KR100806958B1

KR100806958B1 - 탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물보강공법

Info

Publication number: KR100806958B1
Application number: KR1020070130815A
Authority: KR
Inventors: 김계현
Original assignee: 김계현
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2008-02-22

Abstract

본 발명은 콘크리트 부재를 보강하기 위한 탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한 탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것으로, 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟로 이루어지되 24,000개의 탄소섬유로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 콘크리트부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부는 상기 천공부에 삽입이 원활히 이루어질 수 있도록 매입앵커부 선단부에 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 결합하여 더 형성하며, 상기 매입앵커부의 타측에 형성된 선형앵커부의 각각의 부챗살에는 부챗살을 고정하기 위한 결합선으로 이루어진 탄소섬유앵커를 제공한다.

본 발명은 실험을 통해 얻은 데이터를 토대로 제작한 탄소섬유앵커를 이용하기 때문에, 콘크리트 부재의 보강시 보강효율 및 안전성을 추구할 수 있으며, 특히, 현장상황에 맞게 제품을 규격화하여 제작함으로써 사용자가 편리하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 매입앵커부에 형성한 L자 형상의 삽입용 가이드봉에 의해 천공부에 매입앵커부의 결합시 사용자의 편의성을 도모할 수 있는 장점이 있다.

탄소섬유, 보강, 앵커

Description

탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한 탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보강공법{Type of CF anchor and improving the anchoring function between carbon fiber sheet and concrete structures}

본 발명은 콘크리트 부재를 보강하기 위한 탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한 탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 실험을 통해 얻은 데이터를 토대로 제작한 탄소섬유앵커를 이용하기 때문에, 콘크리트 부재의 보강시 보강효율 및 안전성을 추구할 수 있으며, 특히, 현장상황에 맞게 제품을 규격화하여 제작함으로써 사용자가 편리하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 매입앵커부에 형성한 L자 형상의 삽입용 가이드봉에 의해 천공부에 매입앵커부의 결합시 사용자의 편의성을 도모할 수 있는 탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한 탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것이다.

종래부터 기둥, 대들보, 교각, 굴뚝 등 철근 콘크리트 구조나 철골 철근 콘크리트 구조 등으로 이루어지는 콘크리트 부재의 보강을 도모하는 방법의 하나로서, 탄소 섬유(carbon fiber), 아라미드 섬유(aramid fiber), 유리 섬유(glass fiber) 등의 강화 섬유 재료로 이루어지는 보강 시트를 콘크리트 부재의 표면에 배치하는 것이 있다. 이때, 굽힘 응력(bending stress)에 대해 콘크리트 부재의 보강을 도모하는 것이면 보강 시트를 콘크리트 부재를 따라 배치한다. 또 전단 응력(shearing stress)에 대해 콘크리트 부재의 보강을 도모하는 것이면 보강 시트를 콘크리트 부재의 주위 방향으로 감아 배치한다.

이와 같은 보강 시트를 콘크리트 부재의 표면에 고정하기 위해서는 일반적으로 접착제 등이 많이 사용되고 있다. 그러나, 접착제 등으로 보강 시트를 단순히 붙이는 것만으로는 보강 시트(특히 단부(端部))의 들뜸현상이 발생되어 보강 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 이로 인해, 보강 시트의 단부를 콘크리트 부재에 타설(打設)한 앵커(anchor) 및 강판(鋼板) 등으로 고정함으로써 보강 시트의 단부를 확실하게 정착시키는 것이 종래부터 행해지고 있었다.

그러나, 이와 같은 보강 시트를 사용한 콘크리트 부재의 보강 구조 및 보강 공법에서는 다음과 같은 문제가 있다. 먼저 보강 시트의 단부를 앵커 및 강판으로 정착시키기 위한 앵커치기(anchor hammering)에 많은 시간이 든다는 문제가 있다. 또한 강(鋼)으로 이루어진 앵커는 직경이 크기 때문에 특히 기존의 건물에 보강 시트를 부착하는 경우에는 공사 중에 발생하는 앵커치기의 소음이나 진동이 문제가 된다. 또한 앵커의 두부(頭部)나 강판의 고정 부재가 콘크리트 부재의 표면으로부터 돌출되기 때문에, 마감용 패널 등의 마감재를 부착하는 경우에는, 돌출된 앵커의 두부나 고정 부재를 피하기 위해 브라켓(bracket) 등에 의한 클리어런스(clearance)의 확보가 필요하게 되고, 이 점에서도 시공에 많은 시간이 든다는 문제가 있다.

