KR200175251Y1 - Reinforcing high tension thin panel for concrete structure - Google Patents
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Abstract
본 고안은 콘크리트 구조물의 보수 또는 보강을 위한 박판패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서; 아라미드섬유, 유리섬유, 또는 탄소섬유 등의 고인장 섬유가 선택적으로 다수의 가닥으로 심을 형성하며, 충진재는 고온에서 경화되는 잠재성 에폭시 수지가 주를 이루는 수지류와 폴리에스텔 수지가 배합된 것으로서, 2,000mm 이하의 폭과 2mm - 6mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 함에 의해; 구성성분을 이루는 각각의 재질이 서로 유사하기 때문에 열팽창계수의 상이함에 기인한 국부적 변형이 발생되지 않으며, 우수한 내후성, 내화성으로 인하여 열악한 외부환경으로부터 구조물을 보호할 수 있게 된다.The present invention relates to a thin panel for repair or reinforcement of a concrete structure and a method of manufacturing the same; High tensile fibers, such as aramid fibers, glass fibers, or carbon fibers, selectively form a core with a plurality of strands, and the filler is a mixture of polyester resins and polyester resins, mainly composed of latent epoxy resins cured at high temperatures. By having a width of not more than 2,000 mm and a thickness of 2 mm-6 mm; Since the materials of the constituents are similar to each other, no local deformation occurs due to the difference in the coefficient of thermal expansion, and due to excellent weather resistance and fire resistance, it is possible to protect the structure from the poor external environment.
Description
본 고안은 콘크리트 구조물의 보수 또는 보강을 위한 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인장강도가 뛰어난 섬유, 예를 들면 유리섬유, 아리미드 섬유, 또는 탄소섬유 등이 수지(resins) 배합액에 함침되어 박판으로 소성 성형된 콘크리트 구조물의 보수 보강용 박판패널에 관한 것이다.The present invention relates to a panel for repairing or reinforcing a concrete structure and a method of manufacturing the same. More specifically, a fiber having excellent tensile strength, for example, glass fiber, arimid fiber, or carbon fiber, may be blended with resin. The present invention relates to a thin panel for repair reinforcement of concrete structures impregnated with liquid and plastically molded into thin plates.
오늘날의 각종 콘크리트 구조물은 운송수단의 대형화로 인한 동적 하중의 증가와, 가혹한 산업환경에 노출되어 탄산가스, 아황산 가스, 각종 염화물, 또는 산성물질의 침입으로 열화되기 쉽다. 이에 따라, 강알칼리성인 콘크리트 구조물은 중성화되고 철근의 부식을 초래하게 되어 설계상의 안전강도를 보장할 수 없게 되며, 미관의 손상이 상당하게 된다.Various concrete structures today are prone to deterioration due to the increase in dynamic loads due to the enlargement of vehicles and the intrusion of carbon dioxide, sulfur dioxide, various chlorides, or acidic substances due to exposure to harsh industrial environments. As a result, the strongly alkaline concrete structure is neutralized and causes corrosion of the reinforcing steel, so that the design safety strength cannot be guaranteed, and the aesthetic damage is considerable.
콘크리트 구조물의 위와 같은 파손 내지 손상에 대하여, 구조물의 보수 및 보강을 위하여 다양한 공법들이 현장에서 사용되어 왔다. 예를 들면, 철판재의 접착공법, 시멘트 몰탈을 이용한 부재증설공법, 단면증가공법, 에폭시 몰탈을 주로 하는 에폭시 패널의 접착공법 등이 있다.Against such breakdowns or damages of concrete structures, various construction methods have been used in the field to repair and reinforce structures. For example, there is a bonding method for iron plate material, a member expansion method using cement mortar, an increase in cross section, an epoxy panel bonding method mainly for epoxy mortar.
