KR20030043367A - 탄소섬유 긴장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유 긴장재에 관한 것으로서, 콘크리트 구조물 및 흙막이시 토압 지지용 어스앙카, 소일 네일링, 터널막장 보강용 네일링 등에 사용되는 긴장재로서, 고강도, 고탄성, 경량성, 내식성 등의 재질특성을 가지고 있는 탄소섬유를 건설재료 긴장재로 사용함으로서 높은 인장강도와 강성으로 인해 종래의 긴장재보다 긴장재의 단면적을 작게 설계할 수 있으며, 또한 시공시 철근 긴장재보다 시공성이 뛰어난 장점이 있는 새로운 개념의 탄소섬유 긴장재이다.

또한, 상기와 같이 긴장재의 단면적 감소로 인해 배근간격에서 유리함을 얻을 수 있으며, 높은 강도로 인해 긴장재의 효과를 최대한 살릴 수 있게된다.

또한, 균일한 인장강도를 장기간 유지할 수 있게됨으로서 구조물의 긴장손실 발생을 최소화할 수 있게된다.

Description

탄소섬유 긴장재{STRAIN TOOL OF CARBON FIBER}

본 발명은 탄소섬유 긴장재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리케스트 콘크리트 구조물 및 흙막이시 토압 지지용 어스앙카, 소일 네일링, 터널막장 보강용 네일링에 인장이라는 프리스트레스를 가하는 긴장재의 재질변경을 통해 긴장재의 단면적 감소 및 구조물의 시공을 용이하게 이룰 수 있도록 하기위한 긴장재에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 구조물 건축시공시 종래에는 주로 철근 콘크리트로 설계 시공되어지고 현재도 많이 사용되고 있다.

그러나, 세계적인 추세에 따라 국내에서도 프리케스트 콘크리트가 활발히 연구되고 다양하게 여러곳에서 응용되고 있다. 주변에서 쉽게 볼 수 있는 일반 건축물, 암반의 앵카고정물, 장대교량, 해양 구조물, 댐, 원자력 설비 등 이루 헤아릴수 없을 만큼 많이 사용되고 있다.

프리케스트 콘크리트를 제조할 때에는 고강도 강재인 긴장재를 이용하여 한개 혹은 여러개의 묶음으로 해서 구조물의 양 끝단에 즉 한쪽끝은 쐐기식으로 고정하고, 다른쪽 끝은 인장잭을 이용하여 긴장재를 긴장시켜 프리스트레스를 가하여 콘크리트 구조물을 제조하게 된다.

현재 사용되고 있는 긴장재로는 피아노선재 또는 PC강재가 주로 사용되고 있다. 이러한 종래의 긴장재는 중량비율로 C :0.62 내지 0.92%를 함유한 고탄소강선이기 때문에 긴장재나 현수재로서 필요한 인장강도, 연신율 및 릴렉세이션치, 피로강도, 인발율, 트위스트 횟수값 등이 높은 값을 표시하는 것이지만, 내식성(내수성; 耐銹性)이 극히 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 대기노출과 물의 영향으로 쉽게 부식이 발생하여 구조물의 내구성약화 등 구조적인 문제를 발생시키게 되고, 이로인한 내식성 강화를 위해서는 도금, 플라스틱코팅, 그라우트 등의 처리가 시행되어야 하는 등 지속적인 유지관리 및 보수를 필요로 함으로 경제적으로도 높은 부담이 작용된다.

또한, 높은 응력작용시 긴장재의 단면적이 커지며, 긴장재의 시공시 많은 공사비가 요구되는 등의 문제점이 있었다.

또한 흙막이시 토압 지지용 어스앙카, 소일 네일링, 터널막장 보강용 네일링의 긴장재 등도 기존 강선으로는 부식, 시공성 등의 문제를 내포하고 있는것이 현실이다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 고강도, 고탄성, 경량성, 방수성이 뛰어난 특성을 갖고 있는 탄소섬유를 콘크리트 구조물 및 흙막이시 토압 지지용 어스앙카, 소일 네일링, 터널막장 보강용 네일링의 제작시 긴장재로 활용하여 프리스트레스를 안정적으로 인가할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명 탄소섬유 긴장재의 토압지지용 어스앙카 적용시 실시예도.

도 2는 본 발명 탄소섬유 긴장재의 네일링 적용시 실시예도.

도 3은 본 발명 탄소섬유 긴장재를 교각용 빔의 강선 적용시 실시예도.

상기 목적은, 프리스트레스용 콘크리트 구조물 및 흙막이시 토압 지지용 어스앙카, 소일 네일링, 터널막장 보강용 네일링의 제작시 구조물을 양단에서 긴장시킴에 있어서, 상기 긴장재는 탄소섬유 재질로 이루어진 것임을 특징으로 하는 탄소섬유 긴장재를 통해 이룰 수 있게된다.

