(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) E04B 5/32 (2006.01) (21) 출원번호 10-2012-0043816 (22) 출원일자 2012 년 04 월 26 일 심사청구일자 2012 년 04 월 26 일 (65) 공개번호 10-2013-0120710 (43) 공개일자 2013 년 11 월 05 일 (56) 선행기술조사문헌 JP11093316 A* JP2003321871 A* KR1019900006763 B1* * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2014년07월04일 (11) 등록번호 10-1415369 (24) 등록일자 2014년06월27일 (73) 특허권자 서울시립대학교산학협력단 서울특별시동대문구서울시립대로 163 ( 전농동, 서울시립대학교 ) (72) 발명자 김강수 서울동대문구서울시립대로 163, 건설공학관 3516 호 ( 전농동, 서울시립대학교 ) 이득행 서울동대문구서울시립대로 163, 본관 422 호 ( 전농동, 서울시립대학교 ) (74) 대리인 정남진 전체청구항수 : 총 3 항심사관 : 김현우 (54) 발명의명칭압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법 (57) 요약 본발명은압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재와상부현장타설덧침콘크리트사이의접촉면에서충분한수평전단강도가발휘될수있도록하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법에관한것이다. 본발명의적절한실시형태에따르면, 압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법에있어서, (a) 압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의상면에표면처리용콘크리트를추가로타설하는단계와, (b) 표면처리용콘크리트의상면에요철을형성시키는단계를포함하고, 프리캐스트콘크리트부재의상면에추가로타설되고요철이형성된표면처리용콘크리트를매개로프리캐스트콘크리트부재와덧침콘크리트사이의부착성능을향상시키는것을특징으로하는압출압착방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법이제공된다. 대표도 - 도 1-1 -
특허청구의범위청구항 1 압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법에있어서, (a) 압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의상면에거푸집을설치한후표면처리용콘크리트를추가로타설하는단계와, (b) 표면처리용콘크리트의상면에요철을형성시키는단계를포함하고, 상기 (a) 단계에서거푸집은돌기를형성하고자하는방향으로배열되는다수개의간격재와, 상기간격재에직각방향으로설치되어간격재의위치를고정시켜거푸집의형상을유지시키는고정재로구성되며, 상기 (b) 단계에서요철은거푸집에의해만들어진돌기에의해형성되어, 요철이형성된표면처리용콘크리트를매개로프리캐스트콘크리트부재와덧침콘크리트사이의부착성능을향상시키는것을특징으로하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법. 청구항 2 삭제청구항 3 삭제청구항 4 삭제청구항 5 삭제청구항 6 제1항에있어서, 상기간격재는 2개의앵글부재를위쪽에서연결부재로볼트접합하여채널형단면으로구성한것을특징으로하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법. 청구항 7 제1항에있어서, 표면처리용콘크리트를타설하기전에 PC 부재의상부표면에소량의물을뿌리거나시멘트페이스트또는친수성에폭시수지를도포하는단계를더포함하는것을특징으로하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법. 명세서 [0001] 기술분야본발명은압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재와상부현장타설덧침콘크리트사이의접촉면에서충분한수평전단강도가발휘될수있도록하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법에관한것이다. [0002] 배경기술 우리나라에서는프리캐스트콘크리트 (Precast Concrete; PC) 바닥판공법으로 PC 부재의상부에덧침콘크리트 - 2 -
