KR20170069735A - 비정질 강섬유 및 유기섬유를 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트 및 그 제조방법 - Google Patents

비정질 강섬유 및 유기섬유를 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 물, 시멘트, 잔골재 및 굵은골재를 포함하는 콘크리트에 있어서, 폴리아미드계 유기섬유 또는 폴리비닐알콜계 유기섬유 및 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 0.1 내지 1% 범위로 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제공한다.
본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 휨강도 및 인성 증진에 유리한 최적의 조합으로 균등하게 분산된 비정질 강섬유 및 유기섬유를 콘크리트의 매트릭스에 균등하게 분산시켜 압축강도, 휨강도, 및 인성이 향상된 특성을 나타낸다.
본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 제조시 대부분 수입에 의존하고 있는 기존의 강섬유 대신에 국내에서 개발된 비정질 강섬유와 유기섬유인 폴리아미드(PA) 섬유 또는 폴리비닐알콜(PVA) 섬유를 사용함으로써 기존의 섬유보강 콘크리트보다 경제성, 휨강도 및 인성 개선과 수입 대체효과를 기대할 수 있다.

Description

비정질 강섬유 및 유기섬유를 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트 및 그 제조방법{Hybrid fiber reinforced concrete using for amorphous steel fiber and organic fiber and method for manufacturing the same}
본 발명은 비정질 강섬유 및 유기섬유를 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트는 경제성 및 내구성이 우수한 건설재료로서 강재와 더불어 콘크리트 구조물의 건설에 널리 사용되고 있다. 시멘트를 기본으로 하는 콘크리트는 일반적으로 압축에는 강하나 인장에는 약한 취성적 성질과 타설 직후 가소성의 유동체로 응결 및 경화되면서 대개 수축에 의한 균열이 발생하게 되며, 콘크리트에 발생하는 크고 작은 균열은 콘크리트 구조물의 사용성, 내구성 및 강도의 발현에 영향을 미친다.
시멘트 복합체에서 발생하는 균열은 여러 가지 복합적인 원인에 의해 발생되지만 그 중에서 가장 큰 영향은 건조수축 및 소성수축에 의한 균열이다. 이러한 균열은 구조물의 기계적 성질 및 내구성을 약하게 할 뿐 아니라 건축물의 바닥에 콘크리트를 사용하는 대형 구조물, 도로에서의 균열은 심각한 대형사고의 문제점을 유발하게 된다.
또한, 최근 고강도 콘크리트의 실용화에 따른 압축강도의 증가로 인해 콘크리트의 취성파괴(brittle failure)가 문제시되고 있어, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 소재에 관한 요구가 증가하고 있는 추세이다.
이에 따라, 종래에는 강섬유(steel fiber)나 유기섬유(organic fiber)의 단일 섬유를 콘크리트에 혼입함으로써 콘크리트의 단점인 작은 인장강도 및 휨강도를 개선하거나 파괴시 콘크리트의 취성(brittleness)을 연성(ductility)으로 개선할 수 있는 섬유보강 콘크리트에 관한 기술 내용이 개시된 바 있다. 그러나, 콘크리트의 강도 및 연성을 동시에 증가시켜서 콘크리트에 발생하는 균열을 효과적으로 제어하기 부적절하고, 재료 특성이 다른 2종 이상의 섬유를 혼합 사용한 하이브리드 섬유보강 콘크리트가 효과적인 실정이다.
이에, 최근 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 및 나일론(nylon) 등의 유기섬유와 강섬유(steel fiber), 유리섬유(glass fiber) 또는 탄소섬유(carbon fiber) 등의 재료 특성이 다른 2종 이상의 섬유를 혼입하여 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제조하여 건축 구조물 제조에 활용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
하지만, 상기한 유기섬유나 무기섬유의 공급은 대부분 수입에 의존하고 있어, 가격이 높은 고가의 소재로서, 이를 보편적인 소재로 다량 첨가해 섬유보강 콘크리트 제조시 사용하기에는 경제적이지 못해, 이를 보완할 수 있는 방법에 관한 연구가 필요하다.
