KR200195262Y1 - 교량 보수구조물 - Google Patents

Abstract

본 고안은 균열이 발생된 교량상판이나 기둥에 탄소섬유시트를 시공하여 교량상판이나 기둥의 파괴하중은 2급에서 1급으로 내하격을 상향시키면서도 콘크리트 내의 수분을 증발시킬 수 있고, 탄소섬유시트 시공후에도 외부에서 균열의 진행상태를 관측할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소섬유시트의 경화시간을 단축시킴으로 인한 공정감소로 시공비용을 절감하고, 탄소섬유시트를 1차 보강한 교량이나 기둥에 탄소섬유시트를 재 보강할 수 있도로 하는 교량 보수구조물에 관한 것으로, 이는 균열이 발생한 교량 저면과 기둥의 콘크리트 표면에서 불량부를 제거하여 균열 및 손상된 부분을 보수, 복구하는 바탕처리작업을 하고, 에폭시계 수지인 주제와 경화제 및 용제, 경화촉진제를 혼합한 용제스타일 프라이머를 0.3kg/m²가 표준 도포량이 되도록 2-3회 도포하여 2시간 정도 충분히 양생시키며, 그 위에 표준 도포량 1.2kg/m²으로 접착용 수지를 도포하여 그 위에 교량 저면이나 기둥의 콘크리트 표면이 등간격으로 노출되도록 300g/m²중량의 탄소섬유시트를 10-100cm 폭으로 부착한 후, 함침용 수지를 도포하여 완전 양생하고, 그 위에 마감도장을 함으로서 이룰 수 있는 고안이다.

Description

교량 보수구조물{Structure for repairing bridge}

본 고안은 교량 보수구조물에 관한 것으로,

특히, 하천이나 강 위에 설치되는 교량의 균열을 보수하여 교량의 붕괴를 방지함과 동시에 교량이 보수된 후에도 균열의 진행상태를 쉽게 확인할 수 있도록 하는 교량 보수구조물에 관한 것이다.

일반적으로 하천이나 강을 차량으로 건널 수 있도록 하기 위하여 하천이나 강을 가로지르는 교량을 설치하고 있으며, 이러한 교량은 수 많은 차량이 지나면서 반복적인 하중을 받게 되므로 장기간 사용할 때 교량에 미세한 균열이 발생되고, 균열의 진행에 따른 교량의 붕괴를 방지하기 위한 보수작업이 행해지고 있다.

종래의 교량 보수작업은 교량에 균열이 발생하면 그 균열이 발생된 교량의 저면이나 기둥에 도 3과 같이 탄소섬유시트(53)를 부착하여 보수작업을 하고 있다.

탄소섬유시트(53)는 건조한 망직물체를 한면 또는 양면에 대고 가열, 강압하여 융착시킨 무수지 상태의 강화섬유 시트로 인장강도 및 강성이 높아 토목, 건축용에 적용시 정적하중과 동적하중 및 기후에 대한 저항력이 뛰어난 것은 이미 입증되어 활발하게 사용되고 있다.

그러나, 종래의 탄소섬유시트(53)를 이용한 교량(51) 및 기둥(52) 보수작업 구조를 살펴보면, 먼저 교량(51)의 저면이나 기둥(52)의 콘크리트 표면의 오염층과 불량부(박리, 공극, 부식 등)을 그라인더로 제거하고 균열이나 손상된 단면을 에폭시 수지 등으로 주입하여 보수, 복구한 후 콘크리트 표면에 탄소섬유시트(53)를 접착용 수지로 부착하되 교량(51)의 저면 콘크리트 표면 전체에 탄소섬유시트(53)를 부착할 뿐만 아니라, 상기 콘크리트 표면에 부착되는 탄소섬유시트(53)는 콘크리트 표면 전체에 부착하면서 탄소섬유시트(53)의 이음부분이 있을 때는 그 이음부분을 서로 10cm정도씩 겹쳐지도록 부착하였으며, 탄소섬유시트(53)를 교량(51)의 저면 전체에 부착한 후에는 도장작업으로 교량의 균열에 대한 보수작업을 완료하였다.

