KR20210060058A - 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법 - Google Patents

복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리우레아에 미분말의 파이버인 유리섬유를 혼입한 복합탄성중합체를 형성하고, 이를 구조체의 표면에 도포함으로써, 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있는 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법에 관한 것이다.
이를 위해 복합탄성중합체 조성물은 액상의 폴리우레아 및 폴리우레아에 혼입되는 유리섬유를 포함하되, 유리섬유는 폴리우레아 100 중량%를 기준으로 6~15 중량%가 혼입되거나, 폴리우레아 100 체적%를 기준으로 8.5~25.5 체적%가 혼입된다.

Description

복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법{COMPOSITE ELASTOMER COMPOSITION AND SPRAYING LAYER FOR STRUCTURAL REINFORCEMENT AND CONSTRUCTION METHOD OF COMPOSITE ELASTOMER}
본 발명은 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리우레아에 미분말의 파이버인 유리섬유를 혼입한 복합탄성중합체를 형성하고, 이를 구조체의 표면에 도포함으로써, 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있는 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 폴리우레아는 탄성체의 일종으로 방수 외에 우수한 인장, 인성 및 연성적인 성질을 가지고 있다.
종래의 폴리우레아를 이용한 구조체의 보강공법 중에는 구조체에 FRP(Fiber Reinforced Polymer) 시트를 접착한 다음, 그 위에 폴리우레아를 도포한 연구들이 있다. 이러한 방법은 시트접착과 폴리우레아 도포에 의한 2회 시공을 실시해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 구조체의 표면에 시트부착의 어려움이 있으며, 조적식 구조체(외부 치장용 조적조나 커튼월 등의 외부마감재)의 국부표면에 보강이 필요한 경우에도 구조체의 전체표면을 시공해야 하므로, 불필요한 보강 및 시공이 이루어지는 단점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0708058호(발명의 명칭: 콘크리트 구조물 보강용 에프알피(FRP) 패널, 2007. 04. 16. 공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폴리우레아에 미분말의 파이버인 유리섬유를 혼입한 복합탄성중합체를 형성하고, 이를 구조체의 표면에 도포함으로써, 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있는 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복합탄성중합체 조성물은 액상의 폴리우레아; 및 상기 폴리우레아에 혼입되는 미세 분말 형태의 유리섬유;를 포함하되, 상기 유리섬유는, 상기 폴리우레아 100 중량%를 기준으로 6~15 중량%가 혼입된다.
본 발명에 따른 복합탄성중합체 조성물은 액상의 폴리우레아; 및 상기 폴리우레아에 혼입되는 미세 분말 형태의 유리섬유;를 포함하되, 상기 유리섬유는, 상기 폴리우레아 100 체적%를 기준으로 8.5~25.5 체적%가 혼입된다.
여기서, 상기 유리섬유의 밀도는 0.55~0.60 g/cc 를 나타내고, 상기 유리섬유의 수분율은 0.08 % 미만을 나타낸다.
본 발명에 따른 구조보강용 층은 구조체의 표면에 도포되는 하도층; 및 상기 하도층에 도포되는 복합탄성층;을 포함하되, 상기 복합탄성층은, 제1항 또는 제2항에 기재된 복합탄성중합체 조성물을 포함한다.
여기서, 상기 복합탄성층의 두께는, 보강목적에 따라 휨보강설계식과 전단보강설계식 중 어느 하나를 통해 설정된다.
여기서, 상기 복합탄성층의 두께는, 2~10mm로 이루어진다.
여기서, 상기 휨보강설계식은,
Figure pat00001
는 최소 20
Figure pat00002
이고,
Figure pat00003
를 가정할 때, 다음의 (식1-1)을 만족하고,
Figure pat00004
에 대하여 다음의 (식1-2)를 만족하며,
Figure pat00005
에 대하여 다음의 (식1-3)을 만족하고, (식 1-4)의
Figure pat00006
과 기설정된
Figure pat00007
의 관계를 만족할 때까지 반복적으로
Figure pat00008
의 예상값을 수정한다.
Figure pat00009
..........(식1-1)
Figure pat00010
........................(식1-2)
Figure pat00011
..........(식1-3)
Figure pat00012
........................................(식1-4)
Figure pat00013
: 복합탄성층의 도포면적
Figure pat00014
Figure pat00015
: 인장철근의 단면적
Figure pat00016
Figure pat00017
: 압축철근의 단면적
Figure pat00018
Figure pat00019
: 압축연단으로부터 콘크리트의 장방형응력블록의 높이
Figure pat00020
Figure pat00021
: 보의 폭
Figure pat00022
Figure pat00023
: 압축연단으로부터 중립축까지의 거리
Figure pat00024
Figure pat00025
: 보의 유효깊이
Figure pat00026
Figure pat00027
: 압축연단으로부터 압축철근 중심까지의 거리
Figure pat00028
Figure pat00029
: 인장연단으로부터 보강되는 복합탄성층의 도심까지의 거리
Figure pat00030
Figure pat00031
: 콘크리트 압축강도
Figure pat00032
Figure pat00033
: 복합탄성층의 인장강도
Figure pat00034
Figure pat00035
: 압축철근의 응력
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
: 인장철근이 항복강도
Figure pat00039
Figure pat00040
: 보의 전체 춤
Figure pat00041
Figure pat00042
: 인장철근의 중심으로부터 도포된 복합탄성층 도심까지의 거리
Figure pat00043
Figure pat00044
: 공칭 휨내력
Figure pat00045
Figure pat00046
: 설계 휨내력
Figure pat00047
Figure pat00048
: 복합탄성층의 두께
Figure pat00049
Figure pat00050
: 휨에 대한 강도감소계수
여기서, 상기 전단보강설계식은,
Figure pat00051
에 대하여 다음의 (식2-1)과 (식2-2)를 만족하고,
Figure pat00052
에 대하여 다음의 (식2-3)을 만족하며, 식 (2-4)를 만족하는
Figure pat00053
에 대한 식 (2-5)를 만족할 때까지 반복적으로
Figure pat00054
의 예상값을 수정한다.
Figure pat00055
.........................(식 2-1)
Figure pat00056
...............(식 2-2)
Figure pat00057
................................(식 2-3)
Figure pat00058
.........................(식 2-4)
Figure pat00059
...............................(식 2-5)
Figure pat00060
: 전단철근의 단면적
Figure pat00061
Figure pat00062
: 보의 폭
Figure pat00063
Figure pat00064
: 보의 유효깊이
Figure pat00065
Figure pat00066
: 콘크리트 압축강도
Figure pat00067
Figure pat00068
: 복합탄성층의 인장강도
Figure pat00069
Figure pat00070
: 전단철근의 항복강도
Figure pat00071
Figure pat00072
: 복합탄성층의 두께
Figure pat00073
Figure pat00074
: 콘크리트가 부담하는 전단내력,
Figure pat00075
,
Figure pat00076
Figure pat00077
: 공칭 전단내력
Figure pat00078
Figure pat00079
: 복합탄성층이 부담하는 전단내력
Figure pat00080
Figure pat00081
