KR101006964B1 - 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기에 콘크리트를 부어넣고 시험체 제작에 필요한 소요의 양을 조절하여 거푸집에 일정량씩 공급함으로써 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트로 시험체나 부재를 제작하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치에 관한 것이다.

본 발명은 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트가 담기는 용기의 하부측에 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트를 받아서 시험체를 형성하도록 거푸집을 지지하는 받침대를 배치하고, 이들을 높이 조절이 가능하게 지지하는 프레임을 구비하여 거푸집내에서 고유동성을 나타내는 섬유보강 복합체 및 콘크리트 시험체 또는 부재를 제작하도록 된 것이다. 본 발명에 의하면 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트를 통해서 시험체 제작을 할 때, 내장된 섬유가 보다 정확하게 일정한 방향성을 갖도록 제작할 수 있으며, 콘크리트의 역학적 특성에 유리한 최적의 방향성을 갖도록 섬유의 방향성을 조절하여 시험체를 제작할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

초고강도 콘크리트, 섬유보강 콘크리트, 강섬유, 유기섬유, 섬유, 휨강도, 압축강도, 방향성

Description

고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치{A GUIDANCE EQUIPMENT FOR FIBER ALIGNMENT OF　FIBER REINFORCED CEMENT COMPOSITE AND CONCRETE WITH SELF COMPACTION}

본 발명은 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트에서 섬유의 방향성을 유도하기 위해 제작되는 시험체 제작을 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 용기에 콘크리트를 부어넣고 시험체 제작에 필요한 소요의 양을 조절하여 거푸집에 일정량씩 공급하여 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트로 시험체나 부재를 제작하는 것이어서 역학적 특성에 유리한 최적의 섬유 방향성을 갖도록 콘크리트 시험체 또는 부재를 제작할 수 있으며, 더 나아가 시험체 제작에 걸리는 시간을 절약하여 작업 생산성을 향상시킬 수 있도록 된 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치에 관한 것이다.

콘크리트는 경제성 및 내구성이 우수한 건설재료로서 강재와 더불어 콘크리트 구조물의 건설에 널리 사용되고 있다. 그러나 콘크리트는 인장강도와 휨강도가 작고, 균열이 발생하기 쉬운 본질적인 결합을 가지고 있으며, 또한 최근 고강도 콘크리트의 실용화에 따른 압축강도의 증가로 인해 콘크리트의 취성파괴(Brittle Failure)가 문제시되고 있다.

따라서 근래에 고강도화 되어가는 콘크리트는 취성파괴의 위험성이 있기 때문에 콘크리트 내부에 강섬유, 유기섬유 등의 섬유를 혼입하여 콘크리트의 인성을 향상시켜 연성거동을 하게 하여 갑자기 파괴되는 성질을 방지하고자 하는 연구가 활발히 진행되어지고 있다.

이러한 성질을 갖는 콘크리트는 압축강도가 높으면서도 자기충전성을 갖는 고유동성을 갖고 있으며, 콘크리트 체적의 2%중량비 이상 강섬유를 혼입하는 초고강도 섬유보강 시멘트 복합체, 유기섬유 보강 섬유보강 시멘트 복합체 등이 있고, 고유동 강섬유 보강 콘크리트도 포함될 수 있다.

이러한 고유동을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트란 자기충전형 고유동 콘크리트라 하는 것은 대단히 높은 유동성을 가진 콘크리트를 의미하는 것으로 통상 슬럼프 플로우 600mm 내외를 기준으로 그 이상의 슬럼프 플로우를 갖는 콘크리트를 고유동 콘크리트라고 하는데, 이러한 기술을 접목시켜 여기에 강섬유를 혼입하는 것을 섬유보강 복합체 및 콘크리트라고 한다.

이와 같은 섬유보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete)에 포함되는 강섬유는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 물결형 강섬유(1)가 있다. 이와 같은 형상의 강섬유(1)는 탄소강 등을 얇게 절삭가공, 주조 등의 방법으로 제조될 수 있으며, 형상비(Aspect Ratio, 단면치수에 대한 길이의 비)는 30~100 정도의 것이 사용될 수 있으나 용도 및 목적에 따라 적절히 변경하여 사용할 수 있으며, 그 길이 또한 다양한 길이에 의하여 제조될 수 있다.

