KR20130095501A - Thermophyscal properties measuring appratus of concrete and method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건설, 토목분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트의 열전도율 등 열물리량을 시험하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of construction and civil engineering, and more particularly, to an apparatus and a method for testing a thermal physics such as thermal conductivity of concrete.
콘크리트는 토목, 건축 구조물의 주요 재료로 쓰이는 것으로, 시멘트에 모래와 자갈, 골재 따위를 적당히 섞고 물에 반죽한 혼합물이다. 따라서, 콘크리트는 콘크리트 혼합물의 구성물질 종류, 배합비 등에 따라 특성이 변할 수 있기 때문에, 용도 등에 따라 다양한 재료 개발에 대한 요구가 많다. 특히, 벽체의 재료로 사용되는 콘크리트는 벽체를 통한 실내,외 열의 전달을 차단하는 단열성이 우수한 단열 콘크리트의 개발이 요구되고 있다.Concrete is used as a major material for civil engineering and construction structures. It is a mixture of cement, sand, gravel, aggregate, etc., and kneading in water. Therefore, since concrete may vary in characteristics depending on the type of constituent materials, the mixing ratio, etc. of the concrete mixture, there is a great demand for the development of various materials according to the use. In particular, the concrete used as the material of the wall is required to develop a thermal insulation concrete having excellent thermal insulation to block the transfer of heat inside and outside through the wall.
그런데, 새로 개발한 콘크리트를 실제 구조물의 재료로 사용하고 현장 검증을 하게 되면 새로 개발한 콘크리트의 신뢰성에 대한 위험 부담이 매우 크기 때문에 새로 개발한 콘크리트를 실제 사용하기 전에 개발된 콘크리트의 특성에 대한 평가 및 검증이 필요하다. 즉, 단열 콘크리트의 경우, 열전도 양상 등 열물리량에 대한 시험적 접근을 통해 단열 성능에 대한 신뢰성을 평가 및 검증해야된다.However, if the newly developed concrete is used as the material of the actual structure and the site verification is very risky for the reliability of the newly developed concrete, the evaluation of the characteristics of the developed concrete before the actual use of the newly developed concrete is very large. And verification is required. In other words, in the case of insulating concrete, it is necessary to evaluate and verify the reliability of the insulating performance through a test approach on the thermal physics such as the thermal conductivity.
따라서, 현장 검증 대신 실험적 방법으로 새로 개발한 콘크리트의 단열 성능 등을 평가 및 검증할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is an urgent need for a method of evaluating and verifying the thermal insulation performance of newly developed concrete by an experimental method instead of field verification.
도 1은 종래기술에 따른 콘크리트의 열물리량 시험에 관한 구성도로서, 종래에는 콘크리트 시편(10)의 한쪽 표면에 열선(20)을 갖다 대서 열선(20)에서 발생된 열을 콘크리트 시편(10)에 전달한 후 온도센서를 통해 콘크리트 시편(10)의 온도를 측정하였다.1 is a block diagram of a heat physical quantity test of concrete according to the prior art, in the prior art by placing the
그런데, 종래의 경우, 콘크리트 시편(10)의 표면의 건조도, 함수율 등에 따라 측정값 변동이 매우 크기 때문에, 콘크리트 시편(10)이 건조된 상태에서 측정이 이루어질 수 있도록 열선(20)의 온도를 100도 이상의 매우 높은 온도로 설정할 수밖에 없으며, 콘크리트 시편(10)의 함수율을 함께 체크하면서 함수율을 변화시키면서 여러 번 측정을 하고 있다.However, in the conventional case, since the measured value fluctuation is very large according to the dryness, the moisture content, etc. of the surface of the
따라서, 실증적인 시험이 불가능하며, 여러 번의 시험으로 인해 시험이 번거로울 뿐만 아니라 신뢰도가 낮으며, 고온 등으로 인한 안전사고의 가능성이 매우 높은 문제점이 지적되고 있다.Therefore, an empirical test is not possible, and it is pointed out that problems due to several tests are not only troublesome but also low in reliability, and have a high possibility of a safety accident due to high temperature.
