KR100438664B1

KR100438664B1 - 강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을보강하는 공법

Info

Publication number: KR100438664B1
Application number: KR1020030062961A
Authority: KR
Inventors: 전용만
Original assignee: (유)한국기계
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2004-07-02

Abstract

본 발명은, 강화섬유시트로 건물, 교량, 터널 등 구조물을 보강함에 있어서, 구조물 표면과 이에 접착되는 강화섬유시트 간의 접착력을 향상시킴으로써, 보강작업 후 구조물의 표면으로부터 강화섬유시트가 떨어지는 박리현상을 방지하는 것을 목적으로 하는 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법에 관한 발명이며, 특히 원하는 보강강도를 얻기 위하여 콘크리트 면에 다수 겹의 강화섬유시트를 적층할 경우, 강화섬유시트끼리의 접착은 견고히 유지되나, 구조물 표면과 이에 처음으로 접착되는 강화섬유시트 간에는 접착부분이 떨어지는 박리현상이 발생하여 원하는 보강강도를 얻을 수 없는 문제점이 발생하는데, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 콘크리트 구조물(5)에 강화섬유시트의 강도나 이를 적층하는 겹수에 따라 일정 간격으로 다수의 앵커 삽입홈(6)을 천공하는 단계와, 상기 앵커 삽입홈(6)에, 일부는 탄소섬유 등 강화섬유에 에폭시 수지 등 접착성 수지를 함침하여 봉 형상인 봉부(2)로 되고, 일부는 보강섬유의 실들이 서로 분리되어 솔(브러시) 형태인 솔부(3)로 되는 강화섬유앵커(1)의 상기 봉부(2)를 삽입하여 에폭시 수지 등의 접착제(7)로 접착하는 단계와, 상기 강화섬유앵커(1)의 솔부(3)를 넓고 길게 펴서 구조물(5) 표면에 접착하는 단계, 그리고 그 위에 강화섬유시트를 적층하는 단계로 이루어지는, 강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법에 관한 발명이다.

Description

강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법{METHOD OF STRENGTHEN STRUCTURE BY REINFORCED FIBER SHEET USING REINFORCED FIBER ANCHOR}

본 발명은 건물이나 교량 등 보강하고자 하는 콘크리트 구조물 표면에 강화섬유시트를 접착하여 보강공사를 행함에 있어서, 탄소섬유 등으로 되는 강화섬유앵커를 이용하여 구조물 표면과 이에 접착되는 강화섬유시트의 접착부가 떨어져 박리되는 현상을 방지하는 기술에 관한 것으로, 구조물에 드릴 등 공지의 수단을 사용하여 강화섬유시트의 강도나 적층하는 겹수에 따라 다수의 홈을 천공하고, 천공된 홈에 봉 형상으로 되는 강화섬유앵커를 삽입하여 접착제로 고정하며, 강화섬유앵커의 구멍에 삽입되지 않는 부분 즉 탄소섬유가 서로 분리되어 솔(브러시) 형상으로 되는 부분을 방사상으로 넓게 펴서 구조물 표면에 접착하고, 그 위에 강화섬유시트를 여러 겹으로 순차적으로 적층하는 것을 특징으로 하는 강화섬유앵커를 이용한 강화섬유시트에 의한 구조물 보강공법에 관한 것이다.

종래의 강화섬유시트에 의한 구조물 보강방법으로, 일본 특허공개 공개번호 평6-206272호에 개시된 바와 같이, 건축물의 콘크리트 표면에 적절한 크기로 재단된 강화섬유시트를 밀착시킨 후 여기에 매트릭스 수지(함침 수지)를 함침하여 콘크리트와 강화섬유시트를 접착하며, 원하는 보강강도에 따라 강화섬유시트를 몇 겹으로 적층하는 기술이 알려져 있었으나, 이러한 기술은 콘크리트 면과 이에 처음으로 접착되는 강화섬유시트 간의 접착력이 콘크리트의 중성화가 표면부터 발생함에 따라 감소되는 문제점이 있고, 또한 강화섬유시트의 강도보다 상기 접착부의 접착력이 약해져서 접착부분이 떨어지는 박리현상이 발생되기 쉽기 때문에 강화섬유시트가 가지는 높은 인장강도 특성이 제대로 발휘되지 않아 원하는 보강강도를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

그리고 대한민국 공개특허공공 공개번호 특2003-0070337호의 "매입형 정착장치 및 섬유보강시트를 이용한 구조물 보강공법"에서는, 콘크리트 구조물 표면에 일정간격으로 설치되는 앵커볼트를 통하여 정착판을 설치하고, 상기 정착판과 구조물 표면에 섬유보강시트를 접착하는 기술을 채택하고 있으나, 이러한 기술은 별도의 정착판을 앵커볼트를 이용하여 설치해야하는 공정의 복잡성과 함께 콘크리트 표면과 정착판이 평탄면을 이루지 못하고 또 정착판과 강화섬유시트간의 접착력 약화등의 이유로 섬유보강시트의 접착면이 쉽게 박리될 수 있는 문제점이 있었고, 강화섬유시트에 앵커볼트에 해당하는 구멍을 천공할 경우에는 강도가 현저히 낮아지는 문제점도 있었다.

