KR100651181B1 - Cement member having reinforcing fibers and composition thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시멘트재의 내구 성능과 내화 성능을 높이는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 본 발명은 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 시멘트재에 있어서, 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 동종(同種)의 유기 섬유들을 포함하는 시멘트재를 제공한다. 또한, 본 발명은 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 시멘트재 조성물에 있어서, 시멘트재 조성물이 시멘트, 골재 입자들, 적어도 하나의 분산제, 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 동종(同種)의 유기 섬유들 및 물을 포함하며, 상기 유기 섬유들을 시멘트재 조성물에 대해 0.05 내지 5 체적%로 포함하는 시멘트재 조성물을 제공한다.An object of the present invention is to increase the durability and fire resistance of cement materials. To this end, the present invention provides a cement material comprising the same type of organic fibers different in at least one of length and diameter in any one cement material selected from the group consisting of mortar, concrete and shotcrete. In addition, the present invention is any one cement material composition selected from the group consisting of mortar, concrete and shotcrete, the cement material composition is cement, aggregate particles, at least one dispersant, homogeneous different in at least one of length and diameter The present invention provides a cement material composition including organic fibers and water, and comprising the organic fibers at 0.05 to 5% by volume with respect to the cement material composition.
모르타르, 콘크리트, 숏크리트, 균열억제, 내화성능, 내구성능, 유기섬유, 보강섬유Mortar, Concrete, Shotcrete, Crack Inhibition, Fire Resistance, Durability, Organic Fiber, Reinforcement Fiber
Description
도 1은 본 발명에 따른 시멘트재에 포함되는 길이가 상이한 유기 섬유들의 개략도이다.1 is a schematic diagram of organic fibers having different lengths included in a cement material according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 시멘트재에 포함되는 직경이 상이한 유기 섬유들의 개략도이다.2 is a schematic diagram of organic fibers having different diameters included in the cement material according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 시멘트재에 포함되는 길이와 직경이 모두 상이한 유기 섬유들의 개략도이다.3 is a schematic view of organic fibers having different lengths and diameters included in cement materials according to the present invention.
도 4는 시멘트재의 소성수축 균열제어 시험 설비의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a plastic shrinkage crack control test facility of cement material.
도 5a와 도 5b는 각각 시멘트재의 내화 성능 시험을 위한 내화로의 측단면도와 평면도이다.5A and 5B are side cross-sectional views and plan views, respectively, for a fire resistance test for testing fire resistance performance of cement materials.
도 6은 내화 성능 시험에 사용되는 온도 곡선을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the temperature curve used in the fire resistance performance test.
본 발명은 시멘트재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구 성능과 내화 성능을 높이기 위하여 보강 섬유가 포함된 시멘트재 및 시멘트재 조성물에 관한 것이 다.The present invention relates to a cement material, and more particularly, to a cement material and a cement material composition including reinforcing fibers in order to increase durability and fire resistance.
일반적으로 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트와 같은 시멘트재에 발생하는 초기 미세 균열은 구조 성능에 큰 영향을 미치지 않지만, 투수성(透水性)을 증가시켜 이의 내구 성능을 저하시키며, 내구 성능 저하는 구조물의 파괴를 촉진시키는 원인이 된다. 또한, 상기 시멘트재가 사용된 건축 구조물이나 터널 및 지하 공간 등에서 화재 발생시, 이로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 일정한 내화 성능을 갖춘 시멘트재가 요구되고 있다.In general, the initial microcracks in cement materials such as mortar, concrete and shotcrete do not have a significant effect on structural performance, but they increase permeability and degrade their durability, and their durability deteriorates. Cause to promote. In addition, when a fire occurs in a building structure, a tunnel, and an underground space where the cement material is used, a cement material having a certain fire resistance is required to minimize the damage caused by the fire.
이와 같이 시멘트재는 균열 발생이 억제되어 내구 성능을 확보함과 동시에 화재 발생시 충분한 내화 성능을 갖추어야 한다. 이 두가지 성능 확보를 위해 보강 섬유들이 첨가된 시멘트재가 개발되고 있다.In this way, the cement material is to suppress the occurrence of cracks to ensure durability performance and at the same time have a sufficient fire resistance in the event of fire. Cement materials with reinforcing fibers are being developed to secure these two performances.
