KR100766954B1 - Fiber reinforced polymer bar having self-impregnated protrusion and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FRP 보강근 제조방법에 의한 일련의 단계들을 나타내는 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing a series of steps by the method of manufacturing a FRP rebar according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에서 권취기의 확대된 사시도이다. FIG. 2 is an enlarged perspective view of the winder in FIG. 1.
도 3은 도 1에서 권취기의 노즐을 통과한 FRP 보강근의 개략적인 확대 사시도이다. 3 is a schematic enlarged perspective view of the FRP reinforcing bar passed through the nozzle of the winder in FIG.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FRP 보강근의 부분 단면도이다. 4 is a partial cross-sectional view of the FRP rebar according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 종래 기술에 의한 FRP 보강근의 단면을 나타내는 사진이다. 5 is a photograph showing a cross section of the FRP rebar according to the prior art.
도 6은 본 발명에 의한 FRP 보강근의 단면을 나타내는 사진이다. 6 is a photograph showing a cross section of the FRP rebar according to the present invention.
도 7은 종래기술에 의한 FRP 보강근들과 본 발명에 의한 FRP 보강근의 부착특성을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the adhesion characteristics of the conventional FRP rebar and the FRP rebar according to the present invention.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 FRP 보강근 제조방법에 따른 권취기의 사시도이다. 8 is a perspective view of a winder according to a method for manufacturing FRP rebar according to another embodiment of the present invention.
도 9는 종래 기술에 의한 FRP 보강근의 사시도이다. 9 is a perspective view of a FRP rebar according to the prior art.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1..FRP 보강근 2...심재1..FRP rebar 2 ... core
101...제1섬유 102...제2섬유101 ...
103...제3섬유 110...굴곡부103
114...돌기 116...수지쐐기부114
203...노즐 204...권취기203.Nozzle 204 ... Reel
208...경화기 210...인발기208
본 발명은 자가 함침된 돌기를 가진 섬유강화 폴리머 보강근 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 철근 콘크리트 구조물에 사용되는 철근을 대체하는 섬유강화 폴리머(Fiber Reinforced Polyer/"FRP") 보강근(본 명세서에서는 "FRP 보강근"이라고 약칭함)으로서, 보강근의 표면구조를 개선하여 콘크리트에 대한 부착강도를 향상시키고, 자가 함침에 의하여 제조공정을 단순화하여 생산성을 향상시킨 새로운 FRP 보강근 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fiber-reinforced polymer reinforcing bar having a self-impregnated protrusion and a method of manufacturing the same, and more particularly, to fiber reinforced polymer (Fiber Reinforced Polyer / "FRP") reinforcing bar replacing the reinforcing steel used in reinforced concrete structures In the present specification, abbreviated as "FRP reinforcing bar"), the surface structure of the reinforcing bar to improve the adhesion strength to concrete, and to improve the productivity by simplifying the manufacturing process by self-impregnation, and to improve the productivity will be.
일반적으로 콘크리트 내에 매립되는 보강철근은 각종 환경적 요인에 의해 심각한 부식현상이 발생한다. 특히, 제설용 화학약품, 해수환경 등의 부식환경에 노 출된 경우, 철재로 만들어진 기존 보강철근은 에폭시 코팅을 하더라도 심각한 부식을 피할 수 없게 되며, 이러한 보강철근의 부식은 철근 콘크리트의 안정성에 큰 위해요소가 된다. In general, reinforcing bars embedded in concrete cause severe corrosion due to various environmental factors. In particular, when exposed to corrosive environments such as chemicals for snow removal, seawater, etc., existing rebar made of steel cannot avoid severe corrosion even with epoxy coating. To be an element.
한편, FRP는 강도가 우수하고, 부식에 대한 우려가 없으며, 강도/중량비가 커서 콘크리트 구조물의 자중을 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있어서 콘크리트 구조물 자체뿐만 아니라, 콘크리트 구조물의 보강철근을 대체할 수 있는 보강재로 인식되고 있다. On the other hand, FRP has the advantages of high strength, no corrosion, and high strength / weight ratio, which can reduce the weight of concrete structures. It is recognized as a reinforcement.
