KR20010032582A - 금속-섬유 콘크리트, 시멘트 매트릭스 및 매트릭스와콘크리트의 제조를 위한 예비 혼합물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물, 시멘트, 과립성 부재, 포졸란-반응 부재, 매트릭스의 인성을 개선할 수 있는 성분들, 금속 섬유 및 적어도 한 가지의 분산제를 특이 조건과 비율에서 혼합하여 얻어지는 콘크리트에 관한 것이다. 상기 콘크리트는 금속 섬유를 포함하는 종래 기술의 콘크리트와 비교하여 개선된 성질을 갖는다.

Description

금속-섬유 콘크리트, 시멘트 매트릭스 및 매트릭스와 콘크리트의 제조를 위한 예비 혼합물{METAL FIBRE CONCRETE, CEMENTITIOUS MATRIX AND PRE-MIXES FOR PREPARING MATRIX AND CONCRETE}

해결점은 다양한 결점을 줄이거나 콘크리트의 기계적 성질에 미치는 효과를 감소시키는 것이 제안된다.

콘크리트의 기계적 성질을 개선하기 위해, 시멘트 매트릭스의 모래를 다른 고성능 성분으로 대치하는 것이 제안되었다. 그러나 콘크리트의 비용이 이 분야에 가해지는 경제적 구속 때문에 토목 공학에서 넓게 사용될 수 있는 수준 이상으로 올라간다.

또한, 높은 경도의 집합체를 콘크리트 성분에 혼합하는 것이 제안되었다. 그러나 바람직한 성능을 얻기 위한 많은 양은 그러한 집합체의 주어진 비용에서 콘크리트의 제조 비용을 과다하게 증가시켰다.

또한, 콘크리트의 보강 섬유의 고 함유량, 즉 부피비 10 ∼ 15%의 함유량을 혼합시켜서 콘크리트의 기계적 성질을 개선하는 놀라운 방법이 제안되었다. 그러나 이 함유량은 콘크리트의 제조 비용에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라 그것의 혼합, 균질화 및 캐스팅을 토목 공학, 특히 건설 현장에서 적용하는데 어렵게 또는 불가능하게 만들었다.

또한, 가소제(plasticizer)를 사용하고 물에 대한 시멘트의 중량 비율을 감소시켜서 부분적으로 미세공을 조절할 수 있다. 좋은 충전제, 특히 포졸란(pozzolanic) 반응 충전제가 미세공의 크기를 감소시킨다.

그러나, 통상의 방법에 의한 집합체 골격의 구조는 적당한 토목 공학 작업 조건 하에서(불충분한 분산된 섬유, 미세 구조의 결점들, 등) 만족스러운 유동학(rheology)을 갖는 콘크리트를 얻는 것을 불가능 하게 한다.

미소균열 자체는 다음에 의해 크게 감소된다.

- 콘크리트의 균질성의 개선, 예를 들면, 집합체의 크기를 800 ㎛로 제한,

- 재료의 밀집성(compactness)을 개선(집합체를 최적화하고 세팅 전과 동안에 최적의 프레싱),

- 세팅 후의 열처리,

마크로균열에 관하여, 이는 금속 섬유의 사용에 의해 조절될 수 있으나 상기 언급된 작용의 어려움을 갖고 있다.

종래 기술에 제안된 방법으로, 설명은 섬유 성분이 제어되고 섬유 치수가 집합 미립자의 치수에 관한 한정된 비율로 선택되는 금속-섬유-보강 콘크리트에 관한 특허 출원 WO-A-95/01316을 통해 이루어 질 수 있다.

이 섬유-보강 콘크리트는 시멘트, 포졸란-반응 미립자와 금속 섬유를 포함한다. 집합 미립자는 최대 800 ㎛의 최대 크기(D)를 갖고, 섬유는 4 ∼ 20 mm의 개개의 길이(l)와 D에 대한 섬유의 평균 길이(L)의 비율(R)은 적어도 10과 같아야만 하고, 섬유 성분은 세팅된 후의 콘크리트 부피의 1 ∼ 4%를 차지한다.

생산된 콘크리트는 연성의 성질을 갖고, 위-작업-경화(pseudo-work-hardening)를 거친다.

상기 언급된 결점을 제거하거나, 또는 그들의 효과, 특히 미소균열을 줄이는 것이 여전히 요구되고, 종래의 기술은 주로 미소균열이 아닌 마크로균열의 발달을 막는데 작용하고, 따라서 미소균열은 단지 부분적으로 안정화되고 하중 하에서 발달한다.

본 발명의 목적은 금속 보강 섬유를 포함하고 종래의 유사한 콘크리트와 비교하여 개선된 성질을 갖는 콘크리트를 제공하는 것이다.

개선된 성질이라는 것은 종래의 섬유-보강 콘크리트 보다 우수한 기계적 성질과 종래의 섬유-보강 콘크리트의 그것과 적어도 거의 같은 성질로 이해될 수 있으나, 이 성질은 일정하고 재생산할 수 있는 방법으로 산업적 수준으로 달성될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트에 나타난 첫 번째 손상(예컨대, 미소균열)에서 응력 수준을 증가시켜서, 콘크리트의 사용 범위, 즉 콘크리트의 선형 탄성 성질을 증가시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 마크로균열의 확대를 제어하여 첫 번째 손상을 넘어서 콘크리트의 가공경화를 개선하는 것이다. 본 발명의 목적은 이렇게 해서, 콘크리트의 연성의 성질을 개선시켜서 첫 번째 손상을 넘어서 콘크리트의 사용 범위를 증가시킨다.

본 발명의 다른 목적은 미소균열의 외관과 마크로균열의 확대에 관하여 시멘트 매트릭스와 섬유 사이의 시너지 효과에 의하여 콘크리트의 성질을 개선시키는 것에 관한 것이다.

시멘트 매트릭스는 금속 섬유를 제외한 경화 시멘트 성분을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히 그들의 크기 및 작용 사이트 조건 때문에 열처리를 할 수 없는 콘크리트를 얻는데 중요한데, 종래의 기술보다 개선된 조건과 특히 주위 온도에 근접한 온도(20℃)에서 잘 공지된 섬유 보강 콘크리트의 경우에 열처리 비용에서 얻어질 수 있는 것과 동등한(전술의) 기계적 특성을 갖는 콘크리트를 얻는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 본 발명의 콘크리트가 생산될 수 있는 시멘트 매트릭스와 이 매트릭스 및 콘크리트를 준비하기 위해 필요한 구성 성분 전체 및 일부분을 포함하는 예비 혼합물을 제공하는 것에 관한 것이다.

그것의 일반적인 형태에서, 본 발명은 물과 섬유외의 성분의 혼합에 의해 생산된 금속 섬유가 분산되어 있는 경화시멘트 매트릭스를 포함하는 콘크리트에 관한 것이다. 섬유 외의 성분은 다음과 같다.

(a) 시멘트

(b) 최대 1 ㎛, 바람직하게는 2 mm의 최대 미립자 크기를 갖는 집합 미립자

(c) 최대 1 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛의 기본 미립자 크기를 갖는 포졸란-반응 미립자

(d) 매트릭스의 인성을 향상시킬 수 있는 성분으로서 최대 1 mm의 평균 크기를 갖는 침상(acicular) 또는 납작한 모양(flaky)의 미립자로부터 선택되고 집합 미립자(b)와 포졸란-반응 미립자(c)의 혼합된 부피의 2.5 ∼ 35%로 존재한다.

(e) 적어도 한 가지의 분산제는 다음과 같은 조건을 만족시킨다.

(1) 시멘트(a)와 미립자(c)의 혼합된 중량에 관하여 물의 중량 퍼센트는 8 ∼ 24%이다.

(2) 섬유는 적어도 2 mm의 개개의 길이(l)와 d가 섬유의 지름일 때, l/d 비율이 적어도 20이다.

(3) 집합 미립자의 최대 미립자 크기 Dmax에 대한 섬유의 평균 길이(L)에 대한 비율(R)은 적어도 10이다.

(4) 섬유의 양은 세팅된 후의 콘크리트 부피의 4% 미만, 바람직하게는 3.5% 미만이다.

따라서, 이런 집합물 골격과 보강 섬유와의 관계에 대한 새로운 고안의 접근으로 유동학/기계적 성질과 관련한 문제들을 해결한다.

본 발명에 따른 콘크리트의 성질은 2 mm를 초과하는 미립자 크기를 갖는 집한 미립자(b)가 매트릭스 내에 사용되나 구성 성분 (a)+(b)+(c)+(d)의 조합 부피의 25%를 초과하지 않는다면 감지할 수 있을 정도의 변화가 일어나지 않는다.

그러한 비율에서 집합물 종류의 존재는 지금까지 재료의 기계적 성능에 이바지하지 않는 충전기로 간주될 수 있다.

- 성분 (a), (b), (c)와 (d)의 조합의 D50 입자 크기는 최대 200 ㎛이고, 바람직하게는 최대 150 ㎛ 이다.

- 성분 (a), (b), (c)와 (d)의 조합의 D75 입자 크기에 대한 섬유의 평균 길이(L)의 비율(R)은 적어도 5이고, 바람직하게는 적어도 10이다.

