KR101998381B1 - 교량 하중분산 탄성부재 및 이를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법 - Google Patents

교량 하중분산 탄성부재 및 이를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강화섬유 20 내지 45 중량%, 부틸고무 20 내지 25 중량%, 액상 비스페놀A형 에폭시수지 20 내지 25 중량%, 알릴 글리시딜 에테르 1 내지 2 중량%, 마스터비치 2 내지 4 중량%, 글라스버블 2 내지 4 중량%, 디오르벤 3 내지 5 중량%, 노화방지제 2 내지 5 중량%, 가류제 2 내지 4 중량%, 가류 촉진제 1 내지 2 중량%, 첨가제 2 내지 4 중량%를 포함하는 교량 하중분산 탄성부재 및 인상장치와 교량의 상부구조물 및 인상장치와 교량의 하부구조물에 사이에 청구항 1에 기재된 교량 하중분산 탄성부재를 개재하는 단계; 상기 교량 하중분산 탄성부재가 개재된 상태에서, 상기 인상장치를 이용하여 교량의 상부 구조물을 인상하는 단계를 포함하는 교량 하중분산 탄성부재를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 교량 인상과정에서 발생하는 하중을 분산시켜 인상부위의 균열 및 파손을 방지하여 내구성 및 사용수명을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

교량 하중분산 탄성부재 및 이를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법{The Method of Increase of the Upper Structure of Bridges Using Elastic Members of Bridge Decomposition}
본 발명은 교량 하중분산 탄성부재 및 이를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교량 인상과정에서 발생하는 하중을 분산시켜 인상부위의 균열 및 파손을 방지할 수 있도록 하는 교량 하중분산 탄성부재 및 이를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량구조물은 교량의 특성상 종방향 및 횡방향으로 신축작용이 발생하므로 교량의 상부 및 하부 구조물의 사이에 신축을 흡수할 수 있도록 교량받침을 설치한다.
이러한 교량받침은 교량 상부구조물과 교량 하부구조물 사이에서 하중을 전달하는 매개체 역할을 수행하기 때문에 시간이 지나 내구연한까지 사용된 교량받침은 유지보수 또는 교체작업이 필요하다.
따라서 종래에는 유압잭 등과 같은 인상장치를 하부구조물 상면에 설치하여 상부구조물을 인상시킨 후 교량받침을 보수하거나 새로운 교량받침을 교체하는 작업 등을 실시한다.
그러나 인상작업은 교량받침을 보수 및 교체하는 기간 동안에 계속 인상상태를 유지해야 하므로 인상장치와 맞닿은 구조물의 인상부위에 하중 및 부하가 집중되면서 균열 및 파손을 유발하는 문제를 갖게 되었다.
특히 인상과정에서 교량 상부구조물은 교축방향으로 항상 신축을 반복하므로 하중 및 부하를 분산할 수 없으므로 작업효율을 저하시키는 문제를 갖게 되었다.
한국공개특허 제10-2003-0079073호(2003.10.10) 한국등록특허 제10-0833686호(2008.05.29) 한국등록특허 제10-0876355호(2008.12.29) 한국등록특허 제10-1254063호(2013.04.12) 한국등록특허 제10-1766440호(2017.08.09) 한국등록특허 제10-1820396호(2018.01.26) 한국등록특허 제10-1824633호(2018.02.01) 한국등록특허 제10-1872285호(2018.07.31)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 인상장치와 맞닿은 상부구조물 및 하부구조물 사이에 발생하는 하중 및 부하를 분산시켜 균열 및 파손을 방지할 수 있는 교량 하중분산 탄성부재 및 이를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 교량 하중분산 탄성부재는,
강화섬유 20 내지 45 중량%, 부틸고무 20 내지 25 중량%, 액상 비스페놀A형 에폭시수지 20 내지 25 중량%, 알릴 글리시딜 에테르 1 내지 2 중량%, 마스터비치 2 내지 4 중량%, 글라스버블 2 내지 4 중량%, 디오르벤 3 내지 5 중량%, 노화방지제 2 내지 5 중량%, 가류제 2 내지 4 중량%, 가류 촉진제 1 내지 2 중량%, 첨가제 2 내지 4 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 첨가제는 총량 100 중량%에 대하여,
연화제 30 내지 50 중량%, 분산제 30 내지 35중량%, 황 2 내지 5 중량%, 촉진제 0.5 내지 1중량%, 산화방지제 5 내지 8 중량%, 산화아연 2 내지 4 중량%, 산화마그네슘 10 내지 15 중량%, 소포제 0.5 내지 2 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명 교량 하중분산 탄성부재를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법은,
인상장치와 교량의 상부구조물 및 인상장치와 교량의 하부구조물에 사이에 청구항 1에 기재된 교량 하중분산 탄성부재를 개재하는 단계;
상기 교량 하중분산 탄성부재가 개재된 상태에서, 상기 인상장치를 이용하여 교량의 상부 구조물을 인상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 교량 인상과정에서 발생하는 하중을 분산시켜 인상부위의 균열 및 파손을 방지하여 내구성 및 사용수명을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 교량 하중분산 탄성부재를 갖는 인상장치가 교량에 설치된 상태의 사시도.
