KR20150107910A - 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물은 시멘트 및 골재를 포함하고, 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사(撚絲)로 이루어진 폐어망을 일정한 크기로 절단한 섬유 보강재를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하는 경우 콘크리트에 대한 보강효과가 우수하여 상기 섬유를 포함하는 콘크리트의 압축강도와 인장강도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 강도가 보강된 콘크리트를 사용하여 구조물의 안정성을 높이고. 그 활용범위를 더 넓게 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유에 의하는 경우 일종의 폐기물로 구별되는 폐어망을 비교적 간단한 방법에 따라 효과적으로 재활용할 수 있는 장점이 있다.

Description

폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법{REINFORCING CONCRETE COMPOSITION COMPRISING FIBER USING BY WASTE FISH NET FOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 콘크리트에 대한 보강 효과가 우수하고, 용융 및 사출 등 재성형의 과정 없이 비교적 간단한 공정으로 폐어망을 재활용할 수 있는 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 건축산업의 발전으로 콘크리트에 요구되는 성질이 다양한 요구됨에 따라, 콘크리트의 기초물성 및 경화 후의 압축강도 등에 대한 성능 면에서 상당한 발전을 이루고 있으나, 콘크리트는 강도발현에 시간이 소요되고, 인장에는 약한 취성적 성질과, 타설 초기 소성수축 균열이 발생하는 등의 문제점이 존재한다. 이러한 균열은 내구성의 저하와 외관의 손상은 물론, 균열로 인해 철근이 대기나 습기에 노출될 경우, 부식이 발생하여 심각한 구조적 문제를 야기할 수도 있다.
이와 같은 콘크리트 구조물에 발생하는 균열요인은 크게 4 가지로 재료요인, 시공요인, 구조요인, 그리고 환경요인으로 분류할 수 있는데, 그 중 재료요인과 시공요인의 복합성에 의해 타설 초기에 발생하는 소성수축 균열은 건조되지 않은 내부 콘크리트의 구속으로 표면에 인장응력이 발생하게 되고, 콘크리트의 초기 인장강도를 초과하게 될 경우 균열발생과 함께, 콘크리트의 내구성을 저하시키는 등 하자의 요인으로 작용하게 된다.
이에 대한 대체방법으로, 기존에는 콘크리트에 와이어 매쉬(wire mesh)를 혼입하여 시공하고 있으나, 최근에 철근 등 강재의 원가 급상승으로 인한 시공원가의 상승, 와이어 매쉬를 혼입하였을 때의 보강효과에 대한 검증불명확, 와이어 매쉬의 시공곤란부위의 존재, 공기지연 등의 문제가 있다.
이에 따라, 최근에는 와이어 매쉬 대신 섬유를 첨가하여 콘크리트의 역학적 성질을 개선, 보강하기 위해서 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 콘크리트에 분산시켜 넣은 섬유보강 콘크리트(Fiber reinforced concrete: 이하 FRC)가 많이 사용되는 추세이며, 시공의 편리성, 경제성 등의 장점으로 최근 많이 사용되는 추세에 있다. 그러나, 섬유의 종류, 형태 및 혼입률에 따라 섬유 뭉침(Fiber Ball) 현상으로 인한 분산력 문제점이 발생하고, 시멘트 페이스트와의 접착력이 부족하여 강도 감소를 초래하며, 마감시 헤어의 노출 등으로 인한 표면마감 곤란, 슬럼프 감소로 인한 워커빌리티(workability) 저하 문제가 발생하며, 또한, 균열 저항성 등의 역학적 성능 효과 차이가 있는 바, 그 용도에 따라 최적화된 섬유의 선정 및 혼입률의 결정해야 하는 문제가 있다.
이 외에 보강섬유로서 폴리프로필렌 섬유, 강섬유, 나일론 섬유 등의 인공섬유가 많이 사용되고 있는데, 최근 환경문제가 대두됨에 따라 자연적으로 생산이 가능한 천연섬유를 사용한 섬유보강 콘크리트에 대한 연구가 진행되고 있으나, 보강효과가 떨어진다는 단점이 있다.