D75 입자 크기와 D50 입자 크기는 각각, 입자 전체 부피에 대한 그것의 언더사이즈가 75%와 50%로 구성된 스크린의 평균 크기를 의미하는 것이다.

그러므로 본 발명은 또한 금속 섬유가 분산된 경화시멘트 매트릭스로 구성되고, 물과 섬유 외의 성분들의 혼합에 의해 생산된 콘크리트에 관한 것으로 혼합물의 성분은 다음과 같다.

(a) 시멘트

(b) 집합 미립자

(c) 기본의 미립자 크기가 최대 1 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛인 포졸란-반응 미립자.

(d) 매트릭스의 인성을 개선할 수 있는 성분은 최대 1 mm의 크기를 갖는 침상 및 납작한 모양의 미립자로부터 선택되고 집합 미립자와 포졸란-반응-미립자의 조합된 부피의 2.5 ∼ 35%로 존재한다.

(e) 적어도 한 가지의 분산제를 포함하는데 이는 다음과 같은 조건을 만족시킨다.

(1) 시멘트와 미립자의 조합된 중량에 관하여 물(W)의 중량%는 8 ∼ 24%이다.

(2) 섬유는 적어도 2 mm의 개개의 길이(l)와 d가 섬유의 지름일 때, l/d 비율이 적어도 20이다.

(4) 세팅 후의 섬유의 양은 그들의 부피가 4% 미만이고, 바람직하게는 3.5% 미만이다.

(5) 성분 (a), (b), (c)와 (d)의 조합은 D75 입자 크기가 2 mm, 바람직하게는 1 mm이고, D50 입자 크기가 150 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛이다.

조건 (3)과(5)는 섬유를 제외한 모든 고체 성분 (a), (b), (c), 와 (d)에 적용되고, 각각의 성분이 개개로 얻어지지는 않는다.

바람직하게는, 시멘트 매트릭스의 인성은 적어도 15 J/㎡, 더욱 바람직하게는 적어도 20 J/㎡ 이다.

그 인성은 선형 파괴 기구의 형식을 사용하여 응력(응력 강도 요소: Kc) 또는 에너지(임계 변형 에너지 방출 비율: Gc)의 관점에서 표현될 수 있다.

시멘트 매트릭스의 인성을 결정하기 위해 사용된 측정 방법은 실시예에 포함된 설명의 일부에서 아래에 기술되어 있다.

시멘트 매트릭스의 인성은 침상 또는 조각 형태인 최대 1 mm의 평균 크기, 바람직하게는 최대 500 ㎛의 시멘트 성분 미립자를 추가하여 얻어진다. 그들은 집합 미립자(b)와 포졸란-반응 미립자(c)로 조합된 부피로 2.5 ∼ 35%의 범위에서, 특히, 5 ∼ 25%로 존재한다.

매트릭스의 인성을 개선하기 위한 기능 때문에, 상기 미립자는 이후에 보강 미립자로 불린다.

보강 미립자의 "크기"라는 것은 그들의 가장 큰 치수의 크기를 의미하는 것이다(특히 바늘 형태일 경우의 길이).

이들은 자연의 또는 합성의 생산물이다. 침상 형태의 보강 미립자는 규회석 섬유, 보크사이트 섬유, 뮬라이트 섬유, 칼륨 티탄산 섬유, 실리콘 탄화물 섬유, 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 섬유, 카본 섬유, 인산 칼슘 섬유, 특히 수산화 인회석 HAP 섬유, 칼슘 카보네이트 섬유 및 유도된 생산물로부터 선택되고, 상기 섬유들과 상기 섬유들의 혼합물을 갈아서 생산된다.

바람직하게는, 보강 미립자는 길이/지름은 비율로 표현되는 침상(acicularity)이 적어도 3, 바람직하게는 5이다.

규회석 섬유는 좋은 결과를 주었다. 시멘트 매트릭스의 규회석 섬유의 존재는 미공을 감소시킨다. 이 놀라운 효과는 특히 20℃ 숙성이 이루어지는 콘크리트의 경우에 특히 명백하다(아래 참조).

납작한 형태의 보강 미립자는 운모 조각, 활석 조각, 혼합된 규산염(진흙) 조각, 질석 조각, 알루미나 조각, 그리고 혼합된 알루민산염 및 규산염 조각과 상기 조각들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

운모 조각은 좋은 결과를 나타냈다.

본 발명에 따른 콘크리트의 조합에 있어서, 이런 다양한 형태 또는 보강 미립자 형태의 조합을 사용 가능하게 한다.

적어도 보강 미립자의 약간은 그들의 표면에 라텍스(latex)를 포함하거나, 폴리비닐 알코올, 실란, 규소염, 실록산 수지, 폴리오가노실록산 및 (i) 탄소 원자 3 ∼ 22를 포함하는 적어도 한 개의 카르복실산 과 (ⅱ) 탄소 원자 2 ∼ 25를 포함하는 적어도 한 개의 다기능 지방족 및 방향족 아민 또는 치환된 아민과 (ⅲ) 아연, 알루미늄, 티탄, 구리, 크롬, 철, 지르코늄과 납으로부터 선택된 적어도 한 개의 금속을 포함하는 수용성 금속 복합 물질인 가교제 사이의 반응으로부터의 산물로부터 얻어지고, 이 생산물은 EP-A-0,372,804호에 상세히 기술되어 있다.

이 코팅의 두께는 0.01 ∼ 10 ㎛, 바람직하게는 0.1 ∼ 1 ㎛ 사이에서 변화한다.

라텍스는 스티렌부타디엔라틱스, 아크릴라틱스, 스티렌아크릴라틱스, 메타크릴라틱스와 카보닐레이티드라틱스와 포스포네이티드라틱스로부터 선택된다. 칼슘과 복합체를 이룬 다양한 그룹을 갖는 라틱스가 바람직하다.

중합 유기 코팅은 유동층 장치에서 처리되거나 또는 FOREBERG형 믹서를 사용하여 얻어지고, 보강 입자는 전술의 혼합물 중의 하나로 존재한다.

다음의 화합물이 선호된다: 모두 Rhodia-Chimie사에 의해 판매되는 H240 폴리오가노실록산, Manalox 403/60/WS와 WB LS 14와 Rhodorsil 878, 865와 1830 PX 실록산 수지 그리고 칼륨 실리콘염.

처리의 이 형태는 특히 자연적으로 발생하는 부수물인 보강 미립자에 대해 추천된다.

금속 섬유로는 고-강도 강섬유, 무정형의 강섬유 및 스테인리스 강섬유같은 강섬유로부터 선택될 수 있다. 부가적으로, 강섬유는 구리, 아연, 니켈(또는 그들의 합금)과 같은 비철금속으로 코팅될 수 있다.

금속 섬유의 개개의 길이(l)는 적어도 2 mm, 바람직하게는 10 ∼ 30 mm이다. d가 섬유의 지름을 의미할 때, l/d의 비율은 적어도 20, 바람직하게는 200이다.

다양한 기하학적 구조를 갖는 섬유가 사용될 수 있다. 그들은 주름이 생기고, 양끝에서 굽어진다. 섬유 거침의 정도는 다양해질 수 있고 및/또는 다양한 단면의 섬유가 사용될 수 있다. 섬유는 금속선을 꼬거나 밧줄 모양으로 만들거나, 꼬여진 어셈블리를 형성하는 것을 포함하는 적당한 기술로 생산된다.

섬유 성분은 세팅된 후의 콘크리트 부피의 4% 미만, 바람직하게는 3.5% 미만을 차지한다. 경화 시멘트 매트릭스에서 섬유의 평균 결합 응력은 적어도 10 MPa, 바람직하게는 15 MPa이다. 이 응력은 아래에 설명되는 바와 같이 콘크리트의 블록에 끼워진 한 개의 섬유의 추출을 포함하는 시험에 의해 결정된다.

본 발명에 따른 콘크리트가 섬유 결합 응력과 높은 매트릭스 인성(바람직하게는 적어도 15 J/㎡)을 갖는 콘크리트로 두 가지 성질의 시너지 작용으로 우수한 기계적 성능을 갖는 것이 관찰되었다.

섬유/매트릭스 결합의 수준은 여러 장치에 의해 제어될 수 있고 개별적으로 또는 동시에 사용될 수 있다.

첫 번째 장치에 따르면, 시멘트 매트릭스에서 섬유의 결합은 섬유의 표면을 처리하여 얻어질 수 있다. 이 섬유 처리는 다음의 공정 중 적어도 한 가지에 의해 수행될 수 있다.

- 섬유 에칭

- 섬유 위에 광물 화합물, 특히 실리카 및 금속 인산염의 점착

에칭은 예를 들어 섬유를 산과 접촉시키고 이에 따른 중성화에 의해 실행될 수 있다.

실리카는 섬유를 실란, 실리콘염 및 실리카 졸같은 실리콘 화합물을 접촉시켜서 점착될 수 있다.