또 벽이나 바닥 등 평면 형상의 콘크리트 부재를 보강 시트로 보강하려고 한 경우에는, 기둥이나 대들보와 같이 감을 수도 없다. 또 기둥이나 대들보도 벽이나 슬래브(slab)에 일체화되어 있는 경우가 있어 보강 시트를 기둥이나 대들보 등의 전체 주연에 감을 수 없다. 이러한 경우에는 보강 시트 단부의 정착을 보다 확실하게 행할 필요가 있고 상기의 문제는 더 현저한 것이 된다.

이러한 문제점을 해결하고자 등록특허 제 0408437호에는 일반적인 탄소섬유앵커를 이용하여 대들보, 기둥, 바닥, 벽체를 보강하는 공법이 선행기술로 개시되어 있다.

하지만, 상기 선행기술에는 시공에 따른 다양한 방법만 단순히 나열했을 뿐, 실제로 시공시 발생하는 문제점인 매입되는 부분과 탄소섬유시트부분과의 결합관계에서 발생하는 파단이나 박리에 대한 대안제시를 정확히 못해 다른 실시자가 실시하기에 부적합한 문제점이 있었다.

본 발명의 탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한 탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보강공법은 기둥이 형성된 콘크리트 부재에 결합하여 콘크리트 부재를 보강하기 위해, 기둥이 형성된 콘크리트 부재에 결합하여 콘크리트 부재를 보강하기 위해, 다수의 스트랜드로 이루어진 탄소섬유로 형성되되 일측으로는 상기 콘크리트부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부를 형성하고, 상기 매입앵커부의 타측으로는 다수의 스트랜드에 의해 형성된 부챗살을 포함하는 선형앵커부를 형성한 탄소섬유앵커에 있어서, 상기 탄소섬유앵커는 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟로 이루어지되 24,000개의 탄소섬유로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 콘크리트부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부는 상기 천공부에 삽입이 원활히 이루어질 수 있도록 매입앵커부 선단부에 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 결합하여 더 형성하며, 상기 매입앵커부의 타측에 형성된 선형앵커부의 각각의 부챗살에는 부챗살을 고정하기 위한 결합선을 그 구성으로 한다.

본 발명의 탄소섬유앵커와 탄소섬유앵커 제작방법 및 이를 이용한 탄소섬유 시트와의 정착성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보강공법은 실험을 통해 얻은 데이터를 토대로 제작한 탄소섬유앵커를 이용하기 때문에, 콘크리트 부재의 보강시 보강효율 및 안전성을 추구할 수 있으며, 특히, 현장상황에 맞게 제품을 규격화하여 제작함으로써 사용자가 편리하게 사용할 수 있다.

또한, 매입앵커부에 형성한 L자 형상의 삽입용 가이드봉에 의해 천공부에 매입앵커부의 결합시 사용자의 편의성을 도모할 수 있는 유용한 발명이다.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 다수의 스트랜드(S)로 이루어진 탄소섬유(CF)로 이루어지되 일정한 위치에서 묶음을 하여 형성하는 매입앵커부(10)와 선형앵커부(20)로 이루어져 있다.

우선, 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이 상기 매입앵커부(10)는 상기 콘크리트 부재(2)에 포함된 기둥(1)에 타공하여 형성한 천공부(H)에 결합할 수 있도록 형성되어 있으며, 특히, 상기 천공부(H)에 매입할 때에 원활한 매입이 이루질 수 있도록 매입앵커부(10)의 끝단에 L자 형상의 삽입용 가이드봉(P)을 실이나 테이프 형태와 같은 통상적인 결합수단(도면에 도시되지 않음)을 이용하여 결합할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 매입앵커부(10)의 타측에 형성되어 있는 선형앵커부(20)는 상기 다수의 스트랜드(S)에 의해 형성되는 각각의 부챗살(21)이 흐트러지는 현상을 방지하기 위해 유리섬유사로 이루어진 결합선(22)을 형성하여 상기 각각의 부챗살(21)이 흐트러지지 않도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 탄소섬유앵커(50)는 탄성계수가 230KM/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟인 탄소섬유(CF)를 이용하여 24,000개로 이루어진 스트랜드(S)를 40 또는 80개로 형성하여 부챗살(21)을 형성하도록 하며, 특히, 스트랜드(S)의 가닥수가 40개일 때에는 매입앵커부(10)의 길이를 100mm로 형성하고, 스트랜드(S)의 가닥수가 80개 일 때에는 매입앵커부(10)의 길이를 150mm로 형성하도록 하며, 상기 선형앵커부(20)의 부챗살(21) 끝단에는 에폭시나 반투명테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재(23)를 더 형성하여 선형앵커부와 탄소섬유시트(CFS)와의 결합시 작업자의 편의를 고려하는 것이 더욱 바람직하다.

