KR100407882B1 - 복합재료 거푸집 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 건축물을 신축하기 위해 사용되는 복합재료 거푸집에 관한 것이며, 특히 코어(Core)가 삽입된 복합재료 거푸집에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1실시에 따르면, 코어가 삽입되고 복합재료로 보강된 샌드위치(Sandwich) 패널과 중공형 강철프레임을 포함한 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집이 제공된다.

또 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 강철프레임에 대체하여 코어가 삽입되어 복합재료로 제작된 복합재료 프레임과 상기 샌드위치 패널이 일체형으로 제작된 일체형 복합재료 거푸집이 제공된다.

Description

복합재료 거푸집{Composite concrete form}

본 발명은 콘크리트 건축물을 신축하기 위해 사용되는 복합재료 거푸집에 관한 것이며, 특히 코어(Core)가 삽입된 복합재료를 채택하여 반영구적으로 사용할 수 있으며 경량화 함으로써 작업성을 향상시킬 수 있는 복합재료 거푸집에 관한 것이다.

종래에 건축 및 토목공사에 사용되던 거푸집은 목재로 제작된 것이 대부분이었다. 그러나, 이런 목재 거푸집은 수분을 흡수하므로 합판 부분의 강도가 저하되거나, 수분 흡수에 의한 합판의 국부적인 팽창에 의한 뒤틀림 현상이 발생하여 반복 사용횟수가 낮고, 건축시 못을 사용하므로 재사용이 못을 제거하고 후작업을 하여야 하는 번거로움이 많다.

이런 목재 거푸집의 단점을 개선하기 위해 종래는, 도 1a,1b에 도시된 바와 같이, 플라스틱이 코팅된 합판(13)을 강철프레임(11)과 강철리브(12)가 용접된 강철구조물에 결합한 거푸집(10)이 제작되어 사용되고 있다.

이 경우, 목재 거푸집에 비해 반복 사용 횟수가 높으며 건축시 못을 사용하지 않으며 핀을 이용하여 체결 및 분해가 가능하기 때문에 재사용이 용이한데 반해, 플라스틱이 코팅된 합판(13)의 경우, 목재 거푸집과 마찬가지로 수분흡수 및 거푸집의 착탈에 따른 강도저하에 따라 평균 5∼10회정도 사용 후 합판(11)을 결합하는 핀의 강도가 저하되어, 강철 구조물과 합판이 분리되는 단점이 있다.

또한, 상기 거푸집은 무게가 무거운 강철프레임(11)을 사용하므로써, 현장에서 적용 가능한 거푸집의 크기가 무게에 의하여 제한되며, 거푸집의 운반 및 착탈작업이 불편할 뿐만 아니라 운반비용 및 인건비가 많이 드는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 기존 거푸집의 강철프레임을 중공형 강철프레임으로 바꾸고 목재부분을 코어가 삽입된 복합재료로 대체하여 반영구적으로 사용할 수 있으며 경량화 함으로써 작업성을 향상시킬 수 있는 복합재료 거푸집을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 강철프레임과 목재 부분을 모두 코어가 삽입된 복합재료로 대체한 복합재료 일체형 거푸집을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 코어가 삽입되고 복합재료로 보강된 샌드위치(Sandwich) 패널과 중공형 강철프레임을 포함한 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 샌드위치 패널에는 전 면적에 작은 구멍이 형성된 코어가 삽입되고, 상기 코어의 구멍과 외부를 섬유매트와 수지가 둘러싸도록구성한 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 샌드위치패널은, 상기 코어와 섬유매트가 보강용 섬유로 재봉한 상태로 수지가 주입되어 제조된 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 샌드위치 패널을 제작하기 위하여 수지를 주입할 때 상기 중공형 강철프레임을 금형에 삽입하여 성형하고, 상기 샌드위치 패널과 상기 중공형 강철프레임이 수지에 의하여 접합되거나 리벳에 의한 기계적 접합이 동시에 이루어진 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 샌드위치 패널과 상기 강철프레임을 결합시키기 위해 리벳과 고분자 재료가 함께 사용되여 접합된 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 강철프레임은 가운데가 비어있으며 일체형으로 제작되거나 4개의 강철부품을 용접하여 제작된 것을 특징으로 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 강철프레임은 엠보싱 처리된 강철패널과 강철평패널을 점용접으로 결합한 중공형태로 제작된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 강철프레임에 대체하여 코어가 삽입되어 복합재료로 제작된 복합재료 프레임과 상기 샌드위치 패널이 일체형으로 제작한 일체형 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 복합재료 프레임에 금속인서트가 삽입된 코어를 사용하여 거푸집 체결부위의 강도를 향상시킨 일체형 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 샌드위치 패널과 복합재료 프레임에는, 전 면적에 작은 구멍이 형성된 코어를 삽입하고, 섬유매트와 수지가 코어의 구멍과 외부를 둘러싸도록 구성한 일체형 복합재료 거푸집이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 보강용 섬유를 이용하여 상기 코어와 섬유매트가 재봉된 상태에서 수지를 주입하여 제조된 복합재료 거푸집이 제공된다.

