KR100404538B1

KR100404538B1 - 경량내화프리캐스트패널, 이를 포함한 복합보강패널 및 그설치방법

Info

Publication number: KR100404538B1
Application number: KR10-2001-0041672A
Authority: KR
Inventors: 박상태; 안상호; 조백순
Original assignee: 주식회사 엠타임; (주)엠프로
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-11-05
Also published as: KR20030006106A

Abstract

본 발명은 보강 구조물의 내화성 및 외관을 향상시킬 수 있는 경량내화프리캐스트패널로서, 상기 경량내화프리캐스트패널과 보강섬유시트 및 분말을 복합화함으로써 구조적으로 안정되며 보강 대상 구조물과의 우수한 접착성능을 발휘하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널에 관한 것이다.

본 발명의 경량내화프리캐스트패널은 시멘트, 경량골재, 물을 혼합하여 형성되는 경량내화콘크리트층; 및, 상기 경량내화콘크리트층 내부에 적층되어 일체화되는 것으로, 유리섬유메쉬를 합성수지에 함침 후 규사 또는 고로제강슬래그를 살포하여 경화시킨 강화유리섬유메쉬;를 포함하여 구성되며, 경량내화프리캐스트 복합보강패널은 상기 경량내화프리캐스트패널; 상기 경량내화프리캐스트패널 상부면에 1층 또는 다수층으로 적층되는 것으로, 함침접착제를 도포하고 상기 함침접착제 상부측으로 보강섬유시트를 함침 접착시켜 완성되는 보강섬유시트층; 및, 상기 보강섬유시트 상부면에 살포되어 접착되는 분말;을 포함하여 구성된다.

Description

경량내화프리캐스트패널, 이를 포함한 복합보강패널 및 그 설치방법{Precast light-weight fire-resistant panel, composite panel and construction method of the same}

본 발명은 경량내화프리캐스트패널 및 이를 포함한 복합보강패널에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 보강 구조물의 내화성 및 외관을 향상시킬 수 있는 경량내화프리캐스트패널로서, 상기 경량내화프리캐스트패널과 보강섬유시트 및 분말을 복합화함으로써 구조적으로 안정되며 보강 대상 구조물과의 우수한 접착성능을 발휘하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널에 관한 것이다.

구조물은 시간 경과로 인한 노화, 재해, 설계 및 시공상의 하자, 사용변경 등 다양한 이유로 내구성, 내하력 및 구조물의 수명에 영향을 받게 되며, 구조적으로 손상된 경우에는 전면 또는 부분적인 보강조치가 요구된다. 따라서 이러한 구조물의 보수와 보강은 구조물의 수명을 증가시키고 안전성의 확보를 위한 필수적인 과정이 된다.

특히 철근 콘크리트 구조물의 경우에는 콘크리트의 중성화 또는 재료분리에 의한 박리현상, 못 또는 앵커에 의한 핀홀 및 공극, 콘크리트의 균열 등에 의하여 구조적으로 치명적인 문제가 종종 발생한다. 이러한 구조적인 문제의 진행을 억제하고 구조물을 보강하고자 여러 가지 보수, 보강공법이 개발되고 있으며,중요 보강공법으로는 강판접착보강공법, 탄소섬유시트보강공법, 유리섬유시트보강공법,아라미드섬유시트보강공법 등이 적용되고 있다.

강판접착공법은 보강 대상 구조물을 표면처리 한 후 앵커 및 용접작업을 이용강판을 설치한 다음 밀봉하고 에폭시 수지를 주입하여 접착시키는 공법으로 재료 자체의 구입이 용이하고 재료의 확실한 성질발현을 기대할 수 있지만, 중량(重量, 소요강도를 확보하기 위해 일반적으로 4.5㎜이상 두께의 강판을 적용함)인 관계로 운반 및 취급상의 어려움과 시공 시 안전관리의 어려움이 있으며, 용접 등 화기사용으로 인한 화재의 위험, 접착부위의 기능저하, 보강 후 과다한 사하중의 증가로 인한 보강구조물의 하중부담, 강판 부식의 우려 및 내화성·내열성 등 취약한 열적 성능과 같은 문제점이 상재한다.

탄소섬유시트보강공법, 유리섬유시트보강공법 및 아라미드섬유시트보강공법은 보강 대상 구조물을 표면처리 한 후 프라이머를 도포하고 에폭시 퍼티제를 이용 표면을 평면작업 한 후 에폭시 수지(접착 함침용)를 사용하여 섬유시트(탄소섬유시트, 유리섬유시트, 아라미드섬유시트)를 구조물에 접착시켜 시공하는 공법이다. 이러한 섬유시트를 이용한 보강공법은 높은 인장강도와 탄성계수, 경량, 운반 및 취급의 용이성 등의 장점을 갖고 있으나, 그 보강 효과 및 성능실현이 현장 기능인력에 의한 의존도가 너무 높다는 단점을 갖고 있다. 또한, 적정의 보강 강도를 확보하기 위해 수 차례에 걸친 번거로운 적층 작업(현장작업)이 필요하다는 점과 내화성 및 내열성에 취약하다는 점, 그리고 휨 균열이 생긴 부위의 휨 보강에는 전술하는 강판접착공법에 비해 비효과적이라는 단점을 갖는다.

