KR102368017B1

KR102368017B1 - 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근

Info

Publication number: KR102368017B1
Application number: KR1020210101295A
Authority: KR
Inventors: 전종훈; 이미선
Original assignee: 주식회사 디엘; 전종훈
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2022-02-25

Abstract

본 발명은 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근에 관련되며, 이는 이너 코어층과 아우터 코어층으로 형성되는 복합 보강근 부재를 에폭시 수지에 합침 처리하여 소정의 형상으로 성형하도록 구조 개선됨에 따라 인장하중 및 전단하중에 대한 내구성이 고도로 향상되고, 특히, 아우터 코어층을 권취하는 과정 중에 나선형 보강살대가 일체로 형성됨에 따라 나선형 보강살대 형성을 위한 별도의 공정이 생략되어 제조공정이 간소화되고, 아우터 코어층과 나선형 보강살대의 일체성으로 인해 구조적 강도가 향상을 도모할 수 있도록 이너 코어층(120), 아우터 코어층(130)을 포함하여 주요구성으로 한다.

Description

섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근{Reinforcing bar for concrete made of fiber-reinforced composite material}

본 발명은 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근에 관련되며, 보다 상세하게는 이너 코어층과 아우터 코어층으로 형성되는 복합 보강근 부재를 에폭시 수지에 합침 처리하여 소정의 형상으로 성형하도록 구조 개선됨에 따라 인장하중 및 전단하중에 대한 내구성이 고도로 향상되고, 특히, 아우터 코어층을 권취하는 과정 중에 나선형 보강살대가 일체로 형성됨에 따라 나선형 보강살대 형성을 위한 별도의 공정이 생략되어 제조공정이 간소화되고, 아우터 코어층과 나선형 보강살대의 일체성으로 인해 구조적 강도가 향상을 도모할 수 있는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근에 관한 것이다.

통상적으로 콘크리트 속에 보강근으로 사용되는 철근은 각종 환경적 요인, 예컨대 제설재나 해수환경 등의 영향에 의해 심각한 부식이 발생한다. 더욱이 이를 방지하기 위해 에폭시 코팅을 하더라도 염화 콘크리트 환경하에서는 이러한 철근 부식에 따른 문제를 극복하기 어렵다.

이와 같이, 철근이 부식으로 인하여 녹이 발생하게 되면, 철근의 강도가 저하되어 건축물의 내구성이 저하되며, 내구성을 증대시켜 건물수명을 연장하기 위해서는 별도의 녹발생 방지시공을 해야 하므로 비용이 이중으로 소요되고, 특히, 고층건물 흔들림시 탄성력과 인장력의 저하로 건물벽에 균열과 누수가 발생할 뿐만 아니라, 작업시 무거운 중량으로 인하여 설치와 운반 및 보관이 불편한 등의 문제점이 이었다.

이에 종래에 개시된 등록특허 10-1013098호에서, 폴리 우레탄 재질의 원기둥 형상으로 형성되며, 강화용 섬유가 함유된 보강근 코어와, 상기 보강근 코어의 외주면에 라미네이트 형태로 형성된 섬유강화 복합소재(FRP, Fiber Reinforced Plastics)가 적층되어 형성된 보강근 기둥과, 상기 보강근 기둥의 외주면에 돌출된 형상으로 이루어지며, 섬유강화 복합소재가 적층되어 상기 보강근 기둥과 일체로 형성되는 리브를 포함하는 기술이 선 제시된 바 있다.

그러나, 상기 종래기술은 경량화를 추구함과 동시에 고강성을 가지고, 내부식성 및 내구성이 우수하며, 내진동성이 탁월한 섬유강화 복합소재를 제공하려는 것이나, 인장하중 및 전단하중에 대한 내구성이 약하고, 리브를 형성하기 위해 별도의 제조공정을 추가로 거쳐야 하므로 제조공정의 다분화로 생산성 저하 및 제조원가 상승을 초래하는 문제점이 따랐다.

KR

10-1013098

B1 (2011.01.28.)

