KR102634808B1 - high ductile fiber reinforced cementitious composites and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직물을 제작한 후 버려지는 셀비지를 재활용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 인장강도 및 인장변형성능이 우수한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-ductility fiber-reinforced cement composite and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a high-ductility fiber-reinforced cement composite that is not only environmentally friendly by recycling selvedge discarded after fabrication, but also has excellent tensile strength and tensile deformation ability. It relates to composites and methods of manufacturing them.
Description
본 발명은 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직물을 제작한 후 버려지는 셀비지를 재활용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 인장강도 및 인장변형성능이 우수한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-ductility fiber-reinforced cement composite and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a high-ductility fiber-reinforced cement composite that is not only environmentally friendly by recycling selvedge discarded after fabrication, but also has excellent tensile strength and tensile deformation ability. It relates to composites and methods of manufacturing them.
휘어지는 콘크리트(Bendable Concrete)로 알려진 일축 인장에서 인장 변형률 경화 거동을 나타낼 수 있는 고연성 섬유보강 복합체(Engineered Cementitious Composites; ECC)는 마이크로역학, 안정상태균열이론, 파괴역학, 통계이론에 기반하여 재료 선정부터 제조까지 체계적으로 개발된 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 가장 대표적인 재료이다. 일반콘크리트가 하나의 균열에 의해 균열이 확장되면서 파괴되는 유리와 비유할 수 있다면 고연성 섬유보강 복합체는 변형 능력이 매우 큰 금속에 비유할 수 있다.Engineered Cementitious Composites (ECC), which can exhibit tensile strain hardening behavior in uniaxial tension, known as bendable concrete, are selected based on micromechanics, steady-state crack theory, fracture mechanics, and statistical theory. It is the most representative material of high-performance fiber-reinforced cement composite material that has been systematically developed from design to manufacturing. If ordinary concrete can be compared to glass, which is destroyed by a single crack as the crack expands, a high-ductility fiber-reinforced composite can be compared to a metal with a very large deformation ability.
일반적으로, 일반콘크리트의 수백배에 달하는 인장변형성능을 가지는 고연성 섬유보강 복합체를 제조하기 위해서는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 합성섬유로 이루어진 단섬유를 시멘트에 혼입하는 것이 일반적이다. 하지만, 사용되는 합성섬유의 값비싼 가격으로 인하여, 우수한 인장변형성능을 가지는 합성섬유를 시멘트에 혼입하여 고연성 섬유보강 복합체를 제조하기는 어려운 실정이다.Generally, in order to manufacture a highly ductile fiber-reinforced composite with a tensile strain capacity that is hundreds of times that of ordinary concrete, single fibers made of synthetic fibers such as polyethylene (PE), polyvinyl alcohol (PVA), and polypropylene (PP) are used. It is common to mix it with cement. However, due to the expensive price of the synthetic fibers used, it is difficult to manufacture a highly ductile fiber-reinforced composite by mixing synthetic fibers with excellent tensile strain ability into cement.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 직물을 제작한 후 버려지는 셀비지를 재활용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 인장강도 및 인장변형성능이 우수한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed in consideration of the above points, and provides a high-ductility fiber-reinforced cement composite with excellent tensile strength and tensile deformation ability and a method for manufacturing the same, which are not only environmentally friendly by recycling selvedge discarded after fabrication. There is a purpose to doing this.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체은 시멘트, 섬유 및 물을 포함한다. 이 때, 섬유는 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유(polyethylene fabric derived selvedge fiber)일 수 있다.In order to solve the above-described problems, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention includes cement, fiber, and water. At this time, the fiber may be polyethylene fabric derived selvedge fiber.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric may be a weft yarn separated from the selvedge of the polyethylene fabric.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 100 ~ 700 데니어의 섬도를 가질 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric may have a fineness of 100 to 700 denier.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 5 ~ 70mm 의 평균길이를 가질 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the selvedge fibers derived from polyethylene fabric may have an average length of 5 to 70 mm.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 ASTM D226 규정에 의해 측정시 30g/데니어 이상의 인장강도를 가질 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, selvedge fibers derived from polyethylene fabrics may have a tensile strength of 30 g/denier or more as measured according to ASTM D226 regulations.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 폴리에틸렌 직물의 셀비지를 경사방향으로 1 ~ 20mm로 컷팅한 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric may be obtained by cutting the selvedge of polyethylene fabric to 1 to 20 mm in the warp direction.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.0 ~ 2.5 부피%로 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may include 1.0 to 2.5% by volume of selvedge fibers derived from polyethylene fabric, based on the total volume%.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 고성능 감수제, 증점제 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may further include one or more selected from the group consisting of a high-performance water reducing agent, a thickener, and an anti-foaming agent.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 시멘트는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트 및 포틀랜드 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the cement may include one or more selected from gypsum cement, blast furnace slag cement, fly ash cement, and Portland cement.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 물-시멘트비(W/C)가 0.2 ~ 0.6일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the high-ductility fiber-reinforced cement composite may have a water-cement ratio (W/C) of 0.2 to 0.6.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트 100 중량부에 대하여, 고성능감수제 0.01 ~ 1중량부, 증점제 0.01 ~ 1중량부 및 소포제 0.05 ~ 0.2중량부를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the high-ductility fiber-reinforced cement composite may include 0.01 to 1 part by weight of a superplasticizer, 0.01 to 1 part by weight of a thickener, and 0.05 to 0.2 parts by weight of an antifoaming agent, based on 100 parts by weight of cement.