이와 같은 물결형 강섬유(1)는 종래의 원형단면의 강섬유에 비해 기하학적 형상을 가지고 있으므로 기계적 부착력이 증가하여 강섬유와 시멘트 경화체의 부착성능이 향상됨으로써 초고성능 섬유보강 시멘트 복합체의 선능이 향상될 수 있도록 하게 된다. 즉, 강섬유의 길이, 직경 및 형상비는 변경하지 않고 단지 형상을 물결형태로 제조하여 시멘트 경화체와의 부착성능을 높이는 것이다.

이와 같은 물결형 강섬유(1)들을 포함한 섬유보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete)를 제작하고자 하는 경우, 종래에는 거푸집제작 시 수작업으로 이루어지는 것이어서 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트로 시험체나 부재를 제작할 경우 콘크리트가 흘러가는 방향에 따라 콘크리트 내부에 함유된 섬유가 쉽게 움직이고, 그 방향성을 조절하기 어렵게 된다.

즉 이러한 고유동 콘크리트를 거푸집내에 타설하게 되면 마치 물이 흘러가서 내부를 채우는 것처럼 콘크리트도 채워지게 되는데, 이때 콘크리트에 혼입된 섬유도 콘크리트가 흐르는 방향을 따라 섬유가 배열되게 된다. 이러한 것을 섬유의 방향성이라 하며, 이때 제작된 콘크리트의 부재가 힘을 받는 직각방향으로 섬유가 배열되면 섬유의 저항성이 커져 콘크리트의 휨강도가 크게 나타나지만, 반대로 배열될 경우 섬유는 작용하는 힘에 저항하지 못하게 되므로 휨강도가 적게 나타난다. 여기서 섬유의 방향성은 압축강도에 영향을 미치지 않으므로 섬유의 방향성에 대한 평가는 휨강도 또는 인장강도 등을 평가하여야 한다.

이와 같이 강섬유 또는 유기섬유와 같은 섬유를 콘크리트 내에 혼입하면 콘크리트의 인성이 향상되어 인장강도와 휨강도 증진과 같은 역학적 특성에 상당한 기여를 하게되나, 섬유의 방향성이 최적의 방향성을 유지하지 못할 경우, 섬유를 사용한 효과를 크게 기대하지 못할 수도 있다.

그러므로 섬유의 배열이 최적의 방향성을 갖도록 유도한다면 상기 콘크리트의 역학적 특성이 우수한 장점을 십분 발휘할 수 있지만 반대로 나타날 경우에는 단점으로 작용하기 때문에, 콘크리트로 부재를 제작할 때에는 상당한 주의를 요하게 되는 문제점이 있다.

따라서 고유동성을 지닌 섬유보강 복합체 및 콘크리트를 이용하여 시험체나 부재를 제작하고자 할 때 최적의 섬유방향성을 유도할 수 있는 장치를 이용하여 제작한다면 역학적 특성에 유리한 콘크리트를 제작할 수 있다는 결론에 이르게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은

