KR20060011697A

KR20060011697A - 데크플레이트합성 강섬유 콘크리트 슬라브의 성형공법

Info

Publication number: KR20060011697A
Application number: KR1020040060667A
Authority: KR
Inventors: 김춘웅
Original assignee: 금강와이어메쉬산업 주식회사
Priority date: 2004-07-31
Filing date: 2004-07-31
Publication date: 2006-02-03

Abstract

본 발명은 데크플레이트합성 강섬유콘크리트 슬라브의 공법에 관한것이다.

데크플레이트(Deck Plate)합성 콘크리트 슬라브의 구성에 있어서, 소정의 비율로 콘크리트 소재가 배합된 시멘트 몰타르에 형상비 75이상(0.25vol%∼0.5vol%)의 강섬유 20kg/m³∼40kg/m³을 균일하게 분산되게 혼합하여 데크플레이트와 합성되게 강섬유콘크리트 스라브를 성형하는 것을 특징으로 한다. 철근 콘크리트 스라브에 비하여 슬라브의 두께를 보다 감소하고 균열저항, 피로저항, 연성증가, 인성, 휨강도, 충격저항, 전단강도등이 현저하게 증가되고 내구성과 내진성및 구축강도가 보다 향상되며, 작업성이 간편용이하여 각종 콘크리트 구조물의 적용에 가능하고 공기단축과 공사의 코스트 다운이 기능하다.

데크플레이트, 콘크리트 슬라브, 강섬유.

Description

데크플레이트합성 강섬유 콘크리트 슬라브의 성형공법{DECK PLATE AND STEEL FIBER REINFORCED CONCRITE SLAB}

도1은 종래의 데크플레이트합성 철근 콘크리트 슬라브의 단면 예시도

도2는 본 발명의 데크플레이트 합성 강섬유 콘크리트 슬라브의 단면 예시도

도3은 본 발명의 강섬유 혼합량과 콘크리트 균열발생율의 시험그래프

[도면중 중요한 부분의 부호설명]

T : 데크플레이트 S : 용접철망 M :슬라브 본체 sb : 강섬유

본 발명은 데크플레이트합성 강섬유 콘크리트 슬라브의 성형공법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 데크플레이트(Deck Plate)합성 콘크리트의 성형에 있어서 시멘트 몰타르에 형상비75이상(0.25vol%∼0.5 vol%)의 강섬유를 20kg/m³∼40kg/m³을 분산 배합하여 데크플레이트의 특성과 강섬유 콘크리트의 특성의 결합에 의하여 슬라브의 내구성과 내진성및 구축강도를 향상시킨 것을 특징으로 한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 성형의 용이성과 경화후의 견고성으로 인하여 각종 도로, 교량, 제방, 철도, 터널, 암거,등의 토목과 각종 빌딩, 아파트, 가옥등의 건축구조물 및 기타 각종 산업분야에 유용하게 적용되고 있다.

그러나 콘크리트는 본질적으로 수많은 결함과 미세균열을 가지고 있다. 하중이 재하될 겨우에 이러한 미세균열의 급격한 진전으로 인해 낮은 인장강도를 나타내고 상대적으로 낮은 휨강도와 인성을 가지며 충격에 대해서도 저항성이 약하다.

철근 콘크리트는 각각의 장점과 단점을 서로 보완되게 일체화시켜 구성한 구조로서, 콘크리트는 압축응력에 대한 저항력(압축강도)에 비하여 인장응력(引張應力)에 대한 저항력(인장강도)이 약하여 약간의 인장응력에도 균열이 생기어 파괴된다. 철근 콘크리트 구조는 상기한 콘크리트의 단점을 보강하기 위하여 콘크리트의 인장응력이 작용되는 부분에 철근을 배치하여 외력이 작용하는 경우 콘크리트에는 압축응력을,철근에는 인장응력을 가각 부담시켜서 서로 협력하여 외력에 저항할 수 있게 조성된 구조이다.

이와 같이 콘크리트에 철근이 결합되므로서 철근 콘크리트이 구조강도를 증진할 수 있는 효과를 얻게 되었다.