한편, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조방법은 시멘트에 고성능 감수제, 증점제, 소포제 및 물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 제1단계 및 상기 혼합물에 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 혼합하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하는 제2단계를 포함할 수 있다. 이 때, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 혼합물에 균일하게 분산될 수 있으며, 제조된 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 유동성을 가질 수 있다.Meanwhile, the method for producing a high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention includes a first step of preparing a mixture by mixing cement with a high-performance water reducing agent, a thickener, an anti-foaming agent, and water, and mixing selvedge fibers derived from polyethylene fabric into the mixture to achieve high ductility. A second step of manufacturing the fiber-reinforced cement composite may be included. At this time, the polyethylene fabric-derived selvedge fibers can be uniformly dispersed in the mixture, and the manufactured high-ductility fiber-reinforced cement composite can have fluidity.
본 발명에서, 사용되는 용어인 ‘섬유’는 '사(絲, Yarn)' 또는 '실'을 의미하며, 통상적인 다양한 종류의 사 및 섬유를 의미한다.In the present invention, the term ‘fiber’ used means ‘yarn’ or ‘thread’ and refers to various types of typical yarns and fibers.
본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 직물을 제작한 후 버려지는 셀비지를 재활용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 인장강도 및 인장변형성능이 우수하다.The high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention is not only environmentally friendly by recycling selvedge discarded after fabrication, but also has excellent tensile strength and tensile deformation ability.
도 1은 직물의 제작시 발생하는 셀비지를 촬영한 도면이다.
도 2는 촬영한 셀비지의 위사와 경사를 도시한 도면이다.
도 3은 실험예에서 제조한 실험체의 형태를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a photograph of selvedge generated during fabrication.
Figure 2 is a diagram showing the weft and warp of the photographed selvedge.
Figure 3 is a diagram showing the shape of the test specimen manufactured in the experimental example.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.
본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트, 섬유 및 물을 포함한다. 이 때, 섬유는 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유(polyethylene fabric derived selvedge fiber)일 수 있다. The high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention includes cement, fiber, and water. At this time, the fiber may be polyethylene fabric derived selvedge fiber.
본 발명에서 말하는 셀비지(selvedge)에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 일반적으로 직물을 제조한다는 것은 경사와 위사로 나누어 서로 엮이게 만들어 면상 형태의 천을 짜는 것을 의미하는데, 천을 짤 때 천의 양쪽 가장 자리 부분에서 서로 엮어 있는 경사와 위사가 서로 풀리지 않게 만들어 주고, 완성된 직물이 롤 형태로 감아질 때 최대한 많이 감아질 수 있게 엮이지 않고 남아 있는 부분을 잘라내어 직물의 양 끝단을 깔끔히 정리할 수 있다. 이 때, 직물의 양 끝단에서 잘려져 나가는 부분을 셀비지라고 말한다.When explaining the selvedge referred to in the present invention with reference to FIGS. 1 and 2, manufacturing fabric generally means weaving a cotton-shaped fabric by dividing it into warp and weft yarns and interweaving them. When weaving the fabric, Make sure that the warp and weft threads that are woven together at both edges of the fabric do not unravel, and when the finished fabric is rolled into a roll, cut off the remaining unwoven portion so that it can be wound as much as possible, and neatly clean both ends of the fabric. It can be organized. At this time, the part that is cut from both ends of the fabric is called selvedge.
본 발명에서 말하는 폴리에틸렌 직물은 폴리에틸렌 섬유를 제직(weaving) 하여 제조한 것으로서, 이 때 제직은 평직, 능직, 주자직 또는 이중직일 수 있고, 제직에 필요한 장치로는 당업계의 일반적으로 사용하는 제직기가 사용될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 직물은 방탄복, 로프, 안전장갑 또는 스포츠 보호복 등에 용도에서 사용하는 직물일 수 있다.The polyethylene fabric referred to in the present invention is manufactured by weaving polyethylene fibers. At this time, the weaving may be plain weave, twill weave, main weave, or double weave, and the equipment required for weaving is a weaving machine commonly used in the art. can be used Additionally, polyethylene fabric may be a fabric used in applications such as bulletproof vests, ropes, safety gloves, or sports protective clothing.
또한, 본 발명에 말하는 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 폴리에틸렌 직물을 제조시 발생하는 셀비지에서 분리한 섬유일 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사일 수 있다. 또한, 본 발명에 말하는 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 폴리에틸렌 직물의 셀비지를 경사방향으로 1 ~ 20mm, 바람직하게는 5 ~ 15mm로 컷팅한 것일 수 있다.In addition, the polyethylene fabric-derived selvedge fibers referred to in the present invention may be fibers separated from the selvedges generated during the production of polyethylene fabrics, and preferably may be weft yarns separated from the selvedges of polyethylene fabrics. In addition, the polyethylene fabric-derived selvedge fiber referred to in the present invention may be obtained by cutting the selvedge of a polyethylene fabric in the warp direction to 1 to 20 mm, preferably 5 to 15 mm.