통상적으로 내진 보강공법에 이용되는 탄소섬유앵커(50)는 일정한 깊이로 콘크리트 부재(2) 또는 기둥(1)에 매입되어 콘크리트 부재(2) 및 기둥(1)을 보강하기 위해 설치하는 탄소섬유시트(CFS)가 탈락되지 않도록 작용을 하게 되는데, 이때에 탄소섬유앵커(50)의 성능을 판단하는 기준은 콘크리트 부재(2) 또는 기둥(1)에 매입되는 매입앵커부(10)의 정착성능과 선형앵커부(20)와 탄소섬유시트(CFS)와의 정착성능이 중요하다.

즉, 탄소섬유앵커(50)의 목적은 구조물의 내진 보강을 위해 설치하는 것이기 때문에, 탄소섬유앵커(50)의 스트랜드(S)의 전단응력이나 인장응력 및 매입앵커 부(10)와 선형앵커부(20)가 매입 및 정착되었을 때의 결합력에 의해 구조물의 내진 보강력이 좌우되는 것이다.

[표 1]은 탄소섬유앵커(50)의 매입앵커부(10)가 천공부(H)에 삽입되었을 때에 외부의 압력에 의해 빠지는 정도를 알아보기 위한 실험을 통해 얻은 수치로서, 탄소섬유앵커(50) 배치간격 200mm에서 탄소섬유시트 1층과 2층 상당한 스트랜드 가 닥수 40가닥과 80가닥, 각각의 표준 천공경 14mm와 20mm 및 확대폭 직경 25mm, 천공깊이 40mm, 100mm, 120mm, 150mm, 200mm, 천공부(H) 내부의 프라이머 도포의 유무를 조건식으로 하여 각 3가닥씩 뽑아내기 실험을 하여 우측의 최종상황란에 기재를 하였다.

상기 27체의 실험체 중 10가닥이 스트랜드 수지의 계면에서 빠져나가고(그 중 한가닥은 충전수지의 부족), 17가닥이 스트랜드 파단 되었다.

스트랜드 가닥수 80에서 천공부의 깊이 200mm에서 천공경의 상이와 프라이머 유무에 의한 강도차이는 나타나지 않았지만 프라이머 없이는 빠져나감을 일으켰다.

즉, 탄소섬유 24,000개로 이루어진 스트랜드(S)의 수가 80개 였을 경우에는 매입앵커(10)의 길이(d1)는 최소한 150mm로 형성되었을 때에 보강의 효율성이 좋으며, 스트랜드 가닥수 40일 때에는 매입앵커부(10)의 길이(d1)는 최소한 100mm로 형성되었을 때에 뽑히는 현상 없이 보강의 효율성을 증대될 수 있는 것이다.

한편, 선형앵커부(20)의 크기는 상기 매입앵커부(10)의 크기 및 보강하고자 하는 콘크리트 부재(2) 및 기둥(1)의 단면적에 따라 차등적으로 형성할 수 있지만, 더욱 바람직하게는 선형앵커부(10)의 부챗살 길이(d2)는 100 ∼ 300mm범위 내로 형성하고, 상기 부챗살(21)의 펼쳤을 때의 폭(w1)은 100 ∼ 300mm범위 내에서 되게 형성하도록 하는 것이 좋다.

상기와 같은 탄소섬유앵커를 제작하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟인 탄소섬유를 24,000개로 하여 하나의 스트랜드를 형성하되, 상기 스트랜드를 40 또는 80개를 이 용하여 스트랜드의 길이가 100 ∼ 150mm인 지점에서 유리섬유사를 이용하여 구획시켜 상기 스트랜드의 길이가 100 ∼ 150mm인 부분은 매입앵커부를 형성하고 타측은 길이가 100 ∼ 300mm인 선형앵커부를 형성하며, 상기 선형앵커부에는 각각의 부챗살을 유리섬유사로 고정시켜 흐트러지지 않도록 결합선을 형성하고, 상기 매입앵커부의 끝단에는 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 통상의 결합수단을 이용하여 결합하여 본 발명의 탄소섬유앵커를 제작을 완료한다.

