KR20180122047A - 고 신장성 파이버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 또는 모르타르를 강화하기 위한 강철 파이버에 관한 것이다. 파이버는 중간 부분 및 2개의 단부를 갖는다. 중간 부분은 적어도 1000N의 인장 강도 및 적어도 2.5%의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})을 갖는다. 본 발명은 또한 이러한 강철 파이버를 포함하는 콘크리트 구조체에 관한 것이다.

Description

고 신장성 파이버{HIGH ELONGATION FIBRES}

본 발명은 모르타르 또는 콘크리트를 강화하기 위해, 특히 종래의 콘크리트를 강화하기 위해 적용되는 새로운 형태의 강철 파이버에 관한 것이다.

강철 파이버는 고 신장성을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 이러한 형태의 강철 파이버에 의해 강화된 종래의 콘크리트의 구조체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 종래의 콘크리트의 강화를 위한, 강화, 예비 응력(pre-stressed), 또는 사후 긴장(post-tensioned) 콘크리트를 위한 이러한 형태의 강철 파이버의 사용에 관한 것이다.

콘크리트 또는 모르타르의 질을 향상시키기 위해 강철 파이버로 콘크리트 또는 모르타르를 강화하는 것은 잘 알려져 있다. 강철 파이버는 예를 들어, 종래의 콘크리트를 강화하는데 사용된다.

용어 "종래의 콘크리트"는 75MPa(1Mpa=1메가 파스칼=1N/mm²)보다 낮은, 예를 들어 70Mpa보다 낮은, 바람직하게는 60Mpa보다 낮은 압축 강도를 갖는 콘크리트를 언급한다.

제EP-B1-851957호[엔브이　베카에르트　에스에이(NV Bekaert SA)]는 평평한 후크형 단부를 갖춘 강철 파이버를 교시하며, 이러한 강철 파이버에 의해 강화된 콘크리트의 균열후(post-crack) 굽힘 강도가 매우 향상된다는 것을 교시한다.

제US-A-4883713호[유로스틸(Eurosteel)]는 강철 파이버 강화 콘크리트에의 강철 파이버의 고정 특징부를 개선시키기 위해 원추형 단부를 갖는 원통형 강철 본체를 포함하는 강철 파이버를 교시한다.

이러한 2개의 인용 문서들 및 다른 문서들은, 종래의 강철 파이버 콘크리트의 특성이 콘크리트에의 강철 파이버의 개선된 고정 특징부에 의해 이미 매우 향상될 수 있다는 것을 교시한다.

콘크리트 강화 기능을 위해 현재 알려진 종래의 강철 파이버는, 콘크리트 구조체의 서비스 능력 한계 상태(SLS)를 향상시키는데 매우 적절한데, 즉, 이들은 통상의 3지점의 굽힘 시험(유럽 표준 EN 14651-금속 파이버 콘크리트를 위한 휨 인장 강도 측정 시험 방법 참조) 동안 0.5mm 이하의 균열 또는 균열 개구 변위(crack mouth opening displacement; CMOD)(예를 들어, CMOD의 범위는 0.1mm 내지 0.3mm임)를 매우 양호하게 브릿지(bridge)한다. 환언하면, 평평한 후크형 단부를 갖춘 강철 파이버 및 원추형 단부를 갖는 파이버와 같은 공지된 강철 파이버는 최대 약 0.5mm로 균열의 폭 또는 성장을 제한하기에 적합하게 기능한다(SLS). 이러한 파이버를 사용하는 현재 기술의 단점은 이들이 극한 상태에서 상대적으로 낮은 성능을 갖는다는 것이다(ULS). 특히, 극한 한계 상태(ULS)와 서비스 능력 한계 상태(SLS)의 균열후 강도 사이의 비율은 상대적으로 낮다. 이러한 비율은 하중 값, 즉, F_R,1(CMOD=0.5mm) 및 F_{R ,4}(CMOD=3.5mm)에 의해 결정된다.