또한, 콘크리트 시편(10)은 열선(20)과 접촉되는 부분과 비접촉부분 간 열 전달율에 차이가 생겨 균일한 시험이 불가능한 문제점이 지적되고 있다.In addition, the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 온수를 이용해 콘크리트 시편에 열을 전달하여 콘크리트의 열전도 양상 등 열물리량을 시험할 수 있도록 이루어진 콘크리트의 열물리량 시험장치 및 방안을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides an apparatus and method for testing the thermal physics of concrete made to test the thermal physics, such as the thermal conductivity of the concrete by transferring heat to the concrete specimen using hot water. The purpose.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 콘크리트 시편(100)이 양생되는 양생 공간(111)이 형성되며, 양생된 콘크리트 시편(100)에 온수에 의해 열을 전달하는 챔버(110); 상기 챔버(110)에서 양생되는 콘크리트 시편(100)에 정착되어, 양생 후 열이 전달된 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 계측기(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치를 제시할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a
상기 챔버(110)는 금속재질로 형성되며, 상면이 개방된 양생 공간(111)을 갖도록 사각 박스형으로 형성된 본체부(110a)를 포함할 수 있다.The
상기 챔버(110)는 상기 양생 공간(111)이 밀폐될 수 있도록 상기 본체부(110a)의 개방된 상면을 복개하는 덮개부(110b)를 더 포함하거나, 상기 챔버(110)가 삽입되는 밀폐된 공간이 형성된 외부 케이스(130)를 더 포함할 수 있다.The
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)의 둘 방향을 따라 일부분에, 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달할 수 있도록 온수가 순환되는 온수순환공간(114)이 형성될 수 있다. The
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)을 중심으로 상기 온수순환공간(114)이 형성된 부분과 반대쪽 부분에, 온수 또는 냉수가 순환되는 냉온수 순환공간(116)이 형성될 수 있다. The
상기 챔버(110)는 상기 온수순환공간(114)이 형성된 일부분에 상기 콘크리트 시편(100)에 매설될 수 있도록 양생공간에 돌출된 돌출부(112)를 포함할 수 있다.The
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)에 매설될 수 있도록 양생공간에 돌출된 돌출부(112)를 포함할 수 있다.The
상기 챔버(110)는 상호 분리 가능토록 결합되어 상기 양생 공간(111)을 형성하는 복수의 챔버부재를 포함할 수 있다.The
상기 계측기(120)는 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122); 상기 챔버(110) 위에 걸쳐지며, 상기 센서(122)가 상기 콘크리트 시편(100)에 정착될 수 있도록 센서(122)가 설치되는 센서 설치부(124a)가 형성된 센서 지지부(124)를 포함할 수 있다. The
상기 센서 지지부(124)는 상기 열 전달 방향을 따라 상기 센서 설치부(124a)가 복수 형성될 수 있다.The
상기 계측기(120)는 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122)를 포함하며, 상기 센서(122)는 열탐침을 포함할 수 있다.The
상기 열탐침은 써머스터를 포함할 수 있다.The heat probe may include a thermoster.
상기 센서(122)는 열전대를 더 포함할 수 있다.The sensor 122 may further include a thermocouple.
또한, 본 발명은 콘크리트 시편(100)을 양생함과 아울러, 상기 콘크리트 시편(100)에 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122)를 정착시키는 시편준비단계; 상기 시편준비단계 후, 온수를 이용해 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달하여 상기 센서(122)를 통해 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 계측단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험방법을 제시할 수 있다.In addition, the present invention provides a specimen preparation step of curing the
상기 콘크리트 시편(100)의 양생은 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달할 수 있는 챔버(110)에 의해 이루어질 수 있다.Curing of the
상기 계측단계에서 상기 열 전달을 위한 매체는 온수 순환 방식으로 이루어질 수 있다.In the measuring step, the medium for heat transfer may be made of hot water circulation.
본 발명은 콘크리트의 열전도 양상 등 열물리량을 시험할 수 있는 콘크리트의 열물리량 시험장치를 제시할 수 있다. 특히, 본 발명은 콘크리트에 열을 전달하기 위해 온수를 사용함에 따라, 콘크리트 시편의 표면 건조도, 함수율 등에 영향을 받지 않고 실제 콘크리트 구조물이 시공되는 현장의 상온 온도 조건으로 콘크리트의 열물리량을 시험할 수 있기 때문에 시험 평가 및 검증에 대한 신뢰성이 우수하다. 또한, 본 발명은 콘크리트 시편 양쪽의 온도를 개별적으로 제어하기 때문에 실증적인 시험이 가능하다. The present invention can provide a thermal physical quantity test apparatus for concrete that can test the thermal physical quantity, such as the thermal conductivity of the concrete. In particular, according to the present invention, as the hot water is used to transfer heat to the concrete, the thermal physics of the concrete can be tested at room temperature conditions of the actual concrete structure without being affected by surface dryness, moisture content, etc. of the concrete specimen. The reliability of the test evaluation and verification is excellent. In addition, the present invention enables the empirical test because it controls the temperature of both concrete specimens individually.
도 1은 종래기술에 따른 콘크리트 시편의 열물리량 시험방법 모식도.
