KR101395192B1 - 콘크리트 구조물 보강용 불연성 frp 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 - Google Patents

콘크리트 구조물 보강용 불연성 frp 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 Download PDF

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조남욱
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 일면에 일정 거리 이격되게 부착되어 콘크리트 구조물의 강도를 구조내력을 증대시킴과 동시에 내화성 증대시킬 수 있는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널은 콘크리트 구조물의 일면에 일정 거리 이격되게 설치되는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널에 있어서, 합성수지 또는 석고 재질로 이루어지며, 앵커볼트가 관통하는 복수개의 볼트체결공이 형성되어 있는 베이스보드와; 메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재를 혼합하고 용제를 투입하여 분산시킨 뒤 물에 희석하여 제조된 수지수용액에 난연섬유를 함침시켜 성형되고, 반건조된 프리프레그(prepreg) 상태에서 상기 베이스보드의 하부면에 설정 온도와 압력으로 가열 압착되어 직접 접합되는 불연시트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법{Incombustible Fiberglass Reinforced Plastic Panel for Reinforcement of Concrete Structure and Method for Reinforcing Concrete Structure Using the Same}
본 발명은 불연성 FRP 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물의 일면에 일정 거리 이격되게 부착되어 콘크리트 구조물의 강도를 구조내력을 증대시킴과 동시에 내화성 증대시킬 수 있는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것이다.
구조물은 시간이 지남에 따라 설계 및 시공 상의 하자, 사용 중의 구조변경, 환경변화에 따른 노후화 및 자연재해, 화재 등 각종 원인에 의해 내구성 및 내하력이 저하되며, 이러한 원인에 의해 구조적으로 영향을 받게 된 구조물들은 붕괴로까지 이어질 수 있어 인명피해 등 대형참사 뿐만 아니라 사회 기반인 주요시설 및 교토망이 장기간 마비되고 복구를 위해서는 엄청한 공사비가 소요되어 사회적으로 큰 영향을 미친다.
구조적인 손상을 입은 구조물들은 안전성 확보를 위해 전면 또는 부분적인 보강조치가 반드시 필요하며, 이러한 문제점을 해결하고자 여러 가지 보수, 보강 공법이 개발되고 있으며, 주요 보강공법으로는 강판접착보강공법, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 및 복합섬유 등에 의한 보강공법들이 적용되고 있다.
위와 같은 보강공법들 중 강판접착보강공법의 경우 재료의 구입 및 확실한 보강효과 발현 등을 기대할 수 있지만, 재료가 중량(重量)인 관계로 운반 및 취급이 용이하지 않고 용접 등 화기사용으로 인한 화재의 위험 등 단점이 있다. 또한 탄소, 유리, 아라미드, 복합섬유 등 섬유를 이용한 보강공법들은 재료 자체의 높은 인장강도 및 탄성계수, 재료의 경량에 따른 운반 및 취급의 용이성 등 장점이 있으나 보강성능의 발현을 위해 섬유를 에폭시로 함침하거나 여러 번의 현장 적층 시공이 필요하며, 이는 현장 기능인력의 숙련도에 보강효과가 좌우되는 경우가 매우 많다. 또한 섬유보강재의 부착을 위해 사용되는 접착제가 대부분 에폭시계열로서 내열성 및 내화성능이 미흡해 화재에 취약하다는 단점이 있다.
위와 같은 콘크리트 구조물 보강에 사용되는 종래의 보강패널은 내화성이 약하여 화재에 취약하고, 보강패널을 콘크리트 구조물에 시공할 때 보강패널()과 콘크리트 구조물 간의 간격이 작을 경우에는 접착제가 균일하게 유동하지 못하여 접합력이 약화되는 문제가 있다.