더욱 구체적으로, 본 발명의 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 100 ~ 700 데니어의 섬도, 바람직하게는 500 ~ 700 데니어의 섬도, 더욱 바람직하게는 640 ~ 660 데니어의 섬도를 가질 수 있으며, 만일 섬도가 100 데니어 미만이면 성능이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 700 데니어를 초과하면 제직성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.More specifically, the selvedge fiber derived from the polyethylene fabric of the present invention may have a fineness of 100 to 700 denier, preferably 500 to 700 denier, and more preferably 640 to 660 denier, if the fineness is 100. If the denier is less than 700 denier, there may be a problem of deterioration in performance, and if it exceeds 700 denier, there may be a problem of deterioration of weaving properties.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 5 ~ 70mm의 평균길이, 바람직하게는 10 ~ 30mm의 평균길이, 바람직하게는 12 ~ 18mm의 평균길이를 가질 수 있으며, 만일 평균길이가 5mm 미만이면 인장강도 및 인장변형성능이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 70mm를 초과하면 균질한 섬유의 분산을 확보할 수 없는 문제가 있을 수 있다.In addition, the selvedge fiber derived from the polyethylene fabric of the present invention may have an average length of 5 to 70 mm, preferably 10 to 30 mm, and preferably 12 to 18 mm, if the average length is less than 5 mm. There may be a problem with a decrease in tensile strength and tensile strain ability, and if it exceeds 70 mm, there may be a problem of not being able to secure homogeneous dispersion of fibers.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 ASTM D226 규정에 의해 측정시 30g/데니어 이상의 인장강도, 바람직하게는 35 ~ 45g/데니어의 인장강도, 더욱 바람직하게는 38 ~ 43g/데니어의 인장강도를 가질 수 있고, 만일 인장강도가 30g/데니어 미만이면 인장강도 및 인장변형성능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.In addition, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric of the present invention has a tensile strength of 30 g/denier or more, preferably 35 to 45 g/denier, and more preferably 38 to 43 g/denier, when measured according to ASTM D226 regulations. It may have, and if the tensile strength is less than 30 g/denier, there may be a problem of decreased tensile strength and tensile deformability.
한편, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.0 ~ 2.5 부피%, 바람직하게는 1.25 ~ 2.25 부피%, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 2.0 부피%로 포함할 수 있으며, 만일 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.0 부피% 미만으로 포함하면 고연성 섬유보강 시멘트 복합체가 파괴되는 문제가 있을 수 있고, 2.0 부피%를 초과하여 포함하면 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 제조 자체가 불가능한 문제가 있을 수 있다.On the other hand, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention contains selvedge fibers derived from polyethylene fabric in an amount of 1.0 to 2.5 volume%, preferably 1.25 to 2.25 volume%, and more preferably 1.5 to 2.0 volume%, based on the total volume%. If selvedge fiber derived from polyethylene fabric is included in less than 1.0% by volume, there may be a problem of destruction of the high-ductility fiber-reinforced cement composite, and if it is included in excess of 2.0% by volume, it may be difficult to manufacture high-ductility fiber-reinforced cement composite. There may be problems that are impossible in themselves.
나아가, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 물-시멘트비(W/C ; water cement ratio)가 0.2 ~ 0.6, 바람직하게는 0.3 ~ 0.5, 더욱 바람직하게는 0.35 ~ 0.4일 수 있으며, 만일 물-시멘트비가 0.2 미만이면 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 제조 자체가 불가능한 문제가 있을 수 있고, 0.6을 초과하면 강도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.Furthermore, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may have a water-cement ratio (W/C; water cement ratio) of 0.2 to 0.6, preferably 0.3 to 0.5, more preferably 0.35 to 0.4, and if water- If the cement ratio is less than 0.2, there may be a problem that it is impossible to manufacture a high-ductility fiber-reinforced cement composite, and if it exceeds 0.6, there may be a problem that strength decreases.
한편, 본 발명의 시멘트는 특별히 한정하지는 않으나, 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트 및 포틀랜드(portland) 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.Meanwhile, the cement of the present invention is not particularly limited, but includes one or more selected from lime cement, blast lime cement, gypsum cement, magnesia cement, Portland cement, blast furnace slag cement, fly ash cement, and Portland pozzolan cement. It can be done, and preferably includes one or more selected from gypsum cement, blast furnace slag cement, fly ash cement, and Portland cement.
포틀랜드 시멘트(KS L 5201)는 주성분으로서 실리카, 알루미늄, 산화철 및 석회를 포함한 원료를 적당한 비율로 혼합하고, 이 혼합물을 소성하여 얻은 클링커에 적량의 석고를 가하여 분말화 한 것이다. 포틀랜드 시멘트의 종류는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 2종 중용열 포틀랜드 시멘트, 3종 조강 포틀랜드 시멘트, 4종 저열 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 포틀랜드 시멘트로 나누어지며, 본 발명에서는 용도에 따라 각 종류의 포틀랜드 시멘트를 모두 적용할 수 있다. Portland cement (KS L 5201) is made by mixing raw materials including silica, aluminum, iron oxide, and lime as main ingredients in an appropriate ratio, and adding an appropriate amount of gypsum to the clinker obtained by firing this mixture and powdering it. Types of Portland cement are divided into 1 type ordinary Portland cement, 2 types medium heat Portland cement, 3 types early steel Portland cement, 4 types low heat Portland cement, and 5 types sulfate resistant Portland cement. In the present invention, each type of Portland cement is used according to the purpose. Any cement can be applied.
고로 슬래그 시멘트(KS L 5210)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로서 제철공장의 부산물인 고로 슬래그를 첨가한 시멘트로서 후기강도가 높고, 수화열이 적으며, 화학적 저항성, 내열성이 좋다.Blast furnace slag cement (KS L 5210) is a cement made by adding blast furnace slag, a by-product of steel mills, as a mixture to Portland cement. It has high late-stage strength, low heat of hydration, and good chemical resistance and heat resistance.
플라이 애시 시멘트(KS L 5211)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로 화력발전소의 석탄 연소재(灰)를 첨가한 시멘트로서, 선택 연소재는 구형으로 볼 베어링(ball bearing)효과에 의하여 워커 빌리티의 증대 및 단위 수량을 감소시킨다.Fly ash cement (KS L 5211) is a cement made by adding coal ash from a thermal power plant as a mixture to Portland cement. The selected ash is spherical and increases workability and unit size through the ball bearing effect. Decrease quantity.
