KR101253055B1

KR101253055B1 - 분할형 통형상의 강섬유 망을 이용하여 보강된 콘크리트 구조물

Info

Publication number: KR101253055B1
Application number: KR1020110118395A
Authority: KR
Inventors: 조창빈; 곽종원; 이정우
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2013-04-10

Abstract

본 발명은 콘크리트에 강섬유를 첨가하여 보강함에 있어서, 강섬유를 이용하여 통형의 망을 형성하고 이러한 통형 강섬유 망을 그 내부에서 서로 포개지도록 겹침배치하여, 이를 거푸집에 채운 후 콘크리트를 타설함으로써, 단편 형태의 강섬유를 콘크리트에 혼입할 때 강섬유의 방향성 생성 문제를 해결하면서도 통형상의 강섬유 망에 의해 콘크리트의 강도를 보강할 수 있도록 구성한 통형상 강섬유 망의 겹침배치 구조에 의해 보강된 콘크리트 구조물에 관한 것이다.
본 발명에서는 강섬유 망으로 이루어져 있고 상기 강섬유 망이 통형상으로 감겨져서 제작되는 통형상의 분절편(11)이 복수개로 통형상의 길이방향으로 배치되어, 각각의 분절편(11)이 수용성 접착제에 의해 접합되어 일체로 된 강섬유 망 결합체(1)를 이루고; 상기 강섬유 망 결합체(1)가, 복수개로 서로 나란하게 거푸집(10) 내에 담겨진 상태에서 콘크리트가 타설되어; 상기 수용성 접착제가 녹아 상기 강섬유 망 결합체(1)의 분절편(11)이 각각 분리된 채로 콘크리트 내에 일체로 매립되어 있는 구성을 가지 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물이 제공된다.

Description

분할형 통형상의 강섬유 망을 이용하여 보강된 콘크리트 구조물{Reinforced Concrete Structure having Multiple Cylinder type Steel Fiber}

본 발명은 강섬유 망에 의해 보강된 콘크리트 구조물에 관한 것으로서, 구체적으로는 콘크리트에 강섬유를 첨가하여 보강함에 있어서, 강섬유를 이용하여 통형의 망을 형성하되, 통형상의 강섬유 망을 콘크리트 부재의 길이 방향으로 분할하여 다수개의 분절편으로 제작하고, 거푸집에 배치하기 전에는 각각 분절편 사이를 강섬유의 인장강도보다 낮은 결합강도를 가지는 임시 결합부에 의해 서로 연결하여 복수개의 분절편이 일체성을 유지하도록 제작한 상태에서, 이를 거푸집에 순차적으로 채운 후 콘크리트를 타설함으로써, 통형상 강섬유 망의 분절편에 의해 콘크리트의 강도를 보강하면서도, 단편 형태의 강섬유를 콘크리트에 혼입할 때 강섬유의 원하지 않는 방향성 생성 문제를 해결함과 동시에, 콘크리트 구조물의 파괴양상을 연성파괴로 유도할 수 있도록 구성한, 분할형 통형상의 강섬유 망을 이용하여 보강된 콘크리트 구조물에 관한 것이다.

콘크리트의 강도를 향상시키기 위하여 수 cm 정도 길이의 직선 형태의 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 주응력 방향으로 배열되고, 특히 해당 부위에 작용하는 응력의 크기에 비례하는 강섬유 분포량을 가지는 것이 바람직한데, 실제 강섬유를 혼입하는 과정에서 또는 강섬유 혼입 후 콘크리트를 다짐하는 과정에서 강섬유가 원하지 않는 방향으로 배열되거나 또는 강섬유가 원하지 않는 부분에 뭉쳐서 존재하는 경우가 발생하게 된다. 이러한 콘크리트 내에서의 강섬유의 바람직하지 않는 분포는 결국 원하는 방향으로의 콘크리트 강도 증진 효과를 저해하게 되므로, 이를 해결하기 위한 방안의 제시가 필요하다.