한국등록특허 제10-1065037호 (공개일 : 2010.07.02) 한국공개특허 제10-2012-0076130호 (공개일 : 2012.07.09) 한국등록특허 제10-1253249호 (공개일 : 2011.05.18) 한국등록특허 제10-0578589호 (공개일 : 2001.04.25)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비정질 강섬유 및 유기섬유를 포함하여 기존의 통상적인 방법으로 제작된 섬유보강 콘크리트보다 경제성, 휨강도 및 인성이 개선된 하이브리드 섬유보강 콘크리트에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 물, 시멘트, 잔골재 및 굵은골재를 포함하는 콘크리트에 있어서, 폴리아미드계 유기섬유 또는 폴리비닐알콜계 유기섬유 및 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 0.1 내지 1% 비율로 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제공한다.
또한, 상기 비정질 강섬유는 밀도가 5 내지 10 g/cm3이고, 길이가 20 내지 40 mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리아미드계 유기섬유는 밀도가 1 내지 2 g/cm3이고, 길이가 20 내지 40 mm이며, 상기 폴리비닐알콜계 유기섬유는 밀도가 1 내지 2 g/cm3이고, 길이가 5 내지 20 mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 물-결합재비는 25 내지 40%이고, 잔골재율은 40 내지 60%이며, 평균 공기량이 2 내지 5%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 상기 폴리아미드계 유기섬유 및 상기 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.1% 및 0.4%의 체적비로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 감수제, 증점제, 공기 연행제, 방수제, 팽창제, 발포제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼화제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 휨강도 및 인성 증진에 유리한 최적의 조합으로 균등하게 분산된 비정질 강섬유 및 유기섬유를 콘크리트의 매트릭스에 포함하여 압축강도, 휨강도 및 인성이 우수하다.
본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 제조시 대부분 수입에 의존하고 있는 기존의 강섬유 대신에 국내에서 개발된 비정질 강섬유와 유기섬유인 폴리아미드(PA) 섬유 또는 폴리비닐알콜(PVA) 섬유를 사용함으로써 기존의 섬유보강 콘크리트보다 경제성, 휨강도 및 인성 개선과 수입 대체효과를 기대할 수 있다.
도 1은 실시예 1 내지 6에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 슬럼프를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1 내지 6에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 7일 압축강도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1 내지 6에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 28일 압축강도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 내지 6에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 7일 휨강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 내지 6에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 28일 휨강도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은, 물, 시멘트, 잔골재 및 굵은골재를 포함하는 콘크리트에 있어서, 폴리아미드계 유기섬유 또는 폴리비닐알콜계 유기섬유 및 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 0.1 내지 1% 비율로 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제공한다.
상기 비정질 강섬유(amorphous steel fiber, ASF)는 종래에 강섬유에 비하여 인장강도 및 내식성이 높은 소재로서, 강섬유 보다 얇고 비중이 작아 동일한 부피비에 대해 더 많은 섬유가 혼입될 수 있으므로 콘크리트의 건조 수축량을 크게 감소시킬 수 있고, 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 인성을 개선하는 역할을 한다. 상기한 비정질 강섬유는 막의 형태로 제작되어 형상비가 큰 것을 사용하는 것이 바람직하고, 이에 따라, 콘크리트와의 부착면적이 증가하여 콘크리트의 특성을 효과적으로 개선할 수 있다. 따라서, 상기 비정질 강섬유를 콘크리트의 보강재로 혼입하여 사용하게 되면 보통 콘크리트보다 균열 저항성이 향상되고, 균열 진행을 효율적으로 제어할 수 있다.
상기 유기섬유는 상기 비정질 강섬유와 함께 섬유보강 콘크리트의 제조시 시멘트의 경화시에 높은 접착력을 구현하며, 휨강도 및 인성이 더욱 향상된 특성을 보일 수 있도록, 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트에 포함되도록 구성할 수 있다.
상기 유기섬유는 비정질 강섬유에 비해 밀도가 낮아 유기섬유의 혼입 개체수가 많기 때문에 물, 시멘트, 잔골재 및 굵은골재를 포함하는 콘크리트 매트릭스의 성형 및 양생시 콘크리트의 매트릭스 내부의 분산성 및 부착 성능을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 상기와 같은 역할을 할 수 있도록 상기 유기섬유는 표면을 계면 활성제로 개질하여 분산성을 향상시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 부착 비표면적이 넓은 복합 다발의 형상을 가진 것을 사용하도록 구성하여 상기 유기섬유와 상기 콘크리트 매트릭스의 접착능력을 향상시키도록 구성할 수 있다.
