KR101162110B1 - 원통형 강섬유 망을 포함하여 보강된 콘크리트 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트에 강섬유를 첨가하여 보강함에 있어서, 강섬유를 이용하여 원통형의 망을 형성하고 이러한 원통형 강섬유 망을 거푸집에 배치한 후 콘크리트를 타설함으로써, 단편 형태의 강섬유를 콘크리트에 혼입할 때 강섬유의 방향성 생성 문제를 해결하면서도 원통형 강섬유 망에 의해 콘크리트의 강도를 보강할 수 있도록 하는 원통형 강섬유 망을 포함하여 보강된 콘크리트 구조물에 관한 것이다.
본 발명에서는, 강섬유가 격자형으로 배열된 망으로 이루어져 있되, 격자형 강섬유 망이 원통형으로 감겨져서 원기둥 형상을 이루고 있는 원통형 강섬유 망(1)이 거푸집(10) 내에 담겨진 상태에서 콘크리트가 타설되어, 상기 원통형 강섬유 망(1)이 콘크리트 내에 일체로 매립되는 구성을 가지 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물이 제공된다.

Description

원통형 강섬유 망을 포함하여 보강된 콘크리트 구조물{Reinforced Concrete Structure having Cylinder type Steel Fiber}

본 발명은 원통형 강섬유 망을 포함하여 보강된 콘크리트 구조물에 관한 것으로서, 구체적으로는 콘크리트에 강섬유를 첨가하여 보강함에 있어서, 강섬유를 이용하여 원통형의 망을 형성하고 이러한 원통형 강섬유 망을 거푸집에 배치한 후 콘크리트를 타설함으로써, 단편 형태의 강섬유를 콘크리트에 혼입할 때 강섬유의 방향성 생성 문제를 해결하면서도 원통형 강섬유 망에 의해 콘크리트의 강도를 보강할 수 있도록 하는 원통형 강섬유 망을 포함하여 보강된 콘크리트 구조물에 관한 것이다.

콘크리트의 강도를 향상시키기 위하여 수 cm 정도 길이의 강섬유를 콘크리트에 혼입하는 강섬유 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete/ FRC)가 이미 알려져 있다. 이러한 강섬유 콘크리트는, 혼입된 강섬유가 콘크리트에 작용하게 되는 응력을 분담함으로써 콘크리트의 강도를 크게 향상시키게 된다.

그런데 이러한 종래의 강섬유 콘크리트가 가지는 가장 큰 문제점은 강섬유의 방향성이다. 강섬유의 혼입을 통해 콘크리트의 강도를 향상시키기 위해서는 콘크리트 내의 강섬유가 무작위의 방향으로 배열되고 특히 골고루 분포되는 것이 바람직한데, 실제 강섬유를 혼입하는 과정에서 또는 강섬유 혼입 후 콘크리트를 다짐하는 과정에서 강섬유가 일정한 방향으로 배열되거나 또는 강섬유가 콘크리트에 고르게 분포되지 않고 뭉쳐서 존재하여 방향성을 가지게 되는 경우가 발생하게 된다.

이러한 콘크리트 내에서의 강섬유의 방향성은 결국 특정 방향으로의 콘크리트 강도 증진 효과를 저해하게 되므로, 이를 해결하기 위한 방안의 제시가 필요하다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 단점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 콘크리트 내에 강섬유가 존재하도록 하여 콘크리트의 강도를 증진시키면서도 강섬유가 특정 방향으로만 배열되거나 또는 콘크리트 내의 필요한 부분에서 원하는 방향으로 고르게 분포하지 않는 문제를 해결하기 위하여 개발된 것이다.

즉, 본 발명은 강섬유가 콘크리트 내의 필요한 부분에서 고르게 분포되며 특정한 방향성을 가지지 않고 여러 방향으로 배열될 수 있도록 하여 강섬유의 혼입을 통한 콘크리트 강도 증진 효과를 극대화시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 강섬유가 격자형으로 배열된 망으로 이루어져 있되, 격자형 강섬유 망이 원통형으로 감겨져서 원기둥 형상을 이루고 있는 원통형 강섬유 망이 거푸집 내에 담겨진 상태에서 콘크리트가 타설되어, 상기 원통형 강섬유 망이 콘크리트 내에 일체로 매립되는 구성을 가지 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물이 제공된다.

