KR101643558B1 - 복합소재를 이용한 frp 패널조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 - Google Patents

복합소재를 이용한 frp 패널조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 및 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 복합소재, 예를 들면 현무암 섬유 및 유리섬유 복합소재를 이용하여 친환경적이며, 내화성 및 강도 등을 향상시키는 동시에 보수 및/또는 보강성이 우수한 효과가 있다.

Description

복합소재를 이용한 FRP 패널조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법{FRP Panel Composition Using Complex Material and Concrete Structure Maintenance Using Thereof}
본 발명은 복합소재를 이용한 FRP 패널조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물의 균열에 따른 보수 보강시 사용되는 복합소재, 예를 들면 섬유, 특정적으로 현무암 섬유 및 유리섬유를 패널조성물에 포함시켜 제조되는 패널의 강도 등이 향상되고 난연성이 우수한 복합소재를 이용한 FRP 패널조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 또는 철근콘크리트구조물(예컨대, 교량, 옹벽, 터널, 일반 아파트나, 건물의 지하주차장, 주택이나 건물 벽 등)은 시간이 경과할수록 외적인 요인(충격, 화학물질, 해수 등)이나 자체의 물성변형으로 인해 균열, 부식 및 박리, 이로 인한 철근부위 노출, 백화, 처짐 현상 등이 발생되고 있는데, 특히 이렇게 진행되는 균열 부위 등은 붕괴와 같은 최악의 사태를 초래할 우려가 있기 때문에 사전에 보강 패널에 의한 보강작업을 하고 있음은 주지의 사실이다.
이러한 콘크리트 구조물의 보강은 내력 저하를 회복시키는 것과 사용목적에 적합하도록 구조 내력을 증가시키는 것으로 대별할 수 있는데, 먼저 균열된 구조물(구조체)의 보수, 보강을 위해서는 사전에 구조물을 조사하여 내력저하 원인을 파악한 후, 그 원인을 충분히 보완함에 적합한 보강공법을 결정해야만 한다.
한편, 콘크리트 구조물의 보강은 구조물을 사용목적에 맞게 다시 만든다는 측면에서 정밀하게 다룰 필요가 있으며, 보강 후의 거동에 대해서도 충분히 고려하지 않으면 안 된다.
구조물을 보강할 경우 균열의 원인, 하중, 필요한 내력보강의 범위와 규모, 환경조건, 경제성, 관리의 용이성 등을 고려하여 사전에 계획한 보강목적이 달성될 수 있도록 보강방법, 보강시기 및 보강재료를 선정하고 단면 및 부재를 설계하지 않으면 안 되고, 또 보강 설계시 구조물의 변경, 추가 장기 하중, 보강시의 시공하중 등을 고려하여 안정성을 꼭 검토하여야 한다.
특히, 구조물 표면의 박리 또는 초기 결함이나 균열의 발생은 열화 요인의 이동을 용이하게 하여 열화의 진행을 촉진시키므로 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수/보강을 실시하여 더 이상의 열화진행을 억제하고, 내구 성능을 향상시킬 필요가 있다.
따라서 콘크리트의 열화, 강재의 부식, 기타의 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락 등의 열화 인자를 포함하는 콘크리트 부분을 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 단면 복구 재료를 충진하거나 뿜칠 시공을 하여 보수를 실시하는 것이 일반적이다.
종래의 단면 복구를 위한 보수 보강재는 주로 시멘트계 모르타르나 폴리머 시멘트 모르타르 등을 사용하였는데, 이러한 종래의 보수 보강재는 기존 구조물의 열화를 억제하고 현재 이상의 내구 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하여 강도를 높이거나 최초 시공시 부착 성능을 향상시키는 것에만 초점을 맞춘 것이 대부분이므로 시공 후 얼마 되지 않아 표면이 다시 쉽게 손상되기 때문에 보수/보강 공사를 자주 해야 하는 문제가 있었다.
이러한 일례로서 대한민국 공개특허 특2000-0001355호에는 강판(또는 섬유보강판재)을 이용하여 앵커 등으로 인장력을 받는 단면에 부착하여 콘크리트 구조물에 대한 보수 보강을 실시하는 기술이 활용되어 왔다.
그러나 강판을 앵커로 부착하는 방법의 경우는 강판의 무게가 많이 나가 다루기 어렵고 시간이 경과함에 따라 강판이 부식되어 지지력이 약화됨으로써 효과가 지속되기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 종래의 보수/보강 공법의 문제점을 해결하기 위한 방편으로 대한민국 등록실용신안 제0345919호에서는 인장력을 받는 콘크리트 구조물의 단면 내에 일정한 깊이와 길이를 갖는 수평홈부와 그 양측에 형성된 수직홈부를 설치한 다음, 그 내부에 보수/보강재로서 섬유재 로프를 설치하고 로프의 외부에 고강도 모르타르나 에폭시로 일정한 두께로 마감하여 콘크리트 외부 단면과 같게 마감한 다음, 상기 수직 및 수평홈부 내에 복수개의 주입관을 설치하고 그 주입관 내에 에폭시를 주입하여 완전히 충전시키고 에폭시가 고화되면서 섬유재 로프를 긴장시켜 결과적으로 콘크리트 구조물 단면이 긴장되도록 함에 의해 콘크리트 구조물의 단면을 보수/보강하는 방법을 제안하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 복합소재, 예를 들면 현무암 섬유 및 유리섬유 복합소재를 이용하여 내화성 및 강도 등이 향상되고 난연성이 우수한 FRP 패널조성물을 제공한다.
