KR101308513B1 - 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법 - Google Patents

격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연결사를 이용하여 탄소섬유 또는 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유를 격자형을 형성한 격자형 섬유 메쉬를 이용하되, 섬유보강 시멘트 모르타르에 식물성 아교를 첨가하여 내진보강을 하도록 구성함으로써, 인장강도 및 탄성계수가 높은 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 또는 탄소 섬유로 이루어진 격자형 섬유 메쉬와 섬유보강 무기계 시멘트 모르타르를 이용하여 건축물과 같은 건축 구조물과 교량, 터널, 거더박스, 공동구와 같은 토목 구조물을 포함하는 건설 구조물을 보강함으로써 건설 구조물의 일반 보강 및 고강도의 내진보강이 모두 가능하고, 식물성 아교 성분 및 강도 개선을 위한 다수의 성분을 포함하고 있는 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용하여 건설 구조물에 격자형 섬유 메쉬을 부착시키기 때문에, 친환경적이면서 내화성을 높일 수 있으며, 격자형 섬유 메쉬를 부착하기 위한 섬유보강 시멘트 모르타르는 습윤면에서도 부착력이 강하여 습한 지역의 구조물 보강에도 적용 가능함은 물론, 건설 구조물의 바탕면 작업시 평탄작업을 하지 않더라도 작업이 가능함은 물론, 벽체와 기둥 또는 슬라브와 기둥으로 이루어진 건설 구조물일 경우 벽체 또는 슬라브의 보강시 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 섬유 앵커를 적용해 벽체 또는 슬라브와 기둥을 일체화시켜 보강하여, 벽체 또는 슬라브 구조물이 붕괴시간을 지연시킬 수 있는 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법을 제공한다.

Description

격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법{Seismic Retrofitting, Structural Reinforcing and Repairing of Building and Concrete Structures by using Fiber Mesh Grid and Fiber Reinforced Cementitious Matrix Composite}
본 발명은 건설 구조물의 내진 보강을 위한 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 인장강도 및 탄성계수가 높은 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 또는 탄소 섬유로 이루어진 격자형 섬유 메쉬와 섬유보강 무기계 시멘트 모르타르를 이용하여 건축물과 같은 건축 구조물과 교량, 터널, 거더박스, 공동구와 같은 토목 구조물을 포함하는 건설 구조물을 보강함으로써 건설 구조물의 일반 보강 및 고강도의 내진보강이 모두 가능하고, 식물성 아교 성분 및 강도 개선을 위한 다수의 성분을 포함하고 있는 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용하여 건설 구조물에 격자형 섬유 메쉬를 부착시키기 때문에, 친환경적이면서 내화성을 높일 수 있으며, 격자형 섬유 메쉬를 부착하기 위한 섬유보강 시멘트 모르타르는 습윤면에서도 부착력이 강하여 습한 지역의 구조물 보강에도 적용 가능함은 물론, 건설 구조물의 바탕면 작업시 평탄작업을 하지 않더라도 작업이 가능함은 물론, 벽체와 기둥 또는 슬라브와 기둥으로 이루어진 건설 구조물일 경우 벽체 또는 슬라브의 보강시 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole)섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 섬유 앵커를 적용해 벽체 또는 슬라브와 기둥을 일체화시켜 보강하여, 벽체 또는 슬라브 구조물의 붕괴시간을 지연시킬 수 있는 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법에 관한 것이다.
내진보강이란 지진에 저항하기 위한 건설 구조물의 내진 성능이 부족하다고 판단 되었을 경우 피해를 최소화하여 건설 구조물의 붕괴방지 및 지진 후의 기능유지, 건설 구조물의 유, 무형의 가치를 보전하기 위해 실시하는 공법이다.
상기와 같은 내진보강을 위한 공법은 강판을 접착하는 공법, 섬유시트를 부착하는 공법, 앵커로 고정하는 공법 등 다양한 형태로 이루어지고 있다.
여기서, 상기 공법 중 격자형 섬유 메쉬를 이용한 공법은 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등이 이용되고 있다.
