JP2019513685A

JP2019513685A - 多数の線溝を有する強化繊維、該強化繊維が混合されたモルタル及びアスコン

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Publication number: JP2019513685A
Application number: JP2018555450A
Authority: JP
Inventors: チョイ，イルホ
Original assignee: Choi Iilho
Current assignee: Choi Iilho
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2019-05-30
Also published as: KR101670630B1; CN109071343A; WO2017183811A1; US20190256419A1

Abstract

本発明によってモルタルを補強する強化繊維（１００）において、前記強化繊維（１００）は、円筒状の繊維本体（１０）と、前記繊維本体（１０）の外部表面上に形成される多数の線溝（２０）とを含み、前記多数の線溝（２０）は、前記繊維本体（１０）の表面上に長さ方向に沿って形成される多数の直線溝（３０）と、前記多数の直線溝（３０）と交差するように前記繊維本体（１０）を取り囲む形態の環状線溝（４０）とを含み、前記直線溝（３０）は、前記繊維本体（１０）の中心を基準にして放射状に形成され、前記直線溝（３０）及び環状線溝（４０）内には複数のマイクロ線溝（３１０）が形成されることを特徴とする。

Description

本発明は、多数の線溝を有する強化繊維、該強化繊維が混合されたモルタル及びアスコンに関し、より詳細には、多数の線溝を有する強化繊維をモルタル及びアスコンに混合することによって強度を補強し、より堅固な構造物を製作できると共に、構造物の製作に要する資材を減少させることができ、軽量化が可能な強化繊維を用いた補強方案に関する。

建築技術の発達に伴い、多様な種類の建築材が開発されて使用されており、これらの建築材のうち一つがモルタルである。

モルタルは、既によく知られているように、セメント、細骨材及び水の混合物であって、性質を改善するための研究が持続的に行われており、セメント、細骨材及び砂の他にも、フライアッシュ、流動化剤などの多くの混和剤を混合した形態のモルタルが開発されている。最近は、モルタルの短所である弱い引張強度を補完するために、セメント、細骨材、水及び上述した様々な混和剤の他にも、強い引張強度を有する補強用短繊維を含む繊維補強モルタルが開発されて使用されている。

このようなモルタルを用いたコンクリート構造物は、土木及び建築において多く使用されている。

このような繊維補強モルタルと関連する技術としては、特許文献１及び２を始めとして多様なものがあり、これらのうち、特許文献１は、無機結合剤及び油性物質を含有する混合物を含み、繊維性物質は、低い初期長径比、約２００ｍｍ^２以下の初期表面積を有することを特徴としており、配合物を撹拌する間にピブリル化を漸進的に進行し、約２０％以上の表面積の平均増加をもたらし得るビルディング製品配合物に関する。

また、特許文献２は、繊維強化プラスチック硬化剤と石粉スラッジ混合液を１：１〜５：１の重量比で混合することによって組成物を生成する段階と、生成された組成物８０重量部〜９５重量部に添加物として難燃性発泡スチロール粒子５重量部〜２０重量部を添加することによって混合物を生成する段階と、生成された混合物を常温〜５０℃で１時間〜２時間撹拌する段階と、撹拌された混合物をレンガ金型枠に充填して硬化させる段階とを含んで構成された建築内装材用レンガの製造方法に関する。

このような従来の繊維補強建築材又はその製造方法においては、多様な種類の補強繊維を使用しており、これらの強化繊維がコンクリート構造物の強度を補強する役割を果たし、コンクリート構造物の強度を強くし、軽量化及び小型化が可能であるという長所がある。

しかし、従来の繊維補強構造物に使用される繊維においては、コンクリート構造物の一部に線状に亀裂が発生した場合、強化繊維がコンクリートから抜け出てしまい、亀裂部分が離脱するという問題がある。その一方で、セメントモルタルの他にも、アスコンに繊維を使用することによって強度を補強する方案があり得るが、依然として衝撃を受けた場合に耐えられる引張力及び柔軟性などが十分でないという短所がある。

