KR19980051334A - 부분적으로 인성이 보강된 강화 섬유 시이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 큰크리트 구조물 기둥 및 보의 보수 및 보강에 사용되는 강화 섬유 시이트에 관한 것으로서, 본 시이트는 필라멘트를 다수개 집속한 섬유 다발을 일방향으로 늘어놓고 위로부터 압력을 가하여 섬유 다발이 균일한 폭으로 퍼지게 한 강화 섬유 다발(1)들에 대하여 강화 섬유 보다 파단신도가 높은 인성 보강용 섬유다발(2)이 일정 간격을 두고 제직, 구성되며, 이러한 구성의 부분적으로 인성이 보강된 강화 섬유 시이트는 다각형 단면을 갖는 콘크리트 기둥이나 보의 보강에 적용 할 경우, 모서리 연마 공정 혹은 구조 단면 변경 공정 등이 필요치 않아서 전체 보수 및 보강 공사 기간이 단축되고, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단 및 보강 공사 후 외부 물체 충돌로 인한 강화 섬유의 파손이 방지된다.

Description

부분적으로 인성이 보강된 강화 섬유 시이트

도1은 본 발명의 실시예 1 및 3에 따라 강화 섬유 다발들에 대하여 일정간격을 두고 부분적 인성 보강을 위한 인성 보강용 섬유 다발이 0°/90°방향으로 직조된 강화 섬유 시이트를 개략적으로 나타낸 도면

도2는 본 발명의 실시예 2 및 4에 따라 강화 섬유 대하여 일정 간격을 두고 부분적 인성 보강을 위한 인성 보강용 섬유가 +45°/-45° 방향으로 직조된 강화 섬유 시이트를 개략적으로 나타낸 도면

도3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 인성 보강 강화 섬유 시이트를 사각기둥에 적용한 상태를 예시하는 도면

* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 강화 섬유 다발 2 : 인성 보강용 섬유 다발

본 발명은 큰크리트 구조물 기둥 및 보의 보수 및 보강에 사용되는 강화 섬유 시이트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 부분적으로 인성이 보강된 강화 섬유 시이트에 관한 것이다.

교량의 교각 및 보, 또는 건축물의 기둥이나 보와 같은 콘크리트 구조물의 경우 섬유 강화 복합 재료를 사용하여 보강하거나 보수하는 것이 잘 알려져 있다. 이때 섬유 강화 복합 재료는 직물상으로 또는 한 방향으로 배열시킨 강화 섬유 시이트 형태로 사용되고 있다. 일본 특허 공개 평3-222734호 및 평3-224901호에는 지지체층 위에 보강 섬유를 접착제층을 통하여 한 방향으로 배열시킨 강화 섬유 시이트가 제시된다. 이러한 강화 섬유 시이트는 콘크리트 구조물에 부착시키기 전 또는부착 후에 섬유를 함침시켜 경화시키는 방법에 의해 건축물이나 교량 같은 콘크리트 구조물을 보강하는 데 이용된다.

그러나, 이러한 강화 섬유 시이트는 구조 단면이 사각형, 육각형 등 다각형 모양을 가진 기등이나 보에 감아서 보수 및 보강할 경우에 모서리 부위에서의 급격한 강화 섬유의 굴곡으로 인하여 강화 섬유가 부분적으로 파단되거나, 혹은 보수 및보강 후에 외부 물체의 접촉 및 충돌로 인한 강화 섬유의 파단으로 콘크리트 구조물 보수 및 보강 성능이 저하된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 모서리 부위를 그라인더를 사용하여 연마하거나, 혹은 원형 거푸집 제작후 콘크리트 타설, 양생시켜 콘크리트 구조 단면을 다각형에서 원형으로 변경시킨 후 보수 및 보강을 실시한다. 그라인더 연마시 콘크리트 분진은 작업자의 건강에 해가 될 뿐만 아니라 가공 표면 세척후 발생하는 폐수는 환경 공해의 원인이 된다. 또한 구조 단면 변경에는 장기간의 공사 시간 및 많은 소요 비용이 필요하여 비경제적이다.