본 발명은
페놀수지 100중량부를 기준으로,
복합섬유 50 내지 80중량부;
칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부;
경량재 1 내지 10중량부;
나노세라믹 입자 5 내지 30중량부;
재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부;
폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부;
난연제 3 내지 15중량부;
이형제 3 내지 6중량부;
바인더 2 내지 20중량부;
메틸메타그릴레이트 2 내지 20중량부;
경화제 2 내지 20중량부; 및
아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아 수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물에,
석회석 분말을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고,
팽창 흑연을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하며,
촉매를 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하고,
메타규산나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
알긴산 나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하고,
발포물질을 페놀수지 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며,
테트라에틸렌펜타민을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
가교된 폴리아크릴레이트염을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
산화칼슘을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1내지 3중량부로 더 포함하는 FRP 패널조성물을 제공한다.
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또한, 본 발명은
콘크리트 구조물의 보수 또는 보강 대상표면을 깨끗하게 표면처리 하는 표면처리단계;
상기 표면처리단계가 종료된 후 에폭시 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계;
상기 프라이머 도포단계가 종료된 후 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 및 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아 수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물에, 석회석 분말을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 팽창 흑연을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하며, 촉매를 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하고, 메타규산나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 알긴산 나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하고, 발포물질을 페놀수지 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며, 테트라에틸렌펜타민을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고, 가교된 폴리아크릴레이트염을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 산화칼슘을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1내지 3중량부로 더 포함하는 FRP 패널조성물로 이루어진 패널을 접합하는 접합단계; 및
상기 접합단계가 종료된 후 FRP 패널과 대상표면사이에 접착제를 주입하는 접착제 주입단계를 포함하는 FRP 패널의 시공방법을 제공한다.
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본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 복합소재, 예를 들면 현무암 섬유 및 유리섬유 복합소재를 이용하여 친환경적이며, 내화성 및 강도 등이 향상되고 난연성이 우수하며 보수 및/또는 보강성이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 및 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 또는 보강 대상표면을 깨끗하게 표면처리 하는 표면처리단계; 상기 표면처리단계가 종료된 후 에폭시 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계; 상기 프라이머 도포단계가 종료된 후 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물로 이루어진 패널을 접합하는 접합단계; 및 상기 접합단계가 종료된 후 FRP 패널과 대상표면사이에 접착제를 주입하는 접착제 주입단계를 포함하는 FRP 패널의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 FRP 패널조성물, 특정적으로 복합소재를 이용한 FRP 패널조성물은 보수 및/또는 보강이 필요한 콘크리트 구조체 등에 적용되어 내화성 및 보강성 등을 제공할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 페놀수지는 내열성, 난연성, 불연성, 저발연성의 특성이 있고, 기계적 물성이 우수하여 FRP 모재로 사용하면 화재에도 안전하다.
이러한 페놀수지는 당업계에서 통상적으로 사용되는 페놀수지라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 페놀과 포르마린 조건하에서 축합하여 합성시킨 페놀수지를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 비중(25℃)이 1.2 내지 1.3이고, 점도는 8,000 내지 10,000㎲, 겔화시간은 100 내지 120(150℃/sec), 불휘발성은 60 내지 75%, pH 7.5 내지 8.3인 것을 사용하는 것을 추천한다.
본 발명에 따른 FRP 패널조성물의 페놀수지 외 나머지 성분들의 함량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 한다.
본 발명에 따른 복합섬유는 FRP 패널조성물에 포함되어 강성을 제공하는 동시에 FRP 패널이 소정 형태를 갖도록 하기 위한 것이다.
바람직한 복합섬유로는 현무암 섬유, 유리섬유, 바졸트 섬유, 천연섬유, 카본섬유, 비닐섬유 또는 아라미드 섬유 중 적어도 두 개 이상 혼합된 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 50 내지 80중량부인 것이 좋다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 복합섬유는 현무암 섬유와 유리섬유가 3:7 내지 7:3 중량비, 보다 바람직하게는 현무암 섬유와 유리섬유가 약 5:5의 중량비로 혼합된 복합소재로 이루어진 것을 포함한다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 복합섬유는 FRP 패널조성물에 혼합된 형태라면 어떠한 형태로 존재하여도 무방하지만, 바람직하게는 패널조성물을 구성하는 각각의 조성물이 함침되어 FRP 패널이 소정 형태를 갖도록 하는 것이 좋다.
이때, 상기 섬유는 격자방식으로 직조된 직조섬유 형태로 구성될 수 있다.
상기 직조섬유는 위사와 경사방향의 섬유가 상하 맞물려서 직조되어 추후 늘어짐이나 올이 풀리는 경우를 최소화한다.