상기 보강공법들은 그 우수한 성능에도 불구하고 공법의 특성(에폭시 접착제를 이용하여 강판 또는 보강섬유시트를 보강 대상 구조물에 접착 일체화함으로써 내력을 증진시키는 방법)상 공통적으로 비내화성이라는 심각한 결점을 내포하고 있다. 따라서, 상기 보강공법을 적용한 구조물은 화재시 유독가스의 발생 및 보강효과의 급격한 제로점 도달로 인명 및 재산의 손실을 가중시키게 된다.

상기 보강공법들을 개선하기 위하여 본 발명자는 프리캐스트콘크리트패널을 적용하는 복합보강패널을 개발하여 특허 제10-2000-64018호로 출원한 바 있다. 개선발명인 복합보강패널은 경량내화콘크리트층, 상기 경량내화콘크리트층 내부에 1층 또는 다수층으로 적층되는 무기질계섬유시트, 상기 무기질섬유시트 1층이 포함될 때마다 상기 패널보강 무기질섬유시트의 함침수단으로서의 폴리머계 수지층을 포함하는 경량내화프리캐스트패널; 및, 상기 경량내화프리캐스트패널 표면에 접착되어 결합하는 구조물 보강수단;으로 구성된다.

개선발명은 경량이면서도 보강성능을 저하시키는 여러 유해환경에 대하여 효과적으로 대응하고 내열성, 단열성이 우수하여 안정적으로 보강섬유의 성능을 유지시키고, 보강하고자 하는 구조물과 동일한 재질인 콘크리트 패널을 적용함으로써 보강공사 후 구조물과 보강된 부위간에 친화력을 부여함으로써 미려한 마감으로 완성된다.

하지만, 개선발명은 상기 장점에도 불구하고 장기간 경과하면 보강섬유시트와 경량내화콘크리트층의 부착력 저하로 경량내화프리캐스트패널의 강도를 약화시키거나 침투성 주입 충진재를 이용한 복합보강패널의 접합방법에서 침투성 주입 충진재의 접착력 저하로 복합보강패널과 보강 대상 구조물의 부착력을 떨어뜨릴 수 있다는 문제가 제기될 수 있다.

따라서 본 발명자는 경량내화프리캐스트패널의 사용을 기본으로 하면서, 강화유리섬유메쉬로서 경량내화프리캐스트패널의 구조적인 성능을 향상시키고 보강수단(보강섬유시트) 표면을 거칠게 처리하기 위해 분말(규사 또는 고로제강슬래그)을 살포함으로써 복합보강패널의 부착력을 향상시킬 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 하게 되었다.

본 발명의 목적은 보강 구조물의 내화성을 향상시키기 위해 탄소섬유시트 또는 유리섬유시트 또는 아라미드섬유시트를 이용한 보강공법에 의해 보강완료된 구조물에 추가보강을 하거나 콘크리트 구조물의 보강용 복합보강패널 제작시 복합보강패널의 포함시킬 수 있는 경량내화프리캐스트패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 콘크리트 구조물의 보강을 위하여 경량내화프리캐스트패널에 구조물의 구조성능을 보강하는 보강섬유시트를 결합시킨 경량내화프리캐스트 복합보강패널로서, 상기 보강섬유시트에 분말을 살포하여 표면을 거칠게 처리함으로써 보강 대상 구조물과의 우수한 접착성능을 발휘하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 경량내화프리캐스트패널의 제조공정을 도시한 순서도이다.

도2는 도1의 경량내화프리캐스트패널을 이용하여 보강한 구조물의 전·후상태도이다.

도3 내지 도5는 본 발명의 경량내화프리캐스트 복합보강패널의 제조공정을 도시한 순서도이다.

도6은 본 발명의 경량내화프리캐스트 복합보강패널을 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하는 방법을 도시한 순서도이다.

도7은 본 발명의 경량내화프리캐스트 복합보강패널을 이용하여 보강한 콘크리트 구조물의 상태도이다.

<도면의 주요 부호의 설명>

10: 경량내화프리캐스트패널 11: 경량내화콘크리트층

12: 유리섬유메쉬 20: 보강섬유시트층

20a: 보강섬유시트 20b: 함침접착제

30: 규사 또는 고로제강슬래그 40: 연결용 받침패널

100, 200, 300: 경량내화프래캐스트 복합보강패널

상기의 목적을 달성하고자 본 발명은 탄소섬유시트 또는 유리섬유시트 또는 아라미드섬유시트를 이용한 보강공법에 의해 보강완료된 구조물에 내화성을 향상시키기 위해 추가보강을 하거나 타재료와 복합화하여 콘크리트 구조물의 보강용 복합보강패널을 제작하기 위한 것으로서, 시멘트, 경량골재, 물을 혼합하여 형성되는 경량내화콘크리트층; 및, 상기 경량내화콘크리트층 내부에 적층되어 일체화되는 것으로, 유리섬유메쉬를 함침접착제에 함침 후 규사 또는 고로제강슬래그를 살포하여 경화시킨 강화유리섬유메쉬;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트패널을 제공한다.