이와 관련하여 아래에서 선행기술문헌으로 소개하는 국내 공개특허공보 제1999-80463호(특허출원 제1998-13755호)에는 섬유를 링형태로 만들어서 콘크리트 내에 매립하는 기술이 개시되어 있다. 이와 같이 섬유링을 만들어서 콘크리트 내에 섬유링을 매립함으로써 섬유링에 의해 콘크리트를 보강하려는 의도는 긍정적이라고 볼 수 있지만, 몇가지 단점도 존재한다. 이러한 종래 기술이 가지는 한계를 극복하기 위하여 본 발명자는 통형상의 강섬유 망을 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하는 기술에 대해 2010년 10월 13일자로 국내 특허출원 제2010-99821호를 진행하였다.

대한민국 공개특허공보 제1999-80463호(2007. 11. 05. 공개) 참조. 대한민국 특허출원 제2010-99821호(2010. 10. 13. 출원) 참조.

본 발명은 강섬유를 혼입하여 콘크리트 부재를 보강할 때하는 강섬유가 부적절한 방향성을 가지게 되거나 또는 뭉침현상이 발생하는 문제를 해결하기 위하여 개발된 것이다.

즉, 본 발명은 콘크리트 내에 강섬유가 존재하도록 하여 콘크리트의 강도를 증진시키면서도 강섬유가 원하지 않는 방향으로만 배열되거나 또는 콘크리트 내의 필요한 부분에서 원하는 방향으로 고르게 분포하지 않고 부적절하게 뭉쳐서 존재하게 되는 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 강섬유가 콘크리트 내의 필요한 부분에서 높은 밀도로 고르게 분포되며 사용자가 원하는 특정한 방향성을 가지면서 배열될 수 있도록 하여 강섬유의 혼입을 통한 콘크리트 강도 증진 효과를 극대화시키는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 강섬유 망을 설치할 때에는 일체를 이루고 있어 설치작업이 용이하지만, 설치후에는 콘크리트의 타설에 의해 강섬유 망이 복수개의 분절편에 의해 정해지는 짧은 길이로 콘크리트 내에 위치하도록 함으로써, 강섬유 망을 내부에 혼입한 콘크리트 구조물의 파괴 양상을 취성파괴가 아닌, 강섬유의 연속적인 뽑힘에 의한 연성파괴로 유도할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 강섬유의 망으로 이루어져 있고 상기 강섬유의 망이 통형상으로 감겨져서 기둥 형상을 이루고 있는 통형상의 분절편이 복수개로 기둥형상 길이 방향으로 배치되고 각각의 분절편이 강섬유의 인장강도 미만의 결합강도를 가지는 임시 결합부에 의해 서로 접합되어 일체로 된 강섬유 망 결합체를 이루고; 상기 강섬유 망 결합체가, 복수개로 서로 나란하게 거푸집 내에 담겨진 상태에서 콘크리트가 타설되어; 상기 강섬유 망 결합체의 분절편이 콘크리트 내에 일체로 매립되어 있는 구성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물이 제공된다.

이러한 본 발명에 있어서, 상기 임시 결합부는, 수용성 접착제로 만들어진 연결점으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 거푸집에 콘크리트가 타설되면, 상기 수용성 접착제가 녹아 상기 강섬유 망 결합체의 분절편이 각각 분리된 채로 콘크리트 내에 존재하게 된다.

또한 본 발명에서 있어서, 상기 임시 결합부는, 분절편을 이루는 강섬유의 길이 방향 단부를 서로 겹친 상태에서 변형시켜서 이웃하는 분절편의 강섬유를 서로 결합시킨 구성으로 이루어질 수도 있다.

위와 같은 본 발명의 강섬유 혼입 콘크리트 구조물에 있어서, 복수개의 분절편이 연결되어 하나의 부재로 만들어진 강섬유 망 결합체는, 큰 기둥 단면을 가지는 강섬유 망 결합체 내부에 그 보다 작은 기둥 단면을 가지는 강섬유 망 결합체가 배치되어 있는 형태로 서로 겹침 배치되어 있으며; 서로 겹침 배치되어 있는 강섬유 망 결합체가, 복수개로 거푸집에 채워지는 구조를 가질 수 있다.