이하에서는 본 발명 교량 하중분산 탄성부재를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 강화섬유 20 내지 45 중량%, 부틸고무 20 내지 25 중량%, 액상 비스페놀A형 에폭시수지 20 내지 25 중량%, 알릴 글리시딜 에테르 1 내지 2 중량%, 마스터비치 2 내지 4 중량%, 글라스버블 2 내지 4 중량%, 디오르벤 3 내지 5 중량%, 노화방지제 2 내지 5 중량%, 가류제 2 내지 4 중량%, 가류 촉진제 1 내지 2 중량%, 첨가제 2 내지 4 중량%를 포함한다.
본 발명에서 상기 강화섬유는 열경화성 수지로서 성형성이 우수하고 무엇보다도 비중이 작아 경량화가 가능하며 인장강도를 향상시킬 수 있다.
여기서 상기 강화섬유는 20 내지 45 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 20 중량% 미만일 경우 하중분산 탄성부재에 적합한 인장강도 및 휨강도가 기준 이하가 되어 하중분산 탄성부재의 강도가 저하되는 원인이 되고, 반대로 45 중량% 초과할 경우 강화섬유의 함량이 높아져 강화섬유를 제외한 성분들을 포함하는 조성물의 충분한 함침이 어려워 강도가 저하되는 문제가 발생한다.
이때 상기 강화섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 부틸고무는 내구성, 내오존성, 내노화성의 성질도 가지며, 다른 종류의 고무 재질 중 반발 탄성이 가장 낮으므로 교량의 인상과정에서 발생하는 하중을 분산시키기 위한 역할을 수행한다.
여기서 상기 부틸고무는 20 내지 25 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 20 중량% 미만일 경우 감쇠율이 저하되고, 반대로 25 중량% 초과할 경우 인장강도가 저하될 뿐만 아니라 경도가 높아져 성형 안정성이 떨어진다.
본 발명에서 상기 액상 비스페놀A형 에폭시수지는 강화섬유와 결합되어 섬유간의 결합강도를 높여주어 상기 조성물의 인장강도 휨강도를 높여주는 역할을 하며 탄성률 또한 가지고 있어 교량의 신축과정에서 감쇄 역할을 수행한다.
여기서 상기 액상 비스페놀A형 에폭시수지는 20 내지 25 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 20 중량% 미만일 경우 조성물의 경화성이 약해지고, 반대로 25 중량% 초과할 경우 조성물의 물성이 저하된다.
본 발명에서 상기 알릴 글리시딜 에테르는 희석제 역할을 하며 조성물의 점도를 희석하기 위해 사용한다.
여기서 상기 알릴 글리시딜 에테르는 1 내지 2 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량% 미만일 경우 조성물의 점도를 유지하기 어렵고, 반대로 2 중량% 초과할 경우 조성물의 물성이 저하된다.
본 발명에서 상기 마스터비치는 열화로 인한 기계적 물성 저하가 적고 부틸고무와의 상분리 현상이 발생하지 않으며 성형 및 가공안정성을 보유하면서도 인열 강도를 향상시킬 수 있다.
여기서 상기 마스터비치는 2 내지 4 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량% 미만일 경우 기계적 물성이 낮아지고, 반대로 4 중량% 초과할 경우 부틸고무와의 상분리 및 혼연성이 급격히 떨어지는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 글라스버블은 수축에 대한 저항성이 우수하여 조성물의 수축으로 인한 내층과 외층의 뒤틀림 현상이 극히 적으며 높은 비율의 충진이 가능하여 조성물의 강도향상에 기여한다.