일부 종래의 파이버들은, 이들이 ULS에 대해 요구되는 것보다 낮은 CMOD에서 파단됨에 따라 ULS에서 기능을 이행하지 못한다. 후크형 단부를 갖춘 파이버와 같은 다른 파이버들은 견인 인출(pull-out)되도록 설계된다. 견인 인출됨에 기인하여, 이러한 파이버들은 작은 변위에 대해 사전에 변위 연화 거동(displacement-softening behaviour)을 나타낸다.

ULS에서의 이러한 낮은 성능에도 불구하고, 현재 공지된 강철 파이버는 극한 한계 상태(ULS)를 개선하기 위한 소위 건설 분야에 사용될 수도 있다. 본원에 공지된 강철 파이버는, 철근(rebar), 메쉬(mesh), 예비응력, 및 사후긴장과 같은 종래의 강화 대신에 또는 이에 추가하여 하중을 견디거나 또는 수반할 수 있는 것으로 기대된다. 그러나, 이러한 하중 수반 기능의 효율성을 달성하기 위하여, 이러한 현존 강철 파이버는 20kg/m³ 내지 40kg/m³의 정상 투여량을 초과하는 상당히 큰 투여량으로 사용되어야 한다. 큰 투여량은 혼합 및 공간 문제와 같은 실행가능성에 대한 문제를 야기할 수 있다.

본 발명의 목적은 콘크리트 또는 모르타르, 특히 종래의 콘크리트에 매립된 이후 새로운 기능을 충족시킬 수 있는 새로운 종류의 강철 파이버를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 유럽 표준 EN 14651(2005년 6월)에 따라, 3지점의 굽힘 시험 동안 0.5mm보다 큰 균열 개구 변위를 영구적으로 브릿지할 수 있는 새로운 종류의 강철 파이버를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 높은 투여량을 요구하지 않으면서 건설 분야에 하중을 취하는 새로운 종류의 강철 파이버를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 콘크리트 또는 모르타르, 특히 종래의 콘크리트를 강화하기 위해 적용되는 강철 파이버가 제공된다. 강철 파이버는 중간 부분 및 2개의 단부, 즉, 중간 부분의 일 측부의 제1 단부 및 중간 부분의 타 단부의 제2 단부를 갖는다.

중간 부분은 적어도 1000MPa의 인장 강도(R_m)(MPa)를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 강철 파이버, 보다 구체적으로는 본 발명에 따른 강철 파이버의 중간 부분은 적어도 2.5%의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})을 갖는다.

최대 하중시의 신장성

본 발명의 문맥 내에서, 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})[파괴시의 신장성(A_t)이 아님]는 강철 파이버의 신장성, 보다 구체적으로는 강철 파이버의 중간 부분의 신장성을 특징지우는데 사용된다.

그 이유는, 일단 최대 하중에 도달되면, 강철 파이버의 이용가능한 표면의 압축이 개시되고, 더 높은 하중을 취하지 못하게 되기 때문이다.

최대 하중시의 신장성(A_{g +e})은 최대 하중시의 소성 신장성(A_g)과 탄성 신장성의 합이다.

최대 하중시의 신장성은 (존재한다고 하더라도) 강철 파이버의 중간 부분의 구불구불한 특성(wavy character)에 기인하여 있을 수 있는 구조적 신장성(A_s)을 포함하지 않는다. 구불구불한 강철 파이버의 경우, 강철 파이버는 A_{g +e}가 측정되기 전에 가장 먼저 직선화된다.

본 발명에 따른 강철 파이버의 중간 부분의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})은 적어도 2.5%이다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 강철 파이버의 중간 부분은 2.75%보다 높은, 3.0%보다 높은, 3.25%보다 높은, 3.5%보다 높은, 3.75%보다 높은, 4.0%보다 높은, 4.25%보다 높은, 4.5%보다 높은, 4.75%보다 높은, 5.0%보다 높은, 5.25%보다 높은, 5.5%보다 높은, 5.75%보다, 또는 심지어 6.0%보다 높은 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})을 갖는다.

