트면의 요철의 영향을 없애는 것이 필요하며 대단히 효율이 나빴었다.

이에 대하여 최근 도로교량의 상판이나 빔을 섬유강화 플라스틱판으로 보강하는 FRP보강공법이 차량의 통행을 차단함이 없이 보강공가사 가능함에 따라 주목되고 있다. 이 방법은 콘크리트면에 다소의 요철이 있어도, 충분히 보강되도록 콘크리트면에 직접 수지를 도포한 후, 예컨대 일본국 특개평 3-224901호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 1방향성의 시트형상 섬유강화재에 수지를 함침, 경화시켜서, 섬유강화 플라스틱판을 성형하는 동시에, 섬유강화 플라스틱판을 콘크리트에 접착시키는 소위, 핸드레이업 성형법으로 행해지고 있다.

강판보강공법과 같이 중량물 운반의 필요가 없으므로 작업효율은 좋으나, 핸드레이업법으로 FRP의 성형을 현장에서 행하기 때문에, 하기의 문제가 있었다.

(1) 우선, 콘크리트 구조물, 예컨대 상판이나 빔의 하부면에 미경화수지를 도포하나 수지도가 작고 틱소(thixo)성이 떨어지면 미경화수지가 상판으로부터 흘러내려 소정의 수지량을 유지할 수 없을 뿐만 아니라, 흘러내리는 수지가 아래에서 작업하고 있는 사람에게 부착하여 비위생적이었다.

(2) 수지의 점도를 크게 하고, 틱소성을 크게 하면 수지의 흘러내림은 없어지나, 섬유 강화재에의 수지의 함침 속도가 늦어지며 섬유강화재에의 수지의 함침이 거의 이루어지지 않았다.

(3) 탈포(脫泡)롤러 처리후, 서서히 섬유강화재에의 수지의 함침이 진행되고, 섬유강화재에 함유되어 있는 공기가 수지와 치환되어 섬유강화재에 함유되어 있던 공기는 윗쪽으로 이동하고, 수지함침된 섬유강화재와 상판의 하부면과의 사이에 공기가 고인다. 상판은 콘크리트제이므로 자연히 이들 공기가 빠져서 소멸되는 일이 없고, 수지가 경화된 후 커다란 보이드로서 남아 FRP 층은 팽창된 상태로 된다.

특히, 시트형상 섬유강화재가 높은 위치로 되면 이 경향이 현저하게 된다.

(4) 비가 내리면, 상판이나 빔의 하부면쪽에 콘크리트의 균열을 타고오는 물이 보이드에 고인다. 바깥기온이 빙점하로 되면 물이 얼어 체적이 팽창하고, 상판과 FRP층과의 사이에 박리될 우려가 있다.

(5) 수지의 함침·탈포롤러 처리시, 시트형상 섬유강화재의 위치가 어긋나, 소정의 장소 보강을 할 수 없을 뿐만 아니라, 강화섬유가 S자모양으로 진행하여 섬유강화 플라스틱판으로서의 강도나 인장탄성율 등의 기계적 특성이 저하된다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

본 발명의 목적은 철근 콘크리트 구조물의 보강에 있어서 종래의 상기한 문제점을 해결하고, 효율좋게 간단히 시공할 수 있으며, 또한 장기적인 신뢰성이 높은 철근 콘크리트 구조물의 보강방법을 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 보강방법은 철근 콘크리트로 이루어지는 상판 또는 빔의 콘크리트면에 수지를 도포하고, 이어서 시트형상의 섬유강화재를 적층하며, 이 섬유강화재에 수지를 함침, 상온 경화시키는 섬유강화 플라스틱판으로 철근 콘크리트를 보강하는 방법에 있어서,

A. 수지는 상온 경화형의 에폭시 수지로서, 점도가 40~200포이즈, 틱소트로피(thixotropy) 계수가 3.0~8.0이며,

B. 섬유강화재는 응력이 집중하거와 같은 굴곡을 갖지 않는 편평한 강화섬유 멀티 필라멘트사를 1방향으로 서로 병행 또한 시트형상으로 가지런하게 정리하여 이루어지는 사조군의 시트 양면측에 횡방향 보조사군이 위치하며, 그 횡방향 보조사군과 강화섬유 멀티 필라멘트사와 병행하는 종방향 보조사군이 방직조직을 형성하여 사조군을 일체로 유지하고 있고, 또한 인접하는 강화섬유 멀티 필라멘트사간에 틈새가 존재하는 1방향성 보강직물인 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.

