JP2021041688A - 滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体及びその製造方法 - Google Patents

滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体及びその製造方法を提供する。【解決手段】セメント複合体１１０の中に埋め込まれたテキスタイルグリッド強化体１２０を有するテキスタイル強化セメント複合体１００ａが製造される際に、そこに混合される角ばった充填材料１１５を使用して、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑り並びにセメント複合体の亀裂を抑え、セメント複合体の亀裂を抑え、そこに混合される有機繊維を使用して、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂に分布を誘発し、そこに加えられる球状バインダー及び混和剤を使用して、角ばった充填材料の混合によるセメント複合体の流動性の劣化を抑え、所定の粒径を有し、そこに混合される微細粉末バインダーを使用して、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑えることができる。【選択図】図８Ａ

Description

１．関連する出願の参照
本出願は、２０１９年９月９日に出願された韓国特許出願第１０−２０１９−０１１１４１０号による優先権及び利益を請求するものであり、その開示は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。
本発明は、テキスタイル強化セメント複合体に関し、具体的には、セメント複合体の中にテキスタイルグリッド強化体を埋め込んでテキスタイル強化セメント複合体を形成する際のテキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑り並びにセメント複合体の亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体、及びその製造方法に関する。
２．関連技術の検討
図１は、強化棒強化コンクリート、繊維強化コンクリート、及びテキスタイル強化コンクリートを示す概要図を示す。
図１Ａに示されるように、強化棒強化コンクリート１０は、セメント複合体であるモルタル／コンクリート１１の中に、縦方向及び横方向に強化棒を埋め込むことにより形成される。
また、図１Ｂに示されるように、繊維強化コンクリート２０は、セメント複合体であるモルタル／コンクリート２１と、ガラス短繊維２２等の繊維とを混合することにより形成される。
さらに、図１Ｃに示されるように、テキスタイル強化コンクリート３０は、セメント複合体であるモルタル／コンクリート３１の中に、格子形状のテキスタイルグリッド強化体３２を埋め込むことにより形成される。
典型的には、格子形状のグリッドは、土木建築において、擁壁強化、斜面強化、地面強化、及びその他に使用される強化材料である。グリッドは、その使用目的のために、構築可能性及び摩擦特性等の特性に加えて、高い引っ張り強度及び低い引っ張りひずみ（低い延性）を必要とする。
このようなグリッドの製造方法は、一般的に、プラスチック材料を射出成形又は押出成形し、射出成形又は押出成形されたプラスチック材料を一定間隔で打ち出し、プラスチック材料を１軸又は２軸で延伸させることを含む。しかしながら、射出成形プラスチックを使用する格子形状のグリッドは、引っ張り強度が低く、一連の工程で製造することが難しく、サイズ及び形状に制限がある。
近年、高強度の繊維を格子形状のテキスタイルに織編することでテキスタイルグリッド生地が提供され、テキスタイルグリッド生地の表面には、塩化ポリビニル、ビチューメン、アクリル、ラテックス、ゴム系樹脂、その他等の樹脂コーティング溶液が塗布され、高温熱処理によって製造されるテキスタイルグリッド強化体は、コンクリート構造を新しく建築又は強化することに効果的に使用される。
さらに、テキスタイルグリッド強化体は、従来のプラスチックグリッドよりも高い強度を有する繊維を使用するため、高い引っ張り強度及び低い引っ張りひずみを有し、それにより、構造を建築及び強化するための優れた構造的な材料特性を有する。
図２は、図１に示されるテキスタイル強化コンクリートの構造を示す詳細図であり、図３は、関連技術によるテキスタイル強化コンクリートの間の滑り及び亀裂の発生を説明する詳細図である。
図２に示されるように、平面グリッドは、土木建築の分野において、特に軽量、薄層構造の強化材料として、広く使用されており、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維等の高強度繊維を高強度繊維に織ることによって製造されるテキスタイルグリッド３２として形成される。
テキスタイルグリッド３２を使用して製造されるテキスタイル強化コンクリートは、軽量特性によって、建築部材及び薄い土木建築構造に使用されるが、テキスタイル強化コンクリート構造は、曲がる際には交互に緊張及び圧縮されるため、テキスタイルグリッド強化体は、２層で配置されてよい。
典型的には、テキスタイル強化セメント複合体３０は、テキスタイル強化体によって、屈曲性能及び引張性能を確保することによる構造の荷重抵抗性能及び耐震性能を有することが期待されるが、関連技術のテキスタイル強化セメント複合体３０では、従来の強化棒強化コンクリート１０として使用されるに十分な屈曲性能及び引張性能を確保することが難しい。
図３に示されるように、荷重が加わった際、テキスタイルグリッド強化体３２とセメント複合体３１との間の境界面の弱い接着性能によってテキスタイルグリッド強化体３２が滑り、縦方向及び横方向にセメント複合体３１の亀裂が起こり、従って、テキスタイル強化セメント複合体３０は壊れ得る。
一方、図４は、テキスタイル強化セメント複合体の荷重／屈曲と亀裂との相関を示す図であり、図５は、テキスタイル強化セメント複合体の張力と亀裂との相関を示す図である。
図４及び５に示されるように、テキスタイルグリッド強化体３２及びセメントバインダーのみを使用してコンクリートを製造した場合、強度は、曲げ張力が加わり最初の亀裂が起こった後に著しく低下し、複数の亀裂が起こり、亀裂は拡がり、それにより、セメント複合体は壊れ得る。
