KR20160144058A - Ultra-high performance concrete for mixing micro basalt fiber and macro steel fiber, and manufacturing method for the same - Google Patents

Ultra-high performance concrete for mixing micro basalt fiber and macro steel fiber, and manufacturing method for the same Download PDF

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고경택
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Abstract

Provided are ultra-high performance concrete (UHPC) for mixing a micro basalt fiber and a macro steel fiber, and a manufacturing method thereof, capable of increasing initial crack strength and bending tensile strength by mixing the micro basalt fiber and the macro steel fiber into a binder during manufacture of the UHPC, and economically manufacturing the UHPC by mixing, not only the steel fiber, the steel fiber and the micro basalt fiber cheaper than the steel fiber together into the binder during the manufacture of the UHPC. The UHPC for mixing the micro basalt fiber and the macro steel fiber includes: a binder; the micro basalt fiber; the macro steel fiber; coarse aggregate; fine aggregate; water; and a superplasticizer.

Description

마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 및 그 제조 방법 {ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE FOR MIXING MICRO BASALT FIBER AND MACRO STEEL FIBER, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an ultra high performance concrete incorporating a micro-basalt fiber and a macro steel fiber, and a method of manufacturing the ultra high performance concrete.
본 발명은 초고성능 콘크리트에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 초고성능 콘크리트(Ultra-High Performance Concrete: UHPC)의 제조시 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시키도록 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber)와 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber)를 결합재(Binder)에 혼입시키는 초고성능 콘크리트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high performance concrete, and more particularly, to a method of manufacturing an ultra-high performance concrete (UHPC) The present invention relates to an ultra high performance concrete in which a steel fiber (Macro Steel Fiber) is incorporated into a binder and a manufacturing method thereof.
건설기술이 발전하면서 구조물도 점차 고층화, 대형화, 특수화되고 있으며, 최근에는 초고층 건축물 및 장대교량 등에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 따라 콘크리트도 고강도 콘크리트 분야에서 콘크리트 구조물의 자중경감이나 부재단면을 축소시켜 유효공간을 더욱 확보하기 위해 초고강도 분야 및 초고성능 분야로 진화하고 있다.With the development of construction technology, structures are gradually becoming higher, larger, and specialized. In recent years, interest in high-rise buildings and long bridges has been rising. As a result, concrete has evolved into ultra high strength and ultra high performance areas in order to reduce the weight of the concrete structure or to reduce the member cross section in the high strength concrete field to further secure the effective space.
일반적으로, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트는 압축강도 80MPa 이상의 콘크리트를 의미하며, 구조물 경간의 장대화, 수직부재 단면의 축소, 내구성 증진, 공기단축 등 여러 가지 장점으로 인해 초고층 건물 및 장대교량에 적용되는 사례가 증가할 것으로 전망된다.In general, ultra-high-strength concrete or ultra-high-performance concrete means concrete with a compressive strength of 80 MPa or more, and is applied to skyscraper buildings and bridge bridges due to various advantages such as long-term conversation of structure span, reduction of vertical member section, improvement of durability, Is expected to increase.
이러한 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트는 압축강도를 높이기 위해서 배합설계시 시멘트 또는 시멘트와 광물질 혼화재로 구성된 결합재의 사용량인 단위 시멘트량을 높이고, 단위수량을 대폭 낮추어 낮은 물-결합재비(W/B)로 구성하여 일정의 잔골재율(S/a)로 구성된 잔골재와 굵은골재를 혼합하고, 이를 비빌 수 있는 장치인 믹서기를 사용하여 제조한다. 이때, 낮은 물-결합재비(W/B)에서는 이들 재료 상호간에 잘 비벼지지 않기 때문에 고성능 감수제를 사용하여 시공시에 콘크리트 타설에 필요한 유동성을 확보하고 있는데, 이러한 고성능 감수제는 주로 폴리카본산계가 쓰이고 있다.In order to increase the compressive strength of such ultra high strength concrete or ultra high performance concrete, it is necessary to increase the amount of unit cement, which is the amount of binder composed of cement or cement and mineral admixture, And a fine aggregate composed of a certain amount of fine aggregate (S / a) and a coarse aggregate are mixed and manufactured using a mixer, which is a comparable device. At this time, since these materials do not rub against each other at a low water-binding ratio (W / B), a high performance water reducing agent is used to secure the fluidity required for concrete pouring at the time of construction. Such a high- have.
이때, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 필요한 유동성은 다짐이 필요 없거나 다짐을 거의 하지 않아도 철근 등이 배근된 거푸집 내에 치밀하게 충전되도록 높은 유동성과 간극투과성을 갖고, 또한, 유동 중에 재료의 분리가 발생하지 않고 필요한 균질성이 확보되는 고유동 콘크리트의 기준에 맞춰지고 있다.At this time, the required fluidity of the ultra-high-strength concrete or ultra-high-performance concrete has high fluidity and clear permeability so that the reinforcing bars and the like can be densely packed in the formwork without compaction or compaction, And the required homogeneity is ensured.
여기서, 고유동 콘크리트란 자기충전형 고유동 콘크리트라고도 하며, 대단히 높은 유동성을 가진 콘크리트를 의미하는 것으로, 통상 슬럼프 플로우(Slump Flow) 600㎜ 내외를 기준으로 그 이상의 슬럼프 플로우를 갖는 콘크리트를 고유동 콘크리트라고 하는데, 이러한 기술을 접목시켜 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트를 제조하고 있다.Here, the high-flowable concrete is also referred to as a self-filled high-flowable concrete and means a concrete having a very high flowability. The concrete having a slump flow higher than that of a slump flow of about 600 mm is referred to as a high- This technology is combined with ultra-high-strength concrete or ultra-high-performance concrete is manufactured.
이러한 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트는 단순히 압축강도뿐만 아니라 유동성 및 내구성을 향상시키기 위해 시멘트만을 사용하기 보다는 실리카 퓸, 고로슬래그, 플라이애시, 석회석 미분말 등의 광물질 혼화재를 적절히 선택하여 시멘트와 적절한 비율로 결합재를 구성하여 단위 시멘트량을 정하고 있는데, 이러한 결합재의 구성 방법과 제조 방법은 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트에 있어 매우 중요하다.In order to improve not only the compressive strength but also the fluidity and the durability, the ultra high strength concrete or the ultra high performance concrete is suitably selected as the mineral admixture such as the silica fume, the blast furnace slag, the fly ash and the limestone fine powder, The amount of unit cement is determined by composing the binder. The method and the manufacturing method of the binder are very important for ultra high strength concrete or ultra high performance concrete.
예를 들면, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 구성 방법은 시멘트에 실리카 퓸, 고로슬래그 미분말, 플라이애시, 석회석 미분말 등의 광물질들을 시멘트와 한 가지 광물질 재료를 혼합한 이성분계 또는 두 가지 종류의 재료를 혼합하는 삼성분계 등 광물질 재료를 시멘트에 1~3가지를 일정한 비율로 혼합하는 방법이 일반적이다.For example, the method of constructing ultrahigh-strength concrete or ultra-high-performance concrete is to mix minerals such as silica fume, blast furnace slag, fly ash, and limestone fine powder into cement with a binary or a mixture of two mineral materials And a ternary system in which a mixture of tungsten and tungsten is mixed with cement at a certain ratio.
이러한 방법은 시멘트의 수화에 의해 생기는 수산화칼슘과 광물질 혼화재가 서서히 반응하여 불용성화합물을 만드는 포졸란 반응에 기초한 것으로, 이러한 재료를 사용한 콘크리트는 워커빌리티 증가, 블리딩 감소, 장기강도 발현 우수, 수화열 감소 등의 장점을 갖는다고 일반적으로 알려져 있다.This method is based on the pozzolanic reaction that slowly reacts with calcium hydroxide and mineral admixture caused by hydration of cement to form insoluble compounds. Concrete using these materials has advantages such as increased workability, bleeding reduction, long-term strength development, Is generally known to have.
또한, 고로슬래그 미분말, 플라이애시, 석회석 미분말 등의 입자를 더 작게 분쇄시켜 이들의 분말도를 높여 포졸란 반응성을 증가시키는 방법도 많이 사용하고 있다. In addition, methods such as blast furnace slag fine powder, fly ash, and limestone fine powder are further pulverized to increase their powder degree to increase the pozzolanic reactivity.
그러나 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 결합재를 시멘트만 사용할 경우, 재령 28일에서 압축강도가 거의 발현되는 것에 비해서, 시멘트와 광물질 혼화재를 함께 사용하게 되면 재령 28일 이후인 장기 재령으로 갈수록 강도가 증진되며, 약 90일 이후에나 계획한 압축강도가 발현되는 것으로 알려지고 있다.However, when cement alone is used as a binder for ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete, the compressive strength is almost expressed at 28 days of age, and when the cement and mineral admixture are used together, And it is known that the projected compressive strength appears after about 90 days.
그러므로 사용 혼화재의 종류에 따라서 강도발현 시기는 차이가 나게 되며, 2가지 이상의 광물질 혼화재를 함께 사용할 경우, 사용한 광물질 혼화재의 특성에 따라 강도발현에 관한 문제는 더욱 심각해질 수 있다.Therefore, depending on the kind of the admixture used, the timing of the manifestation of the strength differs. When two or more mineral admixtures are used together, the problem of the strength development may become more serious depending on the characteristics of the mineral admixture used.