이와 관련한 선행 기술인 미국 등록특허 5,749,961호는 대략 90~105 MPa의 압축 강도를 갖는 콘크리트에 유기 섬유를 혼합한 내용을 개시하고 있으며, 국내 공개특허 2003-47069호는 콘크리트와 유기 섬유를 혼합하는 단계를 포함하는 폭열 방지용 고성능 콘크리트의 제조 방법을 개시하고 있다. 이 유기 섬유는 화재 발생시 융해되어 콘크리트 내부에 일정한 크기의 공극을 형성하며, 그 결과 열과 가스의 이동 경로를 제공하여 내화 성능을 높이는 역할을 한다.In the related art, US Patent No. 5,749,961 discloses a mixture of organic fibers in concrete having a compressive strength of approximately 90 to 105 MPa, and Korean Patent Publication No. 2003-47069 discloses a step of mixing concrete and organic fibers. Disclosed is a manufacturing method of high-performance concrete for preventing thermal expansion. The organic fibers melt in the event of a fire, forming voids of a certain size inside the concrete, thereby providing a path of heat and gas flow to enhance the fire resistance.
그러나 전술한 등록특허와 공개특허는 길이와 직경이 동일한 한가지 형상의 유기 섬유만을 사용하기 때문에, 콘크리트의 미세 균열(micro crack)과 큰 균열(macro crack) 모두를 억제하는데 효과가 미흡하여 내구 성능 향상에 큰 효과를 얻지 못하는 단점이 있다.However, since the aforementioned patents and published patents use only one type of organic fiber having the same length and diameter, the effect of suppressing both micro crack and macro crack of the concrete is insufficient, thereby improving durability. There is a drawback to not having a great effect.
그리고 국제공개특허 WO99/28267호는 금속 섬유를 함유한 초고성능 콘크리트를 개시하고 있다. 금속 섬유는 콘크리트의 구조 성능 향상에 큰 효과를 발휘하지만, 높은 전기 전도성 등으로 인해 내화 성능에 악영향을 미치며, 화재 발생시 콘크리트의 폭열 현상을 유발한다. 또한 콘크리트의 균열을 억제하기 위해서는 보다 많은 양의 금속 섬유가 요구되며, 이는 제조 비용의 상승으로 이어진다.And WO 99/28267 discloses ultra high performance concrete containing metal fibers. Metal fiber has a great effect on improving the structural performance of concrete, but it has a bad effect on fire resistance due to high electrical conductivity, and causes a thermal explosion of concrete in the event of fire. In addition, in order to suppress cracking of concrete, a larger amount of metal fibers is required, which leads to an increase in manufacturing cost.
이와 같이 종래의 시멘트재는 동종(同種)의 보강 섬유를 사용하여 내구 성능과 내화 성능을 동시에 확보할 수 없는 단점을 안고 있다.As described above, the conventional cement material has a disadvantage in that durability and fire resistance can not be secured at the same time by using the same type of reinforcing fiber.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 동종의 보강 섬유를 구비하면서도 미세 균열과 큰 균열을 모두 억제하여 내구 성능을 높임과 동시에 내화 성능을 우수하게 확보할 수 있는 시멘트재를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a reinforcing fiber of the same type, but also to suppress both fine cracks and large cracks to increase the durability and at the same time excellent cement fire resistance In providing ash.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 시멘트재에 있어서, 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 동종(同種)의 유기 섬유들을 포함하는 시멘트재를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a cement material selected from the group consisting of mortar, concrete and shotcrete, comprising at least one cement material containing the same type of organic fibers different in length and diameter to provide.
또한, 본 발명은 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 시멘트재 조성물에 있어서, 시멘트, 골재 입자들, 적어도 하나의 분산제, 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 동종(同種)의 유기 섬유들 및 물을 포함하며, 상기 유기 섬유들을 시멘트재 조성물에 대해 0.05 내지 5 체적%로 포함 하는 시멘트재 조성물을 제공한다.In addition, the present invention is any one of the cement material composition selected from the group consisting of mortar, concrete and shotcrete, cement, aggregate particles, at least one dispersant, organic fibers of the same type different in at least one of length and diameter It provides a cement material composition comprising water and water, containing 0.05 to 5% by volume of the organic fibers relative to the cement material composition.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 건축과 토목 구조물에 사용되는 시멘트재에 관한 것이며, 본 발명에서 시멘트재는 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트를 포함한다. 본 발명에 따른 시멘트재는 길이가 상이한 동종의 유기 섬유들, 또는 직경이 상이한 동종의 유기 섬유들, 또는 길이와 직경이 모두 상이한 동종의 유기 섬유들을 포함한다.The present invention relates to cement materials used in construction and civil engineering structures, where the cement materials include mortar, concrete and shotcrete. The cement material according to the present invention includes homogeneous organic fibers of different lengths, homogeneous organic fibers of different diameters, or homogeneous organic fibers of different lengths and diameters.