본 발명은, 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 콘크리트 구조물에 강화섬유앵커가 삽입될 앵커 삽입홈을 강화섬유시트의 강도나 적층하는 겹수에 따라 일정간격으로 천공하여 그곳에 강화섬유앵커의 봉 형상으로 되는 부분을 삽입하여 접착제로 단단히 고정하고, 또 구멍에 삽입되지 않는 탄소섬유가 분리된 상태인 솔부를 넓고 길게 펴서 콘크리트 구조물의 표면에 접착한 다음, 그 위에 강화섬유시트를 적층함으로써, 콘크리트 면과 강화섬유시트의 접착부분이 떨어지지 않도록 하여 원하는 보강강도를 얻을 수 있도록 하는데 목적이 있다.

도 1a, 1b는, 본 발명의 공법에 사용되는 강화섬유앵커의 사시도,

도 2는, 본 발명의 공법에서 구조물의 표면에 강화섬유앵커가 삽입될 홈을 천공한 상태를 나타낸 단면도,

도 3a는, 도 2의 앵커 삽입홈에 강화섬유앵커를 삽입하고, 삽입되지 않은 부분을 방사상으로 펴서 구조물 표면에 접착한 상태를 나타낸 단면도,

도 3b는, 도 3a를 정면에서 바라본 도면,

도 3c, 3d는, 도 3b에 도시된 솔부의 접착방향을 달리 실시한 예로써, 각각 강화섬유앵커의 솔부를 같은 방향과 방사상으로 펼쳐 접착한 상태를 나타낸 도면,

도 4는, 구조물 표면에 강화섬유시트를 적층한 상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 강화섬유앵커 2 : 강화섬유앵커의 봉부

3, 4 : 강화섬유앵커의 솔부 5 : 구조물

6 : 앵커 삽입홈 7 : 접착제

8, 9, 10, 11, 12 : 강화섬유시트

이하에서는 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a는, 본 발명의 보강공법에 사용되는 강화섬유앵커(1)를 나타낸 도면인데, 상기 강화섬유앵커(1)는, 탄소섬유나 유리섬유 등의 무기섬유나, 스테인리스와 같은 금속섬유, 기타 유기섬유나 천연섬유로 되는 강화섬유를 일 방향으로 배열하고, 이들 섬유가닥들을 에폭시 수지 등 접착성 수지로 접합하여 봉 형상으로 성형하여서 되는 강화섬유앵커의 봉부(2)와, 위 봉부(2)와 섬유가 연속되며 섬유가닥들이 서로 분리되어 솔(브러시) 형태로 되는 강화섬유앵커의 솔부(3)로 구성된다.

도 1b는, 위 도 1a에 도시된 강화섬유앵커(1)의 다른 실시 형태를 나타낸 것으로, 강화섬유앵커의 봉부(2)의 양측에 솔부를 형성한 것이며, 도면상 우측의 솔부(3)는 콘크리트 구조물 표면에 접착되는 부분이고, 봉부(2)의 좌측에 형성되는 길이가 짧은 솔부(4)는 앵커 삽입홈(6)에 삽입되어 강화섬유앵커(1)와 앵커 삽입홈(6) 간의 접착력을 강화시키는 목적으로 형성되는 것이다.

도 2는, 본 발명의 공법에서 구조물(5)에 강화섬유앵커(1)가 삽입될 앵커 삽입홈(6)을 일정간격으로 천공한 상태를 나타낸 단면도이고,

도 3a는, 위 앵커 삽입홈(6)에 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)를 삽입하여 에폭시 수지 등의 접착제(7)로 고정하고, 앵커 삽입홈(6)에 삽입되지 않는 부분인 강화섬유앵커(1)의 솔부(3)는 방사상으로 넓게 펴서 에폭시 수지 등의 접착제로 구조물(5)의 표면에 접착한 상태를 나타낸 단면도이며,

도 3b는, 위 도 3a를 정면에서 바라본 도면으로, 강화섬유앵커(1)의 솔부(3)를 가능한 방사상으로 넓게 펴서 얇은 두께로 구조물(5) 표면에 접착한 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는, 도 3a, 3b와 같이 강화섬유앵커(1)가 구조물(5) 표면에 접착된 상태에서, 그 표면에 탄소섬유나 유리섬유 등을 일 방향으로 배열하여 에폭시 수지 등을 함침하여서 되는 통상의 강화섬유시트(8)를 설치한 다음, 그 외부에서 매트릭스 수지(함침 수지)를 주입·도포하여 구조물(5) 표면에 강화섬유시트(8)를 접착하고, 이를 가사시간 이내에서 건조시킨 후 다시 강화섬유시트(8) 표면에 제2강화섬유시트(9)를 설치하여 외부에서 매트릭스 수지를 주입·도포하여 접착하는 과정을 반복 실시함으로서 구조물(5) 표면에 강화섬유시트들(8)(9)(10)(11)(12)이 5겹으로 적층된 상태를 나타낸 단면도이다.