상기와 같은 내진 보강공법에 대한 종래의 기술은 대한민국 등록특허 10-0761511호(2007.09.18.) 『복합섬유판과 고강도 그물망을 이용한 콘크리트구조물 내진보강공법』에서 확인할 수 있다.
상술한 등록특허는 콘크리트 구조물에 격자형상의 유리섬유와 복합섬유판을 타카 또는 고정핀을 이용하여 설치하고, 콘크리트 구조물과 복합섬유판과의 사이에 접착수지를 충전하여 복합섬유를 부착하여 공법을 완료하도록 구성되어 있다.
하지만, 상술한 등록특허는 유기용제인 접착수지를 사용하여 유리섬유 및 복합섬유판을 부착하기 때문에 친환경적이지 못하며, 화재 발생시 콘크리트 구조물보다 상대적으로 유리전이온도가 낮은 접착수지가 녹아내리게 되면서 복합섬유 및 유리섬유의 탈락이 이루어지는 문제가 있다.
특히, 일반적으로 탄소 섬유 및 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유는 인장강도나 탄성계수 등이 아라미드 섬유, 강철에 비해 상대적으로 높게 형성되어 있으나, 이를 단독으로 격자망을 형성하기가 어려워 상술한 바와 같이 상대적으로 강도가 낮은 유리섬유를 통해 격자망을 형성하게 되는데, 이렇게 형성된 유리 섬유 위에 플레이트판 형태의 복합섬유판을 고정할 경우 이형재질 간의 접착력이 저하되어 내진 보강이 원활히 이루어질 수 없는 문제가 발생하게 되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 격자형 섬유 메쉬는 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 반복적으로 교차되어 격자망 형태로 형성되며, 상기 종방향 섬유와 횡방향 섬유를 지지할 수 있도록 종방향과 횡방향으로 다수의 연결사(絲)가 종방향 섬유 및 횡방향 섬유의 위, 아래로 교차되어 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬의 종방향 섬유와 횡방향 섬유는 탄소섬유 또는 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬의 종방향 섬유 및 횡방향 섬유와 연결사가 서로 결합되도록 종방향 섬유 및 횡방향 섬유와 연결사가 교차되는 부분에 접착제가 도포되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬의 연결사(絲)는 폴리프로필렌(polypropylene)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법은 건설 구조물의 표면을 정리하는 바탕면 정리단계와; 상기 바탕면 정리단계에서 정리된 건설 구조물 표면에 섬유보강 시멘트 모르타르를 도포하여 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 층을 형성하는 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계와; 상기 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계에서 도포한 섬유보강 시멘트 모르타르에 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole)섬유 또는 탄소섬유 중 선택된 어느 하나의 섬유로 이루어진 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 반복적으로 교차되어 격자망 형태로 형성되고, 상기 종방향 섬유와 횡방향 섬유를 지지할 수 있도록 종방향과 횡방향으로 폴리프로필렌 재질로 이루어진 다수의 연결사(絲)가 종방향 섬유 및 횡방향 섬유의 위, 아래로 교차되어 구성되되, 종방향 섬유 및 횡방향 섬유와 연결사가 교차되는 부분에 접착제가 도포되어 있는 격자형 섬유 메쉬를 부착하는 격자형 섬유 메쉬 부착단계와; 상기 격자형 섬유 메쉬의 상측으로 섬유보강 시멘트 모르타르를 도포하여 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 층을 형성하는 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법의 격자형 섬유 메쉬 부착단계에서의 격자형 섬유 메쉬의 종방향 섬유와 횡방향 섬유는 보강하고자 하는 건설 구조물의 보강력에 따라 격자 간격을 조정하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법은 건설 구조물의 보강 강도에 따라 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계, 격자형 섬유 메쉬 부착단계, 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계를 1회 이상 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법에서 섬유보강 시멘트 모르타르는, 포졸란 시멘트 46 ∼ 55중량%, 식물성 아교 7 ∼ 12중량%, 메틸셀룰로오스 0.1 ∼ 0.3중량%, 유리섬유 필라멘트 0.1 ∼ 