KR101192543B1 - 유사연성 섬유시트, 유사연성 섬유시트 제조장치, 유사연성 섬유시트 제조방법 및 상기 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법 - Google Patents
유사연성 섬유시트, 유사연성 섬유시트 제조장치, 유사연성 섬유시트 제조방법 및 상기 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 유사연성 섬유시트, 유사연성 섬유시트 제조장치, 유사연성 섬유시트 제조방법 및 상기 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것이다.
본 발명의 유사연성 섬유시트는, 탄소섬유와 유리섬유의 혼합비가 1 : 1~9 범위인 보강부가 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 유리섬유로 이루어진 고정용 유리섬유가 상기 보강부에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유사연성 섬유시트 제조장치는, 섬유시트(100a)가 감겨지는 제1 롤러(310)와, 내부에 함침제(321)를 수용하는 함침제 저수조(320)와, 상기 함침제 저수조(320)를 통과한 섬유시트(100b)를 통과시켜 섬유시트(100b) 내부로 묻혀진 함침제(321)가 추가로 함침되도록 하는 중간 롤러부와, 상기 중간 롤러부를 통과한 섬유시트(100c)를 건조시키는 양생조 및 양생된 유사연성 섬유시트(100)를 감아서 보관하는 제5 롤러(370)를 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 유사연성 섬유시트는, 탄소섬유와 유리섬유의 혼합비가 1 : 1~9 범위인 보강부가 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 유리섬유로 이루어진 고정용 유리섬유가 상기 보강부에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유사연성 섬유시트 제조장치는, 섬유시트(100a)가 감겨지는 제1 롤러(310)와, 내부에 함침제(321)를 수용하는 함침제 저수조(320)와, 상기 함침제 저수조(320)를 통과한 섬유시트(100b)를 통과시켜 섬유시트(100b) 내부로 묻혀진 함침제(321)가 추가로 함침되도록 하는 중간 롤러부와, 상기 중간 롤러부를 통과한 섬유시트(100c)를 건조시키는 양생조 및 양생된 유사연성 섬유시트(100)를 감아서 보관하는 제5 롤러(370)를 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유사연성 섬유시트, 유사연성 섬유시트 제조장치, 유사연성 섬유시트 제조방법 및 상기 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열화된 콘크리트 구조물의 내하력을 증대시켜 콘크리트 구조물의 성능을 향상시킬 수 있는 유사연성 섬유시트, 상기 유사연성 섬유시트 제조장치, 유사연성 섬유시트 제조방법 및 상기 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 탄소섬유(고탄성, 고강도), 아라미드 섬유, 유리섬유를 적절한 비율로 혼합해서 직조함으로써 연성율이 크게 증대된 유사연성 섬유시트에 관한 것이며, 또한 이러한 유사연성 섬유시트가 가지고 있는 장점을 최대한 활용하여 과도한 하중이 가해지는 콘크리트 구조물에 유사연성 섬유시트를 적용하여 구조물이 천천히 파괴되도록 함으로써 구조물의 안전성을 증대시킬 수 있게 한 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은 유사 섬유시트에 함침되는 함침제가 섬유시트 사이에 골고루 함침되며, 기존의 기능공이 손으로 섬유시트를 함침하는 방법보다 시공성이 우수하고, 함침제가 섬유시트 내부에 균일하게 침투하여 우수한 유사연성 섬유시트의 품질을 확보할 수 있도록 하는 유사연성 섬유시트 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트는 시멘트, 굵은 골재, 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.
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.
한편, 최근 콘크리트구조물의 형태가 다양화되고 복잡해짐에 따라, 원래의 설계 하중보다 많은 하중이 가해지는 경우가 발생하게 되어 콘크리트 구조물의 강도를 향상시켜야 하는 경우가 종종 발생하는데, 특히 교량의 경우에는 차량이 대형화되면서 중차량에 견딜 수 있는 구조물이 요구됨으로써 성능 개선의 필요성이 절실한 형편이다.
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 되었다.
따라서, 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 철근에 비해 무게가 가볍고, 부식의 위험이 없는 섬유시트(유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 바살트섬유 등)를 이용한 보강방법이 많이 적용되고 있다.