포틀랜드 포졸란 시멘트(실리카 시멘트)(KS L 5401)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로 포졸란(pozzolan)을 첨가한 시멘트로서, 황산염에 강하고 수밀성 및 내열성이 좋다. 상기 포졸란(pozzolan)은 화산회, 화산암의 풍화물로 규산, 백토, 의회암의 풍화물 등을 포함한다.Portland pozzolan cement (silica cement) (KS L 5401) is a cement with pozzolan added as a mixture to Portland cement, and is strong against sulfate and has good water tightness and heat resistance. The pozzolan is a weathered product of volcanic ash and volcanic rock and includes silicic acid, white clay, and weathered material of ash rock.
또한, 본 발명의 시멘트로서 분말도가 3,000 ~ 4,600cm3/g, 바람직하게는 3,400 ~ 4,200cm3/g인 것을 사용할 수 있다.In addition, the cement of the present invention can be used with a fineness of 3,000 to 4,600 cm 3 /g, preferably 3,400 to 4,200 cm 3 /g.
나아가, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 고성능 감수제, 증점제 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있고, 바람직하게는 고성능 감수제, 증점제 및 소포제를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may further include at least one selected from a high-performance water reducing agent, a thickener, and an anti-foaming agent, and preferably may further include a high-performance water reducing agent, a thickening agent, and an anti-foaming agent.
고성능 감수제는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제로서, 특별히 한정하지는 않는다. 또한, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트 100 중량부에 대하여, 고성능 감수제 0.01 ~ 1 중량부, 바람직하게는 0.03 ~ 0.15 중량부, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 0.09 중량부를 포함할 수 있다.The high-performance water reducing agent is an admixture used to even out small air bubbles in the high-ductility fiber-reinforced cement composite, and is not particularly limited. In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may contain 0.01 to 1 part by weight, preferably 0.03 to 0.15 parts by weight, and more preferably 0.05 to 0.09 parts by weight, of a high-performance water reducing agent, based on 100 parts by weight of cement.
증점제는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 점성을 조절해주고, 수분의 급격한 증발을 막고 일정하게 유지하는 보습작용을 할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지는 않는다.The thickener adjusts the viscosity of the high-ductility fiber-reinforced cement composite and has a moisturizing effect that prevents rapid evaporation of moisture and maintains it at a constant level, and is not particularly limited.
또한, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트 100 중량부에 대하여, 증점제 0.05 ~ 1 중량부, 바람직하게는 0.1~ 0.25 중량부, 더욱 바람직하게는 0.15 ~ 0.2 중량부를 포함할 수 있다.In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may contain 0.05 to 1 part by weight of a thickener, preferably 0.1 to 0.25 parts by weight, and more preferably 0.15 to 0.2 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement.
소포제는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 강도 및 내구성을 높이는 기능을 하며, 특별히 한정하지는 않는다.The antifoaming agent functions to increase the strength and durability of the high-ductility fiber-reinforced cement composite, and is not particularly limited.
또한, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트 100 중량부에 대하여, 소포제 0.01 ~ 0.3 중량부, 바람직하게는 0.05 ~ 0.2 중량부, 더욱 바람직하게는 0.07 ~ 0.15 중량부를 포함할 수 있다.In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may contain 0.01 to 0.3 parts by weight, preferably 0.05 to 0.2 parts by weight, and more preferably 0.07 to 0.15 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement.
한편, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 용도가 특별히 한정되지 않으나, 블록, 패널, 벽, 보, 슬래브, 기둥 등의 구조물에 사용할 수 있다. 달리 말하면, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 블록용, 패널용, 벽용, 보용, 슬래브용 또는 기둥 구조물용일 수 있다.Meanwhile, the use of the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention is not particularly limited, but can be used in structures such as blocks, panels, walls, beams, slabs, and columns. In other words, the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may be used for blocks, panels, walls, beams, slabs, or column structures.
한편, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조방법은 제1단계 및 제2단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the method for manufacturing a high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention may include a first step and a second step.
먼저, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조방법의 제1단계는 시멘트에 고성능 감수제, 증점제, 소포제 및 물을 혼합하여 혼합물을 제조할 수 있다. 이 때, 시멘트 100 중량부에 대하여, 고성능 감수제 0.01 ~ 1 중량부, 바람직하게는 0.03 ~ 0.15 중량부, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 0.09 중량부, 증점제 0.05 ~ 1 중량부, 바람직하게는 0.1~ 0.25 중량부, 더욱 바람직하게는 0.15 ~ 0.2 중량부, 소포제 0.01 ~ 0.3 중량부, 바람직하게는 0.05 ~ 0.2 중량부, 더욱 바람직하게는 0.07 ~ 0.15 중량부를 혼합할 수 있다. 또한, 물-시멘트비(W/C ; water cement ratio)가 0.2 ~ 0.6, 바람직하게는 0.3 ~ 0.5, 더욱 바람직하게는 0.35 ~ 0.4가 되도록 시멘트에 물을 혼합할 수 있다.First, in the first step of the manufacturing method of the high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention, a mixture can be prepared by mixing cement with a high-performance water reducing agent, thickener, anti-foaming agent, and water. At this time, based on 100 parts by weight of cement, the high-performance water reducing agent is 0.01 to 1 part by weight, preferably 0.03 to 0.15 parts by weight, more preferably 0.05 to 0.09 parts by weight, and the thickener is 0.05 to 1 part by weight, preferably 0.1 to 0.25 parts by weight. Parts by weight, more preferably 0.15 to 0.2 parts by weight, and 0.01 to 0.3 parts by weight, preferably 0.05 to 0.2 parts by weight, and more preferably 0.07 to 0.15 parts by weight of the antifoaming agent may be mixed. In addition, water can be mixed with cement so that the water-cement ratio (W/C) is 0.2 to 0.6, preferably 0.3 to 0.5, and more preferably 0.35 to 0.4.