도 2 이하는 본 발명에 따른 콘크리트 시편의 열물리량 시험장치에 관한 것으로,
도 2는 측면도.
도 3은 챔버의 본체부 사시도.
도 4는 챔버와 계측기의 조합 상태 평면도.
도 5는 센서 지지부의 분해 사시도.1 is a schematic diagram of a thermal physics test method for concrete specimens according to the prior art.
2 or less relates to a thermal physics test apparatus for concrete specimens according to the present invention,
2 is a side view.
3 is a perspective view of a main body of the chamber;
4 is a plan view of a combined state of a chamber and a measuring instrument.
5 is an exploded perspective view of the sensor support;
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명의 콘크리트의 열물리량 시험방법은 기본적으로, 열물리량 시험을 위해 시험용으로 양생한 콘크리트 시편(100)에 콘크리트 시편(100)의 열전도도, 온도 등 열물리량을 계측하는 센서(122)를 정착시키며, 양생된 콘크리트 시편(100)에 열을 전달 후 센서(122)를 통해 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측한다. As shown in Figure 2, the thermal physics test method of concrete of the present invention, the thermal physics, such as thermal conductivity, temperature of the
특히, 본 발명은 콘크리트 시편(100) 양생시 센서(122)를 양생되는 콘크리트 시편(100)에 꽂아 넣어서 정착시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 콘크리트 시편(100)과 센서(122) 간 접합성이 우수하여 센서(122)를 통해 콘크리트 시편(100)의 열물리량에 정확하게 측정될 수 있다. 또한, 센서(122)가 콘크리트 시편(100)의 양생 과정에서 정착됨에 따라 센서(122)를 정착시키기 위한 별도의 작업(예컨대, 천공작업 등)을 하지 않아도 되어 시험이 용이하게 이루어질 수 있다.In particular, the present invention may be characterized in that the sensor 122 when curing the
아울러, 본 발명은 상술한 콘크리트의 열물리량 시험이 용이하게 이루어질 수 있도록 다음과 같은 콘크리트의 열물리량 시험장치를 제시할 수 있다. 콘크리트의 열물리량 시험장치는 콘크리트 시편(100)이 양생되는 양생 공간(111)이 형성되며, 양생된 콘크리트 시편(100)에 열을 전달하는 챔버(110)와; 챔버(110)에서 양생되는 콘크리트 시편(100)에 정착되어 양생 후 열이 전달된 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 계측기(120);를 포함할 수 있다.In addition, the present invention can provide a heat physical quantity test device of the following concrete so that the heat physical quantity test of the above-described concrete can be easily made. The thermal physical quantity test apparatus of the concrete is a
즉, 챔버(110)가 콘크리트 시편(100) 양생을 위한 거푸집과 콘크리트 시편(100)에 열을 전달하는 열전달매체 기능을 함께 할 수 있기 때문에, 콘크리트 시편(100)을 양생하고 열을 전달하기 위해 콘크리트 시편(100)을 옮길 필요가 없어, 시험장치의 전체적인 구성 및 시험과정이 간소하다. 또한, 챔버(110)를 통해 열전달이 면 대 면으로 이루어질 수 있기 때문에, 콘크리트 시편(100)에 열 전달이 전체적으로 균일하고 신속하게 이루어질 수 있다. 또한, 콘크리트 양생 및 열물리량 계측시 챔버(110)에 의해 계측기(120)가 용이하고 안정적으로 지지될 수 있다. That is, since the
특히, 챔버(110)는 열전달이 용이하도록 알루미늄이나 강과 같은 금속재질로 형성될 수 있다. In particular, the
챔버(110)는 금속재질로 형성됨에 따라 콘크리트 시편(100)과의 사이에 전단이 발생되기 쉽기 때문에, 콘크리트 시편(100)과의 결속력 강화를 위해 콘크리트 시편(100)에 매설될 수 있도록 양생공간에 돌출된 돌출부(112)를 포함할 수 있다. Since the
