KR20060081675A

KR20060081675A - 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법

Info

Publication number: KR20060081675A
Application number: KR1020060052595A
Authority: KR
Inventors: 전채석
Original assignee: 전채석
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2006-07-13
Also published as: KR100783198B1

Abstract

본 발명은 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 원심 성형법으로 콘크리트관을 제조하는 경우에 강섬유가 포함되도록 하여 콘크리트관의 강도를 증가시킬 수 있는 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명인 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법은, a) 강섬유, 시멘트, 모래, 자갈 및, 물을 믹서기에 투입하여 제1 콘크리트 조성물을 제조하는 단계; 및 (b) 제1 콘크리트 조성물을 몰드에 투입하고 원심 성형하는 단계;를 포함한다.

콘크리트관, 강섬유, 원심력

Description

강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법{Manufacturing methods for centrifugal concrete pipe having steel fiber}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법을 나타낸 플로우 차트.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법을 나타낸 플로우 차트.

도 3은 도 2의 제조 방법에 따라 강섬유를 몰드 내에 투입하는 것을 보여주는 단면도.

도 4는 도 2의 제조 방법에 사용되는 강섬유 투입 장치를 나타낸 측면도.

도 5는 도 4의 강섬유 투입 장치의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 몰드 20 : 원심 성형대

30 : 강섬유 50 : 강섬유 투입장치

본 발명은 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법에 관한 것으로 서, 더욱 구체적으로는 원심 성형법으로 콘크리트관을 제조하는 경우에 강섬유가 포함되도록 하여 콘크리트관의 강도를 증가시킬 수 있는 제조 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 원심력 콘크리트관은 몰드를 회전시키면서 시멘트, 모래, 자갈, 물 등을 포함하는 콘크리트 조성물을 몰드 내에 타설하여 제조된다.

아래의 표 1은 원심 성형시에 관의 내경(D)에 따른 몰드 회전 속도를 나타낸 것이다.

관의 내경(D)	몰드 회전 속도	회전수(R.P.M)	회전시간(분)
200-400	저속	150-250	3-5
	중속	200-300	2-3
	고속	300-600	10-15
450-600	저속	100-150	3-5
	중속	150-200	2-3
	고속	200-400	15-25
700-1800	저속	80-120	5-10
	중속	100-150	3-4
	고속	150-300	20-30

위 표 1에 나타난 바와 같이, 원심 성형시에는 저속으로 소정 시간을 회전시킨 후에, 중속으로 소정 시간을 회전시키고, 이어서 고속으로 소정 시간을 회전시킨다. 회전 시간은 관의 내경(D)에 따라 차이가 있다.

타설된 콘크리트 조성물은 몰드 내에서 원심력에 의하여 관으로 성형된다. 관 성형시에 조성물 중 비중이 큰 것은 원심력에 의하여 바깥쪽으로 이동되고, 조성물 중 비중이 작은 것은 안쪽으로 이동되어 재료 분리 현상이 발생된다. 다시 말해, 비중이 상대적으로 작은 시멘트가 안쪽으로 이동되어 시멘트 페이스트 층이 두껍게 형성된다. 특히, 0.6mm 이하의 세립자의 점유율이 작으면 재료 분리 현상에 의하여 시멘트 페이스트 층이 떠 있게 되는 현상이 발생될 수도 있다.

상기 재료 분리 현상이 발생되면, 콘크리트관의 바깥쪽보다 안쪽의 강도가 작게 된다. 즉, 콘크리트관에 상부 하중이 작용될 경우에 관 내부에서부터 균열이 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 콘크리트관에 철근을 관 내부 쪽에 가깝도록 배치하는 방안이 제안되었다. 철근이 관 두께의 중심보다 안쪽으로 배근됨으로써 관 내부쪽의 강도를 높일 수 있다. 그러나, 상기 철근을 정확한 위치에 배치하는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 특히 관 두께가 얇을 경우에는 강도의 변화폭이 커지고 철근이 노출될 수도 있다.

또 다른 대안으로서, 조성물의 슬럼프를 4-5cm 정도로 낮추고 원심력 성형 방법을 개선하여 재료 분리 현상을 최대한 억제하는 방안도 제시되었다. 그러나, 상기 방안은 낮은 슬럼프로 인하여 콘크리트를 타설하기가 용이하지 않기 때문에 생산성이 30-50% 정도 감소된다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 원심 성형법으로 콘크리트관을 제조하는 경우에 강섬유가 포함되도록 하여 콘크리트관의 강도 특히, 관 내부 쪽의 강도를 증가시킬 수 있는 원심력 콘크리트관 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법은, (a) 강섬유, 시멘트, 모래, 자갈 및, 물 을 믹서기에 투입하여 제1 콘크리트 조성물을 제조하는 단계; 및 (b) 제1 콘크리트 조성물을 몰드에 투입하고 원심 성형하는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 강섬유는 수용성 접착제에 의하여 소정 개수씩 결합된 상태로 믹서기에 투입된다.