일반적으로, 금속 인산염은 인산화 공정을 통해 점착되고, 이 공정은 미리 정선한 금속 섬유를 금속 인산염, 바람직하게는 망간 인산염 및 아연 인산염을 포함하는 수용액에 넣고, 섬유를 원상태로 하기 위해 여과한다. 다음에 섬유는 씻겨지고, 중화되고 다시 씻겨진다. 통상의 인산화 공정과는 다르게 생산된 섬유는 수지형태를 갖지 않고, 그러나, 그들은 부가적으로 항부식작용(anticorrosion) 보호 또는 그들이 시멘트 매체에 더 쉽게 처리될 수 있도록 첨가물을 함침 시킨다. 인산화 처리는 금속 인산염 용액을 섬유에 코팅 또는 스프레이를 통하여 수행될 수 있다.

인산화 공정의 어떤 형태가 사용된 참고 문헌으로 "The Phosphatizing of Metals"(1973) By G. LORIN, Pub. Eyrolles 이 있다.

두 번째 장치에 따르면, 시멘트 매트릭스에서 섬유의 결합 응력은 다음에 따르는 화합물중의 적어도 어느 한 가지의 조성물에 의해 이루어 질 수 있다. 즉, 대부분 실리카를 포함하는 실리카 화합물, 침점된 칼슘 카보네이트, 수용액 상태의 폴리비닐 알코올, 라텍스 또는 상기 화합물의 혼합물이다.

"대부분 실리카를 포함하는 실리카 화합물"이라는 어구는 침전된 실리카, 실리카 졸, 파이로제닉 실리카(Aerosil 형태 중), 알루미노실리케이트, 예컨대, Rhodia-Chimie사의 Tixosil 28, 또는 흙 형태의 산물(자연성 또는 유도된 것) 예컨대, 적층(smectites), 마그네슘 실리케이트, 해포석(sepiolites)과 몽트모릴로나이트(montmorillonites)로부터 선택된 합성 산물을 의미하는 것이다.

적어도 한 가지의 침전된 실리카를 사용하는 것이 바람직하다.

침전된 실리카는 여기서 알칼리 금속의 실리케이트와 산의 반응으로부터 얻어진 실리카를 의미하는 것으로 산은 일반적으로 무기산으로 침전 배지의 적당한 pH로, 특히, 중성 또는 약산성의 pH에서 실리카를 준비하기 위해 사용된 방법(실리케이트 침전물에 산의 추가, 산 또는 실리케이트 첨가물의 물 또는 실리케이트-용액 침전물에 전체 또는 부분적인 동시 첨가로, 이 방법은 생산되길 원하는 실리카의 형태에 의해 선택된다. 침전 단계 후에 일반적으로 어떤 알려진 장치, 예를 들어, 여과 프레스 또는 진공 여과장치를 이용하여 반응 혼합물로부터 실리카를 분리하는 단계이다. 이렇게 해서 여과 덩어리가 모아지고 필요하다면 씻겨진다. 이 덩어리는 부가적으로 가루로 만들어진 후에 어떤 공지된 수단, 특히 스프레이 건조에 의해 건조되고 부가적으로 그라운드 및/또는 덩어리가된다.

일반적으로, 이용되는 침전된 실리카의 양은 건조 물질의 상태로 콘크리트의 전체 중량 중 0.1 ∼ 5 중량% 이다. 5% 이상이면, 반죽의 준비 과정 동안 일반적인 유동적 문제가 발생한다.

바람직하게는 침전된 실리카는 수용성 현탁액의 형태로 조성물에 혼합된다. 이것은 특히 다음의 것을 포함하는 수용성 실리카이다.

- 10 ∼ 40 중량%의 고체 성분

- 50s^-1의 전단력에 대해 4×10^-2Pa.s미만의 점도

- 7500 rpm, 30분 동안의 원심분리후의 상기 현탁액의 상층액에 포함된 실리카의 양은 현탁액에 포함된 실리카의 50 중량% 이상

이 현탁액은 특허 출원 WO-A-96/01787에 더욱 상세히 기술되어 있다. Rhodia Chimie사의 Rhoximat CS 60 SL 실리카 현탁액이 콘크리트의 이 형태에 특히 적합하다.

본 발명에 따른 조성물의 시멘트(a)는 포틀랜드 시멘트 CPA PMES, HP, HPR, CEM I PMESSS, 52.5 또는 52.5R 또는 HTS(높은 실리카 함유) 같은 포틀랜드 시멘트가 바람직하다.

집합 미립자(b)는 기본적으로 스크린되거나 바람직하게는 규조 모래, 특히 석영 분말을 포함하는 모래 및 모래의 혼합물을 그라인드 한다.

이들 입자의 최대 미립자 크기 D100 또는 Dmax는 바람직하게는 최대 6 mm이다.

이 집합 입자는 일반적으로 시멘트 매트릭스의 20 ∼ 60 중량%, 바람직하게는 상기 매트릭스의 25 ∼ 50 중량%이다. 순수한 포졸란-반응 미립자(c)는 기본적인 미립자 크기가 적어도 0.1 ㎛이고 최대 1 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이다. 그들은 실리카 화합물, 특히 실리카 가스, 플라이 재, 용광로 용재, 그리고 카올린(kaolin) 같은 진흙 유도체로부터 선택될 수 있다. 그 실리카는 실리콘 산업에서 나오는 실리카 가스라기 보다는 지르코니륨 산업의 실리카 가스이다.

종래의 콘크리트 기술에서 물-시멘트 중량 비율은, 시멘트 대체물로, 특히 포졸란-반응 미립자가 사용될 때 다양해질 수 있다. 본 발명의 필요에 따라 포졸란-반응 미립자에 시멘트의 혼합된 중량에 관하여 물(W)의 중량 비율은 한정되었다. 이렇게 한정된 비율은 대략 8 ∼ 24%, 바람직하게는 13 ∼ 20%이다. 그러나, 실시예에서, 물-시멘트 비율 W/C가 사용될 것이다.

또한, 본 발명에 따른 성분은 적어도 한 가지의 분산제(e)를 포함한다. 이 분산제는 일반적으로 가소제이다. 가소제는 리그노설포네이트, 카세인, 폴리나프탈레인, 특히, 알카리 금속의 폴리나프탈레인설포네이트, 포름알데하이드 유도체, 알카리 금속의 폴리아크릴레이트, 알카리 금속의 폴리카르복실레이트, 그리고 결합된 폴리에틸렌 산화물 등으로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 이 성분은 시멘트 중량의 100 파트당 가소제 중량 0.5 ∼ 2.5 파트이다.

본 발명에 따른 다른 첨가물로, 예를 들어 거품 방지제가 있다. 폴리디메틸실록산 및 프로필렌글리콜 등을 기조로한 거품 방지제가 사용될 수 있다.

이런 형태들 중에 특히 용액 및 고체 형태의 실리콘, 바람직하게는 기름 및 유액의 수지 형태의 실리콘이다. 가장 적당한 것은 필수적으로 M 반복 단위(repeat unit)(RsiO_0·5)와 D 반복 단위(R₂SiO)를 포함하는 실리콘이다. 이 식에서 기R은 같거나 다를 수 있고, 더 상세히는 1 ∼ 8개의 탄소 원자를 포함하는 수소와 알킬기 사이에서 선택될 수 있고 메틸기가 바람직하다. 반복 단위의 수는 바람직하게는 30 ∼ 120 이다.

조성물에서 약품 같은 것의 양은 시멘트 100 파트당 일반적으로 5 파트이다.

미립자의 모든 크기는 TEM(transmission electron microscopy) 또는 SEM(scanning electron microscopy)에 의해 측정된다.

매트릭스는 콘크리트의 기대된 성능을 침해하지 않는한 다른 성분을 포함할 수 있다.

콘크리트는 종래의 숙련된 공정에 따라 특히 물과 고체 성분을 혼합하고, 형성(몰딩, 캐스팅, 주입, 펌핑, 관입, 캘린더링)하고 경화되어 생산될 수 있다.

예를 들어, 콘크리트를 준비하기 위해, 매트릭스의 성분과 보강 섬유가 정한 양의 물과 혼합된다.

바람직하게는 다음의 혼합 순서를 따른다.

- 매트릭스의 가루 성분을 혼합한다.(예컨대, 약 2분 동안)

- 물과 예컨대, 첨가제의 소량을 넣는다.

- 혼합(예컨대, 1 분 동안)

- 남은 첨가제를 넣는다.

- 혼합(예컨대, 3 분 동안)

- 보강 섬유와 추가 성분을 넣는다.

- 혼합(예컨대, 2 분 동안)

콘크리트는 바람직한 기계적 성질을 얻기 위한 시간동안 20 ∼ 100℃에서 숙성 과정을 거친다.

놀랍게도, 주위 온도와 가까운 온도에서의 숙성 과정이 좋은 결과를 얻는다고 알려졌고, 이는 콘크리트의 조성물에서 성분의 선택에 의한다.

이 경우에서, 콘크리트는 예컨대, 20℃ 가까이에서 숙성된다.

숙성 과정은 또한 경화 콘크리트에 표준 압력에서 60 ∼ 100℃로 열처리한다.

생산된 콘크리트는 특히 6 h ∼ 4 일 동안 60 ∼ 100℃로 열처리되고, 혼합 세팅 단계 후에 또는 온 세팅 후의 적어도 하루 후에 처리가 시작된다. 일반적으로, 6 ∼ 72 시간의 열처리 시간은 상기 언급된 온도 범위에서 충분하다.