따라서, 본 발명은 다각형 큰크리트 구조 단면을 갖는 기둥이나 보의 보수및 보강시 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단의 문제를 해결할 수 있는 새로운 강화 섬유 시이트를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 필라멘트를 다수개 집속한 섬유 다발을 일 방향으로 늘어놓고 위로부터 압력을 가하여 섬유 다발이 균일한 폭으로 퍼지게 한 강화 섬유 다발들에 대하여 상기 강화 섬유 보다 파단신도가 높은 인성 보강용 섬유 다발이 일정 간격을 두고 제직, 구성된 것을 특징으로 하는 강화섬유 시이트가 제공된다.

이하 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따르는 강화 섬유 시이트는 도1 및 도2에 예시되는 바와같이 강화 섬유 다발(1)에 대하여 일정 간격을 두고 상기 강화 섬유 보다 파단신도및 파괴인성이 높은 인성 보강용 섬유 다발(2)이 투입되어 부분적으로 인성이 보강되며, 이로 인해 다각형 단면을 갖는 콘크리트 기둥이나 보의 보강에 적용할 경우(도3 참조), 모서리 연마 공정 혹은 구조 단면 변경 공정 등이 필요치 않아서 전체 보수 및 보강 공사 기간이 단축되고, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단 및 보강공사후 외부 물체 충돌로 인한 강화 섬유의 파손이 방지된다.

본 발명의 강화 섬유 시이트에서, 강화 섬유는 토우(Tow)가 떨어짐이 없이 배열하는 것이 바람직하며, 인성 보강용 섬유 직조는 기둥의 단면 형상 및 치수에 따라 간격 및 직조를 달리하는 것이 바람직하다.

강화 섬유로는 인장 강도 2,000 Mpa ㅇl상, 인장 탄성도 200Gpa 이상의 기계적 성질을 갖는 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 또는 피치 (Pitch)계의 탄소 섬유가 바람직하게 사용된다. 본 발명에 따른 강화 섬유 시이트에서 강화 섬유 배열은 FAW(Flber Area Weight) 150g/m²이상, 바람직하기로는 200 ∼ 300g/m³의 범위가 적당하다.

인성 보강용 섬유는 강화 섬유 보다 파단신도 및 파괴인성이 높은 섬유로서, 100∼1,500데니어(denier)의 이-글라스(E-Glass) 또는 에스-글라스(S-Glass)와 같은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스터 섬유 중에서 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 섬유 시이트의 제조를 위한 바람직한 구현을 예로 들어 설명하면, 우선 강화 섬유는 그 필라멘트를 여러개 집속한 섬유 다발을 한 방향으로 늘어놓고 위로부터 압력을 가하여 섬유 다발이 일정 폭으로 퍼지게 한다. 균일한 폭으로 펴진 강화 섬유 다발들을 직물제직기에 투입하여 콘크리트 구조물 구조 단면도 치수에 따라 100∼1,500 데니어(denier)의 유리 섬유(E-Glass 또는 S-Glass), 아라미드 섬유, 폴리에스터 섬유 또는 폴리에틸렌 섬유 등의 인성 보강용 섬유 다발이 강화 섬유 다발에 대하여 0°/90° 또는 +45°/-45° 방향으로 20∼100㎝ 길이로 주자직 (Satin) 또는 평직 (Plain) 직조 형태로 제직된다.

상기와 같은 본 발명의 강화 섬유 시이트를 콘크리트 기둥이나 보 구조물 보수 및 보강 현장에 적용하기 위해서는, 먼저 보수 및 보강이 요구되는 구조물 표면에 존재하는 이물질을 제거한 후, 프라이머를 균일하게 도포하고 프라이머가 완전히 건조되면 함침용 상온 경화형 수지를 도포한다. 그리고 그 위에 강화 섬유 시이트1층을 감거나 부착한 다음 로울러로 압착시키면 강화 섬유 시이트내로 수지가 스며들어 경화되므로써 접착이 이루어지고 보강 효과가 발현된다. 보수 및 보강 설계에 따라 강화 섬유 시이트 1층 이상을 감거나 부착할 경우에도 상기 방법에 따라 시공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 부분적으로 인성이 보강된 강화 섬유 시이트를 다각형 콘크리트 구조 단면을 갖는 기둥이나 보의 보수 및 보강 현장에 적용시 모서리 연마 공정 혹은 구조 단면 변경 공정 등이 필요치 않아서 전체 보수 및 보강공사 기간을 단축하여 시공 비용이 절약되고, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단 및 보강공사 후 외부 물체 충돌로 인한 강화 섬유 파손을 방지하는 효과가 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터보다 명백하케 될 것이다. 단 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않는다.

