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KR101150458B1 - 친환경 섬유보강 콘크리트 - Google Patents

친환경 섬유보강 콘크리트 Download PDF

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KR101150458B1
KR101150458B1 KR1020120006789A KR20120006789A KR101150458B1 KR 101150458 B1 KR101150458 B1 KR 101150458B1 KR 1020120006789 A KR1020120006789 A KR 1020120006789A KR 20120006789 A KR20120006789 A KR 20120006789A KR 101150458 B1 KR101150458 B1 KR 101150458B1
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KR
South Korea
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fiber
comparative example
reinforced concrete
concrete
weight
Prior art date
Application number
KR1020120006789A
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Inventor
김보현
안희성
양재원
조용재
Original Assignee
덕창건업 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 섬유보강 콘크리트에 관한 것으로서, 구체적으로는 천연섬유 일종인 양마를 포함하는 섬유보강 콘크리트에 관한 것이다. 이러한, 본 발명은 와이어매쉬 또는 인공섬유가 아닌 천연섬유를 사용하면서도 콘크리트의 압축강도, 인장강도, 휨강도 등의 제반 역학적 성질을 개선시킬 수 있는 친환경적인 섬유보강 콘크리트에 관한 것이다.

Description

친환경 섬유보강 콘크리트{Environmental friendly fiber-reinforced concrete}
본 발명은 섬유보강 콘크리트에 관한 것으로서, 구체적으로는 와이어매쉬 또는 인공섬유가 아닌 천연섬유를 사용하면서도 콘크리트의 제반 역학적 성질을 개선시킬 수 있는 친환경적인 섬유보강 콘크리트에 관한 것이다.
최근 건축산업의 발전으로 콘크리트에 요구되는 성질이 다양해짐에 따라, 콘크리트의 기초물성 및 경화 후의 압축강도 등에 대한 성능 면에서 상당한 발전을 이루고 있으나, 콘크리트는 강도발현에 시간이 소요되고, 인장에는 약한 취성적 성질과, 타설 초기 소성수축 균열이 발생하는 등의 문제점이 존재한다. 이러한 균열은 내구성의 저하와 외관의 손상은 물론, 균열로 인해 철근이 대기나 습기에 노출될 경우, 부식이 발생하여 심각한 구조적 문제를 야기할 수도 있다.
이와 같은 콘크리트 구조물에 발생하는 균열요인은 크게 4 가지로 재료요인, 시공요인, 구조요인, 그리고 환경요인으로 분류할 수 있는데, 그 중 재료요인과 시공요인의 복합성에 의해 타설 초기에 발생하는 소성수축 균열은 건조되지 않은 내부 콘크리트의 구속으로 표면에 인장응력이 발생하게 되고, 콘크리트의 초기 인장강도를 초과하게 될 경우 균열발생과 함께, 콘크리트의 내구성을 저하시키는 등 하자의 요인으로 작용하게 된다.
이에 대한 대체방법으로, 기존에는 콘크리트에 와이어매쉬(wire mesh)를 혼입하여 시공하고 있으나, 최근에 철근 등 강재의 원가 급상승으로 인한 시공원가의 상승, 와이어매쉬를 혼입하였을 때의 보강효과에 대한 검증 불명확, 와이어매쉬의 시공곤란부위의 존재, 공기지연 등의 문제가 있다.
이에 따라, 최근에는 와이어매쉬 대신 섬유를 첨가하여 콘크리트의 역학적 성질을 개선, 보강하기 위해서 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 콘크리트에 분산시켜 넣은 섬유보강 콘크리트(Fiber reinforced concrete : 이하 FRC)가 많이 사용되는 추세이며, 시공의 편리성, 경제성 등의 장점으로 최근 많이 사용되는 추세에 있다. 그러나, 섬유의 종류, 형태 및 혼입률에 따라 섬유 뭉침(Fiber Ball) 현상으로 인한 분산력 문제점이 발생하고, 시멘트 페이스트와의 접착력이 부족하여 강도 감소를 초래하며, 마감시 헤어의 노출 등으로 인한 표면마감 곤란, 슬럼프 감소로 인한 워커빌리티(workability) 저하 문제가 발생하며, 또한, 균열 저항성 등의 역학적 성능 효과 차이가 있는 바, 그 용도에 따라 최적화된 섬유의 선정 및 혼입률의 결정해야 하는 문제가 있다.