열처리는 건조 또는 습윤 환경에서 수행되거나 두 가지의 환경을 번갈아가면서, 예컨대, 건조 환경에서 24 시간, 습윤 환경에서 24 시간을 번갈아 시행된다.

이 열처리는 세팅 단계가 완성된 콘크리트에서 시행되고, 적어도 1 일이 지난 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 적어도 대략 7일이 지난 것이 좋다.

석영 분말의 추가는 콘크리트가 상기된 열처리가 진행될 때 유용하다.

콘크리트는 묶인 선이나 힘줄에 의해 예비 인장되거나 한 개의 묶이지 않은 힘줄 또는 케이블 또는 덮개에 의해 후인장될 수 있고, 여기서 케이블은 선의 어셈블리 및 힘줄로 구성된다.

예비 인장의 형태이든 후인장의 형태이든 예비 응력(prestress)을 주는 것은 특히 본 발명에 따른 콘크리트로 구성된 산물에 매우 적합했다.

이는 금속의 예비 응력 케이블이 항상 높고, 남용된 인장 강도를 갖기 때문이고, 그들을 포함하는 매트릭스의 취성이 콘크리트의 구조적 성분의 치수를 최적화 시키지 않는다.

진보는 고성능 콘크리트의 사용의 관점에서 이미 이루어졌다. 본 발명의 콘크리트의 경우에서, 재료는 연성과 함께 높은 기계적 성능을 이룰 수 있게 하는 금속 섬유에 의해 균일하게 강화된다. 케이블 및 힘줄에 의한 이 재료의 예비 응력은 예비 응력 방식이 무엇이든지, 그것의 전체 양에 거의 사용될 수 있고, 그에 의해 인장과 결합에 있어서 매우 강한 예비 응력된 콘크리트 부재를 생산하고 그러므로 최적화될 수 있다.

기계적 강도에서의 이 증가 때문에 생산된 부피의 감소가 매우 가벼운 예비 조립된 부재를 생산할 수 있다. 결과적으로, 가벼움 때문에 쉽게 운송할 수 있는 긴 수명의 콘크리트 부재를 생산하고, 이는 특히 넓게 사용되는 후인장의 사용에서의 큰 구조물의 건설에 적합하다. 이런 형태의 구조의 경우에, 용액은 특히 작업-사이트 기간과 어셈블리의 관점에서 유용한 제도를 제공할 수 있다.

게다가, 열양생(thermal-cure)의 경우에, 예비 인장 또는 후인장의 사용은 의미있게 슈림케이지(shrimkage)를 감소시킨다.

이 성질은 특히 생산물의 매우 낮은 투과도와 관련하여 바람직하고, 오랜 시간 동안의 구조의 내구성과 유지에 바람직하고 이는 이 재료가 스틸 와이어로 만든 구조를 대치하기에 적당할 것이라는 것을 의미한다.

본 발명에 따라 생산된 콘크리트는 일반적으로 적어도 12 MPa의 다이렉트 인장 강도 R_t를 갖는다.

그들은 또한 4-포인트 벤딩에서 적어도 25 MPa의 벤딩 강도 R_f와, 적어도 150 MPa의압축 강도 R_c는그리고 적어도 2500 J/㎡의 파괴 에너지 W_f를 갖는다.

본 발명은 또한 상기 한정된 콘크리트를 생산하고 사용하기 위한 목적의 시멘트 매트릭스에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 콘크리트와 상기 한정된 매트릭스를 준비하기 위해 필요한 성분을 모두 또는 일부분을 포함하는 예비 혼합물에 관한 것이다.

본 발명은 콘크리트 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유-보강 콘크리트에 관한 것이다. 본 발명의 주요한 목적은 개선된 콘크리트이고, 그것은 특히 빌딩과 고속도로의 토목 공학 구조물의 부재의 제조를 가능하게 하고, 종래 기술의 부재들 보다 우수한 성질을 갖는다. 특별히, 본 발명은 구조 콘크리트를 위해 인성과 동시에 연성의 기계적 성질을 얻는 것을 목적으로 한다.

콘크리트의 구조적 분석은 그것들의 기계적 성질이 구조적인 결점과 밀접하게 연관되어 있다는 것을 나타낸다. 그것의 크기에 의해 구별이 되는 결점의 몇 가지 형태는 기계적 부하가 가해질 때 이들 콘크리트에서 관찰될 수 있다.

더 작은 척도로, 미공(microporosity)이라 불리는 결점이 콘크리트에서 관찰된다. 이것은 프레쉬 페이스트(paste)에 처음부터 존재하는 중간과립의 공간으로부터 나온 모세관이라 불리는 구멍으로 구성된다. 그들의 크기는 50 nm ∼ 수 ㎛ 사이로 다양하다.

다음의 보다 큰 척도로, 미소균열의 결점이 관찰되었다. 이것들은 1 ㎛ ∼ 수 백 ㎛ 사이의 구멍을 갖는 미소균열이다. 이들은 병합(coalescent)되지 않는 즉, 구조를 관통하는 연속된 통로를 형성하지 않는다. 그들은 주로 콘크리트의 이질적인 성질 때문인데, 집합체는 바인더/시멘트의 그것과는 다른 기계적, 물리적 성질을 갖는다. 이 미소균열은 기계적 부하가 걸리는 동안 나타난다. 이런 형태의 결점은 인장에 있어서 콘크리트의 열악한 기계적 성질과 그것의 취성의 주요 원인이다.

마지막 척도로, 마크로균열의 결점이 관찰되었다. 이 균열들의 구멍은 수백 ㎛에서 수 mm 까지 변화한다. 이 균열들은 병합되어 있다.

크기가 수 mm의 주요한 결점이 또한 관찰되는데 이는 콘크리트의 불충분한 준비(공기가 혼입되고, 충전에 있어서의 결점) 때문이다.

도1은 0.24의 W/C 비율을 갖고 20℃에서 숙성하는 콘크리트 견본으로 각기, 규회석을 갖는 경우(커브 12.1, 12.2와 12.3)와 규회석을 갖지 않는 경우(커브 11.1, 11.2과 11.3)를 보이고, y축은 응력값(MPa)과 x축은 편향값(mm)을 나타낸다.

도2는 90℃로 열처리를 하는 것을 제외하고는 동일한 구성물의 콘크리트 표본을 사용하는 도1과 유사한 그래프이다. 규회석을 갖는 경우(커브 12.1, 12.2와 12.3)와 규회석을 갖지 않는 경우(커브 11.1, 11.2과 11.3)를 나타낸다.

도3은 0.20 W/C의 비율을 갖고, 90℃로 열처리되는 처리되지 않은 보강 섬유에 관하여 콘크리트 표본에서 인장 시험에 의해 얻어진 그래프이다. 각기 침전된 실리카를 갖는 경우(커브 20.1, 20.2와 20.3)와 실리카를 갖지 않는 경우(커브 20.4와 20.5)를 나타낸다.

도4는 3가지 표본, 표면 처리된 섬유로, 각기, 0.25의 W/C 비율을 갖는 것과 90℃로 열처리 된 것(커브 16.1과 16.2), 그리고 처리되지 않은 섬유(커브 15.1)의 벤딩 시험의 결과를 나타내는 그래프이다. y축은 벤딩 응력(MPa)과 x축은 편향값(mm)을 나타낸다.

도5에서 도7은 콘크리트 표본의 미공을 나타내고, 이는 수은 관입 기술에 의해 결정된다. y축은 누적 부피(ml/g)와 x축은 지름(㎛)을 나타낸다.

도5는 20℃에서 숙성한 콘크리트 표본(실시예 1)에 대한 그래프이다.

도6은 90℃로 열처리한 콘크리트 표본(실시예 2)에 대한 그래프이다.

도7은 20℃에서 숙성하고 규회석을 포함하는 그래프이다.

도8은 본 발명에 따른 규회석을 포함하고 20℃에서 숙성된 콘크리트를 같은 조성을 가지나 규회석을 포함하지 않는 90℃로 열처리된 것(커브 22)과 20℃에서 숙성된 것(커브 24)과 비교한²⁹Si 핵 자기 공명 분석의 결과를 나타내는 그래프이다. 두 개의 커브 22와 23은 피크 Q2를 고려할 때 거의 차이가 없음을 보인다. SiO₄의 이중 결합에 관한 이 피크들은 모두 더 강하고 긴 수소 사슬을 갖는다. 따라서, 추가한 규회석은 규회석이 없는 조성의 90℃의 열처리에 의해 얻어진 것과 같은 수준의 수소 사슬 연장을 20℃에서 얻을 수 있다.

도9는 처리된 또는 처리되지 않은 스틸 와이어(steel wire)의 결합 시험으로부터 얻어진 그래프이다. y축은 동기 이탈 힘(kN)을 x축은 섬유의 변위값(mm)을 나타낸다.

도10은 다른 지름의 스틸 와이어의 결합 시험의 그래프이다. y축은 동기 이탈 힘(kN)을 x축은 섬유의 변위값(mm)을 나타낸다.

도11은 다른 길이로 콘크리트에 고정된 스틸 와이어의 결합 시험의 그래프이다. y축은 결합이 끊어지는 응력(MPa)을 x축은 고정 길이(mm)을 나타낸다.

