KR100791360B1 - Hybrid fiber composite and reinforcing concrete structure using hybrid fiber composite - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 콘크리트 구조물을 보강하기 위해 종래의 섬유보강재가 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 1 is a perspective view showing a state in which a conventional fiber reinforcement is combined to reinforce a concrete structure,
도 2는 콘크리트 구조물을 보강하기 위해 사용된 종래의 철근 및 섬유 보강재의 응력-변형율을 나타낸 그래프이고, 2 is a graph showing the stress-strain of the conventional reinforcing bar and fiber reinforcement used to reinforce the concrete structure,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 시트(sheet) 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 평면도이고, 3 is a plan view showing a sheet-like hybrid fiber reinforcement according to the first embodiment of the present invention,
도 4는 도 3의 유리섬유 및 탄소섬유의 응력 및 변형율을 나타낸 표이고, Figure 4 is a table showing the stress and strain of the glass fiber and carbon fiber of Figure 3,
도 5는 도 3의 하이브리드 섬유보강재를 콘크리트 구조물의 보강부위에 부착시킨 상태를 도시한 사시도이고, 5 is a perspective view illustrating a state in which the hybrid fiber reinforcement of FIG. 3 is attached to a reinforcement portion of a concrete structure,
도 6은 탄소섬유와 유리섬유를 다양한 비율로 혼합한 하이브리드 섬유보강재 중 최적의 비율을 정하기 위한 시험체 종류를 나타낸 표이고, Figure 6 is a table showing the type of test specimen for determining the optimum ratio of the hybrid fiber reinforcing materials mixed with various ratios of carbon fiber and glass fiber,
도 7 및 도 8은 도 6의 시험체 중 H-alt.4-2 및 H-alt.5-2의 시험결과를 각각 나타낸 그래프이고, 7 and 8 are graphs showing test results of H-alt. 4-2 and H-alt. 5-2, respectively, of the test body of FIG. 6;
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시트 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 평면도이고, 9 is a plan view showing a sheet-like hybrid fiber reinforcement according to a second embodiment of the present invention,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시트 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 평면도이고, 10 is a plan view showing a sheet-like hybrid fiber reinforcement according to a third embodiment of the present invention,
도 11은 도 10의 하이브리드 섬유보강재의 응력-변형율을 나타낸 그래프이고,11 is a graph showing the stress-strain of the hybrid fiber reinforcement of Figure 10,
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 시트 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 평면도이고, 12 is a plan view showing a sheet-like hybrid fiber reinforcement according to a fourth embodiment of the present invention,
도 13은 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 시트 형상의 하이브리드 섬유보강재를 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하는 방법을 나타낸 도면이고, 13 is a view showing a method of reinforcing a concrete structure using a sheet-shaped hybrid fiber reinforcement according to the first to fourth embodiments of the present invention,
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 단면도이고, 14 is a cross-sectional view showing a bar-shaped hybrid fiber reinforcing material according to a fifth embodiment of the present invention,
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 단면도이고, 15 is a cross-sectional view showing a bar-shaped hybrid fiber reinforcing material according to a sixth embodiment of the present invention,
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재를 도시한 단면도이고,16 is a cross-sectional view showing a bar-shaped hybrid fiber reinforcing material according to a seventh embodiment of the present invention,
도 17은 본 발명의 제5 실시예 내지 제7 실시예에 따른 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재를 콘크리트 구조물에 고정시키는 제1 보강방법을 설명하기 위한 사시도이고, FIG. 17 is a perspective view illustrating a first reinforcing method of fixing a bar-shaped hybrid fiber reinforcement material to a concrete structure according to the fifth to seventh embodiments of the present invention.
도 18은 도 17의 제1 보강방법을 단계적으로 나타낸 도면이고, FIG. 18 is a diagram illustrating the first reinforcing method of FIG. 17 step by step;
도 19는 본 발명의 제5 실시예 내지 제7 실시예에 따른 바(bar) 형상의 하이 브리드 섬유보강재를 콘크리트 구조물에 고정시키는 제2 보강방법을 설명하기 위한 사시도이고, 19 is a perspective view illustrating a second reinforcing method of fixing a bar-shaped hybrid fiber reinforcement material according to the fifth to seventh embodiments of the present invention to a concrete structure,
도 20은 도 19의 제2 보강방법을 단계적으로 나타낸 도면이고, 20 is a view illustrating the second reinforcement method of FIG. 19 step by step;
도 21은 본 발명의 제5 실시예 내지 제7 실시예에 따른 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재를 콘크리트 구조물에 고정시키는 제3 보강방법을 설명하기 위한 사시도이고, FIG. 21 is a perspective view illustrating a third reinforcing method of fixing a bar-shaped hybrid fiber reinforcement material to a concrete structure according to the fifth to seventh embodiments of the present invention.
도 22는 도 21의 제3 보강방법을 단계적으로 나타낸 도면이고,FIG. 22 is a diagram illustrating the third reinforcement method of FIG. 21 step by step;
도 23 및 도 24의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 바 형상의 하이브리드 섬유보강재를 접착체, 타격식 앵커로 각각 2개소, 3개소에 고정시킨 상태를 나타낸 저면도이고, 23 and 24 (a) and (b) is a bottom surface showing a state in which the bar-shaped hybrid fiber stiffener according to the fifth embodiment of the present invention is fixed to two places and three places each with an adhesive body and a hitch anchor; Degree,
도 25는 도 23 및 도 24의 시험에서 사용된 실험체의 일람표이고,25 is a list of test subjects used in the tests of FIGS. 23 and 24,
도 26의 (a), (b), (c)는 각각 도 23 내지 도 24의 시험에서 사용된 콘크리트 구조물, 보수 모르타르, 하이브리드 섬유보강재의 압축강도를 나타낸 그래프이고,(A), (b) and (c) of FIG. 26 are graphs showing the compressive strength of the concrete structure, the repair mortar, and the hybrid fiber reinforcement used in the tests of FIGS. 23 to 24, respectively.
도 27은 도 23 및 도 24의 시험결과를 나타낸 표이고, FIG. 27 is a table illustrating test results of FIGS. 23 and 24.
도 28은 도 27의 시험 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 28 is a graph showing the test result of FIG. 27. FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
103 : 콘크리트 구조물 103: concrete structure
110 ~ 410 : 시트(sheet) 형상의 하이브리드 섬유보강재110 ~ 410: sheet fiber hybrid fiber stiffener
111, 211, 311 : 제1 보강부 112 : 제2 보강부111, 211, 311: first reinforcement 112: second reinforcement
430 : 제3 보강부 440 : 제4 보강부430: third reinforcement 440: fourth reinforcement
510 ~ 710 : 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재510 ~ 710: bar-shaped hybrid fiber stiffener
830 : 앵커830 anchor
본 발명은, 하이브리드 섬유보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열화된 콘크리트 구조물의 내하력을 증대시켜 콘크리트 구조물의 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 섬유보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid fiber stiffener and a reinforcement method of a concrete structure using the same, and more particularly, a hybrid fiber stiffener and a concrete structure using the same to increase the load capacity of the deteriorated concrete structure to improve the performance of the concrete structure It relates to the reinforcement method of.
