KR102265893B1

KR102265893B1 - 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법

Info

Publication number: KR102265893B1
Application number: KR1020200143098A
Authority: KR
Inventors: 김형열; 류금성; 고경택; 안기홍; 이대영; 유영준; 이두한
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-06-17

Abstract

건조분말 상태의 프리믹스 결합재와 텍스타일 그리드 보강재를 구비한 보강매트를 제작하고, 시공현장에 보강매트를 거치한 후 공급수를 살수하여 수화 고결시킴으로써 구조물을 급속시공 보강할 수 있고, 또한, 시설물 축조 및 유지보수 시공시 텍스타일 그리드로 2방향성을 갖도록 보강함으로써 구조가 간단하고 제작이 용이한 급속시공용 보강매트를 간편하게 적용할 수 있으며, 또한, 단섬유와 프리믹스 결합재가 일체화된 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 시공함으로써 두께를 일정하게 유지할 수 있고, 또한, 현장 수화를 위한 공급수를 제외한 공사에 필요한 모든 자재가 일체화됨에 따라, 자재 보관, 수급, 시공 등이 용이하고 공사비를 절감할 수 있는, 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법이 제공된다.

Description

텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법 {REINFORCEMENT MAT OF ON-SITE HYDRATION TYPE HAVING TEXTILE GRID REINFORCEMENT AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME, AND STRUCTURE REINFORCING METHOD FOR ACCELERATED CONSTRUCTION USING THE SAME}

본 발명은 현장 수화형 보강매트에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 건조분말 상태의 프리믹스 결합재와 텍스타일 그리드 보강재를 구비한 보강매트를 제작하고, 시공현장에 보강매트를 거치한 후 공급수를 살수하여 수화 고결시킴으로써 구조물을 급속시공 보강할 수 있는, 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로, 대규모의 토지조성, 도로공사, 매립지 조정공사 등의 경우, 절취사면은 필연적으로 형성되며, 이러한 절취사면의 설계 및 시공에 있어서 안정성의 확보는 구조물의 원활한 이용을 위한 기본적인 요건이 된다. 또한, 절개지 비탈면은 대부분 기반암까지 노출되며, 이러한 기반암의 노출은 주행자 및 인근주민들에게 나쁜 경관을 제공하는 문제점이 있다. 나아가, 도로공사, 철도공사에 의해서 형성된 비탈진 경사면은 집중호우나 태풍 등의 가혹한 자연조건이 있는 경우 붕괴의 위험까지 내포하고 있다.

이러한 불안정한 사면을 보강하는 공법의 일종으로서 숏크리트(shotcrete) 공법이 흔히 이용되는데, 이러한 숏크리트 공법은 표층이 불안정한 사면의 표면을 콘크리트로 피복하여 표층의 안정화를 유도하는 공법으로서, 단기간의 효과가 뚜렷하다는 장점 때문에 흔히 적용되고 있다.

그러나 이러한 숏크리트 공법은 굴착면에 액체를 뿜어서 붙이는 작업이기 때문에 시설이 과다하게 사용되며, 사전준비 작업에 많은 시간이 필요하고, 또한, 펌프를 이용하여 타설하기 때문에 작업시 소음이 발생할 수 있고, 노즐 끝단을 작업자가 잡고 작업을 실시하기 때문에 숏크리트 분사시 작업자가 입자를 흡입하게 되는 문제점이 있다.

한편, 저류조, 수로, 사면의 마감시에는 콘크리트를 타설하게 되는데 이때 콘크리트의 누출을 방지하면서 양생을 시키기 위한 거푸집 등이 사용되는데, 이러한 거푸집을 설치하지 않고서는 콘크리트 타설할 수 없다는 문제점이 있으며, 또한, 콘크리트 타설을 위한 사전준비 작업 및 타설 작업시 시간이 많이 소요됨과 일력이 과다하게 소요되는 등의 문제점이 있다.

한편, 전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1812476호에는 "함침된 천"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트의 균열 발생을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)는, 치밀하게 편직된 바닥 층(11), 보다 느슨하게 편직된 상부 층(12), 하부의 바닥 층(11)과 상부의 상부 층(12) 사이의 공간(14)을 가로질러 연장되는 연결섬유(13) 및 상기 바닥 층(11)과 상부 층(12) 사이의 공간(14)에 충전되는 충전물질(15)을 포함한다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 충전물질(15), 예를 들면, 시멘트 복합소재는 상부 및 하부 페이스들 사이의 공간(14) 내에 담지되며, 액체, 예를 들면, 물의 첨가에 의해 경화될 수 있다. 이러한 충전물질(15)이 경화될 때까지, 함침된 천은 가요성이며, 상기 바닥 층(11)과 상부 층(12) 사이의 공간(14) 내의 충전물질(15)이 경화된 후 형상화될 수 있고, 이에 따라, 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)는 광범위한 상황에서 견고한 구조적 요소로 사용될 수 있다.

종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)의 경우, 플렉시블한 가요성 보강매트(10)로서 현장에 설치한 후, 보강매트(10) 상에 물을 뿌리면 물과 시멘트 복합소재인 충전물질(15)이 반응하여 상기 충전물질(15)이 경화되어 콘크리트가 형성되고, 이에 따라, 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)는 기존의 터널의 숏크리트 작업 대용 및 저류조, 수로, 사면 등의 마감재, 배수로 라이너 등으로 사용할 수 있다.

그러나 시멘트 복합소재인 충전물질(15)의 양생시, 바닥 층(11)과 상부 층(12)을 서로 고정하고 있지 않기 때문에 충전물질(15)이 일측으로 편중되어 밀집되는 문제점이 발생할 수 있으며, 또한, 연결섬유(13)가 수직방향으로 설치되어 있기 때문에 길이방향에 대한 인장력이 약하다는 단점이 있고, 파단강도가 취약하다는 단점이 있다.

또한, 하부의 바닥 층(11)과 상부의 상부 층(12)이 편직물로 형성되어 있기 때문에 입자 형태로 충전되어 있는 충전물질(15)이 이동 및 현장설치 과정에서 유실이 초래됨에 따라 부분적으로 강도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 충전물질(15)과 반응하는 물의 투입시, 표면부에만 물이 침투하여 내부가 경화되지 않는 문제점이 있고, 또한, 연결섬유(13)를 이용하여 바닥 층(11)과 상부의 상부 층(12)의 간격, 즉, 공간(14)을 형성하기 때문에 충전물질(15)의 양으로 경화 두께를 조절하기 어렵다는 단점이 있다.

다시 말하면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 하부 층(11)과 상부 층(12)을 연결섬유(13)로 연결하고, 하부 층(11)과 상부 층(12) 사이의 공간(14)에 충전물질(15)을 채운 후, 현장에서 충전물질(15)을 수화반응으로 고결시킴으로써 현장의 콘크리트 구조물을 보강할 수 있으며, 이때, 일단 고결된 후 함침된 천의 직각방향으로 직조된 연결섬유(13)가 보강재 역할을 하게 된다.

하지만, 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)의 경우, 첫째로, 3차원으로 직조된 보강재를 선 제작한 후 충전물질(15)을 충전하여야 하는데, 이때, 3차원 연결섬유(13)의 직조 및 충전물질(15)의 충전 등에 많은 비용과 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

둘째로, 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)의 시공시 수화반응에 필요한 수분이 충전물질(15) 내에 공급된 후 습도를 일정 수준 이상 유지해야 하는 것이 어렵고, 또한, 수화반응이 시작되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 공급된 수분이 소모되어 건조수축 균열이 발생할 우려가 있다.

셋째로, 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트(10)의 경우, 다른 제원에 비하여 두께가 얇기 때문에 이러한 현장 수화형 보강매트(10)로 축조된 구조물은 박판과 유사한 형태로 거동하게 된다. 이후, 현장 수화형 보강매트(10) 상에 하중이 작용하는 경우, 수직방향의 응력은 무시할 수 있는 반면에, 수평방향으로 직접 인장력을 받는 경우, 면방향으로 큰 인장응력이 발생할 수 있다. 또한, 휨모멘트를 받는 경우, 휨응력에 의해서 중립축을 기준으로 콘크리트 구조물의 상면 또는 하면의 평면방향으로 큰 응력이 발생할 수 있다. 이때, 발생응력이 결합재의 인장강도를 초과하는 경우, 콘크리트 구조물에 균열이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1884967호에는 "현장 수화용 부직 시멘트 복합재"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 종래의 기술에 따른 현장 수화용 시멘트 복합소재를 수로 라이닝 공사에 설치하는 것을 예시하는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 현장 수화용 시멘트 복합소재(40)는 예비-포장형태(예를 들면, 시트, 롤, 등)의 플렉시블 복합소재로서, 현장으로 이송되어 현장에서 수화된다. 이러한 현장 수화용 시멘트 복합소재(40)는 콘크리트 구조물(30)이 수로 라이닝인 경우에 사용될 수 있다. 구체적으로, 플렉시블한 현장 수화용 시멘트 복합소재(40)를 현장에 설치한 후, 살수장비(50)를 사용하여 물을 뿌리면, 물과 현장 수화용 시멘트 복합소재(40)가 반응하여 상기 시멘트 복합소재가 경화되어 콘크리트가 되고, 이에 따라, 현장의 콘크리트 구조물(30)을 보강할 수 있다.

