[보수보강공법 / 탄소섬유보강공법]

보수보강공법 / 탄소섬유 보강공법

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1. 탄소섬유

탄소섬유는 생성된 Pitch를 좁고 가는 노즐을 통해 구워 만들어진 Pitch계와 폴리아크릴니트릴 섬유를 구워서 탄화시킨 PAN계가 있으며 항공.우주분야, 스포츠분야에서 건축.토목분야로 그 적용범위가 확대되는 추세이다. 건축.토목분야에서는 시트재, 철근대체재인 ROD, 르네핀(이상 장섬유)와 탄소섬유화 시멘트패널인 CFRC, 보수제인 CF르네모르(이상 단섬유) 등으로 활용되고 있다.

보수보강공법인 탄소섬유보강공법에 사용되는 탄소섬유는 일방향으로 배열된 탄소섬유시트로 건조한 망직물체(2축, 3축 직조물)를 한면 또는 양면에 대고 탄소섬유를 가열,가압하여 융착시켜 만든 강화섬유 시트. 인장강도 및 강성이 높아 건축, 토목용 구조물에 적용시 전하중과 동하중 및 기후에 대한 저항력이 뛰어난 자재가 된다.

※ 탄소섬유 쉬트의 종류와 특성
섬유의 종류	고강도		고탄성
섬유중량 (g/㎡)	200	300	300	300
섬유비중 (g/㎤)	1.80	1.80	1.82	2.08
인장강도 (kg/cm)	390	590	500	360
인장탄성률 (kg/cm)	26,100	39,200	62,700	72.000
파단신도 (%)	1.5	1.5	0.8	0.5

2. 탄소섬유 보강공법의 개요

탄소섬유보강공법은 일방향으로 배열된 탄소섬유강화재인 탄소섬유시트를 상온 경화형 에폭시 수지를 이용, 구조내력이 부족한 콘크리트 단면에 접착함으로써 구조물의 강도, 내구성 및 내진 성능등 그 기능을 보강해주는 보수보강공법.
철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 불에 타지 않고 녹슬지 않는 고강도 및 고탄성을 지닌 소재로서 콘크리트 구조물의 보강공사에 있어 철판압착공법의 대체공법으로 일반화되고 있는 공법.

3. 탄소섬유공법의 특징

1) 고강도,고탄성
탄소섬유보강공법은 시트형태의 탄소강화 섬유가 가지는 뛰어난 강도 특성을 최대한 발휘할 수 있는 공법으로 기존 철판 보강공법과 동등하거나 그 이상의 탄성률 뿐만 아니라 10배에 가까운 강도로 구조물의 균열을 억제하고 내구력을 향상시켜 탁월한 보수, 보강 효과를 나타낼 수 있다.

2) 경량성
탄소섬유보강공법은 경량의 탄소섬유시트를 사용하므로 보강 후 구조물의 중량 및 단면증가가 극히 적다. 탄소섬유 시트는 비중이 철의 1/4로 가볍고 콘크리트 표면에 약 1mm정도의 두께로 부착되므로 보강 후 구조체에 대한 중량 및 단면 증가가 극히 적다.

3) 우수한 내구성 및 방식, 방수 효과
탄소섬유보강공법은 탄소섬유시트와 에폭시 수지만으로 구성되는 복합재로 물, 염분, 산, 자외선 등 외부 영향에 따른 부식현상이 없어 콘크리트 구조물의 중성화를 방지할 수 있으며 열화현상이 없다. 또한 수지도포층에 의한 방수효과를 기대할 수 있다.

4) 시공성
탄소섬유보강공법은 탄소강화섬유시트를 상온 경화형 에폭시 수지로써 접착하는 것만으로 보강이 완료되며 별도의 장비나 공구가 필요없고, 시트(SHEET)형태라서 복잡한 구조물이라도 시공성이 뛰어나고 경제적이다. 또한 용접, 앙카등의 철판보강공법보다 안전하고 현장에서 손쉬운 시공이 가능하다.

4. 시공순서

1) 표면처리
콘크리트 균열 및 불량부위 패칭, 디스크샌더 등을 이용하여 콘크리트 표면의 오염물질이나 레이턴스를 제거. 특히 각진 부분은 탄소섬유가 접히지 않도록 샌더처리시 최소반경 3cm 이상으로 면취

2) 청소
연마시에 생기는 분진 제거. 물로 세척하는 경우 세척후 건조처리

3) 프라이머 도포
붓, 로라 등을 이용하여 콘크리트 표면에 2~3회 도포. 양생조건은 PRIMER의 종류 및 외기온도 등에 따라 다르며 건조후 다음 공정을 시작, 외기온도 5℃이하, 우천 및 결로 발생 우려시 시공않는 것이 원칙.
용매형은 유기용제를 포함하므로 환기에 주의. 보호구(보호마스크, 보안경, 장갑 등) 착용

4) 퍼티처리
기포로 인한 들뜸 발생을 방지하기 위해 콘크리트 표면의 작은 구명, 단차부분의 퍼티처리
금속고데, 고무헤라 등을 이용하여 프라이머면에 퍼티처리

5) 탄소섬유 시트접착용 수지 바탕도포

6) 탄소섬유 시트접착

7) 시트접착면 기포 제거 및 밀착
기포제거용 로라를 이용하여 섬유배열에 맞추어 시트내의 기포 제거

8) 수지 마무리 재도포, 잔여분 수지 제거, 면마감 (시트를 여러겹 시공할 경우 6~8번 항목 반복)

9) 양생
물이나 먼지 등으로부터 보호하기위해 비닐 쉬트 등으로 양생.
비닐쉬트가 직접 시공면에 닿지 않도록 주의하고 마감도장은 수지도포면이 건조된 후에 시공

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