KR100914544B1 - 고강도 ｐｃ 강연선의 제조 방법, 이 제조 방법에 의해 제조된 고강도 ｐｃ 강연선 및, 그것을 이용한 콘크리트 구조물 - Google Patents

고강도 ｐｃ 강연선의 제조 방법, 이 제조 방법에 의해 제조된 고강도 ｐｃ 강연선 및, 그것을 이용한 콘크리트 구조물

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Abstract

종래보다도 고강도이며, 또한 실용에 적합한 PC 강연선 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물을 제공하는 것이다. 1개의 중심선과 6개의 측선을 서로 꼬은 7개 꼬임 구성으로, 외경이 15.0∼16.1mm, 총단면적이 135mm2 이상, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중 또는 0.1% 영구 신장시에 대한 하중이 266kN 이상이 되도록 조정함으로써, 종래보다도 고강도이며, 또한 실용에 적합한 고강도 PC 강연선으로 할 수 있다.

Description

고강도 ＰＣ 강연선의 제조 방법, 이 제조 방법에 의해 제조된 고강도 ＰＣ 강연선 및, 그것을 이용한 콘크리트 구조물 {PROCESS FOR MANUFACTRUING HIGH-STRENGTH PC STEEL STRANDED WIRE, HIGH-STRENGTH PC STEEL STRANDED WIRE MANUFACTURED BY THE SAME, AND CONCRETE STRUCTURE UTILIZING THE WIRE}
본 발명은, 냉간에서 신선(伸線) 가공된 복수개의 선재를 서로 꼬아 제조하는 고강도 PC 강연선과, 그 제조 방법 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물에 관한 것이다.
PC 강연선은, 일본에서 이용되는 경우, 통상, JIS G 3502에 규정되는 선재를 냉간에서 신선 가공한 후, 복수개 서로 꼬아, 최종 공정에서 잔류 변형(residual strain)을 제거하기 위한 블루잉(bluing) 처리를 행하는 방법으로 제조되어, JIS G 3536의 규격을 만족시키는 것이 사용되고 있다. 또한 해외에 있어서는, 각 규격(예를 들면, prEN10138 등)에 규정된 선재를 가공하여, 그들의 규격을 만족시키는 PC 강연선이 이용되고 있다. 그들의 PC 강연선의 강도를 높일 수 있으면, 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 고강도화나 시공성 향상, 즉, 종래보다도 소경(小經)의 PC 강연선을 이용하거나, PC 강연선의 삽입 피치를 확대하거나 할 수 있게 된다.
그래서, 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, JIS G 3536에 있어서의 19개 연선 중의 표준 지름이 19.3mm인 것에 대하여, 연선 구성 및 외경이 동일하고 총단면적도 공칭(公稱) 단면적과 동일한 정도이며, 인장 하중이 규격치의 하한을 대폭으로 상회하는 PC 강연선(PC 스트랜드(strand))이 제안되고 있다.
[특허 문헌 1] 일본특허공보 제3684186호
그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 PC 강연선과 같이 인장 하중을 종래보다도 대폭으로 높인 경우, 신선 가공중의 변형 시효에 따른 인성 저하를 억제하면서, JIS G 3536에서 규정된 0.2% 영구 신장시에 대한 하중 및 낮은 릴렉세이션(relaxation) 제품의 릴렉세이션 값을 얻는 것은, 극히 곤란하다. 그리고, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중이 낮은 것은 실용에 제공하는 것이 어렵고, 최근의 콘크리트 구조물로의 PC 강연선의 사용 상황으로부터 생각하면, 낮은 릴렉세이션 제품의 릴렉세이션 특성을 만족하지 않은 것은 존재 가치가 희박하다.
도1 은 본 발명의 실시 형태의 PC 강연선의 가열 온도와, 0.2% 하중 및 인장 하중과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도2 는 본 발명의 실시 형태의 PC 강연선의 가열 온도와 릴렉세이션 값과의 관계를 나타내는 그래프이다.
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명의 과제는, 종래보다도 고강도이며, 또한 실용에 적합한 PC 강연선 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물을 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 고강도 PC 강연선은, 1개의 중심선과 6개의 측선을 서로 꼬은 7개 꼬임 구성으로, 외경이 15.0∼16.1mm이고, 총단면적이 135mm2 이상이며, 0.1% 영구 신장(permanent elongation)시에 대한 하중 또는 0.2% 영구 신장시에 대한 하중이 266kN 이상의 것으로 했다.
즉, JIS G 3536에 있어서의 7개 연선 중의 표준 지름이 15.2mm인 것, 또는 해외 규격(예를 들면, prEN10138 등)에 있어서의 7개 연선 중 표준 지름이 15.7mm인 것에 대하여, 연선 구성 및 외경이 동일하고, 총단면적도 공칭 단면적과 동일한 정도이며, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중 또는 0.1% 영구 신장시에 대한 하중이 규격치의 하한(222kN)을 20% 이상 상회하도록 조정함으로써, 종래보다도 고강도이며, 또한 실용에 적합한 것으로 할 수 있다. 여기서, 총단면적을 상기 범위로 한 것은, 총단면적이 135mm2 미만에서는, 중심선 및 측선이 단독으로 필요로 되는 인장 강도를 확보하는 것이 어려워지기 때문이다. 또한, 0.1% 영구 신장시에 대한 하중 또는 0.2% 영구 신장시에 대한 하중이 266kN 미만에서는, 종래의 것에 대한 강도 향상 범위가 작고, 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 고강도화나 시공성 향상의 메리트(merit)가 작다.