1. 대한민국 등록특허 제10-0439922호(등록일자 2004년 07월 01일) : 섬유보강 수지 난연 판넬과 이를 이용한 콘크리트구조물의 보수 보강공법 2. 대한민국 등록특허 제10-1002067호(등록일자 2010년 12월 10일) : 유-무기 하이브리드 복합 접착제 조성물과 난연 복합섬유 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 내진 패널보강 방법
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 화재시 고온의 열과 화염에도 쉽게 손상되거나 파손되지 않고 내화성 및 차열성이 우수한 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물에 불연성 FRP 패널을 시공할 때 시공이 용이하며, 적은 양의 접착제를 사용하고도 견고한 부착력을 가질 수 있는 콘크리트 구조물의 보수보강공법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 콘크리트 구조물의 일면에 일정 거리 이격되게 설치되는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널에 있어서, 합성수지 또는 석고 재질로 이루어지며, 앵커볼트가 관통하는 복수개의 볼트체결공이 형성되어 있는 베이스보드와; 메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재를 혼합하고 용제를 투입하여 분산시킨 뒤 물에 희석하여 제조된 수지수용액에 난연섬유를 함침시켜 성형되고, 반건조된 프리프레그(prepreg) 상태에서 상기 베이스보드의 하부면에 설정 온도와 압력으로 가열 압착되어 직접 접합되는 불연시트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널을 제공한다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 불연시트가 접합되는 베이스보드의 일면에 격자 구조로 복수개의 요홈이 배열되고, 상기 불연시트에는 합성수지재의 외피층 내에 열을 흡수하는 상변화물질의 코어(core) 물질이 수용되어 있는 마이크로캡슐이 함유된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 콘크리트 구조물의 일면과 마주보는 베이스보드의 다른 일면에는 상기 볼트체결공에서부터 방사상으로 외측으로 연장되는 복수개의 접착제 가이드부와 상기 접착제가이드부들을 서로 연결하는 가이드연결부가 돌출되게 형성될 수 있다.
한편 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수보강공법은, 본 발명의 불연성 FRP 패널을 콘크리트 구조물의 일면과 이격되게 배치하는 제1단계와; 불연성 FRP 패널의 볼트체결공을 통해 중앙에 접착제 주입용의 노즐공이 형성되어 있는 앵커볼트를 체결하여 불연성 FRP 패널을 콘크리트 구조물에 고정하는 제2단계와; 상기 앵커볼트의 노즐공을 통해 접착제를 주입하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 불연성 FRP 패널은 베이스보드의 일면에 불연시트가 접착제를 사용하지 않고 가열 압착 방식으로 직접 접합되어 일체화되므로 베이스보드의 강도를 대폭 강화함과 동시에 불연성을 대폭 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한 불연시트에 열에너지를 흡수하는 많은 수의 마이크로캡슐이 함유되어 있으므로 화재에 대한 내화성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
이와 함께 본 발명의 불연성 FRP 패널은 접착제가 도포되는 면에 접착제의 유동을 안내하는 접착제 가이드부 및 가이드연결부가 레일 형태로 형성되어 있기 때문에 불연성 FRP 패널의 전면에 걸쳐 균일하게 접착제를 도포하여 더욱 견고하고 균일한 부착력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 접착제 가이드부 및 가이드연결부가 자체 보강 기능을 하여 불연성 FRP 패널의 전체적인 강도를 더욱 증진시킬 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널의 저면에서 본 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널의 종단면도 및 요부 확대도이다.
도 3은 도 1의 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연성 FRP 패널의 요부 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 불연성 FRP 패널의 요부 종단면도이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 불연성 FRP 패널의 요부 종단면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 불연성 FRP 패널을 콘크리트 구조물에 시공하는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 시공과정에서 앵커볼트를 통해 접착제가 주입되는 상태를 나타낸 요부 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널(100)은 합성수지 또는 석고 재질로 된 사각 평판 형태의 베이스보드(110)와, 상기 베이스보드(110)의 하부면에 가열 압착되어 접합된 불연시트(120)를 포함하여 구성되어, 콘크리트 구조물(1)의 하부면에 일정 거리 이격되게 설치된다. 상기 불연성 FRP 패널(100)은 각각의 끝단부가 콘크리트 구조물(1)의 하부면에 결합되는 서포트브라켓(2)에 의해 지지된 다음, 앵커볼트(4) 및 접착제(7)에 의해 콘크리트 구조물(1)의 면에 견고하게 고정된다.
