KR20120001584A - 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르 - Google Patents

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가부시키가이샤 비루도란도
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Abstract

본 발명은 압축 강도와 인장(引張) 강도를 상승적(相乘的)으로 향상시키고, 양호한 보수(補修) 강도를 기대할 수 있는 분사용(spraying) 섬유 강화 시멘트 모르타르를 제공한다.
물 결합재비(Water-Binder Ratio)(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성(低流動性) 시멘트 모르타르(8) 중에 낱개의 단섬유(短纖維)(5a) 또는/및 단섬유를 수속(收束)하여 이루어지는 수속 섬유(6)를 배합하고, 또한 시멘트 모르타르 중에 기포제(起泡劑)를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포(發泡)에 의해 시멘트 모르타르의 유동성을 높여 상기 섬유의 분산을 촉진하고, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)의 분사에 의해 시멘트 모르타르 중의 기포(氣泡)를 방산(放散)하는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르이다.

Description

분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르{FIBER-REINFORCED CEMENT MORTAR FOR SPRAYING}
본 발명은, 시멘트 모르타르 중에 보강(補强) 섬유를 배합하여 이루어지는 분사용(spraying) 섬유 강화 시멘트 모르타르에 관한 것이다.
통상, 시멘트 모르타르에 폴리에틸렌, 비닐론 등으로 이루어지는 보강 섬유를 배합한 섬유 강화 시멘트 모르타르는, 인장(引張) 강도에 있어서 상당한 정도의 개선을 볼 수 있다.
통상, 시멘트 모르타르의 물 결합재비(Water-Binder Ratio)(W/B%)가 40~60%의 부가수(富加水)인데 대하여, 상기 물 결합재비(W/B%)를 15~25%의 빈가수(貧加水)로 하여 시멘트 모르타르를 치밀하게 한 초고강도 시멘트 모르타르는, 압축 강도에 있어서 상당한 정도의 개선을 볼 수 있다.
상기한 바와 같이, 시멘트 모르타르 중에 보강 섬유를 배합함으로써, 시멘트 모르타르의 인장 강도를 대폭 향상시키는 것이 실증되어 있다. 다른 한편, 빈가수로 하여 시멘트 모르타르를 치밀하게 함으로써, 시멘트 모르타르의 압축 강도를 현저하게 향상시킬 수 있는 실증되어 있다.
그러나, 물 결합재비(W/B%)가 15~25%인 저유동성(低流動性)의 시멘트 모르타르(상기 초고강도 시멘트 모르타르)에서는, 상기 보강 섬유가 균일하게 분산되어 있지 않아, 섬유를 배합하여 인장 강도를 높이는 효과를 얻는 것이 곤란하였다.
한편, 물 결합재비(W/B%)가 40~60%인 고유동성의 보통 시멘트 모르타르에서는, 상기 보강 섬유의 균일한 분산은 가능하지만, 보강 섬유 배합에 의한 효과가 대폭 저하된다.
본 발명은 상기 저유동성의 초고강도 시멘트 모르타르를 기재(基材)로서 사용하면서, 초고강도 시멘트 모르타르 중에 대한 보강 섬유의 균일한 배합을 가능하게 하고, 초고강도 시멘트 모르타르가 가지는 압축 강도와 섬유 강화 시멘트 모르타르가 가지는 인장 강도를 상승적(相乘的)으로 향상시킨 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 물 결합재비(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성 시멘트 모르타르 중에 낱개의 단섬유(短纖維) 또는/및 단섬유를 수속(收束)하여 이루어지는 수속 섬유를 배합하고, 또한 시멘트 모르타르 중에 기포제(起泡劑)를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포(發泡)에 의해 시멘트 모르타르의 유동성을 높여 상기 섬유의 분산을 촉진하고, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르의 분사에 의해 시멘트 모르타르 중의 기포를 방산(放散)한다.
구체예로서, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르의 반죽 시의, 기포제 혼입에 의한 기포(氣泡)를 포함한 공기량을 체적비 15~30%로 하고, 상기 공기량을 공기압으로 분사할 때의 충격으로 감소시켜 체적비를 10% 이하로 한다.
낱개의 단섬유와 수속 섬유의 상대 배합비(중량비)는 1~6(낱개의 단섬유): 1~6(수속 섬유)의 범위에서 선택한다. 바람직한 상대 배합비는 대략 1:1이다.