상기 섬유강화재의 강화섬유 멀티 필라멘트사간의 틈새는 0.2mm~1.0mm의 범위에서 있는 것이 바람직하다. 또 상기 섬유강화재는 강화섬유 멀티 필라멘트사와 횡방향의 보조사가 저융점 폴리머로 접착되어 있는 것이 바람직하다.

이하에 도면을 참조하면서 본 발명 방법을 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 보강방법을 설명하기 위한 상판 하부면측의 개략 사시도이다.

콘크리트제의 상판(1)의 콘크리트 하부면에 상판(1)의 길이방향에 따라, 병행하게 등간격으로 배열하여 이루어지는 섬유강화 플라스틱판(2,2',2...)이 상판(1)의 길이방향으로 뻗는 섬유강화 플라스틱판(2,2',2)과 직교하도록 등간격으로 배열되어 있다.

상판에의 섬유강화재에 의한 보강의 시공방법은 먼저, 상판의 하부면에 부착되어 있는 오일 등의 불순물을 아세톤 등의 유기용제나 비누물로 제거하고, 상판 하부면의 균열부나 콘크리트가 결손된 장소에 모르타르나 수지를 충전하며, 또 콘크리트의 볼록부를 깎아 접착면을 평활하게 한다.

필요에 따라 샌더로 콘크리트 표면을 거칠게 한다. 이어서, 콘크리트면과 섬유강화 플라스틱판의 접착성을 향상시키기 위하여, 점도가 낮은 에폭시 수지계 프라이머를 도포하고, 1~7일간 정도 프라이머 수지가 경화될 때까지 방치한다.

다음에 상판의 하부면에 섬유강화재의 매트릭스로 되는 수지를 도포롤러로 도포하고, 길이방향으로 강화섬유가 병행배열된 시트형상의 섬유강화재를 상판의 길이방향 또는 폭방향으로 소정의 간격으로 두고, 섬유강화재상에 매트릭스로 되는 수지를 도포하며, 그위를 탈포롤러 처리하고 섬유강화재에의 수지함침과 동시에 탈포를 행하여 상온에서 경화시킨다. 동일하게 다시 시트형상의 섬유강화재를 상판의 폭방향 또는 길이방향으로 소정의 간격으로 두고, 수지를 도포한 후 롤러 처리하여 수지함침 및 탈포를 행하여 상온으로 경화시켜서 상판 하부면의 콘크리트에 섬유강화 플라스틱판층을 형성하여 상판의 보강을 행한다.

보강의 정도에 따라 이들 적층작업을 반복하고, 적층매수, 즉 강화섬유량을 증가한다. 이상은 통상 행해지고 있는 섬유강화 플라스틱에 의한 콘크리트 구조물로서의 상판의 보강방법이며, 본 발명에 있어서 하등 다를바 없다.

본 발명에 있어서는 상판의 하부면이나 시트형상 섬유강화재에 도포하는 매트릭스 수지는 상온 경화형의 에폭시 수지이다. 에폭시 수지는 내알칼리성이 우수하므로 알칼리성인 콘크리트에 침식되어, 경년변화로 열화되는 일이 없다. 또 콘크리트나 강화섬유와의 접착성이 양호하고, 강화섬유에 의한 상판의 보강효과가 크다.

또 매트릭스 수지는 실온으로 경화되므로 수지함침작업을 한 후 방치해둠으로써 경화가 진행되고, 콘크리트나 강화섬유와 충분히 접착되므로 상판의 보강작업이 간단해진다. 수지의 경화를 위하여 가열이 필요한 가열경화형의 수지이면, 현장에 히터 등의 가열장치를 들여오는 것이 필요하게 되어 번거롭다.