또한, 광물질 혼화재를 사용한 경우, 강도가 증진되는 현상을 장기 재령에 대한 포졸란 반응에 기초하기 때문에 콘크리트 양생에 더욱 신경을 써야 하므로 건설현장에서는 압축강도 이력관리가 상당히 어려워진다는 문제점이 발생한다.In addition, when a mineral admixture is used, since the phenomenon that the strength is enhanced is based on the pozzolanic reaction to the long-term age, it is necessary to pay more attention to concrete curing.
한편, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 제조 방법은 콘크리트 1㎥을 만드는데 필요한 단위수량을 약 140~160㎏/㎥로 정하고 물-결합재비를 약 15~30중량%가 되도록 단위시멘트량을 조절하고, 잔골재율을 30~50중량%로 하여 5㎜이하의 강모래 또는 부순 모래를 잔골재로 사용하고, 5~25㎜의 강자갈 또는 쇄석골재를 굵은골재로 구성하여 일정의 유동성(통상 슬럼프 플로우 600mm 내외)을 확보하기 위해 폴리카본산계 고성능 감수제를 적정비율로 혼합하여 제조하는 것이 일반적이라 할 수 있다.Meanwhile, the method of manufacturing ultra-high-strength concrete or ultra-high-performance concrete is such that the unit water amount required to make 1 m 3 of concrete is set to about 140 to 160 kg / m 3 and the unit cement amount is adjusted so that the water- , A fine aggregate of 5 to 25 mm is formed of coarse aggregate by using steel sand or crushed sand of 5 mm or less as a fine aggregate with a fine aggregate ratio of 30 to 50% by weight and a constant fluidity (usually about 600 mm ) Based on the total amount of the polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent in an appropriate ratio.
그러나 이러한 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 제조 방법은 배합에서 물-결합재비가 매우 낮기 때문에 고성능 감수제의 사용량이 크게 증가할 수밖에 없으며 고성능 감수제를 다량으로 사용하게 되면 콘크리트 내부의 공기량이 증가, 응결과 강도발현의 지연 및 제조원가 상승 등의 문제점이 있다.However, since the water-binder ratio of the ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete is very low, the use amount of the high performance reducing agent is inevitably increased. When the high performance reducing agent is used in a large amount, the air amount in the concrete is increased, There are problems such as delay in expression and increase in manufacturing cost.
물론, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 내구성을 향상시키기 위해, 구체적으로는 동결융해에 대한 저항성을 갖기 위해 1㎥의 콘크리트 내부에 4.5중량% 이상의 공기량을 연행하도록 콘크리트 배합 설계를 권장하고 있다.Of course, in order to improve the durability of ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete, concretely, concrete formulation design is recommended to carry out air amount of 4.5 wt% or more inside 1m3 of concrete in order to have resistance to freezing and thawing.
한편, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트에 관한 종래 기술로서는, 대한민국 등록특허번호 제10-878551호, 제10-874584호, 제10-867250호, 제10-686350호를 통해 시멘트에 실리카 퓸, 고로슬래그 미분말, 무수석고를 적정 비율로 혼합한 결합재를 낮은 물-결합재의 비로 배합한 초고강도 콘크리트용 결합재 조성물이 공개된 바 있고, 대한민국 등록특허번호 제10-622048호를 통해서는 실리카 퓸 대신 메타카올린을 사용한 고강도 시멘트 조성물이 공개된 바 있으며, 대한민국 등록특허번호 제10-873514호를 통해서는 충전재로서 규사를 사용한 초고강도 콘크리트용 결합재가 공개된 바 있다.On the other hand, as a conventional technology relating to ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete, there has been proposed a method in which cement is added with silica fume, blast furnace Slag fine powder and anhydrous gypsum in a suitable ratio, and a low water-binder ratio. In Korean Registered Patent No. 10-622048, there has been disclosed a composite composition for metakaolin Has been disclosed in Korean Patent No. 10-873514, and a binder for ultrahigh strength concrete using silica sand as a filler has been disclosed in Korean Registered Patent No. 10-873514.
이와 같은 종래의 기술에 따른 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트 관련 기술은 주로 실리카 퓸과 같이 우수한 포졸란 반응 재료를 사용하여 압축강도의 발현 수준을 증대시키는 방식이다. 그러나 실리카 퓸 등의 포졸란 반응 재료는 콘크리트의 유동성을 저하시키는 요인이 되기 때문에 실리카 퓸 등의 재료 사용량을 증가시키기에는 제약이 있다.The conventional technology related to ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete is a method of increasing the level of compressive strength by using excellent pozzolanic reaction material such as silica fume. However, pozzolanic reaction materials such as silica fume have a limitation in increasing the amount of materials such as silica fume because they cause a decrease in the fluidity of the concrete.
구체적으로, 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트는 미세한 분말의 결합재를 다량으로 사용하고, 물-결합재비는 0.3 이하로 매우 낮다는 특징이 있다. 이로 인해 콘크리트의 점성(Viscosity)이 증가하여 콘크리트의 유동성(Liquidity)이 감소하므로 작업성(Workability)이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 콘크리트 작업성 저하의 문제점을 해결하기 위해 고성능 감수제를 다량으로 사용하여 작업성을 확보할 수 있지만 제조비용이 급격히 상승되는 원인이 된다. 또한, 최근 고성능 감수제 기술이 급격하게 발전하고 있고, 이에 따라 초고강도 콘크리트 또는 초고성능 콘크리트의 제조가 간편해지고 있으나, 고성능 감수제의 다량 사용은 제조비용의 상승뿐만 아니라 응결 지연 등의 문제점도 갖고 있다.Specifically, ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete is characterized by using a large amount of binder of fine powder and a very low water-binding ratio of 0.3 or less. As a result, the viscosity of the concrete is increased, and the fluidity of the concrete is decreased, resulting in a problem that the workability is lowered. In order to solve such a problem of deterioration in workability of concrete, a high-performance water reducing agent can be used in a large amount to ensure workability, but the manufacturing cost is increased rapidly. In addition, recently, high-performance water reducing agent technology has been rapidly developed, and thus, the production of ultrahigh strength concrete or ultra high performance concrete has been simplified. However, a large amount of high performance water reducing agent has problems such as not only an increase in manufacturing cost but also a delay in congealing.
한편, 최근 범지구적으로 도시화와 더불어 자연재해의 크기 및 횟수가 증가함에 따라 전통적 건설재료인 보통 콘크리트의 성능을 개선한 초고성능 콘크리트(Ultra-High Performance Concrete: UHPC)에 대한 개발 및 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, development and related researches on Ultra-High Performance Concrete (UHPC), which improves the performance of ordinary concrete, which is a traditional construction material, have been actively pursued as the size and frequency of natural disasters have increased along with urbanization It is progressing.
이러한 초고성능 콘크리트(UHPC)는 150 MPa 이상의 압축강도를 나타내고, 섬유(Fiber) 혼입을 통해 취성적인 거동이 나타나지 않게 하며, 특별한 골재를 사용하면서 높은 결합재 함유량을 갖는 콘크리트로 정의하고 있다.This ultra high performance concrete (UHPC) has a compressive strength of 150 MPa or more and is defined as concrete having a high binder content while using special aggregate so that brittle behavior does not appear through the incorporation of fiber.
또한, 이러한 초고성능 콘크리트(UHPC)는 매우 낮은 물/결합재비(W/B), 예를 들면, 0.3 이하의 물/결합재비(W/B)를 갖고, 최밀충전 이론에 근거하여 배합 설계하고 있으며, 또한, 고성능 감수제를 사용하여 우수한 유변학적 특성을 갖는다.This ultra high performance concrete (UHPC) also has a very low water / binder ratio (W / B), for example, a water / binder ratio (W / B) of 0.3 or less, And has excellent rheological properties using a high performance water reducing agent.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1134459호에는 "마이크로 섬유와 매크로 섬유를 이용한 콘크리트 포장체 제조방법, 이를 이용한 콘크리트 포장체 및 콘크리트 포장 시공방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.On the other hand, as a prior art, Korean Patent No. 10-1134459 discloses an invention entitled " Method for manufacturing concrete pavement using microfibers and macro fibers, concrete pavement using the same and concrete pavement construction method ".
이러한 초고성능 콘크리트(UHPC)에 주로 사용되는 섬유는 직경 0.2㎜의 직선형 강섬유이기 때문에 매크로 섬유(Macro Fiber)와 마이크로 섬유(Micro Fiber)의 혼입에 의한 인장성능 향상 효과는 다소 차이가 있을 것으로 판단되지만, 현재까지 이러한 초고성능 콘크리트(UHPC)에 매크로 섬유와 마이크로 섬유를 혼입한 연구는 미흡한 실정이다.Since the fibers mainly used for ultra high performance concrete (UHPC) are straight steel fibers having a diameter of 0.2 mm, it is considered that the improvement effect of tensile performance due to the incorporation of macro fiber and micro fiber is somewhat different So far, studies on the incorporation of macro fiber and micro fiber into ultra high performance concrete (UHPC) have been insufficient.