상기 직조섬유에 사용되는 원사의 두께는 적어도 10㎛ 이상의 섬유를 사용하는 것이 좋고, 마디의 두께도 5mm 내외로 일정하게 유지되도록 직조하며, 직조 후 직물의 두께는 0.345 내지 0.38mm로 경량화된 고강도 직조섬유를 형성한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 섬유, 특정적으로 복합섬유는 10 내지 25mm를 갖도록 격자로 직조한 섬유 메쉬망 형태로 사용될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 FRP 패널조성물의 균열방지 및 인성증대를 위해 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부의 폴리아라미드 섬유 보강재를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리아라미드 섬유 보강재는 폴리아라미드(나일론 6), 폴리아라미드(나일론66), 및 아라미드 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 분산제가 코팅된 아라미드를 사용하는 것이 좋다.
상기 폴리아라미드는 비교적 우수한 불활성 물질이며, 강염기를 포함한 다양한 유/무기 물질에 내성이 우수한 것으로 알려져 있다.
특히, 상기 분산제가 코팅된 아라미드(aramid)는 인장력, 내마모성, 내구성 등이 뛰어나다는 장점이 있어서, 이를 FRP 패널조성물에 혼입하게 되면, 앞서와 같은 아라미드 고유의 특성을 FRP 패널조성물에 부여할 수 있다.
또한, 아라미드는 낮은 열전도도 특성 때문에 단열성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 아라미드는 실의 형태로 뽑아 직물을 만드는 데 사용하는 필라멘트 형태, 분말형태로 형성하여 제품을 만드는 데 사용하는 펄프형태, 실의 두께를 자유롭게 조정함은 물론 다른 성질의 실과 혼방하여 사용하기 위해 약한 분쇄가공을 한 스테플 형태가 있는데, 본 발명에서는 필요에 따라 이중 선택된 어느 하나의 형태로 적용될 수 있다.
한편, 상기 아라미드는 단일 형상을 갖는 것이며, 그 길이는 1 내지 100mm, 바람직하게는 3 내지 40mm이며, 단면의 직경 또는 두께는 1 내지 50㎛, 바람직하게는 10 내지 40㎛이다. 상기 아라미드의 길이 및 직경 또는 두께는 목적하는 패널의 품질, 내구 성능과 인장강도, 휨강도 및 인성 등에 따라 최적 범위로 조절할 수 있으며, 단일 형상을 유지하는 단일 길이 및 단일 직경으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아라미드에서 단일 형상이라 함은 길이 또는 직경 중 어느 하나라도 상이한 섬유가 혼합되지 않은 것을 의미하며, 패널 내의 분산성 측면에서 단일 길이 및 단일 직경의 단일 형상을 갖는 섬유 보강재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아라미드는 5mm의 게이지 길이(gauge length)로 측정한 강도가 8.5g/d 이상, 바람직하게는 9.5g/d이상이고, 5mm의 게이지 길이로 측정한 신도가 60 내지 135%, 바람직하게는 75 내지 115%가 될 수 있다.
본 발명에서 상기 아라미드의 강도 및 신도가 상기 범위를 벗어나면 FRP 패널의 균열저항 등을 개선하는 효과가 미약해질 수 있다.
상기 아라미드는 상대점도(RV)가 2.9 이상, 바람직하게는 3.2 이상이 될 수 있으며, 아라미드의 상대점도(RV)가 상기 범위 보다 낮으면 섬유자체의 강도 및 내마모 특성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 아라미드는 섬도가 1 내지 10데니어, 바람직하게는 1.5 내지 5데니어인 것을 사용할 수 있다.
상기 섬도가 1데니어 미만인 경우에는 섬유의 표면적이 증가해서 접촉면적이 증가하는 장점은 있으나, 섬유 자체의 강도가 저하되고 패널 내 섬유의 분산성이 저하될 수 있다. 반면에, 섬도가 10데니어를 초과하는 경우에는 패널 단위면적당 섬유 개수가 감소하여 상대적으로 패널에서 취약부가 형성될 위험이 발생될 수 있다.
또한, 본 발명에서 아라미드는 섬유 표면에 에스테르계 윤활제 및 비이온성 계면활성제를 포함하는 코팅액으로 코팅될 수 있으며, 이러한 코팅을 통해 패널 내 분산성과 각 조성물과의 결합력이 크게 향상될 수 있다.
아라미드의 분산성과 결합력의 개선효과를 고려하면, 상기 코팅액의 코팅량은 아라미드 전체 중량 대비 0.5 내지 3중량%가 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경을 부여하기 위한 물질로서, 이러한 목적을 갖는 칼슘설포알루미네이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 페놀수지 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부인 것을 추천한다.
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한편, 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 접촉할 경우 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, FRP 패널조성물의 압축강도를 수분 내지 수 시간 안에 얻을 수 있도록 한다.
이때, 보다 신속한 수화반응을 위해 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트를 사용할 수도 있다.
