KR102605639B1 - 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈이 제공된다. 이 보강 모듈은 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층, 인장 보강용 직물층 상에 구비된 격자층, 격자층의 복수의 격실들 각각의 일부를 일정량으로 채우는 팽창 시멘트 및 격자층 상에 부착되어 격자층의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트로 수분을 공급하기 위한 투수성 직물층을 포함한다.

Description

철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법{Strengthening Module for Rapid Flexural Strengthening on Reinforced Concrete Slab and Method of Manufacturing the Same}
본 발명은 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
철근 콘크리트(Reinforced Concrete : RC) 건축물의 슬래브(slab)(바닥, 천장 등) 또는 보(버팀부)는 지속적인 하중에 의한 휨 변형으로 상부에는 압축 응력, 하부에는 인장 응력이 발생하여 균열이 생기며, 심한 경우 붕괴에 다다르므로 시공 후 일정 기간 경과 시 노후화 및 내하력 저하에 따른 건축물의 내력에 대한 보강이 이루어져야 한다.
이와 같은 보강 시 일반적으로 철근 콘크리트 건축물의 슬래브 또는 보의 보강할 부위에 에폭시(epoxy) 수지를 도포하고, 철판 또는 탄소 섬유와 같은 보강 섬유를 부착하여 보강한다.
대한민국 등록특허 제10-0271227호(2000년 08월 11일 등록)는 보강재의 단계적 부착에 의한 구조물 보강 공법에 관하여 기재되어 있으며, 개시된 기술에 따르면, 구조물에 보강재를 부착하여 구조물을 보강하는 보강 공법에 있어서, 섬유 재질로 이루어지고, 부착 순서의 순으로 보강재의 중앙부에서 단부까지의 길이가 짧은 보강재를 구조물에 적층적으로 부착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 종래의 보강재의 단계적 부착에 의한 구조물 보강 방법은, 슬래브 또는 보에 부착된 보강재가 노후화 및 열화 등에 의해 탈락할 수 있는 문제점이 있으며, 그리고 단계적 부착으로 인해 급속으로 구조물을 보강하기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0271227호 대한민국 등록특허 제10-2201647호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈(module)을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈을 제공한다. 이 보강 모듈은 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층, 인장 보강용 직물층 상에 구비된 격자층, 격자층의 복수의 격실들 각각의 일부를 일정량으로 채우는 팽창 시멘트 및 격자층 상에 부착되어 격자층의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트로 수분을 공급하기 위한 투수성 직물층을 포함할 수 있다.
인장 보강용 직물층은 섬유 강화 플라스틱을 포함할 수 있다. 섬유 강화 플라스틱은 탄소 섬유 시트일 수 있다.
격자층은 에틸렌초산비닐 공중합체로 형성된 스펀지일 수 있다.
팽창 시멘트는 시멘트, 고흡수성 고분자 및 경화 보조제를 포함하여 조성될 수 있다. 팽창 시멘트는 시멘트 86 ~ 94 중량%, 고흡수성 고분자 0.5 ~ 2 중량% 및 경화 보조제 5 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다. 고흡수성 고분자는 고흡수성 수지일 수 있다. 경화 보조제는 석고일 수 있다. 석고는 무수 석고일 수 있다.
투수성 직물층은 폴리에스터 부직포일 수 있다.
또한, 상기한 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층을 준비하는 것, 인장 보장용 직물층 상에 격자층을 구비하는 것, 격자층의 복수의 격실들의 각각에 일부를 채우도록 일정량의 팽창 시멘트를 채우는 것 및 격자층 상에 격자층의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트로 수분을 공급할 수 있도록 투수성 직물층을 부착하는 것을 포함할 수 있다.
인장 보강용 직물층은 섬유 강화 플라스틱을 포함할 수 있다. 섬유 강화 플라스틱은 탄소 섬유 시트일 수 있다.
격자층은 에틸렌초산비닐 공중합체로 형성된 스펀지일 수 있다.
팽창 시멘트는 시멘트, 고흡수성 고분자 및 경화 보조제를 포함하여 조성될 수 있다. 팽창 시멘트는 시멘트 86 ~ 94 중량%, 고흡수성 고분자 0.5 ~ 2 중량% 및 경화 보조제 5 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다. 고흡수성 고분자는 고흡수성 수지일 수 있다. 경화 보조제는 석고일 수 있다. 석고는 무수 석고일 수 있다.
