KR20120092420A - 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 콘크리트 구조물 보강체는 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀에 박리재를 도포하는 단계; 상기 박리재 위에 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시에 복합섬유시트를 함침하는 단계; 상기 복합섬유시트 위에 다시 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시 위에 스탠스틸 와이어를 재치시키는 단계; 상기 스탠스틸 와이어 위에 또 다시 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시 위에 복합섬유시트를 함침하는 단계; 상기 복합섬유시트 위에 또 다시 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시 위에 규사를 살포하는 단계; 및 상기 단계들을 통해 형성된 보강체를 건조시켜 생산틀로부터 분리하는 단계로 구성된다.

Description

복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 및 그 제조방법{Concrete structure reinforcing materials using composite fiber sheet and manufacturing method thereof}

본 발명은 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 콘크리트 구조물의 전체 면적에 걸쳐 탄소섬유를 수지에 함침시켜 적층 시공함으로서 온도변화에 따른 신축에 적절히 대응할 수가 없어 시간이 지나면 들뜨는 현상이 발생된다.

또한 전체 면적에 걸쳐 시공하므로 콘크리트 구조물에 발생되는 균열의 진전 상황을 발견할 수 없게 되는 등의 문제점이 있으며, 또 다른 방법으로는 횡방향으로만 탄소섬유를 적층 부착 시공함으로서 휨 응력에 대하여는 대응할 수 있으나, 전단력에 대하여는 충분한 대응을 할 수 없게 되어 균열이 발생되는 등의 문제점이 있으며, 강판을 이용하여 콘크리트 구조물에 앵커 또는 에폭시를 이용하여 부착 시공하여 왔으나 앵커를 이용할 시에는 앵커를 삽입하기 위하여 콘크리트 구조물에 손상을 입히게 되거나 에폭시를 이용하여 부착을 할 경우에는 확실한 부착여부를 확인할 수 없으며 또한 서로의 물성치가 달라 온도에 적용되는 신수축량이 상이하여 시간이 경과되면 탈락 및 부식 등의 문제점이 상존하여 왔다.

도 1은 구체적인 종래기술로서 콘크리트 구조물 보수보강체를 콘크리트 구조물 또는 강박스 교량의 강박스 내부에 적층시공한 것을 보여주는 도면으로서, 콘크리트 구조물(A)인 교량의 슬래브(41) 또는 교대 및 교각(42)과 콘크리트 건축물의 슬래브(41)와 보(52), 강박스 교량의 강박스 내부에 대하여 보수보강을 위하여 상기 콘크리트 구조물(A)의 보수보강을 위한 단면에 대하여 프라이머를 도포 및 건조를 시킨 후에 일정한 폭과 일정한 길이를 갖는 토목섬유시트(20)를 재단하여 주철근 배근방향인 길이방향으로 길이방향 토목섬유시트(22)를 등간격 또는 부등간격으로 격자형을 갖게 접착설치한 후에 폭방향으로 등간격 또는 부등간격으로 폭방향 토목섬유시트(21)를 상기 길이방향 토목섬유시트(22)와 교차되게 설치하되, 폭방향의 양측 모서리에 일정한 길이가 접착되도록 설치한 후에 수지로 함침을 시켜서 폭방향과 길이방향 토목섬유시트(21,22)가 격자형이 되도록 하면서 또한 상기 토목섬유시트(20)를 이음할 경우에는 일정길이의 이음 겹침부(23)를 갖도록 하면서 상기 접착설치 작업을 요구되는 강도에 도달할 때까지 반복하여 일정한 겹침층수를 갖는 콘크리트 구조물 보수보강체(10)를 형성하여 보수보강을 하는 것이다.

한편, 상기 콘크리트 구조물(A)의 길이방향 및 폭방향으로 토목섬유시트(20)를 부착설치할 경우에는 각 단면이 서로 만나는 모서리부분에 둥글게 라운드부(30)를 설치하여야하는데 이때 반경 20 ~ 50㎝의 범위내에서 원형상이 되도록 둥글게 한 후에 길이 및 폭 방향 토목섬유시트(22,21)를 상기 라운드부(30)의 모서리부분의 일정길이 이상 겹쳐지게 설치한다. 이렇게 모서리 부분을 라운드지게 형성하는 것은 모서리 부분이 직각이 되면 토목섬유시트가 손쉽게 부착이 잘 안되며 특히 면과 면이 직각으로 만나는 모서리의 구석진 부분은 특히 긴밀한 접착이 안 되어 들뜸의 현상으로 인하여 전체가 박리되어 소정의 강도를 발휘할 수 없게 되는 요인이 되므로 모서리 부분을 둥글게 하는 것이다.