위 도면을 통해서 살펴본 본 발명의 각 기술 구성들을, 바람직한 실시 형태를 통하여 연속적인 작업공정으로 살펴보면, 첫째 건물이나 교량, 터널 등 보강하고자 하는 콘크리트 구조물(5)의 표면에, 대략 5 ~ 15㎜의 지름을 가지는 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)보다 1 ~ 10㎜정도 큰 지름을 가지는 앵커 삽입홈(6)을 좌우 및 상하방향으로 각각 100 ~ 1000㎜(바람직하게는 300 ~ 600㎜)의 간격을 가지도록 천공하는 단계와, 둘째 위 앵커 삽입홈(6)에, 길이가 30 ~ 150㎜(바람직하게는 50 ~ 80㎜)인 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)를 삽입하여 상기 앵커 삽입홈(6)과 봉부(2)의 간격에 에폭시 수지 등 접착제(7)를 주입하여 접착제(7)를 건조시키는 단계와, 셋째 길이가 50 ~ 300㎜(바람직하게는 100 ~ 200㎜)인 강화섬유앵커(1)의 솔부(3)를구조물(5)의 표면에 넓고 길게 펴서 이를 에폭시 수지 접착제 등으로 접착하는 단계와, 넷째 위와 같이 된 구조물(5)의 표면에 적절한 크기와 형태로 미리 재단된 강화섬유시트(8)를 대고 그 외부에서 매트릭스 수지(함침 수지)를 주입·함침하여 강화섬유시트(8)를 구조물 표면에 견고히 접착하는 단계 및 위 매트릭스 수지가 건조된 후 가사시간 이내에 다시 제2의 강화섬유시트(9)를 상기 강화섬유시트(8) 위에 접착하는 단계를 연속적으로 실시하여 다수 겹의 강화섬유시트(8)(9)(10(11)(12)를 구조물(5) 표면에 적층하는 공정으로 이루어지는, 강화섬유앵커(1)를 이용한 콘크리트 구조물(5)의 보강공법에 관한 발명이며,

위 작업 단계에서 앵커 삽입홈(6)에 강화섬유앵커(1)를 삽입하여 접착제(7)로 고정시킴에 있어서, 상기 앵커 삽입홈(6)에 미리 에폭시 수지 접착제(7)를 주입한 다음 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)를 삽입하여 건조시키는 공정을 채택할 수 있으며, 앵커 삽입홈(6)에 삽입되는 강화섬유앵커(1)의 봉부(2) 끝부분을 도면 1b에 도시된 바와 같이 짧은 솔부(4)로 형성함으로써 강화섬유앵커(1)가 보다 견고히 앵커 삽입홈(6)에 고정될 수 있도록 하는 것도 실시할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 기술 구성은 한 예시이며, 본 발명이 영향을 미칠 수 있는 범위를 한정하는 것이 아니므로, 본 발명의 기술적 범위는 상세한 설명에 예시된 내용에 국한되지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 강화섬유앵커(1)를 이용한 강화섬유시트에 의한 콘크리트 구조물 보강공법은, 콘크리트 구조물 표면과 이에 직접적으로 접착되는 강화섬유시트(8)가 견고히 접착되므로, 상기 부재들이 서로 떨어져 박리되는 현상이 발생되지 않고, 특히 보강력을 강화하기 위하여 강화섬유시트를 3 내지 6겹 이상으로 적층할 경우에도 위 접착부분이 떨어지지 아니하여, 강화섬유시트가 가지는 높은 인장강도를 그대로 보강력으로 활용할 수 있는 효과를 가진다.

Claims

콘크리트 구조물(5)에 다수의 앵커 삽입홈(6)을 천공하는 단계; 상기 앵커 삽입홈에, 일 측은 봉 형상인 봉부(2)로 되고 타 측은 솔 형상인 솔부(3)로 되는 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)가 삽입되어 접착제(7)로 고정되는 단계; 상기 강화섬유앵커의 솔부(3)를 펴서 구조물(5) 표면에 접착하는 단계; 상기 구조물 표면 및 구조물 표면에 접착된 솔부에 강화섬유시트(8)를 접착하는 단계 및 강화섬유시트(8)의 표면에 별도의 강화섬유시트를 접착하여 강화섬유시트를 순차적으로 적층하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법.
제1항에 있어서, 상기 순차적으로 적층되는 강화섬유시트가 3겹 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법.
제1항에 있어서, 상기 앵커 삽입홈(6)에 접착제(7)를 주입한 후 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)를 삽입하여 강화섬유앵커(1)를 고정하는 것을 특징으로 하는 강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법.
제1항 또는 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 강화섬유앵커(1)의 봉부(2)와 솔부(3)가 연결되는 타 측에, 봉부(2)와 함께 앵커 삽입홈(6)에 삽입되어 접착제(7)로 고정되는 솔부(4)를 형성한 것을 특징으로 하는 강화섬유앵커를 이용하여 강화섬유시트로 구조물을 보강하는 공법.