KR20100104579A - 난연성 섬유강화패널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보강공법 - Google Patents

난연성 섬유강화패널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 난연성 수지에 함침된 제1로빙크로스층(210); 난연성 수지에 함침되어 상기 제1로빙크로스층(210)의 상부면에 적층되는 제1일방향섬유층(110); 난연성 수지에 함침되어 상기 제1로빙크로스층(210)의 하부면에 적층되는 제2일방향섬유층(120); 및, 난연성 수지에 함침되어 상기 제1일방향섬유층(110)의 상부면에 적층되는 방염원단층(310);을 포함하여 구성되되, 적층이 완료된 상기 제2일방향섬유층(120)의 하부면에 요철면(410)이 반복적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널에 관한 것으로서, 발명에 따른 난연성 수지와 방염원단을 구비한 섬유강화패널을 사용하여 콘크리트구조물을 보강하게 되면 구조물의 보강과 함께 화재가 발생하더라도 유독가스의 발생을 최소화하여 귀중한 인명 손실을 방지할 수 있다.
로빙크로스층, 일방향섬유층, 방염원단층, 요철면

Description

난연성 섬유강화패널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보강공법{Fire retardant Fiber Reinforcing Panel, Manufacturing Method and Concrete Structure Reinforcing Method using thereof }
본 발명은 화재시 유독가스의 발생을 최소화하여 귀중한 인명손실을 방지할 수 있는 방염원단이 포함된 난연성 섬유강화패널에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 난연성 섬유강화패널을 제조하는 방법과 이를 이용한 콘크리트구조물의 보강공법에 관한 내용도 함께 포함하고 있다.
콘크리트구조물을 보강하는 방법으로는 일반적으로 강판을 이용한 보강공법, 탄소섬유시트를 이용한 보강공법, 유리섬유시트를 이용한 보강공법, 아라미드섬유시트를 이용한 보강공법, 또는 이러한 섬유(탄소섬유, 유리섬유 또는 아리미드섬유)를 이용하여 제작된 각종 섬유보강판을 이용한 보강공법 등이 알려져 있다.
그러나 이러한 보강재나 보강공법들은 한결같이 화재에 취약한 폴리에스테르 또는 에폭시계 합성수지를 사용하고 있어 화재시 귀중한 인명의 손실은 물론 막대 한 재산상의 피해를 유발하는 문제점이 있다.
특히 최근 화재사고의 인명손실은 대부분 화재시 발생되는 유독가스에 기인하는 바, 보강재 본래의 성능을 유지하면서 화재시 유독가스의 발생을 최소화할 수 있는 콘크리트구조물 보강용 난연성 보강재 및 이를 사용한 콘크리트 구조물 보강공법 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 콘크리트구조물의 보강시 섬유강화패널에 난연성 수지와 방염원단을 구비한 섬유강화패널을 사용함으로써, 구조물의 보강과 함께 화재가 발생하더라도 유독가스의 발생을 최소화하여 귀중한 인명 손실을 방지하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 난연성 수지에 함침된 제1로빙크로스층(210); 난연성 수지에 함침되어 상기 제1로빙크로스층(210)의 상부면에 적층되는 제1일방향섬유층(110); 난연성 수지에 함침되어 상기 제1로빙크로스층(210)의 하부면에 적층되는 제2일방향섬유층(120); 및, 난연성 수지에 함침되어 상기 제1일방향섬유층(110)의 상부면에 적층되는 방염원단층(310);을 포함하여 구성되되, 적층이 완료된 상기 제2일방향섬유층(120)의 하부면에 요철면(410)이 반복적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널에 관한 것이다.
또한 본 발명은 난연성 섬유강화패널의 제조방법 및 난연성 섬유강화패널을 이용한 콘크리트구조물 보강공법에 관한 내용도 포함한다.
본 발명의 구성에 따른 난연성 수지와 방염원단을 구비한 섬유강화패널을 사용하여 콘크리트구조물을 보강하게 되면 구조물의 보강과 함께 화재가 발생하더라도 유독가스의 발생을 최소화하여 귀중한 인명 손실을 방지할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구체적 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도1에 도시된 본 발명은 제1로빙크로스층(210), 제1일방향섬유층(110), 제2일방향섬유층(120), 방염원단층(310) 및 요철면(410)으로 구성된다.