또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 보강공사에 이용되는 것으로서, 상기 제1항의 경량내화프리캐스트패널; 상기 경량내화프리캐스트패널 상부면에 접착 적층되는 보강수단;을 포함하여 구성되는 경량내화프리캐스트 복합보강패널을 제공한다. 상기 보강수단으로는 기존에 사용해오던 보강섬유함침패널 또는 프리스트레스트 보강섬유복합패널을 적용하거나, 경량내화프리캐스트패널 상부면에 함침접착제를 도포하고 상기 함침접착제 상부측으로 보강섬유시트를 함침 접착시켜 완성되는 보강섬유시트층과 상기 보강섬유시트층 상부면에 살포되어 접착되는 분말을 포함하여 구성된 보강수단을 적용할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 경량내화프리캐스트패널의 제조공정을 도시한 순서도로, 경량내화프리캐스트패널(10)은 경량내화콘크리트층(11)과 상기경량내화콘크리트층(11) 내부에 적층되는 강화유리섬유메쉬를 포함하여 구성된다.

경량내화프리캐스트패널(10)은 경탄석과 같은 경량골재, 포틀랜드 시멘트를 적정 배합비에 따라 충분히 혼합하고 규정된 양의 물을 첨가하여 몰탈 믹서기를 이용 충분히 믹싱한 경량내화콘크리트를 소요 패널 두께의 1/2정도만 1차 타설하고 1차 타설로 완성된 경량내화콘크리트층(11) 표면에 강화유리섬유메쉬를 설치한 후 즉시 경량내화콘크리트를 2차 타설, 양생(자연양생 및 증기양생)함으로써 완성된다. 이때, 강화유리섬유메쉬라함은 보강용 유리섬유메쉬(12)를 합성수지에 함침시키고 규사 또는 고로제강슬래그(30)를 고루 살포하여 경화시킨 것으로, 상기 유리섬유메쉬(12)는 통상의 섬유시트보다 섬유사이의 간격이 넓게 형성된 그물망상형상을 이루는바 내부에 타재료(유리섬유메쉬)가 설치되어 두 개의 층으로 구분되어 분리가능성이 있는 경량내화콘크리트를 일체화시키며, 상기 규사 또는 고로제강슬래그(30)는 유리섬유메쉬(12)와 경량내화콘크리트(11)와의 부착력을 향상시키는 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 경량내화프리캐스트패널(10)은 각 구성요소들이 완전일체화 결합됨으로써 유리섬유메쉬(12)가 경량내화콘크리트 내부에 안정적으로 정착하여 인장력이 최대로 발현되며 결국 패널 자체의 내구성이 향상된다. 또한, 소정의 두께 이상의 패널로써 제작되는 경우에는 경량내화콘크리트(11) 내에 와이어메쉬 또는 보강철근이 더 적층되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 경량내화프리캐스트패널(10)은 내화성능을 발현하기 위해 후술하고 있는 함침용 보강섬유와 같이 타재료(종래의 보강섬유(탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등)함침패널, 프리스트레스공법을 이용 제조한 프리스트레스트 보강섬유복합패널)와 복합화하여 복합보강패널로 적용하기 위한 하나의 구성요소로 제안될 수 있으나, 기존에 탄소섬유시트, 유리섬유시트, 아라미드섬유시트를 이용한 보강공법으로 보강이 완료된 구조물에 있어서 내화성능의 개선이 필요한 경우는 물론 점차적인 보강효과의 저하로 추가적인 보강을 요하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 콘크리트 구조물과 섬유시트의 재료적 이질감으로 인하여 외관의 손상이 우려되거나 노후화로 외관이 불량하여 재치장이 필요한 구조물에 적용하여 미려한 마감으로 개선되도록 하여 콘크리트 구조물의 표면 보호보수공법으로 이용할 수 있다.

도2는 이러한 경량내화프리캐스트패널을 이용하여 보강한 교량 구조물의 전·후 상태도로, 본 발명에서는 상기 경량내화프리캐스트패널을 보강 대상 구조물에 부착하여 방법으로는 합성수지계 접착제를 이용한 부착공법과 폴리머 시멘트계 접착제를 이용한 부착공법을 제안하고 있다. 즉, 부착공법은 경량내화프리캐스트패널을 적정 크기(기존 타일 크기 혹은 필요에 따라 그보다 크게)로 제작하여 기존 탄소섬유시트, 유리섬유시트, 아라미드섬유시트를 이용한 보강공법으로 보강 완료된 구조물 표면 또는 표면 노후가 심한 구조물 표면에 합성수지계 접착제 또는 접착용 폴리머 시멘트를 이용 압착하여 부착하는 공법이다.

그 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다. 기존의 부착 보강되어 있는 보강섬유 등을 훼손하지 않도록 주의하여 고압 세척기, 집진기 등을 이용하여 기존 바탕면의 먼지 기타 이물질 등을 완전히 제거하고, 기존에 보강되어 있는 보강섬유 부착부분의 기포, 접착 불량, 박리 등의 하자를 점검하고 보완작업 한다. 기존 보강되어 있는 보강섬유 부착부분에 에폭시계 혹은 유,수성 계통의 마감도장이 되어 있는 경우에는 초저점도 에폭시계 접착제를 도포함과 동시에 상기 표면에 규사 등의 분말을 살포하여 표면이 거칠게 처리되도록 하고, 마감도장이 우레탄계로 되어 있는 경우에는 우레탄계 접착제를 도포한다.