상기 베이스보드(110)는 앵커볼트(4)가 관통하는 복수개의 볼트체결공(112)이 관통되게 형성된 구조로 이루어진다. 상기 불연시트(120)가 접합되는 베이스보드(110)의 하부면에는 복수개의 요홈(111)이 격자 구조로 배열되어 있다. 아래에 더 상세히 설명하겠지만, 상기 요홈(111)은 상기 불연시트(120)를 베이스보드(110)에 가열 압착할 때 압력이 가해지지 않도록 함으로써 불연시트(120)에 함유된 마이크로캡슐(122)의 파괴를 최소화하기 위한 목적으로 구성된 부분이다.
또한 상기 베이스보드(110)의 상부면에는 상기 볼트체결공(112)에서부터 방사상으로 외측으로 연장되는 복수개의 접착제 가이드부(115)가 돌출되게 형성되어 있다. 그리고, 상기 각각의 접착제 가이드부(115)는 가이드연결부(116)에 의해 서로 연결된다. 상기 접착제 가이드부(115)와 가이드연결부(116)는 레일(rail) 형태로 되어, 상기 볼트체결공(112)에 체결되는 앵커볼트(4)를 통해 주입되는 접착제를 안내하여 접착제가 베이스보드(110)의 상부면에 균일하게 도포될 수 있도록 하는 작용을 하게 된다.
상기 불연시트(120)는 베이스보드(110)의 강도를 강화함과 동시에 하기와 같은 수지 재료 조성물로 만들어짐으로써 우수한 불연성을 제공하는 섬유 강화 플라스틱 시트(FRP sheet)이다. 상기 불연시트(120)는 메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재를 혼합하고 용제를 투입하여 분산시킨 뒤 물에 희석하여 제조된 수지 수용액에 난연섬유(121)를 함침시켜 성형되고, 반건조된 프리프레그(prepreg) 상태에서 상기 베이스보드(110)의 일면에 설정 온도와 압력으로 가열 압착된다. 상기 불연시트(120)는 멜라민 수지를 포함하고 있기 때문에 프리프레그 상태에서 베이스보드(110)에 소정의 온도와 압력으로 가열 압착시키면 멜라민 수지 성분이 접착제의 작용을 하여 베이스보드(110)에 직접 접합된다.
상기 불연시트(120)는 수지 수용액 전체 중량 대비 20 내지 30 중량%의 메틸올멜라민 수지와 수지 수용액 전체 중량 대비 10 내지 25 중량%의 무기계 난연재를 혼합하고, 수지 수용액 전체 중량 대비 1 내지 10 중량%의 용제를 투입하여 분산시킨 뒤, 수지 수용액 전체 중량 대비 50 내지 60 중량%인 물에 희석하여 제조된다. 상기 수지 수용액에서 메틸올멜라민 수지, 무기계 난연재, 용제 및 물의 함량 범위가 상기의 범위를 벗어나게 되면, 최종 생성물인 불연시트(120)의 물성, 예를 들어, 비중, 바콜경도, 흡수율, 인장강도, 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 내마모성 등이 저하되므로 상기의 함량 범위를 지켜서 제작하는 것이 바람직하다.
상기 메틸올멜라민 수지에 혼합되는 무기계 난연재는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 징크 보레이트, 트리암모늄 포스페이트 및 삼산화 안티몬으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 2가지 이상인 것으로, 그 양은 메틸올멜라민 수지의 중량에 대하여 30 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 상기 메틸올멜라민 수지는 난연 섬유와의 결합력을 향상시키는 장점이 있다. 또한, 상기 무기계 난연재 2종 이상을 상기 중량% 범위 내에서 사용하면 물에 대한 용해가 용이하고, 수용액 상태에서의 수지와의 혼합과 희석이 용이하며, 휘발성 용제를 사용하지 않고 난연재를 분산할 수 있고, 수지의 성형 후 휘발성 유기 오염 물질(VOCs)을 방출하지 않는다는 장점을 갖는다.
한편, 상기 불연시트(120)는 불연성 및 베이스보드(110)와의 접합 강도를 더욱 향상시키기 위하여 다수의 마이크로캡슐(122)을 함유한다. 상기 마이크로캡슐(122)은 메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재의 혼합물에 난연섬유(121)를 함침시키는 과정에서 상기 메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재의 혼합물에 혼합될 수 있다. 상기 마이크로캡슐(122)은 합성수지재의 외피층 내에 열을 흡수하는 상변화물질의 코어(core) 물질이 수용된 구조로 이루어져, 화재가 발생했을 때 고온의 열에 외피층이 깨지면서 내부의 상변화물질이 열에너지를 흡수하는 작용을 하게 된다.