또한 위와 같은 본 발명의 강섬유 혼입 콘크리트 구조물에 있어서, 강섬유 망 결합체의 단면 크기가 서로 다른 것이 혼합되어 거푸집에 채워지되, 강섬유의 보강이 더 필요한 위치에는 단면 크기가 작은 강섬유 망 결합체가 채워지고, 강섬유의 보강이 적게 필요한 위치에는 단면 크기가 큰 강섬유 망 결합체가 채워지는 구조를 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면, 사용자가 원하는 부분에서 강섬유가 주응력 방향으로 배열되어 사용자가 원하는 방향성을 띄게 되므로, 콘크리트 강도 보강효과가 더욱 증진된다.

또한 본 발명에 따른 통형상 강섬유 망은 제작과 사용이 매우 편리하며, 필요에 따라 그 크기 및 분포를 달리할 수 있어, 콘크리트 부재에 작용하는 응력에 맞추어 적절한 보강을 하기가 매우 용이하다는 장점이 있다. 특히, 본 발명에서는 통형상의 강섬유 망 결합체를 통형상의 길이 방향으로 다수개로 분할된 복수개의 분절편으로 만들되, 거푸집 내에 배치되기 전에는 이러한 복수개의 분절편이 임시 결합부에 의해 서로 결합되어 있어 통형상의 길이 방향으로 일체를 이루도록 함으로써, 통형상의 강섬유 망 결합체를 용이하게 취급하고 이송할 수 있도록 하면서도, 거푸집에 배치되고 콘크리트가 타설되어 콘크리트 부재 내에 매립된 상태에서는, 콘크리트 부재의 길이 방향으로 강섬유의 길이를 분절편의 길이 이하가 되도록 함으로써, 콘크리트 부재의 파괴모드를 강섬유의 연속적인 뽑힘에 의한 연성파괴의 형태로 유도할 수 있게 되는 장점이 있다.

더 나아가, 본 발명에 있어서는, 위와 같이 강섬유 망의 크기나 분포를 제작하고자 하는 콘크리트 부재에 맞추어서 변경할 때, 강섬유 망 결합체의 지름만을 원하는 정도로 조절하여 제작하게 되면, 강섬유 망 결합체를 거푸집 내에 거치하는 작업만으로도 강섬유 망 결합체가 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 섬유보강 콘크리트에서 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 발명에 따라 통형상의 강섬유 망 결합체를 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 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 통형상 강섬유 망 결합체의 분절편이 서로 연결되기 전의 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 분절편이 서로 연결되어 하나의 통형상 강섬유 망 결합체를 이룬 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에서 복수개의 통형상 강섬유 망 결합체를 포개서 겹침 배치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3a는 I형 단면의 콘크리트 빔을 형성하기 위한 거푸집 내에 본 발명에 따른 통형상 강섬유 망 결합체를 겹침구조로 배치하여 채운 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 상태의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 3a에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도이다.
도 5는 직경을 달리하여 제작한 본 발명에 따른 통형상 강섬유 망 결합체를 혼합하여, I형 단면의 콘크리트 빔 형성용 거푸집에 담은 예에 대한 도 3a에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 상태의 개략적인 정면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 강섬유 망 결합체(1)를 이루기 전에 복수개의 통형상의 분절편(11)이 일렬로 배열된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 1b에는 도 1a에 도시된 복수개의 분절편(11)이 아교 등과 같이 수용성 접착제에 의해 통형상의 길이 방향으로 일체 연결되어 하나의 강섬유 망 결합체(1)를 형성한 것을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 강섬유 망 결합체(1)는 복수개의 분절편(11)의 결합으로 이루어지는데, 복수개의 분절편(11) 각각은, 강섬유를 이용하여 짜여진 망으로 이루어져 있되 이러한 강섬유 망이 둥글게 말려져서 통형상 또는 기둥형상을 이루고 있는 부재이다. 예를 들어 강섬유를 가로와 세로로 배열하여 격자형태의 망눈을 가지는 강섬유 망으로 만든 후, 강섬유 망을 둥글게 감아서 통형상이 되도록 만들어서 상기 분절편(11)을 제작할 수 있다. 물론 섬유관련 분야에서 사용하는 연속적인 직조 기술을 이용하여 길게 연장된 통형상의 부재를 만든 후, 이를 짧은 길이로 절단하여 복수개의 분절편(11)을 만들 수도 있다. 특히, 도면에 예시된 것처럼, 강섬유 망을 원통형 또는 원기둥 형상으로 말아서 분절편(11)을 제작할 수도 있지만, 상기 분절편(11)은, 타원형상의 단면을 가지는 기둥 형상이나 사각형 단면을 가지는 사각기둥 형상, 또는 기타 다각형 기둥형상으로 제작될 수도 있다. 상기 분절편(11)을 이루는 강섬유로는, 통상의 FRC 콘크리트에 사용하는 강섬유를 이용할 수 있지만, 특별히 강섬유의 굵기 즉, 강섬유의 직경이 약 0.2 내지 0.3 mm인 강섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 강섬유의 직경은 이에 한정되지 않고, 통형상의 단면 크기에 따라 강섬유의 직경을 변화시킬 수 있다. 한편, 상기 분절편(11)을 도면에 도시된 것처럼 원기둥 형상으로 제작하는 경우, 상기 원기둥의 지름은 약 7mm - 50mm 범위인 것이 바람직하다. 강섬유 망의 지름은 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 변화시킬 수 있다.