0.3중량%, 입도 0.4 ∼ 0.6mm인 석영 25 ∼ 30중량%, 유동화제 0.3 ∼ 0.7중량%, 실리카 흄 3 ∼ 7중량%, 수축방지 첨가제 2.5 ∼ 3.7중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법의 바탕면 정리단계에서 건설 구조물의 상태가 건조할 경우 물을 분사할 수 있는 장비를 통해 건설 구조물 표면에 물을 분사하는 물 분사 단계가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법은 건설 구조물 중 어느 하나의 구조물과 다른 하나의 구조물을 연결하고자 할 경우에는 연결하고자 하는 어느 하나의 건설 구조물에 홀을 뚫은 후 일단은 봉 형태로 이루어진 매입 앵커부를 형성하고, 상기 매입 앵커부에서 연장된 타단에는 부채꼴 형상으로 이루어진 선형 앵커부로 이루어진 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 재질로 구성된 섬유 앵커의 매입 앵커부를 홀에 삽입하여 섬유보강 시멘트 모르타르를 메움 작업한 상태에서 다른 하나의 건설 구조물의 바탕면 정리단계, 접착용 모르타르 도포단계, 격자형 섬유 메쉬 부착단계, 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계를 실시한 후 섬유 앵커의 부채꼴 형상의 선형 앵커부를 펼쳐 다른 하나의 건설 구조물에 부착시킨 상태에서 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용해 마감하는 섬유 앵커 결합단계;가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법은 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계 이후에 표면을 도장 처리하여 도장층을 형성하는 표면 도장단계;가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인장강도 및 탄성계수가 높은 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 또는 탄소 섬유로 이루어진 격자형 섬유 메쉬와 섬유보강 무기계 시멘트 모르타르를 이용하여 건축물과 같은 건축 구조물과 교량, 터널, 거더박스, 공동구와 같은 토목 구조물을 포함하는 건설 구조물을 보강함으로써 건설 구조물의 일반 보강 및 고강도의 내진보강이 모두 가능하다.
또한, 식물성 아교 성분 및 강도 개선을 위한 다수의 성분을 포함하고 있는 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용하여 건설 구조물에 격자형 섬유 메쉬를 부착시키기 때문에, 친환경적이면서 내화성을 높일 수 있다.
그리고 격자형 섬유 메쉬를 부착하기 위한 섬유보강 시멘트 모르타르는 습윤면에서도 부착력이 강하여 습한 지역의 구조물 보강에도 적용 가능함은 물론, 건설 구조물의 바탕면 작업시 평탄작업을 하지 않더라도 작업이 가능하다.
아울러, 벽체와 기둥 또는 슬라브와 기둥으로 이루어진 건설 구조물일 경우 벽체 또는 슬라브의 보강시 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 섬유 앵커를 적용해 벽체 또는 슬라브와 기둥을 일체화시켜 보강하여, 벽체 또는 슬라브 구조물이 붕괴시간을 지연시킬 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 A부 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계를 도시한 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 격자형 섬유 메쉬 부착단계를 도시한 상태도.
도 5는 본 발명에 따른 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계를 도시한 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 섬유 앵커의 구조를 도시한 평면도.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 섬유 앵커 결합단계를 도시한 평면도이고, (b)는 정면도.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 1에서와 같이 격자형 섬유 메쉬(10)는 종방향 섬유(11)와 횡방향 섬유(12)가 반복적으로 교차하여 내측에 공간부(E)를 형성하고 격자형상을 형성하고 있다.
또한, 본 발명에서의 격자형 섬유 메쉬(10)는 상술한 종방향 섬유(11)와 횡방향 섬유(12)가 일정한 간격으로 배열될 수 있도록 연결사(絲)(13)가 형성되어 있다.
이러한, 연결사(13)는 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)와 동일한 방향으로 연장되어 형성되며, 이때에, 상기 연결사(13) 들은 서로 위, 아래로 교차되어 배열된다.
