건축물에 사용되는 탄소섬유보강의 목적과 시방서

<벽체 탄소섬유보강>

<기둥 탄소섬유보강>

<보 탄소섬유보강>

<슬래브 탄소섬유보강>

<슬래브 바둑판씩 탄소섬유보강>

<슬래브 겹침 탄소섬유보강>

<탄소섬유시트 보강공사>

​

구조체 보, 슬래브, 기둥등

구조적으로 부재력이 부족한 부분에

구조기술자의 구조계산에 의해 필요한 만큼의

구조보강을 탄소섬유를 이용하여 단면력을 향상시키는 공사를 말한다.

​

탄소섬유 보강의 주요 목적 ↓↓↓↓↓

​

탄소섬유는

그 특유의 고강도, 경량성, 내구성 등을

활용하여 다양한 구조물의 성능을 향상시키고,

수명을 연장하는데 사용됩니다.

​

구조적 강도 향상:

탄소섬유는

매우 높은 인장 강도를 가지고 있어,

구조물의 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

​

이는

특히 하중을 많이 받는 부위에

적용하여 구조적 안정성을 높이는 데 효과적입니다.

​

내구성 및 수명 연장:

탄소섬유는

부식에 강하고, 화학적 저항성이

뛰어나기 때문에 구조물의 내구성을 높이고,

수명을 연장하는데 도움을 줍니다.

​

균열 및 손상 방지:

탄소섬유 보강을 통해

구조물의 균열 발생을 줄이고,

이미 발생한 균열의 확산을 방지할 수 있습니다.

이는 구조물의 안전성과 내구성을 높이는데 기여합니다.

​

하중 재분배:

탄소섬유는

구조물 내 하중을 효과적으로

분산시켜 특정 부위에 하중이 집중되지 않도록 합니다.

​

이는

구조적 균형을 유지하고,

변형을 최소화하는데 도움을 줍니다.

​

내진 성능 향상:

탄소섬유 보강은

지진 하중에 대한 저항성을 증대시켜,

지진 발생 시 구조물의 붕괴 위험을 줄이고,

인명 피해를 최소화할 수 있습니다.

​

경량성 유지:

탄소섬유는

매우 가벼운 재료로,

구조물에 추가적인 하중을

거의 주지 않으면서도 강도를 높일 수 있습니다.

​

이는

특히 기존 구조물의 보강시 유용합니다.

​

시공 용이성:

탄소섬유는

유연하고 쉽게 다룰 수 있어,

시공이 용이합니다.

​

이는

복잡한 형태의

구조물에도 쉽게 적용할 수 있으며,

시공 시간을 단축시키고, 공사 비용을 절감할 수 있습니다.

​

비침습적 보강:

탄소섬유는

기존 구조물을 크게

변경하지 않고도 보강할 수 있는 방법입니다.

​

이는

건물의 외관이나

내부 공간을 유지하면서

구조적 강화를 할 수 있는 장점을 제공합니다.

​

이와 같은

목적들로 인해

탄소섬유 보강은 다양한

건축 및 토목 구조물에서 널리 사용되고 있습니다.

​

이는

구조물의 성능을 향상시키고,

안전성을 높이며, 장기적인 유지보수

비용을 절감하는데 중요한 역할을 합니다.

​

<국내에서 대표적으로 사용되고 있는 탄소섬유시트>

탄소섬유시트 종류와 특성 (sk 기준)

프라이머 종류와 특성

합침용레진의 종류와 특성

합침용레진의 기계적 물성

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▶탄소섬유 시공순서

​

1.표면 그라인딩

표면 그라인딩은

탄소섬유시트의 충분한 접착력을

확보하기 위한 공정으로 시공할 콘크리트

표면의 도장, 오염, 열화층 등을 그라인더 등을 사용하여 제거하여야 한다.

<표면 그라인딩>

<작업전 장비도구 및 안전장비류>

표면처리 작업절차

그라인더 등을 사용하여

강도가 높은 콘크리트면을 노출시키며,

부착면에 단차가 발생되지 않도록 면처리를 한다.

​

콘크리트 모서리부는

연마하여 R=10㎜ 이상으로 곡면화한다.

​

연마 후 분진은

압축공기 또는 마른걸레 등으로

완전히 제거하여야 하며, 물을 사용할 경우

충분히 건조 시킨 후 다음 공정을 수행한다.

​

<주의사항>

표면 그라인딩은

시공품질을 결정하는 매우 중요한 공정이며,

양호한 콘크리트 표면이라도 최소한 한 번의 그라인딩 작업은 필요하다.