: 전단철근이 부담하는 전단내력
Figure pat00082
Figure pat00083
: 설계전단내력
Figure pat00084
Figure pat00085
: 전단에 대한 강도감소계수
본 발명에 따른 구조보강용 층은 상기 하도층과 상기 복합탄성층 사이에 도포되는 중도층; 및 상기 복합탄성층에 도포되는 상도층; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
본 발명에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 본 발명에 따른 복합탄성중합체 조성물을 시공하기 위한 구조체의 표면에서 이물질을 제거하는 바탕처리단계; 및 상기 바탕처리단계를 거친 다음, 상기 구조체의 표면에 상기 복합탄성중합체 조성물을 도포하는 도장단계;를 포함하고, 상기 도장단계는, 상기 바탕처리단계를 거친 다음, 상기 구조체의 표면에 하도층을 형성하는 하도단계; 및 상기 하도단계를 거친 다음, 상기 하도층의 표면에 복합탄성층을 형성하는 복합탄성단계;를 포함하며, 상기 복합탄성층은, 상기 복합탄성중합체 조성물을 포함한다.
여기서, 상기 도장단계는, 상기 복합탄성단계에 앞서, 상기 하도층의 표면에 증도층을 형성하는 중도단계; 및 상기 복합탄성단계를 거친 다음, 상기 복합탄성층의 표면에 상도층을 형성하는 상도단계; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
본 발명에 따른 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법에 따르면, 폴리우레아에 미분말의 파이버인 유리섬유를 혼입한 복합탄성중합체 형성하고, 이를 구조체의 표면에 도포함으로써, 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 구조체의 전체표면은 물론 구조체에서 보강이 필요한 국소표면에 용이하게 도포할 수 있으므로, 경제성 및 비용 절감 효과, 도포 공정의 신속성을 나타내고, 구조체의 국소표면에 도포되더라도 외부요인들로 인해 저하된 구조체에서 복합탄성중합체가 갖는 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 유지시킬 수 있다.
또한, 폴리우레아와 유리섬유의 별도 시공 및 반복 시공에 따른 번거로움과 기능 향상에 한계가 있지만, 본 발명은 폴리우레아에 유리섬유가 혼입된 복합탄성중합체를 사용함으로써, 소요강도에 따라 도포두께의 설계 및 조절을 용이하게 하고, 보강층에서 강도 및 연성을 증진시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 구조체의 안전진단을 통해 내력을 보강할 경우, 철판 보강 또는 탄소섬유시트 보강보다 시공이 용이하고, 소요내력이 단지 보강두께에 의해 결정되므로, 경제적으로 내력보강을 실시할 수 있으며, 복합탄성중합체의 활용가치를 크게 할 수 있다. 특히, 지진으로 인한 피해가 있는 구조체(특히, 조적조, 타일 등과 같은 외부 치장용 마감재 또는 커튼월 등)의 표면에 도포됨으로써, 탈락을 충분히 방지할 수 있고, 경제적이며, 간편한 시공기법을 제안하고, 복합탄성중합체의 활용가지를 크게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 폴리우레아와 유리섬유의 혼합비율을 한정함으로써, 구조체의 표면에 복합탄성중합체 조성물을 도포할 때, 취성 재료인 구조체(특히, 콘크리트 구조물)의 휨강도, 전단강도, 연성, 방폭성능을 향상시키고, 시공이 용이하며, 공기 단축에 효율적이다. 또한, 본 발명은 폴리우레아와 유리섬유의 혼합비율을 한정함으로써, 복합탄성중합체 조성물이 복합탄성층을 형성함에 있어서, 구조체 또는 복합탄성층의 인장강도 20~30 N/mm2, 구조체 파단시 구조체 또는 복합탄성층의 신장율 350~380 %, 구조체에서 복합탄성층의 접착성능 2.2~2.5 N/mm2 이상을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은 복합탄성층의 두께를 설정함에 있어서, 보강목적에 따라 휨보강설계식과 전단보강설계식 중 어느 하나를 적용함으로써, 구조보강용 층이 도포되는 구조체의 특성에 대응하여 복합탄성층의 두께을 간편하게 조절할 수 있고, 구조보강용 층을 형성함에 있어서 재료의 오남용을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 휨보강설계식을 통해 구조체의 휨보강을 안정화시키고, 도포하고자 하는 구조체에 대응하여 휨보강두께를 간편하게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명은 전단보강설계식을 통해 구조체의 전단보강을 안정화시키고, 도포하고자 하는 구조체에 대응하여 전단보강두께를 간편하게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명은 복합탄성층의 두께를 한정함으로써, 구조체의 성능저하 상태에 대응하여 구조체의 강도 및 연성을 증진시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 하도층을 통해 구조체의 강도보강을 용이하게 하고, 하도층에 적층되는 중도층 또는 복합탄성층의 부착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 중도층을 통해 구조체의 내구성, 내균열성을 향상시키고, 하도층과 복합탄성층 사이의 부착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 복합탄성층을 통해 구조체의 성능 향상에 이바지하고, 하도층과 상도층 사이의 부착력, 중도층과 상도층 사이의 부착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상도층을 통해 구조체의 표면을 마감하는 한편, 구조체의 내후성, 내마모성, 내약품성, 내화성 등을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조보강용 층이 구조체에 도포된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조보강용 층의 상세 적층 상태를 도시한 확대단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물은 본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층 및 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법에 포함되는 것으로 설명한다.
본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)은 구조체(10)에 도포되어 구조체(10)의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)은 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체(10)의 성능을 회복시키는 한편, 지진에 대한 연성 및 저항능력을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)은 하도층(21)과 복합탄성층(23)을 포함하고, 중도층(22)과 상도층(24) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
하도층(21)은 구조체(10)의 표면에 도포된다. 여기서, 구조체(10)의 표면은 후술하는 바탕처리단계(S1)를 거쳐 표면처리가 이루어질 수 있다. 하도층(21)은 후술하는 하도단계(S21)를 통해 구조체(10)의 표면에 도포된다.
본 발명의 일 실시예에서 구조체(10)는 콘크리트 구조물로 표현하였지만, 여기에 한정하는 것은 아니고, 구조체(10)는 콘크리트 구조물, 비내력 구조물, 교량의 교각이나 보, 외부 치장용 조적조, 외벽마감재, 커튼월의 프레임 등 공지된 다양한 형태를 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 구조체(10)에는 보강이 필요한 보강부(11)가 돌출 형성될 수 있다.