이러한 본 발명에 있어서, 원통형 강섬유 망의 지름이 서로 다른 것이 혼합되어 거푸집에 채워지되, 강섬유의 보강이 상대적으로 더 필요한 위치에는 원통형 강섬유 망의 지름이 작은 것이 채워지고, 강섬유의 보강이 상대적으로 적게 필요한 위치에는 지름이 큰 원통형 강섬유 망이 채워지는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면, 강섬유가 특정한 부분에서 또는 특정한 방향으로 몰려서 배열되어 방향성을 띄게 되는 것을 방지하여, 콘크리트 강도 보강효과가 더욱 증진된다.

특히, 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망은 그 사용이 매우 편리하며, 필요에 따라 그 크기 및 분포를 달리할 수 있어, 콘크리트 부재에 작용하는 응력에 맞추어 적절한 보강을 하기가 매우 용이하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 위와 같이 강섬유 망의 크기나 분포를 제작하고자 하는 콘크리트 부재에 맞추어서 변경할 때, 강섬유 망의 지름만을 원하는 정도로 조절하여 제작하게 되면, 강섬유 망을 거푸집 내에 거치하는 작업만으로도 강섬유 망이 거푸집의 단면 형상에 따라 자동적으로 배치되므로, 별도의 추가적인 장치나 도구 없이도 손쉽게 원하는 강섬유의 배치가 가능한 장점도 있다.

또한, 콘크리트의 배합 시에 강섬유를 넣지 않기 때문에 콘크리트의 배합 공정이 간편해지고 기존 섬유보강콘크리트에서 사용되는 것보다 회전력이 약한 믹서로도 배합이 가능해 진다. 즉, 본 발명에서는 콘크리트 페이스트를 형성할 때 강섬유가 없으므로, 통상적으로 섬유보강 콘크리트에서 나타나는 강섬유에 의한 콘크리트 페이스트의 유동성 저하 현상이 없으며, 따라서 콘크리트의 자기충전(Self Compaction) 성능이 강화되어 시공성이 좋아지는 장점이 있다.

더 나아가, 본 발명에서 제안하는 원통형 강섬유 망을 사용하여 콘크리트 구조물을 제작하는 경우, 강섬유 망이 자체적으로 방향성을 갖기 때문에 철근이나 텐던 같은 추가적인 보강재에 대한 별도의 배근작업이 필요 없어지게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원통형 강섬유 망의 개략적인 사시도이다.
도 2는 콘크리트 I빔을 형성하기 위한 거푸집 내에 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망을 채운 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 상태의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도이다.
도 5는 여러 형태의 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망을 혼합하여, I형 빔 형성용 거푸집에 담은 예에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 상태의 개략적인 정면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원통형 강섬유 망(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)은, 강섬유가 격자형으로 배열된 망으로 이루어져 있되, 격자형 강섬유 망이 원통형으로 감겨져서 원통형상 또는 원기둥 형상을 이루고 있는 구성을 가지고 있다. 예를 들어, 강섬유가 가로와 세로로 배열되어 격자형태의 망눈을 가지는 강섬유 망을 형성한 후, 강섬유 망을 둥글게 감아서 원통형상이 되도록 만들어서 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)을 제작할 수 있다. 물론 섬유관련 분야에서 사용하는 연속적인 직조 기술을 이용하여 강섬유 망(1)을 연속적으로 제작할 수도 있다.

본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)을 이루는 강섬유로는, 통상의 FRC 콘크리트에 사용하는 강섬유를 이용할 수 있지만, 특별히 강섬유의 굵기 즉, 강섬유의 직경(d)이 약 0.2 내지 0.3 mm인 강섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 강섬유의 직경은 이에 한정되지 않고, 원통의 직경에 따라 강섬유의 직경을 변화시킬 수 있다. 만일 강섬유의 직경(d)이 ***mm 미만인 경우에는 너무 얇아서 강섬유 망을 원통형으로 만들었을 때 그 형상 유지가 어려울 뿐만 아니라 콘크리트의 강도 증진 효과를 기대하기 어려우며, ***mm 초과인 경우에는 너무 두꺼워서 원통형태로 가공하기가 어려우며 재료 사용량이 많아져서 제작 단가가 비싸지고 그에 따라 경제성을 훼손할 수 있기 때문이다. (JSL 요청 : 위 적색 부분의 내용을 더 보충해주세요)(강섬유의 직경은 원통의 직경에 따라서 적용범위가 달라질 수 있으므로 굳이 특정할 필요가 있는지 검토 바람. 또한, UHPC뿐만이 아니라 FRP에도 적용한다면 UHPC에서 사용하는 고성능의 강섬유(2500MPa)가 아닌 일반적인 강섬유의 사용도 가능함. 이렇게 되면, 강섬유의 직경이 커도 가공이 가능함. 참고로 UHPC용 강섬유는 강도가 커서 0.2-0.3mm의 직경으로도 원통형으로 제작하는데 어려움이 없다고 판단됨.-cj)