상기 수화반응성 증대를 위해 사용되는 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트의 블레인 분말도는 5,000 내지 8,000㎠/g 정도인 것이 좋다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트는 28 내지 62중량%인 압연종말슬러지와, 19 내지 52중량%인 백운석슬러지와, 9 내지 20중량%인 부산석고가 포함되도록 구성되고, 상기 혼합물의 입도가 88㎛, 잔분이 5 내지 20중량%로 분쇄되어 이루어질 수 있다.
이후에, 상기 혼합물을 소성로에서 1,000 내지 1,300℃의 소성온도로 1시간 이상 유지한 후 공냉시켜, 칼슘설포알루미네이트를 제조하게 된다. 이때, 소성온도가 낮거나, 백운석슬러지의 함량이 높은 경우에는 미반응 석회의 양이 많아져 팽창성을 나타내므로 붕괴, 파괴의 염려가 있으며, 소성온도가 높거나 석회석 배합량이 적어도 칼슘설포알루미네이트의 생산이 적어져 소기의 목적을 달성할 수 없다.
본 발명에 따른 경량재는 자체 중량이 커져서 작업장에서의 제품 운반시 애로가 발생할 수 있고, 시공시 제품의 자중에 의한 작업자의 스트레스를 감소시키기 위해 사용하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 경량재라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아크릴계 유기 경량재를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 소량의 사용으로도 그 기능을 발휘하기 때문에 화재에 의한 유해물질 발생이 거의 없는 약 0.1㎛의 미세한 피막두께를 갖는 완전 폐기공의 아크릴계 경량재를 사용하는 것을 추천한다.
이때, 상기 아크릴계 유기 경량재는 유기물로 인해 난연성능이 저하될 수 있으므로, 그 사용량을 최소화하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 난연성을 증가시키기 위해 무기계 경량재인 시라스발룬, 펄라이트 또는 질석 등을 대체하여 사용할 수도 있다.
바람직한 경량재의 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 나노세라믹 입자는 FRP 패널조성물의 양생 중에 FRP 패널의 표면으로 부상하여 치밀하고 경도가 높은 표면을 형성하기 때문에, 수증기와 기타 기체, 액체의 투과를 방지함은 물론, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성이 향상된다.
상기 나노세라믹 입자의 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 30중량부인 것이 좋다.
바람직한 나노세라믹 입자는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, ZnO, TiO2 및/또는 CaCO3가 포함된다.
이들 세라믹입자는 평균 입경이 나노 범위인 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500nm, 상기 알루미나의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 실리카의 평균 입경은 700 내지 1500nm, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 ZnO의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 TiO2의 평균 입경은 100 내지 300nm, 그리고 CaCO3의 평균 입경은 500 내지 1000nm인 것이 바람직하다.
이 중에서도 실리콘카바이드는 천연광물로 존재하지 않으므로 인공적으로 합성하며, 고온에서의 화학적 안정성 및 내식성이 뛰어나고 높은 경도를 갖는다.
본 발명에 따른 재유화형 폴리머 분말(Redispersible Polymer Powder)은 FRP 패널조성물 내부에 필름을 형성하여 휨 및 부착강도를 향상시키며, 보수성이 개선되어 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시킬 수 있다.
바람직한 재유화형 폴리머 분말은 에틸렌 초산 비닐(EVA) 또는 초산비닐/비닐바사테이트(Va/VeoVa) 중 선택된 어느 하나 이상으로 구성되는데, 겉보기 비중은 475ㅁg/l, 입도는 max,2%>400㎛이고, 물에 재분산 시 0.3 내지 9㎛의 입도분포를 나타내며, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 폴리비닐알코올 분말은 FRP 패널조성물의 경량성과 강성을 제공하기 위한 것으로서, 통상적인 폴리비닐알코올 분말이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1 내지 10㎛인 기공을 0.05 내지 0.4cc/g의 범위로 포함하는 폴리비닐 알콜 분말을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 난연제는 FRP 패널조성물에 난연성을 부여하기 위한 것이다.
바람직한 난연제는 금속수산화물, 인계 난연제, 암모늄 피로인산, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 난연제에 사용되는 금속수산화물은 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 수산화마그네슘, 특정적으로 스테아린산, 비닐 실란, 지방산, 인산 또는 이들의 혼합물로 표면처리, 특정적으로 코팅되어 표면처리된 수산화마그네슘을 사용하는 것이 좋다.
이때, 상기 난연제로 사용되는 수산화알루미늄은 난연효과 외에 내부밀도를 치밀하게 하여 치수안정성 및 내열성을 증대시킬 수 있으므로, 이의 사용을 추천한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 난연제는 적은 양의 난연제를 사용하여도 FRP 패널조성물이 요구하는 난연성을 충족시키기 위해 암모늄 피로인산, 특정적으로는 액상 암모늄 피로인산을 난연 보조제로서 함께 사용할 수 있다.
이때, 상기 난연 보조제는 인계 난연제 및/또는 표면처리된 수산화마그네슘과 함께 사용할 경우 하나의 난연제만을 단독으로 사용하였을 경우보다 난연효과를 상승시켜 적은 양의 난연제로 충분한 난연효과를 나타낼 수 있도록 한다.
