KR20190050409A - Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same - Google Patents

Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20190050409A
KR20190050409A KR1020170145784A KR20170145784A KR20190050409A KR 20190050409 A KR20190050409 A KR 20190050409A KR 1020170145784 A KR1020170145784 A KR 1020170145784A KR 20170145784 A KR20170145784 A KR 20170145784A KR 20190050409 A KR20190050409 A KR 20190050409A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
cement
aggregate
performance concrete
Prior art date
Application number
KR1020170145784A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
표석훈
배영훈
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020170145784A priority Critical patent/KR20190050409A/en
Publication of KR20190050409A publication Critical patent/KR20190050409A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26Carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48Metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/146Silica fume
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0076Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials characterised by the grain distribution
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/28Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00068Mortar or concrete mixtures with an unusual water/cement ratio
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

Provided are an ultra-high performance concrete composition having a separated aggregate of 5 mm class and an ultra-high performance concrete sleeper for a railway produced by using the same. When ultra-high concrete (UHPC) is produced, at least one of dolomite, basalt, limestone, and granite is selected and included as a separated aggregate of 5 mm class, thereby reducing manufacturing costs of the UHPC and enabling excellent physical properties such as tensile strength and fluidity to be maintained. In addition, when a UHPC composition is used, it is possible to reduce a size of a cross section of a sleeper and reduce an amount of a reinforcing material, for example, an amount of PC steel and reinforcing steel, and improve abrasion resistance. Moreover, it is not necessary to conduct compaction on the sleeper as the UHPC composition has high fluidity, and the sleeper can be demolded from a mold after being cured at a general outside temperature within 24 hours or less.

Description

5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물, 이를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목 {ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE COMPOSITE HAVING SEPARATED AGGREGATE OF 5㎜ CLASS, AND ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE SLEEPER FOR RAILROAD USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high-performance concrete composition having a 5-mm-class aggregate aggregate and an ultra-high performance concrete sleeper for railway,

본 발명은 초고성능 콘크리트 조성물 및 철도용 침목에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 초고성능 콘크리트(UHPC) 제조시, 5㎜급 선별골재, 예를 들면, 백운석, 현무암, 석회암, 화강암 등을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별하고, 이를 이용하여 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 제조하는, 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물, 이를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra high performance concrete composition and a railway sleeper. More particularly, the present invention relates to an ultra high performance concrete (UHPC) High-performance concrete sleeper for railway, and an ultra-high-performance concrete sleeper for railway manufactured using the same.

통상적으로, 프리스트레스트 콘크리트 침목(PSC 침목)은 고강도 콘크리트와 PC 강선 또는 PC 강봉을 사용하여 제작되는 침목으로서, 레일로부터 전달되는 열차하중을 도상 아래로 분산시키며, 레일 위치와 궤간을 정확하게 유지하는 역할을 하는 철도궤도분야의 핵심 구성품이다.Typically, a prestressed concrete sleeper (PSC sleeper) is a sleeper made of high-strength concrete, PC steel wire, or PC steel rods, which disperses the train load transmitted from the rail downward and maintains the rail position and gauge precisely Is the core component of the railway track.

도 1은 통상적인 토공구간 자갈도상에서 적용된 PSC 침목을 예시하는 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a photograph illustrating a PSC sleeper applied on a conventional gravel surface.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 PSC 침목은 토공구간 자갈도상에서 적용될 수 있고, 이러한 PSC 침목은 수직 방향 및 횡방향의 열차하중을 안정적으로 지지할 수 있도록 설계 및 제작되는 것이 중요하며, 장기간 철도 선로에 노출되는 궤도 구성품이므로 피로 및 균열 저항성, 환경저항성 등이 보장되어야 한다.As shown in Fig. 1, a typical PSC sleeper can be applied on a gravel road of a ground cross section, and it is important that such a PSC sleeper is designed and manufactured so as to stably support vertical and lateral train loads, Since it is an orbit component exposed to a railway track, fatigue, crack resistance and environmental resistance should be guaranteed.

통상적으로, 이러한 PSC 침목 제작에 사용되는 콘크리트 구성재료는 3종 시멘트, 20㎜급 굵은골재, 모래, 혼화제 및 배합수를 포함하며, 조기강도 발현에 초점이 맞추어져 있으며, 친환경적인 재료가 배합에 사용되지는 않고 있다.Generally, the concrete constituting material used for the production of such PSC sleepers includes three kinds of cement, 20 mm thick coarse aggregate, sand, admixture and compound water, and focuses on early strength development. It is not being used.

또한, 이러한 PSC 침목 단면이 크면 클수록 하중 저항성능이 향상될 수 있으나, PSC 침목 제작성, 궤도 부설 작업성, 유지보수성(예를 들면, 탬핑 등 궤도 장비작업, 인력에 의한 침목 교체 작업 등)이 떨어지게 되므로 무작정 단면을 키울 수는 없는 것이 현실이다. 또한, 터널 구간에 자갈궤도가 부설될 경우, 최소 도상두께를 확보하기 위해서는 침목 높이가 낮아져야 할 필요가 있다. 그렇지 않을 경우, 터널 단면의 크기가 증가하게 되므로 전체적인 궤도/토목 공사비가 증가하게 된다.In addition, the larger the cross section of the PSC sleeper, the better the load resistance performance. However, the PSC sleeper composition, the track laying workability, the maintainability (for example, the work of track equipment such as tamping, It is a reality that it can not raise cross section because it falls off. In addition, when a gravel track is installed in the tunnel section, it is necessary to lower the sleeping height in order to secure the minimum road surface thickness. Otherwise, the size of the cross section of the tunnel increases, resulting in an increase in overall orbital / civil engineering costs.

최근 PSC 침목 설계 추세가 자갈도상 및 노반으로 전달되는 열차하중을 보다 넓게 분포시켜 궤도 틀림 및 노반 침하를 저감하는 것이므로, PSC 침목 폭을 증가시키되 레일 좌면부 및 침목 중앙부 높이를 가급적 감소시키는 것이 PSC 침목 설계 시 매우 중요하다. 다시 말하면, 제작 및 취급이 용이하며, 하중 저항성능이 보장되고, 장비 작업 및 인력보수에 문제가 없는 수준으로 침목이 설계 및 제작되어야 한다.Since PSC sleeper design tendency is to distribute the train load more widely distributed to the gravel road and roadbed to reduce the track misalignment and bedrock settlement, it is desirable to increase the width of the PSC sleeper but to reduce the height of the rail seat portion and the mid- Design is very important. In other words, the sleepers should be designed and manufactured at a level that is easy to manufacture and handle, guarantees the load resistance performance, and does not cause any problems in equipment work and manpower maintenance.

일반적으로, PSC 침목 제작 시 PC 강연선 또는 PC 강봉 외에는 다른 보강재가 적용되고 있지 않고 있다. 이러한 경우, PSC 침목 제작 시 단부에 프리스트레스 힘이 도입될 경우, 강연선 또는 강봉과 콘크리트 계면 사이에 할렬 균열이 발생될 수 있으며, 이러한 상태에서 반복적인 열차하중이 침목에 작용될 경우, 균열폭이 증가하게 되고 침목 표면으로까지 확대되어 종국적으로는 침목 파손으로 이어지게 된다.Generally, other reinforcements are not applied to the PSC sleepers except for the PC strand or PC steel bar. In this case, if a prestress force is applied to the ends of the PSC sleepers, it may cause splitting cracks between the strands or between the steel rods and the concrete interface, and when the repeated load is applied to the sleepers, the crack width increases And it extends to the surface of the sleepers, which ultimately leads to the sleeper breakage.

또한, PC 강봉을 이용하여 침목을 제작할 경우, 주인장 철근 개념의 보강재가 적용되지 않으면 균열 저항성능이 확보되지 않을 수 있다. 따라서 최근 개선된 설계기법이 적용된 침목의 경우, 제작 시 주인장 철근 및 스터럽 개념의 철근이 추가로 배치되고 있다. 물론, 보강개념의 철근이 적용되는 것은 침목의 하중 저항성능 및 내구성능 개선 차원에서 장점이 될 수 있으나, 제작성이 떨어지고 침목 단가가 상승하게 되므로 보강재를 적용하지 않고도 보강재가 적용되었을 경우의 성능이 발현될 수 있는 콘크리트 조성물이 적용되는 것이 필요하다.In addition, when a sleeper is manufactured using a PC steel bar, crack resistance may not be secured unless a reinforcement material of the host steel reinforcing bar concept is applied. Therefore, in the case of the sleepers to which the recently improved design technique is applied, reinforcement bars of the reinforcing bars and the stirrups are additionally disposed at the time of manufacturing. Of course, the application of the reinforcing concept reinforcing bars may be advantageous in terms of improving the load-resisting performance and durability of the sleepers, but the performance when the reinforcement is applied without applying the reinforcing material is increased It is necessary to apply a concrete composition which can be expressed.

또한, 도 2a 및 도 2b는 종래의 기술에 따른 레일 좌면부에 마모가 발생한 것을 예시하는 사진으로서, 도 2a는 철도 침목의 레일 좌면부 마모를 나타내며, 도 2b는 도 2a에 도시된 레일 마모를 구체적으로 나타내는 사진이다.2A and 2B are photographs showing that abrasion occurs on the rail seating surface according to the related art. FIG. 2A shows wear on the rail seating surface of the railroad sleeper, FIG. 2B shows the wear on the rail shown in FIG. This is a photograph specifically shown.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 철도 침목의 레일 좌면부 마모는 철도차량 운행 시 수직하중, 횡하중, 종방향 하중, 외기 변화 시 레일 신축에 따른 종방향 하중 및 레일 패드 특성과 관련이 있다. 철도차량 운행에 따른 수직하중이 레일을 통해 레일패드로 전달되면 포아송 효과에 의해 레일패드 길이가 증가하고 높이는 감소되면서 레일패드와 철도 침목 레일 좌면부간 마찰이 발생되며, 이러한 마찰이 수년에 걸쳐 반복되면 철도 침목 레일 좌면부가 마모될 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the rail seat wear of the railroad sleepers is related to vertical load, rail load characteristics, and longitudinal load according to rail extension and contraction when the railroad car is operated under vertical load, lateral load, longitudinal load, . When the vertical load of the railway vehicle is transmitted to the rail pad through the rail, the length of the rail pad increases due to the Poisson effect and the height of the rail pad decreases. As a result, friction between the rail pad and the railway sleeping rail is generated. The railway sleeper rail seating surface may be worn.

또한, 철도차량 운행 시 열차 사행동에 의한 횡하중이 레일에 작용될 수 있으며, 철도차량 운행(특히 시동 및 제동) 및 외기 변화에 따라 레일에 종방향으로 하중이 가해질 수 있는데, 이러한 횡방향 및 종방향 하중이 작용될 경우 특히 레일패드와 철도 침목의 레일 좌면부간 마찰이 발생될 수 있으며, 이것은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 철도 침목의 레일 좌면부 마모로 이어질 수 있다.In addition, the lateral load caused by the train motion can be applied to the rail during the operation of the railway vehicle, and the load can be applied to the rail in the longitudinal direction due to the running of the railway vehicle (especially starting and braking) When a directional load is applied, rail-to-rail friction between rail pads and railway sleepers may occur, which can lead to rail seat wear of railway sleepers, as shown in Figs. 2A and 2B.