제1로빙크로스층(210)은 난연성 수지에 함침되어 경화되는데, 제1로빙크로스층(210)을 구성하는 로빙사들은 제1일방향섬유층(110)이나 제2일방향섬유층(120)의 배열 방향과 45도를 이루도록 엇갈리게 배열되는 것이 구조적 강도를 유지하는데 바람직하다.
제1일방향섬유층(110)은 난연성 수지에 함침되어 제1로빙크로스층(210)의 상부면에 적층되고, 제2일방향섬유층(120)은 난연성 수지에 함침되어 제1로빙크로스층(210)의 하부면에 적층된다.
제1일방향섬유층(110)과 제2일방향섬유층(120)은 서로 나란하게 배열되는데, 로빙크로스층을 구성하는 로빙사들과는 45도의 각도를 이루도록 엇갈리게 배열된다.
방염원단층(310)은 난연성 수지에 함침되어 제1일방향섬유층(110)의 상부면에 적층되고, 제2일방향섬유층(120)의 하부면에는 요철면(410)이 반복적으로 형성된다.
방염원단층(310)은 콘크리트구조물 보강시 외부면을 형성하게 되는데, 난연성 수지와 함께 화재 발생시 불에 타지 않아 유독가스 발생을 방지할 수 있다.
방염원단층(310)을 구성하는 방염원단은 다양한 제품이 시중에 유통되고 있으며, 이들 제품 가운데 하나를 선택할 수 있다.
요철면(410)은 콘크리트구조물 보강시 보강대상 바탕면(620)과 접촉되는데, 요철면(410)이 형성된 이유는 보강대상 바탕면(620)과의 접착력을 증대시키기 위함이다.
본 발명의 구체적 실시예에서는 포스페이트 하이브리드 폴리머(phosphate hybrid polymer)라는 난연성 수지를 사용하였으나, 난연성 수지의 경우에도 다양한 제품이 시중에 유통되고 있는 바, 이들 가운데 하나를 선택하면 된다.
도2에는 제2로빙크로스층(220)과 제3일방향섬유층(130)이 더 부가된다는 차이점이 있을 뿐 나머지 기술적 내용은 동일하다.
즉, 제2로빙크로스층(220)이 난연성 수지에 함침되어 제1일방향섬유층(110)의 상부면에 적층되고, 제3일방향섬유층(130)이 난연성 수지에 함침되어 제2로빙크로스층(220)의 상부면에 적층된다.
따라서 제2로빙크로스층(220) 및 제3일방향섬유층(130)은 제1일방향섬유층(110)과 방염원단층(310) 사이에 위치하게 된다.
이러한 제1일방향섬유층(110), 제2일방향섬유층(120), 및 제3일방향섬유층(130)은 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드섬유 가운데 어느 하나가 선택되거나, 또는 두 가지 이상의 혼합으로 구성될 수 있다.
제1로빙크로스층(210) 및 제2로빙크로스층(220)은 유리섬유로 구성된다.
도3은 난연성 섬유강화패널(610)의 제조과정을 도시한다.
(1) 거치단계
일방향섬유(11), 로빙크로스(21) 및 방염원단(31)을 각각 롤 형태의 공급기에 거치하여 작업을 준비하는 단계이다.
(2) 수지함침단계
일방향섬유(11), 로빙크로스(21) 및 방염원단(31)이 각각 수지함침조(510)를 통과하면서 수지함침조(510)에 담겨져 있는 난연성 수지에 함침되는 단계이다.
(3) 공급단계
수지함침조(510)를 통과하면서 난연성 수지에 함침된 일방향섬유(11), 로빙크로스(21) 및 방염원단(31)을 몰드(520)로 연속적으로 공급하는 단계이다.
(4) 가열성형단계
몰드(520)로 공급된 일방향섬유(11), 로빙크로스(21) 및 방염원단(31)을 인발기(530)로 인발하여 일방향섬유(11), 로빙크로스(21) 및 방염원단(31)이 몰드(520) 내부를 통과하면서 연속적으로 가열성형되어 일체로 적층됨과 동시에 일표면에는 몰드(520)에 의하여 요철면(410)이 형성되는 단계이다.
이와 같이 제작된 난연성 섬유강화패널(610)은 도면에서 도시를 생략하였으나 제품의 규격에 따라 일정한 길이로 절단된다.
