KR100687312B1

KR100687312B1 - 법면 보강용 에프알피 패널

Info

Publication number: KR100687312B1
Application number: KR1020060046270A
Authority: KR
Inventors: 최상릉; 이경남; 양철재; 주명기; 박철원; 이종명; 최종윤
Original assignee: (주)복합소재기술연구소; (주)유진건설
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2007-03-22

Abstract

본 발명은 소일네일링 공법을 이용하여 법면을 보강할 때 사용되는 FRP 패널 을 제시한다. 본 발명에 따른 법면 보강용 FRP 패널은 폴리에틸렌 수지 55 ~ 70중량%, 탄산칼슘 17 ~ 24중량%, 규사 10 ~ 14중량%, 비닐 섬유 3 ~ 7중량%로 구성되어 있으며, 격자형태로 식생공간들이 형성되어 있고, 중앙부에는 네일에 의하여 상기 경사면에 고정되도록 상기 네일이 관통되는 고정구멍이 형성되어 있다. 따라서 법면에 숏크리트를 할 필요가 없으므로, 작업성이 용이하고 시공기간이 단축되는 효과가 있을 뿐만 아니라, 식물을 식생할 수 있으므로, 친환경적이며 미관상 보기 좋은 장점이 있다. 또한, FRP 패널의 강도 및 내약품성이 우수하므로, 내구성이 향상되는 효과도 있다. 또한 식물이 식생공간에서 식생되므로, 우수에 의하여 식물이 유출되는 것이 줄어들어 경사면을 조기에 녹화 시킬 수 있는 이점도 있다. 향상되는 효과가 있다.

법면, 패널, 소일레일링, 보강

Description

법면 보강용 에프알피 패널{FRP-PANEL FOR REINFORCEMENT OF INCLINATION PLANE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 법면 보강용 FRP 패널을 나타낸 사시도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 법면 보강용 FRP 패널이 법면에 부착되어 있는 상태를 보인 사용상태 사시도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 법면 보강용 FRP 패널이 법면에 부착된 상태의 단면도이다.

♠ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 법면 3 : 네일

10 : FRP 패널

본 발명은 소일네일링 공법을 이용하여 법면을 보강할 때 사용되는 FRP 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로나 하천 등의 굴토된 경상면의 토사가 유실되는 것을 방지함과 동시에 FRP 패널의 내부에 식물을 식생할 수 있으며, 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 법면 보강용 FRP 패널에 관한 것이다.

소일네일링(Soil Nailing) 공법은 구조물을 건설하기 위하여 굴토한 경사면이 붕괴되는 것을 방지할 수 있도록 네일(Nail)과 전면판(콘크리트)을 이용하여 사면을 보강하는 공법으로, 사면에 천공을 형성하고 이 천공에 네일을 삽입한 후 콘크리트를 천공에 그라우팅(Grouting)하여 네일을 사면에 고정시키고, 네일이 고정된 사면을 숏크리트(Shotcrete: 콘크리트를 사면에 붙이는 것)로 보강하는 것이다.

이러한 소일네일링 공법은 여타 공법에 비하여 그 시공이 간단하고 사용되는 장비도 간단하여 최근에는 도로나 하천 등의 경사면을 안정화 하는 데에도 소일네일링 공법을 이용한 시공이 점차 증가하고 있다. 그리고 소일네일링 공법으로 도로나 하천의 경사면을 보강할 때에는 경사면이 대부분 토사로 이루어져 있으므로, 네일을 지반에 더욱 견고하게 고정하기 위하여 그라우팅시 천공이 완전하게 밀폐되도록 콘크리트를 3~6회 반복하여 주입하는 중력그라우팅을 시행하고 있다.

그런데, 중력그라우팅을 시행하여 네일을 지반에 고정하게 되면 콘크리트의 반복주입으로 인한 공동발새 및 충전 불량, 유효경 감소, 불연속면 충전 불가 등의 문제가 발생하게 된다. 이러한 중력 그라우팅의 단점을 보완하기 위하여 네일의 상단부에 발표우레탄 패커를 장착하여 천공의 상단을 밀폐시킨 후, 그라우팅을 하는 발포우레탄 패커시스템이 개발되어 점차 시행이 증가되고는 있으나, 이 또한 그라우팅을 할 때 사용하는 주입재의 유출로 인한 환경오염이 발생되고 있는 실정이다.