한편, 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)에서 원통형의 지름(D)은 약 7mm - 50mm 범위인 것이 바람직하다. 본 발명에서 원통형 강섬유 망(1)의 길이(L)는 필요에 따라 적절히 정할 수 있는데 대략 10m 이내가 된다. 그러나 강섬유 망의 길이 및 지금은 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 변화시킬 수 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)을 이용하여 제작되는 콘크리트 구조물의 일예로서 I빔 부재를 형성하기 위한 거푸집(10) 내에 원통형 강섬유 망(1)을 채운 상태를 보여주는 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2에 도시된 상태의 개략적인 정면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도가 도시되어 있다. 거푸집(10) 내부 원통형 강섬유 망(1)이 채워진 것을 보여주기 위하여, 편의상 도 2 내지 도 4에서 I빔 부재의 단부를 마감하는 거푸집 단부판은 도시를 생략하였다.

도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 콘크리트 구조물을 형성하기 위한 거푸집(10)을 구축하고, 거푸집(10)의 내부에 구조물에 따라 필요한 보강 철근이나 긴장재를 배치한 후, 거푸집(10) 내부의 빈 공간에는 보강에 필요한 강섬유 양에 맞추어 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)을 필요한 개수로 채워 넣는다. 이 때, 원통형 강섬유 망(1)은 서로 나란하게 배치되도록 거푸집(10) 내에 채워지는 것이 바람직하다. 즉, 콘크리트 구조물이 도면에 예시된 것처럼, 길이가 긴 I 빔 부재일 경우, I 빔 부재의 길이 방향과 원통형 강섬유 망(1)의 길이 방향이 동일 방향이 되도록 원통형 강섬유 망(1)을 서로 나란하게 거푸집(10) 내부에 채워 넣는 것이다.

이렇게 거푸집(10) 내에 원통형 강섬유 망(1)이 채워 넣어지면, 거푸집(10)에 콘크리트를 타설하여 상기 원통형 강섬유 망(1)이 콘크리트(20) 내에 매립되도록 함으로써, 원통형 강섬유 망(1)이 혼입된 콘크리트 구조물을 매우 용이하게 제작하게 된다. 도 2 내지 도 4에서 부재번호 40은 I 빔 부재에 배근되는 인장철근(40)이다. 상기 인장철근(40) 대신 긴장재가 배치될 수도 있다.

한편, 이와 같이 콘크리트 내에 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)을 혼입함에 있어서, 원통형 강섬유 망(1)의 길이(L)가 다르거나 원통형 강섬유 망(1)의 지름(D)이 다르거나 또는 원통형 강섬유 망(1)의 종류가 다른 것(강섬유 자체의 굵기(직경)가 다르거나, 망눈의 크기가 다른 것 등)을 서로 혼합하여 사용할 수 있다. 도 5 내지 도 7에는 이와 같이 여러 종류의 원통형 강섬유 망(1)을 혼합하여, I빔 형성용 거푸집(10)에 담은 실시예가 도시되어 있는데, 구체적으로 도 5에는 여러 형태의 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망을 혼합하여, I형 빔 형성용 거푸집에 담은 예에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 상태의 개략적인 정면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 5에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도가 도시되어 있다.

