KR20000060945A - 콘크리트 보강용 강섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타설되는 콘크리트내에 다수 섞여 콘크리트와 함께 타설되게 함으로써 양생된 콘크리트의 강도를 높이기 위해 사용되는 강섬유(steel fiber)를, 원형단면의 선재를 상,하부에서 순간적으로 반복하여 서로 다른 힘이 작용되게 가압하여 대칭 파형의 평단면 및 트랙형의 정단면형태를 갖도록 압연하는 것에 의해 그 조직의 밀도를 조밀하게 한 모재를 형성한 후 이 모재를 파형상의 측단면형태로 절곡함과 동시에 일정길이로 절단하여 제조토록 함으로써 이 강섬유가 혼입, 믹싱되어 타설된 콘크리트의 강도를 높여 휨이나 충격에 대한 저항성을 현저히 개선할 수 있도록 한 것으로, 공급부(5)로 부터 다열(多列)로 공급되는 원형단면의 선재로 되는 모재(1)를, 외주면에 원주방향으로 일정간격을 두고 균등하게 다수의 돌출부(21a)를 그 전길이에 걸쳐 형성한 상부로울러(21)와 평롤형태로 되는 하부로울러(22)가 서로 밀접된채 회전되는 압연부(2)를 통과시켜 대칭파형으로 되는 가장자리를 갖는 평단면 및 트랙형정단면형태를 갖는 모재(1')로 성형하는 공정과, 상기 모재(1')를 상,하부절곡로울러(31)(32)로 되는 절곡부(3)를 통과시켜 파형상의 측단면형태를 갖는 파형부재(1")로 성형하는 공정과 이 파형부재(1")를 절단부(4)를 통과 시키는 것에 의해 소정길이로 절단하는 공정으로 되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 강섬유의 제조방법이다.

Description

콘크리트 보강용 강섬유의 제조방법{method for making of steel fiber reinforced concrete}

본 발명은 콘크리트 보강(補强)용 강섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타설되는 콘크리트내에 다수 섞여 콘크리트와 함께 타설되게 함으로써 양생된 콘크리트의 강도를 높이기 위해 사용되는 강섬유(steel fiber)를, 원형단면의 선재를 상,하부에서 순간적으로 반복하여 서로 다른 힘이 작용되게 가압하여 대칭 파형의 평단면 및 트랙형의 정단면형태를 갖도록 압연하는 것에 의해 그 조직의 밀도를 조밀하게 한 모재를 형성한 후 이 모재를 파형상의 측단면형태로 절곡함과 동시에 일정길이로 절단하여 제조토록 함으로써 이 강섬유가 혼입, 믹싱되어 타설된 콘크리트의 강도를 높여 휨이나 충격에 대한 저항성을 현저히 개선할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 토목 및 건축공사의 건설재료로 널리 사용되고 있는 콘크리트는 인장 및 동적 하중하에서 급작스런 파괴를 일으키는 취성을 띄며, 균열의 생성 및 성장을 억제하기 힘든 단점이 있다. 이러한 콘크리트의 역학적 성질을 개선하는 방법으로서 철근으로 보강된 철근콘크리트가 이용되고 있는 실정이다.

근래들어 불연속적이며 단상인 섬유질재료를 콘크리트에 분산시켜 넣음으로써 콘크리트의 인장저항능력을 좋게 하고 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하는등 역학적 성질을 개선, 보강하기 위한 섬유보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete : FRC)가 사용되고 있는 실정인바, 이때 사용되는 섬유의 종류로는 강(steel), 유리(glass), 나이론(nylon), 폴리플로필렌(polypropylene), 석면(asbestos), 및 탄소(carbon)등이 있다.

이중에서 강섬유를 콘크리트내에 믹싱한 강섬유 보강 콘크리트는 압축강도의 증진 뿐만 아니라 인장강도 및 휨강도가 향상되어 콘크리트의 최대 약점인 초기 균열발생 및 콘크리트 혼합물의 파괴시 2차 저항력을 갖는 휨 인성치를 개선할 수 있고, 또한 연성이 우수하여 도로포장, 공항활주로, 수리항만 구조물, 충격하중과 반복하중을 받는 구조물에 널리 사용되고 있는 실정이다.