상기의 구성에 있어서, 시험 시간을 1000시간으로 한 릴렉세이션 시험에서 측정되는 릴렉세이션 값이 2.5% 이하가 되도록 조정함으로써, JIS G 3536 또는 해외 규격(예를 들면, prEN10138 등)에서 규정된 낮은 릴렉세이션 제품의 릴렉세이션 값을 만족시켜, 적용 가능 범위를 넓힐 수 있다.
상기 중심선의 선경(線徑)은 5.35±0.3mm, 상기 측선의 선경은 5.15±0.25mm로 하는 것이 바람직하다. 중심선 또는 측선이 이 선경 범위를 벗어나면, 외경을 JIS G 3536의 표준 지름 15.2mm, 또는 해외 규격(예를 들면, prEN10138 등)의 표준 지름 15.7mm의 허용 범위내로 하는 것이 어려워진다.
상기 중심선 및 측선으로서는, C를 0.90 wt% 이상 포함하는 강선을 사용하는 것이 바람직하다. C함유량이 0.90 wt% 미만의 강선을 사용하면, 강도의 확보가 어려워진다.
전술한 구성의 고강도 PC 강연선을 제조할 때에는, 상기 중심선과 측선을 서로 꼬아, 스트레칭 처리를 행한 후, 또는 스트레칭 처리와 동시에, 430℃ 이하에서 블루잉 처리를 행함으로써, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중 또는 0.1% 영구 신장시에 대한 하중을 266kN 이상으로 하여, 상기 릴렉세이션 값을 2.5% 이하로 하는 것이 용이해진다.
또한, 콘크리트 구조에 전술한 구성의 고강도 PC 강연선을 이용함으로써, 그 구조물을 종래보다도 고강도인 것 또는 시공성이 우수한 것으로 할 수 있다.
(발명의 효과)
전술한 바와 같이, 본 발명의 PC 강연선은, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중이 JIS 규격치의 하한을, 또는 0.1% 영구 신장시에 대한 하중이 해외 규격(예를 들면, prEN10138 등)을 상회하는 것이기 때문에, 종래보다도 고강도이며, 또한 확실하게 실용에 제공할 수 있다. 또한, 릴렉세이션 특성이 JIS 또는 해외 규격(예를 들면 prEN10138 등)의 규격치를 만족시키도록 조정함으로써, 적용 가능 범위를 더욱 넓힐 수 있다.
그리고, 본 발명의 고강도 PC 강연선의 제조 방법에 의하면, 보다 확실하게 상기의 특성을 갖는 PC 강연선을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 콘크리트 제조물은, 상기 특성을 갖는 고강도 PC 강연선을 이용한 것이기 때문에, 종래보다도 고강도인 것 또는 시공성이 우수한 것이 된다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이 실시 형태의 고강도 PC 강연선은, 1개의 중심선(선경: 5.25mm)과 6개의 측선(선경: 5.05mm)을 서로 꼬은 7개 꼬임 구성의 것으로, 그 외경은 15.35mm, 총단면적은 142mm2로 되어 있다. 이 연선 구성, 외경 및 총단면적은, JIS G 3536에 있어서의 7개 연선 중의 표준 지름이 15.2mm인 것에 준하고 있다. 또한, 그 중심선 및 측선으로서는, 중량%로, C:0.90∼1.3%, Si:0.5∼1.2%, Mn:0.1∼1.0%, Cr:0.05∼1.5%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적으로 혼입해 오는 불순물로 이루어지는 성분의 강선을 사용하고 있다. 그리고, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중이 266kN 이상, 시험 시간을 1000시간으로 한 릴렉세이션 시험에서 측정되는 릴렉세이션 값이 2.5% 이하로 각각 조정되어 있다.
이 PC 강연선의 제조 방법은, 먼저, 상기 성분의 소선(element wire)(선경: 13.0mm)을 패턴팅(patenting) 처리하여, 그 강도를 1490∼1550MPa로 조정한 후, 9매의 다이스(dies)를 갖는 연속 신선기에 의해 상기 중심선 및 측선의 선경까지 냉각 신선 가공한다. 그리고, 중심선과 측선을 서로 꼬아, 스트레칭 처리를 행한 후, 430℃ 이하로 블루잉 처리를 행한다. 이 스트레칭 처리는, 연선 공정의 도중에 설치한 2개의 캡스턴(capstan)의 사이에서 연선에 적당한 정도의 인장 하중을 걸어 행한다. 또한, 블루잉 처리는, 가열로에서 2∼3초간 고주파 가열한 후, 수냉조에 통과시켜 수냉한다. 또한, 가열로와 수냉조와의 사이에서는, 수초간 공냉된다.
도1 및 도2 는, 상기 제조 방법에 있어서 블루잉 처리에서의 가열 온도의 영향을 조사한 결과를 나타내는 것으로, 도1 은 가열 온도와, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중(이하, 0.2% 하중으로 함) 및 인장 하중과의 관계를, 도2 는 가열 온도와 릴렉세이션 값과의 관계를 각각 나타내고 있다. 여기서, 가열 온도는 방사 온도계에 의한 연선 표면 온도의 측정치이며, 릴렉세이션 값은, 시험 시간을 1000시간으로 한 릴렉세이션 시험에서의 측정치이다.
도1 및 도2로부터 분명한 바와 같이, 이 PC 강연선은, 블루잉 처리에서의 가열 온도가 300℃ 내지 380℃의 범위에서는, 0.2% 하중, 릴렉세이션 값 모두 안정되어 있지만, 380℃를 초과하면 0.2% 하중이 감소해 가고, 400℃를 초과하면 릴렉세이션 값이 증대해 간다. 그러나, 가열 온도를 450℃ 이하로 하면 266kN 이상의 0.2% 하중이 얻어지고, 430℃ 이하로 하면 릴렉세이션 값을 2.5% 이하로 억제되는 것을 알 수 있다.
그래서, 실제의 제조 공정에서는, 전술한 바와 같이 블루잉 처리에서의 가열 온도를 430℃ 이하(바람직하게는 380℃ 이하)로 설정하고 있다. 예를 들면, 가열 온도를 380℃로 한 경우, 도1 및 도2 에 나타낸 조사 결과에서는, 0.2% 하중은 302kN으로 되어, JIS G 3536에 있어서의 7개 연선 중의 표준 지름이 15.2mm인 것에 대하여 규정된 규격치의 하한(222kN)을 약 36% 상회한다. 또한, 릴렉세이션 값은 1.70%가 되어, 동일 JIS 규격에 규정된 낮은 릴렉세이션 제품의 규격치의 상한(2.5%)에 대하여 30% 이상 하회한다. 또한, 인장 하중은, 가열 온도 430℃ 이하에서, 동일 JIS 규격에 규정된 규격치의 하한(261kN)을 20% 이상(320kN 이상) 상회한다.
그리고, 이 PC 강연선을 사용하여 콘크리트 구조물을 제조한 바, 종래에 비하여 대폭적인 고강도화 또는 시공성 향상이 확인되었다.