그러나 콘크리트 구조물의 다향성에 의해 철근 콘크리트만으로는 구조 형상에 따른 제원의 강도를 충족할 수 없다. 예컨데 고층건물의 슬라브 구조의 경우, 슬라브를 지지하는 기둥의 간격은 보다 넓게, 슬라브의 두께는 보다 얇게, 하중은 보다 경량화, 슬라브의 압축강도와 층격강도, 인장강도의 강화가 요구되고 있다.

이러한 요구에 다소라도 층족하기 위하여 데크플레이트합성 철근 콘크리트로 구성된 구조물이 제안되었다. 도1에 표시된 데크플레이트합성 철근콘크리트 슬라브는 이형단면의 찬넬구조를 가진 강판의 테크플레이트(D)가 슬라브 하측 외벽(w)을 이루고 그 자체만으로 상당한 인장강도 휨강도를 유지하고 있다. 여기에 콘크리트 슬라브 본체(B)가 결합되며 스라브 본체(B) 내에 용접철망(S)이 결합되어 있다. 이 구조는 상기한 철근 콘크리트의 장점과 데크플레이트의 장점이 결합되어 있어 철근 콘크리트 슬라브에 비하여 모든 제원에서 강도가 보다 향상된다.

한편 철근콘크리트의 철근의 피복두께로 인하여 슬라브의 두께가 중가되는 반면 유효인장단면은 감소된다. 또한 상기한 콘크리트의 약점인 미세균열의 저항이 없기 때문에 하중의 재하에 따라 미세균열의 전진으로 슬라브의 급격한 약화를 초래할 수 있다.

또 슬라브의 하중이 커서 상대적으로 콘크리트 비중강도가 낮으며 따라서 슬라브를 받치는 기둥의 간격을 넓히기 어렵다. 또한 철근의 소재비용과 철근조립작업에 노동력과 시간이 대폭으로 소요되어 공기가 길게 되고 상대적으로 건설비용이 높게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 데크플레이트합성 철근콘크리트의 미비점을 보완하고 강섬유콘크리트의 장점과 데크플레이트(Deck Plate)합성 콘크리트의 장점을 결합한 데크플레이트합성 강섬유콘크리트 슬라브를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 철근구성를 배제하고 두께감소, 균열저항, 연성, 전 단강도, 충격강도, 압축강도, 인장강도, 내구성, 내진성 등이 보다 강화된 새로운 데크플레이트합성 강섬유콘크리트구성의 슬라브를 제공하려는데 있다.

본 발명에서 적용되는 강섬유콘크리트(Steel Fiber Reinforced Cncrete)는 단면이 작고 길이가 짧은 강섬유를 수화성의 시멘트와 세골재의 배합이나 수화성의 시멘트, 세골재, 조골재의 배합에 임의로 투입 분산시키어 인장강도, 휨강도, 균열저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등을 향상시킨 것이다.

콘크리트에 강섬유를 혼합하므로서 콘크리트의 급격한 충격강도 및 인성의 공학적 성능이 크게 개선되어 철근으로 담당할 수 없는 콘크리트 구조체의 전체적 조직강도를 향상이키는 특징이 있다.

본 발명은 상기한 데크플레이트 콘크리트의 장점과 강섬유 콘크리트의 장점을 결합하여 새로운 데크플레이트결합 강섬유콘크리트 구성의 슬라브 구조를 개발한 것이다.

본 발명의 데크플레이트합성 강섬유콘크리트 구성의 슬라브 구조는 철근이 배제됨으로 구만큼 슬라브 두께가 감소되는 반면 유효 인장단면은 증가된다. 또 데크플레이트의 형상구조에 의한 물리적인 강도와 강섬유콘크리트의 연성, 전단강도, 충격강도, 압축강도, 인장강도, 내구성, 내진성 등이 보다 강화되어 슬라브의 기둥간격을 보다 넓게 할 수 있다.

또 슬라브 구조에서 철근구성의 배제에 따른 인력과 공기의 단축으로 건설의 코스트다운이 가능하다.

또 슬라브 두께 감소에 따른 비중강도의 향상과 재료절감을 가질 수 있고 인장강도와 압축강도를 크게 요하는 고층건물의 평면 슬라브에 유효하게 적용할 수 있다.