도 1에 본 발명의 시멘트재에 포함되는 길이가 상이한 유기 섬유(1, 2)를 개략화하여 도시하였고, 도 2에 본 발명의 시멘트재에 포함되는 직경이 상이한 유기 섬유(3, 4)를 개략화하여 도시하였다. 그리고 도 3에 본 발명의 시멘트재에 포함되는 길이와 직경이 모두 상이한 유기 섬유(5, 6)를 개략화하여 도시하였다.FIG. 1 schematically shows the
상기 유기 섬유들 가운데 직경 또는 길이가 큰 유기 섬유들은 시멘트재에서 발생하는 큰 균열을 억제하고, 직경 또는 길이가 작은 유기 섬유들은 미세 균열을 억제한다. 이로써 유기 섬유들이 시멘트재의 큰 균열과 미세 균열 모두를 억제하여 시멘트재의 내구 성능을 높인다.Among the organic fibers, organic fibers having a large diameter or length suppress large cracks occurring in cement material, and organic fibers having a small diameter or length suppress fine cracks. As a result, the organic fibers suppress both large cracks and fine cracks of the cement material, thereby increasing the durability of the cement material.
상기 유기 섬유들은 300℃ 미만의 융해점을 갖는 모든 유기 섬유, 바람직하게 폴리에틸렌을 포함하는 올레핀계 섬유, 나일론을 포함하는 폴리아미드계 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유와 폴리비닐알코올 섬유 중 어느 하나의 섬유로 이루어진다.The organic fibers are all organic fibers having a melting point of less than 300 ° C., preferably olefin fibers including polyethylene, polyamide fibers including nylon, polyacrylic fibers, polyester fibers, polypropylene fibers and polyvinyl alcohol fibers. It is made of either fiber.
이러한 유기 섬유들은 열 전도성이 없으므로 자체적인 내화 성능을 가지며, 화재에 의해 시멘트재가 300℃ 이상으로 온도 상승시 융해되어 시멘트재 내부에 공 극을 형성한다. 따라서 열과 가스가 공극을 통해 이동하여 화재에 의한 시멘트재의 폭열 현상을 방지한다.Since these organic fibers have no thermal conductivity, they have their own fire resistance, and when the cement material rises above 300 ° C. by fire, it melts and forms voids in the cement material. Therefore, heat and gas are moved through the voids to prevent the thermal explosion of the cement material by fire.
이 때, 직경과 길이가 작은 유기 섬유일수록 열과 가스의 이동 경로 확보에 유리하여 폭열 현상을 방지하는 효과가 우수하지만, 균열에 대한 저항성 확보에는 효과가 미약하다. 그러나 직경과 길이가 큰 유기 섬유들이 균열에 대한 저항성을 높여 내구 성능을 높이는데 유효하게 작용한다.At this time, the smaller diameter and length of the organic fiber is advantageous to secure the heat and gas migration path, the effect of preventing the thermal expansion phenomenon, but the effect of securing the resistance to cracking is weak. However, organic fibers with large diameters and lengths are effective in increasing durability by increasing resistance to cracking.
상기 유기 섬유들은 바람직하게 0.01 내지 25mm의 직경과, 1 내지 100mm의 길이를 가진다.The organic fibers preferably have a diameter of 0.01 to 25 mm and a length of 1 to 100 mm.
이와 같이 본 발명에 의한 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트는 직경과 길이 중 적어도 하나가 상이한 동종의 유기 섬유를 포함하여 내구 성능과 내화 성능을 동시에 확보하는 효과를 가진다.As described above, the mortar, concrete, and shotcrete according to the present invention include the same type of organic fibers having different diameters and lengths, and have the effect of securing durability and fire resistance at the same time.