종래의 사용하고 있는 콘크리트 구조물의 보강방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
1980년대 콘크리트 구조물의 내하력 부족에 대응하기 위한 보강방법은 강판접착 공법이나, 외부 프리스트레싱 공법과 같은 강재를 이용한 공법이었다. 그러나 이러한 공법들은 사하중이 증가하고, 상대적으로 낮은 강성, 부식발생, 보강구조물 주변의 손상 등과 같은 문제점을 가지고 있다. 따라서 1980년 후반부터 섬유시트(탄소섬유시트, 유리섬유시트, 아라미드섬유시트)를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법이 선진국을 중심으로 상용화되었고, 이후 국내에도 도입되었다.
상기한 섬유시트는 높은 강성과 탄성계수를 갖고 있기 때문에 콘크리트 보강재로서 매우 우수한 역학적 특성을 가지고 있다.
즉, 하중이 가해지는 콘크리트 구조물에 외부로부터 열화인자가 침입하고, 시간이 지남에 따라서 콘크리트 내부의 철근들이 부식하면서 외부에서 작용하는 하중을 충분히 견디지 못할 경우에 철근 대용으로 섬유시트를 부착해서 콘크리트 구조물이 원래의 기능을 발휘할 수 있도록 한다.
통상, 열화된 콘크리트 구조물에 하중(P)이 가해지면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 보(180)의 밑면에 휨모멘트가 발생하고, 보(180)의 하부에 설치된 철근이 부식으로 인하여 충분히 견디지 못해서 보강량을 늘리게 되는데, 이 경우 대개 유사연성 섬유시트로 보(180) 밑면의 전단면을 1겹 혹은 2겹으로 감싸는 형식으로 보강을 하고 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 단일의 섬유(유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 바살트섬유 등 중 어느 하나)로 이루어진 섬유시트 보강재(10)를 콘크리트 구조물(1)의 보강부위에 접착제(5) 등을 이용하여 부착시키고 있다.
상기한 종래의 섬유시트 보강재(10)는 철근과 다르게, 선형으로 거동하며, 변형율이 극히 제한적이어서 취성파괴를 하게 된다. 이러한 재료의 특성으로 인해 콘크리트 구조물에 하중이 과다하게 작용할 경우에 급속하게 파손되고, 보강면 단부에서 섬유시트 보강재가 탈락하면서, 콘크리트 구조물의 안전성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 철근보다 가벼운 섬유를 사용함으로써 경량화를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 탄소섬유(고탄성, 고강도), 아라미드 섬유, 유리섬유를 적절한 비율로 혼합해서 직조함으로써 연성율이 증대되어 선형 거동으로 인한 급격한 취성파괴를 방지하는 유사연성 섬유시트 및 상기 유사연성 섬유시트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 유사연성 섬유시트가 가지고 있는 장점을 최대한 활용하여 과도한 하중이 가해지는 콘크리트 구조물에 유사연성 섬유시트를 적용하여 구조물이 천천히 파괴되도록 하여 구조물의 안전성을 증대시킬 수 있게 한 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 섬유시트의 연성 거동을 확보하기 위해서 유사연성의 섬유시트를 제조함과 더불어, 함침제가 섬유시트 내부에 균일하게 침투하여 우수한 유사연성 섬유시트의 품질을 확보하도록 하는 유사연성 섬유시트 제조장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유사연성 섬유시트는 탄소섬유와 유리섬유의 혼합비가 1 : 1~9 범위인 보강부가 폭 방향을 따라 일렬로 직조되고, 유리섬유로 이루어진 고정용 유리섬유가 상기 보강부에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유사연성 섬유시트 제조장치는, 섬유시트(100a)가 감겨지는 제1 롤러(310)와, 내부에 함침제(321)를 수용하는 함침제 저수조(320)와, 상기 함침제 저수조(320)를 통과한 섬유시트(100b)를 통과시켜 섬유시트(100b) 내부로 묻혀진 함침제(321)가 추가로 함침되도록 하는 중간 롤러부(380)와, 상기 중간 롤러부(380)를 통과한 섬유시트(100c)를 건조시키는 양생조와, 양생된 유사연성 섬유시트(100)를 감아서 보관하는 제5 롤러(370)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 합침제 저수조(320)는 내부에는 함침제(321)가 수용되며, 함침제(321)로는 예컨대, 에폭시를 사용한다. 이때, 상기 함침제 저수조(320)에 수용되는 함침제(321)는 일정 높이를 유지하도록 하여 상기 제1 롤러(310)에 감겨진 섬유시트(110a)가 저수조(320)의 내부로 통과될 시 함침제(321)가 섬유시트(110a)에 용이하게 함침되도록 한다.