고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 시험체제작 시 종래 수작업으로 이루어지던 방법과는 달리 본 발명에서는 용기에 콘크리트를 부어넣고 시험용 거푸집제작에 필요한 소요의 양을 조절하여 시험체에 일정량씩 콘크리트를 공급하여 제작함으로써 휨강도 및 인장강도를 충분히 발휘하도록 하는 최적의 섬유 방향성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 시험체 또는 부재를 제작하기 위한 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트가 담기는 상광하협(上廣下峽)의 단면구조를 갖고, 하부에는 사각 단면의 유동 채널이 형성되며, 유동 채널의 바닥면은 후방에서 전방으로 하향 경사가 형성되며, 전방에는 배출구가 형성된 용기; 상기 용기의 하부측에 위치되고, 거푸집의 내부에는 섬유가 배치되며, 상기 거푸집의 내부에 용기의 배출구로부터 나오는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트를 받아서 시험체를 형성하도록 거푸집을 지지하는 받침대; 및 상기 용기와 받침대를 일정 높이로 지지하는 스트럭쳐 구조를 갖추고, 하부에는 사방에 바퀴를 형성하여 이동가능한 프레임;을 포함하여 거푸집내에서 형성되는 고유동성을 나 타내는 섬유보강 복합체 및 콘크리트 시험체내에 일정방향의 섬유의 배열 및 섬유의 방향성을 유도하는 것이다. 따라서 본 발명은 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트에 대해 시험체 제작을 할 때, 보다 정확하게 섬유가 일정한 방향성을 갖도록 제작할 수 있으며, 비교적 간단한 방법으로 콘크리트의 역학적 특성에 유리한 최적의 방향성을 갖도록 시험체를 제작할 수 있다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 용기는 경사진 바닥이 전방에 배출구가 형성되고, 상기 배출구를 선택적으로 열거나 닫을 수 있는 개폐기가 전방에 위치되며, 상기 개폐기는 상부측으로 연결대를 통하여 조절기와 일체로 연결되고, 상기 조절기는 용기의 전방에 힌지를 통하여 회동가능하게 그 후단이 연결됨으로써 조절기의 전단을 승하강 시키면 연결대를 통해서 개폐기를 승하강시켜서, 배출구를 개폐시킬 수 있는 것이다. 따라서 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트에 대해 시험체 제작을 할 때 콘크리트 타설속도를 조절할 수 있음은 물론, 다양한 형태를 가진 시험체 제조에 사용될 수 있는 것이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 용기는 그 하부의 전후방 양측으로 복수의 중공형의 고정관이 각각 돌출 형성되고, 상기 프레임은 상부로 연장된 기둥의 상하에 각각 다수의 구멍들이 형성되며, 상기 프레임의 양측 기둥 사이에 용기의 고정관들이 위치되고, 상기 기둥의 구멍과 용기의 고정관들을 통하여 복수의 고정바들이 각각 끼워져서 상기 용기와 프레임의 연결이 이루어지며, 상기 고정바에 의하여 프레임의 기둥에 형성된 구멍과 고정관의 끼움 위치를 변경시킴으로써 프레임상에서 용기의 상하 높이를 조절할 수 있도록 구성된 것이다. 따라서 본 발명은 시 험체의 크기나 형상에 따라 용기의 높낮이를 손쉽게 조절할 수 있어서 다양한 형태를 가진 시험체 제조에 사용될 수 있으며, 대형 부재의 경우 본 장치를 응용하여 부재 크기에 맞게 적절하게 제작사용하면 손쉽게 제작할 수 있다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 프레임은 전방의 기둥 높이가 후방의 기둥 높이보다 낮고, 전방의 기둥에 마련된 구멍의 위치가 후방 기둥에 마련된 구멍이 위치보다 낮아서 상기 기둥에 고정되는 용기는 후방으로부터 전방으로 더욱 경사형성되어 용기의 배출구를 통한 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 배출이 용이하고, 쉽게 시험체의 제작이 이루어질 수 있는 것이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 받침대는 바닥판의 하부에 4개의 회전가능한 휠이 장착되고, 상기 휠에는 중앙에 오목한 홈이 형성되며, 상기 휠의 홈은 각각 프레임에 전후로 배치된 한쌍의 삼각 레일상에 올려져서 프레임의 레일상에서 전후로 이동가능한 것이다. 따라서 받침대상의 거푸집을 전방으로 이동시켜 가면서 안정적으로 시험체를 콘크리트 타설할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 받침대는 바닥판의 상부에 전후방의 높이가 다른 보조판을 추가로 구비하여 시험체의 방향을 조절하여 내장된 섬유의 방향성을 유도하도록 구성된 것어서 사용자가 원하는 방향으로 섬유를 배열할 수 있어 섬유방향성 계수를 구하는 다양한 시험 등에도 응용될 수도 있다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 받침대는 바닥판의 하부면에 진동을 부여할 수 있는 진동기를 추가 포함하여 시험체 제작시 진동 다짐을 할 수 있어서 내부에 공극이 없는 고품질의 시험체를 제작할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치에 의하면 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트에 대해 시험체 제작을 할 때 비교적 간단한 방법으로 콘크리트의 역학적 특성에 유리한 최적의 방향성을 갖도록 유도할 수 있다.

즉 본 발명에 의하면 종래에 수작업을 통하여 제작하였던 시험체에 비하여 보다 정확하게 섬유가 일정한 방향성을 갖도록 제작할 수 있으며 작업시간도 또한 크게 단축되는 효과가 있다.