도12는 본 발명에 따른 거품 방지제의 여부에 따른 콘크리트의 결합 시험의 결과를 나타내는 그래프이다. 0.24의 W/C 비율을 갖는 콘크리트 표본에 대한 y축은 응력(MPa)을 x축은 편향값(mm)을 나타낸다.

도13은 본 발명에 따른 다양한 콘크리트의 구성물의 합 (a)+(b)+(c)+(d)의 미립자 크기를 나타낸다.

도14와 도15는 다음 미립자 크기 분포를 갖는 콘크리트의 성질을 나타낸다.

도16은 결합된 섬유의 존재와 고-인성 매트릭스 사이의 상승 작용을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 중요한 특징은 개선된 성질을 갖는 콘크리트를 갖도록 하나 종래의 기술의 제안들 보다 현저하게 감소된 금속 섬유를 포함한다. 사실, 본 발명에 따라, 금속 섬유의 양은 세팅 후의 콘크리트 부피의 4% 보다 작게, 바람직하게는 3.5% 보다 작게 하고, 특히, 상기 예에서 기술된 바와 같이 개선된 기계적 성질을 갖는 콘크리트를 얻기 위해서는 세팅 후 콘크리트 부피의 2% 정도로 낮은 것이 바람직하다. 이 놀라운 효과는, 알려진 바와 같이, 콘크리트 조성 성분과 이 조성물에서 그들의 비율의 선택에 의한다.

그것에 어떤 제한이 없는 본 발명을 기술하는 예이다.

성분

비교의 완전한 의미를 위한 목적으로 동일한 성분이 하기와 같은 실시예에서 사용되었다.

포틀랜드 시멘트 (a): Lafarge사(프랑스)의 HTS(high silica content)형

모래 (b): Sifraco사(프랑스)의 BE31 석영 모래

석영 분말 (c): Sifraco사(프랑스)의 10 마이크론 보다 작은 미립자의 50%인 C400 등급 또는 Sifraco사(프랑스)의 5 마이크론 보다 작은 미립자의 50%인 C500 등급.

유리질 실리카 (c): S.E.P.R.사(프랑스)의 18 ㎡/g 의 "BET" 표면을 갖는 "MST" 형태의 지르코늄(zirconium) 제조로부터의 고온의 미세 실리카

침상의 보강 미립자 (d): 규회석(CaSiO³)

사용된 물품은 NYAD G 라는 이름으로 Nyco사(Nyco Minerals inc., Willsboro, New York, USA)에 의해 생산된 것으로 그 특징은 다음과 같다.

- 크기: 1 = 평균 300 마이크론(50 ∼ 500 마이크론)

d = 20 마이크론

- 형성 요소: 1/d = 15

- 미립자 크기 분포

〈 100 US Mesh (%): 99

〈 200 US Mesh (%): 87

〈 325 US Mesh (%): 65

- 상대 밀도: 2.9

"그라운드(ground)" 규회석 형태의 보강 미립자 (d):

사용된 물품은 규회석 NYCO 1250이다.

규회석 NYCO 1250은 3의 형성 요소(1/d)와 하기의 미립자 크기를 갖는 8 마이크론의 평균 크기(D50)을 갖는다.

〈 20 마이크론(%) :100

〈 10 마이크론(%) : 96

박편의 보강 미립자 (d): 운모(백운모: Al과 K로 수소화된 규산염)

Kalolins D'Arvor사의 Micarvor MG 160이 사용되었고 그 특징은 다음과 같다.

- 크기: 1 = 평균 75 마이크론(10 ∼ 200 마이크론)

- 침상의 두께: 수 마이크론

- 미립자 크기 분포

〈 0.160 mm(%) : 98

〈 0.040 mm(%) : 30

- 상대 밀도:; 2.75

첨가제

- 액체 분산제로는 Mapei사(이탈리아)의 X 404 또는 Takemoto Oil사(일본)에 의해 제조되고 Mitsubishi에 의해 배포된 SSP104 및 Chryso사에 의해 제조되고 배포된 OPTIMA 100.

- Rhodia Chimie사의 RHOXIMAT 6352DD 항-거품제.

- Rhodia Chimie사의 RHOXIMAT CS60SL

섬유

금속 섬유는 10 mm의 13 mm의 길이, 200 마이크론의 지름과 2800 MPa의 최대 인장 강도를 갖는 강섬유가 Bekaert사(벨기에)에 의해 제공되었다. 그들이 있을 때, 섬유는 부피당 약 2%이고, 예컨대, 시멘트에 대한 중량은 0.222이다.

콘크리트 시편의 준비

실시예에서, 시편의 제조를 위한 작동 방법이 5 리터 용량의 EIRICH R02형 및 75 리터 용량의 EIRICH R08형의 용기의 회전을 갖는 높은-교란 믹서 또는 HOBART 및 PERRIER형의 낮은-전단력 믹서를 사용하여 제공되었다.

평균적으로, 모든 예에서, 혼입된 공기의 양은 3.5% 미만이다.

숙성

경화콘크리트를 처리하는 두 가지의 방법이 사용되었는데, 한 가지는 20℃로 숙성하고, 다른 한 가지는 90℃로 열처리하는 것이다.

20℃ 숙성 : 시편이 캐스팅 후에 48 시간 동안 주형된다. 그들은 20℃, 최소한 14일 동한 저장한 상태로 처리된다. 시편은 캐스팅 후 26일 동안 가공되고 그 시험은 캐스팅 후 28일 동안 실행된다.

90℃ 열처리: 시편은 캐스팅 후 48 시간 동안 디몰드(demould)된다. 그들은 습한 공기에서 24 시간 동안 건조한 공기에서 24 시간 동안 90℃에서 오븐에 놓여 열처리된다. 부가적인 가공은 캐스팅 후 6일 동안 실행되고 시험은 캐스팅 후 적어도 7일 동안 실행된다.

측정

측정은 매트릭스의 기계적 성질, 주로 인성에 관한 것이고, 그리고 벤딩, 인장 그리고 압축에서 금속 섬유를 갖는 최종의 재료의 기계적 성질에 관한 것이다.

그들은 대응 치수에 대한 적당한 시편의 치수로 실행되었다.

인성(toughness)

시멘트 매트릭스의 인성을 측정하는 방법은 다음과 같다.

시험은 40×40×250 또는 70×70×280 mm 노치드 프리즘, 예컨대, SENB 형태의 표본(ASTM-E 399-83 공정)을 사용하여 3-포인트 벤딩에서 시행되었다. V-형 프로파일을 가진 노치가 프리즘 드라이 위에 다이아몬드 디스크(연속적인 테를 갖는 정밀 디스크)로 설비된 밀링 커터(milling cutter)를 사용하여 만들어졌다. 노치의 상대 깊이 a/w는 0.4(a: 노치의 깊이, w: 표본의 높이)이다.

임계 응력 강도 요소 Kc는 파괴 로드 F와 불안정한 포인트에서 파열의 길이로부터 얻어진다(SCHENCK의 만능 시험기의 10^-2mm/s의 변위 제어 모드에서 시험).

l은 지지 포인트(벤딩 장치) 사이의 거리 =200 mm를 나타낸다.

d와 w는 각각, 표본의 깊이와 높이이다.

a는 파열의 순간에 노치의 길이이다.

Y는 파열 길이에 종속하는 형태 변수(α=a/w)

3-포인트 벤딩에서는, 다음의 Y 변수를 사용하는 것이 바람직하다(J. E. Scrawley, International Journal of Fracture (1976), Vol. 12, pages 475 ∼ 476):

비선형 성질(연성의 성질)의 경우에는, 인성을 측정하기 위해 채택된 힘(F)은 힘-변위 다이아그램의 선형 부분의 끝에 대응하고, 불안정성의 포인트는 파열의 시작 부분에 대응한다.

임계 변형 에너지 방출 비율 Gc는 가짜 변형이 제거되고 분산된 에너지가 리가먼트(ligament) 단면의 관점에서 (w-a)×d로 표현된다면, 힘-변위 커브로부터 얻어진다.

평면 변형에서, Kc와 Gc 사이에는 다음과 같은 단순한 관계가 있다.

E는 탄성 계수이다.

ν는 프와송비를 나타낸다.

E는 기본적인 빈도의 측정(GRINDOSONIC 방법)을 기초로 한 두 개의 지지에 놓여진 분광의 표본을 진동하여서 실험적으로 얻은 값이다.

결합(bonding)

시멘트 매트릭스에서 금속 섬유의 결합에 관하여, 응력은 콘크리트 블록에 끼워진 한 개의 섬유의 추출을 포함하는 시험으로 결정된다.

이 시험은 200 ㎛의 지름을 갖는 연속적인 스틸 와이어에서 시행되었다.

선이 처리될 때, 그들은 조심스럽게 윤활유(알코올/아세톤)가 제거되고 닦인다(희석 히드로클로릭산). 인산화형-처리가 시행된다(망간 및 아연 인산화). 마지막 단계에 특별한 보호가 취해진다.: 중성화, 헹굼 및 건조.

선은 4×4×4 cm의 콘크리트 블록에 끼워진다. 사용된 구성물은 기계적 시편에 사용된 것과 같다(벤딩, 압축, 인장): 물/시멘트 비율은 0.25로 고정한다.