具体的には、テキスタイルグリッド強化体の表面のコーティングによって境界面での滑りが発生する可能性があり、コーティング材料によってエポキシ又は粗表面を有する材料等のテキスタイルグリッド強化体をコーティングする方法が、テキスタイルグリッド強化体とセメント複合体との間の滑りを防止するために使用されてよいが、これは、コーティング材料をコーティングする追加の工程が必要であり、従って、追加の時間及びコストが必要であるという問題がある。
韓国特許番号１０−１７７２６２５（２０１７年８月２３日登録）、発明の名称「コンクリート構造強化のための無機複合体及びそれを使用するコンクリート構造の強化方法」
韓国特許番号１０−１２０７０３８（２０１２年１１月２６日登録）、発明の名称「ファインガラス繊維を備える超高性能繊維強化セメント複合体及びその製造方法」
韓国特許番号１０−１９５８２４３（２０１９年５月８日登録）、発明の名称「三次元テキスタイルグリッド強化体の製造方法及びそれを使用するテキスタイル強化コンクリート構造の構築方法」
韓国特許番号１０−２００３６７０（２０１９年７月１９日登録）、発明の名称「テキスタイルグリッド固定装置を使用するテキスタイル強化コンクリート構造」
韓国公開番号２００５−１８７４４（２００５年２月２８日公開）、発明の名称「ミクロ及びマイクロ繊維に強化されたハイプリッド型の高靭性セメント複合体の製造方法」
韓国公開番号２００４−７９６２９（２００４年９月１６日公開）、発明の名称「ステープルファイバー強化高靭性セメント複合材料の製造方法」
本発明は、セメント複合体の中にテキスタイルグリッド強化体を埋め込むことによって形成されるテキスタイル強化セメント複合体を製造する際に、そこに混合される角ばった充填材料を使用してテキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑り並びにセメント複合体の亀裂を抑える、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を提供することを対象とする。
本発明は、また、セメント複合体の中にテキスタイルグリッド強化体を埋め込むことによって形成されるテキスタイル強化セメント複合体を製造する際に、そこに混合される有機繊維を使用する繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を提供することを対象とする。
本発明は、また、セメント複合体の中にテキスタイルグリッド強化体を埋め込むことによって形成されるテキスタイル強化セメント複合体を製造する際の、そこに加えられる球状バインダー及び混和剤を使用する角ばった充填材料の混合によって起こる、セメント複合体の流動性の劣化を抑える、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を提供することを対象とする。
本発明の様態によれば、微細粉末、角ばった充填材料、及び有機繊維を混合することにって形成され、それにより、テキスタイルグリッド強化体との境界面で発生する滑り、及び亀裂を抑えるセメント複合体と、セメント複合体に埋め込まれて配置され、セメント複合体を強化するテキスタイルグリッド強化体と、を備えるテキスタイル強化セメント複合体と、が提供され、セメント複合体は、１００重量部のセメント、４０〜６０重量部の球状バインダー、１０〜３０重量部の微細粉末バインダー、１８０〜２５重量部の一般砂、７５〜１２０重量部の角ばった充填材料、５５〜７５重量部の配合水、０．５〜２．５重量部の有機繊維、及び０．１〜０．３重量部の混和剤を混合することによって形成され、角ばった充填材料は、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑り並びにセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細粉末バインダーは、所定の粒径を有し、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑え、有機繊維は、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する。
充填材料の全体は、２５〜４５％の角ばった充填材料及び６０〜７５％の一般砂を含んでよく、角ばった充填材料は、部分的に一般砂に置換される。
角ばった充填材料は、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末であってよく、一般砂は、１〜５ｍｍの粒径を有する。
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ガラス繊維、又はナイロン繊維から選択されるステープルファイバーである有機繊維は、繊維架橋反応によってセメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑えてよく、微細な亀裂の分布を誘発してよい。
角ばった充填材料の使用により起こるセメント複合体の流動性の劣化を抑えるバインダーである球状バインダーは、フライアッシュ、シリカヒューム、及び軽量ビーズから選択される少なくとも１つを含んでよい。
混和剤は、角ばった充填材料の使用により起こるセメント複合体の流動性の劣化を抑えてよく、高流動化剤、減水剤、及び広範囲減水剤から選択される少なくとも１つを含んでよい。
微細粉末バインダーは、２〜１０μｍの平均粒径を有するバインダーであってよく、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑える。
微細粉末バインダーは、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、及び微細石灰粉末から選択される少なくとも１つを含んでよい。
テキスタイルグリッド強化体は、セメント複合体の中に埋め込まれてよく、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維を織ることによって形成されてよい。