상기 마이크로캡슐(122)의 외피층은 멜라민 수지를 함유하는 것이 바람직한데, 마이크로캡슐(122)의 외피층이 멜라민 수지를 함유하게 되면 불연시트(120)가 베이스보드(110)에 압착될 때 외피층이 깨지면서 멜라민 수지에 의해 불연시트(120)와 베이스보드(110) 간의 접합력이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한 상기 마이크로캡슐(122)의 코어 물질은 파라핀계 탄화수소 또는 디메틸 프로판디올(DMP), 하이드록시메틸-메틸-프로판디올(HMP)을 함유하는 상변화물질로서, 화재 발생시 열에너지를 흡수하면서 상변화하여 불연 효과를 돕는 작용을 하게 된다.
상기 마이크로캡슐(122)은 불연시트(120)가 베이스보드(110)에 압착될 때 압력에 의해 깨질 가능성이 존재하는데, 마이크로캡슐(122)이 상기 불연시트(120) 내측의 난연섬유(121)에 의해 보호되는 것들은 쉽게 깨질 가능성이 줄어들게 되므로 불연시트(120)가 베이스보드(110)에 접합된 후 최대한 많은 수의 마이크로캡슐(122)을 남길 수 있다.
또한 베이스보드(110)에 격자 구조로 다수의 요홈(111)이 형성되어 있으므로 불연시트(120)를 베이스보드(110)에 압착할 때 상기 요홈(111)에 해당하는 부분은 압력이 약화되어 마이크로캡슐(122)이 깨질 가능성이 최소화되며, 불연시트(120)는 압력을 정상적으로 받게 되는 요홈(111)의 외측 부분만 베이스보드(110)에 단단히 접착된다.
상기와 같은 본 발명의 불연성 FRP 패널(100)은 SMC(sheet Molding Compound) 장비와 같은 가압 성형 장치를 이용하여 제작될 수 있다. 즉, 프리프레그 상태의 불연시트(120)와 베이스보드(110)를 SMC(sheet Molding Compound) 장비의 하부 금형 상에 포개어 놓고, 상부 금형을 하측으로 이동시켜 설정된 온도와 압력으로 불연시트(120)를 베이스보드(110)에 대해 가압하면 불연시트(120)와 베이스보드(110)가 원하는 임의의 형태로 성형됨과 동시에 불연시트(120)가 베이스보드(110)에 접합된다. 이 때, 불연시트(120)는 베이스보드(110)의 요홈(111)의 외측 부분 표면에 접합된다.
이러한 불연성 FRP 패널(100)의 제조방법에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재를 혼합하고 용제를 투입하여 분산시킨 뒤 물에 희석하여 수지수용액을 제조하고, 상기 수지수용액에 난연섬유(121)를 함침시킨다. 그리고, 수지수용액이 함침된 난연섬유(121)를 건조장치에 투입하고 가열하여 수지수용액에 함유된 수분을 제거하는 건조 공정을 수행한다. 이 건조 공정을 수행하지 않게 되면 난연섬유의 수지수용액에 다량의 수분이 존재하게 되어 이후의 불연시트 성형 공정을 수행하더라도 충분한 불연성을 얻을 수 없는 가능성이 존재한다.
이어서 건조 공정을 통해 건조된 난연섬유에 소정의 열을 가하면서 얇고 편평한 평판 형태로 프리프레그 상태(prepreg)의 불연시트(120)를 성형한다.
상기와 같이 불연시트(120)가 완성되면, 반건조 상태의 불연시트(120)를 금형 상에 놓여진 베이스보드(110)의 일면에 접촉시키고, 프레스금형이 설정 온도와 압력으로 불연시트(120)를 베이스보드(110)에 대해 가열 압착한다. 이 때 불연시트(120)에 함유되어 있는 메틸올멜라민 성분이 용융되면서 불연시트(120)가 베이스보드(110)의 면에 견고하게 접착된다.
상기 불연시트(120)와 베이스보드(110) 간의 접합력을 향상시키고, 불연성 FRP 패널(100)의 강도를 더욱 향상시키기 위하여 도 4에 도시한 것과 같이 상기 베이스보드(110)와 불연시트(120) 사이에 그물망(net) 구조의 망상체(130)가 개재될 수 있다.