높은 정도의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})은, 강철 파이버가 제조될 강철 와이어로의 열 처리와 같은 특정 응력 완화 처리를 가함으로써 획득될 수 있다.

종래의 강철 파이버는 최대 하중시의 상대적으로 작은 신장성(A_{g +e})[최대 2%의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})]를 갖는 와이어로부터 제조된다. 따라서, 종래의 콘크리트의 종래의 강철 파이버는 기지(후크형 단부를 갖는 파이버)로부터 견인 인출되도록 설계된다. 당업계에 공지된 다른 강철 파이버들은, 이들이 ULS에 대해 요구되는 것보다 낮은 CMOD에서 파단됨에 따라 ULS에서 수행되지 않는다. 이러한 강철 파이버들의 예시로는 원추형 단부를 갖는 강철 파이버가 있다.

본 발명에 따른 파이버들은 최대 하중시의 높은 신장성(A_{g +e})을 갖는 강철 와이어에 기인하여 신장한다. 이들은 신장하고, ULS에 도달하기 전에 파단되지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 파이버가 높은 인장 강도를 가짐에 따라, 이러한 종류의 강철 파이버로 강화된 콘크리트는 높은 하중을 견딜 수 있다.

최대 하중시의 와이어의 높은 신장성 값은 0.5mm보다 큰 균열 개구 변위를 브릿지하도록 허용해야 하고, 정상 수준의 투여량에서, 통상적인 강화를 대신하는 또는 통상적인 강화에 추가되는 하중을 취하도록 허용해야 한다. 따라서, 새로운 종류의 강철 파이버는 콘크리트 구조체의 극한 한계 상태(ULS)를 개선시킨다. 새로운 파이버는 내구성을 개선시킬뿐 아니라 지지 또는 하중 용량도 개선시킨다.

인장 강도( R _m )

본 발명에 따른 강철 파이버, 즉, 본 발명에 따른 강철 파이버의 중간 부분은 높은 인장 강도(R_m)를 갖는 것이 바람직하다. 인장 강도(R_m)는 인장 시험 동안 강철 파이버가 견디는 최대 응력이다.

강철 파이버의 중간 부분의 인장 강도(R_m)[즉, 강철 파이버의 원래의 단면적으로 나뉘어지는 최대 하중 용량(F_m)]는 바람직하게 1000Mpa보다 크고, 보다 구체적으로는, 1400Mpa보다 크고, 예를 들어, 1500Mpa보다 크고, 예를 들어, 1750Mpa보다 크고, 예를 들어, 2000Mpa보다 크고, 예를 들어, 2500Mpa보다 크다.

본 발명에 따른 강철 파이버의 높은 인장 강도는 강철 파이버가 높은 하중을 견디게 허용한다.

따라서, 높은 인장 강도는 종래의 콘크리트에 필요한 파이버의 낮은 투여량으로 반영된다.

본 발명에 따른 강철 파이버의 높은 연성 또는 높은 신장성에 기인하여, 파이버는 EN 14651에 따른 3지점의 굽힘 시험에서의 1.5mm보다 높은, 2.5mm보다 높은, 또는 3.5mm보다 높은 CMOD에서 파단되지 않을 것이다.

강철 파이버의 높은 연성 및 신장성은, 넓은 개구를 갖는 균열이 브릿지되게 할 것이며, 균열이 발생된 이후의 콘크리트의 균열후 강도가 균열 폭의 증가에 따라 증가하게 할 것이다. 또는, 일단 콘크리트가 균열되면, 파이버 강화 콘크리트는 굽힘 강성 거동을 보인다.