한편, 종래 폐어망에 대한 재활용 기술을 보면, 열가소성 플라스틱 등의 산업폐기물과 함께 파쇄한 뒤 용융시켜 연신 및 냉각하여 섬유형태로 만들어내는 것으로 재활용 공정에서 오염이 발생할 뿐만 아니라 재활용 비용이 비싸고, 종래의 섬유 보강재의 재료에 단순히 폐플라스틱 재료를 혼합하는 정도에 그치는 것이어서 상기 폐어망 등의 재활용 방법으로는 한계가 있어 왔다.
이에 최근 환경문제에 중요성을 고려하고 폐어망 또는 폐섬유를 비교적 간단한 공정으로 재활용하여 폐기물을 줄이면서도, 콘크리트에 대한 보강효과가 우수한 섬유 보강재를 개발하게 되었다.
이에 관한 선행기술을 보면, 선행기술 1(KR 10-2004-0101776 A, 공개번호: 2004년12월03일)은 폐플라스틱을 파쇄한 뒤 용융한 이후에 재성형 과정을 거쳐 복합재료를 이용한 콘크리트용 섬유의 제조방법에 관한 것으로 그 공정이 복잡하고, 실질적으로 종래의 콘크리트 강화용 합성섬유의 재료의 일부를 폐플라스틱으로 치환하여 사용하는 것에 불과하다는 점에서 폐플라스틱을 재활용 하여 사용하게 하는데 한계가 있다.
선행기술2(KR 10-2014-0010652 A, 공개일자: 2014년01월27일)는 천연섬유를 사용한 콘크리트 보강 섬유에 관한 것으로 이는 합성섬유에 비하여 콘크리트에 대한 보강효과가 상대적으로 낮고 폐기물에 대한 재활용 방안으로 활용하기 어렵다는 단점이 있다.
이에 본 발명은 폐어망을 비교적 간단한 방법으로 재활용하는 방안을 연구하였고, 상기 폐어망을 콘크리트 보강재로 활용하는 방안을 착안하였다. 이를 기초로 콘크리트에 대한 보강 효과가 우수한 본 발명을 완성하게 되었다.
KR 10-2004-0101776 A KR 10-2014-0010652 A
본 발명의 목적은 폐어망을 재활용하여 콘크리트에 대한 보강효과가 우수한 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폐어망의 재활용은 비교적 그 공정이 간단한 것으로 재활용성을 높일 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물은 시멘트 및 골재를 포함하고, 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사(撚絲)로 이루어진 폐어망을 일정한 크기로 절단한 섬유 보강재를 포함하는 것이다.
상기 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리아미드(polyamide)계 합성섬유, 폴리에틸렌 프탈레이트(Polyethylene phthalate)계 합성섬유, 아크릴로 나이트릴 뷰타다이엔스타이렌 코폴리머(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)계 합성섬유, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 섬유 보강재는 1이상의 매듭을 포함하는 것일 수 있다.
상기 연사는 직경이 0.1 내지 3mm인 것일 수 있다.
상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물은 상기 시멘트는 100 중량부로 포함되고, 상기 시멘트에 대하여 상기 골재가 200 내지 1200 중량부 및 상기 섬유 보강재가 1 내지 15 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
상기 섬유 보강재는 1개의 절단된 폐어망의 연사에 1개의 다른 폐어망의 1개의 매듭으로 연결된 제1 매듭형태의 섬유 보강재, 1개의 절단된 폐어망의 연사에 2개의 다른 폐어망의 연사가 2개의 매듭으로 연결된 제2 매듭형태의 섬유 보강재, 1개의 절단된 폐어망의 연사에 2개의 다른 폐어망의 연사가 2개의 매듭으로 연결되고 상기 2개의 다른 폐어망의 연사가 또 다른 폐어망의 연사에 2개의 매듭으로 연결되는 제3 매듭형태의 섬유 보강재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 구조물은 상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물을 이용한 제조된 것이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법은 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사로 이루어진 폐어망을 수거하여 폐어망의 염분을 제거하고, 건조하는 세척 및 건조단계; 상기 세척 및 건조단계를 거친 폐어망을 일정한 크기로 절단하여 섬유 보강재를 제조하는 섬유 보강재 형성단계 및 상기 섬유 보강재 형성단계에 따라 제조된 섬유 보강재를 골재 및 시멘트를 포함하는 콘크리트 조성물과 혼합하여 교반하는 콘크리트 혼합교반 단계를 포함하는 것이다.