대한민국 등록특허번호 제10-1134459호(출원일: 2009년 12월 10일), 발명의 명칭: "마이크로 섬유와 매크로 섬유를 이용한 콘크리트 포장체 제조방법, 이를 이용한 콘크리트 포장체 및 콘크리트 포장 시공방법"Korean Patent No. 10-1134459 filed on Dec. 10, 2009, entitled "Method of manufacturing concrete pavement using microfiber and macro fiber, method of constructing concrete pavement and concrete pavement using the same, 대한민국 등록특허번호 제10-686350호(출원일: 2005년 11월 28일), 발명의 명칭: "초고강도 콘크리트 조성물"Korean Patent No. 10-686350 filed on November 28, 2005, entitled "Ultra High Strength Concrete Composition" 대한민국 등록특허번호 제10-698759호(출원일: 2006년 8월 24일), 발명의 명칭: "초고강도 콘크리트용 시멘트 결합재 조성물 및 그 제조방법"Korean Patent No. 10-698759 filed on August 24, 2006, entitled "Cement Binder Composition for Ultrahigh Strength Concrete and Method for Manufacturing the Same" 대한민국 등록특허번호 제10-873514호(출원일: 2007년 9월 3일), 발명의 명칭: "초고강도 콘크리트용 결합재 및 이를 이용한 콘크리트의 제조방법"Korean Patent No. 10-873514 filed on Sep. 3, 2007, entitled "Binder for Ultrahigh Strength Concrete and Method of Making Concrete Using the Same" 대한민국 등록특허번호 제10-927377호(출원일: 2008년 6월 9일), 발명의 명칭: "고성능 콘크리트의 제조방법"Korean Patent No. 10-927377 filed on June 9, 2008, entitled "Method for producing high performance concrete"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 초고성능 콘크리트(Ultra-High Performance Concrete: UHPC)의 제조시 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber)와 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber)를 결합재(Binder)에 혼입시킴으로써 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있는, 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing ultra-high performance concrete (UHPC) by mixing micro basalt fiber and macro steel fiber with a binder The present invention is to provide an ultrahigh performance concrete containing micro-basalt fiber and macro-steel fiber, which can increase the initial crack strength and flexural tensile strength by incorporating the micro-basalt fiber and the macro steel fiber into a binder.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 고성능 콘크리트(UHPC)의 제조시 강섬유만을 결합재(Binder)에 혼입시키지 않고, 강섬유에 비해 저렴한 마이크로 현무암 섬유를 함께 혼입함으로써 경제적으로 고성능 콘크리트(UHPC)를 제조할 수 있는, 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high performance concrete (UHPC) economically by incorporating low cost micro basalt fiber together with a steel fiber in a high performance concrete (UHPC) without incorporating only a steel fiber into a binder The present invention relates to an ultra high performance concrete containing micro-basalt fiber and macro-steel fiber, and a manufacturing method thereof.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트는, 시멘트 및 플라이애시가 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트를 100중량부로 하여 22~35중량부의 플라이애시가 혼합된 결합재(B); 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 1~5중량부의 마이크로 현무암 섬유; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 1~5중량부의 매크로 강섬유; 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 65~85중량부의 굵은골재; 전체 골재(잔골재+굵은골재) 체적에 대한 잔골재의 체적비인 잔골재율(S/a)이 0.4보다 작도록 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 45~55중량부의 잔골재; 물-결합재의 비(W/B)가 0.3 이하가 되도록 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 40~60중량부의 물(W); 및 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 4~7중량부의 고성능 감수제를 포함하되, 상기 마이크로 현무암 섬유 및 상기 매크로 강섬유는 1:1 내지 1:3의 혼합비로 상기 결합재(B)에 혼입되는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above technical object, the ultra high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to the present invention is formed by mixing cement and fly ash, A binder (B) mixed with negative fly ash; 1 to 5 parts by weight of micro basalt fiber based on 100 parts by weight of cement; 1 to 5 parts by weight of macro-steel fiber based on 100 parts by weight of cement; 65 to 85 parts by weight of coarse aggregate based on 100 parts by weight of cement; 45 to 55 parts by weight of fine aggregate based on 100 parts by weight of cement so that the fine aggregate ratio (S / a), which is the volume ratio of fine aggregate to total aggregate (fine aggregate + coarse aggregate) volume, is smaller than 0.4; 40 to 60 parts by weight of water (W) based on 100 parts by weight of the cement so that the ratio (W / B) of the water-binder is 0.3 or less; And 4 to 7 parts by weight of a high-performance water reducing agent based on 100 parts by weight of cement, wherein the micro-basalt fiber and the macro-steel fiber are mixed in the binder (B) at a mixing ratio of 1: 1 to 1: 3 do.
여기서, 상기 마이크로 현무암 섬유는 직경이 0.05㎜ 이하이고 길이가 15㎜㎜ 이하이며, 상기 매크로 강섬유는 황동 코팅된 직선형 섬유로서 직경이 0.2㎜ 이상이고 길이가 20㎜~30㎜인 것이 바람직하다.Preferably, the micro-basalt fiber has a diameter of 0.05 mm or less and a length of 15 mm or less, and the macro-steel fiber is a brass-coated straight fiber having a diameter of 0.2 mm or more and a length of 20 mm to 30 mm.
여기서, 상기 마이크로 현무암 섬유는 인장강도가 2,500 MPa이고, 길이 탄성률(Young's Modulus)이 90 GPa이며, 밀도가 2.46g/㎤로서, 콘크리트의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있다.Here, the micro-basalt fiber has a tensile strength of 2,500 MPa, a Young's Modulus of 90 GPa, and a density of 2.46 g / cm 3, which can increase the initial crack strength and flexural tensile strength of the concrete.
여기서, 상기 잔골재율(S/a)은 콘크리트의 유동성을 결정하며, 상기 고성능 감수제의 사용량을 감소시키도록 0.4(40%)보다 작은 것을 특징으로 한다.Here, the fine aggregate ratio (S / a) is determined to determine the flowability of the concrete and is less than 0.4 (40%) so as to reduce the amount of the high-performance water reducing agent used.
여기서, 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계를 사용하며, 상기 고성능 감수제의 양은 유동성에 따라 조절될 수 있다.Here, the high performance water reducing agent uses a polycarboxylic acid system, and the amount of the high performance water reducing agent can be adjusted according to the fluidity.
여기서, 상기 결합재(B)는 상기 시멘트 및 플라이애시에 실리카 퓸 및 고로슬래그 미분말이 추가로 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트를 100중량부로 하여, 6~20중량부의 실리카 퓸, 22~35중량부의 고로슬래그 미분말 및 22~35중량부의 플라이애시가 혼합된 것을 특징으로 한다.The binder (B) is formed by additionally mixing silica fume and blast furnace slag fine powder in the cement and fly ash. The cement is blended with 6 to 20 parts by weight of silica fume, 22 to 35 parts by weight of blast furnace Slag fine powder and 22 to 35 parts by weight of fly ash.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법은, a) 초고성능 콘크리트의 단위수량에 대응하여 시멘트를 100중량부로 하여 40~60중량부의 물(W)을 준비하는 단계; b) 시멘트를 100중량부로 하여, 22~35중량부의 플라이애시가 혼합된 결합재(B)를 준비하는 단계; c) 시멘트를 100중량부로 하여 1~5중량부의 마이크로 현무암 섬유 및 1~5중량부의 매크로 강섬유를 혼입하는 단계; d) 물-결합재의 비(W/B)가 0.3 이하가 되도록 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 40~60중량부의 물(W)을 배합하는 단계; e) 상기 시멘트를 100중량부로 하여 4~7중량부의 고성능 감수제를 배합하여 배합수를 준비하는 단계; f) 잔골재율(S/a)이 0.4보다 작도록 상기 시멘트를 100중량부로 하여 45~55중량부의 잔골재 및 65~85중량부의 굵은골재를 선별하는 단계; 및 g) 상기 결합재, 마이크로 현무암 섬유, 매크로 강섬유, 잔골재, 굵은골재 및 배합수를 혼합하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 c) 단계의 마이크로 현무암 섬유 및 상기 매크로 강섬유는 1:1 내지 1:3의 혼합비로 상기 결합재(B)에 혼입되는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultra high performance concrete comprising micro-basalt fiber and macro steel fiber according to the present invention, comprising the steps of: a) Preparing 40 to 60 parts by weight of water (W); b) preparing a binder (B) having 22 to 35 parts by weight of fly ash mixed with 100 parts by weight of cement; c) mixing 1 to 5 parts by weight of micro basalt fiber and 1 to 5 parts by weight of macro steel fiber with 100 parts by weight of cement; d) mixing 40 to 60 parts by weight of water (W) based on 100 parts by weight of the cement so that the ratio (W / B) of the water-binding material is 0.3 or less; e) preparing a mixed water by mixing 4 to 7 parts by weight of a high-performance water reducing agent with 100 parts by weight of the cement; f) selecting 45 to 55 parts by weight of the fine aggregate and 65 to 85 parts by weight of the coarse aggregate with 100 parts by weight of the cement so that the fine aggregate fraction (S / a) is smaller than 0.4; And g) forming ultrahigh performance concrete (UHPC) by mixing the binder, micro-basalt fiber, macro-steel fiber, fine aggregate, coarse aggregate and blend water, wherein the micro-basalt fiber and the macro- Is mixed with the binder (B) at a mixing ratio of 1: 1 to 1: 3.