이어 패널을 부착하게 되는데, 이 과정부터는 합성수지계 접착제를 이용한 부착공법과 폴리머 시멘트계 접착제를 이용한 부착공법은 다르게 진행된다.

합성수지계 접착제를 이용한 부착공법은 패널부착, 줄눈메꿈하여 완성된다. 도포된 접착제가 완전 경화된 구조물 표면 및 경량내화프리캐스트패널 표면에 구리스 형상의 점도가 높은 부착용 에폭시 또는 우레탄계 접착제를 3~5mm정도의 두께로 골고루 바른 다음 부착하고, 패널부착 30분내에 줄눈을 파고 규사 등의 골재류를 줄눈에 뿌려 표면을 거칠게 한 후 치장줄눈 작업을 한다. 이때, 부착용 에폭시 수지의 경우 미세골재 혹은 미세 경량골재를 혼합하여 반죽하여 사용할 수 있다. 또한, 줄눈메꿈 재료는 합성 수지 혹은 기성조합 시멘트 몰탈을 사용하되 줄눈의 나비는 5mm정도로 하며, 5mm이상일 경우에는 충분히 눌러 틈이 생기지 않게 2회로 나누어 줄눈을 채우도록 한다.

폴리머 시멘트계 접착제를 이용한 부착공법은 바탕면의 몰탈바름, 패널 부착, 줄눈메꿈하여 완성된다. 도포된 접착제가 완전 경화되어 표면이 거칠게 처리된 구조물 표면에 바탕 고르기 몰탈을 바를 때에는 바름두께가 10mm를 초과 할 경우 1회에 10mm가 넘지 않도록 미장 작업하고, 몰탈미장이 완료된 후 1주일 정도의 양생 기간을 두도록 한다. 또한, 패널을 부착하기 전에 바탕 몰탈바름면의 들뜸,균열 등을 검사하여 보수하고, 외부 시공의 경우에는 물을 뿌려 준 다음 우수의 침투를 방지할 수 있도록 완전히 밀착시켜 접착력을 높이고, 백화, 탈락 동결 융해 등의 결함이 생기지 않도록 한다. 바탕 몰탈바름면에 1회 바름면적은 1.0㎡이하로 하여 붙임몰탈을 3~6mm정도로 평탄하게 바른 후 패널을 부착하며, 패널 뒷면에 다시 붙임몰탈을 3~4mm정도로 평탄하게 바른 후 즉시 타일을 붙이되 반드시 나무방치 등으로 풍분히 두들겨 패널의 줄눈부위에 몰탈이 패널 두께의 1/2이상 올라오도록 한다. 패널부착 3시간 경과 후 줄눈을 파고 치장줄눈 작업을 하되 작업 직전에 줄눈 바탕에 물을 뿌려 습기를 유지시키도록 하며, 줄눈의 나비는 5mm정도로 하고 5mm이상일 경우에는 충분히 눌러 틈이 생기지 않게 2회로 나누어 줄눈을 채우도록 한다.

도3 내지 도5는 전술하고 있는 경량내화프리캐스트패널을 포함하는 복합보강패널 구체예의 제작공정을 도시하는 순서도로, 복합보강패널은 전술하고 있는 경량내화프리캐스트패널(10)과 보강섬유시트층(20) 및 분말을 포함하여 구성된다.

보강섬유시트층(20)은 상기 경량내화프리캐스트패널(10) 상부면에 1층 또는 다수층으로 적층되는 것으로, 함침접착제(20b)를 도포하고 상기 함침접착제(20b) 상부측으로 보강섬유시트(20a) 1겹 또는 다수겹을 함침 접착시켜 완성된다. 상기 보강섬유시트(20a)로는 인장강도, 탄성계수 내구성이 우수한 탄소섬유(carbon fiber)시트, 유리섬유(glass fiber)시트 및 아라미드 섬유(aramide fiber)중 어느 하나를 선택하여 적용한다. 보강섬유시트(20a)가 다수겹 또는 다수층으로 적층되는 경우에는 함침접착제(20b)를 도포하고 보강섬유시트를 함침, 접착시키는 과정을 반복하되, 기포가 제거되어 완전 함침이 되도록 주의한다.

본 발명의 경량내화프리캐스트 복합보강패널을 연속하여 설치하는 경우에는 연속 설치되는 방향으로 보강섬유시트층(20)이 경량내화프리캐스트패널(10)보다 더 연장되는 연결부를 형성되도록 하여 상기 연결부가 겹쳐지게 설치함으로써 경량내화프리캐스트 복합보강패널간의 연결을 밀실하게 처리하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 연결부는 본 발명의 적용부위에 따라 경량내화프리캐스트패널(10)의 일방향 또는 양방향 또는 세방향으로 형성될 수 있으며, 이를 만족시키기 위해 보강섬유시트(20a)는 연장길이를 갖도록 재단한다. 또한, 상기 연결부의 하부면에는 분말이 더 접착되도록 하면 연결부위는 부착성능의 향상으로 밀실하게 처리된다.