바람직하게, 상기 제1 콘크리트 조성물의 슬럼프는 8cm 이하이고, 물/시멘트 비(W/C)는 40% 이하이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법은, (a') 시멘트, 모래, 자갈 및, 물을 믹서기에 투입하여 제2 콘크리트 조성물을 제조하는 단계; 및 (b') 몰드를 회전시키면서 제2 콘크리트 조성물을 몰드에 투입한 후, 강섬유를 몰드에 투입하는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b') 단계는, 강섬유를 투입한 후에는 투입 전보다 빠른 속도로 몰드를 회전시켜 강섬유가 관 내면으로부터 3-5mm 사이에 분포되도록 한다.

바람직하게, 상기 강섬유는 압축공기에 의하여 이송되어 관 내부에 뿌려진다.

바람직하게, 상기 강섬유는 개개의 강섬유가 낱개로 분리된 상태로 관 내부에 뿌려진다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있 다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 콘크리트관을 원심력으로 성형하는 경우에 철근과 함께 강섬유가 포함되도록 하여 콘크리트관의 강도 특히, 관 내부 쪽의 강도를 높인 것에 그 특징이 있다. 본 발명인 콘크리트관은, 기존의 콘크리트관에 비하여, 파괴 계수가 3배, 전단 강도가 2배, 비틀림 강도가 2배, 피로 강도가 1.8배, 내마모 및 내부식성이 1.4배, 충격 흡수가 15배로 각각 증가한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도면을 참조하면, 상기 제조 방법은, 강섬유, 시멘트, 모래, 자갈, 물 등을 소정 비율로 믹서기(미도시)에 투입하여 제1 콘크리트 조성물을 제조하는 단계(S10)와, 몰드를 원심 성형대(미도시)에 설치하고 회전시키는 단계(S20)와, 제1 콘크리트 조성물을 몰드에 투입하는 단계(S30)를 포함한다. 아래에서는 상기 제조 방법을 각 단계별로 설명하기로 한다.

먼저, 강섬유, 시멘트, 모래, 자갈, 물 등을 소정 비율로 믹서기에 투입하여 제1 콘크리트 조성물을 제조한다(S10). 믹서기는 콘크리트 배합을 위하여 통상적으로 사용되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 '제1 콘크리트 조성물'은 강섬유를 포함 하는 콘크리트 조성물을 뜻하는 것으로 하고, '제2 콘크리트 조성물'은 강섬유를 포함하지 않는 콘크리트 조성물을 뜻하는 것으로 한다.

상기 강섬유는 그 직경이 약 0.5-1.5mm이고, 길이가 약 30-70mm이다. 강섬유는 소정 개수가 수용성 접착제에 의하여 서로 결합된 묶음형(bundle)으로 사용되거나, 개개의 낱개 형태인 칩형으로 사용된다. 묶음형은 콘크리트 조성물 속의 물에 의하여 수용성 접착제가 용해되면 낱개로 분해된다.

바람직하게, 상기 제조 방법에는 묶음형의 강섬유가 사용된다. 이것은 강섬유의 비중은 7.79-7.88 인데, 이러한 비중으로 인하여 원심 성형시에 강섬유가 바깥쪽으로 이동되는 것을 최대한 방지하기 위해서이다.

아래의 표 2는 KS F4403의 강도 기준을 만족시키고 조성물의 슬럼프가 5-6cm인 경우에 조성물에 포함되는 강섬유의 양을 나타낸다.

관의 내경(D)	강섬유의 양(kg/m³)
200-400	3-5
450-600	6-8
700-1800	10-20

재료분리 현상을 최소화하기 위해서는 조성물의 슬럼프를 8cm 이하가 되도록 하고, 물/시멘트 비(W/C)가 40% 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

제1 콘크리트 조성물의 제조가 완료되면, 몰드를 원심 성형대에 설치하고 회전시킨다(S20). 원심 성형대는 구동 모터에 의하여 회전되면서 그 상부에 설치된 몰드를 회전시키는 장치로서, 대한민국 특허출원 제10-2003-0072554호, 제10-2003-0072556호 등에 그 구조가 개시되어 있다.