일반적으로 콘크리트는 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화재 등으로 구성되어 있어 다른 건설자재(철근)와 달리 재료의 구성성분이 다양하며, 서로 다른 이질의 물성들이 서로 합쳐서 이루어져 있다. 그러므로 콘크리트의 품질은 구성재료의 품질과 밀접한 관계가 있으며, 배합비, 타설방법, 양생법에 따라 달라지게 된다. In general, concrete is composed of cement, coarse aggregate, fine aggregate, admixture, and the like, unlike other construction materials (reinforcing bars), the composition of the material varies, and different heterogeneous physical properties are combined. Therefore, the quality of concrete is closely related to the quality of constituent materials and depends on the mixing ratio, casting method and curing method.
품질이 좋은 콘크리트는 경제적이고, 반영구적이기 때문에 오래 전부터 건축 및 토목재료에 사용되고 있다. 그러나, 품질이 낮은 콘크리트를 생산하여 사용하거나, 외부의 열악한 환경에 콘크리트 구조물이 노출되었을 경우에는 콘크리트는 급속하게 파손된다. High-quality concrete has been used for construction and civil engineering materials for a long time because it is economical and semi-permanent. However, when the concrete is produced and used with low quality, or when the concrete structure is exposed to the harsh external environment, the concrete is rapidly damaged.
한편, 최근 콘크리트구조물의 형태가 다양화되고 복잡해짐에 따라, 원래의 설계 하중보다 많은 하중이 가해지는 경우가 발생하게 되어 콘크리트 구조물의 강 도를 향상시켜야 하는 경우가 종종 발생하는데, 특히 교량의 경우에는 차량이 대형화되면서 중차량에 견딜 수 있는 구조물이 요구됨으로써 성능 개선의 필요성이 절실한 형편이다. On the other hand, as the shape of concrete structures is diversified and complicated recently, more loads are applied than the original design loads, and thus often the strength of concrete structures needs to be improved, especially in the case of bridges. As vehicles become larger in size, a structure that can withstand heavy vehicles is required, so the need for performance improvement is urgently needed.
이러한 문제를 해결하기 위해, 과거에는 주로 철판을 이용한 보강공법을 많이 사용하였으나, 철판의 무게로 인해서 콘크리트 구조물의 자중이 증가하고, 시간이 지남에 따라 부식이 발행하여 미관상 보기에 좋지 않고, 환경오염의 원인이 되었었다. In order to solve this problem, in the past, many reinforcement methods were mainly used, but due to the weight of the steel plate, the weight of the steel plate increased the self-weight of the concrete structure, and corrosion caused over time, resulting in unsightly appearance and environmental pollution. Had been the cause.
따라서, 최근 상기 문제점을 해결하기 위해, 철근에 비해 무게가 가볍고, 부식의 위험이 없는 섬유시트(유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등)를 이용한 보강공법이 많이 적용되고 있다. Therefore, in order to solve the above problem, a reinforcing method using a fiber sheet (glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, etc.), which is light in weight and has no risk of corrosion, has been applied in recent years.
즉, 도 1에 따르면, 단일의 섬유(유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등 중 어느 하나)로 이루어진 섬유시트 보강재(10)를 콘크리트 구조물(3)의 보강부위에 접착제(5) 등을 이용하여 부착시키고 있다. That is, according to Figure 1, the fiber
그러나, 종래의 섬유시트 보강재(10)는 철근과 다르게, 도 2에 도시된 바와 같이, 선형으로 거동하며, 변형율이 극히 제한적이어서 취성파괴를 하게 된다. 이러한 재료의 특성으로 인해, 콘크리트 구조물(3)에 하중이 과다하게 작용할 경우 급속하게 파손되어 콘크리트 구조물(3)의 안정성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. However, the conventional fibrous
따라서, 본 발명의 목적은, 철근보다 가벼운 섬유를 사용하여 경량화를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 두 가지 이상의 섬유를 적절한 비율로 제조함으로써 선형 거동으로 인한 급격한 취성파괴를 방지하여 연성을 증대시킬 수 있는 하이브리드 섬유보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is not only to achieve a reduction in weight by using fibers that are lighter than rebar, but also to manufacture two or more fibers at an appropriate ratio to prevent sudden brittle fracture due to linear behavior, thereby increasing ductility. It is to provide a reinforcing method of the fiber reinforcement and concrete structures using the same.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 구조물에 마련되어 콘크리트 구조물을 보강하는 하이브리드 섬유보강재에 있어서, 탄소섬유 또는 아라미드섬유와 유리섬유의 체적비가 1 : 5 ~ 10 범위인 제1 보강부가 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 유리섬유로 이루어진 제2 보강부가 상기 제1 보강부에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조되는 것에 의해 달성된다. 여기서, 상기 탄소섬유와 상기 유리섬유의 체적비는 1 : 9 인 것이 보다 바람직하다. 그리고, 상기 제2 보강부와 대향하는 상기 제1 보강부의 일측면 상에 직조되며, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부의 +45도, -45도의 방향으로 각각 배열된 제3 보강부 및 제4 보강부를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 제3 보강부 및 상기 제4 보강부는 유리섬유로 이루어진다.According to the present invention, in the hybrid fiber reinforcement provided in the concrete structure to reinforce the concrete structure, the first reinforcing portion having a volume ratio of carbon fiber or aramid fiber and glass fiber in the range of 1: 5 to 10 along the width direction Woven in a row, a second reinforcement made of glass fibers is achieved by weaving in a row in a direction orthogonal to the first reinforcement to produce a sheet. Here, the volume ratio of the carbon fiber and the glass fiber is more preferably 1: 9. And a third reinforcement part which is woven on one side of the first reinforcement part facing the second reinforcement part and arranged in the directions of +45 degrees and -45 degrees respectively of the first reinforcement part and the second reinforcement part; It is preferable to include a 4th reinforcement part. At this time, the third reinforcement portion and the fourth reinforcement portion is made of glass fiber.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 구조물에 마련되어 콘크리트 구조물을 보강하는 하이브리드 섬유보강재에 있어서, 탄소섬유와 아라미드섬유의 체적비가 1 : 1 ~ 3인 제1 보강부가 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 유리섬유로 이루어진 제2 보강부가 상기 제1 보강부에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조되는 것에 의해 달성된다. 여기서, 상기 제2 보강부와 대향하는 상기 제1 보강부의 일측면 상에 직조되며, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부의 +45도, -45도의 방향으로 각각 배열된 제3 보강부 및 제4 보강부를 포함하는 것이 바람직하고, 제3 보강부 및 상기 제4 보강부는 유리섬유로 이루어진다.In addition, according to the present invention, in the hybrid fiber reinforcing material provided in the concrete structure to reinforce the concrete structure, the first reinforcing portion having a volume ratio of carbon fibers and aramid fibers of 1: 1 to 1 in a line along the width direction Woven, a second reinforcement part made of glass fibers is achieved by being woven in a line in a direction orthogonal to the first reinforcement part to be manufactured in a sheet shape. Here, the third reinforcing portion is woven on one side of the first reinforcing portion facing the second reinforcing portion, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion arranged in the direction of +45 degrees, -45 degrees, respectively; and Preferably, a fourth reinforcement part is included, and the third reinforcement part and the fourth reinforcement part are made of glass fibers.