특히, 보강섬유시트층(20)이 다수층으로 적층되는 경우에는 그 연장길이를 달리하여 재단한 보강섬유시트를 적용하되 보강섬유시트(20a)의 연장길이가 적층될수록 점점 짧게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 보강섬유시트층(20)이 다수층으로 적층되어 경우에는 각층의 보강섬유시트층(20)은 보강섬유시트(20a)의 함침 접착방향을 다르게 하여 완성되도록 하는 것이 바람직하다.

분말은 보강섬유시트층(20)이 완전 경화하기 전에 그 표면에 살포되어 접착되는 것으로, 본 발명의 복합보강패널의 표면을 거칠게 함으로써 시공시에 접착용 수지와의 접착력을 증대시켜 보강 대상 구조물과의 일체화를 도모한다. 상기 분말로는 규사 또는 고로제강슬래그(20) 등을 적용할 수 있다.

상기와 같이 경량내화프리캐스트패널(10), 보강섬유시트층(20) 및 분말로 구성되는 복합보강패널은 보강 대상 구조물에의 부착방법으로 후술하는 앵커를 이용한 부착방법을 적용하게 되는바, 이를 고려하여 복합보강패널에는 앵커홀이 형성되도록 제작한다.

본 발명의 경량내화프리캐스트 복합보강패널이 일방향 또는 양방향 또는 세방향으로 연속하여 설치되는 경우를 고려하여 연결부가 형성되는 경량내화프리캐스트 복합보강패널의 제조방법에 대한 구체예를 도3내지 도5를 참고하여 상세히 설명한다.

[일방향 연결부가 형성되는 경량내화프리캐스트 복합보강패널(구체예1-도3)]

경량내화프리캐스트 복합보강패널(100)의 일방향 보강용은 보강섬유시트(20a)층을 1층 혹은 다층 적층 수에 관계없이 일방향으로 적층하여 기 제작된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면에 접착한 후 접착 완료된 보강섬유시트층 상부 표면에 규사 또는 고로제강슬래그(30)를 고루 살포함으로서 제작이 완성되는 것을 특징으로 하고 있으며, 그 제조방법은 다음과 같다.

(가) 경량내화프리캐스트패널(10)의 바탕 전처리(도3a) -> 생산 완료된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면의 레이턴스 등 이물질을 고압 집진기가 부착된 핸드 그라인더 등을 이용하여 제거한 후 고압 집진기를 이용하여 잔여 먼지 등을 완전히제거하여 바탕 전리작업을 완료한다.

(나) 보강섬유시트(20a) 재단(도3b) -> 상기 바탕면 전처리가 완료된 패널 크기에 맞도록 보강섬유시트(20a)를 재단하되 연속 설치되는 방향으로 결정되는 연결부의 형성을 고려하여 일방향으로 연장되도록 하며, 보강섬유시트(20a)가 다수층으로 적층되는 경우에는 그 연장길이를 달리하여 재단한다.

(다) 경량내화프리캐스트패널(10)에 접착제 도포(도3c) -> 함침 접착용 에폭시 수지와 경화제를 정해진 비율에 맞추어 계량 혼합한 후 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 얇게 도포 작업한다.

(라) 보강섬유시트(20a) 함침하여 보강섬유시트층(20) 형성(도3d) -> 보강섬유시트 함침용 에폭시 수지(20b)를 정해진 비율에 맞게 계량 혼합한 뒤 함침용 로울러 등을 이용하여 기포가 제거되도록 하여 완전한 함침작업을 하여 보강섬유시트층(20)을 형성한다.

(마) 보강섬유시트층(20a) 접착(도3e) -> 접착 함침용 에폭시 수지가 얇게 도포된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면에 함침용 로울러에서 함침 완료된 보강섬유시트층(20)을 부착하고 기포제거 로라 등으로 가볍게 문질러 보강섬유시트층(20)의 접착을 완료한다.

(바) 보강섬유시트층(20)의 연결부 설치(도3e) -> 연결부는 대략 300㎜정도 연장길이가 확보되도록 제작하되, 보강섬유시트가 여러겹으로 적층되는 경우에는 적층될수록 연장길이가 점점 짧게 하여 형성되도록 한다. 이때, 연결부의 형성을 위해 경량내화프리캐스트패널(10)과 동일두께의 연결용 받침패널(40)을 이용하도록하는 것이 바람직하다.

(사) 규사 또는 고로제강슬래그(30) 살포(도3f) 및 경량내화프리캐스트 복합보강패널(100) 일방향 보강용 제작완료(도3g) -> 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 보강섬유시트층(20)을 함침 접착 완료 후 접착 완료된 함침 표면 및 연결부 하부 표면에 규사 혹은 고로 제강 슬래그(30)를 고루 살포하여 경량내화프리캐스트 복합보강패널(100)의 제작을 완료한다

[양방향 연결부가 형성되는 경량내화프리캐스트 복합보강패널(구체예2-도4)]

경량내화프리캐스트 복합보강패널(200)의 양방향 보강용은 보강섬유시트층(20)을 1겹 혹은 2겹이상 적층 수에 관계없이 길이, 너비 두 방향으로 함침 적층하여 기 제작된 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 접착한 후 접착 완료된 보강섬유시트층(20) 상부 표면에 규사 혹은 고로제강 슬래그(30)를 고루 살포하여 제작이 완성되는 것을 특징으로 하며, 그 제조방법은 다음과 같다.