양호한 실시예에서, 강철 파이버는 콘크리트 또는 모르타르의 강철 파이버를 고정하기 위한 고정 단부 및 중간 부분을 포함한다. 이러한 양호한 실시예에서, 콘크리트 또는 모르타르의 강철 파이버의 고정력은 강철 파이버의 중간 부분의 최대 하중 용량(F_m)의 50%보다 높은 것이 바람직하다. 고정력은 견인 인출 시험 동안 도달되는 최대 하중에 의해 결정된다. 이러한 견인 인출 시험에서, 강철 파이버는 콘크리트 또는 모르타르의 일 단부에 매립된다. 시험은 더 상세하게 추가로 기재된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 강철 파이버는 높은 고정력, 예를 들어, 최대 하중 용량(F_m)의 60%보다 높은, 70%보다 높은, 또는 80%보다 높은 고정력을 갖는다.

보다 바람직하게, 콘크리트 또는 모르타르의 강철 파이버의 고정력은 심지어 90%보다 높고, 예를 들어, 92%, 95%, 98%, 또는 심지어 99%보다 높다.

콘크리트 또는 모르타르의 강철 파이버의 고정의 정도가 높아질수록, 콘크리트 또는 모르타르의 잔류 강도가 높아진다. 강철 파이버의 콘크리트 밖으로의 미끄러짐이 방지될수록, 강철 파이버의 중간 부분의 전체 강도의 더 많은 양이 사용된다. 예를 들어, 콘크리트 또는 모르타르의 강철 파이버의 고정력이 90%인 경우, 강철 파이버의 중간 부분의 전체 강도의 90%가 사용될 수 있다.

콘크리트의 높은 고정의 정도는 예를 들어, 단부를 두껍게 하거나 또는 확대함으로써, 냉간 헤드성형(cold heading)함으로써, 강철 파이버를 평평하게 함으로써, 강철 파이버의 단부에 현저한 후크를 제조함으로써, 단부를 구부러지게 함으로써 또는 이들의 조합에 의해 다양한 방법으로 획득될 수 있다.

고정 단부는 예를 들어, 두꺼운 고정 단부, 확대된 고정 단부, 냉간 헤드성형 고정 단부, 평평한 고정 단부, 만곡된 고정 단부, 물결형 고정 단부 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.

일부 단부들이 왜 다른 단부들보다 더 양호한 고정을 제공하는지에 대한 메커니즘은 완전히 이해되지 않으며, 고정의 정도는 예를 들어 수학적 모델링에 의해 예견될 수 없다. 따라서, 본 발명에 따르면, 콘크리트 또는 모르타르의 일 단부에 강철 파이버를 매립함으로써 그리고 견인 인출 시험(하중 변위 시험)에 강철 파이버를 적용함으로써 강철 파이버의 고정력을 결정하도록 제안된다.

강철 파이버, 보다 구체적으로는 강철 파이버의 중간 부분은 통상적으로 0.10mm 내지 1.20mm 범위의 직경(D)을 갖는다. 이 경우, 강철 파이버의 단면, 보다 구체적으로는 강철 파이버의 중간 부분은 둥글지 않고, 직경은 강철 파이버의 중간 부분의 단면과 동일한 표면 영역을 갖는 원형의 직경과 동일하다.

강철 파이버, 보다 구체적으로 강철 파이버의 중간 부분은 통상적으로 40 내지 100 범위의 길이 대 직경 비율(L/D)을 갖는다.

강철 파이버의 중간 부분은 곧거나 또는 직선일 수 있거나 또는 요동형이거나 또는 구부러질 수 있다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 본 발명에 따른 강철 파이버를 포함하는 콘크리트 구조체가 제공된다. 콘크리트 구조체는 예를 들어 종래의 콘크리트를 포함한다.

콘크리트 구조체는 3MPa을 초과하는, 예를 들어, 4MPa보다 큰, 예를 들어, 5MPa, 6MPa, 7MPa, 7.5MPa보다 큰 ULS에서 평균 균열후 잔류 강도를 갖는다.