本発明の様態によれば、ａ）所定の形状を有する型にテキスタイルグリッド強化体を配置し、ｂ）セメント、球状バインダー、及び微細粉末バインダーを含むバインダーを形成し、ｃ）一般砂及び角ばった充填材料を含む充填材料を形成し、ｄ）バインダー、充填材料、配合水、及び混和剤を混合することにより、セメント複合体のためのセメントペーストを形成し、ｅ）有機繊維及びセメントペーストを混合し、ｆ）有機繊維と混合されたセメントペーストを、型内のテキスタイルグリッド強化体の上に注ぎ、ｇ）セメントペーストを硬化及び乾燥させて、セメント複合体の中に埋め込まれたテキスタイルグリッド強化体を有するテキスタイル強化セメント複合体を完成させることを含む、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の製造方法が提供され、角ばった充填材料は、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑え、微細粉末バインダーは、所定の粒径を有し、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑え、有機繊維は、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する。
本発明の上記及び別の目標、特徴、及び利点は、付される図面を参照して、その例示的な実施の形態を具体的に説明することにより、当業者にとってより明らかとなる。
図１は、強化棒強化コンクリート、繊維強化コンクリート、及びテキスタイル強化コンクリートを示す概要図を示す。 図２は、図１に示されるテキスタイル強化コンクリートの構造を示す詳細図である。 図３は、関連技術に係る、テキスタイル強化コンクリートの滑り及び亀裂の発生を説明するための詳細図である。 図４は、テキスタイル強化セメント複合体の荷重／屈曲と亀裂との相関を示す図である。 図５は、テキスタイル強化セメント複合体の張力と亀裂との相関を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を示す概略構成図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体におけるセメント複合体の混合比の例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を示す断面図を示す。 図９は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の引張及び応力の間の相関を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の製造方法を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体のテキスタイルグリッド強化材料の例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体のための試験装置を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の曲げ張力を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の曲げ張力挙動を示す図である。
以下、当業者が容易に実行できる実施の形態が、付される図面を参照して詳細に説明される。しかしながら、本発明の実施の形態は、複数の異なる形態で実装可能であり、本明細書に説明される実施の形態に限定されない。また、説明とは無関係な部分は、本発明の実施の形態を明確に説明するために、図からは省略される。本明細書を通して、同様の部分は、同様の参照番号がふられる。
本明細書を通して、部分が要素を「含む」場合、その部分は、その要素を含んでいてよく、別の要素が、説明されない限り、さらに含まれていてもよい。
［滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００］
図６は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を示す概略構成図であり、図７は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体におけるセメント複合体の混合比の例を示す図である。
図６及び７に示されるように、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００は、セメント複合体１１０と、テキスタイルグリッド強化体１２０と、を含み、セメント複合体１１０は、１００重量部のセメント１１１、４０〜６０重量部の球状バインダー１１２、１０〜３０重量部の微細粉末バインダー１１３、１８０〜２５重量部の一般砂１１４、７５〜１２０の角ばった充填材料１１５、５５〜７５重量部の配合水１１６、０．５〜２．５重量部の有機繊維１１７、及び０．１〜０．３重量部の混和剤１１８を混合することによって形成される。
滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体のセメント複合体１１０は、セメントを、微細粉末バインダー１１３、角ばった充填材料１１５、有機繊維１１７、及びその他と混合することによって形成され、それにより、テキスタイルグリッド強化体１２０との境界面での滑り、及び亀裂が抑えられる。
テキスタイルグリッド強化体１２０は、セメント複合体１１０の中に埋め込まれるように配置され、セメント複合体１１０を強化する。例えば、テキスタイルグリッド強化体１２０は、セメント複合体１１０の中に埋め込まれ、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維を織ることによって形成されてよい。
具体的には、セメント複合体１１０の角ばった充填材料１１５は、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑り、及びセメント複合体１１０の亀裂を抑える。本ケースでは、充填材料の全体は、２５〜４５％の角ばった充填材料１１５及び６０〜７５％の一般砂１１４によって形成され、角ばった充填材料１１５は、部分的に一般砂１１４に置換される。さらに、角ばった充填材料１１５は、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末であってよく、一般砂１１４は、１〜５ｍｍの粒径を有する。