그러나, 철판재를 사용하는 공법은 자재의 자체하중이 과다하여 피보강재인 콘크리트면에 부착시키기 위하여는 많은 앵커볼트를 사용해야 하는바, 이는 열화된 콘크리트에 오히려 심한 손상을 증가시키는 결과가 되며, 비록 에폭시를 주입제로 사용한다 하더라도 열팽창계수의 차이에 따른 접착성에 문제가 있고, 철판 용접이음부의 재질변화에 따른 국부적 손상이 있게 된다. 또한, 철판재를 사용하는 공법은 철재의 열화성을 보충하기 위한 도장공사를 별도로 시행하여야 하며 지속적인 유지 보수작업이 필요하므로 소요되는 비용이 상당하였다.However, the method using steel plate requires the use of many anchor bolts to attach to the concrete surface which is the reinforced material due to the excessive load of the material. Even when epoxy is used as an injection agent, there is a problem in adhesion due to a difference in coefficient of thermal expansion, and there is a local damage due to the change in the material of the welded steel plate. In addition, the method using the steel plate had to be carried out a separate coating work to supplement the deterioration of the steel and required a constant maintenance work was expensive.
부재증설 내지 단면증가공법은 기존의 콘크리트와 새로이 부가되는 콘크리트 사이의 접착성에 문제가 있으며, 자하중의 과도한 증가와 콘크리트의 열화환경에 대한 저항성이 없기 때문에 근래에는 사용되지 않는 공법이다.The member extension or cross-section increase method has a problem in adhesion between existing concrete and newly added concrete, and is not used in recent years because of excessive increase in self load and resistance to degradation environment of concrete.
섬유보강 에폭시 패널의 접착공법에서 발생되는 문제는 패널의 제작시 사출성형 또는 프레스 성형이 불가능한 재료를 사용하므로 패널의 균질성 확보가 문제되며, 패널 내부에 많은 기포가 형성되고 인장력이나 휨에 대하여 취약하기 때문에 충격에 의한 취성파괴를 일으키며, 고정용 앵커볼트를 삽입시 패널자체의 앵커 홀(hole) 주위에 균열이 발생하며 피접착부와의 탈락이 종종 발생하는 것이었다.The problem caused by the adhesive method of fiber reinforced epoxy panel is that it is difficult to secure the homogeneity of the panel because it uses a material that cannot be injection molded or press molded when manufacturing the panel, and many bubbles are formed inside the panel and are vulnerable to tensile force or bending. Therefore, the brittle fracture is caused by the impact, and when the fixing anchor bolt is inserted, cracks are generated around the anchor hole of the panel itself and dropping with the to-be-adhered portion is often caused.
에폭시 수지류를 이용한 접착공법에 있어 가장 문제되는 부분은 무기물인 섬유재와 유기물인 수지류의 함침인바, 함침할 경우의 최적 온도는 150℃ - 170℃ 정도이지만, 현장시공시에는 가온이 불가능하여 상온 경화성 에폭시를 사용하여 접착하는 관계로 함침력이 저하된다. 에폭시 접착이 시행되었더라도 주인장보강층인 섬유를 충분히 보호해 줄 수 있는 도막의 층이 너무 얇고 자외선에 노출되는 경우 물성변화에 민감하여 쉽게 균열이 발생하고 취성파괴현상을 일으키는 경우가 있게 되었다.The most problematic part in the adhesive method using epoxy resins is impregnation of inorganic fiber materials and organic resins. The optimum temperature when impregnated is about 150 ° C-170 ° C. The impregnation force is lowered due to bonding by using a room temperature curable epoxy. Even if epoxy bonding is performed, the coating layer that can sufficiently protect the fiber, which is the host reinforcing layer, is too thin and is susceptible to changes in physical properties when exposed to ultraviolet rays, which may easily cause cracking and brittle fracture.