또한, 바람직한 예시로서, 상기 시멘트 모르타르는,
물 300~400kg/㎥
시멘트 800~1600kg/㎥
실리카 흄(silica fume) 50~350kg/㎥
세골재(細骨材)
[최대 입경(粒徑)이 1mm 이하] 100~500kg/㎥
고성능 AE 감수제(減水劑) 또는 고성능 감수제 시멘트 중량의 5% 이하
의 배합으로 이루어지는 저유동성 시멘트 모르타르에 대하여,
낱개의 단섬유 또는/및 수속 섬유 5~40kg/㎥
기포제[분체(粉體)로 하여] 0.2~1kg/㎥
을 배합한다.
또한, 바람직한 예시로서 상기 낱개의 단섬유는,
길이 6~12mm
직경 0.006~0.05mm
인장 강도 2.0GPa 이상
의 조건을 구비하는 것을 사용한다.
또한, 바람직한 예시로서 상기 수속 섬유는,
길이 6~25mm
직경 0.5~3mm
인장 강도 2.0GPa 이상
의 조건을 구비하는 것을 사용한다.
본 발명은 물 결합재비(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성의 시멘트 모르타르(초고강도 시멘트 모르타르) 중에 기포제를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포에 의해 시멘트 모르타르의 유동성을 높여 상기 섬유의 분산을 촉진하여, 상기 섬유 배합에 의한 인장 강도 향상을 도모하면서, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르의 분사에 의해 시멘트 모르타르 중의 기포를 방산하여, 시멘트 모르타르 전체를 치밀화하는 것에 의해 압축 강도 향상을 도모하여, 초고강도 시멘트 모르타르가 가지는 압축 강도와 섬유 강화 시멘트 모르타르가 가지는 인장 강도를 상승적으로 향상시킨 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르를 제공할 수 있다.
상기 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르는, 철근 콘크리트와 같은 정도 또는 그 이상의 비교할 수 없는 보수 강도를 기대할 수 있어, 교량이나 농업용 수로(水路) 등의 콘크리트 구축물의 보수에 사용하는 분사용 시멘트 모르타르로서 적합한 재료이다.
도 1은, 본 발명에 관한 저유동성 시멘트 모르타르(초고강도 시멘트 모르타르)를 기재로 하는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르의 인장 시험 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는, 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르의 공시체(供試體)의 인장 시험의 결과와, 비교예로서 섬유 강화 폴리머 시멘트 모르타르(기재로서 보통 시멘트 모르타르를 사용)의 공시체의 인장 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a는, 배근(配筋)한 섬유 강화 폴리머 시멘트 모르타르(기재로서 보통 시멘트 모르타르를 사용)로 이루어지는 공시체를 재하(載荷;loading) 시험에 의해 손상시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 3b는, 상기 손상된 공시체를 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르에 의해 분사하여 보수한 공시체를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A)는 본 발명과의 비교예를 나타낸 것으로서, 배근한 섬유 강화 폴리머 시멘트 모르타르(기재로서 보통 시멘트 모르타르를 사용)로 이루어지는 공시체의 재하 시험의 결과를 나타낸 그래프, 도 4의 (B)는 손상된 부분을 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르에 의해 분사하여 보수한 도 3b에 나타낸 공시체의 재하 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (A)는 저유동성 시멘트 모르타르 중에 낱개의 상태로 배합하는 단섬유의 확대 측면도, 도 5의 (B)는 시멘트 모르타르 중에 수속 상태로 배합하는 수속 섬유의 확대 측면도, 도 5의 (C)는 수속 섬유를 파형(波形)으로 형성한 파형 수속 섬유의 확대 측면도, 도 5의 (D)는 수속 섬유의 길이 방향의 국부(局部)에 1개소 또는 복수 개소의 가압 융착부(融着部)를 형성하고 수속 상태로 한 수속 섬유의 확대 측면도이다.
도 6은, 저유동성 시멘트 모르타르 중에 낱개의 단섬유와 수속 섬유를 배합한 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르를 모시적(模視的)으로 나타낸 확대 단면도이다.
도 7은, 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르의 분사 장치를 개략적으로 나타낸 설명도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도 1 내지 도 7를 참조하여 설명한다.
