KR950004765B1 - 강화 메탈화이버(reinforcing metal fiber) - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

강화 메탈화이버(reinforcing metal fiber)
제1도는 본 발명상의 메탈화이버에 의하여 강화된 콘크리트 블럭시료의 만곡특성(bending characteristic)과 종래의 메탈화이버에 의하여 강화된 콘크리트 블럭시표의 만곡특성치를 비교하여 도시한 것이다.
제2도(a)는 메탈화이버의 평탄도 또는 평탄비(flatness ratio)의 기능으로 분산도(dispersibility)의 변화를 그래프로 도시한 것이다.
제2도(b)는 테스트된 메탈화이버의 칫수를 사시도로 도시한 것이다.
제2도(c)는 테스트된 본 발명상의 메탈화이버의 단면의 크기를 단면도로 도시한 것이다.
제3도(a) 및 제3도(b)는 본 발명상의 메탈화이버의 각각 사시도와 측면에서 본 측단면도이다.
제4도는 설비를 제조하는 제조설비의 개략 설명도이다.
제5도(a)는 제4도의 메 제조설비에 사용되는 제1성형로울러(first forming roller)의 정면 반부를 나타내는 일부 정면도이다.
제5도(b)는 제4도의 메탈화이버 제조설비에 이용되는 제2성형로울러의 정면반부를 나타낸 일부 정면도이다.
제5도(c)는 제1성형로울러의 홈(groove)를 나타낸 확대부분 단면도이다.
제5도(d)는 제2성형로울러의 이빨(teeth)의 어느 하나를 도시한 확대된 부분단면도이다.
제6도는 성형로울러의 성형작업의 모우드(mode)를 나타냄에 도움이 되도록 한 확대된 부분단면도이다.
제7도(a)는 본원발명상의 제2구체예로서의 메탈화이버의 사시도이다.
제7도(b)는 본 발명상의 제3구체예로서의 메탈화이버의 사시도를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 몸체부 1 : 핀(fin)
3 : 표면 4 : 릿지(ridge)
10 : 메탈와이어(metal wire) 11 : 가이드 다이(guide die)
12 : 텐션 로울러 13, 14 : 성형로울러
14 : 릿지 14 : 홈
15 : 커터 가이드(cuter guide) 16 : 고정 블레이드
17 : 로터리커터
본 발명은 강화 메탈화이버(reinforcing metal fiber), 예컨대 스틸화이버(steel fiber)와 같은 것을 콘크리트나 내화물에 혼합하여 콘크리트나 내화물의 물리적 성질을 개선 향상시키기 위한 발명에 관한 것이다.
통상 콘크리트에 메탈화이버를 혼합시킴에 있어서는 메탈화이버를 용적으로 따져 1∼2%용적비로 콘크리트에 혼합시키므로써 콘크리트 구조물의 강도 및 항장력(toughness) 또는 인성을 향상시켜 왔다. 가장 흔한 예로서는 이들 메탈화이버를 강철로 제조하였는데 그 이유는 염가에다가 고강도를 목적으로 한 것이었기 때문이었다. 일본 특허 공개공보 제 60-221224호에는 본 발명에 대한 종래의 기술로서의 최근의 선행기술이 개시되어 있다. 그런데, 화이버 강화 콘크리트를 제조하기 위한 시간을 절약하기 위하여 금속 화이버를 콘크리트속에 다량으로 단시간내에 공급하면, 메탈화이버는 상호 얽히게 되어 화이버 볼(fiber ball)을 형성하게 되고 따라서, 메탈화이버는 콘크리트속에서 불규칙하게 분산된다. 이러한 콘크리트속에서의 메탈화이버의 불규칙분산을 충분한 콘크리트 강화효과를 제공할 수 없게 하므로써 화이버 강화 콘크리트는 불충분한 강도와 항장력을 갖게 되고 따라서, 소정의 물리적 성질의 향상이 불가능하게 되는데 이는 첨부도면 제1도에서 벤딩 하중횡 특성곡선(bending load-deflection characterist ic curve)에서 보는 바와 같다. 이와 같은 문제점들은 예컨대, 중량 100㎏가 넘는 화이버 분산기 등을 사용하면 콘크리트 혼합작업 중 콘크리트 혼합기지에서 일시적으로는 해결될 수 있을지 모르나, 위 분산기를 위한 별도의 설치공간이 필요하고 추가적으로 정비업무가 발생되어 더욱이 콘크리트 혼하작업상의 효율을 저하시킨다.