大韓民国公開特許第１０−２００１−００３４５８９号大韓民国登録特許第１４６８９４８号

本発明は、前記のような問題を解消するために開発されたものであって、多数の線溝が形成された強化繊維を混合して製作することによって強度を補強し、より堅固な構造物を製作できると共に、構造物の製作に要する資材を減少させることができ、軽量化が可能な強化繊維を混合したモルタルを提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の一観点によって、モルタルに埋設されることによってモルタルを補強する強化繊維１００において、前記強化繊維１００は、円筒状の繊維本体１０と、前記繊維本体１０の外部表面上に形成される多数の線溝２０とを含み、前記多数の線溝２０は、前記繊維本体１０の表面上に長さ方向に沿って形成される多数の直線溝３０と、前記多数の直線溝３０と交差するように前記繊維本体１０を取り囲む形態の環状線溝４０とを含み、前記直線溝３０は、前記繊維本体１０の中心を基準にして放射状に形成され、前記直線溝３０及び環状線溝４０内には複数のマイクロ線溝３１０が形成されることを特徴とする。前記マイクロ線溝３１０は、繊維本体１０の外部表面上に全体的に形成され得る。

前記複数のマイクロ線溝３１０は、その底面に形成される第１マイクロ線溝３１１と、前記マイクロ線溝３１０の側面上に対向する形態で配置される第２マイクロ線溝３１５とを含む。

前記繊維本体１０の外部表面上には、全体的にマイクロ溝３２０又はマイクロ突起３３０が形成され得る。前記マイクロ溝３２０又はマイクロ突起３３０は半球状又は円柱状であり得る。

前記強化繊維１００は、金属繊維、ポリウレタン繊維、プラスチック繊維、ナイロン繊維、ゴム繊維及びアラミド繊維を含む繊維グループのうちいずれか一つであって、強化繊維が補強されたモルタル及びアスコンは、前記グループのうちいずれか一つ又はこれらの合糸を通じて製造される。

このような目的を達成するための本発明の他の観点によって、強化繊維が混合されたモルタル又はアスコンには、黄土が全体重量に対して１重量％〜５０重量％で混合される。

強化繊維が全体重量に対して０．０１重量％〜２０重量％で混合される。

上述したように、本発明に係る強化繊維は、線溝を備えることによってモルタルやアスコンとの結合力が補強され得る。

また、強化繊維を用いた構造物やレンガは、強化繊維が強度を補強することによって、既存の製品に比べて製作に要する資材を減少させることができ、製作コストを節減できると共に、既存の製品に比べて軽量化及び小型化が可能であるという効果を有する。

本発明の一実施態様に係る強化繊維の斜視図である。本発明の他の実施態様に係る強化繊維の斜視図である。本発明の更に他の実施態様に係る強化繊維の斜視図である。本発明の更に他の実施態様に係る強化繊維の斜視図である。

以下では、添付の図面を参考にして本発明に係る好適な実施例をより詳細に説明する。

本発明を説明する前に、以下の特定の構造及び機能的な説明は、本発明の概念に基づく実施例を説明するために例示したものに過ぎなく、本発明の概念に基づく各実施例は、多様な形態で実施可能であり、本明細書で説明した各実施例に限定されるものと解釈してはならない。

また、本発明の概念に基づく実施例は多様に変更することができ、様々な形態を有し得るので、特定の実施例を図面に例示し、この実施例を本明細書で詳細に説明する。しかし、これは、本発明の概念に基づく各実施例を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更物、均等物及び代替物を含むものと理解しなければならない。

図１は、本発明の一実施態様に係る強化繊維の斜視図で、図２は、本発明の他の実施態様に係る強化繊維の斜視図で、図３は、本発明の更に他の実施態様に係る強化繊維の斜視図で、図４は、本発明の更に他の実施態様に係る強化繊維の斜視図である。

