WO2022114821A1 - 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법 - Google Patents

강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2022114821A1
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황병열
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황병열
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Definitions

  • the present invention relates to a lightweight concrete deck having excellent strength and quality and a method for manufacturing the same, and more particularly, by embedding an FRP rod or FRP mesh made of Fiber Reinforced Plastics (FRP) into a concrete deck to improve strength and strength while being lightweight. It is of excellent quality, environmentally friendly, and does not deform even after long-term use.
  • FRP Fiber Reinforced Plastics
  • Flooring is used in our living spaces, such as sidewalks, roads, gardens, walking trails, hiking trails, and building terraces.
  • the wooden deck which is widely used as the flooring material, is an environmentally friendly material that has been used for a long time as a natural material.
  • the wooden deck is processed, dried and used with antiseptic treatment, but when exposed to rain, wind, snow, sunlight, etc. for a long period of time, deformation and corrosion occur, and the use life is short and the strength is low due to insect pests.
  • a synthetic wooden deck manufactured by synthesizing wood powder and resin is widely used as a flooring material, but it is not environmentally friendly and if used for a long time, deformation or distortion due to aging occurs, and replacement construction is required.
  • the waste produced after replacement construction contains a large amount of synthetic resin, making it difficult to treat.
  • Patent Document 0001 Republic of Korea Patent Publication No. 10-20111625 (Title of the invention: Concrete deck production method with multiple holes, 2009. 08. 09. Patent announcement)
  • Patent Document 0002 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1530351 (Title of the invention: Unreinforced steel fiber concrete-deck plate composite slab and its construction method, 2015. 06. 19. Patent announcement)
  • Patent Document 0003 Republic of Korea Registered Utility Model Publication No. 20-0455812 (Name of the design: Deck Concrete Combination Block, 2011. 09. 27. Utility Model Announcement)
  • the present invention has been devised to solve the general problems of conventional concrete decks manufactured by extrusion molding, and by embedding FRP rods or FRP meshes made of Fiber Reinforced Plastics (FRP) into concrete, light and strength
  • An object of the present invention is to provide a lightweight concrete deck with excellent strength and quality and a method for manufacturing the same, which is excellent in quality and environment-friendly, and hardly deforms even after long-term use.
  • Another object of the present invention is to provide a lightweight concrete deck with excellent strength and quality and a method for manufacturing the same, which prevents icing by embedding a constant temperature wire inside the concrete deck to keep it warm, thereby preventing slips, falls and safety accidents while walking. There is a characteristic.
  • the concrete deck molded using the forming mold is a concrete body 2 having a predetermined length, a predetermined width, and a predetermined height, and a plurality of ribs 51 and nodes embedded in the body 2 and installed on the surface.
  • the FRP rod body 5 on which 52 is formed, and the concave grooves 3 and 4 formed on both longitudinal sides of the body 2 are included, and the concrete deck 1 and the concrete deck 1 are connected to each other.
  • connecting fixture 26 Further comprising, the fixture 26 is coupled to the left and right concave grooves 3 and 4 of the concrete deck 1, respectively, and the left and right protrusions 27 that protrude left and right to connect the concrete deck 1 to each other.
  • the vertical center portion of the upper and lower protrusions 29 and 30 includes a vertical hole 32 into which the screw 31 fastened to the base material 33 is fitted.
  • the concrete deck molded using the molding frame includes a concrete body 2 having a predetermined length, a predetermined width, and a predetermined height, a FRP mesh 6 embedded in the body 2, and the body 2 Containing grooves (3) (4) formed on both sides in the longitudinal direction, the fixture 26 for connecting the concrete deck and the concrete deck to each other; Further comprising, the fixture 26 is coupled to the left and right concave grooves 3 and 4 of the concrete deck 1, respectively, and the left and right protrusions 27 that protrude left and right to connect the concrete deck 1 to each other.
  • the vertical center portion of the upper and lower protrusions 29 and 30 includes a vertical hole 32 into which the screw 31 fastened to the base material 33 is fitted.
  • the body 2 further includes a pipe 9 for inserting the constant temperature wire 8 that is installed inside the body 2, but the thickness of the pipe 9 is such that the strength of the body 2 is reinforced while protecting the constant temperature wire 8. It may be 2 mm to 20 mm.
  • the fixture has a left and right protrusion protruding from side to side and an upper and lower protrusion having a vertical protrusion so that the adjacent concrete deck connected to the left and right protrusions can be fixed to the base material.
  • the fixture has a left and right protrusion protruding from side to side and an upper and lower protrusion having a vertical protrusion so that the adjacent concrete deck connected to the left and right protrusions can be fixed to the base material.
  • the forming frame has a rectangular parallelepiped-shaped forming space or forming room to form a rectangular concrete deck having a predetermined thickness, and the upper part of the forming room is opened to facilitate installation of the FRP rod body reinforcement and FRP mesh and concrete pouring, , It is a configuration that is easy to disassemble and assemble so that the concrete deck can be repeatedly molded.
  • the forming frame includes a bottom plate in which a plurality of projections protrude upward at predetermined intervals from an upper surface in the longitudinal direction, front and rear left and right side plates coupled to the edge of the bottom plate, and clamps for supporting and fixing the coupling ends of the front and rear left and right side plates; , It includes a chin member protruding inwardly in the middle of the inner surface of the long front and rear side plates, and a molding chamber having an upper part open.
  • a coupling groove to which a coupling protrusion and a coupling protrusion are coupled is respectively formed on the edge portion of the bottom plate of the molding frame and the front and rear left and right side plates, and is coupled and assembled by male and female coupling or tenon fitting to maintain a solid assembly state, and by clamping front and rear left and right sides
  • the side plate is prevented from spreading, and after unclamping the clamp after forming is completed, the front and rear left and right side plates can be easily disassembled, so that the demolding of the cured concrete deck is easy.
  • the molding frame is composed of two left and right, but a separator is installed vertically in the middle, and two concrete decks can be molded simultaneously by forming jaw members symmetrically on both sides of the separator.
  • the method for manufacturing a lightweight concrete deck having excellent strength and quality includes: a) assembling a mold for forming a concrete deck; b) installing and binding an FRP rod to the inner space of the mold and c) 50 to 68 parts by weight of aggregate, 50 to 30 parts by weight of cement, 1 to 5 parts by weight of pigment, and a mixture of at least one of antifoaming material, high strength admixture, strength reinforcing material, long and short fibers 01 Steps of vibrating concrete mixed with ⁇ 5 parts by weight and water while inputting it into the mold; d) curing the concrete after input and vibration for 20 to 50 hours; e) Curing concrete by disassembling the mold Comprising the steps of obtaining a deck, and f) curing the demolded concrete deck for 60 to 100 hours to obtain a final concrete deck, and when the size of the aggregate is 3 to 5 mm, 50 to 60 parts by weight of the total weight are mixed, When the size of the aggregate is
  • step b) the method further includes installing the FRP rod in the inner space of the forming frame and installing a 2 mm to 20 mm thick positive-on wire insertion pipe in the inner space of the forming frame to reinforce the strength of the body.
  • the concrete deck (1) of the present invention is significantly superior to the tensile force of concrete, and the lightweight FRP rod body (5) or FRP mesh (6) having a tensile force of about three times that of general reinforcing bars is embedded in the concrete deck (1) It has excellent strength and quality, is environmentally friendly, is lightweight, and has no deformation even after long-term use.
  • the present invention has the effect of being safe for fire by manufacturing with eco-friendly flame-retardant material, toxic gas is not generated in case of fire, can be used for a long time in a nature-friendly manner after construction, and harmful substances are not discharged and waste generation can be minimized.
  • FRP rod body (5) or FRP mesh (6) used in place of general reinforcing bars in the present invention is made by dissolving natural silica sand into glass fiber, twisting it into a rope shape by twisting hundreds of strands, and immersing it in a thermosetting resin solution.
  • the weight is about 1/8, which is lightweight, and the strength is about 3 times superior, and thus a lightweight concrete deck 1 having excellent strength is obtained.
  • the present invention actively responds to the bending stress concentrated in the lower part of the concrete deck (1) by arranging the FRP rod body (5) or FRP mesh (6) under the concrete deck (1) so that the flexural strength of the concrete deck (1) is increased There is a significant improvement effect.
  • the present invention prevents icing by heat generated by a built-in constant temperature wire (8) inside a concrete deck (1) with a built-in FRP rod (5) or FRP mesh (6). It is effective in preventing falls and safety accidents.
  • the present invention is to easily and conveniently form concave grooves 3 and 4 on both longitudinal sides of the concrete deck 1 by the jaw members 19 and 20 oppositely formed on both sides of the inner surface of the forming frame 10. can have an effect.
  • the concrete (C) has high compressive strength, whereas the tensile force is small and is destroyed while causing cracks.
  • the flexural strength is greatly improved to obtain a lightweight concrete deck (1) with excellent overall strength and quality.
  • the present invention consists of a concrete deck (1) with a built-in FRP rod (5) or FRP mesh (6) with a square plate or a concrete panel (46) so that it can be used as an interior/exterior material of a building, etc. Very useful It is an invention.
  • Figure 1 A perspective view of a conventional concrete deck.
  • Figure 2 A perspective view of the concrete deck shown as an example of the present invention.
  • Figure 3 A perspective view of a concrete deck shown as another example of the present invention.
  • Figure 4 A perspective view of a concrete deck shown as another example of the present invention.
  • Figure 5 A perspective view of the FRP rod body shown as an example of the present invention.
  • Figure 6 FRP mesh perspective view shown as an example of the present invention.
  • Figure 7 FRP mesh perspective view shown as another example of the present invention.
  • Figure 8 A perspective view of the molding frame shown as an example of the present invention.
  • Fig. 9 a cross-sectional view in the width direction of the molding die shown as an example of the present invention.
  • Figure 10 A cross-sectional view of a state in which the FRP rod body is arranged in the molding frame shown as an example of the present invention.
  • Figure 11 A cross-sectional view of a state in which concrete is poured and molded into the mold shown as an example of the present invention.
  • FIG. 13 A perspective view of a molding frame shown as another example of the present invention.
  • Figure 15 A longitudinal cross-sectional view of a state in which the FRP rod body is reinforced in the molding frame shown as another example of the present invention.
  • Figure 16 A cross-sectional view of a state in which concrete is poured and molded in a mold shown as another example of the present invention.
  • Figure 17 A cross-sectional view of the molding frame shown in another example of the present invention.
  • FIG. 18 A perspective view of a fixture shown as an example of the present invention.
  • Figure 20 a plan view of the concrete deck construction state shown as an example of the present invention.
  • Figure 21 A cross-sectional view of the concrete deck construction state shown as an example of the present invention.
