KR100429959B1 - Method for Repairing and Reinforcing Existing Concrete Structure and Resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교각이나 빌딩 등의 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강에 관한 것이다. 본 발명의 보수 보강 방법은 수지 함유율이 15 중량% 이하인 강화 섬유 시트 재료에 점도가 2.5 내지 300 포이즈이고 경화 시간이 1 내지 24 시간인 수지를 함침시키면서 상기 강화 섬유 시트 재료를 콘크리트 구조물 표면에 부착하여 수지를 경화하는 것이다. 이 방법에 따르면, 시공시의 온도 조건 등의 영향을 거의 받지 않고, 단시간에 용이하게 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강을 높은 강도로 행할 수 있다.The present invention relates to repair reinforcement of existing concrete structures such as bridge piers or buildings. The reinforcing reinforcement method of the present invention attaches the reinforcing fiber sheet material to the surface of a concrete structure while impregnating a resin having a resin content of 15% by weight or less with a resin having a viscosity of 2.5 to 300 poise and a curing time of 1 to 24 hours. It is to cure the resin. According to this method, repair and reinforcement of an existing concrete structure can be easily performed with a high strength easily in a short time without being influenced by the temperature conditions at the time of construction.
Description
교각 등의 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로서는 강판을 앵커 볼트 등으로 장치하여 강판과 콘크리트의 간극에 에폭시 수지를 주입하고 경화시켜 접착하는 방법이 알려져 있다. 또한, 최근에는 에폭시 수지 등을 강화 섬유 시트 재료에 함침시켜 기존 콘크리트 구조물 표면에 부착하는 방법이 각광을 받고 있으며, 서서히 실적도 증가하고 있다. 이 방법은 강판을 사용하는 방법과 비교하여 강판 등의 중량물 운반, 조립 작업, 용접 작업이 불필요하다는 장점을 갖는다.As a method for repairing and reinforcing an existing concrete structure such as a pier, a method of installing a steel plate with an anchor bolt or the like and injecting and curing an epoxy resin into a gap between the steel plate and concrete is known. In addition, recently, a method of attaching an epoxy resin or the like to the surface of an existing concrete structure by impregnating a reinforced fiber sheet material has been in the spotlight, and performance is gradually increasing. This method has the advantage that heavy material conveyance, assembly work, welding work such as steel sheet is unnecessary as compared with the method using the steel sheet.
그러나, 강화 섬유 시트 재료로의 함침에 주로 사용되는 에폭시 수지는 일반적으로 경화하여 충분한 강도를 발현하기 위해서는 상온에서도 몇일 이상을 필요로 하며, 또한 5 ℃ 이하의 저온에서는 특별한 가열 수단을 사용하지 않으면 경화가 거의 진행되지 않고 공사 기간이 현저히 길어진다는 과제를 안고 있었다.However, epoxy resins, which are mainly used for impregnation with reinforcing fiber sheet materials, generally require several days or more at room temperature to cure and develop sufficient strength, and at low temperatures below 5 ° C., unless special heating means is used, they cure. There was a problem that the construction period was considerably longer with little progress.
이러한 에폭시 수지의 과제를 해결하기 위해서 경화 속도가 빠르고, 5 ℃와 같은 저온, 나아가 -1O ℃ 정도의 극저온에서도 경화하는 라디칼 중합계 수지를 함침 수지로서 사용하는 방법이 제안되어 있다 (예를 들면, 일본국 공개 특허 공보 (A) 평 9-184304호, 평 9-184305호, 평 10-7750호).In order to solve the problem of such an epoxy resin, a method of using a radical polymerization-based resin that is cured at a high curing rate and cured at a low temperature such as 5 ° C. and even at a very low temperature of about −10 ° C. has been proposed (for example, Japanese Laid-Open Patent Publication (A) Hei 9-184304, Hei 9-184305, Hei 10-7750).
그러나, 이와 같은 라디칼 중합계 수지를 함침 수지로서 사용하는 수단은 처음부터 라디칼 중합계 수지계에 적합한 형태의 강화 섬유 시트 재료와 조합하여 사용했을 경우에는 우수한 보강 효과를 나타내지만, 현재 널리 사용되고 있는 에폭시 수지를 함침 수지로 하여 개발된 강화 섬유 시트 재료, 예를 들면 접착제층을 통하여 지지체 시트상에 강화 섬유를 한쪽 방향으로 가지런히 한 강화 섬유 시트 재료 (일본국 공개 특허 공보(A) (평) 3-224901호, (평) 3-222734호, (평) 5-32804호) 및 수지 함유율이 15 중량% 이하인 소량의 수지가 강화 섬유에 함침된 강화 섬유 시트 재료 (일본국 공개 특허 공보(A) (평) 7-34677호, (평) 7-228714호)를 조합시킨 경우에는 그 수지의 반응 방법의 차이로부터 강화 섬유 부근의 경화가 충분히 진행되지 않고, 결과적으로 보강 보수 효과가 떨어진다는 과제를 안고 있었다.However, the means of using such a radical polymerized resin as an impregnating resin exhibits excellent reinforcing effects when used in combination with a reinforcing fiber sheet material of a form suitable for radical polymerized resin systems from the outset, but is now widely used epoxy resins. Reinforcing fiber sheet material developed by impregnating resin, for example, reinforcing fiber sheet material in which reinforcing fibers were aligned in one direction on a support sheet through an adhesive layer (Japanese Laid-Open Patent Publication (A) (flat) 3- 224901, (Pyeong) 3-222734, (Pyeong) 5-32804) and a reinforcing fiber sheet material in which a small amount of resin having a resin content of 15 wt% or less is impregnated into the reinforcing fiber (Japanese Laid-Open Patent Publication (A) ( (Pyung Hyung) No. 7-34677 and (Pyung Hyung) No. 7-228714) combined, the hardening of the vicinity of the reinforcing fibers does not proceed sufficiently due to the difference in the reaction method of the resin, as a result reinforcement repair effect Had a challenge that falls.
본 발명은 교각, 교량, 건조물의 기둥 등의 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법 및 이에 사용하는 수지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for repairing and reinforcing existing concrete structures such as bridges, bridges, columns of buildings, and resins used therein.
본 출원은 일본 특허 출원 (특원평 10-144249호)에 기초하는 것이며, 이 일본 출원의 기재 내용은 본 명세서의 일부로서 받아들여진다.This application is based on the JP Patent application (Japanese Patent Application No. 10-144249), The content of this Japan application is taken in as a part of this specification.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 특정한 범위의 점도와 경화 시간을 갖는 추가 함침 수지를 사용함으로써, 에폭시 수지를 함침 수지로 하여 개발된, 수지 함유율이 15 중량% 이하인 강화 섬유 시트 재료를 사용한 경우라도 충분한 보강 효과를 발현할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to solve the said subject, the reinforcement fiber sheet whose resin content is 15 weight% or less developed by using an epoxy resin as an impregnation resin by using the additional impregnation resin which has a specific range of viscosity and hardening time is carried out. Even when a material was used, it discovered that sufficient reinforcement effect can be expressed and came to complete this invention.
즉, 본 발명은 수지 함유율이 15 중량% 이하인 강화 섬유 시트 재료에 점도가 2.5 내지 300 포이즈이고 경화 시간이 1 내지 24 시간인 수지를 함침시켜 기존의 콘크리트 구조물 표면에 부착하여 수지를 경화시키는 것을 포함하는, 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법을 제1 요지로 한다.That is, the present invention includes impregnating a resin having a viscosity of 2.5 to 300 poise and a curing time of 1 to 24 hours to a reinforcing fiber sheet material having a resin content of 15% by weight or less and attaching it to an existing concrete structure surface to cure the resin. The maintenance reinforcement method of the existing concrete structure is made into the 1st summary.
또한, 수지 함유율이 15 중량% 이하인 강화 섬유 시트 재료를 기존의 콘크리트 구조물 표면에 부착한 후, 점도가 2.5 내지 300 포이즈이고 경화 시간이 1 내지 24 시간인 수지를 함침시켜 수지를 경화시키는 것을 포함하는, 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법을 제2 요지로 한다.In addition, after the reinforcing fiber sheet material having a resin content of 15% by weight or less is attached to the surface of an existing concrete structure, the resin is cured by impregnating a resin having a viscosity of 2.5 to 300 poise and a curing time of 1 to 24 hours. The second point is to repair and reinforce existing concrete structures.