본 발명에 따르면, 초고성능 콘크리트(Ultra-High Performance Concrete: UHPC)의 제조시 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber)와 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber)를 결합재(Binder)에 혼입시킴으로써 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있다.According to the present invention, when a micro-basalt fiber and a macro-steel fiber are incorporated into a binder in the manufacture of Ultra-High Performance Concrete (UHPC), the initial crack strength and flexural strength The strength can be increased.
본 발명에 따르면, 고성능 콘크리트(UHPC)의 제조시 강섬유만을 결합재(Binder)에 혼입시키지 않고, 강섬유에 비해 저렴한 마이크로 현무암 섬유를 함께 혼입함으로써 경제적으로 고성능 콘크리트(UHPC)를 제조할 수 있다.According to the present invention, high-performance concrete (UHPC) can be produced economically by mixing micro-basalt fibers, which are inexpensive compared to steel fibers, without incorporating only steel fibers into a binder in the production of high performance concrete (UHPC).
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 조성비를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 제조 방법의 동작흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트를 배합하는 것을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트에서 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유의 특성을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트에 대한 초기 균열강도 및 휨인장강도 실험결과를 나타내는 도면들이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view illustrating the construction of a super high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a composition ratio of ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro-steel fiber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a method for manufacturing ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating mixing of micro-basalt fiber and ultra high-performance concrete mixed with macro-steel fiber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the characteristics of micro-basalt fiber and macro-steel fiber in ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro-steel fiber according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams showing initial crack strength and bending tensile strength test results of ultra high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro-steel fiber according to an embodiment of the present invention, respectively.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
[마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트][Ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro-steel fiber]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 구성을 예시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 조성비를 예시하는 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating the construction of ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross- High-performance concrete.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트(100)는, 결합재(B: 110), 잔골재(120), 굵은골재(130), 물(W: 140), 고성능 감수제(150), 마이크로 현무암 섬유(160) 및 매크로 강섬유(170)를 포함하고, 상기 결합재(110)는 시멘트(111), 실리카 퓸(112), 고로슬래그 미분말(113) 및 플라이애시(114)가 혼합되어 형성된다.1 and 2, an ultra-high performance concrete 100 incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention includes a binder (B) 110, a fine aggregate 120, a coarse aggregate 130, (W) 140, a high-performance water reducing agent 150, a micro-basalt fiber 160 and a macro-steel fiber 170. The binder 110 is composed of cement 111, silica fume 112, blast- (113) and fly ash (114) are mixed and formed.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트(100)에서, 결합재(B: 110)는 시멘트(111) 및 플라이애시(114)가 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된다. 이때, 상기 결합재(B: 110)는 상기 시멘트(111) 및 플라이애시(114)에 실리카 퓸(112) 및 고로슬래그 미분말(113)이 추가로 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여, 6~20중량부의 실리카 퓸(112), 22~35중량부의 고로슬래그 미분말(113) 및 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 것일 수 있다.2, a binder material (B) 110 includes cement 111 and fly ash 114 in an ultra-high performance concrete 100 incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention. And the fly ash 114 is mixed with 22 to 35 parts by weight of the cement 111 as 100 parts by weight. The binder material B 110 is formed by further mixing silica fume 112 and blast furnace slag powder 113 with the cement 111 and the fly ash 114. The cement 111 is mixed with 100 parts by weight A mixture of 6 to 20 parts by weight of silica fume 112, 22 to 35 parts by weight of blast furnace slag 113 and 22 to 35 parts by weight of fly ash 114 may be blended.
마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber: 160)는 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 1~5중량부가 혼입되고, 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber: 170)는 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 1~5중량부가 혼입된다. 이때, 상기 마이크로 현무암 섬유(160) 및 상기 매크로 강섬유(170)는 1:1 내지 1:3의 혼합비로 상기 결합재(B: 110)에 혼입되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 직경이 0.05㎜ 이하이고 길이가 15㎜㎜ 이하이며, 상기 매크로 강섬유(170)는 황동 코팅된 직선형 섬유로서 직경이 0.2㎜ 이상이고 길이가 20㎜~30㎜인 것이 바람직하다. 이때, 상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 인장강도가 2,500 MPa이고, 길이 탄성률(Young's Modulus)이 90 GPa이며, 밀도가 2.46g/㎤로서, 콘크리트의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있다.1 to 5 parts by weight of Micro Basalt Fiber 160 is mixed with 100 parts by weight of cement 111 and Macro Steel Fiber 170 is mixed with 100 parts by weight of cement 111 1 to 5 parts by weight are incorporated. At this time, it is preferable that the micro-basalt fiber 160 and the macro steel fiber 170 are mixed in the binder (B) 110 at a mixing ratio of 1: 1 to 1: 3. For example, the micro-basalt fiber 160 has a diameter of 0.05 mm or less and a length of 15 mm or less. The macro-steel fiber 170 is a brass-coated straight fiber having a diameter of 0.2 mm or more, 30 mm. At this time, the micro-basalt fiber 160 has a tensile strength of 2,500 MPa, a Young's Modulus of 90 GPa, and a density of 2.46 g / cm 3, which can increase the initial crack strength and flexural tensile strength of concrete .
굵은골재(130)는 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 65~85중량부가 혼입되고, 잔골재(120)는 전체 골재(잔골재+굵은골재) 체적에 대한 잔골재(120)의 체적비인 잔골재율(S/a)이 0.4보다 작도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 45~55중량부가 혼입된다. 이때, 상기 잔골재율(S/a)은 콘크리트의 유동성을 결정하며, 상기 고성능 감수제(150)의 사용량을 감소시키도록 0.4(40%)보다 작은 것이 바람직하다. The coarse aggregate 130 is mixed with 65 to 85 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 111. The fine aggregate 120 is mixed with the fine aggregate 130 having a volume ratio of the fine aggregate 120 to the total aggregate (fine aggregate + coarse aggregate) 45 to 55 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (111) are mixed so that the ratio (S / a) is less than 0.4. At this time, the fine aggregate ratio (S / a) is preferably less than 0.4 (40%) to determine the flowability of the concrete and reduce the amount of the high-performance water reducing agent 150 used.
물(W: 140)은 물-결합재의 비(W/B)가 0.3 이하가 되도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 40~60중량부가 혼입된다.Water (W: 140) is incorporated in an amount of 40 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (111) so that the ratio (W / B) of the water-binding material is 0.3 or less.
고성능 감수제(150)는 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 4~7중량부가 혼입된다. 예를 들면, 상기 고성능 감수제(150)는 폴리카본산계를 사용하며, 상기 고성능 감수제(150)의 양은 유동성에 따라 조절될 수 있다. 즉, 상기 고성능 감수제(150)는 폴리카본산계 사용을 기본으로 하며, 사용량은 물-결합재비, 결합재(110)의 종류 및 사용량 등에 따라 적절히 결정할 수 있다.The high performance water reducing agent 150 is mixed with 4 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (111). For example, the high performance water reducing agent 150 uses a polycarboxylic acid system, and the amount of the high performance water reducing agent 150 can be adjusted according to fluidity. That is, the high-performance water reducing agent 150 is based on the use of a polycarboxylic acid-based system, and the amount to be used can be appropriately determined according to the water-binding ratio, the kind of the binder 110,
보다 구체적으로, 상기 결합재(110)의 시멘트(111)는 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 혼합 시멘트 등을 사용할 수 있지만, 경제적인 측면에서 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, although the cement 111 of the binder 110 can usually use Portland cement, crude steel portland cement, mixed cement, etc., it is preferable to use Portland cement (OPC) usually in terms of economy.
상기 결합재(110)의 실리카 퓸(112)은 상기 실리카 퓸(112)은 구형입자로 구성되어 있어 마찰을 감소시킴으로써 시멘트 페이스트의 레올로지(Rheology) 특성을 향상시킬 수 있고, 시멘트 입자 사이의 공극을 메워 블리딩을 억제하고 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 실리카 퓸(112)은 시멘트(111) 수화 시에 발생되는 수산화칼슘과 반응하는 포졸란 반응으로 강도와 수밀성을 향상시키는 역할을 하여, 본 발명의 실시예에 따른 초고성능 콘크리트(100)의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 실리카 퓸(112)은 KS F 2567(콘크리트용 실리카 퓸에 관한 한국산업표준)을 만족하도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 6~20중량부 정도 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.The silica fume (112) of the binder (110) is formed of spherical particles, so that the rheology of the cement paste can be improved by reducing the friction, and the voids between the cement particles It is possible to suppress the filling and improve the strength. In addition, the silica fume 112 enhances strength and water tightness by a pozzolanic reaction that reacts with calcium hydroxide generated at hydration of the cement 111, so that the performance of the ultra high performance concrete 100 according to the embodiment of the present invention Can be improved. For example, the silica fume 112 may be used in an amount of about 6 to about 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (111) so as to satisfy KS F 2567 (Korean Industrial Standard for silica fume for concrete) desirable.