특허출원 제2002-0081219호에는 종래의 섬유강화폴리머 바가 개시되어 있는데, 도 9에 그 형상이 개략적인 사시도로 도시되어 있다. 상기한 종래의 섬유강화폴리머 바는, 이미 경화가 완료된 FRP 모체(10)의 외주면에, 수지가 이미 함침되어 있는 제1섬유층(11)이 감겨져 있고, 그 위에 마찬가지로 수지가 함침되어 있는 제2섬유층(12)이 감겨져 있는 구조를 가지고 있다. 이러한 종래의 섬유강화폴리머 바에서는, FRP 모체(10)가 이미 완전히 경화된 상태에서 수지가 함침된 제1섬유층(11)과 제2섬유층(12)이 FRP 모체(10)의 외주면에 감겨지기 때문에 제1섬유층(11) 및 제2섬유층(12)과 FRP 모체(10)와의 일체성이 낮다. 따라서 지속적인 하중이나 반복적인 피로 하중 또는 충격 하중이 작용하는 경우나 고강도 콘크리트에 사용하는 경우에는 제1섬유층(11) 및 제2섬유층(12)과 콘크리트 사이의 수지가 파괴되어 제1섬유층(11) 및 제2섬유층(12)이 벗겨지는 현상이 발생하여 부착성능이 저하되는 단점이 있다. 또한, 최대 부착강도 발현 후 부착강도가 급격히 저하되는 취성적인 거동을 보이는 단점이 있다. 특히, 상기한 종래의 섬유강화폴리머 바의 경우, 제조과정에서 제1섬유층(11) 및 제2섬유층(12)이 이미 수지에 함침된 상태에서 감겨지기 때문에, 수지의 경화를 방지하기 위하여 약 90~160?? 온도의 챔버 내부에서 작업이 실시되어야 한다. 따라서, 그 제조공정이 복잡하고 온도 유지를 위한 특별한 장비가 더 필요하기 때문에 제조생산성이 낮다는 단점이 있다. Patent application 2002-0081219 discloses a conventional fiber-reinforced polymer bar, the shape of which is shown in a schematic perspective view in FIG. In the conventional fiber-reinforced polymer bar, the first fiber layer 11 in which the resin is already impregnated is wound on the outer circumferential surface of the
한편, 특허출원 제2002-0021789호에는 "섬유강화복합재료를 이용한 콘크리트 보강재의 제조방법"이 개시되어 있는데, 상기한 종래의 기술에서는 섬유와 수지로 구성된 FRP 모체의 외주면에 규사 따위의 입자를 코팅한 입자 코팅층을 형성하여 표면의 마찰 저항을 증가시킨 FRP 보강근의 제조방법이 개시되어 있다. On the other hand, Patent Application No. 2002-0021789 discloses a "method of manufacturing a concrete reinforcement using a fiber-reinforced composite material", in the prior art described above coated particles such as silica on the outer peripheral surface of the FRP matrix composed of fibers and resins A method for producing a FRP reinforcing bar is disclosed in which a particle coating layer is formed to increase the frictional resistance of a surface.