특히, 상기 연결사(13)와 종방향 섬유(11) 또는 횡방향 섬유(12)와 교차되는 부분에는 접착제(14)가 도포되어 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)와 결합됨으로써, 종방향 섬유(11)와 이웃하는 다른 하나의 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)와 이웃하는 다른 하나의 횡방향 섬유(12)가 서로 일정한 간격을 유지하는, 다시 말해, 격자망 형상의 흐트러짐이 발생하지 않은 상태로 구성된다.
여기서, 상기 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)는 탄소 섬유로 이루어지거나 또는 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유로 구성될 수 있으며, 연결사(13)는 폴리프로필렌 재질로 구성된다.
상기와 같은 격자형 섬유 메쉬(10)를 이용하여 건설 구조물의 보강 또는 내진 보강을 위한 공법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
우선, 본 발명에서 보강 또는 내진 보강하기 위한 건설 구조물(1)은 교량의 교각이나 교량 상판과 같은 토목 구조물이나 건물의 적벽돌 또는 콘크리트 구조물로 이루어진 벽체, 기둥, 슬라브, 슬라브의 보와 같은 건축 구조물을 통칭한다.
상기와 같은 건설 구조물을 보강하기 위한 공법을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 건설 구조물(1)의 표면의 바탕면을 정리한다.(바탕면 정리단계)
상기 건설 구조물(1) 표면의 바탕면 정리는 표면에 부착되어 있는 이물질과 같이 오염되어 있는 물질을 제거하는 작업으로서, 건설 구조물(1) 표면의 평탄도가 많이 불량할 경우에는 일부 평탄작업이 동반되어 수행할 수도 있으나, 평탄도가 어느 정도 형성되었을 경우에는 굳이 평탄작업을 시행하지 않아도 무방하다.
다음으로, 상기와 같이 바탕면 정리가 완료된 건설 구조물(1) 표면에 도 2에서와 같이 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르를 도포하여 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 층(20)을 형성한다.(접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계)
상기 섬유보강 시멘트 모르타르는 포졸란 시멘트 46 ∼ 55중량%, 식물성 아교 7 ∼ 12중량%, 메틸셀룰로오스 0.1 ∼ 0.3중량%, 유리섬유 필라멘트 0.1 ∼ 0.3중량%, 입도 0.4 ∼ 0.6mm인 석영 25 ∼ 30중량%, 유동화제 0.3 ∼ 0.7중량%, 실리카 흄 3 ∼ 7중량%, 수축방지 첨가제 2.5 ∼ 3.7중량%로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에서의 섬유보강 시멘트 모르타르는 기초가 되는 시멘트 이외에 식물성 아교의 첨가를 통해 부착력을 향상시켰으며, 유리섬유 필라멘트 및 석영메틸셀률로오스의 첨가하여 구조적 강성 및 기공을 형성해 건설 구조물(1) 내의 수분이 외부로 방출될 수 있도록 하여 수화현상에 의해 건설 구조물(1) 내부에서 발생하는 열화를 방지할 수 있도록 작용하게 된다.
다음으로, 도 3에서와 같이 상기 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르가 도포되어 있는 표면에 본 발명의 격자형 섬유 메쉬(10)를 부착한다.(격자형 섬유 메쉬 부착단계)
여기서, 본 발명에서의 특징 중 하나는 상술한 격자형 섬유 메쉬(10)를 건설 구조물(1)에 부착시 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용하여 부착함으로써 내화성, 시공의 편리성 및 친환경적인 시공을 할 수 있다는 점이다.
즉, 본 발명에서는 상술한 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르에 식물성 아교 성분이 포함되어 있어 격자형 섬유 메쉬(10)의 부착이 섬유보강 시멘트 모르타르로 이루어진 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 층(20)을 통해 결합한다는 점이다.
이러한, 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르는 건설 구조물(1)과 유사한 성분인 시멘트를 포함하고 있다.
따라서, 격자형 섬유 메쉬(10)를 접착시키기 위한 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르는 건설 구조물(1)과 유사한 유리전이온도를 형성하여 시공 후 외부 온도 변화에 따른 부착력 감소가 발생하지 않게 된다.