이와 같이 기둥형상 또는 통형상의 강섬유 망으로 이루어진 분절편(11)을 그 통형상의 길이 방향으로 복수개로 연속 배치하고, 임시 결합부(110)를 이용하여 복수개의 분절편(11)을 서로 연결함으로써 하나의 강섬유 망 결합체(1)를 만들게 된다. 상기 임시 결합부(110)는, 강섬유의 인장강도 미만의 결합강도를 가지도록 강섬유를 서로 연결하는 것으로서, 예를 들면 아교나 기타 수용성 접착제에 의한 연결점으로 이루어질 수도 있고, 분절편(11)을 이루는 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 서로 겹친 상태에서 변형시키거나, 또는 분절편(11)을 이루는 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 고리 형태로 구부려서 서로 고리가 맞물리도록 하는 형태로 이루어질 수 있다. 이와 같이 수용성 접착제에 의한 연결점으로 이루어진 임시 결합부(110), 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 서로 겹친 상태에서 변형시켜서 만든 임시 결합부(110), 및 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 고리 형태로 구부려서 서로 고리가 맞물리도록 하여 만든 임시 결합부(110) 모두 강섬유 자체의 인장강도 미만의 결합강도를 가지고 있다. 즉, 강섬유에 인장력이 작용하게 되면, 강섬유 자체가 파괴되기 이전에 상기 임시 결합부(110)가 파괴되면서, 임시로 붙어 있던 분절편(11)이 서로 분리되는 것이다.

도 1b에 도시된 것처럼, 복수개의 분절편(11)이 기둥형상의 길이 방향으로 연속 배치되면서, 이웃하는 분절편(11) 사이는 임시 결합부(110)에 의해 서로 연결되어 하나의 부재로 이루어진 강섬유 망 결합체(1)를 형성하게 된다. 따라서 거푸집(10) 내에 강섬유 망을 채울 때 사용자는 하나의 부재로 이루어진 강섬유 망 결합체(1)를 순차적으로 적층하면 되므로, 취급 작업 및 거푸집 내의 채움 작업이 매우 용이하다.