본 발명의 상기 중간 롤러부(380)는 전방의 제2 롤러(330)와, 중간에 위치한 제3 롤러(340) 및 후방의 제4 롤러(350)로 이루어지며, 상기 각 롤러(330,340,350)는 서로 반대방향으로 회전을 하며 구름접촉을 하는 구조로 형성된다.
상기 중간 롤러부(380)의 각 롤러(330,340,350)의 사이 간격은 통과하는 섬유시트의 두께보다 작은 크기로 형성되게 하는 것이 바람직하다.
상기 중간 롤러부(380)의 제2 롤러(330)는 진동이 이루어지는 구조를 갖도록 하여 유사연성 섬유시트의 내부로 합침제가 골고루 퍼져나가도록 하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유사연성 섬유시트 제조방법은, 유사연성 섬유시트 제조장치의 제1 롤에 감겨져 있는 섬유시트를 함침제 저수조를 통과시켜 섬유시트에 함침제가 스며들게 하는 단계와, 상기 함침제 저수조를 통과한 섬유시트가 서로 반대 방향으로 회전하는 중간 롤러부 사이로 통과시키는 단계와, 상기 중간 롤러부를 통과한 섬유시트를 양생조로 통과시켜 섬유시트의 양생속도를 조절하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유사연성 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법은, 콘크리트 구조물의 보강 부위를 치핑하는 단계와, 유사연성 섬유시트를 콘크리트 구조물의 보강부위 면적에 맞게 재단하는 단계와, 상기 재단된 유사연성 섬유시트를 함침제 저수조에 합침시켜 섬유시트에 함침제가 함침되도록 하는 단계와, 콘크리트 구조물상의 예정된 보강 부위의 표면에 부착력을 확보하기 위한 프라이머 접착제를 도포하는 단계와, 상기 유사연성 섬유시트를 콘크리트 구조물의 보강이 필요한 부위에 부착하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 보강부위를 치핑하는 단계는 보강을 필요로 하는 부위에 그라인드, 물세척 등을 이용해서 표면을 깨끗하게 정리하고, 열화된 콘크리트 부위는 제거하여 표면에 부착력이 확보되게 하는 과정을 포함하도록 한다.
본 발명에 의하면, 유사연성 섬유시트의 파단변형율이 다른 탄소섬유 또는 아라미드섬유와 유리섬유의 혼합비가 각각 1 : 1~9 범위인 보강부가 길이 방향을 따라 빈틈없이 연이어서 일렬로 직조되고, 연성이 우수한 함침제를 이용해서 파괴시에 섬유시트의 변형율이 높아지므로 구조적인 안전성을 갖는다. 특히 두 가지 이상의 섬유를 적절한 비율로 혼합하여 제조함으로서 최대하중의 작용시 선형거동에 의한 급격한 파괴를 방지하고, 연성적으로 파괴되도록 함으로서 콘크리트 구조물 보강공법의 안전성을 높이는 효과를 발휘한다.
또한, 함침제가 묻혀진 섬유시트가 이동하는 다수개의 중간 롤러부에 있어서, 전방의 제2 롤러에 진동을 발생시키는 기능이 있도록 하여 함침제의 유사연성 섬유시트 내부로의 유입이 잘 이루어지게 되고, 함침제가 섬유시트에 균일하게 분포됨에 의해 우수한 품질의 유사연성 섬유시트를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 콘크리트 구조물 보의 보강 부위의 일측면에 프라이머 접착제를 도포한 후, 종래의 섬유시트를 부착시켜 콘크리트 구조물을 보강한 상태를 도시한 사시도,
도 2는 콘크리트 구조물을 보강하기 위해 사용되는 본 발명의 유사연성 섬유시트의 직조형태를 도시한 도면,
도 3은 콘크리트 구조물의 보에 본 발명의 유사연성 섬유시트를 부착시킨 상태에서 보에 하중을 가하는 상태를 도시한 개략도,
도 4는 본 발명의 유사연성 섬유시트에 있어서, 탄소섬유와 유리섬유의 조합비율에 따른 탄성계수, 인장강도, 파단변형률 관계를 나타낸 표,
도 5a는 콘크리트 구조물의 보에 차량이 통과하면서 하중이 가해지는 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 5b는 상기 도 5a에 도시된 콘크리트 구조물의 보 하면에 본 발명의 유사연성 섬유시트를 1겹 보강한 상태를 도시한 도면,
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트의 제조공정 과정을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트의 제조과정의 순서를 나타낸 플로챠트임.