또한, 본 발명에 따른 시멘트재 조성물은 시멘트, 골재 입자들, 적어도 하나의 분산제, 직경과 길이 중 적어도 하나가 상이한 동종의 유기 섬유들 및 물을 포함하며, 상기 유기 섬유들을 시멘트재 조성물에 대하여 0.05 내지 5 체적%로 포함한다.In addition, the cement material composition according to the present invention comprises cement, aggregate particles, at least one dispersant, organic fibers of the same kind and water different in at least one of the diameter and length, the organic fibers are 0.05 To 5% by volume.
상기 유기 섬유의 총 혼입률이 0.05 체적% 미만이면, 시멘트재의 성능이 유기 섬유를 첨가하지 않은 시멘트재와 비교할 때 효과상 차이가 미비하다. 그리고 유기 섬유의 총 혼입률이 5 체적%를 초과하면, 유기 섬유들이 시멘트재 내에 균일하게 분산되지 않아 오히려 시멘트재 내부의 공극을 증가시키며, 이는 균열 억제 성능과 강도 성능 및 내화 성능이 감소하는 결과를 초래한다.If the total content of the organic fibers is less than 0.05% by volume, the effect of the cement material is insufficient in comparison with the cement material without the organic fiber added. If the total content of organic fibers exceeds 5% by volume, the organic fibers are not uniformly dispersed in the cement material, thereby increasing the voids in the cement material, which results in decreased crack suppression performance, strength performance and fire resistance performance. Cause.
상기 시멘트재 조성물을 제조함에 있어서, 직경과 길이 중 적어도 하나가 다른 유기 섬유들의 혼합비를 결정할 때에는 심플랙스 격자 배열법(simplex lattice design)을 이용할 수 있다.In preparing the cement material composition, a simplex lattice design may be used when determining a mixing ratio of organic fibers having at least one of a diameter and a length.
이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the Examples are provided to illustrate the present invention and the present invention is not limited to these.
[실시예]EXAMPLE
실시예 1 ~ 9, 비교예 1 ~ 4Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4
하기 표 1은 길이가 다른 유기 섬유의 전체 혼입률이 시멘트재 조성물에 대해 0.35 체적%가 되도록 심플랙스 격자 배열법을 이용하여 결정된 유기 섬유들의 최적 혼합비를 나타낸다. 이 때 사용된 유기 섬유는 폴리프로필렌 섬유이고, 길이는 각각 4mm, 6mm, 8mm 및 12mm이며, 직경은 0.09mm로 동일하다.Table 1 below shows the optimum mixing ratio of the organic fibers determined using the simplex lattice arrangement method such that the total content of organic fibers having different lengths is 0.35% by volume based on the cement material composition. The organic fibers used at this time are polypropylene fibers, and the lengths are 4 mm, 6 mm, 8 mm, and 12 mm, respectively, and the diameters are the same as 0.09 mm.
하기 표 2는 상기 표 1에 기재한 배합의 종류 가운데 실제 시멘트재 조성물에 포함되어 시멘트재의 균열 제어 성능과 내화 성능을 평하기 위하여 고려된 세가지 실시예를 나타낸다.Table 2 below shows three examples included in the actual cement material composition among the types of the formulations described in Table 1 and considered in order to evaluate the crack control performance and the fire resistance performance of the cement material.
하기 표 3은 직경이 다른 유기 섬유의 전체 혼입률이 시멘트재 조성물에 대해 0.35 체적%가 되도록 심플랙스 격자 배열법을 이용하여 결정된 유기 섬유들의 최적 혼합비를 나타낸다. 이 때 사용된 유기 섬유는 폴리프로필렌 섬유이고, 직경은 각각 0.02mm, 0.04mm, 0.06mm 및 0.09mm이며, 길이는 12mm로 동일하다.Table 3 below shows the optimum mixing ratio of the organic fibers determined using the Simplex lattice arrangement method such that the total content of organic fibers having different diameters is 0.35% by volume based on the cement material composition. The organic fibers used at this time are polypropylene fibers, and the diameters are 0.02 mm, 0.04 mm, 0.06 mm, and 0.09 mm, respectively, and the length is equal to 12 mm.
하기 표 4는 상기 표 3에 기재한 배합의 종류 가운데 실제 시멘트재 조성물에 포함되어 시멘트재의 균열 제어 성능과 내화 성능을 평하기 위하여 고려된 세가지 실시예를 나타낸다.Table 4 below shows three examples included in the actual cement material composition among the types of the formulations described in Table 3 and considered in order to evaluate the crack control performance and the fire resistance performance of the cement material.