10 mm 이상의 길이로 끼워진 선은 0.1 mm/분의 비율로 만능 시험 장치(SCHENCK)를 사용하여 그들 위에서 잡아당겨서 추출된다.

사용된 힘은 적당한 힘 감지 장치와 선의 변위(표본에 대하여)와 신장계 감지 장치를 통해 측정된다.

평균 결합 응력은 다음과 같은 단순한 공식으로 측정된다.

Fmax는 측정된 최대힘, ø는 선의 지름이고, l_e는 끼워진 길이를 나타낸다.

다이렉트 인장 강도:R_t

이 값은 70×70×280 mm 프리즘, 예컨대, 50 mm 높이 이상의 70×50 mm의 워킹 섹션으로부터 가공된 아령 시편상의 다이렉트 인장에서 얻은 값이다. 조심스럽게 연결된 시편은 단일의 자유도를 갖는 시험 장치(UTS)에 단단하게 설치되었다.

Fmax는 중심의 70×50 mm 섹션에 파열이 일어나기 위한 N에서 최대 힘(peak)을 나타낸다.

시편은 인장 시험 장치의 입구에 접착하는 결합에 의해 고정되고 볼트에 의해 단단하게 고정된다.

벤딩 강도: R_f

R_f는 NFP 18-411과 NFP 18-409 기준과 ASTM C 1018에 따라 볼 지지대 위에 설치된 70×70×280 mm의 분광 시편을 4-포인트 벤딩에서 얻어진 값이다.

Fmax는 N으로 나타낸 최대힘을 나타낸다. l = 210 mm, l' = 1/3, 그리고 d = w= 70 mm이다.

압축 강도: R_c

R_c는 그라운드 실린더형 표본(70 mm 지름/140 mm 높이)위에서 다이렉트 압축으로 얻어진다.

F는 파열에서 N으로 나타내는 힘이고 d는 표본의 지름(70 mm)이다.

파열 에너지: W_f

W_f는 70×70×280 mm 프리즘 위의 4-포인트 벤딩에서 힘-편향 커브 아래에 전체 면적을 측정하여 얻어진다. 측정된 편향값은 표본의 실제 변위를 결정하기 위해 확인된다.

F는 적용된 힘이고 δc는 실제 변위(확인된 편향값)이고, dw는 표본의 횡단이다.

실시예 1 ∼ 17: 보강 부재(d)의 영향

비교를 통하여, 조성물의 성분이 다양해진 콘크리트로부터 얻을 수 있는데, 그것 중 어떤 것은 어떤 성분이 제거되고, 특히 섬유 같은 것은 본 발명의 콘크리트 조성물의 성분의 조합을 사용하여서 놀라운 결과를 얻어내었다.

실시예 1 ∼ 17의 결과는 표 1에 나타나 있고 이는 생산된 콘크리트 표본의 조성물과 그들 각자의 변수를 제공한다.

철근 부재(d)의 양은 집합 미립자(b)와 포졸란-반응 미립자(c)의 조합된 부피에 관하여 부피당 비율로 주어진다.

콘크리트의 다른 성분(a, b, c, 첨가물, 물)의 양은 중량당 부분으로 표현된다.

이 실시예 1 ∼ 17에서 사용된 첨가물은 분산제이다.

사용된 모래는 모래 BE31이고, 그것의 미립자 분포는 실시예 24에 주어진다.

실시예 1 및 실시예 2(규회석 없는 시편)와 실시예 3 및 실시예 4(17% 침상 규회석 시편)의 비교는 금속 섬유를 포함하지 않는 콘크리트의 강성에 있어서 거의 두 배를 나타내고 있다. 유사한 결과가 다시 섬유 없는 콘크리트에 대해 실시예 5(규회석 없는 시편)과 실시예 6(10% 침상 규회석 시편)을 비교함으로써 얻어진다. 강성에서의 이러한 개선(규회석의 첨가)은 시멘트의 품질과 특성에 좌우한다.

규회석 없는 금속 섬유의 콘크리트의 강성은 10 J/m2(실시예 9)이고 10% 규회석을 포함하면 27 J/m2 까지 증가한다(실시예 10).

전체 파괴력은 매트릭스에 의해 소비된 에너지 및 금속 섬유에 의해 발산된 에너지의 누적 효과에 기인한다.

특히 낮은 유공성의 시멘트성 매트릭스에 있어서, 침상 보강 입자, 특히 규회석의 존재는 섬유과 콘크리트 사이의 하중 전달을 향상하여, 시너지 효과에 의해 콘크리트에 대해 작은 양으로 존재하는 섬유의 최적 장점을 갖게 하고, 그리고 이에 따라 재료의 유연성이 향상되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.

시멘트성 매트릭스, 침상이나 박편의 보강 입자와 콘크리트에 대해 소량으로 존재하는 금속 섬유의 이러한 유공성 조합은 본 발명의 중요하고 신규한 특징을 구성하고 있다.

이방성의 보강 입자는 이처럼 매트릭스와 금속 섬유 사이의 미소 균열과 부하 전달에 중요한 역할을 한다. 벤딩, 비틀림 및 압축에서의 재료의 기계적 특성 개선에 관해서도 관찰한다.

운모 형태의 박편 보강 입자의 사용(실시예 7)도 강성에 있어서 현저한 향상을 제공한다.

지반 규회석 형태의 보강 입자의 사용(실시예 8)은 매트릭스의 강성에 긍정적 효과를 갖지만, 침상 규회석의 경우 보다 그 범위가 작다.

침상 보강 입자의 도입은 강성에 있어서 현저한 증가를 발생하고, 이 증가는 침상 인자(또는 크기)가 감소할 때 작게 된다.

다른 기계적 특성에 대해서 유사한 관찰이 이루어졌다. 이처럼, 침상 규회석을 사용하여 벤딩 강도를 현저히 개선한다(실시예 11(침상 규회석이 없음)과 실시예 12(침상 규회석이 존재)를 비교). 동일하게 운모 형태의 보강에 적용한다(실시예 13(운모 없음)과 실시예 14(운모가 존재)를 비교).

일반적으로, 90℃ 열처리는 벤딩 강도에 바람직한 효과를 가지며, 이에 따라 개선된다.

그러나, 20℃ 숙성 온도에서, 벤딩 강도는 침상 규회석을 도입함으로써 증가된다(실시예 12와 실시예 11 비교, 후자는 규회석 없는 성분에 수행한다).

더욱이, 침상 규회석 첨가는 20℃ 숙성 온도와 90℃ 열처리와 함께 실질적으로 인장 강도를 개선한다. 이런 관점에서 침상의 규회석 없는 실시예 11 및 실시예 15(제어인자)는 10% 침상의 규회석이 존재하는 실시예12 및 실시예17과 비교하여도 된다.

대체로, 규회석의 첨가로 섬유성 보강 콘크리트 고유 인장강도의 +25% 증가가 관찰된다.

모든 실시예에 있어서, 150 MPa 이상의 압축강도는 0.27 이하의 W/C 값을 갖는 콘크리트 성분에 대해 얻어진다.

게다가, 침상의 규회석의 도입은 콘크리트의 기계적 특성의 균일성을 개선한다.

이러한 유리한 특징은 도 1의 그래프로 예시되며, 상기 도면은 섬유(W/C=0.24 및 20℃ 숙성 온도)가 존재하는 콘크리트 성분의 세 개의 시험편에 실험한 벤딩시험이 침상의 보강입자의 존재 및 부재와 별도로 모든 지점에서 동일하다. 실시예11에 따른 규회석 없는 성분은 넓게 이동된 곡선(곡선 11.1, 11.2 및 11.3)을 나타내고, 벤딩 결과에서의 큰 흩어짐에 대응한다. 이와 대조적으로, 규회석을 함유한 성분, 즉 실시예12에 따른 10% 침상의 규회석에 대해, 얻어진 세 개의 곡선(곡선 12.1, 12.2 및 12.3)은 서로 인접하고 거의 일치하며, 이는 재료의 기계적 특성에서의 흩어짐은 완전히 제거된다는 것을 의미한다.

동일한 관찰이 실시예 9(곡선 9.1, 9.2 및 9.3)에 따른 규회석 없는, 그리고 실시예 10(곡선 10. 1, 10.2 및 10.3)에 따른 규회석이 존재하는 콘크리트의 시험편에 관한 도 2에서의 그래프에 적용하고, 시험된 콘크리트는 0.24의 W/C 값과 90℃ 열처리 섬유로 보강된다.

실시예 17은 침상 규회석과 처리 섬유 양자를 포함하는 콘크리트에 관한 것이다. 강성과 벤딩강도 견지에서의 최상 성능은 이 콘크리트에서 얻어진다는 것을 알 수 있다. 이처럼, 침상의 규회석만을 포함하는 - 그리고 비처리 섬유 - 실시예 10의 콘크리트 보다 좋고 처리 섬유만을 포함하지만 침상의 규회석이 없는 실시예16의 콘크리트 보다 좋다.

결합 섬유와 고강성 매트릭스의 조합은 실제로 개선된 성능을 유발한다.

