KR100675191B1 - 구조물의 보수보강에 적용되는 파이어 가드패널과 그 제조및 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미려한 외관을 유지하면서 구조물이 화재로부터 안전하게 보호될 수 있도록 한 파이어 가드패널(fire guard panel)과 그 제조 및 시공방법에 관한 것이다.

특히 본 발명의 파이어 가드패널(난연성 투명패널)은 각종 구조물의 보수보강을 위한 부착식 패널로 사용됨에 있어 강/연성의 판상체 재질과 파워스트링(탄성보강부재)의 적절한 배치 그리고 투명한 난연성 팽창재 및 씰링테이프의 부착에 따라 시공의 용이성과 강도향상 그리고 깨끗한 부착력을 구현할 수 있고 동시에 화재발생시 난연성 팽창재의 표면보호작용으로 구조물의 안전성 향상에 기여한다.

이를 위하여 본 발명은 폴리카보네이트 혹은 에폭시 소재를 용융가공하되, 연속반복적인 격자형의 파워스트링이 일체로 매설되도록 한 투명한 판상의 보강용 가드패널에 있어서, 그 외표면으로 화재발생에 의한 온도상승시 열화차단용 표면보호막이 형성되는 투명한 난연성 코팅재가 도포됨을 그 기술적 사상의 특징으로 삼는다.

파이어 가드패널, 투명패널, 파워스트링, 폴리카보네이트, 난연성 코팅, 팽창재

Description

구조물의 보수보강에 적용되는 파이어 가드패널과 그 제조 및 시공방법{Fire guard panel applied for maintenance and reinforcement of structure and its manufacture and construction method}

도 1은 본 발명에 의한 파이어 가드패널에 있어서, 가드패널과 파워스트링과의 분리 상태를 도시해 보인 실시예도.

도 2의 (a)와 (b)는 본 발명에 의한 연성의 파이어 가드패널이 구조물의 형상을 따라 성형된 상태를 도시해 보인 실시예도.

도 3은 본 발명에 의한 파이어 가드패널의 단면 구성도.

도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 시공 상태 예시도.

도 5는 씰링테이프가 부착된 상태로 시공된 파이어 가드패널의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 파이어 가드패널 11 : 요입부

12 : 파워스트링 13 : 브라켓트

20 : 앵커보울트 30 : 난연성 팽창재

40 : 씰링테이프

본 발명은 미려한 외관을 유지하면서 구조물이 화재로부터 안전하게 보호될 수 있도록 한 파이어 가드패널(fire guard panel)과 그 제조 및 시공방법에 관한 것이다.

특히 본 발명의 파이어 가드패널(난연성 투명패널)은 각종 구조물의 보수보강을 위한 부착식 패널로 사용됨에 있어 강/연성의 판상체 재질과 파워스트링(탄성보강부재)의 적절한 배치 그리고 투명한 난연성 팽창재 및 씰링테이프의 부착에 따라 시공의 용이성과 강도향상 그리고 깨끗한 부착력을 구현할 수 있고 동시에 화재발생시 난연성 팽창재의 표면보호작용으로 구조물의 안전성 향상에 기여한다.

이른바 교량이나 터널 등을 포함한 각종 콘크리트 구조물은 자연 및 사용상의 여러 인위적인 요인에 의하여 균열과 부식 및 표면박리의 현상이 발생되고 이러한 손상은 시간의 비례에 따라 그 정도가 더해져 노후화와 함께 구조물의 내구성과 방수성 등 모든 중요한 기능을 현저히 저하시키는 관계로 구조물의 안전에 치명적인 영향을 미치고 있다.

이러한 원인으로 모든 구조물 등은 당해 구조물의 신축단계에서 철거시까지 그 사용관계가 유지되고 있는 한 정기적인 점검과 지속적인 보수보강작업이 강구되어져야 한다.