(가) 경량내화프리캐스트패널(10)의 바탕 전처리(도4a) -> 생산 완료된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면의 레이턴스 등 이물질을 고압 집진기가 부착된 핸드 그라인더 등을 이용하여 제거한 후 고압 집진기를 이용하여 잔여 먼지 등을 완전히 제거하여 바탕 전리작업을 완료한다.

(나) 보강섬유시트(20a) 재단(도4b) -> 상기 바탕면 전처리가 완료된 경량내화프리캐스트패널(10) 크기에 맞도록 보강섬유시트(20a)를 재단하되 연속 설치되는 방향으로 결정되는 연결부의 형성을 고려하며, 길이방향의 일방향으로 연장된 것과너비방향의 일방향으로 연장된 것 두 종류로 재단한다.

(다) 경량내화프리캐스트패널(10)에 접착제 도포(도4c) -> 함침 접착용 에폭시 수지와 경화제를 정해진 비율에 맞추어 계량 혼합한 후 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 얇게 도포 작업한다.

(라) 보강섬유시트(20a) 함침하여 보강섬유시트층(20) 형성(도4d) -> 보강섬유시트 함침용 에폭시 수지(20b)를 정해진 비율에 맞게 계량 혼합한 뒤 함침용 로울러 등을 이용하여 기포가 제거되도록 완전한 함침작업을 하여 보강섬유시트층(20)을 형성한다.

(마) 길이방향 보강섬유시트층(20) 접착(도4e) -> 접착 함침용 에폭시 수지가 도포된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면에 함침용 로울러에서 함침 완료된 길이방향 보강섬유시트층(20)을 부착 설치하고 기포제거 로라 등으로 문질러 길이방향 보강섬유시트층 접착을 완료한다.

(바) 너비방향 보강섬유시트층(20) 접착(도4f) -> 길이방향 보강섬유시트층이 함침된 표면에 너비방향 보강섬유시트 함침용 에폭시 수지를 얇게 도포한 다음 함침용 로울러에서 함침 완료된 보강섬유쉬트를 너비방향으로 부착하고 기포제거 로라 등으로 문질러 양방향 보강섬유쉬트층(20) 접착을 완료한다.(보강섬유쉬트층(20) 함침 접착 방향의 우선 순위는 필요에 따라 어느 방향이든 먼저 접착 할 수 있으며, 양방향 보강용의 너비방향 연결부는 필요에 따라 에폭시 수지를 함침하지 않고 제작할 수도 있다.)

(사) 규사 또는 고로제강슬래그(30) 살포(도4g) 및 경량내화프리캐스트 복합보강패널(200) 양방향 보강용 제작완료(도4h) -> 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 보강섬유시트층(20)을 함침 접착 완료 후 양방향으로 접착 완료된 함침 표면 및 연결부 하부 표면에 규사 혹은 고로제강슬래그(30)를 고루 살포하여 경량내화프리캐스트 복합보강패널(200)의 제작을 완료한다

[세방향 연결부가 형성되는 경량내화프리캐스트 복합보강패널(구체예3-도5)]

경량내화프리캐스트 복합보강패널(300) 세방향 보강용은 보강섬유시트층(20)을 1겹 혹은 2겹이상 적층 수에 관계없이 세방향으로 함침 적층하여 기 제작된 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 접착한 후 접착 완료된 보강섬유시트층(20) 상부 표면에 규사 혹은 고로제강슬래그(30)를 고루 살포하여 제작이 완성되는 것을 특징으로 하며, 그 제조방법은 다음과 같다.

(가) 경량내화프리캐스트패널(10)의 바탕 전처리(도5a) -> 생산 완료된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면의 레이턴스 등 이물질을 고압 집진기가 부착된 핸드 그라인더 등을 이용하여 제거한 후 고압 집진기를 이용하여 잔여 먼지 등을 완전히 제거하여 바탕 전리작업을 완료한다.

(나) 보강섬유시트(20a) 재단(도5b) -> 상기 바탕면 전처리가 완료 된 패널 크기에 맞도록 보강섬유시트(20a)를 재단하되 연속 설치되는 방향으로 결정되는 연결부의 형성을 고려하며, 길이방향의 일방향으로 연장된 것과 너비방향의 양방향으로 연장된 것 두 종류로 재단한다.

(다) 경량내화프리캐스트패널(10)에 접착제 도포(도5c) -> 함침 접착용 에폭시 수지와 경화제를 정해진 비율에 맞추어 계량 혼합한 후 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 얇게 도포 작업한다.

(라) 보강섬유시트(20a) 함침하여 보강섬유시트층(20) 형성(도5d) -> 보강섬유시트 함침용 에폭시 수지(20b)를 정해진 비율에 맞게 계량 혼합한 뒤 함침용 로울러 등을 이용하여 기포가 제거되도록 완전한 함침작업을 하여 보강섬유시트층(20)을 형성한다.