보다 구체적으로, 상기 실리카 퓸(112)은 전기로(Electric Arc Furnace)에서 금속 규소(Silicon Metal)나 규소 철(ferro Silicon)을 생산하는 과정에서 부산물로 생성되는 매우 미세한 포졸란계 재료로서, 대부분 무정형의 규소로 이루어져 있고, 압축 실리카 퓸(Condensed Silica Fume) 또는 마이크로실리카(Micro Silica)라고도 불린다. 이러한 실리카 퓸은 재료 취급 방법에 따라 회수 공정에서 회수한 형태 그대로 생산되는 분말상(Undensified Type 또는 As-produced Type)과 이를 일정한 압력으로 응축시킨 과립상(Densified Type) 및 물을 첨가시킨 슬러리형(Slurry Type)으로 크게 구분된다. 예를 들면, 실리카 퓸의 제품 형태별 단위 질량은 분말상(Undensified Type)은 450㎏/㎥ 이하, 과립상(Densified Type)은 700㎏/㎥ 이하, 슬러리형(Slurry Type)은 1350~450㎏/㎥으로 주어진다.More specifically, the silica fume 112 is a very fine pozzolanic material produced as a by-product in the process of producing silicon metal or ferro silicon in an electric arc furnace, Silicon, and is also referred to as condensed silica fume or microsilica. Such silica fumes are classified into a powder form (undensified type or as-produced type) produced in the form recovered in the recovery process according to a material handling method, a granular form (condensed with a constant pressure) and a slurry Type). For example, the unit mass per unit product type of silica fume is 450 kg / m 3 or less for undensified type, 700 kg / m 3 or less for granular type, 1350 to 450 kg / m 3 for slurry type, .
또한, 상기 결합재(110)는 시멘트(111) 및 실리카 퓸(112) 이외에도 2,000~4,000㎠/g의 분말도를 갖는 플라이애시(Fly Ash: 114) 및 3,000~5,000㎠/g의 분말도를 갖는 고로슬래그(Furnace Slag: 113)를 포함하며, 이때, 상기 플라이애시(114) 및 고로슬래그(113)가 각각 90:10~30:70의 혼합비로 구성되고, 상기 고로슬래그(113)의 수화반응 및 중합반응에 의하여 5~90℃의 온도에서 상기 플라이애시(114)의 유리 피막이 파괴된다. 예를 들면, 상기 플라이애시(114) 및 고로슬래그(113)의 혼합비는 작업성 및 초기강도에 따라 조정될 수 있으며, 상기 플라이애시(114) 및 고로슬래그(113)의 혼합비가 50:50인 경우, 상기 초고성능 콘크리트가 120MPa 이상의 압축강도를 가질 수 있다.In addition to the cement 111 and the silica fume 112, the binder 110 may have a fly ash 114 having a powdery degree of 2,000 to 4,000 cm 2 / g and a powdery degree of 3,000 to 5,000 cm 2 / g Wherein the fly ash 114 and the blast furnace slag 113 are composed of a mixture ratio of 90:10 to 30:70 respectively and the blast furnace slag 113 has a hydration reaction And the glass coating of the fly ash 114 is destroyed at a temperature of 5 to 90 캜 by the polymerization reaction. For example, the mixing ratio of the fly ash 114 and the blast furnace slag 113 can be adjusted according to workability and initial strength. When the mixing ratio of the fly ash 114 and the blast furnace slag 113 is 50:50 , The ultra high performance concrete may have a compressive strength of 120 MPa or more.
또한, 상기 플라이애시(114)의 분말도가 2,000㎠/g미만이고 상기 고로슬래그(113)의 분말도가 3,000㎠/g 미만인 경우, 반응성이 작아서 강도 발현에 불리하고, 또한, 상기 플라이애시(114)의 분말도가 4,000㎠/g를 초과하고 상기 고로슬래그(113)의 분말도가 5,000㎠/g를 초과하는 경우, 반응성이 크지만, 화력발전소 또는 제철소에 발생하는 분말도보다 커져 미분말시키거나 분급을 해야 하기 때문에 경제성이 저하될 수 있기 때문이다.When the powdery degree of the fly ash (114) is less than 2,000 cm 2 / g and the blast furnace slag (113) has a powdery degree of less than 3,000 cm 2 / g, the reactivity is low, which is disadvantageous in terms of strength development. If the powdery degree of the blast furnace slag 113 exceeds 4,000 cm2 / g and the powdery degree of the blast furnace slag 113 exceeds 5,000 cm2 / g, the reactivity is large, but the powder generated in the thermal power plant or the steel mill becomes larger, Or classification, which may reduce economic efficiency.
또한, 상기 플라이애시(114)와 고로슬래그(113)는 중량비로서, 예를 들면, 90:10~30:70의 혼합비로 배합될 수 있는데, 상기 플라이애시(114)의 중량비율이 90%를 초과(고로슬래그의 중량비율이 10% 미만)하는 경우, 작업성이 확보되지만, 상온양생에 의해 압축강도가 상당히 낮아지는 문제가 있고, 상기 플라이애시(114)의 중량비율이 30%미만(고로슬래그의 중량비율이 70%를 초과)인 경우, 압축강도를 고강도로 확보할 수 있으나, 작업성이 확보되지 않는 문제가 있기 때문이다.The fly ash 114 and the blast furnace slag 113 may be blended at a weight ratio of, for example, 90:10 to 30:70, wherein the weight ratio of the fly ash 114 is 90% (The blast furnace slag weight ratio is less than 10%), the workability is secured. However, there is a problem that the compressive strength is significantly lowered by room temperature curing, and the weight ratio of the fly ash 114 is less than 30% When the weight ratio of slag is more than 70%, the compressive strength can be secured at high strength, but the workability is not ensured.
이와 같이 상기 플라이애시(114)와 고로슬래그(113)의 혼합비를 조정하여 작업성 및 초기강도 등을 조정할 수 있으며, 150MPa 이상의 초고성능 콘크리트를 제조하기 위해서는 플라이애시(114)와 고로슬래그(113)를 1:1 정도의 비율로 혼합하는 것이 가장 효율적이다. 즉, 상기 플라이애시(114)와 고로슬래그(113)의 혼합비율에 따라 유동성 및 강도를 사용자의 요구에 맞게 손쉽게 조정 가능한 초고성능 콘크리트를 제조할 수 있다.The workability and initial strength can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the fly ash 114 and the blast furnace slag 113 and the fly ash 114 and the blast furnace slag 113 can be manufactured in order to manufacture an ultra- In a ratio of about 1: 1 is most effective. That is, it is possible to manufacture an ultra-high-performance concrete which can easily adjust the fluidity and strength according to the user's demand according to the mixing ratio of the fly ash 114 and the blast furnace slag 113.
또한, 상기 결합재(110)는 상기 고로슬래그(113)의 수화반응 및 중합반응에 의하여 5~40℃의 상온에서 상기 플라이애시(114)의 유리 피막이 파괴된다. 즉, 상기 플라이애시(114)를 사용한 경우, 유리(glassy) 피막이 형성되어 있기 때문에 이러한 유리 피막을 파괴시켜 상기 플라이애시(114)의 반응을 촉진시키기 위해서는 pH 13 이상의 매우 높은 알칼리 환경이나 고온양생 또는 기타 방법 등이 필요하다. 그러나 상기 고로슬래그(113)의 구성성분 중에 SiO2, Al2O3, 특히 CaO(일반적으로 고로슬래그는 40% 이상 함유)이 다량으로 함유되어있기 때문에 상온에서 수화반응 및 중합반응을 하여 플라이애시(114)의 유리피막이 파괴되어 다량의 플라이애시(114)가 혼합되어 있더라도 상온에서 중합반응이 발생하여 강도가 크게 발현될 수 있다.Also, the glass material of the fly ash 114 is broken at the room temperature of 5 to 40 ° C by hydration reaction and polymerization reaction of the blast furnace slag 113. That is, when the fly ash (114) is used, a glassy coating is formed. Therefore, in order to accelerate the reaction of the fly ash (114) by breaking the glass coating, a very high alkali environment of pH 13 or higher, Other methods are needed. However, since the blast furnace slag 113 contains a large amount of SiO 2 , Al 2 O 3 , particularly CaO (generally containing 40% or more of blast furnace slag), the hydration reaction and the polymerization reaction are carried out at room temperature, Even if a glass coat of the fly ash 114 is destroyed and a large amount of the fly ash 114 is mixed, a polymerization reaction occurs at room temperature and the strength can be largely expressed.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트(100)는, 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber)와 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber)를 결합재(Binder)에 혼입시킴으로써 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있고, 이때, 기존의 강섬유만을 결합재(Binder)에 혼입시키지 않고, 강섬유에 비해 저렴한 마이크로 현무암 섬유를 함께 혼입함으로써 경제적으로 고성능 콘크리트(UHPC)를 제조할 수 있다.Accordingly, the ultra-high performance concrete 100 incorporating the micro-basalt fiber and the macro steel fiber according to the embodiment of the present invention can be manufactured by mixing the micro basalt fiber and the macro steel fiber into the binder (UHPC) can be manufactured economically by incorporating low-cost micro-basalt fibers together with steel fibers without incorporating only existing steel fibers into a binder. have.
[마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법][Manufacturing Method of Ultra High Performance Concrete Containing Micro Basalt Fiber and Macro Steel Fiber]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 제조 방법의 동작흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a method for manufacturing ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 제조 방법은, 먼저, 초고성능 콘크리트(100)의 단위수량에 대응하여 시멘트(111)를 100중량부로 하여 40~60중량부의 물(W: 140)을 준비한다(S110).Referring to FIG. 3, a method of manufacturing ultra-high performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention includes: 40 to 60 parts by weight of water (W: 140) is prepared as a part (S110).
