KR200342698Y1 - 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리머 결합제로 직사각형, 원형, 타원 등의 중공관 형상의 모재를 성형하고 상기 모재 내벽에 다수의 골재가 노출되도록 한 거푸집을 제작하여 거푸집을 해체하지 않고 건물의 주요 부재를 염화이온 또는 황산염 등으로부터 보호함으로써, 건축물의 방식 성능 및 강도를 향상시키는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치에 관한 것이다. 본 고안은 주재료, 개시제, 경화제를 배합한 폴리머 결합제로 일정한 두께를 갖고 소정 길이만큼 연속되도록 성형된 직사각형의 중공관 형상으로 된 거푸집 모재 및 상기 모재와 상기 모재 내에 합입되는 콘크리트의 부착 강도를 향상시키기 위해 상기 모재의 내벽에 일정부분 노출되도록 함침되는 다수의 골재를 포함하여 구성된다.

Description

폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치{A Anticorrosive Form Device Using Polymer Concrete}

본 고안은 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리머 결합제로 직사각형, 원형, 타원 등의 중공관 형상의 모재를 성형하고 상기 모재 내벽에 다수의 골재가 노출되도록 한 거푸집을 제작하여 거푸집을 해체하지 않고 건물의 주요 부재를 염화이온 또는 황산염 등으로부터 보호함으로써, 건축물의 방식 성능 및 강도를 향상시키는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치에 관한 것이다.

일반적으로 시멘트 콘크리트는 시멘트를 사용하기 때문에 시공이 간편하고, 내구성 및 경제성 등에 있어서 유리한 특성을 가지고 있어 각종 토목, 건축 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다.

그러나, 상기 콘크리트는 내동결융해성, 내약품성 및 방수성이 약하고, 수축성, 부식성, 접착성, 중성화 또는 염화물 이온의 침투에 의한 철근의 부식 등의 결점을 가지고 있다. 특히 이러한 내구성 문제는 교각이나 해양 및 지중 구조물 등 열악한 환경에서 더욱 뚜렷이 나타나고 있어 상기 구조물 등에는 종래의 시멘트 콘크리트를 사용하는 것이 부적절하다.

그리고, 이러한 시멘트 콘크리트의 시공시에는 콘크리트가 양생되는 동안 상기 콘크리트의 모양을 지탱하는 거푸집이 필요하다.

따라서, 거푸집의 제작 비용, 제작 시간 및 설치 시간이 소요되고, 철거시에도 상당한 시간과 인력이 필요하여 공사비 및 공기를 증대시키는 문제가 있다.

또한, 거푸집을 제거하면 콘크리트 표면에 온도 변화 및 건조 수축에 의해 균열이 발생하게 되는 문제가 있다.

아울러 상기와 같은 종래의 시멘트 콘크리트의 단점을 보완하기 위해 다양한 복합 재료를 사용한 콘크리트가 개발되고 있으나, 이 또한 거푸집은 필수적으로 사용함으로써 상기 거푸집 사용시의 단점을 극복하지 못하고 있다는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 고안의 제 1 목적은, 폴리머 콘크리트로 거푸집을 형성하고 탈형없이 부재와 일체화시켜 사용함으로써 폴리머 콘크리트의 탁월한 방식 성능을 확보하고, 휨 강도를 포함한 각종 강도 특성을 보완하여 해양 구조물 등에 사용이 가능한 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 고안의 제 2 목적은, 거푸집을 프리캐스트 공장제품으로 하여 공장 제작 후 현장에서 조립한 뒤 즉시 시공함으로써 공사현장을 청결한 상태로 유지 가능하며 공기를 단축할 수 있는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 고안의 제 3 목적은, 거푸집 탈형이 없도록 하여 탈형시 발생하는 콘크리트의 건조 수축에 의한 균열을 억제하고, 거푸집 공사비용을 줄일 수 있어 전체 공사비용을 절감할 수 있는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 고안의 목적들은, 주재료, 개시제, 경화제를 배합한 폴리머 결합제로 일정한 두께를 갖고 소정 길이만큼 연속되도록 성형된 직사각형의 중공관 형상으로 된 거푸집 모재; 및

상기 모재와 상기 모재 내에 합입되는 콘크리트의 부착 강도를 향상시키기 위해 상기 모재의 내벽에 일정부분 노출되도록 함침되는 다수의 골재;에 의하여 달성될 수 있다.