[실시예 1]

도1에 나타낸 바와 같이 50 cm 폭으로 파단신도 1.8%의 탄소 섬유(T-700, 일본 도레이사 제품) 다발을 FAW가 200g/㎥가 되도록 배열하고 인성 보강 길이 0.2m 만큼 파단신도 2.5%의 아라미드 섬유(Kevlar 49, 1143데니어, 미국 듀퐁사 제품)를 사용하여 0° /90° 방향 5매 주자직으로 제직하여 강화 섬유 시이트를 제조하였다. 이를 사각형 단면 구조(가로 0.4m, 세로 0.5m)를 갖는 기둥에 1층 감아서 보강 시공한 결과, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단발생이 없음을 확인하였다.

[실시예 2]

도2에 나타낸 바와 같이 50㎝폭으로 파단신도 1.8%의 탄소 섬유(T-700,일본 도레이 사 제품) 다발을 FAW가 200g/㎥가 되도록 배열하고 인성 보강 길이0.2m 만큼 파단신도 3.7%의 아라미드 섬유(Kevlar 29, 1143데니어, 미국 듀퐁사 제품)를 사용하여 +45°/-45° 평직(Plain)으로 제직하여 강화 섬유 시이트를 제조하였다. 이를 육각형 단면 구조(한 변의 길이가 0.3m)를 갖는 기둥에 1층 감아서 보강시공한 결과, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단발생이 없음을 확인하였다.

[실시예 3]

도1에 나타낸 바와 같이 50cm폭으로 파단신도 1.8%의 탄소 섬유(T-700, 일본 도레이사 제품) 다발을 FAW가 300g/㎥가 되도록 배열하고 인성 보강 길이 0.3m 만큼 파단신도 5.2%의 S-2 유리 섬유(Yield = 750 yd/lb, 미국 OwensCorning사 제품)를 사용하여 0° /90°방향 주자직으로 제직하여 강화 섬유 시이트를 제조하였다. 이를 사각형 단면 구조(가로 0.4m, 세로 0.5m)를 갖는 기둥에 1층 감아서 보강 시공한 결과, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단발생이 없음을 확인하였다.

[실시예 4]

도2에 나타낸 바와 같이 50㎝폭으로 파단신도 1.8%의 탄소 섬유(T-700,일본 도레이 사 제품) 다발을 FAW가 300g/m²가 되도록 배열하고 인성 보강 길이 0.3m 만큼 파단신도 3.5%의 폴리에틸렌 섬유(Spectra 900,l200 데니어, 미국Allied-Signal사 제품)를 사용하여 +45° /-45° 평직으로 제직하여 강화 섬유 시이트를 제조하였다. 이를 육각형 단면 구조(한 변의 길이가 0.3m)를 갖는 기둥에 1층 감아서 보강 시공한 결과, 모서리 부위에서의 강화 섬유 파단발생이 없음을 확인하였다.

Claims (5)

1. 필라멘트를 다수개 집속한 섬유 다발을 일 방향으로 늘어놓고 위로부터 압력을가하여 섬유 다발이 균일한 폭으로 퍼지게 한 강화 섬유 다발(1)들에 대하여 일정간격을 두고 상기 강화 섬유 보다 파단신도가 높은 인성 보강용 섬유 다발(2)이 제직, 구성된 것을 특징으로 하는 강화 섬유 시이트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강화 섬유가 인장 강도 2,000 Mpa 이상, 인장 탄성도 200Gpa 이상의 기계적 성질을 갖는 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 또는 피치(Pitch)계의 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 시이트.
3. 제 1 항에 있어서, FAW 150g/㎡이상의 강화 섬유 배열을 갖는 것을 특징으로하는 강화 섬유 시이트.
4. 제 1 항에 있어서, 인성 보강용 섬유가 100∼1,500 데니어의 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 강화 섬유 시이트.
5. 제 1 항에 있어서, 강화 섬유 다발들에 대하여 인성 보강용 섬유 다발이 0°/90° 또는 =45°/-45°방향으로 주자직 또는 평직 직조 형태로 제직된 것임을 특징으로 하는 강화 섬유 시이트.