(마) 너비방향 보강섬유시트층(20) 접착(도5e) -> 접착 함침용 에폭시 수지가 도포된 경량내화프리캐스트패널(10) 표면에 함침용 로울러에서 함침 완료된 너비방향 보강섬유시트층(20)을 부착 설치하고 기포제거 로라 등으로 문질러 너비방향 보강섬유시트층(20) 접착을 완료한다.

(바) 길이방향 함침수지 도포(도5f) 및 보강섬유시트층 접착(도5g) -> 너비방향 보강섬유시트가 함침된 표면에 길이방향 보강섬유시트 함침용 에폭시 수지를 얇게 도포한 다음 함침용 로울러에서 함침 완료된 보강섬유쉬트층(20)을 길이방향으로 부착하고 기포제거 로라 등으로 문질러 양방향 보강섬유쉬트층의 접착을 완료한다.(보강섬유쉬트층(20) 함침 접착 방향의 우선 순위는 필요에 따라 어느 방향이든 먼저 접착 할 수 있으며, 세방향 보강용의 너비방향 연결부는 필요에 따라 에폭시 수지를 함침하지 않고 제작할 수도 있다.)

(사) 규사 또는 고로제강슬래그(30) 살포(도5h) 및 경량내화프리캐스트 복합보강패널(300) 세방향 보강용 제작완료(도5i) -> 경량내화프리캐스트패널(10) 일면에 보강섬유시트층(20)을 함침 접착 완료 후 세방향으로 접착 완료된 함침 표면 및연결부 하부 표면에 규사 혹은 고로제강슬래그(30)를 고루 살포하여 경량내화프리캐스트 복합보강패널(300)의 제작을 완료한다.(함침된 부분은 규사 또는 고로제강슬래그를 살포하여 표면을 거칠게 처리하지만 보강섬유시트층의 연결부 등 함침되지 않은 부분은 생략한다.)

도6은 이러한 경량내화프리캐스트 복합보강패널 중 양방향 보강용을 이용하여 보강공사한 구조물의 구체예를 도시하고 있은 도면으로, 본 발명에서는 경량내화프리캐스트 복합보강패널(100, 200, 300)을 이용한 보강방법으로 앵커로써 고정설치한 후 에폭시 접체제를 주입 충진하여 접착시키는 방법을 제안하고 있으며, 그 방법을 도7을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

(가) 바탕 전처리(도6a) -> 마감 미장 몰탈 층 및 열화, 중성화 등 부실한 부분 제거하고, 콘크리트 표면의 부실한 부분 제거로 인하여 철근이 노출되는 부분에는 녹 제거를 한 후 방청하고 기존 구조물에 균열이 발생한 부분에는 에폭시 주입공법 등으로 보수작업을 하며, 평활한 바탕면의 처리를 위해 오목부위는 단면을 복구하고, 돌출부위는 3㎜ 이하로 제거한다

(나) 앵커홀 천공(도6b) -> 앵커홀이 바르게 형성되지 않으면 패널의 부착이 비틀어지는 원인이 되므로 수직으로 적정깊이를 갖도록 천공하며, 앵카홀 내부의 먼지 등을 말끔히 제거한다.

(다) 앵커 설치(도6c) -> 스페이서와 일체화되는 것으로 나사고정구와 볼트로 구성되는 다기능 앵커를 이용하되, 나사고정구를 천공한 앵커홀에 설치하며, 동작제어 확장용 쐐기를 앵커 내부에 삽입하여 망치를 타격하면 나사고정구를 확장 고정시킬 수 있다.

(라) 경량내화프리캐스트 복합보강패널 부착 고정(도6d) -> 복합보강패널의 부착은 언제나 연결부가 있는 패널부터 먼저 작업을 진행하여야 하며, 구조물에 기 설치 된 앵카의 나사고정구에 복합보강패널을 볼트를 이용 가조임한 후 패널이 올바로 부착되었는지 확인하여 밀착 고정시킨다. 다만 복합보강패널 고정 작업시 불필하게 과다한 조임 작업은 피하도록 한다. 복합보강패널 사용 중 절단이 필요한 경우에는 고압 집진장치가 부착된 핸드 캇타기를 이용하면 간단히 절단할 수 있다.

(마) 주입구 및 공기 배출구 설치 -> 에폭시 접착제의 주입구 및 공기 배출구가 다기능 앵카 내부를 통하여 동시에 설치되되 공기 배출구의 상단 부분이 주입 구의 수평면보다 위쪽으로 위치하도록 하면 완전한 기포제거 및 밀실한 주입,충진을 기대할 수 있다.

(바) 밀봉(도6e, Sealing) -> 복합보강패널의 오염을 방지하기 위하여 오염방지 테이프를 설치하는 밀봉작업을 진행한다. 밀봉작업은 에폭시 주입재가 유출되지 않도록 꼼꼼히 하여야 하며, 밀봉재는 필요에 따라 무기질계 폴리머 시멘트 몰탈 또는 에폭시계 중 선택하여 사용할 수 있다.