콘크리트 구조체의 강철 파이버의 투여량은, 반드시 그러한 것은 아니지만 바람직하게 80Kg/m³보다 작으며, 바람직하게는 60Kg/m³보다 작다. 콘크리트의 강철 파이버의 투여량은 통상적으로, 20Kg/m³ 내지 50Kg/m³, 예를 들어, 30Kg/m³ 내지 40Kg/m³의 범위일 수 있다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 콘크리트의 하중 수반 구조체에 있어서 전술된 바와 같이 강철 파이버를 사용하는 것이 제공된다. 특히 본 발명은 종래의 콘크리트, 강화, 프리 스트레스, 또는 포스트 텐션 콘크리트의 구조체에의 새로운 형태의 강철 파이버의 사용에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 콘크리트 또는 모르타르, 특히 종래의 콘크리트에 매립된 이후 새로운 기능을 충족시킬 수 있는 새로운 종류의 강철 파이버를 제공하는 것이가능하다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해, 하기의 설명에서 더 설명될 것이다.
도 1은 강철 파이버의 인장 시험(하중-변형 시험)을 도시한다.
도 2는 콘크리트 또는 모르타르에 매립된 강철 파이버의 견인 인출 시험(하중-변위 시험)을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 강철 파이버 및 종래의 강철 파이버의 하중-변형 곡선을 도시한다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 발명에 따른 강철 파이버를 도시한다.

본 발명은 특정 실시예에 대해 특정 도면을 참조하여 기재될 것이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고 청구범위에 의해서만 제한된다. 도시된 도면은 단지 도시적인 것이며 제한적인 것이 아니다. 도면에서, 일부 요소의 크기는 과장될 수 있으며, 도시적인 목적을 위해 정확한 크기로 도시되지 않았다. 치수 및 상대적인 치수는 본 발명의 실시에 대한 실질적인 감축에 해당 되지 않는다.

하기의 용어들은 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해서만 제공된다.

- 최대 하중 용량(F_m) : 인장 시험 동안 강철 파이버가 견디는 최대 하중;

- 최대 하중시의 신장성(%) : 원래의 표점 길이(original gauge length)의 백분율로서 표시되는, 최대 힘에서의 강철 파이버의 표점 길이의 증가;

- 파괴시의 신장성(%) : 원래의 표점 길이의 백분율로 표시되는, 파괴 순간의 표점 길이의 증가;

- 인장 강도(R_m) : 최대 하중(F_m)에 대응하는 응력;

- 응력 : 강철 파이버의 원래의 단면적으로 나뉘는 힘;

- 투여량 : 콘크리트의 체적에 부가되는 파이버의 양(㎏/m³으로 표시됨).

본 발명을 설명하기 위해, 다수의 다양한 강철 파이버, 종래의 강철 파이버, 및 본 발명에 따른 강철 파이버가 다수의 다양한 시험에 적용된다.

- 인장 시험(하중-변형 시험) 및

- 견인 인출 시험(하중-변위 시험).

인장 시험은 강철 파이버, 보다 구체적으로 강철 파이버의 중간 부분에 적용된다. 다르게, 인장 시험은 강철 파이버를 제조하는데 사용되는 와이어에 적용된다.

인장 시험은 강철 파이버의 최대 하중 용량(F_m)을 결정하고 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})을 경정하는데 사용된다.

견인 인출 시험은 콘크리트 또는 모르타르의 일 단부에 매립되는 강철 파이버에 적용된다. 견인 인출 시험은 콘크리트 또는 모르타르의 강철 파이버의 고정력을 측정하는데 사용되고, 또한 콘크리트 또는 모르타르에 매립되는 강철 파이버의 절대 변위를 결정하는데 사용될 수 있다.

시험은 도 1 및 도 2에서 각각 도시된다.