그러나 상기한 종래의 제조방법의 경우, 인발성형 공정 등을 통하여 섬유와 수지로 구성된 FRP 모체를 생산하는 공정과, 입자 코팅 등의 표면 처리를 위한 공정이 이원화되어 있어 여러 단계의 복잡한 제조공정을 거쳐야만 하고, 그에 따라 제조 경제성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 이와 같은 제조방법에 의하여 만들어진 FRP 보강근의 경우도, 지속적인 하중이나 반복적인 피로 하중 또는 충격 하중이 작용하는 경우, 또는 고강도 콘크리트에 사용하는 경우에는 입자 코팅이 FRP 모체 표면으로부터 분리되는 현상이 발생하여 부착성능이 저하되며, 앞서 특허출원 2002-0081219호에 개시된 종래의 섬유강화폴리머 바와 마찬가지로 최대 부착강도 발현 후 부착강도가 급격히 저하되는 취성적인 거동을 보이는 단점이 있다.However, in the conventional manufacturing method described above, a process for producing an FRP matrix composed of fibers and resins through a drawing process and a surface treatment such as particle coating are dualized, and thus, a complicated manufacturing process of several steps must be performed. Thereby, there is a problem in that manufacturing economy is lowered accordingly. Particularly in the case of FRP rebar made by such a manufacturing method, the particle coating is separated from the FRP matrix surface when continuous load, repeated fatigue load or impact load is applied, or when used in high strength concrete. As a result, adhesion performance is lowered, and as in the conventional fiber-reinforced polymer disclosed in Patent Application No. 2002-0081219, there is a disadvantage in that brittle behavior is shown in which the adhesion strength is sharply lowered after the maximum adhesion strength is expressed.
본 발명은 위와 같은 종래의 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 개발 된 것으로서, FRP 모체를 생산하는 공정과, 입자 코팅 등의 표면 처리를 위한 공정이 이원화됨으로 인하여 발생하는 FRP 보강근 제조공정상의 단점을 해소하며, FRP 모체의 경화 후에 수지 함침된 제1섬유층과 제2섬유층을 감아서 제작함으로 인하여 발생하는 FRP 보강근과 콘크리트 사이의 부착성능 저하 현상 및 제조공정상의 복잡함을 해소하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been developed to solve the problems of the prior art as described above, and solves the disadvantages of the FRP reinforcing bar manufacturing process caused by the dual process for producing the FRP matrix and the surface treatment process, such as particle coating In addition, the purpose of the present invention is to solve the phenomenon of deterioration of adhesion performance between the FRP reinforcing bar and concrete and the manufacturing process complexity caused by winding the first fiber layer and the second fiber layer impregnated with resin after curing of the FRP matrix.