상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리아미드(polyamide)계 합성섬유, 폴리에틸렌 프탈레이트(Polyethylene phthalate)계 합성섬유, 아크릴로 나이트릴 뷰타다이엔스타이렌 코폴리머(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)계 합성섬유, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 연사는 직경이 0.1 내지 3mm인 것이고, 상기 섬유 보강재는 1이상의 매듭을 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물은 시멘트 및 골재를 포함하고, 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사(撚絲)로 이루어진 폐어망을 일정한 크기로 절단한 섬유 보강재를 포함하는 것이다.
본 발명 명세서 전체에서 기재하는 골재는 하천, 산림, 공유수면 기타 지상, 지하 등에 부존되어 있는 암석, 모래 또는 자갈로서 건설공사의 기초 재료로 쓰이는 것을 모두 포함하며, 시멘트와 결합할 수 있는 비금속물질을 모두 포함하는 것으로 보통골재 및 경량골재 등을 모두 포함하는 것으로 본다.
상기 섬유가닥은 상기 폐어망을 구성하는 연사를 이루는 섬유의 구성으로, 상기 연사는 상기 2이상의 섬유가닥이 밧줄처럼 서로 꼬여진 형태로 구성된다. 상기 섬유가닥은 무기섬유 및 유기섬유를 모두 포함하며, 어망의 연사를 구성하는데 사용될 수 있는 모든 종류의 섬유가 포함되는 것으로 본다.
상기 연사는 연속된 섬유의 실 또는 2이상의 실을 합하여 꼬여진 형태의 실을 의미하는데, 본 발명에서는 상기 폐어망의 망을 구성을 하는 실 또는 줄의 단위의 구성의 의미를 포함하는 것으로 본다.
폐어망은 일반적으로 물고기를 잡는데 사용하는 어망이 본래의 목적에 따른 역할을 다하고, 물리적으로 또는 경제적으로 그 수명 또는 기대수명을 다한 것을 의미하는데, 본 발명의 명세서 전체에 걸쳐 기재된 폐어망은 상기 폐어망의 의미를 포함할 뿐만 아니라 상기 연사로 이루어진 어망 및 그물망을 모두 포함하며, 상기 폐어망은 어망의 일부분이 파손된 것을 포함하는 의미로 정의한다.
바람직하게는 상기 폐어망은 어망 교체주기에 이른 어망 또는 어망이 사용된 지 6개월 이상 지난 것을 포함하는 것으로 본다.
일반적인 어망의 경우 교체주기가 6월 이상이 되는데, 상기 기간 이상으로 사용된 폐어망은 바닷속에 있으면서 사용되지 않은 새어망에 비하여 상기 연사가 느슨해지고, 상기 어망이 꺼내지는 과정에서 가해지는 물리적 힘과 물 밖에서 주어지는 자외선에 의해 상기 연사를 이루는 섬유가닥 간의 길이 차이가 생기면서 상기 연사가 미세하게 벌어지는 부분이 생기게 된다. 또한 사용과정에서 가해지는 물리적 힘에 의해 상기 연사를 이루는 섬유가닥에 미세한 스크래치가 발생할 수 있다. 이에 폐어망은 사용한지 6월이 지난 어망이어야 하며, 바람직하게는 사용한지 12개월 이상 지난 것이 좋다.