본 발명에 사용되는 상기 수지에 있어서는, 점도가 40~200포이즈이며, 틱소트로피 계수가 3.0~8.0이다. 수지점도가 40포이즈 미만, 틱소트로피 계수가 3.0 미만이면, 섬유강화재에 도포된 미경화수지가 흘러내리고, 소정의 수지량을 유지할 수가 없어 상판과 섬유강화 플라스틱판과의 접착이 불충분하게 된다.

또 섬유강화 플라스틱중에 수지가 충분히 충전되지 않으므로, 강화섬유에 의한 보강효과가 작다. 또 흘러내리는 수지가 상판아래서 작업하고 있는 사람에게 부착하여 비위생적이다. 또 흘러내리는 수지가 도중에 경화하여 섬유강화 플라스틱의 외부표면이 요철하여 미관을 손상시킨다.

또 수지의 점도가 작고, 틱소성이 부족하므로 롤러 처리로 시트형상 섬유강화재의 위치가 어긋나, 소정장소의 보강을 할 수 없을 뿐만 아니라, 강화섬유가 S자 모양으로 진행하며, 섬유강화 플라스틱판으로서의 강도가 인장탄성율 등의 기계적 특성이 저하된다.

한편, 수지점도가 200포이즈를 초과하고, 틱소트로피 계수가 8.0보다도 커지면, 섬유강화재에 수지를 도포한 후, 함침·탈포롤러 처리를 행하여도 수지점도가 높고, 또 도포한 수지가 거의 확산하지 않으므로 섬유강화재의 강화섬유간에 충분히 수지가 함침되지 않는다.

따라서, 강도나 인장탄성율이 우수한 섬유강화재를 사용하여도 수지에 의한 복합효과가 충분히 발휘되지 않고, 충분한 강도나 인장탄성율이 발현되지 않게 된다.

수지점도가 40~200포이즈, 틱소트로피 계수가 3.0~8.0이면, 수지점도가 너무 낮아 틱소트로피 계수가 작은 것에 기인되는 문제, 즉 수지의 흘러내림, 소정의 수지량 확보가 어려운 것, 상판과 섬유강화 플라스틱판과의 접착이 충분하지 않은 것, 외부표면의 요철이나 강화섬유의 S자 모양으로의 진행의 발생이라고 하는 각종 문제는 해결된다. 또 수지의 함침속도는 다소 늦을지 알 수 없으나, 서서히 섬유강화재에의 수지는 함침이 진행된다. 그러나 단순히 상기 수지에 관한 조건만으로는 함침·탈포롤러를 처리하고 나서, 섬유강화재에 함유되어 있는 공기가 수지와 치환되고, 섬유강화재에 함유되어있던 공기는 윗쪽으로 이동하므로, 수지함침된 섬유강화재와 상판의 하부면과의 사이에 공기가 고이면, 즉 보이드가 생성된다고 하는 문제가 발생한다. 상판은 콘크리트제이므로 자연히 이들 보이드가 빠져서 소멸되는 일은 없고, 수지가 경화된 후, 커다란 보이드로서 남고 섬유강화 플라스틱은 팽창상태로 된다.

장기간 경과하면, 이 보이드부에 물이 고이고, 바깥 기온이 빙점하로 되면 이 물이 얼고, 체적팽창에 의해 콘크리트면과 섬유강화 플라스틱판과의 사이에서 균열이 발생하여 박리로 연결된다.

여기서 수지점도의 측정은 JIS-K-6833에 의해 행한다.

즉, 단일 원통회전체를 사용하여 시료 500ml를 용기에 취하고, 시료온도가 소정의 온도로 된 것을 확인하여 점도계의 로터를 시료중앙에 세트하고, 1분간 회전시켰을 때의 지시침의 눈금을 읽는다. 이 경우, 로터의 회전수 20회전/분으로 한다. 점도는 점도계가 나타내는 눈금의 수치에 규정의 환산승수를 곱하여 산출한다.

또 틱소트로피 계수의 측정방법은 상기의 점도측정과 동일하다.

단, 사용하는 로터는 동일로 하고, 로터의 회전수를 변경하여 측정한 점도의 비를 틱소트로피 계수라고 한다. 즉, 로터의 회전수는 20회전/분과 2회전/분으로 하고, 틱소트로피 계수는 다음식으로 산출된 값을 말한다.