종래의 기술에 따른 현장 수화용 시멘트 복합소재(40)의 경우, 일측에 메쉬 형태로 구성되어 있는 투과층에 의해 물의 투입은 용이하지만, 충전물질인 시멘트 입자가 쉽게 유실되며, 특히, 시멘트 입자가 어느 한 쪽으로 편중되므로 두께가 균일하지 못한 문제점이 있고, 또한, 반드시 불투수층이 바닥으로 향하도록 설치해야 하는 불편함이 있고, 투과층, 구조층 및 불투수층의 접합강도가 약하기 때문에 제품의 품질이 저하된다는 문제점이 있다. 특히, 제품의 전체 강도가 구조층에 의해 감소되는 문제점이 있으며, 인장외력에 강하지 못한 한계가 있다. 또한, 과다한 수직방향 연결섬유는 수직방향 균열의 원인이 되는 단점을 갖고 있다.

특히, 불투수층 상면에 3차원 보강재를 직조한 후 진동에 의해 충전물질을 빈 공간에 충전하며, 이후 상면에 부직포를 조립하여 보강매트를 완성하는 방식이기 때문에, 충전물질을 균일하게 충전하기 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-1812476호(등록일: 2017년 12월 20일), 발명의 명칭: "함침된 천" 대한민국 등록특허번호 제10-1986980호(등록일: 2019년 6월 1일), 발명의 명칭: "현장 수화용 부직 시멘트 복합재" 대한민국 등록특허번호 제10-1879389호(등록일: 2018년 7월 11일), 발명의 명칭: "현장 수화 콘크리트 매트" 대한민국 등록특허번호 제10-1884967호(등록일: 2018년 7월 27일), 발명의 명칭: "현장 수화용 부직 시멘트 복합재" 대한민국 등록특허번호 제10-2003415호(등록일: 2019년 7월 18일), 발명의 명칭: "현장 수화 콘크리트용 집합체 및 그 집합체를 이용한 콘크리트 매트" 대한민국 등록특허번호 제10-1851183호(등록일: 2018년 4월 17일), 발명의 명칭: "경사 방향의 인장력이 보강된 현장 수화 콘크리트 매트"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 건조분말 상태의 프리믹스 결합재와 텍스타일 그리드 보강재를 구비한 보강매트를 제작하고, 시공현장에 보강매트를 거치한 후 공급수를 살수하여 수화 고결시킴으로써 구조물을 급속시공 보강할 수 있는, 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 시설물 축조 및 유지보수 시공시 텍스타일 그리드로 2방향성을 갖도록 보강함으로써 구조가 간단하고 제작이 용이한 급속시공용 보강매트를 간편하게 적용할 수 있는, 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 단섬유와 프리믹스 결합재가 일체화된 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 시공함으로써 두께를 일정하게 유지할 수 있는, 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트와 그 제작방법, 및 이를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트는, 현장에서 수분을 공급하여 프리믹스 결합재를 고결시켜 사용하는 현장 수화형 보강매트에 있어서, 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피; 투수성 부직포로 형성되는 상면 외피; 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피 및 상면 외피 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재; 상기 제1 프리믹스 결합재 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재; 상기 제1 프리믹스 결합재와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재; 및 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅 공정에 따라 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 일괄 고정하는 터프팅 연결사를 포함하되, 구조물 보강 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재에 공급되는 수분에 의해 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재의 수화반응이 발생하여 상기 하면 외피에 접하는 구조물과 함께 일체화되며 상기 하면 외피의 폭은 상기 상면 외피의 폭보다 넓게 형성되고, 상기 하면 외피의 양 측면 단부를 접어서 상기 상면 외피의 양측 상부 일부를 덮은 후, 상기 하면 외피가 상기 상면 외피를 덮은 부분을 상기 터프팅 연결사로 직조하여 현장 수화형 보강매트의 측면을 형성할 수 있다.

삭제

여기서, 상기 텍스타일 그리드 보강재는 경사와 위사가 서로 다른 섬유로 제작되어 2방향성을 갖는 하이브리드 텍스타일 그리드 보강재로서, 상기 경사는 고강도 및 저신률을 갖는 섬유로 제작되고, 상기 위사는 신률은 상기 경사에 비해 큰 섬유로 제작될 수 있다.

여기서, 상기 텍스타일 그리드 보강재의 경사는 고강도 및 저신률을 갖는 탄소섬유 또는 아라미드 섬유이고, 상기 텍스타일 그리드 보강재의 위사는 상기 경사에 비해 신률이 큰 무기계 유리섬유, 바잘트 섬유, 유기계 폴리프로필렌 또는 폴리에스터 섬유일 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재는 각각 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이상 굵은골재가 포함된 시멘트계 콘크리트로 제작하거나, 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이하의 굵은골재로 구성되는 시멘트계 모르타르로 제작하거나 또는 주성분이 시멘트만으로 구성되는 시멘트계 페이스트로 제작될 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재가 시멘트계 모르타르인 경우, 상기 시멘트계 모르타르의 조성은, 보통 포틀랜드 시멘트인 100중량부의 시멘트; 반응성 분체를 포함하는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 10~30중량부의 결합재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~30중량부의 CSA 시멘트; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0~100중량부의 잔골재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 3~10중량부의 팽창재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.5~2중량부의 수축저감제; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.6~1중량부의 고흡수성수지(SAP)를 포함하되, 상기 CSA 시멘트는 초결시간의 단축을 위하여 혼합되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재 각각은 보강용 단섬유로서 길이 20㎜ 이하의 유기섬유가 혼입 사용되고, 50MPa 이상의 1일 압축강도, 80MPa 이상의 28일 압축강도 및 6MPa 이상의 휨인장강도 성능을 발현하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 단섬유는 5~10cm의 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유 또는 아라미드 섬유일 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재에 혼입된 단섬유 혼입량이 많은 경우, 상기 터프팅 연결사의 간격을 크게 형성하고, 상기 단섬유 혼입량이 적은 경우, 상기 터프팅 연결사의 간격을 좁게 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 현장 수화형 보강매트의 두께가 10㎜ 미만인 경우 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재로 시멘트계 페이스트를 적용하고, 상기 현장 수화형 보강매트의 두께가 10㎜ 이상인 경우 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재로 시멘트계 모르타르를 적용할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재의 내부습도를 일정 기간동안 80% 이상으로 유지시켜 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재의 수축을 저감시킬 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재에 공급되는 공급수 중에서 잉여수의 일부가 상기 고흡수성수지(SAP) 및 단섬유가 흡수한 상태로 유지되다가, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재가 수화반응으로 인하여 수분이 소모되어 건조될 경우, 상기 고흡수성수지(SAP) 및 단섬유에 존재하는 물이 방출되어 수화반응이 완성될 때까지 적절한 습도를 유지할 수 있다.

여기서, 상기 터프팅 연결사는 현장 수화형 보강매트의 제작, 이동, 거치 및 수화반응시 상기 하면 외피 및 상면 외피 사이의 공간 내에 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재를 유지하는 역할을 하며, 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재가 고결된 후, 상기 터프팅 연결사는 상기 현장 수화형 보강매트에 작용하는 수직방향 응력과 면방향 전단응력에 저항하는 역할을 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 터프팅 연결사는 고강도를 갖는 폴리프로필렌(PP) 섬유 또는 폴리에틸렌(PE) 섬유를 적용하고, 상기 터프팅 연결사의 길이방향 및 폭방향 간격은 각각 1~3㎝ 간격인 것이 바람직하다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법은, 컨베이어 시스템을 구비한 직조기 방식의 보강매트 제작장치를 이용하는 현장 수화형 보강매트의 제작방법에 있어서, a) 하면 외피 롤에 권취된 하면 외피를 컨베이어 벨트 상에 공급하는 단계; b) 제1 프리믹스 결합재 공급호퍼에 저장된 제1 프리믹스 결합재를 상기 하면 외피 상에 포설하는 단계; c) 텍스타일 그리드 롤 상에 텍스타일 그리드 보강재를 상기 제1 프리믹스 결합재 상에 포설하는 단계; d) 제2 프리믹스 결합재 공급호퍼에 저장된 제2 프리믹스 결합재를 상기 텍스타일 그리드 보강재 상에 포설하는 단계; e) 상면 외피 롤에 권취된 상면 외피를 상기 압착된 제2 프리믹스 결합재 상에 공급하는 단계; f) 터프팅 연결사 롤에 권취된 터프팅 연결사를 이용하여 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피에 대해 터프팅 공정을 실시하는 단계; 및 g) 상기 터프팅 공정에 의해 완성된 현장 수화형 보강매트를 보강매트 권취기에 권취하는 단계를 포함하되, 상기 현장 수화형 보강매트는, 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피; 투수성 부직포로 형성되는 상면 외피; 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피 및 상면 외피 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재; 상기 제1 프리믹스 결합재 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재; 상기 제1 프리믹스 결합재와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재; 및 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅 공정에 따라 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 일괄 고정하는 터프팅 연결사를 포함하며; 그리고 상기 e) 단계의 터프팅 공정은 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 다수의 터프팅 연결사로 일괄 고정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 c) 단계를 수행하기 전에 제1 압착롤러를 사용하여 상기 하면 외피 상에 포설된 제1 프리믹스 결합재를 압착하고, 상기 e) 단계를 수행하기 전에 제2 압착롤러를 사용하여 상기 텍스타일 그리드 보강재 상에 포설된 제2 프리믹스 결합재를 압착할 수 있다.