메탈화이버의 인장강도(tensile streght) 및 콘크리트와의 접착강도(bonding strength)는 양호하게 평형을 취하면 가장 효과적인 콘크리트 강화효과(concrete reinforcing effecr)를 거둘 수 있다는 사실이 알려져 있다. 메탈화이버의 콘크리트 강화특성을 개선하기 위해 그 비율결정 실험들을 통해 상당한 노력이 경주되어 왔다. 이 균형을 위한 비율을 ℓ/d라 정의하기로 한다. 여기에서 ℓ은 메탈화이버의 길이, d는 그 대응직경 또는 평형직경(equivalent diameter)이다.
종래의 메탈화이버의 단면은 제료의 이용성을 위해 기본적으로는 원형이나 또는 사각형이다. 길이를 변경함이 없이 메탈화이버의 접착강도를 고양시키기 위해 전길이를 따라 메탈화이버를 주름지게 하거나 톱니모양으로 하는 것이 통상 해온 일들이었다. 그러나, 메탈화이버의 분산도(dispersibility)는 아직까지 만족스럽게 향상되지 않았으며, 이에 따라 분산기(dispersing machine)가 지금껏 사용되어 오고 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 별도의 분산기 등을 사용하지 않고도 균일분산이 가능하고, 이에따라 우수한 효과를 콘크리트 강화효과를 부여하기 위한 메탈화이버를 제조하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은, 콘크리트류나 또는 기타 콘크리트와 같은 성질을 갖는 재료에 균일히 혼합되도록 하는 메탈화이버를 공급하도록 한 것으로, 각기 길이방향으로 된 강도를 가진 몸체를 가지며, 이 길이방향으로 뻗는 강도를 가진 몸체의 측면상에 다수의 배열로 형성된 지느러미 형태의 핀(fin)을 구비하고, 여기에서의 편평도 또는 평탄비(flatness ratio)는 2.5 내지 6의 범위에 있도록 한 메탈화이버를 제공하기 위한 것이다. 이 평탄비는 w/t로 정의하는데, w는 물체의 일측 핀끝과 반대편 핀끝까지의 최대 폭이고 t는 이 물체의 최대 두께를 말한다.
본 발명상의 화이버는 다음 효과를 갖고 있다.
(1) 본 발명상의 메탈화이버는 화이버 불을 형성함을 방지하기 위하여 사용도는 분산기가 없어도 콘크리트내에서 균일히 분산시킬 수 있다.
(2) 또한, 종래의 메탈화이버보다 소량의 메탈화이버로 필요한 소정의 강화효과를 거둘 수 있다.
(3) 콘크리트 강화효과에 있어 탁월한 효능을 갖는다.
(4) 콘크리트 혼합작업 효율을 향상시키므로써 큰크리트 분배 및 포설작업비를 감소시킨다.
본 발명을 보다 구체적으로 상세히 설명하기 위하여 첨부도면에 의거 일실시예에 의하여 설명하기로 한다.
적절한 평면도 또는 평탄비(flatness ratio)는 동일 단면상에서의 메탈화이버의 분산도를 현저히 증가시킨다는 것이 메탈화이버의 분산도 의존관계 여부 연구결과 밝혀졌다. 즉, 서로 다른 평탄비 w/t를 가지고 서로 다른 길이 ℓ, 서로 다른 폭 w, 고정두께 t, 서로 다른 상비율(aspect ratio) ℓ/d=40, 60 및 80(제2도(b), 제2도(c)참조)을 가진 메탈화이버를 만들고 분산도를 평가하기 의하여 세척 테스트를 실시하였다. 그 결과 제2도(a)에서와 같이, 분산도는 상비율 ℓ/d의 감소에 따라 증가하고 있음을 알 수 있다. 제3도(b)에서와 같이 지느러미부를 포함한 최대 폭(W)를 최대 두께(t)로 나눈 값 평탄비 w/t를 범위 2.5 내지 6으로 한 본 발명상의 메탈화이버는 상 비율과 관계없이 높은 분산도를 가진다.