또한, 철도차량이 중량화 될수록 레일 좌면부 마모는 증가되는 경향을 보인다. 이와 같이, 철도 침목의 레일 좌면부가 마모되면 침목 단면 높이가 감소되는데, 이것은 하중 저항성능(휨 강도 및 피로 내구성)이 감소되는 것을 의미하며, 이때, 마모 깊이가 지속적으로 증가될 경우, 철도 침목의 레일 좌면부에 휨 균열이 발생되거나 열차 통과톤수 증가에 따른 피로 파괴로 이어질 수 있다. 따라서 외력 작용에 따른 레일패드와의 마찰 시에도 콘크리트 마모가 억제 또는 저감되는 것은 철도 침목의 설계 수명을 확보하는데 있어서 매우 중요하다고 할 수 있다.Also, as the railway vehicle becomes heavier, the wear on the rail seat surface tends to increase. In this way, when the rails seating surface of a railroad sleeper is worn, the height of the railroad sleeper is reduced, which means that the load resistance performance (flexural strength and fatigue durability) is reduced. When the wear depth is continuously increased, It may lead to flexural cracks in the rail seating surface or fatigue failure due to an increase in the number of passing tonnage. Therefore, it can be said that the suppression or reduction of concrete wear is very important in securing the design life of the railway sleepers when friction with rail pads due to external force acts.

한편, 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete: UHPC)는 약 130MPa 이상의 매우 높은 압축강도, 높은 연성, 내충격성 및 높은 내구성을 갖는 고밀도 매트릭스(Matrix) 구조로서 전 세계적으로 관심을 받고 있는 재료이다.On the other hand, Ultra High Performance Concrete (UHPC) is a material of interest worldwide as a high density matrix structure having a very high compression strength of about 130 MPa, high ductility, impact resistance and high durability.

하지만 이러한 초고성능 콘크리트(UHPC)를 구성하는 재료들은 에너지 과소비 재료일 뿐만 아니라 높은 이산화탄소 배출량으로, 환경에 미치는 부정적 영향이 우려되는 건설재료이다. 특히, 초고성능 콘크리트(UHPC)를 구성하는 재료 중 하나인 포틀랜드 시멘트는 연간 생산되는 양이 약 16억 톤(Ton)으로서, 이산화탄소 전체 배출량의 7%를 차지하는 것으로 보고되었다.However, the materials that make up this ultra high performance concrete (UHPC) are not only energy consuming materials but also high carbon dioxide emissions, which is a construction material that is adversely affecting the environment. In particular, portland cement, one of the components of ultra high performance concrete (UHPC), has been reported to produce about 1.6 billion tons per year, accounting for 7% of total carbon dioxide emissions.

또한, 이러한 초고성능 콘크리트(UHPC)를 구성하는 재료 중에서 실리카 미분말(Silica Powder)과 규사(Silica Sand)는 일반 콘크리트의 재료에 비해 상당히 고가의 재료들이다. 이에 따라 값비싼 초고성능 콘크리트(UHPC)는 단지 구조물 일부분에 적용되는 등 사용이 제한적이며, 현재 실리카 미분말과 규사를 저가재료로 대체하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다.Silica powder and Silica Sand are very expensive materials compared to ordinary concrete materials among materials that make up ultra high performance concrete (UHPC). Therefore, the use of expensive ultra high performance concrete (UHPC) is limited to a part of a structure, and currently, studies for replacing silica fine powder and silica sand with low cost materials are being actively carried out.

예를 들면, 저가재료로서, 천연 포졸란(Natural Pozzolana), 플라이애시(Fly ash), 석회석 미분말(Limestone Powder), 클링커 분진(Cement Kiln Dust), 제철 슬래그 미분말(Pulverized Steel Slag) 등을 실리카퓸(Silica fume) 및 규사와 대체한 UHPC 배합이 개시되었고, 또한, 고가의 규사를 자연 강모래(Natural Sand)로 대체한 친환경 UHPC 배합이 개시되었다.For example, Natural Pozzolana, Fly ash, Limestone Powder, Cement Kiln Dust, Pulverized Steel Slag, and the like can be used as low-cost materials such as silica fume Silica fume) and UHPC substituted with silica sand have been disclosed, and environmentally friendly UHPC formulations in which expensive silica sand has been replaced by natural sand has been disclosed.

도 3은 종래의 기술에 따른 초고성능 콘크리트를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing an ultra high-performance concrete according to the prior art.

도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 초고성능 콘크리트(10)는, 시멘트(11), 실리카 퓸(Silica Fume: 12) 및 실리카 미분말(Silica Powder: 13)로 이루어지는 결합재(Binder), 물(Water: 14), 초유동화제(Superplasticizer: 15), 보강섬유(16) 및 골재(17)인 모래를 포함할 수 있다. 이때, 상기 초유동화제(15)는 고성능감수제일 수 있고, 상기 보강섬유(16)는 강섬유(Steel Fiber)일 수 있으며, 특히, 물-결합재의 비(W/B)는 0.3 이하로 유지되며, 또한, 상기 시멘트(11) 일부를 고로슬래그미분말(GGBFS)로 대체할 수 있는 것으로 알려져 있다.3, an ultra-high-performance concrete 10 according to the related art is made of a cement 11, a binder made of silica fume 12 and a silica powder 13, Water: 14, superplasticizer 15, reinforcing fiber 16, and aggregate 17. At this time, the colloidal fluidizer 15 may be a high-performance water reducing agent, and the reinforcing fiber 16 may be a steel fiber. In particular, the ratio W / B of the water- , It is also known that a part of the cement 11 can be replaced with a blast furnace slag fine powder (GGBFS).

하지만, 종래의 기술에 따른 초고성능 콘크리트(10)의 경우, 저가재료로 대체한 경우 성능이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the case of the ultra-high-performance concrete 10 according to the related art, there is a problem that performance is lowered when the material is replaced with a low-cost material.

한편, 도 4는 종래의 기술에 따른 프리스트레스트 광폭형 콘크리트 침목으로서 표준형 콘크리트 침목을 나타내는 도면으로서, 도 4의 a)는 평면도이고, 도 4의 b)는 정면도이며, 도 4의 c)는 레일 좌면부 단면도이고, 도 4의 d)는 침목 중앙부 단면도이다.4 (a) is a plan view, Fig. 4 (b) is a front view, and Fig. 4 (c) is a plan view of a conventional concrete sleeper, And Fig. 4 (d) is a cross-sectional view of the sleeper.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 프리스트레스트 광폭형 콘크리트 침목으로서 표준형 콘크리트 침목은, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물을 활용한 PSC 침목으로서, 표준형의 경우 fck은 60MPa로 주어진다.As shown in FIG. 4, the conventional type of concrete sleepers is a PSC sleepers utilizing ultra high performance concrete (UHPC) composition. In the case of the standard type, the fck is given as 60 MPa.

도 4에 도시된 ①은 강봉을 나타내고, ②는 정착부 보강철근을 나타내며, ③은 레일 좌면부를 나타내고, ④는 침목 중앙부를 각각 나타내며, 구체적으로, 강봉의 직경은 11㎜이고, 정착부 보강철근은 10㎜ 직경으로 각각 2개씩 양단부에 배치되며, 레일 좌면부의 단면 높이는, 도 4의 b)에 도시된 바와 같이, 195㎜이고, 침목 중앙부의 단면 높이는 180㎜로 주어진다.4 shows a steel bar, 2 denotes a fixing portion reinforcing steel bar, 3 denotes a rail seat portion, and 4 denotes a tread middle portion. Specifically, the diameter of the steel bar is 11 mm, Are each disposed at both ends with a diameter of 10 mm, and the section height of the rail seat portion is 195 mm as shown in Fig. 4 (b), and the section height of the railroad tread is given as 180 mm.

또한, 도 5는 종래의 기술에 따른 프리스트레스트 광폭형 콘크리트 침목으로서 슬림형 콘크리트 침목을 나타내는 도면으로서, 도 5의 a)는 평면도이고, 도 5의 b)는 강봉 기준 정면도이며, 도 5의 c)는 인장 보강철근 기준 정면도이고, 도 5의 d)는 레일 좌면부 단면도이고, 도 5의 e)는 침목 중앙부 단면도이다.5 (a) is a plan view, Fig. 5 (b) is a reference view of a steel bar, and Fig. 5 (c) is a plan view showing a slope type concrete tread as a prestressed wide- 5 is a front view of the tension reinforcing steel bar reference, Fig. 5 (d) is a cross-sectional view of the rail seat, and Fig. 5 (e) is a cross-

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 프리스트레스트 광폭형 콘크리트 침목으로서 슬림형 콘크리트 침목은 PSC 침목으로서, 슬림형의 경우, fck은 60MPa로 주어진다.As shown in FIG. 5, as a prestressed wide-width concrete sleeper according to the prior art, a slim-type concrete sleeper is a PSC sleeper, and in the case of a slim type, a fck is given as 60 MPa.

도 5에 도시된 ①은 강봉을 나타내고, ②는 정착부 보강철근을 나타내며, ③은 레일 좌면부 저부 인장보강철근을 나타내며, ④는 침목 중앙부 상부 인장보강철근을 나타내고, ⑤는 스터럽 철근을 나타내며, ⑥은 레일 좌면부를 나타내고, ⑦은 침목 중앙부를 각각 나타내며, 구체적으로, 강봉의 직경은 11㎜이고, 정착부 보강철근은 10㎜ 직경으로 각각 2개씩 양단부에 배치되며, 레일 좌면부 저부 인장보강철근은 10㎜ 직경으로 각각 2개씩 레일 좌면부 저부에 배치되고, 침목 중앙부 상부 인장보강철근은 10㎜ 직경으로 2개 배치되며, 스터럽 철근은 10㎜ 직경으로 2개 배치되며, 레일 좌면부의 단면 높이는, 도 5의 b)에 도시된 바와 같이, 140㎜로 주어지고, 침목 중앙부의 단면 높이는 125㎜로 주어진다.5 denotes a steel bar, 2 denotes a fixing part reinforcing steel, 3 denotes a tensile reinforcing bar at the bottom of the rail seating surface, 4 denotes a tensile reinforcing bar at the center of the sleeper, 5 denotes a stirrup reinforcing bar, The diameter of the steel bar is 11 mm and the diameter of the reinforcing bar of the fixing part is 10 mm and the diameter of each of the reinforcing bars is 2 at each end, Two 10 mm diameter bars are arranged at the bottom of the rail seating portion, two tensile reinforcing bars at the center of the sleepers are arranged at a diameter of 10 mm, two stirrup bars are arranged at a diameter of 10 mm, As shown in Fig. 5 (b), and the section height of the center portion of the sleeper is given as 125 mm.

하지만, 종래 기술에 따르면, 제작 현장에서 PSC 침목 생산 시 일반적으로 약 55℃(최대 60℃) 내외의 온도로 12시간~18시간 범위에서 증기양생을 실시한다. 일반적으로 PSC 침목 제작 시 3종 시멘트(조강시멘트)를 사용하고 있는데, 3종 시멘트의 특성상 증기양생을 실시할 경우 콘크리트의 장기 품질에 문제가 있다는 것이 지속적으로 보고되고 있다. 따라서 콘크리트 침목의 내구성을 증진시키기 위해서는 3종 시멘트 사용을 지양하고 증기양생을 가급적 시행하지 않는 것이 필요하지만, 제작사 입장에서는 빠른 강도 발현 및 탈형이 이루어져야 생산비를 절감할 수 있기 때문에, 3종 시멘트 사용 및 증기양생을 적용하여, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프리스트레스트 콘크리트 침목을 생산하고 있는 실정이다.However, according to the prior art, steam curing is generally performed at a temperature of about 55 ° C (maximum 60 ° C) for 12 hours to 18 hours when producing PSC sleepers at the production site. Generally, three types of cement (crude steel cement) are used in the production of PSC sleepers. Due to the characteristics of the three kinds of cement, it is reported that there is a problem in the long-term quality of concrete when steam curing is performed. Therefore, in order to improve the durability of concrete sleepers, it is necessary to avoid the use of three kinds of cements and not to apply steam curing as much as possible. However, since the production cost can be reduced due to rapid strength development and demolding, Steam curing is applied to produce prestressed concrete sleepers, as shown in Figs. 4 and 5.