또한 시험체의 크기나 형상에 따라 용기의 높낮이를 손쉽게 조절할 수 있어서 다양한 형태를 가진 시험체 제조에 사용될 수 있으며 대형 부재의 경우 본 장치를 응용하여 부재 크기에 맞게 적절하게 제작사용하면 손쉽게 제작할 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 의하면 바닥판 위에 거푸집을 올려놓을 때 일정한 각도를 줄 수 있도록 홈을 변형하여 설치하면 사용자가 원하는 방향으로 섬유를 배열할 수 있어 섬유방향성 계수를 구하는 시험 등에도 응용될 수도 있다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시 예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명에서 제시한 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)의 개요도를 나타낸 것이다. 도 2에 대해 설명하면 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)는 시험체 제작에 소요되는 콘크리트(C)를 담아놓는 용기(200), 콘크리트 시험체 거푸집(310)을 올려놓을 수 있는 받침대(300), 상기 두 부분을 고정할 수 있고 바닥판(320)이 움직일 수 있는 공간인 레일(410a)(410b)을 포함하고 있는 프레임(400)으로 크게 3부분으로 나누어 설명할 수 있다.

상기 용기(200)는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)가 담기는 상광하협(上廣下峽)의 단면구조를 갖고, 용기(200)의 하부에는 사각 단면의 유동 채널(210)이 형성되며, 유동 채널(210)의 바닥면(212)은 후방에서 전방으로 하향 경사가 형성되며, 전방에는 배출구(220)가 형성된 구조이다. 또한 상기 용기(200)의 전,후면에는 각각 "⊂"형의 손잡이(230a)(230b)들이 돌출형성된다.

이와 같은 용기(200)는 바닥면(212)에 적당한 경사를 주어 용기(200)에서 콘크리트가 배출될 때 일정한 속도와 방향으로 흐르게 하고, 전방으로 형성되어 콘크리트가 배출되는 배출구(220)에 양을 조절할 수 있는 개폐기(250)를 구비하고 있다.

상기 개폐기(250)는 배출구(220)를 개폐시킬 수 있도록 하는 동시에 조절기(260)와 연결되도록 하여 개폐 시, 조절기(260)를 상하로 움직이는 힘에 의해 개폐되도록 하여 배출되는 양을 조절할 수 있는 것이다.

이와 같이 상기 용기(200)는 경사진 바닥이 전방에 배출구(220)가 형성되고, 상기 배출구(220)를 선택적으로 열거나 닫을 수 있는 개폐기(250)가 전방에 위치되 며, 상기 개폐기(250)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 상부측으로 연결대(252)를 통하여 조절기(260)와 일체로 연결된다. 또한 상기 조절기(260)는 용기(200)의 전방에 힌지(262)를 통하여 회동가능하게 그 후단이 연결됨으로써 조절기(260)의 전단을 승하강시키면, 연결대(252)를 통해서 개폐기(250)를 승하강시켜서, 배출구(220)를 개폐시킬 수 있도록 구성된 것이다.

이와 같은 용기(200)의 하부측에는 받침대(300)가 위치되는데, 상기 받침대(300)는 거푸집(310)의 내부에 섬유(S)가 배치되고, 상기 용기(200)의 배출구(220)로부터 나오는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)를 받아서 시험체 또는 부재를 형성하도록 거푸집(310)을 지지한다.

이와 같은 받침대(300)는 바닥판(320)의 하부에 4개의 회전가능한 휠(322)이 장착되고, 상기 휠(322)에는 중앙에 오목한 홈(324)이 형성되며, 상기 휠(322)의 홈(324)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각 프레임(400)에 전후로 배치된 한쌍의 삼각 레일(410a)(410b) 상에 올려져서 프레임(400)의 레일(410a)(410b)상에서 전후로 이동가능한 구조이다.

즉 상기 받침대(300)는 시험체 거푸집(310)을 올려놓을 수 있는 크기의 평판형 바닥판(320)을 구비하고, 그 하단부에는 홈(324)이 파인 휠(322)을 4개 설치하여 이하에 설명되는 프레임(400)에 설치된 삼각 레일(410a)(410b) 위를 지나다닐 수 있도록 구성된다.