(Topping Concrete) 를현장타설하는하프 PC 공법 (Half PC Method, 부분 PC 공법 ) 이널리사용되고있다. [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] [0008] PC 부재의상부에현장타설되는덧침콘크리트는 PC 부재와일체화됨으로써표면을마감하며추가적인강도와강성을부여한다. 따라서설계기준에서는 PC 부재와현장타설덧침콘크리트의일체성확보를위하여접촉면에충분한수평전단강도를가지도록규정하고있다. 현재는일반적으로 PC 부재와덧침콘크리트의일체성을확보하기위해 PC 부재의상부표면을타설직후콘크리트가경화되기전에 6mm 깊이이상으로거친표면처리를하거나상부표면에돌출되는전단철근을배치하는방법을사용하고있다. 그러나압축강도 40MPa 이상의고강도콘크리트를이용하여압출압착성형방식 (Extrusion Method) 으로제작되는 PC 부재는슬럼프가매우작고 ( 거의제로슬럼프 ) 경화가빠르기때문에완성된 PC 부재의표면을거칠게처리하기가불가능하며압착 ( 강하게두르림 ) 하여제작하기때문에 PC 부재상부표면에수직방향으로전단철근을돌출하여배치하는것도불가능하다. 본발명의배경이되는기술로는공개특허공보특1994-0019945( 한국건설기술연구원등 ) 1994. 9. 15.( 특허문헌 1) 이있다. 이배경기술에서는도 9에서와같이훅크 (110) 를접합면표면으로돌출되도록매설하고표면을거친마감으로성형하여현장타설덧침콘크리트와의일체성을확보할수있도록한하프프리캐스트콘크리트슬래브 (100) 를제안한다. 그러나이배경기술은위에서도이미언급한것처럼슬럼프값이제로에가까워경화가빠르고압착방식으로제작되어훅크를돌출되게설치할수없는 PC 부재의상부표면마감방법으로는적용할수없다는단점을가진다. 본발명의다른배경기술로는공개실용신안공보실1998-020396( 대림산업 ( 주 ) 등 ) 1998. 7. 15. ( 특허문헌 2) 이있다. 이배경기술에서는하프프리캐스트콘크리트판의표면에시어키이형상을성형하기위해하프프리캐스트콘크리트판위를회전하면서시어키이형상을성형하는로울러와, 상기로울러를지지하고또한회전시키도록형성된지지대와, 상기로울러에지지대가결합되도록로울러의길이방향으로지지재가삽입되는삽입수단을형성한하프프리캐스트콘크리트판의시어키이성형기구를개시한다. 이배경기술에따르면하프프리캐스트콘크리트판위에시어키이성형기구를올려놓은다음손잡이를잡고시어키이성형기구를밀면시어키이성형기구에형성된로울러가하프프리캐스트콘크리트판위에서회전하면서로울러의자중에의해시어키이 (220) 형상이도 10에서같이하프프리캐스트콘크리트판 (200) 표면에성형하게되는데, 고강도콘크리트를이용하여압출압착방식으로제작되어콘크리트가단단하고견고한 PC 부재의표면을거칠게처리하는방법으로는적용하기불가능하다는단점을가진다. 본발명은본발명의배경기술이갖는상기한단점을해소하기위한것으로아래와같은목적을가진다. 선행기술문헌 [0009] 특허문헌 ( 특허문헌 0001) 공개특허공보특 1994-0019945( 한국건설기술연구원등 ) 1994. 9. 15. ( 특허문헌 0002) 공개실용신안공보실 1998-020396( 대림산업 ( 주 ) 등 ) 1998. 7. 15. 발명의내용 [0010] 해결하려는과제본발명은제로슬럼프의고강도콘크리트를이용하여압출압착방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의상부표면을거칠게처리함으로써덧침콘크리트와의전단부착성능을향상시켜접촉면에서충분한수평전단강도를확보할수있는압출압착방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법을제공하는것을목적으로한다. [0011] 과제의해결수단 본발명의적절한실시형태에따르면, 압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방 법에있어서, (a) 압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의상면에표면처리용콘크리트를 - 3 -