마지막으로, 본 발명의 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조방법의 제2단계는 제1단계에서 제조한 혼합물에 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 혼합하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조할 수 있다. 이 때, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 혼합물에 균일하게 분산될 수 있으며, 제조된 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 유동성을 가질 수 있다.Finally, in the second step of the method for producing a high-ductility fiber-reinforced cement composite of the present invention, a high-ductility fiber-reinforced cement composite can be manufactured by mixing selvage fibers derived from polyethylene fabric with the mixture prepared in the first step. At this time, the polyethylene fabric-derived selvedge fibers can be uniformly dispersed in the mixture, and the manufactured high-ductility fiber-reinforced cement composite can have fluidity.
또한, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 1.0 ~ 2.5 부피%, 바람직하게는 1.25 ~ 2.25 부피%, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 2.0 부피%로 혼합할 수 있다.In addition, selvedge fibers derived from polyethylene fabrics can be mixed with the high-ductility fiber-reinforced cement composite at 1.0 to 2.5 volume%, preferably 1.25 to 2.25 volume%, and more preferably 1.5 to 2.0 volume%, based on the total volume%. there is.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention, and should be interpreted to aid understanding of the present invention.
실시예 1 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 1: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
(1) 시멘트(1종 포틀랜드 시멘트, 분말도 : 3,800cm3/g)에 고성능 감수제(=폴리카르복실산형 감수제 사용), 증점제(=메틸셀룰로오즈 사용) 및 소포제(=비실리콘계 소포제 사용)와 물-시멘트비(W/C) 0.38로 물을 투입한 후, 5분 동안 90rpm으로 저속 믹싱(mixing)하여 혼합물을 제조하였다. 이 때, 혼합물은 시멘트 100 중량부에 대하여 고성능 감수제 0.07 중량부, 증점제 0.17 중량부 및 소포제 0.1 중량부로 혼합하였다.(1) Cement (type 1 Portland cement, fineness: 3,800cm 3 /g), high-performance water reducing agent (=using polycarboxylic acid type water reducing agent), thickener (=using methylcellulose), anti-foaming agent (=using non-silicone-based defoaming agent), and water. -After adding water at a cement ratio (W/C) of 0.38, a mixture was prepared by low-speed mixing at 90 rpm for 5 minutes. At this time, the mixture was mixed with 0.07 parts by weight of high-performance water reducing agent, 0.17 parts by weight of thickener, and 0.1 part by weight of antifoaming agent based on 100 parts by weight of cement.
(2) 제조한 혼합물에 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 혼합한 후 5분 동안 270rpm으로 믹싱(mixing)하고, 다시 2분 동안 90rpm으로 믹싱(mixing)하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 이 때, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사를 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 650 데니어의 섬도, 16mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 40g/데니어의 인장강도를 가졌다. 또한, 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.75 부피%로 혼합하였다. (2) Selvedge fibers derived from polyethylene fabric were mixed with the prepared mixture, mixed at 270 rpm for 5 minutes, and then mixed at 90 rpm for 2 minutes to prepare a highly ductile fiber-reinforced cement composite. At this time, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric was used as a cut weft yarn separated from the selvedge of polyethylene fabric. The selvedge fiber derived from polyethylene fabric had a fineness of 650 denier, an average length of 16 mm, and when measured according to ASTM D2256 regulations. It had a tensile strength of 40g/denier. In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite was mixed with 1.75% by volume of selvedge fiber derived from polyethylene fabric, based on the total volume%.
실시예 2 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 2: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
(1) 시멘트(1종 포틀랜드 시멘트, 분말도 : 3,800cm3/g)에 고성능 감수제(=폴리카르복실산형 감수제 사용), 증점제(=메틸셀룰로오즈 사용) 및 소포제(=비실리콘계 소포제 사용)와 물-시멘트비(W/C) 0.38로 물을 투입한 후, 5분 동안 90rpm으로 저속 믹싱(mixing)하여 혼합물을 제조하였다. 이 때, 혼합물은 시멘트 100 중량부에 대하여 고성능 감수제 0.07 중량부, 증점제 0.17 중량부 및 소포제 0.1 중량부로 혼합하였다.(1) Cement (type 1 Portland cement, fineness: 3,800cm 3 /g), high-performance water reducing agent (=using polycarboxylic acid type water reducing agent), thickener (=using methylcellulose), anti-foaming agent (=using non-silicone-based defoaming agent), and water. -After adding water at a cement ratio (W/C) of 0.38, a mixture was prepared by low-speed mixing at 90 rpm for 5 minutes. At this time, the mixture was mixed with 0.07 parts by weight of high-performance water reducing agent, 0.17 parts by weight of thickener, and 0.1 part by weight of antifoaming agent based on 100 parts by weight of cement.
(2) 제조한 혼합물에 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 혼합한 후 5분 동안 270rpm으로 믹싱(mixing)하고, 다시 2분 동안 90rpm으로 믹싱(mixing)하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 이 때, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사를 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 650 데니어의 섬도, 50.5mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 40g/데니어의 인장강도를 가졌다. 또한, 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.75 부피%로 혼합하였다. (2) Selvedge fibers derived from polyethylene fabric were mixed with the prepared mixture, mixed at 270 rpm for 5 minutes, and then mixed at 90 rpm for 2 minutes to prepare a highly ductile fiber-reinforced cement composite. At this time, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric was used as a cut weft yarn separated from the selvedge of polyethylene fabric. The selvedge fiber derived from polyethylene fabric had a fineness of 650 denier, an average length of 50.5 mm, and was measured according to ASTM D2256 regulations. It had a tensile strength of 40 g/denier. In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite was mixed with 1.75% by volume of selvedge fiber derived from polyethylene fabric, based on the total volume%.