本発明は、強化繊維とモルタル又はアスコンとの結合力を強化させるためのものであって、強化繊維１００上に多数の線溝２０を形成する。

すなわち、図１〜図４に示したように、本発明に係る強化繊維１００は、表面に多数の線溝２０を形成し、モルタル又はアスコンなどが前記線溝２０に充填される過程で強化繊維とコンクリートとの間の結合力を強化する。

図１を参照すると、本発明の一実施態様に係る強化繊維１００は、円筒状の繊維本体１０と、繊維本体１０の外部表面上に形成される多数の線溝２０とを含む。

図１ａを参照すると、前記多数の線溝２０は、繊維本体１０の表面上に長さ方向に沿って形成される直線溝３０と、繊維本体１０の表面上に円周方向に沿って形成される環状線溝４０とを含む。直線溝３０は、繊維本体１０の円周方向に一定間隔を有して形成され、全体的には繊維本体１０の中心を基準にして放射状に形成される構造であり得る。一方、環状線溝４０は、繊維本体１０上で多数の直線溝３０を横切りながらこれらの直線溝３０と交差する方式で形成される。前記環状線溝４０は、繊維本体１０の全長上で２個以上配置される構造であり得る。

図１ｂを参照すると、多数の線溝２０上には別途の微細なマイクロ線溝３１０が形成される。

具体的に、例えば、直線溝３０は、その断面が四角形状を有し得るが、前記直線溝３０の内面上には複数のマイクロ線溝３１０が形成される。前記複数のマイクロ線溝３１０は、その底面に形成される第１マイクロ線溝３１１と、マイクロ線溝３１０の側面上に対向する形態で配置される第２マイクロ線溝３１５とを含む。

一方、環状線溝４０上にも、直線溝３０に形成されたマイクロ線溝と類似する形態で微細なマイクロ線溝が形成される。

マイクロ線溝は、直線溝３０及び環状線溝４０の内面に形成できるが、場合に応じては、これに限定されることなく、繊維本体１０の外面上にも形成可能である。

一方、実際に繊維を製作するときに生産効率性を経済的に高めるために、環状線溝４０と共に、その内部に形成されたマイクロ線溝３１０は省略して製作してもよい。

また、繊維本体１０上には、前記多数の線溝２０と共に、多数の突起体が形成可能である。すなわち、強化繊維１００は、基本的に繊維本体１０の外面上に長さ方向及び円周方向に沿って形成される多数の線溝、線溝上に形成されるマイクロ線溝、及び繊維本体１０の外面上に形成される多数の突起体などを含む状態でモルタル及びアスコンとの混合力を強化する。

図２を参照すると、本発明の他の実施態様に係る強化繊維１００は、四角柱状の繊維本体１０と、繊維本体１０の外部表面上に形成される多数の線溝２０とを含む。

図２ａを参照すると、前記多数の線溝２０は、繊維本体１０の表面上に長さ方向に沿って形成される直線溝３０と、繊維本体１０の表面上で複数の直線溝３０と交差するように繊維本体１０の周囲に沿って形成される環状線溝４０とを含む。直線溝３０は、四角柱状の繊維本体１０の各面上に一つずつ配置されるものであり得る。

直線溝３０は、軸方向と直交する平面上で繊維本体１０の周囲に一定間隔を有して形成され、全体的には繊維本体１０の中心を基準にして放射状に形成される構造であり得る。一方、環状線溝４０は、繊維本体１０上で多数の直線溝３０を横切りながらこれらの直線溝３０と交差する方式で形成される。前記環状線溝４０は、繊維本体１０の全長上で２個以上配置される構造であり得る。