틱소트리피 계수 = (2회전/분시의 점도)/(20회전/분시의 점도)

본 발명에 있어서, 예의검토한 결과, 제2도에 도시한 바와 같은 시트형상 섬유강화재(4)를 사용하므로써, 수지점도가 40~200포이즈, 틱소트로피 계수가 3.0~8.0이라도, 상기와 같은 섬유강화 플라스틱층의 팽창을 해소할 수 있음을 알 수 있었다.

즉, 다수개의 강화섬유 멀티 필라멘트사를 1방향으로 서로 병행으로 배열시켜 강화섬유 멀티 필라멘트사간에 틈새를 설치하면, 이 틈새로부터 보이드 빼내기를 할 수 있고, 섬유강화재와 상판과의 사이에 고이는 보이드의 해소로 연결된다.

실험의 결과, 인접하는 강화섬유 멀티 필라멘트사간에 틈새가 열려있는 것이 필요하며, 이 틈새의 크기는 바람직하게는 0.2mm~1.0mm이다. 02.mm 미만이면 보이드가 빠져나가는 것이 불완전하며, 역시 섬유강화재와 상판과의 사이에 보이드가 남는다.

한편, 1.0mm를 초과하는 틈새로 하면, 강화섬유 멀티 필라멘트사의 배열개수가 적게 되며, 즉, 단위면적당의 (예컨대 1㎡당의) 강화섬유중량이 적게 되고, 상판 보강을 위한 소정의 강화섬유량으로 하기 위해서는 적층작업회수가 증가하게 되므로, 상판의 보강·보수작업에 시간이 소요된다. 또, 단위면적당의 강화섬유중량을 많이 하여 사 간격을 확보하려고 한 경우, 강화섬유 멀티 필라멘트사의 사 폭을 적극적으로 좁게 하는 것으로 되어, 강화섬유 멀티 필라멘트사로의 수지함침이 나빠진다.

특히 강화섬유 멀티 필라멘트사간의 틈새가 0.2mm~1.0mm의 섬유강화재로 수지를 도포한 후, 멀티 필라멘트사와 직교방향으로 홈 부착의 롤러로 탈포하면, 강화섬유 멀티필라멘트사간의 틈새로부터 쉽게 공기의 거품을 빼낼 수 있다.

이와 같은 시트형상의 섬유강화재(4)는 응력이 집중하는거와 같은 굴곡을 갖지 않는 편평한 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)를 1방향으로 병행 또는 시트형상으로 가지런히 정리하여 이루어지는 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)의 사조군 (가)과, 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)간에 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)와 병행하는 종방향 보조사(6)군 (나)과, 시트면의 양측(양면측)에 위치하는 횡방향 보조사(7)군 (다)으로 이루어지며, 종방향 보조사군(나)과 횡방향 보조사군 (다)이 방직조직을 형성하여 사조군 (가)을 일체로 유지함으로써 얻어진다.

강화섬유 멀티 필라멘트사(5)는 굴곡함이 없이 곧바로 배열되어 있는 소위 논크림프(noncrimp) 구조로 되어 있으므로, 수지로 굳혀도 응력집중이 발생되는 일은 없고, 섬유강화 플라스틱판의 인장강도, 인장탄성율이 크게 된다.

또 강화섬유 사조(5)의 단면이 편평형상이므로, 사조의 두께는 얇고, 사조의 주위에 있는 수지가 고점도라도 충분히 함침된다. 예컨대, 강화섬유 사조의 단면이 타원형상이면, 양단의 얇은 부분에서는 수지함침이 진행되나, 중앙의 두꺼운 부분에서는 사조의 중심부까지의 수지의 함침패스가 길어지므로, 수지가 도달하지 않은 미함침부가 남게 된다.

또 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)의 섬유중량을 크게 하는 경우에는 제3도에 도시한 바와 같이 편평한 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)를 적중하여 방직조직시킬 수 있다. 제3도는 2층으로 적중된 예에 대하여 예시하였으나, 필요에 따라 2층 이상으로 적중할 수 있다. 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)가 편평형상이므로, 이와 같은 방법으로 섬유중량을 크게 하여도 소정의 사 간격을 확보할 수 있다.