  • Figure 23 A cross-sectional view of the concrete deck construction state shown as another example of the present invention.
  • Figure 24 A perspective view of a concrete panel shown as another example of the present invention.
  • the concrete deck to be molded using the molding frame of the present invention the concrete body (2) having a predetermined length, a predetermined width and a predetermined height; FRP rod body (5) having a diameter of 5 to 15 mm, which is installed inside the body (2) and has a plurality of ribs (51) and nodes (52) formed on the surface; Concave grooves (3) (4) formed on both sides of the longitudinal direction of the body (2); Containing, a fixture 26 for connecting the concrete deck and the concrete deck to each other; Further comprising, the fixture 26 is coupled to the left and right concave grooves 3 and 4 of the concrete deck 1, respectively, and the left and right protrusions 27 that protrude left and right to connect the concrete deck 1 to each other.
  • the concrete body 2 contains 50 to 68 parts by weight of aggregate. and 50-30 parts by weight of cement, 1-5 parts by weight of pigment, 01-5 parts by weight of a mixture of at least one of antifoaming material, high-strength admixture, strength reinforcing material, long and short fibers, and water, molded and cured characterized in that
  • FIG. 2 is a perspective view of a concrete deck 1 shown as an example of the present invention, a body 2 having a predetermined planar area and height (thickness) and being molded of concrete C, on both longitudinal sides of the body 2 A horizontal concave groove (3) (4) formed to a predetermined depth, an FRP rod body (5) or FRP mesh (6) embedded (embedded installation) in the body (2), and a concave indentation formed on the upper surface of the body (2) and a plurality of anti-skid grooves 7 to prevent slipping of pedestrians.
  • FIG. 2 is a perspective view of the concrete deck 1 in which the FRP rod body 5 is embedded
  • FIG. 3 is a perspective view of the concrete deck 1 in which the FRP mesh 6 is embedded.
  • the main body (2) is molded and cured into concrete (C) that is sufficiently stirred by mixing 50 to 68 parts by weight of aggregate, 50 to 30 parts by weight of cement, and 1 to 5 parts by weight of pigment, and then mixing water to have an appropriate slump value. is manufactured
  • the size of the aggregate is 3 to 5 mm, 50 to 60 parts by weight of the total weight may be mixed, and if the size of the aggregate is less than 3 mm, 60 to 68 parts by weight to the total weight may be mixed.
  • the slump value is one of the scales indicating the fluidity or workability of the concrete (C). If the slump value is large, the kneading quality of the concrete (C) is improved, the workability or fluidity is improved, but the material separation is severe and the concrete (C) The strength is lowered, and if the slump value is small, the fluidity and workability when pouring the concrete (C) deteriorate, while the curing speed of the concrete deck (1) is increased.
  • Figure 4 is a perspective view of another embodiment of the present invention concrete deck (1), it is possible to install at least one or more pipes (9) into which the constant temperature wire (8) is inserted in the longitudinal direction of the main body (2).
  • two pipes (9) are buried spaced apart so that the two constant temperature wires (8) can be inserted, respectively.
  • the pipe 9 may be a metal having excellent thermal conductivity, for example, an aluminum pipe or a copper pipe that can effectively conduct heat generated from the constant temperature wire 8 to the concrete body 2 have.
  • the terminal 8a of the constant temperature wire 8 is connected in series with the terminal 8a of the constant temperature wire 8 of the adjacent concrete deck 1, connected in parallel, or connected in series and parallel to the next power supply line. It is connected or connected to a power supply line having a controller to control the temperature and control ON/OFF.
  • a hollow or longitudinally open space 9a of a size slightly larger than the outer shape of the positive temperature wire 8 is formed so that the positive temperature wire 8 can be easily inserted. is the same as or similar to the shape of the constant temperature wire (8), and effectively transfers heat generated in the constant temperature wire (8) to the body (2).
  • the thickness of the pipe 9 may be 2 mm to 20 mm so as to reinforce the strength of the body 2 while protecting the constant temperature wire 8, and since the body 2 is embedded in the concrete, the entire body 2 is Strength, especially flexural strength, is further reinforced and improved.
  • the FRP rod (5) is a rod type molded from FRP, and is a rod (rod-shaped object) having ribs 51 and nodes 52 on the surface like a deformed reinforcing bar as shown in FIG. 4, and the ribs 51 and nodes Since the concrete poured by (52) is well combined, the concrete adhesion strength is improved more than twice compared to round reinforcing bars, etc., and the bending strength of the main body (2) is greatly improved.
  • the FRP mesh 6 is also configured so that the horizontal bar and the vertical bar formed of FRP are orthogonal as shown in FIG. 5, and the part where the horizontal bar and the vertical bar are orthogonal is joined (bonded) or crossed as shown in FIG. 6, and by the lattice structure
  • the strength of the body (2), especially the bending strength, is greatly improved.
  • FRP which is the main material of the FRP rod body 5 or FRP mesh 6, is molded and manufactured with fiber-reinforced plastic (FRP: Fine Reinforced Polymer). A lightweight concrete deck 1 with little deformation is obtained.
  • the FRP Fiber Reinforced Plastics
  • the FRP is a plastic-based composite material reinforced with glass and carbon fibers, and is a high-performance, high-functional material having excellent light weight, corrosion resistance, moldability, and the like.
  • FRP has excellent mechanical properties, corrosion resistance of plastics and excellent moldability, and its application range is wide as a lightweight structural material.
  • the FRP rod body (5) or FRP mesh (6) of the present invention is made by dissolving silica sand, a natural material, into a glass fiber, twisting hundreds of strands of it into a rope shape, and immersing it in a thermosetting resin solution. It is lightweight with a weight of 1/8, and it is possible to obtain an FRP rod body 5 or FRP mesh 6 having about three times or more strength compared to general reinforcing bars.
  • the FRP rod body 5 or FRP mesh 6 is a composite of fiber and resin, and the fiber mainly used is a unidirectional continuous fiber, glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, At least one or more may be used, such as basalt fiber (Basalt fiber).
  • Basalt fiber Basalt fiber
  • Each material can be selectively used according to the required flexural strength of the deck material, and as a replacement for the wooden deck and composite wooden deck currently used as a deck material for sidewalks and pedestrians, a FRP rod body made of cheap glass fiber as the main material (5 ) or FRP mesh (6) is preferably used.
  • the concrete deck of the present invention was vibration-molded using a mold 10 to have a length (L) of 1,000 mm ⁇ width (W) of 160 mm ⁇ height (H) of 30 mm and then cured at room temperature of 20°C to 30°C for several days.
  • L 1,000 mm ⁇ width
  • H height
  • KCL Korea Construction Living Environment Testing Institute
  • the strength of the general wooden deck is 4,000N (MPa) and the general extruded concrete deck is 2,400N, whereas the concrete deck (1) of the present invention has a high strength and light weight FRP rod (5) or FRP mesh.
  • FRP rod (5) or FRP mesh By (6), a flexural strength of 9,000 ⁇ 10,000N was obtained.
  • the concrete deck (1) of the present invention reinforced with the FRP rod body (5) or the FRP mesh (6) had 225 to 25 times superior flexural strength compared to the general wooden deck, and the flexural strength was 375 to 416 compared to the general extruded concrete deck. It can be seen that the fold is excellent, and it can be seen that the flexural strength of the concrete deck 1 of the present invention is significantly superior to that of the two product groups.
  • the concrete deck (1) of the present invention is molded by a mold (10).
  • the forming frame 10 has a rectangular parallelepiped-shaped forming space or forming room 101 to form a rectangular concrete deck 1 having a predetermined thickness, and the reinforcement of the FRP rod body 5 and the FRP mesh 6
  • the upper part of the forming chamber 101 is opened to facilitate the installation and pouring of the concrete (C), and it is a configuration that is easy to disassemble and assemble so that the concrete deck (1) can be repeatedly molded.
  • FIG. 8 is a perspective view of an assembled state of the forming mold 10 shown as an example of the present invention, and a bottom plate 12 in which a plurality of protrusions 11 protrude upward at predetermined intervals on the upper surface in the longitudinal direction, and the bottom plate ( 12) Clamps for supporting and fixing the coupling ends of the front and rear left and right side plates 13, 14, 15, and 16 coupled to the edge of the front and rear left and right side plates 13, 14, 15, and 16 ( 17) and a chin member 19 and 20 protruding inwardly from an approximately middle portion of the inner surface of the long front and rear side plates 13 and 14, the bottom plate 12 and the front and rear left and right side plates 13 (14), (15) and (16) the molding room 101 surrounded by the upper part is opened so that the reinforcement of the FRP rod body (5) or the installation of the FRP mesh (6) and the concrete (C) pouring are easy.
  • Concave grooves 3 and 4 are automatically formed on both longitudinal sides of the concrete body 2 cast and cured by the protrusion structure of the jaw members 19 and 20, and the FRP rod body 5 or It is a member serving also as a function in which the edge part of the FRP mesh 6 is put on and supported.
  • coupling protrusions 12a, 13a, 14a, 15a, 16a and coupling protrusions 13a ( 14a) (15a), (16a) are respectively formed in the coupling grooves are coupled and assembled in a male-female coupling or tenon fitting to maintain a solid assembly state as well as the front and rear left and right side plates 13, 14 by clamps 17 (15) (16) is prevented from spreading, and after the molding is completed, the clamp 17 is unclamped and the front and rear left and right side plates 13, 14, 15, and 16 can be easily disassembled, so that the cured The concrete deck 1 can be easily demolded.
  • the clamp 17 includes a fixing portion 17c fixed to the outer surfaces of the front and rear left and right side plates 13, 14, 15 and 16, respectively, and a connecting ring 17b that is shaft-coupled to the fixing portion 17c.
  • One end and the connecting ring (17b) includes a locking member (17a) shaft-coupled to the other end.
  • the molding frame 10 has a rectangular parallelepiped shape so that the concrete deck 1 can be molded and has a configuration that can be easily disassembled/assembled, and the upper part is the concrete (C) and the FRP rod body (5) or the FRP mesh (6) to be installed open to allow
  • the mold 10 may be made of a metal or hard synthetic resin plate material that is easy to disassemble and assemble and has excellent strength.
  • a plurality of upward projections 11 are formed on the upper surface of the bottom plate 12, so that an anti-skid groove 7 having the same shape as the projection 11 is formed on the upper surface of the concrete deck 1 to be molded and cured. formed at predetermined intervals.
