“최선”은 구체적인 문제에 따라 달라지며, 문제가 우선시되어야 합니다.
계약업체는 종종 “콘크리트에 가장 적합한 섬유는 무엇인가요?”라고 묻습니다. 사양서 작성자도 같은 질문을 합니다. 구매자는 신속하고 명확한 답변을 원하기 때문입니다.
팀이 작은 질문 하나를 먼저 던질 때 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 팀은 “어떤 문제를 줄여야 할까요?”라고 질문해야 합니다. 슬래브 팀은 초기 표면 균열을 줄여야 할 수 있습니다. 터널 팀은 화재 시 파편 위험을 줄여야 할 수 있습니다. 프리캐스트 팀에는 더 강한 모서리와 더 적은 칩이 필요할 수 있습니다. 포장 팀은 반복적인 휠 하중에서 더 높은 인성이 필요할 수 있습니다.
대부분의 최신 섬유 안내는 동일한 시작점을 사용합니다. 팀은 다음을 분리해야 합니다. 마이크로 섬유 그리고 매크로 섬유. ACI 544.3R은 미세 합성 섬유를 직경 0.3mm 이하(또는 이에 상응하는 크기)로, 거대 합성 섬유를 0.3mm 이상으로 정의하며, ACI는 폴리프로필렌 섬유가 미세 합성 또는 거대 합성 섬유일 수 있다고 명시하고 있습니다.
이 분할은 마이크로 섬유와 매크로 섬유가 콘크리트에서 서로 다른 역할을 하기 때문에 도움이 됩니다. 마이크로 섬유는 주로 타설 후 처음 몇 시간 동안 도움이 됩니다. 매크로 섬유는 주로 균열이 시작된 후에 도움을 주며 하중을 전달하고 균열 개구부를 제어하는 데 도움이 됩니다.
마이크로 파이버: 새 콘크리트의 초기 균열을 위한 “최선의” 선택
새 슬래브는 최종 세트에 도달하기도 전에 균열이 생길 수 있습니다. 바람과 열이 표면에서 물을 끌어당기면 슬래브에 균열이 생길 수 있습니다. 콘크리트가 철근과 큰 골재 주위에 가라앉으면서도 슬래브에 균열이 생길 수 있습니다. 이러한 균열 모드는 초기 균열 모드이며 평탄 작업에서 흔히 발생합니다.
많은 팀이 다음을 선택합니다. 마이크로 폴리프로필렌(PP) 섬유 를 사용하는 것이 좋습니다. NRMCA는 합성 섬유를 균열을 연결하고 확산시키는 데 도움이 되는 재료로 설명하며, 수축과 온도 및 굽힘으로 인한 균열과 이점을 연결하고 혼합 전 또는 혼합 중에 섬유를 추가한다고 언급합니다.
마이크로 PP 섬유 네트워크는 섬유가 페이스트를 통해 퍼져 콘크리트가 아직 약할 때 혼합물을 함께 고정하는 데 도움이 되기 때문에 잘 작동합니다. 또한 마이크로 PP 섬유는 대부분의 작업에서 철근 계획을 변경하지 않고도 작업자가 추가할 수 있기 때문에 현장의 현실에 적합합니다.
플라스틱 수축 균열이 주된 문제라면 마이크로 PP 섬유가 가장 먼저 선택되는 경우가 많습니다. 이것이 바로 많은 주거용 및 상업용 슬래브와 토핑에 마이크로 PP 섬유가 사용되는 이유이기도 합니다.
매크로 파이버: 크랙 후 성능이 필요할 때 “최고의” 선택
콘크리트 균열 이후에는 다른 문제가 시작됩니다. 슬래브는 휠 하중과 랙 하중 및 조인트 움직임으로 인해 균열이 생길 수 있습니다. 포장 도로는 반복적인 하중으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다. 숏크리트는 지반의 움직임으로 균열이 생길 수 있습니다. 이러한 문제에는 첫 번째 균열 후 인성과 잔류 강도가 필요합니다.