도 2는 콘크리트 구조물을 보강하기 위해 사용되는 본 발명의 유사연성 섬유시트의 직조형태를 도시한 도면,
도 3은 콘크리트 구조물의 보에 본 발명의 유사연성 섬유시트를 부착시킨 상태에서 보에 하중을 가하는 상태를 도시한 개략도,
도 4는 본 발명의 유사연성 섬유시트에 있어서, 탄소섬유와 유리섬유의 조합비율에 따른 탄성계수, 인장강도, 파단변형률 관계를 나타낸 표,
도 5a는 콘크리트 구조물의 보에 차량이 통과하면서 하중이 가해지는 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 5b는 상기 도 5a에 도시된 콘크리트 구조물의 보 하면에 본 발명의 유사연성 섬유시트를 1겹 보강한 상태를 도시한 도면,
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트의 제조공정 과정을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트의 제조과정의 순서를 나타낸 플로챠트임.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트의 직조형태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 유사연성 섬유시트(100)는 탄소섬유(고탄성, 고강도)(110) 또는 아라미드섬유와 유리섬유(130)의 체적비가 각각 1 : 1~9 범위인 보강부(150)가 길이 방향을 따라 빈틈없이 연이어서 일렬로 직조하고, 보강 방향의 섬유 간격 및 모양을 유지하기 위해서 고정용 유리섬유(160)가 상기 보강부(150)에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트(sheet) 형상으로 제조된다. 이때 상기 유리섬유(130)는 약 1.0cm 정도의 간격으로 서로 교차하면서 직조되게 하여 보강부(150)의 유리섬유(130)가 일정한 방향과 간격을 유지하여 견고한 구조를 갖도록 한다. 길이 방향의 섬유는 서로 빈틈없이 이어지며, 직교하는 섬유와 지속적으로 일정한 간격으로 교차를 반복하면서 서로의 간격 및 모양이 유지되도록 한다. 따라서 보강부(150)와 고정용 유리섬유(160)가 견고하게 결합되고, 상기 섬유들은 고정용 유리섬유(160)가 상기 보강부(150)에 대해 직교하는 방향으로 일렬로 직조되어 시트 형상으로 제조된다.
이러한 모양으로 직조된 섬유는 보강부(150) 사이와 고정용 유리섬유(160) 사이에 일정한 틈새가 주어짐으로써 이곳을 통해서 함침제(321)인 엑폭시가 섬유시트(100)에 흡수되면서 양생된다.
도 3은 콘크리트 구조물의 보에 본 발명의 유사연성 섬유시트를 부착시킨 상태에서 보에 하중을 가하는 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 유사연성 섬유시트에 있어서, 탄소섬유와 유리섬유의 조합비율에 따른 탄성계수, 인장강도, 파단변형률을 각각 나타낸 표이다.
상기 도면을 함께 참조하면, 본 발명의 유사연성 섬유시트(100)를 콘크리트 보(180)의 하면에 접착제(170)를 이용해서 부착시킨 후에 하중을 가해서 유사연성 섬유시트(100)가 하중에 견디는 정도를 알아보기 위해 유사연성 섬유시트(100)로 보강된 콘크리트 보에 하중(P)을 순차적으로 높인다.
인가되는 하중의 크기에 따라서 유사연성 섬유시트(100)에 작용하는 변형율을 측정하기 위해서 유산연성 섬유시트(100)의 하면에 변형 측정 게이지를 설치하여 하중에 따른 유사연성 섬유시트(100)의 변형을 실시예를 통해서 규명한 것이다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래에 한 가지 섬유만을 이용해서 직조한 섬유는 파단변형율이 탄소섬유는 0.0154, 유리섬유는 0.0225 이고, 탄소섬유와 유리섬유를 혼합한 유사연성 섬유시트의 파단변형율은 0.0202에서 0.0280의 범위에 있다.
본 발명의 유사연성 섬유시트(100)는 탄소섬유(110)와 유리섬유(130)의 혼합비율(체적비)이 1 : 1～9로 직조된 것으로, 탄소섬유로만 직조된 섬유시트에 비해서 파단변형율이 우수하고, 유리섬유로만 직조된 섬유시트와 비교하면, 탄소섬유(110)와 유리섬유(130)의 혼합비율이 1 : 5까지는 유리섬유로만 직조된 섬유시트가 우수하고, 탄소섬유와 유리섬유의 혼합비율이 1 : 6-9까지는 유사연성 섬유시트(100)가 우수한 것을 알 수 있다.