그러나 상기 액상 암모늄 피로인산은 그 자체적으로 난연효과가 없는 것은 아니다.
특히, 본 발명에 따른 난연제에 사용되는 인계 난연제의 경우, 난연효과는 우수하지만 FRP 패널조성물에 적용되어 최종적인 제품을 제조하면 제품의 표면에서 백화현상이 발생함으로써 제품의 질을 감소시키게 되는바, 이러한 문제점을 극복하기 위해 적은 양의 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.
이에, 본 발명에서는 적은 양의 인계 난연제의 사용에도 불구하고, 원하는 난연성을 확보하기 위해 상기 암모늄 피로인산을 난연 보조제와 같이 사용할 수 있는바, 상기 암모늄 피로인산은 이를 구성하는 피로인산의 인에 의해 백화현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 분말 보다는 액상으로 사용하는 것이 좋다.
특히, 상기 액상 암모늄 피로인산은 친수형 억제제가 포함되어 FRP 패널조성물을 이용하여 제조된 제품의 백화현상의 발생을 방지할 수 있다.
바람직한 난연제의 사용량은 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 추천하기로는 페놀수지 100중량부를 기준으로 3 내지 15중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 이형제는 FRP 패널조성물을 이용하여 FRP 패널을 제조할 경우, FRP 패널조성물과 금형 또는 몰드 사이에 이형효과를 제공하여 생선성과 품질을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 이형제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 스테아린산 아연을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 3 내지 6중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 바인더는 FRP 패널조성물을 구성하는 각각의 구성성분이 보다 치밀하게 결합될 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 바인더, 예를 들면 유/무기 바인더라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 난연성을 향성시키기 위해 유기 바인더 보다는 무기 바인더를 사용하는 것을 추천한다.
바람직한 무기 바인더로는 진흙, 점토, 규산나트륨, 규산알루미나, 규산칼슘 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 2 내지 20중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 메틸메타아크릴레이트는 FRP 패널 조성물에 우수한 접착력을 제공하고, 우수한 바인더 물성 및 기계적 물성을 유지하여 외부 충격에 의한 크랙 및 탈락현상을 현저히 개선하기 위해 부여되는데, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 2 내지 20중량부인 것을 추천한다.
상기 메틸메타아크릴레이트는 점도가 10 내지 1,000cps인 저점도 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지 49 내지 70중량%와, 점도가 2,000 내지 20,000cps인 고점도 메틸메타크릴레이트(MMA) 20 내지 50중량%를 혼합하여 얻어지는 메틸메타크릴레이트 혼합물에 SIS(stylene isoprene stylene), SBR(stylene butadiene rubber), SBS(stylene butadiene stylene) 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물 1 내지 10중량%를 혼합한 변성 메틸메타아크릴레이트를 사용할 수도 있다.
이때, 상기 SIS, SBR 및/또는 SBS의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 투입시에 도막이 강인하여 내충격성 저하로 인한 크랙이 발생할 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 변성 메틸메타크릴레이트 수지의 점도상승으로 인하여 작업성에 문제가 발생될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 경화제는 FRP 패널 조성물을 경화시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 경화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 경화제로는 파라 톨루엔 설포닉산[PTSA(Para Toluene Solfonic Acid)], 페놀술폰산, t-부틸페록식 벤조에이트(tert-Butylperoxy benzoate, TBPB), 무수프탈산(Phthalic acid anhydride), 방향족 폴리아민, 비스-(4-t -부틸사이클로헥산)페록시디카보네이트, 폴리메캅탄(Polymercaptan) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 페놀수지 100중량부를 기준으로 2 내지 20중량부를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 안정제는 FRP 패널 조성물을 자외선으로부터 보호하여 안정성을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 안정제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 페놀수지 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부인 것을 추천한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 석회석 분말을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함할 수 있다.
상기 석회석 분말은 화염과 접촉 시 석회석 분말의 분해에 의한 이산화탄소의 발생으로 화재의 3대 요소 중 하나인 산소공급원을 차단하는 작용을 한다.
상기 석회석 분말은 당업계에서 통상의 석회석 분말이 사용될 수 있으며, 특히 분말도 3,000 내지 5,000㎠/g 범위의 석회석 분말을 사용하는 것이 석회석의 열분해가 용이하게 진행되어 더욱 좋다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 FRP 패널조성물은 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부의 팽창 흑연을 더 포함할 수 있는데, 페놀수지 100중량부에 대하여 함량이 5중량부 미만일 경우에는 화염 차단의 효과가 부족하게 되며, 10중량부를 초과할 경우에는 분체양이 많아지고 혼합물을 겔(gel)화 시킬 수 있다는 단점이 있다.
상기 팽창 흑연은 다공성 탄화층의 생성에 의해 FRP 패널 제조시 부착력 및 난연성을 강화시키는 작용을 한다.
상기 팽창 흑연은 밀도가 1.5~2.3g/㎤이고, 입경이 30~1,000㎛이고, 20~250배의 팽창율을 가지는 것이 화염과 접촉하였을 경우 화염을 차단하는 효과가 극대화되어 더욱 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 FRP 패널조성물은 페놀수지 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부의 탈크를 더 포함할 수 있는데, 페놀수지 100중량부에 대하여 함량이 10중량부 미만이면 내수성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 함량이 30중량부를 초과하면 증점을 유발하기 때문에 좋지 않다.