또한, 본 발명에 있어서는 이 강화 섬유 시트 재료에 나중에 함침시키는 수지 (즉, 점도가 2.5 내지 300 포이즈이며 경화 시간이 1 내지 24 시간인 수지)를 추가 함침 수지라고 칭한다.In the present invention, the resin (ie, the resin having a viscosity of 2.5 to 300 poise and a curing time of 1 to 24 hours) to be impregnated later in the reinforcing fiber sheet material is referred to as additional impregnation resin.
이 추가 함침 수지로서는 점도가 10 내지 100 포이즈이고 경화 시간이 2 내지 12시간인 라디칼 중합성 수지가 특히 바람직하고, 이것을 제3 요지로 한다.As this additional impregnation resin, a radically polymerizable resin having a viscosity of 10 to 100 poise and a curing time of 2 to 12 hours is particularly preferable, which is referred to as the third aspect.
본 발명에 따르면, 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강에 현재 비교적 널리 사용되고 있는 에폭시 수지를 함침 수지로 하여 개발된, 수지 함유율이 15 중량% 이하인 강화 섬유 시트 재료를 사용한 경우라도 온도 조건에 의존하지 않고, 1일 이내의 비교적 단시간에 경화시킬 수 있으며, 매우 쉽게 실시할 수 있고, 또한 저온하에서도 시공할 수 있으며 우수한 보강 효과를 나타낸다.According to the present invention, even when using a reinforcing fiber sheet material having a resin content of 15% by weight or less, developed by using an epoxy resin which is relatively widely used for repairing and reinforcing existing concrete structures as an impregnation resin, 1 It can be cured in a relatively short time within days, can be carried out very easily, can be applied even at low temperatures, and exhibits an excellent reinforcing effect.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention
(강화 섬유 시트 재료-수지)(Reinforced fiber sheet material-resin)
본 발명의 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법에서는, 에폭시 수지를 함침 수지로서 이용하는 보수 보강 방법에 바람직하게 사용되는 강화 섬유와 15 중량%를 한도로 하는 수지로 구성되는 강화 섬유 시트 재료를 사용한다.In the repairing and reinforcing method of the existing concrete structure of the present invention, a reinforcing fiber sheet material composed of a reinforcing fiber preferably used in a repairing and reinforcing method using an epoxy resin as an impregnating resin and a resin having a limit of 15% by weight is used.
여기에서, 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지 (매트릭스 수지)는 강화 섬유에 함침될 수도, 또는 가지런히 정리된 강화 섬유 또는 제직된 강화 섬유를 예를 들면 이형지나 지지체 시트와 접착하는 접착제층이 될 수도 있다.Here, the resin (matrix resin) constituting the reinforcing fiber sheet material may be impregnated with the reinforcing fibers, or may be an adhesive layer for adhering neatly arranged reinforcing fibers or woven reinforcing fibers with, for example, a release paper or a support sheet. It may be.
본 발명에 있어서, 이 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지는 미경화의 열경화성 수지일 수도, 또는 중합된 열가소성 수지일 수도 있으며, 특별히 한정되지는 않지만 경화제를 함유하지 않는 에폭시 수지가 일반적으로 사용되고 있다. 물론, 나중에 함침되는 수지 (추가 함침 수지)에 맞추어 특별히 제조된 강화 섬유 시트 재료라도 문제는 없다. 추가 함침 수지는 라디칼 중합성 단량체로서 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르를 사용하는 경우에는, 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지로서 후술하는 용해성 파라미터 (SP) 값이 17 내지 28 (MPa)1/2인 수지를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the resin constituting the reinforcing fiber sheet material may be an uncured thermosetting resin or a polymerized thermoplastic resin, and although not particularly limited, epoxy resins containing no curing agent are generally used. Of course, there is no problem even if the reinforcing fiber sheet material specially prepared for the resin (impregnation impregnation resin) to be impregnated later. The additional impregnating resin is a resin constituting the reinforcing fiber sheet material when acrylic acid ester and methacrylic acid ester are used as the radical polymerizable monomer, and the solubility parameter (SP) value described later is 17 to 28 (MPa) 1/2 . It is preferable to use resin.
강화 섬유 시트 재료를 구성하는 매트릭스 수지의 양은 15 중량% 이하인 것이 필요하다. 수지의 양이 15 중량%를 넘는 경우에는, 추가 함침 수지의 경화 불량이나 경화물의 물성 저하를 일으키기 때문에 바람직하지 않다. 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지의 양이 7 중량% 이하인 경우에는, 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지 타입과 나중에 함침하는 수지 타입이 다를 경우, 예를 들면 강화 섬유시트 재료를 구성하는 수지가 에폭시 수지이고, 나중에 그 강화 섬유 시트 재료에 라디칼 중합계 수지를 함침하는 경우라도 충분한 경화성과 경화물의 강도를 얻을 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지의 양은 강화 섬유 시트 재료의 취급성을 크게 좌우하기 때문에, 수지량으로서는 1 중량% 이상이 바람직하다. 또한, 강화 섬유 시트 재료는 곡률을 가진 기존 콘크리트 구조물에도 부착할 수 있도록 그것을 구성하는 수지가 미경화 수지이거나, 또는 곡률을 가진 부착 장소에 맞도록 충분히 낮은 강성 또는 적합한 형태를 갖고 경화된 수지가 바람직하다. 물론, 미경화 수지를 사용하는 경우에는 상온에서의 가사 시간 (셀프 라이프)이 긴 것이 바람직하다.The amount of the matrix resin constituting the reinforcing fiber sheet material needs to be 15% by weight or less. When the amount of the resin is more than 15% by weight, it is not preferable because it causes curing failure of the additional impregnated resin or deterioration of physical properties of the cured product. When the amount of the resin constituting the reinforcing fiber sheet material is 7% by weight or less, when the resin type constituting the reinforcing fiber sheet material and the resin type to be impregnated later are different, for example, the resin constituting the reinforcing fiber sheet material is epoxy. It is especially preferable because it is a resin and since sufficient hardenability and the strength of hardened | cured material can be obtained even when the reinforcing fiber sheet material is impregnated with radical polymerization type resin later. Since the amount of resin constituting the reinforcing fiber sheet material greatly influences the handleability of the reinforcing fiber sheet material, the amount of resin is preferably 1% by weight or more. In addition, the reinforcing fiber sheet material is preferably an uncured resin, or a resin cured with a sufficiently low rigidity or a suitable shape to fit the attachment site with curvature so that the reinforcing fiber sheet material can also be attached to existing concrete structures with curvature. Do. Of course, when using an uncured resin, it is preferable that the pot life (self-life) at normal temperature is long.
(강화 섬유 시트 재료-강화 섬유)(Reinforced fiber sheet material-reinforced fiber)
본 발명에서의 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 강화 섬유로서는 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유 등의 강화 섬유로서 통상 사용되고 있는 섬유를 바람직한 것으로서 들 수 있다. 그 중에서도 탄소 섬유가 바람직하다.Examples of the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber sheet material of the present invention include fibers commonly used as reinforcing fibers such as carbon fibers, aramid fibers, and glass fibers. Especially, carbon fiber is preferable.
강화 섬유로서는 강도를 이용하는 경우에는 특히 인장 강도가 400O MPa 이상인 고강도 탄소 섬유가 바람직하고, 탄성율을 이용하는 경우에는 탄성율이 250 GPa 이상인 고탄성 탄소 섬유가 보다 바람직하다.As the reinforcing fiber, a high-strength carbon fiber having a tensile strength of 400 MPa or more is particularly preferable when the strength is used, and a high elastic carbon fiber having a modulus of elasticity of 250 GPa or more is more preferable when the elastic modulus is used.
강화 섬유 시트 재료의 강화 섬유로서 탄소 섬유를 사용하고, 나중에 함침하는 수지로 라디칼 중합계 수지를 사용하는 경우에는, 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 화합물을 사이즈제로서 사용한 탄소 섬유를 이용하는 것이 경화물의 강도 발현성 측면에서 특히 바람직하다.When using carbon fiber as a reinforcing fiber of a reinforcing fiber sheet material, and using a radical polymerization type resin as resin to be impregnated later, it is preferable to use the carbon fiber which used the compound which has a radically polymerizable functional group in at least one terminal as a size agent. Particular preference is given in view of the strength expressability of the cured product.