  • the protrusion 11 has a predetermined height L1 and a predetermined width W1, and is formed to become narrower as it rises to facilitate demolding after molding.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the molding die 10 in the width direction
  • FIG. 10 is a support bar 18 on the upper surface of the jaw members 19 and 20 protruding from the inner surfaces of the front and rear side plates 13 and 14. Installed at a predetermined interval, arranged (reinforced) a plurality of FRP rods 5 on the upper surface of the support rod 18 at predetermined intervals, and then bound with a binding wire 21 to prevent the FRP rods 5 from flowing.
  • the base 24 supporting the bottom plate 12 is vibrated with the vibrating means 25 while pouring and pouring concrete C into the open forming chamber 101 as shown in FIG. 11 in the state
  • the entire forming mold 10 is As the concrete (C) is compacted while vibrating, it is formed into a high-density concrete deck (1).
  • the vibrating means 25 may be not only the base 24 but also the vibration means for vibrating the concrete C by being put in the inside of the concrete C or the inside of the molding room 101. is available.
  • the concrete deck (1) that has been temporarily (temporarily) cured for a predetermined time for example, at room temperature of 20-30°C for 8-30 hours is demolded from the mold 10, and then at 20-30°C. It is used after fully curing at room temperature for several days.
  • the fully cured concrete deck (1) is used upside down so that the non-slip groove (7) is located on the upper side, and accordingly, the slip of the pedestrian is prevented by the non-slip groove (7). , demolding from the mold 10 is also easy.
  • the concave grooves 3 and 4 formed on both longitudinal sides of the concrete deck 1 and the middle of the concrete deck 1 It is formed at the height and is also a fixing groove when fixing to the base material.
  • the FRP rod body (5) or FRP mesh (6) which is reinforced on the upper surface of the jaw members (19, 20), is turned over when the concrete deck (1) is turned over after molding and curing It is located in the lower part of the concave grooves (3) and (4), and since it actively responds to the bending stress concentrated in the lower part of the concrete deck (1), the bending strength of the concrete deck (1) is greatly improved.
  • the present invention utilizes a property that is significantly superior to the compressive force than the tensile force of concrete and the strong tensile force (about 3 times that of general reinforcing bars) of the FRP rod body 5 or FRP mesh 6 to the lower part of the concrete deck 1 FRP rod body (5) or by arranging the FRP mesh (6) to be positioned, a lightweight concrete deck (1) with excellent strength, particularly flexural strength, is manufactured with a minimum material structurally and mechanically.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the forming die 10b according to another embodiment of the present invention, comprising two left and right forming die 10, with a separator 48 vertically installed in the middle, and jaw members on both sides of the separator 48 (19) (20) by forming a symmetrical form shows that two concrete decks (1) can be formed at the same time.
  • FIGS. 15 and 16 are views of another embodiment of the forming die 10a, in which at least one or more support pieces 22 and 23 are installed on the inner surfaces of the left and right plates 15 and 16 of the forming die 10a inward.
  • FIG. 13 is a perspective view of the forming die 10a
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the forming die 10a
  • FIG. 15 is a longitudinal direction forming die 10 in a state in which the FRP rod body 5 is supported.
  • 16 is a cross-sectional view of the width direction forming frame 10 in a state in which the concrete (C) is poured.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the mold 10c shown in another embodiment, at least one support piece 22 ( 23) is composed of two left and right, but the separator 49 is installed vertically in the middle, and the jaw members 19 and 20 are symmetrically formed on both sides of the separator 49 to form two concrete decks ( It shows that 1) can be molded at the same time.
  • FIG. 18 and 19 show a fixture 26 used when fixing the concrete deck 1, which are sequentially arranged, to the base material 33, and FIG. 18 is a circular shape, and FIG. 19 is a rectangular shape. it is composed
  • the fixture 26 is coupled to the left and right concave grooves 3 and 4 of the adjacent concrete deck 1, respectively, to connect the concrete deck 1 to each other with left and right protrusions 27, 28 and , is connected to the left and right protrusions 27 and 28 and has a “+” shape having upper and lower protrusions 29 and 30 so that the adjacent concrete deck 1 can be fixed to the backing material 33 .
  • the fixture 26 has a sufficient length and width to be sufficiently coupled to the concave grooves 3 and 4 formed in the concrete deck 1, and the vertical center of the upper and lower protrusions 29 and 30 has a base material ( 33) is formed with a vertical hole 32 into which the bolt or screw 31 is fitted, and is coupled to the fixture 26 by the screw 31 fastened to the base material 33 as shown in FIGS. 21 and 22.
  • the left and right concrete decks (1) are fixed to the base material (33).
  • a cushioning material 34 such as a rubber plate is inserted between the concrete deck 1 and the base material 33 and fixed, the impact is buffered even when a pedestrian walks on the concrete deck 1 .
  • the base material 33 is installed at least two or more spaced apart as shown in FIGS. 20 and 21 , so that the concrete deck 1 is fixed, and the bottom surface of the plurality of base materials 33 is the upper part of the lower frame 35 . After being in contact with the surface, it is fixed with the bracket 36 and the fastening member 37, and the lower frame 35 is in contact with the upper surface of the vertical frame 38 and then fixed with the bracket 39 and the fastening member 40, and is vertical The lower surface of the frame 38 is in contact with the foundation concrete 41 buried in the ground GL, and then is fixed with the bracket 42 and the fastening member 43 .
  • the concrete deck 1 is positioned in a right angle (orthogonal) direction to the upper surface of the plurality of base materials 33 installed in parallel, but is fixed by the fixture 26.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention, using the bracket 36, the fastening member 37, and the anchor bolt 44, the concrete deck 1 on the surface and/or the floor 45 of various structures on the top It shows that the fixed base material 33 can be fixedly installed.
  • FRP rod body (5) or FRP mesh (6) of the present invention composed of a panel 46 in the form of a square plate to be used as an interior/exterior material for a building having characteristics of light weight and high strength It is configured to be able to
  • Table 2 compares the tensile strength, specific gravity, and specific strength of each material (by material) compared to general reinforcing bars.
  • the FRP rod body 5 is a rod-shaped object having a diameter of 5 to 15 mm in which a plurality of ribs 51 and nodes 52 are formed on the surface (outer periphery) like a deformed reinforcing bar, and reinforcement is placed under the concrete deck 1
  • 5 to 10 pieces (15 to 30 mm spacing) of FRP rods 5 are arranged in the longitudinal direction, and the supporting rods 18 in the width direction supported on the jaw members 19 and 20 are 100 to 300 mm apart.
  • the cross section of the FRP rod body 5 and the support rod 18 is tied and fixed, and the FRP mesh 6 is a 2-5 mm diameter FRP rod body horizontally. It is manufactured to have a mesh of 10 to 100 mm in length, respectively, and to be buried under the concrete deck (1).
  • Table 3 below compares the characteristics of general metal reinforcing bars and FRP rods 5, and the FRP rods 5 of the present invention have a semi-permanent lifespan without oxidative corrosion, and also have a tensile strength three times higher than those of general metal reinforcing bars. It has a light weight (lightness) about 1/8 of its strength, has strong resistance to chlorine ions and chemical exposure, is an insulator with extremely low thermal conductivity, has resistance to electric/magnetic fields and radiation, and is light in weight. There is a reduction in transportation and storage costs and convenience of movement, and the easy and quick installation in the field shortens the working time and reduces the construction cost.
  • the present invention it is possible to easily form a high-strength concrete deck (1) product using the FRP rod body (5) or the FRP mesh (6), and it is possible to reduce the molding cost and construction cost, and the life is semi-permanent because it is not oxidized. and a large amount of SiO2 is mixed in concrete (C).
  • Synthetic Wood Tech which is manufactured from general synthetic wood, 40-50% of wood flour and 60-50% of PP and PE chips are mixed and molded.
  • Table 4 below exemplifies the mutually corresponding diameters (or thicknesses) of general metal reinforcing bars and FRP rods 5.
  • the diameter (thickness) is larger than that of general metal reinforcing bars at the same or similar strength. Not only can it be reduced, but it is also lightweight with about 1/8 the weight (kg) of general reinforcing bars.
  • the concrete deck (1) of the present invention is molded in an inverted state when molding with a mold (10).
  • the non-slip groove 7 formed by the protrusion 11 of the bottom plate 12 of the molding die 10 is located under the molding die 10 when molding, but when it is turned over after demolding, the non-slip groove ( The part where 7) is formed becomes the upper part that the pedestrian walks on.
  • the concrete deck (1) of the present invention is a concrete product having a predetermined length (L), a predetermined width (W), and a predetermined height (H), and for strength reinforcement, instead of metal rebar or metal mesh, FRP rod body 5 or FRP mesh (6) is built-in (embedded) used.
  • the concrete deck 1 of the present invention is composed of a long horizontal portion, a short width W, and a thickness of a predetermined height H, as illustrated in FIG. 2 , and an FRP rod body inside (5) or FRP mesh (6) is built-in to greatly improve the flexural strength.
  • the concrete deck 1 is molded and cured, and the manufacturing process is as follows.
  • the method may further include installing the FRP rod in the inner space of the forming frame and installing a positive temperature wire insertion pipe in the inner space of the forming frame.
  • an FRP mesh may be installed in the inner space of the forming frame instead of the FRP rod.
  • FRP used for the FRP rod body (5) or FRP mesh (6) of the present invention is a material that has been attempted to fundamentally solve the corrosion problem of reinforcement bars in reinforced concrete structures. Concrete adhesion performance is greatly secured.
  • the present invention is made of eco-friendly flame-retardant material, so it is safe for fire, does not generate toxic gas in case of fire, and can be used for a long time in a nature-friendly manner after construction, and harmful substances are not discharged and waste generation can be minimized.
  • the present invention utilizes the strong tensile force (about 3 times that of general reinforcing bars) of the FRP bar body (5) or FRP mesh (6), which has superior compressive force than the tensile force of concrete (C), to the lower center of the deck material ( 5) or by arranging the FRP mesh (6), the concrete deck (1) with high strength can be manufactured with the minimum material structurally and mechanically.
  • a constant temperature wire (8) can be built inside, so that the problem of freezing in winter is solved, so It can be used effectively in problem areas.
  • the heat conduction coefficient is only 1/100 of that of iron (iron: 46 FRP: 035 (w/m °C), and By preventing heat from escaping, it has good thermal efficiency and can prevent icing in the winter with little power, thereby preventing slipping while walking and consequent falls or safety accidents.
  • the configuration of the pipe 9 and the constant temperature wire 8 can be omitted.
  • the configuration of the pipe 9 and the constant temperature wire 8 can be omitted.
  • Concrete (C) has a high compressive strength, while its tensile strength is small, causing cracks and destruction. Therefore, in the present invention, by reinforcing the FRP rod body 5 or FRP mesh 6 having high tensile strength to be located below the center (horizontal center) of the body 2, sufficient deformation performance for the concrete (C) body 2 Overload strength is ensured, and in particular, the flexural strength is greatly improved to obtain a lightweight concrete deck 1 having excellent overall strength and quality.