매크로 섬유는 이러한 요구를 충족합니다. 시카의 섬유 철근 콘크리트 핸드북에 따르면 일반적인 섬유 재료에는 강철과 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 섬유가 포함되며, 성능은 섬유의 한 가지 특성뿐만 아니라 복합적인 거동에서 나온다고 강조합니다.
설계자는 종종 굴곡 테스트를 통해 거시적 섬유 기여도를 검증합니다. ASTM C1609에 따르면 이 테스트는 3점 하중으로 테스트한 보의 하중-변형 곡선에서 얻은 파라미터를 사용하여 섬유보강 콘크리트의 굴곡 성능을 평가합니다.
주된 문제가 균열 후 하중 용량인 경우 매크로 파이버가 가장 적합하며 테스트 데이터가 설계 목표와 일치해야 합니다. 부식 위험이 중요하고 취급의 단순성이 중요한 경우 매크로 PP 섬유가 강력한 옵션이 될 수 있으며, 매우 높은 잔류 강도가 필요한 경우 강철 섬유가 강력한 옵션이 될 수 있습니다.
강철 섬유: 높은 잔류 강도가 우선시되는 경우 “최선의” 선택
강철 섬유는 섬유 철근 콘크리트에서 오랜 역사를 가지고 있습니다. 강철은 인장 강도와 강성이 높기 때문에 강철 섬유는 높은 교량 강도를 제공할 수 있습니다. 또한 강철 섬유는 제품 유형 및 분류에 대한 명확한 표준 프레임워크를 제공합니다.
ASTM A820은 섬유 강화 콘크리트용 강섬유에 대한 최소 요구 사항을 다루는 규격으로 냉간 인발 와이어, 절단 시트 및 용융 추출 섬유와 같은 강섬유 유형을 정의합니다.
일부 프로젝트에서는 설계자가 높은 잔류 강도 등급에 도달할 수 있고, 지반 지지 슬래브와 터널 라이닝 및 산업용 포장에 사용할 수 있기 때문에 강철 섬유를 선택합니다. 또한 일부 프로젝트에서는 설계 방식이 지원하는 경우 강철 섬유가 일부 슬래브 시스템에서 메쉬를 줄이거나 대체할 수 있기 때문에 강철 섬유를 선택합니다.
강철 섬유는 여전히 장단점이 있습니다. 강철 섬유는 일부 노출 조건에서 부식될 수 있습니다. 일부 팀은 특정 마감을 위해 표면의 강철 섬유 돌출부를 피하고자 하기도 합니다. 이러한 장단점이 있다고 해서 강철 섬유가 “나쁜” 것은 아닙니다. 이러한 장단점은 작업 조건에 따라 강철 섬유가 최선의 선택인지 여부가 결정된다는 의미일 뿐입니다.
폴리프로필렌(PP) 섬유: 내구성, 낮은 부식 위험, 손쉬운 취급을 원할 때 “최고의” 선택인 경우가 많습니다.
많은 팀이 폴리프로필렌 섬유를 선택하는 이유는 폴리프로필렌이 콘크리트 환경에서 내구성이 뛰어난 폴리머이며 녹슬지 않기 때문입니다. ASTM C1116에는 폴리프로필렌을 포함한 폴리올레핀과 같은 섬유가 콘크리트에서 내구성이 뛰어난 것으로 나타났다는 내용이 포함되어 있습니다.
PP 섬유는 또한 마이크로와 매크로 카테고리로 나뉘며, 이러한 구분은 주요 사용 사례와 일치합니다.
- 마이크로 PP 섬유 는 종종 초기 균열 및 표면 무결성을 목표로 합니다. ACI 544.3R은 0.3mm 라인으로 미세 합성 섬유를 정의합니다.
- 매크로 PP 섬유 는 종종 균열 후 강도와 인성을 목표로 하며, 팀은 종종 ASTM C1609와 같은 테스트를 통해 그 효과를 평가합니다.