상기 탈크는 백색도가 우수한 수화 마그네슘 실리케이트 광물로서 활석이라고도 불리는데, 탈크는 무기 광물이기 때문이 녹는점이 1400도로 불에 강하고 내수성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 인장강도 및 휨강도를 증가시켜 주는 효과가 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 FRP 패널조성물은 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부의 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 촉매는 경화를 촉진시키고 유기물인 페놀수지와 무기물인 유리섬유와 이외 물질을 서로 용이하게 결합시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 촉매라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아미노프로핀트리에폭시실란을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 아미노프로핀트리에폭시실란은 유리섬유에 커플링제로 사용되고, 페놀수지와 결합이 가능한 아미노기를 가지고 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 FRP 패널조성물은 압축강도 및 휨강도 향상을 위하여 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부의 메타규산나트륨(Na2SiO3)을 더 포함할 수 있는데, 페놀수지 100중량부에 대하여 함량이 1중량부 미만이면 유동성이 낮아지고 불규칙한 기포가 형성되며, 함량이 5중량부를 초과하면 유동성이 급격히 낮아져 가사시간 확보가 곤란하여 좋지 않다.
상기 메타큐산나트륨은 수화물도 있으나, 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1000℃로 가열 융해하여 고체화시켜 만든 무수물도 사용될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 페놀수지 100중량부 기준으로 흡수성 폴리머 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 흡수성 폴리머는 물을 흡수하여 흡수성 폴리머가 팽창하여 볼 베어링과 같은 역할을 수행하여 FRP 패널조성물의 작업성을 좋게 해 주고, 이로 인하여 패널 중의 단위수량을 감소시켜 강도가 증가하게 된다.
바람직한 흡수성 폴리머는 폴리아크릴산염 및 그 유도체, 폴리에칠렌옥사이드 유도체 및 흡수성 폴리우레탄류로 이루어진 것으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물이다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 FRP 패널조성물은 점도증진 및 부착력 강화를 위하여 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부의 알긴산 나트륨을 더 포함할 수 있는데, 페놀수지 100중량부에 대하여 함량이 5중량부 미만이면 소수성이 저하되고, 함량이 10중량부를 초과하면 과도하게 점도가 상승되어 좋지 않다.
상기 알긴산 나트륨은 (C6H8O6)n으로 표시되는 다당류의 하나로서 카르복실기를지 가지고 있으며, 다시마류를 소다회 처리하여 만들 수 있는데, 알긴산 나트륨 자체에 점성을 갖고 있어 이를 FRP 패널조성물에 혼입되면 점도증진 및 부착력을 강화하게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 제조되는 FRP 패널의 경량화를 위해 발포물질을 페놀수지 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발포물질은 당업계의 통상적인 발포물질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 발포스티렌 분말, 발포펄라이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 발포펄라이트는 펄라이트 원석을 분쇄 가열하여 기공을 형성한 것을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 점도 조절 및 강도증진을 위하여 테트라에틸렌펜타민(Tetraethylenepentamine; TEPA)을 페놀수지 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부 더 포함할 수 있는데, 테트라에틸렌펜타민이 페놀수지 100중량부를 기준으로 1중량부 미만이면 그 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 그 양이 과다하여 FRP 패널조성물의 물성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 FRP 패널조성물은 수분침투를 방지하여 내구성을 향상시키기 위해 페놀수지 100중량부를 기준으로 가교된 폴리아크릴레이트염 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 가교된 폴리아크릴레이트염은 FRP 패널조성물의 내부의 공극을 채우게 되어 수분의 침투를 방지하게 되고 이에 따라 내부의 내구성을 증진시키는 역할을 하게 되는데, 상세하게는 상기 가교된 폴리아크릴레이트염은 아크릴레이트염의 중합체가 가교(crosslinking)된 물질을 말하며, 가교제로 아크릴산(Acrylic acid)dl 포함된 아크릴산과 소듐아크릴레이트(sodium acrylate)의 공중합체로 이루어지며, 하기 (C3H4O2.C3H3O2Na)x의 분자식을 갖는다.
상기 구조로 이루어지는 가교된 폴리아크릴레이트염은 고분자 사슬 간의 가교결합(cross-linking)을 통한 3차원 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따라 가교된 폴리아크릴레이트염이 사용되면 수분 침투시 팽창하여 내부 공극을 채워 수분의 침투를 방지하고, 내구성을 증진시키게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 FRP 패널조성물은 흡습제로서 산화칼슘(CaO)을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있는데, 페놀수지 100중량부에 대하여 함량이 1중량부 미만이면 FRP 패널조성물이 경화된 후 기포 및 핀 홀 등이 발생할 수 있고, 함량이 3중량부를 초과하면 경도가 증가하고 점도가 상승하게 되어 좋지 않다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 FRP 패널조성물, 특정적으로 복합소재를 이용한 FRP 패널조성물은 콘크리트 구조체의 보수보강을 위하여 패널로 제조하여 사용된다.