그리고, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 구조물에 마련되어 콘크리트 구조물을 보강하는 하이브리드 섬유보강재에 있어서, 탄소섬유와 유리섬유와 아라미드섬유의 체적비가 1 : 5 ~ 10 : 1~ 3인 제1 보강부가 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 유리섬유로 이루어진 제2 보강부가 상기 제1 보강부에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조되는 것에 의해 달성된다. 여기서, 상기 제2 보강부와 대향하는 상기 제1 보강부의 일측면 상에 직조되며, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부의 +45도, -45도의 방향으로 각각 배열된 제3 보강부 및 제4 보강부를 포함하며, 상기 제3 보강부 및 상기 제4 보강부는 유리섬유로 이루어진 것이 바람직하다.And, the above object, according to the present invention, in the hybrid fiber reinforcing material provided in the concrete structure to reinforce the concrete structure, the first reinforcement of the volume ratio of carbon fiber, glass fiber and aramid fiber 1: 5 to 10: 1-3 It is achieved by weaving in a line along the width direction of the addition, and forming a sheet shape by weaving a second reinforcement part made of glass fibers in a line in a direction orthogonal to the first reinforcement part. Here, the third reinforcing portion is woven on one side of the first reinforcing portion facing the second reinforcing portion, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion arranged in the direction of +45 degrees, -45 degrees, respectively; and It includes a fourth reinforcement, wherein the third reinforcement and the fourth reinforcement is preferably made of glass fiber.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 구조물에 마련되어 콘크리트 구조물을 보강하는 하이브리드 섬유보강재에 있어서, 탄소섬유 또는 아라미드섬유와 유리섬유의 체적비가 1 : 5 ~ 10 범위로 마련되고, 상기 탄소섬유 또는 상기 아라미드섬유는 중앙부에 배치된 상기 유리섬유의 양측에 마련되며, 상기 섬유들의 체적의 1 배인 에폭시가 상기 섬유들에 함침되어 바(bar) 형상으로 제작되는 것에 의해 달성된다. 여기서, 길이 방향을 따라 판면에 2 ~ 5mm 간격으로 소정 깊이의 홈이 형성되어 보수 모르타르 충진시 홈으로 보수 모르타르가 충진되어 콘크리트 구조물과의 결합력을 높여주는 것이 바람직하다. On the other hand, according to the present invention, in the hybrid fiber reinforcing material provided in the concrete structure to reinforce the concrete structure, the volume ratio of carbon fiber or aramid fiber and glass fiber is provided in the range of 1: 5 to 10, the carbon fiber Alternatively, the aramid fibers are provided on both sides of the glass fibers disposed in the central portion, and is achieved by the epoxy, which is one times the volume of the fibers, is impregnated into the fibers and manufactured in a bar shape. Here, it is preferable that grooves having a predetermined depth are formed at intervals of 2 to 5 mm in the plate surface along the longitudinal direction, so that the repair mortar is filled into the grooves when filling the repair mortar to increase the bonding force with the concrete structure.
그리고, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 구조물에 마련되어 콘크리트 구조물을 보강하는 하이브리드 섬유보강재에 있어서, 탄소섬유와 아라미드섬유의 체적비가 1 : 1 ~ 3 범위로 마련되고, 상기 섬유들의 체적의 1 배인 에폭시가 상기 섬유들에 함침되어 바(bar) 형상으로 제작되는 것에 의해 달성된다. 여기서, 길이 방향을 따라 판면에 2 ~ 5mm 간격으로 소정 깊이의 홈이 형성되어 보수 모르타르 충진시 홈으로 보수 모르타르가 충진되어 콘크리트 구조물과의 결합력을 높여주는 것이 바람직하다. And, the object is, according to the present invention, in the hybrid fiber reinforcing material provided in the concrete structure to reinforce the concrete structure, the volume ratio of carbon fibers and aramid fibers is provided in the range of 1: 1 to 3, the volume of the
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 구조물에 마련되어 콘크리트 구조물을 보강하는 하이브리드 섬유보강재에 있어서, 탄소섬유와 유리섬유와 아라미드섬유의 체적비가 1 : 5 ~ 10 : 1~ 3 범위로 마련되고, 상기 탄소섬유는 상기 유리섬유 및 상기 아라미드섬유의 양측에 마련되며, 상기 섬유들의 체적의 1 배인 에폭시가 상기 섬유들에 함침되어 바(bar) 형상으로 제작되는 것에 의해 달성된다. 여기서, 길이 방향을 따라 판면에 2 ~ 5mm 간격으로 소정 깊이의 홈이 형성되어 보수 모르타르 충진시 홈으로 보수 모르타르가 충진되어 콘크리트 구조물과의 결합력을 높여주는 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, in the hybrid fiber reinforcing material provided in the concrete structure to reinforce the concrete structure, the volume ratio of carbon fiber, glass fiber and aramid fiber is provided in the range of 1: 5 to 10: 1-3 , The carbon fiber is provided on both sides of the glass fiber and the aramid fiber, it is achieved by the epoxy is impregnated into the fibers to be a bar shape of 1 times the volume of the fibers. Here, it is preferable that grooves having a predetermined depth are formed at intervals of 2 to 5 mm in the plate surface along the longitudinal direction, so that the repair mortar is filled into the grooves when filling the repair mortar to increase the bonding force with the concrete structure.
상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계와; 시트(sheet) 형상으로 제조된 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위 면적에 맞게 마련하는 단계와; 소정량의 에폭시를 매개로 상기 하이브리드 섬유보강재를 치핑된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 접착하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다. 이 때, 상기 에폭시의 체적은 상기 하이브리드 섬유보강재의 체적의 1 ~ 2배인 것인 바람직하다. The object is, according to another field of the present invention, the step of chipping (chipping) the reinforcement of the concrete structure; Preparing a hybrid fiber stiffener made of a sheet shape in accordance with the area of the reinforcement portion of the concrete structure; And affixing the hybrid fiber reinforcement to a reinforcement portion of the chipped concrete structure via a predetermined amount of epoxy. At this time, the volume of the epoxy is preferably one to two times the volume of the hybrid fiber reinforcement.