복합탄성층(23)은 하도층(21)에 도포된다. 복합탄성층(23)은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물을 포함한다. 복합탄성층(23)은 후술하는 복합탄성단계(S23)를 통해 구조체(10)의 표면에서 하도층(21) 또는 중도층(22)에 도포된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물은 폴리우레아와 유리섬유의 혼합물로써, 분사 방식에 적용 가능한 구조체(10)의 내진 재료 및 구조체의 구조보강 재료이고, 구조체(10)의 성능 개선을 통해 구조체(10)의 유지 보수 작업을 개선시킬 수 있다. 좀더 자세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물은 폴리우레아의 특성(고연성, 고인성)을 향상시키고, 폴리우레아의 열화 현상을 억제 또는 방지할 수 있으며, 폴리우레아의 팽창 또는 수축 작용에 대한 저항 성능을 향상시키고, 분사 방식으로 고온 고압의 분사 기술을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물은 탄성체로 인한 내력과 연성을 개선하여 구조체(10)의 구조성능 및 내진성능 개선기능을 부여할 수 있다. 좀더 자세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물은 구조체(10)의 변형에 대한 구속 효과로 인해 구조체(10)의 내력 및 강도를 개선하고, 구조체(10)의 휨거동 및 구조성능을 개선하며, 구조체(10)의 연성 증진을 통해 구조체(10)에 내진 기능이 부여되고, 구조체(10)의 재질에 영향을 받지 않아 콘크리트는 물론 유리, 벽돌, 목재 등에 적용할 수 있으며, 지진 발생시 에너지 소산 능력을 향상시키고, 방폭성능을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물은 액상의 폴리우레아와, 폴리우레아에 혼입되는 유리섬유를 포함할 수 있다.
폴리우레아는 폴리올과 이소시아네이트의 중합으로 형성되는 프리폴리머 및 아민기를 갖는 화합물 경화제 화합물의 반응으로 이루어지는데, 바람직하게는 폴리올(30~70 wt%)과 이소시아네이트(30~70 wt%)가 반응하는 1차 반응(Urethane 반응)과, 1차 반응이 완료된 물질(30~70 wt%)과 아민화합물(30~70 wt%)과의 반응으로 구분된 고분자 화합물을 합성하도록 하는 2차 반응(Urea 반응)으로 이루어질수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 폴리우레아는 위의 설명에 한정하는 것은 아니고, 공지된 다양한 형태의 폴리우레아가 적용될 수 있다.
유리섬유는 폴리우레아에 혼입하여 구조체의 표면에 분사 및 코팅하여 구조체의 강도를 증가시키는 첨가제이다. 미분말인 유리섬유(Mill Glass Fiber)는 평균입자직경 13.5 마이크로미터, 평균길이 300 마이크로미터를 나타낼 수 있다.
일예로, 유리섬유는 폴리우레아 100 중량%를 기준으로 6~15 중량%가 혼입될 수 있다. 여기서, 유리섬유가 6 중량%보다 작게 첨가되면, 폴리우레아의 특성 향상이 미비하고, 유리섬유가 15 중량% 보다 커지면, 유리섬유가 폴리우레아의 특성을 저해하는 요소로 변화된다. 하지만, 유리섬유의 혼합비율이 한정됨으로써, 폴리우레아의 특성이 향상되어 구조체 또는 복합탄성층의 인장강도 20~30 N/mm2, 구조체 파단시 구조체 또는 복합탄성층의 신장율 350~380 %, 구조체에서 복합탄성층의 접착성능 2.2~2.5 N/mm2 이상, 좀더 자세하게는, 접착성능 2.3 N/mm2 이상을 나타낼 수 있다.
다른 예로, 유리섬유는 폴리우레아 100 체적%를 기준으로 8.5~25.5 체적%가 혼입될 수 있다. 여기서, 유리섬유가 8.5 체적%보다 작게 첨가되면, 폴리우레아의 특성 향상이 미비하고, 유리섬유가 25.5 체적% 보다 커지면, 유리섬유가 폴리우레아의 특성을 저해하는 요소로 변화된다. 하지만, 유리섬유의 혼합비율이 한정됨으로써, 폴리우레아의 특성이 향상되어 구조체 또는 복합탄성층의 인장강도 20~30 N/mm2, 구조체 파단시 구조체 또는 복합탄성층의 신장율 350~380 %, 구조체에서 복합탄성층의 접착성능 2.2~2.5 N/mm2 이상, 좀더 자세하게는, 접착성능 2.3 N/mm2 이상을 나타낼 수 있다.
이러한 유리섬유는 미세 분말 고체 형태를 나타낼 수 있다.
여기서, 유리섬유의 밀도는 0.55~0.60 g/cc 를 나타낼 수 있다. 좀더 구체적으로, 유리섬유의 밀도는 0.57~0.59 g/cc 를 나타낼 수 있다. 바람직하게, 유리섬유의 밀도는 0.58 g/cc 를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 유리섬유의 특성으로, 폴리우레아의 인장강도을 증가시키고, 폴리우레아의 신장율을 증가시키며, 폴리우레아의 수축율을 줄일 수 있다. 여기서, 유리섬유의 밀도가 최소값보다 작아지는 경우, 상대적으로 유리섬유의 크기가 커지므로 폴리우레아와 혼입된 상태에서 분사될 때, 분사노즐에서 유리섬유가 정체되어 폴리우레아와 유리섬유의 혼합비율을 변경시킬 수 있고, 유리섬유의 밀도가 최대값보다 커지면, 상대적으로 유리섬유의 크기가 작아지므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리섬유의 특성을 발휘하지 못하게 된다.
또한, 유리섬유의 수분율은 0.08 % 미만을 나타냄으로써, 폴리우레아와의 혼합을 용이하게 하고, 폴리우레아와 이형율을 최소화시킬 수 있으며, 폴리우레아와의 혼합시 유리섬유가 응집되는 것을 최소화 또는 방지할 수 있다. 하지만, 유리섬유의 수분율이 기준값을 벗어나는 경우, 폴리우레아와 혼합시 뭉침 현상이 발생되고, 폴리우레아와의 혼합을 불균일하게 할 수 있다.
이러한 복합탄성층(23)의 두께는 2~10 mm로 이루어질 수 있다. 좀더 자세하게, 복합탄성층(23)의 두께는 2~9 mm로 이루어질 수 있다. 복합탄성층(23)의 두께는 구조체(10)의 성능 저하 상태 또는 구조체(10)에 가해지는 외부요인들의 특성들에 대응하여 다양하게 설정될 수 있고, 복합탄성층(23)의 두께에 대해 2mm보다 작은 경우에는 복합탄성중합체 보강에 의한 성능개선이 무의미하며, 복합탄성층(23)의 두께에 대해 9mm 또는 10 mm보다 커지는 경우에는 도포를 수차례 실시해야 하는 시공상의 어려움이 있다.
이러한 복합탄성층(23)의 두께는 보강목적에 따라 휨보강설계식과 전단보강설계식 중 어느 하나를 통해 설정될 수 있다.
첫째, 휨보강설계식을 이용하여 휨보강 설계 프로세스를 거침으로써, 복합탄성층(23)의 두께를 설정할 수 있다.
휨보강설계식은,
Figure pat00086
를 가정할 때,
Figure pat00087
는 최소 20
Figure pat00088
이고, 다음의 (식1-1)을 만족하고,
Figure pat00089
에 대하여 다음의 (식1-2)를 만족하며,
Figure pat00090
에 대하여 다음의 (식1-3)을 만족하고, (식 1-4)의
Figure pat00091
과 기설정된
Figure pat00092
의 관계를 만족할 때까지 반복적으로
Figure pat00093
의 예상값을 수정한다. 이에 따라,
Figure pat00094
의 예상값을 통해 휨보강을 위한 복합탄성층(23)의 두께를 설정할 수 있다.
Figure pat00095
..........(식1-1)
Figure pat00096
........................(식1-2)
Figure pat00097
..........(식1-3)
Figure pat00098
........................................(식1-4)
Figure pat00099
: 복합탄성층의 도포면적
Figure pat00100
Figure pat00101
: 인장철근의 단면적
Figure pat00102
Figure pat00103
: 압축철근의 단면적
Figure pat00104
Figure pat00105
: 압축연단으로부터 콘크리트의 장방형응력블록의 높이
Figure pat00106
Figure pat00107
: 보의 폭
Figure pat00108
Figure pat00109
: 압축연단으로부터 중립축까지의 거리
Figure pat00110
Figure pat00111
: 보의 유효깊이
Figure pat00112
Figure pat00113
: 압축연단으로부터 압축철근 중심까지의 거리
Figure pat00114
Figure pat00115
: 인장연단으로부터 보강되는 복합탄성층의 도심까지의 거리
Figure pat00116
Figure pat00117
: 콘크리트 압축강도
Figure pat00118
Figure pat00119
: 복합탄성층의 인장강도
Figure pat00120
Figure pat00121
: 압축철근의 응력
Figure pat00122
Figure pat00123
Figure pat00124
: 인장철근이 항복강도
Figure pat00125
Figure pat00126
: 보의 전체 춤
Figure pat00127
Figure pat00128
: 인장철근의 중심으로부터 도포된 복합탄성층 도심까지의 거리
Figure pat00129
Figure pat00130
: 공칭 휨내력
Figure pat00131
Figure pat00132
: 설계 휨내력
Figure pat00133
Figure pat00134
: 복합탄성층의 두께
Figure pat00135
Figure pat00136
: 휨에 대한 강도감소계수
이에 따라, 휨보강설계식을 이용한 휨보강 설계 프로세스는
Figure pat00137
설정단계와,
Figure pat00138
가정단계와, 휨설정단계와,
Figure pat00139
설정단계와,
Figure pat00140