규회석 없는 콘크리트의 시편의 경우에 있어서, 콘크리트가 열처리되면 낮은 유공성이 달성되고 도 5(실시예1), 도 6(실시예2) 및 도 7(실시예3)에서의 곡선으로부터 명백해진다. 한편, 이들 콘크리트의 성분에 규회석 형태의 보강 입자의 첨가는 20℃ 숙성 온도로 처리된 콘크리트의 경우를 포함하여 낮은 유공성을 유발한다.

이처럼 규회석의 첨가는 콘크리트의 양호한 조밀함을 달성하는 것이 가능하게 되고, 이는 통상 20℃ 숙성 조건의 경우에서도 동일하다.

실시예 18 내지 실시예 23 : 섬유 특성의 영향

상기 실시예 15 및 실시예 16은 섬유 처리의 개선 영향에 관해 도시한다. 이처럼, 도 4는 비처리 섬유(곡선 15. 1)과 비교하여 섬유(곡선 16. 1, 16.2)의 표면처리(인산염화)에 의해 얻어진 섬유/매트릭스 결합에서의 개선을 도시하고, 섬유는 표 1, 실시예 15(비처리 섬유) 및 실시예16(처리 섬유)에서 한정한 바와 같은 매트리스에 내장된다.

실시예 18 - 처리 또는 비처리 로드

본 실시예는 스티 와이어를 직경이 d = 5 mm 인 스틸 로드로 대신한 것을 제외하곤 상기 지시한 일반적인 방법을 이용하여 실행된 로드 결합 시험에 관한 것이다.

이들 로드를 섬유 프리(fiber-free) 콘크리트의 시편에 도입한다.

콘크리트의 성분중 일부 중량은 다음과 같다:

HTS 포틀랜드 시멘트 : 1

MST 유리질 실리카 : 0.325

C400 석영 분말 : 0.300

BE31 모래 : 1.43

분산제(고체성분) : 0.02

물 : 0.25

결합시험은 로드에서 수행되고, 하나는 비처리 강으로 제조되고 다른 것은 스틸 와이어가 아닌 강 로드인 점을 제외하곤 전술한 일반적 프로토콜에 따라 망간 인산화에 의해 처리된 강로 제조되어 있다.

비처리 로드에 의해, 측정된 평균 결합 응력은 10 MPa 이지만 인산화 로드에 의해서는 15 MPa 이다.

실시예19 - 처리 또는 비처리 스틸 와이어

본 실시예는 상기한 바와 같은 일반 방법을 사용하여 수행된 스틸 와이어- 로드가 아닌-의 결합 시험에 관한 것이다. 이 로드는 실시예18과 동일 성분을 갖는 섬유 부재 콘크리트 시편에 도입한다.

결합 시험은 와이어에서 수행되고, 이들중 하나는 비처리 강으로 제조돠고 다른 강은 상기한 바와 같은 일반 프로토콜에 따른 아연 인산화로 처리된다.

이 결과는 도 9에 나타나 있다. 수행된 표면 처리가 매운 높은 결합 수준을 유도하고, 전단응력이 10 MPa(표준 와이어)에서 25 MPa(처리 와이어)까지 증가한다는 것을 본 실시예로부터 명백히 이해할 것이다.

실시예 20 - 결합을 개선하기 위한 응결 실리카의 사용

본 실시예의 의도는 침전된 실리카를 내장하여 실시예18의 시멘트성 매트릭스의 성분을 변형함으로써 얻어진 섬유/매트릭스 결합에서의 개선을 예시하는 데에 있고, 상기 매트릭스는 0.2의 W/C 값과 90℃에서 24 h/24 h 열처리된 비처리 금속 섬유가 마련된 콘크리트에 사용된다.

이 결과는 도 3에 도시하고, 이 도면은 비처리 스틸 섬유의 부피에 의해 2% 콘크리트의 시편에 대해 7x7x28 cm 시험편 상에 인장시험을 통해 얻어진 곡선을 재생하는 그래프로서, 시멘트와 등가인 건중량으로 1.9% (즉, 콘크리트에 대한 중량으로 0.65%)에 상당하는 로디아 치미(Rhodia Chimie)로부터의 실리카 현가액 RHOXIMAT CS 960 SL 의 양을 첨가함으로써 이 매트릭스는 변형되거나, 변형되지 않게 된다.

도 3은 y축 상에 표시된 MPa 와 x축 상에 mm로 표시된 변위로 나타낸 파쇄 응력을 도시하는 도면이다. 곡선(20.1, 20.2 및 20.3)은 실리카가 존재하는 세 개의 시험편과 실리카 없는 두 개의 동일 시험편에 대한 결과를 곡선(20.4 및 20.5)으로 도시한다. 이 결과에서 흩어짐은 감지할 수 있는 정도로 감소되었음을 알 수 있다. 더욱이, 최대 응력이 상당이 증가한 후 에너지는 분산되었다.

실시예 21 - 섬유 직경의 영향

본 실시예의 의도는 섬유/매트릭스 결합에서 섬유 직경 영향을 예시하는 데에 있다.

시멘트성 매트릭스의 성분은 실시예 18 및 실시예19와 동일하다. 직경이 100 및 200 ㎛인 스틸 와이어는 이 매트릭스에 유도되고, 이것은 5mm의 길이에 걸쳐 매트릭스에 고정된다.

이 결과는 도 10에 도시한다. 5mm의 고정 길이에 대해서, 0.1 mm 내지 0.2 mm까지 와이어의 직경이 증가할 때 결합은 명료하게 높다.

실시예 22 - 섬유 고정 길이의 영향

본 실시예의 의도는 섬유/매트릭스 결합 상의 섬유 고정 길이의 영향에 관해 예시하는 데에 있다.

시멘트성 매트릭스의 성분은 실시예 18 및 실시예 19의 것과 동일하다. 직경이 100 및 200 ㎛ 인 스틸 와이어는 각종 고정 길이로 마련된 이들 매트릭스에 도입된다.

이 결과는 도 11에 도시되어 있다. 소정 특성을 갖는 와이어에 대해서, 결합 수준(결합 응력)은 5 내지 15 mm 의 고정 길이 범위에 대해 일정하다.

실시예 23 - 안티 포움(anti-foam)(또는 디포밍)제의 첨가

섬유의 결합을 증가하는 일 수단은 또한 안티 포움/디포밍제를 콘크리트 성분에 첨가하는 것으로 구성된다. 이처럼, 실시예 16은 고체 형태(파우더)의 1% 안티 포움을 첨가하여 반복된다.

그 결과는 도 12에 도시되어 있다. 최대 응력(피크)의 수준에서 증진이 관찰되고 특히 섬유/매트릭스 인터페이스의 향상 품질에 의해 파쇄력이 커진다.

실시예 25 내지 실시예29 : 콘크리트 성분의 입자 크기의 영향

본 발명에 따른 다섯 개의 콘크리트는 각종 입자 크기 분포를 갖는 성분 (a), (b), (c) 및 (d)로부터 준비된다. 이들 입자 크기 분포는 도 13에 도시되어 있다.

이들 5 콘크리트에 대해서, 성분 (a), (b), (c) 및 (d) 는 다음 조건을 만족한다는 것을 알 수 있다. D75 입자 크기는 항상 2 mm 이하이고 D50 입자 크기는 150 ㎛ 이하이다. 입자 크기 분포는 최대 입자 크기의 값에 따라 상이하고, D100 또는 Dmax 는 500 ㎛ 내지 6 mm 사이를 가변한다.

콘크리트는 이들 5 입자 크기 분포로부터 제조된다. 이들 성분은 표 2에 주어져 있다. 성분은 전체 성분에 대한 부피의 퍼센트로 표현되어 있다.

각종 입자 크기는 모래의 성질과 양에 따라 얻어진다.

각 콘크리트 25 내지 29의 3 다른 시험편에 대한 3 지점 벤딩에서 압축강도와 벤딩강도는 도 14 및 도 15에 주어져 있다.

입자 크기 분포가 어떻든, 특히 Dmax 의 값, 압축강도는 150 MPa 이상 유지하고 벤딩강도는 30 MPa 이상인 것을 알 수 있다.

실시예 30 - 실시예 33 : 매트릭스 강성/섬유 결합 시너지의 효과

실시예 17에 지시한 바와 같이, 고강성 매트릭스로 연관된 결합 섬유의 존재 사이에 시너지 효과가 존재한다.

실시예 30 내지 실시예33은 이러한 시너지 효과를 설명한다. 이들 실시예의 기본 공식은 표 3에 주어져 있다.

실시예 30에서, 섬유는 스틸 섬유이고, 규회석은 존재하지 않는다.

실시예 31에서, 섬유는 스틸 섬유이고, 규회석이 존재한다.

실시예 32에서, 섬유는 아연 인산화로 처리된 스틸 섬유이고, 규회석은 존재하지 않는다.

실시예 33에서, 섬유는 아연 인산화로 처리된 스틸 섬유이고, 규회석이 존재한다.

콘크리트는 90℃ 경화 처리된다.

실시예 30 내지 실시예 33의 콘크리트는 3 지점 벤딩으로 시험되고, 이 결과는 도 16의 곡선 30 내지 33으로 나타내며 주요 값들은 이들 성분이 시멘트에 대한 중량비로 표현된 표 3에 주어져 있다.