상기한 문제에 대한 본 고안의 목적은, 심하게 손상 내지 파손된 콘크리트 구조물의 설계상 안전강도를 회복 내지 유지시키게 하며, 시공후 지속적인 유지보수의 필요성을 감소시키며, 환경오염물질의 침투에 의한 구조물의 손상을 방지하며, 조형물의 미감을 손상시키지 않는 상태에서 시공할 수 있게 하며, 용이한 시공을 가능하게 하여 공사비용의 절감 및 공기 단축을 가능하게 하는 데 있다.The object of the present invention for the above problems is to restore or maintain the design strength of the severely damaged or damaged concrete structure, to reduce the need for continuous maintenance after construction, and to prevent the structure from being penetrated by environmental pollutants. It is to prevent damage, to be able to construct without damaging the aesthetics of the sculpture, and to enable easy construction to reduce the construction cost and shorten the air.
이를 위해, 본 고안은 기본적으로 뛰어난 인성을 가지는 패널을 제공한다. 패널은 바람직하게는 경량일 것이 요구되며, 이음부가 없는 단일판이 가장 바람직할 것이다. 또한, 패널은 미감을 위해 색상별로, 또한 요구되는 강도에 따른 다양한 사양으로 제작되는 것이 바람직할 것이다.To this end, the present invention basically provides a panel with excellent toughness. The panel is preferably required to be lightweight, with a single plate without seams being most preferred. In addition, it will be desirable for the panel to be manufactured in various specifications depending on the color and the required strength for aesthetics.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 고인장 박판패널의 단면도.1 is a cross-sectional view of a high tension thin panel according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 박판패널의 제조공정을 도시하는 공정도.2 is a process chart showing a manufacturing process of a thin panel according to the present invention.
도 3은 본 고안에 따른 고인장 수지패널인 박판패널에 의한 바람직한 시공상태를 도시하는 보수 보강된 콘크리트 구조물의 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of a maintenance-reinforced concrete structure showing a preferred construction state by a thin panel of high tension resin panel according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 박판패널 24 : 사출 성형기10: thin panel 24: injection molding machine
30 : 수지류 배합액 42 : 시링(sealing)30: resin mixture 42: sealing
44 : 충진용 에폭시 수지 50 : 콘크리트 구조물44: epoxy resin for filling 50: concrete structure
상기된 목적은, 고온에서 경화되는 잠재성 에폭시수지가 주를 이루는 수지류인 충진재에; 유리섬유, 아라미드섬유, 또는 탄소섬유 등의 고인장 섬유가 선택적으로 함침되어 다수의 가닥으로 심을 형성하는 것으로서, 2,000mm 이하의 폭과 2mm - 6mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 고인장 박판패널에 의해 달성된다.The above object is a filler which is a resin mainly composed of a latent epoxy resin cured at high temperature; High tensile fibers, such as glass fibers, aramid fibers or carbon fibers, are selectively impregnated to form a core with a plurality of strands, and have a width of less than 2,000 mm and a thickness of 2 mm-6 mm. It is achieved by thin panel.
이하, 본 고안에 따른 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 고인장 수지패널(10)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a high tensile resin panel 10 according to an embodiment of the present invention.
패널의 몸체(2)를 구성하는 충진재로서는 수지류가 사용된다. 인장강도 내지 휨강도를 유지하도록 하는 심은 다수 가닥의 섬유가 충진재 내에 고르게 분포되어 형성된다. 패널의 구성비는 수지체의 내부에 고르게 분포된 섬유의 심이 60% - 85%, 수지류가 15% - 40%이며, 더욱 바람직하게는 섬유의 심이 75% - 80%, 수지류가 20% - 25%이다. 패널은 상면에 로빙 크로스(roving cross) 섬유메시(4)가 접착되며, 저면에는 리브(6, rib)가 길이방향으로 돌출 형성된다. 섬유메시 내지 리브는 패널의 강성을 증가하는 기능을 하며, 특히 섬유메시는 시공에 있어서 패널과 충진용 에폭시수지(후술됨)의 접착성을 향상시킨다. 리브는 그의 형상 내지 수가 단지 도시된 것에 한정되지 않으며, 다양하게 변경되어 제공될 수 있겠지만, 강도의 향상을 기할 수 있는 형상이 바람직하다.As the filler constituting the body 2 of the panel, resins are used. Shims that maintain tensile or flexural strength are formed by evenly distributing a plurality of strands of fiber in the filler. The composition ratio of the panel is 60% to 85% of the fiber evenly distributed in the resin body, 15% to 40% of the resin, more preferably 75% to 80% of the fiber and 20% to the resin. 25%. The panel is bonded to a roving cross fiber mesh 4 on the upper surface, and ribs 6 and ribs protrude in the longitudinal direction on the bottom surface. The fiber mesh to ribs function to increase the rigidity of the panel, and in particular, the fiber mesh improves the adhesion between the panel and the filling epoxy resin (described later). The rib is not limited to the shape or number thereof merely shown, and may be provided in various modifications, but a shape capable of improving the strength is preferable.