도 2는 종래 콘크리트 구조물 보수보강체를 콘크리트 구조물의 모서리 부분에 시공한 것을 보여주는 도면으로서, 상기 콘크리트 구조물(A)의 길이방향 및 폭방향으로 토목섬유시트(20)를 부착설치할 경우에는 각 단면이 서로 만나는 모서리부분에 둥글게 라운드부(30)를 설치하여야 하는데 이때 반경 20 ~ 50㎝의 범위 내에서 원형상이 되도록 둥글게 한 후에 길이 및 폭방향 토목섬유시트(22,21)를 상기 라운드부(30)의 모서리부분의 일정길이 이상 겹쳐지게 설치한다. 이렇게 모서리 부분을 라운드지게 형성하는 것은 모서리 부분이 직각이 되면 토목섬유시트가 손쉽게 부착이 잘 안되며 특히 면과 면이 직각으로 만나는 모서리의 구석진 부분은 특히 긴밀한 접착이 안 되어 들뜸의 현상으로 인하여 전체가 박리되어 소정의 강도를 발휘할 수 없게 되는 요인이 되므로 모서리 부분을 둥글게 하는 것이다.

도 3은 종래 콘크리트 구조물 보수보강체의 이음겹침 상태를 보여주는 도면으로서, 상기 콘크리트 구조물(A)에 상기 토목섬유시트(20)를 이용하여 시공할 때에는 최대한 이음 겹침부(23)가 없도록 하여야 하나 부득이 한 경우에는 길이방향 토목섬유시트(22)의 이음 겹침부(23)가 10 ~ 30㎝정도의 길이가 되도록 하고 이음 겹침부(23)가 설치되는 위치는 콘크리트 구조물(A)의 최대 인장하중이 작용하는 곳에 설치하는 것은 피하여야 한다. 이음겹침부(23)의 바람직한 길이는 10㎝이다. 예를 들면, 접착길이가 5㎝인 경우 최대하중 인장강도 300(㎏f/㎝폭)이되는 하중에서 이음 겹침부의 접착분리가 일어나는 반면에 이음 겹침부가 10 ~ 20㎝인 경우에는 최대하중 인장강도 450(㎏f/㎝폭)이 되는 하중에서 파괴가 일어나는 것을 실험으로 확인할 수 있다. 폭방향에 설치하는 폭방향 토목섬유시트(21)에는 일정한 길이의 이음 겹침부(23)를 형성하지 않아도 된다. 최대 인장하중이 작용하는 곳에 설치할 경우에는 인장하중에 의하여 이음 겹침부의 이음부가 분리될 우려가 있기 때문이며 전단력이 작용하는 폭방향 토목섬유시트(21)에는 위아래로 부재가 휠려고 하는 것이 아니고 서로 45도 각도로 엇비슷하게 파괴되려고 하는 것이므로 부착이 확실하다면 이음겹침부(23)를 설치하지 않아도 된다.

도 4는 종래 콘크리트 구조물 보수보강체를 교량 및 콘크리트 건축물의 슬래브와 보에 시공한 상태를 보여주는 도면으로서, 상기 도 1내지 도 3에서 설명한 방법으로 토목섬유시트(20)를 슬래브(41), 교각 및 교대(42) 또는 보(52)에 보수보강이 요구되는 부위와 균열이 발생된 부분 또는 균열이 발생될 우려가 있는 부분에 대하여 토목섬유시트(20)에 수지를 이용하여 중첩하여 시공하여 콘크리트 구조물 보수보강체(10)를 형성하여 요구되는 강도를 발휘하도록 하여 보수보강을 하는 것이다.