테그트결과 높은 평탄비를 가진 메탈화이버는 그 유동성때문에 높은 분산도를 가지는 것으로 추정되고 있다. 그러나, 과도하게 놓은 평탄비를 가지는 메탈화이버는 콘크리트속에서 만곡되기 쉬우므로 분산도를 감소시키는 결과가 되어 메탈화이버의 콘크리트 강화효과를 저하시킨다.
메탈화이버의 제3도(a) 및 제3도(b)는 본 발명상의 메탈화이버의 한가지 예를 보여주는 것으로 강화성에 맞도록 하여 극히 우수한 분산도를 가지게 한 것이다. 이 메탈화이버는 길이상으로 강도를 가진 몸체(longitudinal strength body)부 (1)와 다수의 배열상으로 된 핀(fin)부 (2)로 구성되고 이 핀부는 몸체부(1)의 양 측면에서 지느러미 모양으로 돌출되어 있다. 이 메탈화이버의 평탄비 w/t(제3도(b)에서와 같이 w는 최대폭, t는 최대 두께를 나타냄)는 2.5 내지 6의 범위내에 있다. 이 길이상으로 강도를 가진 몸체부(1)은 인장 스트레스(tensile stress)를 가진 비교적 큰 단면을 가지고, 몸체(1)의 표면(3)을 가지면서 주로 메탈화이버의 접착력을 결정하며, 핀(2)의 단부표면은 주로 메탈화이버의 정착강도(anchoring stregnth)를 결정한다.
제1도에서, 만곡 하중-휨 특성곡선(bending load-deflection characteristic) A는 제3도(a),(b)에 도시된 바와 같이 분산기를 사용하지 않고 콘크리트 내에서 단순히 분산되었을 때의 메탈화이버의 콘크리트 강화효과를 나타낸 것이다. 또한, 특성곡선 B는 분산기를 사용하여 콘크리트 내에 균일 분산된 종래의 메탈화이버의 콘크리트 강화효과를 나타낸 것이고 , 특성곡선 c는 화이버 볼의 형태로 얽혀서 콘크리트 내에 분산되어 있는 종래의 메탈화이버의 콘크리트 강화효과를 나타낸 것이다. 제1도에서 분명히 알 수 있는 것은 본 발명상의 메탈화이버의 콘크리트 강화효과는 분산기에 의하여 콘크리트에 분산된 종래의 메탈화이버의 그것보다 다소 높거나 같다는 점이고, 분산기를 사용하지 않고 콘크리트 속에 분산된 종래의 메탈화이버의 그것보다 휠씬 높다는 점이다.
본 발명에 의한 메탈화이버 제조를 위한 제조 공정을 이하에 설명한다.
제4도는 본 발명의 메탈화이버를 제조하기 위한 제조기를 개략 설명도로 도시한 것이다. 이 제조기의 사양은 일본특허공개공보 제 60-221224호에 개시된 제조기와 동일한 정도의 제조기이다.
제4도를 참조하면, 가이드 다이(guide die)(11)는 일장된 메탈화이버(metal wire)(10)를 안내하는데, 이 메탈와이어(10)는 텐션로울러(12)에 대하여 원형단면을 갖는다. 이 텐션로울러(12)는 톱니모양의 절취부(indenting)를 만들기 위하여 한쌍의 성형로울러 (13)(34)에 텐션 즉, 인장을 걸어 와이어를 장입(fee)시킨다.
이 절취부가 만들어진 메탈은 커터가이드(cutter guide)(15)를 통해 고정블레이드(16)로 안내된다. 다음 통상의 공지된 로터리커터(17) 또는 환도는 메탈화이버속으로 절취부가 만들어진 메탈화이버를 소정의 길이로 절단한다.