  • the concrete deck 1 has significantly superior compressive force than the tensile force of concrete, and has about three times the tensile force of general reinforcing bars.
  • a lightweight FRP rod (5) or FRP mesh (6) in the concrete deck (1), it has excellent strength and quality, is environmentally friendly, is lightweight, has no deformation even after long-term use, and is an eco-friendly flame retardant material It is safe against fire, does not generate toxic gas in case of fire, can be used for a long time in an eco-friendly manner after construction, and has the effect of minimizing the generation of waste without emitting harmful substances.
  • FRP mesh (6) is manufactured by dissolving natural silica sand into glass fiber, twisting hundreds of strands into a rope, and immersing it in a thermosetting resin solution. It is lightweight, and the strength is about three times superior, and therefore, it has the effect of obtaining the lightweight concrete deck 1 having excellent strength, so it is an invention with very high industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)으로 제조한 FRP 봉체 또는 FRP 메쉬를 내장시켜 가벼우면서 강도와 품질이 우수하고 환경친화적이며 장기간 사용에도 변형이 거의 없고 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 소정 길이와 소정 폭과 소정 높이를 가지는 콘크리트(C) 본체(2)와, 본체(2) 내부에 배근되는 FRP 봉체(5)와, 본체(2)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4)을 포함한다. 상기 FRP 봉체(5) 대신 FRP 메쉬(6)를 사용할 수 있다. 상기 본체(2) 내부에 매입 설치되는 정온전선(8) 삽입용 파이프(9)를 더 포함한다. 상기 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 때 사용하는 고정구(26)를 더 포함한다. 본 발명 콘크리트 데크 제조방법은, a) 콘크리트 데크를 성형하는 성형틀을 조립하는 단계와, b) FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치 및 결속하는 단계와, c) 콘크리트를 성형틀에 투입하면서 진동시키는 단계와, d) 투입 및 진동이 끝난 콘크리트를 20~50시간 양생하는 단계와, e) 성형틀을 분해시켜 양생된 콘크리트 데크를 얻는 단계와, f) 콘크리트 데크를 60~100시간 양생시켜 최종 콘크리트 데크를 얻는 단계를 포함한다. 상기 b) 단계에서, FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치함과 더불어 정온전선 삽입용 파이프를 성형틀 내부 공간에 설치하는 단계를 더 포함한다.

Description

강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법
본 발명은 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)으로 제조한 FRP 봉체 또는 FRP 메쉬를 콘크리트 데크에 내장시켜 가벼우면서 강도와 품질이 우수하고 환경친화적이며 장기간 사용에도 변형이 없도록 한 것이다.
우리의 생활공간인 보도, 도로, 정원, 산책로, 등산로, 건물테라스 등에는 바닥재가 사용되고 있다. 상기 바닥재로 널리 쓰이고 있는 목재데크는 천연의 소재로 오래동안 사용되어 온 환경친화적인 소재이다.
상기 목재데크는 가공, 건조 및 방부처리되어 사용되고 있으나 비바람이나 눈, 햇빛 등에 장기간 노출되면 변형과 부식이 발생하며 곤충 등에 의한 충해로 사용 수명이 짧고 강도도 낮은 단점이 있다.
상기 목재데크의 단점을 보완시킨 것으로 목재 분말과 수지를 합성시켜 제조한 합성목재데크가 바닥재로 많이 사용되고 있으나, 환경친화적이지 못하며 오래 사용하면 경년변화 등에 의한 변형이나 뒤틀림이 발생되어 교체공사가 필요하며, 교체공사 후에 나오는 폐기물에는 다량의 합성수지가 포함되어 있어 처리가 난감한 실정이다.
최근에는 목재데크에 비해 내구성 및 강도가 우수하고 유지보수가 쉽도록 콘크리트로 성형한 콘크리트 데크가 개발 및 사용되고 있다.
예컨대, 특허문헌 1에 제시한 등록특허공보 제10-2011626호(발명의 명칭: 다수개의 홀이 형성된 콘크리트 데크 생산방법)의 경우 직사각형의 콘크리트 데크(CD)를 압출성형방식으로 제조하고 있으나, 압출성형 특성 상 설비비와 제조원가가 고가이고, 금형 마모를 방지하고 콘크리트 데크의 우수한 표면을 얻기 위하여 분말로 된 규사를 골재로 사용해야 하는 제약이 따르며, 길이방향으로 다수개의 홀(P)을 형성하여 콘크리트 소모를 줄이면서 경량화를 도모하고 있으나, 콘크리트 데크의 강도를 향상시키기 어려운 구조여서 강도, 특히 휨강도가 크게 떨어지는 등의 여러 문제점이 있었다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 제10-2011625호(발명의 명칭: 다수개의 홀이 형성된 콘크리트 데크 생산 방법, 2009. 08. 09. 특허공고)
(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 제10-1530351호(발명의 명칭: 무근 강섬유 콘크리트-데크플레이트 합성슬래브 및 그 시공 방법, 2015. 06. 19. 특허공고)
(특허문헌 0003) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0455812호(고안의 명칭: 데크 콘크리트 결합 블록, 2011. 09. 27. 실용신안공고)
본 발명은 압출 성형방식으로 제조되는 종래 콘크리트 데크의 제반적인 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)으로 제조한 FRP 봉체 또는 FRP 메쉬를 콘크리트에 내장시켜 가벼우면서 강도와 품질이 우수하고 환경친화적이며 장기간 사용에도 변형이 거의 없어 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 데크 내부에 정온전선을 내장시켜 보온되게 함으로써 결빙이 방지되어 보행시의 미끄러짐이나 낙상 및 안전사고 등이 방지되고 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법을 제공함에 특징이 있다.
본 발명에서 성형틀을 이용하여 성형되는 콘크리트 데크는, 소정 길이와 소정 폭과 소정 높이를 가지는 콘크리트 본체(2)와, 본체(2) 내부에 매입 설치되고 표면에 복수의 리브(51)와 마디(52)가 형성되는 FRP 봉체(5)와, 본체(2)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4)을 포함하고, 상기 콘크리트 데크(1)와 콘크리트 데크(1)를 서로 연결하는 고정구(26); 를 더 포함하되, 상기 고정구(26)는, 콘크리트 데크(1)의 좌우 요입홈(3)(4)에 각각 결합되어 콘크리트 데크(1)를 서로 연결할 수 있도록 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부(27)(28)와, 좌우 돌출부(27)(28)에 연결되고 이웃하는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부(29)(30)를 갖는 "+" 형상이고, 상하 돌출부(29)(30)의 수직 중앙부에는 하지재(33)에 체결되는 스크류(31)가 끼워지는 세로구멍(32)을 포함한다.
상기 성형틀을 이용하여 성형되는 콘크리트 데크는, 소정 길이와 소정 폭과 소정 높이를 가지는 콘크리트 본체(2)와, 본체(2) 내부에 매입 설치되는 FRP 메쉬(6)와, 본체(2)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4)을 포함하고, 상기 콘크리트 데크와 콘크리트 데크를 서로 연결하는 고정구(26); 를 더 포함하되, 상기 고정구(26)는, 콘크리트 데크(1)의 좌우 요입홈(3)(4)에 각각 결합되어 콘크리트 데크(1)를 서로 연결할 수 있도록 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부(27)(28)와, 좌우 돌출부(27)(28)에 연결되고 이웃하는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부(29)(30)를 갖는 "+" 형상이고, 상하 돌출부(29)(30)의 수직 중앙부에는 하지재(33)에 체결되는 스크류(31)가 끼워지는 세로구멍(32)을 포함한다.
상기 본체(2) 내부에 매입 설치되는 정온전선(8) 삽입용 파이프(9)를 더 포함하되, 상기 파이프(9)의 두께는 정온전선(8)을 보호하면서 본체(2) 강도가 보강되도록 2㎜~20㎜ 일 수 있다.
상기 콘크리트 데크를 서로 연결하는 고정구를 더 포함하되, 상기 고정구는 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부와, 좌우 돌출부에 연결되는 이웃하는 콘크리트 데크를 하지재에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부를 갖는 "+" 형상임을 특징으로 할 수 있다.
상기 성형틀은, 소정 두께를 갖는 직사각형의 콘크리트 데크를 성형할 수 있도록 직육면체 형상의 성형공간 또는 성형실을 가지며, FRP 봉체의 배근과 FRP 메쉬의 설치 및 콘크리트 타설이 쉽도록 성형실 상부가 개방되며, 콘크리트 데크를 반복 성형할 수 있도록 분해 조립이 용이한 구성이다.
상기 성형틀은, 길이방향 상부면에 복수의 돌기가 소정 간격으로 상향 돌출되는 바닥판과, 바닥판의 가장자리 부분에 결합되는 전후좌우 측판과, 전후좌우 측판의 결합단부를 지지 및 고정시키는 클램프와,길이가 긴 전후측판의 내측면의 중간부분에 내향 돌출되는 턱부재와, 상부가 개방되는 성형실을 포함한다.
상기 성형틀의 바닥판과 전후좌우 측판의 가장자리 부분에는 결합돌부 및 결합돌부가 결합되는 결합홈이 각각 형성되어 암수결합 또는 장부맞춤식으로 결합 및 조립되어 견고한 조립상태가 유지되고, 클램프에 의해 전후좌우 측판의 벌어짐이 방지되며, 또한 성형이 완료된 후에는 클램프를 언클램핑시킨 다음 전후좌우 측판을 쉽게 분해시킬 수 있어서 양생된 콘크리트 데크의 탈형이 쉽도록 구성된다.
상기 성형틀은 좌우 2개로 구성하되 중간에 격리판을 세로로 설치하고, 격리판의 양측면에 턱부재를 대칭 형성하여 2개의 콘크리트 데크를 동시에 성형할 수 있다.
본 발명에서 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 제조방법은, 콘크리트 데크 제조방법에 있어서, a) 콘크리트 데크를 성형하는 성형틀을 조립하는 단계와, b) FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치 및 결속하는 단계와, c) 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도 혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 교반된 콘크리트를 성형틀에 투입하면서 진동시키는 단계와, d) 투입 및 진동이 끝난 콘크리트를 20~50시간 양생하는 단계와, e) 성형틀을 분해시켜 양생된 콘크리트 데크를 얻는 단계와, f) 탈형된 콘크리트 데크를 60~100시간 양생시켜 최종 콘크리트 데크를 얻는 단계 를 포함하고, 상기 골재의 크기가 3~5mm인 경우 전체 중량부의 50~60 중량부로 혼합되고, 상기 골재의 크기가 3mm 미만인 경우 전체 중량부의 60~68 중량부로 혼합됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 b) 단계에서, FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치함과 더불어 본체 강도가 보강되도록 2㎜~20㎜ 두께의 정온전선 삽입용 파이프를 성형틀 내부 공간에 설치하는 단계를 더 포함한다.