상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계와; 바(bar) 형상으로 제조된 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위 면적에 맞게 복수개 마련하는 단계와; 드릴을 이용하여 상기 하이브리드 섬유보강재에 앵커홀을 형성하는 단계와; 상기 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 일축방향으로 배치하는 단계와; 타격식 공구를 이용하여 앵커를 상기 앵커홀에 타격하여 상기 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 고정시키는 단계와; 상기 하이브리드 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 보수 모르타르를 충진하는 단계에 의해 달성된다. The object is, according to another field of the present invention, the step of chipping (chipping) the reinforcement of the concrete structure; Providing a plurality of hybrid fiber stiffeners manufactured in a bar shape according to areas of reinforcement portions of the concrete structure; Forming an anchor hole in the hybrid fiber stiffener using a drill; Disposing the hybrid fiber reinforcement material in the axial direction on the reinforcement portion of the concrete structure; Fixing the hybrid fiber reinforcement to the reinforcement portion of the concrete structure by striking an anchor to the anchor hole by using a hitting tool; The hybrid fiber reinforcement is achieved by the step of filling the repair mortar to the reinforcement portion of the concrete structure is fixed.
상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계와; 바(bar) 형상으로 제조된 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위 면적에 맞게 복수개 마련하는 단계와; 상기 하이브리드 섬유보강재가 서로 직교하여 격자형이 되도록 만든 후 드릴을 이용하여 겹치는 부위에 앵커홀을 형성하는 단계와; 타격식 공구를 이용하여 앵커를 상기 앵커홀에 타격하여 격자형의 상기 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 고정시키는 단계와; 상기 하이브리드 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 보수 모르타르를 충진하는 단계에 의해 달성된다. The object is, according to another field of the present invention, the step of chipping (chipping) the reinforcement of the concrete structure; Providing a plurality of hybrid fiber stiffeners manufactured in a bar shape according to areas of reinforcement portions of the concrete structure; Making the hybrid fiber reinforcement to be perpendicular to each other to form a lattice, and then forming an anchor hole at an overlapping portion using a drill; Fixing the hybrid fiber reinforcing material of the lattice type to the reinforcement part of the concrete structure by striking an anchor to the anchor hole by using a striking tool; The hybrid fiber reinforcement is achieved by the step of filling the repair mortar to the reinforcement portion of the concrete structure is fixed.
상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 콘크리트 구조물의 보강부위를 치핑(chipping)하는 단계와; 바(bar) 형상으로 제조된 하이브리드 섬유보강재를 상 기 콘크리트 구조물의 보강부위 면적에 맞게 복수개 마련하는 단계와; 상기 하이브리드 섬유보강재가 서로 직교하여 격자형이 되도록 겹치는 부위를 에폭시로 접착하고, 드릴을 이용하여 상기 콘크리트 구조물과 접촉되는 상기 하이브리드 섬유보강재에 앵커홀을 형성하는 단계와; 타격식 공구를 이용하여 앵커를 상기 앵커홀에 타격하여 격자형의 상기 하이브리드 섬유보강재를 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 고정시키는 단계와; 상기 하이브리드 섬유보강재가 고정된 상기 콘크리트 구조물의 보강부위에 보수 모르타르를 충진하는 단계에 의해 달성된다. The object is, according to another field of the present invention, the step of chipping (chipping) the reinforcement of the concrete structure; Providing a plurality of hybrid fiber stiffeners manufactured in a bar shape according to the area of the reinforcement portion of the concrete structure; Bonding the overlapping portions so that the hybrid fiber reinforcement materials are orthogonal to each other in a lattice shape, and forming an anchor hole in the hybrid fiber reinforcement material in contact with the concrete structure using a drill; Fixing the hybrid fiber reinforcing material of the lattice type to the reinforcement part of the concrete structure by striking an anchor to the anchor hole by using a striking tool; The hybrid fiber reinforcement is achieved by the step of filling the repair mortar to the reinforcement portion of the concrete structure is fixed.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하겠다.Prior to the description, in various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, only the configuration different from the first embodiment will be described.
본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강재는 크게 두 가지 타입으로 제작될 수 있는데, 하나는 도 3 내지 도 13을 걸쳐 설명되는 시트(sheet) 형상(제1 실시예 ~ 제4 실시예)으로 제작되는 방식과, 도 14 내지 도 28을 걸쳐 설명되는 바(bar) 형상(제5 실시예 ~ 제7 실시예)으로 제작되는 방식이다. 또한, 상기 하이브리드 섬유보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법 역시 시트 형상 또는 바 형상에 따른 특성에 맞게 이루어진다.Hybrid fiber reinforcing material according to the present invention can be largely produced in two types, one is to be produced in a sheet shape (first embodiment to the fourth embodiment) described with reference to FIGS. And a bar shape (fifth to seventh embodiments) described with reference to FIGS. 14 to 28. In addition, the reinforcement method of the concrete structure using the hybrid fiber reinforcement is also made to meet the characteristics according to the sheet shape or bar shape.
(1) 먼저, 시트(sheet) 형상의 하이브리드 섬유보강재와 이를 이용해서 콘크리트 구조물을 보강하는 방법을 설명하기로 하겠다. (1) First, a sheet-shaped hybrid fiber stiffener and a method of reinforcing concrete structures using the same will be described.