따라서 상기 폐어망을 섬유 보강재로 사용하는 경우 사용하지 않은 새어망에 비하여 상기 미세하기 벌어진 부분에 의해 일반적인 섬유 보강재에 비하여 시멘트 조성물과 맞닿는 표면적이 넓어지기 때문에 콘트리트에 대한 보강 효과가 매우 우수할 수 있다. 또한 상기 연사를 이루는 섬유가닥의 미세한 스크래치 역시 보강재의 표면적을 넓히는 역할을 함으로서 상기 폐어망을 섬유 보강재로 사용하는 콘크리트에 대한 보강성을 향상시킬 수 있다.
상기 일정한 크기의 절단은 콘크리트에 대한 시멘트 조성물에 따라 달라질 수 있으며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 모든 범위 절단방법과 정할 수 있는 일정한 크기의 범위를 포함한다고 본다.
바람직하게는 상기 절단 크기는 4 내지 6cm인 것일 수 있다. 2 이상의 절단된 연사가 매듭을 형성하는 경우 상기 절단 크기는 긴 연사를 기준으로 상기 범위에 속하는 것일 수 있다. 상기 절단 크기가 4cm 미만인 경우 지지하는 면이 짧아 콘크리트에 대한 보강효과가 저하되며, 상대적으로 짧은 섬유 보강재가 뭉칠 수 있어 고른 분산을 위해 작업성이 저하되는 문제가 있고, 6cm를 초과하는 경우 상대적으로 큰 공극을 형성할 수 있어 보강효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 섬유 보강재의 분산성이 떨어지는 단점이 있다.
상기 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리아미드(polyamide)계 합성섬유, 폴리에틸렌 프탈레이트(Polyethylene phthalate)계 합성섬유, 아크릴로 나이트릴 뷰타다이엔스타이렌 코폴리머(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)계 합성섬유, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 섬유가닥을 포함하는 폐어망의 경우 상기 연사를 이루는 섬유가닥이 서로 느슨하여 콘크리트에 대한 보강효과가 더 우수할 수 있다.
상기 섬유 보강재는 1이상의 매듭을 포함하는 것일 수 있다.
상기 매듭이란 상기 연사가 묶여 맺은 자리를 의미한다. 상기 매듭은 2이상의 서로 다른 절단된 연사가 묶여있는 것일 수도 있고, 하나의 절단된 연사가 묶여 매듭을 형성하는 것일 수 있다.
또한, 상기 매듭은 임의로 형성하는 것이 아니라, 상기 폐어망은 망을 구성하기 위해 상기 연사가 묶이면서 매듭을 포함하게 되는데, 상기 매듭을 포함하는 폐어망을 절단하는 과정에서 상기 절단하는 과정을 수행하는 방법에 따라 매듭이 포함된 형태의 섬유 보강재 또는 매듭을 포함하지 않는 섬유 보강재를 제조할 수 있다.
상기 매듭이 포함된 섬유 보강재를 사용하는 경우 상기 섬유 보강재를 사용한 콘크리트 구조물에서 상기 섬유 보강재에 포함된 매듭이 상기 콘크리트를 강하게 지지할 수 있으며, 상기 콘크리트에 대하여 외력이 가해지는 경우 상기 섬유 보강재에 포함된 매듭에 의해 상기 섬유 보강재가 고정된 위치에서 이탈하지 않고 상기 콘크리트 구조물을 지지할 수 있어 상기 콘크리트에 대한 보강성이 매우 높아지는 장점을 가진다.
상기 연사는 직경이 0.1 내지 3mm인 것일 수 있다.
상기 연사 직경이 0.1mm 미만인 경우 콘크리트에 대한 보강효과가 낮아지는 문제가 있고, 상기 연사의 직경이 3mm를 초과하는 경우 콘크리트 내에 지나치게 큰 공극을 형성하여 콘크리트의 압축강도와 인장강도를 저하시키는 문제가 있다.
바람직하게는 상기 연사는 직경이 0.5 내지 2mm인 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 시멘트 조성물에 분산이 용이하며, 콘크리트에 대한 압축강도와 인장강도가 탁월하여 보강성이 매우 높다는 장점이 있다.