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 이너 코어층과 아우터 코어층으로 형성되는 복합 보강근 부재를 에폭시 수지에 합침 처리하여 소정의 형상으로 성형하도록 구조 개선됨에 따라 인장하중 및 전단하중에 대한 내구성이 고도로 향상되고, 특히, 아우터 코어층을 권취하는 과정 중에 나선형 보강살대가 일체로 형성됨에 따라 나선형 보강살대 형성을 위한 별도의 공정이 생략되어 제조공정이 간소화되고, 아우터 코어층과 나선형 보강살대의 일체성으로 인해 구조적 강도가 향상을 도모할 수 있는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상의 보강사로 형성되는 이너 코어층(120)과, 유리섬유, 탄소섬유로 중 어느 하나 이상으로 직조되는 보강원단(132)을 상기 이너 코어층(120) 외주면에 감싸도록 설치하여 형성되는 아우터 코어층(130)으로 구성되는 복합 보강근 부재(100)를 포함하고, 상기 복합 보강근 부재(100)를 에폭시 수지에 함침하여 소정의 형상으로 성형하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 아우터 코어층(130)을 형성하는 보강원단(132)은 일측 단부를 원형으로 말아서 중첩띠(134)를 형성하고, 상기 보강원단(132)을 이너 코어층(120) 외주면에 나선형으로 권취하면, 중첩띠(134)가 보강원단(132) 다른 일측에 중첩된 상태로 돌출되어 나선형 보강살대(136)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중첩띠(134)를 형성시, 보강원단(132)은 일측 단부에 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상으로 형성되는 보강선재(142)를 삽입한 상태로 말아서 나선형 심재(140)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 코어층(120) 내부에 타공튜브층(110)이 형성되고, 상기 타공튜브층(110)은 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상을 튜브형태로 직조하여 내부에 관통유로(112)가 형성되도록 구비되며, 상기 타공튜브층(110)의 관통유로(112) 내부로 합성수지 선재(10)를 삽입한 상태로 소정의 형상으로 성형한 후, 에폭시 수지가 저장된 함침조(20) 내부에 함침시키고, 노즐(22)을 이용하여 관통유로(112) 내부로 에폭시 수지를 주입하여, 복합 보강근 부재(100) 내, 외주면에서 에폭시 수지가 동시에 침투되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 코어층(120) 내부에 타공튜브층(110)이 형성되고, 상기 타공튜브층(110)은 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상을 튜브형태로 직조하여 내부에 관통유로(112)가 형성되도록 구비되며, 상기 타공튜브층(110)의 관통유로(112) 내부로 합성수지 선재(10) 및 흡입관(30)을 삽입한 상태로 소정의 형상으로 성형한 후, 에폭시 수지가 저장된 함침조(20) 내부에 함침시키고, 흡입관(30)을 인출하면서 관통유로(112) 내부 공기를 흡입하면, 관통유로(112) 내부 압력이 낮아지면서 에폭시 수지가 복합 보강근 부재(100) 외주면에서 내측방향으로 강제 침투력이 작용하도록 구비되고, 상기 흡입관(30)은 단부에 흡입노즐(32)이 설치되고, 상기 흡입노즐(32)은 단부가 폐쇄되고, 관통유로(112) 내주면과 대응하는 외주면에 복수의 흡입홀(33)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 이너 코어층과 아우터 코어층으로 형성되는 복합 보강근 부재를 에폭시 수지에 합침 처리하여 소정의 형상으로 성형하도록 구조 개선됨에 따라 인장하중 및 전단하중에 대한 내구성이 고도로 향상되고, 특히, 아우터 코어층을 권취하는 과정 중에 나선형 보강살대가 일체로 형성됨에 따라 나선형 보강살대 형성을 위한 별도의 공정이 생략되어 제조공정이 간소화되고, 아우터 코어층과 나선형 보강살대의 일체성으로 인해 구조적 강도가 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근 형성과정을 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 나선형 보강살대를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 나선형 심재를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 관통유로 내부로 에폭시 수지를 주입하는 상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 관통유로 내부 공기를 흡입하는 상태를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근 형성과정을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 나선형 보강살대를 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 나선형 심재를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 관통유로 내부로 에폭시 수지를 주입하는 상태를 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근의 관통유로 내부 공기를 흡입하는 상태를 나타내는 구성도이다.

본 발명에 따른 복합 보강근 부재(100)는 이너 코어층(120), 아우터 코어층(130)을 에폭시 수지에 함침하여 형성된다.

여기서, 상기 이너 코어층(120)은 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상의 보강사로 형성된다.