도 2에는 본 발명에서 통형상 강섬유 망 결합체(1)를 포개서 겹침 배치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 그리고 도 3a에는 본 발명에 따른 통형상의 강섬유 망 결합체(1)를 이용하여 제작되는 콘크리트 구조물의 일예로서 I형 단면을 가지는 콘크리트 빔 부재를 형성하기 위한 거푸집(10) 내에 통형상의 강섬유 망 결합체(1)를 채운 상태를 보여주는 사시도가 도시되어 있다. 도 3b에는 도 3a에 도시된 상태에 대한 개략적인 정면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3a에 도시된 상태에서 콘크리트가 거푸집에 타설된 상태의 사시도가 도시되어 있다. 거푸집(10)의 내부에 강섬유 망 결합체(1)가 채워진 것을 보여주기 위하여, 편의상 도 3a 내지 도 4에서 콘크리트 빔 부재의 단부를 마감하는 거푸집 단부판은 도시를 생략하였다.

도 3a 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 상기 강섬유 망 결합체(1)를 필요한 개수로 채워 넣는다. 즉, 앞서 설명한 것처럼, 강섬유 망을 이용하여 기둥형상 또는 통형상의 분절편(11)을 제작하고, 복수개의 분절편(11)을 임시 결합부(110)에 의해 기둥형상의 길이 방향으로 일체 접합하여 일체화된 강섬유 망 결합체(1)를 제작한 후, 이러한 방식으로 제작된 복수개의 강섬유 망 결합체(1)를, 그 길이방향이 콘크리트 구조물의 길이방향과 동일하게 되도록 순차적으로 거푸집(10) 내부에 채워 넣는 것이다. 이 때, 강섬유 망 결합체(1)는 서로 나란하게 배치되도록 거푸집(10) 내에 채워지는 것이 바람직하다. 즉, 콘크리트 구조물이 도면에 예시된 것처럼 길이가 긴 콘크리트 빔 부재일 경우, 콘크리트 빔 부재의 길이 방향과 강섬유 망 결합체(1)의 길이 방향이 동일 방향이 되도록 강섬유 망 결합체(1)를 서로 나란하게 거푸집(10) 내부에 채워 넣는 것이다. 도 3a 내지 도 4에서 부재번호 40은 콘크리트 빔 부재에 배근되는 인장철근(40)이다. 상기 인장철근(40)은 필요에 따라 설치되는 것으로서 생략할 수도 있으며, 인장철근(40)을 대신해서 또는 이와 병행하여 긴장재가 배치될 수도 있다.

한편, 이와 같이, 강섬유 망 결합체(1)를 배치함에 있어서, 도 2에 도시된 것처럼 기둥형상의 단면 크기가 서로 다른 복수개의 강섬유 망 결합체(1)를 서로 포개지도록 겹침 배치한 상태로 거푸집(10)에 채울 수 있다. 즉, 기둥형상의 단면 크기가 작은 강섬유 망 결합체를, 그보다 더 큰 기둥형상의 단면 크기를 가지는 강섬유 망 결합체 내부에 삽입하여, 큰 크기의 강섬유 망 결합체 내부에 작은 크기의 강섬유 망 결합체가 겹침 배치되도록 하고, 이렇게 복수개의 강섬유 망 결합체가 겹침 배치된 것을 거푸집(10)에 복수개로 차례로 적층하면서 채우게 되는 것이다. 도 2에서는 2개의 강섬유 망 결합체가 겹침배치되고, 도 3a에서는 3개의 강섬유 망 결합체가 겹침배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 겹침 배치하는 강섬유 망 조립체의 갯수는 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 4개 이상의 복수개를 겹침 배치할 수도 있다. 즉, 기둥형상의 단면 크기가 서로 다른 4개의 강섬유 망 조립체를 그 단면 크기 순서대로 겹치배치한 후, 이렇게 겹침배치된 것을 거푸집(10)에 채울 수 있는 것이다.

특히, 본 발명에서 이와 같이 겹침배치하는 강섬유 망 조립체의 갯수는, 강섬유의 보강 요구정도에 비례하여 증가될 수 있다. 즉, 강섬유의 보강이 많이 필요한 위치에서는 많은 개수의 강섬유 망 조립체를 위와 같이 겹침배치하고, 상대적으로 강섬유 보강이 적게 필요한 위치에서는 작은 갯수의 강섬유 망 조립체를 겹침배치할 수 있는 것이다. 물론 본 발명에서 강섬유 망 결합체(1)를 배치함에 있어서, 반드시 위와 같이 겹침배치하여야 되는 것은 아니다.