여기서 상기 글라스버블은 2 내지 4 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량% 미만일 경우 수축에 대한 저항성이 떨어지고, 반대로 4 중량% 초과할 경우 팽창메커니즘이 작용하여 강도물성이 저하되는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 디오르벤은 조성물의 증점성과 칙소성을 부여하고 우수한 도막의 흐름 방지 효과를 발휘한다.
여기서 상기 디오르벤은 3 내지 5 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 3 중량% 미만일 경우 시간이 지날수록 점도가 떨어지고, 반대로 5 중량% 초과할 경우 배합량의 증가에 따라 일정한 점까지 향상되다가 오히려 떨어지는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 노화방지제는 교량 하중분산 탄성부재의 내열성, 내굴곡성, 내산화성을 향상시키는 역할을 수행한다.
이때 상기 노화방지제는 N-페닐-N'-p-페닐렌디아민, 아세톤, p-아미노디페닐아민, 스티렌네이티드 페놀, 스티렌, 페놀, 2-머캅토벤즈이미다졸 중에서 1종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 선택하여 혼합한 것을 사용할 수 있다.
여기서 상기 노화방지제는 2 내지 5 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량% 미만일 경우 시간이 지날수록 점도가 떨어지고, 반대로 5 중량% 초과할 경우 배합량의 증가에 따라 일정한 점까지 향상되다가 오히려 떨어지는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 가류제는 고무의 동적 특성과 가공성을 향상시키고 내열성을 개선시키는 역할을 수행한다.
여기서 상기 가류제는 2 내지 4 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량% 미만일 경우 가황 속도의 활성화가 약해지고, 반대로 4 중량% 초과할 경우 조성물의 가사시간이 길어지며 더 이상 효과를 발휘하기가 힘들어지는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 가류 촉진제는 가류 과정에서 가류 속도를 높이고 가류 온도의 저하와 함께 가류 시간을 단축하는 역할을 수행한다.
여기서 상기 가류 촉진제는 1 내지 2 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량% 미만일 경우 그 역할이 미미하고, 반대로 2 중량% 초과할 경우 가류 촉진제의 역할에 따른 효과가 더 이상 향상되지 않아 무의미하다.
본 발명에서 상기 첨가제는 교량 하중분산 탄성부재의 내구력을 향상시키기 위해서 사용한다.
여기서 상기 첨가제는 2 내지 4 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량% 미만일 경우 내구력 및 지속성이 저하되고, 반대로 4 중량% 초과할 경우 조성물의 탈락현상이 발생한다.
아울러 상기 첨가제는 총량 100 중량%에 대하여, 연화제 30 내지 50 중량%, 분산제 30 내지 35중량%, 황 2 내지 5 중량%, 촉진제 0.5 내지 1중량%, 산화방지제 5 내지 8 중량%, 산화아연 2 내지 4 중량%, 산화마그네슘 10 내지 15 중량%, 소포제 0.5 내지 2 중량%로 이루어진다.
특히 상기 연화제, 분산제, 산화아연, 산화마그네슘은 교량 하중분산 탄성부재의 동적 특성과 가공성을 향상시키고 내열성을 개선하기 위하여 사용된다.
이때 상기 연화제, 분산제, 산화아연, 산화마그네슘은 각각 중량% 미만일 경우 가황 속도의 활성화가 약해지고, 반대로 각각 중량% 초과할 경우 가황 속도 활성화가 커져서 스코치가 발생하여 교량 하중분산 탄성부재의 성질이 약해지는 문제를 갖는다.
한편, 상기 황은 2 중량% 미만일 경우 상온 내구력이 저하될 수 있고, 반대로 5 중량% 초과할 경우 내열 내구력이 저하될 수 있다.
그리고 상기 촉진제는 가교 속도를 향상시키는 것으로, 0.5 중량% 미만일 경우 배합시 유효 가황계가 형성되지 않아 다황 결합을 이룰 수 없고, 반대로 1 중량% 초과할 경우 배합시 스코치가 발생하여 공정 불량이 발생한다.
또한, 상기 산화방지제는 열, 햇빛 등과 같은 외부 환경으로부터 교량 하중분산 탄성부재를 보호하는 역할을 수행한다.
여기서 상기 산화방지제는 5 내지 8 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 5 중량% 미만일 경우 외부 환경에 의해 교량 하중분산 탄성부재가 불안정한 상태로 분해되어 내열성 및 상용성이 좋지 않을 수 있고, 반대로 8 중량% 초과할 경우 산화방지제의 함량이 상대적으로 많아져 인장 강도, 신장율과 같은 물성이 저하될 수 있다.