설정단계와, 휨설정비교단계를 포함할 수 있다.
(
Figure pat00141
설정단계)
본 발명의 일 실시예에 따른 구조보강용 층(20)이 설치되는 구조체(10) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 구조보강용 층(20)의 설치 위치에 대응하여
Figure pat00142
를 기설정된 값으로 설정한다.
(
Figure pat00143
가정단계)
본 발명의 일 실시예에 따른 구조보강용 층(20)이 설치되는 구조체(10) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 구조보강용 층(20)의 설치 위치에 대응하여
Figure pat00144
를 예상값으로 가정한다.
(휨설정단계)
상술한 (식1-1)에 휨관계변수를 대입하여 변수들 사이의 상관 관계를 도출한다.
(
Figure pat00145
설정단계)
상술한 (식1-2)에 휨관계변수를 대입하여 변수들 사이의 상관 관계를 도출한다.
(
Figure pat00146
설정단계)
상술한 (식1-3)에 휨관계변수를 대입하여 변수들 사이의 상관 관계를 도출한다.
(휨설정비교단계)
상술한 (식1-4)를 이용하여
Figure pat00147
Figure pat00148
과 기설정된
Figure pat00149
를 비교한다.
Figure pat00150
과 기설정된
Figure pat00151
의 관계에서 상술한 (식1-4)를 만족할 때까지 반복적으로
Figure pat00152
의 예상값을 수정한다. 이에 따라,
Figure pat00153
의 예상값을 통해 휨보강을 위한 복합탄성층(23)의 두께를 설정할 수 있다.
일예로,
Figure pat00154
과 기설정된
Figure pat00155
의 비교 결과,
Figure pat00156
과 기설정된
Figure pat00157
의 차이가 휨보강오차범위에 해당되는 경우,
Figure pat00158
가정단계에서 가정한 예상값인
Figure pat00159
를 휨보강을 위한 두께로 설정할 수 있다.
다른 예로,
Figure pat00160
과 기설정된
Figure pat00161
의 비교 결과,
Figure pat00162
과 기설정된
Figure pat00163
의 차이가 휨보강오차범위를 벗어나는 경우,
Figure pat00164
를 반복적으로 가정할 수 있다. 다시 말해,
Figure pat00165
과 기설정된
Figure pat00166
의 비교 결과,
Figure pat00167
과 기설정된
Figure pat00168
의 차이가 휨보강오차범위를 벗어나는 경우, 가정단계로 복귀하여 tp에 대한 예상값을 변경하고, 후속단계를 순차적으로 다시 실시함으로써,
Figure pat00169
과 기설정된
Figure pat00170
의 차이가 휨보강오차범위에 포함되도록 할 수 있다.
둘째, 전단보강설계식을 이용하여 전단보강 설계 프로세스를 거침으로써, 복합탄성층(23)의 두께를 설정할 수 있다.
전단보강설계식은
Figure pat00171
에 대하여 다음의 (식2-1)과 (식2-2)를 만족하고,
Figure pat00172
에 대하여 다음의 (식2-3)을 만족하며, 식 (2-4)를 만족하는
Figure pat00173
에 대한 식 (2-5)를 만족할 때까지 반복적으로
Figure pat00174
의 예상값을 수정한다. 이에 따라,
Figure pat00175
의 예상값을 통해 전단보강을 위한 복합탄성층(23)의 두께를 설정할 수 있다.
Figure pat00176
.........................(식 2-1)
Figure pat00177
...............(식 2-2)
Figure pat00178
................................(식 2-3)
Figure pat00179
.........................(식 2-4)
Figure pat00180
...............................(식 2-5)
Figure pat00181
: 전단철근의 단면적
Figure pat00182
Figure pat00183
: 보의 폭
Figure pat00184
Figure pat00185
: 보의 유효깊이
Figure pat00186
Figure pat00187
: 콘크리트 압축강도
Figure pat00188
Figure pat00189
: 복합탄성층의 인장강도
Figure pat00190
Figure pat00191
: 전단철근의 항복강도
Figure pat00192
Figure pat00193
: 복합탄성층의 두께
Figure pat00194
Figure pat00195
: 콘크리트가 부담하는 전단내력,
Figure pat00196
,
Figure pat00197
Figure pat00198
: 공칭 전단내력
Figure pat00199
Figure pat00200
: 복합탄성층이 부담하는 전단내력
Figure pat00201
Figure pat00202
: 전단철근이 부담하는 전단내력
Figure pat00203
Figure pat00204
: 설계전단내력
Figure pat00205
Figure pat00206
: 전단에 대한 강도감소계수
이에 따라, 전단보강설계식을 이용한 전단보강 설계 프로세스는
Figure pat00207
설정단계와,
Figure pat00208
설정단계와,
Figure pat00209
설정단계와, 전단설정비교단계를 포함할 수 있다.
(
Figure pat00210
설정단계)
상술한 (식2-1)과 (2-2)에 전단관계변수를 대입하여 변수들 사이의 상관 관계를 도출한다.
(
Figure pat00211
설정단계)
상술한 (식2-3)에 전단관계변수를 대입하여 변수들 사이의 상관 관계를 도출한다.
(
Figure pat00212
설정단계)
상술한 (식2-4)에 전단관계변수를 대입하여 변수들 사이의 상관 관계를 도출한다.
(전단설정비교단계)
상술한 (식2-5)를 이용하여
Figure pat00213
과 기설정된
Figure pat00214
를 비교한다.
식 (2-4)를 만족하는
Figure pat00215
에 대한 식 (2-5)를 만족할 때까지 반복적으로
Figure pat00216
의 예상값을 수정한다. 이에 따라,
Figure pat00217
의 예상값을 통해 전단보강을 위한 복합탄성층(23)의 두께를 설정할 수 있다.
중도층(22)은 하도층(21)에 도포된다. 중도층(22)에는 상도층(24)이 도포될 수 있다. 중도층(22)은 후술하는 중도단계(S22)를 통해 구조체(10)의 표면에서 하도층(21)에 도포될 수 있다.
상도층(24)은 복합탄성층(23)에 도포된다. 상도층(24)은 본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)의 표면을 마감한다. 상도층(24)은 후술하는 상도단계(S24)를 통해 구조체(10)의 표면에서 복합탄성층(23)에 도포될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)에 대한 성능 테스트 결과, 무근콘크리트의 휨부재에 적용시 취성 재료인 콘크리트에 대해 연성이 증진되는 한편, 강도가 약 58%(최대 57.5%)까지 향상되는 것이 나타나고, 철근콘크리트의 휨부재에 적용시 2배 이상의 연성이 증진하는 한편, 강도가 최대 약 26%(최대 25.17%)까지 향상되는 것이 나타난다.
또한, 본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)이 구조체(10)에 적용됨으로써, 콘크리트의 에너지 소산 능력이 향상됨을 관찰할 수 있었고, 구조체(10)에 대한 강한 구속력을 통해 구조체(10)의 내력 향상은 물론 구조체(10)의 균열 억제, 구조체(10)의 연성 증가 성능을 관찰할 수 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 구조체(10)에 본 발명의 일 실예에 따른 구조보강용 층(20)을 도포하여 구조체(10)의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 구조체(10)에 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법이 적용됨으로써, 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체(10)의 성능을 회복시키는 한편, 지진에 대한 저항능력을 개선시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 염화물이온의 침투저항성이 향상되고, 구조보강용 층(20)에서 표면의 잔갈라짐을 없애며, 내투수성 및 습기 투과성을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 종래에 비해 3단계의 보강층에서 분사식을 채택하므로, 외부요인들로 인해 넓은 면적에서 구조체(10)의 성능이 저하되더라도 시공의 간편함을 부여하고, 시공가격을 대폭 줄일 수 있으며, 공기 단축 및 인건비 단축을 초래하고, 복합탄성층(23)의 급결 성질(5분 이내, 최소 1분 이내)을 부여하며, 하도층(21) 또는 중도층(22)과의 접착성 및 상도층(24)과의 접착성이 향상되고, 분사 방식 시공에 따라 구조체(10)의 형상을 다양화할 수 있다.