도 1은 콘크리트 강화에 적용되는 강철 파이버의 신장성을 측정하기 위한 시험 기구(60)를 도시한다. 시험될 강철 파이버의 고정 단부(예를 들어 확대된 또는 후크형 단부)는 가장 먼저 절단된다. 강철 파이버의 나머지 중간 부분(14)은 2쌍의 클램프(62, 63)들 사이에 고정된다. 클램프(62, 63)를 통해 증가하는 인장력(F)이 강철 파이버의 중간 부분(14)에 가해진다. 이러한 증가하는 인장력(F)에 의한 변위 또는 신장성은 신장성계의 파지부(64, 65)의 변위를 측정함으로써 측정된다. L₁은 강철 파이버의 중간 부분의 길이이고, 예를 들어, 50mm, 60mm, 또는 70mm이다. L₂는 클램프들 사이의 길이이고, 예를 들어, 20mm 또는 25mm이다. L₃는 신장성계 표점 길이이고, 최소 10mm, 예를 들어, 12mm, 예를 들어 15mm이다. 강철 파이버에 대한 신장성계의 미끄러짐을 회피하기 위해, 강철 파이버의 중간 부분(14)에 대한 신장성계의 개선된 파지부에 대해서, 강철 파이버의 중간 부분(14)은 코팅될 수 있거나 또는 박막 테이프로 커버될 수 있다. 이러한 시험에 의해, 하중-신도 곡선이 기록된다.

최대 하중시의 총 신장성의 백분율은 하기의 공식에 의해 계산된다.

시험 기구(60)의 도움으로, 파단 하중(F_m), 인장 강도(R_m), 및 최대 하중시의 총 신장성(A_{g +e})에 대해 본 발명의 강철 파이버와 다수의 상용되는 종래의 강철 파이버가 비교되었다. 시편당 5개의 시험이 수행되었다. 표 1은 결과를 요약한 것이다.

단지 본 발명의 파이버만이 2.5%를 초과하는 최대 하중시의 신장성을 갖는다.

도 2는 콘크리트의 강철 파이버의 고정을 측정하기 위한 시험 기구를 도시한다. 강철 파이버(12)는 그 일 단부가 콘크리트 큐브(20)에 고정된다. 큐브(20)는 종래의 콘크리트로 제조된다. 콘크리트 큐브(20)는 강철 파이버(12)가 연장하는 중앙 홀(24)을 갖춘 플랫폼(22)상에 놓여진다. 플랫폼(22)은 큐브(20) 주위에 케이지(cage)를 확립하는 바(26)에 의해 유지된다. 강철 파이버(12)의 타 단부는 절단되어 클램프(28)에 고정된다. 강철 파이버(12)가 파단되거나 또는 큐브(20) 밖으로 견인 인출될 때까지 클램프(28)에 의해 강철 파이버(12)상에 변위가 가해진다. 힘 변위 또는 하중 변위 다이어그램이 기록된다.

도 3a는 본 발명에 따른 강철 파이버(36) 및 종래의 강철 파이버(32)의 하중-변형 곡선을 도시한다.

하중-변형 곡선은 도 1에 도시된 바와 같이, 강철 파이버가 시험에 적용됨으로써 획득된다.

종래의 강철 파이버는 800N보다 다소 높은 최대 하중(F_m)을 갖는다. 이러한 최대 하중(F_m)은 약 1200MPa의 인장 강도(R_m)와 동일하다. 종래의 강철 파이버의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})은 상대적으로 낮다, 특히 2.0%보다 낮다.

본 발명에 따른 강철 파이버의 하중-변형 곡선(36)이 종래의 강철 파이버의 하중-변형 곡선(32)과 비교될 때, 2개의 상이한 점이 하기와 같이 나타난다.

우선, 최대 하중(F_m)은 1400N보다 크다, 즉, 종래 파이버 곡선(32)의 최대 하중(F_m)보다 훨씬 크다.

둘째로, 최대 하중시의 신장성(A_{g +e}) 또한 종래 파이버 곡선(32)의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})보다 훨씬 크다. 본 발명에 따른 강철 파이버의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})은 2.5%보다 크거나 또는 심지어 3.0% 또는 4.0%보다 크다.

도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 발명에 따른 강철 파이버의 실시예를 도시한다.