편평형상 강화섬유 멀티 필라멘트사(5)의 바람직한 편평도(=사조의 폭/사조의 두께)는 30~100정도이다. 편평도가 30 미만으로 되면, 섬유중량이 큰 섬유강화재로는 수지의 함침성이 나쁘게 되며, 편평도가 100을 초과하면 사 간격의 확보가 곤란하게 된다.

본 발명에 사용되는 강화섬유사는 필라멘트가 다수개 집속된 멀티 필라멘트사로 이루어지며, 강화섬유로서는 탄소섬유, 폴리아라미드 섬유나 유리섬유 등의 고강도, 고탄성율 섬유가 사용된다. 그중에서도, 탄소섬유는 알칼리에 침식되는 일이 없이 본 발명에 사용되는 강화섬유로서 바람직하다.

보조사는 본질적으로 섬유강화 플라스틱의 기계적 특성을 가지고 있는 것이 아니며, 강화섬유사의 형태유지를 행하는 것이며, 50데니어~700데니어의 가는 실이 바람직하다.

특히 종방향의 보조사를 700데니어 이상 굵게 하면, 일부러 설치한 강화섬유 사조간의 간격이 보조사로 묻혀 수지의 탈포가 곤란하게 된다. 보조사를 구성하는 섬유로서는 유리섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아라미드 섬유, 나일론 섬유, ABS 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 비닐론 섬유 등 특히 한정하는 것은 아니나, 그중에서도 유리섬유, 폴리아라미드 섬유나 비닐론 섬유는 열수축율이 작으므로 섬유강화재의 치수안정성이 양호하며, 횡방향 보조사의 수축에 의해 강화섬유 사조의 밀도가 변화하는 일이 없다. 또 종방향으로 뻗는 탄소섬유, 폴리아라미드 섬유나 유리섬유의 강화섬유 멀티 필라멘트사가 S자 모양으로 진행하게 되나, 유리섬유, 폴리아라미드 섬유나 비닐론 섬유 등 열수축율이 작은 종방향 보조사를 사용함으로써, 이들 문제도 해소된다.

본 발명에 있어서는 통상의 핸드레이업법에 비하여 수지점도가 높고 틱소그래피 계수가 크며 수지가 섬유강화재에 함침되기 어려우므로, 상당히 강하게 함침·탈포롤러를 처리하지 않으면 안되나 이때 롤러 처리방법이나 그 압력에 따라서는, 직물의 코 어긋남이 생겨 섬유강화재의 강화섬유 멀티 필라멘트사의 배열이 흐트러지고 말 염려가 있다.

이와 같은 것으로부터 본 발명에 사용되는 섬유강화재는 강화섬유 멀티 필라멘트사 및/또는 종방향의 보조사와, 횡방향의 보조사가 선형상 또는 점형상으로 뻗는 저융점 폴리머로 접착되어 있는 것이 바람직하다. 저융점 폴리머가 선형상 또는 점형상으로 뻗고, 횡방향 보조사가 부분적으로 강화섬유 멀티 필라멘트사나 종방향 보조사와 접착되어 있는 것 뿐이므로 매트릭스 수지의 함침이 저해되는 일은 없다. 저융점 폴리머로서는 나일론, 공중합 나일론, 폴리에스테르, ABS, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 저융점의 열가소성 폴리머를 들 수 있고, 이들의 폴리머로 이루어지는 사조를, 강화섬유 멀티 필라멘트사나 보조사와 가지런히 정리하여 제직하고, 그후 저융점 폴리머의 융점이상으로 가열·냉각함으로써, 멀티 필라멘트사나 종방향 보조사와 횡방향 보조사를 접착시킬 수 있다.

이 저융점 폴리머는 본질적으로 섬유강화 플라스틱의 보강재료로 되는 것은 아니므로, 그 양이 너무 많으면 매트릭스 수지의 함침을 저해하게 되므로 매우 적은 쪽이 좋다. 저융점 폴리머의 부착량으로서는 0.6g/㎡~20g/㎡ 정도가 바람직하다.