본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 섬유보강재(110)는 서로 직교하는 제1 보강부(111) 및 제2 보강부(112)로 이루어져 2축으로 마련된다. The
제1 보강부(111)는 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)가 폭방향을 따라 일렬로 직조되는데, 이 때 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)의 체적비는 1 : 5 ~ 10이다. 이 때, 제1 보강부(111)는 실과 같은 연결체(113)에 의해 서로 연결되어 있다. 제1 실시예에서는, 제1 보강부(111)가 탄소섬유(111a) 및 유리섬유(111b)로 구성된 경우만을 도시하였으나, 제1 보강부(111)가 탄소섬유 및 아라미드섬유로 구성되고 이에 대한 체적비는 유리섬유가 적용된 것과 같은 비율인 1 : 5 ~ 10으로 이루어질 수도 있다. The first reinforcing
제2 보강부(112)는 제1 보강부(111)에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되는데, 제2 보강부(112)는 제1 보강부(111)를 연결하는 기능을 할 뿐만 아니라, 제1 보강부(111)와 더불어 연성을 확보할 수 있는 기능을 한다. 이 때, 제2 보강부(112)는 저렴한 유리섬유로 이루어져 있다. The
상기 제1 보강부(111) 및 제2 보강부(112)에서 사용된 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)의 물성치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유리섬유(111b)의 응력(인장강도)이 대략 792MPa이고 변형율이 1.76%이며, 탄소섬유(111a)의 응력(인장강도)이 1,283MPa이고 변형율이 1.13% 정도 된다. As shown in FIG. 4, the physical properties of the
이러한 물성치를 가지는 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)가 최대의 연성율을 가지는 상기 최적 비율인 1 : 5 ~ 10을 도출하기 위해, 도 6과 같은 여러 시험체를 만들어 도 5와 같이 콘크리트 구조물(103)에 부착하여 휨 하중 시험을 하였 다. 이 때, 콘크리트 구조물(103)인 보는 대략 폭 90mm, 높이 100mm, 길이 800mm 정도인 것을 사용하였다. 휨 시험 결과, 도 6에 따르면 단일 섬유(탄소섬유(C) 또는 유리섬유(G)만으로 구성된 시험체에 비해 하이브리드 섬유(탄소섬유(C) + 유리섬유(G))의 최대하중(Pmax)이 훨씬 높았으며, 대략 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)의 체적비가 1 : 5 ~ 10일 때 도 7 및 도 8과 같이 연성효과가 좋아지는 것을 알 수 있었다. 이 때, 도 7은 시험체 중 H-alt.4-2의 경우를 나타낸 것이고, 도 8은 시험체 중 H-alt.5-2의 경우를 나타낸 것으로서, H-alt.4-2 보다 H-alt.5-2일 때 연성 효과가 더 좋음을 알 수 있다. 즉, 도 7에서는 8.5kN 하중에서 유리섬유(111b)에 의한 변형율이 최대 1.35%인데, 도 8에서는 8.5kN 하중에서 유리섬유(111b)에 의한 변형율이 최대 1.4%까지 높아졌으므로, H-alt.5-2의 탄소섬유(C)와 유리섬유(G)의 체적비인 1 : 9가 높은 연성을 확보하는데 있어서 보다 바람직할 것이다. In order to derive the optimum ratio 1: 5 to 10, wherein the
상기 시험 결과, 단일섬유로 이루어져 취성파괴가 되었던 종래와 달리, 본 발명의 경우에는 서로 다른 응력(인장강도)을 가지는 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)가 혼합되어 강성이 높은 탄소섬유(111a)가 인장에 저항하여 일정한 변형율에서 먼저 파단되고 이후에 유리섬유(111b)가 탄소섬유(111a) 대신 인장에 저항하면서 높은 연성을 확보하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강재(110)가 철근과 같은 유사한 연성 거동을 함으로써, 고강도 + 중간연성의 특성을 확보하여 벽체, 슬래브 등 넓은 면적의 콘크리트 구조물(103)을 보강하여 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 철근에 비해 가벼워 경량화를 도모할 수 있고, 철근과 유 사한 연성 거동을 통해 내진보강 등 높은 연성이 요구되는 콘크리트 구조물(103)에 적용 가능하다. As a result of the test, unlike the conventional brittle fracture made of a single fiber, in the case of the present invention, the
한편, 제1 실시예의 하이브리드 섬유보강재(110)는 제1 보강부(111) 및 제2 보강부(112)가 서로 직교하여 2축으로 마련되어 있으나, 도 12에 도시된 제4 실시예와 같이 제1 보강부(111) 및 제2 보강부(112)의 +45도, -45도 방향으로 각각 제3 보강부(도 12의 430 참조) 및 제4 보강부(도 12의 440 참조)가 더 마련되어 전단력을 보강하는 것이 바람직하다. Meanwhile, in the
상기 기술한 바와 같이 제1 실시예에서는 하이브리드 섬유보강재(110)가 탄소섬유(111a)와 유리섬유(111b)로 이루어져 있으나, 제2 실시예 내지 제4 실시예와 같이 다양하게 구성될 수도 있음은 물론이다. As described above, in the first embodiment, the
제2 실시예에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 하이브리드 섬유보강재(210)의 제1 보강부(211)가 탄소섬유(211a)와 아라미드섬유(211c)로 이루어지고 제2 보강부(112)가 유리섬유로 이루어질 수도 있다. 제2 실시예에서는 탄소섬유(211a)와 아라미드섬유(211c)의 체적비가 1 : 1 ~ 3 로 구성되어 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 제2 보강부(112)가 제1 보강부(211)와 직교하도록 마련되어 제1 보강부(211)를 연결하여 제1 보강부(211)와 함께 연성 효과를 향상시키는 기능을 한다. 이 때, 제1 보강부(211) 및 제2 보강부(112)의 +45도, -45도 방향으로 각각 제3 보강부(도 12의 430 참조) 및 제4 보강부(도 12의 440 참조)가 더 마련되어 전단력을 보강하는 것이 바람직하다. In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the first reinforcing
제3 실시예에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 하이브리드 섬유보강재(310) 의 제1 보강부(311)가 탄소섬유(311a), 유리섬유(311b), 아라미드섬유(311c)로 직조되고, 제2 보강부(112)가 유리섬유로 마련되어 제1 보강부(311)와 직교함으로써 제1 보강부(311)를 연결하고 있다. 여기서, 제1 보강부(311)인 탄소섬유(311a), 유리섬유(311b), 아라미드섬유(311c)의 체적비는 1 : 5 ~ 10 : 1~ 3 로 이루어진다. 이와 같이, 제1 보강부(311)가 세 개의 섬유로 구성되면, 도 11에 도시된 바와 같이 탄소섬유(311a)와 아라미드섬유(311c)와 유리섬유(311b)가 순차적으로 파단되는 고강도 + 고연성 거동을 이룸으로써, 내진 보강 등 높은 연성을 요구되는 구조물에 보다 적합할 것이다. In the third embodiment, as shown in FIG. 10, the
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 제4 실시예의 하이브리드 섬유보강재(110)는 제1 보강부(111) 및 제2 보강부(112)의 +45도, -45도 방향으로 각각 제3 보강부(430) 및 제4 보강부(440)를 추가 배치하여 전단 방향으로서의 연성을 확보하여 콘크리트 구조물(103)을 보강할 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 12, the
상기 기술한 제1 실시예 내지 제4 실시예의 시트 형상의 하이브리드 보강재(110 ~ 410)를 이용하여 콘크리트 구조물(103)을 보강하는 방법에 대해 도 13을 참조하여 간단히 설명하겠다. A method of reinforcing the
먼저, 콘크리트 구조물(103)의 보강부위를 그라인더를 이용하여 치핑(chipping)한다(S1). 이 단계는 하이브리드 섬유보강재(110 ~ 410)가 콘크리트 구조물(103)에 접착이 잘 되기 위한 것으로서, 보강부위를 물 등으로 세척하여 표면을 매끄럽게 하는 작업을 더 추가할 수도 있음은 물론이다. First, chipping the reinforcement portion of the
다음, 시트 형상의 상기 하이브리드 섬유보강재(110 ~ 410)를 콘크리트 구조 물(103)의 보강부위 면적에 맞게 절단한다(S2). Next, the hybrid fiber reinforcement (110 ~ 410) of the sheet shape is cut to fit the area of the reinforcement portion of the concrete structure (103) (S2).