이 외에 보강섬유로서 폴리프로필렌 섬유, 강섬유, 나일론 섬유 등의 인공섬유가 많이 사용되고 있으나, 최근 환경 친화적으로 인체에 유해하지 않고 자연적으로 생산이 가능한 천연섬유에 관심이 증가하고는 있으나, 천연섬유를 이용한 섬유보강 콘크리트의 연구 및 개발이 미흡한 실정이다.
본 발명자들은 신규한 친환경적인 섬유보강 콘크리트를 개발하고자 노력한 결과, 양마를 도입하면 친환경적이면서도 기계적 물성 등이 우수한 콘크리트를 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 양마의 최적 사용량 및 사용조건을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 친환경 섬유보강 콘크리트는 시멘트 혼합물 및 양마섬유를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
양마를 포함하는 본 발명의 친환경 섬유보강 콘크리트는 콘크리트 슬럼프 향상될 뿐만 아니라, 압축강도, 인장강도, 휨강도 등의 기계적 물성이 우수하며, 또한, 건조수축 길이변화율 등의 기계적 물성이 우수하며 또한, 재령별 경과시간에 따른 건조수축 길이변화율이 적은 바, 콘크리트 구조물의 균열요인인 재료요인에 의한 소성수축 균열 등을 방지할 수 있다.
도 1의 A와 B 각각은 본 발명의 실시예에서 사용한 양마섬유와 황마섬유 사진이다.
도 2의 A와 B 각각은 본 발명의 실시예에서 사용한 펄프섬유와 목재섬유 사진이다.
도 3의 A와 B 각각은 본 발명의 실시예에서 사용한 폴리프로필렌 섬유와 나일론 섬유 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 사용한 마크로 합성섬유(Macro-synthetic fiber) 사진이다.
이하 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명을 한다.
본 발명의 친환경 섬유보강 콘크리트는 시멘트 혼합물 및 양마 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
양마(kenaf)는 아프리카와 인도가 원산지인 식물로서, 줄기는 곧게 서고 높이가 3～5m이며 잔털이 있고 마디 사이에 갈고리 같은 돌기가 있는 식물이다. 양마 섬유는 양마를 발효시켜 얻은 섬유로서 질기고 다소 거칠다. 이러한 양마 섬유의 길이는 22cm 정도이고 마대?어망?밧줄?제지 원료 등으로 일반적으로 사용되어 왔는데, 이를 콘크리트 보강재로 도입함으로써, 친환경적인 섬유보강 콘크리트를 제공하는 것에 본 발명의 특징이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 양마 섬유는 평균길이가 0.1 ~ 2 ㎝인 것을, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1 ㎝인 것을 사용하는 것이 좋으며, 0.1 ㎝ 미만인 경우 섬유 길이가 너무 짧아서 충분한 취성적 성질을 얻을 수 없고, 2 ㎝를 초과하는 경우 섬유간 뭉침(fiber ball) 현상이 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 양마 섬유는 본 발명의 섬유보강 콘크리트에 대하여, 0.3 ~ 3 ㎏/㎥로 포함하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2 ㎏/㎥로 포함하는 것이 좋다. 여기서, 0.3 ㎏/㎥ 미만이며 그 사용량이 너무 적어서 원하는 콘크리트의 기계적 물성을 얻을 수 없는 문제가 있을 수 있고, 3 ㎏/㎥를 초과하여 사용하면 그 사용량에 증가에 따른 콘크리트의 기계적 물성 증가가 거의 없는 바, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유보강 콘크리트 성분 중 하나인 상기 시멘트 혼합물은 시멘트, 잔골재, 굵은골재, 혼화제 및 물을 포함할 수 있다. 이 경우, 특별히 한정하지 않으나, 상기 시멘트 혼합물은 시멘트 100 중량부에 대하여 물 30 ~ 60 중량부, 잔골재 100 ~ 300 중량부, 굵은골재 150 ~ 400 중량부 및 혼화제 0.1 ~ 5 중량부를 포함하고 있는 것이 좋다.
상기 시멘트는 특별히 한정하지는 않으나, 1종 보통 시멘트, 2종 중용열 시멘트, 3종 조강 시멘트 및 4종 저열 시멘트 중에서 선택된 1종 이상의 포틀랜드 시멘트(KS L 5201); 백색시멘트(KS L 5204); 및 초조강 시멘트; 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 물의 사용량이 시멘트 100 중량부에 대하여 30 중량부 미만이면 시멘트 모르타르 교반 및 혼합이 잘 안될 수 있고, 60 중량부를 초과하여 사용하면 시멘트 모르타르의 점도가 너무 높아서 콘크리트의 경화가 지연될 수 있다.