일예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 구조체(10) 중 철근 콘크리트 구조물, 특히, 철근 콘크리트 구조물의 보, 기둥, 슬래브 등 구조적으로 부재력이 부족한 부분에 복합탄성중합체 조성물을 코팅하는 방법이고, 구조체(10)의 내력 보강 및 보수 공사에 적용할 수 있다. 여기서, 복합탄성중합체는 폴리우레아-이소시아네이트와 아민으로 구성되는 2액형 탄성물질을 사용할 수 있고, 여기에 미세 분말 형태의 유리섬유를 기설정된 혼합비율로 혼합 가열하고, 이것을 보강하고자 하는 부위에 고압 분사하는 형태를 나타낸다. 이에 의해 형성되는 복합탄성층(23)은 순간적으로 완전히 접착(30초 이내)되므로, 복합탄성층(23)의 경화를 신속하게 하고, 복합탄성층(23)의 두께를 안정되게 형성한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 시공성이 우수하며, 우수한 접착성능으로 구조체(10)의 사용 성능을 증대시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 미세 분말 형태의 유리섬유로 보강된 폴리우레아에 특징이 있다.
이에 따라, 폴리우레아에 유리섬유가 혼입된 복합탄성중합체는 우수한 보강 성능으로 구조체(10)의 전단 및 휨 강도를 개선하고 구조체의 균열을 억제 또는 방지하며, 구조체(10)에 가해지는 에너지 소산 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 복합탄성중합체는 우수한 내균열성으로, 구조체(10) 또는 복합탄성층(23)에서 인장강도, 신장율이 뛰어나고, 균열에 대한 대응성능의 향상 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 복합탄성중합체는 우수한 부착력으로 접촉면에서의 부착력이 기존 보강재보다 높고, 부풀음 또는 박리 등의 하자 원인이 감소되며, 부착 유지성능 및 보강 성능이 오래 유지되는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 복합탄성중합체는 빠른 시공속도로, 도포 후 5분 이내에 복합탄성층을 완전히 급결할 수 있고, 건축물에서의 사용을 용이하게 할 수 있다. 또한, 복합탄성중합체는 탁월한 시공성으로 구조체의 형상에 제약이 없이 보강이 가능하고, 시공성을 우수하게 하는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 복합탄성중합체는 인장강도, 인열강도, 내구성, 내약품성 등이 매우 우수하다. 또한, 복합탄성중합체는 도막두께(3mm, 5mm, 9mm 등)를 자유롭게 조정할 수 있고, 보강 효과 조절이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체의 시공방법은 바탕처리단계(S1)와, 도장단계(S2)를 포함할 수 있다.
<바탕처리단계(S1)>
본 발명의 일 실시예에 따른 복합탄성중합체 조성물을 시공하기 위한 구조체(10)의 표면에서 이물질을 제거한다.
구조체(10) 중 콘크리트 구조물에 대하여 신축인 경우, 콘크리트 부재는 상온(섭씨 18도 내지 섭씨 24도, 좀더 자세하게, 평균온도 섭씨 20도)이고 상대습도 80% 이하에서 최소 28일간 양생한다.
이때, 구조체(10)의 표면에서 표면함수율은 8% 이하가 되도록 건조시킴으로써, 하도층(21)과의 접착력이 저하되는 것을 방지하고, 완성된 구조보강용 층(20)에서 수분에 의한 불량 발생을 방지할 수 있다.
구조체(10)의 표면은 블라스팅, 칩핑, 그라인딩 등의 표면처리 방식을 사용하여 표면처리함으로써, 구조체(10)의 표면에서 레이턴스, 먼지, 유분 등 이물질을 완전히 제거할 수 있다.
우레탄하도의 침투가 어려운 치밀한 구조의 구조체(10)의 표면에서는 하도피막이 형성되어 부착 불량을 유발시키므로, 우레탄하도의 침투가 원활하도록 구조체(10)의 표면에서 표면처리를 충분히 실시하도록 한다.
구조체(10)의 표면에서 틈새, 흠, 균열이 심한 부분은 후프라이머공정 및 실링 공정을 부가하고, 구조체(10)의 표면을 다시 조정한 다음 후술하는 도장단계(S2)를 실시할수 있도록 한다.
<도장단계(S2)>
바탕처리단계(S1)를 거친 다음, 구조체(10)의 표면에 복합탄성중합체 조성물을 도포한다.
도장단계(S2)는 하도단계(S21)와, 복합탄성단계(S23)를 포함하고, 중도단계(S22)와 상도단계(S24) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
구분 제품명 도장방법 색상 비고
하도 우레탄하도(프라이머) B,R,S 투명 강도보강 및 부착성 향상
중도 초강력 중도제(선택) RAKE,R 모든색 내구성, 내균열성, 부착력이 우수한 도막방수재
복합탄성 복합탄성중합체 S 모든색 초속경화형으로 폴리우레아에 미세유리섬유가 혼입된 도막보강재
상도 상도 및 내화 처리 B,R,S 모든색 내후성, 내마모성, 내약품성, 내화성 등이 우수한 마감재
여기서, "B" 는 붓을 의미하고, "R" 은 롤러를 의미하며, "S" 는 분사장치를 의미하고, "RAKE" 는 갈퀴를 의미한다. 특히, 복합탄성단계(S23)에서 "S" 는 고온 및 고압의 복합탄성중합체 전용의 시공을 위한 전용스프레이장치를 의미한다. 여기서, 전용스프레이장치는 등록특허공보 제10-1942962에 개시된 "복합탄성중합체 조성물 시공장치"의 전체 또는 일부를 차용할 수 있다.
<하도단계(S21)>
바탕처리단계(S1)를 거친 다음, 구조체(10)의 표면에 하도층(21)을 형성한다.
바탕처리단계(S1)를 거친 다음, 바닥재인 우레탄하도(통상의 투명한 프라이머)를 붓, 롤러, 스프레이 등으로 구조체(10)의 표면에 충분히 흡수되도록 도포한다. 이때, 하도단계(S21)는 구조체(10)의 표면에서 부분적으로 후도막이 되지 않도록 균일하게 도포한다. 이에 따라, 하도단계(S21)는 통상 1회 또는 2회를 실시하여 구조체(10)의 표면에 우레탄하도가 충분히 흡수되도록 한다. 여기서, 하도층(21)의 두께는 약 50 마이크로미터를 나타낼 수 있다. 다른 표현으로, 하도층(21)의 두께는 복합탄성층(23)의 두께 대비 0.005~0.025의 비율을 나타낼 수 있다.
우레탄하도의 흡습이 심한 부분에는 무회석으로 추가 도포할 수 있지만, 구조체(10)의 표면에 두꺼운 도막층이 형성되지 않도록 주의한다. 하도층(21)은 구조체의 표면에서 부실한 면이 없도록 하고, 양호한 경우에는 우레탄하도의 추가 도포가 필요하지 않게 된다.
하도층(21)을 형성하고 난 다음, 우천시는 하도층(21)을 그라인딩(Grinding)하여 제거하고, 구조체(10)의 표면에서 수분을 완전히 제거(함수율 6~8% 이하)한 다음, 하도층(21)이 형성되도록 한다.
우레탄하도의 침투가 어려운 구조체(10)의 표면은 하도층(21)이 두껍게 형성되지 않도록 우레탄하도를 50% 이상 과량 희석하여 구조체(10)의 표면 내부로 침투가 용이하도록 조치한다.
구조체(10)의 표면에서 하도층(21)이 형성되지 않은 부분은 중도층(22) 또는 복합탄성층(23)을 형성할 때, 기포가 발생될 수 있으므로, 반드시 빠짐없이 도포하여야 한다.
<복합탄성단계(S22)>
하도단계(S21)를 거친 다음, 하도층(21)의 표면에 복합탄성층(23)을 형성한다. 여기서, 복합탄성층(23)에는 복합탄성중합체 조성물이 포함된다. 복합탄성단계(S23)는 상술한 전용스프레이장치를 사용할 수 있다.
여기서, 복합탄성층(23)의 두께는 약 2~10 mm, 좀더 자세하게, 2~9 mm 를 나타낼 수 있다.
형성하고자 하는 복합탄성층(23)의 주위에는 사전에 적당한 보호자재(마스킹 또는 비닐 등)로 포장하여 시공 시 오염이 없도록 하여야 한다.
하도층(21) 또는 중도층(22)을 형성하고 난 다음에는 최소 2시간 경과 후 하도층(21) 또는 중도층(22)의 오염물을 제거하여 하도층(21) 또는 중도층(22)의 마모를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 보강목적에 따라 휨보강설계식과 전단보강설계식 중 어느 하나를 이용함으로써, 복합탄성층(23)의 두께 및 소요되는 복합탄성중합체의 소모량을 정확히 계산하고, 주제의 공급에 앞서 폴리우레아와 유리섬유가 균일 혼합물이 되도록 충분히 혼합한다. 전용스프레이장치는 주제인 복합탄성중합체와 경화제를 기설정된 혼합비(1:1 비율)로 정확히 혼합하여 분사되도록 한다.