최상 기계적 특성은 실시예 33의 규회석을 포함하는 매트릭스와 처리 섬유의 경우에서 얻어진다. 모노 크랙킹이 아닌 멀티크랙킹(병렬 마이크로크랙의 네트워크)에 의한 현저히 단련된 효과와 손상기구임에 더 주목할 것이다.

Claims (38)

1. 금속 섬유가 분산된 경화 시멘트 매트릭스로 구성되고, 물과 섬유외의 조성물을 혼합하여 얻어지는 콘크리트에 있어서, 상기 조성물은

   (a) 시멘트와,

   (b) 최대 미립자 크기 Dmax 2 mm, 바람직하게는 1 mm를 갖는 집합 미립자와,

   (c) 최대 기본적인 미립자 크기가 1 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛의 크기를 갖는 포졸란-반응 미립자와,

   (d) 매트릭스의 인성을 향상시킬 수 있고, 최대 1 mm의 평균 크기와 집합 미립자(b)와 포졸란-반응 미립자(c)의 혼합된 부피의 2.5 ∼ 35%의 비율로 존재하는 침상 또는 박편으로부터 선택된 구성 성분과,

   (e) 그리고

   (1) 시멘트(a)와 미립자(c)의 혼합된 중량에 관하여 물(W)의 중량 퍼센트가 8 ∼ 24% 이고,

   (2) 섬유가, 개개의 길이(l)는 적어도 2 mm이고, d가 섬유의 지름일 때, l/d의 비율은 적어도 20이며,

   (3) 집합 미립자의 최대 미립자 크기 Dmax에 대한 섬유의 평균 길이(L)의 비율(R)은 적어도 10이며,

   (4) 섬유의 양은 콘크리트가 세팅 된 후의 콘크리트 부피의 4% 미만, 바람직하게는 3.5% 미만인 조건을 만족하는 적어도 한 가지의 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
2. 금속 섬유가 분산된 경화 시멘트 매트릭스를 구성되고, 물과 섬유외의 다른 성분들과 혼합하여 얻어지는 콘크리트에 있어서, 상기 조성물은

   (a) 시멘트와,

   (b) 집합 미립자와,

   (c) 최대 1 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛의 기본 미립자 크기를 갖는 포졸란-반응 미립자와,

   (d) 매트릭스의 인성을 향상시킬 수 있고, 최대 1 mm의 평균 크기와 집합 미립자(b)와 포졸란-반응 미립자(c)의 혼합된 부피의 2.5 ∼35%의 비율로 존재하는 침상 또는 박편으로부터 선택된 구성 성분과,

   (e) 그리고

   (1) 시멘트와 미립자의 혼합된 중량에 관하여 물(W)의 중량 퍼센트가 8 ∼ 24%이고,

   (2) 섬유가, 개개의 길이(l)는 적어도 2 mm이고, d가 섬유의 지름일 때, l/d의 비율은 적어도 20 이며,

   (3a) 성분 (a), (b), (c)와 (d)의 조합의 D75 입자 크기에 대한 섬유의 평균 길이(L)의 비율(R)은 적어도 5, 바람직하게는 10 이며,

   (4) 섬유의 양은 세팅하기 후의 콘크리트 부피의 4% 미만, 바람직하게는 3.5% 미만이며,

   (5) 성분 (a), (b), (c)와 (d)의 조합은 최대 2 mm, 양호하게는 1 mm의 D75 입자 크기와 최대 200 ㎛, 바람직하게는 150 ㎛의 D50 입자 크기를 갖는 조건을 만족하는 적어도 하나의 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   시멘트 매트릭스의 인성이 적어도 15 J/㎡, 바람직하게는 20 J/㎡인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   미립자(d)가 최대 500 ㎛의 평균 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   미립자(d)가 집합 미립자(b)와 포졸란-반응 미립자(c)의 조합된 부피의 5 ∼ 25%의 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   미립자(d) 또는 침상의 보강 미립자는 규회석 섬유, 보크사이트 섬유, 뮬라이트 섬유, 칼륨 티탄산 섬유, 실리콘 탄화물 섬유, 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체 섬유, 카본 섬유, 인산 칼슘 섬유, 특히 수산화 인회석 HAP 섬유, 칼슘 카보네이트 섬유 또는 유도된 산물로부터 선택되고, 상기 섬유들과 상기 섬유들의 혼합물을 갈아서 생산되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
7. 제6항에 있어서,

   미립자(d)는 규회석 섬유인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   침상의 미립자(d)는 길이/지름의 비율이 적어도 3, 바람직하게는 5인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   납작한 모양의 미립자(d) 또는 보강 미립자는 운모 조각, 활석 조각, 혼합된 규산염(진흙) 조각, 질석 조각, 알루미나 조각, 그리고 혼합된 알루민산염 및 규산염 조각과 상기 조각들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
10. 제9항에 있어서,

    상기 미립자(d)는 운모 조각인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    적어도 보강 미립자(d)의 약간은 그들의 표면에 라텍스를 포함하거나, 폴리비닐 알코올, 실란, 규소염, 실록산 수지, 폴리오가노실록산 또는 (i) 탄소 원자 3 ∼ 22를 포함하는 적어도 한 개의 카르복실산 과 (ⅱ) 탄소 원자 2 ∼ 25를 포함하는 적어도 한 개의 다기능 지방족 또는 방향족 아민 또는 치환된 아민과 (ⅲ) 아연, 알루미늄, 티탄, 구리, 크롬, 철, 지르코늄과 납으로부터 선택된 적어도 한 개의 금속을 포함하는 수용성 금속 복합 물질인 가교제 사이의 반응으로부터의 산물중의 적어도 하나로 얻어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    경화 시멘트 매트릭스에서 금속 섬유의 평균 결합 응력은 적어도 10 MPa, 바람직하게는 15 MPa인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    금속 섬유는 강 섬유인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    그들이 변형 가능한 기하학적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    금속 섬유는 시멘트 매트릭스에서 섬유의 결합을 증가시킬 목적으로 에칭되는 섬유인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    금속 섬유는 시멘트 매트릭스에서 섬유의 결합을 증가시킬 목적으로 실리카 및 금속 인산염 같은 광물 화합물을 점착시키는 섬유인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    금속 섬유는 10 ∼ 30 mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    시멘트 매트릭스는 추가적으로, 그것들의 매트릭스에서 섬유의 결합을 향상시키는 기능을 하는 주로 실리카를 포함하는 실리카 화합물, 침전된 칼슘 카보네이트, 수용액 상태의 폴리비닐 알코올, 라텍스 또는 상기 화합물들의 혼합물을 적어도 한 가지 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
19. 제18항에 있어서,

    실리카 화합물은 건조 상태로 콘크리트의 전체 중량에 관하여 0.1 ∼ 5 중량%의 함유량의 침전된 실리카인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
20. 제19항에 있어서,

    침전된 실리카는 수용성 현탁액의 형태로 조성물에 도입되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
21. 제 20항에 있어서,

    상기 수용성 현탁액은 10 ∼ 40 중량%의 고체 성분과, 50 s^-1의 전단력에 대해 4×10^-2Pa.s 미만의 점도와, 7500 rpm에서, 30분 동안의 원심분리 후의 상기 현탁액의 상층액에 포함된 실리카의 양은 50 중량% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

    섬유의 1/ø 비율은 최대 200인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

    집합 미립자(b)의 최대 미립자 크기 Dmax는 최대 6 mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

    집합 미립자(b)는 모래 및 모래의 혼합물이 스크린되고, 갈아져서, 바람직하게는 규산의 모래, 특히 석영 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 집합 미립자(b)는 시멘트 매트릭스의 20 ∼ 60 중량%, 바람직하게는 25 ∼ 50 중량%인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 포졸란-반응 미립자(c)는 실리카 화합물, 특히 실리카, 플라이 재, 및 용광로 용재로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

    시멘트와 포졸란-반응 미립자의 혼합된 중량에 관하여 물(W)의 중량 퍼센트는 13 ∼ 20% 범위인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

    예비 인장(pre-tensioned)되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
29. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

    후인장(post-tensioned)되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

    적어도 12 MPa의 다이렉트 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

    4-포인트 벤딩(파열의 모듈러스)에서 적어도 25 MPa의 벤딩 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,

    적어도 150 MPa의 압축 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,

    적어도 2500 J/㎡의 파괴 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

    세팅한 후, 소정의 기계적 성질을 얻기 위해 필요한 시간으로 주위 온도에 근접한 온도, 예컨대 20℃의 온도에서 숙성 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
35. 제1항 내지 제33항 중 어는 한 항에 있어서,

    세팅한 후, 표준 압력에서 60 ∼ 100℃로 열처리가 되는 것을 특징으로 하는 콘크리트.
36. 제35항에 있어서,

    상기 열처리 시간은 6 h ∼ 4 일, 일반적으로는 6 h ∼ 72 시간인 것을 특징으로 하는 콘크리트.
37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 콘크리트의 사용과 생산을 목적으로 한 시멘트 매트릭스.
38. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 콘크리트 또는 제37항에 따른 매트릭스를 준비하기 위한 성분들 및 그 모든 성분을 포함하는 예비 혼합물.