요컨대, 본 발명에서는 FRP 보강근과 콘크리트 사이의 부착성능을 향상시키도록 FRP 보강근의 표면구조를 개선하고, 기존의 부착성능 향상을 위한 추가적인 공정을 일원화하여 제작방법을 단순화한 FRP 보강근을 제공하는데 있다.In short, the present invention is to improve the surface structure of the FRP reinforcement to improve the adhesion performance between the FRP reinforcement and concrete, and to provide a FRP reinforcement to simplify the manufacturing method by unifying the additional process for improving the existing adhesion performance.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, FRP 보강근과 콘크리트 사이의 부착성능을 향상시키는 개선된 표면구조를 가지는 FRP 보강근, 및 부착성능 향상을 위하여 복잡한 단계를 거쳐야만 하는 종래의 제조방법 상의 추가적인 공정을 일원화함으로써 제작방법을 단순화하여 경제성을 향상시킨 FRP 보강근의 제조방법이 제공된다. In the present invention, in order to achieve the above object, the FRP rebar having an improved surface structure to improve the adhesion performance between the FRP reinforcement and concrete, and the additional process in the conventional manufacturing method that must go through complex steps to improve the adhesion performance By unifying, the manufacturing method of the FRP rebar which has improved the economics by simplifying the manufacturing method is provided.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 FRP 보강근의 제조방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a FRP rebar according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FRP 보강근의 제조방법에 의한 일련의 단계를 보여주는 개략도이다. 1 is a schematic view showing a series of steps by the method of manufacturing the FRP rebar according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 먼저 FRP의 핵심적인 재료이자 강화재로서 기능하는 제1섬 유(101)를 이용하여 FRP 보강근(1)의 심재(2)를 형성하게 되는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 보빈(201)을 이용하여 복수 가닥의 제1섬유(101)를 공급하고, 이렇게 공급된 제1섬유(101)를 수지에 함침시키는 수지함침단계(S1)를 수행한다. 제1섬유(101)의 수지함침단계(S1)는, 보빈(201)으로부터 공급되는 복수 가닥의 제1섬유(101)를 수지가 담겨진 수지함침조(202)에 함침시킴으로써 수행하게 된다. 이렇게 수지함침된 제1섬유(101)는 다발을 이루어 FRP 보강근(1)의 심재(2)를 형성하게 된다. Referring to FIG. 1, first, the
후속하여 제1섬유(101) 다발로 이루어진 심재(2)는 노즐(203)을 통과하면서 단면이 원형 형상을 이루게 되는 원형단면 성형단계(S2)를 거치게 된다. 즉, 도면에 도시된 것처럼, 본 발명에서는 상기 수지에 함침된 제1섬유(101) 다발로 이루어진 심재(2)의 직경보다 작은 직경을 가지는 노즐(203)을 이용하여, 상기 심재(2)가 노즐(203)을 통과하도록 하여 상기 심재(2)에서 제1섬유(101) 다발이 직진성을 유지하며 팽팽하게 긴장된 상태로 원형의 단면을 가지도록 한다. 이와 같이, 본 발명에서는 상기 심재(2)는 노즐(203)의 전방에 구비된 인발기(210)에 의하여 당겨져서 노즐(203)로 압착되어 들어가게 되는데, 인발기(210)에 의하여 상기 심재(2)가 강하게 당겨지므로 심재(2)를 이루는 제1섬유(101) 다발에서 각각의 제1섬유(101)들은 직진성이 유지되어 탄성계수 및 인장강도가 증가되며, 상기 노즐(203)에 의해 각각의 제1섬유(101)들이 압축되어 그 내부의 공극이 제거되는 유리한 효과가 발휘된다. 또한, 이와 같이 심재(2)가 인발기(210)에 의하여 당겨져서 노즐(203)을 통과하게 되므로, 노즐(203) 통과과정에서 심재(2)에 스며들어 있는 불필요한 수지 는 노즐(203)을 통과하지 못하고 노즐(203)의 후방으로 제거된다. Subsequently, the
노즐(203)을 통하여 원형으로 인발되는 심재(2)에는 후속하여 다음과 같이 수지에 함침되지 않은 미함침 제2섬유(102) 및 제3섬유(103)가 순차적으로 권취되어 돌기를 형성하는 권취 및 돌기형성단계(S3)를 거치게 된다. 도 2는 도 1에 도시된 권취기(204)의 확대도이다. The