PP 섬유는 특정 상황에서 화재 관련 성능을 지원할 수도 있습니다. 일부 터널 프로젝트와 고성능 콘크리트 프로젝트에서는 폭발성 파편 위험을 줄이기 위해 PP 극세사를 사용합니다. 파편 위험에 대한 검토 논문에 따르면 콘크리트에 PP 섬유를 추가하면 화재로 인한 파편 위험을 줄일 수 있다고 합니다.
폭발성 파편 저항에 관한 기술 문서에 따르면 화재 시 폭발성 파편을 억제하기 위해 폴리프로필렌 섬유를 사용하는 것은 특히 터널 건설에서 전 세계 여러 지역에서 일반적인 관행이 되었습니다.
균열 제어와 내구성, 낮은 부식 우려가 필요한 작업이라면 PP 섬유가 가장 적합한 선택입니다. 정확한 답은 여전히 미시적 행동이 필요한지 거시적 행동이 필요한지에 따라 달라집니다.
유리 섬유: 인장 보강이 필요한 GFRC 및 얇은 패널을 위한 “최상의” 선택
일부 프로젝트에서는 주로 슬래브 균열에 섬유를 사용하지 않습니다. 일부 프로젝트에서는 얇은 콘크리트 패널과 건축 형태를 만드는 데 섬유를 사용합니다. 유리섬유 철근 콘크리트(GFRC)가 대표적인 예입니다.
AR 유리 섬유는 알칼리성 시멘트 환경을 위해 설계되었습니다. 콘크리트 네트워크는 AR 유리 섬유의 알칼리 저항성은 지르코니아를 첨가함으로써 발생하며, 최고의 섬유는 지르코니아 함량이 19% 이상이라고 설명합니다.
실제 GFRC 레퍼런스에서도 AR 유리 섬유가 GFRC에 사용되는 주요 보강재라고 명시하고 있습니다.
GFRC 패널과 얇은 셸을 사용하는 경우, AR 유리 섬유 가 가장 좋은 섬유질인 경우가 많습니다. 팀은 여전히 섬유 길이와 분산 방법을 GFRC 공정 및 믹스 설계에 맞춰야 합니다.
현무암 섬유: 내구성과 내화학성이 중요하고 설계가 작업성 변화를 수용할 수 있을 때 “최상의” 선택입니다.
현무암 섬유 는 인성과 균열 제어 및 일부 내구성 지표를 개선할 수 있는 광물성 섬유입니다. 현무암 섬유는 해양 및 산업 노출에 대한 논의에서도 주목을 받고 있습니다.
현무암 섬유 철근 콘크리트에 대한 리뷰에서는 높은 탄성 계수, 높은 파괴 강도 및 내식성, 우수한 내한성 등 현무암 섬유의 장점에 대해 설명합니다.
현무암 섬유 강화 콘크리트에 대한 PMC 검토에 따르면 현무암 섬유 강화 콘크리트는 높은 인장 강도와 탄성 계수, 산에 대한 저항성 등의 장점을 제공할 수 있지만 일부 대안에 비해 유동성 저하와 높은 가격 등의 단점도 있다고 합니다.
노출이 심하고 균열 제어와 내구성이 더 필요한 작업이라면 현무암 섬유를 적절히 혼합하는 것이 가장 좋은 선택이 될 수 있습니다. 작업성 변경이 배치 성공에 영향을 미칠 수 있으므로 팀은 여전히 시험 배치를 실행해야 합니다.
PVA 섬유 및 ECC: 극도의 연성과 좁은 균열 폭이 목표인 경우 “최상의” 선택입니다.
어떤 프로젝트에는 “균열이 덜 생기는” 것 이상의 것이 필요합니다. 일부 프로젝트에는 장력 변형이 있으면서도 하중을 견디고 균열 폭을 제어할 수 있는 재료가 필요합니다. 엔지니어링 시멘트질 복합재(ECC)가 대표적인 예입니다. PVA 섬유 는 ECC 시스템에서 흔히 볼 수 있습니다.
프론티어는 ECC를 초연성 섬유 강화 시멘트질 복합재료로 설명하며, ECC 인장 변형 경화 거동을 섬유와 매트릭스 및 인터페이스 사이의 미세 역학에 연결합니다.