인장강도에 있어서, 탄소섬유 시트가 1,253MPa로서 가장 우수하고, 유사연성 섬유시트(100)도 비율이 탄소섬유와 유리섬유의 혼합비율이 1 : 1-6까지는 유리 섬유시트에 비해 우수하고, 탄소섬유와 유리섬유의 혼합비율이 1 : 7-9까지는 유리섬유 시트에 비해 낮아지게 된다. 즉, 유리섬유의 양이 증가할수록 인장강도는 감소한다.
그러나 탄성계수시험에서는, 본 발명의 유사연성 섬유시트(100)가 유리섬유 시트에 비해서 현저히 높은 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트(100)는 탄성계수가 기존의 유리섬유시트에 비해서 우수함으로 구조물의 강성을 높일 수 있고, 파단변형율이 탄소섬유에 비해서 현저히 높으므로 구조물의 내진보강에 유리하게 적용할 수 있다.
도 5a는 콘크리트 구조물의 보에 차량이 통과하면서 하중이 가해지는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5b는 상기 도 5a에 도시된 콘크리트 구조물의 보 하면에 본 발명의 유사연성 섬유시트를 1겹 보강한 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 유사연성 섬유시트(100)는 앞에서 설명한 바와 같이, 탄소섬유(110)와 유리섬유(130)가 일정비율(1 : 1～9)로 혼합되어 형성된 것으로, 콘크리트 보(180)의 저부면에 결착될 경우, 콘크리트 보의 휨 변형을 보강하는 역할을 한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물의 보(180) 상부면상에 위에 아래 방향으로 하중이 가해질 경우, 가해지는 하중의 크기가 증가함에 따라 콘크리트 보(180)가 휘어져서 휨 모멘트가 발생하게 된다. 이때 상기 휨 모멘트는 보(180)의 가운데 부위에서 가장 많이 발생하고, 보(180)의 양측 단부쪽으로 갈수록 휨 모멘트가 감소한다.
따라서, 본 발명의 유사연성 섬유시트(100)는 휨 모멘트가 작용하는 부위에 부착됨으로써 구조물을 보강하게 된다. 상기 유사연성 섬유시트(100)의 보강량에 따 1겹 또는 2겹 이상으로 부착할 수 있으며, 결국, 보(180)에 가해지는 하중을 견디기 위한 것이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 유사연성 섬유시트 제조장치를 사용하여 유사연성 섬유시트에 함침제를 함침시키는 작업과정을 도시한 도면이고, 도 6b는 상기 도 6a 의 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 유사연성 섬유시트 제조장치(300)는 초기 상태의 유사연성 섬유시트(100a)가 감겨지는 제1 롤러(310)와, 내부에 에폭시를 수용하여 상기 제1 롤러(310)에 감겨진 유사연성 섬유시트(110a)가 내부를 통과하여 지나감으로써 함침제(321)가 함침되도록 하는 함침제 저수조(320)와, 상기 함침제(321)가 합침된 상태의 유사연성 섬유시트(100b)를 통과시켜 유사연성 섬유시트 내부로 함침제(321)가 균일하게 함침되도록 하는 중간 롤러부(380)와, 상기 중간 롤러부(380)를 통과한 유사연성 섬유시트(100c)를 건조시키는 양생조(미도시)와, 상기 양생조를 통과하여 건조된 상태의 완성된 유사연성 섬유시트(100)를 최종적 감아 보관하는 제5 롤러(370)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 구성중 함침제 저수조(320)는 내부에 함침제(321)인 에폭시를 수용하며, 내부로 제1 롤러(210)에서 풀려나온 유사연성 섬유시트(100a)가 들어오게 된다.
상기 함침제 저수조(320)를 통과하여 나온 유사연성 섬유시트(도 6a의 100b)는 다시 중간 롤러부(380)로 들어간다. 상기 중간 롤러부(380)는 도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같이, 다수개의 롤러, 예컨대, 전방의 제2 롤러(330)와, 중간에 위치한 제3 롤러(340) 및 후방의 제4 롤러(350)로 이루어지며, 상기 각 롤러(330,340,350)는 서로 반대방향으로 회전을 하면서 구름접촉을 하며, 구름접촉시 압력은 각 롤러(330,340,350)의 사이를 통과하는 유사연성 섬유시트(100)의 두께가 1.2mm 인 점을 감안하여 각 롤러(330,340,350)간의 사이는 1mm 정도가 유지되도록 한다.