패널(10)은 두께가 10mm 이하의 박판이며, 보다 바람직하게는 2mm - 4mm 이다. 또한 패널은 폭이 2,000mm 이하로서, 보다 바람직하게는 100mm - 1,000mm 정도로서, 롤형태로 감겨져 밴딩되어 제공된다. 이와 같은 형태로 제공되는 패널은 시공에 있어서, 패널의 이음부를 최소화할 수 있게 한다.The panel 10 is a thin plate having a thickness of 10 mm or less, and more preferably 2 mm-4 mm. In addition, the panel has a width of 2,000 mm or less, more preferably about 100 mm-1,000 mm, and is wound and provided in a roll shape to provide a band. The panel provided in such a form makes it possible to minimize the seam of the panel in construction.
섬유는 아라미드섬유, 유리섬유, 또는 탄소섬유 등의 일방향 고인장섬유가 선택적으로 사용되며, 그의 선정은 패널이 요구하는 강성에 따라 이루어질 것이다. 패널의 두께 내지 폭 또한 구조물의 특성에 따라 주문제작될 수 있을 것이며, 규격화하여 각 종류별로 제공될 수 있을 것이다.As the fiber, one-way high tensile fiber such as aramid fiber, glass fiber, or carbon fiber is optionally used, and the selection thereof will be made according to the rigidity required by the panel. The thickness or width of the panel may also be customized according to the characteristics of the structure, and may be standardized and provided for each type.
도 2는 본 고안에 따른 보강패널의 제조공정을 도시하는 공정도이다.2 is a process chart showing a manufacturing process of the reinforcement panel according to the present invention.
아라미드섬유, 유리섬유, 또는 탄소섬유 등의 일방향 고인장 섬유(8)는 다수의 크릴(20, creel)에 감겨져 거치된다. 각각의 섬유는 단지 한종류가 사용될 수 있으며, 혼용되어 사용되는 방식이 배제되지 않는다.One-way high tensile fibers 8, such as aramid fibers, glass fibers, or carbon fibers, are wound on a plurality of creels 20 and mounted thereon. Only one kind of each fiber may be used, and the manner in which they are used interchangeably is not excluded.