여기서, 상기 스트랜드 40개를 이용하였을 때에는 매입앵커부의 길이가 100mm, 선형앵커부는 100 ∼ 300mm로 형성하고, 스트랜드 80개를 이용하였을 때에는 매입앵커부의 길이가 150mm, 선형앵커부는 100 ∼ 300mm로 형성하며, 상기 선형앵커부의 부챗살 끝단에는 결합선을 형성한 후 에폭시나 반투명 테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재를 더 형성할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 상기 콘크리트 부재의 표면에 프라이머와 에폭시 도포 한후 일정한 방향을 가진 탄소섬유시트를 부착한 상태에서 롤러를 이용하여 탄소섬유시트를 밀착시키고, 상기 탄소섬유시트의 표면에 재차 에폭시를 도포하여 탄소섬유시트를 부착한다.(S1)

그런 후, 상기 콘크리트 부재의 기둥에 탄소섬유앵커의 매입앵커부를 삽입시킬 수 있도록 수평보다 5 ∼ 10°아래쪽을 향하게 천공부를 100 ∼ 150mm 깊이로 형성하고(S2), 상기 콘크리트 부재의 기둥에 형성된 천공부 내부를 에어 블로우나 브러쉬를 이용하여 충분히 청소한 후 프라이머와 수지를 충전하되, 천공부 깊이의 1/2 ∼ 2/3까지 수지를 충전한 후 천공부를 마개로 막아 내부로 빗물 등이 유입되지 않도록 한다.(S3)

한편, 상기 탄소섬유앵커의 매입앵커부 선단부에 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 결합한 후, 상기 매입앵커부를 수지에 함침시키고(S4), 상기 수지에 함침한 매입앵커부를 프라이머와 수지가 충전된 천공부에 삽입하되, 매입앵커부 선단부에 결합한 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 이용하여 매입앵커부를 작업자가 직접 손에 닿지 않으면서 삽입하도록 한다.(S5)

그런 후, 상기 매입된 탄소섬유앵커의 매입앵커부의 타측에 형성되어 있는 선형앵커부에 수지를 도포한 후, 선형앵커부를 콘크리트 부재에 부착한 탄소섬유시트지의 상측에 배치하여 에폭시를 재차 도포한 상태에서 롤러를 이용해 부착(S6)하여 보강을 마치게 된다.

아울러, 천공부 형성단계(S2)에서 천공부의 깊이는 스트랜드의 가닥수가 40개일 때에는 매입앵커부 길이 100mm로 형성하고, 스트랜드의 가닥수가 80개일 때에는 매입앵커부 길이 150mm로 형성하며, 선형앵커부의 부챗살 길이는 100 ∼ 300mm로 형성하고, 선형앵커부의 부챗살을 펼쳤을 때의 폭은 100 ∼ 300mm로 형성하도록 하며, 상기 탄소섬유시트 상측에 탄소섬유앵커의 선형앵커부를 결합하는 탄소섬유의 선형앵커부 결합단계 이후, 도 5에서 도시된 바와 같이, 탄소섬유시트와 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합부위에 상기 탄소섬유시트와 직교하는 방향성을 가진 보조탄소섬유시트(SCFS)를 추가로 더 접착하여, 탄소섬유시트와 탄소섬유앵커의 선형 앵커부와의 결합력을 더욱 증대시킬 수 있도록 할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 탄소섬유앵커(50)는 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟인 탄소섬유(CF)를 이용하여 24,000개로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 선형앵커부(20)는 매입앵커부(10)의 양 측면으로 제1 선형앵커부(20a)와 제2 선형앵커부(20b)로 이루어져 있으며, 상기 제1, 2 선형앵커부(20a, 20b)에 형성된 각각의 부챗살(21a, 21b)에는 결합선(22)이 형성되어 있다

여기서, 상기 매입앵커부(10)의 길이는 콘크리트 부재(2)의 기둥(1)에 관통하여 형성되어 있는 천공부(H)의 깊이와 동일하게 형성하되 150 ∼ 500mm 범위 내에 형성하는 것이 더욱 바람직하고, 선형앵커부(20)의 제1, 2 선형앵커부(20a, 20b)의 각각의 부챗살(21a, 21b) 길이(d2)는 100 ∼ 300mm로 형성하며, 상기 각각의 부챗살(21a,21b)을 펼쳤을 때의 폭(w1)은 100 ∼ 300mm로 형성하도록 한다.