(강화 섬유 시트 재료-보강 형태)(Reinforced fiber sheet material-reinforced form)
본 발명에 있어서 강화 섬유 시트 재료 중의 보강 형태도 전혀 한정되는 것은 아니지만, 강화 섬유를 한쪽 방향으로 가지런히 하거나, 또는 직물상으로 하여 시트화한 것을 들 수 있다. 보수 보강 효과 측면에서 강화 섬유의 기초 중량은 150 g/㎡ 이상인 것이 바람직하다.Although the reinforcing aspect in a reinforcing fiber sheet material in this invention is not limited at all, The thing which prepared the reinforcing fiber in one direction or made it into the fabric form is mentioned. It is preferable that the basis weight of a reinforcing fiber is 150 g / m <2> or more from a repair reinforcement effect.
본 발명에서 사용하는 강화 섬유 시트 재료로서 보다 바람직하게 사용되는 형태로서는 일본국 공개 특허 공보 (A) (평) 3-224901호, (평) 3-222734호, (평) 5-32804호, (평) 7-34677호 및 (평) 7-228714호에 기재되어 있는 바와 같이, 하기 (1) 내지 (3)의 형태가 바람직하다. (1) 한쪽 방향으로 가지런히 하거나 또는 제직하여 강화 섬유 직포로 하고, 강화 섬유의 기초 중량을 150 g/㎡ 이상의 시트상으로 하여 상기 범위 내의 수지를 함침시킨 강화 섬유 시트 재료, (2) 상기 (1)의 강화 섬유 시트 재료 중 적어도 한쪽면에 유리 섬유 포백을 접합시켜 이루어지는 강화 섬유 시트 재료, (3) 접착제층을 통하여 지지체 시트상에 강화 섬유를 한쪽 방향으로 가지런히 한 강화 섬유 시트 재료.As a form used more preferably as a reinforcing fiber sheet material used by this invention, Unexamined-Japanese-Patent No. (A) (Hei) 3-224901, (Hei) 3-222734, (Hyeong) 5-32804, ( As described in JP-A 7-34677 and JP-A 7-228714, the forms of the following (1) to (3) are preferable. (1) reinforcing fiber sheet material prepared by aligning or weaving in one direction to form a reinforcing fiber woven fabric and impregnating a resin within the above range with a basis weight of the reinforcing fiber in a sheet form of 150 g / m 2 or more, (2) the above ( A reinforcing fiber sheet material formed by bonding a glass fiber fabric to at least one side of the reinforcing fiber sheet material of 1), and (3) a reinforcing fiber sheet material in which reinforcing fibers are aligned on one side of the support sheet through an adhesive layer.
여기에서, 지지체 시트로서는 유리 섬유 직포, 유리 스크림 크로스, 유리 섬유지, 유리 섬유 부직포, 폴리아미드, 폴리페닐렌술파이드 등의 각종 중합체 섬유의 부직포 등이 사용된다.Here, as a support sheet, nonwoven fabric of various polymer fibers, such as glass fiber woven fabric, glass scrim cross, glass fiber paper, glass fiber nonwoven fabric, polyamide, and polyphenylene sulfide, etc. are used.
접착제로서는 지지체상에 강화 섬유를 적어도 일시적으로 접착할 수 있는 것이면 되고, 강화 섬유 시트 재료의 매트릭스 수지와의 상용성이 좋은 수지가 바람직하다. 예를 들면, 매트릭스 수지가 에폭시 수지라면, 에폭시계 접착제가 바람직하다.The adhesive may be one capable of at least temporarily bonding the reinforcing fibers on the support, and a resin having good compatibility with the matrix resin of the reinforcing fiber sheet material is preferable. For example, if a matrix resin is an epoxy resin, an epoxy adhesive is preferable.
물론, 본 발명에서 사용하는 강화 섬유 시트 재료는 상기한 강화 섬유 시트 재료로 한정되지 않고, 예를 들어 강화 섬유를 한쪽 방향으로 가지런히 하거나 또는 제직한 후, 강화 섬유 시트 재료를 구성하는 수지를 선상 또는 점상으로 부여하여 형태를 유지시킨 것 및 여기에 더하여 상기한 지지체 시트를 접합시킨 것 등을 적용할 수 있다.Of course, the reinforcing fiber sheet material used in the present invention is not limited to the reinforcing fiber sheet material described above, for example, after the reinforcing fibers are aligned or woven in one direction, the resin constituting the reinforcing fiber sheet material is lined. Or the thing which provided with the point and maintained the form, the thing which joined the said support sheet in addition to this, etc. can be applied.
(추가 함침 수지)(Additional impregnation resin)
본 발명에 있어서는 상술한 강화 섬유 시트 재료를 기존의 구조물 표면에 부착함과 동시에, 또는 부착 후에 그 강화 섬유 시트 재료에 경화성 수지를 함침시킨다. 본 발명에 있어서는, 이 추가 함침 수지로 점도가 2.5 내지 300 포이즈이고 경화 시간이 1 내지 24 시간인 수지를 사용하는 것이 상술한 강화 섬유 시트 재료를 사용하여 보수 보강 효과를 높이는 데 있어서 필요하다.In the present invention, the above-mentioned reinforcing fiber sheet material is attached to the surface of an existing structure, or at the same time, the cured resin is impregnated into the reinforcing fiber sheet material after the attachment. In the present invention, it is necessary to use a resin having a viscosity of 2.5 to 300 poise and a curing time of 1 to 24 hours as the additional impregnated resin in order to enhance the water reinforcement effect using the above-mentioned reinforcing fiber sheet material.
여기에서, 함침되는 수지의 점도는 B형 점도계를 이용하여 시공 온도에서 측정한 점도이고, 함침되는 수지가 라디칼 중합계 수지인 경우에는 중합 개시제가 되는 유기 과산화물 등을 첨가하기 이전의 점도이다. 이 수지의 점도가 300 포이즈를 넘는 경우에는 강화 섬유 시트 재료로의 수지 함침이 곤란해지고, 반대로 2.5 포이즈 미만인 경우에는 상기한 강화 섬유 시트 재료와 조합할 경우 수지의 함침 및 경화 공정에서 강화 섬유가 이동하여 보강 효과의 감소를 일으키는 경향이 있다. 보다 바람직한 점도의 하한은 10 포이즈이고, 상한은 100 포이즈이다.Here, the viscosity of resin impregnated is the viscosity measured at the construction temperature using the Brookfield viscometer, and when the impregnated resin is a radical polymerization resin, it is a viscosity before adding the organic peroxide etc. which become a polymerization initiator. If the viscosity of the resin exceeds 300 poise, the impregnation of the resin into the reinforcing fiber sheet material becomes difficult. On the contrary, when the viscosity of the resin is less than 2.5 poise, the reinforcing fiber moves during the impregnation and curing of the resin when combined with the above-mentioned reinforcing fiber sheet material. This tends to cause a decrease in the reinforcing effect. The minimum with more preferable viscosity is 10 poise, and an upper limit is 100 poise.
또한, 본 발명에서의 경화 시간이란, 수지의 경화 개시로부터 손가락 감촉으로 끈적임이 없어질 때까지의 시간이며, 경화 시간이 1 시간 미만인 수지를 사용한 경우에는 강도의 발현성이 떨어지고, 반대로 경화 시간이 24 시간을 넘는 수지에서는 경화 시간이 지나치게 길어 본 발명의 취지에 적합하지 않다.In addition, the hardening time in this invention is the time from the hardening start of resin until a stickiness disappears by a finger touch, and when resin which hardening time is less than 1 hour is used, the expression property of intensity | strength falls and conversely, hardening time In resin over 24 hours, hardening time is too long and is not suitable for the meaning of this invention.
경화 시간의 하한으로서는 2 시간 이상이 보다 바람직하고, 상한으로서는 12 시간 이내가 보다 바람직하며, 8 시간 이내가 가장 바람직하다.As a minimum of hardening time, 2 hours or more are more preferable, As an upper limit, 12 hours or less are more preferable, and 8 hours or less are the most preferable.
수지의 종류로서는 상기한 점도와 경화 시간의 요건을 만족하는 수지면 된다. 그 중에서도, 열경화성 수지가 바람직하고, 특히, 상온 경화성 수지가 바람직하다. 저온 경화성의 관점에서는 라디칼 중합성 수지가 특히 바람직하고, 말단의 반응기로서 메타크릴로일기 또는 아크릴로일기를 함유하는 라디칼 중합성 단량체, 올리고머로부터 구성되는 라디칼 중합성 수지가 경화성과 경화물의 물성 발현성의 균형이라는 관점에서 특히 바람직하다.As a kind of resin, what is necessary is just resin which satisfy | fills the requirements of said viscosity and hardening time. Especially, thermosetting resin is preferable and especially room temperature curable resin is preferable. From the viewpoint of low temperature curability, a radically polymerizable resin is particularly preferable, and a radically polymerizable resin composed of a radically polymerizable monomer and an oligomer containing a methacryloyl group or an acryloyl group as a terminal reactor is hardenable and exhibits the physical properties of the cured product. It is especially preferable in terms of balance.