이어서, 회전하고 있는 몰드에 제1 콘크리트 조성물을 타설한다(S30). 제1 콘크리트 조성물은 통상적인 타설 장치에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 타설 장치는 대한민국 특허출원 제10-2003-0072554호, 제10-2003-0072556호 등에 그 구조가 개시되어 있다.

타설된 조성물은 원심력에 의하여 관으로 형성된다. 몰드의 회전수(R.P.M)은 표 1에 나타난 바와 같다. 즉, 콘크리트 조성물은 저속, 중속, 고속의 회전을 순차적으로 거치면서 관으로 형성된다. 바람직하게, 상기 몰드는 저속과 중속 회전 시간을 표 1에 나타난 것보다 10-20% 길게 한다. 이것은 재료 분리 현상을 최소화하기 위해서이다.

콘크리트관의 성형이 완료되면, 몰드를 탈형하고 양생한다. 이러한 몰드의 탈형 및 양생은 콘크리트관의 생산을 위한 통상적인 공정이므로 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 3은 상기 제조 방법에 따라 강섬유를 몰드 내에 투입하는 것을 보여주는 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 제조방법은, 시멘트, 모래, 자갈, 물 등을 소정 비율로 믹서기(미도시)에 투입하여 제2 콘크리트 조성물을 제조하는 단계(S110)와, 몰드(10)를 원심 성형대(20)에 설치하고 회전시키는 단계(S120)와, 제2 콘크리트 조성물을 몰드(10)에 투입하는 단계(S130)와, 강섬유(30)를 몰드(10) 내부에 투입하는 단계(S140)를 포함한다. 아래에서는 상기 제조 방법을 각 단계별로 설명하기로 한다.

먼저, 시멘트, 모래, 자갈, 물 등을 소정 비율로 믹서기(미도시)에 투입하여 제2 콘크리트 조성물을 제조한다(S110). 전술한 바와 같이, '제2 콘크리트 조성물'은 강섬유(30)를 포함하지 않는 조성물이다.

이어서, 몰드(10)를 원심 성형대(20)에 설치한 후 회전시키고(S120), 제2 콘크리트 조성물을 몰드(10)에 타설한다(S130). 원심 성형대(20)는 전술한 실시예의 원심 성형대와 동일하다. 또한, 제2 콘크리트 조성물의 타설은 전술한 타설 장치에 의하여 이루어질 수 있다.

몰드(10)는 표 1에 나타난 회전 속도에 따라 회전된다. 제2 콘크리트 조성물의 타설이 완료되면 강섬유(30)를 몰드(10) 내부에 투입한다(S140). 즉, 몰드(10)를 저속으로 회전시키면서 제2 콘크리트 조성물을 타설하고, 이어서, 몰드(10)를 중속으로 회전시키면서 타설된 조성물이 관 형상으로 형성되면서 자리를 잡도록 한다. 다음으로, 몰드(10)를 회전, 바람직하게는 중속으로 계속 회전시키면서 강섬유(30)를 몰드(10) 내부에 투입한다. 강섬유(30)의 투입이 완료되면, 몰드(10)를 고속으로 회전시키면서 조성물과 강섬유(30)가 다져지도록 한다. 몰드(10)의 고속 회전에 의하여 강섬유(30)는 콘크리트 내부면으로부터 약 3-5mm 정도 되는 깊이에 매설된다. 강섬유(30)가 약 3-5mm 정도 되는 깊이에 매설됨으로써 콘크리트관의 안쪽 강도를 높일 수 있다.

바람직하게, 상기 제조 방법에는 낱개 형태의 강섬유(30)인 칩형이 사용된다.

아래의 표 3은 KS F4403의 강도 기준을 만족시키고 조성물의 슬럼프가 10-12cm인 경우에 조성물에 포함되는 강섬유(30)의 양을 나타낸다.

관의 내경(D)	강섬유의 양(kg/m³)
200-400	2-3
450-600	4-5
700-1800	6-12

바람직하게, 상기 강섬유(30)는 강섬유 투입 장치(도 4 및 도 5의 )에 의하여 몰드(10) 내부로 이송된다. 강섬유 투입장치(50)는 진동분리 유니트(52)와, 진동분리 유니트(52)에 연결되어 강섬유(30)를 관 내부로 이송하는 이송관(57) 및, 압축공기를 공급하는 에어 컴프레셔(59)를 구비한다.