이러한, 부착력은 화재시에도 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르가 열에 의한 변형이 적어 높은 내화성을 형성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 상술한 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르의 성분 이외에 격자형 섬유 메쉬(10)의 구조적 특성에 의해 부착력 및 보강에 따른 강도가 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
즉, 일반적인 탄소섬유나 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유는 인장강도 및 탄성계수가 다른 섬유 종류들에 비해 매우 우수하다.(표 1 참조.)
섬유별 강도 비교
섬유종류 인장강도
(MPa)		 탄성계수
(GPa)		 극한신율
(%)		 밀 도 온도저항성
(℃)
P.B.O섬유 5,800
 270 2.5 1.56 650
탄소섬유
(고강도인 경우)		 4,100 240 1.6 1.75 1,400
아라미드섬유
(높은계수타입)		 2,800 109 2.4 1.45 550
아라미드 650
 17 2.2 1.38 400
강철 200-400(항복)
350-600(파괴)		 206 20-30 7.8 -
유리 3,500
 80 4.5 2.5 1,200
따라서, 상술한 탄소섬유 또는 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유를 격자형으로 형성하기가 매우 어려우며, 설령, 격자망 형태로 형성하였다 할지라도 시공하는 과정에서 격자형 섬유 메쉬(10)의 횡방향 섬유(11) 및 종방향 섬유(12)의 간격을 유지하기가 어려워 건설 구조물(1)에 시공시 에폭시와 같은 유기 접착제 및 고정핀과 같은 수단을 병행하여 격자형 섬유 메쉬를 고정시켜야만 한다.
하지만 본 발명에서의 격자형 섬유 메쉬(10)는 도 1에서와 같이 종방향 섬유(11)와 횡방향 섬유(12)가 서로 반복적으로 교차되어 격자형으로 형성되어 있으며, 상기 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)가 연결될 수 있도록 연결사(13)를 종방향 및 횡 방향으로 다수 배열되어 있다.
여기서, 상기 연결사(13) 중 횡방향으로 연장되는 연결사(13)와 종방향으로 연장되는 연결사(13)는 위, 아래가 서로 엇갈리도록 배열하고, 또한, 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)와 연결사(13)도 위, 아래로 교차할 수 있도록 배열되어 연결사(13)에 의해 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)가 고정되어 일정한 간격을 유지할 수 있도록 구성된다.
특히, 상기 연결사(13)와 교차되는 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)는 접착제(14)를 통해 접합하여 종방향 섬유(11) 및 횡방향 섬유(12)가 간격을 일정하게 유지할 수 있는, 다시 말해, 흐트러짐이 발생하지 않도록 구성된다.
상기와 같은 구조로 이루어진 격자형 섬유 메쉬(10)는 시공시 각각의 섬유 사이의 간격 변화가 발생하지 않기 때문에, 건설 구조물(1) 전체적인 강도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 격자의 거리가 항상 일정하게 유지되기 때문에 에폭시와 같은 유기용제를 사용하지 않고 상술한 부착용 섬유보강 시멘트 콘크리트를 사용하더라도 접착이 가능하다.
특히, 상술한 격자형 섬유 메쉬(10)는 내부에 공간부(E)가 형성되어 있기 때문에, 아교 성분을 포함하고 있는 부착용 섬유보강 시멘트 모르타르가 공간부(E)로 메워지게 되어 접착성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
다음으로, 상기와 같이 격자형 섬유 메쉬(10)의 도포 후, 도 4에서와 같이 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르와 동일한 성분으로 이루어진 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르를 도포하여 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 층(30)을 형성해 본 발명의 시공을 완료할 수 있다.(마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계;)
한편, 본 발명에서는 상술한 건설 구조물(1)의 습도에 따라 바탕면 정리단계 이후에 건설 구조물(1) 표면에 물을 분사하는 작업을 추가로 진행할 수도 있다.(물 분사 단계)
즉, 통상적으로 시멘트를 포함하고 있는 섬유보강 시멘트 모르타르는 접착성을 형성하기 위해 일정 비율의 물과 혼합하여 사용하게 되는데, 만약, 건설 구조물(1)이 매우 건조한 상태일 경우 섬유보강 시멘트 모르타르에 포함되어 있는 수분이 건설 구조물(1)로 흡수되어 사용자가 원하는 접착성을 기대하기 어렵게 된다.