​

그라인딩 작업 시 파편 및 연마분진이

많이 발생하므로 안전사고 방지를 위해 보호장비를 반드시 착용한다.

​

2.손상부위 복구

현저한 콘크리트면의

결손부위를 원상태로 복구하는 공정이다.

​

이 공정에는

철근 방청처리, 균열보수, 지수·도수처리 등을 포함한다.

​

<방청처리 및 에폭시 실링제도포>

<균열부위 에폭시 수지 주입>

​

작업절차

노출된 철근은 방청처리를 하며,

균열부위는 에폭시 수지 등을 주입하여 보수한다.

​

시공면에

누수가 있는 경우에는 지수, 도수처리를 수행한다.

​

콘크리트 표면의

결손부위는 기존 콘크리트

이상의 강도를 가지고 있는 고강도 몰탈,

에폭시 몰탈 등으로 원형 복구하며 단차를 최소화하여 평활하게 마감한다.

​

<주의사항>

손상부위 복구의 목적은

콘크리트 표면 중 큰 결손부위의

보수에 있기 때문에 표면 그라인딩 후

시공면을 세심히 관찰하여 보수가 필요한 부분을 결정해야 한다.

손상부위 복구면을 평활하게 처리하여 퍼티처리 시 다시 작업하지 않도록 하여야 한다.

​

3.프라이머 도포

​

작업절차

시공면 청결상태를 확인하고

온도를 고려하여 프라이머 종류(N,S,W Type)를 선택한다.

​

작업면적, 가사시간, 가용인원, 작업자의 숙련도 등을

고려하여 1회 작업 시 혼합할 프라 이머의 양을 결정한다.

​

프라이머의 주제와 경화제를

무게비 2 : 1 (저울사용 권장)로 혼합용기에 담아

전동믹서로 약 2 ~ 3분간 색상이 균일하게 될 때까지 혼합 시킨다.

​

적당한 배분용기로

혼합된 프라이머를 옮긴 다음

시공면에 도포롤러로 균일하게 도포하며,

도포량은 시공면의 상태에 따라 다르지만 일반적으로 250 g/㎡이다.

프라이머 침투량이 많은 부위는 건조된 후 추가 도포를 수행한다.

​

<주의사항>

온도 5℃이하,

상대습도 85% 이상에서는 시공하지 않는다.

가사시간이 초과된 프라이머는 폐기한다.

​

가사시간은

혼합량이 많을수록

주위 온도가 높을수록 짧아진다.

​

따라서

현장상황에 따라

가사시간은 달라질 수 있다.

​

혼합된 프라이머의

온도가 높아지거나 점도가 많이 증가하면

가사시간을 초과한 것이므로 폐기한다.

​

주제와 경화제를

완전히 혼합하여야 하며,

혼합 및 배분용기는 깨끗한 것을 사용한다.

​

도포 롤러를 용제에

세척하여 재사용하지 않도록 한다.

사용한 도포롤러는 폐기한다.

​

도포량이 많아

방울 맺힘 현상이 발생하면

경화 전에 도포롤러를 사용하여 제거한다.

​

손으로 만져

끈적거림이 없는 상태가 되면

완전히 건조된 것이며, 다음 공정을 수행할 수 있다.

​

4.에폭시 퍼티처리

​

작업절차

접착강도, 점도, 경화속도 등을

고려하여 적절한 에폭시 퍼티를 선택하여야 한다.

​

프라이머가

완전히 건조된 후 시공면의 구멍,

요철부위를 고무 또는 플라스틱 주걱을

사용하여 에폭시 퍼티로 메워 매끈하게 마감한다.

​

<주의사항>

온도 5℃ 이하,

상대습도 85% 이상에서는 작업하지 않는다.

​

에폭시 퍼티 마감면은

최대한 매끈하게 처리한다.

​

에폭시 퍼티 작업의 목적은

탄소섬유시트 부착을 위한 최종적인 요철수정에 있다.

​

따라서

프라이머 건조 후에

도포면을 세심하게 관찰하여

에폭시 퍼티 작업이 필요한 부분을 결정한다.

​

5.탄소섬유시트 부착

​

작업절차

시공면의 면적, 형태,

가용인원, 작업환경, 가사시간 등을

고려하여 시공계획을 수립하고 적절한

함침용레진 종류(N,S,W Type)를 결정한다.

​

시공계획에 의해

탄소섬유시트를 가위, 커터 등을

사용하여 미리 적당한 길이 (통산 3~4m) 로 절단한다.