도 2를 참조하면, 상기 권취기(204)의 중앙에는 상기 노즐(203)이 설치되어 있고, 상기 노즐(203)로부터 근거리에는 제2섬유(102)를 공급하여 권취하기 위한 제1공급권취부(205)가 구비되어 있고, 그 외측으로는 제3섬유(103)를 공급하여 권취하는 다수개의 제2공급권취부(206)가 구비되어 있다. 비록 도면에는 제1공급권취부(205)가 1개, 제2공급권취부(206)가 8개 도시되었지만, 이에 한정되지 않으며 적절한 개수의 제1 및 제2공급권취부(205, 206)가 설치될 수 있다. 바람직하게는, 제1공급권취부(205)는 1개 또는 2개가, 제2공급권취부(206)는 16개 내지 32개가 상기 권취기(204)에 설치될 수 있다. 상기 제1공급권취부(205)를 통해서는 제2섬유(102)가 공급되어 권취되는데, 상기 제2섬유(102)는 제3섬유(103)에 비하여 굵은 직경을 가지고 있으며 상기 심재(2)의 외주면에 감겨져 마치 철근의 이형부와 같이 돌출부를 형성하게 된다. Referring to FIG. 2, the
상기 제2공급권취부(206)를 통해서는 제3섬유(103)가 공급되어 권취되는데, 상기 제3섬유(103)는 상기 제2섬유(102)에 비하여 더 작은 직경을 가지며, 상기 심재(2) 및 제2섬유(102)의 외주면을 그물망처럼 촘촘하게 감싸게 되어 돌기(114)를 형성하게 된다. 다음에서는 도 3을 참조하여 제2 및 제3 섬유(102, 103)가 권취되 어 돌기(114)를 형성하는 과정을 상세하게 살펴본다. The
도 3은 상기 노즐(203)과 상기 권취기(204)를 통과한 심재(2)에 상기 제2 및 제3섬유(102, 103)가 권취된 상태를 나타내는 확대도이다. 3 is an enlarged view illustrating a state in which the second and
도 3을 참조하면, 제1섬유(101)로 이루어진 심재(2)의 표면에는 상기 제2섬유(102)가 상기 제1공급권취부(205)에 의해서 팽팽하게 당겨져서, 즉 장력이 작용한 상태로 감겨진다. 따라서, 장력이 작용하여 감겨지는 상기 제2섬유(102)에 의해 상기 심재(2)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같이 굴곡부(110)가 형성되며, 상기 제2섬유(102) 자체는 상기 심재(2)의 표면에서 돌출된 돌출부를 형성하게 된다. 상기 제2섬유(102)는 수지에 함침되지 않은 미함침 상태였는데, 위와 같이, 제2섬유(102)가 장력에 의해 당겨져서 상기 심재(2)에 굴곡부(102)를 형성하면서 감겨지게 되므로, 비록 도면에는 도시되지 않았지만 상기 심재(2)에 충진된 수지는 심재(2)의 외부로 용출되며 제2섬유(102)는 자연스럽게 용출된 수지에 의해 함침된다. 따라서 제2섬유(102)를 함침조 등과 같은 것을 이용하여 별도로 수지에 함침시키는 추가 작업이 전혀 필요하지 않게 된다. 특히, 심재(2) 내부의 수지에 의해 제2섬유(102)가 함침되므로 심재(2)와 제2섬유(102)의 일체성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 심재(2) 자체에 형성된 굴곡부(110)에 의해 본 발명의 FRP 보강근(1)은 심재(2)와 제2섬유(102)의 부착력 이외에 추가적인 부착력을 발휘하는 장점을 가지게 된다. Referring to FIG. 3, the
상기 심재(2)의 외주면을 따라 제2섬유(102)가 권취된 다음, 상기 심재(2) 및 제2섬유(102)의 표면에는 다수개의 제3섬유(103)가 권취되어 표면 보호층의 역 할을 하게 되며, 상기 제3섬유는 돌기를 형성하게 된다. 제3섬유(103)도 제2섬유(102)와 마찬가지로 제2공급권취부(206)에 의해 장력이 작용한 상태로 상기 심재(2) 및 제2섬유(102)의 표면을 그물망과 같이 촘촘하게 감싸게 된다. 상기 제3섬유(103) 역시 수지에 함침되지 않은 미함침 상태였는데, 위와 같이 상기 제2섬유(102)가 권취된 다음, 바로 후속하여 상기 제3섬유(103)가 심재(2)의 외주면에 권취되므로 상기 제3섬유(103)도 제2섬유(102)와 마찬가지로 심재(2)의 내부에서 외부로 용출된 수지에 의해 자연스럽게 함침된다. 본 발명의 명칭에서 '자가함침'이라는 용어는, 전술한 바와 같이 상기 미함침 제2 및 제3섬유(102, 103)가 장력에 의해 심재(2)에 감겨지면서 심재(2) 내부에서 외부로 용출되는 수지에 의해 자연스럽게 함침되는 과정에서 유래되었다. After the
전술한 과정을 통하여 상기 심재(2)의 외주면에는 제2섬유(102)의 돌출부와 그 표면을 둘러싸는 제3섬유(103)에 의해 돌기(114)가 형성된다. 이러한 돌기(114)는 제2섬유(102)에 의해 심재(2)에 형성된 굴곡부(110)와 함께 본 발명의 FRP 보강근(1)의 부착력을 강화시키는 역할을 하게 된다. Through the above-described process, the