전용스프레이장치는 폴리우레아에 유리섬유가 혼입된 복합탄성중합체 전용의 스프레이 장치이고, 충돌혼합식으로 폴리우레아와 유리섬유를 혼합할 수 있다. 전용스프레이장치의 작업조건에 있어서, 플랫패턴의 노즐인 경우, 노즐구경은 0.024~0.048 inch 를 나타내고, 라운드패턴의 노즐인 경우, 노즐구경은 0.020~0.086 inch 를 나타내며, 분사압력은 2000~3000 psi 를 나타내고, 분사각도는 30~60 도 를 나타내며, 분사거리는 약 60cm 에서 오차범위를 10cm 이내로 나타내고, 포장용기 내의 주제와 경화제 온도는 각각 섭씨 10~35 도 를 나타내며, 분사를 위한 히팅온도에 대해 PTA와 PTB는 각각 섭씨 60~75 도 를 나타낼 수 있다.
통상, 포장용기 내의 주제와 경화제는 섭씨 10도 이하로 낮아지는 것을 방지해야 한다. 이에 따라, 포장용기 내의 주제와 경화제는 드럼히터를 사용하여 가온하거나, 미리 가온된 상태를 유지시킴으로써, 대기 환경에 의해 포장용기 내의 주제와 경화제의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 압력의 불균일에 의해 전용스프레이장치가 멈출 경우, PTA 온도를 PTB온도보다 섭씨 5~10도 높게 세팅하여 장치의 멈춤 현상을 방지할 수 있다. 일예로, PTA 온도가 섭씨 70도로 설정되는 경우, PTB 온도는 섭씨 60~65도로 설정할 수 있다.
구조체(10)의 표면에서 부풀음 등이 발생되는 경우, 발생 부위를 제거하거나 그라인딩을 실시한 다음, 퍼티 또는 실링제 등으로 메꿈 후 후속 도포한다.
복합탄성층(23)의 형성시 스프레이 건이나 설비 트러블로 인하여 주제 및 경화제 중 어느 하나가 과량도포 되는 경우, 오염된 부분을 닦아내고, 약품 처리한 다음, 재도장을 실시할 수 있다.
<중도단계(S23)>
복합탄성단계(S23)에 앞서, 하도층(21)의 표면에 증도층을 형성한다. 중도층(22)은 공지된 다양한 도막방수제를 사용할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에서는 복합탄성중합체에 적용된 폴리우레아를 사용할 수 있다.
여기서, 중도층(22)의 두께는 약 500 마이크로미터를 나타낼 수 있다. 다른 표현으로, 중도층(22)의 두께는 복합탄성층(23)의 두께 대비 0.05~0.25의 비율을 나타낼 수 있다.
하도층(21)을 형성하고 난 다음에는 최소 2시간 경과 후 하도층(21)의 오염물을 제거하여 하도층(21)의 마모를 방지할 수 있다.
중도층(22)의 형성시 스프레이 건이나 설비 트러블로 인하여 주제 및 경화제 중 어느 하나가 과량도포 되는 경우, 오염된 부분을 닦아내고, 약품 처리한 다음, 재도장을 실시할 수 있다.
<상도단계(S24)>
복합탄성단계(S23)를 거친 다음, 복합탄성층(23)의 표면에 상도층(24)을 형성한다. 상도층(24)은 공지된 다양한 형태의 마감재 또는 내화제를 사용할 수 있다.
복합탄성층(23)을 형성한 다음에는, 복합탄성층(23)의 표면에서 오염물을 제거하고, 상온에서 48시간 이내에 붓, 롤러, 스프레이 등을 사용하여 도포할 수 있다. 이때, 상도단계(S24)는 복합탄성층(23)의 표면에서 부분적으로 후도막이 되지 않도록 균일하게 도포한다. 이에 따라, 상도단계(S24)는 통상 1회 또는 2회를 실시하여 복합탄성층(23)의 표면을 충분히 감쌀 수 있다. 여기서, 상도층(24)의 두께는 약 50 마이크로미터를 나타낼 수 있다. 다른 표현으로, 상도층(24)의 두께는 복합탄성층(23)의 두께 대비 0.005~0.025의 비율을 나타낼 수 있다.
상도층(24)은 라인마킹 후 원하는 색상의 "폴리우레아 상도" 로 붓, 롤러, 스프레이 등을 사용하여 도포할 수 있다.
상도층(24)을 형성함에 있어서, 상도는 과잉 희석 시 색 분리 및 은폐 불량이 발생될 수 있으므로, 반드시 지정희석제로 추천 희석량을 준수하는 것이 유리하다.
이러한 도장단계(S2)를 실시함에 있어서 다음의 주의사항을 준수함으로써, 하자 예방에 이바지할 수 있다.
첫째, 자재 보관 시 직사광선이나 화인으로부터 멀리 보관한다.
둘째, 도장단계(S2)에 있어서, 분사방식을 이용하는 경우, 도포 전에 분사장치 내에서 재료를 충분히 교반시킨다. 특히, 전용스프레이장치인 경우, 제품의 온도가 섭씨 65~75도가 되었을 때 분사되도록 한다.
셋째, 도장단계(S2)에서의 소요량은 구조체(10)의 표면상태, 도포방법 및 도포조건에 따라 차이가 날 수 있으므로, 주변 조건을 고려하여 소요량을 조절한다.
넷째, 희석 시 물성에 영향을 미치므로 절대 희석하지 않는다.
다섯째, 도장단계(S2)에 사용되는 기구는 사용 후 희석제로 여러 번 세척하여 보관한다.
상술한 복합탄성중합체 조성물과 구조보강용 층 그리고 복합탄성중합체의 시공방법에 따르면, 폴리우레아에 미분말의 파이버인 유리섬유를 혼입한 복합탄성중합체를 형성하고, 이를 구조체(10)의 표면에 도포함으로써, 외부하중이나 충격 등을 포함한 외부요인들로 인해 저하된 구조체(10)의 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 구조체(10)의 전체표면은 물론 구조체(10)에서 보강이 필요한 국소표면에 용이하게 도포할 수 있으므로, 경제성 및 비용 절감 효과, 도포 공정의 신속성을 나타내고, 구조체(10)의 국소표면에 도포되더라도 외부요인들로 인해 저하된 구조체(10)에서 복합탄성중합체가 갖는 구조성능, 내진성능, 방폭성능을 유지시킬 수 있다.
또한, 폴리우레아와 유리섬유의 별도 시공 및 반복 시공에 따른 번거로움과 기능 향상에 한계가 있지만, 본 발명은 폴리우레아에 유리섬유가 혼입된 복합탄성중합체를 사용함으로써, 소요강도에 따라 도포두께의 설계 및 조절을 용이하게 하고, 보강층(20)에서 강도 및 연성을 증진시킬 수 있다.
또한, 구조체의 안전진단을 통해 내력을 보강할 경우, 철판 보강 또는 탄소섬유시트 보강보다 시공이 용이하고, 소요내력이 단지 보강두께에 의해 결정되므로, 경제적으로 내력보강을 실시할 수 있으며, 복합탄성중합체의 활용가치를 크게 할 수 있다. 특히, 지진으로 인한 피해가 있는 구조체(특히, 조적조, 타일 등과 같은 외부 치장용 마감재 또는 커튼월 등)의 표면에 도포됨으로써, 탈락을 충분히 방지할 수 있고, 경제적이며, 간편한 시공기법을 제안하고, 복합탄성중합체의 활용가지를 크게 할 수 있다.
또한, 폴리우레아와 유리섬유의 혼합비율을 한정함으로써, 구조체(10)의 표면에 복합탄성중합체 조성물을 도포할 때, 취성 재료인 구조체(특히, 콘크리트 구조물)의 휨강도, 전단강도, 연성, 방폭성능을 향상시키고, 시공이 용이하며, 공기 단축에 효율적이다. 또한, 폴리우레아와 유리섬유의 혼합비율을 한정함으로써, 복합탄성중합체 조성물이 복합탄성층(23)을 형성함에 있어서, 구조체(10) 또는 복합탄성층의 인장강도 20~30 N/mm2, 구조체(10) 파단시 구조체(10) 또는 복합탄성층(23)의 신장율 350~380 %, 구조체(10)에서 복합탄성층(23)의 접착성능 2.2~2.5 N/mm2 이상을 나타낼 수 있다.
또한, 복합탄성층(23)의 두께를 설정함에 있어서, 보강목적에 따라 휨보강설계식과 전단보강설계식 중 어느 하나를 적용함으로써, 구조보강용 층(20)이 도포되는 구조체(10)의 특성에 대응하여 복합탄성층(23)의 두께을 간편하게 조절할 수 있고, 구조보강용 층(20)을 형성함에 있어서 재료의 오남용을 방지할 수 있다.
또한, 휨보강설계식을 통해 구조체(10)의 휨보강을 안정화시키고, 도포하고자 하는 구조체(10)에 대응하여 휨보강두께를 간편하게 설정할 수 있다.
또한, 전단보강설계식을 통해 구조체(10)의 전단보강을 안정화시키고, 도포하고자 하는 구조체(10)에 대응하여 전단보강두께를 간편하게 설정할 수 있다.
또한, 복합탄성층(23)의 두께를 한정함으로써, 구조체(10)의 성능저하 상태에 대응하여 구조체(10)의 강도 및 연성을 증진시킬 수 있다.
또한, 하도층(21)을 통해 구조체(10)의 강도보강을 용이하게 하고, 하도층(21)에 적층되는 중도층(22) 또는 복합탄성층(23)의 부착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 중도층(22)을 통해 구조체(10)의 내구성, 내균열성을 향상시키고, 하도층(21)과 복합탄성층(23) 사이의 부착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 복합탄성층(23)을 통해 구조체(10)의 성능 향상에 이바지하고, 하도층(21)과 상도층(24) 사이의 부착력, 중도층(22)과 상도층(24) 사이의 부착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상도층(24)을 통해 구조체(10)의 표면을 마감하는 한편, 구조체(10)의 내후성, 내마모성, 내약품성, 내화성 등을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 구조체 20: 보강층 21: 하도층
22: 중도층 23: 복합탄성층 24: 상도층
S1: 바탕처리단계 S2: 도장단계 S21: 하도단계
S22: 중도단계 S23: 복합탄성단계 S24: 상도단계