따라서 위와 같은 보수보강작업을 수행함에 있어서 전통적으로는 구조물의 보수보강이 필요한 면에 철판이나 탄소섬유판을 덧댄 후 에폭시 접착제를 이용하여 접착시키는 방안이 활용되고 있었으나, 이러한 방식으로는 구조물의 내부변형을 시 각적으로 관찰할 수 없었고, 각 보강판과 구조물 상호간의 변형계수가 다른 관계로 박리현상이 발생될 우려가 높게 된다.

또한 철판 등은 누수에 의한 부식과 자체하중에 따라 낙하되어질 개연성이 존재하는 것인데, 이와 함께 콘크리트 구조물과 보강판과의 접착은 그 자체로 내구성이 낮으며 임의의 형상창출이 곤란하다는 등의 제반 문제점을 포함하고 있다.

물론 이러한 문제점 이외에도 시공의 곤란성과 시공후의 미관을 해칠 수 있다는 여러 부수적인 문제점도 표면화되고 있다.

따라서 최근에는 구조물의 균열부위에 에폭시나 실리콘 재질의 보수재를 주입시켜 균열부위를 보강시키는 방안이 제안되어 현재 광범위하게 시공되고 있다.

그 일례로 본 출원인에 의해 제안된 대한민국 특허등록 제164667호 "콘크리트 구조물 균열 압착주입 보강공법" 을 들 수 있다.

그러나 콘크리트로 구성된 구조물이라 하여도 당해 구조물에는 기능적인 향상과 사용상의 편익을 고려하여 매우 다양한 건축부자재가 부가적으로 설치되는 것이어서 당연 내열성과 방음성 그리고 방수라는 기능성을 고루 갖추고 있음이 현실정이다.

사정이 이와 같음에도 위 보수보강방법은 구조물에의 균열 및 손상만을 치유할 목적으로 당해 구조물의 균열 및 손상부위를 찾아 건축부자재의 외피면을 포함한 내부의 균열부위를 선택하여 이를 고르게 계련처리한 다음 V-컷팅의 형식으로 표면 정리한 후 탄성섬유를 에폭시수지에 침지적층시킨 고강도 탄성판을 덮어주면서 보수재를 주입하는 방법을 채택하였다.

따라서 손상된 면의 보수보강은 가능한 것이나, V-컷팅이라는 인위적인 가공방법을 채택함에 따라 작업시간이 과다하게 소요됨은 물론 경제적인 비용의 상승과 함께 구조물의 외부 표면을 심각하게 손상시킨다는 문제점을 포함하고 있다.

더욱이 고강도 탄성판으로 인해 시공전/후 구조물의 변형되는 과정을 살펴볼수 없었으며, 특히 구조물의 손상부위가 매우 넓게 분포되어 있을 경우에는 보수재주입작업을 효과적으로 수행할 수 없을 뿐만 아니라 표면균열과 무관하게 열화 등에 의한 녹 발생 등의 부식이 발생할 경우도 배제할 수 없었다.

따라서 본 출원인은 그 개선책의 일환으로 다시 대한민국 특허등록 제377269호 "투명레진패널을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법" 을 제안하였다.

그러나 위와 같은 선 특허등록권은 폴리카보네이트 소재를 이용한 투명보강패널을 이용하여 구조물에 부착시키고, 콘크리트 구조물의 균열이나 변형 등의 표면상태가 외부에 투시될 수 있도록 배려하고 있는 것이나 단순 판상체로 구성된 관계로 외부의 충격에 의해 쉽게 변형되거나 파손될 수 있다는 또 다른 문제점을 내포하고 있다.

그러나 무엇보다도 상기 선출원되어 등록된 기술적 사상들은 그 대부분이 고압으로 주입되는 에폭시의 누출로 인해 외관이 현저하게 불량해져 그 후처리작업이 매우 번거럽고 또한 내열성이 낮아 화재발생시 열화의 영향을 쉽게 받아 녹아내리거나 화학적 유독물질을 발생시키므로 지하차도나 특히 지하철의 내벽 공사시에는 그 보완책이 절실하게 요구되고 있다는 것이다.