그리고, 상기 잔골재의 종류는 특별하게 한정을 하지 않으며, 그 사용량은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 100 ~ 300 중량부를, 더욱 바람직하게는 150 ~ 250 중량부로 사용하는 것이 좋다. 이때, 잔골재의 사용량이 100 중량부 미만이면 강도가 저하하는 문제가 있을 수 있고, 300 중량부를 초과하면 비경제적인 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 굵은골재의 종류 또한 특별하게 한정을 하지 않으나, 쇄석 골재를 사용하는 것이 좋으며, 굵은골재의 사용량은 시멘트 100 중량부에 대하여 150 ~ 400 중량부를, 더욱 바람직하게는 150 ~ 300 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 굵은골재의 사용량이 150 중량부 미만이면 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 400 중량부를 초과하며 재료분리가 나타나는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 혼화제는 감수 효과 및 시공성 증대 효과를 얻기 위해 사용하며, 특별히 한정을 하지는 않으나, AE제, AE 감수제, 기포제 및 유동화제 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 그 사용량은 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 혼화제의 사용량이 0.1 중량부 미만이면 시공성이 저하하는 문제가 있을 수 있고, 5 중량부를 초과하며 재료분리가 되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기와 같은 조성을 갖는 본 발명의 섬유보강 콘크리트의 제조방법에 대하여 설명을 하면, 시멘트, 잔골재, 굵은골재, 혼화제 및 양마 섬유를 혼합하여 건비빔하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물에 물을 첨가하여 교반 및 혼합하는 단계;를 포함한다.
그리고,상기 혼합물을 제조하는 단계에 있어서, 혼합물 각각의 사용량 및 그 종류는 앞서 설명한 바와 동일하며, 상기 혼합물은 황마 섬유를 더 혼합시켜 제조할 수도 있다.
여기서, 상기 건비빔은 30초 ~ 2분간, 바람직하게는 50초 ~ 70초간 수행하는 것이 좋으며, 상기 혼합하는 단계는 물을 첨가한 후, 2분 ~ 5 분간, 바람직하게는 2분 30초 ~ 4분간 충분히 교반시켜서 상기 혼합물과 물을 혼합시키는 것이 좋다.
위와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 섬유보강 콘크리트는 굳지 않은 상태에서 KS F 2402 규정에 의해 측정한 슬럼프값이 하기 방정식 1을 만족하며, 경시변화(30분) 후 공기량이 4 ~ 5%이다.
[방정식 1]
초기 슬럼프값(㎜)-15 ㎜≤ 슬럼프값(㎜) ≤ 초기 슬럼프값(㎜)+15 ㎜
방정식 1에 있어서, 상기 슬럼프값은 굳지 않은 콘크리트를 제조한 후, 30분 경과후에 측정한 슬럼프 측정 값이다.
그리고, 본 발명의 섬유보강 콘크리트를 경화시킨 경우, KS F 2405 규정에 의해 측정한 압축강도가 30 ~ 40 MPa이며, KS F 2423 규정에 의해 측정한 인장강도가 3.00 ~ 4.00 MPa이다. 또한, KS F 2408 규정에 의해 측정한 휨강도가 4.5 ~ 6 MPa이며, KS F 2424 규정에 의해 측정한 건조수축 길이변화율이 -400×10-6 ~ -550×10-6(재령 49일 기준)을 갖는 바, 매우 우수한 물성을 갖는다.
[ 실시예 ]
실시예 1 : 양마섬유 함유 섬유보강 콘크리트의 제조
2축형 믹서에 시멘트, 잔골재, 굵은 골재를 투입한 후, 1 ㎝로 절단한 양마 섬유를 섬유보강 콘크리트 ㎥당 0.6 ㎏이 되도록(0.6 ㎏/㎥) 골고루 뿌려준 후, 60초간 건비빔하여 혼합물을 제조한 다음, 상기 혼합물에 물을 넣고 180초간 비빔 후 배출함으로써 섬유보강 콘크리트를 제조하였다. 제조에 사용된 섬유보강 콘크리트의 성분의 사용량은 하기 표 1과 같다.