さらに、有機繊維１１７は、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ガラス繊維、又はナイロン繊維から選択されるステープルファイバーである有機繊維１１７は、繊維架橋反応によって亀裂の発生を抑えてよく、微細な亀裂の分布を誘発してよい。すなわち、テキスタイルグリッド強化体１２０が従来の強化コンクリートの代替として適用される場合、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又はその他等の有機繊維１１７がセメント複合体１１０に適用され、それにより、繊維架橋反応によってセメント複合体１１０の亀裂が拡がることが防止できる。
さらに、セメント複合体１１０の流動性の劣化を抑えるバインダーである球状バインダー１１２は、フライアッシュ、シリカヒューム、及び軽量ビーズから選択される少なくとも１つを含んでよい。さらに、混和剤１１８は、セメント複合体１１０の流動性の劣化を抑え、高流動化剤、減水剤、及び広範囲減水剤から選択される少なくとも１つを含んでよい。
さらに、セメント複合体１１０の微細粉末バインダー１１３は、所定の粒径を有し、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑りの発生を抑え、微細粉末バインダー１１３は、２〜１０μｍの平均粒径を有するバインダーであってよく、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑え、例えば、微細粉末バインダー１１３は、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、及び微細石灰粉末から選択される少なくとも１つを含んでよい。
従って、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００において、セメント複合体１１０は、角ばった砂若しくはガラス粉末等の角ばった充填材料１１５、微細シリカ粉末若しくは微細石灰粉末等の微細粉末バインダー１１３、又はＰＶＡ若しくはＰＰ等の有機繊維１１７と混合され、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑り、及びセメント複合体１１０の亀裂を抑え、それにより、セメント複合体１１０の靭性が保証される。さらに、フライアッシュ又はシリカヒューム等の球状バインダー１１２は、さらに、高流動化剤又は減水剤等の混和剤１１８と混合され、角ばった充填材料１１５の使用によるセメント複合体１１０の劣化を補償する。
一方、図８は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体を示す断面図を示し、図８Ａは、角ばった充填材料を使用する第１のテキスタイルグリッド強化セメント（ＴＲＣ）１００ａを示し、図８Ｂは、さらに球状バインダー及び混和剤を使用する第２のＴＲＣ１００ｂを示し、図８Ｃは、さらに有機繊維を使用する第２のＴＲＣ１００ｃを示す。
Figure 2021041688
最初に、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００は、テキスタイルグリッド強化体１２０が適用される非腐食性セメント複合体であり、テキスタイルグリッド強化体は、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維等の複合材料により織られて形成される織物であり、従来の強化棒又は強化メッシュの代替として適用可能である。テキスタイル強化セメント複合体１００を形成するセメント複合体１１０は、セメントと、混和材と、砂と、混和剤と、いくつかの場合において、さらに、粗骨材と、を一般的に含む、従来のセメントモルタル又はセメントコンクリートに似ている。
具体的には、図８Ａ及び表１に示されるように、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体は、所定の粒径を有する角ばった砂及びシリカ粉末等の角ばった充填材料と混合され、それにより、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑り、及び滑りによるセメント複合体１１０の亀裂を抑える。
換言すれば、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００の場合、セメント複合体１１０が混合された時、角ばった砂又はガラス粉末等の角ばった充填材料１１５は、一般砂１１４の代替として部分的に使用され、微細粉末バインダー１１３を使用して、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑りを抑える。
例えば、充填材料の全体の２５〜４０％である角ばった充填材料１１５の場合、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末は、一般砂と混合される。すなわち、充填材料の全体は、６０〜７５％の一般砂１１４及び２５〜４０％の角ばった充填材料１１５を含み、それにより、角ばった充填材料１１５は、部分的に一般砂１１４に置換されてよい。すなわち、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体の滑り及び亀裂が拡がることを抑えるために、セメント複合体は、所定の粒径を有する角ばった充填材料１１５と混合され、本ケースでは、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末が角ばった充填材料１１５として使用されてよい。
さらに、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、又は微細石灰粉末等の２〜１０μｍの平均粒径を有する微細粉末バインダー１１３は、角ばった充填材料を使用する滑り防止効果をさらに向上させるために使用されてよく、本ケースでは、１００重量部のセメント１１１に対して１０〜３０重量部の微細粉末バインダーが使用されてよい。本ケースでは、微細粉末バインダー１１３は、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、微細石灰粉末、又はその他であってよい。