본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 물 결합재비(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성의 시멘트 모르타르(초고강도 시멘트 모르타르)(8) 중에 보강 섬유로서 낱개의 단섬유(短纖維)(5a)와, 단섬유(5b)를 수속하여 이루어지는 수속 섬유(6)의 양쪽을 배합하거나, 또는 구체적으로는 도시하지 않지만, 상기 시멘트 모르타르(8) 중에 상기 단섬유(5a)와 상기 수속 섬유(6) 중 한쪽을 배합한다.
구체적으로는 상기 저유동성의 시멘트 모르타르(8) 중에 기포제를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포로 발생한 기포(9)에 의해 시멘트 모르타르(8)의 유동성을 높여 상기 섬유(5a, 6)의 분산을 촉진하여, 상기 섬유(5a, 6)가 경단형으로 엉키는 현상을 방지하여, 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)를 얻는다.
본 발명은 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)의 분사에 의해 시멘트 모르타르(10) 중의 기포(9)를 방산함으로써, 초고강도 시멘트 모르타르가 가지는 압축 강도와 섬유 강화 시멘트 모르타르가 가지는 인장 강도를 상승적으로 향상시킨 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르의 제공을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르는, 바람직한 예시로서,
물 300~400kg/㎥
시멘트(포틀랜드 시멘트) 800~1600kg/㎥
실리카 흄 50~350kg/㎥
규사(珪砂) 등의 세골재
(최대 입경이 1mm 이하) 100~500kg/㎥
고성능 AE 감수제
또는 고성능 감수제 시멘트 중량의 5% 이하
의 배합으로 이루어지는 상기 저유동성 시멘트 모르타르(8)에 대하여,
낱개의 단섬유(5a) 또는/및 수속 섬유(6) 5~40kg/㎥
기포제(분체로 하여) 0.2~1kg/㎥
을 배합하여, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)로 한다. 그리고, 본 발명은 상기 저유동성 시멘트 모르타르(8)에 배합되는 물, 시멘트(포틀랜드 시멘트), 실리카 흄, 규사 등의 세골재, 고성능 AE 감수제 또는 고성능 감수제와 상기 낱개의 단섬유(5a) 또는/및 수속 섬유(6), 기포제를 함께 배합하는 경우를 배제하지 않는다.
본 발명은 물 결합재비(W/B%)를 15~25%의 빈가수로 하여 저유동성으로 한 상기 시멘트 모르타르(8)에 상기 배합 범위에서 기포제를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포에 의해 시멘트 모르타르(8)의 유동성을 높여 상기 낱개의 단섬유(5a) 또는/및 수속 섬유(6)의 분산을 촉진하여, 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)로 한다. 여기서, 물 결합재비(W/B%)란, 물(고성능 AE 감수제, 고성능 감수제 등의 액체를 포함함)과 고체[분체]의 결합재, 예를 들면, 상기 배합 중, 시멘트, 실리카 흄 등과의 비율을 말한다.
상기 낱개의 단섬유(5a) 또는/및 수속 섬유(6)는 상기 배합 범위에서 상기 저유동성 시멘트 모르타르(8)[섬유(5a, 6) 이외의 모든 배합재를 포함하는 모르타르] 중에 체적비로 1~3% 배합한다. 바람직한 배합량은 2~3%이다.
또한, 상기 기포제는 상기 배합량의 범위에서 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)의 반죽 시의 공기량이 체적비로 15~30%로 되도록 배합한다. 그리고, 상기 기포제는 물 결합재비(W/B%)에 대한 영향을 고려하여 분체로 하여 배합하는 것이 바람직하다.
상기 기포제는 상기한 보강 섬유(5a, 6)의 분산성에만 기여하는 것이 아니라, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)의 반죽 시의 공기량을 증대시켜 체적을 증가시키는 것에 의해, 분사성도 양호하게 한다.
상기 보강 섬유로서의 단섬유(5a, 5b)와 결속 섬유(7)는, 폴리에틸렌 섬유, 비닐론 섬유 외에, 카본 섬유, 아라미드(aramid) 섬유, 자일론(zylon) 섬유, 다이니마(dyneema) 섬유가 사용된다.
상기 다이니마는 일본 도요 방적 가부시키가이샤(일본 오사카시 기타구 도우지마하마 2쵸메 2반 8고)의 상표이며, 이 다이니마는 초고분자량 폴리에틸렌으로 되어 있어, 초고강력, 고탄성율을 가지고, 가볍고, 내피로성(耐疲勞性)과 내충격성과 내광성(耐光性) 등이 우수하여 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르에 배합하는 보강 섬유로서 적합하다.