따라서 구조물의 보수보강에 따른 충실한 기능의 수행과 동시에 구조물이 화 재로부터 안전하게 보호될 수 있는 방안이 시공의 용이성과 단정한 마무리작업의 가능성 여부와 함께 마련되어야 한다.

본 발명은 상기의 요구사항을 만족하기 위하여 안출된 것으로 투명체를 이루는 파이어 가드패널을 통해 구조물의 시공전/후 변화를 확인할 수 있고, 격자형의 파워스트링을 일체로 매설하여 제품의 변형방지 및 내구성 증진을 구현하되, 투명한 난연성 팽창재를 라이닝 코팅하여 화재발생시 그 화학적 작용에 의한 내열막의 표면보호작용을 통해 일정시간 동안 인명의 보호와 구조물의 안전성 향상에 기여하는 파이어 가드패널을 제공함에 그 일차적인 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적으로는 구조물과 가드패널이 씰링테이프를 이용한 압착형태로 부착되어 시공이 용이하고 경제적일뿐만 아니라 에폭시의 외부 누출이 방지되어 외관의 단정함을 구현할 수 있고, 연성의 가드패널을 채택할 경우에는 구조물의 형상에 대응하는 형태로 성형할 수 있게 되어 용도의 극대화를 도모할 수 있는 파이어 가드패널의 제조 및 시공방법을 제공함에도 있다.

본 발명의 또 다른 목적으로는 가드패널의 보강성 향상을 위해 매설된 파워스트링이 일정한 간격을 유지한 채 편중되지 않은 지지력을 발휘할 수 있도록 간격지지구로서의 브라켓트가 구비되는 파이어 가드패널과 그 제조 및 시공방법을 제공함에도 있다.

상기의 목적달성을 위한 본 발명의 파이어 가드패널은 폴리카보네이트 혹은 에폭시 소재를 용융가공하되 연속반복적인 격자형의 파워스트링이 일체로 매설되도 록 한 투명한 판상의 가드패널에 있어서, 그 외표면으로 화재발생에 의한 온도상승시 열화차단용 표면보호막이 형성되도록 투명한 난연성 팽창재가 코팅처리됨을 그 특징으로 한다.

또한 본 발명의 파이어 가드패널에 대한 제조방법은 일정굵기와 길이를 갖는 선 구조의 무기섬유 외피면에 접착유도분말체를 도포시켜 연속 반복적인 격자형의 구조로 배열시킨 파워스트링에 용융상태의 폴리카보네이트 소재를 주입하는 단계와; 상기 주입된 폴리카보네이트 소재가 냉각과정을 거쳐 판상의 가드패널로 고형화되면 그 외표면으로 투명한 난연성 팽창재가 코팅처리되는 단계; 및 상기 코팅되어 건조된 이후 필요에 따라 성형 및 재단되는 단계를 거쳐 구조물의 보수보강용 가드패널로 사용될 수 있도록 함에 그 특징이 있다.

또한 본 발명은 파이어 가드패널을 콘크리트 균열부위에 부착시공함에 있어서, 에폭시 접착제와 실리콘 접착제가 양면에 도포된 씰링테이프를 가드패널의 둘레에 부착하므로써 고압으로 주입되는 에폭시 보수재가 가드패널의 외부로 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있고 더욱이 별도의 접착용 에폭시를 주입하지 않아도 씰링테이프로 인해 견고한 부착상태를 유지할 수 있도록 함에 그 특징이 있다.

본 발명의 파이어 가드패널과 그 제조 및 시공방법은 첨부도면을 참조로 설명되는 이하의 바람직한 실시예를 통해 가장 양호한 상태로 재현될 수 있다.

먼저 첨부된 도 1은 본 발명에 의한 파이어 가드패널의 분리 사시도이며, 도 2의 (a)와 (b)는 연성의 파이어 가드패널이 구조물의 형상을 따라 성형된 상태를 도시해 보인 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 파이어 가드패널(10)은 연소가 곤란한 화학적 코팅재를 도포시킨 투명한 단일의 제품으로써, 콘크리트 구조물의 균열보강에 적용되는 것인데 투명도가 우수한 폴리카보네이트가 그 일차적인 베이스 소재로 채용되는 것이나 굳이 이러한 소재에 제한 받는것은 아니며, 폴리카보네이트외에 에폭시소재가 대체 적용될 수 있다는 것은 물론이다.