상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물은 상기 시멘트는 100 중량부로 포함되고, 상기 시멘트에 대하여 상기 골재가 200 내지 1200 중량부 및 상기 섬유 보강재가 1 내지 15 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
상기 골재가 200 중량부 미만으로 포함되는 경우 골재에 의한 지지효과가 약하고, 상기 골재가 1200 중량부를 초과하는 경우 상기 시멘트의 접착효과 저하에 따라 상기 섬유 보강재 사용에 따른 보강효과가 급격하게 낮아진다는 문제가 있다.
바람직하게는 상기 골재는 시멘트 100 중량부에 대하여 300 내지 500 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 골재에 의한 콘크리트의 강성이 유지되고, 상기 섬유 보강재 사용에 따른 보강효과가 우수할 수 있다.
상기 섬유 보강재가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 상기 섬유 보강재 사용에 따른 콘크리트 보강효과가 미미하며, 15 중량부 이상으로 포함하는 경우 지나치게 많은 공극이 형성되고, 상기 섬유 보강재가 이물질로 작용할 수 있어 오히려 콘크리트에 대한 보강효과가 저하된다는 문제가 있다.
바람직하게는 상기 섬유 보강재는 시멘트 100 중량부에 대하여 4 내지 8 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 섬유 보강재 사용에 따른 콘크리트에 대한 보강효과가 우수하여 이를 포함하는 콘크리트의 인장강도 및 압축강도가 향상될 수 있다.
상기 섬유 보강재는 1개의 절단된 폐어망의 연사에 1개의 다른 폐어망의 1개의 매듭으로 연결된 제1 매듭형태의 섬유 보강재, 1개의 절단된 폐어망의 연사에 2개의 다른 폐어망의 연사가 2개의 매듭으로 연결된 제2 매듭형태의 섬유 보강재, 1개의 절단된 폐어망의 연사에 2개의 다른 폐어망의 연사가 2개의 매듭으로 연결되고 상기 2개의 다른 폐어망의 연사가 또 다른 폐어망의 연사에 2개의 매듭으로 연결되는 제3 매듭형태의 섬유 보강재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 매듭형태는 절단된 하나의 연사 즉, 주연사에 하나의 다른 연사가 묶여 하나의 매듭을 형성한 것으로 상기 하나의 다른 연사는 주연사에 비하여 길이가 짧은 것일 수 있다. 이는 비대칭 십자가 모양을 형성하는 것일 수 있다.
상기 제2 매듭형태는 절단된 하나의 연사 즉, 주연사에 두 개의 서로 다른 연사가 묶여 2개의 매듭을 형성한 것으로, 상기 두 개의 서로 다른 연사는 서로 길이가 상이한 것일 수 있으며, 상기 두 개의 서로 다른 연사는 상기 주연사에 비하여 길이가 짧은 것일 수 있다.
상기 제3 매듭형태는 절단된 하나의 연사 즉, 제1 주연사에 두 개의 서로 다른 연사가 묶여 2개의 매듭을 형성하고, 상기 서로 다른 연사가 또 다른 절단된 하나의 연사 즉 제2 주연사에 각각 묶여 또 다른 2개의 매듭을 형성하는 것으로 ?(#)과 같은 모양을 이루는 것일 수 있다.
상기 제1 매듭형태, 제2 매듭형태 및 제3 매듭형태는 폐어망의 절단과정에서 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 매듭형태, 제2 매듭형태 및 제3 매듭형태가 모두 포함되는 것이 좋다. 상기 매듭형태에 따라 분류된 어느 하나의 섬유 보강재만 사용한 경우 보다 상기 제1 매듭형태, 제2 매듭형태 및 제3 매듭형태를 가지는 섬유 보강재를 혼합하여 사용하는 경우 콘크리트에 대한 보강효과가 매우 우수하고, 더 바람직하게는 제1 매듭형태, 제2 매듭형태 및 제3 매듭형태가 각 섬유 보강재의 개수 별로 4 : 1: 1 내지 3: 2: 1 비율로 포함되는 경우가 콘크리트에 대한 보강효과가 가장 우수할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 구조물은 상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물을 이용한 제조된 것이다. 상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물을 포함하는 콘크리트 구조물은 보강성 향상에 따라 다양한 분야에 활용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법은 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사로 이루어진 폐어망을 수거하여 폐어망의 염분을 제거하고, 건조하는 세척 및 건조단계; 상기 세척 및 건조단계를 거친 폐어망을 일정한 크기로 절단하여 섬유 보강재를 제조하는 섬유 보강재 형성단계 및 상기 섬유 보강재 형성단계에 따라 제조된 섬유 보강재를 골재 및 시멘트를 포함하는 콘크리트 조성물과 혼합하여 교반하는 콘크리트 혼합교반 단계를 포함하는 것이다.