진동분리 유니트(52)는 진동 모터(53)에 의하여 진동하는 프레임(54)을 포함한다. 프레임(54)의 내주면에는 경사로(54a)가 형성된다. 경사로(54a)는 프레임(54)의 바닥에서부터 배출구(54b)까지 형성된다. 강섬유(30)는 프레임(54)이 진동되면 경사로(54a)를 따라 상부로 이동된 후 배출구(54b)를 통하여 이송관(57)으로 배출된다. 도면에서 화살표는 강섬유(30)가 이동되는 경로를 나타낸다.

에어 컴프레셔(59)는 압축공기를 이송관(57) 내부로 공급한다. 강섬유(30)는 압축공기에 의하여 이송관(57)을 따라 이동된 후, 몰드(10) 내부로 투입된다.

그러면, 본 발명에 따라 제조된 콘크리트관과 기존의 철근 콘크리트관의 강도를 비교해 보기로 한다.

(실시예 1)

아래의 표 4는 내경이 400mm인 소형 콘크리트관을 제조하기 위한 배합표이다. 한편, 본 명세서에서, '기존 배합'은 강섬유를 사용하지 않은 경우를 나타낸다.

아래의 표 5는 상기 배합에 따라 제조된 콘크리트관의 외압강도를 나타낸다.

표 5에 나타난 바와 같이, 제1,2 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트관 즉, 강섬유(30)를 포함한 콘크리트관은 14일 양생 강도가 균열강도 기준(5,500kgf/2.5m)와 파괴강도 기준(8,250kgf/2.5m)을 모두 만족함을 알 수 있다. 이에 비하여, 기존 배합(비교예 1-1)의 경우에는 균열강도 기준과 파괴강도 기준을 만족시키지 못함을 알 수 있다.

(실시예 2)

아래의 표 6은 내경이 600mm인 중형 콘크리트관을 제조하기 위한 배합표이다.

아래의 표 7은 상기 배합에 따라 제조된 콘크리트관의 외압강도를 나타낸다.

표 7에 나타난 바와 같이, 제1,2 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트관 즉, 강섬유(30)를 포함한 콘크리트관은 14일 양생 강도가 균열강도 기준(7,500kgf/2.5m)와 파괴강도 기준(11,250kgf/2.5m)을 모두 만족함을 알 수 있다. 이에 비하여, 기존 배합(비교예 2-1)의 경우에는 균열강도 기준과 파괴강도 기준을 만족시키지 못함을 알 수 있다.

(실시예 3)

아래의 표 8은 내경이 1000mm인 대형 콘크리트관을 제조하기 위한 배합표이다.

아래의 표 9는 상기 배합에 따라 제조된 콘크리트관의 외압강도를 나타낸다.

표 9에 나타난 바와 같이, 제1,2 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트관 즉, 강섬유(30)를 포함한 콘크리트관은 14일 양생 강도가 균열강도 기준(10,500kgf/2.5m)와 파괴강도 기준(15,750kgf/2.5m)을 모두 만족함을 알 수 있다. 이에 비하여, 기존 배합(비교예 3-1)의 경우에는 균열강도 기준과 파괴강도 기준을 만족시키지 못함을 알 수 있다.

본 발명에 따른 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법은 원심 성형법으로 콘크리트관을 제조하는 경우에 철근과 함께 강섬유가 포함되도록 하여 콘크리트관의 강도 특히, 관 내부 쪽의 강도를 증가시킬 수 있다.

Claims

(a) 강섬유, 시멘트, 모래, 자갈 및, 물을 믹서기에 투입하여 제1 콘크리트 조성물을 제조하는 단계; 및

(b) 제1 콘크리트 조성물을 몰드에 투입하고 원심 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 강섬유는 수용성 접착제에 의하여 소정 개수씩 결합된 상태로 믹서기에 투입되는 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 콘크리트 조성물의 슬럼프는 8cm 이하이고, 물/시멘트 비(W/C)는 40% 이하인 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.
(a') 시멘트, 모래, 자갈 및, 물을 믹서기에 투입하여 제2 콘크리트 조성물을 제조하는 단계; 및

(b') 몰드를 회전시키면서 제2 콘크리트 조성물을 몰드에 투입한 후, 강섬유를 몰드에 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 (b') 단계는,

강섬유를 투입한 후에는 투입 전보다 빠른 속도로 몰드를 회전시켜 강섬유가 관 내면으로부터 3-5mm 사이에 분포되도록 하는 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 강섬유는 압축공기에 의하여 이송되어 관 내부에 뿌려지는 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 강섬유는 개개의 강섬유가 낱개로 분리된 상태로 관 내부에 뿌려지는 것을 특징으로 하는 강섬유를 포함하는 원심력 콘크리트관 제조 방법.