KR100675659B1 - 섬유보강 고인성 보드와 강화섬유 격자형 보강재를 이용한 거푸집 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유보강 고인성 보드와 강화섬유 격자형 보강재를 구비한 거푸집 에 관한 것이다.

본 발명에 따른 거푸집은 복수개의 고인성 판넬형 보드로 이루어진 외벽이 한쌍으로서 소정거리만큼 이격되어 배치되고, 강화섬유로 제조된 격자형 보강재가 삽입되는 보강재 삽입부를 구비하여 상기 보강재를 외벽에 고정하는 고정구를 상기 외벽의 내측에 부착하며, 상기 외벽과 외벽사이에 충전재가 매설된다.

이로인해, 시공 후 콘크리트와 같은 성분인 시멘트 보드를 마감재로 사용함으로써 시공기간을 단축하고, 콘크리트의 팽창 수축과 함께 거동하므로 하자의 위험이 적고 열이나 화재에 대한 저항성이 높아지게 된다.

판넬형 보드. 강화섬유 보강재

Description

섬유보강 고인성 보드와 강화섬유 격자형 보강재를 이용한 거푸집{Mold construction apparatus having high strength board and matrix type fiber-reinforced components}

도 1은 본 발명에 따른 복수개의 섬유보강 고인성 시멘트계 보드를 조립한 외벽이다.

도 2는 도 1 외벽의 내측에 강화섬유 격자형 보강재를 고정구로 고정시킨 거푸집의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 거푸집의 사시도이다.

도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 한 쌍의 외벽을 구비하는 거푸집의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 보수·보강 공법의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 외벽

11: 보드

12: 격자형 보강재

13: 고정구

14: 간격유지구

본 발명은 섬유보강 고인성 보드와 강화섬유 격자형 보강재를 구비한 거푸집에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 섬유보강 고인성 보드를 조립하여 외벽으로 하고, 그 내측에 강화섬유 격자형 보강재를 부착한 후, 이를 구조물이나 다른 외벽과 일정한 간격을 두고 설치하고, 그 사이에 충전재를 매설하는 거푸집에 관한 것이다. 이와 같은 거푸집을 사용하면 신축 시공 뿐 아니라 보수·보강공법에서 사용할 수 있으며, 기존의 공법보다 공기를 단축할 수 있고, 내구성을 증가시킬 수 있다.

일반적으로, 각종 콘크리트 구조물은 시간이 경과함에 따라 열화하여 어느 시기에 도달하면 보수 또는 보강이 필요하게 된다. 현재 사용하고 있는 보수·보강 기술을 보면, 보강철근을 보수등이 필요한 콘크리트 위에 설치하고 매설을 하거나, 또는 신소재 보강재를 콘크리트 위에 설치 및 부착하여 열화한 콘크리트의 수명을 연장시키는 공법을 사용하고 있는데 그 보강 공법에 관한 대략적인 설명 및 문제점을 정리하면 다음과 같다.

첫째, 보강 철근을 콘크리트 위에 설치한 후 매설하여 피복하는 공법으로 한국특허출원 제2000-5412호에 기재된 보강근 고정 장치등에 기재되어 있다. 그러나 이와 같은 공법은 가격은 매우 저렴하나 피복두께를 확보하기 어렵고, 피복두께를 확보했더라도 피복 후 콘크리트 두께가 두꺼워지므로 건축 한계선이 제한되어 있는 곳에서는 사용이 불가능하다.

둘째, 일본특허출원 제60-295751호 또는 제2001-248670호에 기재된 콘크리트 보강부재와 같은 강화섬유를 콘크리트 위에 직접 부착시키는 공법이 있다. 그러나 이 공법을 적용하기 위해서는 콘크리트의 보강면이 반드시 평활해야 하고 숙련된 시공 인원이 필요하여 시공 현장의 제약을 많이 받는 편이며, 강화섬유 및 이를 부착하기 위한 접착제인 수지(에폭시 등)는 열에 약한 제품으로 화재에 매우 취약한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위해, 폴리머 몰타르의 강도를 보완함과 동시에 콘크리트와 같은 재질인 시멘트로 성형되었으나 외부적인 충격에 의해 깨지거나 손상되지 않는 고성능의 압축강도와 인성(휨강성)을 지닌 고인성 시멘트계 보드를 사용하여 외벽을 구성함으로써 화재 및 열에 대하여 저항성이 떨어지는 다른 보강재의 취약점을 보완하고, 폴리머 몰타르로 피복하는 기존의 공법에서의 부착 강도에 대한 문제점을 해결하였다.