다음으로, 시멘트(111)를 100중량부로 하여, 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 결합재(B: 110)를 준비한다(S120). 여기서, 상기 결합재(B: 110)는 상기 시멘트(111) 및 플라이애시(114)에 실리카 퓸(112) 및 고로슬래그 미분말(113)이 추가로 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여, 6~20중량부의 실리카 퓸(112), 22~35중량부의 고로슬래그 미분말(113) 및 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 것이 바람직하다. 이때, 상기 결합재(110)를 구성하는 혼합물을 20rpm 내지 40rpm의 속도로 5분 내지 7분 동안 혼합한다.Next, a binder (B: 110) in which 22 to 35 parts by weight of fly ash (114) is mixed with 100 parts by weight of cement (111) is prepared (S120). The binder (B) 110 is formed by further mixing silica fume 112 and blast furnace slag fine powder 113 with the cement 111 and fly ash 114. The cement 111 is mixed with 100 parts by weight It is preferable that 6 to 20 parts by weight of silica fume (112), 22 to 35 parts by weight of blast furnace slag fine powder (113) and 22 to 35 parts by weight of fly ash (114) are mixed. At this time, the mixture constituting the binder 110 is mixed at a speed of 20 rpm to 40 rpm for 5 minutes to 7 minutes.
다음으로, 시멘트(111)를 100중량부로 하여 1~5중량부의 마이크로 현무암 섬유(160) 및 1~5중량부의 매크로 강섬유(170)를 혼입한다(S130). 여기서, 상기 마이크로 현무암 섬유(160) 및 상기 매크로 강섬유(170)는 1:1 내지 1:3의 혼합비로 상기 결합재(B: 110)에 혼입되며, 예를 들면, 상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 직경이 0.05㎜ 이하이고 길이가 15㎜㎜ 이하이며, 상기 매크로 강섬유(170)는 황동 코팅된 직선형 섬유로서 직경이 0.2㎜ 이상이고 길이가 20㎜~30㎜인 것이 바람직하다. 이때, 상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 인장강도가 2,500 MPa이고, 길이 탄성률(Young's Modulus)이 90 GPa이며, 밀도가 2.46g/㎤로서, 콘크리트의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있다.Next, 1 to 5 parts by weight of the micro basalt fiber 160 and 1 to 5 parts by weight of the macro steel fiber 170 are mixed with 100 parts by weight of the cement 111 (S130). The micro-basalt fiber 160 and the macro steel fiber 170 are incorporated into the binder material B at a mixing ratio of 1: 1 to 1: 3. For example, the micro- Diameter of not more than 0.05 mm and a length of not more than 15 mm, and the macro steel fiber 170 is a brass-coated straight fiber having a diameter of 0.2 mm or more and a length of 20 mm to 30 mm. At this time, the micro-basalt fiber 160 has a tensile strength of 2,500 MPa, a Young's Modulus of 90 GPa, and a density of 2.46 g / cm 3, which can increase the initial crack strength and flexural tensile strength of concrete .
다음으로, 물-결합재의 비(W/B)가 0.3 이하가 되도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 40~60중량부의 물(W: 140)을 배합한다(S140). 이때, 80rpm 내지 120rpm의 속도로 4분 내지 10분 동안 혼합한 후 다시 40rpm 내지 60rpm의 속도로 1분 내지 3분 동안 혼합한다.Next, 40 to 60 parts by weight of water (W: 140) is blended (S140) based on 100 parts by weight of the cement (111) so that the ratio (W / B) of the water-binding material is 0.3 or less. At this time, the mixture is mixed for 4 minutes to 10 minutes at a speed of 80 rpm to 120 rpm, and then mixed for 1 minute to 3 minutes at a speed of 40 rpm to 60 rpm.
다음으로, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여 4~7중량부의 고성능 감수제(150)를 배합하여 배합수를 준비한다(S150). 예를 들면, 상기 고성능 감수제(150)는 폴리카본산계를 사용하며, 상기 고성능 감수제(150)의 양은 유동성에 따라 조절될 수 있다.Next, mixing water is prepared by mixing 4 to 7 parts by weight of the high-performance water reducing agent 150 with 100 parts by weight of the cement 111 (S150). For example, the high performance water reducing agent 150 uses a polycarboxylic acid system, and the amount of the high performance water reducing agent 150 can be adjusted according to fluidity.
다음으로, 잔골재율(S/a)이 0.4보다 작도록 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여 45~55중량부의 잔골재(120) 및 65~85중량부의 굵은골재(130)를 선별한다(S160). 즉, 상기 잔골재율(S/a)은 콘크리트의 유동성을 결정하며, 상기 고성능 감수제(150)의 사용량을 감소시키도록 0.4(40%)보다 작은 것이 바람직하다.Next, 45 to 55 parts by weight of the fine aggregate 120 and 65 to 85 parts by weight of the coarse aggregate 130 are selected using 100 parts by weight of the cement 111 so that the fine aggregate ratio S / a is smaller than 0.4 ). That is, the fine aggregate ratio (S / a) is preferably less than 0.4 (40%) to determine the flowability of the concrete and reduce the amount of the high-performance water reducing agent 150 used.
다음으로, 상기 결합재(110), 마이크로 현무암 섬유(160), 매크로 강섬유(170), 잔골재(120), 굵은골재(130) 및 배합수를 혼합하여 초고성능 콘크리트(UHPC: 100)를 형성한다(S170).Ultra high performance concrete (UHPC) 100 is formed by mixing the binder 110, the micro basalt fiber 160, the macro steel fiber 170, the fine aggregate 120, the coarse aggregate 130, and the mixed water S170).
[실험예][Experimental Example]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트를 배합하는 것을 예시하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트에서 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유의 특성을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating blending of micro-basalt fiber and ultra-high-performance concrete mixed with macro-steel fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view illustrating mixing of micro-basalt fiber and macro- This figure shows the characteristics of micro-basalt fiber and macro-steel fiber in ultra high-performance concrete.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 비교예 1은 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 모두 사용하지 않은 초고성능 콘크리트를 나타내며, 비교예 12는 매크로 강섬유만을 사용한 초고성능 콘크리트를 나타내고, 실시예는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 모두 사용한 초고성능 콘크리트를 나타낸다.As shown in FIG. 4, Comparative Example 1 shows ultra-high-performance concrete without using micro-basalt fiber and macro-steel fiber, Comparative Example 12 shows ultra-high-performance concrete using only macro-steel fiber, High performance concrete using both fiber and macro steel fiber.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트(100)로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 시멘트(111), 실리카 퓸(112), 고로슬래그 미분말(113) 및 플라이애시(114)를 혼합한 결합재(110), 마이크로 현무암 섬유(160), 매크로 강섬유(170), 잔골재(120), 굵은골재(130)를 믹서에 투입하여 20rpm 내지 40rpm의 속도로 5분 내지 7분 동안 건비빔을 한 다음에, 물(140) 및 고성능 감수제(150)를 투입하여 80rpm 내지 120rpm의 속도로 4분 내지 10분 동안 혼합한 후 다시 40rpm 내지 60rpm의 속도로 1분 내지 3분 동안 혼합하여 초고성능 콘크리트를 제조한 다음에 각각 초기 균열강도 및 휨인장강도를 측정하여 각각 도 6a 및 도 6b에 나타내었다.As shown in FIG. 4, cement 111, silica fume 112, blast furnace slag fine powder 113, and silica fine powder 113 are mixed with micro-basalt fiber and macro steel fiber according to an embodiment of the present invention, The micro-basalt fiber 160, the macro-steel fiber 170, the fine aggregate 120 and the coarse aggregate 130 in which the fly ash 114 is mixed is put into a mixer and is fed to the mixer at a speed of 20 rpm to 40 rpm for 5 minutes The water 140 and the high-performance water reducing agent 150 are added thereto, and the mixture is mixed at a speed of 80 rpm to 120 rpm for 4 minutes to 10 minutes. Thereafter, the mixture is further mixed at a speed of 40 rpm to 60 rpm for 1 minute to 3 minutes And the initial crack strength and flexural tensile strength were measured, respectively, and are shown in FIGS. 6A and 6B, respectively.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트(100)는, 초고성능 콘크리트(UHPC)의 인장 변형 성능을 향상시키기 위해 매크로 강섬유(170)와 마이크로 현무암 섬유(160)를 혼합하여 사용하며, 예를 들면, 직경 0.2㎜이고, 황동으로 코팅된 매크로 강섬유(170)와 현무암으로 만들어진 마이크로 현무암 섬유(160)를 혼입함으로써, 마이크로 현무암 섬유(160)가 매크로 균열이 발생하는 것을 지연시켜 결과적으로 인장강도와 인성을 증가시킬 수 있다.The ultrahigh performance concrete 100 incorporating the micro-basalt fiber and the macro steel fiber according to the embodiment of the present invention can be manufactured by mixing the macro steel fiber 170 and the micro basalt fiber 160 in order to improve the tensile deformation performance of the ultra high performance concrete (UHPC) For example, by mixing the brass-coated macro-steel fiber 170 and the basaltic micro-basalt fiber 160 with a diameter of 0.2 mm so that the micro-basalt fiber 160 is free of macro- The tensile strength and toughness can be increased as a result.