상기와 같은 우수한 특성을 나타낼 수 있도록, 상기 유기섬유는 내마모성, 내침식성, 내부식성, 내약품성 또는 내후성 등의 특성이 우수한 소재를 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트에 유기섬유로 폴리아미드계 유기섬유, 폴리비닐알콜계 유기섬유 또는 이들의 혼합물을 사용하도록 구성할 수 있다.
상기 비정질 강섬유는 밀도가 5 내지 10 g/cm3이고, 길이가 20 내지 40 mm인 것을 사용할 수 있고, 상기 폴리아미드계 유기섬유는 밀도가 1 내지 2 g/cm3이고, 길이가 20 내지 40 mm이며, 상기 폴리비닐알콜계 유기섬유는 밀도가 1 내지 2 g/cm3이고, 길이가 5 내지 20 mm인 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 강도 및 내구성을 고려할 때, 바람직하게는, 물-결합재비는 25 내지 40%이고, 잔골재율은 40 내지 60%인 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 평균 공기량이 2 내지 5%의 범위로 유지될 수 있도록 구성할 수 있으며, 상기 평균 공기량이 2% 미만이면 작업성이 떨어질 수 있고, 5%를 초과할 경우에는, 유기섬유 및 비정질 강섬유의 부착력이 감소할 수 있어, 상기의 범위로 공기를 포함하도록 구성할 수 있으며, 하이브리드 섬유보강 콘크리트 제조시 첨가되는 시멘트의 첨가 함량을 조절하여 상기한 범위로 평균 공기량을 조절할 수 있다.
상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 상기 폴리아미드계 유기섬유 및 상기 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 0.1 내지 1% 체적비로 포함하도록 구성하여 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 작업성 및 휨강도, 압축강도, 내구성, 내마모성을 최적화하도록 구성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 상기 폴리아미드계 유기섬유 및 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.1% 및 0.4%의 체적비로 포함하도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 기계적 물성을 향상시킬 수 있도록 혼화제를 추가적으로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 혼화제는 공지된 다양한 조성의 고성능 감수제, 증점제, 공기 연행제, 방수제, 팽창제, 발포제 또는 소포제 등을 예로 들 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 물, 시멘트, 잔골재, 굵은골재, 비정질 강섬유 및 유기섬유를 포함하는 섬유보강 시멘트 복합체를 경화시켜 제조할 수 있는데, 섬유보강 시멘트 복합체 제조시, 유동성을 향상시켜 작업성(workability)을 증대시킬 수 있도록 감수제를 포함하도록 구성할 수 있으며, 섬유보강 시멘트 복합체의 유동성 및 분리 저항성을 향상시킬 수 있도록 증점제를 포함하도록 구성할 수 있다.
또한, 섬유보강 시멘트 복합체에 독립된 미세기포를 발생시켜 작업성 향상과 동결융해에 대한 저항성을 향상시키고, 비정질 강섬유 및 유기섬유가 고르고 균일하게 분포되도록 공기 연행제(air entraining agent)를 포함하도록 구성할 수 있으며, 접착력 향상, 흡수비 및 투수비를 감소시켜 섬유보강 시멘트 복합체 제조시 양생 시간을 단축할 수 있도록 방수제를 포함하도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 시멘트 복합체 제조시 접착 면적을 확대하여 양생시 접착능력을 향상시킬 수 있도록 팽창제를 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 시멘트 복합체에 유통성을 향상시킬 수 있도록 발포제를 포함하도록 구성할 수 있고, 상기 시멘트, 잔골재의 분산성을 향상시킬 수 있도록 소포제를 포함하도록 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 혼화제는 작업성, 고인성화, 유동성, 점성 또는 건조 수축 제어 등의 인자를 고려하여 첨가하는 것이 바람직하며 이를 위해, 상기 각각의 혼화제를 0.2 내지 2 중량부로 상기 섬유보강 시멘트 복합체에 포함되도록 구성하고, 섬유보강 시멘트 복합체의 용도에 따라 첨가량을 달리하여 각각의 혼화제를 첨가하도록 구성할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이, 폴리아미드계 유기섬유 및 상기 비정질 강섬유를 이 같이 최적 범위로 투입함으로써, 콘크리트에 균등하게 분산시켜 압축강도, 휨강도, 및 인성을 대폭 개선할 수 있다. 특히, 상기 섬유 보강재는 균열 발생을 최대한 억제하고 균열이 발생하더라도 콘크리트 조각의 탈락 등을 방지하며, 콘크리트의 연성을 증가시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다. 제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 재료
실시예 1에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제조하기 위해, 시멘트는 물리적 성질이 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며, 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 보통 포틀랜드 시멘트(한일 시멘트)를 사용하였다.