상기 망상체(130)는 난연성의 섬유 재질로 되어, 불연시트(120)의 메틸올멜라민 수지에 의해 베이스보드(110)에 함께 접합되면서 불연성 FRP 패널(100)의 전체 강도를 증대시키는 작용과 함께, 불연시트(120)가 베이스보드(110)에 합착될 때 마이크로캡슐(122)이 망상체(130)에 의해 보호되어 좀 더 많은 수의 마이크로캡슐(122)이 잔류할 수 있도록 하는 작용을 한다.
또는 도 5에 다른 실시예로 도시한 것과 같이, 불연시트(120)가 접합되는 베이스보드(110)의 하부면을 에칭(etching) 또는 샌드블라스트(sand blast) 처리하여 표면을 거칠게 한 상태에서 불연시트(120)를 접합시켜 불연시트(120)와 베이스보드(110) 간의 접합력을 증대시킬 수도 있다. 상기와 같이 베이스보드(110)를 표면 처리하여 거칠게 하면 표면에 생성된 매우 미세한 요철에 메틸올멜라민 수지가 침투하여 접합력을 더욱 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 도 6에 도시한 실시예와 같이 상기 베이스보드(110)의 요홈(111)의 내측에 난연재질로 된 유연한 쿠션재(140)가 수용되고, 상기 쿠션재(140)에도 불연시트(120)에 함유된 것과 동일한 성분으로 만들어진 마이크로캡슐(141)이 포함될 수 있다.
상기 요홈(111)의 내측에 수용된 쿠션재(140)는 소음을 흡수하는 흡음재로서의 기능과 함께 상기 마이크로캡슐(122)을 수용하는 수용체로서의 작용도 한다. 상기 쿠션재(140) 내측에 마이크로캡슐(122)이 함유되면 화재시 쿠션재(140) 내측의 마이크로캡슐(122)에 의해 열에너지가 흡수되어 더욱 우수한 불연 효과를 얻을 수 있다.
상기 쿠션재(140)는 난연성의 수지를 발포시켜 만들어진 것일 수도 있지만, 단순히 난연섬유들을 뭉쳐 놓은 것일 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 불연성 FRP 패널(100)은 베이스보드(110)의 일면에 불연성의 섬유 강화 플라스틱 시트인 불연시트(120)가 접착제를 사용하지 않고 직접 접합되어 베이스보드(110)의 강도를 강화함과 동시에 불연성을 대폭 향상시키는 작용을 하게 된다.
한편 상기 불연성 FRP 패널(100)을 콘크리트 구조물(1)의 하부면에 가결합시키기 위한 서포트브라켓(2)은 콘크리트 구조물(1)에 고정되는 'L'자형의 고정브라켓(2a)과, 상기 고정브라켓(2a)의 하단에 힌지핀(2b)을 중심으로 회전하도록 설치된 'L'자형의 회동브라켓(2c)과, 상기 고정브라켓(2a)의 내측면에 고정되어 회동브라켓(2c)을 자력에 의해 견고하게 고정하는 자석(2d)을 포함한다. 그리고, 상기 회동브라켓(2c)의 상단부에는 외측으로 절곡된 후크부(2e)가 절곡되게 형성되고, 상기 고정브라켓(2a)의 상부에 상기 후크부(2e)가 삽입되면서 걸림 결합되는 후크홀(2f)가 관통되게 형성되어 있다. 따라서, 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 콘크리트 구조물(1)의 하측에서 불연성 FRP 패널(100)을 연직방향으로 상승시키면 불연성 FRP 패널(100)의 끝단부가 회동브라켓(2c)의 일부분과 접촉하면서 회동브라켓(2c)을 회전시키고, 회동브라켓(2c)이 회전하여 회동브라켓(2c)의 일면이 고정브라켓(2a)의 자석(2d)에 의해 단단히 고정되면서 불연성 FRP 패널(100)이 회동브라켓(2c) 상에 얹혀져 지지된다. 이 때 회동브라켓(2d) 상단의 후크부(2e)가 고정브라켓(2a)의 후크홀(2f) 내측으로 삽입되어 걸려지면서 의도하지 않은 회동브라켓(2d)의 회전을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 서포트브라켓(2)이 고정브라켓(2a) 및 회동브라켓(2c)으로 구성되면, 불연성 FRP 패널(100)을 연직방향으로 이동시키는 간단한 동작에 의해 불연성 FRP 패널(100)을 콘크리트 구조물(1)의 하부면에 안정적으로 고정시킬 수 있으므로 시공 작업이 매우 용이하고 신속하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.