이에 본 발명에서는 건설 구조물(1)의 상태가 건조한 상태일 경우에는 분무기와 같은 물 분사 장치를 이용하여 건설 구조물(1) 표면을 습윤상태로 만든 후 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 층(20)을 형성하여 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르의 접착성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 건설 구조물(1)의 보강 정도에 따라 상술한 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계, 격자형 섬유 메쉬 부착단계, 마감용 시멘트 부착단계를 수차례 반복해 여러 층을 형성할 수도 있다.
즉, 비교적 낮은 보강력만으로도 가능한 조적벽돌 등과 같은 건설 구조물(1)에는 1회만 시행하여도 무방하나 교량의 기둥이나 교량 상판과 같이 더욱 높은 보강력을 요하는 건설 구조물(1)에는 2회 이상을 실시하여 보강력을 향상시킬 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 섬유 앵커(50)를 이용하여 건설 구조물(1)의 보강력을 더욱 향상시킬 수 있다.(섬유 앵커 결합단계)
즉, 다수의 건설 구조물(1)을 서로 연결하고자 할 경우에 상술한 섬유 앵커(50)를 통해 연결하여 보강력을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
예컨대, 벽체(W)와 기둥(C)로 이루어진 건설 구조물일 경우 벽체(W)의 보강을 통해 보강 성능이 향상된다 할지라도 이러한 구조물이 외력을 받게 되었을 경우 구조물 자체가 전도되는 현상이 발생할 수 있게 된다. (여기서, 상술한 벽체(W)는 콘크리트 구조물 또는 (조적)벽돌을 포함함.)
이에 본 발명에서는 섬유 앵커(50)를 이용하여 벽체(W) 및 기둥(C)을 연결하여 벽체(W)의 전도를 예방하거나 전도되는 시간을 지연시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.
상기 섬유 앵커(50)는 도 5에서와 같이 다수의 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 가닥 또는 탄소섬유 가닥을 묶어서 일단은 봉 형상의 매입 앵커부(51)를 형성하고 있고, 상기 매입 앵커부(51)와 연결되어 있는 타단에는 부채꼴 형상의 선형 앵커부(52)를 형성한 구조로 이루어져 있다.
이러한, 섬유 앵커(50)는 벽체(W)의 바탕면 정리시 기둥(C)에 홀(h)을 미리 형성하여 섬유 앵커(50)의 매입 앵커부(51)와 소량의 섬유보강 시멘트 모르타르를 기둥(C)의 홀(h)에 함께 삽입하여 섬유 앵커(50)를 기둥(C)에 고정시킨 상태에서 벽체(W)에 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포 → 격자형 섬유 메쉬 부착 → 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포 이후에 선행 앵커부(52)를 벽체(W)에 펼쳐 배치한 후 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용해 마감을 하여 벽체(W)와 기둥(C)을 연결할 수 있도록 시공한다.
이러한, 구조의 섬유 앵커(50)는 앞서 설명한 [표 1]에서와 같이 인장강도, 탄성계수 및 온도 저항성이 우수하여 2개 이상의 구조물의 연결시 보강성능이 우수하여 연결성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상술한 실시 예는 일 예에 대해 기재한 것이지만 이러한, 실시 예에 의해 본 발명이 한정되는 않는다.
즉, 건설 구조물이 벽체 및 기둥일 경우, 벽체 및 슬라브일 경우, 슬라브 및 기둥일 경우 슬라브에 형성된 보 및 기둥일 경우 등 다양한 형태에 적용 가능하다.