한편, 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 심재(2)에 제2 및 제3섬유(102, 103)를 권취하는 제1 및 제2공급권취부(205, 206)는 상기 심재(2)의 진행방향을 따라 각각 별도의 권취기에 구비될 수도 있다. 즉, 상기 심재(2)의 진행방향을 따라 제2섬유(102)를 권취하는 제1공급권취부(205)가 먼저 배치되어 상기 심재(2)의 외주면에 제2섬유(102)를 감싸게 되며, 이어서 제3섬유(103)를 권취하는 제2공급권취부(206)가 배치되어 상기 심재(2) 및 제2섬유(102)의 외주면에 제3섬 유(103)를 감싸는 구성도 가능하다. 또한 제1공급권취부(205)와 제2공급권취부(206)를 하나의 권취기에 설치하되, 권취 순서에 시차를 두어 제2섬유(102)가 제3섬유(103) 보다 상기 심재(2)에 더 먼저 권취되도록 구성할 수도 있다. On the other hand, although not shown in the drawings, the first and second supply windings (205, 206) for winding the second and third fibers (102, 103) on the
다시 도 1을 참조하면, 상기 심재(2)의 표면에 상기 제2 및 제3섬유(102, 103)를 권취한 다음, 후속하여 경화 단계(S4)를 거치게 된다. 상기 경화 단계(S4)에서 경화기(208)에 의해 상기 심재(2)의 내부에서 외부로 용출된 수지가 경화되어 FRP 보강근이 완성되며, 상기 수지에 함침된 제2 및 제3섬유(102, 103)와 심재(2)는 경화된 수지에 의해 일체성이 향상된다. Referring back to FIG. 1, the second and
경화된 FRP 보강근(1)은 후속하여 인발 및 보관단계(S5)를 거치게 된다. 인발 및 보관단계(S5)에서는 전술한 바와 같이, 인발기(210)에 의해 FRP 보강근(1)을 당겨서 상기 FRP 보강근(1)이 상기 원형단면 유지 및 권취단계(S2)에서 적절한 긴장력을 가지면서 노즐(203)을 통과하도록 한다. 인발기(210)를 통과한 FRP 보강근(1)은 저장 보빈(212)에 감겨져 저장되거나 또는 절단기(도시되지 않음)에 의하여 적당한 길이로 절단되어 저장된다. The hardened FRP rebar 1 is subsequently subjected to the drawing and storage step (S5). In the drawing and storage step (S5), as described above, by pulling the FRP reinforcement (1) by the
도 4는 전술한 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 FRP 보강근(1)의 부분 단면도이다. 4 is a partial cross-sectional view of the FRP rebar 1 of the present invention produced by the above-described manufacturing method.
도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이 심재(2)의 표면에는 장력에 의해 당겨져서 감겨지는 제2섬유(102)에 의해 굴곡부(110)가 형성되며, 제3섬유(103)는 제2섬유(102)의 외주면을 감싸면서 돌기(114)를 형성한다. 결국, 상기 심재(2), 제2 및 제3섬유(102, 103)는 수지(4)에 의해 함침된 구조를 가지게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 심재(2)의 굴곡부(110)와 제3섬유(103) 사이의 공간은 심재(2) 내부에서 용출된 수지(4)에 의해 충진되어 쐐기 형상을 가지는 수지쐐기부(116)를 형성하게 된다. 도 4의 부분 확대도에서는 설명의 편의를 위해 상기 수지쐐기부(116)를 점선으로 표시하였다. 이러한 수지쐐기부(116)는 심재(2)와 제2 및 제3섬유(102, 103)의 일체성을 향상시켜, 지속적인 하중이나 반복적인 피로 하중 또는 충격 하중이 작용하는 경우에도 제2 및 제3섬유(102, 103)가 심재(2)로부터 벗겨지지 않도록 한다. Referring to FIG. 4, as described above, the
도 5는 FRP 보강근을 제작하는 경우에 제2 및 제3 섬유에 장력을 가하지 않고 제작한 보강근의 단면을 50배로 확대하여 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope/"SEM")으로 촬영한 사진을 나타내며, 도 6은 본 발명에 따라 제2 및 제3 섬유(102, 103)에 각각 장력을 가하여 제작한 FRP 보강근(1)의 단면을 200배로 확대하여 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope/"SEM")으로 촬영한 사진이다. Figure 5 shows a photograph taken with a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope / "SEM") to enlarge the cross-section of the prepared reinforcing bar 50 times without applying tension to the second and third fibers when manufacturing the FRP reinforcement, Figure 6 is a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope / "SEM") by expanding the cross-section of the FRP reinforcement (1) produced by applying the tension to the second and third fibers (102, 103) in accordance with the present invention 200 times This picture was taken.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3섬유에 장력을 도입하지 않은 상태에서 FRP 심재의 외주면을 감싸게 되면, FRP 심재의 단면에는 다수개의 공극이 존재하게 된다. 이러한 공극은 FRP 심재가 충분히 압축되지 않은 상태에서 경화되어 발생하는 것으로서, FRP 보강근의 강도를 현저하게 떨어뜨리게 된다.As shown in FIG. 5, when the outer circumferential surface of the FRP core is wrapped around the second and third fibers without introducing tension, a plurality of voids are present in the cross section of the FRP core. These voids are caused by hardening of the FRP core in a state where the FRP core is not sufficiently compressed, thereby significantly reducing the strength of the FRP rebar.
반면에, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의해 제2 및 제3섬유(102, 103)에 장력을 가하여 심재(2)의 외주면을 감싸게 되면, 심재(2)를 형성하는 제1섬유(101)들이 압축되어 그 내부의 공극이 거의 발생하지 않음을 알 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 FRP 보강근(1)은 종래 기술에 비하여 강도가 현저하게 향상되었음을 알 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 6, by applying the tension to the second and
도 7은 본 발명의 FRP 보강근(1)과 종래기술에 의한 보강근들의 콘크리트에 대한 부착특성을 시험하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7에서 본 발명의 FRP 보강근은 실선으로 표시하였으며, 경화된 FRP 심재의 외주면에 단순히 규사가 코팅된 FRP 보강근의 경우는 동그라미(A bar)로, 경화된 FRP 심재의 외주면에 단순히 수지나 섬유를 감는 형태로 제작된 FRP 보강근의 경우는 역삼각형(B bar)으로 표시하였다. 도 7의 그래프에서 x축은 변위/최대변위를 나타내며, y축은 하중/최대하중을 나타낸다.Figure 7 is a graph showing the results measured by measuring the adhesion characteristics of the FRP reinforcement bar (1) and the reinforcement bars according to the prior art of the present invention concrete. In FIG. 7, the FRP reinforcing bar of the present invention is indicated by a solid line, and in the case of FRP reinforcing bar simply coated with silica sand on the outer circumferential surface of the hardened FRP core, the resin (R) or fiber is simply added to the outer circumferential surface of the hardened FRP core. The FRP rebars manufactured in the form of windings are indicated by inverted triangles (B bar). In the graph of FIG. 7, the x axis represents displacement / maximum displacement, and the y axis represents load / maximum load.