여기서, 상기 f) 단계를 수행하기 전에, 상기 상면 외피의 폭보다 넓게 형성된 상기 하면 외피의 양 측면 단부를 접어서 상기 상면 외피의 양측 상부 일부를 덮어 현장 수화형 보강매트의 측면을 형성하고, 이후 상기 f) 단계에서 상기 하면 외피가 상기 상면 외피를 덮은 부분을 상기 터프팅 연결사로 직조하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 b) 단계에서 컨베이어 벨트를 따라 이동하는 상기 하면 외피의 상부면에 소요 두께의 1/2보다 큰 높이를 갖는 제1 프리믹스 결합재(120)를 포설하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법은, a) 보수 또는 보강이 필요한 구조물의 표면을 처리하는 단계; b) 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 제작 및 준비하는 단계; c) 상기 현장 수화형 보강매트가 거치될 부분에 프라이머를 도포하는 단계; d) 상기 구조물의 거치 위치에 현장 수화형 보강매트를 부착 고정하는 단계; e) 상기 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 투수성 상면 외피 상에 수분 공급을 위해 공급수를 살수하는 단계; f) 상기 공급수로 인한 수화반응에 따라 현장 수화형 보강매트 내의 제1 제2 프리믹스 결합재를 고결시키는 단계; 및 g) 수화반응에 따른 제1 제2 프리믹스 결합재의 고결에 따라 현장 수화형 보강매트의 부분 투수성 하면 외피를 통해 누출되는 상기 제1 제2 프리믹스 결합재에 의해 현장 수화형 보강매트를 구조물과 일체화시키는 단계를 포함하되, 상기 b) 단계의 현장 수화형 보강매트는, 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피; 투수성 부직포로 형성되는 상면 외피; 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피 및 상면 외피 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재; 상기 제1 프리믹스 결합재 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재; 상기 제1 프리믹스 결합재와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재; 및 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅 공정에 따라 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피, 제1 및 제2 프리믹스 결합재 및 하면 외피를 일괄 고정하는 터프팅 연결사를 포함하며; 그리고 구조물 보강을 위한 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재에 공급되는 수분에 의해 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재의 수화반응이 발생하고, 상기 하면 외피에 접하는 구조물과 함께 일체화되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 구조물은 배수로, 호안, 임시 도로포장, 공사용 도로포장 또는 도로사면일 수 있다.

본 발명에 따르면, 건조분말 상태의 프리믹스 결합재와 텍스타일 그리드 보강재를 구비한 보강매트를 제작하고, 시공현장에 보강매트를 거치한 후 공급수를 살수하여 수화 고결시킴으로써 구조물을 급속시공 보강할 수 있고, 이에 따라, 종래의 기술에 따른 철근콘크리트 구조물 축조와 비교할 때 거푸집 시공, 철근조립 공정이 생략되므로 공기를 크게 단축할 수 있다.

본 발명에 따르면, 시설물 축조 및 유지보수 시공시 텍스타일 그리드로 2방향성을 갖도록 보강함으로써 구조가 간단하고 제작이 용이한 급속시공용 보강매트를 간편하게 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 단섬유와 프리믹스 결합재가 일체화된 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 시공함으로써 두께를 일정하게 유지할 수 있고, 이에 따라, 시공품질이 우수하고, 정밀한 시공이 가능하여 구조물의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 현장 수화를 위한 공급수를 제외한 공사에 필요한 모든 자재가 일체화됨에 따라, 자재 보관, 수급, 시공 등이 용이하고 공사비를 절감할 수 있으며, 신규 구조물의 축조는 물론 기존 구조물의 유지보수공사에도 간편하게 활용될 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 기술에 따른 함침된 천을 이용한 현장 수화형 보강매트의 균열 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 현장 수화용 시멘트 복합소재를 수로 라이닝 공사에 설치하는 것을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 하이브리드 텍스타일 그리드 보강재를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트가 권취 롤에 권취된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 CSA 시멘트 사용량에 따른 초결시간을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 SAP 사용량에 따른 1일 압축강도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법의 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도 10g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법에서 보강매트 측면 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법의 동작흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법에 의해 보강되는 구조물을 예시하는 도면이다.
도 14a 내지 도 14e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법이 적용될 수 있는 구조물을 예시하는 사진들이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 단면도이고,도 5는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 하이브리드 텍스타일 그리드 보강재를 예시하는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트가 롤에 권취된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)에서, 건조분말 상태의 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이상 굵은골재가 포함된 시멘트계 콘크리트로 제작하거나, 또는 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이하의 굵은골재로 구성되는 시멘트계 모르타르로 제작하거나, 또는 주성분이 시멘트만으로 구성되는 시멘트계 페이스트로 제작할 수 있으나, 편의상 모르타르를 기준으로 설명하도록 한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)는, 현장에서 수분을 공급하여 프리믹스 결합재를 고결시켜 사용하는 현장 수화형 보강매트로서, 하면 외피(110), 제1 프리믹스 결합재(120), 텍스타일 그리드보강재(130), 제2 프리믹스 결합재(140), 상면 외피(150) 및 터프팅 연결사(160)를 포함하며, 여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 시멘트계 콘크리트, 시멘트계 모르타르 또는 시멘트계 페이스트일 수 있고, 상기 터프팅 연결사(160)는 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유일 수 있다.

하면 외피(110) 및 상면 외피(150)는 각각 투수가 가능한 부직포로 제작하는 것이 바람직하고, 적용하는 구조물에 특성에 따라 최소한 일면은 불투수 또는 부분 투수가 가능한 방수포로 제작할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)에서, 상기 하면 외피(110)는 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되며, 상기 상면 외피(150)는 투수성 부직포로 형성될 수 있다. 이때, 상기 하면 외피(110)의 폭은 상기 상면 외피(150)의 폭보다 넓게 형성되고, 상기 하면 외피(110)의 양 측면 단부를 접어서 상기 상면 외피(150)의 양측 상부 일부를 덮은 후, 상기 하면 외피(110)가 상기 상면 외피(150)를 덮은 부분을 터프팅 연결사(160)로 직조하여 현장 수화형 보강매트의 측면을 형성할 수 있다.

텍스타일 그리드 보강재(130)는 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 사이에 배치된다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)에 구비되는 텍스타일 그리드 보강재(130)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 경사(130a)와 위사(130b)가 서로 다른 섬유로 제작된다. 상기 경사(130a)는 고강도, 저신률을 갖는 탄소섬유, 아라미드 섬유를 사용하고, 상기 위사(130b)는 신률은 상기 경사(130a)에 비해 크지만 경제성이 우수한 무기계 유리섬유, 바잘트 섬유, 또는 유기계 폴리프로필렌, 폴리에스터 섬유를 사용한다.

그 이유는 보강매트 제작장치(300)의 크기 한계로 인하여 보강매트(100)의 폭은 통상 2m 이내로 제작되고, 현장 시공시 폭방향으로 구조적으로 완벽한 연결이 불가능하므로, 보강매트(100)의 폭방향인 위사방향은 구조적으로 큰 역할을 하지 않는 것으로 설계된다. 반면에 보강매트(100)의 길이방향인 경사방향은 제작시 길이 제한이 거의 없고, 보강매트(100) 시공을 위한 설계시 구조적으로 길이방향인 1방향으로 설계되므로 고강도 저신율을 갖는 섬유로 제작하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 보강매트(100)에서 텍스타일 그리드 보강재(130)를 하이브리드 형태로 제작할 경우, 위사(130b) 및 경사(130a) 모두 저신율을 갖는 섬유로 제작하는 것과 비교하면 제작원가를 45% 절감할 수 있다. 예를 들면, 유리섬유는 탄소섬유 가격의 약 1/10인 것으로 알려져 있다.

제1 프리믹스 결합재(Premix Binder: 120)는 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지되도록 포설된다. 또한, 제2 프리믹스 결합재(140)는 상기 제1 프리믹스 결합재(120)와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설된다.

구체적으로, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 결합재로서, 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지되도록 포설되고, 예를 들면, 본 발명의 실시에에 따른 현장수화형 보강매트(100) 제조시, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 상기 하면 외피(110) 상에 포설된 후, 그 상부에 상기 상면 외피(150)를 적층함으로써 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지된다. 구체적으로, 구조물 보강시, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급되는 수분에 의해 상기 시멘트계 페이스트 또는 시멘트계 모르타르의 수화반응이 발생하고, 상기 하면 외피(110)에 접하는 콘크리트 구조물과 함께 일체화된다.