마지막으로, 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 에폭시(미도시)를 바른 후, 상기 하이브리드 섬유보강재(110 ~ 410)를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 맞추어 접착시켜 보강을 완료한다(S3). 여기서, 사용된 에폭시의 최적의 체적은 하이브리드 섬유보강재(110 ~ 410) 체적의 1 ~ 2배이면 충분하다. 이 후, 탑 코팅제 등을 소정 두께로 도포할 수도 있으며, 보강이나 미관상 필요한 단계가 더 추가될 수도 있음은 물론이다. Finally, after applying epoxy (not shown) to the reinforcement portion of the
(2) 이하, 바(bar) 형상의 하이브리드 섬유보강재와 이를 이용해서 콘크리트 구조물(103)을 보강하는 방법을 설명하기로 하겠다. (2) Hereinafter, a bar-shaped hybrid fiber reinforcement and a method of reinforcing the
도 14 내지 도 16에 도시된 하이브리드 섬유보강재(510 ~ 710)는 두 가지 이상의 섬유의 조합으로 이루어진 하이브리드 섬유보강재(510 ~ 710)의 단면을 도시한 것이다. The
도 14에 도시된 제5 실시예의 하이브리드 섬유보강재(510)는 탄소섬유(511)와 유리섬유(512)의 체적비가 1 : 5 ~ 10으로 마련되어 제작되는데, 여기에는 상기 섬유들을 결속시키기 위해 에폭시(미도시)가 함침되어 제작된다. 바 형상의 하이브리드 섬유보강재(510)는 상기 섬유들(511, 512)과 에폭시의 체적비가 1 : 1로 이루어지며, 폭 10 ~ 100mm, 높이 1 ~ 10mm로 제작된다.The
탄소섬유(511)는 중앙부에 배치된 유리섬유(512)의 양측에 마련되는데, 그 이유는 중앙부에 저렴한 유리섬유(512)를 다수개 적용하고 양측에 탄소섬유(511)를 적용함으로써 보다 저렴한 원가로 제품을 생산할 수 있게 된다. 한편, 일반적으로 앵커(830, 도 17 참조) 설치부위가 제5 실시예의 하이브리드 섬유보강재(510)의 중앙부가 되므로, 중앙부에 저렴한 유리섬유(512)를 사용함으로써 하이브리드 섬유보강재(510)의 경제성을 최대화할 수 있게 된다. Carbon fiber 511 is provided on both sides of the glass fiber 512 disposed in the center, because the lower cost by applying a plurality of inexpensive glass fiber 512 in the center and the carbon fiber 511 on both sides Can produce products. On the other hand, in general, since the anchor 830 (see FIG. 17) installation portion becomes the center portion of the
이 때, 하이브리드 섬유보강재(510)의 일측 판면에는 2 ~ 5mm 간격으로 대략 0.2 ~ 2mm의 홈(510a)이 길이 방향을 따라 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 하이브리드 섬유보강재(510)를 콘크리트 구조물(103)에 앵커(830)를 이용하여 고정시킨 후, 보수 모르타르(미도시)로 콘크리트 구조물(103)과 하이브리드 섬유보강재(110)를 재고정할 때, 홈(510a)으로 보수 모르타르가 충진됨으로써 콘크리트 구조물(103)과 하이브리드 섬유보강재(110)의 결합력을 향상시킬 수 있다. At this time, it is preferable that a
여기서, 유리섬유 대신 아라미드섬유로 대신하여 제작될 수도 있는데, 이 경우에도 탄소섬유와 아라미드섬유의 체적비는 1 : 1 ~ 3 범위로 마련될 뿐만 아니라 함침되는 에폭시의 체적비도 제5 실시예와 동일하며 다른 구성 또한 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하겠다.Here, instead of glass fiber may be manufactured in place of aramid fiber, in this case, the volume ratio of carbon fiber and aramid fiber is not only provided in the range of 1: 1 to 3, but also the volume ratio of the impregnated epoxy is the same as the fifth embodiment Since other configurations are also the same, a description thereof will be omitted.
한편, 도 15에 도시된 제6 실시예의 하이브리드 섬유보강재(610)는 탄소섬유(611)와 아라미드섬유(613)의 체적비가 1 : 1 ~ 3 로 마련되어 제작되는데, 여기에는 상기 섬유들(611, 613)을 결속시키기 위해 에폭시(미도시)가 함침되어 제작된다. 이 때, 상기 섬유들(611, 613)과 에폭시의 체적비는 제5 실시예와 마찬가지로 1 : 1로 이루어지며, 폭 10 ~ 100mm, 높이 1 ~ 10mm로 제작된다. On the other hand, the
그리고, 제6 실시예의 하이브리드 섬유보강재(610)의 일측 판면에는 2 ~ 5mm 간격으로 대략 0.2 ~ 2mm의 홈(610a)이 길이 방향을 따라 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 하이브리드 섬유보강재(110)를 콘크리트 구조물(103)에 앵커(830)를 이용하여 고정시킨 후, 보수 모르타르로 콘크리트 구조물(103)과 하이브리드 섬유보강재(110)를 재고정할 때, 홈(610a)으로 보수 모르타르가 충진됨으로써 콘크리트 구조물(103)과 하이브리드 섬유보강재(610)의 결합력을 향상시킬 수 있다. In addition, it is preferable that a
도 16은 제7 실시예의 하이브리드 섬유보강재(710)의 단면을 나타낸 것으로서, 2개의 섬유로 구성된 제5 실시예 및 제6 실시예의 하이브리드 섬유보강재(510, 610)와는 달리 3개의 섬유 즉, 탄소섬유(711), 아라미드섬유(713), 유리섬유(712)로 구성된 점에서 차이가 있다. 16 is a cross-sectional view of the
제7 실시예의 하이브리드 섬유보강재(710)에서, 탄소섬유(711)와 유리섬유(712)와 아라미드섬유(713)의 체적비가 1 : 5 ~ 10 : 1~ 3 로 마련되고, 여기에는 상기 섬유들(711, 712, 713)을 결속시키기 위해 에폭시(미도시)가 함침되어 제작된다. 제7 실시예의 하이브리드 섬유보강재(710)는 상기 섬유들(711, 712, 713)과 에폭시의 체적비가 1 : 1로 이루어지며, 폭 10 ~ 100mm, 높이 1 ~ 10mm로 제작된다. In the
제7실시예에서의 하이브리드 섬유보강재(710)에서, 탄소섬유(711)는 양측에 마련되고, 아라미드섬유(713) 및 유리섬유(712)가 탄소섬유(711)의 내측으로 배열되는 구조로 이루어져 있으나, 상기 섬유들(711, 712, 713)의 배열은 이에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수도 있다. 그러나, 일반적으로 앵커홀(800a ~ 800c)이 형성되는 위치를 감안하여 유리섬유(713)에 앵커홀(800a ~ 800c)이 형성될 수 있도 록 상기 섬유들(711, 712, 713)을 배치 제작함으로써, 탄소섬유(711) 및 아라미드섬유(713)에 비해 상대적으로 저렴한 유리섬유(712)가 앵커홀(800a ~ 800c) 형성시 손실되게 하여 경제성을 확보하는 것이 좋다.In the
그리고, 제7 실시예의 하이브리드 섬유보강재(710)의 일측 판면에는 제5 실시예 및 제6 실시예와 마찬가지로, 2 ~ 5mm 간격으로 대략 0.2 ~ 2mm의 홈(710a)이 길이 방향을 따라 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 하이브리드 섬유보강재(710)를 콘크리트 구조물(103)에 앵커(830)를 이용하여 고정시킨 후, 보수 모르타르로 콘크리트 구조물(103)과 하이브리드 섬유보강재(710)를 재고정할 때, 홈(710a)으로 보수 모르타르가 충진됨으로써 콘크리트 구조물(103)과 하이브리드 섬유보강재(710)의 결합력을 향상시킬 수 있다. In addition, as in the fifth and sixth embodiments,
이하, 상기 제5 실시예 내지 제7 실시예의 바 형상의 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)(510', 610', 710')(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')를 이용하여 콘크리트 구조물(103)을 보강하기 위한 3가지 방법에 대해 간단히 설명하기로 하겠다. 여기서, 프라임(')은 (510, 610, 710)와 같은 원리로 제작된 동일한 섬유보강재로서, 각 보강공법 설명시 편의를 위해 사용하였다. Hereinafter, the bar-shaped
도 17 및 도 18은 제1 보강공법을 나타낸 도면이다.17 and 18 are views showing a first reinforcement method.