또한, 상기 자일론은 일본 도요 방적 가부시키가이샤의 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유의 상표이며, 상기 섬유는 폴리벤조아졸계 폴리머이며, 강직하고 극히 직선성이 높은 분자 구조를 가지는 섬유이며, 인장 강도, 내충격 특성과 내광성 등이 우수하여, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르에 배합하는 보강 섬유로서 적합한 재료이다.
상기 폴리에틸렌 섬유, 비닐론 섬유 외에, 카본 섬유, 아라미드 섬유, 자일론 섬유, 다이니마 섬유 등의 섬유는 서로 조합시켜 사용할 수 있다.
도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 상기 낱개의 단섬유(5a)의 길이 L1은 6~12mm, 그 직경 R1은 0.006~0.05mm의 범위에서 각각 선택한다.
한편, 상기 수속 섬유(6)의 길이 L2는 6~25mm, 직경 R2는 0.5~3mm의 범위에서 선택하고, 수속 섬유(6)를 형성하는 단섬유(5b)의 직경은 0.006~0.05mm, 그 개수는 200~5000개의 범위에서 선택한다. 상기 직경 R2는 단섬유(5b)의 개수에 따라 정해진다.
또한, 상기 낱개의 단섬유(5a)와 수속 섬유(6)의 양쪽을 배합하는 경우에는, 낱개의 단섬유(5a)와 수속 섬유(6)의 상대 길이는 대략 1:1~4로 되도록 상기 길이의 범위에서 선택한다. 바람직하게는 섬유 길이 9mm의 낱개의 단섬유(5a)를 선택할 때, 12mm의 수속 섬유(6)를 선택하고, 마찬가지로 섬유 길이 12mm의 낱개의 단섬유(5a)를 선택할 때, 15mm의 수속 섬유(6)를 선택하도록, 상대 길이가 짧은 단섬유(5a)와 상기 단섬유(5a)보다 상대 길이가 긴 수속 섬유(6)를 혼합하여 저유동성 시멘트 모르타르(8) 중에 배합한다.
보다 바람직하게는, 수속 섬유(6)의 길이가 단섬유(5a)의 길이에 대해 2~5mm정도 긴 것을 사용하여, 단섬유(5a)의 파단(破斷) 후의 균열의 확대에 대한 내력(耐力)을 발휘하게 한다.
상기 낱개의 단섬유(5a)와 수속 섬유(6)의 상대 배합비(중량비)는 1~6:1~6의 범위에서 선택한다. 바람직한 상대 배합비는 대략 1:1이다.
도 5의 (B)는 상기 수속 섬유(6)의 수속 수단을 예시하고 있고, 도시한 바와 같이 여러 개의 단직형(短直形)의 단섬유(5b)를 직선으로 혼합하여 다발로 하거나, 또는 꼬아서 다발로 하여, 상기 다발의 주위면에 결속 섬유(7)를 스파이럴형으로 권취하여 융착함으로써 수속 섬유(6)를 형성한다.
또한, 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 상기 수속 섬유(6)를 파형으로 형성한 파형 수속 섬유(6)를 사용하여 저유동성 시멘트 모르타르(8)와의 결합 효과를 향상시킬 수 있다.
또는, 도 5의 (D)에 나타낸 바와 같이, 수속 섬유(6)의 길이 방향의 국부에, 1개소 또는 복수 개소의 가압 융착부(1b)를 형성하여 수속 상태로 한 수속 섬유(6)를 사용한다.
본 발명은 도 5의 (C)에 나타낸 파형 수속 섬유(6)에 상기 가압 융착부(1b)를 형성한 예를 포함한다.
상기 가압 융착부(1b)를 형성하여 수속 상태로 한 수속 섬유(6)는 양단에서의 처리성이 양호하며, 이 처리에 의해 저유동성 시멘트 모르타르(8)와의 결합 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 균열이 생기는데 따른 인장력이 융착부를 통하여 모든 단섬유(5b)에 가해져, 모든 단섬유(5b)를 인장 항력(抗力) 섬유로서 기여하게 할 수 있다.