점도와 경화 시간의 요건을 만족하는 조성물이라면, 말단의 반응기가 메타크릴로일기, 아크릴로일기 이외의 단량체, 예를 들면 스티렌을 함유하는 조성물이라도 물론 상관없다.As long as the composition satisfies the requirements of viscosity and curing time, the terminal reactor may of course be a composition containing monomers other than methacryloyl group and acryloyl group, for example, styrene.
라디칼 중합성 단량체로서는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 등의 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트, 스티렌, 비닐톨루엔, 디비닐벤젠, 아크릴로니트릴 등이 예시되고, 목적에 따라 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 그 중에서 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르가 경화성, 강도 발현성의 관점에서 특히 바람직하다.Examples of the radical polymerizable monomer include acrylates such as methyl acrylate and ethyl acrylate, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate and tetrahydrofurfuryl methacrylate; Styrene, vinyltoluene, divinylbenzene, acrylonitrile, etc. are illustrated, It is possible to use individually or in mixture according to the objective. Among them, acrylic esters and methacrylic esters are particularly preferred from the viewpoint of curability and strength expressability.
또한, 본 발명에서의 라디칼 중합성 단량체는 강화 섬유 시트에 부착되어 있는 수지와 어느 정도 상용성인 단량체가 바람직하기 때문에, 라디칼 중합성 단량체의 용해성 파라미터 SP 값이 17 내지 22 (MPa)1/2의 범위인 것이 특히 바람직하다.In addition, since the radically polymerizable monomer in the present invention is preferably a monomer which is somewhat compatible with the resin attached to the reinforcing fiber sheet, the solubility parameter SP value of the radically polymerizable monomer is 17 to 22 (MPa) 1/2 . It is especially preferable that it is a range.
또한, 라디칼 중합성 단량체의 SP 값은 SP=Σ(Wn/1OO SPn) [Wn: n 단량체의 중량분율, SPn: n 단량체의 SP 값]로 계산할 수 있다.In addition, the SP value of a radically polymerizable monomer can be calculated by SP = Σ (Wn / 1OO SPn) [Wn: weight fraction of n monomers, SPn: SP value of n monomers].
한편, 라디칼 중합성 올리고머의 예로서는 프탈산, 아디핀산 등의 다염기산과 에틸렌글리콜, 부탄디올 등의 다가 알코올과의 반응으로 얻어지는 올리고머의 말단에 아크릴산, 메타크릴산 등과의 반응으로 아크릴로일기, 메타크릴로일기를 도입한 폴리에스테르 폴리(메트)아크릴레이트, 다염기산과 다가 알코올과 펜타에리트리톨트리알릴에테르, 트리메틸올프로판디알릴에테르 등의 알릴에테르기 함유 알코올 및 (메트)아크릴산과의 반응으로 얻어지는 알릴기 함유 폴리에스테르 폴리(메트)아크릴레이트, 다염기산과 다가 알코올과 알릴에테르기 함유 알코올과의 반응으로 얻어지는 알릴기 함유 폴리에스테르, 에폭시 수지와 (메트)아크릴산과의 반응으로 얻어지는 에폭시 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리올과 폴리이소시아네이트와 수산기 함유 (메트)아크릴레이트와의 반응으로 얻어지는 우레탄 폴리(메트)아크릴레이트 등을 예시할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.On the other hand, as an example of a radically polymerizable oligomer, acryloyl group and methacryloyl group by reaction with acrylic acid, methacrylic acid, etc. at the terminal of the oligomer obtained by reaction of polybasic acids, such as phthalic acid and adipic acid, and polyhydric alcohols, such as ethylene glycol and butanediol, are mentioned. Allyl group containing obtained by reaction with allyl ether group containing alcohol, such as polyester poly (meth) acrylate, polybasic acid, and a polyhydric alcohol, pentaerythritol triallyl ether, and a trimethylolpropane diallyl ether which introduce | transduced the (meth) acrylic acid Polyester poly (meth) acrylate, allyl group-containing polyester obtained by reaction of polybasic acid and polyhydric alcohol and allyl ether group-containing alcohol, epoxy poly (meth) acrylate obtained by reaction of epoxy resin and (meth) acrylic acid, Polyols, polyisocyanates and hydroxyl groups (meth) Although urethane poly (meth) acrylate etc. which are obtained by reaction with an acrylate can be illustrated, It is not limited to these.
본 발명에서 사용하는 라디칼 중합성 올리고머의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 특히 저온에서의 경화성 측면에서 수평균 분자량으로 10000 이하의 것이 보다 바람직하다.Although the molecular weight of the radically polymerizable oligomer used by this invention is not specifically limited, Especially the thing of 10000 or less in a number average molecular weight from a viewpoint of curability at low temperature is more preferable.
경화물에 강인성, 내구성을 부여하기 위해서는 말단에 반응성 관능기를 갖는 엘라스토머 성분을 반응성 올리고머로서 첨가하는 것도 물론 가능하다.In order to give toughness and durability to hardened | cured material, it is also possible to add the elastomer component which has a reactive functional group at the terminal as a reactive oligomer.
본 발명에서 사용하는 함침용 수지 중의 단량체와 올리고머의 혼합 비율에 대해서는 조성물로서의 점도, 경화 시간의 제한을 만족하는 것이면 특별히 제한되지 않는다.The mixing ratio of the monomer and the oligomer in the resin for impregnation used in the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the limitations of the viscosity as a composition and the curing time.
이들 라디칼 중합성 단량체, 올리고머의 중합을 개시하기 위한 개시제로서는 통상 사용되고 있는 경화제계, 예를 들면 과산화물과 금속 비누 및 3급 아민 등의 경화 촉진제를 조합한 산화환원 촉매 등을 예시할 수 있고, 경화 시간이 1 시간 이상, 24 시간 이내, 바람직하게는 12 시간 이내가 되도록 조합을 선택하여 사용된다.As an initiator for initiating the polymerization of these radically polymerizable monomers and oligomers, there may be exemplified a redox catalyst which is a combination of a curing agent system commonly used, for example, a peroxide, a curing accelerator such as a metal soap and a tertiary amine, and the like. The combination is selected and used such that the time is at least 1 hour, not more than 24 hours, preferably not more than 12 hours.
함침용 수지의 올리고머 대신에, 또는 올리고머에 추가로 첨가하는 중합체는 조성물의 점도 조정, 경화물의 강인성·내구성 향상을 목적으로서 첨가된다. 바람직한 중합체로서는 아크릴계 중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔계 고무, 아크릴계 고무, 스티렌계 블록 중합체, 우레탄계 엘라스토머 등의 엘라스토머계 중합체를 예시할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이 중합체의 첨가량은 조성물의 점도 및 경화 시간의 제한을 만족하면 되고, 특별히 제한되지는 않지만 많은 경우 50 중량% 이하가 바람직하다.Instead of the oligomer of the resin for impregnation, or the polymer further added to the oligomer is added for the purpose of adjusting the viscosity of the composition and improving the toughness and durability of the cured product. Preferable polymers include, but are not limited to, elastomeric polymers such as acrylic polymers, acrylonitrile-butadiene rubbers, acrylic rubbers, styrene block polymers, urethane elastomers, and the like. The addition amount of this polymer should just satisfy | fill the limitation of the viscosity and hardening time of a composition, Although it does not specifically limit, in many cases, 50 weight% or less is preferable.
또한, 라디칼 중합성 단량체와 비반응성 중합체를 주성분으로 하면, 수지 점도를 적절히 제어할 수 있어 바람직하다.Moreover, when a radically polymerizable monomer and a non-reactive polymer are a main component, since resin viscosity can be controlled suitably, it is preferable.
또한, 라디칼 중합성 단량체와 수평균 분자량 10000 이하의 라디칼 중합성올리고머 및 비반응성 중합체를 주성분으로 하면, 수지의 반응성 및 수지 점도를 적절히 제어할 수 있어 더욱 바람직하다.Furthermore, when the radical polymerizable monomer, the radical polymerizable oligomer having a number average molecular weight of 10000 or less, and the non-reactive polymer are the main components, the reactivity of the resin and the resin viscosity can be controlled appropriately, which is more preferable.