상기 세척단계는 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 수거된 어망이 사용된 용도 및 어망의 종류 등을 고려하여 세척할 수 있는 모든 방법을 포함하는 것으로 본다. 상기 건조단계는 자연건조, 열풍건조에 의할 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 폐어망의 절단 방법은 콘크리트의 종류 및 시멘트 조성물의 종류 및 용도 등을 고려하여 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이용할 수 있는 절단방법과 고려할 수 있는 절단 범위를 모두 포함하는 것으로 본다.
상기 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리아미드(polyamide)계 합성섬유, 폴리에틸렌 프탈레이트(Polyethylene phthalate)계 합성섬유, 아크릴로 나이트릴 뷰타다이엔스타이렌 코폴리머(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)계 합성섬유, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 연사는 직경이 0.1 내지 3mm인 것이고, 상기 섬유 보강재는 1이상의 매듭을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유는 콘크리트에 대한 보강효과가 우수하여 상기 섬유를 포함하는 콘크리트의 압축강도와 인장강도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 강도가 보강된 콘크리트를 사용하여 구조물의 안정성을 높이고. 그 활용범위를 더 넓게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유에 의하는 경우 일종의 폐기물로 구별되는 폐어망을 비교적 간단한 방법에 따라 효과적으로 재활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사에 관한 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 일정한 크기로 절단된 폐어망에 관한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 매듭이 포함된 다양한 형태의 섬유 보강재에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 조성물의 배합 및 재료 개량과정에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 조성물의 혼합교반 과정에 관한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 조성물의 콘크리트 형성을 위한 시편 다짐형성 과정에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 조성물의 콘크리트 형성을 위한 시편 양생 과정에 관한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트에 대한 압축강도 및 인장강도 측정시험에 관한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트에 대한 압축강도 시험결과에 관한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트에 대한 항렬인장강도 시험에 관한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 실시예 및 비교예의 제조]
하기의 표 1에 나타낸 배합에 따라 하기의 도 4와 같이 시멘트 조성물을 제조하고, 하기의 도 5와 같이 상기 시멘트 조성물을 혼합 교반하여 하기의 도 6과 같이 시편다짐성형(3층 25회 다짐)한 뒤, 하기의 도 7과 같이 14일간 시편 양생과정을 거쳐 하기의 실시예 및 비교예에 따른 콘크리트를 제조하였다. 기타 구체적인 제조는 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법에 따랐다.
구분 섬유 보강재 재료투입량(kg)
단입사 부순사 시멘트 물 안료 섬유 보강재
비교예1 - 33.210 22.140 14.950 4.100 0.100 -
비교예2 새어망 섬유 보강재 33.210 22.140 14.950 4.220 0.100 0.470
실시예 폐어망 섬유 보강재 33.210 22.140 14.950 4.220 0.100 0.470
1) 단입사: 입자크기가 균일한 골재
2) 부순사: 파쇄하여 형성한 모래
3) 새어망 섬유 보강재: 사용되지 않은 어망으로, 연사 직경이 0.5mm인 것을 5cm 단위로 절단하여 사용.
4) 폐어망 섬유 보강재: 12개월 이상 사용된 어망으로, 연사 직경이 0.5mm인 것을 5cm 단위로 절단하여 사용.