대한민국 등록특허번호 제10-1440551호(출원일: 2012년 12월 28일), 발명의 명칭: "고로슬래그 미분말을 다량 포함하는 PC 침목용 콘크리트 조성물"Korean Patent No. 10-1440551 filed on Dec. 28, 2012, entitled " Concrete composition for PC sleepers containing a large amount of blast furnace slag powder " 대한민국 등록특허번호 제10-954155호(출원일: 2009년 10월 1일), 발명의 명칭: "피씨 침목용 콘크리트 조성물"Korean Patent No. 10-954155 filed on October 1, 2009, entitled " Concrete composition for PC sleepers " 대한민국 등록특허번호 제10-1210595호(출원일: 2010년 9월 29일), 발명의 명칭: "서냉 전기로 산화슬래그를 이용한 중량콘크리트 조성물"Korean Patent No. 10-1210595 filed on Sep. 29, 2010, entitled " Heavy Concrete Composition Using Slow-Wound Furnace Slag " 대한민국 등록특허번호 제10-704991호(출원일: 2005년 12월 7일), 발명의 명칭: "포장 궤도용 광폭 침목"Korean Patent No. 10-704991 filed on Dec. 7, 2005, entitled " Wide Sleepers for Packing Tracks " 대한민국 등록특허번호 제10-660386호(출원일: 2004년 2월 17일), 발명의 명칭: "바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트 조성물, 그 콘크리트 제품 및 그 제품의 제조 방법"Korean Patent No. 10-660386 filed on Feb. 17, 2004, entitled " High Performance Concrete Composition Using Bottom Ash, Concrete Product and Method for Producing the Product " 대한민국 등록특허번호 제10-1612113호(출원일: 2015년 10월 13일), 발명의 명칭: "콘크리트용 결합재 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물"Korean Patent No. 10-1612113 filed on October 13, 2015, entitled " Binder composition for concrete and concrete composition containing the same " 대한민국 등록특허번호 제10-1547272호(출원일: 2008년 1월 22일), 발명의 명칭: "산업 부산물을 함유하는 고강도 시멘트, 모르타르 및 콘크리트"Korean Patent No. 10-1547272 filed on January 22, 2008, entitled " High Strength Cement, Mortar and Concrete Containing Industrial Byproducts " 대한민국 등록특허번호 제10-1591275호(출원일: 2014년 7월 30일 ), 발명의 명칭: "시공성을 향상시킨 초고강도 콘크리트 및 그 제조 방법"Korean Patent No. 10-1591275 filed on July 30, 2014, entitled " Ultra High Strength Concrete with Improved Workability &

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 초고성능 콘크리트(UHPC) 제조시, 5㎜급 선별골재로서 백운석, 현무암, 석회암, 화강암 등을 적어도 하나 이상 선별하여 활용함으로써 초고성능 콘크리트(UHPC)의 제조비용을 감소시키면서도 압축강도, 인장강도 및 유동성 등의 우수한 물성을 유지할 수 있는, 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an ultra high performance concrete (UHPC), which comprises at least one selected from dolomite, basalt, limestone, granite, (UHPC), and maintain excellent physical properties such as compressive strength, tensile strength and fluidity, and to provide an ultra high performance concrete composition having a 5-mm-grade aggregate.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물을 이용하여 침목 단면 크기 및 보강재 양의 감소가 가능하며 내마모성을 향상시킬 수 있는, 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an ultra high performance concrete having a 5 mm class aggregate which can reduce the sleeper sectional size and the amount of reinforcing material by using ultra high performance concrete (UHPC) composition and improve the abrasion resistance. The present invention relates to an ultra-high performance concrete sleeper for railway.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물의 높은 유동성을 통한 무다짐 및 일반적인 외기 온도에서 24시간 이하로 자연 양생 후 탈형이 가능한, 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a super high performance concrete (UHPC) composition, which has a high fluidity and can be demolded after natural curing at a room temperature of less than 24 hours. The present invention provides an ultra-high performance concrete sleeping rail manufactured using high-performance concrete.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물은, 결합재로서, 100중량부의 시멘트; 상기 시멘트와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 12~30중량부의 실리카 퓸; 상기 시멘트와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 11~30중량부의 실리카 미분말; 결합재와 혼합되는 배합수로서 0.3 이하의 물-결합재의 비(W/B)가 유지되도록 배합되며, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 19~24중량부의 물; 상기 결합재와 혼합되고, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 2~5중량부의 초유동화제; 상기 결합재에 혼입되는 강섬유로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~26중량부의 보강섬유; 상기 결합재와 혼합되는 모래로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 70~120중량부의 잔골재; 및 상기 결합재와 혼합되는 골재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 60~120중량부의 5㎜급 선별골재를 포함하되, 상기 5㎜급 선별골재는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above technical object, an ultra high performance concrete composition having a 5-mm-grade aggregate according to the present invention comprises 100 parts by weight of cement as a binder; A binder mixed with the cement, wherein 12 to 30 parts by weight of silica fume based on 100 parts by weight of the cement; A binder mixed with the cement, wherein 11 to 30 parts by weight of silica fine powder based on 100 parts by weight of cement; (W / B) of the water-binding material of 0.3 or less as the compounding number to be mixed with the binder, and 19 to 24 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the cement; 2 to 5 parts by weight of a superfluidizer mixed with the binder and based on 100 parts by weight of cement; 5 to 26 parts by weight of reinforcing fibers based on 100 parts by weight of cement; Sand mixed with the binder, wherein 70 to 120 parts by weight of fine aggregate based on 100 parts by weight of cement; And 60 to 120 parts by weight of 5-mm-order aggregate aggregate based on 100-parts by weight of cement, wherein the 5-mm-scale aggregate aggregate comprises at least one or more of dolomite, basalt, limestone and granite .

여기서, 상기 5㎜급 선별골재는 각각 입도가 0.1㎜~6.0㎜인 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 한다.In this case, the 5-mm-grade aggregate is selected to include at least one of dolomite, basalt, limestone and granite having a grain size of 0.1 to 6.0 mm.

본 발명에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물은, 상기 시멘트를 시멘트 부피 대비 0~40% 치환하도록 혼합되는 산업부산물 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 0~40중량부의 고로슬래그 미분말을 추가로 포함할 수 있다.The ultra-high performance concrete composition having the 5-mm-grade aggregate according to the present invention is an industrial by-product binder which is mixed with 0 to 40% of the cement so as to replace the cement by volume of 0 to 40 parts by weight Blast furnace slag fine powder may be further included.

본 발명에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물은, 상기 실리카 미분말의 0~100%를 치환하는 산업부산물로서 0.2~25㎛m의 입도를 갖고, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 11~30중량부의 바텀애시를 추가로 포함할 수 있다.The ultra-high performance concrete composition having the 5-mm-class aggregate according to the present invention is an industrial by-product which replaces 0 to 100% of the fine silica powder and has a particle size of 0.2 to 25 탆 m, And 11 to 30 parts by weight of bottom ash.

여기서, 상기 잔골재는 입도가 10㎛~1.5㎜인 모래인 것이 바람직하다.The fine aggregate is preferably sand having a particle size of 10 탆 to 1.5 탆.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목은, 길이 방향으로 소정 간격으로 배치되는 4개의 강봉; 레일이 배치되는 양단부에 2개씩 배치되고, 상기 4개의 강봉과 체결되어 보강하는 정착부 보강철근; 레일이 배치되도록 양단부에 각각 형성되는 레일 좌면부; 및 상기 레일 좌면부 사이의 중앙에 형성되는 침목 중앙부를 포함하되, 상기 레일 좌면부 및 상기 침목 중앙부는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 거푸집에 타설하여 형성되며; 그리고 상기 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트는, 결합재로서, 100중량부의 시멘트; 상기 시멘트와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 12~30중량부의 실리카 퓸; 상기 시멘트와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 11~30중량부의 실리카 미분말; 결합재와 혼합되는 배합수로서 0.3 이하의 물-결합재의 비(W/B)가 유지되도록 배합되며, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 19~24중량부의 물; 상기 결합재와 혼합되고, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 2~5중량부의 초유동화제; 상기 결합재에 혼입되는 강섬유로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 5~26중량부의 보강섬유; 상기 결합재와 혼합되는 모래로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 70~120중량부의 잔골재; 및 상기 결합재와 혼합되는 골재로서, 상기 100중량부의 시멘트를 기준으로 60~120중량부의 5㎜급 선별골재를 포함하되, 상기 5㎜급 선별골재는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 한다.As another means for achieving the above technical object, the ultra high performance concrete sleepers for railways manufactured using the ultra high performance concrete composition having the 5-mm-class aggregate according to the present invention are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction Four steel rods; A fusing unit reinforcing bar disposed at both ends where the rails are disposed, the fusing unit being reinforced by the four bars; A rail seat portion formed at both ends so as to arrange the rails; And a middle portion of the tread formed at the center between the rail seating portions, wherein the rail seating surface portion and the treadmill central portion are formed by placing an ultra high-performance concrete having a 5-mm grade aggregate in a mold; The ultra-high performance concrete having the 5-mm-class aggregate aggregate has 100 parts by weight of cement as a binder; A binder mixed with the cement, wherein 12 to 30 parts by weight of silica fume based on 100 parts by weight of the cement; A binder mixed with the cement, wherein 11 to 30 parts by weight of silica fine powder based on 100 parts by weight of cement; (W / B) of the water-binding material of 0.3 or less as the compounding number to be mixed with the binder, and 19 to 24 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the cement; 2 to 5 parts by weight of a superfluidizer mixed with the binder and based on 100 parts by weight of cement; 5 to 26 parts by weight of reinforcing fibers based on 100 parts by weight of cement; Sand mixed with the binder, wherein 70 to 120 parts by weight of fine aggregate based on 100 parts by weight of cement; And 60 to 120 parts by weight of 5-mm-order aggregate aggregate based on 100-parts by weight of cement, wherein the 5-mm-scale aggregate aggregate comprises at least one or more of dolomite, basalt, limestone and granite .

여기서, 상기 강봉의 직경은 9.2㎜이고, 상기 정착부 보강철근은 직경은 10㎜이며, 상기 레일 좌면부의 단면 높이는 140㎜이고, 상기 침목 중앙부의 단면 높이는 125㎜로 형성될 수 있다.In this case, the diameter of the steel bar is 9.2 mm, the diameter of the reinforcing bars of the fixing part is 10 mm, the height of the cross-section of the rail seating surface is 140 mm, and the height of the cross-

여기서, 상기 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트는 고유동성을 통한 무다짐 및 일반적인 외기 온도에서 24시간 이하로 자연 양생후에 상기 거푸집으로부터 탈형이 가능한 것을 특징으로 한다.Here, the ultra high performance concrete having the 5-mm-class aggregate aggregate is characterized in that it can be demolded from the mold after natural curing at a temperature of less than 24 hours at a normal outdoor temperature and compaction through high fluidity.