이와 같은 받침대(300)에는 바닥판(320)의 전방으로 손잡이(332)를 설치하여 콘크리트(C)가 거푸집(310) 내로 배출될 때, 섬유가 일정한 방향을 유지하면서 골 고루 채워질 수 있도록 손잡이(332)를 통해 거푸집(310)을 올려놓은 바닥판(320)이 레일(410a)(410b) 위에서 당겨 움직일 수 있도록 구성된 것이다.

그리고 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)는 상기 용기(200)와 받침대(300)를 일정 높이로 지지하는 스트럭쳐 구조를 갖추고, 하부에는 사방에 바퀴(414)를 형성하여 이동가능한 프레임(400)을 포함한다.

상기와 같은 프레임(400)은 가장 상부측에 용기(200)를 장착시키는 부분이 형성되고, 그 하부측으로는 레일(410a)(410b)을 설치하는 부분이 형성되며, 가장 하부측에는 사방에 바퀴(414)를 4곳에 설치하여 작업장에서 이동이 가능한 구조이다.

이와 같은 프레임(400)은 상기 용기(200)를 장착하는 부분을 떠받치는 기둥(430)에 양측 기둥(430)을 기준으로 각각 상하로 3개의 구멍(432)을 뚫어 높낮이를 조절할 수 있도록 한 것인데, 이와 같은 양측 기둥(430)의 구멍(432)들은 용기(200)의 하부측 전후방에 마련된 고정관(280)을 통해서 고정바(450)가 각각 끼워짐으로써 용기(200)는 프레임(400)의 상부에 고정된다.

즉 상기 용기(200)는 프레임(400)에 올려 놓아 고정하는 경우, 용기(200) 하단부 2곳을 프레임(400)에 형성된 구멍(432)과 고정바(450)를 통해 연결할 수 있도록 그 하부의 전후방 양측으로 복수의 중공형의 고정관(280)이 각각 돌출 형성되고, 상기 프레임(400)은 상부로 연장된 기둥(430)의 상하에 각각 다수의 구멍(432)들이 형성되며, 상기 프레임(400)의 양측 기둥(430) 사이에 용기(200)의 고정 관(280)들이 위치되고, 상기 기둥(430)의 구멍(432)과 용기(200)의 고정관(280)들을 통하여 복수의 고정바(450)들이 각각 끼워져서 상기 용기(200)와 프레임(400)의 연결이 이루어진다.

따라서 이와 같은 구조를 통하여 상기 고정바(450)에 의하여 프레임(400)의 기둥(430)에 형성된 구멍(432)과 고정관(280)의 끼움 위치를 변경시키게 되면 프레임(400)상에서 용기(200)의 상하 높이를 조절할 수 있도록 구성된 것이다. 그리고 상기 고정바(450)의 형태는 용기(200)의 탈부착 시, 고정바(450)의 탈부착을 용이하게 하기 위하여 T자 형으로 형성된 구조이다.

또한 상기 프레임(400)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 전방 기둥(430)의 높이(h1)가 후방 기둥(430)의 높이(h2)보다 낮고, 전방 기둥(430)에 마련된 구멍(432)의 위치가 후방 기둥(430)에 마련된 구멍(432)의 위치보다 낮아서 상기 기둥(430)에 고정되는 용기(200)는 후방으로부터 전방으로 더욱 경사형성되어 용기(200)의 배출구(220)를 통한 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)의 배출이 용이하도록 구성된 것이다.

한편 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 받침대(300)가 바닥판(320)의 상부에 전후방의 높이가 다른 보조판(500)을 추가로 구비하여 시험체(K)의 방향을 조절하여 내장된 섬유(S)의 방향성을 유도하도록 구성될 수 있다.

뿐만 아니라 상기 받침대(300)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 전원 공급에 의해서 작동하고, 바닥판(320)의 하부면에 진동을 부여할 수 있는 진동기(600)를 추 가 포함하여 시험체 제작시 진동 다짐을 할 수 있도록 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)가 물과 같이 흐르기 때문에 콘크리트(C) 내의 섬유(S)도 콘크리트(C)의 흐름방향과 같이 거동하는 특성에 근거한 방법으로서 장치에 부착된 용기(200) 바닥에 적당한 경사를 주어 용기(200)에서 콘크리트(C)가 배출될 때 일정한 속도와 방향으로 흐르게 하고 배출되는 배출구(220)에 양을 조절할 수 있는 개폐기(250)를 설치하여 시험체(K)를 채우도록 한다.