구체적으로, 현무암 섬유(Basalt Fiber: BF)는 산업용으로 사용되는 섬유로서, 화산활동의 결과로 발생하는 현무암을 1,500℃로 용융하여 추출된 순수한 무기섬유이다. 이러한 현무암 섬유는 현무암을 주원료로 이루어진 천연섬유로서, 친환경적이며 독성이 없으며, 저렴하고 풍부한 국내 원료를 사용하기 때문에 생산 단가 및 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 이러한 현무암 섬유는 물리적 성질이 기존 섬유와 비교하여 우수한 불연, 방열, 내열, 방음, 흡음 성능뿐만 아니라 내마모성, 내침식성, 경량 및 고강도 특성을 가진 것으로 알려져 있기 때문에 기존 섬유의 충분한 대체 가능성을 가지고 있다.Specifically, Basalt Fiber (BF) is a fiber used for industrial purposes and is a pure inorganic fiber extracted by melting basalt, which is a result of volcanic activity, at 1,500 ° C. These basalt fibers are natural fibers made of basalt as the main raw material, they are environmentally friendly, have no toxicity, and can be produced at low cost and energy because they are made of cheap and rich domestic raw materials. In addition, since these basalt fibers are known to have abrasion resistance, erosion resistance, light weight and high strength properties as well as excellent fire retardancy, heat insulation, heat resistance, soundproofing and sound absorption performance as compared with existing fibers in physical properties, have.
이러한 현무암 섬유는 현재까지 유리 섬유 및 탄소 섬유 등이 현무암 섬유와 비교하여 단가 경제력 등이 우위에 있어 섬유 시장의 대부분을 차지하고 있기 때문에 많은 부분에서 연구 및 상용화되지 못하고 있는 실정이지만 점차 세계 각국의 산업용 섬유의 대한 환경 규제가 심해지고, 추후 현무암 섬유의 대량생산 설비 및 환경이 갖춰질 경우에는 가격 경쟁력뿐만 아니라 고도화되는 산업구조에 대하여 높은 기능성 소재로 활용 가능성이 매우 크기 때문에 현무암 섬유의 생산량 및 사용량은 증가할 것으로 예측되고 있다.Since such basalt fibers are dominated by glass fibers and carbon fibers compared to basalt fibers, they have not been researched and commercialized in many areas because they occupy most of the textile market. However, industrial fibers If the environment regulations of the basalt fiber are increased and the mass production facilities and environment of the basalt fiber are equipped, the production capacity and usage of the basalt fiber will increase because it is very likely to be used as a highly functional material for the industrial structure which is not only price competitive, .
본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트(100)는, 기존의 강섬유 및 유기섬유와 달리 현무암 섬유(Basalt Fiber)를 사용함으로써 초고성능 콘크리트(UHPC)의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있는 이유는 유사한 화학조성으로 갖고 있는 현무암 섬유가 매트릭스와 화학적으로 강하게 결합하여 부착강도가 높기 때문이다.The ultra-high-performance concrete (100) containing micro-basalt fiber and macro-steel fiber according to the embodiment of the present invention can be used for the initial cracking of ultra high performance concrete (UHPC) by using basalt fiber unlike the existing steel fiber and organic fiber The reason why the strength and flexural tensile strength can be increased is because the basalt fiber having a similar chemical composition strongly bonds chemically with the matrix and has high adhesion strength.
다시 말하면, 마이크로 현무암 섬유(160)의 높은 부착강도로 인해 초고성능 콘크리트(100)의 우수한 역학적 성능 확보할 수 있고, 기존의 매크로 강섬유(160)에 비해 저렴하므로 경제성을 확보할 수 있다.In other words, the high mechanical strength of the ultra-high-performance concrete 100 can be secured due to the high adhesion strength of the micro-basalt fiber 160, and the economical efficiency can be secured because it is cheaper than the conventional macro steel fiber 160.
도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로 현무암 섬유(160)는 직경이 0.05㎜ 이하이고 길이가 15㎜㎜ 이하이며, 상기 매크로 강섬유(170)는 황동 코팅된 직선형 섬유로서 직경이 0.2㎜ 이상이고 길이가 20㎜~30㎜인 것이 바람직하다. 이때, 상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 인장강도가 2,500 MPa이고, 길이 탄성률(Young's Modulus)이 90 GPa이며, 밀도가 2.46g/㎤로서, 콘크리트의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있다.5, the micro-basalt fiber 160 has a diameter of 0.05 mm or less and a length of 15 mm or less, and the macro steel fiber 170 is a brass-coated straight fiber having a diameter of 0.2 mm or more and a length of It is preferably 20 mm to 30 mm. At this time, the micro-basalt fiber 160 has a tensile strength of 2,500 MPa, a Young's Modulus of 90 GPa, and a density of 2.46 g / cm 3, which can increase the initial crack strength and flexural tensile strength of concrete .
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트에 대한 초기 균열강도 및 휨인장강도 실험결과를 나타내는 도면들이다.6A and 6B are diagrams showing initial crack strength and bending tensile strength test results of ultra high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro-steel fiber according to an embodiment of the present invention, respectively.
전술한 바와 같이, 현무암 섬유는 무기재료로서, 초고성능 콘크리트(UHPC)에서 사용되는 재료들과 유사한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있으므로, 열평창계수 등이 유사하고, 부착강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 매크로 강섬유(170)와 마이크로 현무암 섬유(160)를 혼입 사용한 초고성능 콘크리트(100)는 기존의 강섬유만 사용한 초고성능 콘크리트(UHPC)에 비해 초기 인장균열강도 및 휨인장강도가 각각 도 6a에 도시된 바와 같이 18%가 향상되고, 도 6b에 도시된 바와 같이 3%가 향상된 것을 알 수 있다.As described above, since the basalt fiber is an inorganic material, it has physical and chemical properties similar to those of materials used in ultrahigh performance concrete (UHPC), so that the thermal expansion coefficient and the like are similar, and the adhesion strength can be improved. As a result, the initial tensile crack strength and flexural tensile strength of the ultrahigh performance concrete 100 using the macro steel fiber 170 and the micro basalt fiber 160, compared with the UHPC using only the conventional steel fiber, As shown in FIG. 6B, it can be seen that 18% is improved and 3% is improved as shown in FIG. 6B.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 초고성능 콘크리트(Ultra-High Performance Concrete: UHPC)의 제조시 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber)와 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber)를 결합재(Binder)에 혼입시킴으로써 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 고성능 콘크리트(UHPC)의 제조시 강섬유만을 결합재(Binder)에 혼입시키지 않고, 강섬유에 비해 저렴한 마이크로 현무암 섬유를 함께 혼입함으로써 경제적으로 고성능 콘크리트(UHPC)를 제조할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, when a micro-basalt fiber and a macro steel fiber are incorporated into a binder in the manufacture of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) The crack strength and the bending tensile strength can be increased. In addition, high-performance concrete (UHPC) can be economically manufactured by incorporating low-cost micro-basalt fibers together with steel fibers without incorporating only steel fibers into a binder during the manufacture of high-performance concrete (UHPC).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 초고성능 콘크리트(UHPC)
110: 결합재(Binder: B)
111: 시멘트
112: 실리카 퓸(Silica Fume)
113: 고로슬래그 미분말(BS)
114: 플라이애시(FA)
120: 잔골재(Fine Aggregate)
130: 굵은골재(Coarse Aggregate)
140: 물(W)
150: 고성능 감수제
160: 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber)
170: 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber)
100: Ultra High Performance Concrete (UHPC)
110: binder (Binder: B)
111: Cement
112: Silica Fume
113: Blast furnace slag fine powder (BS)
114: fly ash (FA)
120: Fine Aggregate
130: coarse aggregate
140: Water (W)
150: High performance water reducing agent
160: Micro Basalt Fiber
170: Macro Steel Fiber

Claims (12)

  1. 시멘트(111) 및 플라이애시(114)가 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 결합재(B: 110);
    상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 1~5중량부의 마이크로 현무암 섬유(Micro Basalt Fiber: 160);
    상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 1~5중량부의 매크로 강섬유(Macro Steel Fiber: 170);
    상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 65~85중량부의 굵은골재(130);
    전체 골재(잔골재+굵은골재) 체적에 대한 잔골재(120)의 체적비인 잔골재율(S/a)이 0.4보다 작도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 45~55중량부의 잔골재(120);
    물-결합재의 비(W/B)가 0.3 이하가 되도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 40~60중량부의 물(W: 140); 및
    상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 4~7중량부의 고성능 감수제(150)
    를 포함하되,
    상기 마이크로 현무암 섬유(160) 및 상기 매크로 강섬유(170)는 1:1 내지 1:3의 혼합비로 상기 결합재(B: 110)에 혼입되는 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트.