이와 같이, 복수개의 분절편(11)이 임시로 연결되어 일체로 강섬유 망 결합체(1)를 이루고, 이러한 강섬유 망 결합체(1)가 순차적으로 나란하게 거푸집에 배치된 상태에서 거푸집(10)에 콘크리트를 타설하여 상기 강섬유 망 결합체(1)가 콘크리트(20) 내에 매립되도록 함으로써, 강섬유 망 결합체(1)가 혼입된 콘크리트 구조물을 매우 용이하게 제작하게 된다.

임시 결합부(110)가 수용성 접착제로 만들어진 실시예의 경우에는, 강섬유 망 결합체(1)가 배치된 거푸집 내에 콘크리트가 타설되면, 콘크리트에 함유되어 있는 수분에 의해 수용성 접착제가 녹으면서 각각의 분절편(11)은 서로 분리된다. 즉, 분절편(11) 사이의 연결점(110)이 사라지면서 강섬유 망 결합체(1)는 다시 복수개의 서로 분리된 분절편(11)으로 분할되어 콘크리트 내에 존재하게 되고, 그 상태에서 콘크리트의 경화가 이루어지는 것이다.

한편, 임시 결합부(110)가, 분절편을 이루는 일부 강섬유의 길이 방향 단부를 서로 겹친 상태에서 변형시켜서 임시적으로 결합하여 만든 것이거나 또는 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 고리 형태로 구부려서 서로 고리가 맞물리도록 하여 만든 것일 경우에는 콘크리트가 타설되어도 강섬유 망 결합체(1)는 위와 같이 다시 복수개의 분절편(11)으로 자동적으로 복귀되지는 않는다. 다만, 임시 결합부(110)는 강섬유의 인장강도 보다 작은 결합강도를 가지고 있기 때문에 강섬유가 인장력을 받게 되면, 강섬유 자체가 파단되기에 앞서 임시 결합부(110)의 결합상태가 해제되어 강섬유 망 결합체(1)는 복수개의 분절편(11)으로 분리된다.

강섬유로서 고강도의 재료를 사용하는 경우, 강섬유의 인장강도는 매우 크지만 콘크리트 내에 분포되어 있는 강섬유의 특성상 균열면에서의 강섬유 단면적은 작기 때문에, 균열면에서는 강섬유 자체의 인장파괴로 인한 강섬유의 파단이 일어나기 쉽다. 만일 강섬유가 콘크기트 빔 부재의 종방향 길이만큼 긴 길이를 가지는 경우, 콘크리트에 부착되어 있는 길이에 비례하여 강섬유의 부착력이 매우 커지게 되고, 그에 따라 균열면에서는 위와 같은 강섬유의 파단이 일어나게 되는데, 이러한 강섬유의 파단 현상 발생시 에너지가 일시에 방출되면서 다른 강섬유에도 급속한 파단을 유발하게 되어, 결국 콘크리트 빔 부재의 파괴 양상은 취성 파괴의 경향을 가지게 된다.

그러나 본 발명에서는 위와 같이 강섬유 망 결합체(1)가 콘크리트에 매립되었을 때 임시 결합부(110)가 수용성 접착제로 이루어진 경우, 상기 임시 결합부(110)가 소멸하여 짧은 길이를 가지는 복수개의 분절편(11)으로 다시 분할되어 콘크리트 내에 매립되어 있는 강섬유의 길이가, 분절편(11)의 종방향 크기만큼 줄어든 상태에 있게 된다. 임시 결합부(110)가 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 서로 겹친 상태에서 변형시켜서 만든 것이거나 또는 강섬유의 분절편 길이 방향 단부를 고리 형태로 구부려서 서로 고리가 맞물리도록 하여 만든 것일 경우에는 콘크리트가 타설되어도 강섬유 망 결합체(1)는 위와 같이 다시 복수개의 분절편(11)으로 자동적으로 복귀되지는 않고, 강섬유 망 결합체(1)가 비록 콘크리트 내에서도 하나의 부재를 유지하고 있지만, 이러한 임시 결합부(110)는 분절편 간의 일부 강섬유 사이에만 존재하고, 분절편을 이루는 대부분의 강섬유는 각각의 분절편으로 구분되어 있는 상태이므로, 강섬유 망 결합체(1)를 이루는 강섬유는 결국 그 길이가 분절편(11)의 종방향 크기만큼 줄어든 상태에 있는 것이다. 그리고 앞서 언급한 것처럼, 임시 결합부(110)는 강섬유의 인장강도 보다 작은 결합강도를 가지고 있기 때문에 강섬유가 인장력을 받게 되면 임시 결합부(110)의 결합상태가 해제되어 강섬유 망 결합체(1)는 복수개의 분절편(11)으로 분리된다.