터프팅 연결사(Tufting Fiber: 160)는 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅(Tufting) 공정에 따라 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 일괄 고정한다.

이에 따라, 구조물 보강 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급되는 수분에 의해 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 수화반응이 발생하여 상기 하면 외피(110)에 접하는 구조물과 함께 일체화될 수 있다.

이하, 표 1 내지 표 3, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장수화형 보강매트(100)에서 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 시멘트계 모르타르인 경우에 대해서 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 CSA 시멘트 사용량에 따른 초결시간을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 SAP 사용량에 따른 1일 압축강도를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장수화형 보강매트(100)는, 후술하는 바와 같이, 수해 예방공사 및 복구공사 등에 적용하기 위한 것으로, 보강매트(100)의 거치후에 급속으로 수화 급결시키는 것이 매우 중요하다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장수화형 보강매트(100)는, 텍스타일 그리드 보강재(130)가 2방향성을 갖도록 보강되는 급속시공용 모르타르 보강매트로서, 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 조성물 각각은, 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)인 100중량부의 시멘트; 반응성 분체를 포함하는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 10~30중량부의 결합재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~30중량부의 CSA(Calcium Sulfur Aluminate) 시멘트; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0~100중량부의 잔골재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 3~10중량부의 팽창재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.5~2중량부의 수축저감제; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.6~1중량부의 고흡수성수지(Super Absorbent Polymer: SAP)를 포함한다. 예를 들면, 표 1은 모르타르로 형성되는 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 배합표(중량부)를 나타낸다.

[표 1]

이때, 보강용 단섬유로서 길이 20㎜ 이하의 유기섬유가 혼입 사용되고, 50MPa 이상의 1일 압축강도, 80MPa 이상의 28일 압축강도, 및 6MPa 이상의 휨인장강도 성능을 발현하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장수화형 보강매트(100)가 급속시공용 모르타르 보강매트인 경우, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 조성물은 초결시간을 단축시키는 것이 매우 중요하다. 이에 따라, 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 조성물은, 초결시간의 단축을 위하여 100중량부의 시멘트를 기준으로 CSA 시멘트가 5 내지 30중량부 함유한다. 여기서, 표 2는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 본 발명의 실시예에 따른 CSA 시멘트의 대표적인 성분비를 대비하여 나타낸다.

[표 2]

표 2에 나타낸 바와 같이, CSA 시멘트는 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 삼산화황(SO₃)을 주성분으로 하며, 예를 들면, 40~45중량%의 산화칼슘(CaO), 28~32중량%의 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 8~15중량%의 삼산화황(SO₃)을 포함할 수 있다.

도 4를 다시 참조하면, 터프팅 연결사(Tufting Fiber: 160)는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅(Tufting) 공정에 따라 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 관통하도록 제직(Knitting)되어 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 일괄 고정한다. 여기서, 상기 터프팅 연결사(160)는 고강도를 갖는 폴리프로필렌(PP) 섬유 또는 폴리에틸렌(PE) 섬유를 적용하고, 상기 터프팅 연결사(160)의 길이방향 및 폭방향 간격은 각각 1~3㎝ 간격인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)의 경우, 상기 하면 외피(110), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140), 텍스타일 그리드 보강재(130) 및 상면 외피(150)가 형성된 상태에서 직조기의 터프팅(Tufting) 공정에 따른 터프팅 연결사(160)를 이용하여 상기 하면 외피(110), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 상면 외피(150)를 수직방향으로 묶어서 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 혼입된 단섬유 혼입량이 많은 경우, 상기 터프팅 연결사(160)의 간격을 크게 형성하고, 상기 단섬유 혼입량이 적은 경우, 상기 터프팅 연결사(160)의 간격을 좁게 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)는 배합수가 아니라 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급수 형태로 수분을 제공하는 바, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 수분이 골고루 흡수되어야 하고, 또한, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 수축을 저감시키기 위해서는 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 내부습도를 일정 기간동안 상당한 정도, 예를 들면, 약 80% 이상으로 유지시키는 것이 중요하다.

이것은 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 내부습도가 80% 이하인 경우, 수화반응이 중단되고 강도 발현이 중단되므로, 습윤 상태가 연속적으로 이루어지는 것이 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 성능 확보에 유리하다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)의 특성상 공급수 전부가 수화반응에 활용될 수 없기 때문에, 본 발명의 실시예에 따르면, 잉여수의 일부를 고흡수성수지(SAP) 및 단섬유가 흡수한 상태로 유지되다가 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 수화반응으로 인하여 수분이 소모되어 건조될 경우, SAP 및 단섬유에 존재하는 물이 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)로 방출되어 수화반응이 완성될 때까지 적절한 습도를 유지하게 하는 것이 바람직하다.

이러한 과정을 통해 내부양생(Internal Curing)이 가능하여 보강매트의 치밀한 내부조직을 형성시켜 수축균열 저감효과가 발현된다. 특히, 전술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 100중량부의 시멘트를 기준으로 고흡수성수지(SAP)는 0.6~1.0중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트에서 SAP 사용량에 따른 1일 압축강도를 나타낸다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 경우, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 총 체적비 대비 1~2%의 단섬유가 혼입된다. 예를 들면, 혼입되는 단섬유는 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유 또는 아라미드(Aramid) 섬유로서, 그 길이는 약 5~10㎝을 갖는다. 여기서, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 단섬유를 혼입하는 이유는 다음과 같다.

첫째로, 균열제어, 취성파괴 방지, 인장 및 휨강도 개선 등 통상적으로 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 역학적 성질을 향상시킬 수 있고, 둘째로, 상면 외피(150), 모르타르 또는 페이스트 형태의 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)의 고정작업 이후, 상기 상면 외피(150) 및 하면 외피(110) 사이의 공간 내에서 터프팅 연결사(160)와 단섬유가 함께 작용하여 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 견고하게 고정 및 유지할 수 있으며, 셋째로, 공급수가 단섬유의 모세관 현상으로 프리믹스 결합재(120) 내에 골고루 흡수될 수 있고, 넷째로, 고흡수성수지(SAP)와 마찬가지로 단섬유가 공급수의 일부를 흡수한 후, 수화반응시 소모된 수분을 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 보강매트 권취기(390)에 롤 형태로 권취될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 현장수화형 보강매트(100)가 급속시공용 모르타르 보강매트인 경우, CSA 시멘트를 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~30중량부 함유함으로써, 초결시간을 30분 이내로 단축시킬 수 있다.

구체적으로, CSA 시멘트의 함유량이 5중량부 미만일 경우 초결시간의 단축 효과가 미미하며, 반대로 CSA 시멘트의 함유량이 30중량부를 초과할 경우 결합재 조성물의 혼합 교반과정에서 급결하는 현상이 발생함에 따라 시공성 확보가 어렵게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장수화형 보강매트(100)가 급속시공용 모르타르 보강매트인 경우, 표 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, CSA 시멘트의 함유량은 5 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 표 3은 CSA 시멘트 사용량에 따른 초결시간을 나타낸다.

[표 3]

한편, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 동일한 성분의 결합재로서, 잔골재가 없는 건조분말 상태의 시멘트 페이스트로 제작하되, 모르타르 보강매트의 두께가 커지면 시멘트 페이스트에 잔골재를 추가하여 모르타르로 제조하는 것이 경제성면에서 바람직하다. 따라서 개략적으로 모르타르 보강매트의 두께가 10㎜ 미만인 경우 시멘트 페이스트를 적용하고, 모르타르 보강매트의 두께가 10㎜ 이상인 경우에는 모르타르를 적용하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 프리믹스 시멘트 페이스트인 경우, 포틀랜드 시멘트, 수축저감제, 팽창제 및 고흡수성수지(SAP)를 포함할 수 있다. 이때, 각 성분의 함량은 축조되는 구조물의 특성에 맞도록 배합설계할 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.