더욱이, 상기와 같은 소일네일링 공법으로 도로나 하천의 경사면을 보강하게 되면, 경사면에 콘크리트를 붙이는 숏크리트를 시행하여 경사면을 콘크리트로 도포 하게 되므로, 경사면에 식물을 식생할 수 없어 친환경적이지 못하며 미관상으로도 좋지 않은 단점이 있다.

목적은 작업성이 용이하고 시공기간을 단축함과 동시에 경사면에 식물을 식생할 수 있으며, 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 경사면 보강용 FRP 패널을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 작업성이 용이하고 시공기간을 단축함과 동시에 경사면에 식물을 식생할 수 있으며, 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 법면 보강용 FRP 패널을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 법면 보강용 FRP 패널은 폴리에틸렌 수지 55 ~ 70중량%, 탄산칼슘 17 ~ 24중량%, 규사 10 ~ 14중량%, 비닐 섬유 3 ~ 7중량%로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 FRP 패널은 격자형태로 식생공간들이 형성되어 있으며, 중앙부에는 네일에 의하여 상기 경사면에 고정되도록 상기 네일이 관통되는 고정구멍이 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 법면 보강용 FRP 패널에 대한 실시예들을 상세하게 설명한다.

도 1도 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 FRP 패널(10)은 법면(1)이나 굴착면의 붕괴를 방지하기 위하여 시행되는 소일네일링 공법에 사용되는 것으로, 법면(1)에 상하좌우로 소정간격을 가지면서 부착되어 있다. FRP 패널(10)은 그라우팅에 의하여 법면(1)에 고정되어 있는 네일(3)에 의해 경사면에 부착되어 있다.

FRP 패널(10)의 중앙부에는 네일(3)이 관통되는 고정구멍(11)이 형성되어 있으며, 상하좌우로는 마름모형의 돌출부(13)가 각각 형성되어 있다. FRP 패널(10)에는 잔디나 꽃과 같은 식물 들이 식생할 수 있도록 격자형태로 식생공간(15)들이 형성되어 있으며, 식생공간(15)에는 토사가 객토되어 진다.

본 실시예에서는 상하좌우에 돌출부(13)가 각각 형성되어 있는 FRP 패널(10)이 도시되어 있지만, FRP 패널(10)을 원형, 다각형 또는 불가사의 형상 등과 같이 다양한 형상으로 제작할 수도 있다. 또한, FRP 패널(10)의 좌우 폭(W1, W2)은 각각 900mm~1100mm로 제작되는 것이 바람직하며, 식생공간(15)의 좌우 내벽의 거리(L1, L2)는 각각 45mm~50mm를 가지도록 제작되는 것이 바람직하다. FRP 패널(10)의 폭(W1, W2)이 1100mm 크게 되면 FRP 패널(10)이 너무 커지게 되어 취급이 불편하여 작업효율이 저하된다.

상기와 같은 FRP 패널(10)을 이용하여 경사면을 보강하게 되면 식생공간(15)에 식물을 식생할 수 있으므로, 친환경적이며 미관상으로도 좋지 않은 장점이 있다. 또한, 경사면에 콘크리트를 붙이는 숏크리트를 시행할 필요가 없게 되므로, 이에 따른 중장비의 사용이 줄어들게 되어 시공기간을 단축될 뿐만 아니라, 작업을 용이하게 시행 할 수가 있다.

한편, 상기와 같은 FRP 패널(10)은 강도 및 내구성이 향상되도록 제작되는 데, 이를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 FRP 패널(10)은 폴리에틸렌 수지 55 ~ 70중량%, 탄산칼슘 17 ~ 24중량%, 규사 10 ~ 14중량% 및 비닐 섬유 3 ~ 7중량%가 혼합되어 이루어져 있다.

폴리에틸렌 수지는 FRP 패널(10)의 내충격성, 내저온취화성, 유연성, 가공성, 내화학성 및 내수성 등과 같은 특성을 향상시켜 주며, 이러한 특성들은 폴리에틸렌 수지가 갖는 분자구조적 특성과 분자들이 모여진 3차원적 구조에 의해서 발생되는 것이다. 폴리에틸렌 수지가 나타내는 각종 특성들은 분자량, 분자량 분포 및 밀도에 의해 크게 좌우되며 용융장력, 탄성 등이 중요한 변수가 되는 상황에서는 장쇄 및 단쇄 분지의 수나 형태가 중요한 영향을 미치기도 한다.