상기 콘크리트 데크 제조방법에 있어서, a`) 콘크리트 데크를 성형하는 성형틀을 조립하는 단계와, b`) FRP 메쉬를 성형틀 내부 공간에 설치 및 결속하는 단계와, c`) 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도 혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 교반된 콘크리트를 성형틀에 투입하면서 진동시키는 단계와, d`) 투입 및 진동이 끝난 콘크리트를 20~50시간 양생하는 단계와, e`) 성형틀을 분해시켜 양생된 콘크리트 데크를 얻는 단계와, f`) 탈형된 콘크리트 데크를 60~100시간 양생시켜 최종 콘크리트 데크를 얻는 단계를 포함하고, 상기 골재의 크기가 3~5mm인 경우 전체 중량부의 50~60 중량부로 혼합되고, 상기 골재의 크기가 3mm 미만인 경우 전체 중량부의 60~68 중량부로 혼합됨을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 콘크리트 데크(1)는 콘크리트의 인장력보다 압축력이 월등히 우수하고, 일반 철근보다 약 3배의 인장력을 가진 경량의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 콘크리트 데크(1)에 내장시켜 보강함으로써 강도와 품질이 우수하고 환경친화적이며, 경량이고, 장기간 사용에도 변형이 없는 효과가 있다.
본 발명은 친환경 난연자재로 제조함으로써 화재에 안전하고 화재 발생시 유독가스가 발생하지 않으며 시공 후 자연친화적으로 장기간 사용이 가능하며 유해물질이 배출되지 않고 폐기물 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 일반 금속철근 대신 사용되는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)는 천연의 규사를 용해시켜 유리 형태의 섬유로 만들고 그것을 수백가닥 꼬아 로프 형태로 만들고 열경화성수지용액에 침적시켜 제조한 것으로, 일반 금속철근 대비 무게는 약 1/8로 경량이며, 강도는 약 3배 우수하며, 따라서 강도가 우수한 경량 콘크리트 데크(1)가 얻어지는 효과가 있다.
본 발명은 콘크리트 데크(1) 하부에 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)가 위치하도록 배치함으로써 콘크리트 데크(1) 하부에 집중되는 휨응력에 적극적으로 대응하게 되므로 콘크리트 데크(1)의 휨강도가 크게 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 내장한 콘크리트 데크(1) 내부에 정온전선(8)이 내장되어 있어 발생되는 열(熱)에 의해 결빙이 방지되므로 보행자의 미끄러짐이나 그에 따른 낙상이나 안전사고 등이 방지되는 효과가 있다.
본 발명은 성형틀(10)의 내측면 양측에 대향 형성되는 턱부재(19)(20)에 의해 콘크리트 데크(1)의 길이방향 양측면에 요입홈(3)(4)을 쉽고 편리하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
한편, 콘크리트(C)는 높은 압축강도를 가진 반면, 인장력(引張力)이 작아 균열을 일으키면서 파괴되므로, 본 발명에서는 높은 인장강도를 가진 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)로 콘크리트 데크(1)를 보강함으로써 충분한 변형성능과 내력(耐力)이 확보될 뿐 아니라, 특히 휨강도가 크게 향상되어 전체 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크(1)가 얻어지는 효과가 있다.
본 발명은 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 내장한 콘크리트 데크(1)를 사각 판재나 콘크리트 패널(46)로 구성하여 건축물의 내/외장재로 사용할 수 있는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1 : 종래 콘크리트 데크의 사시도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 콘크리트 데크의 사시도.
도 3 : 본 발명 다른 예로 도시한 콘크리트 데크의 사시도.
도 4 : 본 발명 또 다른 예로 도시한 콘크리트 데크의 사시도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 FRP 봉체 사시도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 FRP 메쉬 사시도.
도 7 : 본 발명 다른 예로 도시한 FRP 메쉬 사시도.
도 8 : 본 발명 일 예로 도시한 성형틀 사시도.
도 9 : 본 발명 일 예로 도시한 성형틀의 폭방향 단면도.
도 10 : 본 발명 일 예로 도시한 성형틀에 FRP 봉체를 배근한 상태의 단면도.
도 11 : 본 발명 일 예로 도시한 성형틀에 콘크리트를 타설 및 성형하는 상태의 단면도.
도 12 : 본 발명 다른 예로 도시한 성형틀 단면도.
도 13 : 본 발명 다른 예로 도시한 성형틀 사시도.
도 14 : 본 발명 다른 예로 도시한 성형틀의 폭방향 단면도.
도 15 : 본 발명 다른 예로 도시한 성형틀에 FRP 봉체를 배근한 상태의 길이방향 단면도.
도 16 : 본 발명 다른 예로 도시한 성형틀에 콘크리트를 타설 및 성형하는 상태의 단면도.
도 17 : 본 발명 또 다른 예로 도시한 성형틀 단면도.
도 18 : 본 발명 일 예로 도시한 고정구의 사시도.
도 19 : 본 발명 다른 예로 도시한 고정구의 사시도.
도 20 : 본 발명 일 예로 도시한 콘크리트 데크 시공 상태 평면도.
도 21 : 본 발명 일 예로 도시한 콘크리트 데크 시공 상태 단면도.
도 22 : 본 발명 일 예로 도시한 콘크리트 데크 시공 상태 확대 단면도.
도 23 : 본 발명 다른 예로 도시한 콘크리트 데크 시공 상태 단면도.
도 24 : 본 발명 다른 예로 도시한 콘크리트 패널 사시도.
도면의 주요부호 설명
(1)--콘크리트 데크 (2)--본체
(3)(4)--요입홈 (5)--FRP 봉체
(6)--FRP 메쉬 (7)--미끄럼방지홈
(8)--정온전선 (9)--파이프
(10)(10a)(10b)(10c)--성형틀 (11)--돌기
(12)--바닥판 (12a)(13a)(14a)(15a)(16a)--결합돌부
(13)(14)(15)(16)--전후좌우 측판 (17)--클램프
(19)(20)--턱부재 (21)--결속선
(23)--지지편 (24)--기대
(25)--진동수단 (26)--고정구
(27)(28)(29)(30)--돌출부 (33)--하지재
(31)--스크류 (32)--세로구멍
(34)--완충재 (35)--하부 프레임
(36)--브라켓 (37)--체결부재
(38)--수직프레임 (41)--기초콘크리트
(46)--패널 (101)--성형실
본 발명의 성형틀을 이용하여 성형되는 콘크리트 데크는, 소정 길이와 소정 폭과 소정 높이를 가지는 콘크리트 본체(2); 본체(2) 내부에 매입 설치되고 표면에 복수의 리브(51)와 마디(52)가 형성된 5~15mm 직경의 FRP 봉체(5); 본체(2)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4); 을 포함하고, 상기 콘크리트 데크와 콘크리트 데크를 서로 연결하는 고정구(26); 를 더 포함하되, 상기 고정구(26)는, 콘크리트 데크(1)의 좌우 요입홈(3)(4)에 각각 결합되어 콘크리트 데크(1)를 서로 연결할 수 있도록 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부(27)(28)와, 좌우 돌출부(27)(28)에 연결되고 이웃하는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부(29)(30)를 갖는 "+" 형상이고, 상하 돌출부(29)(30)의 수직 중앙부에는 하지재(33)에 체결되는 스크류(31)가 끼워지는 세로구멍(32)이 형성되고, 상기 콘크리트 본체(2)는, 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 성형 및 양생된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
도 2는 본 발명 일 예로 도시한 콘크리트 데크(1)의 사시도로, 소정의 평면적과 높이(두께)를 가지며 콘크리트(C)로 성형되는 본체(2)와, 본체(2)의 길이방향 양측면에 소정 깊이로 형성되는 수평 요입홈(3)(4)과, 본체(2)내부에 매설(매입 설치)되는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)와, 본체(2) 상부면에 요입 형성되고 보행자의 미끄러짐을 방지하는 복수의 미끄럼방지홈(7)을 포함한다.
도 2는 FRP 봉체(5)가 매설된 콘크리트 데크(1)의 사시도이고, 도 3은 FRP 메쉬(6)가 매설된 콘크리트 데크(1)의 사시도이다.
상기 본체(2)는 골재 50~68 중량부, 시멘트 50~30 중량부, 색소 1~5 중량부를 골고루 혼합한 다음 적정 슬럼프값을 갖도록 물을 혼합하여 충분히 교반한 콘크리트(C)로 성형 및 양생 제조된다.
상기 콘크리트(C)에는 소포재ㆍ고강도 혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 등의 기타 혼합물이 01~5 중량부 더 혼합된다. 상기 기타 혼합물은 적어도 하나 이상 포함된다.
상기 골재의 크기가 3~5mm인 경우 전체 중량부의 50~60 중량부로 혼합되고, 골재의 크기가 3mm 미만인 경우 전체 중량부의 60~68 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 슬럼프(slump)값은 콘크리트(C)의 유동성 또는 작업성을 나타내는 척도의 하나로 슬럼프값이 크면 콘크리트(C)의 반죽질기가 질어 작업성이나 유동성은 좋아지지만 재료분리가 심해지고 콘크리트(C) 강도가 저하되며, 슬럼프값이 작으면 콘크리트(C)를 타설할 때 유동성과 작업성이 나빠지는 반면 콘크리트 데크(1)의 양생속도는 빨라진다.
본 발명에서 성형된 콘크리트 데크(1)의 빠른 탈형을 위하여, 턱부재(19)(20)의 구성을 생략함으로써 성형 및 가(假) 양생된 콘크리트 데크(1)의 탈형이 보다 쉬우며, 이러한 경우 탈형된 콘크리트 데크(1)의 길이방향 양측면에 소정 깊이의 요입홈(3)(4)을 별도로 가공하여 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명 콘크리트 데크(1)의 다른 실시예 사시도로, 본체(2)의 길이방향 내부에 정온전선(8)이 삽입되는 적어도 하나 이상의 파이프(9)를 매입 설치할 수 있다. 도 4에는 2개의 정온전선(8)을 각각 삽입할 수 있도록 2개의 파이프(9)가 이격하여 매설된다.
상기 파이프(9)는 열전도율이 우수한 금속, 이를테면 정온전선(8)에서 발생되는 열(熱)을 콘크리트 본체(2)에 효과적으로 전도할 수 있는 알루미늄관(Aaluminum Pipe)이나 동관(Copper Pipe) 일 수 있다.