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  12. 1개의 중심선과 6개의 측선을 서로 꼬아, 스트레칭 처리를 행한 후, 또는 스트레칭 처리와 동시에, 300℃이상 430℃이하의 블루잉(bluing) 처리를 행함으로써, 외경이 15.0∼16.1mm이고, 총단면적이 135mm2 이상이며, 0.2% 영구 신장(permanent elongation)시에 대한 하중 또는 0.1% 영구 신장시에 대한 하중이 266kN 이상, 인장하중이 320kN 이상이고, 시험 시간을 1000시간으로 한 릴렉세이션(relaxation) 시험에서 측정되는 릴렉세이션 값이 2.5% 이하이며, 상기 중심선 및 측선이 중량%로 C;0.90∼1.3%, Si:0.5∼1.2%, Mn:0.1∼1.0%, Cr:0.05∼1.5%를 포함하는 고강도 PC 강연선의 제조 방법.
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  14. 삭제
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  16. 제12항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 1개의 중심선과 6개의 측선을 서로 꼬은 7개 꼬임 구성으로, 외경이 15.0∼16.1mm이고, 총단면적이 135mm2 이상이며, 0.2% 영구 신장시에 대한 하중 또는 0.1% 영구 신장시에 대한 하중이 266kN 이상, 인장하중이 320kN 이상이고, 시험 시간을 1000시간으로 한 릴렉세이션(relaxation) 시험에서 측정되는 릴렉세이션 값이 2.5% 이하인 고강도 PC 강연선.
  17. 제16항에 있어서, 상기 중심선의 선경(線徑)을 5.35±0.3mm, 상기 측선의 선경을 5.15±0.25mm로 한 것을 특징으로 하는 고강도 PC 강연선.
  18. 제16항 또는 제17항에 기재된 고강도 PC 강연선을 이용한 콘크리트 구조물.
KR1020077027473A 2006-02-23 2007-02-21 고강도 ｐｃ 강연선의 제조 방법, 이 제조 방법에 의해 제조된 고강도 ｐｃ 강연선 및, 그것을 이용한 콘크리트 구조물 KR100914544B1 (ko)

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