따라서 이러한 상태에서 콘크리트 빔 부재에 하중이 작용하여 콘크리트 빔 부재에 균열이 발행하는 경우, 균열면에서는 분절편(11)의 강섬유가 서서히 뽑히는 형태로 거동하게 된다. 즉, 본 발명에서는 강섬유가 콘크리트 빔 부재의 종방향 길이만큼 길지 않고 분절편(11)의 길이만큼 짧게 되어 있어, 콘크리트와의 부착길이도 줄어져 있는 상태이고, 이러한 이유 때문에 개개의 강섬유의 인장강도보다 부착강도가 작아지게 되어, 균열면에서 강섬유가 뽑히는 부착파괴가 유도가 된다. 따라서 균열 발생으로 인한 콘크리트 빔 부재의 종국적인 파괴가 일어날 때, 순차적으로 발생하는 부착파괴 즉, 균열면에서 강섬유가 뽑히는 부착파괴가 유도되어 균열이 서서히 확대되는 연성적인 파괴 양상을 가지게 되며, 콘크리트 구조물의 급작스러운 취성 파괴로 인한 문제점을 예방할 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 콘크리트 내에 본 발명에 따른 강섬유 망 결합체(1)를 거푸집에 채움에 있어서, 강섬유 망 결합체(1)의 길이가 다르거나, 강섬유 망 결합체(1)의 단면크기가 다르거나 또는 강섬유 망 결합체(1)의 종류가 다른 것(강섬유 자체의 굵기(직경)가 다르거나, 망눈의 크기가 다른 것 등) 또는 강섬유 망 결합체(1)의 겹침배치 개수가 다른 것을 서로 혼합하여 사용할 수 있다. 도 5 내지 도 7에는 이와 같이 여러 종류의 강섬유 망 결합체(1)를 혼합하여, 거푸집(10)에 담은 실시예가 도시되어 있는데, 구체적으로 도 5에는 여러 형태의 본 발명에 따른 통형상 강섬유 망을 혼합하여, 거푸집에 담은 예에 대한 도 3a에 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 도시된 실시예에서는 하부면에 인장력이 크게 작용하는 콘크리트 빔 부재의 제작을 위하여 거푸집(1)에 강섬유 망 결합체(1)를 혼입할 때, 강섬유 망 결합체(1)의 통형상 단면 크기가 작은 것을 거푸집(10)의 하부(강섬유의 보강이 상대적으로 더 필요한 위치)에 배치하여, 거푸집(10)의 하부에 강섬유 망 결합체(1)를 더 촘촘하게 채워 넣고, 상부(강섬유의 보강이 상대적으로 적게 필요한 위치)로 갈수록 즉, 콘크리트 빔 부재의 상면으로 갈수록 통형상의 단면크기가 큰 강섬유 망 결합체(1)를 거푸집에 채워 넣는 방식을 이용하게 되면, 빔 부재에 작용하는 응력에 맞추어서 콘크리트 빔 부재의 상부와 하부의 강섬유 혼입량이 서로 다르게 할 수 있게 된다.