다음으로 본 발명의 불연성 FRP 패널(100)을 콘크리트 구조물에 시공하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 콘크리트 구조물의 일면(하부면)에 복수개의 서포트브라켓(2)을 고정되게 설치하고, 각각의 서포트브라켓(2)의 회동브라켓(2c)의 하측에 불연성 FRP 패널(100)의 각 끝단부를 맞추어 연직방향으로 상승시키면, 전술한 것과 같은 회동브라켓(2c)과 고정브라켓(2a) 간의 작용에 의해 불연성 FRP 패널(100)이 콘크리트 구조물(1)의 하부면에서 일정 거리 이격된 상태로 고정된다( 도 7 및 도 8 참조).
그런 다음 불연성 FRP 패널(100)의 볼트체결공(112)을 통해 중앙에 접착제 주입용의 노즐공(5)이 형성되어 있는 앵커볼트(4)를 체결하여 불연성 FRP 패널(100)을 콘크리트 구조물(1)에 더욱 단단히 결합시킨다.
이어서 상기 앵커볼트(4)의 노즐공(5)을 통해 접착제(7)를 주입한다. 상기 노즐공(5)을 통해 주입된 접착제는 앵커볼트(4) 양측면의 인출공(6)을 통해서 콘크리트 구조물(1)과 불연성 FRP 패널(100) 사이의 공간으로 인출되면서 외측으로 유동한다. 이 때, 상기 접착제(7)는 불연성 FRP 패널(100)의 상부면에 형성되어 있는 접착제 가이드부(115) 및 가이드연결부(116)의 안내를 받으면서 유동하여 불연성 FRP 패널(100)의 전면(全面)에 걸쳐 대체로 균일하게 도포된다.
일정 시간이 경과하여 접착제가 경화되면 불연성 FRP 패널(100)은 접착제에 의해 콘크리트 구조물(1)의 면에 더욱 견고하게 부착되어 콘크리트 구조물(1)의 구조내력을 증대시킴과 동시에 내화성 증대시키는 작용을 하게 된다.
이와 같이 본 발명의 불연성 FRP 패널(100)은 베이스보드(110)의 일면에 불연시트(120)가 접착제를 사용하지 않고 가열 압착 방식으로 직접 접합되어 일체화되므로 베이스보드(110)의 강도를 대폭 강화함과 동시에 불연성을 대폭 향상시키는 이점을 얻을 수 있다.
또한 불연시트(120)에 열에너지를 흡수하는 많은 수의 마이크로캡슐(122)이 함유되어 있으므로 화재에 대한 내화성을 더욱 향상시킬 수 있는 이점도 있다.