본 발명에서의 라디칼 중합성 수지에는 상기 단량체, 올리고머, 중합체, 경화제 성분에 추가로 목적에 따라 틱소트로피성 부여제, 공기 경화성 부여제, 커플링제, 중합 금지제, 착색제 등을 함유시킬 수 있다.In addition to the said monomer, oligomer, polymer, and hardening | curing agent component, the radically polymerizable resin in this invention can contain a thixotropic imparting agent, an air hardening imparting agent, a coupling agent, a polymerization inhibitor, a coloring agent, etc. according to the objective.
틱소트로피성 부여제로서는 예를 들면, 닛본 에어로질 가부시끼 가이샤의 "에어로질 200", 닛본 실리카 고교 가부시끼 가이샤 제조의 "니프실 LP" 등의 미분 실리카, 시라이시 칼슘 가부시끼 가이샤 제조의 "백납화 CC", 마루오 칼슘 가부시끼 가이샤 제조의 "나녹스 25" 등의 미분 탄산칼슘 또는 구스모또 가세이 가부시끼 가이샤 제조의 "디스패론 305" 등의 유기물 분체를 예시할 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다. 사용량은 10 중량% 이하, 통상은 5 중량% 이하이다.As the thixotropic imparting agent, for example, finely divided silica such as "Aerosil 200" from Nippon Aerosil Co., Ltd., "Nipsil LP" manufactured by Nippon Silica Co., Ltd., Kaisha Co., Ltd., and "White lead" manufactured by Shiraishi Calcium Co., Ltd. Organic powders such as finely divided calcium carbonate such as "Cu CC", "Nanox 25" manufactured by Maruo Calcium Co., Ltd., and "Disparon 305" manufactured by Gusmoto Kasei Co., Ltd., may be exemplified. It doesn't work. The amount used is 10% by weight or less, usually 5% by weight or less.
공기 경화성 부여제로서는 n-파라핀으로 대표되는 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 스테아르산 등의 고급 지방산을 대표적인 것으로 예시할 수 있는 것 외에, 글리시딜메타크릴레이트, 알릴글리시딜에테르 등의 모노 에폭시 화합물, 디시클로펜타디엔의 아크릴산 유도체, 쇼와 고분시 가부시끼 가이샤 제조의 "리폭시 AC-201" 등의 공기 건조 기능을 갖는 시판 화합물도 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 공기 경화성 부여제의 첨가량은 함침되는 수지에 대하여 0.1 내지 10 중량%가 적당하고, 0.1 중량% 미만에서는 충분한 공기 경화성을 얻지 못하며, 10 중량%를 넘으면 경화물의 물성이 저하하는 경향이 있다. 파라핀 왁스 등의 고급 지방산을 사용하는 경우에는 함침되는 수지에 대하여 0.1 내지 5 중량%의 범위가 특히 바람직하다.As the air hardening agent, mono-epoxy compounds such as glycidyl methacrylate and allyl glycidyl ether can be exemplified by higher fatty acids such as paraffin wax, polyethylene wax, and stearic acid represented by n-paraffin. And commercially available compounds having an air drying function, such as acrylic acid derivatives of dicyclopentadiene and "Lipoxy AC-201" manufactured by Showa Kobunshi Kasei Co., Ltd. may be used alone or in combination. The addition amount of these air curability imparting agents is 0.1 to 10% by weight with respect to the resin to be impregnated. If it is less than 0.1% by weight, sufficient air curability is not obtained, and when it exceeds 10% by weight, the physical properties of the cured product tend to decrease. When using higher fatty acids, such as paraffin wax, the range of 0.1-5 weight% is especially preferable with respect to the resin impregnated.
본 발명에서 사용되는 수지는 필요에 따라 γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란으로 대표되는 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 지르코네이트계 커플링제, 유기 알루미늄계 커플링제 등의 커플링제를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 첨가량으로서는 함침되는 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부가 적당하다.Resin used by this invention is coupling agent, such as the silane coupling agent, titanate coupling agent, zirconate coupling agent, organoaluminum coupling agent, etc. represented by (gamma) -methacryloxypropyl trimethoxysilane as needed. May be used alone or in combination. As addition amount, 0.5-5 weight part is suitable with respect to 100 weight part of resin to be impregnated.
본 발명에서 사용되는 수지는 유통 단계에서의 안정성을 확보하기 위하여 적량의 중합 금지제를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 착색제, 안료, 소포제 등을 첨가하는 것이 가능하다.The resin used in the present invention preferably contains an appropriate amount of polymerization inhibitor in order to ensure stability in the distribution step. Moreover, it is possible to add a coloring agent, a pigment, an antifoamer, etc. as needed.
본 발명에서는 강화 섬유 시트 재료로의 추가 함침 수지의 함침량은, 함침 후에 강화 섬유 시트와 추가 함침 수지가 일체의 복합 재료가 되는 양이면 되며, 특별히 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the impregnation amount of the additional impregnated resin into the reinforcing fiber sheet material may be any amount such that the reinforcing fiber sheet and the additional impregnating resin become an integral composite material after impregnation, and are not particularly limited.
(보수 보강의 시공 순서)(Construction order of maintenance reinforcement)
본 발명에서의 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강의 시공 순서에 대하여 설명한다.The construction procedure of repair reinforcement of the existing concrete structure in the present invention will be described.
본 발명에서는 상기한 강화 섬유 시트 재료에 수지를 함침시키면서 기존의 콘크리트 구조물 표면에 부착하여 수지를 경화시키거나, 또는 상기한 강화 섬유 시트 재료를 기존의 콘크리트 구조물 표면에 부착한 후, 수지를 함침시키고 수지를 경화시킴으로써 실시할 수 있다. 이 때, 강화 섬유 시트 재료의 부착 전에, 나중에 함침할 수지를 부착 부분에 미리 도포할 수도 있다.In the present invention, the resin is impregnated to the surface of the existing concrete structure while impregnating the resin to the reinforced fiber sheet material, or the resin is impregnated after attaching the reinforced fiber sheet material to the surface of the existing concrete structure It can implement by hardening resin. At this time, before the adhesion of the reinforcing fiber sheet material, the resin to be impregnated later may be applied to the attachment portion in advance.
기존 콘크리트 구조물에 있어서, 강화 섬유 시트 재료를 부착하는 표면은 미리 그 부분의 요철, 단차, 결손부, 균열 등을 그라인더 등을 사용하여 평활하게 깎거나, 퍼티나 주입제를 사용하여 메꾸어 수정하는 것이 부착 강도의 향상이라는 점에서 바람직하다.In the existing concrete structure, the surface to which the reinforcing fiber sheet material is attached is smoothed by using a grinder or the surface of the irregularities, the steps, the defects, the cracks, and the like is previously fixed. It is preferable at the point of the improvement of adhesive strength.
기존 콘크리트 구조물에 있어서, 강화 섬유 시트 재료를 부착하는 표면은 상기한 요철 등의 제거에 이어서 필요에 따라 프라이머 수지를 롤러 쇄모, 스프레이 등의 공지된 수단에 의해 콘크리트 표면에 적량 도포하여 경화시키는 것이 바람직하다. 프라이머 수지 타입은 나중에 강화 섬유 시트 재료의 부착에 사용할 함침 수지와 동일 타입의 수지가 바람직하다. 프라이머 수지는 저점도의 것이 콘크리트와의 접착성, 작업성 측면에서 바람직하고, 프라이머 수지는 경화가 보다 빠른, 예를 들면 1 시간 정도로 경화하는 조성물이 바람직하다. 이러한 프라이머 수지는 사용 직전에 경화제 및 경화 촉진제를 혼합하여 사용한다.In the existing concrete structure, the surface to which the reinforcing fiber sheet material is attached is preferably cured by applying a suitable amount of primer resin to the concrete surface by a known means such as roller bristles, spraying, etc., as necessary, following removal of the above-mentioned irregularities and the like. Do. The primer resin type is preferably a resin of the same type as the impregnating resin to be used later for the attachment of the reinforcing fiber sheet material. It is preferable that the primer resin has a low viscosity in terms of adhesiveness and workability to concrete, and the composition that the curing of the primer resin is faster, for example, about 1 hour is preferable. Such a primer resin is used by mixing a curing agent and a curing accelerator immediately before use.
본 발명에서 사용할 수 있는 아크릴계의 프라이머 수지로서는 미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 제조의 "아클리시럽 DR-80"을 예시할 수 있지만, 물론 이들로 한정되지 않는다.Although the acrylic primer resin which can be used by this invention can mention the "Acli syrup DR-80" by Mitsubishi Rayon Corporation, but it is not limited to these, of course.