먼저, 콘크리트 구조물(103)의 보강부위를 그라인더를 이용하여 치핑(chipping)을 한다(S11). 이 단계는 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)가 콘크리트 구조물(103)에 고정이 잘 되기 위한 것으로서, 보강부위를 물 등으로 세척하여 표면을 매끄럽게 하는 작업을 더 추가할 수도 있음은 물론이다. First, chipping the reinforcement portion of the
다음, 복수개의 상기 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위 면적에 맞게 절단한 후(S12), 앵커(830)가 필요한 부위에 드릴을 이용하여 앵커홀(800a)을 형성한다(S13). Next, after cutting the plurality of hybrid fiber stiffeners (510, 610, 710) to fit the area of the reinforcement portion of the concrete structure 103 (S12), the
그 후, 앵커홀(800a)이 형성된 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 일축방향으로 배치하여 콘크리트 구조물(103)에 접촉시킨 후(S14), 타격식 공구(850)를 이용하여 앵커(830)를 앵커홀(800a)에 타격하여 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 고정시킨다(S15). Thereafter, the hybrid fiber reinforcement (510, 610, 710) having the anchor hole (800a) is arranged in one axial direction to contact the concrete structure (103) (S14), the anchor using the impact tool (850) 830 hits the anchor hole (800a) to fix the hybrid fiber reinforcement (510, 610, 710) to the reinforcement portion of the concrete structure 103 (S15).
마지막으로, 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)가 콘크리트 구조물(103)에 충분히 고정되어 결합될 수 있도록 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 보수 모르타르를 충진하여 보강을 완료한다(S16). 이 때, 보수 모르타르는 폴리머 모르타르를 이용하는데, 이 후 탑 코팅제 등을 소정 두께로 도포할 수도 있으며, 보강이나 미관상 필요한 단계가 더 추가될 수도 있음은 물론이다. Finally, the reinforcement is completed by filling the repair mortar in the reinforcement portion of the
도 19 및 도 20은 제2 보강공법을 나타낸 도면이다. 19 and 20 are views showing a second reinforcement method.
제2 보강공법은 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 콘크리트 구조물(103)에 일축방향으로 고정시켰던 제1 보강공법과는 달리 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)(510', 610', 710')를 콘크리트 구조물(103)에 서로 직교시켜 이축방향으로 고정시키는 점에서 차이가 있다. The second reinforcement method is different from the first reinforcement method in which the hybrid
먼저, 콘크리트 구조물(103)의 보강부위를 그라인더를 이용하여 치핑(chipping)을 한다(S21). 이 단계는 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)(510', 610', 710')가 콘크리트 구조물(103)에 고정이 잘 되기 위한 것으로서, 보강부위를 물 등으로 세척하여 표면을 매끄럽게 하는 작업을 더 추가할 수도 있음은 물론이다. First, chipping the reinforcement portion of the
다음, 바 형상의 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)(510', 610', 710')를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위 면적에 맞게 절단하는데, 이 때 격자형이 되도록 준비한다(S22). Next, the bar-shaped hybrid fiber stiffeners (510, 610, 710) (510 ', 610', 710 ') is cut to fit the area of the reinforcement site of the
그 후, 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)(510', 610', 710')가 서로 직교하도록 겹친 후, 드릴을 이용하여 겹치는 부위에 앵커홀(800b)을 형성한다(S23). 이에, 타격식 공구(850)를 이용하여 앵커(830)를 앵커홀(800b)에 타격함으로써, 격자형으로 만들어진 하이브리드 섬유보강재(110)를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 고정시킨다(S24). Thereafter, the hybrid fiber reinforcing materials (510, 610, 710) (510 ', 610', 710 ') are overlapped so as to be orthogonal to each other, an anchor hole (800b) is formed in the overlapping portion using a drill (S23). Thus, by hitting the
마지막으로, 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)(510', 610', 710')가 콘크리트 구조물(103)에 충분히 고정되어 결합될 수 있도록 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 보수 모르타르를 충진하여 보강을 완료한다(S25). 이 후, 탑 코팅제 등을 소정 두께로 도포할 수도 있으며, 보강이나 미관상 필요한 단계가 더 추가될 수도 있음은 물론이다. Finally, the repairing mortar is filled in the reinforcement portion of the
도 21 및 도 22는 제3 보강공법을 나타낸 도면이다. 21 and 22 are views showing a third reinforcement method.
제3 보강공법은 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')를 격자형으로 만들어서 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 고정시키는 점에서는 제2 보강공법과 동일하나, 제2 보강공법에서는 격자형의 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')가 콘크리트 구조 물(103)에 앵커(830)로 고정될 때 앵커(830)에 의해 결합되나, 제3 보강공법에서는 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')를 격자형으로 만들 때 에폭시로 미리 접착시킨 다음, 콘크리트 구조물(103)과 접촉되는 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 고정시키는 점에서 차이가 있다. The third reinforcement method is to make the hybrid fiber reinforcement (510 '', 610 '', 710 '') (510 '' ', 610' '', 710 '' ') into a grid to reinforce the
먼저, 콘크리트 구조물(103)의 보강부위를 그라인더를 이용하여 치핑(chipping)을 한다(S31). 이 단계는 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')가 콘크리트 구조물(103)에 고정이 잘 되기 위한 것으로서, 보강부위를 물 등으로 세척하여 표면을 매끄럽게 하는 작업을 더 추가할 수도 있음은 물론이다. First, chipping of the reinforcement portion of the
다음, 복수의 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위 면적에 맞게 절단하여 준비한다(S32). Next, by cutting a plurality of hybrid fiber stiffeners (510 '', 610 '', 710 '') (510 '' ', 610' '', 710 '' 'to the area of the reinforced portion of the
그 후, 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')가 서로 직교하여 격자형이 되도록 겹치는 부위를 에폭시(미도시)로 접착한 후, 드릴을 이용하여 콘크리트 구조물(103)과 접촉되는 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')에 앵커홀(800c)을 형성한다(S33). Thereafter, the overlapping portions of the hybrid fiber reinforcement materials 510 '', 610 '', 710 '' (510 '' ', 610' '', 710 '' ') are orthogonal to each other to form a lattice shape. After bonding to the), using the drill to form an anchor hole (800c) in the hybrid fiber reinforcement (510 ", 610", 710 ") in contact with the concrete structure 103 (S33).