단위(kg)
시멘트 물 잔골재 굵은골재 혼화제
40.1 17.2 84.1 90.7 0.28

시멘트 : 성신양회의 1종 보통 포틀랜드 시멘트
잔골재 : 조립률 2.8, 삼한강의 세척사
굵은골재 : 13㎜ 이하의 쇄석골재
혼화제 1 : 동남기업의 AE감수제
실시예 2 ~ 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 섬유보강용 콘크리트를 제조하되, 양마 섬유를 각각 0.9 ㎏/㎥, 1.2 ㎏/㎥ 및 3 ㎏/㎥씩 사용하여 실시예 2 ~ 4를 실시하였다.
비교예 1 ~ 비교예 10
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 섬유보강용 콘크리트를 제조하되, 양마 섬유를 사용하지 않은 경우, 양마 섬유 사용량을 3 ㎏/㎥ 초과하여 제조한 경우, 평균길이 2.2 ㎝가 되도록 절단한 양마 섬유로 제조한 경우 및 양마 섬유 대신 다른 섬유를 사용하여 하기 표 2와 같이 비교예 1 ~ 비교예 10를 실시하였다.
특히, 비교예 8 ~ 9의 마크로 합성섬유는 현재 유럽에서 강섬유 및 와이어매쉬 대체제로 사용되고 있는 섬유로서, 표준 사용량은 5 ~ 8 kg/m3인 바, 이와 동일한 표준 사용량을 사용하여 실시하였다.
구분 섬유
종류		 섬유
혼입량
(kg/m3)
비교예 1 사용 X 없음
비교예 2 1 ㎝ 양마 섬유 3.5
비교예 3 2.2 ㎝ 양마 섬유 0.9
비교예 4 1 ㎝ 황마 섬유 0.9
비교예 5 폴리프로필렌 섬유 0.9
비교예 6 펄프 섬유 1.2
비교예 7 목재 섬유 1.2
비교예 8 나일론 섬유 0.6
비교예 9 마크로 합성섬유 5
비교예 10 8
황마 섬유 : 1㎝로 절단한 콘테크사의 황마섬유
폴리프로필렌 섬유 : 나이콘소재의 상품명:파워메쉬화이버
펄프 섬유 : 덕창건업사의 상품명:슈퍼콘셀
목재 섬유 : 케미우스코리아의 상품명:울트라 500
나일론 섬유 : 에스에스산업의 상품명 : 아미콘
마크로 합성섬유 : 덕창건업의 상품명 : Enduro 600
실험예 1 : 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 측정 시험
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 10에서 제조한 섬유보강용 콘크리트를 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프값 변화를 KS F 2402 규정에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었으며, 측정된 슬럼프값이 초기 슬럼프값±15㎜이면 목표값을 만족하는 것으로 본다.
구분 섬유종류 초기 슬럼프
(mm)		 경시변화(30분) 후
슬럼프 (mm)		 슬럼프 변화차(mm)
실시예 1 양마 섬유 175 165 10
실시예 2 양마 섬유 170 160 10
실시예 3 양마 섬유 165 160 5
실시예 4 양마 섬유 165 155 10
비교예 1 - 180 165 15
비교예 2 양마 섬유 174 160 14
비교예 3 양마 섬유 170 157 13
비교예 4 황마 섬유 165 150 15
비교예 5 폴리프로필렌
섬유		 160 140 20
비교예 6 펄프 섬유 155 130 25
비교예 7 목재 섬유 160 140 20
비교예 8 나일론 섬유 155 140 15
비교예 9 마크로
합성 섬유		 160 150 10
비교예 10 165 155 10
상기 표 3의 슬럼프값 측정 결과를 살펴보면, 평균길이 2.2 ㎝인 양마섬유를 사용한 비교예 3의 경우, 섬유뭉침 현상이 발생하여 평균길이 1 ㎝인 양마섬유실시예 1 ~ 4 보다 슬럼프 변화차가 큰 것을 확인할 수 있다.