그리고, 상기 폴리머 결합제의 주재료는 메틸 메타아크릴레이트(MMA)이고,개시제는 아조비스이소부티로니트릴(Azobis Iso-Butyronitrile)이며, 경화제는 디메틸아닐린(Dimethyl Aniline)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴리머 결합제는 상기 메틸 메타아크릴레이트가 약 97 wt%의 비율 및 상기 아조비스이소부티로니트릴은 2wt% 이하이고, 상기 디메틸아닐린이 1 wt% 이하의 비율로 배합되어 구성되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 골재는 함수율이 0.3%이하로 건조된 골재인 것이 바람직하다.

본 고안의 다른 목적들, 분명한 장점들 및 신규한 특징들은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들에 따른 바람직한 실시예들로 부터 더 분명해 질것이다.

도 1은 본 고안에 따른 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치의 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 장치에 관한 순서도,

도 3a는 응고 지연성 액체가 도포된 상태를 도시한 모재의 부분단면도,

도 3b는 도 3a에 도시된 모재에서 응고 지연성 액체 및 모재의 내벽 일부를 제거한 상태를 도시한 부분단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 모재 20 : 골재

30 : 응고 지연성 액체 100 : 거푸집 장치

다음으로는 본 고안에 따른 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 거푸집 장치(100)는 직사각형이고 중공인 단면을 가지고 있으며, 상기 단면이 연속적으로 형성되면서 내부에는 다수의 골재(20)가 노출되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 거푸집 모재(10)는 주재료, 개시제, 경화제 등을 열중합법에 의해 배합해서 폴리머 결합제를 성형하여 제작된다.

상기 폴리머 결합제의 배합에 있어서, 본 실시예에서는 주재료를 메탈 메타아크릴레이트, 개시제를 아조비스이소부티로니트릴로 하였고, 경화제를 디메틸아닐린으로 하였다.

여기서 폴리머 결합제의 주재료로 메탈 메타아크릴레이트를 사용한 것은 다른 콘크리트 조성물의 접착성에 비해 점도가 낮아 작업성이 좋고, 조성물간의 혼합이 골고루 이루어지며 강도를 균일하게 보장할 수 있으며, 낮은 온도에서도 경화시간을 단축시킴으로서 공정기간을 줄일 수 있고, 결합제의 수지량을 감소시켜도 양질의 제품을 생산할 수 있어 고가인 결합제 절감에 의한 원가절약의 효과를 가져올 수 있기 때문이다.

그리고, 상기 재료들의 배합은 메탈 메타아크릴레이트를 97 wt%, 아조비스이소부티로니트릴를 2wt% 이하, 그리고 디메틸아닐린을 1 wt% 이하가 되도록 한다. 그리고, 여기에 충전제를 첨가하여 사용할 수 있다. 충전제는 결합제를 증량시켜 작업성을 좋게 하는 것으로 탄산칼슘, 실리카 미분말, 플라이애쉬 등이 사용된다.

이렇게 적당량으로 첨가된 상기 재료들은 열중합법에 의하여 폴리머 결합제로 제조되게 된다.

그러나, 상기 재료들에 한정되는 것은 아니고, 각각 다른 재료가 사용될 수 있는데, 예를 들면, 주재료는 에폭시 수지, 폴리스틸렌이 함유된 불포화폴리에스터 수지, 비닐에스터 수지, 퓨란 수지 등이 사용될 수 있다. 그리고, 폴리머 콘크리트의 성질을 개선하기 위하여 소포제, 희석제, 가요제, 수축감소제, 자외선 차단제, 내화제 그리고 부착력 증진제와 같은 첨가제들이 적용되는 용도에 따라 부가적으로 첨가될 수 있다.