상기 정온전선(8)의 단자(8a)는 이웃하는 콘크리트 데크(1)의 정온전선(8)의 단자(8a)와 직렬로 접속되거나, 병열로 접속되거나, 직병열로 접속된 다음 전원공급선에 접속하거나, 제어기를 갖는 전원공급선에 접속되어 온도가 제어되고 온(ON)/오프(OFF)가 제어된다.
상기 파이프(9) 내부는 정온전선(8)을 쉽게 삽입할 수 있도록 정온전선(8)의 외형보다 조금 큰 크기의 중공이거나 길이방향으로 개방된 공간(9a)이 형성되며, 상기 공간(9a)은 정온전선(8)의 형상과 같거나 비슷한 형상이며, 정온전선(8)에서 발생되는 열(熱)을 본체(2)에 효과적으로 전달하게된다.
상기 파이프(9)의 두께는 정온전선(8)을 보호하면서 본체(2) 강도를 보강할 수 있도록 2㎜~20㎜ 일 수 있으며, 본체(2) 콘크리트에 매입 설치되므로 본체(2)의 전체 강도, 특히 휨강도가 더욱 보강 및 향상된다.
상기 FRP 봉체(5)는 FRP로 성형되는 봉체형이며, 도 4와 같이 이형철근처럼 표면에 리브(51)와 마디(52)가 형성되는 봉체(봉상물)이며, 상기 리브(51)와 마디(52)에 의해 타설되는 콘크리트가 잘 결합하므로 콘크리크 부착강도가 원형철근 등에 비해 2배 이상 향상되며, 본체(2)의 휨강도가 크게 향상된다.
상기 FRP 메쉬(6) 또한 FRP로 성형되는 가로봉과 세로봉이 도 5와 같이 직교하도록 구성되며, 가로봉과 세로봉이 직교하는 부분은 접합(본딩)되거나 도 6과 같이 교차하도록 구성되며, 격자구조에 의해 본체(2) 강도, 특히 휨강도가 크게 향상된다.
상기 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)의 주(主)재료인 FRP는 섬유강화플라스틱(FRP: Fine Reinforced Polymer)으로 성형 제조되며, 가벼우면서 강도와 품질이 우수하고 환경친화적이며 장기간 사용에도 변형이 거의 없는 경량 콘크리트 데크(1)가 얻어진다.
상기 FRP(Fiber Reinforced Plastics)는 유리 및 카본 섬유로 강화된 플라스틱계 복합재료로, 경량ㆍ내식성ㆍ성형성(成型性) 등이 뛰어난 고성능ㆍ고기능성 재료이다. 또한 FRP는 뛰어난 기계적 특성과 플라스틱의 내식성 및 우수한 성형성을 가지며 경량 구조용 재료로 그 응용범위가 넓다.
한편 본 발명의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)는 천연 소재인 규사를 용해시켜 유리형태의 섬유로 만들고 그것을 수백가닥 꼬아서 로프 형태로 만들고 열경화성수지용액에 침적시켜 제조함으로써 일반 철근 대비 약 1/8의 무게로 경량이며, 일반 철근에 비해 약 3배 이상의 강도를 갖는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 얻을 수 있다.
상기 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)는 섬유와 수지의 복합체로, 주로 사용하는 섬유는 일방향 연속 섬유로 유리섬유(Glass fiber), 아라미드섬유(Aramid fiber), 탄소섬유(Carbon fiber), 바잘트섬유(Basalt fiber) 등을 적어도 하나 이상 사용할 수 있다. 각각의 재료는 데크재의 요구되는 휨강도에 따라 선택적으로 사용할 수 있으며, 인도 및 보행용 데크재로 현재 사용중인 목재데크 및 합성목재데크 대체용으로는 가격이 저렴한 유리섬유를 주재료로 하는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 사용함이 바람직하다.
한편, 성형틀(10)을 이용하여 길이(L) 1,000mm × 폭(W) 160mm × 높이(H) 30mm로 진동 성형한 다음 20℃~30℃의 상온에서 수 일간 양생한 본 발명의 콘크리트 데크(1)와 일반 압출 콘크리트 데크와 일반 목재데크를 KCL(한국건설생활환경시험연구원)에 의뢰하여 휨강도를 시험한 결과는 아래 표 1과 같았다.
Figure PCTKR2021017551-appb-T000001
위 표 1과 같이 일반 목재데크의 강도는 4,000N(MPa)이고, 일반 압출 콘크리트 데크는 2,400N임에 비하여, 본 발명의 콘크리트 데크(1)는 고강도 고경량의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)에 의해 9,000~10,000N의 휨강도를 얻을 수 있었다.
즉, FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)로 보강되는 본 발명의 콘크리트 데크(1)는 일반 목재 데크에 비하여 휨강도가 225~25배 우수하였으며, 일반 압출 콘크리트 데크에 비하여 휨강도가 375~416배 우수함을 알 수 있어 두제품군에 비하여 본 발명 콘크리트 데크(1)의 휨강도가 월등히 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 콘크리트 데크(1)는 성형틀(10)에 의해 성형된다.
상기 성형틀(10)은 소정 두께를 갖는 직사각형의 콘크리트 데크(1)를 성형할 수 있도록 직육면체 형상의 성형공간 또는 성형실(101)을 가지며, FRP 봉체(5)의 배근과 FRP 메쉬(6)의 설치 및 콘크리트(C) 타설이 쉽도록 성형실(101) 상부가 개방되며, 콘크리트 데크(1)를 반복 성형할 수 있도록 분해 조립이 용이한 구성이다.
도 8은 본 발명 일 예로 도시한 성형틀(10)을 조립한 상태의 사시도로, 길이방향 상부면에 복수의 돌기(11)가 소정 간격으로 상향 돌출되는 바닥판(12)과, 바닥판(12)의 가장자리 부분에 결합되는 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)과, 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 결합단부를 지지 및 고정시키는 클램프(17)와, 길이가 긴 전후측판(13)(14)의 내측면의 대략 중간부분에 내향 돌출되는 턱부재(19)(20)를 포함하며, 바닥판(12)과 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)으로 둘러싸이는 성형실(101)은 상부가 개방되어 FRP 봉체(5)의 배근이나 FRP 메쉬(6)의 설치 및 콘크리트(C) 타설이 쉽도록 구성된다.
상기 턱부재(19)(20)의 돌출 구조에 의해 타설 및 양생되는 콘크리트 본체(2)의 길이방향 양측면에 요입홈(3)(4)이 저절로 형성되며, 또한 배근되는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)의 가장자리 부분이 얹혀 지지되는 기능을 겸하는 부재이다.
상기 바닥판(12)과 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 가장자리 부분에는 결합돌부(12a)(13a)(14a)(15a)(16a) 및 결합돌부(13a)(14a)(15a)(16a)가 결합되는 결합홈이 각각 형성되어 암수결합 또는 장부맞춤식으로 결합 및 조립되어 견고한 조립상태가 유지될 뿐 아니라 클램프(17)에 의해 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 벌어짐이 방지되며, 또한 성형이 완료된 후에는 클램프(17)를 언클램핑시킨 다음 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)을 쉽게 분해시킬 수 있어서 양생된 콘크리트 데크(1)를 쉽게 탈형시킬 수 있다.
상기 클램프(17)는 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 외측면에 각각 고정되는 고정부(17c)와, 고정부(17c)에 축결합되는 연결고리(17b)의 일측 단부와, 연결고리(17b) 타측 단부에 축결합되는 걸림쇠(17a)를 포함한다.
상기 클램프(17)로 성형틀(10)을 클램핑시키는 경우, 걸림쇠(17a)를 직각방향으로 회전시켜 이웃하는 측판의 외측면에 접하도록 이동 및 회전시키면 암수결합 또는 장부맞춤된 측판의 모서리 부분이 각각 걸림되면서 벌어짐이 방지되며, 반대로 언클램핑시키는 경우 걸림쇠(17a)를 상기 반대방향으로 회전시켜 이웃하는 측판의 외측면으로부터 멀어지게 하면 언클램핑되며, 암수결합 또는 장부맞춤된 측판을 분리시키면 성형틀(10)이 쉽게 분리되므로 성형 및 가(假) 양생된 콘크리트 데크(1)를 쉽게 탈형시킬 수 있게된다.
상기 성형틀(10)은 콘크리트 데크(1)를 성형할 수 있도록 직육면체 형상이면서 쉽게 분해/조립할 수 있는 구성이며, 상부는 콘크리트(C)와 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 투입 설치할 수 있도록 개방된다.
상기 성형틀(10)은 분해 조립이 쉬우면서 강도가 우수한 금속이나 경질 합성수지 판재로 구성될 수 있다.
상기 바닥판(12)의 상부 표면에는 복수의 상향 돌기(11)가 형성되어 있어 성형 및 양생되는 콘크리트 데크(1)의 상부면에 상기 돌기(11)와 같은 형상의 미끄럼방지홈(7)이 소정 간격으로 형성된다.
상기 돌기(11)는 소정 높이(L1)와 소정 폭(W1)을 가지며, 성형 후 탈형이 쉽도록 상향할수록 좁아지게 형성된다.
도 9는 상기 성형틀(10)의 폭방향 단면도이고, 도 10은 전후측판(13)(14)의 내측면에 돌설된 턱부재(19)(20)의 상부면에 받침봉(18)을 소정 간격으로 나열설치하고, 받침봉(18) 상부면에 복수의 FRP 봉체(5)를 소정 간격으로 나열(배근)시킨 다음 결속선(21)으로 결속시켜 FRP 봉체(5)가 유동하지 않도록 한 상태에서 도 11과 같이 개방된 성형실(101)로 콘크리트(C)를 부어 타설시키면서 바닥판(12)을 지지하고 있는 기대(24)를 진동수단(25)으로 진동시키면 성형틀(10) 전체가 진동하면서 콘크리트(C)가 다짐되므로 밀도 높은 콘크리트 데크(1)로 성형된다.
상기 진동수단(25)은 기대(24) 뿐 아니라 콘크리트(C) 내부 또는 성형실(101) 내부에 투입되어 콘크리트(C)를 진동시키는 진동수단일 수도 있으며, 꽂이식 진동기, 거푸집 진동기, 표면 진동기 등을 이용할 수 있다.
한편, 콘크리트(C) 타설이 끝나면 소정시간, 예컨대 20~30℃의 상온에서 8~30시간 가(임시) 양생시킨 콘크리트 데크(1)를 성형틀(10)로부터 탈형시킨 다음 20~30℃의 상온에서 수 일간 완전 양생시켜 사용하게 된다.