図８Ｂ及び表１に示されるように、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００の場合、角ばった充填材料１１５は、セメント複合体１１０の流動性の劣化という問題を引き起こし、従って、この問題を解決するために、球状バインダー１１２及び混和剤１１８が使用されてよい。本ケースでは、フライアッシュ、シリカヒューム、軽量ビーズ、又はその他が球状バインダー１１２として使用されてよく、高流動化剤、減水剤、広範囲減水剤、又はその他が混和剤１１８として使用されてよい。
図８Ｃ及び表１に示されるように、ＰＶＡ繊維、ＰＰ繊維、ＰＥ繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、又はその他等の有機繊維１１７が、セメント複合体１１０を形成するために使用されてよく、それにより、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生が抑えられ、微細な亀裂の分布が誘発されてよい。例えば、２〜１０μｍの平均粒径を有する有機繊維が使用された場合、有機繊維の繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生が抑えることができる。
換言すれば、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００において、図５に示されるように、張力が引っ張り強度を上回る場合、亀裂が発生し、それにより、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑りがさらに拡がる。セメント複合体１１０の亀裂が拡がると、セメント複合体１１０として形成された構造は衰える。本ケースでは、セメント複合体１１０が形成される際に、ＰＶＡ、ＰＰ、ＰＥ、ガラス、又はナイロン繊維等の０．５〜２．５％の有機繊維１１７が、セメント複合体１１０と混合され、繊維架橋反応によって亀裂の拡がりを防ぎ、それにより、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００の延性が向上される。本ケースでは、有機繊維は、短いステープルファイバーであってよい。
一方、図９は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の引張及び応力の間の相関を示す図である。
図９に示されるように、第１のＴＲＣ、第２のＴＲＣ、及び第３のＴＲＣは、記載された順番でより強く、従来のＴＲＣよりも滑り及び亀裂を抑えてよい。
最後に、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００において、角ばった充填材料は、セメント複合体の中に埋め込まれたテキスタイルグリッド強化体を有するテキスタイル強化セメント複合体を製造する際に、混合され、それにより、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑り、及びセメント複合体の亀裂の発生を抑えることができる。
さらに、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００において、有機繊維が混合され、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生が抑えられ、微細な亀裂の分布が誘発される。
さらに、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００において、球状バインダー及び混和剤が加えられ、角ばった充填材料を混合することによるセメント複合体の流動性の劣化が抑えられ、所定の粒径を有する微細粉末バインダーが混合され、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑りが抑えられる。
［滑り及び亀裂を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００の製造方法］
図１０は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の製造方法を示すフローチャートである。
図１０を参照すると、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の製造方法において、最初に、テキスタイルグリッド強化体１２０が、所定の形状を有する型に配置される（Ｓ１１０）。例えば、テキスタイルグリッド強化体１２０は、セメント複合体１１０の中に埋め込まれ、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維を織ることによって形成されてよい。
次に、バインダーが、セメント、球状バインダー、及び微細粉末バインダーを含んで形成される（Ｓ１２０）。本ケースでは、微細粉末バインダー１１３は、所定の粒径を有し、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑りを抑える。本ケースでは、微細粉末バインダー１１３は、平均粒径２〜１０μｍを有するバインダーであってよく、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑りを抑え、例えば、微細粉末バインダー１１３は、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、及び微細石灰粉末から選択される少なくとも１つを含んでよいが、本発明はこれに限定されない。
さらに、セメント複合体１１０の流動性の劣化を抑えるバインダーである球状バインダーは、フライアッシュ、シリカヒューム、及び軽量ビーズから選択される少なくとも１つを含んでよいが、本発明はこれに限定されない。
次に、充填材料が、一般砂１１４及び角ばった充填材料１１５を含んで形成される（Ｓ１３０）。本ケースでは、角ばった充填材料１１５は、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑り、及びセメント複合体１１０の亀裂を抑えるように働く。さらに、充填材料の全体は、２５〜４５％の角ばった充填材料１１５及び６０〜７５％の一般砂１１４を含んでよく、角ばった充填材料１１５は、部分的に一般砂１１４に置換される。本ケースでは、角ばった充填材料１１５は、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末であってよく、一般砂１１４は、１〜５ｍｍの粒径を有してよい。