표 1은 폴리에틸렌 수지의 물리적, 역학적 성질을 나타낸 것이다.

[표 1]

비중 (g/cc)	연화점 (℃)	융점 (℃)	인장강도 (kgf/cm²)	신율 (%)	충격강도 (kgf·cm/cm)	표면경도
0.94	114	126	180	500	-	D50

폴리에틸렌 수지의 함량이 55중량% 미만이면, FRP 패널(10)의 내충격성, 유연성 및 가공성이 저하되어 FRP 패널(10)을 경사면에 고정할 때 외부의 충격에 의하여 FRP 패널(10)이 쉽게 파손되고, 폴리에틸렌 수지의 함량이 70중량%를 초과하면 FRP 패널(10)의 내충격성은 향상되나 강도가 저하되어 쉽게 변형된다.

탄산칼슘은 FRP 패널(10)의 경도 보완 및 결합재의 증점효과(용액과 몰탈의 성형성을 향상시켜주고, 혼합된 재료들간의 접착력을 증가 시켜 재료분리를 방지하는 것을 의미함)를 나타내기 위하여 사용하는 것으로 탄산칼슘 함량이 17중량%미만으로 함유되는 경우에는 이러한 효과를 얻을 수 없으며, 탄산칼슘 함량이 24중량%를 초과하여 함유할 경우에는 이러한 효과는 개선되나 결합재인 폴리에틸렌 수지의 함량을 증가하여야만 작업성을 얻을 수 있다.

규사는 결합재량을 최소화하여 경제적으로 패널을 생산하기 위하여 혼입되는 것으로 패널의 내충격성을 개선할 수 있다. 규사의 함량이 10중량% 미만인 경우에는 이러한 내충격성의 개선효과를 얻을 수 없으며, 규사의 함량이 14중량%를 초과할 경우에는 결합재 함량이 최소화되나 패널의 강도 및 내구성의 저하요인이 될 수 있다.

비닐 섬유는 환경 및 인체에 해가 없는 것으로, FRP 패널(10)에 비닐 섬유가 함유되면, FRP 패널(10)의 내약품성을 향상시킬 수 있다. 비닐 섬유가 함유된 FRP 패널(10)은 고강도, 내약품성(알칼리성), 내후성이 우수해 지며, 내구성(염해 등의 부식)도 향상된다. 비닐 섬유 함량을 3중량%미만으로 첨가할 경우에는 강도, 인성 및 내구성이 저하되며, 비닐 섬유 함량을 7중량%를 초과하여 첨가할 경우에는 작업성이 떨어져, 작업성을 유지하기 위해서는 결합재인 폴리에틸렌 수지함량을 증가시켜야 한다.

지금부터는, 상기와 같은 본 발명에 따른 FRP 패널의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

FRP 패널을 폴리에틸렌 수지 70중량%, 탄산칼슘 17중량%, 규사 10중량% 및 비닐섬유 3중량%를 혼입하여 제작하였다.

<실시예 2>

FRP 패널을 폴리에틸렌 수지 65중량%, 탄산칼슘 20중량%, 규사 10중량% 및 비닐섬유 5중량%를 혼입하여 제작하였다.

<실시예 3>

FRP 패널을 폴리에틸렌 수지 60중량%, 탄산칼슘 24중량%, 규사 9중량% 및 비닐섬유 7중량%를 혼입하여 제작하였다.

<비교예 1>

FRP 패널을 폴리에틸렌 수지 70중량%, 탄산칼슘 20중량% 및 규사 10중량%를 혼입하여 제작하였다.

<비교예 2>

FRP 패널을 불포화 폴리에스터수지 70중량%, 탄산칼슘 20중량% 및 규사 10중량%를 혼입하여 제작하였다.