본 발명에 따르면, 초고성능 콘크리트(UHPC) 제조시, 5㎜급 선별골재로서 백운석, 현무암, 석회암, 화강암 등을 적어도 하나 이상 선별하여 활용함으로써 초고성능 콘크리트(UHPC)의 제조비용을 감소시키면서도 압축강도, 인장강도 및 유동성 등의 우수한 물성을 유지할 수 있다.According to the present invention, at least one of dolomite, basalt, limestone, and granite is selected and used as a 5-mm grade aggregate in the production of ultrahigh performance concrete (UHPC) to reduce the manufacturing cost of ultra high performance concrete (UHPC) , Excellent physical properties such as tensile strength and fluidity can be maintained.

본 발명에 따르면, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물을 이용하여 침목 단면 크기 및 보강재 양, 예를 들면, PC 강재 및 철근의 감소가 가능하며, 내마모성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the ultra-high performance concrete (UHPC) composition can be used to reduce the sleeper cross-sectional size and the amount of reinforcing material, for example, PC steel and reinforcing steel, and improve wear resistance.

본 발명에 따르면, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물의 높은 유동성을 통한 무다짐 및 일반적인 외기 온도에서 24시간 이하로 자연 양생후에 탈형이 가능하게 된다.According to the present invention, the ultra high performance concrete (UHPC) composition can be demolded through high fluidity, and can be demolded after natural curing for 24 hours or less at ordinary outdoor temperature.

도 1은 통상적인 토공구간 자갈도상에서 적용된 PSC 침목을 예시하는 사진이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 기술에 따른 레일 좌면부에 마모가 발생한 것을 예시하는 사진이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 초고성능 콘크리트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 프리스트레스트 광폭형 콘크리트 침목으로서 표준형 콘크리트 침목을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 기술에 따른 프리스트레스트 광폭형 콘크리트 침목으로서 슬림형 콘크리트 침목을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 조성을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에 대한 ASTM C 944에 의거한 시험장치 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 시험장치에 따른 시험체(시편) 종류별 마모감량을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9의 시험장치에 따른 시험체(시편) 종류별 마모깊이를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에 대한 압축강도 시험을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에 대한 인장강도 시험을 예시하는 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제작된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 예시하는 사진들이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a photograph illustrating a PSC sleeper applied on a conventional gravel surface.
FIGS. 2A and 2B are photographs illustrating the occurrence of abrasion on the rail seating surface according to the prior art.
3 is a view schematically showing an ultra high-performance concrete according to the prior art.
4 is a view showing a standard type of concrete sleepers as a prestress wide-width concrete sleepers according to the prior art.
FIG. 5 is a view showing a slim-type concrete sleeper as a prestress wide-width concrete sleeper according to a conventional technique.
FIG. 6 is a schematic view of an ultra high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view illustrating the composition of an ultra-high performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing an ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured using ultra high-performance concrete having 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing the construction of a test apparatus based on ASTM C 944 for ultra high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention.
Fig. 10 is a view for explaining the comparison of the wear loss according to the test specimen (specimen) according to the testing apparatus of Fig.
11 is a view for explaining the depth of wear according to the type of the test specimen (specimen) according to the test apparatus of FIG.
12 is a view illustrating a compressive strength test for ultra-high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view illustrating a tensile strength test for an ultra-high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 14A to 14C are photographs illustrating ultra-high performance concrete sleepers for railways manufactured using ultra high-performance concrete having 5-mm-class aggregate according to an embodiment of the present invention.

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.

먼저, 통상적으로, 굵은골재(Coarse aggregate)는 천연 자갈과 인공 쇄석으로 5㎜의 체에 90%(토목에서는 85%) 이상 남는 콘크리트용 골재를 말하며, 예를 들면, 건축에서는 25㎜ 이하의 굵은골재를 사용한다. 또한, 잔골재(Fine aggregate)는 모래와 같이 세립한 골재로 5㎜체에 중량으로 85% 이상 통과한 골재를 말한다. 즉, 기존 콘크리트에서는 5㎜를 기준으로 그 이상을 굵은골재, 그 이하를 잔골재로 분류하고 있다. 이에 반해 본 발명의 실시예에 따른 초고성능 콘크리트 조성물의 가장 큰 특징은 최대 골재 크기가 5㎜ 정도인 골재를 선별하여 초고성능 콘크리트(UHPC)의 우수한 물리적 성질을 유지한 채 다양한 장점을 갖는 UHPC 조성물로서, 5㎜급 선별골재는 0.1㎜~6㎜의 입도를 갖는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하는 골재를 의미한다.First, coarse aggregate is a natural aggregate and natural stone aggregate. It means aggregate for concrete that is left over 90% (85% in civil engineering) in a 5 mm sieve. For example, in a building, a coarse aggregate Use aggregate. Fine aggregate is fine aggregate such as sand and aggregate that has passed 85% or more by weight in 5 mm sieve. In other words, existing concrete is classified as coarse aggregate above 5mm, and below that as fine aggregate. On the other hand, the most remarkable feature of the ultra high performance concrete composition according to the embodiment of the present invention is that the aggregate having the maximum aggregate size of about 5 mm is selected, and the UHPC composition having various advantages while maintaining excellent physical properties of ultra high performance concrete (UHPC) , And the 5-mm-grade aggregate means an aggregate containing at least one or more of dolomite, basalt, limestone, and granite having a particle size of 0.1 mm to 6 mm.

[5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물(100)][Ultra-High Performance Concrete Composition Having 5-mm-Class Screening Aggregate (100)]

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 조성을 예시하는 도면이다.FIG. 6 is a schematic view of an ultra-high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross- Fig.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(100)는, 시멘트(110), 실리카 퓸(120), 실리카 미분말(130), 고로슬래그 미분말(140), 물(160), 초유동화제(170), 보강섬유(180), 잔골재(190) 및 5㎜급 선별골재(200)를 포함하며, 상기 고로슬래그 미분말(140)은 상기 시멘트(110) 치환용으로 사용될 수 있고, 또한, 상기 실리카 미분말(130) 치환용 결합재로서 바텀애시(150)가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(100)에서, 5㎜급 선별골재(200)는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함한다.6 and 7, an ultra-high performance concrete 100 having a 5-mm-scale aggregate according to an embodiment of the present invention includes cement 110, silica fume 120, fine silica powder 130, Wherein the blast furnace slag fine powder (140) comprises a slag fine powder (140), water (160), a superabsorbent (170), a reinforcing fiber (180), a fine aggregate (190) The bottom ash 150 may be used as the binder for substituting the cement 110 and the silica fine powder 130. In the ultra-high performance concrete 100 having the 5-mm-class aggregate aggregate according to the embodiment of the present invention, the 5-mm-scale aggregate aggregate 200 includes at least one or more of dolomite, basalt, limestone and granite.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 조성물에서, 시멘트(110)는 결합재로서, 100중량부의 시멘트를 기준으로 하며, 전체 결합재의 55~75 중량%를 함유하며, 예를 들면, 1종 보통포틀랜트 시멘트(OPC)로 형성될 수 있다.7, in the composition of ultra high performance concrete having the 5-mm-class aggregate according to the embodiment of the present invention, the cement 110 is a binder based on 100 parts by weight of cement, And 55 to 75% by weight, for example, one kind of ordinary Portland cement (OPC).

실리카 퓸(120)은 상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 12~30중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 실리카 퓸(120)은 12중량부 미만인 경우, 초고성능 콘크리트의 강도 발현이 저감된다. 이에 따라, 150MPa 이상의 압축강도 발현을 위해 12중량부 이상이 필요하다. 또한, 상기 실리카 퓸(120)은 30중량부를 초과하는 경우, 점성 증대에 따른 시공성 확보가 어렵고, 제조비용이 증가할 수 있다.The silica fume 120 is a binder to be mixed with the cement 110 and may contain 12 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110. [ Specifically, when the silica fume 120 is less than 12 parts by weight, the strength development of the ultra high performance concrete is reduced. Accordingly, 12 parts by weight or more is required to exhibit a compressive strength of 150 MPa or more. If the amount of the silica fume (120) exceeds 30 parts by weight, it is difficult to secure the workability as the viscosity increases, and the manufacturing cost may increase.

실리카 미분말(130)은 상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 실리카 미분말(130)은 11중량부 미만인 경우, 통상적인 Particle Packing Theory 계산에 따라 UHPC의 공극률이 증가하게 되고, 이에 따라 UHPC의 강도가 저감될 수 있다. 또한, 상기 실리카 미분말(130)은 30중량부를 초과하는 경우, 통상적인 Particle Packing Theory 계산에 따라 UHPC의 공극률이 증가하게 되고, 이에 따라 UHPC의 강도가 저감되며, 상기 실리카 미분말(130)은 모래나 규사에 비해 가격이 비싸기 때문에 비용이 증가할 수 있다.The silica fine powder 130 is a binder to be mixed with the cement 110 and may contain 11 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110. [ Particularly, when the amount of the fine silica powder 130 is less than 11 parts by weight, porosity of the UHPC increases according to a typical Particle Packing Theory calculation, and thus the strength of the UHPC can be reduced. If the amount of the fine silica powder 130 is more than 30 parts by weight, the porosity of the UHPC increases according to a typical Particle Packing Theory calculation. Accordingly, the strength of the UHPC is reduced, Costs can be higher because they are more expensive than silica sand.

고로슬래그 미분말(GGBFS: 140)은 상기 시멘트(110)를 0~40% 치환하도록 혼합되는 산업부산물로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 0~40중량부를 함유할 수 있다. 여기서, 상기 고로슬래그 미분말(140)은 3종 슬래그로서, 용광로에서 선철(Pig iron) 제조시에 얻어지는 부산물로서 콘크리트를 구성하는 시멘트와 부분교체 되었을 때, 환경적인 측면과 경제적인 측면에 긍정적인 영향을 기대할 수 있다고 보고되고 있다. 또한, UHPC의 공극률을 낮게 만들어 내구성을 향상시키는 잠재수경성 재료로서, 전 세계적으로 수년간 사용되고 있는 콘크리트 재료이다. 구체적으로, 상기 고로슬래그 미분말(140)은 시멘트 치환용 결합재로서, 시멘트 부피 대비 0~40%까지 치환할 수 있다. 예를 들면, 상기 고로슬래그 미분말(140)은 40중량부를 초과하는 경우, 초기 수화 지연으로 초기강도가 저하하게 되고, 추가적인 Activator가 필요할 수 있다. 이러한 고로슬래그 미분말(140)을 사용하는 장점은 콘크리트의 유동성을 증대시킬 수 있고, 천연 골재 사용량을 저감시킬 수 있다.The blast furnace slag powder (GGBFS: 140) is an industrial by-product which is mixed with 0 to 40% replacement of the cement 110, and may contain 0 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110. Here, the blast furnace slag (140) is a three-kind slag, which is a by-product obtained when producing pig iron in a blast furnace. When the blast furnace slag is partially replaced with cement constituting concrete, it positively affects the environmental and economical aspects Can be expected. In addition, UHPC is a potential hydraulic material that lowers porosity and improves durability, and is a concrete material used throughout the world for many years. Specifically, the blast furnace slag fine powder 140 is a binder for cement substitution and can be substituted by 0 to 40% by volume of the cement. For example, when the blast furnace slag fine powder 140 exceeds 40 parts by weight, the initial strength is lowered due to the initial hydration delay, and an additional activator may be required. The advantage of using the blast furnace slag powder 140 is to increase the fluidity of the concrete and reduce the amount of natural aggregate to be used.