또한 가드패널(10)은 그 소재가공의 정도 유무에 따라 이를 강/연성화 할 수 있으며, 우수한 신축성을 갖도록 이를 연성으로 할 경우 보수보강이 필요한 구조물의 형상에 자연스럽게 대응하는 성형작업이 용이하게 이루어질 수 있어 정밀시공이 가능해질 수 있는데, 이러한 시공상태의 예시는 첨부된 도 2의 형상과 도 4의 (a)와 (b)를 통해 확인하여 볼 수 있다.

특히 굴곡작업에 의해 연결 이음부를 최소화할 수 있다는 점은 미관의 단정함 구현과 강도증진을 위해 매우 바람직한 효과를 부여해주고 있다.

본 발명의 파이어 가드패널(10)은 보수보강이 필요한 구조물의 표면에 밀착된 후 에폭시수지를 주입시켜 상호 긴밀하게 접착되는 것인데, 이를 위한 선행작업으로는 균열부위 및 부식이 발생한 구조물의 해당 부위를 디스크 샌드 등으로 고르게 연마처리하고, 오목하게 요입진 부분은 단면 복구제로 단면정리를 해주어야 원활하면서도 원하는 시공상태가 구현될 수 있을 것이다.

그러나 이러한 접착용 에폭시수지의 주입과는 달리 외관이 단정한 박막형의 씰링테이프(40)를 접착용 부재로 사용할 경우에는 접착에 따른 단정함과 깨끗함을 구현할 수 있고 동시에 에폭시수지와 같은 양생작업이 불필요하여 빠른 가드패널(10)의 시공을 기대할 수 있다.

이와 함께 에폭시수지로 인한 환경오염 및 경제적 비용의 상승을 방지하거나 현저하게 절약할 수 있게 된다.

상기 씰링테이프(40)는 띠형식의 구조로서 베이스를 기준으로 그 일면은 투명한 실리콘 접착제가 도포되어 있으며, 다른면에는 고접착 에폭시 접착제가 도포된 양면테이프로 구성된다.

이때 가드패널(10)의 주연부를 따라 실리콘 접착부위로 씰링테이프(40)를 부착시킨 상태에서 균열이 발생된 벽면에 높은 표면에너지를 갖는 고접착 에폭시 접착부위가 긴밀하게 접착될 수 있도록 한 후 고압의 에폭시수지를 주입할 경우에는 그 압력에 따라 가드패널(10) 외부로 빠져나오려는 에폭시수지가 사방으로 부착된 씰링테이프(40)로 인해 차단되는 관계로 시공시 외관의 단정함을 구현할 수 있게 되며, 필요에 따라 후술하는 앵커보울트(20)로 가드패널(10)이 견고하게 고정될 수 있도록 배려한다.

이러한 상기의 구조는 첨부된 도 5를 통해 확인되며, 따라서 씰링테이프(40)를 사용할 경우 고압의 에폭시주입이 불필요하거나 혹은 주입되어도 에폭시수지가 가드패널(10)의 외부로 삐져나와 주변이 오염되거나 더렵혀지는 것을 효과적으로 방지할 수 있고 경우에 따라 앵커보울트(20)의 설치는 이를 제외할 수 도 있다.

앵커보울트(20)를 설치하기 위해서는 상기 콘크리트 구조물의 표면에 소정 직경의 구멍을 형성한 후 복수개의 압착 확장형 앵커보울트(20)를 고정하는 것인 데, 콘크리트 구조물의 외표면에 설치되는 가드패널(10)은 해당 콘크리트 구조물과의 일정간격 유지를 위해 그 외표면상에 돌출되어 있는 스페이스 돌출부(혹은 그 대체물)를 선택하여 앵커보울트(20)가 고정되도록 함이 바람직하다.