図２ｂを参照すると、多数の線溝２０上には別途の微細なマイクロ線溝３１０が形成される。

マイクロ線溝の配置構造及び形態は上述した図１を参照して説明した通りであるので、以下では、これに対する説明は省略する。

図３を参照すると、本発明の他の実施態様に係る強化繊維１００は、四角柱状の繊維本体１０と、繊維本体１０の外部表面上に形成される多数の線溝２０とを含む。

図３ａを参照すると、前記多数の線溝２０は、繊維本体１０の表面上に長さ方向に沿って形成される直線溝３０と、繊維本体１０の表面上で複数の直線溝３０と交差するように繊維本体１０の周囲に沿って形成される環状線溝４０とを含む。

一方、直線溝３０は、四角柱状の繊維本体１０の向かい合う一対の各面上に２個ずつ配置され、他の向かい合う一対の各面上には１個ずつ配置されるものであり得る。

図４を参照すると、本発明の更に他の実施態様に係る強化繊維１００においては、繊維本体１０の外部表面上に全体的にマイクロ線溝３１０、マイクロ溝３２０及びマイクロ突起３３０のうちいずれか一つ以上が形成される。

図４ａを参照すると、繊維本体１０の外部表面上には全体的にマイクロ線溝３１０が形成される。すなわち、多数の線溝２０を始めとして、繊維本体１０の外部表面上には全体的に微細なマイクロ線溝３１０が形成される。

図４ｂを参照すると、繊維本体１０の外部表面上には全体的にマイクロ溝３２０が形成される。前記マイクロ溝３２０は、半球３２１又は円柱３２５の形状であり得る。すなわち、多数の線溝２０にマイクロ線溝３１０が形成されると同時に、繊維本体１０の外部表面上にはマイクロ溝３２０が形成される構造であり得る。

図４ｃを参照すると、繊維本体１０の外部表面上には全体的にマイクロ突起３３０が形成される。前記マイクロ突起３３０は半球３３１又は円柱３３５の形状であり得る。すなわち、多数の線溝２０にマイクロ線溝３１０が形成されると同時に、繊維本体１０の外部表面上にはマイクロ突起３３０が形成される構造であり得る。

前記マイクロ線溝３１０、マイクロ溝３２０及びマイクロ突起３３０は、繊維本体１０の外部表面上に選択的に又は全体的に形成され得る。

このような本発明の強化繊維１００は、アスコンやモルタルが焼成される場合に構造物に埋設され、アスコン又はモルタルとの間の結合力を強化することができ、このように構造物の強度が補強されることによって構造物のサイズを縮小することができ、構造物に中空部などを形成することによって材料が占める空間を減少させることができる。

前記強化繊維としては多様な種類の繊維を使用できるが、金属繊維、ポリウレタン繊維、プラスチック繊維、ナイロン繊維、ゴム繊維及びアラミド繊維を含む繊維グループのうちいずれか一つを使用することが好ましく、強化繊維が補強されたモルタル及びアスコンは、前記グループのうちいずれか一つ又はこれらの合糸を通じて製造される。

強化繊維１００は、その直径、厚さ及び幅が１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で、長さが２ｃｍ〜３０ｃｍの範囲であることが好ましい。また、環状線溝の最大直径は０．３ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。マイクロ線溝の直径は５μｍ〜５００μｍ程度であり、溝及び突起の直径及び高さも５μｍ〜５００μｍであることが好ましい。

上述したように、本発明に係る強化繊維は、構造物の強度を補強するために使用されるものであって、このように強化繊維を用いた構造物としては多様なものがあるが、代表的には、道路や建築又は土木構造物の床や柱、又は組積用ブロックがある。

前記強化繊維１００は、モルタルとの混合によって互いにもつれ合ったり重なり、モルタルを組成するセメントや骨材との間の結合力を補強することができる。

このように強化繊維１００を使用することによって、モルタルの強度が既存のモルタルより高くなり得る。その結果、モルタルを一定の形状に組成したブロックのサイズを縮小したり、同一の体積を有するとしても、ブロックの内部に空き空間を形成することによって軽量化が可能になる。