Claims (10)

  1. 액상의 폴리우레아; 및
    상기 폴리우레아에 혼입되는 미세 분말 형태의 유리섬유;를 포함하되,
    상기 유리섬유는,
    상기 폴리우레아 100 중량%를 기준으로 6~15 중량%가 혼입되는 것을 특징으로 하는 복합탄성중합체 조성물.
  2. 액상의 폴리우레아; 및
    상기 폴리우레아에 혼입되는 미세 분말 형태의 유리섬유;를 포함하되,
    상기 유리섬유는,
    상기 폴리우레아 100 체적%를 기준으로 8.5~25.5 체적%가 혼입되는 것을 특징으로 하는 복합탄성중합체 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유리섬유의 밀도는 0.55~0.60 g/cc 를 나타내고,
    상기 유리섬유의 수분율은 0.08 % 미만을 나타내는 것을 특징으로 하는 복합탄성중합체 조성물.
  4. 구조체의 표면에 도포되는 하도층; 및
    상기 하도층에 도포되는 복합탄성층;을 포함하되,
    상기 복합탄성층은,
    제1항 또는 제2항에 기재된 복합탄성중합체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조보강용 층.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복합탄성층의 두께는,
    보강목적에 따라 휨보강설계식과 전단보강설계식 중 어느 하나를 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 구조보강용 층.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 휨보강설계식은,
    Figure pat00218
    는 최소 20
    Figure pat00219
    이고,
    Figure pat00220
    를 가정할 때, 다음의 (식1-1)을 만족하고,
    Figure pat00221
    에 대하여 다음의 (식1-2)를 만족하며,
    Figure pat00222
    에 대하여 다음의 (식1-3)을 만족하고, (식 1-4)의
    Figure pat00223
    과 기설정된
    Figure pat00224
    의 관계를 만족할 때까지 반복적으로
    Figure pat00225
    의 예상값을 수정하는 것을 특징으로 하는 구조보강용 층.
    Figure pat00226
    ..........(식1-1)
    Figure pat00227
    ........................(식1-2)
    Figure pat00228
    ..........(식1-3)
    Figure pat00229
    ........................................(식1-4)
    Figure pat00230
    : 복합탄성층의 도포면적
    Figure pat00231