또한, 상기 각각의 부챗살(21a, 21b) 중 어느 하나의 부챗살(21b)에는 작업자의 편의를 도모하기 위해 결합선을 형성한 후 에폭시나 반투명테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재(23)를 더 형성할 수 있다.

우선, 상기 탄소섬유앵커는 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟인 탄소섬유를 24,000개로 하여 하나의 스트랜드를 형성하되, 상기 스트랜드를 40 또는 80개를 이용하여 스트랜드의 양 가장자리로부터 각각 길이가 100 ∼ 300mm인 지점에서 유리섬유사를 이용하여 스트랜드를 3부분으로 구획시켜 길이가 각각 100 ∼ 300mm범위에 있는 제1, 2 선형앵커부로 이루어진 선형앵커부와 길이가 150 ∼ 500mm인 매입앵커부를 형성하고, 상기 선형앵커부의 제1, 2 선형앵커부에 스트랜드에 의해 형성된 각각의 부챗살에는 유리섬유사로 고정시켜 흐트러지지 않도록 결합선을 형성하여 본 발명의 탄소섬유앵커의 제작을 완료한다.

여기서, 상기 선형앵커부의 제2 선형앵커부에 형성된 제2 부챗살의 끝단에는 유리섬유사로 이루어진 결합선을 형성시킨 후 에폭시나 반투명 테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재를 더 형성할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 가진 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 상기 콘크리트 부재의 표면에 프라이머와 에폭시 도포 후 일정한 방향을 가진 탄소섬유시트를 부착한 상태에서 롤러를 이용하여 탄소섬유시트를 밀착시키고, 상기 탄소섬유시트의 표면에 재차 에폭시를 도포하는 탄소섬유시트 부착한다.(S10)

그런 후, 상기 콘크리트 부재의 기둥에 탄소섬유앵커의 매입앵커부를 삽입시킬 수 있도록 천공부를 관통하여 형성(S20)하고, 상기 천공부 내부를 에어 블로우나 브러쉬를 이용하여 충분히 청소한 후 관통된 천공부 중 어느 쪽을 마개로 막은 상태에서 프라이머와 수지를 충전하되, 천공부 깊이의 1/2 ∼ 2/3까지 수지를 충전한 후 프라이머 및 수지를 충전한 쪽의 천공부 입구를 마개로 막아 빗물 등이 유입되지 않도록 한다.(S30)

그런 후, 상기 탄소섬유앵커의 매입앵커부를 수지에 함침(S40)시키고, 상기 수지에 함침한 매입앵커부와 상기 매입앵커부의 일측에 형성되어 있는 제1 선형앵커부에 형성된 제1 부챗살을 천공부에 삽입할 수 있을 정도의 크기로 포갠 후 상기 제1 선형앵커부와 매입앵커부를 프라이머와 수지가 충전된 천공부에 삽입하여, 제1 선형앵커부가 천공부를 통과한 상태에서 매입앵커부가 천공부에 완전히 매입될 수 있도록 배치한다.(S50)

아울러, 상기 매입된 탄소섬유앵커의 매입앵커부의 일측에 형성되어 있는 제1 선형앵커부의 제1 부챗살을 제2 선형앵커부의 형상과 동일한 크기로 펼친 상태에서, 상기 제1, 2 선형앵커부에 수지를 도포한 후, 제1, 2 선형앵커부를 콘크리트 부재에 부착한 탄소섬유시트지의 상측에 배치하여 에폭시를 재차 도포한 상태에서 롤러를 이용해 부착함으로써 보강공법을 완료한다.

여기서, 상기 제1 선형앵커부의 제1 부챗살을 펼칠 때에는 제1 부챗살에 형성된 유리섬유사로 이루어진 결합선에 의해 각각의 부챗살이 흐트러지지 않으면서 가지런한 상태로 펼칠 수 있게 된다.