아울러, 상기 앵커(50)는 일정 도 5에서와 같이 보강하고자 하는 위치 및 범위에 따라 일정 간격으로 반복적으로 실시할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상술한 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포 단계 이후에 도장층을 형성하는 단계를 더 포함하여 시공을 완료할 수도 있다.(표면 도장단계)
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사사에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
1 : 건설 구조물
C : 기둥 h : 홀 W : 벽체
10 : 격자형 섬유 메쉬
11 : 종방향 섬유 12 : 횡방향 섬유 13 : 연결사 14 : 접착제
E : 공간부
20 : 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 층
30 : 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 층
50 : 섬유 앵커
51 : 매입 앵커부 52 : 선형 앵커부

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 건설 구조물의 표면을 정리하는 바탕면 정리단계;
    상기 바탕면 정리단계에서 정리된 건설 구조물 표면에 포졸란 시멘트 46 ∼ 55중량%, 식물성 아교 7 ∼ 12중량%, 메틸셀룰로오스 0.1 ∼ 0.3중량%, 유리섬유 필라멘트 0.1 ∼ 0.3중량%, 입도 0.4 ∼ 0.6mm인 석영 25 ∼ 30중량%, 유동화제 0.3 ∼ 0.7중량%, 실리카 흄 3 ∼ 7중량%, 수축방지 첨가제 2.5 ∼ 3.7중량%로 이루어진 섬유보강 시멘트 모르타르를 도포하여 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 층을 형성하는 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계;
    상기 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계에서 도포한 섬유보강 시멘트 모르타르에 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole)섬유 또는 탄소섬유 중 선택된 어느 하나의 섬유로 이루어진 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 반복적으로 교차되어 격자망 형태로 형성되고, 상기 종방향 섬유와 횡방향 섬유를 지지할 수 있도록 종방향과 횡방향으로 폴리프로필렌 재질로 이루어진 다수의 연결사(絲)가 종방향 섬유 및 횡방향 섬유의 위, 아래로 교차되어 구성되되, 종방향 섬유 및 횡방향 섬유와 연결사가 교차되는 부분에 접착제가 도포되어 있는 격자형 섬유 메쉬를 부착하는 격자형 섬유 메쉬 부착단계;
    상기 격자형 섬유 메쉬의 상측으로 섬유보강 시멘트 모르타르를 도포하여 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 층을 형성하는 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계;를 포함하며,
    상기 격자형 섬유 메쉬 부착단계에서의 격자형 섬유 메쉬의 종방향 섬유와 횡방향 섬유는 보강하고자 하는 건설 구조물의 보강요구 강도에 따라 격자 간격을 조정하여 형성하고,
    상기 건설 구조물의 보강 강도에 따라 접착용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계, 격자형 섬유 메쉬 부착단계, 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계를 1회 이상 실시하며,
    바탕면 정리단계에서 건설 구조물의 상태가 건조할 경우 물을 분사할 수 있는 장비를 통해 건설 구조물 표면에 물을 분사하는 물 분사 단계;가 더 포함되고, 상기 마감용 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계 이후에 표면을 도장 처리하여 도장층을 형성하는 표면 도장단계;가 더 포함되어 이루어진 것에 특징이 있는 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 5항에 있어서, 상기 건설 구조물 중 어느 하나의 구조물과 다른 하나의 구조물을 연결하고자 할 경우에는 연결하고자 하는 어느 하나의 건설 구조물에 홀을 뚫은 후 일단은 봉 형태로 이루어진 매입 앵커부를 형성하고, 상기 매입 앵커부에서 연장된 타단에는 부채꼴 형상으로 이루어진 선형 앵커부로 이루어진 P.B.O(polyparaphenylene benzobisoxazole) 섬유 또는 탄소섬유 재질로 구성된 섬유 앵커의 매입 앵커부를 홀에 삽입하여 섬유보강 시멘트 모르타르를 메움 작업한 상태에서 다른 하나의 건설 구조물의 바탕면 정리단계, 접착용 모르타르 도포단계, 격자형 섬유 메쉬 부착단계, 섬유보강 시멘트 모르타르 도포단계를 실시한 후 섬유 앵커의 부채꼴 형상의 선형 앵커부를 펼쳐 다른 하나의 건설 구조물에 부착시킨 상태에서 섬유보강 시멘트 모르타르를 이용해 마감하는 섬유 앵커 결합단계;가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 격자형 섬유 메쉬와 화이버보강 무기계 시멘트 매트릭스를 이용하여 건축물 및 건설 구조물의 보수 및 내진 성능을 향상시키는 내진 보강공법.
  11. 삭제
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