また、このように形成された空間は、建築物の外部と内部を遮断させ、防音及び放熱効果を得ることができる。

モルタルを固形化した構造物において、構造物に混合される強化繊維１００の配合比率は、構造物の全体重量に対して０．０１重量％〜２０重量％であることが好ましい。

強化繊維の量が多い場合は、各強化繊維間にモルタルが充填されないので、却って引張強度を低下させるおそれがあり、強化繊維の量が少ない場合は、強化効果が低下するおそれがある。そのため、強化繊維の量は前記範囲内であることが好ましい。

前記のように製作される構造物には、黄土が全体重量に対して１重量％〜５０重量％でさらに混合され得る。

このように黄土を混合することによって、黄土の属性によって湿度調節が可能であり、遠赤外線の放射によって人体に有益な効果を提供することができる。本発明の強化繊維を用いた更に他の例は強化繊維補強構造物である。

補強構造物としては、前記のように道路や建築物の床又は柱などがあり得る。

このような補強構造物は、モルタル又はアスコンに強化繊維を混合し、これを成形及び焼成させることによって構成される。このとき、前記強化繊維の配合比率は、モルタル又はアスコンの全体重量に対して０．０１重量％〜２０重量％であることが好ましい。

このとき、構造物より多量の強化繊維を混合する理由は、組積後に表面に美装用モルタルを追加することによってブロックの強度を補強するが、道路や建築物の床又は柱の場合、それ自体が仕上げになり得るので、可能な限り強度を高めることが好ましいためである。

また、上述したように、道路や建築物の床又は柱を含む補強構造物において比率を限定した理由は、強化繊維の種類及び補強構造物の使用用途に応じたものであって、軽い繊維のみを使用する場合は相対的に重量比率が低くなるおそれがあり、重い金属繊維を使用する場合は相対的に重量比率が高くなるおそれがあるためである。

前記のように製作される補強構造物にも、黄土が全体重量に対して１重量％〜５０重量％でさらに混合され得る。

一方、本発明は、前記強化繊維１００に線溝２０を形成すること以外にも、別途に補強突起を形成することができる。具体的には、金属繊維やプラスチック繊維の場合は、製作過程で突起の形状に突出させて製作され得る。

補強突起の製作方法としては、繊維に１回以上結び目を形成する方法を採用することができる。すなわち、長く形成された強化繊維１００の各中間に結び目を形成することによって補強突起を形成する。このように結び目を形成する場合、結び目の輪が構造物の原材料であるアスコンやモルタルに埋設されることによってアスコンやモルタルと強化繊維１００との間の結合力をさらに高めることができる。

１０繊維本体
２０線溝
３０直線溝
４０環状線溝
１００強化繊維
３１０マイクロ線溝
３２０マイクロ溝
３３０マイクロ突起

Claims

モルタルに埋設されることによってモルタルを補強する強化繊維（１００）において、
前記強化繊維（１００）は、円筒状又は多角柱状の繊維本体（１０）と、前記繊維本体（１０）の外部表面上に形成される多数の線溝（２０）と、を含み、
前記多数の線溝（２０）は、前記繊維本体（１０）の表面上に長さ方向に沿って形成される多数の直線溝（３０）と、前記多数の直線溝（３０）と交差するように前記繊維本体（１０）を取り囲む形態の環状線溝（４０）と、を含み、
前記繊維本体（１０）の外部表面上には、マイクロ線溝（３１０）、マイクロ溝（３２０）及びマイクロ突起（３３０）のうちいずれか一つ以上が複数形成されることを特徴とする、強化繊維。
前記直線溝（３０）は、前記繊維本体（１０）の中心を基準にして放射状に複数形成される、請求項１に記載の強化繊維。
前記複数のマイクロ線溝（３１０）は、前記繊維本体（１０）の中心を基準にして放射状に複数形成される、請求項１に記載の強化繊維。
金属繊維、プラスチック繊維及びゴム繊維のうちいずれか一つ又はこれらの合糸で製作される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の強化繊維。
請求項４による強化繊維が混合されて製作されるモルタル。
請求項４による強化繊維が混合されて製作されるアスコン。