하기 표 5는 직경과 길이가 모두 다른 유기 섬유의 전체 혼입률이 시멘트재 조성물에 대해 0.35 체적%가 되도록 심플랙스 격자 배열법을 이용하여 결정된 유기 섬유들의 최적 혼합비로서, 시멘트재의 균열 제어 성능과 내화 성능을 평가하기 위하여 고려된 세가지 실시예를 나타낸다. 이 때 사용된 유기 섬유는 폴리프로필렌 섬유이다.Table 5 shows the optimum mixing ratio of the organic fibers determined using the Simplex lattice arrangement method such that the total content of organic fibers having different diameters and lengths is 0.35% by volume with respect to the cement material composition. Three examples contemplated for evaluation are shown. The organic fiber used at this time is a polypropylene fiber.
한편, 시멘트재의 균열 제어 성능과 내화 성능을 평가하기 위하여 고려된 네가지 비교예는 다음과 같다.On the other hand, the four comparative examples considered in order to evaluate the crack control performance and fire resistance performance of the cement material is as follows.
비교예 1에서는 30mm 길이와 0.5mm 직경을 갖는 단일 형상의 강 섬유를 콘크리트 및 숏크리트 조성물에 대해 0.7 체적% 포함시킨다. 비교예 2에서는 19mm 길이와 0.02mm 직경을 갖는 단일 형상의 유기 섬유(폴리프로필렌 섬유)를 콘크리트 및 숏크리트 조성물에 대해 0.35 체적% 포함시킨다.In Comparative Example 1, a single shape steel fiber having a length of 30 mm and a diameter of 0.5 mm was included in the volume of 0.7% by volume relative to the concrete and shotcrete composition. In Comparative Example 2, a single-shaped organic fiber (polypropylene fiber) having a length of 19 mm and a diameter of 0.02 mm was included in 0.35% by volume relative to the concrete and shotcrete composition.
비교예 3에서는 길이와 직경이 다른 유기 섬유들을 포함하나, 이 유기 섬유들을 시멘트재 조성물에 대해 0.04 체적% 포함시킨다. 비교예 4에서는 길이와 직경이 다른 유기 섬유들을 포함하나, 이 유기 섬유들을 시멘트재 조성물에 대해 5.6 체적% 포함시킨다. 하기 표 6은 비교예 3과 비교예 4의 섬유 혼합률을 나타낸다.In Comparative Example 3, organic fibers having different lengths and diameters were included, but the organic fibers were included 0.04% by volume of the cement material composition. In Comparative Example 4, organic fibers having different lengths and diameters were included, but the organic fibers were included in a volume of 5.6% by volume of the cement material composition. Table 6 below shows the fiber mixing ratios of Comparative Example 3 and Comparative Example 4.
하기 표 7은 성능 평가를 위해 사용된 시멘트재의 조성표이다.Table 7 is a composition table of the cement material used for the performance evaluation.
(소성수축 균열제어 시험)(Plastic shrinkage crack control test)
시멘트재의 내구 성능을 평가하기 위하여 소성수축 균열제어 시험을 실시하였다. 이 시험은 Kraai에 의해 제안된 시험 방법을 따르며, 도 4에 소성수축 균열제어 시험 설비를 나타내었다.Plastic shrinkage crack control test was performed to evaluate the durability performance of cement materials. This test follows the test method proposed by Kraai and shows the plastic shrinkage crack control test fixture in FIG. 4.
도 4에서 부호 7은 몰드를 나타내고, 부호 8은 몰드 바닥면 둘레에 고정된 고정편들을 나타낸다. 몰드(7)는 900×600×150mm의 얇은 판 모양의 내부 체적을 가지며, 각각의 고정편(8)은 13×7×120mm의 형상을 가진다. 고정편들(8)의 중심간 거리는 100mm로 설정된다.In FIG. 4,
상기 표 6에 기재한 조성을 가지는 시멘트재를 몰드에 붓고, 흙손을 사용하여 길이 방향으로 5회 왕복하여 미장을 하였다. 타설 후 온도 28±2℃, 습도 40±3%가 되도록 유지하고, 선풍기를 사용하여 풍속 6m/s를 일정하게 유지하였다. 상기 조건을 항온항습실에서 24시간 유지하였다.The cement material having the composition shown in Table 6 was poured into a mold and plastered by reciprocating five times in the longitudinal direction using a trowel. After pouring, the temperature was maintained at 28 ± 2 ° C. and the humidity at 40 ± 3%, and the wind speed was kept constant at 6 m / s using a fan. The conditions were maintained for 24 hours in a constant temperature and humidity room.