​

함침용 레진의

주제와 경화제를 무게비 2:1(저울사용 권장)로

혼합용기에 담아 전동믹서로 약 2~3분간 색상이

균일하게 될 때까지 혼합 시킨다.

​

혼합된 함침용 레진을

배분용기로 옮겨 시공면에

도포롤러로 균일하게 도포한다.

​

이때

도포하는 함침용레진을

1차 레진이라고 하며, 사용량은 다음과 같다.

​

SK-N200 : 400~500g/㎡

SK-N300 : 500~600g/㎡

SK-N450 : 500~600g/㎡

SK-N530 : 600~700g/㎡

SK-N600 : 700~800g/㎡

​

절단된 탄소섬유시트를

1차 레진이 도포된 시공면에 부착시킨다.

​

탄소섬유시트 섬유방향으로

탈포롤러를 강하게 문질러 1차 레진이

탄소섬유시트에 배어나 올 때까지 함침 및 탈포 작업을 수행한다.

​

일반적인 함침,

탈포 작업 방향은 다음과 같다. ↓↓↓↓

​

섬유길이 방향으로 10㎝ 이상의

겹침길이를 확보하면서 탄소섬유시트를 부착시킨다.

​

부착 후 함침·탈포 작업은

동일한 방법으로 수행하며 폭 방향의 겹침은 필요하지 않다.

​

단,

섬유 이음에 따른 겹침 위치는

응력이 최소화되는 곳에서 시행하며,

전단력 또는 휨 모멘트가 최소가 되는 곳에서 이음을 한다.

​

ex.)

휨모멘트가 최대가 되는 중앙부 이음 절대 불가

​

함침·탈포작업 후 약 30분 ~ 3시간 사이에

혼합된 함침용레진을 탄소섬유시트 면에 도포 한다.

​

이때

도포하는 함침용레진을

2차 레진이라고 하며, 사용량은 다음과 같다.

​

SK-N200 : 100~200g/㎡

SK-N300 : 200~300g/㎡

SK-N450 : 300~400g/㎡

SK-N530 : 400~500g/㎡

SK-N600 : 500~600g/㎡

​

2겹 이상의

탄소섬유시트를 시공하는 경우에는

선 시공된 탄소섬유의 2차 레진이 완전히 건조된 후에

다음 시공될 탄소섬유의 1차 레진 도포부터 동일한 방법으로 반복 수행한다.

​

<주의사항>

온도 5℃이하,

상대습도 85% 이상에서는 시공하지 않는다.

​

주제와 경화제를

완전히 혼합하여야 하며,

혼합 및 배분용기는 깨끗한 것을 사용한다.

​

가사시간이

초과된 함침용레진은 폐기한다.

​

함침용레진 혼합부터 함침·탈포

작업까지를 가사시간 내에 수행해야 한다.

​

혼합된 함침용레진의 온도가

높아지거나 점도가 많이 증가하면

가사시간을 초과한 것이므 로 폐기한다.

​

도포롤러를 용제에

세척하여 재사용하지 않도록 한다.

사용한 도포롤러는 폐기한다.

​

탄소섬유는

도전성이 있으므로

탄소섬유시트 절단 시

탄소섬유가 부유할 가능성이 있다.

​

따라서

가까이 송전선 등이 있는 경우

위험성이 적은 장소에서 미리 절단하는 것이 필요하다.

​

절단된 탄소섬유시트는

탄소섬유의 배열이 흐트러질 수 있다.

​

따라서

지나치게 작게 말거나

접어서 운반 또는 보관하지 않도록 주의하여 취급한다.

​

탄소섬유시트 부착 후

불량부위는 반드시 수정하도록 한다.

​

6.양생 / 마감도장

​

양생

탄소섬유시트 시공 후 설계강도가

발현되기까지는 다음의 양생기간을 필요로 한다.

마감도장

탄소섬유시트 시공 후

필요에 따라 적절한 마감도장을 수행한다.

​

마감도장 시공방법은

각 도료의 표준시공법에 준한다.

​

마감도장은

함침용레진의 초기경화 후에 실시하여야 하며,

​

초기 경화에는

함침용레진 종류와 대기온도에 따라

많은 차이가 나지만 대체적으로 2~3일 정도가 소요된다.

​

햇빛이

직·간접적으로 닿을 수 있는

시공면에 대해서는 반드시 불소계 또는

우레탄계 도 료를 이용하여 함침용레진(에폭시 수지류)의 파괴를 막아주어야 한다.

​

더 많은 시공 공사와

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한길건설 010 5899 2316 (김소장) : 네이버 블로그

 

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