이때, 상기 보강사는 튜브형으로 직조되거나, 나선형으로 꼬아서 형성되고, 후술하는 아우터 코어층(130)에 의해 보호된다.

또한, 본 발명에 따른 아우터 코어층(130)은 유리섬유, 탄소섬유로 중 어느 하나 이상으로 직조되는 보강원단(132)을 상기 이너 코어층(120) 외주면에 감싸도록 설치하여 형성된다.

즉, 상기 보강원단(132)은 폭방향 사이즈가 이너 코어층(120) 지름 대비 확장된 사이즈로 형성되고, 이너 코어층(120) 외주면을 1회전 이상 감싸도록 형성된다.

그리고, 상기 복합 보강근 부재(100)를 에폭시 수지에 함침하여 소정의 형상으로 성형하도록 구비되는바, 상기 복합 보강근 부재(100)를 소정의 형상을 가진 형틀 내에 수용한 상태로 에폭시 수지를 함침하여, 소정의 형상으로 성형된다.

도 2에서, 상기 아우터 코어층(130)을 형성하는 보강원단(132)은 일측 단부를 원형으로 말아서 중첩띠(134)를 형성한다.

그리고, 상기 보강원단(132)을 이너 코어층(120) 외주면에 나선형으로 권취하면, 중첩띠(134)가 보강원단(132) 다른 일측에 중첩된 상태로 돌출되어 나선형 보강살대(136)를 형성하도록 구비된다.

이처럼 상기 이너 코어층(120) 외주면 보강원단(132)을 권취함과 동시에 나선형 보강살대(136)가 형성됨에 따라 제조공정이 간소화되고, 특히, 나선형 보강살대(136)가 아우터 코어층(130)과 일체로 형성되어 외력에 의한 내구성이 향상되는 이점이 있다.

도 3에서, 상기 중첩띠(134)를 형성시, 보강원단(132)은 일측 단부에 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상으로 형성되는 보강선재(142)를 삽입한 상태로 말아서 나선형 심재(140)를 형성하도록 구비된다.

이에 상기 나선형 심재(140)에 의해 나선형 보강살대(136) 내구성이 향상됨에 따라 인장 하중에 대한 내구성이 향상됨과 더불어 과도한 인장력으로 인해 이너 코어층(120) 및 아우터 코어층(130)이 손상되더라도 나선형 심재(140)에 구속된 상태로 분리되는 현상이 방지된다.

도 4에서, 상기 이너 코어층(120) 내부에 타공튜브층(110)이 형성된다.

상기 타공튜브층(110)은 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상을 튜브형태로 직조하여 내부에 관통유로(112)가 형성되도록 구비된다.

그리고, 상기 타공튜브층(110)의 관통유로(112) 내부로 합성수지 선재(10)를 삽입한 상태로 소정의 형상으로 성형한 후, 에폭시 수지가 저장된 함침조(20) 내부에 함침시키고, 노즐(22)을 이용하여 관통유로(112) 내부로 에폭시 수지를 주입하도록 구비된다.

이에 상기 복합 보강근 부재(100) 내, 외주면에서 에폭시 수지가 동시에 침투되도록 구비됨에 따라 함침시간이 단축되고, 상기 이너 코어층(120)과 아우터 코어층(130)을 고밀도 형성하더라도 에폭시 수지 합침효율이 향상된다.

도 5에서, 상기 이너 코어층(120) 내부에 타공튜브층(110)이 형성된다.

그리고, 상기 타공튜브층(110)의 관통유로(112) 내부로 합성수지 선재(10) 및 흡입관(30)을 삽입한 상태로 소정의 형상으로 성형한 후, 에폭시 수지가 저장된 함침조(20) 내부에 함침시키고, 흡입관(30)을 인출하면서 관통유로(112) 내부 공기를 흡입하도록 구비된다.

이때, 상기 흡입관(30)은 단부에 흡입노즐(32)이 설치되고, 상기 흡입노즐(32)은 단부가 폐쇄되고, 관통유로(112) 내주면과 대응하는 외주면에 복수의 흡입홀(33)이 형성된다.