한편, 상기 중간 롤러부(380)의 각 롤러(330,340,350)에 있어서, 전방에 위치한 제2 롤러(330)는 자체 진동이 이루어지는 구조를 갖는다. 즉, 상기 제2 롤러(330)가 진동할 수 있는 기능을 구비함으로써 함침제(321)의 쏠림 현상이나 함침제(321)가 침투하지 못하는 경우를 배제할 수 있도록 하였다.
상기 함침제 저수조(320)를 통과한 섬유시트(100b)는 세 개의 롤러로 이루어진 중간 롤러부(380)를 통과하면서 함침이 이루어지고, 양생조에 구비된 가열기(360)를 통해서 양생이 촉진된다.
참고로, 본 발명의 유사연성 섬유시트(100)에 있어서, 섬유시트의 연성을 확보하기 위해서는 섬유의 구성 및 배열뿐 아니라, 유사연성 섬유시트(100)를 콘크리트 구조물의 보강부위에 접착하는 접착제의 물성치도 유사연성 섬유시트(100)의 연성에 중요한 영향을 미친다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 유사연성 섬유시트 제조장치를 이용하여 유사연성 섬유시트를 제조하기 위한 작업 과정을 이하에서 살펴보기로 한다.
먼저, 제1 롤(310)에 감겨져 있는 섬유시트(100a)를 함침제 저수조(320)의 입구에 위치시킨다.
첫 단계에서는, 함침제(321)를 수용하고 있는 저수조(320)를 통과해서 섬유시트(100a)에 함침제(321)가 충분히 스며들도록 하고, 두 번째 단계에서는 섬유시트(100b)가 서로 반대 방향으로 회전하는 세 개의 롤로 구성된 중간 롤러부(380)의 각 롤러(330,340,350)의 사이를 통과하면서 섬유시트에 묻혀져 있는 함침제(321)가 섬유시트의 내부로 추가적으로 함침되도록 한다. 즉, 첫 번째 위치의 제2 롤러(330)와 위치의 제3 롤러(340)를 통과할 때에는 제2 롤러(330)의 진동기능에 의해 섬유시트(100b)에 묻혀진 함침제(321)가 섬유시트(100b)에 골고루 퍼지면서 함침되도록 하고, 또한 함침제(321)의 뭉침 현상이 제거된다.
그리고 상기 제3 롤러(340)와 제 4 롤러(340)를 통과할 때에는 첫번째 위치의 제2 롤러(330)를 통과할 때에 함침이 완전히 이루어지지 않고 남아 있는 함침제(321)가 섬유시트 내부로 균일하게 퍼져서 완전히 함침될 수 있도록 한다. 상기 함침제(321)의 함침이 완료된 섬유시트(100c)는 가열기(360)가 위치한 양생조(미도시)로 이동되면서 열을 공급받아 건조됨에 의해 양생 된다. 즉, 제4 롤러(350)를 통과한 섬유시트(100c)는 따뜻한 공기가 공급되는 양생조(미도시)를 통과하면서 양생기간이 빨라지게 되는데, 여름과 같이 대기온도가 높은 경우에는 양생온도를 낮추고, 반대로 기온이 떨어지는 겨울에는 온도를 높여서 양생을 촉진시킨다.
따라서 본 발명에서는, 상기 양생조 내에 설치된 가열기(360)의 온도를 조절하여 양생속도를 조절할 수 있어 추운 날씨에도 작업이 가능하며, 열악한 환경에서도 우수한 품질을 유지할 수 있게 된다.
양생조를 통과한 섬유시트는 본 발명의 유사연성 섬유시트(100)로 형성되며, 제5 롤러(370)에 감겨지고, 두루마리 형태로 감아서 현장으로 옮겨지게 되어 숙련되지 않은 노무자도 쉽게 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 유사연성 섬유시트의 제조 및 콘크리트 구조물의 보강을 위한 유사연성 섬유시트의 부착 방법의 순서를 나타낸 플로우챠트이다.