아울러, 상기 탄소섬유시트 상측에 탄소섬유앵커의 선형앵커부를 결합하는 탄소섬유의 선형앵커부 결합단계 이후, 탄소섬유시트와 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합부위에는 도 5에서 도시된 바와 같이 상기 탄소섬유시트와 직교하는 방향성을 가진 보조탄소섬유시트(SCFS)를 더 포함하여 시공하여 탄소섬유시트와 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합을 더욱 견고하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 콘크리트 부재와 기둥에 대해서만 기술하였지만, 대들보와 기 둥, 대들보와 벽체, 기둥과 벽체 등 본 발명의 기술적인 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다양한 형태로서 변형 가능한 것은 본 발명에 속하는 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 당연한 것임을 명시한다.

도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유앵커를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 탄소섬유앵커의 사용상태를 도시한 상태도.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 정면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 천공부 통과 후 제1 선형앵커부를 펼친 모습을 도시한 상태도.

도 5는 본 발명에 따른 탄소섬유앵커를 설치한 상태를 도시한 상태도.

*도면 주요 부분에 대한 부호의 설명*

CF : 탄소섬유 CFS : 탄소섬유시트

d1 : 매입앵커부 길이 d2 : 부챗살 길이

H : 천공부 P : L자 형상의 삽입용 가이드봉

w1 : 부챗살 폭 1 : 기둥

2 : 콘크리트 부재 10 : 매입앵커부

20 : 선형앵커부 20a : 제1 선형앵커부

20b : 제2 고정부재 21 : 부챗살

21a : 제1 부챗살 21b : 제2 부챗살

22 : 결합선 23 : 고정부재

50, 50a : 탄소섬유앵커

Claims

기둥이 형성된 콘크리트 부재에 결합하여 콘크리트 부재를 보강하기 위해, 다수의 스트랜드로 이루어진 탄소섬유로 형성되되 일측으로는 상기 콘크리트부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부를 형성하고, 상기 매입앵커부의 타측으로는 다수의 스트랜드에 의해 형성된 부챗살을 포함하는 선형앵커부를 형성한 탄소섬유앵커에 있어서,

상기 탄소섬유앵커는 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟로 이루어지되 24,000개의 탄소섬유로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 콘크리트부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부는 상기 천공부에 삽입이 원활히 이루어질 수 있도록 매입앵커부 선단부에 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 결합하여 더 형성하며, 상기 매입앵커부의 타측에 형성된 선형앵커부의 각각의 부챗살에는 부챗살을 고정하기 위한 결합선을 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커.
제 1항에 있어서, 상기 매입앵커부 길이와 천공부의 직경은 스트랜드의 가닥수가 40개일 때에는 매입앵커부 길이를 100mm 이상으로 형성하고, 스트랜드의 가닥수가 80개일 때에는 매입앵커부 길이를 150mm 이상으로 형성하며, 선형앵커부의 부챗살 길이는 100 ∼ 300mm로 형성하고, 선형앵커부의 부챗살을 펼쳤을 때의 폭은 100 ∼ 300mm로 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커.
제 1항에 있어서, 상기 선형앵커부의 부챗살의 끝단으로는 부챗살을 고정하기 위해 에폭시나 반투명테이프, 종이테이프 중 어느 하나를 이용한 고정부재를 더 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커.
탄소섬유앵커를 제작하는 방법에 있어서,

상기 탄소섬유앵커는 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟로 이루어지되 24,000개의 탄소섬유로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 스트랜드의 길이가 100 ∼ 150mm인 지점에서 유리섬유사를 이용하여 구획시켜 상기 스트랜드의 길이가 100 ∼ 150mm인 부분은 매입앵커부를 형성하고 타측으로는 100 ∼ 300mm인 선형앵커부를 형성하며, 상기 선형앵커부에는 각각의 부챗살을 유리섬유사로 고정시켜 흐트러지지 않도록 결합선을 형성하고, 상기 매입앵커부의 끝단에는 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 결합수단을 이용하여 결합하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커 제작방법.
제 4항에 있어서, 상기 스트랜드 40개를 이용하였을 때에는 매입앵커부의 길이가 100mm, 선형앵커부는 100 ∼ 300mm로 형성하고, 스트랜드 80개를 이용하였을 때에는 매입앵커부의 길이가 150mm, 선형앵커부는 100 ∼ 300mm로 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커 제작방법.
제 4항 또는 5항에 있어서, 상기 선형앵커부의 부챗살 끝단에는 에폭시나 반투명 테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재를 더 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커 제작방법.
기둥이 형성된 콘크리트 부재에 결합하여 콘크리트 부재를 보강하기 위해, 다수의 스트랜드로 이루어진 탄소섬유로 형성되되 일측으로는 상기 콘크리트 부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 포함하는 매입앵커부를 형성하고, 상기 매입앵커부의 타측으로는 다수의 스트랜드에 의해 형성되되 결합선과 고정부재를 형성한 부챗살을 포함하는 선형앵커부를 형성한 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법에 있어서,