상기와 같은 종래의 교량 보수구조는 탄소섬유시트(53)를 교량(51)의 저면이나 기둥(52)의 콘크리트 표면 전체에 부착하는 것이므로 교량(51)의 위로부터 스며든 물이 배수되지 못하고 탄소섬유시트(53) 위의 교량 내부에 고이게 되므로 교량(51) 내부의 철근이 쉽게 부식될 뿐만 아니라, 교량(51)의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 교량 보수구조는 교량(51) 보수후에 교량의 하부에서 균열의 계속적인 진행여부를 관측할 수 없을 뿐만 아니라, 비 경제적이고, 재 보강작업을 하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 하천이나 강 위에 설치되는 교량의 균열을 보수할 때 교량 저면의 콘크리트 표면에 탄소섬유시트를 등간격이 되도록 부분적으로 부착함으로서 교량의 붕괴를 방지하고, 교량 내부로 스며든 빗물이 배수 및 증발될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 교량이 보수된 후에도 균열의 진행상태를 쉽게 확인할 수 있도록 한 교량 보수구조물을 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 시공예를 보인 종단면도

도 2는 본 고안이 시공된 상태의 교량 저면도

도 3은 종래의 시공상태를 보인 종단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 교량 2 : 기둥

3 : 콘크리트 표면 4 : 프라이머

5 : 접착용 수지 6 : 탄소섬유시트

7 : 함침용 수지 8 : 마감도장

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

균열이 발생한 교량(1) 저면과 기둥(2)의 콘크리트 표면(3)에서 불량부를 제거하여 균열 및 손상된 부분을 보수, 복구하는 바탕처리작업을 하고, 에폭시계 수지인 주제와 경화제 및 용제, 경화촉진제를 혼합한 용제스타일 프라이머(4)를 0.3kg/m²가 표준 도포량이 되도록 2-3회 도포하여 2시간 정도 충분히 양생시키며, 그 위에 표준 도포량 1.2kg/m²으로 접착용 수지(5)를 도포하여 그 위에 교량(1) 저면이나 기둥(2)의 콘크리트 표면(3)이 노출되도록 탄소섬유시트(6)를 부착한 후, 함침용 수지(7)를 도포한다.

이때 상기 탄소섬유시트(6)를 2층이상 적층 부착할 때는 탄소섬유시트(6)의 부착과 함침용 수지(7)의 도포를 반복 실시한다.

상기와 같이 탄소섬유시트(6) 위에 함침용 수지(7)의 도포가 완료되면 평균기온 10℃에서는 2시간, 평균기온 20℃에서는 1시간 양생기간을 시켜 완전경화를 시킨 후, 그 위에 마감도장(8)을 한다.

특히, 콘크리트 표면(3)의 부분 노출폭(b)과 탄소섬유시트(6)의 부착폭(a)이 등간격으로 부착되는 상기 탄소섬유시트(6)는 그 폭을 10cm-100cm까지 보수, 보강 작업 대상물의 상태에 따라 선택할 수 있으며, 가장 바람직하게는 20cm-30cm의 폭이 되도록 등간격으로 부착한다.

또한 교량(1)이나 기둥(2)의 보수, 보강작업시 사용되는 탄소섬유시트(6)의 최적두께를 만족할 수 있도록 부착폭(a)에 300g/m²인 탄소섬유시트(6)를 2겹 또는 3겹을 반복 부착하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 고안의 보다 구체적인 실시예를 설명한다.

본 고안에 의한 구조물을 시험하기 위한 시험체의 제작은 콘크리트 슬래브의 경우 표1에서와 같은 배합설계표에 준하여 제작되고, 콘크리트 슬래브에 내설되는 철근은 표2와 같은 물성치를 갖는 철근을 사용하여 240×120×15cm 크기의 콘크리트 슬래브 시험체를 제작하였다.

상기와 같이 완성된 콘크리트 슬래브 시험체는 일정시간을 물에 담그었다가 건조시켜 균열을 발생시키고, 시험체 슬래브에 탄소섬유시트(6)를 부착하기 위해 프라이머(4)와 함침용수지(7)는 각각 표3과 표4와 같은 물성치의 것을 사용하여 탄소섬유시트(6)를 콘크리트 슬래브 시험체에 부착하였다.

상기 부착된 탄소섬유시트(6)는 고강도 탄소섬유시트인 CT7S로서 섬유중량이 200g/m²는 CT7S #2이고, 300g/m²는 CT7S #3를 표5와 같이 사용한다.

또한 탄소섬유시트(6) 중 섬유중량이 200g/m²인 CT7S #2는 0.11mm 두께를 사용하고, 섬유중량이 300g/m²인 CT7S #3는 0.165mm 두께의 탄소섬유시트(6)를 사용하였다.