추가로타설하는단계와, (b) 표면처리용콘크리트의상면에요철을형성시키는단계를포함하고, 프리캐스트콘크리트부재의상면에추가로타설되고요철이형성된표면처리용콘크리트를매개로프리캐스트콘크리트부재와덧침콘크리트사이의부착성능을향상시키는것을특징으로하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의표면처리방법이제공된다. [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] 상기 (a) 단계에서표면처리용콘크리트의상면에형성되는요철은갈퀴장치또는롤러장치를이용하여표면처리용콘크리트의표면에홈을형성하여이루어지진다. 또한, 프리캐스트콘크리트부재의상면에숏크리트를타설하여상기 (a) 단계와 (b) 단계를동시에실시할수있다. 또한, 상기 (a) 단계에서표면처리용콘크리트는프리캐스트콘크리트부재의상면에거푸집을설치한후타설되고, 상기 (b) 단계에서요철은거푸집에의해만들어진돌기에의해형성된다. 또한, 상기거푸집은돌기를형성하고자하는방향으로배열되는다수개의간격재와, 상기간격재에직각방향으로설치되어간격재의위치를고정시켜거푸집의형상을유지시키는고정재로구성될수있다. 또한, 상기간격재는 2개의앵글부재를위쪽에서연결부재로볼트접합하여채널형단면으로구성할수있다. 또한, 표면처리용콘크리트를타설하기전에 PC 부재의상부표면에소량의물을뿌리거나시멘트페이스트또는친수성에폭시수지를도포하는단계를더포함할수있다. [0018] 발명의효과본발명은압출압착성형방식으로제작되는 PC 부재의상부표면을처리할수있는공법으로서현장타설덧침콘크리트와일체성을확보할수있어수평전단력에대한충분한내력을확보할수있는효과가있다. 또한상부표면의돌출부높이를철근의높이만큼제작할경우현장에서철근배근시사용되는간격재의사용량을크게줄일수있어경제적이다. 필요에따라 PC 부재의상부표면에물, 시멘트페이스트, 친수성에폭시수지등을도포하여계면의부착성능을높일수있다. [0019] 도면의간단한설명본명세서에서첨부되는다음의도면들은본발명의바람직한실시예를예시하는것이며, 발명의상세한설명과함께본발명의기술사상을더욱이해시키는역할을하는것이므로, 본발명은첨부한도면에기재된사항에만한정되어서해석되어서는아니된다. 도 1은본발명의제1 실시예에따른압출압착성형방식 PC 부재의표면처리방법의개념을나타낸사시도이다. 도 2는본실시예에따른표면처리방법을이용하여제작된 PC 부재를나타낸사시도이다. 도 3은본발명의제2 실시예에따른압출압착성형방식 PC 부재의표면처리방법의개념을나타낸사시도이다. 도 4는본실시예에따른표면처리방법을이용하여제작된 PC 부재를나타낸사시도이다. 도 5는본발명의제3 실시예에따른압출압착성형방식 PC 부재의표면처리방법의개념을나타낸사시도이다. 도 6은제3 실시예에적용되는거푸집의일부를나타낸사시도이다. 도 7의 (a) 는도 6의 A-A 단면도이고 (b) 는도 6의 B-B 단면도이다. 도 8은본실시예에따른표면처리방법을이용하여제작된 PC 부재를나타낸사시도이다. 도 9는본발명의배경기술에따른하프프리캐스트콘크리트슬래브를나타낸사시도이다. 도 10은본발명의다른배경기술에따른하프프리캐스트콘크리트판의시어키이성형기구를이용하여표면처리된하프프리캐스트콘크리트판을나타낸사시도이다. [0020] [0021] 발명을실시하기위한구체적인내용아래에서본발명은첨부된도면에제시된실시예를참조하여상세하게설명이되지만제시된실시예는본발명의명확한이해를위한예시적인것으로본발명은이에제한되지않는다. 본발명에서제안하는압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의합성성능향상을위한표면 - 4 -
처리방법은슬럼프가매우작고 ( 거의제로슬럼프 ) 경화가빠르기때문에콘크리트가단단하고견고하여완성된 PC 부재의표면을직접적으로거칠게처리하기가불가능하며압착 ( 강하게두르림 ) 하여제작하기때문에 PC 부재상부표면에수직방향으로전단철근을돌출하여배치하는것도불가능한프리캐스트부재의표면에표면처리용콘크리트를이용하여요철을형성하는방법이다. [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] 구체적으로, 본발명에서 PC 부재제작을위한콘크리트는압축강도 40MPa 이상의고강도콘크리트이고슬럼프값은제로또는제로에가깝다. 