바텀애시(Bottom Ash: 150)는 상기 실리카 미분말(130)을 0~100% 치환하도록 혼합되는 산업부산물로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 바텀애시(150)는 플라이애시와 함께 화력발전소에서 생성되는 부산물로, 화석연료의 연소 과정에서 발생되는 석탄재로서, 상기 바텀애시(150)의 입도는 0.2㎛~25㎛의 것을 사용하고, 상기 실리카 미분말(130)을 0~100% 치환할 수 있다.The bottom ash 150 is an industrial by-product which is mixed with 0 to 100% of the silica fine powder 130 to replace the silica fine powder 130. The bottom ash 150 may contain 11 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110. Specifically, the bottom ash 150 is a by-product generated in a thermal power plant together with fly ash, and is a coal ash generated in a combustion process of fossil fuel. The bottom ash 150 has a particle size of 0.2 to 25 μm And the silica fine powder 130 may be substituted by 0 to 100%.

물(160)은 0.3 이하의 물-결합재의 비(W/B)를 유지하도록 상기 결합재와 혼합되는 배합수로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 19~24중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 물(160)은 19중량부 미만인 경우, 콘크리트의 배합이 어렵고, 초유동화제(170) 양이 증대되어 비용이 증가하게 되며, 또한, 24중량부를 초과하는 경우 콘크리트의 강도가 저하될 수 있다.The water 160 may be blended with the binder to maintain the ratio W / B of the water-binding material of 0.3 or less, and may contain 19 to 24 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110 . When the amount of the water 160 is less than 19 parts by weight, the concrete is difficult to form, and the amount of the superabsorbing agent 170 is increased to increase the cost. When the amount of the water 160 is more than 24 parts by weight, .

초유동화제(170)는 상기 결합재와 혼합되고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 2~5중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 초유동화제(150)는 고성능 감수제로도 사용되고, 혼화제의 고형비율이 20~30%인 Polycarboxylate계를 사용한다. 예를 들면, 상기 초유동화제(170)는 2중량부 미만인 경우 콘크리트의 배합이 어렵고, 또한, 5중량부를 초과하는 경우 제조비용이 증가하게 된다.The superabsorbent 170 may be mixed with the binder and may contain 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement (110). Specifically, the colloidal fluidizer 150 is also used as a high performance water reducing agent, and a polycarboxylate system having a solid ratio of 20 to 30% of an admixture is used. For example, when the amount of the superabsorbent 170 is less than 2 parts by weight, mixing of the concrete is difficult, and when the amount is more than 5 parts by weight, the manufacturing cost is increased.

보강섬유(180)는 상기 결합재에 혼입되는 강섬유(Steel Fiber)로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 5~26중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 보강섬유(180)는 5중량부(또는 콘크리트 전체 부피의 0.5%) 미만인 경우, 콘크리트의 취성파괴 억제가 어렵고 강도가 저하되며, 또한, 26중량부(또는 콘크리트 전체 부피의 2.5%)를 초과하는 경우, 콘크리트의 배합이 어렵고, 비용이 증가하게 된다.The reinforcing fiber 180 may be a steel fiber mixed with the binder and may contain 5 to 26 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110. [ Specifically, when the reinforcing fiber 180 is less than 5 parts by weight (or 0.5% of the total volume of the concrete), it is difficult to suppress the brittle fracture of the concrete and the strength is lowered. Further, 26 parts by weight (or 2.5% ), The mixing of the concrete is difficult and the cost is increased.

잔골재(190)는 상기 결합재와 혼합되는 모래로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 70~120중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 상기 잔골재(190)는 10㎛~1.5㎜의 입도를 갖는 모래를 사용하며, 예를 들면, 70중량부 미만이면 비용이 증가하고, 120중량부를 초과할 경우 강도가 저하될 수 있다.The fine aggregate (190) is sand mixed with the binder and may contain 70 to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of cement (110). Specifically, the fine aggregate 190 uses sand having a particle size of 10 μm to 1.5 mm. For example, when the amount is less than 70 parts by weight, the cost increases. When the weight exceeds 190 parts by weight, the strength may decrease.

5㎜급 굵은골재(200)는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별되며, 입도는 0.1㎜~6.0㎜의 것을 사용하고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 60~120중량부를 함유할 수 있다. 예를 들면, 60중량부 미만이면, Particle packing theory 계산에 따라 UHPC의 공극률이 증가하여 강도가 저하될 수 있고, 또한, 120중량부를 초과하는 경우에도, Particle packing theory 계산에 따라 UHPC의 공극률이 증가하여 강도가 저하될 수 있다.The 5-mm-thick coarse aggregate 200 is selected to include at least one of dolomite, basalt, limestone, and granite, and has a particle size of 0.1 to 6.0 mm. 120 parts by weight. For example, if the amount is less than 60 parts by weight, the porosity of UHPC may increase due to the particle packing theory calculation, and the porosity of UHPC may increase due to the particle packing theory calculation even when the amount exceeds 120 parts by weight The strength may be lowered.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 초고성능 콘크리트(UHPC) 제조시, 5㎜급 선별골재(백운석, 현무암, 석회암, 화강암 등)를 적어도 하나 이상 포함하도록 선별함으로써 초고성능 콘크리트(UHPC)의 제조비용을 감소시키면서도 압축강도, 인장강도 및 유동성 등의 우수한 물성을 유지할 수 있다.Ultimately, in the production of ultra high performance concrete (UHPC) according to the embodiment of the present invention, the cost of manufacturing ultra-high performance concrete (UHPC) by selecting at least one 5 mm class aggregate (dolomite, basalt, limestone, granite, And excellent physical properties such as compressive strength, tensile strength and fluidity can be maintained.

[5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목][Ultra-high-performance concrete sleepers for railway manufactured using super high-performance concrete composition with 5-mm-class aggregate aggregate]

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 나타내는 도면으로서, 도 8의 a)는 평면도이고, 도 8의 b)는 정면도이며, 도 8의 c)는 레일 좌면부 단면도이고, 도 8의 d)는 침목 중앙부 단면도이다.8A is a plan view of the ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured using ultra high-performance concrete having 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a plan view, 8C is a cross-sectional view of the rail seating surface, and Fig. 8D is a cross-sectional view of the treadmill.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목은, 2,400㎜(L) x 360㎜(W) x 140㎜(H) 규격의 광폭침목으로서, ① 강봉, ② 정착부 보강철근, ③ 레일 좌면부 및 ④ 침목 중앙부를 포함한다.8, an ultra-high performance concrete sleeper for a railroad manufactured using ultra high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention is characterized in that it has a width of 2,400 mm (L) x 360 mm (W) x 140 ㎜ (H) wide width sleeper, which includes ① steel bar, ② fixing part rebar, ③ rail seat part and ④ middle part of the sleepers.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목은, 길이 방향(L)으로 소정 간격으로 배치되는 4개의 강봉; 레일이 배치되는 양단부에 2개씩 배치되고, 상기 4개의 강봉과 체결되어 보강하는 정착부 보강철근; 레일이 배치되도록 양단부에 각각 형성되는 레일 좌면부; 및 상기 레일 좌면부 사이의 중앙에 형성되는 침목 중앙부를 포함하되, 상기 레일 좌면부 및 상기 침목 중앙부는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)를 거푸집에 타설하여 형성된다. 여기서, 강봉의 직경은 9.2㎜이고, 정착부 보강철근은 직경은 10㎜이고 2개씩 양단부에 배치되며, 레일 좌면부의 단면 높이는 140㎜이고, 침목 중앙부의 단면 높이는 125㎜일 수 있다.Specifically, the ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured by using the ultra high performance concrete with the 5-mm-class aggregate according to the embodiment of the present invention comprises four steel rods arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction (L); A fusing unit reinforcing bar disposed at both ends where the rails are disposed, the fusing unit being reinforced by the four bars; A rail seat portion formed at both ends so as to arrange the rails; And a center portion of the railroad tread formed at the center between the rail seating portions, wherein the rail seating surface portion and the treadmill central portion are formed by placing an ultrahigh performance concrete (UHPC) having a 5 mm grade aggregate in the formwork. In this case, the diameter of the steel bar is 9.2 mm, the diameter of the reinforcing bars of the fixing part is 10 mm, two pieces are arranged at both ends, the cross-sectional height of the rail seating surface is 140 mm, and the cross-

이때, 상기 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)는, 결합재로서, 100중량부의 시멘트(110); 상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 12~30중량부의 실리카 퓸(120); 상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부의 실리카 미분말(130); 결합재와 혼합되는 배합수로서 0.3 이하의 물-결합재의 비(W/B)가 유지되도록 배합되며, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 19~24중량부의 물(160); 상기 결합재와 혼합되고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 2~5중량부의 초유동화제(170); 상기 결합재에 혼입되는 강섬유(Steel Fiber)로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 5~26중량부의 보강섬유(180); 상기 결합재와 혼합되는 모래로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 70~120중량부의 잔골재(190); 및 상기 결합재와 혼합되는 골재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 60~120중량부의 5㎜급 선별골재(200)를 포함하되, 상기 5㎜급 선별골재(200)는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 한다.At this time, the ultrahigh performance concrete (UHPC) having the 5-mm grade aggregate has 100 parts by weight of cement 110 as a binder. A binder which is mixed with the cement 110, wherein 12 to 30 parts by weight of the silica fume (120) based on 100 parts by weight of the cement (110); 11 to 30 parts by weight of fine silica powder (130) based on 100 parts by weight of the cement (110) as a binder to be mixed with the cement (110); 19 to 24 parts by weight of water (160) based on 100 parts by weight of the cement (110) are blended so as to maintain the ratio (W / B) of the water- 2 to 5 parts by weight of the superabsorber 170 mixed with the binder and based on 100 parts by weight of the cement 110; Steel fibers mixed into the binder include 5 to 26 parts by weight of reinforcing fibers 180 based on 100 parts by weight of the cement 110; 70 to 120 parts by weight of fine aggregate (190) based on 100 parts by weight of cement (110); And 60 to 120 parts by weight of the 5-mm-grade aggregate (200) based on 100 parts by weight of the cement (110), wherein the 5-mm-scale aggregate (200) comprises dolomite, , Limestone, and granite.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 경우, 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)를 사용함으로써 고유동성을 통한 무다짐 및 일반적인 외기 온도에서 24시간 이하로 자연 양생후에 거푸집 탈형이 가능하다.Also, in case of ultra-high performance concrete sleepers for railway manufactured using ultra-high performance concrete with 5-mm grade aggregate according to the embodiment of the present invention, ultra high-performance concrete (UHPC) with 5-mm grade aggregate is used This makes it possible to demolish through high fluidity and mold release after natural curing at less than 24 hours at normal ambient temperature.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목은, 하기 표 1로 나타낸 바와 같이, 제1 비교예(도 4 참조)에 비해 강봉 직경 및 단면 높이를 감소시킬 수 있고, 또한, 제2 비교예(도 5 참조)에 비해 강봉 직경을 감소시키고, 인장 보강철근이 불필요하며, 스터럽 철근이 불필요하게 제작될 수 있다. 이와 같이 단면 높이 감소, 강봉 직경 감소 및 보강철근 적용하지 않았음에도 불구하고 콘크리트 침목 성능 기준을 모두 만족하였으며, 특히, 초기 균열 저항성능은 가장 우수하였다.As shown in the following Table 1, the ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured by using the ultra high performance concrete having the 5-mm-grade aggregate according to the embodiment of the present invention is the first comparative example (see FIG. 4) The diameter of the steel bar and the height of the cross section can be reduced compared to the second comparative example (see FIG. 5), the diameter of the steel bar is reduced, the tensile reinforcing bar is unnecessary, and the stir bar reinforcing bar can be made unnecessary. In this way, although the section height was decreased, the diameter of the steel bar was reduced, and the reinforcing steel was not applied, the concrete sleeper performance criteria were all satisfied.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1은 KRS TR 0008(한국철도표준규격, PSC침목) 규격에 따른 정적 휨 강도 시험 결과로서, 전술한 제1 비교예 및 제2 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 비교한 것으로, 이때, 시험결과는 각 종류별 3개 시험체에 대한 정적 시험결과의 평균값을 나타낸다.Table 1 shows static bending strength test results according to the KRS TR 0008 (Korean Railway Standard, PSC Sleepers) standard. The first and second comparative examples and the 5-mm grade aggregate according to the embodiment of the present invention The results of the test are the mean values of static test results for three specimens for each type.