도 4a는 중간 부분(404) 및 2개의 고정 단부(402)를 갖는 강철 파이버(400)를 도시한다. 고정 단부(402)는 확대된 단부이다. 2개의 고정 단부(402)들 사이의 중간 부분(404)은 예를 들어 곧거나 직선이다. 중간 부분(404)의 단면은 예를 들어 사실상 원형이거나 둥글다. 중간 부분(404)의 직경 또는 두께는 양호하게 0.4 내지 1.2mm 범위에 있다. 중간 부분(404)의 길이 대 직경의 비율은 실직적이고 경제적인 이유로 대부분 40 내지 100 사이에 놓인다.

고정 단부(402)는, 강화될 콘크리트의 기지 재료에의 강철 파이버(400)의 고정을 향상시키기 위해 사실상 원추형으로 형성되는 확대된 단부이다.

도 4b는 중간 부분(414) 및 2개의 단부(412)를 갖는 다른 강철 파이버(410)를 도시한다. 중간 부분(414)은 곧다. 중간 부분(414)의 단면은 둥글거나 또는 약간 평평할 수 있다. 2개의 고정 단부(412)는 확대된 단부이며, 보다 구체적으로 후크형인 확대된 단부이며, 인용된 제EP-B1-851957호에 따라 평평하게 갖춰질 수도 있다.

도 4c는 중간 부분(424) 및 2개의 고정 단부(422)를 갖는 본 발명에 따른 강철 파이버(420)의 다른 실시예를 도시한다. 중간 부분(424)은 구부러져 있다. 고정 단부(422) 또한 구부러져 있다. 중간 부분(424) 및 고정 단부(422)의 구부러진 형상은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.

강철 파이버(400, 410, 및 420)는 바람직하게 1000 내지 3000MPa 사이의, 보다 바람직하게는 1400Mpa 내지 3000MPa 사이의, 예를 들어, 1600MPa 내지 3000MPa 사이의 인장 강도를 갖는다.

본 발명에 따른 강철 파이버는 하기와 같이 제조될 수 있다. 개시 재료는 예를 들어, 5.5mm 또는 6.5mm 직경을 갖는 와이어 로드 및 0.50중량%(wt%), 예를 들어, 0.60중량% 이상의 최대 탄소 함량, 0.20중량% 내지 0.80중량% 범위의 망간 함량, 0.10중량% 내지 0.40중량% 범위의 실리콘 함량의 조성을 갖는 강철이다. 황의 함량은 최대 0.04중량%이고, 인의 함량은 최대 0.04중량%이다.

통상적인 강철 조성은 0.725% 탄소, 0.550%의 망간, 0.250%의 실리콘, 0.015%의 황, 및 0.015%의 인을 포함한다. 다른 강철 조성은 0.825% 탄소, 0.520%의 망간, 0.230%의 실리콘, 0.008%의 황, 및 0.010%의 인을 포함한다. 와이어 로드는 0.20mm 내지 1.20mm 범위의 그 최종 직경에 이를 때까지 다수의 인발 단계로 냉간 인발(cold drawn)된다.

강철 파이버가 파괴시에 그리고 최대 하중시에 그 높은 신장성을 갖도록, 이에 따라 인발된 와이어는, 예를 들어 와이어가, 관통 와이어의 속도에 적합하도록 구성된 높은 주파수 또는 중간 주파수 유도 코일의 길이를 통과하게 함으로써, 응력 완화 처리에 적용될 수 있다. 특정 시간 동안의 약 300℃의 온도에서의 열 처리에 의해, 파괴시의 신장성 및 최대 하중시의 신장성의 증가 없이, 약 10%의 인장 강도의 감소가 관찰되었다. 그러나, 온도를 400℃보다 높게 조금씩 증가시킴으로써 인장 강도의 추가 감소 및 동시에 파괴시의 신장성 및 최대 하중시의 신장성의 증가가 관찰된다.

와이어는 예를 들어, 아연 또는 아연 합금 코팅, 보다 구체적으로는 아연 알루미늄 코팅 또는 아연 알루미늄 마그네슘 코팅과 같은 부식 저항 코팅으로 코팅될 수 있거나 또는 코팅되지 않을 수 있다. 인발 이전에 또는 인발 동안, 와이어는 또한 인발 작업을 용이하게 하기 위해 구리 또는 구리 합금 코팅으로 코팅될 수도 있다.