한편, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 총 체적비 대비 1~2%의 단섬유가 혼입되는 것이 바람직하다. 이때, 혼입되는 단섬유는 PVA, PP, PE, 아라미드 섬유로서 5~10㎝의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 단섬유를 혼입하는 이유는 첫째로, 균열제어, 취성파괴 방지, 인장 및 휨강도 개선 등 통상적으로 결합재의 역학적 성질을 향상시키는 것이고, 둘째로, 후술할 상면 외피(150), 모르타르 또는 페이스트로 형성되는 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140), 텍스타일 그리드 보강재(130) 및 하면 외피(110)의 고정 작업후에 하면 및 상면 외피(110, 150)의 공간 내에서 터프팅 연결사(160), 텍스타일 그리드 보강재(130) 및 단섬유가 함께 작용하여 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 고정 및 유지하기 위한 것이며, 셋째로, 공급수가 단섬유의 모세관 현상으로 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 내에 골고루 흡수되게 하고, 넷째로, 상기 고흡수성수지(SAP)와 마찬가지로 단섬유가 공급수의 일부를 흡수하였다가 수화반응시 소모된 수분을 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장수화형 보강매트(100)는 두께가 얇기 때문에 휨모멘트와 면방향으로 작용하는 인장하중에 매우 취약하고, 특히, 하중이 작용하는 경우 매트에 균열의 발생할 우려가 있었다. 이에 대응하는 방법으로 보강매트(100)의 두께를 증가시킬 수 있지만, 두께가 증가하면 자중이 증가하여 보강매트(100)의 제작, 보관, 운반 및 시공이 곤란하게 된다. 따라서, 보강매트(100)의 두께는 증가시키지 않고, 보강매트(100)의 휨응력 및 인장응력 저항성능을 향상시키기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 현장수화형 보강매트(100)는 건조분말 상태의 프리믹스 결합재(120, 140) 내부에 최소한 1층 이상의 텍스타일 그리드 보강재(130)를 매립한다. 이때, 상기 매립된 텍스타일 그리드 보강재(130)는 제작후 시공 과정에는 건조분말 상태의 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 이동을 억제하는 역할도 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 현장수화형 보강매트(100)의 거치후에 살수로 인하여 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 고결되면 상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 특징이 발현된다. 즉, 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 고결후에 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)와 상기 텍스타일 그리드 보강재(130)는 일체화되어 고결시에는 건조수축으로 인하여 발생할 수 있는 균열을 억제하고, 고결 이후에는 외부에서 작용하는 하중에 저항하여 휨응력 및 인장응력에 저항하여 구조적으로 완벽한 구조체를 형성할 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 건조분말 상태의 프리믹스 결합재와 텍스타일 그리드 보강재를 구비한 보강매트를 제작하고, 시공현장에 보강매트를 거치한 후 공급수를 살수하여 수화 고결시킴으로써 구조물을 급속시공 보강할 수 있고, 이에 따라, 종래의 기술에 따른 철근콘크리트 구조물 축조와 비교할 때 거푸집 시공, 철근조립 공정이 생략되므로 공기를 크게 단축할 수 있고, 또한, 단섬유와 프리믹스 결합재가 일체화된 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 시공함으로써 두께를 일정하게 유지할 수 있고, 이에 따라, 시공품질이 우수하고, 정밀한 시공이 가능하여 구조물의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 시설물 축조 및 유지보수 시공시 텍스타일 그리드로 2방향성을 갖도록 보강함으로써 구조가 간단하고 제작이 용이한 급속시공용 보강매트를 간편하게 적용할 수 있고, 또한, 현장 수화를 위한 공급수를 제외한 공사에 필요한 모든 자재가 일체화됨에 따라, 자재 보관, 수급, 시공 등이 용이하고 공사비를 절감할 수 있으며, 신규 구조물의 축조는 물론 기존 구조물의 유지보수공사에도 간편하게 활용될 수 있다.

[텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법]

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법의 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도 10g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법에서 보강매트 측면 형성을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 터프팅 연결사를 이용한 현장 수화형 보강매트(100)는 제작 및 운반을 고려하여 약 2m 정도의 폭을 갖도록 제작하는 것이 바람직하고, 연속제작을 위하여 컨베이어 시스템을 구비한 제직기에서 생산하며, 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 보강매트 제작장치(300)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 컨베이어 벨트(200), 하면 외피 롤(310), 제1 프리믹스 결합재 공급호퍼(320), 제1 압착롤러(330), 텍스타일 그리드 롤(340), 제2 프리믹스 결합재 공급호퍼(350), 제2 압착롤러(360), 상면 외피 롤(370), 터프팅 연결사 롤(380) 및 보강매트 권취기(390)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

도 9, 도 10a 내지 도 10g를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법은, 컨베이어 시스템을 구비한 직조기 방식의 보강매트 제작장치(300)를 이용하는 현장 수화형 보강매트의 제작방법으로서, 먼저, 하면 외피 롤(310)에 권취된 하면 외피(110)가, 도 10a에 도시된 바와 같이, 제직기 내 컨베이어 벨트(200) 상에 공급한다(S110).

다음으로, 제1 프리믹스 결합재 공급호퍼(320)에 저장된 제1 프리믹스 결합재(120)를 상기 하면 외피(110) 상에 포설한다(S120). 구체적으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 이때, 상기 컨베이어 벨트(200)로 이동하는 상기 하면 외피(110) 상면에 소요 두께의 1/2 정도보다 조금 큰 높이를 갖는 제1 프리믹스 결합재(120)를 자동으로 포설한다.

다음으로, 제1 압착롤러(330)를 사용하여 상기 하면 외피(110)상에 포설된 제1 프리믹스 결합재(120)를 압착한다(S130). 즉, 상기 제1 압착롤러(330) 등을 이용하여 상기 제1 프리믹스 결합재(120)를 다짐하여 상기 제1 프리믹스 결합재(120)가 1/2 소요 두께를 갖도록 압착한다.

다음으로, 도 10c에 도시된 바와 같이, 텍스타일 그리드 롤(340)에 권취된 텍스타일 그리드 보강재(130)를 상기 제1 프리믹스 결합재(120) 상에 포설한다(S140). 즉, 상기 압착된 제1 프리믹스 결합재(120) 상면에 텍스타일 그리드 보강재(130)가 자동으로 포설된다.

다음으로, 도 10d에 도시된 바와 같이, 제2 프리믹스 결합재 공급호퍼(350)에 저장된 제2 프리믹스 결합재(140)를 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설한다(S150).

다음으로, 제2 압착롤러(360)를 사용하여 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설된 제2 프리믹스 결합재(140)를 압착한다(S160).

다음으로, 상면 외피 롤(370)에 권취된 상면 외피(150)를, 도 10e에 도시된 바와 같이, 상기 압착된 제2 프리믹스 결합재(140) 상에 공급한다(S140).

이때, 상기 상면 외피(150)의 폭보다 넓게 형성된 상기 하면 외피(110)의 양 측면 단부를 접어서 상기 상면 외피(150)의 양측 상부 일부를 덮어 현장 수화형 보강매트의 측면을 형성하고, 이후 후술하는 바와 같이 상기 하면 외피(110)가 상기 상면 외피(150)를 덮은 부분을 상기 터프팅 연결사(160)로 직조하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 후술하는 터프팅 연결사(160)의 직조(S180) 직전 과정으로서, 도 11을 참조하여, 현장 수화형 보강매트(100)의 측면을 형성하는 방법을 설명한다.

터프팅 연결사(160)의 직조 직전의 경우, 건조분말 상태의 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 상기 하면 외피(110) 및 상기 상면 외피(150) 사이에 공간에 담지된 형성된 상태이기 때문에 상기 터프팅 연결사(160)의 직조 과정에서 완성한 후, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 새어나오지 않도록 측면을 형성한다. 이를 위하여 상기 하면 외피(110)는 상면 외피(150)보다 폭을 크게 형성함으로써, 현장 수화형 보강매트(100)의 측면을 형성한 후, 상기 측면에 터프팅을 실시한다.

구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 절단 깔대기가 양측에 형성된 보강매트 측면 형성장치(500)를 이용하여 컨베이어 벨트(200)를 이동하면, 상기 하면 외피(110)가 자동으로 측면으로 감아 올려져 상기 상면 외피(150)의 양쪽 끝 단부를 감싸게 된다. 이에 따라, 상기 보강매트 측면 형성장치(500)의 입구에서부터 폭이 점점 좁아지면서 상기 하면 외피(110)가 절단 깔대기에 말려져 보강매트의 측면과 상면 단부를 감싸게 된다.

다음으로, 도 9를 다시 참조하면, 상기 상면 외피(150)를 형성한 후, 터프팅 연결사 롤(380)에 권취된 다수의 터프팅 연결사(160)를 이용하여 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)에 대해 터프팅 공정을 실시한다(S180). 구체적으로, 도 10g에 도시된 바와 같이, 상기 상면 외피인(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 다수의 터프팅 연결사(160)로 일괄 고정하는 터프팅 공정을 진행한다. 구체적으로, 보강매트의 양쪽 끝 단부가 감싸진 상태에서 터프팅 열결사(160)를 직조하여 현장 수화형 보강매트(100)의 상면, 하면, 그리고 측면이 완성된다. 이때, 상기 현장 수화형 보강매트(100)의 길이방향 시작부 단부 및 마지막 단부는 기계 또는 수작업으로 유사한 방법으로 마무리하여 건조분말 상태의 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 흘러나오지 않도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 터프팅 공정에 의해 완성된 보강매트(100)를 보강매트 권취기(390)에 권취한다(S190).

여기서, 상기 터프팅 연결사(160)는 고강도를 갖는 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유 등을 적용하고, 이러한 터프팅 연결사(160)의 길이방향, 폭방향 간격은 1~3㎝ 간격이 적당하다. 만일, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 단섬유가 많이 혼입된 경우, 상기 터프팅 연결사(160)의 간격을 크게 하고, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 단섬유가 적게 혼입된 경우, 상기 터프팅 연결사(160)의 간격을 좁게 하는 것이 보강매트 공간 내 결합재 유지에 도움이 된다.

따라서, 상기 터프팅 연결사(160)는, 본 발명의 실시예에 따른 현장수화형 보강매트(100)의 제작, 이동, 거치 및 수화반응시 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 하면 및 상면 외피(110, 150) 사이의 공간에 유지하는 역할을 수행하며, 또한, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 고결된 후에는 본 발명의 실시예에 따른 현장수화형 보강매트(100)에 작용하는 수직방향 응력과 면방향 전단응력에 저항하는 역할을 수행한다.