아울러 상기 소포제는 교량 하중분산 탄성부재의 각각 조성물의 혼합효율을 향상시키고 내부에 존재하는 기포를 제거하여 강도를 증가시키는 역할을 수행한다.
여기서 상기 소포제는 0.5 내지 2 중량%를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 0.5 중량% 미만일 경우 공기량이 저하되어 효과가 미미하고, 반대로 2 중량% 초과할 경우 물리적 물성의 저하를 초래할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예 1과 비교예 1,2,3,4의 재료 배합비율은 다음 표 1과 같다.
Figure 112018086871610-pat00001
그리고 이러한 실시예 1과 비교예 1,2,3,4에 따라 제조된 교량 하중분산 탄성부재를 다양하게 시험한 결과가 아래 표 2에 나타나 있다.
Figure 112018086871610-pat00002
본 발명에서 상기의 실시예 1과 비교예 1,2,3,4를 비교하였을 경우 실시예 1이 비교예 1,2,3,4 보다 효과가 월등하다는 것을 확인할 수 있다.
특히 실시예 1을 가로×세로 30cm, 두께 50mm의 시료를 만들어 인상장치(30)와 교량의 상부구조물(20) 및 인상장치(30)와 교량의 하부구조물(10)에 사이에 개재하여 교량을 인상하여 보았으며, 다른 교각에서는 실시예 1이 없는 인상장치로 인상을 하여 보았으며 결과는 다음과 같다.
여기서 실시예 1을 적용하여 인상된 교각의 부분에는 교각이나 상부 및 하부 구조물에 균열 및 파손이 발생하지 않았으며, 이는 실시예 1의 조성물이 하중을 분산 및 진동에 대한 감쇠 역할을 충실했음으로 판단된다.
그러나 실시예 1를 적용하지 않고 인상된 교각은 인상부위에 부분적으로 균열이 발견되었고, 이는 하중을 분산 및 진동을 감쇠 역할을 하는 수단이 없었기 때문으로 판단된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 교량 하중분산 탄성부재를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 인상장치(30)와 교량의 상부구조물(20) 및 인상장치(30)와 교량의 하부구조물(10)에 사이에 교량 하중분산 탄성부재(100)를 개재하는 단계;
상기 교량 하중분산 탄성부재(100)가 개재된 상태에서, 상기 인상장치(30)를 이용하여 교량의 상부 구조물(20)을 인상하는 단계를 포함한다.
여기서 상기 인상장치(30)는 다양한 형태와 구성을 갖는 것으로, 종래에 공지된 어떠한 인상장치에도 모두 적용가능함은 당연하다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
10: 하부 구조물
20: 상부 구조물
30: 인상장치
100: 교량 하중분산 탄성부재

Claims (3)

  1. 강화섬유 20 내지 45 중량%, 부틸고무 20 내지 25 중량%, 액상 비스페놀A형 에폭시수지 20 내지 25 중량%, 알릴 글리시딜 에테르 1 내지 2 중량%, 마스터비치 2 내지 4 중량%, 글라스버블 2 내지 4 중량%, 디오르벤 3 내지 5 중량%, 노화방지제 2 내지 5 중량%, 가류제 2 내지 4 중량%, 가류 촉진제 1 내지 2 중량%, 첨가제 2 내지 4 중량%를 포함하되, 상기 첨가제는 총량 100 중량%에 대하여, 연화제 30 내지 50 중량%, 분산제 30 내지 35중량%, 황 2 내지 5 중량%, 촉진제 0.5 내지 1중량%, 산화방지제 5 내지 8 중량%, 산화아연 2 내지 4 중량%, 산화마그네슘 10 내지 15 중량%, 소포제 0.5 내지 2 중량%로 이루어지고, 상기 강화섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하며, 상기 노화방지제는 N-페닐-N'-p-페닐렌디아민, 아세톤, p-아미노디페닐아민, 스티렌네이티드 페놀, 스티렌, 페놀, 2-머캅토벤즈이미다졸 중에서 1종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 선택하여 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 교량 하중분산 탄성부재.
  2. 삭제
  3. 인상장치와 교량의 상부구조물 및 인상장치와 교량의 하부구조물에 사이에 청구항 1에 기재된 교량 하중분산 탄성부재를 개재하는 단계;
    상기 교량 하중분산 탄성부재가 개재된 상태에서, 상기 인상장치를 이용하여 교량의 상부 구조물을 인상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 하중분산 탄성부재를 이용한 교량 상부 구조물 인상공법.
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