도 7의 그래프에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 FRP 보강근들의 경우에는 최대 부착강도에 도달한 후에 취성적으로 파괴되는데 반해, 본원 발명의 FRP 보강근(1)의 경우에는 최대 부착강도에 도달한 후에도 소정의 변위에 대하여 최대 부착강도와 유사한 부착강도를 유지하게 되어, 콘크리트 구조물의 안전성을 향상시키게 된다. As shown in the graph of Figure 7, in the case of the FRP rebar according to the prior art brittle fracture after reaching the maximum bond strength, in the case of the FRP rebar (1) of the present invention reached the maximum bond strength Afterwards, the bond strength similar to the maximum bond strength is maintained for a predetermined displacement, thereby improving the safety of the concrete structure.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 FRP 보강근의 제조방법에서 권취단계(S3)에 사용되는 권취기(204')를 나타내는 도면이다. 본 실시예는 전술한 실시예와 비교하여 심재(2)의 외주면에 제2 및 제3섬유(102, 103)를 감는 방법에서만 차이가 있다. 이하 상기 차이점을 중심으로 살펴본다.8 is a view showing a
도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 제2섬유(102)를 권취하는 제1공급권취부(205)와 제3섬유(103)를 권취하는 제2공급권취부(206)가 상기 권취기(204')의 중 앙으로부터 동일한 거리에 구비된다. 따라서, 상기 노즐(203)을 통과한 심재(2)의 표면에 제2섬유(102)가 먼저 권취되고 그 외주면에 제3섬유(103)가 권취되는 것이 아니라, 심재(2)의 외주면을 따라 상기 제2 및 제3섬유(102, 103)가 번갈아 감기게 된다. 한편, 본 실시예에서도 상기 제2 및 제3섬유(102, 103)는 장력에 의해 당겨지면서 감겨지게 되므로, 심재(2)의 내부에서 용출되는 수지에 의해 제2 및 제3섬유(102, 103)는 함침되게 된다. Referring to FIG. 8, in the present embodiment, the first
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 FRP 보강근 제조방법은 FRP 보강근의 심재를 형성하는 과정과 돌기를 형성하는 과정을 연달아 진행하여 일원화함으로써 제작공정을 현저하게 줄여 단순화할 수 있다. As described above, the FRP rebar manufacturing method according to the present invention can be simplified by significantly reducing the manufacturing process by uniting the process of forming the core material and the process of forming the projections of the FRP rebar reinforcement.
또한, 본 발명에 의하면 FRP 심재에 권취되는 제2 및 제3섬유에 장력을 가함으로써, FRP 심재 내부의 공극을 제거하여 FRP 보강근의 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 FRP 심재 내부에 충진된 수지를 외부로 용출시켜 제2 및 제3섬유를 함침시킬 수 있게 된다. 특히, FRP 심재를 형성할 때, 제1섬유들이 강하게 당겨진 채로 노즐에 들어가게 되므로, 제1섬유의 직진성이 유지되고 그에 따라 FRP 심재의 내부가 치밀하게 되고 강도가 증가하게 되는 효과가 발휘된다. In addition, according to the present invention, by applying tension to the second and third fibers wound on the FRP core material, the voids in the FRP core material are removed to improve the strength of the FRP reinforcing bar, and the resin filled inside the FRP core material to the outside. It can be eluted to impregnate the second and third fibers. In particular, when forming the FRP core material, since the first fibers enter the nozzle while being strongly pulled, the straightness of the first fiber is maintained, thereby densifying the inside of the FRP core material and increasing the strength.
또한, 본 발명에 의하면 수지에 함침된 FRP 심재를 경화하기 전에 제2 및 제3섬유를 권취하고, 이후에 경화단계를 진행함으로써 FRP 심재와 제2 및 제3섬유의 일체성을 현저하게 향상시킬 수 있다. Further, according to the present invention, the second and third fibers are wound before curing the FRP core material impregnated with the resin, and then the curing step is performed to significantly improve the integrity of the FRP core material and the second and third fibers. Can be.
또한, 본 발명에 의하면 수지에 의한 점착력 이외에, 제2 및 제3섬유에 의해 형성되는 돌기, 표면 보호층인 제3섬유에 의해 형성되는 미세한 요철 및 심재의 굴곡부와 제2 및 제3섬유 사이에 수지로 충진되어 형성되는 수지 쐐기부에 의해 현저한 부착강도를 발휘하게 된다. In addition, according to the present invention, in addition to the adhesive force by the resin, the protrusion formed by the second and third fibers, the fine irregularities and the bent portion of the core material formed by the third fiber that is the surface protective layer and the second and third fibers Significant adhesion strength is exerted by the resin wedge formed by filling with resin.
이상에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상에 따라 자유로운 변형이 가능하다.In the above described the configuration and features of the present invention based on the embodiment according to the present invention, the present invention is not limited to this, it is possible to be freely modified according to the technical idea of the present invention.
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