실시예 3 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 3: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
(1) 시멘트(1종 포틀랜드 시멘트, 분말도 : 3,800cm3/g)에 고성능 감수제(=폴리카르복실산형 감수제 사용), 증점제(=메틸셀룰로오즈 사용) 및 소포제(=비실리콘계 소포제 사용)와 물-시멘트비(W/C) 0.38로 물을 투입한 후, 5분 동안 90rpm으로 저속 믹싱(mixing)하여 혼합물을 제조하였다. 이 때, 혼합물은 시멘트 100 중량부에 대하여 고성능 감수제 0.07 중량부, 증점제 0.17 중량부 및 소포제 0.1 중량부로 혼합하였다.(1) Cement (type 1 Portland cement, fineness: 3,800cm 3 /g), high-performance water reducing agent (=using polycarboxylic acid type water reducing agent), thickener (=using methylcellulose), anti-foaming agent (=using non-silicone-based defoaming agent), and water. -After adding water at a cement ratio (W/C) of 0.38, a mixture was prepared by low-speed mixing at 90 rpm for 5 minutes. At this time, the mixture was mixed with 0.07 parts by weight of high-performance water reducing agent, 0.17 parts by weight of thickener, and 0.1 part by weight of antifoaming agent based on 100 parts by weight of cement.
(2) 제조한 혼합물에 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 혼합한 후 5분 동안 270rpm으로 믹싱(mixing)하고, 다시 2분 동안 90rpm으로 믹싱(mixing)하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 이 때, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리에틸렌 직물의 셀비지를 경사방향으로 10mm 간격으로 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 650 데니어의 섬도, 25.6mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 40g/데니어의 인장강도를 가졌다. 또한, 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.75 부피%로 혼합하였다. (2) Selvedge fibers derived from polyethylene fabric were mixed with the prepared mixture, mixed at 270 rpm for 5 minutes, and then mixed at 90 rpm for 2 minutes to prepare a highly ductile fiber-reinforced cement composite. At this time, the selvedge fiber derived from polyethylene fabric was used as the selvedge fiber of polyethylene fabric cut at 10mm intervals in the warp direction. The selvedge fiber derived from polyethylene fabric had a fineness of 650 denier, an average length of 25.6mm, and according to ASTM D2256 regulations. When measured, it had a tensile strength of 40 g/denier. In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite was mixed with 1.75% by volume of selvedge fiber derived from polyethylene fabric, based on the total volume%.
비교예 1 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Comparative Example 1: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
(1) 시멘트(1종 포틀랜드 시멘트, 분말도 : 3,800cm3/g)에 고성능 감수제(=폴리카르복실산형 감수제 사용), 증점제(=메틸셀룰로오즈 사용) 및 소포제(=비실리콘계 소포제 사용)와 물-시멘트비(W/C) 0.38로 물을 투입한 후, 5분 동안 90rpm으로 저속 믹싱(mixing)하여 혼합물을 제조하였다. 이 때, 혼합물은 시멘트 100 중량부에 대하여 고성능 감수제 0.07 중량부, 증점제 0.17 중량부 및 소포제 0.1 중량부로 혼합하였다.(1) Cement (type 1 Portland cement, fineness: 3,800cm 3 /g), high-performance water reducing agent (=using polycarboxylic acid type water reducing agent), thickener (=using methylcellulose), anti-foaming agent (=using non-silicone-based defoaming agent), and water. -After adding water at a cement ratio (W/C) of 0.38, a mixture was prepared by low-speed mixing at 90 rpm for 5 minutes. At this time, the mixture was mixed with 0.07 parts by weight of high-performance water reducing agent, 0.17 parts by weight of thickener, and 0.1 part by weight of antifoaming agent based on 100 parts by weight of cement.
(2) 제조한 혼합물에 폴리에틸렌 섬유를 혼합한 후 5분 동안 270rpm으로 믹싱(mixing)하고, 다시 2분 동안 90rpm으로 믹싱(mixing)하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 이 때, 사용된 폴리에틸렌 섬유는 13㎛의 직경, 18mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 40g/데니어의 인장강도를 가졌다. 또한, 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 섬유를 1.75 부피%로 혼합하였다.(2) Polyethylene fibers were mixed with the prepared mixture, mixed at 270 rpm for 5 minutes, and then mixed again at 90 rpm for 2 minutes to prepare a highly ductile fiber-reinforced cement composite. At this time, the polyethylene fiber used had a diameter of 13㎛, an average length of 18mm, and a tensile strength of 40g/denier as measured according to ASTM D2256 specifications. In addition, the high-ductility fiber-reinforced cement composite was mixed with polyethylene fibers at 1.75% by volume based on the total volume%.
실시예 4 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 4: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
실시예 1과 동일한 방법으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사를 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 650 데니어의 섬도, 3mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 40g/데니어의 인장강도를 가지는 것을 사용하여, 최종적으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다.A high-ductility fiber-reinforced cement composite was manufactured in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, selvedge fiber derived from polyethylene fabric was used by cutting weft yarns separated from the selvedge of polyethylene fabric, and the selvedge fiber derived from polyethylene fabric had a fineness of 650 denier, an average length of 3 mm, and ASTM D2256 specifications. A high-ductility fiber-reinforced cement composite was finally manufactured using a tensile strength of 40 g/denier as measured by .