도 1a,1b는 종래 기술에 따른 강철 거푸집의 결합관계를 설명하기 위한 결합사시도 및 분리사시도이고,

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 복합재료 거푸집의 결합관계를 설명하기 위한 부분 단면도로서, 샌드위치 패널과 중공 강철프레임의 결합도이고,

도 3a,3b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 샌드위치 패널의 형상을 설명하기 위한 부분 단면도이고,

도 4a,4b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 복합재료 거푸집의 중공형 강철 프레임을 설명하기 위한 단면도 및 사시도이고,

도 5a,5b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 일체형 복합재료 거푸집의 단면도이고,

도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 금속 인서트가 삽입된 코어의 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 샌드위치 패널 22 : 중공형 강철프레임

31 : 코어 32 : 복합재료

33 : 보강섬유와 고분자 수지 또는 고분자 수지

41,42 : 강철블록 43 : 강철평패널

44 : 엠보싱 처리된 강철판 50 : 일체형 복합재료 거푸집

51 : 코어 52 : 복합재료

61 : 코어 62 : 금속인서트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

<제1실시예>

도면에서, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 코어를 삽입한 샌드위치 패널과 중공형 강철프레임을 결합하여 제작한 복합재료 거푸집의 부분 단면을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료 거푸집의 형상은 도 1a에 나타난 바와 같으며, 도 2에 나타난 바와 같이, 합판(13)은 샌드위치 패널(21)로 대체되고 강철프레임(11)은 중공형 강철프레임(22)으로 대체되어 제작된다.

여기에서, 도 3a 및 도 3b는 샌드위치 패널(21)의 단면을 나타낸 도면이며, 샌드위치 패널(21)은 도 3a와 같이 코어(31)가 내부에 삽입되고 복합재료(32)가 코어(31)의 외부를 둘러싸고 있는 구조를 가진다.

또한, 도 3b와 같이 코어(31)에 여러개의 작은 구멍(33)을 형성하고 복합재료(32)의 수지가 충진되도록 하여, 강성 및 강도가 증가된 샌드위치 패널(21)이 제공된다. 또한, 코어(31)와 섬유매트를 아래면과 윗면이 연결되도록 보강용 섬유를 이용하여 재봉한 후, 수지를 주입하여 샌드위치 패널(21)을 제작할 수 있으며, 도 3b와 단면형상이 같으므로 단면도를 생략하였다.

또한, 상기 샌드위치 패널(21)에 적용되는 복합재료(32)는 강화용 섬유매트와 수지로 이루어져 있으며 강화제는 탄소섬유 매트, 유리섬유 매트 및 고분자재료 섬유 매트를 사용하고, 수지는 고분자 재료를 사용한다.

또한, 상기 샌드위치 패널(21)에 적용되는 코어는 우레탄 폼, 폴리스타이렌 폼, 합판, 폐목재 혹은 폐휴지로 된 판재를 사용할 수 있다.

도면에서, 도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료 거푸집의 중공형 강철프레임(22)의 단면을 도시한 단면도이며, 도 4b는 중공형 강철프레임의 사시도이다.

도 4a에 보이듯이, 중공형 강철프레임(22)은 가운데가 비어있고, 샌드위치 패널(21)이 놓이는 단이 형성되어 있다. 이러한 중공형 강철프레임(22)은 일체형으로 압출하여 제작하거나, 4개의 단면(41∼44)을 압출 또는 롤링공정을 통하여 제조한 후 이를 용접하여 제작할 수 있다. 여기서, 프레스를 이용하여 엠보싱 처리된 강철패널(44)과 강철평패널(43)은 일정한 간격마다 서로 맞닿도록 하며, 맞닿는 부분에 점용접을 하여 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 샌드위치 패널(21)과 중공형 강철프레임(22)의 결합은 리벳을 이용하는 데, 소켓을 샌드위치 패널에 삽입하여 리벳의 사용이 용이하도록 한다. 리벳용 소켓은 코어 양산시에 삽입할 수 있고, 샌드위치 패널의 완성 후에 기계가공을 이용하여 삽입될 수도 있다.

또한, 샌드위치 패널(21)과 중공형 강철프레임(22)의 결합은 고분자 수지로 접합될 수 있으며, RTM 공법으로 샌드위치 패널(21)을 성형할 때 중공형 강철프레임(22)을 금형 내부에 삽입한 후 수지를 주입하여 동시에 접합하는 방법과, 샌드위치 패널(21)을 제조한 후 강철프레임(22)과 맞닿는 부분에 수지를 도포하여 접합하는 방법이 있다.

또한, 상기에 명시된 샌드위치 패널(21)과 중공형 강철프레임(22)의 접합은 리벳에 의한 접합과 수지에 의한 접합이 동시에 적용될 수 있다.

<제2실시예>

도면에서 도 5a,5b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 복합재료 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5a,5b에 보이듯이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 일체형 복합재료 거푸집 (50)은 종래(도 1b참조)의 합판(13)과 강철프레임(11)을 코어(51)가 삽입된 복합재료로 대체하여 제작한 것이다. 여기서도 코어(51)는 우레탄 폼, 폴리스타이렌 폼, 합판, 폐목재 혹은 폐휴지로 된 판재를 사용할 수 있다.