Figure pat00001
또한, 잔골재는 경북 안동에서 생산된 낙동강산 하천사를 사용하였고, 굵은골재는 안동에서 생산된 부순들을 사용하였으며, 잔골재 및 굵은 골재의 물리적 성질을 각각 하기의 표 2 및 표 3에 나타내었다.
Figure pat00002
Figure pat00003
또한, 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 유동성 개선을 위한 화학 혼화제는 고강도 및 유동화 콘크리트용으로 사용되고 있는 S사의 폴리카르본산계의 고성능 감수제(superplasticizer, SP)를 사용하였으며, 품질 특성을 하기의 표 4에 나타내었다.
Figure pat00004
또한, 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 제조를 위하여 무기섬유로서 국내에서 생산된 비정질 강섬유(밀도: 7.16g/cm3, 길이: 30mm)와 유기섬유로서 K사의 폴리아미드(밀도: 1.14g/cm3, 길이: 30mm)를 사용하였다.
(2) 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 제조
실시예 1에 따른 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 하기 표 5의 배합표에 나타낸 바와 같이 하여 제조하였다. 표 5에 나타낸 바와 같이, 물-결합재비(W/B)는 33%, 목표 슬럼프와 공기량은 각각 180 ± 25 mm, 3.5 ± 1.5%로 설정하였고, 하이브리드 섬유의 혼입률은 콘크리트 전체 체적비의 0.5%로 설정한 후, 비정질 강섬유(ASF) 및 폴리아미드(PA)를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.2 및 0.3의 체적비로 조합하여 KS F 2403에 따라 압축강도 시험용(φ100 × 200 mm) 및 휨강도 시험용(100 × 100 × 400 mm) 콘크리트 공시체를 제작하였다.
Figure pat00005
< 실시예 2>
비정질 강섬유(ASF) 및 폴리아미드(PA)를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.3 및 0.2의 체적비로 조합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도 시험용(φ100 × 200 mm) 및 휨강도 시험용(100 × 100 × 400 mm) 콘크리트 공시체를 제조하였다(표 5 참조).
<실시예 3>
비정질 강섬유(ASF) 및 폴리아미드(PA)를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.4 및 0.1의 체적비로 조합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도 시험용(φ100 × 200 mm) 및 휨강도 시험용(100 × 100 × 400 mm) 콘크리트 공시체를 제조하였다(표 5 참조).
<실시예 4>
비정질 강섬유(ASF) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.2 및 0.3의 체적비로 조합하고, 유기섬유로서 K사의 일본산의 폴리비닐알콜(밀도: 1.3g/cm3, 길이: 12mm)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 압축강도 시험용(φ100 × 200 mm) 및 휨강도 시험용(100 × 100 × 400 mm) 콘크리트 공시체를 제조하였다(표 5 참조).
<실시예 5>
비정질 강섬유(ASF) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.3 및 0.2의 체적비로 조합하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 압축강도 시험용(φ100 × 200 mm) 및 휨강도 시험용(100 × 100 × 400 mm) 콘크리트 공시체를 제조하였다(표 5 참조).
<실시예 6>
비정질 강섬유(ASF) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.4 및 0.1의 체적비로 조합하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 압축강도 시험용(φ100 × 200 mm) 및 휨강도 시험용(100 × 100 × 400 mm) 콘크리트 공시체를 제조하였다(표 5 참조).
<실험예 1> 작업성 분석
제조한 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 작업성 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었으며, 섬유를 혼입하지 않은 일반 콘크리트를 대조군으로 하였다. 참고로, 콘크리트의 작업성은 일반적으로 슬럼프로 표시하는데, 슬럼프가 클수록 작업성이 우수한 것을 나타낸다. 작업성 분석은 실시예 1 내지 6에 따른 방법에 의해 제조한 콘크리트 공시체를 고성능 감수제 첨가량을 결합재량의 1.5%로 고정시킨 후 슬럼프를 측정하였으며, 제작한 공시체는 성형 후 24시간 경과하여 몰드를 제거한 후, 강도시험 전까지 20 ± 3 ℃의 온도로 습윤양생하였다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 슬럼프는 섬유를 혼입하지 않은 플레인 콘크리트보다 약 15 내지 40 mm 감소되어, 작업성은 다소 저하되나, 유의성 수준은 아닌 것으로 나타났다. 또한, 비정질 강섬유 혼입량이 많고 유기섬유인 PA나 PVA 혼입량이 적을수록 슬럼프가 다소 감소하는 것으로 나타나, 유기섬유보다 비정질 강섬유 혼입량이 많을수록 작업성은 다소 불리한 것으로 나타났다.