아래의 표1은 본 발명을 실시하기 위해 섬유 보강 초고강도 시멘트 복합체의 배합설계를 나타낸 것이다. 본 발명에서 실시하고자 하는 섬유의 방향성을 이용한 섬유 보강 초고강도 시멘트 복합체를 이용하여 본 장치를 이용한 효과를 알아보기 위한 실험으로 물-결합재비(W/B) 20%로 하였고, 시멘트를 기준으로 각각의 재료를 중량비로 나타내었다. 여기서, 섬유는 시멘트 복합체 전체 체적에 대한 2%로 한 것이다.

표1

항목	W/B	시멘트	실리카퓸	모래	충전재	고성능 감수제	섬유
상대비	0.2	1	0.25	1.1	0.3	0.02	전체 체적에 대한 부피비 2% (Vt=2%)

그리고 본 발명의 용기(200)에 구비된 개폐기(250)를 이용하여 콘크리트 휨강도용 시험체를 제작할 때 거푸집(310)의 높이에 대해 1/2씩 나누어 타설하도록 KS규격에 명시되어 있으므로 조절기(260)를 통하여 개폐기(250)를 여닫아서 1/2씩 나뉘어 타설한다.

먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 용기(200)의 내부에 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)를 채우고, 받침대(300)상의 거푸집(310)에는 섬유(S)를 배치한다.

그리고 도 5b에 도시된 바와 같이 조절기(260)를 조작하여 개폐기(250)를 열면 용기(200)의 배출구(220)로부터 콘크리트(C) 자중 및 유동성에 의해서 콘크리트(C)가 하부로 배출되어 받침대(300)상의 거푸집(310)에 담긴다. 이와 같은 경우, 조절기(260)를 통해서 개폐기(250)의 개방정도를 조절함으로써 콘크리트(C) 충전속도를 조절하고, 거푸집(310)의 내부에 1/2의 콘크리트(C)가 충전되도록 한다.

동시에 이와 같은 과정에서 받침대(300)의 바닥판(320)에 마련된 손잡이(332)를 통하여 점진적으로 받침대(300)를 전방으로 당겨내어 거푸집(310)을 전방으로 이동시키면서 콘크리트(C) 충전이 이루어지도록 한다.

또한 도 5c에 도시된 바와 같이 거푸집(310)의 내부에 원하는 콘크리트량이 충전되면 조절기(260)를 통하여 개폐기(250)를 닫아서 거푸집(310)내에 콘크리트 1/2 충전을 완료하고, 다시 도 5a 내지 도 5c를 반복하여 거푸집(310)의 내부에 콘크리트(C)를 완전히 충전한다.

도 6a, 도 6b는 본 발명의 실시를 위해 본 장치를 개발하게 된 배경에 대한 실험으로 섬유 보강 초고강도 시멘트 복합체의 휨강도용 시험체를 수작업으로 제작할 때 타설방향에 변화를 준 것이다. 도 6a에 도시된 경우는 휨강도용 시험체의 길 이방향으로 콘크리트(C) 타설을 한 경우이고, 도 6b에 도시된 경우는 휨강도용 시험체의 길이방향에 대해 직각방향으로 콘크리트 타설을 한 경우를 그림으로 설명한 것이다.

그리고 도 7은 본 발명에 따라서 제작된 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트 시험체(K)의 4점 재하실험에 대한 휨강도 시험방법에 대해 나타낸 것이다.

또한 도 8은 도 6a, 도 6b에 나타낸 그림과 같이 타설방향에 따른 하중-변위 곡선을 비교하여 나타낸 그림이다.

먼저 고유동성을 지닌 섬유 보강 초고강도 시멘트 복합체의 경우, 거푸집(310)내에 이 복합체를 타설하게 되면 마치 물이 흘러가서 내부를 채우는 것처럼 시험체(K) 내부가 채워지게 되는데 이때 복합체에 혼입된 섬유도 콘크리트가 흐르는 방향을 따라 섬유가 배열되게 된다. 이때 도 6a에 도시된 바와 같은 방식으로 제작된 고유동성을 지닌 섬유 보강 초고강도 시멘트 복합체를 도 7에 도시된 바와 같은 시험방법에서 하중재하를 하는 방향과 직각방향으로 섬유가 배열되게 되면 하중의 편차가 적으면서도 약 120kN의 상당히 높은 하중을 나타내었다.