본 발명의 방법에서 함침시키는 수지는 소정의 경화 시간을 얻을 수 있도록 사용 직전에 경화제 및 경화 촉진제를 혼합하여 사용한다.The resin impregnated in the method of the present invention is used by mixing a curing agent and a curing accelerator immediately before use so as to obtain a predetermined curing time.
본 발명의 보다 바람직한 보수 보강 방법으로서는 프라이머 수지를 도포한 기존 콘크리트 구조물 표면에 상기 추가 함침 수지를 도포하고, 그 위에 강화 섬유 시트 재료를 부착한 후, 그 위에 다시 추가 함침 수지를 도포하여 탈포 롤러를 사용하는 등의 방법으로 시트 내부에 함유되어 있는 공기를 압출하면서 추가 함침 수지를 강화 섬유 시트 재료에 함침하고, 방치하여 경화시키는 방법을 들 수 있다.As a more preferable repair reinforcement method of the present invention, the above-mentioned impregnation resin is applied to the surface of the existing concrete structure to which the primer resin is applied, the reinforcing fiber sheet material is attached thereon, and then the impregnation resin is applied again on the defoaming roller. A method of impregnating the additional impregnating resin into the reinforcing fiber sheet material while extruding the air contained in the sheet by a method such as use may be used to harden.
강화 섬유 시트 재료를 목적에 따라 그 섬유 방향을 바꾸면서 필요한 매수를 부착함으로써 강화 섬유 시트에 의한 보수 보강층을 형성시킬 수도 있다.The reinforcing reinforcing layer by the reinforcing fiber sheet may be formed by attaching the necessary number of sheets of reinforcing fiber sheet material while changing its fiber direction according to the purpose.
마지막으로 필요에 따라 도장 또는 모르타르 피복을 행하는 것도 물론 가능하다.Finally, it is also possible to coat or mortar as needed.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
<실시예 1><Example 1>
(올리고머 1의 합성)(Synthesis of Oligomer 1)
교반기, 온도 제어 장치, 냉각기를 구비한 용기에 무수 프탈산 148 중량부, 메틸메타크릴레이트 1227 중량부, 펜타에리트리톨트리알릴에테르 (다이소 가부시끼 가이샤 제조 "P-30M") 230 중량부, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 3.8 중량부, 하이드로퀴논모노메틸에테르 0.38 중량부를 첨가하여 반응 온도 85 ℃에서 3시간 반응시키고, 알릴기 함유 카르복실산을 함유하는 수지 용액을 얻었다. 또한, 비스페놀 A형 에폭시 수지 (유까 쉘 에폭시 가부시끼 가이샤 제조 "에피코트 1004") 1943 중량부, 메타크릴산 86 중량부, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 40 중량부, 하이드로퀴논모노메틸에테르 2 중량부, 메틸메타크릴레이트 1227 중량부를 첨가하고, 반응 온도를 90 ℃로 승온하여 산가가 8 (mgKOH/g) 이하가 될 때까지 반응시켜 메틸메타크릴레이트를 5O 중량% 함유하는 올리고머 1을 얻었다. 얻어진 올리고머1의 단량체 성분을 제외한 조성물의 수평균 분자량은 2000이었다.148 parts by weight of phthalic anhydride, 1227 parts by weight of methyl methacrylate, pentaerythritol triallyl ether ("P-30M" manufactured by Daiso Kabushiki Kaisha) in a container equipped with a stirrer, a temperature controller and a cooler, dimethyl 3.8 weight part of aminoethyl methacrylate and 0.38 weight part of hydroquinone monomethyl ether were added, it was made to react at reaction temperature of 85 degreeC for 3 hours, and the resin solution containing allyl-group containing carboxylic acid was obtained. In addition, 1943 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin ("Epicoat 1004" manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), methacrylic acid, 86 parts by weight of dimethylaminoethyl methacrylate, 2 parts by weight of hydroquinone monomethyl ether 1227 parts by weight of methyl methacrylate was added, the reaction temperature was raised to 90 ° C., and the reaction was performed until the acid value was 8 (mgKOH / g) or less. Thus, oligomer 1 containing 50% by weight of methyl methacrylate was obtained. The number average molecular weight of the composition except the monomer component of the obtained oligomer 1 was 2000.
(함침 수지의 제조)(Production of Impregnation Resin)
메틸메타크릴레이트 (SP 값: 18)와 올리고머 1의 1:1 (중량비) 혼합물 (25 ℃의 점도가 10 포이즈) 100 중량부에 공기 경화성 부여 성분으로서 n-파라핀 1 중량부, 실란 커플링제로서 γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 1 중량부, 개시제로서 쿠멘히드로퍼옥시드 1 중량부, 경화 촉진제로서 나프텐산 코발트 1 중량부를 첨가하였다.100 parts by weight of a 1: 1 (weight ratio) mixture of methyl methacrylate (SP value: 18) and oligomer 1 (viscosities of 10 poises at 25 ° C) as an air curable imparting component, 1 part by weight of n-paraffin, as a silane coupling agent. 1 part by weight of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 1 part by weight of cumene hydroperoxide as an initiator, and 1 part by weight of cobalt naphthenic acid as a curing accelerator.
(강화 섬유 시트 재료의 제작)(Production of reinforced fiber sheet material)
말단에 메타크릴기를 갖는 비스페놀 A 유도체를 주성분으로 하는 에폭시에스테르 (교에이 유시 가가꾸 고교 가부시끼 가이샤 제조 "3002 M")를 사이즈제로서 1 중량% 부착시킨 탄소 섬유 (미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 "TR50") (인장 강도 4900 MPa)를 1 ㎡ 당 탄소 섬유의 중량이 300 g이 되도록 한쪽 방향으로 가지런히 하고, 경화제를 포함하지 않는 에폭시 수지 조성물 (미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 제조 "#350용 베이스 수지", SP 값: 23)을 1 ㎡ 당 15 g 부착 함침시킨 후, 지지체로서 두께 25 ㎛의 스크림 크로스 (닛또 보세끼 가부시끼 가이샤 제조)를 부착하여 강화 섬유 시트 재료 1을 얻었다.Carbon fiber (Mitsubishi Rayon Kabushiki Kaisha "TR50) to which 1 weight% of epoxy esters (" 3002 M "manufactured by Kyoeshi Chemical Co., Ltd., Kyosei Co., Ltd.), which are based on bisphenol A derivatives having a methacrylic group at its terminal, are attached as a size agent. ") (Tensile strength 4900 MPa) is oriented in one direction so that the weight of carbon fiber per 1 m <2> may be 300 g, and does not contain a hardening | curing agent (Mitsubishi Rayon Co., Ltd." Base resin for # 350 ") And SP value: 23) were impregnated with 15 g per 1 m 2, and then a scrim cross having 25 μm in thickness (manufactured by Nitto Boseiki Co., Ltd.) was attached as a support to obtain a reinforced fiber sheet material 1.
(수지 함침·경화)(Resin impregnation, hardening)
상기 강화 섬유 시트 재료 1에 1 ㎡ 당 수지량이 대략 400 g이 되도록 상기 함침 수지를 함침시키고, 25 ℃의 분위기하에서 방치하여 경화시켰다. 수지는 2시간 후에는 표면의 끈적임이 소실되고 경화되었다.The impregnated resin was impregnated in the reinforcing fiber sheet material 1 so that the amount of resin per 1 m 2 was approximately 400 g, and the mixture was left to cure under an atmosphere of 25 ° C. After 2 hours, the resin had lost its stickiness and cured.
이 경화된 강화 섬유 시트 재료로부터 인장 시험용 샘플을 제작하여 탄소 섬유 방향의 인장 강도를 측정하였다. 이 복합재의 평균 인장 강도는 탄소 섬유 100 % 환산치로 4100 MPa였다.A tensile test sample was produced from this cured reinforcing fiber sheet material, and the tensile strength in the carbon fiber direction was measured. The average tensile strength of this composite material was 4100 MPa in terms of 100% carbon fiber.
또한, JIS (Japanese Industrial Standards)-A-1132에 준한 콘크리트 샘플표면에 아크릴계 프라이머 수지 (미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 제조 "아클리시럽 DR-80")를 25 ℃에서 쇄모를 사용하여 1 ㎡ 당 200 g의 비율로 도포한 후, 상기와 동일하게 하여 강화 섬유 시트 재료 1을 콘크리트 표면에 부착하였다. 하루 양생한 후, JIS-A-6909에 준하여 인장 시험을 실시했더니 강도는 2.4 MPa, 파괴 모드는 콘크리트 내부의 재료 파괴였다.In addition, 200 g per square meter of acrylic primer resin ("Acli syrup DR-80" manufactured by Mitsubishi Rayon Kabushiki Kaisha) was applied to the concrete sample surface according to JIS (Japanese Industrial Standards) -A-1132 at 25 ° C. After applying at a ratio of, reinforcing fiber sheet material 1 was adhered to the concrete surface in the same manner as described above. After curing for one day, a tensile test was conducted in accordance with JIS-A-6909 to find that the strength was 2.4 MPa and the failure mode was the destruction of the material inside the concrete.