이와같은 강섬유 보강 콘크리트에 사용되는 강섬유로는 불연속적이며 그 길이가 짧은 것으로 대략 그 길이는 20∼60mm, 직경 0.2 ∼1.0mm(또는 환산직경), 단면적 0.03 ∼0.8mm², 형상비(aspect ratio)가 35 ∼100정도의 것이 이용되며, 콘크리트 내의 혼입률은 부피비 1.0 ∼2%(약 40∼160kg/m³)정도를 유지해야 하는 것으로, 이때 상기 강섬유의 기본적인 형상, 치수 및 품질특성은 제조방법에 따라 크게 영향을 받는다.

이와같이 콘크리트내에 혼입, 믹싱된 콘크리트와 함께 타설된 후 콘크리트에 대한 내부균열진전을 구속하여 균열발생에 대한 저항성을 가지게 함과 동시에 균열발생이후에도 발생된 균열을 횡절하여 힘의 균형이 유지되게 하는 것에 의해 외관의 소성변형이 증가하여 휨강도 및 인성이 증가되도록 사용되는 종래의 강섬유는 콘크리트 타설시 콘크리트의 믹싱능력이 뛰어나 부착력이 좋은 파형형상을 갖는 강섬유가 주로 사용도고 있는 실정이다.

그러나 상기와 같이 파형형상을 갖는 종래 강섬유는 도 7에 도시한 바와같이 원형단면을 갖는 강선(01)을 일정부분 절삭하여 대략 반원형 단면형상을 갖는 모재(母材, 01)로서 형성하여 이 모재를 파형으로 절곡하여 일정길이로 절단함으로써 콘크리트 보강용 강섬유로서 제조 사용되도록 하고 있는 것인바, 상기 종래의 강섬유는 강섬유를 이루는 모재가 원형단면의 강재를 단순히 길이방향으로 절단하여 대략 반원형의 단면형상을 갖도록 구성한 것이므로 절삭부재의 강도가 현저히 약화된 상태에서 강섬유로서 제작되어 사용될 수 밖에 없어 이와같이 제작되는 강섬유가 혼입, 믹싱된 강섬유보강 콘크리트는 강섬유 보강 콘크리트의 특성인 압축강도의 증진, 인장강도 및 휨강도의 뚜렷한 향상을 기대할 수 없는 문제점이 있는 것이었다.

또한 이와는 별도로 도 8에 도시한 바와같은 콘크리트 보강용 강섬유를 본 출원인이 특허제97-22176호로 이미 출원한바 있으나, 이같은 종래의 강섬유(a)는 강선으로 되는 모재(01)를 가압하여 그 단면형태를 트랙형으로 하여 그 조직을 치밀하게 한 상태에서 측면형태를 파형으로 형성하고는 있으나, 그 평면형태가 그 양 가장자리를 단순히 평행한 상태로 직선형태로 형성하고 있으므로 콘크리트내에 투입되어 혼합 양생되었을때 역시 압축강도, 인장강도 및 휨강도의 확실한 향상을 기대할 수 없게 되는 문제가 있는 것이었다.

따라서 본 발명의 목적은 외형이 파형형상을 갖되 대략 반원형의 단면형상을 갖는 상기와 같은 종래의 콘크리트 보강용 강섬유가 지닌 제반 문제점을 해결하기 위하여, 강섬유를 이루는 모재를 원형단면을 갖는 선재를 가압하여 그 밀도를 조밀하게 한 대략 트랙형 단면으로 구성하되, 그 평면형태는 양 가장자리가 대칭파형을 이루도록 구성한 상태에서 파형 절곡함으로써 강섬유의 자체강도를 높여 강섬유가 혼입, 믹싱된 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도 및 휨강도를 높이는 동시에 초기 균열발생 및 콘크리트 혼합물의 파괴시 2차 저항력을 갖는 휨 인성치를 개선할 수 있는 콘크리트 보강용 강섬유의 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 제조방법의 공정도