투수성 직물층은 폴리에스터 부직포일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈은 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층, 인장 보강용 직물층 상에 구비된 격자층, 격자층의 복수의 격실들 각각의 일부를 일정량으로 채우는 팽창 시멘트(cement) 및 격자층 상에 부착되어 격자층의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트로 수분을 공급하기 위한 투수성 직물층을 포함함으로써, 다양한 규격의 슬래브에 적용이 가능하면서도 제작 효율을 극대화할 수 있는 동시에 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있다. 이에 따라, 다양한 규격의 슬래브에 적용이 가능하면서도 제작 효율을 극대화할 수 있는 동시에 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈을 설명하기 위한 입체도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈이 슬래브에 적용된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈의 일 구성인 투수용 직물층이 제거된 상태를 설명하기 위한 입체도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 장치 또는 구성 요소들과 다른 장치 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 장치의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 장치의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 장치는 다른 장치의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나(rounded) 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈을 설명하기 위한 입체도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈이 슬래브에 적용된 상태를 설명하기 위한 단면도이고, 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈의 일 구성인 투수용 직물층이 제거된 상태를 설명하기 위한 입체도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈(100)은 인장 보강용 직물층(110), 격자층(120), 팽창 시멘트(130) 및 투수성 직물층(140)을 포함할 수 있다.
인장 보강용 직물층(110)은 철근 콘크리트 슬래브(10)의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브(10)의 인장력을 보강하는 역할을 수행할 수 있다. 인장 보강용 직물층(110)은 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic : FRP)을 포함할 수 있다. 섬유 강화 플라스틱은 탄소(carbon) 섬유 시트(sheet)일 수 있다. 탄소 섬유 시트의 인장 강도는 3.6 GPa 정도일 수 있다.
격자층(120)은 인장 보강용 직물층(110) 상에 구비될 수 있다. 격자층(120)은 에틸렌(ethylene)과 초산 비닐 모노머(Vinyl Acetate Monomer : VAM)를 공중합 시켜 얻어지는 에틸렌초산비닐 공중합체(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer : EVA)로 형성된 스펀지(sponge)일 수 있다. 이는 투수성 직물층(140)을 통해 공급되는 수분의 확산을 빠르고 고르게 하여 팽창 시멘트(130)의 팽창 속도를 향상시키기 위한 것일 수 있다. 격자층(120)의 격자무늬는 사각형인 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용 장소의 특성이나 슬래브의 휨 정도에 따라 다양한 격자무늬들이 격자층(120)에 적용될 수 있다.
팽창 시멘트(130)는 철근 콘크리트 슬래브(10)에 가해지는 압축 응력에 대항하기 위한 역할을 수행할 수 있다. 팽창 시멘트(130)는 격자층(120)의 복수의 격실들 각각의 일부를 일정량으로 채울 수 있다. 이는 휨이 발생한 철근 콘크리트 슬래브(10)를 보강하기 위해 보강 모듈(100)을 시공하는 과정에서 투수성 직물층(140)을 통해 공급되는 수분에 의해 팽창 시멘트(130)가 팽창하여 인장 보강용 직물층(110), 격자층(120) 및 투수성 직물층(140) 사이의 공간을 채우는 팽창 시멘트(130e)가 되기 때문이다.
여기서, 팽창 시멘트(130)는 시멘트, 고흡수성 고분자 및 경화 보조제를 포함하여 조성될 수 있다. 팽창 시멘트(130)는 시멘트 86 ~ 94 중량%, 고흡수성 고분자 0.5 ~ 2 중량% 및 경화 보조제 5 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다. 고흡수성 고분자는 고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer : SAP)일 수 있다. 경화 보조제는 석고일 수 있다. 석고는 무수 석고일 수 있다.
고흡수성 수지는 수분을 흡수하여 약 100 배까지 팽창할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 모듈(100)의 팽창 시멘트(130)는 약 3 배 정도 팽창될 수 있다.
경화 보조제는 팽창 시멘트(130)의 빠른 경화를 위한 것일 수 있다.
개시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 모듈(100)의 팽창 시멘트(100)는 성능의 향상, 팽창 후의 평탄성 및 강도 향상, 또는 사용 편의성을 높일 수 있는 골재 등과 같은 추가적인 첨가제를 더 포함할 수 있다.
투수성 직물층(140)은 격자층(120) 상에 부착되어 격자층(120)의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트(130)로 수분을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 투수성 직물층(140)은 장섬유 폴리에스터(polyester) 부직포일 수 있다. 이는 수분 공급이 용이하고, 수분이 공급되어 팽창된 시멘트(130e)를 제어하여 일정한 높이를 가질 수 있도록 할 수 있기 때문이다.