이 과정에서 몰드에 채워진 시멘트재는 시간이 지남에 따라 건조되면서 수축 이 진행되는데, 고정편들이 몰드 중심부를 향해 수축하는 시멘트재에 구속력을 가하므로 시멘트재에는 인장 응력이 발생한다.In this process, the cement material filled in the mold shrinks with drying over time. As the fixing pieces restrain the cement material shrinking toward the mold center, tensile stress occurs in the cement material.
하기 표 8은 상기 항온항습실에서 24시간 경과후 시멘트재에 발생한 균열 폭과 균열 길이를 측정한 결과를 나타내며, 균열 폭과 균열 길이를 곱하여 균열 면적을 구하였다.Table 8 shows the results of measuring the crack width and the crack length generated in the cement material after 24 hours in the constant temperature and humidity chamber, and obtained the crack area by multiplying the crack width and the crack length.
시멘트재에 발생하는 균열은 투수성을 증가시켜 구조물의 파괴를 유발하므로, 균열을 억제하는 것이 내구 성능 향상에 매우 중요한 요인이 된다. 상기 결과로부터 길이와 직경 중 적어도 하나가 다른 유기 섬유들을 혼합한 본 발명의 실시예들에서 단일 형상의 강 섬유를 사용한 비교예 1 및 단일 형상의 유기 섬유를 사용한 비교예 2보다 우수한 균열 제어 성능이 발휘되는 것을 알 수 있다.Since cracks in cement materials increase permeability and cause structural destruction, suppressing cracks is a very important factor in improving durability. From the above results, in the embodiments of the present invention in which at least one of the length and the diameter are mixed, the crack control performance is better than that of Comparative Example 1 using a single shape steel fiber and Comparative Example 2 using a single shape organic fiber. It can be seen that it is exercised.
또한, 길이와 직경이 다른 유기 섬유들을 혼합하였으나 유기 섬유의 총 혼입률이 0.04 체적%인 비교예 3에서는 균열 발생을 억제하는데 충분한 효과를 나타내지 못하였으며, 길이와 직경이 다른 유기 섬유들의 총 혼입률이 5.6 체적%인 비교예 4에서는 유기 섬유들이 시멘트재 내에 균등하게 분산되지 못하고 일부에 뭉쳐있는 현상이 발생함으로 인해 균열 억제 효과가 크지 못한 것을 알 수 있다.In addition, although the organic fibers having different lengths and diameters were mixed, Comparative Example 3, in which the total content of organic fibers was 0.04% by volume, did not show a sufficient effect to suppress the occurrence of cracking, and the total content of organic fibers having different lengths and diameters was 5.6. In Comparative Example 4, which is% by volume, it can be seen that the crack inhibiting effect is not large because organic fibers are not uniformly dispersed in the cement material and are aggregated in part.
(내화 성능 실험)(Fireproof performance experiment)
내화 성능을 평가하기 위하여 시멘트재 시편을 화재에 노출시킨 후 압축 강도와 휨 강도를 측정하였다.To evaluate the fire resistance, compressive and flexural strengths were measured after exposing cement specimens to fire.
화재에 대한 노출 시험은 도 5a와 도 5b에 도시한 내화 실험용 내화로를 이용하였으며, 독일 교통성 도로건설부가 규정한 화재 곡선 온도인 알에이비티(RABT) 곡선(도 6 참고)을 따라 실시하였다. 도 5a와 도 5b에서 부호 9는 시멘트재 시편을 나타내고, 부호 10은 발열체를 나타낸다. 그리고 압축 강도 시험은 KS F 2405 규정에 따라 실시하였고, 휨 강도 시험은 JCI SF-4 규정에 따라 실시하였다.The fire test was performed using the fire resistance test furnaces shown in FIGS. 5A and 5B, and was performed according to the RABT curve (see FIG. 6), which is a fire curve temperature defined by the Ministry of Transport, Road, and Construction. In FIG. 5A and FIG. 5B, the code |
하기 표 9는 시멘트재 시편을 화재에 노출시킨 후 표면을 관찰한 결과와, 압축 강도 및 휨 강도 시험 결과를 나타낸다.Table 9 below shows the results of observing the surface after the cement specimen was exposed to fire, and the compressive and flexural strength test results.