    Figure pat00232
    : 인장철근의 단면적
    Figure pat00233

    Figure pat00234
    : 압축철근의 단면적
    Figure pat00235

    Figure pat00236
    : 압축연단으로부터 콘크리트의 장방형응력블록의 높이
    Figure pat00237

    Figure pat00238
    : 보의 폭
    Figure pat00239

    Figure pat00240
    : 압축연단으로부터 중립축까지의 거리
    Figure pat00241

    Figure pat00242
    : 보의 유효깊이
    Figure pat00243

    Figure pat00244
    : 압축연단으로부터 압축철근 중심까지의 거리
    Figure pat00245

    Figure pat00246
    : 인장연단으로부터 보강되는 복합탄성층의 도심까지의 거리
    Figure pat00247

    Figure pat00248
    : 콘크리트 압축강도
    Figure pat00249

    Figure pat00250
    : 복합탄성층의 인장강도
    Figure pat00251

    Figure pat00252
    : 압축철근의 응력
    Figure pat00253
    Figure pat00254

    Figure pat00255
    : 인장철근이 항복강도
    Figure pat00256

    Figure pat00257
    : 보의 전체 춤
    Figure pat00258

    Figure pat00259
    : 인장철근의 중심으로부터 도포된 복합탄성층 도심까지의 거리
    Figure pat00260

    Figure pat00261
    : 공칭 휨내력
    Figure pat00262

    Figure pat00263
    : 설계 휨내력
    Figure pat00264

    Figure pat00265
    : 복합탄성층의 두께
    Figure pat00266

    Figure pat00267
    : 휨에 대한 강도감소계수
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전단보강설계식은,
    Figure pat00268
    에 대하여 다음의 (식2-1)과 (식2-2)를 만족하고,
    Figure pat00269
    에 대하여 다음의 (식2-3)을 만족하며, 식 (2-4)를 만족하는
    Figure pat00270
    에 대한 식 (2-5)를 만족할 때까지 반복적으로
    Figure pat00271
    의 예상값을 수정하는 것을 특징으로 하는 구조보강용 층.
    Figure pat00272
    .........................(식 2-1)
    Figure pat00273
    ...............(식 2-2)
    Figure pat00274
    ................................(식 2-3)
    Figure pat00275
    .........................(식 2-4)
    Figure pat00276
    ...............................(식 2-5)
    Figure pat00277
    : 전단철근의 단면적
    Figure pat00278

    Figure pat00279
    : 보의 폭
    Figure pat00280

    Figure pat00281
    : 보의 유효깊이
    Figure pat00282

    Figure pat00283
    : 콘크리트 압축강도
    Figure pat00284

    Figure pat00285
    : 복합탄성층의 인장강도
    Figure pat00286

    Figure pat00287
    : 전단철근의 항복강도
    Figure pat00288

    Figure pat00289
    : 복합탄성층의 두께
    Figure pat00290

    Figure pat00291
    : 콘크리트가 부담하는 전단내력,
    Figure pat00292
    ,
    Figure pat00293

    Figure pat00294
    : 공칭 전단내력
    Figure pat00295

    Figure pat00296
    : 복합탄성층이 부담하는 전단내력
    Figure pat00297

    Figure pat00298
    : 전단철근이 부담하는 전단내력
    Figure pat00299

    Figure pat00300
    : 설계전단내력
    Figure pat00301

    Figure pat00302
    : 전단에 대한 강도감소계수
  8. 제3항에 있어서,
    상기 하도층과 상기 복합탄성층 사이에 도포되는 중도층; 및
    상기 복합탄성층에 도포되는 상도층;
    중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조보강용 층.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 복합탄성중합체 조성물을 시공하기 위한 구조체의 표면에서 이물질을 제거하는 바탕처리단계; 및
    상기 바탕처리단계를 거친 다음, 상기 구조체의 표면에 상기 복합탄성중합체 조성물을 도포하는 도장단계;를 포함하고,
    상기 도장단계는,
    상기 바탕처리단계를 거친 다음, 상기 구조체의 표면에 하도층을 형성하는 하도단계; 및
    상기 하도단계를 거친 다음, 상기 하도층의 표면에 복합탄성층을 형성하는 복합탄성단계;를 포함하며,
    상기 복합탄성층은,
    상기 복합탄성중합체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탄성중합체의 시공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도장단계는,
    상기 복합탄성단계에 앞서, 상기 하도층의 표면에 증도층을 형성하는 중도단계; 및
    상기 복합탄성단계를 거친 다음, 상기 복합탄성층의 표면에 상도층을 형성하는 상도단계;
    중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탄성중합체의 시공방법.
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