이와 함께 본 발명의 불연성 FRP 패널(100)은 접착제(7)가 도포되는 면에 접착제(7)의 유동을 안내하는 접착제 가이드부(115) 및 가이드연결부(116)가 레일 형태로 형성되어 있기 때문에 불연성 FRP 패널(100)의 전면에 걸쳐 균일하게 접착제(7)를 도포하여 더욱 견고하고 균일한 부착력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 접착제 가이드부(115) 및 가이드연결부(116)가 자체 보강 기능을 하여 불연성 FRP 패널(100)의 전체적인 강도를 증진시킬 수 있는 이점도 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1 : 콘크리트 구조물 2 : 서포트브라켓
2a : 고정브라켓 2b : 힌지핀
2c : 회동브라켓 2d : 자석
2e : 후크부 2f : 후크홀
4 : 앵커볼트 5 : 노즐공
7 : 접착제 100 : 불연성 FRP 패널
110 : 베이스보드 111 : 요홈
112 : 볼트체결공 115 : 접착제 가이드부
116 : 가이드연결부 120 : 불연시트
121 : 난연섬유 122 : 마이크로캡슐
130 : 망상체 140 : 쿠션재
141 : 마이크로캡슐

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 콘크리트 구조물의 일면에 일정 거리 이격되게 설치되는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널에 있어서,
    합성수지 또는 석고 재질로 이루어지며, 앵커볼트가 관통하는 복수개의 볼트체결공(112)이 형성되어 있는 베이스보드(110)와;
    메틸올멜라민 수지와 무기계 난연재를 혼합하고 용제를 투입하여 분산시킨 뒤 물에 희석하여 제조된 수지수용액에 난연섬유를 함침시켜 성형되고, 반건조된 프리프레그(prepreg) 상태에서 상기 베이스보드(110)의 하부면에 설정 온도와 압력으로 가열 압착되어 직접 접합되는 불연시트(120)를 포함하여 구성되며;
    상기 불연시트(120)가 접합되는 베이스보드(110)의 일면에 격자 구조로 복수개의 요홈(111)이 배열되고, 상기 불연시트(120)에는 합성수지재의 외피층 내에 열을 흡수하는 상변화물질의 코어(core) 물질이 수용되어 있는 마이크로캡슐(122)이 함유된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  3. 제2항에 있어서, 상기 베이스보드(110)의 요홈(111) 내측에 난연재질로 된 유연한 쿠션재(140)가 수용된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  4. 제3항에 있어서, 상기 쿠션재(140)에도 불연시트(120)에 함유된 것과 동일한 성분으로 만들어진 마이크로캡슐(141)이 포함된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  5. 제2항에 있어서, 상기 베이스보드(110)와 불연시트(120) 사이에 그물망(net) 구조의 망상체(130)가 개재된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  6. 제2항에 있어서, 상기 마이크로캡슐(122)은,
    멜라민 수지를 함유하는 외피층과;
    파라핀계 탄화수소 또는 디메틸 프로판디올(DMP), 하이드록시메틸-메틸-프로판디올(HMP)을 함유하는 코어 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  7. 제2항에 있어서, 상기 불연시트(120)가 접합되는 베이스보드(110)의 일면은 에칭(etching) 또는 샌드블라스트(sand blast) 처리되어 표면이 거칠게 된 상태에서 불연시트(120)가 접합되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  8. 제2항에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의 일면과 마주보는 베이스보드(110)의 다른 일면에는 상기 볼트체결공(112)에서부터 방사상으로 외측으로 연장되는 복수개의 접착제 가이드부(115)가 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접착제 가이드부(115)들을 서로 연결하는 가이드연결부(116)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 불연성 FRP 패널.
  10. 삭제
  11. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 불연성 FRP 패널(100)을 콘크리트 구조물(1)의 일면과 이격되게 배치하는 제1단계와;
    불연성 FRP 패널의 볼트체결공(112)을 통해 중앙에 접착제 주입용의 노즐공(5)이 형성되어 있는 앵커볼트(4)를 체결하여 불연성 FRP 패널을 콘크리트 구조물에 고정하는 제2단계와;
    상기 앵커볼트(4)의 노즐공(5)을 통해 접착제를 주입하는 제3단계를 포함하며;
    상기 제1단계에서는 콘크리트 구조물의 일면에 상기 불연성 FRP 패널의 끝단부가 안착되면서 지지되는 서포트브라켓(2)을 설치하여 불연성 FRP 패널(100)을 콘크리트 구조물에 가결합하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강공법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 서포트브라켓(2)은, 콘크리트 구조물(1)에 고정되는 'L'자형의 고정브라켓(2a)과, 상기 고정브라켓(2a)의 하단에 힌지핀(2b)을 중심으로 회전하도록 설치되어 연직방향으로 이동하는 불연성 FRP 패널의 끝단부와 접촉하여 회전하는 'L'자형의 회동브라켓(2c)과, 상기 고정브라켓(2a)의 내측면에 고정되어 회동브라켓(2c)을 자력에 의해 견고하게 고정하는 자석(2d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강공법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 회동브라켓(2c)의 상단부에는 외측으로 절곡된 후크부(2e)가 절곡되게 형성되고, 상기 고정브라켓(2a)의 상부에 상기 후크부(2e)가 삽입되면서 걸림 결합되는 후크홀(2f)가 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강공법.
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