그리고, 비교예 5 ~ 비교예 7의 경우, 슬럼프 변화 값이 각각 20 ㎜, 25 ㎜ 및 20 ㎜로서, 목표값을 만족하지 못했다. 이를 통하여 폴리프로필렌 섬유, 펄프 섬유 또는 목재 섬유를 사용한 섬유강화 콘크리트의 경우 슬럼프 변화가 심하여 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 2 : 굳지 않은 콘크리트의 공기량 측정 시험
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 10에서 제조한 섬유보강용 콘크리트를 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프값 변화를 KS F 2421 규정에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 섬유종류 공기량(%) 경시변화(30분) 후
공기량(%)
실시예 1 양마 섬유 5.1 4.9
실시예 2 양마 섬유 5.3 4.3
실시예 3 양마 섬유 5.7 4.1
실시예 4 양마 섬유 5.9 4.2
비교예 1 - 5.2 4.7
비교예 2 양마 섬유 5.1 4.7
비교예 3 양마 섬유 5.2 4.5
비교예 4 황마 섬유 5.0 4.3
비교예 5 폴리프로필렌
섬유		 5.1 3.9
비교예 6 펄프 섬유 5.1 4.0
비교예 7 목재 섬유 5.2 4.3
비교예 8 나일론 섬유 4.9 3.7
비교예 9 마크로
합성 섬유		 4.8 4.4
비교예 10 5.0 4.6
상기 표 4의 공기량 측정 실험 결과를 살펴보면, 섬유 혼입량이 증가함에 따라 모든 섬유에서 공기량이 약간 증가하거나 섬유를 첨가하지 않은 비교예 1과 동등한 것으로 나타났는데, 시멘트 매트릭스 내의 섬유 상호간에 미세 공극이 증가로 인한 것으로 분석되며, 혼입량에 따른 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
실험예 3 : 경화 콘크리트의 압축강도 측정 실험
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 10에서 제조한 섬유보강용 콘크리트를 이용하여 경화된 콘크리트의 압축강도를 KS F 2405 규정에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 그리고, 측정 실험 사진을 도 5의 A에 나타내었다.
구분 섬유종류 재령 7일 (MPa) 재령 28일 (MPa)
실시예 1 양마 섬유 27.0 32.3
실시예 2 양마 섬유 29.2 34.5
실시예 3 양마 섬유 28.9 35.4
실시예 4 양마 섬유 29.1 35.9
비교예 1 - 26.0 29.5
비교예 2 양마 섬유 26.1 29.7
비교예 3 양마 섬유 26.2 29.8
비교예 4 황마 섬유 27.2 31.6
비교예 5 폴리프로필렌
섬유		 22.7 31.0
비교예 6 펄프 섬유 26.8 27.6
비교예 7 목재 섬유 25.5 26.9
비교예 8 나일론 섬유 26.5 30.5
비교예 9 마크로
합성 섬유		 23.7 28.4
비교예 10 22.6 27.1
상기 표 5의 압축강도 측정결과를 살펴보면, 비교예 1 ~ 비교예 3, 비교예 6 ~ 비교예 7 및 비교예 9 ~ 비교예 10의 경우, 28일 경과한 후에 측정한 압축강도가 30 MPa 미만으로 좋지 않은 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여, 펄프 섬유, 목재 섬유 및 최근 유럽에서 강섬유 및 와이어매쉬 대체제로 사용되고 있는 마크로 합성섬유의 경우, 만족할 만한 압축강도를 갖는 콘크리트를 제조할 수 없음을 확인할 수 있었다. 또한, 양마 섬유를 사용하더라도 3.0 kg/m3을 초과하여 사용하거나, 평균길이가 2 ㎝를 초과하는 경우, 오히려 압축강도가 좋지 않은 것을 확인할 수 있었다.
그러나, 본 발명의 콘크리트인 실시예 1 ~ 4의 경우, 양마가 아닌 다른 섬유, 특히 황마 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유를 사용한 콘크리트 보다 높은 압축강도를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 양마섬유가 시멘트 페이스트와의 부착성능이 우수하여 콘크리트 조직이 치밀하여 강도가 증대된 것으로 판단된다.
실험예 4 : 경화 콘크리트의 인장강도 측정 실험
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 10에서 제조한 섬유보강용 콘크리트를 이용하여 경화된 콘크리트의 인장강도를 KS F 2423 규정에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었고, 측정 실험 사진을 도 5의 B에 나타내었다.