도 2는 본 발명의 압연부를 나타내는 일부 확대 단면도

도 3은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 강섬유의 사시도

도 4는 본 발명에 의해 제조된 강섬유의 일부 확대 평단면도

도 5는 본 발명에 의해 제조된 강섬유의 일부 확대 정단면도

도 6은 본 발명의 사용상태를 나타내는 일부 단면도

도 7 및 도 8은 종래의 제조방법에 의해 제조된 콘크리트 보강용 강섬유의

단면도 및 사시도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

A: 강섬유 1: 모재 1': 압연부재

1": 파형부재 21: 상부로울러 21a: 돌출부

22: 하부로울러 31: 상부절곡로울러 32: 하부절곡로울러

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 콘크리트 보강용 강섬유(A)의 제조방법은, 공급부(5)로 부터 다열(多列)로 공급되는 원형단면의 선재로 되는 선재(1)를, 외주면에 원주방향으로 일정간격을 두고 균등하게 다수의 돌출부(21a)를 그 전길이에 걸쳐 형성한 상부로울러(21)와 평롤형태로 되는 하부로울러(22)가 서로 밀접된채 회전되는 압연부(2)를 통과시켜 대칭파형으로 되는 가장자리를 갖는 평단면 및 트랙형정단면형태를 갖는 모재(1')로 성형하는 공정과, 상기 모재(1')를 상,하부절곡로울러(31)(32)로 되는 절곡부(3)를 통과시켜 파형상의 측단면형태를 갖는 파형부재(1")로 성형하는 공정과 이 파형부재(1")를 절단부(4)를 통과 시키는 것에 의해 소정길이로 절단하는 공정으로 되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 참고하여 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 제조방법에 의해 제조되는 강섬유(A)는, 트랙형의 정단면형태 및 대칭파형의 가장자리를 갖는 평단면형태로 되며 그 측면형상을 파형으로 되어 있다.

상기와 같은 제조공정에 의한 본 발명의 콘크리트 보강용 강섬유(A)의 제조방법은, 먼저 본 발명의 강섬유(A)를 제조하기 위해서는 원형 단면형태를 갖는 선재(1)를 무동력 보빈등으로 되는 다수의 공급부(5)에 롤형태로 감아 다열로 공급되게 한 상태에서 각각의 선재(1) 선단을 압연부(2)의 서로 거의 맞닿아 회전되는 상,하부 로울러(21)(22)사이로 인입시켜 도 4에 도시한 바와같은 양 가장자리가 파형의 평단면형태를 갖는 모재(1')로서 성형되게 하는 것인바, 이때 상부로울러(21)외주면에는 원주방향으로 일정간격을 두고 균등하게 다수의 돌출부(21a)를 그 전길이에 걸쳐 형성하고, 상기 상부로울러(21)에 대해 일정간격을 두고 대면 설치되는 하부로울러(22)는 평롤형태로 되어 있음으로 인해, 이 두 로울러(21)(22)로 되는 압연부(2)로 공급되는 선재(1)는 그 정단면형태가 대략 트랙형 단면을 갖는 동시에 그 평단면 형태는 양 가장자리가 대칭파형을 갖는 모재(1')로 압연될 수 있도록 하고 있다.

이때 상기 압연부(2)를 이루는 상부로울러(21)와 하부로울러(22) 중 임의 로울러에 다수의 돌출부(21a)를 형성할 수 있는 것으로, 반드시 상부로울러(21)에만 형성하는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이렇게 원형단면의 선재(1)가 압연부(2)를 거치면서 트랙형의 정단면 및 대칭파형의 가장자리를 갖는 평단면형태의 모재(1')로 성형된 상태에서 모재(1')는 그 측단면 형상을 파형으로 절곡성형하기 위해 다음공정인 절곡부(3)로 보내져 상,하부 절곡로울러(31)(32)로 되는 절곡부(3)를 통과하면서 파형의 측단면형태를 갖는 절곡부재(1")로서 절곡 성형되게 된다. 이때 상기 절곡부(3)를 이루는 절곡로울러(31)(32)는 스퍼어형(spur type)톱니기어가 사용되며 그중 상부로울러(31)는 무동력 로울러이고 하부로울러(32)가 구동로울러로서 기능토록 되어 있으나 반드시 이를 제한하는 것은 아니다.