한편, 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 작업성은 플레인 콘크리트보다 다소 저하되나, 유의성 수준은 아니며, 하이브리드 섬유 혼입에 따른 뭉침현상은 없는 것으로 나타나, 작업성에 문제가 없어 본 발명에 따른 방법에 의해 제조한 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 유용하게 활용할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 압축강도 분석
실시예에 따른 방법에 의해 제조한 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 비정질 강섬유 및 유기섬유의 조합에 따른 압축강도 특성을 평가하기 위하여 KS L ISO 679에 따라 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 재령 7일 및 28일 각각의 압축강도 시험을 수행하였으며, 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었으며, 섬유를 혼입하지 않은 일반 콘크리트를 대조군으로 하였다.
도 2는 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 7일 압축강도를 나타낸 것으로, 도 3은 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 28일 압축강도를 나타낸 것이다. 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 유기섬유의 종류에 관계 없이 비정질 강섬유 혼입량이 많고 유기섬유 혼입량이 적을수록 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다.
하지만, 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 인성이 우수한 것으로 나타나, 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 휨강도 및 인성 개선을 목적으로 유용하게 활용할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 휨강도 분석
실시예에 따른 방법에 의해 제조한 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 비정질 강섬유 및 유기섬유의 조합에 따른 휨강도 특성을 평가하기 위하여 KS L ISO 679에 따라 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 재령 7일 및 28일 각각의 휨강도 시험을 수행하였으며, 그 결과를 각각 도 4 및 도 5에 나타내었으며, 섬유를 혼입하지 않은 일반 콘크리트를 대조군으로 하였다.
도 4는 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 7일 휨강도를 나타낸 것으로, 도 5는 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 섬유 조합에 따른 재령 28일 휨강도를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 유기섬유의 종류에 관계 없이 비정질 강섬유 혼입량이 많고 유기섬유 혼입량이 적을수록 휨강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 실시예에 따른 방법에 의해 제조한 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 휨강도는 대조군보다 최대 15%까지 증가하는 것으로 나타나, 본 발명에서 혼합 사용된 총 섬유량은 콘크리트 체적의 0.5%로, 일반적으로 사용되는 섬유 혼입량(1.0~1.5%)보다 적게 사용하여도 휨강도 증진은 큰 것으로 확인되었다.
상기한 바와 같은 결과를 통해, 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 제조시 휨강도 개선에 유리한 섬유 조합은 비정질 강섬유 0.4%와 폴리아미드(PA) 섬유 0.1%인 배합으로, 휨강도가 플레인 콘크리트보다 15% 증가한 것으로 확인되어 실시예 3에 따른 방법에 의해 제조한 하이브리드 섬유보강 콘크리트가 가장 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 물, 시멘트, 잔골재 및 굵은골재를 포함하는 콘크리트에 있어서,
    폴리아미드계 유기섬유 또는 폴리비닐알콜계 유기섬유 및 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 0.1 내지 1% 비율로 포함하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비정질 강섬유는 밀도가 5 내지 10 g/cm3이고, 길이가 20 내지 40 mm인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드계 유기섬유는 밀도가 1 내지 2 g/cm3이고, 길이가 20 내지 40 mm이며, 상기 폴리비닐알콜계 유기섬유는 밀도가 1 내지 2 g/cm3이고, 길이가 5 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트.
  4. 제1항에 있어서,
    물-결합재비는 25 내지 40%이고, 잔골재율은 40 내지 60%이며, 평균 공기량이 2 내지 5%인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드계 유기섬유 및 상기 비정질 강섬유를 콘크리트 체적을 기준으로 각각 0.1% 및 0.4%의 체적비로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트.
  6. 제1항에 있어서,
    감수제, 증점제, 공기 연행제, 방수제, 팽창제, 발포제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유보강 콘크리트.

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