<실시예 2><Example 2>
올리고머로서 상기 올리고머 1 및 에폭시계 올리고머 (교에이샤 가가꾸 가부시끼 가이샤 제조 "에폭시 에스테르 300OM", 이하 올리고머 2라고 함)를 병용하고, 각 성분의 비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 조작하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.As the oligomer, the oligomer 1 and the epoxy oligomer ("Epoxy ester 300OM" manufactured by Kyowa Co., Ltd., "Opoxy ester 300OM", hereinafter referred to as oligomer 2) were used in combination, and the proportion of each component was changed as shown in Table 1. Was operated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
<실시예 3><Example 3>
사용하는 경화 촉진제의 양을 반으로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 조작하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.It operated in the same manner as in Example 2 except that the amount of the curing accelerator to be used was halved. The evaluation results are shown in Table 1.
<실시예 4><Example 4>
(올리고머 3의 합성)(Synthesis of Oligomer 3)
교반기, 온도 제어 장치, 냉각기를 구비한 용기에 비스페놀 A형 에폭시 수지(유까 쉘 에폭시 가부시끼 가이샤 제조 "에피코트 1004") 583 중량부, 아크릴산 43 중량부, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 6.2 중량부, 하이드로퀴논모노메틸에테르 0.62 중량부, 메틸메타크릴레이트 633 중량부를 첨가하고, 반응 온도를 90 ℃로 승온하여 산가가 5 (mgKOH/g) 이하가 될 때까지 반응시켜 메틸메타크릴레이트를 50 중량% 함유하는 올리고머 3을 얻었다. 얻어진 올리고머 3의 단량체 성분을 제외한 조성물의 수평균 분자량은 2300이었다.583 parts by weight of bisphenol A-type epoxy resin ("Epicoat 1004" manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 43 parts by weight of acrylic acid, 6.2 parts by weight of dimethylaminoethyl methacrylate, in a container equipped with a stirrer, a temperature control device and a cooler, 0.62 parts by weight of hydroquinone monomethyl ether and 633 parts by weight of methyl methacrylate were added, and the reaction temperature was raised to 90 ° C to react until the acid value was 5 (mgKOH / g) or less. 50% by weight of methyl methacrylate. Oligomer 3 containing was obtained. The number average molecular weight of the composition except the monomer component of obtained oligomer 3 was 2300.
(함침 수지의 제조)(Production of Impregnation Resin)
올리고머 성분으로서 올리고머 1 대신에 올리고머 3을 사용하고, 각 성분의 비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 조작하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.The oligomer 3 was used instead of the oligomer 1 as an oligomer component, and it operated similarly to Example 1 except having changed the ratio of each component as shown in Table 1. The evaluation results are shown in Table 1.
<실시예 5>Example 5
올리고머 1 대신에 아크릴계 수지 (미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 제조 "다이아날 BR-83")를 사용하고, 각 성분의 비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 조작하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.Acrylic resin ("Dialal BR-83" manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was used instead of Oligomer 1, and it operated like Example 1 except having changed the ratio of each component as shown in Table 1. . The evaluation results are shown in Table 1.
<실시예 6><Example 6>
사용하는 경화 촉진제의 양을 반으로 한 것 이외는, 실시예 5와 동일하게 조작하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.It operated in the same manner as in Example 5 except that the amount of the curing accelerator to be used was halved. The evaluation results are shown in Table 1.
<비교예 1>Comparative Example 1
단량체 성분, 올리고머 성분을 표 1에 나타낸 비율로 혼합하고, 개시제 혼합전의 25 ℃에서의 점도가 2 포이즈인 수지 조성물을 제조하여 실시예 1과 동일하게조작하고, 평가 결과를 표 1에 나타내었다. 이 함침 수지의 경화성은 매우 양호하고, 콘크리트와의 접착성도 양호했지만, 복합재의 인장 강도가 3720 MPa로 불충분하였다.The monomer component and the oligomer component were mixed in the ratio shown in Table 1, the resin composition whose viscosity at 25 degreeC before mixing of an initiator is 2 poise was produced, it operated like Example 1, and the evaluation result is shown in Table 1. Although the hardenability of this impregnated resin was very favorable and the adhesiveness with concrete was also favorable, the tensile strength of the composite material was inadequate to 3720 MPa.
<실시예 7, 8><Example 7, 8>
비교예 1과 동일한 함침 수지를 사용하고, 샘플 제작 온도를 5 ℃, -10 ℃로 바꾸면서 시험하였다.The same impregnation resin as in Comparative Example 1 was used, and the sample preparation temperature was tested while changing to 5 degreeC and -10 degreeC.
이 때, 경화 촉진제의 양은 경화 시간이 5 시간이 되도록 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하였다. 이 조성물의 5 ℃에서의 점도는 15 포이즈, -10 ℃에서의 점도는 45 포이즈였다.At this time, the amount of the curing accelerator was changed as shown in Table 1 so that the curing time was 5 hours. The viscosity at 5 degrees C of this composition was 15 poises, and the viscosity at -10 degreeC was 45 poises.
결과는 표 1에 나타냈는데, 시험편 제작 온도를 낮춤에 따라 수지의 점도가 상승하여 충분한 인장 강도를 발현하였다.The results were shown in Table 1, but as the test piece preparation temperature was lowered, the viscosity of the resin increased, resulting in sufficient tensile strength.
<비교예 2>Comparative Example 2
비교예 1에서 사용한 수지 조성물의 경화제를 변경하고, 경화 시간이 30 분이 되도록 제조하였다. 평가 결과는 표 1에 나타냈는데, 복합재의 인장 강도가 더 저하되었다.The hardening | curing agent of the resin composition used by the comparative example 1 was changed, and it manufactured so that hardening time might be 30 minutes. The evaluation results are shown in Table 1, but the tensile strength of the composite material was further lowered.
<비교예 3>Comparative Example 3
단량체 성분, 중합체 성분을 표 1에 나타낸 비율로 혼합하고, 25 ℃에서의 점도가 400 포이즈인 수지 조성물을 제조하여 동일한 시험을 실시하고자 했지만, 강화 섬유 시트로의 수지 함침 작업이 곤란했기 때문에, 그 이후의 평가는 실시할 수 없었다.Although the monomer component and the polymer component were mixed in the ratio shown in Table 1, the resin composition whose viscosity at 25 degreeC was 400 poise was manufactured, and the same test was going to be performed, but since the resin impregnation operation | work into the reinforcing fiber sheet was difficult, Subsequent evaluation could not be performed.
상기 표 1 중에서의 기호는 각각 이하의 물질을 나타낸다.The symbol in the said Table 1 represents the following substances, respectively.
MMA: 메타크릴산메틸MMA: methyl methacrylate
2-EHA: 2-에틸헥실아크릴레이트2-EHA: 2-ethylhexyl acrylate
PEGA: 페녹시에틸렌글리콜아크릴레이트PEGA: phenoxyethylene glycol acrylate
CHPO: 쿠멘히드로퍼옥시드CHPO: cumene hydroperoxide
BPO: 벤조일퍼옥시드BPO: benzoyl peroxide
NC: 나프텐산 코발트NC: naphthenic acid cobalt
DMPT: N,N-디메틸-p-톨루이딘DMPT: N, N-dimethyl-p-toluidine
n-P: n-파라핀n-P: n-paraffin
γMX: γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란γMX: γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane
O1: 올리고머 1O1: oligomer 1
O2: 올리고머 2 에폭시계 올리고머 (교에이샤 가가꾸 가부시끼 가이샤 제조 "에폭시 에스테르 3000M")O2: oligomer 2 epoxy oligomer (Kyoeisha Chemical Co., Ltd. make "Epoxy ester 3000M")
O3: 올리고머 3O3: oligomer 3
P1: 아크릴계 수지 (미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 제조 "다이아날 BR-83")P1: acrylic resin ("Dialal BR-83" manufactured by Mitsubishi Rayon Kabushiki Kaisha)
<비교예 4><Comparative Example 4>
비스페놀 A형 에폭시 수지 (유까 쉘 에폭시 가부시끼 가이샤 제조 "에피코트 828") 60 중량부, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르 (아사히덴까 고교 가부시끼 가이샤 제조 "아데카글리시롤 ED-505") 40 중량부, 지방족 폴리아민계 경화제 (ACI Japan사 제조 "안카민 2021") 45 중량부를 혼합하여 상온 경화형 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 이 조성물의 점도는 25 ℃에서 50 포이즈였다.Bisphenol A type epoxy resin ("Epicoat 828" made by Yucata Shell Epoxy Co., Ltd.) 60 parts by weight, trimethylolpropane triglycidyl ether ("Adeka glycidol ED-505" by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 40 A weight part and 45 weight part of aliphatic polyamine-type hardening | curing agents ("Acamine 2021" by ACI Japan) were mixed, and the normal temperature hardening type epoxy resin composition was prepared. The viscosity of this composition was 50 poise at 25 degreeC.