제3도(a)에서 도시한 바와 같은 메탈화이버를 생산하기 위하여, 성형로울러(13)(14)는 두개의 로울러의 칼리버(caliber)사이에서 메탈와이어를 프레스 압축시키므로써 강성체인 몸체(1)를 형성하도록 설계되고 핀(2)을 메탈와이어의 반대편에 형성시키기 위하여 칼리버의 외측에서 두개의 로울러 사이에 있는 메탈와이어(10)를 팽창시킨다.
제7도(a)는 제2실시예로서의 본 발명상의 메탈화이버를 나타낸 것이다. 이 메탈화이버는 제5도(a) 내지 제5도(d)에서 도시된 바의 성형로울러(13)(14)에 의해 성형된 것이다. 제5도(a) 및 제5도(c)에서 도시한 바와 같이, 성형로울러(13)는 주로 강도를 가진 강성체로서의 몸체(1)을 형성하기 위하여 메탈와이어(10)의 수직 단면상으로 본 직경의 1/2 내지 1/4에 해당하는 두께를 가진 환상의 홈(13a)을 가지고 있다. 이 성형로울러(14)에는 릿지(ridig)부(14a)가 있는데, 이 릿지부는 릿지(14a)들 사이에 뻗어있는 성형로울러(14)와 홈(furrow)(14b)의 폭 방향으로 뻗어 있다. 릿지(14a)와 홈(14b)은 일정한 각도로 일정간격을 두고 성형로우러(14)의 둘레를 따라 정렬되어 있다.
제6도에서와 같이 릿지(14a)는 핀(2)을 형성하기 위하여 성형로울러(13)의 둘레로 향하여 무겁게 메탈와이어(10)를 프레스 압착한다. 이 홈은 적절히 팽창된 부분을 형성하기 위하여 성형로울러(13)의 둘레로 향하여 메탈와이어를 프레스 압착한다.
성형로울러(13)(14)의 둘레에서 형성되는 각 형태들은 메탈화이버의 소정의 형태에 대응되는 로울칼리버를 선택적으로 성형할 수 있도록 설계되어 있다. 이 메탈화이버 제조설비에는 다수의 성형단계(forming stage)를 통해 메탈화이버를 성형할 수 있도록 다수의 것으로 되는 한쌍의 성형로울러가 있다. 예를 들면, 제7도(b)에서 도시된 바와 같이 릿지(4)는 제1성형단계에서 성형되고, 다음 릿지(4)는 핀을 형성하기 위하여 제2성형단계에서 압연된다. 통상, 홈(14b)의 깊이는 소위 릿지(14a)와 홈(14b)사이의 높이차이 즉, 고저차라 하는 것으로 대략 0.08 내지 0.16㎜의 범위에 있다. 더욱이, 메탈화이버 제조프로세스가 단선의 메탈와이어인 경우를 상정하여 이상과 같이 설명하였으나 성형로울러는 다수의 로울칼리버(roll caliber)를 갖고 있으므로 다수의 메탈와이어가 동시에 처리되므로 생산성도 높아지게 된다.
본 발명이 이상의 실시예로 한가지 예를 설명하였지만, 본 발명상에 여러가지 변화와 다양성이 가미될 수 있다. 따라서, 본 발명상의 범위 및 기본에 벗어나지 않는 범위내의 다른 기타 예들도 본 발명을 한정할 수 없다.

Claims (1)

  1. 콘크리트(reinforcing concrete)류를 강화하기 위해 콘크리트류내에 균일히 혼합되는 길이방향으로 강도를 가지는 메탈화이버(metal fiber)에 있어서, 상기 메탈화이버는 그 중앙부의 몸체의 양 측면상에 간격을 두고 정렬되는 다수의 핀(fin)이 상기 몸체와 일체로 구성되고, 상기 메탈화이버의 최대 두께에 대한 최대폭의 비율인 평탄비(flatness ratio)가 2.5 내지 6의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 강화 메탈화이버.(reinforcing metal fiber)
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