도4은 난연성 섬유강화패널(610)을 이용한 콘크리트구조물의 보강공법에 관한 구체적 실시예로서, 콘크리트 표면에 난연성 섬유강화패널(610)을 압착하는 방법으로 보강한다.
(1) 제1단계
열화, 노화, 또는 중성화 등의 이유로 부실화된 콘크리트 표면을 제거하고 보강대상 바탕면(620)을 형성하는 단계이다.
필요한 경우에는 균열 부분을 보수하거나 노출된 철근의 방청작업이 함께 수반될 수 있고 평탄한 바탕면을 확보하기 위한 단면복구 작업이 수반될 수도 있다.
(2) 제2단계
보강대상 바탕면(620)에 에폭시접착제(630)를 공극이 발생되지 않도록 골고루 도포하는 단계이다.
본 발명의 구체적 실시예에서는 주제와 경화제를 배합비율에 따라 혼합하여 사용하는 PE-808이라는 에폭시접착제(630)를 사용하였으며, 고무주걱 등을 사용하여 3 내지 5 mm 정도의 두께로 골고루 도포하는데, 보강대상 바탕면(620)에 오목한 공극이 있을 경우에는 이러한 공극을 에폭시접착제(630)로 채우는 메꿈작업을 한다.
이러한 에폭시접착제(630)는 보강대상 바탕면(620)의 중앙부가 주변부보다 약간 두터운 형태가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.
(3) 제3단계
난연성 섬유강화패널(610)의 요철면(410)에 에폭시접착제(630)를 공극이 발생되지 않도록 골고루 도포하는 단계이다.
고무주걱을 이용하여 상하좌우방향으로 힘주어 압박하듯이 문질러 공극이 발생되지 않도록 도포하는데 도포 두께가 0.5 mm 이하가 되도록 한다.
(4) 제4단계
난연성 섬유강화패널(610)의 요철면(410)을 보강대상 바탕면(620)에 밀착시키는 단계이다.
(5) 제5단계
난연성 섬유강화패널(610)을 관통하여 보강대상 바탕면(620)에 앵커홀을 천공하고 앵커볼트(640)를 설치하는 단계이다.
즉 난연성 섬유강화패널(610)이 보강대상 바탕면(620)에 부착된 상태에서 전동드릴을 사용하여 난연성 섬유강화패널(610)과 보강대상 바탕면(620)의 일정 깊이까지 관통하는 앵커홀을 수직으로 천공한 후 앵커볼트(640)를 설치한다.
(6) 제6단계
난연성 섬유강화패널(610)의 외부로 돌출된 앵커볼트(640)의 상단부에 너트(650)를 체결하여 보강대상 바탕면(620)에 부착된 난연성 섬유강화패널(610)이 박리되는 것을 방지한다.
이와 같은 단계가 완료되면 현장 정리 및 검수후 시공을 완료한다.
도5는 난연성 섬유강화패널(610)을 이용한 콘크리트구조물의 보강공법에 관한 다른 구체적 실시예로서, 보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 공간에 에폭시접착제(630)를 주입하는 방법으로 보강한다.
(1) 제1단계
열화, 노화, 또는 중성화 등의 이유로 부실화된 콘크리트 표면을 제거하고 보강대상 바탕면(620)을 형성하는 단계이다.
필요한 경우에는 균열 부분을 보수하거나 노출된 철근의 방청작업이 함께 수반될 수 있고 평탄한 바탕면을 확보하기 위한 단면복구 작업이 수반될 수도 있다.
(2) 제2단계
난연성 섬유강화패널(610)을 관통하여 보강대상 바탕면(620)에 앵커홀을 천공하고 앵커볼트(640)를 설치하는 단계이다.
즉 난연성 섬유강화패널(610)을 보강대상 바탕면(620)에 밀착시킨 상태에서 전동드릴을 사용하여 난연성 섬유강화패널(610)과 보강대상 바탕면(620)의 일정 깊이까지 관통하는 앵커홀을 수직으로 천공한 후 보강대상 바탕면(620)에 앵커볼트(640)를 설치한다.
(3) 제3단계
보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 간격을 유지하는 스페이서(660)를 설치하고 난연성 섬유강화패널(610)의 외부로 돌출된 앵커볼트(640)의 상단부에 너트(650)를 체결하는 단계이다.