또한 가드패널(10)에는 필요에 따라 시공시 외부주입용 에폭시 주입구(모르타르의 주입도 가능하다)와 배출구를 마련하되, 그 설치 갯수로는 1㎡당 적어도 4개 이상임이 요망되며 각각의 주입구와 배출구는 충전제로 긴밀하게 밀폐처리된다.

가드패널(10)은 연속반복적인 격자형의 파워스트링(12)을 일체로 용융시켜 매설하고 있는데, 상기 파워스트링(12)의 수용을 위하여 역시 격자형의 형상과 일대일로 대응하는 요입부(11)가 형성될 수 있게 한다.

이때 상기 파워스트링(12)은 가드패널(10)의 사용 및 강도증진을 위해 배려되는 것으로서 일정한 굵기와 길이를 갖는 선 구조의 무기섬유, 예컨대 탄소섬유나 유리섬유 등의 외피면에 규사나 가네트분말 등으로 이루어진 광물소재의 다소 거친 접착유도분말체를 도포한 후 이를 연속 반복적인 격자형의 구조로 배열한 것이다.

이러한 구조의 파워스트링(12)은 가볍고 인장강도가 통상의 철근에 비해 약 3배 정도 우수한 것으로 알려져 있으며, 또한 파워스트링(12)이 일정한 간격을 유지한 채 편중되지 않은 지지력이 고르게 발휘될 수 있도록 간격지지구로서의 브라켓트(13)가 양단부에 고정될 수 있게 한다.

또한 상기 파워스트링(12)은 전술한 앵커보울트(20)에 의해 가드패널(10) 시공시 견고하면서도 안정적으로 정착될 수 있게 배려된다.

상기 파워스트링(12)이 가드패널(10)에 일체화되어 단일의 판상체를 구성함 에 있어서는 당초 용융상태인 폴리카보네이트 소재를 성형틀내에 위치된 파워스트링(12)에 주입하여 일정 두께와 크기의 패널을 성형하고 냉각과정을 거쳐 판상의 보강패널로 고형화되면서 달성되는데, 이후 그 외표면을 선택하여 투명한 난연성 팽창재(30)가 코팅처리되고 이후 필요에 따라 성형 및 재단되는 단계를 거쳐 구조물의 보수보강용 패널로 사용될 수 있도록 한다.

위와 같은 가드패널(10)의 단면구조로는 첨부된 도 3에서와 같으며, 시공단계에서 마무리작업의 일환으로(에폭시 주입후 공기거품이 제거되거나 혹은 씰링테이프로 부착시킨 후) 다시 투명한 난연성 팽창재(30)를 2차로 도포할 수 있다.

상기 투명한 난연성 팽창재(30)는 그 특성상 우수한 투명도와 불연성을 유지해야 함으로 세라믹 실리콘 코팅재나 투명한 난연성 페인트가 도포되는 것인데, 화재발생시 고온의 열화에 의한 온도상승시 팽창되어 구조물의 표면위로 일정 높이의 표면보호막을 형성할 수 있도록 배려된다.

대게 화재발생시 인명의 안전한 구조와 대피 및 구조물의 안정성을 구현하기 위해서는 약 2000℃의 온도에서 3시간 정도를 견디어야 함으로 이에 만족하는 조건을 구비해야 하는데, 본 발명에서는 화재발생시 고온에 의해 코팅부위가 즉시 1∼3 ㎝정도로 팽창되어 표면보호막을 형성하므로 구조물을 보호하는 것인데, 그 적용되는 물성의 일례를 살펴보면 최소 60.0 중량％의 청정수, 최대 28.0 중량％의 DKSS, 최대 12.0 중량％의 이소멀(Isomers), 최대 0.5 중량％의 디페닐 설폰(Diphenyl Sulfone), 최대 1.0 중량％의 설페이트(Sulfate), 최대 5.0 ppm의 아이론(Iron), 최대 0.7 중량％의 수분내용, 최대 1.0 중량％인 소량의 색상안료 및 최대 1.0 중 량％의 HaZe를 포함하며, PH농도는 7.0±0.2이다.