ECC 내구성 성능에 관한 PMC 논문에서도 인장 변형 경화 및 다중 균열 특성으로 인해 ECC가 더 많은 관심을 받고 있으며, PVA 섬유 비용이 광범위한 채택을 제한할 수 있다고 언급하고 있습니다.
높은 연성과 탄력성을 위한 엄격한 균열 제어가 목표라면 ECC 유형 시스템의 PVA 파이버가 최선의 선택이 될 수 있습니다. 팀은 더 높은 재료 비용과 더 많은 믹스 제어 요구 사항을 예상해야 합니다.
표준 및 설계 가이드가 추측 없이 “최고의” 광케이블을 선택하는 데 도움이 되는 방법
구매자가 표준 언어 및 표준 테스트 데이터와 연결하여 광섬유를 선택하면 구매자가 광섬유를 간단하게 선택할 수 있습니다.
1) 합성 섬유에 마이크로와 매크로 분할 사용
ACI 544.3R은 마이크로합성 섬유와 매크로합성 섬유에 대해 0.3mm 분할을 제공합니다.
이러한 분할은 기능에 직접 연결되기 때문에 도움이 되며, 팀이 거시적인 작업을 위해 마이크로 파이버를 구매하지 않도록 도와줍니다.
2) 합성 섬유에 내구성 언어 사용
ASTM C1116은 시멘트 페이스트의 수분과 알칼리성 및 혼합물 노출에 따른 열화에 대한 내성을 문서로 입증해야 하며, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀이 콘크리트에서 내구성이 있음을 명시하고 있습니다.
이 점은 프로젝트 파일에 깔끔한 규정 준수 라인이 필요할 때 중요합니다.
3) 매크로 성능에 잔류 강도 테스트 사용
ASTM C1609는 하중-변형 곡선으로부터 굴곡 성능 평가를 정의합니다.
구매자는 테스트 방법과 보고된 잔류값을 요청해야 하며, 구매자는 해당 값을 사용된 설계 가이드와 일치시켜야 합니다.
4) 강철 섬유에 대한 명확한 제품 유형 표준 사용
ASTM A820은 강철 섬유 유형과 기본 요구 사항을 정의합니다.
이를 통해 구매자는 조달을 위한 어휘를 공유할 수 있습니다.
5) 프로젝트에서 EN 관행을 사용하는 경우 EN 기반 선언 사용
싱가포르 설계 가이드에 따르면 섬유는 강철 섬유의 경우 EN 14889-1, 폴리머 섬유의 경우 EN 14889-2를 준수해야 하며, 섬유 철근 콘크리트 설계를 잔류 강도 등급과 연계하고 있습니다.
EN 14889-2를 설명하는 기술 노트에는 제조업체가 EN 테스트 프레임워크에서 명시된 잔류 굴곡 강도에 도달하는 섬유의 단위 부피를 CMOD 값으로 선언한다고 명시되어 있습니다.
이러한 도구는 공학적 판단을 제거하지 않습니다. 이러한 도구는 혼란을 줄이고 공급업체를 공정하게 비교할 수 있게 해줍니다.
애플리케이션별 실용적인 “최고의 파이버” 지도
팀은 이 지도를 빠른 의사 결정 가이드로 사용할 수 있습니다.
지상 및 창고 바닥의 슬라브
팀은 종종 트래픽이 많은 상황에서 초기 균열을 줄이고 더 나은 서비스 성능을 원합니다. 마이크로 PP 섬유는 초기 균열 제어에 적합하고 매크로 섬유는 균열 후 성능 요구 사항에 적합한 경우가 많습니다. ACI는 마이크로 및 매크로 합성 섬유 그룹을 정의하며, PP 섬유는 두 그룹 모두에 속할 수 있습니다.
부식 문제가 중요하거나 취급이 까다로운 경우 매크로 PP 섬유를 선택할 수 있고, 디자인에 더 높은 잔류 강도와 강성이 필요한 경우 스틸 섬유를 선택할 수 있습니다.