상기와 같이 저면이 보수 보강되어 완성된 시험체는 위에서 50톤 엑츄에이터(actuator)로 가압하여 파괴시험을 한 결과, 탄소섬유시트(6)를 보강하지 않은 시험체의 경우에는 이론 파괴하중치인 34.06톤과 30.7톤 보다 약간 상회하는 상태의 결과를 나타내었다.

반면에 섬유중량이 200g/m²인 탄소섬유시트(6)를 10cm, 20cm, 25cm 간격으로 1겹 시공한 시험체의 경우에는 38.4톤-39.8톤의 파괴하중을 나타내어 이론치 34.06톤 보다 크게 상회하는 파괴하중치를 나타냈을 뿐만 아니라, 동일한 탄소섬유시트(6)를 시험체의 저면 전체에 부착했을 때 44.9톤의 파괴하중을 나타내는 것에 비교하여도 손색없는 파괴하중을 나타냄을 알 수 있었다.

또한, 섬유중량이 300g/m²인 탄소섬유시트(6)를 10cm, 15cm, 20cm, 25cm, 30cm 간격으로 2겹 시공한 시험체의 경우에는 34.8톤-39.2톤의 파괴하중을 나타내어 이론치 30.7톤 보다 크게 상회하는 파괴하중치를 나타냈을 뿐만 아니라, 200g 2겹의 동일한 탄소섬유시트(6)를 시험체의 저면 전체에 부착했을 때 36.2-42.3톤의 파괴하중을 나타내는 것에 비교하여도 손색없는 파괴하중을 나타냄을 알 수 있었다.

특히, 섬유중량이 300g/m²인 탄소섬유시트(6)를 25cm 간격으로 3겹 시공한 시험체의 경우에는 42.8톤의 파괴하중을 나타내어 이론치 30.7톤은 물론 시험체의 저면 전체에 200g 2겹 탄소섬유시트(6)를 부착했을 때의 파괴하중 36.2-42.3톤 보다 높은 파괴하중을 나타내었다.

따라서, 섬유중량이 300g/m²인 탄소섬유시트(6)를 부착폭(a)과 노출폭(b)을 20-30cm 간격이 되도록 등간격으로 3겹을 부착 시공하면 교량(1)이나 기둥(2)의 파괴하중은 200g 2겹을 전체면에 시공할 때와 같으면서도 콘크리트 내의 수분 증발효과가 있고, 교량(1)이나 기둥(2)의 균열을 시공후에도 노출폭(b)을 통해 외부에서 관측할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소섬유시트(6)의 경화시간을 단축시킴으로 인한 공정감소로 시공비용 절감 효과를 얻을 수 있으며, 1차 보강된 부분에 재 보강작업을 할 수 있어 구조물을 유지관리함에 상당한 효과가 있다.

상기에서와 같이 본 고안은 균열이 발생된 교량이나 기둥에 섬유중량이 300g/m²인 탄소섬유시트를 20-30cm의 등간격으로 2-3겹을 부착 시공함으로서 교량이나 기둥의 파괴하중은 기존과 같이 유지하면서도 콘크리트 내의 수분을 증발시킬 수 있고, 탄소섬유시트 시공후에도 외부에서 균열의 진행상태를 관측할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소섬유시트의 경화시간을 단축시킴으로 인한 공정감소로 시공비용을 절감하고, 탄소섬유시트를 1차 보강한 교량이나 기둥에 탄소섬유시트를 재 보강할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (2)

1. 균열이 발생한 교량(1) 저면과 기둥(2)의 콘크리트 표면(3)에 프라이머(4)층을 도포하고, 그 위에 접착용 수지(5)를 도포하여 부착폭(a)과 부분 노출폭(b)이 등간격이 되도록 부착폭(a)에 탄소섬유시트(6)를 부착한 후, 함침용 수지(7)를 도포하여 양생하고, 그 위에 마감도장(8)을 하여서 됨을 특징으로 한 교량 보수구조물.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 콘크리트 표면에 등간격으로 부착되는 상기 탄소섬유시트(6)는 부분 노출폭(b)과 탄소섬유시트(6)의 부착폭(a)을 10cm-100cm의 폭이 되도록 등간격으로 부착하여서 됨을 특징으로 한 교량 보수구조물.