도 5 내지 도 7에 예시된 것처럼 하부면에 인장력이 크게 작용하는 I빔 부재의 제작을 위하여 거푸집(1)에 원통형 강섬유 망(1)을 혼입할 때, 원통형 강섬유 망(1)의 지름(D)이 작은 것을 거푸집(10)의 하부(강섬유의 보강이 상대적으로 더 필요한 위치)에 촘촘하게 채워 넣고, 상부(강섬유의 보강이 상대적으로 적게 필요한 위치)로 갈수록 즉, I빔 부재의 상면으로 갈수록 지름(D)이 큰 원통형 강섬유 망(1)을 거푸집에 채워 넣는 방식을 이용하게 되면, 빔 부재에 작용하는 응력에 맞추어서 I 빔 부재의 상부와 하부의 강섬유 혼입량이 서로 다르게 할 수 있게 된다. 또한, 강섬유의 보강이 필요한 부분(예를 들어, 빔 부재의 하부)에만 원통형 강섬유 망(1)을 혼입할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)을 이용하게 되면, 강섬유로 보강하고자 하는 콘크리트 부재에 작용하는 응력에 맞추어서 강섬유의 혼입량을 적절하게 조절하는 것이 매우 용이하게 되며, 필요한 부분에만 원통형 강섬유 망(1)을 배치함으로써 불필요한 부분에 강섬유가 존재하게 되는 것을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다. 특히, 강섬유가 일부분에 뭉쳐서 국부적으로 집중하여 존재하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 위에서는 I 빔 부재를 언급하였으나, 이는 하나의 예일 뿐이며 본 발명에 의해 만들어지는 콘크리트 구조물은 이에 한정되지 않는다.

한편, 본 명세서에서 원통형 강섬유 망(1)의 형상이 "원통형"이라고 설명하였으나, 이는 단면이 원형인 것만을 지칭하는 것은 아니며, 단면이 타원형으로 이루어진 것도 포함하는 의미로 이해되어야 한다.

이와 같이 강섬유를 본 발명에서와 같이 원통형 강섬유 망(1)로 만들어서 콘크리트에 혼입하게 되면, 강섬유가 특정한 부분에서 또는 특정한 방향으로 몰려서 배열되어 방향성을 띄게 되는 것을 방지하여, 콘크리트 내에 고르게 무작위의 방향을 가지면서 분포할 수 있게 되며, 그에 따라 더욱 콘크리트 강도 보강효과가 발휘된다.

특히, 본 발명에 따른 원통형 강섬유 망(1)은 그 사용이 매우 편리하며, 필요에 따라 그 크기 및 분포를 달리할 수 있어, 콘크리트 부재에 작용하는 응력에 맞추어 적절한 보강을 하기가 매우 용이하다는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는, 강섬유 망의 지름만을 원하는 정도로 조절하여 제작하게 되면, 강섬유 망을 거푸집 내에 거치하는 작업만으로도 강섬유 망이 거푸집의 단면 형상에 따라 자동적으로 배치되므로, 별도의 추가적인 장치나 도구 없이도 손쉽게 원하는 강섬유의 배치가 가능한 장점도 있다.

또한, 콘크리트의 배합 시에 강섬유를 넣지 않기 때문에 콘크리트의 배합 공정이 간편해지고 기존 섬유보강콘크리트에서 사용되는 것보다 회전력이 약한 믹서로도 배합이 가능해 진다. 즉, 본 발명에서는 콘크리트 페이스트를 형성할 때 강섬유가 없으므로, 통상적으로 섬유보강 콘크리트에서 나타나는 강섬유에 의한 콘크리트 페이스트의 유동성 저하 현상이 없으며, 따라서 콘크리트의 자기충전(Self Compaction) 성능이 강화되어 시공성이 좋아지는 장점이 있다.

1: 원통형 강섬유 망, 10: 거푸집

Claims (2)

1. 강섬유의 망으로 이루어져 있되, 강섬유 망이 원통형으로 감겨져서 원기둥 형상을 이루고 있는 원통형 강섬유 망(1)이 거푸집(10) 내에 담겨진 상태에서 콘크리트가 타설되어,
   상기 원통형 강섬유 망(1)이 콘크리트 내에 일체로 매립되는 구성을 가지 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.
   
2. 제1항에 있어서,
   원통형 강섬유 망(1)의 지름(D)이 서로 다른 것이 혼합되어 거푸집(10)에 채워지되, 강섬유의 보강이 상대적으로 더 필요한 위치에는 원통형 강섬유 망(1)의 지름(D)이 작은 것이 채워지고, 강섬유의 보강이 상대적으로 적게 필요한 위치에는 지름(D)이 큰 원통형 강섬유 망(1)이 채워지는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.

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