전술한 대한민국 등록특허번호 제10-1812476호에 개시된 "함침된 천"의 경우, 수직으로 배치된 연결섬유가 보강재인 반면에, 본 발명의 실시예에 따른 보강매트(100)의 경우, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 혼입된 단섬유 및 상기 터프팅 연결사(160)가 보강재 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 보강매트(100)의 원리는 보강매트(100)가 소요 위치에 거치된 후, 투수가 가능한 상면 외피(150)를 통하여 공급수를 살수(분사 또는 압입)하여 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 수화반응으로 고결되면, 단섬유, 터프팅 연결사(160) 및 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 함께 일체화됨으로써, 외력에 구조적으로 저항할 수 있다.

이때, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 삽입된 현장수화형 보강매트(100)의 외면은 제작 이후 보관하는 과정에 습기로부터 수화반응을 억제하기 위하여 비닐로 포장한 후 보관하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 터프팅 연결사(160)는, 상기 프리믹스 결합재(120)의 측면 누출을 방지하도록 현장 수화형 보강매트(100)의 길이방향을 따라 상기 상면 외피(150)의 양측 단부에 밀집되게 터프팅되고, 현장 수화형 보강매트(100)의 폭방향을 따라 소정 간격마다 밀집되게 터프팅될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 터프팅 연결사를 이용한 현장 수화형 보강매트 제작방법에 따르면, 컨베이어 시스템을 구비한 직조기를 사용함으로써 터프팅 연결사를 적용한 일괄적인 터프팅 공정에 의해 현장 수화형 보강매트의 자동화 생산이 가능하고, 이에 따라 현장 수화형 보강매트의 제작비용을 절감할 수 있다.

[텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법]

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법의 동작흐름도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법은, 먼저, 보수 또는 보강이 필요한 구조물의 표면을 처리한다(S210). 예를 들면, 상기 구조물이 콘크리트 구조물인 경우, 열화 단면을 제거한다.

다음으로, 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)를 제작 및 준비한다(S210). 즉, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)를 제작하여 구조물 시공현장으로 운반하며, 예를 들면, 상기 콘크리트 구조물의 열화 단면의 크기에 대응하도록 롤 형태의 현장 수화형 보강매트(100)를 절단하여 사용할 수 있다.

여기서, 상기 터프팅 연결사(160)는 현장 수화형 보강매트(100)의 제작, 이동, 거치 및 수화반응시 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이의 공간 내에 상기 프리믹스 결합재(120)를 유지하는 역할을 하며, 현장에서 상기 프리믹스 결합재(120)가 고결된 후, 상기 터프팅 연결사(160)는 상기 현장 수화형 보강매트(100)에 작용하는 수직방향 응력과 면방향 전단응력에 저항하는 역할을 한다.

전술한 바와 같이, 상기 현장 수화형 보강매트(100)는, 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피(110); 투수성 부직포로 형성되는 상면 외피(150); 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재(120); 상기 제1 프리믹스 결합재(120) 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재(130); 상기 제1 프리믹스 결합재(120)와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재(140); 및 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅(Tufting) 공정에 따라 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 일괄 고정하는 터프팅 연결사(160)를 포함한다.

특히, 상기 터프팅 연결사(160)는, 상기 프리믹스 결합재(120)의 측면 누출을 방지하도록 현장 수화형 보강매트(100)의 길이방향을 따라 상기 상면 외피(150)의 양측 단부에 밀집되게 터프팅되고, 현장 수화형 보강매트(100)의 폭방향을 따라 소정 간격마다 밀집되게 터프팅될 수 있다. 예를 들면, 현장에서 상기 현장 수화형 보강매트(100)를 절단하여 사용할 경우, 상기 프리믹스 결합재(120)의 누출을 방지하도록 상기 현장 수화형 보강매트(100)의 폭방향을 따라 소정 간격마다 밀집되게 터프팅된 터프팅 연결사(160 사이의 절단선을 따라 절단될 수 있다.

다음으로, 상기 현장 수화형 보강매트(100)가 거치될 부분에 프라이머를 도포한다(S230).

다음으로, 상기 구조물의 거치 위치에 현장 수화형 보강매트(100)를 부착 고정한다(S240).

다음으로, 상기 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)의 투수성 상면 외피(150) 상에 수분 공급을 위해 공급수를 살수한다(S250).

다음으로, 공급수로 인한 수화반응에 따라 현장 수화형 보강매트(100) 내의 프리믹스 결합재(120)를 고결시킨다(S260).

다음으로, 수화반응에 따른 프리믹스 결합재(120)의 고결에 따라 현장 수화형 보강매트(100)의 부분 투수성 하면 외피(110)를 통해 누출되는 결합재(120)에 의해 보강매트를 콘크리트 구조물과 일체화시킨다(S270).

한편, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법에 의해 보강되는 구조물을 예시하는 도면으로서, 도 13의 a)는 제1 보강 구조물(410)이 배수로 또는 호안인 경우 축조에 적용되는 것을 나타내고, 도 13의 b)는 임시, 공사용 도로포장 제2 보강 구조물(420)에 적용되는 것을 나타내며, 도 13의 c)는 제3 보강 구조물(430)이 도로사면인 경우 보호공으로 적용되는 것을 나타낸다.

도 13의 a) 내지 c)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)는 공사용 도로 등 신속한 콘크리트 포장의 신설이 필요한 현장에 현장 수화형 보강매트(100)를 이용하여 도로포장을 가설할 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 보강매트는 호안 축조에도 활용될 수 있고, 기존 구조물의 보수/보강공사에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)를 이용하여 기존 콘크리트 구조물, 방호구조물 등 외부로부터 작용하는 하중, 충격 등에 대하여 보강공사를 할 수도 있고, 또한, 노후된 하수관거의 내면에 시공하여 하수관거를 갱생할 수도 있으며, 또한, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)를 건축물 외면에 단열재와 함께 시공하여 외단열 시공할 수도 있고, 건축물 외면을 보강하거나 또는 방화공을 시공할 수도 있다.

한편, 도 14a 내지 도 14e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법이 적용될 수 있는 구조물을 예시하는 사진들이다.

도 14a는 제방붕괴로 인해 수해가 발생한 것을 예시하며, 도 14b는 긴급 사면보호공사를 예시하고, 도 14c는 집중호우로 인한 사면 붕괴를 예시하며, 도 14d는 보호공이 필요한 배수시설 주위 사면을 예시하고, 또한, 도 14e는 긴급복구가 필요한 도로포장을 각각 예시한다.

본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법은, 시설물 축조공사에 적용될 수 있고, 예를 들면, 현장 수화형 보강매트(100)를 수로, 측구, 사면보호공 축조공사에 적용할 수 있는데, 시공시 별도의 거푸집 시공이 필요 없고 축조되는 구조물의 두께를 정밀하게 유지할 수 있으므로 공사기간 단축과 시공품질의 향상이 도모된다. 또한, 공사용 도로 등 신속한 콘크리트 포장의 신설이 필요한 현장에 보강매트(100)를 이용하여 도로포장을 가설할 수도 있다. 또한, 상기 보강매트(100)는 호안 축조에도 활용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법은, 시설물 유지보수공사로서, 기존 구조물의 보수/보강공사에 적용될 수 있고, 예를 들면, 기존 콘크리트 구조물의 열화된 단면을 제거한 후, 프라이머를 도포하며, 그 위에 보강매트(100)를 앵커 등으로 임시 고정한 후 수분을 공급하여 고결시킨다. 이후, 보강매트(100)에 수분을 공급하면 기존 콘크리트 구조물과 접한 외피를 통하여 내부의 모르타르 성분이 유출되어 기존 구조물 단면과 일체화된다. 이를 위하여 구조물과 접하는 외피는 부분 투수가 가능하고, 결합재가 외피를 통하여 베어나올 수 있도록 적절한 공극과 밀도를 갖는 재질로 제작하는 것이 필요하다.

본 발명의 실시예에 따른 보강매트(100)가 고결되면 기존 구조물과 일체화 거동하여 내하력, 내진성능 등이 향상되며, 염화물, 화재 등 외부환경으로부터 기존 구조물을 보호하는 보호층 역할을 할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 보강매트(100)를 이용하여 기존 구조물, 방호구조물 등 외부로부터 작용하는 하중, 충격 등에 대하여 보강공사를 할 수도 있다. 또한, 노후된 하수관거의 내면에 텍스타일 그리드 보강 모르타르 매트를 시공하여 하수관거를 갱생할 수도 있다

본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법은, 기존 구조물의 방호공사에 활용될 수 있다. 또한, 건축물 외면에 단열재와 현장 수화형 보강매트(100)를 시공하여 외단열 시공을 할 수도 있고, 건축물 외면을 보강 또는 방화공을 시공할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법은, 콘크리트 구조물 보강을 위한 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120)에 공급되는 수분에 의해 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 수화반응이 발생하고, 상기 하면 외피(110)에 접하는 콘크리트 구조물과 함께 일체화될 수 있다.