次に、セメント複合体１１０のためのセメントペーストが、バインダー、充填材料、配合水１１６、及び混和剤１１８を混合することによって形成される（Ｓ１４０）。本ケースでは、混和剤１１８は、セメント複合体１１０の流動性の劣化を抑え、高流動化剤、減水剤、及び広範囲減水剤から選択される少なくとも１つを含んでよいが、本発明はこれに限定されない。
次に、セメントペーストは、有機繊維１１７と混合される（Ｓ１５０）。本ケースでは、有機繊維１１７は、繊維架橋反応によってセメント複合体１１０の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する。例えば、ＰＶＡ繊維、ＰＰ繊維、ＰＥ繊維、ガラス繊維、又はナイロン繊維から選択されるステープルファイバーである有機繊維１１７は、繊維架橋反応によってセメント複合体１１０の亀裂の発生を抑えてよく、繊維亀裂の分布を誘発してよい。
次に、有機繊維１１７と混合されたセメントペーストは、型内のテキスタイルグリッド強化体の上に注がれる（Ｓ１６０）。それにより、セメント複合体１１０が、１００重量部のセメント１１１、４０〜６０重量部の球状バインダー１１２、１０〜３０重量部の微細粉末バインダー１１３、１８０〜２５重量部の一般砂１１４、７５〜１２０の角ばった充填材料１１５、５５〜７５重量部の配合水１１６、０．５〜２．５重量部の有機繊維１１７、及び０．１〜０．３重量部の混和剤１１８を混合することによって形成される。
次に、注がれたセメント複合体１１０は、乾燥及び硬化され、セメント複合体１１０の中に埋め込まれたテキスタイルグリッド強化体１２０を有するテキスタイル強化セメント複合体１００が完成される（Ｓ１７０）。
一方、図１１は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体のテキスタイルグリッド強化材料の例を示す図であり、図１２は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体のための試験装置を示す図である。
図１１に示されるように、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体において、テキスタイルグリッド強化体１２０は、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維等の高強度繊維を、格子形状に織ることによって製造される。
本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００は、第３のＴＲＣ１００ｃとして製造され、その曲げ張力は、図１２に示される試験装置によって評価することができる。
一方、図１３は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の曲げ張力を示す図であり、図１４は、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の曲げ張力挙動を示す図である。
本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００の曲げ張力は、図１３に示される通りであり、さらに、その曲げ張力挙動は、図１４に示される通りであり、従って、テキスタイル強化セメント複合体１００の滑り及び亀裂が抑えられたことが確認できる。
一方、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００は、上記の混合比を有するように説明されたが、混合比及びその他は、セメント複合体の使用、例えば、高性能コンクリート又は超高性能コンクリートを形成する場合、によって、変更されてもよいこと当業者にとって明らかである。
さらに、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００は、建物外側材料、排水渠、地下構造、コンクリート舗装、下水処理施設、沖合の橋、トンネルライニング、港構造、コンクリートケーソン基礎、下水管のカバー、並びに耐薬品性の向上及び修復に適用されてよい。
本発明によれば、セメント複合体の中に埋め込まれたテキスタイルグリッド強化体を有するテキスタイル強化セメント複合体を製造する際、角ばった充填材料がテキスタイル強化セメント複合体と混合され、それにより、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑えることができ、セメント複合体の亀裂の発生を抑えることができる。
本発明によれば、有機繊維が、テキスタイル強化セメント複合体と混合され、それにより、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑えることができ、微細な亀裂の分布を誘発することができる。
本発明によれば、球状バインダー及び混和剤がテキスタイル強化セメント複合体に加えられ、それにより、角ばった充填材料の混合によるセメント複合体の流動性の劣化を抑えることができる。
本発明によれば、所定の粒径を有する微細粉末バインダーが、テキスタイル強化セメント複合体と混合され、それにより、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑えることができる。
本発明の上記の説明は、単に例示的であり、発明は技術的範囲及び必須の特徴を変更せずに別の具体的な形態で実施可能な点が、当業者にとって理解される。従って、上記の実施の形態は、全ての様態における例としてのみ考慮されるべきであり、限定を意図していない。例えば、単一の形式で説明される各要素は、分布した形で実現されてよく、同様に、分布しているとして説明された要素は、結合した形で実現されてよい。
本発明の範囲は、詳細な説明ではなく、付される請求の範囲によって画定され、付される請求の範囲の意味、範囲、及び同等のものに由来する全ての変形及び変更を含む。