상기 콘크리트 부재의 표면에 프라이머와 에폭시 도포 후 일정한 방향을 가진 탄소섬유시트를 부착한 상태에서 롤러를 이용하여 탄소섬유시트를 밀착시키고, 상기 탄소섬유시트의 표면에 재차 에폭시를 도포하는 탄소섬유시트 부착단계(S1);

상기 콘크리트 부재의 기둥에 탄소섬유앵커의 매입앵커부를 삽입시킬 수 있도록 수평보다 5 ∼ 10°아래쪽을 향하게 천공부를 100 ∼ 150mm 깊이로 형성하는 천공부 형성단계(S2);

상기 콘크리트 부재의 기둥에 형성된 천공부 내부를 에어 블로우나 브러쉬를 이용하여 충분히 청소한 후 프라이머와 수지를 충전하되, 천공부 깊이의 1/2 ∼ 2/3까지 수지를 충전한 후 천공부를 마개로 막는 프라이머 및 수지 충전단계(S3);

상기 탄소섬유앵커의 매입앵커부의 선단부에 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 결합한 후, 상기 매입앵커부를 수지에 함침시키는 매입앵커부 수지함침 단계(S4);

상기 수지에 함침한 매입앵커부를 프라이머와 수지가 충전된 천공부에 삽입하되, 매입앵커부 선단부에 결합한 L자 형상의 삽입용 가이드봉을 이용하여 매입앵커부를 작업자가 직접 손에 닿지 않으면서 삽입하도록 하는 탄소섬유앵커의 매입앵커부 매입단계(S5);

상기 매입된 탄소섬유앵커의 매입앵커부의 타측에 형성되어 있는 선형앵커부에 수지를 도포한 후, 선형앵커부를 콘크리트 부재에 부착한 탄소섬유시트지의 상측에 배치하여 에폭시를 재차 도포한 상태에서 롤러를 이용해 부착하는 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합단계(S6)로 이루어진 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법.
제 7항에 있어서, 상기 천공부 형성단계에서 천공부의 직경은 스트랜드의 가닥수가 40개일 때에는 매입앵커부 길이 100mm로 형성하고, 스트랜드의 가닥수가 80개일 때에는 매입앵커부 길이 150mm로 형성하며, 선형앵커부의 부챗살 길이는 100 ∼ 300mm로 형성하고, 선형앵커부의 부챗살을 펼쳤을 때의 폭은 100 ∼ 300mm로 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법.
제 7항에 있어서, 탄소섬유시트 상측에 탄소섬유앵커의 선형앵커부를 결합하는 탄소섬유의 선형앵커부 결합단계 이후, 탄소섬유시트와 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합부위에 상기 탄소섬유시트와 직교하는 방향성을 가진 보조탄소섬유시트를 더 접착하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법.
기둥이 형성된 콘크리트 부재에 결합하여 콘크리트 부재를 보강하기 위해, 다수의 스트랜드로 이루어진 탄소섬유로 형성되되 일측으로는 상기 콘크리트부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부를 형성하고, 상기 매입앵커부의 타측으로는 다수의 스트랜드에 의해 형성된 부챗살을 포함하는 선형앵커부를 형성한 탄소섬유앵커에 있어서,

상기 탄소섬유앵커는 탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟로 이루어지되 24,000개의 탄소섬유로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 선형앵커부는 매입앵커부의 양 측면으로 제1 선형앵커부와 제2 선형앵커부로 이루어져 있으며, 상기 제1, 2 선형앵커부에 형성된 각각의 부챗살에는 결합선이 형성되어 있는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커.
제 10항에 있어서, 상기 매입앵커부 길이는 150 ∼ 500mm로 형성하고, 선형앵커부의 제1, 2 선형앵커부에 형성된 제1, 2 부챗살 길이는 100 ∼ 300mm로 형성하며, 선형앵커부의 부챗살을 펼쳤을 때의 폭은 100 ∼ 300mm로 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커.
제 10항에 있어서, 상기 선형앵커부의 제2 선형앵커부의 끝단에는 에폭시나 반투명테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재를 더 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커.
탄소섬유앵커를 제작하는 방법에 있어서,