거푸집 모재(10)는 이러한 폴리머 결합제를 성형하여 일정한 두께를 갖고 소정 길이만큼 연속되는 직사각형 중공관 형상으로 형성된다. 좀 더 상세히 설명하면, 거푸집 모재(10)는 건축물의 부재 중 거푸집을 필요로 하는 부재, 예를 들면, 기둥, 보, 벽 등의 단면 형상을 가지는데, 내부로는 콘크리트 및 철근 등을 삽입하기 위해 일정길이 만큼의 테두리를 제외하고는 뚫리도록 구성된다. 상기 테두리의 폭은 일반적인 거푸집의 두께를 고려할 때 약 5 ~ 7cm 가 되겠으나, 이에 한정되지 않고 본 고안에 따른 거푸집 장치(100)가 적용되는 용도 또는 사용되는 장소의 여건에 따라 다르게 형성하는 것도 가능하다.

상기 중공의 직사각 단면은 현장 시공될 기둥, 보 등의 길이에 대응하여 연속되게 형성된다. 따라서, 본 고안에 따른 거푸집 장치(100)를 사용하고자 하는 구조물의 각 부재의 치수를 규격화하여 설계하고 그 치수대로 성형틀을 제작하여 상기 성형틀에 폴리머 결합제를 채우는 방식으로 거푸집 모재(10)가 제작된다

다수의 골재(20)는 함수율이 0.3%이하로 건조된 골재인데, 골재(20)를 모재(10)와 모재(10) 내부에 타설되는 콘크리트의 부착 강도를 향상시키기 위해 상기 모재(10)의 내벽에 일정부분 노출되도록 함침된다. 이러한 함침은 도 1에 도시된 것과 달리 골재(20)가 완전히 잠기도록 된다. 따라서, 일부가 노출된 골재(20)의 형상은 모재(10)에 다수의 골재(20)를 함침한 후 응고 지연성 액체(30)를 도포하고, 그 이후에 고압의 물을 분사하고 브러쉬로 상기 모재(10)의 내벽을 빗질하여 얻어진다. 이러한 과정에 대해서는 도 2, 도 3a 및 도 3b에서 보다 상세히 설명하도록 한다.

이와같이 형성되는 거푸집 장치(100)는 최초 제작시 사용목적(즉, 기둥에 사용할 것인지, 보에 사용할 것인지 등)에 따라 제작되어 질 것이므로 건축물의 설계대로 설치되고, 거푸집(100) 내부에 필요한 철근을 매설한 후 콘크리트를 타설함으로서 의도한 건축물을 완성하는데 사용된다.

도 2은 도 1에 도시된 거푸집 장치에 관한 순서도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 콘크리트 제작시 골재(20) 등을 결속하기 위한 결합제를 제조하는 과정이 필요한데, 일반적인 건축현장에서는 결합제로 시멘트를 사용하나 본 고안에서는 폴리머를 사용하여 골재(20) 등을 결속하도록 한다.

이러한 폴리머 결합제는 주재료인 메탈 메타아크릴레이트, 개시제인 아조비스이소부티로니트릴, 경화제인 디메틸아닐린을 적정 비율에 맞추어 배합하여 제조한다. 상기 재료들의 배합은 메탈 메타아크릴레이트를 97 wt%, 아조비스이소부티로니트릴를 2wt% 이하, 그리고 디메틸아닐린을 1 wt% 이하가 되도록 하고, 필요에 따라 충전제를 첨가하여 열중합법에 의해 폴리머 결합제를 제조한다(S1000).

이와 같이 제조된 폴리머 결합제는 일정한 두께를 갖고 소정 길이만큼 연속되는 직사각형 중공관 형상의 거푸집 모재(10)를 구성하기 위하여 성형 가공된다. 좀 더 상세히 설명하면, 거푸집 모재(10)는 내부로는 콘크리트 및 철근 등을 삽입하기 위해 일정길이 만큼의 테두리를 제외하고는 모재(10)의 내부가 연속적으로 뚫린 관 형상이 되도록 제작된다. 따라서, 본 고안에 따른 거푸집 장치(100)가 사용될 기둥, 보 등의 치수대로 형성된 성형틀에 상기 폴리머 결합제를 채우는 방식으로 거푸집 모재(10)가 형성된다(S2000).