또 내진성이 강하기 때문에 진동이 심한 산업체의 구조물, 지진 취약지대의 토목 건축구조물등의 적용에 유효하다.

본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명의 실시예의 하나인 데크플레이트결합 강섬유콘크리트 구성의 슬라브 구조의 단면 예시도이다.

본 발명에서 데크플레이트합성 강섬유콘크리트의 배합설계의 한 실시예를 들면 아래와 같다.

(1) 형상비는 75이상(0.25vol%∼0,5vl%)인 감섬유,

(2) 시멘트 몰타르 1m³당에 대한 강섬유의 배합비 20kg∼40kg

(3) 굵은 골재 치수 30mm이하

(4) 물시멘트비 최대 45%

(5) 슬럼프 최소 15cm

(6)세골재율 최소 55%

(7) 유동화제 슬럼프 유지

태크플레이트(D)는 이형 단면의 찬넬 구조를 가진 강판이다. 굴곡형태는 다 양하며, 도면에 표시된 것에 한정하지 않는다. 데크플레이트(D)는 슬라브 본체(M)의 저면의 외벽(w)형태로 결합된다. 강섬유콘크리트(SC)는 상기한 골재와 시멘트등으로 조성된 시멘트 몰타르에 형성비(aspect ratio :l/d ) 75이상(용적비율 0.25vol∼0.5vol%)인 감섬유(sb)를 최소 20kg∼40kg/m³의 비율로 분산 배합한다.

강섬유의 분산 배합은 콘크리트 시멘트 몰타르를 믹서기에 의하여 혼화할 때 계량된 강섬유를 일정량씩 투입하면서 교반하여 균일하게 분산시킨다. 강섬유와 시멘트 몰타르의 비중차이가 크지 않기 때문에 균일한 분산이 가능하다. 강섬유가 배합된 시멘트 몰타르는 상기한 데크플레이트(D)의 상부에 적층되어 슬라브 본체(M)의 소정의 두께를 구성한다. 이때의 슬라브 본체(B)의 두께는 종래의 철근 콘크리트 슬라브의 두께에서 용접철망(S)과 철망을 덮은 두께가 배제된 레벨로 한다. 그만큼 슬라브의 두께가 감소되는 것이다. 슬라브의 두께를 그만큼 감소할 수 있는 것은 용접철망과 달리 강섬유가 콘크리트 슬라브 본체에 균질로 분산되어 콘크리트 조직의 모든 강도를 증대시키기 때문이다. 슬라브의 콘크리트 양생및 경화공정은 일반적인 것이다.

본 발명에서 슬라브 구조에 대하여 설명하였으나 슬라브 구조에 한정하는 것은 아니며, 벽체, 기둥, 기타, 도로, 터널, 제방, 지하철 궤도 베이스, 공항의 활주로 고층빌딩, 아파트 건축물등 각종 콘크리트 구조물에 모두 적용할 수 있다.

본 발명에서 콘크리트에 강섬유의 혼합량에 대한 콘크리트 균열발생율의 시험결과는 도3에 표시된 바와 같다. 도3의 그래프에 의해 알 수 있는 바와 같이, 콘 크리트에 강섬유를 전혀 첨가하지 않은 경우에는 이론적 분석에 의한 균열수치와 실제적 결과의 균열수치가 모두 높다. 반면, 시멘트 몰타르 1루배당 강섬유 20kg를 분산한 경우 콘크리트의 균열발생 비율은 현저하게 낮으며 강섬유 40kg/m³를 분산한 경우 와 60kg/m³를 분산한 경우에도 균열의 발생비율이 각각 낮지만 20kg/m³의 경우에 비하여 균열발생율의 차이가 미미한데 반하여 강섬유의 재료비가 보다 상승됨으로 강섬유의 경제적 유효성이 높지 않다. 따라서 실제적으로는 콘크리트에 강섬유를 20kg/m³비율로로 혼합 분산하는 것이 가정 바람직함을 알 수 있다.

본 발명의 데크플레이트합성 강섬유콘크리트 슬라브와, 동일 규격의 용접철망 콘크리트 스라브와의 강도시험비교표는 표 1과 같다.