또한, 이러한 기존의 보강부재 대신 강화섬유 격자형 보강부재를 열화한 콘크리트면에 고정구를 이용하여 고정시키고, 폴리머 시멘트 몰타르를 소정의 두께로 미장함으로써 열에 약한 취약점을 보완하였을 뿐만 아니라 시공 후 콘크리트와 같은 성분인 폴리머 몰타르를 마감재로 사용함으로써 콘크리트의 팽창 수축과 함께 거동하므로 하자의 위험이 적고 열이나 화재에 대한 저항성이 높였다.

본 발명에 따른 거푸집은 복수개의 고인성 판넬형 보드로 이루어진 외벽이 한쌍으로서 소정거리만큼 이격되어 배치되고, 강화섬유로 제조된 보강재가 삽입되는 보강재 삽입부를 구비하여 상기 보강재를 외벽에 고정하는 고정구를 상기 외벽의 내측에 부착하며, 상기 외벽과 외벽사이에 충전재가 매설된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 외벽은 보수 대상이 되는 콘크리트의 외측에 일정 거리만큼 간격을 두고 배치된 후, 그 사이에 충전재가 매설된다.

이때, 상기 고정구의 보강재 삽입부는 고정구의 일측에서 소정 거리만큼 이격되어 형성되므로서 보강재를 외벽으로 부터 이격하여 고정한다.

또한, 상기 외벽을 구성하는 보드는 시멘트계 성분으로 이루어지며, 상기 충전재로 시멘트계를 사용할 경우, 외벽와 충전재가 일체로 되어 충전후 외벽의 제거가 불필요하게 된다.

섬유강화 보강재는 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있으나, 바람직하게는 격자형이며, 상기 외벽 또는 상기 구조물의 굴곡에 대응하여 제조될 수 있다.

상기 고정구는 두께방향으로 형성된 구멍을 구비하여, 앵커핀과 같은 결합수단이 구멍에 삽입되고 외벽을 관통하므로서 상기 보강재와 외벽이 결합된다.

본 발명에 따른 구조물 시공 방법은, 섬유보강 고인성 시멘트계 보드의 내측에 강화섬유 격자형 보강재를 고정구를 사용하여 고정시켜 외벽을 만드는 단계, 구조물 신축 시공의 경우, 간격유지구등을 통해 상기 외벽 2개를 소정 간격으로 배치하고, 보수·보강 시공의 경우, 상기 외벽을 대상 구조물 면에 접촉시키고, 상기 고정구를 상기 구조물에 앵커핀으로 고정시킨 후, 필요한 경우 충전재를 주입할 주 입구를 적당한 장소에 설치하는 단계, 및 충전재를 상기 외벽과 외벽사이, 또는 상기 외벽과 상기 대상 콘크리트면 사이에 충전하는 단계로 이루어진다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거푸집의 외벽(10)으로, 외벽은 1개 또는 복수개의 섬유보강 고인성 보드(11)를 조립하여 만들어진다. 본 실시예의 보드는 시멘트계 성분으로 만들어지므로서 충전재로 콘크리트를 사용하는 경우, 기존의 공법과 같이 외벽을 제거하는 단계가 필요 없게 된다.

이러한 외벽(10)은 다른 외벽과 같이 사용되어 거푸집을 만들거나, 보수·보강 대상이 되는 콘크리트 구조물의 외측에 일정한 간격을 두고 설치된다. 이때 외벽의 형상은 필요에 의해 굴곡시켜 제조할 수 있다. 즉, 예를 들어 터널 내벽과 같은 구조물의 보수 공법시에는 외벽을 구성하는 보드를 반원형으로 굴곡시키므로서, 터널 내벽의 곡률에 대응한 외벽을 조립할 수 있게 된다.

도 2는 도 1 내측에 강화섬유 격자형 보강재(12)를 외벽(10)에 고정구(13)로 고정시킨 거푸집의 단면도이다.

즉, 본 실시예에서는 기존의 콘크리트 대신 강화섬유로 제조된 격자형 보강재(12)를 사용하는 데, 이러한 보강재(12)는 고정구(13)를 통하여 보드(11)에 고정된다. 고정구(13)는 보강재(12)가 삽입되는 삽입구로서 홈이 형성되는데, 이 삽입홈(13a)은 고정구(13)의 일측에서 소정거리만큼 이격되어 형성된다. 따라서 강화섬유 격자형 보강재(12)가 삽입된 고정구(13)를 보드(11)에 부착하는 경우, 보강재(12)는 고정구(13)로부터 소정거리 이격되는데, 이 사이로 충전재가 매입되 므로 보강재(12) 전체를 충전재가 감싸게 된다. 이로인해 시공후 구조물의 강성을 한층 높일 수 있게 되는 것이다.