또한, 인장력이 크게 작용하는 하부면에는 서로 다른 단면 크기의 강섬유 망을 겸치게 배치한 것을 순차적으로 배치하고, 인장력이 작게 작용하는 상부에는 하나의 강섬유 망으로 이루어진 것만 순차적으로 배치할 수도 있다. 더 나아가, 강섬유의 보강이 필요한 부분(예를 들어, 빔 부재의 하부)에만 강섬유 망 결합체(1)를 배치할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 강섬유 망 결합체(1)를 이용하게 되면, 강섬유로 보강하고자 하는 콘크리트 부재에 작용하는 응력에 맞추어서 강섬유의 혼입량을 적절하게 조절하는 것이 매우 용이하게 되며, 필요한 부분에만 강섬유 망 결합체(1)를 배치함으로써 불필요한 부분에 강섬유가 존재하게 되는 것을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다. 특히, 강섬유가 원하지 않는 위치에서 뭉쳐서 국부적으로 집중하여 존재하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

더 나아가, 강섬유를 본 발명에서와 같이 강섬유 망 결합체(1)로 만들어서 콘크리트에 혼입하게 되면, 강섬유의 방향성과 집중도를 사용자가 제어할 수 있게 되어, 콘크리트 내의 필요한 부분에서 강섬유가 높은 밀도로 고르게 분포될 수 있고, 더 나아가 사용자가 원하는 특정한 방향성을 가지면서 배열될 수 있게 되므로 더욱 우수한 콘크리트 강도 보강효과가 발휘된다.

특히, 본 발명에 따른 강섬유 망 결합체(1)는 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 망을 거푸집 내에 채워 넣는 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, 콘크리트 재료를 서로 혼합하는 콘크리트 배합 공정이 간편해지고 기존 섬유보강 콘크리트에서 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.

위에서는 콘크리트 빔 부재를 언급하였으나, 이는 하나의 예일 뿐이며 본 발명에 의해 만들어지는 콘크리트 구조물은 이에 한정되지 않는다.

1: 강섬유 망 결합체
10: 거푸집
11: 분절편

Claims

강섬유 망이 통형상으로 감겨져서 만들어진 통형상의 분절편(11)이 복수개로연속 배치되고, 각각의 분절편(11)은 강섬유의 인장강도 미만의 결합강도를 가지는 임시 결합부(110)에 의해 서로 연결되어 일체로 된 강섬유 망 결합체(1)를 이루고;
상기 강섬유 망 결합체(1)가, 복수개로 서로 나란하게 거푸집(10) 내에 담겨진 상태에서 콘크리트가 타설되어 상기 강섬유 망 결합체(1)의 분절편(11)이 콘크리트 내에 매립되어 되어 콘크리트의 강성을 보강하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서,
상기 임시 결합부(110)는, 수용성 접착제로 만들어진 연결점으로 이루어지며;
거푸집(10)에 콘크리트가 타설되면, 상기 수용성 접착제가 녹아 상기 강섬유 망 결합체(1)의 분절편(11)이 각각 분리된 채로 콘크리트 내에 존재하게 되는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서,
상기 임시 결합부(110)는, 분절편을 이루는 강섬유의 길이 방향 단부를 서로 겹친 상태에서 변형시켜서 이웃하는 분절편의 강섬유를 서로 결합시킨 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
큰 통형상 단면을 가지는 강섬유 망 결합체 내부에 그 보다 작은 통형상 단면을 가지는 강섬유 망 결합체가 배치되어 있는 형태로 강섬유 망 결합체가 서로 겹침배치되어 있으며;
상기 거푸집(10)에는 겹침 배치되어 있는 강섬유 망 결합체가 복수개로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
강섬유 망 결합체(1)의 통형상 단면 크기가 서로 다른 것이 혼합되어 거푸집(10)에 채워져 있되, 강섬유의 보강 요구량이 많은 위치에는 통형상 단면크기가 작은 강섬유 망 결합체(1)가 채워지고, 강섬유의 보강 요구량이 적은 위치에는 통형상 단면크기가 큰 강섬유 망 결합체(1)가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 강섬유 혼입 콘크리트 구조물.