데크플레이트합성 강섬유 콘크리트 스라브의 강도비교

	강섬유(20kg/m³) l/d=75,0.25 voㅣ,%	용접철망 (φ6.0×100×100)	비고 (증가율)
초기균열하중	4.1ton	2.44ton	105%
최대하중	6.7ton	4.14ton	17.5%
휨강도	900kg.cm	732kg.cm	23%
5.500kg재하시변위	용접철망대비 17.6%감소	-	17.6%
피로저항성	용접철망대비 50%증가		50%
내충격	100%이상증가		100%

강섬유는 형상비 l/d= 60인 경우보다 l/d=75인 강섬유를 투입하였을때 초기균열하중이 23.2% 증가하였다. 형상비(形狀比)라 함은 강섬유의 길이(l)를 굵기(d)로 나는 값이다.

강섬유 길이 60mm 이상인 경우 콘크리트 내 뭉침형상이 발생하였다.

본 발명의 데크플레이트합성 강섬유콘크리트 구성의 슬라브는 철근 또는 용접철망이 배제됨으로 그만큼 슬라브 두께가 감소된다.

또 강섬유는 양생균열 및 건조수측 균열등의 제어능력이 뛰어나므로 균열의 생성및 성장을 억제한다.

또 피로저항이 크고 에너지 흡수율이 높아져서 지진및 진동에 대한 저항성이 높다.

또 연성(toughness)의 증가로 콘크리트 취약점이 취성을 극복할 수 있다.

또 데크플레이트합성 강섬유 콘크리트 슬라브는 균열이후 횡절하는 강섬유에 인장능력이 전달되어 힘의 균형이 유지되기 때문에 외관의 소성변형과 휨강도가 증대되며 특히 인성(靭性)이 현저하게 증대된다.

또 콘크리트의 용적비의 0.5%∼2% 를 강섬유에 의해 보강되므로 약 20배의 높은 충격저항 강도를 가진다. 이는 공항활주로, 교량 상판, 내지진 구조물등에 최적한 것으로 평가된다.

또한 rebar나 wiremesh 보강시 필요한 요소, 즉, 노동력, 장비, 시간의 생략에 의해서 공기단축과 비용절감을 기대할 수 있다.

또 콘크리트의 균열저항과 콘크리트 강도가 증진된다.

또 콘크리트 타설시 작업자의 안전의 확보가 가능하여 작업집중도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 데크플레이트합성 강섬유콘크리트구성의 슬라브 구조는 데크플레이트 콘크리트의 장점과 강섬유콘크리트의 장점이 결합되어 철근 콘크리트에 비하여 시공이 간편하고 작업성이 용이하여 공기를 단축할 수 있고 콘크리트 조직의 모든 강도가 현저하게 향상된다.

또 본 발명의 데크플레이트합성 강섬유콘크리트구성의 슬라브는 인장강도, 휨강도, 균열저항성, 연성, 전당강도, 충격강도, 피로저항등이 보다 향상되어 공항 활주로, 교량상판, 고층빌딩, 아파트, 등의 슬라브 공사에 유용하게 적용할 수 있다.

또 강섬유콘크리트는 일반 콘크리트와 동일하게 성형성이 양호하고 양생경화에 특별한 수단을 요하지 아니함으로 공사 현장에서 누구나 용이하게 작업이 가능하다.

또 재료절감과 공기당축 등으로 건설비용을 절감할 수 있고 더욱이 내구성과 내진성및 구축강도가 우수한 고강도의 구조물을 구축할 수 있는 등 여러가지 효과가 있다.

Claims

데크플레이트합성 콘크리트 슬라브의 구성에 있어서, 소정의 비율로 골재와 물시멘트등이 혼합된 콘크리트의 시멘트 몰타르에 형상비75이상 (0.25vol%-0.5vol%)의 강섬유 20kg/³-40kg/m₃을 균일하게 분산되게 혼합하여 데크플레이트와 합성되게 강섬유콘크리트로 구성된 스라브를 성형하는 것을 특징으로 하는 데크플레이트합성 강섬유콘크리트 슬라브의 성형공법.