탄성계수가 230KN/㎟이상이며, 인장강도는 3400N/㎟로 이루어지되 24,000개의 탄소섬유로 이루어진 스트랜드를 40 또는 80개로 형성하고, 상기 스트랜드의 양 가장자리로부터 각각 길이가 100 ∼ 300mm인 지점에서 유리섬유사를 이용하여 스트랜드를 3부분으로 구획시켜 길이가 각각 100 ∼ 300mm범위에 있는 제1, 2 선형앵커부로 이루어진 선형앵커부와 길이가 150 ∼ 500mm인 매입앵커부를 형성하고, 상기 선형앵커부에 형성된 제1, 2 선형앵커부의 스트랜드에 의해 형성된 각각의 부챗살에는 유리섬유사로 고정시켜 흐트러지지 않도록 결합선을 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커 제작방법.
제 13항에 있어서, 상기 선형앵커부의 제1 선형앵커부에 형성된 제1 부챗살의 끝단에는 에폭시나 반투명 테이프, 종이테이프 중 어느 하나로 이루어진 고정부재를 더 형성하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커 제작방법.
기둥이 형성된 콘크리트 부재에 결합하여 콘크리트 부재를 보강하기 위해, 다수의 스트랜드로 이루어진 탄소섬유로 형성되되 상기 콘크리트 부재의 기둥에 형성한 천공부에 매입되는 매입앵커부를 형성하고, 상기 매입앵커부의 양측으로는 다수의 스트랜드에 의해 형성되되 결합선과 고정부재를 형성한 부챗살을 포함하는 제 1, 2 선형앵커부를 구성한 선형앵커부로 이루어진 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법에 있어서,

상기 콘크리트 부재의 표면에 프라이머와 에폭시 도포 후 일정한 방향성을 가진 탄소섬유시트를 부착한 상태에서 롤러를 이용하여 탄소섬유시트를 밀착시키고, 상기 탄소섬유시트의 표면에 재차 에폭시를 도포하는 탄소섬유시트 부착단계(S10);

상기 콘크리트 부재의 기둥에 탄소섬유앵커의 매입앵커부를 삽입시킬 수 있도록 천공부를 관통하여 형성하는 천공부 형성단계(S20);

상기 천공부 내부를 에어 블로우나 브러쉬를 이용하여 충분히 청소한 후 관통된 천공부 중 어느 쪽을 마개로 막은 상태에서 프라이머와 수지를 충전하되, 천공부 깊이의 1/2 ∼ 2/3까지 수지를 충전한 후 프라이머 및 수지를 충전한 쪽의 천공부 입구를 마개로 막는 프라이머 및 수지 충전단계(S30);

상기 탄소섬유앵커의 매입앵커부를 수지에 함침시키는 매입앵커부 수지함침 단계(S40);

상기 수지에 함침한 매입앵커부와 상기 매입앵커부의 일측에 형성되어 있는 제1 선형앵커부에 형성된 부챗살을 천공부에 삽입할 수 있을정도의 크기로 포갠 후 상기 제1 선형앵커부와 매입앵커부를 프라이머와 수지가 충전된 천공부에 삽입하여, 제1 선형앵커부가 천공부를 통과한 상태에서 매입앵커부가 천공부에 완전히 매입될 수 있도록 배치하는 탄소섬유앵커의 매입앵커부 매입단계(S50);

상기 매입된 탄소섬유앵커의 매입앵커부의 일측에 형성되어 있는 제1 선형앵 커부의 부챗살을 제2 선형앵커부의 형상과 동일한 크기로 펼쳐 상기 제1, 2 선형앵커부에 수지를 도포한 후, 제1, 2 선형앵커부를 콘크리트 부재에 부착한 탄소섬유시트지의 상측에 배치하여 에폭시를 재차 도포한 상태에서 롤러를 이용해 부착하는 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합단계(S60)로 이루어진 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법.
제 15항에 있어서, 탄소섬유시트 상측에 탄소섬유앵커의 선형앵커부를 결합하는 탄소섬유의 선형앵커부 결합단계 이후, 탄소섬유시트와 탄소섬유앵커의 선형앵커부 결합부위에 상기 탄소섬유시트와 직교하는 방향성을 가진 보조탄소섬유시트를 더 접착하는 것에 특징이 있는 탄소섬유앵커를 이용한 콘크리트 부재 보강공법.