그리고, 타격식 공구(850)를 이용하여 앵커(830)를 앵커홀(800c)에 타격하여 격자형의 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')를 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 고정시킨다(S34). And, by hitting the
마지막으로, 하이브리드 섬유보강재(510'', 610'', 710'')(510''', 610''', 710''')가 콘크리트 구조물(103)에 충분히 고정되어 결합될 수 있도록 콘크리트 구조물(103)의 보강부위에 보수 모르타르를 충진하여 보강을 완료한다(S35). 이 후, 탑 코팅제 등을 소정 두께로 도포할 수도 있으며, 보강이나 미관상 필요한 단계가 더 추가될 수도 있음은 물론이다. Finally, the hybrid fiber reinforcement (510 '', 610 '', 710 '') (510 '' ', 610' '', 710 '' ') is concrete enough to be fixed to the
이와 같이, 본 발명의 특징 중의 하나는 연성 효과가 좋은 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 적용하여 접착제나 클립 및 볼트 방식이 아닌 앵커(830)를 이용하여 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 고정함으로써, 접착제 이용시 접착력 저하로 인한 문제점이나 클립 및 볼트 이용시 클립을 콘크리트 구조물(103)에 볼트로 고정시키기 위해 콘크리트 구조물(103)에 많은 홀을 뚫어야 하므로 콘크리트 구조물(103)의 강도가 저하되는 문제점 등을 해결할 수 있는 점에 있다. As such, one of the characteristics of the present invention is to apply a hybrid fiber reinforcement (510, 610, 710) having a good ductility effect by using an
이하, 상기 바 형상의 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)를 격자형태로 만들어 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이 접착제(미도시), 앵커(830)로 콘크리트 구조물(103)에 2개소 또는 3개소 각각 고정시켜 P방향으로의 응력-변형율 시험을 실시하여 본 발명에 의한 앵커(830) 고정방식의 유용성을 알아보고자 한다. Hereinafter, the bar-shaped hybrid fiber reinforcement (510, 610, 710) to form a lattice, as shown in Figs. 23 and 24, two places on the
도 23의 (a) 및 (b)는 하이브리드 섬유보강재(실험체 C2, C3, 도 25 참조)를 격자형으로 접착제로 고정한 후 콘크리트 구조물(103)에 접착제로 각각 2개소 및 3개소에 고정한 상태를 도시한 것이고, 도 24의 (a) 및 (b)는 제2 보강공법을 적용하여 하이브리드 섬유보강재(실험체 H2, H3, 도 25 참조)가 겹치는 부위에 앵커(830)로 고정시킨 상태를 도시한 것이다. 하중(응력)에 따른 변형율을 시험하기 위해, 도 23 및 도 24와 같은 실험체를 콘크리트 구조물(103)에 고정시킨 후, 보수 모르타르(폴리머 모르타르를 사용)를 보강부위에 충진한 후, P 방향으로 각각 인장 시험을 실시하였다. 23 (a) and 23 (b) show a state in which the hybrid fiber reinforcement material (see specimens C2, C3, and FIG. 25) is fixed in a lattice form with an adhesive and then fixed in two places and three places with an adhesive to the
실험체의 자세한 일람표는 도 25에 도시된 바와 같고, 시험시 사용된 콘크리트 구조물(103), 보수 모르타르(미도시), 그리드(섬유보강재(510, 610, 710)) 강도에 대한 각 시험결과는 도 26에 도시된 바와 같다. 즉, 콘크리트 구조물(103)의 압축강도가 18.4MPa, 보수 모르타르 압축강도가 51.6MPa, 그리드의 인장강도가 1975MPa인 것을 사용하여 시험을 실시하였다. A detailed table of the test specimen is shown in FIG. 25, and the test results for the strength of the
그 결과, 도 27과 같은 결과가 도출되었는데, 도 27에 따르면 고정방식(접착제, 앵커)에 무관하게 고정 개수가 많으면 그에 비례하여 실험체의 미끄러짐 변형시 인장응력(또는 최대강도)이 증가함을 확인할 수 있었다. As a result, the same results as in FIG. 27 were obtained. According to FIG. 27, when the number of fixing is large regardless of the fixing method (adhesive or anchor), the tensile stress (or the maximum strength) increases when the test piece is deformed. Could.
또한, 도 28에 따르면, 인장응력에 따른 증감비율은 각 고정방식(접착제, 앵커)에서 고정 개수가 많을 때 증감비율이 대체로 높게 나타났으며, 증감비율이 타격식 앵커 방식이 접착제보다 더 높은 것으로 나타났다. In addition, according to FIG. 28, the increase / decrease ratio according to the tensile stress was found to be generally higher when the number of fixings in each fixing method (adhesive, anchor) was large, and the increase / decrease ratio was higher than the hitting anchor method than the adhesive. appear.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 다단의 취성파괴를 거동을 이루어 연성이 좋은 하이브리드 섬유보강재(510, 610, 710)와, 이를 적용하여 타격식 앵커 보강방법으로 콘크리트 구조물(103)을 보강함으로써 최대한 연성을 확보할 수 있으므로 콘크리트 구조물(103)의 안전성을 최대한 도모할 수 있다. As described above, according to the present invention, the hybrid fiber reinforcement (510, 610, 710) having good ductility by performing brittle fracture of multiple stages, and by applying the same to reinforce the
전술한 실시예 중 시트 형상의 하이브리드 섬유보강재에서 표시된 치수는 이에 한정되지 않고 필요에 따라 변화될 수 있음은 물론이다. Of the embodiments described above, the dimensions indicated in the sheet-shaped hybrid fiber reinforcement is not limited thereto and may be changed as necessary.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예는 본 발명의 청구범위에 속한 것이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that such modifications belong to the claims of the present invention. .
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 철근보다 가벼운 섬유를 사용하여 경량화를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 두 가지 이상의 섬유를 적절한 비율로 제조함으로써 선형 거동으로 인한 급격한 취성파괴를 방지하여 연성을 증대시킬 수 있는 하이브리드 섬유보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법이 제공된다. As described above, according to the present invention, it is possible to increase the ductility by preventing the brittle fracture due to the linear behavior by not only reducing the weight by using the fiber lighter than the reinforcement, but also by manufacturing two or more fibers at an appropriate ratio. Hybrid fiber stiffeners and concrete structures using the same are provided.
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