구체적으로, 상기 현장 수화형 보강매트(100)에 수분을 공급하면, 기존 콘크리트 구조물과 접한 하면 외피(110)를 통하여 상기 현장 수화형 보강매트(100) 내부의 페이스트 또는 모르타르 성분이 유출되어 기존의 콘크리트 구조물 단면과 일체화된다. 이를 위하여 콘크리트 구조물과 접하는 하면 외피(110)는 부분 투수가 가능하고, 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 상기 하면 외피(110)를 통하여 누설될 수 있도록 적절한 공극과 밀도를 갖는 재질로 제작하는 것이 필요하다.

이에 따라, 상기 현장 수화형 보강매트(100)가 고결되면, 기존 콘크리트 구조물과 일체화 거동함으로써, 내하력, 내진성능 등이 향상되며, 또한, 염화물, 화재 등 외부환경으로부터 기존 콘크리트 구조물을 보호하는 보호층 역할을 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 현장 수화형 보강매트(100)를 수로, 측구, 사면보호공 축조공사에 적용할 수 있는데, 시공시 별도의 거푸집 시공이 필요 없고, 또한, 축조되는 구조물의 두께를 정밀하게 유지할 수 있으므로 공사기간 단축과 시공품질을 향상시킬 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 첫째, 종래의 철근콘크리트 구조물 축조와 비교할 때, 거푸집 시공, 철근조립 공정이 생략되므로 공기를 크게 단축할 수 있다. 둘째, 단섬유와 프리믹스 결합재가 일체화된 현장 수화형 보강매트를 이용하여 시공하는 경우, 두께를 일정하게 유지할 수 있기 때문에 시공품질이 우수하고 정밀한 시공이 가능하여 구조물의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있다. 셋째, 신규 구조물의 축조는 물론 기존 구조물의 유지보수공사에도 효과적으로 활용될 수 있다. 넷째, 물을 제외한 공사에 필요한 모든 자재가 일체화되어 있으므로 자재 보관, 수급, 시공 등이 용이하여 공사비를 절감할 수 있다. 또한, 선택적으로 수평방향으로 작용하는 인장응력에 저항할 수 있도록 텍스타일 그리드를 주보강재로 배치할 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 현장 수화형 보강매트 200: 컨베이어 벨트
300: 보강매트 제작장치
110: 하면 외피 120: 제1 프리믹스 결합재
130: 텍스타일 그리드 보강재 130a: 경사
130b: 위사 140: 제2 프리믹스 결합재
150: 상면 외피 160: 터프팅(Tufting) 연결사
310: 하면 외피 롤 320: 제1 프리믹스 결합재 공급호퍼
330: 제1 압착롤러 340: 텍스타일 그리드 롤
350: 제2 프리믹스 결합재 공급호퍼
360: 제2 압착롤러 370: 상면 외피 롤
380: 터프팅 연결사 롤 390: 보강매트 권취기
410: 제1 보강 구조물(배수로/호안)
420: 제2 보강 구조물(임시/공사용 도로포장)
430: 제3 보강 구조물(도로 사면)
500: 보강매트 측면 형성장치