상기 스파이럴형으로 권취한 결속 섬유(7)와 낱개의 단섬유(5a)와 수속 섬유(6)를 형성하는 단섬유(5b)는, 같은 재질로 같은 직경 0.006~0.05mm의 섬유를 사용한다. 단, 본 발명은 결속(結束) 섬유(7)와 낱개의 단섬유(5a)와 수속 섬유(6)를 형성하는 단섬유(5b)의 각각을 상이한 재질, 상이한 직경의 것으로 구성하는 경우를 포함한다.
본 발명은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 물 결합재비(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성 시멘트 모르타르(8) 중에 낱개의 단섬유(5a) 또는/및 수속 섬유(6)를 배합하고, 또한 시멘트 모르타르(8) 중에 기포제를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포에 의해 시멘트 모르타르(8)의 유동성을 높여 상기 섬유(5a, 6)의 분산을 촉진하고, 믹서(15) 내에서 혼련하고, 교반하여 양(兩) 섬유(5a, 6)를 균일하게 분산하게 한다.
또한, 상기 교반 후의 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)를 압송(押送) 펌프(16)의 호퍼(16a) 내에 투입하고, 상기 압송 펌프(16)에 의해 분사 노즐(17)에 압송하고 압축 공기(18)에 의해 가압하여 보수 대상물 P에 분사한다. 이 분사에 의해 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)가 보수 대상물 P에 충돌하고, 그 충격으로 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10) 중의 기포(9)를 방산한다.
상기 분사 시의 충격에 의해 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10) 중의 기포(9)를 포함한 공기량을 감소시켜 시멘트 모르타르를 치밀하게 하여 압축 강도의 향상을 도모한다. 이로써, 초고강도 시멘트 모르타르가 가지는 압축 강도와 섬유 강화 시멘트 모르타르가 가지는 인장 강도를 상승적으로 향상시킨 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르의 제공을 달성할 수 있다. 그리고, 상기 공기량은 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)의 반죽 시에는 체적비를 15~30%로 하고, 분사 시의 충격으로 감소시킨 후에는 체적비를 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
인장 강도에 관한 시험으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기한 바람직한 예시에 따라 배합한 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르로 덤벨형(dumbbell type) 공시체(1)를 형성하고, 상기 공시체(1)의 양단을 클램프(C)에 의해 파지하고, 화살표로 나타낸 인장 응력(2)에 대한 소경(小經)의 신장부(1a)의 균열(3)에서 변형의 발생 상황, 파괴에 이르는 관계를 시험한 결과, 도 2의 그래프에 나타낸 바와 같이, 인장 응력이 4N/㎟ 정도에 도달했을 때, 표층(表層)에 미세한 균열(3)(0.05~0.1mm 이하)이 발생하고, 5N/㎟ 정도의 인장 응력이 가해져 변형량 3% 정도의 성장이 생기기까지, 표층부의 미세한 균열(3)의 발생이 반복되어, 상기 변형의 발생으로부터 상기 미세한 균열(3)이 확대되어 파괴에 이르는 시간을 하기의 비교예에 비해 대폭 지연시키는 것이 증명되었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 비교예로서 섬유 강화 폴리머 시멘트 모르타르(기재로서 보통 시멘트 모르타르를 사용)로 이루어지는 덤벨형 공시체(1)를 형성하고, 상기 공시체(1)의 양단을 클램프(C)에 의해 파지하고, 화살표로 나타낸 인장 응력(2)에 대한 소경의 신장부(1a)의 균열(3)에서 변형의 발생 상황, 파괴에 이르는 관계를 시험한 결과, 도 2의 그래프에 나타낸 바와 같이, 인장 응력이 3.5N/㎟ 정도에 도달했을 때, 표층에 얕고 미세한 균열(3)가 발생하고, 4N/㎟ 정도의 인장 응력이 가해져 변형량이 대략 1.5%를 넘어서는 정도의 신장에 의해 파괴에 이르는 것이 증명되었다.
즉, 비교예의 인장 응력에 대한 파괴에 이르는 변형량이 1.5%를 넘어서는 정도인데 대하여, 본 발명의 실시예의 경우에는 그 변형량이 3% 정도로 향상되고, 변형이 발생하여 파괴에 이르는 시간을 대폭 지연시켜, 철근 콘크리트에 비교될만한 인장 강도를 가지는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르인 것이 증명되었다.