이때, 상기 FRP 패널조성물을 이용하여 패널을 제조하는 방법은 당업계의 통상적인 방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해 다음과 같이 그 일례를 설명한다. 한 가지 일례로서, 본 발명에 따른 FRP 패널 제조방법은 금형 또는 몰드에 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물을 채워 넣은 후 양생하여 제조할 수 있다.
다른 일례로서, 본 발명에 따른 FRP 패널 제조방법은 복합섬유를 격자로 직조하여 직물섬유를 제조하는 직조단계;
페놀수지 100중량부를 기준으로, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴에이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 안정제 2 내지 10중량부 및 상기 직조단계로 제조된 직물섬유 50 내지 80중량부를 혼합하여 직물섬유에 각 조성물이 함침되도록 하여 직물섬유층을 제조하는 직물섬유층 제조단계;
상기 함침이 종료된 직물섬유층에 10 내지 25mm의 격자를 갖도록 섬유를 직조한 섬유 메쉬망을 적층하는 메쉬망 적층단계; 및
상기 메쉬망 적층단계가 종료된 후 40 내지 60℃ 온도범위의 밀폐공간에서 양생시키는 양생단계를 포함한다.
여기서, 상기 직조단계의 직조섬유는 위사와 경사방향의 섬유가 상하 맞물려서 직조되어 추후 늘어짐이나 올이 풀리는 경우를 최소화한다.
상기 직조섬유에 사용되는 복합섬유의 원사 두께는 적어도 10㎛ 이상의 섬유를 사용하는 것이 좋고, 마디의 두께도 5mm 내외로 일정하게 유지되도록 직조하며, 직조 후 직물의 두께는 0.345 내지 0.38mm로 경량화된 고강도 직조섬유를 형성한다.
본 발명에 따른 섬유 메쉬망은 10 내지 25mm를 갖도록 격자로 직조된 복합섬유를 포함한다.
본 발명에 따른 양생단계에서 양생온도가 필요이상으로 높은 경우, 예를 들면 60℃ 이상으로 높은 경우, 수지계에서 기포가 조기에 발현될 수 있으므로, 적정온도를 유지하는 것이 좋다.
여기서, 상기 양생온도가 50℃ 미만으로 유지되면, 양생시간이 장시간 소요된다.
특정적으로, 본 발명에 따른 FRP 패널 제조방법은 상기 직물섬유층 제조단계를 반복 적층하여 직물섬유층을 복수로 형성할 수도 있다.
한편, 전술한 방법으로 제조되는 FRP 패널을 이용한 시공방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 하기 시공방법은 FRP 패널의 일 실시양태로서 이에 한정되지 않고, 당업계의 통상적인 FRP 패널을 이용한 콘크리트 구조체 보수보강용 시공방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
한 가지 일례로서, 본 발명에 따른 FRP 패널의 시공방법은 콘크리트 구조물의 보수 또는 보강 대상표면을 깨끗하게 표면처리 하는 표면처리단계;
상기 표면처리단계가 종료된 후 에폭시 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계;
상기 프라이머 도포단계가 종료된 후 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물로 이루어진 패널을 접합하는 접합단계; 및
상기 접합단계가 종료된 후 FRP 패널과 대상표면사이에 접착제를 주입하는 접착제 주입단계를 포함한다.
다른 일례로서, 본 발명에 따른 FRP 패널의 시공방법은 콘크리트 구조물의 보수 및/또는 보강 대상표면을 깨끗하게 표면처리 하는 표면처리단계;
상기 표면처리단계가 종료된 후 에폭시 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계; 상기 프라이머 도포단계가 종료된 후 상기 FRP 패널 제조방법에 따라 제조된 FRP 패널을 덧댄 후 앵커로 고정하는 FRP 패널 접합단계; 및
상기 FRP 패널 접합단계가 종료된 후 FRP 패널과 대상표면사이에 접착제를 주입하는 접착제 주입단계를 포함한다.
여기서, 상기 FRP 패널의 시공방법은 사용자의 선택에 따라 앵커 고정된 앵커헤드에 캡을 덮어씌운 뒤 접착제로 실링처리하여 밀봉하는 밀봉단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 접착제 주입단계에서 사용되는 접착제는 당업계의 통상적인 접착제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
페놀수지 100g, 칼슘설포알루미네이트 15g, 0.1㎛의 미세한 피막두께를 갖는 완전 폐기공된 아크릴 수지로 이루어진 경량재 5g, 평균입자크기가 400nm인 실리콘카바이드 분말 15g, 초산비닐/비닐바사테이트 5g, 폴리비닐알코올 분말 5g, 수산화알루미늄 10g, 스테아린산 아연 4g, 규산나트륨 10g, 메틸메타아크릴레이트 5g, 파라 톨루엔 설포닉산 10g, 무황변 폴리 우레아수지 5g 및 현무암 섬유 및 유리섬유가 5:5의 중량비로 혼합되도록 직조된 섬유 60g을 혼합하여 FRP 패널 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 석회석 분말 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 밀도가 2.0g/㎤이고 평균 입경이 약 500㎛인 팽창 흑연 6g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 탈크 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 촉매로서 아미노프로핀트리에폭시실란 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 메타규산나트륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리아크릴산염로 이루어진 흡수성 폴리머 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알긴산 나트륨 7g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 발포펄라이트 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라에틸렌펜타민 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 가교된 폴리아크릴레이트염 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화칼슘 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1에 따른 FRP 패널조성물을 혼합하여 직조섬유에 FRP 패널조성물이 함침되도록 하여 직조섬유층을 제조하였다.