한편, 에폭시수지를 포함하는 수지액(30)은 폴리에스텔 수지 및 소정의 첨가제가 배합된후 배스(22, bath)에 저장된다. 섬유는 수지배스를 통과하는 과정에서 수지액에 함침되며, 수지와 섬유의 함침물은 사출성형기의 금형(24)을 통과함으로써 패널의 형상, 즉 패널원재(10')가 마련된다. 패널원재(10')는 사출기를 통과한후 가열판(26, heat plate)에 의해 150℃ 이상의 고온에서 경화되며, 카타필러(caterpillaer) 방식의 풀러(28, puller)에 의해 토출된다. 사출성형된 패널의 일면에는 로빙 크로스(roving cross) 섬유메시(4, mesh)가 접착소성된다. 섬유메시는 패널의 인장강도를 향상시키기 위한 보조수단이며, 패널에 가해지는 하중을 분배하는 기능을 한다. 섬유메시는 에폭시류의 접착제에 의해 소성경화공정을 거친 후의 패널 일면에 접착될 수 있으며, 또는 경화공정의 전단계에서 직접 수지배합액에 함침되어 소성될 수도 있다. 도면부호 32는 연속적으로 토출되는 패널을 출고하기에 적당한 길이로 절단하기 위한 커팅수단을 도시한다.On the other hand, the resin liquid 30 containing the epoxy resin is stored in the bath 22 after the polyester resin and the predetermined additive are combined. The fiber is impregnated in the resin liquid in the process of passing through the resin bath, the impregnation of the resin and the fiber is passed through the mold 24 of the injection molding machine to provide the shape of the panel, that is, the panel raw material 10 '. The panel raw material 10 ′ is cured at a high temperature of 150 ° C. or higher by a heat plate 26 after passing through an injection machine, and is discharged by a puller 28 of a caterpillar type. One side of the injection molded panel is adhesively baked with a roving cross fiber mesh 4. The fiber mesh is an auxiliary means for improving the tensile strength of the panel and serves to distribute the load applied to the panel. Fiber mesh may be bonded to one surface of the panel after the plastic curing process by an adhesive of epoxy, or may be directly impregnated in the resin mixture in the previous step of the curing process and fired. Reference numeral 32 shows cutting means for cutting the panel which is continuously discharged to a length suitable for leaving the factory.
완성된 박판패널(10)은 롤링수단에 의해 강판과 같이 롤형태로 감겨져 제공될 수 있으며, 작업자는 현장에서 필요한 길이로 절단하여 작업할 수 있게 된다.The completed thin panel 10 may be provided in a roll form, such as a steel sheet, by the rolling means, the operator can be cut to work on the required length in the field.
여기서, 수지류는 에폭시가 주요한 구성성분을 이루며, 불포화 폴리에스텔 수지 등이 첨가됨으로써 이루어진다. 사용되는 에폭시 수지는 상온에서는 경화되지 않으며, 150℃ 이상에서 경화되는 잠재성인 것이 특징이며, 이에 의해 섬유의 함침성이 증가되어 섬유와 수지의 분리에 의한 문제가 발생되지 않는다.Herein, the resin is composed of epoxy as the main constituent and an unsaturated polyester resin is added. The epoxy resin used is characterized in that it is not cured at room temperature, but is latent to be cured at 150 ° C. or higher, whereby the impregnability of the fiber is increased, thereby preventing problems due to separation of the fiber and the resin.
사용된 섬유별로 보면 완성된 패널의 인장강도는 다음과 같다.By fiber used, the tensile strength of the finished panel is as follows.
유리섬유 사용시는 3,340kg/cm2, 아라미드 섬유 사용시는 7,380kg/cm2,, 탄소섬유 사용시는 7,910kg/cm2이다. 이는 철판의 인장강도인 2,400kg/cm2보다 월등히 우수하여 취약해진 콘크리트에 대해 훌륭한 보강재로서의 기능을 수행할 수 있음을 보여준다.When using the glass fiber is 3,340kg / cm 2, when using aramid fibers 7,380kg / cm 2,, when using the carbon fiber is 7,910kg / cm 2. This is much better than the tensile strength of steel plate 2,400kg / cm 2 shows that it can function as a good reinforcement for the weak concrete.
도 3은 본 고안에 따른 고인장 수지패널인 박판패널에 의한 바람직한 보강공법를 설명하기 위해 도시된 보수 보강된 콘크리트 구조물(50)의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the repaired reinforced concrete structure 50 shown to illustrate a preferred reinforcement method by a thin panel of a high tensile resin panel according to the present invention.