즉 와샤형태의 스페이서(660)를 앵커볼트(640)에 삽입하고 난 후 앵커볼트(640)가 난연성 섬유강화패널(610)에 형성된 앵커홀을 통과하도록 한 후 난연성 섬유강화패널(610)의 외부로 돌출된 앵커볼트(640)의 상단부에 너트(650)를 체결하여 난연성 섬유강화패널(610)이 일정한 간격을 유지한 상태로 보강대상 바탕면(620)에 결합된다.
(4) 제4단계
보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610)의 테두리 사이에 에폭시주입구(670)와 공기배출구(680)를 설치하고 보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610)의 테두리 사이의 간격을 PE-700이라는 에폭시밀봉제(690)로 밀봉하는 단계이다.
보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 공극(간격)은 3 내지 5 mm 정도를 유지하며 에폭시밀봉제(690)는 에폭시주입구(670)를 통하여 보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 내부공간으로 주입되는 에폭시접착제(630)의 유실이 발생되지 않도록 빈틈없이 밀봉한다.
에폭시주입구(670)는 1 미터(m) 내외의 간격으로 설치하며, 공기배출구(680)의 단부는 에폭시접착제(630)가 주입되는 면보다 상부에 위치하도록 설치하여 주입되는 에폭시접착제(630)가 보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 내부공간에 밀실하게 충진되도록 한다.
(5) 제5단계
에폭시접착제(630)를 에폭시주입구(670)를 통하여 주입하여 보강대상 바탕 면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 내부 공간을 밀실하게 채워주는 단계이다.
에폭시주입구(670)를 통하여 PE-500이라는 에폭시접착제(630)를 밀실하게 주입하는데, 에폭시접착제(630)의 점도를 감안하여 주입속도를 절절히 조절한다.
1차 주입 후 보강대상 바탕면(620)으로 스며드는 에폭시접착제(630)의 손실로 인하여 밀실하게 주입되지 않을 경우 2차 주입을 실시한다.
이와 같이 주입이 완료되면 양생시간을 준수하여 양생하며, 현장정리 및 검수 후 시공을 완료한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상과 동일성을 유지하는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
도1은 본 발명의 구체적 실시예의 단면구조를 도시한다.
도2는 본 발명의 다른 구체적 실시예의 단면구조를 도시한다.
도3은 난연성 섬유강화패널(610)의 제조과정을 도시한다.
도4은 난연성 섬유강화패널(610)을 이용한 콘크리트구조물의 보강공법에 관한 구체적 실시예이다.
도5는 난연성 섬유강화패널(610)을 이용한 콘크리트구조물의 보강공법에 관한 다른 구체적 실시예이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11:일방향섬유
21:로빙크로스
31:방염원단
110:제1일방향섬유층
120:제2일방향섬유층
130:제3일방향섬유층
210:제1로빙크로스층
220:제2로빙크로스층
310:방염원단층
410:요철면
510:수지함침조
520:몰드
530:인발기
610:난연성 섬유강화패널
620:보강대상 바탕면
630:에폭시접착제
640:앵커볼트
650:너트
660:스페이서
670:에폭시주입구
680:공기배출구
690:에폭시밀봉제

Claims (7)

  1. 난연성 수지에 함침된 제1로빙크로스층(210);
    난연성 수지에 함침되어 상기 제1로빙크로스층(210)의 상부면에 적층되는 제1일방향섬유층(110);
    난연성 수지에 함침되어 상기 제1로빙크로스층(210)의 하부면에 적층되는 제2일방향섬유층(120); 및,
    난연성 수지에 함침되어 상기 제1일방향섬유층(110)의 상부면에 적층되는 방염원단층(310);
    을 포함하여 구성되되,
    적층이 완료된 상기 제2일방향섬유층(120)의 하부면에 요철면(410)이 반복적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널.
  2. 제1항에서,
    상기 제1일방향섬유층(110)과 상기 방염원단층(310) 사이에 적층되는 것으로서,
    난연성 수지에 함침되어 상기 제1일방향섬유층(110)의 상부면에 적층되는 제2로빙크로스층(220); 및,
    난연성 수지에 함침되어 상기 제2로빙크로스층(220)의 상부면에 적층되어 상기 제2로빙크로스층(220)과 상기 방염원단층(310) 사이에 위치하는 제3일방향섬유 층(130);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널.