구분 섬유종류 재령 7일 (MPa) 재령 28일 (MPa)
실시예 1 양마 섬유 2.13 3.05
실시예 2 양마 섬유 2.23 3.14
실시예 3 양마 섬유 2.35 3.15
실시예 4 양마 섬유 2.41 3.21
비교예 1 - 1.85 2.59
비교예 2 양마 섬유 1.92 2.61
비교예 3 양마 섬유 1.95 2.65
비교예 4 황마 섬유 2.20 3.02
비교예 5 폴리프로필렌
섬유		 2.34 2.72
비교예 6 펄프 섬유 2.00 2.44
비교예 7 목재 섬유 1.89 2.31
비교예 8 나일론 섬유 2.29 2.66
비교예 9 마크로
합성 섬유		 2.01 2.34
비교예 10 2.14 2.46
상기 표 6의 인장강도 측정결과를 살펴보면, 재령 28일에 측정한 인장강도가 실시예 1 ~ 4 및 비교예 4를 제외하고는 3.00 MPa 미만으로 좋지 않았으며, 황마 섬유 및 양마 섬유를 포함하는 콘크리트의 인장강도가 7일 인장강도 대비 28일 인장강도가 큰 폭으로 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 황마 섬유 또는 양마 섬유를 사용한 콘크리트의 인장강도가 화학섬유 또는 합성섬유를 사용한 콘크리트 보다 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 양마 섬유를 3.0 kg/m3 초과하여 사용한 비교예 2 및 평균길이가 2.2 ㎝인 양마섬유를 사용한 비교예 3의 경우, 실시예에 비하여 인장강도가 낮았으며, 이를 통하여 본 발명이 제시하는 평균길이 이상의 양마 섬유를 사용한 콘크리트의 경우, 충분한 인장강도 증가 효과를 볼 수 없음을 확인할 수 있었다.
실험예 5 : 경화 콘크리트의 휨강도 측정 실험
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 10에서 제조한 섬유보강용 콘크리트를 이용하여 경화된 콘크리트의 휨강도를 KS F 2408 규정에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었고, 측정 실험 사진을 도 5의 C에 나타내었다.
구분 섬유종류 7일 (MPa) 28일 (MPa)
실시예 1 양마 섬유 3.9 4.7
실시예 2 양마 섬유 4.0 4.96
실시예 3 양마 섬유 4.2 5.11
실시예 4 양마 섬유 4.24 5.27
비교예 1 - 3.78 4.60
비교예 2 양마 섬유 3.82 4.62
비교예 3 양마 섬유 3.85 4.65
비교예 4 황마 섬유 4.1 4.7
비교예 5 폴리프로필렌
섬유		 4.23 4.85
비교예 6 펄프 섬유 3.95 4.55
비교예 7 목재 섬유 4.07 4.46
비교예 8 나일론 섬유 4.05 4.54
비교예 9 마크로
합성 섬유		 3.80 4.35
비교예 10 3.89 4.54
상기 표 7의 휨강도 측정결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 4 ~ 5의 콘크리트만이 섬유를 사용하지 않은 비교예 1 보다 재령 28일에 측정한 휨강도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 2 및 비교예 3은 양마 섬유를 사용하였지만, 실시예 보다 전반적으로 휨강도가 좋지 않았다. 그리고, 동일한 양의 양마 섬유 및 황마 섬유를 사용한 실시예 2와 비교예 3을 비교해보면, 비교예 4 보다 실시예 2의 콘크리트가 매우 우수한 휨강도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 6 : 건조수축 길이변화율 측정 실험
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 10에서 제조한 섬유보강용 콘크리트를 이용하여 건조수축 길이변화를 KS F 2424 규정에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 8 및 표 9에 나타내었다.