[5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 특성][Characteristics of Ultra High Performance Concrete with 5mm Class Screening Aggregate]

먼저, 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에서 결합재의 성분 함량을 나타내는 도면이다.Table 2 shows the content of the binder in the ultra high-performance concrete having the 5-mm-grade aggregate according to the embodiment of the present invention.

Figure pat00002
Figure pat00002

본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 경우, 대량의 산업부산물을 혼입하며, 이때, 사용된 산업부산물은, 제강공정에서 생산된 고로슬래그(Blast furnace slag), 화력발전소에서 생산된 바텀애시 미분말(Bottom ash powder) 등이 있다. 특히 기존에 일반적인 시멘트 대체용 결합재로 사용되는 평균입경 20㎛급(비표면적 3000㎠/g 급)의 고로슬래그를 사용할 수 있다.In the case of ultra high-performance concrete having a 5-mm-scale aggregate aggregate according to the embodiment of the present invention, a large amount of industrial by-products are mixed, and the industrial by-products used are blast furnace slag, And bottom ash powder produced in a thermal power plant. Particularly, a blast furnace slag having an average particle diameter of 20 mu m (specific surface area of 3000 cm2 / g) used as a conventional binder for replacing cement can be used.

예를 들면, 일반적인 고로슬래그를 시멘트의 40 vol.%로 치환한 결과, UHPC의 유동성이 일부 증가한 반면, 24시간 압축강도와 같은 극초기 강도가 명확히 감소함을 확인하였다. 또한, 바텀애시 미분말을 실리카 미분말과 치환하여 사용할 경우, 유동성이 증가하였으며, 이것은 동일한 양의 플라이애시를 실리카 미분말과 치환한 경우의 유동성보다 높은 값을 나타냈다.For example, the replacement of conventional blast furnace slag with 40 vol.% Of cement showed that the fluidity of UHPC was partially increased, while the initial strength at 24 h was significantly reduced. In addition, when the bottom ash fine powder was used in place of the fine silica powder, the fluidity was increased, which was higher than the fluidity when the same amount of fly ash was replaced with the fine silica powder.

이때, 사용한 바텀애시 미분말은 플라이애시에 비해 입도가 작은 것을 사용한 것으로서, 일반적으로 입도가 작은 분말을 사용할 경우 콘크리트의 유동성이 떨어지는 기존의 결과와 반대되는 결과였다. 예를 들면, 바텀애시 미분말을 실리카 미분말과 치환하여 적용한 UHPC의 경우, 동일 부피비의 플라이애시를 사용한 배합에 비해 타설 후 24시간 극초기 압축강도가 두 배 이상 높은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 일반적으로 바텀애시는 플라이애시에 비해 콘크리트의 강도에 기여하는 효과가 낮은 것으로 알려진 기존의 결과에 반하는 것이었다. 바텀애시를 파쇄할 경우, 바텀애시 내부의 높은 포졸란 반응성을 지닌 부분이 외부에 노출되기 때문에 이와 같은 현상이 발생될 것으로 추정된다. 이와 같이, 시멘트(110), 실리카 미분말(130) 등을 적당한 산업부산물로 치환하게 되면, 큰 폭의 성능 감소 없이도 친환경화 및 재료가격 감소가 가능하다는 것을 의미한다.In this case, the bottom ash fine powder used was a material having a smaller particle size than that of fly ash, and the result was in contrast to the conventional result that the fluidity of the concrete was inferior when powder having a small particle size was used. For example, UHPC, in which the bottom ash fine powder was replaced with silica fine powder, was found to have an initial compression strength more than twice that of the fly ash having the same volume ratio for 24 hours after pouring. This was contrary to the conventional results, which are generally known to have a low effect on the strength of concrete compared to fly ash. When the bottom ash is broken, it is presumed that this phenomenon will occur because the portion having high pozzolanic reactivity inside the bottom ash is exposed to the outside. By replacing the cement 110 and the fine silica powder 130 with suitable industrial by-products, it is possible to reduce the environmental friendliness and the material cost without greatly reducing the performance.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 초고성능 콘크리트(UHPC) 배합 시, 5㎜급 선별골재로서, 백운석, 현무암, 석회암, 화강암 등을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별됨으로써 초고성능 콘크리트(UHPC)의 제조비용을 감소시킬 수 있고, 또한, 콘크리트 압축 및 인장강도, 유동성과 같은 역학적 특성의 유지가 가능하다.Meanwhile, when the ultra-high performance concrete (UHPC) according to the embodiment of the present invention is mixed, 5-mm grade aggregate is selected to contain at least one or more of dolomite, basalt, limestone and granite, And it is also possible to maintain mechanical properties such as concrete compression and tensile strength and fluidity.

표 3은 본 발명의 실시예에 따른 초고성능 콘크리트(UHPC) 배합 시, 5㎜급 선별골재로 사용되는 제1 백운석, 제2 백운석 및 현무암을 잔골재인 제1 모래 및 제2 모래와의 골재입도, 평균 입자직경 및 비중을 비교한 것을 나타낸다.Table 3 shows the aggregate particle sizes of the first dolomite, the second dolomite and the basalt, which are used as the aggregate of the 5 mm class, in the case of mixing the ultra high performance concrete (UHPC) according to the embodiment of the present invention, , Average particle diameter and specific gravity.

Figure pat00003
Figure pat00003

표 4는 초고성능 콘크리트 조성물에서 혼합물의 중량을 나타내며, 구체적으로, S는 결합재인 실리카 미분말을 나타내고, C는 결합재인 바텀애시를 나타내며, N은 5㎜급 선별골재를 사용하지 않은 경우를 나타내고, D는 5㎜급 선별골재로서 백운석(Dolomite)을 사용하고, B는 5㎜급 선별골재로서 현무암(Basalt)을 사용한 것을 나타내며, 또한, 1.5는 강섬유의 volume fraction을 나타낸다.Table 4 shows the weight of the mixture in the ultra high performance concrete composition. Specifically, S represents a silica fine powder as a binder, C represents a bottom ash as a binder, N represents a case in which 5 mm- D represents Dolomite as a 5-mm grade aggregate, B represents Basalt as a 5-mm-grade aggregate, and 1.5 represents the volume fraction of a steel fiber.

예를 들면, SN1.5는 결합재로서 실리카미분말을 사용하고, 5㎜급 선별골재는 사용하지 않고, 1.5 volume fraction의 강섬유를 사용한 것을 나타내며, 또한, SD1.5는 결합재로서 실리카미분말을 사용하고, 5㎜급 선별골재로서 백운석을 사용하며, 1.5 volume fraction의 강섬유를 사용한 것을 나타내고, 또한, SB1.5는 결합재로서 실리카미분말을 사용하고, 5㎜급 선별골재로서 현무암을 사용하며, 1.5 volume fraction의 강섬유를 사용한 것을 나타낸다. 또한, NSC는 보통 강도 콘크리트(normal-strength concrete)를 나타내고, HSC는 고강도 콘크리트(high-strength concrete)를 각각 나타낸다.For example, SN1.5 indicates that a fine silica powder is used as a binder, a 5-mm-grade aggregate is not used, a steel fiber having a volume fraction of 1.5 is used, SD1.5 is a silica fine powder as a binder, In addition, SB1.5 uses a silica fine powder as a binder, uses basalt as a 5-mm grade aggregate, uses 1.5 volume fraction of a steel fiber as a aggregate of 1.5 volume fraction, Steel fiber is used. In addition, NSC stands for normal-strength concrete and HSC stands for high-strength concrete, respectively.

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 경우, 표 5의 우측의 비용지수로 도시된 바와 같이, 기존 UHPC 제조비용 대비 최대 22% 감소가 가능하고, 또한, 표 5의 압축강도로 나타낸 바와 같이 콘크리트 압축강도를 140MPa 이상 획득할 수 있다.As shown by the cost index on the right side of Table 5, the ultrahigh performance concrete having the 5-mm-grade aggregate according to the embodiment of the present invention can be reduced by up to 22% compared to the conventional UHPC production cost, , As shown by the compressive strength shown in Table 5, it is possible to obtain a compressive strength of concrete of 140 MPa or more.

Figure pat00005
Figure pat00005

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트의 경우, 표 6에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 인장강도를 10MPa 이상 획득할 수 있으며, 150㎜ 이상의 플로우를 획득함으로써 높은 유동성을 확보할 수 있다.In addition, as shown in Table 6, in the case of the ultra high performance concrete having the 5-mm-class screen aggregate according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a concrete tensile strength of 10 MPa or more, .

Figure pat00006
Figure pat00006

[5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 특성][Characteristics of ultra high performance concrete sleeper for railway using ultra high performance concrete with 5mm class screen aggregate]

본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 경우, 교반 효율 향상에 따른 동일 교반기 기준으로, 도 3에 도시된 기존 UHPC 대비 20% 이상의 생산성을 증가시킬 수 있고, 또한, 철도 침목의 단면 크기를 감소시킬 수 있다.In the case of ultra-high performance concrete sleepers made of ultra-high performance concrete having a 5-mm grade aggregate according to an embodiment of the present invention, the conventional UHPC It is possible to increase the productivity of 20% or more, and also to reduce the cross-sectional size of the railway sleepers.

구체적으로, 전술한 바와 같이, 단면 높이 최대 28% 감소시킬 수 있으며, 예를 들면, 195㎜의 단면 높이를 140㎜로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 보강재인 PC 강재 및 철근 양을 줄일 수 있다.Specifically, as described above, the cross-sectional height can be reduced by up to 28%, for example, the cross-sectional height of 195 mm can be reduced to 140 mm, thereby reducing the amount of reinforcing steel, PC steel and reinforcement.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 침목의 핵심 재료인 강봉 지름을 최소 9.2㎜까지 감소시킬 수 있다.Also, in the case of the ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured using ultra high-performance concrete having the 5-mm-grade aggregate according to the embodiment of the present invention, the diameter of the steel rod, which is the core material of the prestressed concrete sleeper, is reduced to at least 9.2 mm .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 경우, 단면 감소에 따른 균열 제어를 위해 적용되는 인장 보강용 철근을 적용할 필요가 없으므로, 콘크리트 내마모성을 향상시킴으로써 철도용 침목의 구조 안전성을 확보할 수 있다.Also, in the case of ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured using ultra-high performance concrete with 5-mm grade aggregate according to the embodiment of the present invention, tensile reinforcement steel for crack control due to reduction in section is applied It is possible to secure the structural safety of the railway sleepers by improving the abrasion resistance of the concrete.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 경우, 일반 강도 콘크리트(압축강도: 40MPa) 대비 최소 7배, 고강도 콘크리트(압축강도: 70 MPa) 대비 최소 3배 이상의 마모 저항성능을 향상시킬 수 있다.In the case of the ultra-high performance concrete sleepers made of ultra-high-performance concrete with 5-mm-grade aggregate according to the embodiment of the present invention, at least 7 times higher than general strength concrete (compressive strength: 40 MPa) (Compression strength: 70 MPa), it is possible to improve abrasion resistance performance at least three times.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목의 경우, 초고성능 콘크리트 조성물의 높은 유동성으로 인해 철도용 침목 제작 시 진동 다짐이 불필요하며, 혹서, 혹한 및 평년기를 불문하고, 24시간 이내에서 일반 외기 온도에서 자연 양생 및 탈형을 통해서 철도용 침목을 제작할 수 있다. 예를 들면, 일반 외기 온도 기준으로 1일 강도 50 MPa 이상, 2일 강도 80MPa 이상의 압축강도를 발현하는 초고성능 콘크리트 조성물 배합이므로, 탈형시간을 단축시킬 수 있고, 강봉인발 시간 단축을 위한 별도의 양생 조건이 필요하지 않게 된다.Also, in the case of ultra-high performance concrete sleeper for railway manufactured using ultra high-performance concrete with 5-mm grade aggregate according to the embodiment of the present invention, due to high fluidity of ultra high-performance concrete composition, Is unnecessary and can be used to make railway sleepers through natural curing and demolding at normal ambient temperatures within 24 hours, regardless of heat, cold, and normal season. For example, since it is an ultra-high performance concrete composition having a strength of 50 MPa or more per day and a strength of 80 MPa or more per day on the basis of a general outdoor temperature, it is possible to shorten the demolding time and to separate curing The condition becomes unnecessary.