<비교예 3과 비교예 4>

폴리에틸렌 수지 및 불포화 폴리에스터수지 중 어느 하나를 65중량%, 탄산칼 슘 20중량%, 규사 10중량% 및 유리섬유 5중량%를 혼입하여 FRP 패널을 제작하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4와 같이 제작한 각각의 FRP 패널의 강도, 내산성 및 내알칼리성을 실험하기 위하여 치수 KS F 2241 (인장강도 및 인장탄성계수 시험용), 150ㅧ 70ㅧ 4mm (내산성 및 내알칼리성 시험용)로 하여 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 대한 공시체를 제작하였다. 그리고 다음의 표 3 및 표 4는 각 실험에 따른 결과를 나타낸 것이다.

<강도실험>

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4와 같이 제작한 각 공시체의 강도실험을 측정하기 위한 인장강도 및 인장탄성계수 시험은 KS F 2241(유리 섬유 강화 플라스틱의 인장 시험 방법)에 규정된 A형 시험편을 기준으로 최대용량 25

tonf인 Instron사의 만능시험기를 이용하여 변위제어방식으로 1

mm/min의 일정속도로 제어 하였다. 또한 실험체의 파단이 일률적으로 시험체의 중앙에서 발생하도록 중앙부에 1x1 mm의 노치를 두었다.

표 2는 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 공시체와 비교예 1 내지 4에 의하여 제조된 공시체의 인장강도, 인장탄성계수 및 신율을 측정한 결과를 나타낸 것이다.

[표 2]

	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
인장강도 (kgf/cm²)	4,800	4,680	4,460	180	55	3,500	3,000
인장탄성계수 (×10⁵kgf/cm²)	2.26	2.19	2.16	-	-	1.20	1.02
신율 (%)	4.0	3.7	2.6	-	-	1.8	1.2

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의하여 제작된 공시체는 비교예 1 내지 4에서 제작된 공시체에 비하여 인장강도, 인장탄성계수 및 신율이 우수하게 나타났다. 즉, 실시예 1 내지 3에 의하여 제작한 FRP 패널이 비교예 1 내지 4에 의하여 제작한 FRP 패널에 비하여 그 강도가 향상되었다.

<내산성, 내알칼리성 시험>

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4와 같이 제작한 각 공시체의 내산성 및 내알칼리성 시험은 KS F 5307(타르 에폭시 수지 도료)에 규정된 방법에 따라 황산(10%) 및 수산화나트륨 용액(10%)에 담가서 내산성 및 내알칼리성 시험을 실시하였으며, 그 결과는 표 3에 나타난 바와 같다.

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의하여 제작된 공시체는 비교예 1 내지 4에 의하여 제작된 공시체에 비해서 변화율이 적음을 알 수 있다. 즉, 실시예 1 내지 3에 의하여 제작한 FRP 패널이 비교예 1 내지 4에 의하여 제작한 FRP 패널에 비하여 내산성 및 내알칼리성 등과 같은 내약품성 더 우수한 것을 알 수 있다. 이는 유리섬유보다 비닐섬유를 사용할 경우 FRP 패널의 내약품성이 향상되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 법면 보강용 FRP 패널에 의하면, 법면에 숏크리트를 할 필요가 없으므로, 작업성이 용이하고 시공기간이 단축되는 효과가 있을 뿐만 아니라, 식물을 식생할 수 있으므로, 친환경적이며 미관상 보기 좋은 장점이 있다.

또한, FRP 패널의 강도 및 내약품성이 우수하므로, 내구성이 향상되는 효과도 있다.

또한 식물이 식생공간에서 식생되므로, 우수에 의하여 식물이 유출되는 것이 줄어들어 경사면을 조기에 녹화 시킬 수 있는 이점도 있다.

Claims

도로나 하천의 경사면을 보강하기 위하여 경사면에 부착되는 FRP 패널에 있어서,

상기 FRP 패널은 폴리에틸렌 수지 55 ~ 70중량%, 탄산칼슘 17 ~ 24중량%, 규사 10 ~ 14중량%, 비닐 섬유 3 ~ 7중량%로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 법면 보강용 FRP 패널.
제 1 항에 있어서,

상기 FRP 패널은 격자형태로 식생공간들이 형성되어 있으며, 중앙부에는 네일에 의하여 상기 경사면에 고정되도록 상기 네일이 관통되는 고정구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 법면 보강용 FRP 패널.