이 에폭시 수지 조성물을 실시예 1에서 사용한 강화 섬유 시트에 함침하고, 그 복합재의 인장 시험편을 제작하였다. 수지는 12 시간 방치한 시점에서 끈적임은 없어졌지만, 충분한 강도와 탄성을 발현하기 위해서는 7 일이 더 필요하였다. 7 일 후에 평가한 인장 강도는 4200 MPa였다.This epoxy resin composition was impregnated into the reinforcing fiber sheet used in Example 1, and a tensile test piece of the composite material was prepared. The resin disappeared from stickiness when left for 12 hours, but it required 7 days to express sufficient strength and elasticity. The tensile strength evaluated after 7 days was 4200 MPa.
또한, 동일한 시험을 5 ℃에서 실시하고자 했지만, 수지가 경화하지 않아 중단하였다.In addition, although the same test was going to be performed at 5 degreeC, it stopped because the resin did not harden.
<실시예 9>Example 9
함침 수지로서 비닐에스테르 수지 (쇼와 고분시 가부시끼 가이샤 제조 "리폭시 R-840", 25 ℃의 점도 25 포이즈, SP 값: 19) 100 중량부, 경화 촉매 (쇼와 고분시 가부시끼 가이샤 제조 "CH") 1 중량부, 경화 촉진제로서 나프텐산 코발트 0.3 중량부를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 조작하였다. 25 ℃에서의 경화 시간은 3 시간이었다. 강화 섬유 시트 재료에 수지를 함침하고 나서 6 시간 후에는 표면 끈적임은 완전히 소실되었고, 복합재의 인장 강도는 4020 MPa였다.100 parts by weight of vinyl ester resin ("Lipoxy R-840" manufactured by Showa Kobunshi Co., Ltd., 25 poises at 25 ° C., SP value: 19) and curing catalyst (manufactured by Showa Kobunshi Kaisha Co., Ltd.) The same procedure as in Example 1 was carried out except that 1 part by weight of "CH") and 0.3 part by weight of cobalt naphthenic acid were used as a curing accelerator. Curing time at 25 ° C. was 3 hours. Six hours after the resin was impregnated with the reinforcing fiber sheet material, the surface stickiness was completely lost, and the tensile strength of the composite was 4020 MPa.
<실시예 10><Example 10>
경화제로서 메틸에틸퍼옥시드 2 중량부, 경화 촉진제로서 나프텐산 코발트 1 중량부를 수지 100 중량부에 대하여 사용한 것 이외는, 실시예 9와 동일하게 조작하였다. 25 ℃에서의 경화 시간은 1 시간이고, 6 시간 후에 얻어진 복합재의 인장 강도는 3000 MPa였다.Operation was carried out in the same manner as in Example 9, except that 2 parts by weight of methyl ethyl peroxide as a curing agent and 1 part by weight of cobalt naphthenic acid were used with respect to 100 parts by weight of the resin as a curing accelerator. The curing time at 25 ° C. was 1 hour, and the tensile strength of the composite obtained after 6 hours was 3000 MPa.
<실시예 11><Example 11>
페녹시에틸렌글리콜아크릴레이트 대신에 한쪽 말단에 메타크릴기를 갖는 수평균 분자량이 6000인 n-부틸아크릴레이트 올리고머를 사용한 것 이외는, 실시예 7과 동일하게 하여 시험을 행하였다. 이 수지의 5 ℃의 점도는 5 포이즈였다.The test was carried out similarly to Example 7 except having used the n-butylacrylate oligomer whose number average molecular weight which has a methacryl group at one terminal instead of phenoxyethylene glycol acrylate was 6000. The viscosity of 5 degreeC of this resin was 5 poises.
제작한 샘플의 표면은 6 시간 후에는 끈적임이 없어지고, 이 조성물의 저온 경화성도 양호하였다. 또한, 복합재의 인장 강도는 4100 MPa이고, 접착성 시험에서의 파괴 모드는 콘크리트의 재료 파괴였다.The surface of the produced sample had no stickiness after 6 hours, and the low temperature curability of this composition was also good. In addition, the tensile strength of the composite was 4100 MPa, and the failure mode in the adhesion test was material failure of concrete.
<실시예 12><Example 12>
지지체로서 닛또 보세끼 가부시끼 가이샤 제조의 "스크림 크로스" 대신에 닛세끼 팔렛트 시스템 가부시끼 가이샤 제조의 "콘위드네트 ON5050" (기초 중량 7 g/㎡)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 강화 섬유 시트 2를 제작하였다. 이 강화 섬유 시트 재료와 실시예 3에서 사용한 수지를 조합하여 실시예 3과 동일하게 조작하였다. 얻어진 복합재의 인장 강도는 430O MPa로 충분한 강도 발현성을 나타내는 값이었다.The same as in Example 1 except that Nittoki Pallet System Co., Ltd. "Conweed Net ON5050" (base weight 7 g / m 2) was used instead of Nitto Boseki Kabuki Kaisha manufactured "Scream Cross". It was produced to the reinforcing fiber sheet 2. It operated similarly to Example 3, combining this reinforced fiber sheet material and resin used in Example 3. The tensile strength of the obtained composite material was a value showing sufficient strength expressionability at 430 MPa.
<실시예 13>Example 13
탄소 섬유로서 탄성율이 392 GPa인 고탄성 탄소 섬유 (미쯔비시 레이온 가부시끼 가이샤 제조 "HR40", 인장 강도 4610 MPa)를 사용하고, 수지 조성물로서는 실시예 3에서 사용한 수지 조성물을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 복합재의 인장 강도를 평가하였다. 얻어진 인장 강도는 4050 MPa로 충분한 강도 발현성을 나타내는 값이었다.Example 1 Except having used the resin composition used in Example 3 as a carbon fiber using the high elastic carbon fiber ("HR40" by Mitsubishi Rayon Corp., Ltd., tensile strength 4610 MPa) whose elasticity modulus is 392 GPa. The tensile strength of the composite was evaluated in the same manner as. The obtained tensile strength was 4050 MPa, and was a value which shows sufficient strength expressability.
<실시예 14><Example 14>
강화 섬유 시트 재료로서 접착제층을 통하여 지지체 시트상에 강화 섬유를 한쪽 방향으로 가지런히 한 형태의 도넨 가부시끼 가이샤 제조의 "포르카시트 FTS-C1-30" (사용 수지의 SP 값: 23)를 사용하고, 함침 수지로서 실시예 3에서 사용한 수지 조성물을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 복합재의 인장 강도를 평가하였다. 얻어진 인장 강도는 4300 MPa로 충분한 강도 발현성을 나타내는 값이었다.As the reinforcing fiber sheet material, " Forka sheet FTS-C1-30 " (SP value of the resin used: 23) manufactured by Donen Kabuki Kaisha, in which the reinforcing fibers were aligned in one direction on the support sheet through the adhesive layer. And the tensile strength of the composite material was evaluated like Example 1 except having used the resin composition used in Example 3 as impregnation resin. The obtained tensile strength was 4300 MPa, and was a value which shows sufficient strength expressability.
본 발명에 따르면, 시공시의 온도 조건 등의 영향을 거의 받지 않고, 단시간에 용이하게 기존 콘크리트 구조물, 예를 들면 교각이나 빌딩 등의 보수 보강을 높은 강도로 행할 수 있다. 특히, 현존하는 강화 섬유 시트 재료를 유효하게 이용할 수 있다. ·According to the present invention, the reinforcement of an existing concrete structure, for example, a pier or a building, etc. can be easily performed with a high strength easily in a short time without being influenced by temperature conditions during construction. In particular, existing reinforcing fiber sheet materials can be used effectively. ·
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