(사) 에폭시 접착제 주입, 충진(도6f) -> 자동 주입기를 이용하여 1차 강제주입을 진행 한 뒤 1차 주입재가 콘크리트 모체의 핀홀, 공극 및 앵커홀 내부 등에 침투하면서 발생된 공극 부분을 2차 주입을 통하여 완전 주입, 충진한다.

(아) 밀봉재 제거하여 시공완료(도6g) -> 에폭시 접착제 주입,충진 완료 24시간 경화 후 밀봉재 제거하면 시공완료된다.

본 발명의 경량내화프리캐스트패널은 보강 구조물의 내화성을 향상시키기 위해 탄소섬유시트 또는 유리섬유시트 또는 아라미드섬유시트를 이용한 보강공법에 의해 보강완료된 구조물에 추가보강을 하거나 콘크리트 구조물의 보강용 복합보강패널 제작시 복합보강패널의 포함시킬 수 있으며, 각 구성요소들이 완전일체화 결합됨으로써 보강요소로서 작용하는 유리섬유메쉬가 경량내화콘크리트 내부에 안정적으로 정착하여 인장력이 최대로 발현되며 패널 자체 향상된 내구성을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 보강을 위하여 경량내화프리캐스트패널에 구조물의 구조성능을 보강하는 보강섬유시트를 결합시킨 경량내화프리캐스트 복합보강패널로서, 상기 보강섬유시트에 분말을 살포하여 표면을 거칠게 처리함으로써 보강 대상 구조물과의 우수한 접착성능을 발휘할 수 있다.

Claims

탄소섬유시트 또는 유리섬유시트 또는 아라미드섬유시트 등의 보강섬유시트를 이용한 보강공법에 의해 보강완료된 구조물에 내화성 및 보강효과를 향상시키기 위해 추가보강을 하기 위한 것으로서,

시멘트, 경량골재, 물을 혼합하여 형성되는 경량내화콘크리트층; 및,

상기 경량내화콘크리트층 내부에 적층되어 일체화되는 것으로, 유리섬유메쉬를 함침접착제에 함침 후 규사 또는 고로제강슬래그를 살포하여 경화시킨 강화유리섬유메쉬;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트패널.
제1항에서, 상기 경량내화콘크리트층 내부에 와이어 메쉬 또는 보강철근이 더 적층되는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트패널.
콘크리트 구조물의 보강공사에 이용되는 것으로서,

상기 제1항의 경량내화프리캐스트패널; 및,

상기 경량내화프리캐스트 패널 상부면에 접착 적층되는 보강수단;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
제3항에서, 상기 보강수단은 보강섬유함침패널 또는 프리스트레스트 보강섬유복합패널인 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
제3항에서 상기 보강수단은, 경량내화프리캐스트패널 상부면에 1층 또는 다수층으로 적층되는 것으로, 함침접착제를 도포하고 상기 함침접착제 상부측으로 보강섬유시트를 함침 접착시켜 완성되는 보강섬유시트층; 및, 상기 보강섬유시트층 상부면에 살포되어 접착되는 분말;을 포함하여 구성되는 보강수단인 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
제5항에서, 상기 보강섬유시트층은 경량내화프리캐스트패널보다 일방향 또는 양방향 또는 세방향으로 더 연장되어 연결부를 형성하고, 상기 연결부의 하부면에는 분말이 더 접착되는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
제6항에서, 상기 연결부가 일방향으로 연장 형성되되 다수층의 보강섬유시트층이 적층되는 경우, 상기 연결부는 보강섬유시트층의 연장길이가 적층될수록 점점짧게 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
제6항에서, 상기 연결부가 양방향 또는 세방향으로 연장 형성되되 다수층의 보강섬유시트층이 적층되는 경우, 각층의 보강섬유시트층은 보강섬유시트의 함침 접착방향을 다르게 하여 적층되는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에서, 상기 분말은 규사 또는 고로제강슬래그인 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트 복합보강패널.
탄소섬유시트 또는 유리섬유시트 또는 아라미드섬유시트 등의 보강섬유시트를 이용한 보강공법에 의해 보강완료된 구조물에 내화성을 향상시키기 위해 추가보강을 하거나 외관이 불량하여 재치장이 필요한 구조물에 미려한 마감면을 형성시키기 위한 방법으로서,

대상 구조물의 표면의 이물질을 제거하는 제1단계;

대상 구조물의 표면의 하자를 점검하여 이를 보완하는 제2단계;

대상 구조물의 표면 및 제1항의 경량내화프리캐스트패널 표면에 접착제를 도포하거나 붙임 몰탈을 바른 후 상기 경량내화프리캐스트패널을 구조물에 부착시키는 제3단계; 및,

상기 경량내화프리캐스트패널 사이에 줄눈을 파고 치장줄눈 작업하는 제4단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트패널의 설치방법.
제10항에서, 대상 구조물이 탄소섬유시트 또는 유리섬유시트 또는 아라미드섬유시트 등의 보강섬유시트를 이용한 보강공법에 의해 보강완료된 구조물인 경우 제2단계와 제3단계 사이에, 섬유시트로 보강된 대상 구조물의 표면에 접착제를 도포한 후 분말을 살포하여 표면을 거칠게 하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 경량내화프리캐스트패널의 설치방법