[실험예:실시예 및 비교에의 강도시험]
상기 섬유 보강재의 사용에 따른 콘크리트 보강 성능을 시험하기 위해 상기 제조예에 따라 제조된 비교예 및 시험에 대하여 압축강도와 인장강도를 측정하여 하기의 표 2와 하기의 도 9 및 도 10에 나타내었다.
보강 내용 압축강도(MPa) 　항렬인장강도(MPa)
구분 투입량 1 2 평균 대비
(%)		 1 2 평균 대비
(%)
비교예1 무보강 - 18.08 14.64 16.36 100 1.58 1.74 1.66 100
비교예2 폐어망 보강 8kg/㎥ 19.21 21.50 20.35 124.0 1.95 1.89 1.92 115.6
실시예 폐어망 보강 8kg/㎥ 20.29 22.88 21.59 132.0 2.04 1.99 2.02 121.4
위 표 2와 도 9 및 10을 참조하면, 본 발명에 따른 섬유 보강재를 사용한 경우 압축강도는 보강 전 일반 콘크리트에 비하여 132.0% 증진되었고, 인장강도 역시 일반콘크리트에 대비하여 121.4%가 증진된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물을 사용하는 경우 콘크리트에 대한 보강효과를 높일 수 있다는 것이 확인되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 시멘트 및 골재를 포함하고,
    2 이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사(撚絲)로 이루어진 폐어망을 일정한 크기로 절단한 섬유 보강재를 포함하는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리아미드(polyamide)계 합성섬유, 폴리에틸렌 프탈레이트(Polyethylene phthalate)계 합성섬유, 아크릴로 나이트릴 뷰타다이엔스타이렌 코폴리머(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)계 합성섬유, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는 1이상의 매듭을 포함하는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연사는 직경이 0.1 내지 3mm인 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 시멘트는 100 중량부로 포함되고,
    상기 시멘트에 대하여 상기 골재가 200 내지 1200 중량부 및
    상기 섬유 보강재가 1 내지 15 중량부로 포함되는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는
    1개의 절단된 폐어망의 연사에 1개의 다른 폐어망의 1개의 매듭으로 연결된 제1 매듭형태의 섬유 보강재,
    1개의 절단된 폐어망의 연사에 2개의 다른 폐어망의 연사가 2개의 매듭으로 연결된 제2 매듭형태의 섬유 보강재,
    1개의 절단된 폐어망의 연사에 2개의 다른 폐어망의 연사가 2개의 매듭으로 연결되고 상기 2개의 다른 폐어망의 연사가 또다른 폐어망의 연사에 2개의 매듭으로 연결되는 제3 매듭형태의 섬유 보강재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물.
  7. 제 1항에 따른 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물을 이용한 제조된 폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 구조물.
  8. 2이상의 섬유가닥이 꼬여있는 연사로 이루어진 폐어망을 수거하여 폐어망의 염분을 제거하고, 건조하는 세척 및 건조단계;
    상기 세척 및 건조단계를 거친 폐어망을 일정한 크기로 절단하여 섬유 보강재를 제조하는 섬유 보강재 형성단계 및
    상기 섬유 보강재 형성단계에 따라 제조된 섬유 보강재를 골재 및 시멘트를 포함하는 콘크리트 조성물과 혼합하여 교반하는 콘크리트 혼합교반 단계를 포함하는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 섬유가닥은 폴리에틸렌(polyethylene)계 합성섬유, 폴리프로필렌(polypropylene)계 합성섬유, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)계 합성섬유, 폴리스틸렌(polystyrene)계 합성섬유, 폴리아미드(polyamide)계 합성섬유, 폴리에틸렌 프탈레이트(Polyethylene phthalate)계 합성섬유, 아크릴로 나이트릴 뷰타다이엔스타이렌 코폴리머(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)계 합성섬유, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)계 합성섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것이고,
    상기 연사는 직경이 0.1 내지 3mm인 것이고,
    상기 섬유 보강재는 1이상의 매듭을 포함하는 것인
    폐어망을 이용한 콘크리트 보강용 섬유를 포함하는 콘크리트 조성물의 제조방법.
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