고강도콘크리트의정의는국내외의여건의차이, 국내에서사용되고있는분야, 사용되는대상 ( 일반콘크리트, 프리스트레스트콘크리트 ), 규준 (KS, 콘크리트시방서, 건축공사표준시방서 ) 그리고기술자나제품생산업자에따라달라질수있는데, 콘크리트표준시방서에따르면토목이나건축구조물모두에서고강도콘크리트의설계기준강도는일반적으로 40MPa 이상으로규정하고있다. 슬럼프값은슬럼프콘 (Slump Cone) 을들어올린후처져내린길이를 cm 단위로읽은값으로서콘크리트의시공연도 (Workability) 를나타내는데사용된다. 슬럼프값이클수록묽은콘크리트이다. 표준슬럼프값은바닥이나보에서진동다짐의경우 5~10cm이고진동다짐이아닌경우 15~18cm이다. 본발명에서콘크리트의슬럼프값은 0~0.2cm 정도로거의제로슬럼프이다. 따라서 PC 부재는콘크리트의경화가빠를뿐만아니라경화된콘크리트는단단하여 PC 부재의표면에직접홈을형성시키는것은불가능하다. 따라서본발명에서는이러한점을고려하여 PC 부재의상부표면에별도의표면처리용콘크리트를타설하고표면처리용콘크리트의상부표면을거친마감하는방법을적용한다. 본발명은표면처리용콘크리트를타설하는방식및표면처리용콘크리트의상부표면에거친마감을하는방식에따라아래와같이 3가지방식으로분류할수있는데이들방식의공통점은압출압착성형방식으로제작되는프리캐스트콘크리트부재의상부표면을직접적으로처리하는것이아니라별도의표면처리용콘크리트를이용하여덧침콘크리트와 PC 부재사이의수평전단강도를확보한다는점에있다. 도 1은본발명의제1 실시예에따른압출압착성형방식 PC 부재의표면처리방법의개념을나타낸사시도이고, 도 2는본실시예에따른표면처리방법을이용하여제작된 PC 부재를나타낸사시도이다. 도 1에도시된것처럼, 본실시예에따른표면처리방법은압출압착성형방식으로제작된 PC 부재 (10) 의상부표면에표면처리용콘크리트 (20) 를추가로타설한후갈퀴장치또는롤러장치 (30) 를이용하여표면처리용콘크리트의표면에홈 (21) 을형성하는방식이다. 본실시예에서는제작된 PC 부재 (10) 의상부표면에먼저표면처리용콘크리트 (20) 를추가로타설한다. 표면처리용콘크리트 (20) 는압축강도 20~40MPa 정도의보통콘크리트로서표준슬럼프값을가진다. 따라서고강도의 PC 부재 (10) 와달리표면에직접홈 (21) 을형성시키는것이가능하다. 홈 (21) 은굵지않은콘크리트의표면에거친면을형성하기위해사용되는이분야에서공지된갈퀴장치또는롤러장치 (30) 를이용하여형성될수있다. 홈 (21) 은도시된것처럼 PC 부재 (10) 의길이방향에대해직각방향또는도시되지는않았지만길이방향과길이방향의직각방향으로형성될수있고, 길이방향에대해일정한각도를가지는사선방향, 사선방향이서로직교하는마름모형상등다양한형상으로형성될수있다. 홈 (21) 은덧침콘크리트와의전단부착성능확보를위해충분한깊이를가져야하며바람직하게는 6mm 이상의깊이로형성되어야한다. 이때, PC 부재 (10) 의경화정도에따라 PC 부재 (10) 와표면처리용콘크리트 (20) 의접착력을높이기위해표면처리용콘크리트 (20) 를타설하기전에 PC 부재 (10) 의상부표면에소량의물을뿌리거나시멘트페이스트또는친수성에폭시수지를도포할수있다. 한편, 도면에서는 PC 부재 (10) 로 PC 중공슬래브가도시되었지만본발명은도시된 PC 중공슬래브에제한되지않으며덧침콘크리트로일체화되어합성슬래브로거동하는다양한단면의 PC 슬래브예를들면, 리브드슬래브, 더블티슬래브등에도적용될수있다. 본실시예에따르면미리제작된 PC 부재 (10) 의상부표면에추가로표면처리용콘크리트 (20) 를타설하고타설후즉시갈퀴장치또는롤러장치 (30) 를이용하여다양한형상의홈 (21) 을형성하는방법으로수작업으로도간단하게표면을처리할수있고기계를이용하여자동화방식으로도가능하다는장점을가진다. 또한종래에는불가능하였던압출압착성형방식으로제작된 PC 부재 (10) 의상부표면에현장타설되는덧침콘크리트와의전단부착강도를향상시키는거친표면마감을빠르고간편하게실시할수있다는효과를가진다. 도 3은본발명의제2 실시예에따른압출압착성형방식 PC 부재의표면처리방법의개념을나타낸사시도이고, 도 4는본실시예에따른표면처리방법을이용하여제작된 PC 부재를나타낸사시도이다. - 5 -