이때, 보강재(12)의 강화섬유로는 탄소, 유리, PVA, 아라미드, PBO 등이 사용될 수 있으며, 이를 고정하는 고정구(13)로서는 시멘트계, 금속, 플라스틱, 세라믹 등을 사용할 수 있다. 또한 충전재로서는 시멘트계, 콘크리트, 수지 등이 사용된다.

또한, 고정구(13)를 보드(11)에 부착하기 위해, 고정구(13) 일측에 접착재를 사용하거나, 고정구(13)의 두께 방향으로 관통구멍(13b)을 형성하여, 이 관통구멍(13b)에 앵커(확장형, 볼트형, 리벳형), 콘크리트 못등의 고정용 핀을 사용하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 거푸집의 사시도이다. 보드(11)의 내측에 고정구(13)를 부착시키고 강화섬유 격자형 보강재(12)를 고정구(13)의 삽입홈(13a)에 고정시키게 된다. 또한 보드(11)은 구조물 또는 또 다른 보드(11)과 간격유지구(14)를 통해 간격을 유지하게 된다. 이러한 간격유지구(14)로는 네프콘이 사용될 수 있다.

간격유지구(14)는 양측에 보드(11)의 내측에 접촉하여 보드(11)을 지지하는 콘이 배치되고 이 콘을 관통하는 일자형 봉으로 이루어진다. 이때 본 실시예의 콘은 시멘트계 성분으로 이루어져 충전재로 콘크리트를 매설하는 경우, 양생후 별도로 제거할 필요가 없게 된다. 또한, 콘은 이외에도 세라믹이나 금속으로 만들어 질 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예로서, 고인성 시멘트계 보드(11)를 조립한 두 개의 보드(11)을 소정간격을 두고 배치하여 만든 거푸집을 도시하고 있다.

도면을 참조하면, 강화섬유 격자형 보강재(12)를 고정구(13)를 통해 보드(11)에 고정하고, 이러한 보드(11) 두개를 소정간격을 두고 배치하여 거푸집을 만든다. 이때 보드(11)사이에는 간격유지구(14)를 삽입하여 두 보드(11)의 간격을 유지하게 된다.

도 5(a)~(d)는 본 발명에 따른 기존 구조물의 보수 보강 공법의 실시예를 도시하고 있다. 도면을 참조하면, 강화섬유 격자형 보강재(12)를 고정구(13)를 통해 부착시킨 고인성 시멘트계 보드(11)를, 접착제가 도포된 콘크리트의 외면에 접촉시킨다. 그 후 격자형 보강근 고정구(13) 상의 관통구멍(13b)을 통하여 콘크리트 면을 천공한 후 앵커핀 등으로 고정시킨 후, 필요한 경우 충전재를 주입할 주입구를 적당한 장소에 설치하고, 보드(11)과 콘크리트 구조물 사이에 충전재를 주입하면, 보수 보강 시공이 마무리된다.

우선, 도 5(a)를 보면, 기존 콘크리트 외부로 보드(11)를 설치하고 그 사이에 고정구(13)를 설치하여 간격을 유지하는 한편, 보강재(12)를 고정한다. 그리고 고정구의 관통구멍(13b)을 통해 기존 콘크리트에 볼트(19)를 회전고정시킴으로 보드(11)를 고정하게 된다. 이와 같이 설치한 후 충전물을 충전시키게 된다.

도 5(b)는 도 5(a)와 같이 보강재(12)를 고정구(13)를 통해 고정시킨 후, 간격유지구(14, 네프콘) 중 머리부분(콘)을 보드과 기존 콘크리트에 삽입하여 간격을 유지시키는 실시예이다.

도 5(c)는 보드(11) 내측에 보강재(12)를 밀착시킨 후 이를 고정구(13)를 통 해 고정한 후 보드(11)와 기존 콘크리트에 충전물을 충전시키는 실시예이다.

도 5(d)는 도 5(b)와 같이 간격유지구(14)를 삽입하여 간격을 유지시키는 보수 보강 공법을 도시하고 있다.

본 발명에 따른 거푸집을 사용하여 콘크리트 구조물의 시공 단계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시공을 요하는 콘크리트의 형상(시공 부위의 크기 및 상태 또는 성형 필요성 등)을 결정한다.

시공이 필요한 부분이 굴곡된 경우, 섬유보강 시멘트계 보드(11)와 강화섬유 격자형 보강재(12)를 굴곡된 형상으로 성형 제작한다.

강화섬유 격자형 보강재(12)와 섬유보강 고인성 시멘트계 보드(11)를 격자형 보강근 고정구(13)를 사용하여 고정시켜 보드(11)을 만든다.

구조물 신축 시공의 경우, 이러한 보드(11) 두개를 간격유지구(14)등을 통해 소정 간격으로 배치한다.