[실시예]

이하에, 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 보강방법의 바람지한 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예 1]

종방향의 강화섬유 멀티 필라멘트사로서 점도가 7,200데니어의 탄소섬유사를 사용하고, 그 탄소섬유사를 사 폭 6.5mm 상태에서 편평한 형태로 유지하면서 2개 적층한 상태로 1방향에 서로 병행 또한 시트형상으로 가지런히 정리하고, 또 종방향의 보조사로서 섬도가 405데니어의 유리섬유사를 사용하며, 횡방향 보조사로서 202.5데니어의 유리섬유사와 저융점 폴리머로서의 50데니어의 저융점 나일론 사를 가지런히 정리하여 삽입하고 제직한 후, 직기상(織機上)의 히터로 저융점 나일론사를 용융하여 탄소섬유사와 횡방향 보조사의 유리섬유사를 접착시켜 제3도에 도시한 직물(A)을 얻었다.

다음에 상판보강의 첩부모델실험으로서, 베니어판에 양면 접착 테이프로 접착한 폴리에스테르 필름이 하부면으로 되도록 베니어판을 고정하고, 필름에 실온 경화형의 수지 점도가 100포이즈, 틱소트로피 계수가 4.0의 에폭시 수지를 도포롤러로 균일하게 도포하고, 그위에 직물(A)을 얹고, 그위에 상기 에폭시 수지를 도포롤로를 균일하게 도포하며, 홈부착의 롤러로 수지함침 및 탈포를 행한 바, 탄소섬유사간의 틈새로부터 공기가 빠져 나갔다. 그리고 그위에 탄소섬유사의 방향이 동일하게 되도록 직물(A)을 두고, 에폭시 수지를 도포롤러로 균일하게 도포하고, 홈부착 롤로로 수지함침 및 탈포를 행한 바, 탄소섬유사간의 틈새로부터 공기가 빠져나갔다.

이때 롤러처리로 섬유배향이 흐트러지는 일은 없었다.

상온에서 수지함침작업을 끝내고 나서 40분 정도로 수지의 경화가 시작되었으나, 수지가 흘러내림되는 일은 없고, 또 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP판)에는 부분적으로 팽창된 상태를 관찰되지 않았다. 또 수지를 완전히 경화시킨 후에, 베니어판과 필름을 박리하여 필름과 CFRP판과의 사이의 보이드의 유무를 확인하였으나, 보이드는 없었다.

[비교예 1]

상온 경화형의 수지점도가 20포이즈, 틱소트로피 계수가 1.0의 에폭시 수지와 상기의 직물(A)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 상판보강의 모델실험을 행하였다. 필름에 수지를 도포롤러로 균일하게 도포하였으나, 1~2분 경과후에 수지가 부분적으로 집중하여 수지의 도포면이 요철되고, 볼록부로부터 수지가 흘러내렸다.

그위에 직물(A)을 두고, 에폭시 수지를 도포롤러로 균일하게 도포하고, 홈부착의 롤러로 수지함침 및 탈포를 행하였던 바, 실시예 1과 동일하게 탄소섬유산간의 틈새로부터 공기가 빠져나갔다. 그리고 그위에 탄소섬유사의 방향이 동일하게 되도록 직물(A)을 두고, 에폭시 수지를 도포롤러로 균일하게 도포하여, 홈부착의 롤로러 수지함침 및 탈포를 행한 바, 탄소섬유사간의 틈새로부터 공기가 빠져나갔다.

수지의 경화가 시작되는 40분동안에 수지가 부분적으로 집중하여, 수지의 도포면이 요철하고, 볼록부로부터 수지가 흘러내렸다. 수지의 경화후, CFRP판의 표면은 요철하였으나, 탄소섬유의 굴곡에 의해서 부분적으로 팽창된 상태는 관찰되지 않았다.

베니어판과 필름을 박리하여 필름과 CFRP판과의 사이의 보이드의 유무를 확인한 바, 수지의 흘러내림에 의해 수지부족으로 되었다고 생각되는 공기층이 부분적으로 존재하고, 그 부분의 CFRP판은 오목상태로 되어 있었다.

[비교예 2]

종방향 보조사의 유리섬유사 장력을 작게하고, 그외의 실시예 1과 동일방법으로 탄소섬유사간의 틈새가 0.1mm의 직물(B)을 얻었다.