실시예 5 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 5: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
실시예 1과 동일한 방법으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사를 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 650 데니어의 섬도, 16mm의 평균길이 D2256 규정에 의해 측정시 25 g/데니어의 인장강도를 가지는 것을 사용하여, 최종적으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다.A high-ductility fiber-reinforced cement composite was manufactured in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, selvedge fiber derived from polyethylene fabric was used by cutting weft yarns separated from the selvedge of polyethylene fabric, and the selvedge fiber derived from polyethylene fabric had a fineness of 650 denier and an average length of 16 mm measured according to D2256 regulations. A high-ductility fiber-reinforced cement composite was finally manufactured using one having a tensile strength of 25 g/denier.
실시예 6 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 6: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
실시예 1과 동일한 방법으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 0.75 부피%로 혼합하여, 최종적으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다.A high-ductility fiber-reinforced cement composite was manufactured in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, the high-ductility fiber-reinforced cement composite was prepared by mixing selvage fibers derived from polyethylene fabric at 0.75% by volume based on the total volume%.
실시예 7 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Example 7: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
실시예 1과 동일한 방법으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 2.75 부피%로 혼합하여, 최종적으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다.A high-ductility fiber-reinforced cement composite was manufactured in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, the high-ductility fiber-reinforced cement composite was prepared by mixing selvage fibers derived from polyethylene fabric at 2.75% by volume based on the total volume%.
비교예 2 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Comparative Example 2: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
실시예 1과 동일한 방법으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유 대신 폴리비닐알코올 직물 유래 셀비지 섬유를 사용하여, 최종적으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 이 때, 폴리비닐알코올 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리비닐알코올 직물의 셀비지에서 분리한 위사를 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리비닐알코올 직물 유래 셀비지 섬유는 1000 데니어의 섬도, 12mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 15 g/데니어의 인장강도를 가졌다.A high-ductility fiber-reinforced cement composite was manufactured in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, selvedge fibers derived from polyvinyl alcohol fabrics were used instead of selvedge fibers derived from polyethylene fabrics, and a high-ductility fiber-reinforced cement composite was finally manufactured. At this time, the selvedge fiber derived from polyvinyl alcohol fabric was used by cutting the weft yarn separated from the selvedge of the polyvinyl alcohol fabric. The selvedge fiber derived from polyvinyl alcohol fabric had a fineness of 1000 denier, an average length of 12 mm, and ASTM. It had a tensile strength of 15 g/denier as measured according to D2256 specifications.
비교예 3 : 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조 Comparative Example 3: Preparation of high ductility fiber reinforced cement composite
실시예 1과 동일한 방법으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유 대신 폴리프로필렌 직물 유래 셀비지 섬유를 사용하여, 최종적으로 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하였다. 이 때, 폴리프로필렌 직물 유래 셀비지 섬유로서 폴리프로필렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사를 컷팅한 것을 사용하였고, 폴리프로필렌 직물 유래 셀비지 섬유는 500 데니어의 섬도, 10mm의 평균길이 및 ASTM D2256 규정에 의해 측정시 8 g/데니어의 인장강도를 가졌다.A high-ductility fiber-reinforced cement composite was manufactured in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, selvedge fibers derived from polypropylene fabrics were used instead of selvedge fibers derived from polyethylene fabrics, and a high-ductility fiber-reinforced cement composite was finally manufactured. At this time, the selvedge fiber derived from polypropylene fabric was used by cutting the weft yarn separated from the selvedge of the polypropylene fabric, and the selvedge fiber derived from polypropylene fabric had a fineness of 500 denier, an average length of 10 mm, and ASTM D2256 specifications. It had a tensile strength of 8 g/denier when measured by .
실험예 : 일축 인장에서의 인장 변형률 경화 거동 실험Experimental example: Tensile strain hardening behavior experiment in uniaxial tension
실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 3에서 제조된 고연성 섬유보강 시멘트 복합체 각각을 아령 형상의 몰드에 타설하고, (23± 3)℃의 온도 및 (60±5)% 상대습도 조건에서 2일 동안 기건양생을 실시하였고, 탈형하여 재령 28일까지 (23±3)℃ 온도의 양생 수조에서 수중양생을 실시하여 도 3에 도시에 형태의 실험체를 각각 제조하였다. 제조한 실험체의 일축 인장에서의 인장거동(=인장강도 및 인장변형성능)을 평가하였다. 구체적으로, 최대 용량이 20 kN인 인장실험기를 이용하여 0.1mm/min 속도의 변위제어 방식으로 하중을 재하하였고, 인장거동(=인장강도 및 인장변형성능)은 실험체의 단면적이 가장 작아 하중에 취약한 부위인 중앙 부위를 평가하였으며, 인장변형성능을 측정한 게이지 길이는 80㎜이고, 게이지 길이 부분의 실험체 단면적은 390㎟(30㎜ × 13㎜)이다.Each of the high-ductility fiber-reinforced cement composites prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were cast into a dumbbell-shaped mold, and heated for 2 hours under conditions of a temperature of (23 ± 3) ℃ and (60 ± 5)% relative humidity. Air-dry curing was performed for three days, demolded, and underwater cured in a curing tank at a temperature of (23±3)°C until 28 days to produce test specimens in the form shown in Figure 3. The tensile behavior (=tensile strength and tensile strain capacity) of the manufactured test specimen in uniaxial tension was evaluated. Specifically, the load was applied using a displacement control method at a speed of 0.1 mm/min using a tensile tester with a maximum capacity of 20 kN, and the tensile behavior (=tensile strength and tensile deformation capacity) was determined by the specimen having the smallest cross-sectional area, making it vulnerable to load. The central area was evaluated, and the gauge length at which the tensile strain capacity was measured was 80 mm, and the cross-sectional area of the specimen at the gauge length was 390 mm2 (30 mm × 13 mm).