응력 완화 와이어는 이후 적절한 길이의 강철 파이버로 절단되고, 강철 파이버의 단부는 적절한 고정구로 제공된다. 동일한 작업 단계에서 적절한 롤(roll)에 의해 절단 및 후크 형상이 갖춰질 수도 있다.

따라서, 획득된 강철 파이버는 제US-A-4284667호에 따라 함께 접착되거나 또는 접착되지 않을 수 있다.

추가로 또는 다르게, 획득된 강철 파이버는 제EP-B1-1383634호에 따른 체인 패키지에 놓여질 수 있거나 또는 출원인의 유럽 특허 출원 제09150267.4호에 개시된 것과 같은 벨트형 패키지로 놓여질 수 있다.

12: 강철 파이버
20: 콘크리트 큐브
22: 플랫폼
24: 중앙 홀
26: 바
28: 클램프

Claims (7)

1. 종래의 콘크리트의 콘크리트 구조체이며,
   상기 종래의 콘크리트는 75 MPa보다 낮은 압축 강도를 갖는 콘크리트로 정의되며,
   상기 콘크리트 구조체는 강철 파이버를 포함하고,
   상기 강철 파이버는 중간 부분 및 2개의 단부를 갖고, 상기 강철 파이버의 상기 중간 부분은 0.4mm 내지 1.20mm 범위의 직경을 갖고 40 내지 100 범위의 길이 대 직경 비율(L/D)을 가지며,
   상기 2개의 단부는 상기 콘크리트 내에 상기 강철 파이버를 고정시키기 위한 고정 단부이고,
   상기 고정 단부는 원뿔 형태의 확대된 단부, 냉간 헤드성형 단부, 만곡된 단부, 물결형 단부, 또는 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되며,
   상기 강철 파이버의 중간 부분은 적어도 1000 MPa의 인장 강도(R_m)를 갖고, 적어도 4%의 최대 하중 시의 신장성(A_{g +e})을 가지며,
   상기 최대 하중 시의 신장성(A_{g +e})은 인장 시험에서 상기 강철 파이버의 중간 부분이 견딜 수 있는 최대 하중에서의 상기 강철 파이버의 중간 부분의 신장성으로 정의되는,
   콘크리트 구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강철 파이버의 상기 중간 부분은 적어도 1400MPa의 인장 강도(R_m)를 갖는
   콘크리트 구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강철 파이버의 상기 중간 부분은 적어도 2000MPa의 인장 강도(R_m)를 갖는
   콘크리트 구조체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강철 파이버의 상기 중간 부분은 적어도 5%의 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})을 갖는
   콘크리트 구조체.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 최대 하중시의 신장성(A_{g +e})은,
   상기 고정 단부를 절단하는 단계와,
   강철 파이버의 나머지 중간 부분을 2쌍의 클램프들 사이에 고정시키는 단계와,
   신장성계의 미끄러짐을 회피하기 위해 강철 파이버의 중간 부분을 박막 테이프로 커버하거나 강철 파이버의 중간 부분을 코팅하는 단계와,
   클램프들을 통해 인장력을 증가시키는 단계와,
   신장성계의 파지부의 변위를 측정하는 단계에 의해 측정되는,
   콘크리트 구조체.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강철 파이버는 0.50 중량%의 최소 탄소 함량, 0.20 중량% 내지 0.80중량% 범위의 망간 함량, 0.10 중량% 내지 0.40 중량% 범위의 실리콘 함량, 최대 0.04 중량%의 황의 함량, 및 최대 0.04 중량%의 인의 함량을 포함하고, 상기 강철 파이버는 응력 완화 처리된 상태인,
   콘크리트 구조체.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 콘크리트 구조체는 40kg/m³보다 작은 상기 강철 파이버의 투여량으로 4MPa를 초과하는 ULS에서의 평균 균열후 잔류 강도를 갖는,
   콘크리트 구조체.
   

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