본 발명은 저유동성 시멘트 모르타르(8) 중에 보강 섬유로서 배합한 낱개의 단섬유(5a) 또는/및 수속 섬유(6)에 의해, 미세한 균열(3)이 생기고 나서 파괴에 이르기까지의 신장(伸長), 즉 강도에 영향이 적은, 얕고 미세한 균열(3)의 발생을 유지하는 신장 길이를 대폭 증대하여, 보강 철근을 배근하지 않고 교량의 상판이나 교각(철근 콘크리트)과 같은 정도의 인장 강도를 얻을 수 있어, 보강에 제공하는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르로서 극히 유효하다.
또한, 압축 강도에 관한 시험에 관하여는, 구체적으로는 도시하지 않지만, 지진 등에 의한 재해 시의 조기 복구를 상정(想定)하고, 재령(材齡) 7일[양생(養生) 기간 7일]에 압축 강도를 측정한 바, 80N/㎟ 이상으로, 대단한 압축 강도를 가지는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르인 것이 증명되었다.
또한, 보수 효과에 관한 재하 시험으로서, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 배근한 섬유 강화 폴리머 시멘트 모르타르(기재로서 보통 시멘트 모르타르를 사용)로 형성한 I형 공시체(11)의 상부 플랜지체(11b)에 대하여 기둥체(11a)에 손상을 주기 위한 1차 재하를 행하고, 상기 1차 재하에 의한 손상된 부분(12)의 표층 콘크리트를 제거하고, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 상기한 바람직한 예시에 따라 배합한 본 발명에 관한 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르로 분사하여 보수한 I형 공시체(11)의 상부 플랜지체(11b)에 대하여 재령 7일(양생 기간 7일)에 2차 재하를 행하고, 1차, 2차 재하에서의 상기 기둥체(11a)의 수평 변위를 측정하였다. 그리고, 도 3 중의 부호 11c는 철근을 나타내고 있다.
상기 1차, 2차 재하는 축력(軸力)을 일정하게 한 정적(靜的) 플러스 마이너스 교번(交番) 재하이며, 즉 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, I형 공시체(11)의 상부 플랜지(11b)에 대하여 연직(鉛直) 방향으로 축력(13)을 일정하게 하여 재하하고, 수평 방향에 있어서는 화살표로 나타낸 플러스 방향의 재하(14A)와 마이너스 방향의 재하(14B)를 교호(交互)로 행하였다.
상기 1차 재하, 즉 손상을 주기 위한 재하는, 상기 플러스 방향 재하(14A)와 마이너스 방향 재하(14B)를 기둥체(11a)의 항복(降伏) 변위(δy)까지는 수평 변위가 2.5mm 단위로 증가하도록 재하를 행하고, 1δy 이후는 8δy까지 δy 단위로 증가하도록 재하를 행하고, 8δy 이후는 2δy 단위로 증가하도록 재하를 행하였다. 또한, 상기 2차 재하, 즉 보수 후의 재하는, 상기 플러스 방향 재하(14A)와 마이너스 방향 재하(14B)를 기둥체(11a)의 항복 변위(δy)까지는 수평 변위가 2.5mm 단위로 증가하도록 재하를 행하고, 1δy 이후는 6δy까지 δy 단위로 증가하도록 재하를 행하고, 6δy 이후는 2δy 단위로 증가하도록 재하를 행하였다.
상기 1차, 2차 재하에 의한 수평 변위의 변화, 파괴에 이르는 관계를 시험한 결과, 도 4의 (A)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 손상을 주기 위한 재하 시의 그래프(1차 재하 시의 그래프)에서는 6δy[그래프 중, 좌우단의 정점(頂点)으로부터 4개째의 정점]까지 최대 하중이 180kN 정도를 계속 유지하고, 8δy(그래프 중, 좌우단의 정점으로부터 3개째의 정점)로 하중이 급격히 저하되어 12δy(그래프 중, 좌우단의 정점)에서 종국(終局)에 이르는 것이 증명되었다.
또한, 도 4의 (B)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 보수 후의 그래프(2차 재하 시의 그래프)에서는 4δy(그래프 중, 좌우단의 정점으로부터 9개째의 정점)까지 하중이 증가하고, 그 후 14δy(그래프 중, 좌우단의 정점으로부터 3개째의 정점)까지 최대 하중이 200kN 정도를 계속 유지하고, 16δy(그래프 중, 좌우단의 정점으로부터 2개째의 정점)에서 하중이 급격히 저하되어 18δy(그래프 중, 좌우단의 정점)에서 종국에 이르는 것이 증명되었다.