그러나 도 6b에 도시된 바와 같이 시험체(K)의 길이방향에 대해 직각방향으로 타설한 경우에는 섬유가 하중재하 방향으로 배열되어 길이방향 타설에 비해 하중값이 낮으며 또한 편차가 발생하기도 한다.

도 9는 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)의 실험 예를 나타낸 것으로서, 본 발명의 장치를 이용하여 시험체(K)를 제작한 경우와, 수작업으로 도 6a 및 도 6b에 나타낸 방식을 이용한 경우에 대한 휨강도를 실험하고 비교하여 나타낸 것이다.

실험결과 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)를 사용한 휨강도는 도 6b에 나타낸 방식의 휨강도에 비해서도 높은 휨강도를 나타냄은 물론, 도 6a에 나타낸 방식의 휨강도에 비해서도 약 17%의 향상된 휨강도 값을 나타내었다. 따라서 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)를 이용할 경우, 작용하는 하중에 대해 우수한 저항성을 갖도록 최적의 섬유 방향성 유도하는 것임을 알 수 있었다.

상기와 같이 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치(100)는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트에 대해 시험체(K)를 제작할 때, 비교적 간단한 방법으로 콘크리트의 역학적 특성에 유리한 최적의 방향성을 갖도록 유도할 수 있다. 본 발명은 종래에 수작업을 통하여 제작하였던 시험체(K)에 비하여, 보다 정확하게 섬유가 일정한 방향성을 갖도록 제작할 수 있으며, 작업시간도 또한 크게 단축된다.

또한 시험체(K)의 크기나 형상에 따라 용기(200)의 높낮이를 손쉽게 조절할 수 있어서 다양한 형태를 가진 시험체(K) 제조에 사용될 수 있으며 대형 부재의 경우 본 장치를 응용하여 부재크기에 맞게 적절하게 제작사용하면 손쉽게 제작할 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 의하면 바닥판(320) 위에 거푸집(310)을 올려놓을 때 일정한 각도를 줄 수 있도록 보조판(500)을 변형하여 설치하면 사용자가 원하는 방향으로 섬유를 배열할 수 있어 섬유방향성 계수를 구하는 시험 등에도 응용될 수도 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

도 1은 종래의 강섬유 구조를 도시한 것으로서,

a)도는 단일 구조를 도시한 측면도, b)도는 여러개를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치를 전체적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치를 도시한 것으로서, a)도는 측면도, b)도는 정면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치에 구비된 부품 상세도로서, a)도는 보조판의 상세도, b)도는 진동기를 구비한 받침대 상세도이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명에 따른 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치의 작동상태도이다.

도 6은 섬유 보강 초고강도 시멘트 복합체의 휨강도용 시험체를 수작업으로 제작하는 경우를 도시한 것으로서, a)도는 길이방향으로 콘크리트를 타설한 경우이고, b)도는 시험체의 길이방향에 대해 직각방향으로 콘크리트 타설을 한 경우이다.

도 7은 본 발명에 따라서 제작된 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트 시험체의 4점 재하실험에 대한 휨강도 시험방법을 도시한 도면이다.

도 8은 도 6a, 도 6b에 나타낸 방식으로 제작된 콘크리트 타설방향에 따른 하중-변위 곡선을 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 발명에 따라 제작된 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리 트 시험체와, 수작업으로 도 6a 및 도 6b에 나타낸 방식으로 제작된 시험체들의 휨강도를 실험하고 비교하여 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1..... 물결형 강섬유

100... 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치

200.... 용기 210.... 유동 채널

212.... 바닥면 220.... 배출구

230a,230b.... 손잡이 250.... 개폐기

252.... 연결대 260.... 조절기

262.... 힌지 280.... 고정관

300.... 받침대 310.... 거푸집

320.... 바닥판 322.... 휠

324.... 홈 400.... 프레임

410a,410b.... 레일 414.... 바퀴

430.... 기둥 432.... 구멍

450.... 고정바 500.... 보조판

C..... 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트

h1.... 전방 기둥의 높이 h2.... 후방 기둥의 높이

K..... 콘크리트 시험체 S..... 섬유

Claims (7)