그러나 위와 같은 물성의 성분이나 조성비가 본 발명의 특징을 형성하지는 아니한 것이며, 투명 난연제로서의 화재방지기능을 갖는다면 어느 것이나 본 발명에 적용되어 활용될 수 있음은 물론이다.

상기의 구성을 갖는 본 발명은 투명한 가드패널로 구조물의 시공전/후 등 그 변화의 경과과정을 시각적으로 용이하게 살펴볼 수 있고, 씰링테이프를 가드패널의 접착부재로 사용할 경우에는 빠른 시공과 외관의 단정함도 얻을 수 있으며 격자형의 파워스트링으로 인해 제품의 변형방지와 내구성 증진을 기대할 수 있다.

특히 투명한 난연성 팽창재를 보강성 가드패널에 코팅하므로 화재발생시 그 화학적 작용에 의해 표면보호작용을 위한 내열막이 형성되어 인명보호와 구조물의 안전성 향상에 기여하게 된다.

또한 연성의 소재를 가드패널의 제조에 이용할 경우 그 시공이 용이해져 경제적일뿐만 아니라 외관의 단정함도 구현할 수 있어 자연미를 훼손없이 그대로 살릴 수 있으며 현상복원력 역시 우수한 관계로 시공 및 사용자의 만족감을 얻을 수 있다는 유용성이 있다.

한편, 본 발명은 그에 관한 최선의 실시예가 언급된 것이나 굳이 이에 한정되어 제한받지는 아니한 것이며 첨부된 청구범위에 국한되어 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있는 것이라면 지금까지 설명된 실시예의 변경을 고려해볼 수 있음도 물론이다.

Claims (4)

1. 폴리카보네이트 혹은 에폭시 소재를 용융가공하되, 연속반복적인 격자형의 탄성보강부재가 일체로 매설되도록 한 투명한 판상의 보강용 가드패널에 있어서,

   그 외표면으로 화재발생에 의한 온도상승시 열화차단용 표면보호막이 형성되는 투명한 난연성 코팅재가 도포되며,

   콘크리트 균열부위와 마주하는 외표면으로는 에폭시 접착제와 실리콘 접착제가 각각 양면에 도포되어진 씰링테이프가 구비됨을 그 특징으로 하는 구조물의 보수보강에 적용되는 파이어 가드패널.
2. 삭제
3. 일정굵기와 길이를 갖는 선 구조의 무기섬유 외피면에 접착유도분말체를 도포시켜 연속 반복적인 격자형의 구조로 배열시킨 파워스트링에 용융상태의 폴리카보네이트 소재를 주입하는 단계와;

   상기 주입된 폴리카보네이트 소재가 냉각과정을 거쳐 판상의 가드패널로 고형화되면 그 외표면으로 투명한 난연성 팽창제가 코팅처리되는 단계와;

   상기 코팅되어 건조된 이후 필요에 따라 성형 및 재단되어 가드패널이 만들어지는 단계; 및

   상기 가드패널의 콘크리트 균열부위와 마주하는 외표면으로 에폭시 접착제와 실리콘 접착제가 각각 양면에 도포되어진 씰링테이프가 부착되는 단계;

   를 거쳐 구조물의 보수보강용 패널로 사용될 수 있도록 함을 그 특징으로 하는 구조물의 보수보강에 적용되는 파이어 가드패널의 제조방법.
4. 파이어 가드패널을 구조물의 균열부위에 부착함에 있어서,

   시공의 용이성과 외관의 단정함을 구현하기 위하여 먼저 외표면 둘레에 씰링테이프가 구비된 제1항 기재의 파이어 가드패널을 균열부위에 압착시키고, 다음으로 고압의 에폭시 보수제를 주입하되, 에폭시 보수재가 상기 씰링테이프로 인해 가드패널 외부로 누출되지 않도록 함을 특징으로 하는 구조물의 보수보강에 적용되는 파이어 가드패널의 시공방법.

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