    A binder (B: 110) in which cement (111) and fly ash (114) are blended and mixed with fly ash (114) in an amount of 22 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (111);
    1 to 5 parts by weight of Micro Basalt Fiber (160) based on 100 parts by weight of cement (111);
    1 to 5 parts by weight of Macro Steel Fiber (170) based on 100 parts by weight of cement (111);
    65 to 85 parts by weight of coarse aggregate (130) based on 100 parts by weight of cement (111);
    45 to 55 parts by weight of the fine aggregate 120 based on 100 parts by weight of the cement 111 so that the fine aggregate ratio S / a, which is the volume ratio of the fine aggregate 120 to the total aggregate volume (fine aggregate + coarse aggregate) ;
    40 to 60 parts by weight of water (W: 140) based on 100 parts by weight of the cement (111) so that the ratio (W / B) of the water-binder is 0.3 or less; And
    4 to 7 parts by weight of the high-performance water reducing agent 150 based on 100 parts by weight of the cement (111)
    , ≪ / RTI &
    Characterized in that the micro-basalt fiber (160) and the macro steel fiber (170) are mixed in the binder (B) (110) at a mixing ratio of 1: 1 to 1: 3. concrete.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 직경이 0.05㎜ 이하이고 길이가 15㎜㎜ 이하이며, 상기 매크로 강섬유(170)는 황동 코팅된 직선형 섬유로서 직경이 0.2㎜ 이상이고 길이가 20㎜~30㎜인 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트.
    The method according to claim 1,
    The micro-basalt fiber 160 has a diameter of 0.05 mm or less and a length of 15 mm or less. The macro-steel fiber 170 is a brass-coated straight fiber having a diameter of 0.2 mm or more and a length of 20 mm to 30 mm Ultra-high-performance concrete incorporating micro-basalt fiber and macro-steel fiber.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 인장강도가 2,500 MPa이고, 길이 탄성률(Young's Modulus)이 90 GPa이며, 밀도가 2.46g/㎤로서, 콘크리트의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트.
    3. The method of claim 2,
    The micro-basalt fiber 160 has a tensile strength of 2,500 MPa, a Young's Modulus of 90 GPa, and a density of 2.46 g / cm 3 to increase the initial crack strength and flexural tensile strength of the concrete Ultra High Performance Concrete Containing Micro Basalt Fiber and Macro Steel Fiber.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 잔골재율(S/a)은 콘크리트의 유동성을 결정하며, 상기 고성능 감수제(150)의 사용량을 감소시키도록 0.4(40%)보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트.
    The method according to claim 1,
    (S / a) is less than 0.4 (40%) to determine the flowability of the concrete and to reduce the amount of the high performance water reducing agent (150). The micro-basalt fiber and the macro- concrete.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고성능 감수제(150)는 폴리카본산계를 사용하며, 상기 고성능 감수제(150)의 양은 유동성에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트.
    The method according to claim 1,
    Wherein the high-performance water reducing agent (150) is a polycarboxylic acid based material and the amount of the high-performance water reducing agent (150) is adjusted according to fluidity.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결합재(B: 110)는 상기 시멘트(111) 및 플라이애시(114)에 실리카 퓸(112) 및 고로슬래그 미분말(113)이 추가로 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여, 6~20중량부의 실리카 퓸(112), 22~35중량부의 고로슬래그 미분말(113) 및 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트.
    The method according to claim 1,
    The binder (B) 110 is formed by further mixing silica fume 112 and blast furnace slag fine powder 113 with the cement 111 and fly ash 114. The cement 111 is mixed with 100 parts by weight , 6 to 20 parts by weight of silica fume (112), 22 to 35 parts by weight of blast furnace slag fine powder (113) and 22 to 35 parts by weight of fly ash (114) Ultra high performance concrete.
  7. a) 초고성능 콘크리트(100)의 단위수량에 대응하여 시멘트(111)를 100중량부로 하여 40~60중량부의 물(W: 140)을 준비하는 단계;
    b) 시멘트(111)를 100중량부로 하여, 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 결합재(B: 110)를 준비하는 단계;
    c) 시멘트(111)를 100중량부로 하여 1~5중량부의 마이크로 현무암 섬유(160) 및 1~5중량부의 매크로 강섬유(170)를 혼입하는 단계;
    d) 물-결합재의 비(W/B)가 0.3 이하가 되도록 상기 100중량부의 시멘트(111)를 기준으로 40~60중량부의 물(W: 140)을 배합하는 단계;
    e) 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여 4~7중량부의 고성능 감수제(150)를 배합하여 배합수를 준비하는 단계;
    f) 잔골재율(S/a)이 0.4보다 작도록 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여 45~55중량부의 잔골재(120) 및 65~85중량부의 굵은골재(130)를 선별하는 단계; 및
    g) 상기 결합재(110), 마이크로 현무암 섬유(160), 매크로 강섬유(170), 잔골재(120), 굵은골재(130) 및 배합수를 혼합하여 초고성능 콘크리트(UHPC: 100)를 형성하는 단계
    를 포함하되,
    상기 c) 단계의 마이크로 현무암 섬유(160) 및 상기 매크로 강섬유(170)는 1:1 내지 1:3의 혼합비로 상기 결합재(B: 110)에 혼입되는 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법.
    a) preparing water (W: 140) in an amount of 40 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (111) corresponding to the unit water amount of the ultra high performance concrete (100);
    b) preparing a binder (B: 110) in which 22 to 35 parts by weight of fly ash (114) is mixed with 100 parts by weight of cement (111);
    c) mixing 1 to 5 parts by weight of micro basalt fiber (160) and 1 to 5 parts by weight of macro steel fiber (170) with 100 parts by weight of cement (111);
    d) mixing 40 to 60 parts by weight of water (W: 140) based on 100 parts by weight of cement (111) so that the ratio of water-binding material (W / B) is 0.3 or less;
    e) preparing 4 to 7 parts by weight of a high-performance water reducing agent (150) with 100 parts by weight of the cement (111) to prepare a blended water;
    f) selecting 45 to 55 parts by weight of the fine aggregate 120 and 65 to 85 parts by weight of the coarse aggregate 130 with 100 parts by weight of the cement 111 so that the fine aggregate ratio S / a is smaller than 0.4; And
    g) forming ultrahigh performance concrete (UHPC: 100) by mixing the binder 110, the micro basalt fiber 160, the macro steel fiber 170, the fine aggregate 120, the coarse aggregate 130,
    , ≪ / RTI &
    The micro-basalt fiber (160) and the macro-steel fiber (170) are mixed into the binder (B) (110) at a mixing ratio of 1: 1 to 1: A method for producing ultra high performance concrete admixed.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계의 마이크로 현무암 섬유(160)는 직경이 0.05㎜ 이하이고 길이가 15㎜㎜ 이하이며, 상기 매크로 강섬유(170)는 황동 코팅된 직선형 섬유로서 직경이 0.2㎜ 이상이고 길이가 20㎜~30㎜인 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법.
    8. The method of claim 7,
    The micro-basalt fiber 160 in step c) has a diameter of 0.05 mm or less and a length of 15 mm or less. The macro-steel fiber 170 is a brass-coated straight fiber having a diameter of 0.2 mm or more, Wherein the micro-basalt fiber and the macro-steel fiber are mixed.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로 현무암 섬유(160)는 인장강도가 2,500 MPa이고, 길이 탄성률(Young's Modulus)이 90 GPa이며, 밀도가 2.46g/㎤로서, 콘크리트의 초기 균열강도 및 휨인장강도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법.
    9. The method of claim 8,
    The micro-basalt fiber 160 has a tensile strength of 2,500 MPa, a Young's Modulus of 90 GPa, and a density of 2.46 g / cm 3 to increase the initial crack strength and flexural tensile strength of the concrete A method of manufacturing ultra - high - performance concrete incorporating micro - basalt fiber and macro - steel fiber.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 f) 단계의 잔골재율(S/a)은 콘크리트의 유동성을 결정하며, 상기 고성능 감수제(150)의 사용량을 감소시키도록 0.4(40%)보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법.
    8. The method of claim 7,
    Wherein the fine aggregate ratio S / a of the step f) is less than 0.4 (40%) to determine the flowability of the concrete and reduce the amount of the high-performance water reducing agent 150 used. A method for producing ultra high performance concrete admixed.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 d) 단계의 고성능 감수제(150)는 폴리카본산계를 사용하며, 상기 고성능 감수제(150)의 양은 유동성에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법.
    8. The method of claim 7,
    Wherein the high performance water reducing agent 150 in the step d) is a polycarboxylic acid based system and the amount of the high performance water reducing agent 150 is controlled according to fluidity. .
  12. 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계의 결합재(B: 110)는 상기 시멘트(111) 및 플라이애시(114)에 실리카 퓸(112) 및 고로슬래그 미분말(113)이 추가로 혼합되어 형성되며, 상기 시멘트(111)를 100중량부로 하여, 6~20중량부의 실리카 퓸(112), 22~35중량부의 고로슬래그 미분말(113) 및 22~35중량부의 플라이애시(114)가 혼합된 것을 특징으로 하는 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트의 제조 방법.
    8. The method of claim 7,
    The binder (B) 110 in the step b) is further formed by mixing the cement 111 and the fly ash 114 with the silica fume 112 and the blast furnace slag fine powder 113, Wherein micro-basalt fibers and macro-fibers are mixed with 6 to 20 parts by weight of silica fume (112), 22 to 35 parts by weight of blast furnace slag fine powder (113) and 22 to 35 parts by weight of fly ash, A manufacturing method of ultra high performance concrete containing steel fiber.
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