그러나 상기 종래 기술은 이음겹침부와 모서리 부분 등에 대한 시공이 용이하지 못하고 정확하지도 못할 뿐만 아니라, 토목섬유시트의 제조가 정밀하지 못해 소정의 목적한 바를 달성하기에는 무리가 따른다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 종래 콘크리트 보수보강에 관련된 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 복합섬유시트재로 제조된 보수보강재를 이용하여 콘크리트 구조물을 효율적으로 보수 보강할 수 있도록 한 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체는, 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀; 공정 완료 후 보강체가 상기 생산틀로부터 원활하게 분리될 수 있도록 하는 박리재; 콘크리트 구조물 보강을 위한 복합섬유시트; 상기 복합섬유시트의 보강작용이 더욱 상승되도록 하는 스탠스틸 와이어; 보강되어야 할 콘크리트 구조물에 대한 접착이 용이하게 이루어지도록 하는 규사; 상기 복합섬유시트, 스탠스틸 와이어 및 규사가 보강체에 용이하게 접착되도록 하는 에폭시 수지를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 복합섬유시트는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 및 바잘트섬유가 혼합 제조된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 제조방법은, 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀에 박리재를 도포하는 단계; 상기 박리재 위에 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시에 복합섬유시트를 함침하는 단계; 상기 복합섬유시트 위에 다시 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시 위에 스탠스틸 와이어를 재치시키는 단계; 상기 스탠스틸 와이어 위에 또 다시 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시 위에 복합섬유시트를 함침하는 단계; 상기 복합섬유시트 위에 또 다시 에폭시를 도포하는 단계; 상기 에폭시 위에 규사를 살포하는 단계; 및 상기 단계들을 통해 형성된 보강체를 건조시켜 생산틀로부터 분리하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체는 보강 현장내 설계에 따른 이음이 없는 양방향 프리캐스트 패널이 생산이 가능하다.

둘째, 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체는 양방향 보강재로서 보강강도를 향상시킬 수 있다.

셋째, 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체는 종래 보강체에 비해 인장강도가 높다.

도 1은 종래 콘크리트 구조물 보수보강체를 콘크리트 구조물에 적층시공한 것을 보여주는 도면.
도 2는 종래 콘크리트 구조물 보수보강체를 콘크리트 구조물의 모서리 부분에 시공한 것을 보여주는 도면.
도 3은 종래 콘크리트 구조물 보수보강체의 이음겹침 상태를 보여주는 도면.
도 4는 종래 콘크리트 구조물 보수보강체를 교량에 시공한 상태를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 콘크리트 구조물 보강에 사용되는 복합섬유시트 형상도.
도 6은 본 발명의 스탠스틸 양방향 와이어 로프 형상도.
도 7은 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체의 구성 및 제조 공정도.
도 8은 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체로 콘크리트 구조물을 보강하는 예시도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 콘크리트 구조물 보강에 사용되는 복합섬유시트 형상도, 도 6은 본 발명의 스탠스틸 양방향 와이어 로프 형상도, 도 7은 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체의 구성 및 제조공정도. 도 8은 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체로 콘크리트 구조물을 보강하는 예시도이다.

본 발명의 복합섬유시트는 도 5에 도시된 바와 같은 형상을 가지며, 예를 들어 콘크리트 구조물인 교량의 슬래브 또는 교대 및 교각과 콘크리트 건축물의 슬래브와 보, 강박스, 교량의 강박스 내부에 대하여 보수보강을 위하여 콘크리트 구조물의 보수보강을 위한 단면에 대하여 접착되는 것으로, 복합섬유시트와 도 2에 도시된 바와 같은 와이어 로프의 양방향을 에폭시수지를 이용하여 함침 접착하고, 표면내 규사를 살포하여 콘크리트 구조물과 접착이 양호하게 이루어지도록 형성한 복합섬유 경량 프리캐스트 패널을 보수보강할 철근 콘크리트 구조물에 에폭시를 주입 접착하여 철근 콘크리트 구조물을 보수 보강하는 기술이다.

본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체는 도 7에 도시된 바와 같이 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀(1)과, 공정 완료 후 보강체가 상기 생산틀(1)로부터 원활하게 분리될 수 있도록 하는 박리재(2)와, 콘크리트 구조물 보강을 위해 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 및 바잘트섬유가 혼합 제조된 복합섬유시트(4)와, 상기 복합섬유시트(4)의 보강작용이 더욱 상승되도록 하는 스탠스틸 와이어(6)와, 보강되어야 할 콘크리트 구조물에 대한 접착이 용이하게 이루어지도록 하는 규사(9)와, 상기 복합섬유시트(4), 스탠스틸 와이어(6) 및 규사(9)가 보강체에 용이하게 접착되도록 하는 에폭시 수지(3)(5)(7)(8)를 포함하여 이루어진다.

상기 복합섬유시트는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 및 비잘트섬유가 혼합 구성되며, 예를 들어 보수보강하고자 하는 콘크리트 구조물의 하중에 따라 겹침 층수가 결정되고, 일반적으로 2~3층의 겹침층수를 갖도록 보강체를 제조한다. 또한 복합섬유시트의 단면이 증가할수록(두께가 두꺼울수록) 강성이 증가하여 보강강도를 향상시킬 수 있으나, 예를 들어 구조물의 보강길이에 비해 두께가 두꺼울 경우 콘크리트의 사인장 파괴가 발생하므로 보강길이에 따라 복합섬유시트의 두께, 즉 겹침층수를 제한하여 보수보강되어야 할 콘크리트 구조물의 상황에 따라 적절하게 제조될 수 있도록 한다.