인장강도는 인장실험기에 부착된 로드셀을 사용하여 하중을 측정하고, 측정된 하중을 단면적으로 나누어 계산하여 하기 표 1에 나타내었고, 인장변형성능은 실험체의 양쪽에 최대용량 25 ㎜의 길이변화측정기를 부착하고, 실험체의 길이 변형량을 측정하였으며, 양쪽에서 측정된 변형량을 평균한 후, 게이지 길이로 나누어 변형률을 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.The tensile strength was calculated by measuring the load using a load cell attached to the tensile tester and dividing the measured load by the cross-sectional area, and is shown in Table 1 below. The tensile deformation capacity was measured using a length change measuring device with a maximum capacity of 25 mm on both sides of the specimen. After attaching, the length deformation of the specimen was measured, the deformation measured on both sides was averaged, and the strain was calculated by dividing by the gauge length, which is shown in Table 1 below.
표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 ~ 3에서 제조한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 비교예 1에서 제조한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체와 유사한 인장강도 및 인장변형성능을 보임을 확인할 수 있고, 특히 실시예 1에서 제조한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 비교예 1에서 제조한 고연성 섬유보강 시멘트 복합체보다 우수한 인장변형성능을 가짐을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 1, it can be seen that the high-ductility fiber-reinforced cement composites prepared in Examples 1 to 3 exhibit similar tensile strength and tensile strain ability to the high-ductility fiber-reinforced cement composites prepared in Comparative Example 1, especially It was confirmed that the high-ductility fiber-reinforced cement composite prepared in Example 1 had superior tensile strain ability than the high-ductility fiber-reinforced cement composite prepared in Comparative Example 1.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes to the present invention can be easily implemented by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.
Claims (11)
상기 섬유는 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유(polyethylene fabric derived selvedge fiber)이고,
상기 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사이며,
상기 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 500 ~ 700 데니어의 섬도, 10 ~ 30mm의 평균길이 및 ASTM D226 규정에 의해 측정시 35 ~ 45g/데니어의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
In a highly ductile fiber-reinforced cement composite containing cement, fiber and water,
The fiber is polyethylene fabric derived selvedge fiber,
The selvedge fiber derived from the polyethylene fabric is a weft separated from the selvedge of the polyethylene fabric,
The selvedge fiber derived from the polyethylene fabric has a fineness of 500 to 700 denier, an average length of 10 to 30 mm, and a tensile strength of 35 to 45 g/denier as measured according to ASTM D226. A highly ductile fiber-reinforced cement composite.
상기 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 전체 부피%에 대하여, 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 1.0 ~ 2.5 부피%로 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
According to paragraph 1,
The high-ductility fiber-reinforced cement composite is characterized in that it contains 1.0 to 2.5 volume % of selvage fibers derived from polyethylene fabric, based on the total volume %.
상기 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 고성능 감수제, 증점제 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
According to paragraph 1,
The high-ductility fiber-reinforced cement composite is a high-ductility fiber-reinforced cement composite, characterized in that it further comprises at least one selected from a high-performance water reducing agent, a thickener, and an anti-foaming agent.
상기 시멘트는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트 및 포틀랜드 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
According to paragraph 1,
The cement is a highly ductile fiber-reinforced cement composite, characterized in that it includes at least one selected from gypsum cement, blast furnace slag cement, fly ash cement, and Portland cement.
상기 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 물-시멘트비(W/C)가 0.2 ~ 0.6인 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
According to paragraph 1,
The high-ductility fiber-reinforced cement composite is a high-ductility fiber-reinforced cement composite, characterized in that the water-cement ratio (W/C) is 0.2 to 0.6.
상기 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트 100 중량부에 대하여, 고성능감수제 0.01 ~ 1중량부, 증점제 0.01 ~ 1중량부 및 소포제 0.05 ~ 0.2중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
According to clause 8,
The high-ductility fiber-reinforced cement composite is characterized in that it contains 0.01 to 1 part by weight of a high-performance water reducer, 0.01 to 1 part by weight of a thickener, and 0.05 to 0.2 parts by weight of an anti-foaming agent, based on 100 parts by weight of cement.
상기 고연성 섬유보강 시멘트 복합체는 블록용, 패널용, 벽용, 보용, 슬래브용 또는 기둥 구조물용인 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체.
According to paragraph 1,
The high-ductility fiber-reinforced cement composite is a high-ductility fiber-reinforced cement composite, characterized in that it is for blocks, panels, walls, beams, slabs, or column structures.
상기 혼합물에 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유를 혼합하여 고연성 섬유보강 시멘트 복합체를 제조하는 제2단계; 를 포함하고,
상기 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 폴리에틸렌 직물의 셀비지에서 분리한 위사이며,
상기 폴리에틸렌 직물 유래 셀비지 섬유는 500 ~ 700 데니어의 섬도, 10 ~ 30mm의 평균길이 및 ASTM D226 규정에 의해 측정시 35 ~ 45g/데니어의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조방법.
A first step of preparing a mixture by mixing cement with a high-performance water reducing agent, thickener, anti-foaming agent, and water; and
A second step of producing a highly ductile fiber-reinforced cement composite by mixing selvedge fibers derived from polyethylene fabric with the mixture; Including,
The selvedge fiber derived from the polyethylene fabric is a weft separated from the selvedge of the polyethylene fabric,
The selvedge fiber derived from the polyethylene fabric is a high-ductility fiber-reinforced cement composite characterized by a fineness of 500 to 700 denier, an average length of 10 to 30 mm, and a tensile strength of 35 to 45 g/denier when measured according to ASTM D226 regulations. Manufacturing method.
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