[0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] 본실시예에따른표면처리방법은제작된 PC 부재 (10) 의상부에표면처리용콘크리트 (20) 를타설하고롤러장치 (30) 등을이용하여홈 (21) 을형성하는제1 실시예와달리 PC 부재 (10) 를제작하기위한제로슬럼프고강도콘크리트를타설한직후에표면처리용콘크리트 (20a) 를거나이트 (Gunite, 40) 를이용한뿜칠방식으로도포하여 PC 부재 (10) 의경화후에표면에자연적인요철이형성되도록한다. 본실시예에적용되는표면처리용콘크리트로 (20a) 는숏크리트 (shotcrete) 가사용된다. 숏크리트란모르타르또는콘크리트를압축공기로시공면에뿜는콘크리트를말한다. 숏크리트로는 SFRC(Steel Fiber Reinforced Concrete, 강섬유보강콘크리트 ) 숏크리트또는시멘트페이스트숏크리트가사용될수있다. SFRC 숏크리트는강섬유가혼입되어있어미소균열을억제하므로시멘트페이스트숏크리트보다강도가증가하는장점이있다. 이처럼본실시예에따르면 PC 부재콘크리트타설직후바로표면처리용콘크리트를뿜칠시공함으로써거푸집이필요없이 PC 부재의상부표면에다양한형상의자연적인요철을형성시킬수있는효과가있다. 따라서노동력을크게절감할수있으며시공방법이간단하기때문에시공자의숙력도에관계없이적용이가능한장점이있다. 도 5는본발명의제3 실시예에따른압출압착성형방식 PC 부재의표면처리방법의개념을나타낸사시도이고, 도 6은제3 실시예에적용되는거푸집의일부를나타낸사시도이며, 도 7의 (a) 는도 6의 A-A 단면도이고 (b) 는도 6의 B-B 단면도이며, 도 8은본실시예에따른표면처리방법을이용하여제작된 PC 부재를나타낸사시도이다. 도 5에도시된것처럼, 본실시예에따른표면처리방법은제작된 PC 부재 (10) 의상부에거푸집 (50) 을설치한후표면처리용콘크리트 (20b) 를타설하여 PC 부재 (10) 의상부표면에다양한형상의돌기 (22) 를형성한다. 돌기 (22) 를형성하기위한거푸집 (50) 은, 도 6과도 7에상세히도시된것처럼, 돌기 (22) 를형성하고자하는방향으로배열되는다수개의간격재 (51) 와, 이간격재 (51) 에직각방향으로설치되어간격재 (51) 의위치를고정시켜거푸집 (50) 의형상을유지시키는고정재 (52) 로구성된다. 간격재 (51) 사이에는일정한틈 (51a) 이형성되고이틈 (51a) 에표면처리용콘크리트 (20b) 가타설되고경화되어돌기 (22) 를형성한다. 따라서간격재 (51) 는돌기 (22) 를형성시키는콘크리트가타설될수있는틈 (51a) 을형성하면되므로그형상이나구조에는특별한제한이없으나도시된것처럼 2개의앵글부재 (511) 를위쪽에서연결부재 (512) 로볼트접합하여채널형단면으로구성하면, 앵글부재 (511) 사이의간격을조절함으로써형성되는돌기 (22) 의폭을용이하게조절할수있는장점이있다. 고정재 (52) 로는도시된사각형단면형상의부재이외에다양한단면형상의부재가사용될수있고간격재 (51) 의연결부재 (512) 에볼트접합된다. 도면에서는간격재 (51) 가 PC 부재 (10) 의길이방향에대해직각방향으로배치된것으로도시되었지만간격재 (51) 의배치방향은이에제한되지않으며길이방향으로배치될수도있다. 이상과같이구성된거푸집 (50) 을제작된 PC 부재 (10) 의상부에설치하고표면처리용콘크리트 (20b) 를타설하면도 8에도시된것과같은돌기 (22) 가만들어져 PC 부재 (10) 의상부표면에요철이형성된다. 따라서덧침콘크리트와의부착성능이향상된다. 또한돌기 (22) 의형성높이를철근의배근위치와일치시키면현장에서철근배근시사용되는스페이서의사용량을크게줄일수있어경제적이다. 한편, 도면에서돌기 (22) 는 PC 부재 (10) 의길이방향에대해직각방향으로형성된것으로도시되었지만본발명에이에제한되지않으며 PC 부재 (10) 의길이방향으로형성될수도있고길이방향과직각방향으로형성되어격자형상을이룰수도있다. 지금까지본발명은제시된실시예를참조하여상세하게설명이되었지만이분야에서통상의지식을가진자는제시된실시예를참조하여본발명의기술적사상을벗어나지않는범위에서다양한변형및수정발명을만들수있을것이다. 본발명은이와같은변형및수정발명에의하여제한되지않으며다만아래에첨부된청구범위에의하여제한된다. [0041] 부호의설명 10: PC 부재 20, 20a, 20b: 표면처리용콘크리트 21: 홈 22: 돌기 - 6 -
30: 롤러장치 40: 거나이트 50: 거푸집 51: 간격재 52: 고정재 도면 도면 1-7 -
도면 2 도면 3-8 -
도면 4 도면 5-9 -
도면 6 도면 7-10 -
도면 8 도면 9-11 -
도면 10-12 -