완전 양생된 콘크리트 데크(1)는 미끄럼방지홈(7)이 상부에 위치하도록 뒤집어 사용하게되며, 따라서 미끄럼방지홈(7)에 의해 보행자의 미끄러짐이 방지되며, 유리면과 같이 정밀하면서 미려하게 제조되며, 성형틀(10)로부터 탈형 또한 쉬워진다.
상기 턱부재(19)(20)는 콘크리트 데크(1)의 중간 높이에 위치하므로, 콘크리트 데크(1)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4) 또한 콘크리트 데크(1)의 중간 높이에 형성되며, 하지재에 고정할 때 고정홈이기도 하다.
또한, 콘크리트 데크(1)를 성형할 때 턱부재(19)(20) 상부면에 배근되는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)는, 성형 및 양생 후 콘크리트 데크(1)를 뒤집어 주게되면 요입홈(3)(4)의 하부에 위치하게 되며, 콘크리트 데크(1) 하부에 집중되는 휨응력에 적극적으로 대응하게 되므로 콘크리트 데크(1)의 휨강도가 크게 향상된다.
즉, 본 발명은 콘크리트의 인장력보다 압축력이 월등히 우수한 성질과 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)의 강한 인장력(일반 철근의 약 3배)을 활용하여 콘크리트 데크(1)의 하부에 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)가 위치하도록 배치함으로써 구조역학적으로 최소의 재료로 강도, 특히 휨강도가 우수한 경량 콘크리트 데크(1)가 제조된다.
도 12는 본 발명 다른 실시예의 성형틀(10b) 단면도로, 성형틀(10)을 좌우 2개로 구성하되 중간에 격리판(48)을 세로로 설치하고, 격리판(48)의 양측면에 턱부재(19)(20)를 대칭 형성함으로써 2개의 콘크리트 데크(1)를 동시에 성형할 수 있음을 도시한 것이다.
도 13 내지 도 16은 상기 성형틀(10a)의 다른 실시예의 도면으로, 성형틀(10a)의 좌우측판(15)(16)의 내측면에 적어도 하나 이상의 지지편(22)(23)을 내향 돌출시켜 마주보도록 형성하여 정온전선(8)이 삽입되는 파이프(9)의 양단부를 끼워 지지되도록 함으로써 도 15, 도 16과 같이 콘크리트 데크(1) 내부에 정온전선(8) 삽입용 파이프(9)가 내장되며, 도 4와 같은 콘크리트 데크(1)가 얻어진다.
도 13은 성형틀(10a)의 사시도이고, 도 14는 성형틀(10a)의 폭 방향 단면도이고, 도 15는 FRP 봉체(5)를 배근한 상태의 길이방향 성형틀(10) 단면도이고, 도 16은 콘크리트(C)를 타설한 상태의 폭방향 성형틀(10) 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예로 도시한 성형틀(10c) 단면도로, 파이프(9)의 양단부가 끼워질 수 있도록 좌우측판(15)(16)의 내측면에 적어도 하나 이상의 지지편(22)(23)이 구성된 성형틀을 좌우 2개로 구성하되 중간에 격리판(49)을 세로로 설치하고, 격리판(49)의 양측면에 턱부재(19)(20)를 대칭 형성함으로써 2개의 콘크리트 데크(1)를 동시에 성형할 수 있음을 도시한 것이다.
도 18, 도 19는 차례로 나열되는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 때 사용하는 고정구(26)를 도시한 것으로, 도 18은 원형 형태로 구성한 것이고, 도 19는 사각형 형태로 구성한 것이다.
상기 고정구(26)는 이웃하는 콘크리트 데크(1)의 좌우 요입홈(3)(4)에 각각 결합되어 콘크리트 데크(1)를 서로 연결할 수 있도록 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부(27)(28)와, 좌우 돌출부(27)(28)에 연결되고 이웃하는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부(29)(30)를 갖는 "+" 형상이다.
상기 고정구(26)는 콘크리트 데크(1)에 형성되는 요입홈(3)(4)에 충분히 결합될 수 있도록 충분한 길이와 폭을 가지며, 상하 돌출부(29)(30)의 수직 중앙부에는 하지재(33)에 체결되는 볼트 또는 스크류(31)가 끼워지는 세로구멍(32)이 형성되어 도 21, 도 22와 같이 하지재(33)에 체결되는 스크류(31)에 의해 고정구(26)에 결합된 좌우 콘크리트 데크(1)가 하지재(33)에 고정된다.
상기 콘크리트 데크(1)와 하지재(33) 사이에 고무판과 같은 완충재(34)를 끼워 고정하면 보행자가 콘크리트 데크(1) 위로 보행을 하더라도 충격이 완충된다.
상기 하지재(33)는 도 20, 도 21과 같이 적어도 2개 이상 복수로 이격 설치되어 콘크리트 데크(1)가 고정되며, 복수의 하지재(33)의 저부면은 하부 프레임(35)의 상부면에 접한 다음 브라켓(36)과 체결부재(37)로 고정되고, 하부 프레임(35)은 수직프레임(38)의 상부면에 접한 다음 브라켓(39)과 체결부재(40)로 고정되고, 수직프레임(38)의 하부면은 지면(GL)에 매설된 기초콘크리트(41)에 접한 다음 브라켓(42)과 체결부재(43)로 고정된다.
따라서 도 20과 같이 평행 설치되는 복수의 하지재(33)의 상부면에 콘크리트 데크(1)가 직각(직교)하는 방향으로 위치하되 고정구(26)에 의해 고정된다.
도 23은 본 발명 다른 실시예 단면도로, 상기 브라켓(36)과 체결부재(37) 및 앵커볼트(44)를 이용하여 각종 구조물의 표면 및/또는 바닥(45) 상부에 콘크리트 데크(1)가 고정된 상기 하지재(33)를 고정 설치할 수 있음을 도시한 것이다.
도 24는 본 발명의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 내장한 콘크리트 데크(1)를 사각 판재 형태의 패널(46)로 구성하여 경량화 및 고강도의 특성을 지닌 건축물 내/외장재로 사용할 수 있도록 구성한 것이다.
아래 표 2는 일반 철근과 대비한 소재별(재질별) 인장강도와 비중 및 비강도를 비교한 표이다.
Figure PCTKR2021017551-appb-T000002
상기 FRP 봉체(5)는 이형철근처럼 복수의 리브(51)와 마디(52)가 표면(외주연)에 형성되는 5~15mm 직경의 봉상물이며, 콘크리트 데크(1)의 하부에 위치하도록 배근하되, 5~10개(간격 15~30mm)의 FRP 봉체(5)를 길이방향으로 배치하고, 턱부재(19)(20)에 얹혀 지지되는 폭방향의 받침봉(18)은 100~300mm 간격으로 배열한 다음 결속선(21)을 이용하여 FRP 봉체(5)와 받침봉(18)의 교차 부분을 묶어 결속시켜 고정하게되며, FRP 메쉬(6)는 2~5㎜ 직경의 FRP 봉체를 가로 세로 각각 10~100mm의 메쉬를 갖도록 구성하여 콘크리트 데크(1) 하부에 위치하도록 매설시켜 제조된다.
아래 표 3은 일반 금속철근과 FRP 봉체(5)의 특성을 비교한 것으로, 본 발명의 FRP 봉체(5)는 산화 부식없이 반영구적인 수명이 보장되며, 또한 일반 금속철근에 비하여 3배 이상의 높은 인장강도와 약 1/8 정도로 가벼운 무게(경량성)를 가지며, 염소 이온과 화학적 노출에 강한 저항력을 가지며, 열전도성이 극히 낮은 부도체이고, 전/자기장 및 방사능에 대한 저항력이 있으며, 가벼운 무게로 인하여 운반 및 보관 비용의 절감 및 이동의 편의성이 있고, 현장에서 쉽고 빠른 설치로 작업시간이 단축되고 시공 비용이 절감된다.
Figure PCTKR2021017551-appb-T000003
본 발명은 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 이용하여 고강도의 콘크리트 데크(1) 제품을 간편하게 성형할 수 있을 뿐 아니라, 성형비와 시공비를 절감할 수 있으며, 산화되지 않아 수명이 반영구적이며, 콘크리트(C)에는 다량의 SiO2 가 혼합되어 있다.
반면, 일반 합성목재로 제조되는 합성목재테크는 목분 40~50%와 PP,PE 칩(Chip) 60~50%가 혼합 성형되며, 부식이 심하여 수명이 단축되고 강도도 크게 떨어지는 편이다.
아래 표 4는 일반 금속철근과 FRP 봉체(5)의 상호 대응하는 지름(또는 굵기)을 예시한 것으로, FRP 봉체(5)의 경우 같거나 비슷한 강도에서 일반 금속철근에 비해 지름(굵기)을 크게 줄일 수 있을 뿐 아니라, 일반 금속철근의 약 1/8 무게(㎏)로 경량이다.
Figure PCTKR2021017551-appb-T000004
본 발명의 콘크리트 데크(1)는 성형틀(10)로 성형할 때 거꾸로인 상태로 성형된다. 이를테면, 성형틀(10) 바닥판(12)의 돌기(11)에 의해 형성되는 미끄럼방지홈(7)은 성형할 때 성형틀(10) 하부에 위치하지만, 탈형시킨 후 뒤집어 주면 미끄럼방지홈(7)이 형성된 부분이 보행자가 디디고(딛고) 다니는 상부가 된다.
본 발명의 콘크리트 데크(1)는 소정 길이(L)와 소정 폭(W)과 소정 높이(H)를 가진 콘크리트 제품이며, 강도 보강을 위하여 금속 철근이나 금속 메쉬 대신 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)가 내장(매입) 사용된다.
본 발명의 콘크리트 데크(1)는 도 2에 예시한 것처럼 길이(L)가 긴 가로부와, 짧은 폭(W)의 세로부와, 소정 높이(H)의 두께부로 구성되며, 내부에 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)가 내장되어 휨강도가 크게 향상된다.
본 발명의 콘크리트 데크(1)는 소정 두께(H)와 소정 길이(L) 및 소정 폭(W)을 갖는 성형틀(10)을 이용하여 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)가 내장된 콘크리트 데크(1)가 성형 및 양생 제조되며, 제조과정은 다음과 같다.
a) 콘크리트 데크를 성형하는 성형틀을 조립하는 단계와, b) FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치 및 결속하는 단계와, c) 골재 50~68 중량부와 시멘트 50~30 중량부와 색소 1~5 중량부와 소포재ㆍ고강도 혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 교반된 콘크리트를 성형틀에 투입하면서 진동시키는 단계와, d) 투입 및 진동이 끝난 콘크리트를 20~50시간 양생하는 단계와, e) 성형틀을 분해시켜 양생된 콘크리트 데크를 얻는 단계와, f) 탈형된 콘크리트 데크를 60~100시간 양생시켜 최종 콘크리트 데크를 얻는 단계를 포함한다.