이하, 본 발명의 적용예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명에서 사용코자 하는 긴장재는 탄소섬유 재질로 이루어진 것으로서, 일예로 프리케스트 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 가하고자 하는 경우에는 양단에서 본 발명의 탄소섬유 긴장재를 이용하여 콘크리트 구조물에 긴장력을 가하게 된다.

이와같이 프리케스트 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 가하는 본 발명의 탄소섬유 긴장재는 가해지는 강도도 높고, 특히 대단히 높은 인장강도를 표시할 뿐만아니라, 내수성에 대하여도 각별하게 우수하며, 지금까지 그 유래를 볼 수 없는 특성이 발휘됨을 확인할 수 있었다.

특히, 탄소섬유는 대기에 노출되더라도 종래 철근에 비해 부식이 발생되지 않게 되며, 특유의 높은 강도에 의해 부재의 장스팬화가 가능하게 됨을 알 수 있다.

이러한 프리케스트 콘크리트 구조물 외에도, 도 1에서 실시예로 나타내어진 흙막이시 토압 지지용 어스앙카, 및 소일 네일링 또는 터널막장 보강용 네일링에 도 2 및 도 3에서와 같은 형태로 적용할 경우 역시 뛰어난 특성을 발휘할 수 있게 된다.

하기 [표 1]은 탄소섬유의 특성을 나타낸 것이다.

섬유의 종류	고강도	고탄성
섬유중량(g/㎡)	200	300	300	300
섬유비중(g/㎤)	1.80	1.80	1.82	2.08
인장강도(㎏/㎝)	390	590	500	360
인장탄성률(㎏/㎝)	26,100	39,200	62,700	72,000
파단신도(%)	1.5	1.5	0.8	0.5

상기에서 살펴본 바와같이 탄소섬유는 반영구적인 내구성과, 철 항복점의 10배이상에 해당하는 고강도성, 경량성, 그리고 고탄성 등의 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 탄소섬유 긴장재를 활용할 경우 높은 인장강도와 강성으로 인해 종래의 긴장재보다 긴장재의 단면적을 작게 설계할 수 있으며, 흙막이시 토압지지용 어스앙카, 소일 네일링, 터널막장 보강용 네일링 등의 긴장재등에 적용할때는 구조적으로 유리할 뿐만 아니라 시공성도 크게 향상된다.

최근에는 환경의 악화로 인해 산성비가 많이 내리고 또 해안지대에서는 장기적인 염수를 관수하는 등으로 인하여 프리스트레스 콘크리트에 미세 균열이 발생하고, 콘크리트도 중성화가 진행되고, 콘크리트중의 긴장재가 직접적으로 환경에 노출되는 기회가 증대하여 구조물로서의 안전성이 문제로 되고 있으므로, 이러한 본 발명의 탄소섬유 긴장재를 사용할경우 균일한 긴장력이 반영구적으로 지속되어질 수 있게되어 구조물 노후로 인한 보수공사의 필요성 등의 문제점을 해결할 수 있게됨을 알 수 있다.

한편, 상기에서 본 발명의 핵심적 부분만을 간략하게 설명하였지만 본 발명의 탄소섬유 간장재를 강선형태 또는 꼬임선 형태로 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은, 고강도, 고탄성, 경량성, 내식성 등의 재질특성을 가지고 있는 탄소섬유를 콘크리트구조물의 긴장재로 사용함으로서 높은 인장강도와 강성으로 인해 종래의 긴장재보다 긴장재의 단면적을 작게 설계할 수 있으며, 시공이 용이하게 이루어질 수 있게되고, 또한 유지관리의 측면에서도 유리한 구조물을 실현할 수 있게된다.

또한, 대기의 노출 및 물의 영향에도 부식의 발생이 방지되어질 수 있게된다.

또한, 균일한 인장강도를 장기간 유지할 수 있게됨으로서 구조물의 긴장손실 발생을 최소화할 수 있게된다.

Claims (2)

1. 프리스트레스용 건축재료의 제작시 구조물을 긴장재를 이용하여 양단에서 연결하여 긴장시킴에 있어서, 상기 긴장재는 탄소섬유 재질로 재작하여 사용되어짐을 특징으로 하는 탄소섬유 긴장재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 탄소섬유 긴장재는 프리케스트 콘크리트 구조물, 흙막이 토압지지용 어스앙카, 소일 네일링, 또는 터널막장 보강용 네일링 작업에 사용되어짐을 특징으로 하는 탄소섬유 긴장재.