먼저, 콘크리트 구조물에 있어서 보강을 필요로 하는 부위를 치핑한다(단계 S1). 즉, 콘크리트 구조물의 예정된 보강부위에 그라인드, 물세척 등을 이용해서 표면을 깨끗하게 정리하고, 열화된 콘크리트 부위는 제거하여 표면이 충분히 부착력을 확보할 수 있는 상태가 되도록 한다.
다음에, 유사연성 섬유시트를 콘크리트 구조물의 보강부위 면적에 맞게 적절한 크기로 재단한 이후(단계 S2), 상기 재단된 유사연성 섬유시트를 에폭시 함침제 저수조에 합침시켜 섬유시트 내부로 함침제가 스며들도록 한다(단계 S3).
다음, 콘크리트 구조물상의 예정된 보강 부위의 표면이 적절한 부착력을 갖도록 위해서 보강 부위의 표면에 프라이머 접착제를 도포한 후(단계 S4), 유사연성 섬유시트(100)를 상기 보강 부위에 부착시킨다(단계 S5).
일정기간(약 7일) 동안 열을 가하여 건조시킴에 의해 유사연성 섬유시트를 양생시키면(단계 S6), 상기 유사연성 섬유시트(100)가 보강성능을 발휘하게 된다.
상기한 본 발명의 유사연성 섬유시트를 이용한 섬유부착 공법은 다른 공법에 비하여 시공성 및 경제성이 우수하여 근래에 들어와서 많이 사용하고 있으며, 보강성능이 우수한 것으로 알려져 있다.
본 발명은 상기에서 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 유사연성 섬유시트
170 : 접착제
180 : 콘크리트 구조물의 보
300 : 유사연성 섬유시트 제조장치
310,330,340,350,370 : 롤러
320 : 함침제 저수조
380 : 중간 롤러부
170 : 접착제
180 : 콘크리트 구조물의 보
300 : 유사연성 섬유시트 제조장치
310,330,340,350,370 : 롤러
320 : 함침제 저수조
380 : 중간 롤러부
Claims (9)
- 삭제
- 유사연성 섬유시트 제조장치로서,
섬유시트(100a)가 감겨지는 제1 롤러(310)와,
내부에 함침제(321)를 수용하는 함침제 저수조(320)와,
상기 함침제 저수조(320)를 통과한 섬유시트(100b)를 통과시켜 섬유시트(100b) 내부로 묻혀진 함침제(321)가 추가로 함침되도록 하는 중간 롤러부(380)와,
상기 중간 롤러부(380)를 통과한 섬유시트(100c)를 건조시키는 양생조와,
양생된 유사연성 섬유시트(100)를 감아서 보관하는 제5 롤러(370)를 포함하는 유사연성 섬유시트 제조장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 중간 롤러부(380)는 전방의 제2 롤러(330)와, 중간에 위치한 제3 롤러(340) 및 후방의 제4 롤러(350)로 이루어지며, 상기 각 롤러(330,340,350)는 서로 반대방향으로 회전을 하며 구름접촉을 하는 유사연성 섬유시트 제조장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 중간 롤러부(380)의 각 롤러(330,340,350)간의 사이 간격은 그 내측을 통과하는 섬유시트의 두께보다 작은 크기로 형성되는 유사연성 섬유시트 제조장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 중간 롤러부(380)의 제2 롤러(330)는 진동이 이루어지는 구조를 갖는 유사연성 섬유시트 제조장치. - 유사연성 섬유시트 제조방법으로서,
상기 청구항 2 기재의 유사연성 섬유시트 제조장치의 제1 롤러(310)에 감겨져 있는 섬유시트를 함침제 저수조(320) 안으로 통과시켜 섬유시트에 함침제가 스며들게 하는 단계와,
상기 함침제 저수조(320)를 통과한 섬유시트가 서로 반대 방향으로 회전하는 중간 롤러부(380)의 사이로 통과시키는 단계와,
상기 중간 롤러부(380)를 통과한 섬유시트를 양생조로 통과시켜 섬유시트의 양생속도를 조절하는 단계를 포함하는 유사연성 섬유시트 제조방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 중간 롤러부(380)는 세개의 롤러로 구성되고, 전방의 첫번째 위치에 있는 제2 롤러(330)는 회전과 동시에 진동이 함께 이루어져 함침제의 섬유시트 내부로의 유입이 이루어지도록 하는 유사연성 섬유시트 시트 제조방법. - 삭제
- 삭제
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