[시험예][Test Example]

먼저, 일반강도 콘크리트(NSC)(압축강도: 40 MPa), 고강도 콘크리트(HSC) (압축강도: 70 MPa) 및 5㎜ 골재를 활용한 초고성능 콘크리트 조성물(UHPC)에 대한 마모 저항성능을 비교 및 평가하기 위해서, ASTM C 944(Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete or Mortar Surface by the Rotating-Cutter Method)에 의거하여 도 9에 도시된 시험장치를 사용하여 마모 저항성능 시험을 실시하였다.First, the abrasion resistance performance of ultra high performance concrete (UHPC) using general strength concrete (NSC) (compressive strength: 40 MPa), high strength concrete (HSC) A wear resistance performance test was conducted using the test apparatus shown in FIG. 9 based on ASTM C 944 (Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete or Mortar Surface by Rotating-Cutter Method).

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에 대한 ASTM C 944에 의거한 시험장치 구성을 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 시험장치에 따른 시험체(시편) 종류별 마모감량을 비교 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 9의 시험장치에 따른 시험체(시편) 종류별 마모깊이를 비교 설명하기 위한 도면이다.9 is a view showing the construction of a test apparatus based on ASTM C 944 for an ultra high performance concrete having a 5 mm grade aggregate according to an embodiment of the present invention, Fig. 11 is a view for explaining the comparison of the depth of abrasion according to the type of the test specimen (specimen) according to the test apparatus of Fig. 9. Fig.

도 10에 도시된 바와 같이, 일반 강도 콘크리트(NSC-D) 대비 UHPC(SD1.5, CD1.5, SB1.5, SN1.5)가 7배 높은 내마모성을 보였다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 일반 고강도 콘크리트(HSC-D) 대비 UHPC(SD1.5, CD1.5, SB1.5, SN1.5)가 3배 높은 내마모성을 보였다. 여기서, SD1.5, CD1.5, SB1.5, SN1.5는 전술한 표 4로 나타낸 바와 같다.As shown in FIG. 10, the UHPC (SD 1.5, CD 1.5, SB 1.5, SN 1.5) of the general strength concrete (NSC-D) showed abrasion resistance seven times higher than that of the general strength concrete (NSC-D). 11, UHPC (SD1.5, CD1.5, SB1.5, SN1.5) was abrasion resistance three times higher than general high strength concrete (HSC-D). Here, SD1.5, CD1.5, SB1.5 and SN1.5 are as shown in Table 4 described above.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물의 역학적 특성을 파악하기 위하여 압축강도와 인장강도시험을 실시하였으며, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같은 파괴 형태를 확인할 수 있었다.Meanwhile, in order to understand the mechanical properties of the ultra-high performance concrete composition having the 5-mm-grade aggregate according to the embodiment of the present invention, the compressive strength and the tensile strength test were carried out. As shown in FIGS. 12 and 13, .

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에 대한 압축강도 시험을 예시하는 도면이고, 또한, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트에 대한 인장강도 시험 및 균열 특성을 예시하는 도면으로서, 도 13의 a)는 인장강도 시험을 예시하면, 도 13의 b)는 균열 특성을 각각 나타낸다.12 is a view illustrating a compressive strength test for an ultra high-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention. Fig. 13 (a) shows a tensile strength test and b) shows a cracking property when the tensile strength test is taken as an example. Fig.

또한, 도 14a 내지 도 14c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제작된 철도용 초고성능 콘크리트 침목을 예시하는 사진들로서, 도 14a는 UHPC 침목 제작을 위한 형틀 및 강봉/철근을 배치한 것을 나타내며, 도 14b는 UHPC 침목을 생산한 것을 예시하며, 도 14c는 14틀(42정) UHPC 침목을 생산한 결과를 각각 예시한다.14A to 14C are photographs showing ultra-high-performance concrete sleepers for railways manufactured using ultra high-performance concrete having 5-mm-grade aggregate according to an embodiment of the present invention, Fig. 14B illustrates the production of the UHPC sleepers, and Fig. 14C illustrates the results of producing the 14-frame (42 tabs) UHPC sleeper, respectively.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물을 이용하여 침목 단면 크기 및 보강재 양, 예를 들면, PC 강재 및 철근의 양을 감소시킬 수 있고, 내마모성을 향상시킬 수 있고, 또한, 초고성능 콘크리트(UHPC) 조성물의 높은 유동성을 통한 무다짐 및 일반적인 외기 온도에서 24시간 이하로 자연 양생후에 거푸집 탈형이 가능하게 된다.As a result, according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the amount of the sleeper cross-sectional size and the amount of reinforcement, for example, the amount of PC steel and reinforcing steel using the ultra high performance concrete (UHPC) composition, Also, the high fluidity of the ultra high performance concrete (UHPC) composition enables the demolding of molds after natural curing at 24 hours or less at normal ambient temperature.

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: 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)
110: 시멘트(Cement)
120: 실리카 퓸(Silica Fume)
130: 실리카 미분말(Silica Powder)
140: 고로슬래그 미분말(GGBFS)
150: 바텀애시(Bottom Ash)
160: 물(Water)
170: 초유동화제(Superplasticizer)/고성능 감수제
180: 보강섬유
190: 잔골재(모래)
200: 5㎜급 선별골재(백운석, 현무암, 석회암, 화강암)
100: Ultra High Performance Concrete (UHPC) with 5mm grade aggregate
110: Cement
120: Silica Fume
130: Silica Powder
140: Blast furnace slag powder (GGBFS)
150: Bottom Ash
160: Water
170: Superplasticizer / High performance water reducing agent
180: reinforcing fiber
190: Fine aggregate (sand)
200: 5㎜ grade aggregate (dolomite, basalt, limestone, granite)

Claims (12)