여기서, 상기 FRP 패널조성물을 구성하는 섬유는 15㎛의 두께를 갖는 현무암 섬유 및 유리섬유가 5:5의 중량비로 혼합된 섬유를 직조하여 약 0.36mm의 두께를 갖도록 직조섬유를 사전에 준비하여 사용하였다.
그 다음, 현무암 섬유 및 유리섬유가 5:5의 중량비로 혼합된 섬유 원사를 이용하여 약 20mm의 격자를 갖도록 제조한 메쉬망 10g을 적층하였다.
그 다음, 상기 메쉬망이 적층된 패널을 약 50℃의 온도로 유지되는 밀폐공간에서 양생시켜 FRP 패널을 제조하였다.
[실시예 14]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 2에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 3에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 4에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 5에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 6에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 19]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 7에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 20]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 8에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 21]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 9에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 22]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 10에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 23]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 11에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실시예 24]
실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 FRP 패널조성물 대신 실시예 12에 따라 제조된 FRP 패널을 사용하여 실시하였다.
[실험]
실시예 13 내지 실시예 24에 따라 제조된 FRP 패널의 기계적 물성, 예를 들면 나연성, 압축강도, 휨강도, 부착강도 등을 측정하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
화재전파 압축강도(N/mm2) 휨강도(N/mm2) 부착강도(N/mm2)
실시예 13 8≤ 50.1 16.8 1.7
실시예 14 7≤ 51.7 16.7 1.6
실시예 15 8≤ 51.8 17.4 1.8
실시예 16 8≤ 49.4 14.7 1.9
실시예 17 7≤ 48.5 16.4 1.7
실시예 18 7≤ 51.3 15.7 1.6
실시예 19 7≤ 53.8 16.7 1.5
실시예 20 8≤ 50.1 15.6 1.5
실시예 21 7≤ 52.4 16.3 1.6
실시예 22 8≤ 52.5 14.5 1.7
실시예 23 7≤ 53.4 15.3 1.7
실시예 24 7≤ 54.5 14.4 1.7
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 13 내지 실시예 24에 따라 제조된 FRP 패널은 내화성, 압축강도와 휨강도가 좋고, 부착성이 우수한 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 페놀수지 100중량부를 기준으로,
    복합섬유 50 내지 80중량부;
    칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부;
    경량재 1 내지 10중량부;
    나노세라믹 입자 5 내지 30중량부;
    재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부;
    폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부;
    난연제 3 내지 15중량부;
    이형제 3 내지 6중량부;
    바인더 2 내지 20중량부;
    메틸메타그릴레이트 2 내지 20중량부;
    경화제 2 내지 20중량부; 및
    아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아 수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물에,
    석회석 분말을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고,
    팽창 흑연을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하며,
    촉매를 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    메타규산나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    알긴산 나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하고,
    발포물질을 페놀수지 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며,
    테트라에틸렌펜타민을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    가교된 폴리아크릴레이트염을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    산화칼슘을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1내지 3중량부로 더 포함하는 FRP 패널조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 콘크리트 구조물의 보수 또는 보강 대상표면을 깨끗하게 표면처리 하는 표면처리단계;
    상기 표면처리단계가 종료된 후 에폭시 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계;
    상기 프라이머 도포단계가 종료된 후 페놀수지 100중량부를 기준으로, 복합섬유 50 내지 80중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 경량재 1 내지 10중량부; 나노세라믹 입자 5 내지 30중량부; 재유화형 폴리머 분말 0.1 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 분말 0.1 내지 10중량부; 난연제 3 내지 15중량부; 이형제 3 내지 6중량부; 바인더 2 내지 20중량부; 메틸메타아크릴레이트 2 내지 20중량부; 경화제 2 내지 20중량부; 및 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아 수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 안정제 2 내지 10중량부를 포함하는 FRP 패널조성물에, 석회석 분말을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 팽창 흑연을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하며, 촉매를 페놀수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하고, 메타규산나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 알긴산 나트륨을 페놀수지 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부로 더 포함하고, 발포물질을 페놀수지 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며, 테트라에틸렌펜타민을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고, 가교된 폴리아크릴레이트염을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 산화칼슘을 페놀수지 100중량부를 기준으로 1내지 3중량부로 더 포함하는 FRP 패널조성물로 이루어진 패널을 접합하는 접합단계; 및
    상기 접합단계가 종료된 후 FRP 패널과 대상표면사이에 접착제를 주입하는 접착제 주입단계를 포함하는 FRP 패널의 시공방법.
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