즉, 손상을 주기 위한 재하 시의 그래프(1차 재하 시의 그래프)에서는 최대 하중 180kN 정도인 동시에, 12δy에서 종국에 이른 것에 대하여, 본 발명의 실시예의 경우에는 최대 하중이 200kN 정도, 종국 변위가 18δy로서, 종래의 철근 콘크리트(상기 배근한 섬유 강화 폴리머 시멘트 모르타르) 이상의 압축 강도와 인장 강도를 가지는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르인 것이 증명되었다.
본 발명은 상기 저유동성 시멘트 모르타르(8)에 스티렌부타디엔수지계, 폴리 아크릴산에스테르수지계(아크릴수지계), 에틸렌아세트산비닐수지계, 아세트산비닐·베오바(VeoVa)수지계 등으로 이루어지는 폴리머 수지의 유동재(流動材)를 배합한 경우를 포함한다.
즉, 상기한 저유동성 시멘트 모르타르(8)에 상기 폴리머 수지를 배합하여 폴리머 시멘트 모르타르로 한 경우를 포함한다. 상기 폴리머 수지를 배합하는 경우에는, 그 배합량은 50~150kg/㎥로 한다.
이상, 하한값과 상한값 사이를 「~」로 나타낸 수치 범위는, 상기 하한값과 상한값 사이의 모든 수치[정수값(整數値)과 소수값(小數値)]를 나타낸 것이다. 청구항의 기재에 있어서도 마찬가지이다.
1: 덤벨형 공시체, 1a: 소경의 신장부, 1b: 가압 융착부, 2: 인장 응력, 3: 미세한 균열, 5a: 낱개의 단섬유, 5b: 수속 섬유를 형성하는 단섬유, 6: 수속 섬유, 7: 결속 섬유, 8: 시멘트 모르타르, 9: 기포, 10: 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르, 11: I형 공시체, 11a: 기둥체, 11b: 상부 플랜지, 11c: 철근, 12: 손상된 부분, 13: 축력, 14A: 플러스 방향 재하, 14B: 마이너스 방향 재하, 15: 믹서, 16: 압송 펌프, 16a: 호퍼, 17: 분사 노즐, 18: 압축 공기, C: 클램프, P: 보수 대상물

Claims (6)

  1. 물 결합재비(Water-Binder Ratio)(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성(低流動性) 시멘트 모르타르 중에 낱개의 단섬유(短纖維) 또는/및 단섬유를 수속(收束)하여 이루어지는 수속 섬유를 배합하고, 또한 시멘트 모르타르 중에 기포제(起泡劑)를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포(發泡)에 의해 시멘트 모르타르의 유동성을 높여 상기 섬유의 분산을 촉진하고, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르의 분사에 의해 시멘트 모르타르 중의 기포(氣泡)를 방산(放散)하는, 분사용(spraying) 섬유 강화 시멘트 모르타르.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르의 반죽 시의 공기량을 체적비 15~30%로 하고, 상기 공기량을 분사 시의 충격으로 감소시켜 체적비를 10% 이하로 하는, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 낱개의 단섬유와 상기 수속 섬유를 1~6:1~6의 비율로 배합한, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    물 300~400kg/㎥
    시멘트 800~1600kg/㎥
    실리카 흄(silica fume) 50~350kg/㎥
    세골재(細骨材)
    [최대 입경(粒徑)이 1mm 이하] 100~500kg/㎥
    고성능 AE 감수제(減水劑)
    또는 고성능 감수제 시멘트 중량의 5% 이하
    의 배합으로 이루어지는 상기 저유동성 시멘트 모르타르에 대하여,
    낱개의 단섬유 또는/및 수속 섬유 5~40kg/㎥
    기포제[분체(粉體)로 하여] 0.2~1kg/㎥
    을 배합한, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 낱개의 단섬유는,
    길이 6~12mm
    직경 0.006~0.05mm
    인장(引張) 강도 2.0GPa 이상
    인, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수속 섬유는,
    길이 6~25mm
    직경 0.5~3mm
    인장 강도 2.0GPa 이상
    인, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르.
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