건조수축 길이 변화율 단위 (×10-6)
재령
(일) 		실시예
1 2 3 4
0 0 0 0 0
2 -11.2 -10.4 -8.8 -8.5
4 -76.7 -68.9 -56.7 -51.2
6 -121.1 -103 -98.4 -94.7
7 -165.4 -154.4 -121.3 -109.8
14 -194.5 -189.5 -156.5 -124.7
21 -252.3 -239.4 -212.3 -198.9
28 -331.2 -300.1 -298.5 -291.3
35 -401.2 -389.9 -365.6 -347.0
42 -434.5 -425.6 -434.5 -411.2
49 -487.9 -501.2 -467.8 -442.9
56 -562.3 -531.2 -508.1 -484.5
건조수축 길이 변화율 단위 (×10-6)
재령
(일) 		비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 -26.3 -17.4 -18.5 -13.2 -23.1 -39.5 -13.2 -26.3 -24.2 -39.5
4 -78.9 -74.6 -79.4 -118.4 -88.4 -92.1 -78.9 -157.9 -39.5 -157.9
6 -118.4 -120.2 -120.7 -184.2 -145.6 -157.9 -157.9 -289.5 -105.3 -263.2
7 -184.2 -159.1 -160.3 -250 -198.4 -236.8 -223.7 -328.9 -144.7 -289.5
14 -250 -214.8 -218.1 -315.8 -289.3 -342.1 -289.5 -355.3 -197.4 -342.1
21 -342.1 -259.3 -261.8 -381.6 -332.1 -381.6 -368.4 -394.7 -276.3 -381.6
28 -434.2 -361.9 -367.5 -434.2 -415.1 -447.4 -407.9 -447.4 -381.6 -421.1
35 -500 -453.1 -452.3 -473.7 -489.9 -500 -473.7 -500 -421.1 -473.7
42 -526.3 -493.6 -495.9 -513.2 -537.6 -539.5 -513.2 -539.5 -513.2 -539.5
49 -578.9 -529.5 -531.8 -578.9 -588.9 -565.8 -526.3 -552.6 -539.5 -592.1
56 -592.1 -552.4 -557.3 -580.1 -602.1 -578.9 -526.3 -552.6 -552.6 -605.2
상기 표 8 및 표 9의 건조수축 길이 변화율 측정결과를 살펴보면, 건조수축 길이변화율은 초기 재령에서 급격한 수축이 나타났으며, 일반적으로 50일 전후까지 급격한 수축 후 완만한 경향을 보였다. 그리고, 본 발명인 실시예 1 ~ 4의 콘크리트를 제외한 모든 콘크리트에서 비교예 1의 콘크리트와 유사한 수축률을 보였다. 그리고, 양마섬유의 혼입량이 증가하면 수축량이 작아지는 경향은 나타나지만 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다.
상기 실험예를 통하여 양마 섬유를 사용한 콘크리트가 기존의 합성섬유 및 황마 섬유 보다 전반적으로 우수한 기계적 물성을 갖음을 확인할 수 있었으며, 또한 본 발명이 제시하는 양마 섬유의 사용량 및 평균길이를 초과하여 사용하는 경우, 우수한 물성을 갖는 콘크리트를 제조할 수 없는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 본 발명의 섬유보강 콘크리트를 통하여 새로운 콘크리트를 제공함으로서, 더욱 친환경적인 건축, 건설 등이 가능할 것으로 기대된다.

Claims (10)

  1. 시멘트 100 중량부에 대하여 물 30 ~ 60 중량부, 잔골재 100 ~ 300 중량부,
    굵은골재 150 ~ 400 중량부 및 혼화제 0.1 ~ 5 중량부를 포함하는 시멘트 혼합물 1㎥ 당 양마섬유를 0.3 ~ 3 ㎏로 포함하며 양마섬유의 평균길이는 0.1 ~ 2 cm이고, 섬유보강 콘크리트 중 KS F 2402 규정에 의해 측정한 슬럼프 값이 하기 방정식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 친환경 섬유보강 콘크리트;
    [방정식 1]
    초기 슬럼프값(㎜)-15 ㎜≤ 슬럼프값(㎜) ≤ 초기 슬럼프값(㎜)+15 ㎜
    방정식 1에 있어서, 상기 슬럼프값은 굳지 않은 콘크리트를 제조한 후, 30분
    경과후에 측정한 슬럼프 측정 값이다.











  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, KS F 2405 규정에 의해 측정한 압축강도가 30 ~ 40 MPa인 것을 특징으로 하는 친환경 섬유보강 콘크리트.
  8. 제 1 항에 있어서, KS F 2423 규정에 의해 측정한 인장강도가 3.00 ~ 4.00 MPa인 것을 특징으로 하는 친환경 섬유보강 콘크리트.
  9. 제 1 항에 있어서, KS F 2408 규정에 의해 측정한 휨강도가 4.5 ~ 6 MPa인 것을 특징으로 하는 친환경 섬유보강 콘크리트.
  10. 제 1 항에 있어서, KS F 2424 규정에 의해 측정한 건조수축 길이변화율이 -400×10-6 ~ -550×10-6(재령 49일 기준)인 것을 특징으로 하는 친환경 섬유보강 콘크리트.
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