이 직물(B)을 사용하여 수지점도가 100포이즈, 틱소트로피 계수가 4.0의 수지로 실시예 1과 동일방법으로 상판보강의 첩부의 모델실험을 행하였다.

수지의 도포후, 홈부착의 롤러로 수지함침 및 탈포를 행하였으나, 1층째 및 2층째도 탄소섬유간의 틈새로부터 공기가 빠지지 않는다. 또 수지의 도포후나, 경화과정에서 수지가 흘러내리는 일은 없었으나, CFRP판에 부분적으로 팽창된 상태가 관찰되었다. 세밀하게 관찰해보면, 부분적으로 팽창된 장소는 탄소섬유사가 굴곡되어 있고, 이 팽창된 장소에서는 필름과 CFRP판과의 사이에 보이드가 있었다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 콘크리트로 이루어지는 상판의 하부면 등에 수지를 도포하고, 이어서 시트형상의 섬유강화재를 적층하며, 이 섬유강하재에 수지를 함침, 상온 경화시켜 섬유강화 플라스틱판으로 콘크리트 구조물을 보강하는 시공방법에 있어서, 수지를 상온 경화형의 에폭시 수지로 하고, 그 점도를 40~200포이즈 틱소트로피 계수를 3.0~8.0으로 하여 섬유강화재를 논크림프 구조로 편평한 강화섬유 멀티 필라멘트사간의 틈새가 0.2mm~1.0mm의 1방향성 보강직물로 하였으므로,

(1) 수지가 콘크리트 구조물의 하부면으로부터 흘러내리는 일은 없고, 소정의 수지량을 유지할 수 있으며, 또 섬유강화재에의 수지의 함침을 충분히 행할 수 있다.

(2) 또, 강화섬유 멀티 필라멘트사간의 틈새로부터 탈포할 수 있으므로, 커다란 보이드가 남아, FRP 층이 팽창된 상태로 되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 시트형상 섬유강화재가 높은 위치로 되면 이 효과가 현저하게 되었다.

(3) 또한, 본 발명 방법에 있어서는 함침·탈포롤러 처리시, 시트형상 섬유강화재의 위치가 어긋나는 일이 없으므로, 섬유강화 플라스틱판으로서 우수한 강도나 인장탄성율 등의 기계적 특성이 얻어진다.

또, 상기 섬유강화재를 점형상 또는 선형상으로 뻗어있는 저융점 폴리머를 사용하여 메우면,

(1) 시공현장에서 재단시 및 함침·탈포롤러 처리시, 강화섬유 멀티 필라멘트사나 보조사가 흐트러지는 일 없이 작업성이 양호하다.

(2) 또, 고압력으로 함침·탈포롤러 처리해도 섬유배향이 흐트러지는 일은 없다. 따라서, 본 발명의 보강방법에 의하면 효율좋고 간단하게 시공할 수 있는 동시에, 장기적인 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 철근 콘크리트로 이루어지는 상판 또는 빔의 콘크리트면에 수지를 도포하고, 이어서 시트형상의 섬유강화재를 적층하며, 이 섬유강화재에 수지를 함침, 상온 경화시키는 섬유강화 플라스틱판으로 철근 콘크리트를 보강하는 방법에 있어서,

   A. 수지는 상온 경화형의 에폭시 수지로서, 점도가 40~200포이즈, 틱소트로피 계수가 3.0~8.0이며,

   B. 섬유강화재는 응력이 집중하는거와 같은 굴곡을 갖지 않는 편평한 강화섬유 멀티 필라멘트사를 1방향으로 서로 병행 또한 시트형상으로 가지런하게 정리하여 이루어지는 사조군의 시트 양면측에 횡방향 보조사군이 위치하며, 그 횡방향 보조사군과 강화섬유 멀티 필라멘트사와 병행하는 종방향 보조사군이 방직조직을 형성하여 사조군을 일체로 유지하고 있고, 또한 인접하는 강화섬유 멀티 필라멘트사간에 틈새가 존재하는 1방향성 보강직물인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보강방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 섬유강화재의 강화섬유 멀티 필라멘트사간의 틈새가 0.2mm~1.0mm인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보강방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유강화재는 강화섬유 멀티 필라멘트사와 횡방향의 보조사가 저융점 폴리머로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보강방법.