이렇게 각각 압연부(2)와 절곡부(3)를 거치면서 트랙형의 정단면 및 대칭파형의 가장자리를 갖는 평단면형태 및 파형상의 측단면형태를 갖는 절곡부재(1")는 이후 콘크리트내에 혼입, 믹싱되기에 적당한 크기로 절단되기 위해 절단부(4)로 보내져 다수의 커터가 설치된 회전커터에 의한 외이어 커팅방식에 의해 소정의 길이로 연속적으로 절단되어 콘크리트의 압축강도 및 휨강도를 높이기 위해 콘크리트내에 혼입, 믹싱되는 강섬유(A)로서 제조완료 되게 되는 것이다.

이와같이 제조되는 본 발명에 의한 일정길이의 콘크리트 보강용 강섬유(A)는 원형단면을 갖는 선재로 되는 모재(1)를 상,하부 압연로울러(21)(22)에 의해 압연하여 그 단면형태를 트랙형 정단면 및 대칭파형의 가장자리를 갖는 평단면 형태를 이루기 때문에 압연에 의한 형태변화에 따라 강섬유(A)의 조직이 치밀해지면서 그 만큼 강섬유(A)의 자체강성을 높일 수 있게 되므로 강섬유(A)가 혼입 믹싱된 콘크리트가 추구하는 인장강도 압축강도 및 휨강도를 더욱 확실하게 높일 수 있게 되므로 기존에 사용되고 있던 다양한 형태의 강섬유에 비해 콘크리트의 역학적 성질을 보다 근본적으로 개선할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정하는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 콘크리트 보강용 강섬유의 제조방법에 의하면, 원형단면을 갖는 기존의 강선을 상,하부 압연로울러로 되는 압연부를 통과시키는 것에 의해 트랙형 정단면 및 대칭파형의 가장자리를 갖는 평단면 형태를 갖도록 함으로써, 이 트랙형 정단면 및 대칭 파형의 평단면형태의 모재를 파형 측단면형태로 절곡한 후 일정길이로 절단하여 콘크리트 보강용 강섬유를 제조토록 함으로써, 강선을 길이방향으로 절삭하여 대략 반원형의 단면형태를 갖는 모재를 형성한 후 절곡, 절단하거나 또는 단순히 트랙형단면을 갖는 동시에 평행한 직선형태의 가장자리를 갖는 평단면형태로 되는 종래의 강섬유와는 달리 압연로울러의 압연과정을 거치면서 모재의 가압정도를 서로 다르게 하여 그 조직의 치밀성을 차별화하면서 자체강도를 높인 강섬유를 얻을 수 있게 되므로 이와같이 제조된 강섬유가 혼입, 믹싱된 상태로 타설되어 양성된 콘크리트는 인장강도, 휨강도 및 절단강도를 보다 높게 유지할 수 있게 될 뿐만 아니라 균열에 대한 저항성의 증가와 아울러 균열발생후에도 파괴에너지의 증대로 인하여 인성이 현저히 개선됨은 물론 내충결석 및 내마모성등이 우수한 상태로 유지할 수 있게 되는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 공급부(5)로 부터 다열(多列)로 공급되는 원형단면의 선재로 되는 모재(1)를, 외주면에 원주방향으로 일정간격을 두고 균등하게 다수의 돌출부(21a)를 그 전길이에 걸쳐 형성한 상부로울러(21)와 평롤형태로 되는 하부로울러(22)가 서로 밀접된채 회전되는 압연부(2)를 통과시켜 대칭파형으로 되는 가장자리를 갖는 평단면 및 트랙형정단면형태를 갖는 모재(1')로 성형하는 공정과, 상기 모재(1')를 상,하부절곡로울러(31)(32)로 되는 절곡부(3)를 통과시켜 파형상의 측단면형태를 갖는 파형부재(1")로 성형하는 공정과 이 파형부재(1")를 절단부(4)를 통과 시키는 것에 의해 소정길이로 절단하는 공정으로 되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 강섬유의 제조방법.