최종적으로, 휨이 발생한 철근 콘크리트 슬래브(10)의 상면에 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 모듈(100)의 투수성 직물층(140)을 통해 팽창 시멘트(130)에 수분을 공급하는 것에 의해 보강 시공이 급속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈의 제조 방법은 아래와 같다.
철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈(100)의 제조 방법은 철근 콘크리트 슬래브(10)의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브(10)의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층(110)을 준비하는 것, 인장 보장용 직물층(110) 상에 격자층(120)을 구비하는 것, 격자층(120)의 복수의 격실들의 각각에 일부를 채우도록 일정량의 팽창 시멘트(130)를 채우는 것 및 격자층(120) 상에 격자층(120)의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트(130)로 수분을 공급할 수 있도록 투수성 직물층(140)을 부착하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈은 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착되어 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층, 인장 보강용 직물층 상에 구비된 격자층, 격자층의 복수의 격실들 각각의 일부를 일정량으로 채우는 팽창 시멘트 및 격자층 상에 부착되어 격자층의 복수의 격실들 내의 팽창 시멘트로 수분을 공급하기 위한 투수성 직물층을 포함함으로써, 다양한 규격의 슬래브에 적용이 가능하면서도 제작 효율을 극대화할 수 있는 동시에 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있다. 이에 따라, 다양한 규격의 슬래브에 적용이 가능하면서도 제작 효율을 극대화할 수 있는 동시에 철근 콘크리트 슬래브의 휨이 발생했을 때에 급속으로 이의 보강에 대한 시공을 수행할 수 있는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 철근 콘크리트 슬래브
100 : 보강 모듈
110 : 인장 보강용 직물층
120 : 격자층
130 : 팽창 시멘트
130e : 팽창된 시멘트
140 : 투수성 직물층

Claims (20)

  1. 섬유 강화 플라스틱을 포함하며, 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착 시 상기 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층;
    상기 인장 보강용 직물층 상에 구비되는 격자층;
    시멘트, 고흡수성 고분자 및 경화 보조제를 포함하고, 상기 격자층의 복수의 격실들 각각의 일부를 일정량으로 채우며, 수분이 공급되면 팽창하여 상기 격실 공간을 채우는 팽창 시멘트; 및
    상기 격자층 상에 부착되어 상기 격자층의 상기 복수의 격실들 내의 상기 팽창 시멘트로 수분을 공급하기 위한 투수성 직물층을 포함하고,
    상기 격자층은,
    에틸렌초산비닐 공중합체로 형성된 스펀지로 이루어지고, 상기 인장 보강용 직물층을 보강함과 더불어 상기 투수성 직물층을 통해 공급되는 수분을 상기 팽창 시멘트로 전달하는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈.
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  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 팽창 시멘트는:
    상기 시멘트 86 ~ 94 중량%;
    상기 고흡수성 고분자 0.5 ~ 2 중량%; 및
    상기 경화 보조제 5 ~ 10 중량%를 포함하는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고흡수성 고분자는 고흡수성 수지,
    상기 경화 보조제는 무수 석고인 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 투수성 직물층은 폴리에스터 부직포인 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈.
  11. 섬유 강화 플라스틱을 포함하며, 철근 콘크리트 슬래브의 상면에 부착 시 상기 철근 콘크리트 슬래브의 인장력을 보강하는 인장 보강용 직물층을 준비하는 것;
    에틸렌초산비닐 공중합체로 형성된 스펀지로 이루어지고, 상기 인장 보강용 직물층을 보강함과 더불어 투수성 직물층을 통해 공급되는 수분을 팽창 시멘트로 전달하기 위한 격자층을 상기 인장 보강용 직물층 상에 구비하는 것;
    시멘트, 고흡수성 고분자 및 경화 보조제를 포함하고 수분이 공급되면 팽창하는 팽창 시멘트를, 상기 격자층의 복수의 격실들 각각에 일부를 채우도록 일정량씩 주입하는 것; 및
    상기 격자층 상에, 상기 격자층의 상기 복수의 격실들 내의 상기 팽창 시멘트로 수분을 공급할 수 있도록 투수성 직물층을 부착하는 것을 포함하는 철근 콘크리트 슬래브 급속 휨 보강을 위한 보강 모듈의 제조 방법.
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