本発明の様態によれば、微細粉末、角ばった充填材料、及び有機繊維を混合することにって形成され、それにより、テキスタイルグリッド強化体との境界面で発生する滑り、及び亀裂を抑えるセメント複合体と、セメント複合体に埋め込まれて配置され、セメント複合体を強化するテキスタイルグリッド強化体と、を備えるテキスタイル強化セメント複合体と、が提供され、セメント複合体は、１００重量部のセメント、４０〜６０重量部の球状バインダー、１０〜３０重量部の微細粉末バインダー、１８０〜２２５重量部の一般砂、７５〜１２０重量部の角ばった充填材料、５５〜７５重量部の配合水、０．５〜２．５重量部の有機繊維、及び０．１〜０．３重量部の混和剤を混合することによって形成され、角ばった充填材料は、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑り並びにセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細粉末バインダーは、所定の粒径を有し、テキスタイルグリッド強化体及びセメント複合体の間の滑りを抑え、有機繊維は、繊維架橋反応によってセメント複合体の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する。
図６及び７に示されるように、本発明の実施の形態に係る、滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体１００は、セメント複合体１１０と、テキスタイルグリッド強化体１２０と、を含み、セメント複合体１１０は、１００重量部のセメント１１１、４０〜６０重量部の球状バインダー１１２、１０〜３０重量部の微細粉末バインダー１１３、１８０〜２２５重量部の一般砂１１４、７５〜１２０の角ばった充填材料１１５、５５〜７５重量部の配合水１１６、０．５〜２．５重量部の有機繊維１１７、及び０．１〜０．３重量部の混和剤１１８を混合することによって形成される。
従って、本発明の実施の形態に係るテキスタイル強化セメント複合体１００において、セメント複合体１１０は、角ばった砂若しくはガラス粉末等の角ばった充填材料１１５、微細シリカ粉末若しくは微細石灰粉末等の微細粉末バインダー１１３、又はＰＶＡ若しくはＰＰ等の有機繊維１１７と混合され、テキスタイルグリッド強化体１２０及びセメント複合体１１０の間の滑り、及びセメント複合体１１０の亀裂を抑え、それにより、セメント複合体１１０の靭性が保証される。さらに、フライアッシュ又はシリカヒューム等の球状バインダー１１２は、さらに、高流動化剤又は減水剤等の混和剤１１８と混合され、角ばった充填材料１１５の使用によるセメント複合体１１０の流動性の劣化を補償する。
次に、有機繊維１１７と混合されたセメントペーストは、型内のテキスタイルグリッド強化体の上に注がれる（Ｓ１６０）。それにより、セメント複合体１１０が、１００重量部のセメント１１１、４０〜６０重量部の球状バインダー１１２、１０〜３０重量部の微細粉末バインダー１１３、１８０〜２２５重量部の一般砂１１４、７５〜１２０の角ばった充填材料１１５、５５〜７５重量部の配合水１１６、０．５〜２．５重量部の有機繊維１１７、及び０．１〜０．３重量部の混和剤１１８を混合することによって形成される。

Claims (20)

  1. セメント（１１１）を、微細粉末バインダー（１１３）、角ばった充填材料（１１５）、及び有機繊維（１１７）と混合することによって形成され、それにより、テキスタイルグリッド強化体（１２０）との境界面での滑り、及び亀裂の発生を抑えるセメント複合体（１１０）と、
    前記セメント複合体（１１０）の中に埋め込まれて配置され、前記セメント複合体（１１０）を強化する前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）と、
    を備えるテキスタイル強化セメント複合体あって、
    前記セメント複合体（１１０）は、１００重量部の前記セメント（１１１）、４０〜６０重量部の球状バインダー（１１２）、１０〜３０重量部の前記微細粉末バインダー（１１３）、１８０〜２５重量部の一般砂（１１４）、７５〜１２０重量部の前記角ばった充填材料（１１５）、５５〜７５重量部の配合水（１１６）、０．５〜２．５重量部の前記有機繊維（１１７）、及び０．１〜０．３重量部の混和剤（１１８）を混合することによって形成され、
    前記角ばった充填材料（１１５）は、前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）及び前記セメント複合体（１１０）の間の滑り、並びに前記セメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑え、
    前記微細粉末バインダー（１１３）は、所定の粒径を有し、前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）及び前記セメント複合体（１１０）の間の滑りを抑え、
    前記有機繊維（１１７）は、繊維架橋反応によって前記セメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する、
    滑り及び亀裂の発生を抑えるテキスタイル強化セメント複合体。
  2. 前記充填材料の全体は、２５〜４５％の前記角ばった充填材料（１１５）及び６０〜７５％の前記一般砂（１１４）を含み、
    前記角ばった充填材料（１１５）は、部分的に前記一般砂（１１４）に置換される、
    請求項１のテキスタイル強化セメント複合体。
  3. 前記角ばった充填材料（１１５）は、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末である、請求項２のテキスタイル強化セメント複合体。
  4. 前記一般砂（１１４）は、１〜５ｍｍの粒径を有する、請求項２のテキスタイル強化セメント複合体。
  5. ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ガラス繊維、又はナイロン繊維から選択されるステープルファイバーである前記有機繊維（１１７）は、繊維架橋反応によって前記セメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する、請求項１のテキスタイル強化セメント複合体。
  6. 前記角ばった充填材料（１１５）の使用により起こる前記セメント複合体（１１０）の流動性の劣化を抑えるバインダーである前記球状バインダー（１１２）は、フライアッシュ、シリカヒューム、及び軽量ビーズから選択される少なくとも１つを含む、請求項１のテキスタイル強化セメント複合体。
