KR20170140848A

KR20170140848A - 콘크리트 구조물 보강용 강섬유

Info

Publication number: KR20170140848A
Application number: KR1020160073254A
Authority: KR
Inventors: 조창오; 조백순; 이종한
Original assignee: 주식회사 에이치아이씨
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2017-12-22

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태의 강섬유를 제작함으로써, 콘크리트 구조물과의 접촉 면적이 중가하여 기계적 부착력을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 이로 인해 콘크리트 구조물의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하며, 상기와 같은 트위스트 형태의 강섬유를 직선형, 절곡형 또는 번들타입 등 다양한 형태로 제작하여 적용함으로써, 그 사용효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는, 콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 관한 것이다.

Description

콘크리트 구조물 보강용 강섬유{STEEL FIBER FOR REINFORCING CEMENT COMPOSITION}

본 발명은 2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태의 강섬유를 제작함으로써, 콘크리트 구조물과의 접촉 면적이 중가하여 기계적 부착력을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 이로 인해 콘크리트 구조물의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도 및 내충격성 등을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하는, 콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 인장력이 작아서 갑작스런 파괴를 일으키는 취성을 띠고 균열의 생성이나 성장을 억제하기 힘든 특성이 있는 것으로 알려져 있는 바, 최근에는 미경화콘크리트 또는 모르타르와 같은 시멘트조성물에 강섬유를 혼합함으로써, 타설 시공된 콘크리트 구조물을 보강하여 주는 방법이 널리 적용되고 잇다.

즉, 강섬유는 콘크리트 구조물의 단면내에 매립 분포되어 콘크리트 입자와의 결착력을 증대시켜 주는 동시에, 콘크리트 구조물 전체에 균일한 인장력을 부여함으로써, 작용되는 외부응력을 흡수 분산시켜 주는 보강특성을 발휘하기 때문에, 최근에 각종 콘크리트 구조물의 구조적 강도 및 인장강도를 향상시켜 주기 위한 보강용으로서 유용하게 사용된다.

한편, 종래의 콘크리트 구조물 보강용 강섬유(1)는 도 1의 (a)에 도시와 같이, 중앙에 일직선으로 수평하게 연장 형성되는 몸통부(10)와, 상기 몸통부(10)의 양측에 각각 경사꺽임부(21)를 두고 그 경사꺽임부의 끝단에서 다시 수평하게 절곡되는 수평단부(22)를 가지는 양측의 절곡부(20)로 구성되며, 이러한 몸통부(10)의 양측에 절곡된 양측의 절곡부(20)들을 가지는 구조의 강섬유는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 강섬유 자체의 형상계수가 비교적 높고 양측의 절곡부(20)들이 콘크리트 구조물(2)의 단면내에서 앵커기능을 수행하기 때문에, 시공된 콘크리트 구조물(2)에 대한 보강특성이 비교적 양호한 장점을 가지는 것이 사실이다.

그러나, 종래의 강섬유는 그 절곡부(20)를 이루는 경사꺽임부(21)와 수평단부(22)가 동일한 길이를 가지기 때문에, 양측의 절곡부(20)들이 원래의 앵커기능을 충실히 발휘하지 못하는 단점이 있었다. 다시말해서, 상기 양측의 절곡부(20)는 각각 콘크리트 구조물(2)의 단면내에서 전단력을 감당하는 경사꺽임부(21)와, 콘크리트입자와의 결속력을 감당하는 수평단부(22)에 의하여 앵커기능을 발휘하게 된다.

따라서, 양측의 절곡부(20)들을 이루는 경사꺽임부(21)와 수평단부(22)가 적정한 길이 비율로서 설정되지 못하고 동일한 길이로서 단순 제작되어서 전단력과 결속력을 감당하는 균형이 깨지면, 그 양측의 절곡부(20)들이 원래의 앵커기능을 효과적으로 발휘하지 못하고 콘크리트 구조물(2)에 대한 강섬유(1)의 보강특성이 크게 떨어져서, 결과적으로 시공된 콘크리트 구조물(2)의 구조적강도 및 인장강도를 저하시키는 문제점을 수반하게 되었다.

이를 해결하기 위하여, 특허문헌 1에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에 일직선으로 수평하게 연장 형성되는 몸통부(110)와, 상기 몸통부(110)의 양측에 각각 경사꺽임부(121)를 두고 그 경사꺽임부의 끝단에서 다시 수평하게 절곡되는 수평단부(122)를 가지는 양측의 절곡부(120)들로서 구성된 것에 있어서, 상기 양측의 절곡부(120)들은 상기 몸통부(110)에 대하여 평행한 수평단부(122)대 그 몸통부(110)로부터 경사지는 경사꺽임부(121)의 길이 비가 1:1.1 - 1:1.2가 되도록 하는 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 제공함으로써, 상기 강섬유의 양측 절곡부들이 콘크리트 구조물에 내에서 앵커기능을 확실하게 발휘하게 하여, 시공된 콘크리트 구조물의 구조적 강도 및 인장강도를 더욱 향상시키고자 하였다.

하지만, 상기와 같은 종래 강섬유의 경우 콘크리트 배합 시, 콘크리트 내부에 고르게 분산되지 않는 뭉침 현상이 발생하여 콘크리트 강도 증진효과 효율성이 떨어질 뿐 만 아니라, 특히 콘크리트 파괴 거동에 있어 강섬유가 항복강도에 도달되어 파단되기 전에 강섬유가 먼저 콘크리트로부터 뽑혀져 나오는 등 강섬유 보강효과가 떨어진다는 문제점이 있었으며, 진동다짐 시 강섬유가 한쪽 방향으로 배열되어 종국적으로 강섬유의 콘크리트 구조물에 대한 보강 효과가 충분히 발휘되지 않는다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-0259927호 "콘크리트 구조물 보강용 강섬유"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태의 강섬유를 제작함으로써, 콘크리트 구조물과의 접촉 면적이 중가하여 기계적 부착력을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 이로 인해 콘크리트 구조물의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.