이렇게 성형된 모재(10)의 내벽에는 다수의 골재(20)가 함침된다. 함침은 상기 골재(20)가 상기 내벽에 완전히 잠기도록 하고, 1㎡당 개수는 시공의 목적에 따라 선택적으로 산정할 수 있다. 그리고, 골재(20)는 폴리머 결합제와의 계면 접착력 약화를 방지하기 위하여 함수율이 0.3%이하로 건조된 것을 사용한다(S3000).

이 후, 상기 내벽에는 응고 지연성 액체(30)가 도포된다. 즉, 다수의 골재(20)가 함침된 폴리머 결합제 표면을 상기 액체(30)로 도포하게 된다. 이는 폴리머 결합제가 빠르게 경화하는 특성을 갖고 있어 다수의 골재(20)가 함침됨으로써 균열 또는 골재(20)와 폴리머 결합제와의 간극을 최소화하기 위함이다.

만일 본 고안에 따라 제작되는 영구 거푸집에 균열이 발생한다면 거푸집(100) 내에 시공되는 콘크리트 및 철근에 염분 등이 침투하여 구조체를 약화시킬 우려가 있으므로 구조체의 내구성을 위하여 모재(10)의 균열 및 골재(20)와 폴리머 결합제 간의 간극을 없애는 것이 필요한 것이다(S4000).

상기 액체(30)가 입혀진 모재(10)는 일정 기간 양생을 하게 된다. 양생에 필요한 시간은 시멘트 콘크리트의 양생시간보다 적게 드는데, 예를 들면, 폴리머 콘크리트를 거푸집을 사용하여 굳힐 경우 타설 후 1 ~ 3 시간 이내에 탈형이 가능하다. 따라서, 본 고안에 따른 모재(10)도 약 3시간 정도의 양생 시간을 가지면 현장 시공이 가능한 정도의 경도를 갖는 것으로 볼 수 있다.

그러나, 본 고안은 모재(10)가 완전히 경화되기 전에 골재(20)의 일부가 외부로 노출되도록 강한 수압의 물을 상기 내벽을 향해 분사하여 응고 지연성 액체(30) 및 상기 내벽의 일정부분을 제거하는 단계를 필요로 하므로 약 1 ~ 2 시간정도 양생하는 것이 바람직하다.

이러한 양생 시간은 통상 개시제, 개시제 등의 첨가량에 따라 광범위하게 조절할 수 있으므로 건축물의 용도나 현장의 환경에 따라 변형하여 사용이 가능하다(S5000).

일정 시간 양생을 한 후에는 강한 수압의 물을 모재(10)의 내벽을 향해 분사한다. 이로써 모재(10)에 발라진 응고 지연성 액체(30)가 씻겨 나감은 물론 모재(10)의 내벽면의 일부도 씻겨 나가게 된다. 따라서, 함침되어 있던 골재(20)의 일부분이 외부로 노출되게 된다.

또한, 물을 분사하고 나서 브러쉬 등으로 상기 내벽을 빗질함으로써 상기 골재(20)의 일부가 상기 내벽에서 도출되도록 하는 작업을 보다 원활히 할 수 있다.

상기에서와 같이 골재(20)를 외부로 노출시키는 것은 본 고안에 따른 거푸집 장치(100)에 콘크리트를 타설할 때 콘크리트와 거푸집 장치(100)의 부착력을 향상시키기 위함이다(S6000, S6100).

이러한 과정을 통해 기둥, 보, 벽 등에 해당하는 거푸집 장치(100)를 생산할 수 있으며, 거푸집 장치(100)들을 조합하여 설계 목적에 따른 건축물을 제작하게 된다.

도 3a는 응고 지연성 액체(30)가 도포된 상태를 도시한 모재(10)의 부분단면도이고, 도 3b는 도 3a의 모재(10)에서 상기 액체(30) 및 모재(10) 내벽의 일정부분을 제거한 상태를 도시한 부분단면도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 성형된 폴리머 결합제로 구성된 모재(10)에 다수의 골재(20)가 완전히 잠기도록 함침되고, 그 위에 응고 지연성 액체(30)가 도포된다.

골재(20)는 모재(10) 내에 타설되는 콘크리트와의 결합력을 증가시키기 위하여 함침하는 것이므로 모재(10) 내에 골고루 분포되도록 함침하는 것이 바람직하다.