본 발명의 보강체의 크기는 시공성을 고려하여 예를 들어 가로x세로 2미터 x 1미터 혹은 20미터 x 1미터 등으로 제조된 규격 생산틀(1)에 맞추도록 하며, 최대한 이음 겹침부를 감소시키기 위함과 동시에 1회 시공에 길이방향으로 부착 설치하기 위하여 하여 길이를 길게 재단하는 것이 바람직하다. 또한 길이방향으로 복합섬유시트(4)를 접착한 보강체를 제조함으로써 콘크리트 구조물에 작용하는 휨모멘트에 대한 저항이 가능하다.

상기 비잘트는 인장강도가 4,000 ~ 4,300 이고 탄성률이 84 ~ 87 이며, 유리는 인장강도가 3,450 ~ 3,800 이고 탄성률이 72 ~ 76 이다.

본 발명의 콘크리트 구조물 보강체는 보강 현장내 설계에 따른 이음이 없는 양방향 프리캐스트 패널의 제조가 가능하다.

또한 본 발명의 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 제조공정은 도 7에 도시된 바와 같이, 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀(1)에 박리재(2)를 도포하는 단계; 상기 박리재(2) 위에 에폭시(3)를 도포하는 단계; 상기 에폭시(3)에 복합섬유시트(4)를 함침하는 단계; 상기 복합섬유시트(4) 위에 에폭시(5)를 도포하는 단계; 상기 에폭시(5) 위에 스탠스틸 와이어(6)를 재치시키는 단계; 상기 스탠스틸 와이어(6) 위에 에폭시(7)를 도포하는 단계; 상기 에폭시(7) 위에 복합섬유시트(4)를 함침하는 단계; 상기 복합섬유시트(4) 위에 에폭시(8)를 도포하는 단계; 상기 에폭시(8) 위에 규사(9)를 살포하는 단계; 및 건조시키는 단계로 구성된다.

도 8은 본 발명의 콘크리트 구조물 보강체의 시공예를 보여준 것으로, 복합섬유시트(4)가 혼합 구성되어 보강강도가 증가된 패널형 보강체를 보수보강이 필요한 부위와 균열이 발생한 부분 또는 균열의 우려가 있는 부분에 대하여 에폭시를 이용하여 부착함으로써 콘크리트 구조물에 요구되는 강도를 발휘하도록 하여 보수보강이 달성되도록 하는 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 생산틀 2 : 박리재

3, 5, 7, 8 : 에폭시 4 : 복합섬유시트

6 : 스탠스틸 와이어 9 : 규사

Claims (4)

1. 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀(1);
   공정 완료 후 보강체가 상기 생산틀(1)로부터 원활하게 분리될 수 있도록 하는 박리재(2);
   콘크리트 구조물 보강을 위한 복합섬유시트(4);
   상기 복합섬유시트(4)의 보강작용이 더욱 상승되도록 하는 스탠스틸 와이어(6);
   보강되어야 할 콘크리트 구조물에 대한 접착이 용이하게 이루어지도록 하는 규사(9);
   상기 복합섬유시트(4), 스탠스틸 와이어(6) 및 규사(9)가 보강체에 용이하게 접착되도록 하는 에폭시 수지(3)(5)(7)(8)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체.
2. 제1항에 있어서, 상기 복합섬유시트(4)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 및 비잘트섬유가 혼합 제조된 것을 특징으로 하는 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체.
3. 스탠스틸 및 플라스틱제로 제조된 규격 생산틀(1)에 박리재(2)를 도포하는 단계;
   상기 박리재(2) 위에 에폭시(3)를 도포하는 단계;
   상기 에폭시(3)에 복합섬유시트(4)를 함침하는 단계;
   상기 복합섬유시트(4) 위에 에폭시(5)를 도포하는 단계;
   상기 에폭시(5) 위에 스탠스틸 와이어(6)를 재치시키는 단계;
   상기 스탠스틸 와이어(6) 위에 에폭시(7)를 도포하는 단계;
   상기 에폭시(7) 위에 복합섬유시트(4)를 함침하는 단계;
   상기 복합섬유시트(4) 위에 에폭시(8)를 도포하는 단계;
   상기 에폭시(8) 위에 규사(9)를 살포하는 단계; 및
   상기 단계들을 통해 형성된 보강체를 건조시켜 생산틀(1)로부터 분리하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 복합섬유시트(4)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 및 비잘트섬유가 혼합 제조된 것을 특징으로 하는 복합섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물 보강체 제조방법.

Images