상기 b) 단계에서, FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치함과 더불어 정온전선 삽입용 파이프를 성형틀 내부 공간에 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 b) 단계에서, FRP 봉체 대신 FRP 메쉬를 성형틀 내부 공간에 설치할 수 있다.
본 발명의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)에 사용하는 FRP는 철근콘크리트 구조물에서 철근의 부식문제를 근원적으로 해결하기 위해 시도된 재료이며, FRP를 이형철근 형상의 봉상물로 성형 제조하여 콘크리트 부착 성능이 크게 확보된다.
본 발명은 친환경 난연자재로 제작하여 화재에 안전하고 화재 발생시 유독가스가 발생하지 않으며 시공 후 자연친화적으로 장기간 사용이 가능하며 유해물질이 배출되지 않고 폐기물 발생을 최소화 할 수 있다.
본 발명은 콘크리트(C)의 인장력보다 압축력이 월등이 우수한 성질의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)의 강한 인장력(일반 철근의 약 3배)을 활용하여 데크재의 중심 하부 쪽에 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 배치하여 구조 역학적으로 최소의 재료로 강도가 높은 콘크리트 데크(1)를 제조할 수 있다.
본 발명은 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)을 내장한 콘크리트 데크(1)를 성형할 때 내부에 정온전선(8)을 내장할 수 있어 동절기의 결빙 문제가 해소되므로 결빙 등에 의해 보행에 문제가 되는 장소에 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명은 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 콘크리트 데크(1) 하부에 설치함으로써 열전도 계수가 철의 1/100(철: 46 FRP:035 (w/m℃)에 불과하며 하부로 열이 빠져나가는 것을 방지함으로써 열효율이 좋아 적은 전력으로도 동절기 결빙을 방지할 수 있으므로 보행시의 미끄러짐이나 그에 따른 낙상이나 안전사고 등이 방지된다.
본 발명에서 콘크리트 데크(1)의 결빙이 문제되지 않는 경우, 또는 콘크리트 데크(1)를 결빙되지 않는 장소에 사용하는 경우, 파이프(9)와 정온전선(8)의 구성을 생략할 수 있음은 물론이다.
콘크리트(C)는 높은 압축강도를 가진 반면, 인장력(引張力)이 작아 균열을 일으키면서 파괴된다. 따라서 본 발명에서는 높은 인장강도를 가진 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 본체(2)의 중심(가로 중심) 하부에 위치하도록 보강함으로써, 콘크리트(C) 본체(2)에 충분한 변형성능과 내력(耐力)이 확보될 뿐 아니라, 특히 휨강도가 크게 향상되어 전체 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크(1)를 얻을 수 있다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 및 그 제조방법을 제공함으로써, 콘크리트 데크(1)는 콘크리트의 인장력보다 압축력이 월등히 우수하고, 일반 철근보다 약 3배의 인장력을 가진 경량의 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)를 콘크리트 데크(1)에 내장시켜 보강함으로써 강도와 품질이 우수하고 환경친화적이며, 경량이고, 장기간 사용에도 변형이 없는 효과가 있고, 친환경 난연자재로 제조함으로써 화재에 안전하고 화재 발생시 유독가스가 발생하지 않으며 시공 후 자연친화적으로 장기간 사용이 가능하며 유해물질이 배출되지 않고 폐기물 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 일반 금속철근 대신 사용되는 FRP 봉체(5) 또는 FRP 메쉬(6)는 천연의 규사를 용해시켜 유리 형태의 섬유로 만들고 그것을 수백가닥 꼬아 로프 형태로 만들고 열경화성수지용액에 침적시켜 제조한 것으로, 일반 금속철근 대비 무게는 약 1/8로 경량이며, 강도는 약 3배 우수하며, 따라서 강도가 우수한 경량 콘크리트 데크(1)가 얻어지는 효과가 있어 산업상 이용가능성이 매우 높은 발명인 것이다.

Claims (6)

  1. 성형틀을 이용하여 성형되는 콘크리트 데크는,
    소정 길이와 소정 폭과 소정 높이를 가지는 콘크리트 본체(2);
    본체(2) 내부에 매입 설치되고 표면에 복수의 리브(51)와 마디(52)가 형성된 5~15mm 직경의 FRP 봉체(5);
    본체(2)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4); 을 포함하고,
    상기 콘크리트 데크와 콘크리트 데크를 서로 연결하는 고정구(26); 를 더 포함하되,
    상기 고정구(26)는, 콘크리트 데크(1)의 좌우 요입홈(3)(4)에 각각 결합되어 콘크리트 데크(1)를 서로 연결할 수 있도록 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부(27)(28)와, 좌우 돌출부(27)(28)에 연결되고 이웃하는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부(29)(30)를 갖는 "+" 형상이고, 상하 돌출부(29)(30)의 수직 중앙부에는 하지재(33)에 체결되는 스크류(31)가 끼워지는 세로구멍(32)이 형성되고,
    상기 콘크리트 본체(2)는, 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 성형 및 양생된 것을 특징으로 하는 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크.
  2. 성형틀을 이용하여 성형되는 콘크리트 데크는,
    소정 길이와 소정 폭과 소정 높이를 가지는 콘크리트 본체(2);
    본체(2) 내부에 매입 설치되고 2~5㎜ 직경의 FRP 봉체가 가로 세로 각각 10~100mm 간격으로 유지되는 FRP 메쉬(6);
    본체(2)의 길이방향 양측면에 형성되는 요입홈(3)(4); 을 포함하고,
    상기 콘크리트 데크와 콘크리트 데크를 서로 연결하는 고정구(26); 를 더 포함하되,
    상기 고정구(26)는, 콘크리트 데크(1)의 좌우 요입홈(3)(4)에 각각 결합되어 콘크리트 데크(1)를 서로 연결할 수 있도록 좌우로 돌출되는 좌우 돌출부(27)(28)와, 좌우 돌출부(27)(28)에 연결되고 이웃하는 콘크리트 데크(1)를 하지재(33)에 고정시킬 수 있도록 상하 돌출부(29)(30)를 갖는 "+" 형상이고, 상하 돌출부(29)(30)의 수직 중앙부에는 하지재(33)에 체결되는 스크류(31)가 끼워지는 세로구멍(32)이 형성되고,
    상기 콘크리트 본체(2)는 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도 혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 성형 및 양생 된 것을 특징으로 하는 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
    상기 콘크리트 본체(2) 내부에 매입 설치되는 정온전선(8) 삽입용 파이프(9)를 더 포함하되, 상기 파이프(9)의 두께는 정온전선(8)을 보호하면서 콘크리트 본체(2) 강도가 보강되도록 2㎜~20㎜ 임을 특징으로 하는 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
    상기 성형틀은,
    바닥판(12)의 길이방향 상부면에 소정 간격으로 상향 돌출되고 탈형이 쉽도록 상향할수록 좁아지는 복수의 돌기(11);
    바닥판(12)의 가장자리 부분에 결합되는 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16);
    전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 결합단부를 지지 및 고정시키는 클램프(17);
    길이가 긴 전후측판(13)(14)의 내측면의 중간부분에 내향 돌출되는 턱부재(19)(20);
    바닥판(12)과 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)으로 둘러싸이고 상부가 개방되는 성형실(101);
    바닥판(12)과 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 가장자리 부분이 결합하는 결합돌부(12a)(13a)(14a)(15a)(16a);
    결합돌부(13a)(14a)(15a)(16a)가 결합되는 결합홈; 을 포함하고,
    상기 클램프(17)는 전후좌우 측판(13)(14)(15)(16)의 외측면에 각각 고정되는 고정부(17c)와, 고정부(17c)에 축결합되는 연결고리(17b)의 일측 단부와, 연결고리(17b) 타측 단부에 축결합되는 걸림쇠(17a)를 포함하는 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크.
  5. 콘크리트 데크 제조방법에 있어서,
    a) 콘크리트 데크를 성형하는 성형틀을 조립하는 단계;
    b) FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치 및 결속하는 단계;
    c) 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도 혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 교반된 콘크리트를 성형틀에 투입하면서 진동시키는 단계;
    d) 투입 및 진동이 끝난 콘크리트를 20~50시간 양생하는 단계;
    e) 성형틀을 분해시켜 양생된 콘크리트 데크를 얻는 단계;
    f) 탈형된 콘크리트 데크를 60~100시간 양생시켜 최종 콘크리트 데크를 얻는 단계; 를 포함하되,
    상기 b) 단계에서,
    FRP 봉체를 성형틀 내부 공간에 설치함과 더불어 콘크리트 데크 강도가 보강되도록 2㎜~20㎜ 두께의 정온전선 삽입용 파이프를 성형틀 내부 공간에 설치하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 골재의 크기가 3~5mm인 경우 전체 중량부의 50~60 중량부로 혼합되고, 상기 골재의 크기가 3mm 미만인 경우 전체 중량부의 60~68 중량부로 혼합됨을 특징으로 하는 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 제조방법.
  6. 콘크리트 데크 제조방법에 있어서,
    a`) 콘크리트 데크를 성형하는 성형틀을 조립하는 단계;
    b`) FRP 메쉬를 성형틀 내부 공간에 설치 및 결속하는 단계;
    c`) 골재 50~68 중량부와, 시멘트 50~30 중량부와, 색소 1~5 중량부와, 소포재ㆍ고강도혼화제ㆍ강도증강재ㆍ장,단섬유류 중 적어도 하나 이상의 혼합물 01~5 중량부와 물이 혼합 교반된 콘크리트를 성형틀에 투입하면서 진동시키는 단계;
    d`) 투입 및 진동이 끝난 콘크리트를 20~50시간 양생하는 단계;
    e`) 성형틀을 분해시켜 양생된 콘크리트 데크를 얻는 단계;
    f`) 탈형된 콘크리트 데크를 60~100시간 양생시켜 최종 콘크리트 데크를 얻는 단계; 를 포함하되,
    상기 b`) 단계에서,
    FRP 메쉬를 성형틀 내부 공간에 설치함과 더불어 콘크리트 데크 강도가 보강되도록 2㎜~20㎜ 두께의 정온전선 삽입용 파이프를 성형틀 내부 공간에 설치하는 단계; 더 를 포함하고
    상기 골재의 크기가 3~5mm인 경우 전체 중량부의 50~60 중량부로 혼합되고, 상기 골재의 크기가 3mm 미만인 경우 전체 중량부의 60~68 중량부로 혼합됨을 특징으로 하는 강도와 품질이 우수한 경량 콘크리트 데크 제조방법.
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