터널 및 화재 확산 위험
한 팀은 고성능 콘크리트의 파편 저항성을 위해 PP 극세사를 자주 사용합니다. 한 검토 논문은 PP 섬유가 화재로 인한 파편 위험을 줄일 수 있다고 주장하며, 한 기술 논문은 터널 건설에서 이러한 관행이 일반화되었다고 지적합니다.
건축용 패널 및 얇은 제품
한 팀은 종종 GFRC에 AR 유리 섬유를 사용합니다. AR 유리 섬유는 알칼리성 콘크리트용으로 설계되었으며 지르코니아 성분이 내알칼리성을 지원합니다.
해양 및 산업 노출 및 내구성 작업
팀은 내화학성과 인성이 중요한 경우 현무암 섬유를 고려할 수 있으며, 작업성 검사도 계획해야 합니다.
내진 및 충격 복원력 및 엄격한 균열 폭 제어
연성 및 다중 균열 거동이 최우선 목표인 경우, 팀은 더 높은 비용과 더 엄격한 혼합 제어를 계획해야 하는 경우 ECC 유형 시스템에서 PVA 섬유를 고려할 수 있습니다.
쉽게 구축할 수 있는 “최상의” 결과를 원할 때 Ecocretefiber™가 적합한 경우
에코크리트파이버™ 는 콘크리트용 폴리프로필렌 섬유 솔루션에 중점을 두고 있으며, 당사의 제품은 이미 사양에서 사용하는 마이크로 및 매크로 프레임워크에 적합합니다. ACI 544.3R은 0.3mm 분할을 제공하며, 폴리프로필렌 섬유는 마이크로 합성 또는 매크로 합성이 가능하다고 명시하고 있습니다.
ASTM C1116은 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀이 콘크리트에서 내구성이 뛰어난 것으로 나타났으며, 이는 PP 섬유 사용에 대한 장기적인 신뢰를 뒷받침합니다.
ASTM C1609는 하중-변형 곡선을 사용하여 매크로 파이버 굴곡 성능을 검증하는 표준 경로를 제공합니다.
산동 젠방 화학 섬유 유한 공사. 는 안정적인 공급과 일관된 광케이블 형상 및 명확한 문서로 구매자를 지원합니다. 그러면 구매자가 선택한 광케이블을 작업에 맞출 수 있으며, 구매자는 여러 타설에 걸쳐 작동하는 반복 가능한 사양을 구축할 수 있습니다.
결론
모든 콘크리트에 가장 적합한 단 하나의 섬유는 없습니다. 가장 적합한 파이버는 문제와 사양, 배치 방법에 따라 다릅니다. 초기 균열 제어에는 마이크로 섬유가, 균열 후 강도와 인성에는 매크로 섬유가 가장 적합한 경우가 많습니다. ACI 544.3R은 마이크로와 매크로를 0.3mm로 단순 분할하고 폴리프로필렌 섬유는 두 그룹 모두에 포함될 수 있다고 명시하고 있습니다.
매우 높은 잔류 강도가 우선시되는 경우 강철 섬유가 가장 적합할 수 있으며, ASTM A820은 강철 섬유 유형에 대한 표준 프레임워크를 제공합니다.
내구성이 뛰어나고 부식 위험이 적으며 취급이 쉬운 PP 섬유가 가장 적합하며, ASTM C1116에서는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀이 콘크리트에서 내구성이 뛰어나다고 언급하고 있습니다.
AR 유리 섬유는 종종 GFRC에 가장 적합하며 지르코니아 성분은 내알칼리성을 지원합니다.
현무암 섬유와 PVA 섬유는 내구성 또는 연성 목표가 설계를 주도하는 특수한 경우에 가장 적합할 수 있습니다.
일반적인 사양과 실제 작업 현장의 작업 흐름에 맞는 실용적인 섬유를 원한다면 산동 젠방 화학 섬유 유한회사의 Ecocretefiber™가 마이크로 및 매크로 폴리프로필렌 섬유의 요구 사항을 지원할 수 있습니다.