  7. 前記混和剤（１１８）は、前記角ばった充填材料（１１５）の使用により起こる前記セメント複合体（１１０）の流動性の劣化を抑え、高流動化剤、減水剤、及び広範囲減水剤から選択される少なくとも１つを含む、請求項１のテキスタイル強化セメント複合体。
  8. 前記微細粉末バインダー（１１３）は、２〜１０μｍの平均粒径を有するバインダーであり、前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）及び前記セメント複合体（１１０）の間の滑りを抑える、請求項１のテキスタイル強化セメント複合体。
  9. 前記微細粉末バインダー（１１３）は、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、及び微細石灰粉末から選択される少なくとも１つを含む、請求項８のテキスタイル強化セメント複合体。
  10. 前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）は、前記セメント複合体（１１０）の中に埋め込まれ、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維を織ることによって形成される、請求項１のテキスタイル強化セメント複合体。
  11. ａ）所定の形状を有する型にテキスタイルグリッド強化体（１２０）を配置し、
    ｂ）セメント（１１１）、球状バインダー（１１２）、及び微細粉末バインダー（１１３）を含むバインダーを形成し、
    ｃ）一般砂（１１４）及び角ばった充填材料（１１５）を含む充填材料を形成し、
    ｄ）前記バインダー、前記充填材料、配合水（１１６）、及び混和剤（１１８）を混合することにより、セメント複合体（１１０）のためのセメントペーストを形成し、
    ｅ）有機繊維（１１７）及び前記セメントペーストを混合し、
    ｆ）前記有機繊維（１１７）と混合された前記セメントペーストを、前記型内の前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）の上に注ぎ、
    ｇ）前記セメントペーストを硬化及び乾燥させて、前記セメント複合体（１１０）の中に埋め込まれた前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）を有するテキスタイル強化セメント複合体（１００）を完成させる、
    方法であって、
    前記角ばった充填材料（１１５）は、前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）及び前記セメント複合体（１１０）の間の滑り、並びに前記セメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑え、
    前記微細粉末バインダー（１１３）は、所定の粒径を有し、前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）及び前記セメント複合体（１１０）の間の滑りを抑え、
    前記有機繊維（１１７）は、繊維架橋反応によってセメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する、
    滑り及び亀裂の発生を抑えるためのテキスタイル強化セメント複合体の製造方法。
  12. 前記セメント複合体（１１０）は、１００重量部の前記セメント（１１１）、４０〜６０重量部の前記球状バインダー（１１２）、１０〜３０重量部の前記微細粉末バインダー（１１３）、１８０〜２５重量部の前記一般砂（１１４）、７５〜１２０重量部の前記角ばった充填材料（１１５）、５５〜７５重量部の前記配合水（１１６）、０．５〜２．５重量部の前記有機繊維（１１７）、及び０．１〜０．３重量部の前記混和剤（１１８）を混合することによって形成される、請求項１１の方法。
  13. 前記充填材料の全体は、２５〜４５％の前記角ばった充填材料（１１５）及び６０〜７５％の前記一般砂（１１４）を含み、
    前記角ばった充填材料（１１５）は、部分的に前記一般砂（１１４）に置換される、
    請求項１２の方法。
  14. 前記角ばった充填材料（１１５）は、４５〜５２％の粒形分布を有する角ばった砂又はガラス粉末であり、
    前記一般砂（１１４）は、１〜５ｍｍの粒径を有する、
    請求項１２の方法。
  15. ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ガラス繊維、又はナイロン繊維から選択されるステープルファイバーである前記有機繊維（１１７）は、繊維架橋反応によって前記セメント複合体（１１０）の亀裂の発生を抑え、微細な亀裂の分布を誘発する、請求項１２の方法。
  16. 前記角ばった充填材料（１１５）の使用により起こる前記セメント複合体（１１０）の流動性の劣化を抑えるバインダーである前記球状バインダー（１１２）は、フライアッシュ、シリカヒューム、及び軽量ビーズから選択される少なくとも１つを含む、請求項１２の方法。
  17. 前記混和剤（１１８）は、前記角ばった充填材料（１１５）の使用により起こる前記セメント複合体（１１０）の流動性の劣化を抑え、高流動化剤、減水剤、及び広範囲減水剤から選択される少なくとも１つを含む、請求項１２の方法。
  18. 前記微細粉末バインダー（１１３）は、２〜１０μｍの平均粒径を有するバインダーであり、前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）及び前記セメント複合体（１１０）の間の滑りを抑える、請求項１２の方法。
  19. 前記微細粉末バインダー（１１３）は、微細ガラス粉末、微細シリカ粉末、及び微細石灰粉末から選択される少なくとも１つを含む、請求項１８の方法。
  20. 前記テキスタイルグリッド強化体（１２０）は、前記セメント複合体（１１０）の中に埋め込まれ、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維を織ることによって形成される、請求項１１の方法。

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