상기 표에 나타낸 바와 같이, 단일 형상의 강 섬유가 포함된 비교예 1에서는 내화 실험후 시편에서 균열, 박리 및 폭열 현상이 발생하였다. 이는 강 섬유가 열 전도성이 있어 내화에 대한 저항성이 거의 없기 때문이다. 그리고 내화 실험후 대부분의 압축 강도와 휨 강도를 상실하였다.As shown in the table, in Comparative Example 1 containing a single-shaped steel fiber cracking, peeling and thermal phenomena occurred in the specimen after the refractory test. This is because steel fibers are thermally conductive and have little resistance to fire. And most of the compressive and flexural strengths were lost after the fire test.
단일 형상의 유기 섬유가 포함된 비교예 2에서는 폭열과 박리 현상은 거의 발생하지 않았지만, 본 발명의 실시예들과 비교해서는 크게 발생하였다. 또한 내화 실험후 압축 강도와 휨 강도가 크게 손실되었는데, 이는 동일한 형상의 유기 섬유들이 화재에 의해 융해되면서 시편 내부에 동일한 크기의 공극을 발생시킨 것에 기인한다.In Comparative Example 2 in which a single shape of organic fibers were included, thermal expansion and peeling phenomena were hardly generated, but largely occurred in comparison with the embodiments of the present invention. In addition, the compressive and flexural strengths were greatly lost after the fire test, due to the formation of the same sized voids in the specimen as the organic fibers of the same shape melted by the fire.
또한 길이와 직경이 다른 유기 섬유를 0.04 체적% 혼입한 비교예 3에서는 균열과 폭열 현상이 발생하였으며, 화재 후 큰 폭의 강도 저하를 나타내었다. 그리고 길이와 직경이 다른 유기 섬유를 5.6 체적% 혼입한 비교예 4에서는 유기 섬유들의 양이 과다하고 일부에 모여있음으로 인해 내화 성능 효과가 크지 못하였다.In addition, in Comparative Example 3 in which organic fibers having different lengths and diameters were mixed with 0.04% by volume, cracking and thermal expansion occurred, and a large decrease in strength after a fire occurred. In Comparative Example 4, in which organic fibers having different lengths and diameters were mixed with 5.6% by volume, the effect of fire resistance was not large due to the excessive amount of organic fibers and the concentration of some organic fibers.
반면, 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 유기 섬유들을 혼입한 본 발명 의 실시예들에서는 내화 실험후 시편에서 균열, 박리 및 폭열 현상이 발생하지 않았으며, 화재에 의해 유기 섬유들이 융해될 때 시편 내부에 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 공극들을 형성함에 따라, 비교예들의 경우보다 압축 강도와 휨 강도의 감소폭이 적게 나타났다. 상기 결과로부터 본 발명의 실시예들이 비교예들보다 우수한 내화 성능이 발휘되는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the embodiments of the present invention in which at least one of the length and the diameter are mixed with each other, no cracking, peeling, and thermal phenomena occurred in the specimen after the fire resistance test, and when the organic fibers were melted by fire, As at least one of the length and diameter formed different pores, the reduction in compressive strength and flexural strength was smaller than in the comparative examples. From the above results, it can be seen that the embodiments of the present invention exhibit better fire resistance than the comparative examples.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to
이와 같이 본 발명에 의한 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트는 길이와 직경 중 적어도 하나가 상이한 동종의 유기 섬유들을 포함함으로써 큰 균열과 미세 균열 모두를 억제하여 내구 성능을 높이고, 유기 섬유 사용으로 내화 성능을 우수하게 확보한다. 따라서 본 발명에 의한 모르타르, 콘크리트 및 숏크리트는 동종의 유지 섬유를 사용하면서도 내구 성능과 내화 성능을 동시에 확보하는 효과가 있다.As described above, the mortar, concrete, and shotcrete according to the present invention include the same type of organic fibers having different lengths and diameters, thereby suppressing both large cracks and fine cracks, thereby increasing durability and improving fire resistance by using organic fibers. Secure. Therefore, mortar, concrete, and shotcrete according to the present invention have the effect of securing durability and fire resistance simultaneously while using the same type of holding fiber.
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