Claims

현장에서 수분을 공급하여 프리믹스 결합재를 고결시켜 사용하는 현장 수화형 보강매트에 있어서,
부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피(110);
투수성 부직포로 형성되는 상면 외피(150);
수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재(Premix Binder: 120);
상기 제1 프리믹스 결합재(120) 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재(130);
상기 제1 프리믹스 결합재(120)와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재(140); 및
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅(Tufting) 공정에 따라 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 일괄 고정하는 터프팅 연결사(Tufting Fiber: 160)를 포함하되,
구조물 보강 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급되는 수분에 의해 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 수화반응이 발생하여 상기 하면 외피(110)에 접하는 구조물과 함께 일체화되며,
상기 하면 외피(110)의 폭은 상기 상면 외피(150)의 폭보다 넓게 형성되고, 상기 하면 외피(110)의 양 측면 단부를 접어서 상기 상면 외피(150)의 양측 상부 일부를 덮은 후, 상기 하면 외피(110)가 상기 상면 외피(150)를 덮은 부분을 상기 터프팅 연결사(160)로 직조하여 현장 수화형 보강매트의 측면을 형성하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
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제1항에 있어서,
상기 텍스타일 그리드 보강재(130)는 경사(130a)와 위사(130b)가 서로 다른 섬유로 제작되어 2방향성을 갖는 하이브리드 텍스타일 그리드 보강재로서, 상기 경사(130a)는 고강도 및 저신률을 갖는 섬유로 제작되고, 상기 위사(130b)는 신률은 상기 경사(130a)에 비해 큰 섬유로 제작되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제3항에 있어서,
상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 경사(130a)는 고강도 및 저신률을 갖는 탄소섬유 또는 아라미드 섬유이고, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 위사(130b)는 상기 경사(130a)에 비해 신률이 큰 무기계 유리섬유, 바잘트 섬유, 유기계 폴리프로필렌 또는 폴리에스터 섬유인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 각각 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이상 굵은골재가 포함된 시멘트계 콘크리트로 제작하거나, 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이하의 굵은골재로 구성되는 시멘트계 모르타르로 제작하거나 또는 주성분이 시멘트만으로 구성되는 시멘트계 페이스트로 제작되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 시멘트계 모르타르인 경우, 상기 시멘트계 모르타르의 조성은, 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)인 100중량부의 시멘트; 반응성 분체를 포함하는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 10~30중량부의 결합재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~30중량부의 CSA(Calcium Sulfur Aluminate) 시멘트; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0~100중량부의 잔골재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 3~10중량부의 팽창재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.5~2중량부의 수축저감제; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.6~1중량부의 고흡수성수지(Super Absorbent Polymer: SAP)를 포함하되, 상기 CSA 시멘트는 초결시간의 단축을 위하여 혼합되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 각각은 보강용 단섬유로서 길이 20㎜ 이하의 유기섬유가 혼입 사용되고, 50MPa 이상의 1일 압축강도, 80MPa 이상의 28일 압축강도 및 6MPa 이상의 휨인장강도 성능을 발현하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제7항에 있어서,
상기 단섬유는 5~10cm의 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유 또는 아라미드 섬유인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 혼입된 단섬유 혼입량이 많은 경우, 상기 터프팅 연결사(160)의 간격을 크게 형성하고, 상기 단섬유 혼입량이 적은 경우, 상기 터프팅 연결사(160)의 간격을 좁게 형성하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제5항에 있어서,
상기 현장 수화형 보강매트(100)의 두께가 10㎜ 미만인 경우 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)로 시멘트계 페이스트를 적용하고, 상기 현장 수화형 보강매트(100)의 두께가 10㎜ 이상인 경우 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)로 시멘트계 모르타르를 적용하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 내부습도를 일정 기간동안 80% 이상으로 유지시켜 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 수축을 저감시키는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급되는 공급수 중에서 잉여수의 일부가 상기 고흡수성수지(SAP) 및 단섬유가 흡수한 상태로 유지되다가, 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 수화반응으로 인하여 수분이 소모되어 건조될 경우, 상기 고흡수성수지(SAP) 및 단섬유에 존재하는 물이 방출되어 수화반응이 완성될 때까지 적절한 습도를 유지하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제1항에 있어서,
상기 터프팅 연결사(160)는 현장 수화형 보강매트(100)의 제작, 이동, 거치 및 수화반응시 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이의 공간 내에 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 유지하는 역할을 하며, 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 고결된 후, 상기 터프팅 연결사(160)는 상기 현장 수화형 보강매트(100)에 작용하는 수직방향 응력과 면방향 전단응력에 저항하는 역할을 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
제13항에 있어서,
상기 터프팅 연결사(160)는 고강도를 갖는 폴리프로필렌(PP) 섬유 또는 폴리에틸렌(PE) 섬유를 적용하고, 상기 터프팅 연결사(160)의 길이방향 및 폭방향 간격은 각각 1~3㎝ 간격인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트.
컨베이어 시스템을 구비한 직조기 방식의 보강매트 제작장치(300)를 이용하는 현장 수화형 보강매트의 제작방법에 있어서,
a) 하면 외피 롤(310)에 권취된 하면 외피(110)를 컨베이어 벨트(200) 상에 공급하는 단계;
b) 제1 프리믹스 결합재 공급호퍼(320)에 저장된 제1 프리믹스 결합재(120)를 상기 하면 외피(110)상에 포설하는 단계;
c) 텍스타일 그리드 롤(340) 상에 텍스타일 그리드 보강재(130)를 상기 제1 프리믹스 결합재(120) 상에 포설하는 단계;
d) 제2 프리믹스 결합재 공급호퍼(350)에 저장된 제2 프리믹스 결합재(140)를 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설하는 단계;
e) 상면 외피 롤(370)에 권취된 상면 외피(150)를 상기 압착된 제2 프리믹스 결합재(140) 상에 공급하는 단계;
f) 터프팅 연결사 롤(380)에 권취된 터프팅 연결사(160)를 이용하여 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)에 대해 터프팅 공정을 실시하는 단계; 및
g) 상기 터프팅 공정에 의해 완성된 현장 수화형 보강매트(100)를 보강매트 권취기(390)에 권취하는 단계를 포함하되,
상기 현장 수화형 보강매트(100)는, 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피(110); 투수성 부직포로 형성되는 상면 외피(150); 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재(120); 상기 제1 프리믹스 결합재(120) 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재(130); 상기 제1 프리믹스 결합재(120)와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재(140); 및 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅 공정에 따라 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 일괄 고정하는 터프팅 연결사(160)를 포함하며; 그리고
상기 e) 단계의 터프팅 공정은 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 다수의 터프팅 연결사(160)로 일괄 고정하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제15항에 있어서,
상기 c) 단계를 수행하기 전에 제1 압착롤러(330)를 사용하여 상기 하면 외피(110) 상에 포설된 제1 프리믹스 결합재(120)를 압착하고, 상기 e) 단계를 수행하기 전에 제2 압착롤러(360)를 사용하여 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설된 제2 프리믹스 결합재(140)를 압착하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제15항에 있어서,
상기 f) 단계를 수행하기 전에, 상기 상면 외피(150)의 폭보다 넓게 형성된 상기 하면 외피(110)의 양 측면 단부를 접어서 상기 상면 외피(150)의 양측 상부 일부를 덮어 현장 수화형 보강매트의 측면을 형성하고, 이후 상기 f) 단계에서 상기 하면 외피(110)가 상기 상면 외피(150)를 덮은 부분을 상기 터프팅 연결사(160)로 직조하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제15항에 있어서,
상기 b) 단계에서 컨베이어 벨트(200)를 따라 이동하는 상기 하면 외피(110)의 상부면에 소요 두께의 1/2보다 큰 높이를 갖는 제1 프리믹스 결합재(120)를 포설하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제15항에 있어서,
상기 텍스타일 그리드 보강재(130)는 경사(130a)와 위사(130b)가 서로 다른 섬유로 제작되어 2방향성을 갖는 하이브리드 텍스타일 그리드 보강재로서, 상기 경사(130a)는 고강도 및 저신률을 갖는 섬유로 제작되고, 상기 위사(130b)는 신률은 상기 경사(130a)에 비해 큰 섬유로 제작되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제19항에 있어서,
상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 경사(130a)는 고강도 및 저신률을 갖는 탄소섬유 또는 아라미드 섬유이고, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 위사(130b)는 상기 경사(130a)에 비해 신률이 큰 무기계 유리섬유, 바잘트 섬유, 유기계 폴리프로필렌 또는 폴리에스터 섬유인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제15항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 각각 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이상 굵은골재가 포함된 시멘트계 콘크리트로 제작하거나, 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이하의 굵은골재로 구성되는 시멘트계 모르타르로 제작하거나 또는 주성분이 시멘트만으로 구성되는 시멘트계 페이스트로 제작되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제21항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 시멘트계 모르타르인 경우, 상기 시멘트계 모르타르의 조성은, 보통 포틀랜드 시멘트인 100중량부의 시멘트; 반응성 분체를 포함하는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 10~30중량부의 결합재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~30중량부의 CSA 시멘트; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0~100중량부의 잔골재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 3~10중량부의 팽창재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.5~2중량부의 수축저감제; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.6~1중량부의 고흡수성수지(SAP)를 포함하되, 상기 CSA 시멘트는 초결시간의 단축을 위하여 혼합되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제15항에 있어서,
상기 터프팅 연결사(160)는 현장 수화형 보강매트(100)의 제작, 이동, 거치 및 수화반응시 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이의 공간 내에 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 유지하는 역할을 하며, 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 고결된 후, 상기 터프팅 연결사(160)는 상기 현장 수화형 보강매트(100)에 작용하는 수직방향 응력과 면방향 전단응력에 저항하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
제23항에 있어서,
상기 터프팅 연결사(160)는 고강도를 갖는 폴리프로필렌(PP) 섬유 또는 폴리에틸렌(PE) 섬유를 적용하고, 상기 터프팅 연결사(160)의 길이방향 및 폭방향 간격은 각각 1~3㎝ 간격인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트의 제작방법.
텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법에 있어서,
a) 보수 또는 보강이 필요한 구조물의 표면을 처리하는 단계;
b) 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)를 제작 및 준비하는 단계;
c) 상기 현장 수화형 보강매트(100)가 거치될 부분에 프라이머를 도포하는 단계;
d) 상기 구조물의 거치 위치에 현장 수화형 보강매트(100)를 부착 고정하는 단계;
e) 상기 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트(100)의 투수성 상면 외피(150) 상에 수분 공급을 위해 공급수를 살수하는 단계;
f) 상기 공급수로 인한 수화반응에 따라 현장 수화형 보강매트(100) 내의 제1 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 고결시키는 단계; 및
g) 수화반응에 따른 제1 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 고결에 따라 현장 수화형 보강매트(100)의 부분 투수성 하면 외피(110)를 통해 누출되는 상기 제1 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 의해 현장 수화형 보강매트(100)를 구조물과 일체화시키는 단계를 포함하되,
상기 b) 단계의 현장 수화형 보강매트(100)는, 부분 투수성 부직포 또는 불투수성 방수포로 형성되는 하면 외피(110); 투수성 부직포로 형성되는 상면 외피(150); 수화반응이 억제되도록 제조된 건조분말 상태의 프리믹스 결합재로서, 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이에 담지되도록 포설되는 제1 프리믹스 결합재(120); 상기 제1 프리믹스 결합재(120) 상에 배치되는 텍스타일 그리드 보강재(130); 상기 제1 프리믹스 결합재(120)와 동일한 조성의 프리믹스 결합재로서, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130) 상에 포설되는 제2 프리믹스 결합재(140); 및 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 구조적으로 연결하는 스페이서겸 연결섬유로서, 직조기의 터프팅 공정에 따라 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 관통하도록 제직되어 상기 상면 외피(150), 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140) 및 하면 외피(110)를 일괄 고정하는 터프팅 연결사(160)를 포함하며; 그리고
구조물 보강을 위한 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)에 공급되는 수분에 의해 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)의 수화반응이 발생하고, 상기 하면 외피(110)에 접하는 구조물과 함께 일체화되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제25항에 있어서,
상기 구조물은 배수로, 호안, 임시 도로포장, 공사용 도로포장 또는 도로사면인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제25항에 있어서,
상기 텍스타일 그리드 보강재(130)는 경사(130a)와 위사(130b)가 서로 다른 섬유로 제작되어 2방향성을 갖는 하이브리드 텍스타일 그리드 보강재로서, 상기 경사(130a)는 고강도 및 저신률을 갖는 섬유로 제작되고, 상기 위사(130b)는 신률은 상기 경사(130a)에 비해 큰 섬유로 제작되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제27항에 있어서,
상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 경사(130a)는 고강도 및 저신률을 갖는 탄소섬유 또는 아라미드 섬유이고, 상기 텍스타일 그리드 보강재(130)의 위사(130b)는 상기 경사(130a)에 비해 신률이 큰 무기계 유리섬유, 바잘트 섬유, 유기계 폴리프로필렌 또는 폴리에스터 섬유인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제25항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)는 각각 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이상 굵은골재가 포함된 시멘트계 콘크리트로 제작하거나, 주성분이 시멘트, 잔골재, 직경 5㎜ 이하의 굵은골재로 구성되는 시멘트계 모르타르로 제작하거나 또는 주성분이 시멘트만으로 구성되는 시멘트계 페이스트로 제작되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제29항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 시멘트계 모르타르인 경우, 상기 시멘트계 모르타르의 조성은, 보통 포틀랜드 시멘트인 100중량부의 시멘트; 반응성 분체를 포함하는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 10~30중량부의 결합재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~30중량부의 CSA 시멘트; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0~100중량부의 잔골재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 3~10중량부의 팽창재; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.5~2중량부의 수축저감제; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0.6~1중량부의 고흡수성수지(SAP)를 포함하되, 상기 CSA 시멘트는 초결시간의 단축을 위하여 혼합되는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제25항에 있어서,
상기 터프팅 연결사(160)는 현장 수화형 보강매트(100)의 제작, 이동, 거치 및 수화반응시 상기 하면 외피(110) 및 상면 외피(150) 사이의 공간 내에 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)를 유지하는 역할을 하며, 현장에서 상기 제1 및 제2 프리믹스 결합재(120, 140)가 고결된 후, 상기 터프팅 연결사(160)는 상기 현장 수화형 보강매트(100)에 작용하는 수직방향 응력과 면방향 전단응력에 저항하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.
제31항에 있어서,
상기 터프팅 연결사(160)는 고강도를 갖는 폴리프로필렌(PP) 섬유 또는 폴리에틸렌(PE) 섬유를 적용하고, 상기 터프팅 연결사(160)의 길이방향 및 폭방향 간격은 각각 1~3㎝ 간격인 것을 특징으로 하는 텍스타일 그리드를 구비한 현장 수화형 보강매트를 이용하여 급속시공하는 구조물 보강방법.