응고 지연성 액체(30)는 골재(20) 함입으로 인해 발생할 수 있는 모재(10)의 균열을 방지하고 골재(20)와의 간극을 줄이기 위하여 도포하는 것으로써 모재(10)를 이루는 폴리머 결합제의 응고시간을 연장시키는 작용을 한다.

도 3b에는, 모재(10)의 표면에 골재(20)가 노출되어진 상태가 도시되어 있다. 이것은 도 3a에 도시된 상기 액체(30)가 도포된 모재(10)에 강한 수압의 물을 분사하고 브러쉬로 빗질하여 얻어지는 것이다. 이렇게 노출된 골재(20)는 완성된 거푸집 장치(100) 내로 콘크리트가 타설될 때 상기 콘크리트와의 결합력을 높이게 된다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치(100)에서, 본 고안은 직사각형 중공관 형상으로 거푸집 장치(100)를 제작하였으나, 이에 국한되지 않고 필요에 따라 삼각형, 오각형, 타원형, 원형, 육각형 또는 팔각형 이상 등으로 제작이 가능하고, 하나의 사각 평면 유닛, 즉 블록 형상의 유닛으로 제작하여 현장에서 모르타르 또는 볼트 결합하여 기둥, 보 등의 거푸집 장치(100)를 구성하는 것도 가능하다.

그리고, 폴리머 결합제의 주재료, 개시제 및 경화제는 본 분야에 잘 알려진 다른 재료로 대체할 수 있으므로 공사비 또는 재료 구입의 편의성 등을 고려하여 선택적으로 사용할 수도 있다.

아울러, 모재(10)에 다수의 골재(20)를 내벽에만 함침하였으나 외벽면에도함침하여 본 고안을 구성하는 것도 가능하다. 이로 인해 직사각형 중공관 형상의 거푸집 장치(100)를 인접한 거푸집 장치(100)와 외벽간에 대응시켜 모르타르 등으로 결합하는 것과 같은 다양한 구성으로의 시공이 가능할 것이다.

상기와 같은 본 고안에 따른 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치에 의하면, 폴리머 콘크리트로 거푸집을 형성하고 탈형없이 부재와 일체화시켜 사용함으로써 폴리머 콘크리트의 탁월한 방식 성능을 확보하고, 휨 강도를 포함한 각종 강도 특성을 보완하는 효과가 있다.

따라서, 본 고안에 따른 거푸집 장치는 염화이온, 황산염, 이온에 의한 부식의 염려가 없어 보다 견고하고 내구성있는 해양 구조물(예를 들어, 항구, 항만, 방파제, 등대 등), 지하 구조물 등의 구축이 가능하다.

그리고, 본 고안에 따른 거푸집 장치는 공장에서 제작할 수 있으며 이 후 현장에서 조립한 뒤 즉시 시공함으로써 공사현장을 청결한 상태로 유지가 가능하며 공기가 단축되는 장점이 있다.

또한, 거푸집 탈형이 없으므로써 탈형시 발생하는 콘크리트의 건조 수축에 의한 균열을 억제할 수 있고, 거푸집 공사비용을 줄일 수 있어 공사비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

비록 고안이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관해 설명되어졌으나, 고안의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 고안의 진정한 범위내에서 속하는 이러한 수정과변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (6)

1. 콘크리트 거푸집에 있어서,

   주재료, 개시제, 경화제를 배합한 폴리머 결합제로 일정한 두께를 갖고 소정 길이만큼 연속되도록 성형된 직사각형의 중공관 형상으로 된 거푸집 모재(10); 및

   상기 모재(10)와 상기 모재(10) 내에 합입되는 콘크리트의 부착 강도를 향상시키기 위해 상기 모재(10)의 내벽에 일정부분 노출되도록 함침되는 다수의 골재(20);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 결합제의 주재료는 메틸 메타아크릴레이트(MMA)인 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리머 결합제의 개시제는 아조비스이소부티로니트릴인 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리머 결합제의 경화제는 디메틸아닐린인 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리머 결합제는 상기 메틸 메타아크릴레이트를2wt% 이하, 그리고 디메틸아닐린을 1 wt% 이하의 비율로 배합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 골재(20)는 함수율이 0.3%이하로 건조된 골재인 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 방식거푸집 장치.