구조물의 보수·보강 시공의 경우, 접착증강제를 대상 콘크리트면에 도포한 후 보드(11)을 콘크리트면에 접촉시키고, 격자형 보강근 고정구(13) 상의 구멍을 통하여 콘크리트 면을 천공한 후 앵커핀 등으로 고정시킨 후, 필요한 경우 충전재를 주입할 주입구를 적당한 장소에 설치한다.

마지막으로, 충전재를 보드(11)과 보드(11)사이, 또는 보드(11)과 대상 콘크리트면 사이에 충전한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 고인성 시멘트계 보드를 거푸집으로 사용하여 충전제가 완전히 일체화가 되므로 이후에 거푸집을 탈영하여야 하는 번거로움을 없앨 수 있어 공사 기간과 건설폐재가 줄어들며, 성분적으로 콘크리트와 일치되는 시멘트 자재를 사용하였으므로 이질적인 자재로 인하여 발생될 수 있는 문제점을 완벽히 보완하였고, 기존의 피복재로 사용하던 폴리머 시멘트보다 몇 배 높은 강도와 인성(휨 강성)을 가지고 있어 콘크리트 구조물의 수명을 무한대로 연장시킨다.

또한 본 발명에 의하면, 고인성 시멘트계 보드는 같은 규격의 폴리머 몰타르에 비하여 2배에서 3배 이상의 압축강도를 가지고 있으며, 인성(휨강성)은 기존의 시멘트계 재료와는 이례적인 강성을 가지고 있으므로, 외부 마감재로 사용시 뛰어난 보강재(12)로 사용될 수 있다. 또한 열팽창계수가 콘크리트와 같으므로 콘크리트의 움직임과 함께 거동하므로 보강재(12)로서 매우 이상적이며, 'ㄱ' 및 'ㄷ'자 형으로 성형이 가능하고 보드나 보강근의 두께 또한 조정이 가능하여 기존 시멘트계 재료로는 불가능했던 형태에 따라 변화가 가능하다.

이는 강화섬유 보강재로서는 드물게 성형이 가능한 강화섬유 격자형 보강재(대한민국 특허출원 제86-6838)와 함께 구조물의 형태에 맞추어 같은 모양으로 성형하여 공장에서 출시할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 섬유강화 고인성 시멘트 보드와 강화섬유 격자형 보강부재를 열화한 콘크리트면에 고정구를 이용하여 고정시키고, 시멘트계 충전재를 충전하여 내부 충전재를 봉함양생시킴으로써 강도발현을 향상시키고 외부에서의 열화인자(염분, 탄산가스, 수분 등)를 차단하여 구조물 표면의 동결융해나 마모를 블록한 다.

또한, 강화섬유 격자형 보강부재의 전체에 충전재의 충분한 정착을 확보할 수 있으며, 콘크리트의 팽창 수축과 함께 거동하고, 화재 등의 원인인 열에 약한 취약점을 보완하였을 뿐만 아니라, 시공기간을 단축하고, 시공 후의 마감재로 사용함으로써 미관도 확보할 수 있다.

Claims (8)

1. 고인성 판넬형 보드로 이루어지며, 간격 유지구를 구비하여 이격 배치되는 한 쌍의 외벽;

   강화섬유로 제조된 격자 모양의 보강재; 및

   상기 외벽의 내측에 부착되고, 상기 격자 모양의 보강재의 두께 및 형상에 대응되는 격자 모양의 홈으로 이루어진 보강재 삽입부을 구비하여 상기 보강재를 상기 삽입부에 삽입하여 외벽에 고정하는 고정구;를 구비하며,

   상기 외벽과 외벽사이에 충전재가 매설되는 거푸집.
2. 고인성 판넬형 보드로 이루어지며, 간격 유지구를 구비하여 구조물로부터 소정 거리만큼 이격 배치되는 외벽;

   강화섬유로 제조된 격자 모양의 보강재; 및

   상기 외벽의 내측에 부착되고, 상기 격자 모양의 보강재의 두께 및 형상에 대응되는 격자 모양의 홈으로 이루어진 보강재 삽입부을 구비하여 상기 보강재를 상기 삽입부에 삽입하여 외벽에 고정하는 고정구;를 구비하며,

   상기 외벽과 상기 구조물 사이에 충전재가 매설되는 거푸집.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고정구의 보강재 삽입부는 상기 고정구의 일측에서 소정 거리만큼 이격되어 형성되므로서 상기 보강재를 상기 외벽으로부터 이격하여 고정하는 거푸집.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고정구는 두께방향으로 형성된 구멍을 구비하여, 결합수단이 상기 구멍에 삽입되고 상기 외벽을 관통하므로서 상기 보강재와 외벽이 부착되는 거푸집.
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