이에 상기 흡입관(30)을 통한 흡입력에 의해 관통유로(112) 내부 압력이 낮아지면서 에폭시 수지가 복합 보강근 부재(100) 외주면에서 내측방향으로 강제 침투력이 작용하도록 구비됨에 따라 상기 이너 코어층(120)과 아우터 코어층(130)을 고밀도 형성하더라도 에폭시 수지 합침효율이 향상되는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

100: 복합 보강근 부재 110: 타공튜브층
120: 이너 코어층 130: 아우터 코어층

Claims

유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상의 보강사로 형성되는 이너 코어층(120)과,
유리섬유, 탄소섬유로 중 어느 하나 이상으로 직조되는 보강원단(132)을 상기 이너 코어층(120) 외주면에 감싸도록 설치하여 형성되는 아우터 코어층(130)으로 구성되는 복합 보강근 부재(100)를 포함하고,
상기 복합 보강근 부재(100)를 에폭시 수지에 함침하여 소정의 형상으로 성형하도록 구비되며,
상기 이너 코어층(120) 내부에 타공튜브층(110)이 형성되고,
상기 타공튜브층(110)은 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상을 튜브형태로 직조하여 내부에 관통유로(112)가 형성되도록 구비되며,
상기 타공튜브층(110)의 관통유로(112) 내부로 합성수지 선재(10)를 삽입한 상태로 소정의 형상으로 성형한 후, 에폭시 수지가 저장된 함침조(20) 내부에 함침시키고, 노즐(22)을 이용하여 관통유로(112) 내부로 에폭시 수지를 주입하여, 복합 보강근 부재(100) 내, 외주면에서 에폭시 수지가 동시에 침투되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근.
제 1항에 있어서,
상기 아우터 코어층(130)을 형성하는 보강원단(132)은 일측 단부를 원형으로 말아서 중첩띠(134)를 형성하고, 상기 보강원단(132)을 이너 코어층(120) 외주면에 나선형으로 권취하면, 중첩띠(134)가 보강원단(132) 다른 일측에 중첩된 상태로 돌출되어 나선형 보강살대(136)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근.
제 2항에 있어서,
상기 중첩띠(134)를 형성시, 보강원단(132)은 일측 단부에 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상으로 형성되는 보강선재(142)를 삽입한 상태로 말아서 나선형 심재(140)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근.
유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상의 보강사로 형성되는 이너 코어층(120)과,
유리섬유, 탄소섬유로 중 어느 하나 이상으로 직조되는 보강원단(132)을 상기 이너 코어층(120) 외주면에 감싸도록 설치하여 형성되는 아우터 코어층(130)으로 구성되는 복합 보강근 부재(100)를 포함하고,
상기 복합 보강근 부재(100)를 에폭시 수지에 함침하여 소정의 형상으로 성형하도록 구비되며,
상기 이너 코어층(120) 내부에 타공튜브층(110)이 형성되고,
상기 타공튜브층(110)은 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상을 튜브형태로 직조하여 내부에 관통유로(112)가 형성되도록 구비되며,
상기 타공튜브층(110)의 관통유로(112) 내부로 합성수지 선재(10) 및 흡입관(30)을 삽입한 상태로 소정의 형상으로 성형한 후, 에폭시 수지가 저장된 함침조(20) 내부에 함침시키고, 흡입관(30)을 인출하면서 관통유로(112) 내부 공기를 흡입하면, 관통유로(112) 내부 압력이 낮아지면서 에폭시 수지가 복합 보강근 부재(100) 외주면에서 내측방향으로 강제 침투력이 작용하도록 구비되고,
상기 흡입관(30)은 단부에 흡입노즐(32)이 설치되고, 상기 흡입노즐(32)은 단부가 폐쇄되고, 관통유로(112) 내주면과 대응하는 외주면에 복수의 흡입홀(33)이 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근.
제 4항에 있어서,
상기 아우터 코어층(130)을 형성하는 보강원단(132)은 일측 단부를 원형으로 말아서 중첩띠(134)를 형성하고, 상기 보강원단(132)을 이너 코어층(120) 외주면에 나선형으로 권취하면, 중첩띠(134)가 보강원단(132) 다른 일측에 중첩된 상태로 돌출되어 나선형 보강살대(136)를 형성하도록 구비되고,
상기 중첩띠(134)를 형성시, 보강원단(132)은 일측 단부에 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나 이상으로 형성되는 보강선재(142)를 삽입한 상태로 말아서 나선형 심재(140)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 콘크리트용 보강근.