결합재로서, 100중량부의 시멘트(110);
상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 12~30중량부의 실리카 퓸(120);
상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부의 실리카 미분말(130);
결합재와 혼합되는 배합수로서 0.3 이하의 물-결합재의 비(W/B)가 유지되도록 배합되며, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 19~24중량부의 물(160);
상기 결합재와 혼합되고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 2~5중량부의 초유동화제(170);
상기 결합재에 혼입되는 강섬유(Steel Fiber)로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 5~26중량부의 보강섬유(180);
상기 결합재와 혼합되는 모래로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 70~120중량부의 잔골재(190); 및
상기 결합재와 혼합되는 골재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 60~120중량부의 5㎜급 선별골재(200)
를 포함하되,
상기 5㎜급 선별골재(200)는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물.
100 parts by weight of cement (110) as a binder;
A binder which is mixed with the cement 110, wherein 12 to 30 parts by weight of the silica fume (120) based on 100 parts by weight of the cement (110);
11 to 30 parts by weight of fine silica powder (130) based on 100 parts by weight of the cement (110) as a binder to be mixed with the cement (110);
19 to 24 parts by weight of water (160) based on 100 parts by weight of the cement (110) are blended so as to maintain the ratio (W / B) of the water-
2 to 5 parts by weight of the superabsorber 170 mixed with the binder and based on 100 parts by weight of the cement 110;
Steel fibers mixed into the binder include 5 to 26 parts by weight of reinforcing fibers 180 based on 100 parts by weight of the cement 110;
70 to 120 parts by weight of fine aggregate (190) based on 100 parts by weight of cement (110); And
60 to 120 parts by weight of 5-mm-grade aggregate (200) based on 100 parts by weight of cement (110)
, ≪ / RTI &
The 5-mm grade aggregate (200) is selected to include at least one of dolomite, basalt, limestone, and granite.
제1항에 있어서,
상기 5㎜급 선별골재(200)는 각각 입도가 0.1㎜~6.0㎜인 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
The 5-mm grade aggregate (200) is selected so as to include at least one of dolomite, basalt, limestone and granite having a granular size of 0.1 to 6.0 mm. The ultra-high performance concrete composition .
제1항에 있어서,
상기 시멘트(110)를 시멘트 부피 대비 0~40% 치환하도록 혼합되는 산업부산물 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 0~40중량부의 고로슬래그 미분말(GGBFS: 140)을 추가로 포함하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
An industrial byproduct binder which is mixed with 0 to 40% of the cement 110 to replace the cement volume by 0 to 40 parts by weight of a blast furnace slag fine powder (GGBFS: 140) based on 100 parts by weight of the cement 110 Wherein the aggregate is selected from the group consisting of polypropylene and polypropylene.
제1항에 있어서,
상기 실리카 미분말(130)의 0~100%를 치환하는 산업부산물로서 0.2~25㎛m의 입도를 갖고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부의 바텀애시(Bottom Ash: 150)를 추가로 포함하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
The industrial byproduct substitutes 0 to 100% of the fine silica powder 130 and has a particle size of 0.2 to 25 탆 m and a bottom ash of 11 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement 110 Lt; RTI ID = 0.0 > 5mm < / RTI > grade aggregate.
제1항에 있어서,
상기 잔골재(190)는 입도가 10㎛~1.5㎜인 모래인 것을 특징으로 하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the fine aggregate (190) is sand having a particle size of 10 탆 to 1.5 탆.
길이 방향(L)으로 소정 간격으로 배치되는 4개의 강봉; 레일이 배치되는 양단부에 2개씩 배치되고, 상기 4개의 강봉과 체결되어 보강하는 정착부 보강철근; 레일이 배치되도록 양단부에 각각 형성되는 레일 좌면부; 및 상기 레일 좌면부 사이의 중앙에 형성되는 침목 중앙부를 포함하되,
상기 레일 좌면부 및 상기 침목 중앙부는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)를 거푸집에 타설하여 형성되며; 그리고
상기 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)는, 결합재로서, 100중량부의 시멘트(110); 상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 12~30중량부의 실리카 퓸(120); 상기 시멘트(110)와 혼합되는 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부의 실리카 미분말(130); 결합재와 혼합되는 배합수로서 0.3 이하의 물-결합재의 비(W/B)가 유지되도록 배합되며, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 19~24중량부의 물(160); 상기 결합재와 혼합되고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 2~5중량부의 초유동화제(170); 상기 결합재에 혼입되는 강섬유(Steel Fiber)로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 5~26중량부의 보강섬유(180); 상기 결합재와 혼합되는 모래로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 70~120중량부의 잔골재(190); 및 상기 결합재와 혼합되는 골재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 60~120중량부의 5㎜급 선별골재(200)를 포함하되, 상기 5㎜급 선별골재(200)는 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 특징으로 하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목.
Four steel bars arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction (L); A fusing unit reinforcing bar disposed at both ends where the rails are disposed, the fusing unit being reinforced by the four bars; A rail seat portion formed at both ends so as to arrange the rails; And a center portion of the sleepers formed at the center between the rail seating portions,
Wherein the rail seating surface portion and the treadmill central portion are formed by putting an ultrahigh performance concrete (UHPC) having a 5 mm grade aggregate into a mold; And
The ultrahigh performance concrete (UHPC) having the 5-mm grade aggregate has 100% by weight of cement (110) as a binder; A binder which is mixed with the cement 110, wherein 12 to 30 parts by weight of the silica fume (120) based on 100 parts by weight of the cement (110); 11 to 30 parts by weight of fine silica powder (130) based on 100 parts by weight of the cement (110) as a binder to be mixed with the cement (110); 19 to 24 parts by weight of water (160) based on 100 parts by weight of the cement (110) are blended so as to maintain the ratio (W / B) of the water- 2 to 5 parts by weight of the superabsorber 170 mixed with the binder and based on 100 parts by weight of the cement 110; Steel fibers mixed into the binder include 5 to 26 parts by weight of reinforcing fibers 180 based on 100 parts by weight of the cement 110; 70 to 120 parts by weight of fine aggregate (190) based on 100 parts by weight of cement (110); And 60 to 120 parts by weight of the 5-mm-grade aggregate (200) based on 100 parts by weight of the cement (110), wherein the 5-mm-scale aggregate (200) comprises dolomite, , Limestone, and granite. The ultra-high performance concrete sleeper for railroad manufactured using ultra high-performance concrete with 5-mm-class aggregate aggregate.
제6항에 있어서,
상기 강봉의 직경은 9.2㎜이고, 상기 정착부 보강철근은 직경은 10㎜이며, 상기 레일 좌면부의 단면 높이는 140㎜이고, 상기 침목 중앙부의 단면 높이는 125㎜로 형성되는 것
The method according to claim 6,
The diameter of the steel bar is 9.2 mm, the diameter of the reinforcing bar of the fixing part is 10 mm, the height of the cross-section of the rail seating surface is 140 mm, and the height of the cross-
제6항에 있어서,
상기 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트(UHPC)는 고유동성을 통한 무다짐 및 일반적인 외기 온도에서 24시간 이하로 자연 양생후에 상기 거푸집으로부터 탈형이 가능한 것을 특징으로 하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목.
The method according to claim 6,
The ultra-high performance concrete (UHPC) having the 5-mm-class aggregate aggregate can be demolded from the mold after natural curing for 24 hours or less at ordinary outdoor temperature and at high temperature at ordinary outdoor temperature. Ultra high performance concrete sleepers for railway, manufactured using ultra high performance concrete.
제6항에 있어서,
상기 5㎜급 선별골재(200)는 각각 입도가 0.1㎜~6.0㎜인 백운석, 현무암, 석회암 및 화강암을 적어도 하나 이상 포함하도록 선별된 것을 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목.
The method according to claim 6,
The 5-mm-grade screen aggregate 200 is manufactured using ultrahigh-performance concrete having a 5-mm-grade aggregate so that at least one of dolomite, basalt, limestone, and granite having a particle size of 0.1 mm to 6.0 mm is selected. Ultra high performance concrete sleepers for railway.
제6항에 있어서,
상기 시멘트(110)를 시멘트 부피 대비 0~40% 치환하도록 혼합되는 산업부산물 결합재로서, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 0~40중량부의 고로슬래그 미분말(GGBFS: 140)을 추가로 포함하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목.
The method according to claim 6,
An industrial byproduct binder which is mixed with 0 to 40% of the cement 110 to replace the cement volume by 0 to 40 parts by weight of a blast furnace slag fine powder (GGBFS: 140) based on 100 parts by weight of the cement 110 High - performance concrete sleepers for railway using ultra - high - performance concrete with 5 -
제6항에 있어서,
상기 실리카 미분말(130)의 0~100%를 치환하는 산업부산물로서 0.2~25㎛m의 입도를 갖고, 상기 100중량부의 시멘트(110)를 기준으로 11~30중량부의 바텀애시(150)를 추가로 포함하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목.
The method according to claim 6,
As industrial by-products replacing 0 to 100% of the fine silica powder 130, 11 to 30 parts by weight of the bottom ashes 150 having a particle size of 0.2 to 25 탆 m and 100 parts by weight of the cement 110 are added High - performance concrete sleepers for railway using ultra - high - performance concrete with 5 -
제6항에 있어서,
상기 잔골재(190)는 입도가 10㎛~1.5㎜인 모래인 것을 특징으로 하는 5㎜급 선별골재를 구비한 초고성능 콘크리트를 이용하여 제조된 철도용 초고성능 콘크리트 침목.
The method according to claim 6,
Wherein the fine aggregate (190) is sand having a particle size of 10 탆 to 1.5 탆. The ultra-high performance concrete sleepers for railroad manufactured using ultra high performance concrete with 5-mm class aggregate aggregate.
KR1020170145784A 2017-11-03 2017-11-03 Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same KR20190050409A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170145784A KR20190050409A (en) 2017-11-03 2017-11-03 Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170145784A KR20190050409A (en) 2017-11-03 2017-11-03 Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190050409A true KR20190050409A (en) 2019-05-13

Family

ID=66581907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170145784A KR20190050409A (en) 2017-11-03 2017-11-03 Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190050409A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114163190A (en) * 2021-12-08 2022-03-11 福州大学 Existing rubble wall body reinforcing UHPC material and reinforcing method thereof
CN114230262A (en) * 2021-12-31 2022-03-25 山东高速交通装备有限公司 Ultrahigh-performance concrete bridge deck and production process thereof
KR20220046223A (en) * 2020-10-07 2022-04-14 한양대학교 산학협력단 Cementitious composites and method for manufacturing the cementitious composites
CN117185724A (en) * 2023-09-08 2023-12-08 邯郸市盛建新型建材股份有限公司 Cracking-resistant concrete and preparation method thereof

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660386B1 (en) 2004-02-17 2006-12-21 한국후라이애쉬시멘트공업(주) Concrete compositions using bottom ash and method of making
KR100704991B1 (en) 2005-12-07 2007-04-09 한국철도기술연구원 Double width sleeper for paved track
KR100954155B1 (en) 2009-10-01 2010-04-20 한국철도기술연구원 Concrete composition for prestressed concrete sleeper
KR101210595B1 (en) 2010-09-29 2012-12-11 한국철도기술연구원 Heavyweight Concrete Composition using Slag By-products
KR101440551B1 (en) 2012-12-28 2014-09-16 재단법인 포항산업과학연구원 Concrete Composition for PC Tie Comprising Blast Furnace Slag
KR101547272B1 (en) 2007-01-19 2015-08-26 세라테크, 인코포레이티드 High strength cement mortar and concrete including industrial by-products
KR101591275B1 (en) 2014-07-30 2016-02-04 한국건설기술연구원 Ultra-high strength concrete for improving construct ability, and manufacturing method for the same
KR101612113B1 (en) 2015-04-30 2016-04-14 군산대학교산학협력단 Binder compositions for concrete and concrete compositions using the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660386B1 (en) 2004-02-17 2006-12-21 한국후라이애쉬시멘트공업(주) Concrete compositions using bottom ash and method of making
KR100704991B1 (en) 2005-12-07 2007-04-09 한국철도기술연구원 Double width sleeper for paved track
KR101547272B1 (en) 2007-01-19 2015-08-26 세라테크, 인코포레이티드 High strength cement mortar and concrete including industrial by-products
KR100954155B1 (en) 2009-10-01 2010-04-20 한국철도기술연구원 Concrete composition for prestressed concrete sleeper
KR101210595B1 (en) 2010-09-29 2012-12-11 한국철도기술연구원 Heavyweight Concrete Composition using Slag By-products
KR101440551B1 (en) 2012-12-28 2014-09-16 재단법인 포항산업과학연구원 Concrete Composition for PC Tie Comprising Blast Furnace Slag
KR101591275B1 (en) 2014-07-30 2016-02-04 한국건설기술연구원 Ultra-high strength concrete for improving construct ability, and manufacturing method for the same
KR101612113B1 (en) 2015-04-30 2016-04-14 군산대학교산학협력단 Binder compositions for concrete and concrete compositions using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220046223A (en) * 2020-10-07 2022-04-14 한양대학교 산학협력단 Cementitious composites and method for manufacturing the cementitious composites
CN114163190A (en) * 2021-12-08 2022-03-11 福州大学 Existing rubble wall body reinforcing UHPC material and reinforcing method thereof
CN114230262A (en) * 2021-12-31 2022-03-25 山东高速交通装备有限公司 Ultrahigh-performance concrete bridge deck and production process thereof
CN117185724A (en) * 2023-09-08 2023-12-08 邯郸市盛建新型建材股份有限公司 Cracking-resistant concrete and preparation method thereof
CN117185724B (en) * 2023-09-08 2024-03-08 邯郸市盛建新型建材股份有限公司 Cracking-resistant concrete and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohan et al. Investigation on ultra high strength slurry infiltrated multiscale fibre reinforced concrete
Siddika et al. Performance of sustainable green concrete incorporated with fly ash, rice husk ash, and stone dust
Choi et al. Development of recycled strain-hardening cement-based composite (SHCC) for sustainable infrastructures
Kayali et al. Some characteristics of high strength fiber reinforced lightweight aggregate concrete
KR20190050409A (en) Ultra high performance concrete composite having separated aggregate of 5㎜ class, and ultra high performance concrete sleeper for railroad using the same
Palanisamy et al. Effect of molarity in geo polymer earth brick reinforced with fibrous coir wastes using sandy soil and quarry dust as fine aggregate.(Case study)
Abellán-García et al. Tensile behavior of normal-strength steel-fiber green ultra-high-performance fiber-reinforced concrete
Kavyateja et al. Effectiveness of alccofine and fly ash on mechanical properties of ternary blended self compacting concrete
CN103741599B (en) A kind of lightweight cold mixing resin steel bridge deck pavement material
CN107032695B (en) Steel fiber self-compacting concrete, preparation method thereof and prefabricated part
CN105645866A (en) Concrete
Memon et al. A review on self compacting concrete with cementitious materials and fibers
AbdelAleem et al. Structural Behavior of Rubberized Engineered Cementitious Composite Beam-Column Joints under Cyclic Loading.
CN107327078A (en) A kind of Novel steel continuous fiber composite reinforcing ECC concrete composite beams and preparation method thereof
CN101215136A (en) Concrete material in tunnel lining C40 super-dense steel concrete and construction method thereof
CN105060791A (en) C60 self-compacting shrinkage-compensating anti-crack concrete suitable for steel anchor beam cable tower anchoring structure and preparation method of concrete
Aulia et al. Shear capacity analysis of high-strength reinforced concrete beams using geopolymer flyash and palm oil blast furnace slag as additives and aggregate substitution
KR101440551B1 (en) Concrete Composition for PC Tie Comprising Blast Furnace Slag
Jalilifar et al. RETRACTED: Investigation on the Mechanical Properties of Fiber Reinforced Recycled Concrete
Revathi et al. Behaviour of concrete with PET bottles as fibers & silica fume as partial replacement of cement
Kannur et al. Semi-flowable self-consolidating concrete using industrial wastes for construction of rigid pavements in India: An overview
CN112830726B (en) Ultra-high performance concrete sleeper
JP2013155093A (en) Concrete
KR101816023B1 (en) Precast Concrete Slab Track and Constructing Method thereof
Suri et al. Experimental investigations on partial replacement of steel slag as coarse aggregates and eco sand as fine aggregate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application