도 5a와 같이 코어(51)는 제 1실시예의 샌드위치 패널(21)에 해당하는 부분에 적용될 수 있으며 복합재료(52)가 외부를 둘러싸고 있다. 도 5b에 보이듯이 제 1실시예의 샌드위치 패널(21)과 강철프레임(22)에 해당하는 부분을 모두 코어(51)와 복합재료(52)를 이용하여 제작할 수 있다.

또한, 제 1실시예와 마찬가지로, 전 면적에 작은 구멍이 형성된 코어를 삽입하고 섬유매트와 수지가 코어의 구멍과 외부를 둘러싸도록 하여 강도 및 강성이 우수한 일체형 복합재료 거푸집을 제작할 수 있다.

또한, 제 1실시예와 마찬가지로, 보강용 섬유를 이용하여 코어와 섬유매트를 재봉한 상태로 수지가 주입되어 제조된 일체형 복합재료 거푸집을 제작할 수 있다.

도면에서, 도 6은 제 2실시예에 사용이 가능한 코어의 도면으로서, 금속 인서트(62)를 삽입하여 제조된 코어(61)를 나타낸다.

복합재료 거푸집은 상호 결합을 위하여 핀을 사용하는 데, 핀을 체결하기 위한 구멍이 필요하다. 핀의 체결시 응력집중이나 마모에 의하여 파손이 발생할 수 있으므로, 코어의 제작시 코어(61) 내부에 금속 인서트(62)를 삽입하여 핀 체결부분을 보강한다. 보강용 금속 인서트(62)는, 직사각형 또는 원형 형상의 금속판에 직사각형 형상의 구멍이 형성되어 있는 모양이다. 이와 같이 금속 인서트(62)와 코어(61)가 결합된 구조에 복합재료를 적층하거나 RTM공법을 이용하여 복합재료 거푸집을 제작할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 복합재료 거푸집은 비강성 및 비강도가 우수한 복합재료와 무게가 가벼운 코어를 사용함으로 경량화가 가능하여 운반비용 및 인건비를 절약할 수 있다.

또한, 콘크리트 양생시 콘크리트와 직접적으로 맞닿는 부분에 기계적 물성이 우수한 복합재료를 사용함으로 거푸집의 사용수명이 증가할 수 있다.

또한, 밀도가 낮으며 가격이 싼 코어를 사용하므로, 샌드위치 패널 또는 복합재료 거푸집의 재료비 및 제조비용을 절약할 수 있다.

또한, 중공형 강철프레임을 사용하여 무게가 가벼우며 강성 및 강도가 높으므로 재료비, 운반비용 및 인건비를 절약할 수 있다.

또한 본 발명의 복합재료 거푸집은 샌드위치 패널과 강철프레임을 수지로 접합하고 리벳을 이용하여 결합하므로, 샌드위치 패널과 강철프레임의 접합강도가 증가하여 사용수명이 증가한다.

또한, 기존의 거푸집과 호환하여 사용이 가능하므로 체결 및 분해를 위한 추가비용이 들지 않는다.

또한, 금속코어가 삽입된 코어를 사용하여 핀의 체결부위의 강도를 향상시키므로 복합재료 거푸집의 사용수명이 증가한다.

Claims (11)

1. 거푸집의 테두리를 구성하는 중공형 강철프레임과, 거푸집의 표면을 구성하기 위해 상기 강철프레임의 일측면에 결합된 판상의 샌드위치패널로 구성하되,

   상기 샌드위치패널은, 서로 대향하는 한쌍의 복합재와 이들 복합재의 사이에 인서트 된 코어로 구성되며,

   상기 복합재는 고분자 수지가 함침된 탄소섬유 매트, 유리섬유 매트, 고분자 섬유 매트 중에서 택일되고,

   상기 코어는 우레탄 폼, 폴리스타이렌 폼, 합판, 폐목재, 폐휴지 중에서 택일되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 코어에는 다수의 작은 구멍을 형성하고, 이 구멍에 충진된 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 강철프레임은 엠보싱 처리된 강철패널과 강철평패널이 점용접으로 결합된 중공형태로 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
8. 거푸집의 테두리를 구성하는 복합재 프레임과, 거푸집의 표면을 구성하기 위해 상기 복합재 프레임의 일측면에 결합된 판상의 샌드위치패널로 구성하되,

   상기 복합재 프레임과 샌드위치패널은, 서로 대향하는 한쌍의 복합재와 이들 복합재의 사이에 인서트된 코어로 구성되며,

   상기 복합재는 고분자 수지가 함침된 탄소섬유 매트, 유리섬유 매트, 고분자 섬유 매트 중에서 택일되고,

   상기 코어는 우레탄 폼, 폴리스타이렌 폼, 합판, 폐목재, 폐휴지 중에서 택일되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 코어내에는 체결용 금속인서트가 더 설치된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 코어에 다수의 구멍이 형성되고, 이 구멍에는 수지가 충진되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
11. 삭제