박판패널(10)은 치핑(chipping) 내지 블래스팅(blasting)에 의해 하지정리된 콘크리트의 피착면에 수 개의 앵커볼트(40)에 의해 고정된다. 박판패널의 측단과 피착면 사이의 공간은 시링(42, sealing)에 의해 일정부분이 메워진다. 충진용 액상 에폭시를 주입하기 위한 주입구(도시되지 않음)는 패널의 측부를 따라 시링부의 수 곳에 형성된다. 또한 충진용 에폭시 주입시 공기의 유출 통로인 배기구(도시되지 않음)는 상기 주입구와 교번하여 형성된다.The thin panel 10 is fixed by several anchor bolts 40 to the adhered surface of the concrete, which is grounded by chipping or blasting. The space between the side end of the thin panel and the adhered surface is filled with a certain portion by sealing (42). Injection holes (not shown) for injecting the filling liquid epoxy are formed at several parts of the shiring portion along the sides of the panel. In addition, an exhaust port (not shown), which is an outflow passage of air during injection of the filling epoxy, is alternately formed with the injection hole.
충진용 액상 에폭시 수지(44)는 주입구를 통해 고압에서 저압으로, 또한 저압에서 고압으로 순차적으로 주입된다. 가공성, 접착성이 우수한 에폭시수지는 시공면의 미세한 균열부로 충진되어 경화제에 의해 경화되며, 공사면과 패널의 접착력을 더욱 공고하게 한다.The filling liquid epoxy resin 44 is sequentially injected from high pressure to low pressure and from low pressure to high pressure through the injection hole. Epoxy resin with excellent processability and adhesiveness is filled with fine cracks on the construction surface and cured by a hardener, which makes the adhesion between the construction surface and the panel more firm.
충진용 에폭시 수지는 가소성이며, 경화제는 약알카리성이 사용된다. 이에 의해, 충진층은 알카리성의 콘크리트와 유사한 PH를 갖게 되어 물성 차이에 의해 발생되는 박리 또는 변형 등의 문제가 발생되지 않는다. 또한 경화제는 어느 정도의 친수성 물질이 사용되는 것이 바람직하다.Filling epoxy resins are plastic and hard alkalis are used. As a result, the filling layer has a PH similar to that of the alkaline concrete, so that problems such as peeling or deformation caused by difference in physical properties do not occur. In addition, it is preferable that some degree of hydrophilic material is used as the curing agent.
상기한 구성 및 제조공정을 특징으로 하는 고인장 박판패널은 그의 성분을 이루는 각각의 재질이 서로 유사하기 때문에 열팽창계수의 상이함에 기인한 국부적 변형이 발생되지 않으며, 경량이므로 구조물에 부가적인 하중을 가하지 않게 된다. 또한 상기의 고인장 박판패널은 에폭시수지의 일반적인 특성에 따른 우수한 내후성, 및 내화성으로 인하여 열악한 외부환경으로부터 구조물을 보호할 수 있게 되며, 내구성이 우수하여 보수작업에 소요되는 비용을 절감한다.The high-strength thin panel, which is characterized by the above-described configuration and manufacturing process, does not generate local deformation due to the difference in coefficient of thermal expansion because each material constituting its component is similar to each other, and is light and therefore does not apply additional load to the structure. Will not. In addition, the high tensile thin panel is able to protect the structure from the poor external environment due to the excellent weather resistance and fire resistance according to the general characteristics of the epoxy resin, and excellent durability, reducing the cost of repair work.
본 고안에 의한 박판패널은 앵커볼트와 에폭시 충진제에 의해 구조물과 완전히 일체가 되어 거동함으로써, 구조물의 보수 보강효과를 극대화 한다.The thin panel according to the present invention is fully integrated with the structure by anchor bolts and epoxy fillers, thereby maximizing the repair reinforcement effect of the structure.
또한, 본 고안에 의한 박판패널은 그에 의한 시공이 용이하여, 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 공사비용을 절감하는 우수한 효과를 가진다.In addition, the thin panel according to the present invention is easy to construct by it, can shorten the construction period, and has an excellent effect of reducing the construction cost.
또한, 본 고안에 의한 박판패널은 롤형태로 감겨져 제공됨으로써, 이음부를 최소화 함에 의해 패널 사이의 이음부에서 발생될 수 있는 국부파손 등의 문제를 없게 한다.In addition, the thin panel according to the present invention is provided in a rolled form, thereby minimizing the joints, thereby avoiding problems such as local breakage that may occur in the joints between the panels.
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