1. 고유동성을 나타내는 섬유보강 복합체 및 콘크리트 포함하여 구성되는 시험체 제작에 사용되는 장치에 있어서,

   고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트가 담기는 상광하협(上廣下峽)의 단면구조를 갖고, 하부에는 사각 단면의 유동 채널(210)이 형성되며, 유동 채널(210)의 바닥면(212)은 후방에서 전방으로 하향 경사가 형성되며, 전방에는 배출구(220)가 형성된 용기(200);

   상기 용기(200)의 하부측에 위치되고, 거푸집(310)의 내부에는 섬유(S)가 배치되며, 상기 거푸집(310)의 내부에 용기(200)의 배출구(220)로부터 나오는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)를 받아서 시험체(K)를 형성하도록 거푸집(310)을 지지하는 받침대(300); 및

   상기 용기(200)와 받침대(300)를 일정 높이로 지지하는 스트럭쳐 구조를 갖추고, 하부에는 사방에 바퀴(414)를 형성하여 이동가능한 프레임(400);을 포함하여 거푸집(310)내에서 형성되는 고유동성을 나타내는 섬유보강 복합체 및 콘크리트 시험체(K) 내에 일정방향의 섬유(S)의 배열 및 섬유(S)의 방향성을 유도하도록 하는 것을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 용기(200)는 경사진 바닥이 전방에 배출구(220)가 형 성되고, 상기 배출구(220)를 선택적으로 열거나 닫을 수 있는 개폐기(250)가 전방에 위치되며, 상기 개폐기(250)는 상부측으로 연결대(252)를 통하여 조절기(260)와 일체로 연결되고, 상기 조절기(260)는 용기(200)의 전방에 힌지(262)를 통하여 회동가능하게 그 후단이 연결됨으로써 조절기(260)의 전단을 승하강 시키면 연결대(252)를 통해서 개폐기(250)를 승하강시켜서, 배출구(220)를 개폐시킬 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 용기(200)는 그 하부의 전후방 양측으로 복수의 중공형의 고정관(280)이 각각 돌출 형성되고, 상기 프레임(400)은 상부로 연장된 기둥(430)의 상하에 각각 다수의 구멍(432)들이 형성되며, 상기 프레임(400)의 양측 기둥(430) 사이에 용기(200)의 고정관(280)들이 위치되고, 상기 기둥(430)의 구멍(432)과 용기(200)의 고정관(280)들을 통하여 복수의 고정바(450)들이 각각 끼워져서 상기 용기(200)와 프레임(400)의 연결이 이루어지며, 상기 고정바(450)에 의하여 프레임(400)의 기둥(430)에 형성된 구멍(432)과 고정관(280)의 끼움 위치를 변경시킴으로써 프레임(400)상에서 용기(200)의 상하 높이를 조절할 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 프레임(400)은 전방 기둥(430)의 높이(h1)가 후방 기 둥(430)의 높이(h2)보다 낮고, 전방 기둥(430)에 마련된 구멍(432)의 위치가 후방 기둥(430)에 마련된 구멍(432)이 위치보다 낮아서 상기 기둥(430)에 고정되는 용기(200)는 후방으로부터 전방으로 더욱 경사형성되어 용기(200)의 배출구(220)를 통한 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트(C)의 배출이 용이하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 받침대(300)는 바닥판(320)의 하부에 4개의 회전가능한 휠(322)이 장착되고, 상기 휠(322)에는 중앙에 오목한 홈(324)이 형성되며, 상기 휠(322)의 홈(324)은 각각 프레임(400)에 전후로 배치된 한쌍의 삼각 레일(410a)(410b)상에 올려져서 프레임(400)의 레일(410a)(410b)상에서 전후로 이동가능한 것임을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 받침대(300)는 바닥판(320)의 상부에 전후방의 높이가 다른 보조판(500)을 추가로 구비하여 시험체(K)의 방향을 조절하여 내장된 섬유(S)의 방향성을 유도하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 받침대(300)는 바닥판(320)의 하부면에 진동을 부여할 수 있는 진동기(600)를 추가 포함하여 시험체(K) 제작시 진동 다짐을 할 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 하는 고유동성을 갖는 섬유보강 복합체 및 콘크리트의 섬유방향성 유도장치.

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