아울러, 상기와 같은 트위스트 형태의 강섬유를 직선형(도 3 참조), 절곡형(도 4 참조) 또는 번들(bundle)타입(도 5 참조) 등 다양한 형태로 제작하여 적용함으로써, 그 사용효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 함을 다른 과제로 한다.

본 발명은 콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 있어서, 2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 과제의 해결 수단으로 한다.

여기서, 상기 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는 2 ~ 10가닥을 꼬아 트위스트 형태로 제조하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는, 직선형, 절곡형 또는 번들타입 등으로 제조될 수 있다.

본 발명은 2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태의 강섬유를 제작함으로써, 콘크리트 구조물과의 접촉 면적이 중가하여 기계적 부착력을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 이로 인해 콘크리트 구조물의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 상기와 같은 트위스트 형태의 강섬유를 직선형, 절곡형 또는 번들타입 등 다양한 형태로 제작하여 적용함으로써, 그 사용 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 도면
도 2는 특허문헌 1에 따른 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 실물사진
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절곡형 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 실물사진
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 번들타입 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 실물사진
도 6은 본 발명에 따른 강섬유의 일반거동 실험을 위해 사용된 시편을 나타낸 실물사진
도 7은 본 발명에 따른 강섬유의 일반거동 실험을 위해 사용된 시험장비를 나타낸 실물사진
도 8 및 9는 본 발명에 따른 인발거동 실험의 결과를 나타낸 하중-슬림 곡선을 도시한 그래프

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 관한 것으로, 각 도면 및 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용과 그리고 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 간략히 하거나 생략하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 강섬유을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 실물사진이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절곡형 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 실물사진이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 번들타입 콘크리트 구조물 보강용 강섬유를 나타낸 실물사진이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명은 콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 있어서, 2 ~ 10가닥의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태로 제조되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 강섬유의 가닥수는 상기 범위에 한정되는 것은 아니고 콘크리트 구조물의 사용용도, 설치환경 등을 고려하여, 2가닥 이상이라는 전제하에서 다양한 가닥수로 적용가능하다.

한편, 상기와 같이 트위스트 형태로 제조되는 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는 도 3에 도시된 바와 같은 직선형, 도 4에 도시된 바와 같은 절곡형 또는 도 5에 도시된 바와 같은 번들타입 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.

여기서, 번들타입이란, 직선형 또는 절곡형의 강섬유를 다수개 묶어 구성하는 형태이다. 아울러, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는 상기 직선형, 절곡형 또는 번들타입에 한정되는 것은 아니고, 물결형 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.

한편, 상기 섬유는 철강, 탄소강 등의 금속재료나 플라스틱 등을 얇게 절삭가공 또는 주조 등의 방법으로 제조될 수 있으며, 형상비(AspectRatio, 단면수치에 대한 길이의 비)는 30 ~ 150 정도의 것이 사용될 수 있으나 용도 및 목적에 따라 적의 변경하여 사용할 수 있으며, 그 길이 또한 다양한 길이에 의하여 제조될 수 있다.

즉, 본 발명은 2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태로 제조함으로써, 콘크리트 구조물과의 접촉 면적이 중가하여 기계적 부착력을 충분히 확보할 수 있도록 하고 이로 인해 콘크리트 구조물의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 강섬에 대한 인발거동 시험을 아래와 같이 수행하였다.

1. 인발거동 시험

(1) 시편, 시험기준 및 장비

트위스트되지 않은 일반적인 절곡형(도 6의 (a)참조) 강섬유 중에서 직경 0.76mm와 0.93mm를 각각 비교예 1, 2로 하였다. 그리고, 본 발명에 따라 트위스트 형태로 제조된 강섬유 중에서 0.76mm의 직선형(도 6의 (b)참조) 강섬유를 실시예 1로 하였다. 아울러, 본 발명에 따라 트위스트 형태로 제조된 절곡형(도 6의 (c)참조) 강섬유 중에서 직경 0.76mm와 0.93mm를 각각 실시예 2, 3으로 하였다.

아울러, 상기와 같은 시편은 도 7에 첨부된 시험장비(MTS UTM-하중, LVDT-변위)를 이용하여 시험하였다.

(2) 결과

본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는 아래 [표 1], 도 8 및 9에서와 같이, 콘크리트 구조물과의 접촉 면적이 중가하여 기계적 부착력을 충분히 확보할 수 있음에 따라 인발거동의 큰 향상을 보임을 알 수 있으며, 이로 인해 콘크리트 구조물의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있을 것이다.

강섬유 종류	P₁	P_p	T_0.5L	T_0.8L
비교예 2	21.6	33.9	192	234
비교예 1	14.7	24.8	129	152
실시예 1	31.4	31.4	169(1.31)	236(1.31)
실시예 2	31.2	31.8	227(1.76)	283(1.86)
실시예 3	38.1	52.7	417	568

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

콘크리트 구조물 보강용 강섬유에 있어서,
2가닥 이상의 강섬유를 서로 꼬아 트위스트 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트 구조물 보강용 강섬유.
제 1항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는
2 ~ 10가닥을 꼬아 트위스트 형태로 제조하는 것을 특징으로 하는, 콘크리트 구조물 보강용 강섬유.
제 1항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물 보강용 강섬유는,
직선형, 절곡형 또는 번들타입으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트 구조물 보강용 강섬유.