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※ 일반적으로 철근 콘크리트 구조물은 콘크리트의 약점인 낮은 인장강도를 철근이 보완하고 철근의 약점인 부식과 좌굴을 콘크리트가 억제하는 상호보완작용을 함으로서 우수한 내구성을 발휘하는 복합재료이나, 시간이 경과함에 따라, 철근부식, 표면탈락에 따른 단면결손, 쳐짐 등과 같은 강도상의 노후화현상이 발생하며, 이러한 노후화현상은 구조내력 저하에 치명적인 결함을 초래한다.

따라서, 구조내력 저하가 현저할 경우에는 압축이나 휨 변형에 대한 보강이 필요합니다.





※ 현재, 철근 콘크리트 구조물의 사용성 또는 내하력 증진을 위한 휨부재를 보강하는 방법으로, 강판(Steel Plate)을 에폭시로 접착하는 보강판 접착방법이 주로 적용되고 있음. 그러나, 이 방법은 강판의 과도한 자중으로 인한 시공상의 문제점, 기존의 철근과 콘크리트의 상호보완성과 비교하여 현저한 성능저하, 수분 및 외기온 변화에 따른 접착계면의 부식에 의한 강판 박리, 또는 조기파괴 등의 결함이 지적되고 있으며,

또한, 상기공법의 결함을 보완하기 위하여 개발된 공법으로 탄소섬유 시트나 탄소섬유 적층판(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics Laminate) 등을 이용한 공법이 있으나, 보강재가 지나치게 얇고, 과도한 유연성을 가지며, 부착시 기존 구조체에 밀착되지 않아(주름이 잡힘) 보강효과를 저해함. 특히, 탄소섬유 쉬트는 비내화 재료로 내화피복 모르터 등의 후속공정이 요구된다.


따라서, 철근 콘크리트 구조물 보강을 위한 기본적인 구성소재는 종래의 소재가 가지는 문제점, 즉, 시공용이성, 기존 콘크리트와의 일체성, 내화성, 경제성 및 파괴시간을 연장시킬 수 있는 인성 등을 필수적으로 가질 수 있어야 한다.













철근 콘크리트 구조물의 철근이 부담하는 저하된 휨(인장)강도를 보완할 수 있는 강도를 가지며, 기타, 경량성, 내화성, 내구성, 내화학성, 콘크리트와의 일체성 등과 같은 성능부여가 가능한 소재의 선정이 필요함.

- 기존 철근 콘크리트 보수·보강용 소재를 비교하면 다음과 같음
( ◎ : 우수, ○ : 양호, △ : 보통, X : 나쁨 ).

구 분
탄소섬유
아라미드 섬유
유리섬유
철 근
염 산
×
×
×
황 산
×
×
×
질 산
×
×
×
해 수
×
×
아 세 톤
벤 젠
가 솔 린
이산화탄소
















- 본 개발에서는 상기 표의 탄소섬유(Carbon Fiber)를 선정하고, 이를 하이브리드바(Hybrid Bar) 형태로 한 후, 적층·고압 가압하여 그리드(Grid)화함.




보수·보강용 소재는 요철이 심한 콘크리트 바탕에서의 현장적용성, 시공성 및 경제성 등을 확보하기 위하여는 보다 경량의 소재로 하고, 적절한 유연성과 휨 강성을 가지고 있어야 함.

- 하이브리드바화한 탄소섬유를 그리드(Grid) 형상으로 만들고, 이를 현장에서 정착철물을 이용하여 콘크리트 구조물에 정착하는 방식으로 시공함.




음력과 변형율의 관계

 

 
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