  3. 제2항에서,
    상기 제1일방향섬유층(110), 상기 제2일방향섬유층(120), 및 상기 제3일방향섬유층(130)은 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드섬유 가운데 어느 하나가 선택되거나, 또는 두 가지 이상의 혼합으로 구성되고,
    상기 제1로빙크로스층(210) 및 상기 제2로빙크로스층(220)은 유리섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널.
  4. 제2항에서,
    난연성 수지는 포스페이트 하이브리드 폴리머(phosphate hybrid polymer)인 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널.
  5. 제1항 내지 제4항 가운데 어느 한 항에 기재된 난연성 섬유강화패널을 제조하는 방법에 관한 것으로서,
    일방향섬유(11), 로빙크로스(21) 및 방염원단(31)을 각각 롤 형태의 공급기에 거치하는 거치단계;
    상기 일방향섬유(11), 상기 로빙크로스(21) 및 상기 방염원단(31)이 각각 수지함침조(510)를 통과하면서 난연성 수지에 함침되는 수지함침단계;
    수지함침조(510)를 통과하면서 난연성 수지에 함침된 상기 일방향섬유(11), 상기 로빙크로스(21) 및 상기 방염원단(31)을 몰드(520)로 연속적으로 공급하는 공급단계; 및,
    몰드(520)로 공급된 상기 일방향섬유(11), 상기 로빙크로스(21) 및 상기 방염원단(31)을 인발기(530)로 인발하여 상기 일방향섬유(11), 상기 로빙크로스(21) 및 상기 방염원단(31)이 몰드(520) 내부를 통과하면서 연속적으로 가열성형되어 일체로 적층되고 일표면에 요철면(410)이 형성되는 가열성형단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널 제조방법.
  6. 제1항 내지 제4항 가운데 어느 한 항에 기재된 난연성 섬유강화패널(610)을 이용한 보강공법에 관한 것으로서,
    열화, 노화, 또는 중성화 등의 이유로 부실화된 콘크리트 표면을 제거하고 보강대상 바탕면(620)을 형성하는 제1단계;
    보강대상 바탕면(620)에 에폭시접착제(630)를 공극이 발생되지 않도록 골고루 도포하는 제2단계;
    난연성 섬유강화패널(610)의 요철면(410)에 에폭시접착제(630)를 공극이 발생되지 않도록 골고루 도포하는 제3단계;
    난연성 섬유강화패널(610)의 요철면(410)을 보강대상 바탕면(620)에 밀착시키는 제4단계;
    난연성 섬유강화패널(610)을 관통하여 보강대상 바탕면(620)에 앵커홀을 천 공하고 앵커볼트(640)를 설치하는 제5단계; 및,
    난연성 섬유강화패널(610)의 외부로 돌출된 앵커볼트(640)의 상단부에 너트(650)를 체결하는 제6단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널을 이용한 콘크리트구조물의 보강공법.
  7. 제1항 내지 제4항 가운데 어느 한 항에 기재된 난연성 섬유강화패널(610)을 이용한 보강공법에 관한 것으로서,
    열화, 노화, 또는 중성화 등의 이유로 부실화된 콘크리트 표면을 제거하고 보강대상 바탕면(620)을 형성하는 제1단계;
    난연성 섬유강화패널(610)을 관통하여 보강대상 바탕면(620)에 앵커홀을 천공하고 앵커볼트(640)를 설치하는 제2단계;
    보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 간격을 유지하는 스페이서(660)를 설치하고, 난연성 섬유강화패널(610)의 요철면(410)이 보강대상 바탕면(620)을 향하도록 부착하고, 난연성 섬유강화패널(610)의 외부로 돌출된 앵커볼트(640)의 상단부에 너트(650)를 체결하는 제3단계;
    보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610)의 테두리 사이에 에폭시주입구(670)와 공기배출구(680)를 설치하고 보강대상 바탕면(620)과 난연성 섬유강화패널(610)의 테두리 사이의 간격을 에폭시밀봉제(690)로 밀봉하는 제4단계; 및,
    에폭시접착제(630)를 에폭시주입구(670)를 통하여 주입하여 보강대상 바탕 면(620)과 난연성 섬유강화패널(610) 사이의 내부 공간을 밀실하게 채워주는 제5단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난연성 섬유강화패널을 이용한 콘크리트구조물의 보강공법.
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