특히, 돌출부(112)는 후술하는 바와 같이 챔버(110)의 온수순환공간(114)이 형성된 일부분에 형성됨으로써, 콘크리트 시편(100)에 매설된 돌출부(112)를 통해서도 콘크리트 시편(100)에 열전달이 이루어질 수 있으며, 이에 따라 돌출부(112)에 의해 열전달이 보다 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다. In particular, the
챔버(110)는 상호 분리 가능토록 결합되어 양생 공간(111)을 형성하는 복수의 챔버부재를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 따라 조립형의 이점을 취할 수 있으며, 또한 챔버(110)의 일부분만을, 즉 복수의 챔버부재 중 일부 챔버부재에만 온수순환공간(114)을 형성할 수 있다. 챔버(110)에는 온수순환공간(114)의 온수 출입을 위한 온수밸브(114a)가 설치될 수 있다.The
챔버(110)는 콘크리트 타설 및 후술하는 것처럼 계측기(120)의 정착이 안정적이고 간소하도록, 상면이 개방된 양생 공간(111)을 갖도록 박스형으로 형성된 본체부(110a)를 포함할 수 있다. 챔버(110)의 본체부(110a)는 단열 콘크리트의 경우 일반적으로 벽체로 많이 사용되는 것을 감안하여 콘크리트 시편(100)이 벽체와 같은 형상으로 양생될 수 있도록 사각 박스형으로 형성될 수 있다.The
또한, 챔버(110)는 양생 공간(111)이 밀폐될 수 있도록 본체부(110a)의 개방된 상면을 복개하는 덮개부(110b)를 더 포함하거나, 챔버(110)가 삽입되는 밀폐된 공간이 형성된 외부 케이스(130)에 의해 밀폐될 수 있다. 또한, 챔버(110)는 우레탄폼을 이용하여 외부 온도에 의한 영향을 최소화시킬 수 있다.In addition, the
챔버(110)는 콘크리트 시편(100)의 열물리량 시험을 위해, 콘크리트 시편(100)의 둘레방향을 따라 일부분에 콘크리트 시편(100)에 열을 전달할 수 있도록 온수펌프에 의해 온수가 순환되는 온수순환공간(114)이 형성될 수 있다. 따라서, 온수에 의한 열전달이 온수순환공간(114)의 전면에 균일하게 이루어지기 때문에 현장과 동일하게 콘크리트 시편(100)에도 균일하게 열 전달이 이루어질 수 있어 우수한 시험 신뢰도를 기대할 수 있다. 또한, 온수를 사용하며 챔버(110)에 의해 밀폐된 공간에서 시험을 함에 따라 측정값이 콘크리트 시편(100)의 표면 건조도, 함수율 등에 따라 변동되지 않기 때문에 한번에 시험이 가능하며, 그 측정 결과의 신뢰성이 매우 우수하다. 또한, 콘크리트 시편(100)의 표면 건조도, 함수율 등의 영향을 고려하지 않아도 되므로 상온(예컨대, 대략 50℃)의 온수 사용이 가능하며, 이에 따라 현장과 동일하게 상온의 열 전달이 이루어질 수 있어 실증적인 시험을 기대할 수 있으며, 안전사고에 대한 위험이 방지될 수 있다. 또한, 대략 50℃의 온수를 사용함에 따라, 쉽게 접근할 수 있는 매체이며 취급이 용이하여 제작 및 유지 비용 측면, 사용성 측면 등에서 유리할 수 있다.The
아울러, 챔버(110)는 콘크리트 시편(100)을 중심으로 온수순환공간(114)이 형성된 부분과 반대쪽 부분에, 온수 또는 냉수가 순환되는 냉온수 순환공간(116)이 더 형성될 수 있다. 챔버(110)에는 냉온수 순환공간(116)의 냉온수 출입을 위한 냉온수밸브(116a)가 설치될 수 있다.In addition, the
즉, 콘크리트 시편(100)의 양쪽에서 열전달이 이루어질 수 있다. 따라서, 콘크리트 시편(100)의 양쪽에서 모두 온수에 의해 열전달을 하되, 양쪽의 온수 온도를 동일하게 하거나 서로 다르게 할 수 있다. 또한, 단열 콘크리트는 겨울철과 같이 실내,외 온도차가 큰 지역에서 많이 사용될 것인 바, 콘크리트 시편(100)의 한쪽은 실내 조건으로 온수에 의해 열을 전달하며 콘크리트 시편(100)의 반대쪽은 실외 조건으로 냉수에 의해 냉각함으로써, 현장과 같은 실증적인 시험을 기대할 수 있다.That is, heat transfer may be made at both sides of the
계측기(120)는 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122)와, 챔버(110) 위에 걸쳐지며 센서(122)가 콘크리트 시편(100)에 정착될 수 있도록 센서(122)가 설치되는 센서 설치부(124a)가 형성된 센서 지지부(124)를 포함할 수 있다. 센서(122)는 열전도도 측정을 위한 열탐침(122a) 및 온도 측정을 위한 열전대(122b)를 포함할 수 있다. 열탐침(122a)은 특히 스테인리스 스틸 재질의 탐침 내에 발열을 위한 저항과 온도 측정을 할 수 있는 써미스터(thermistor)가 함께 들어가 있으며 내부는 레진으로 충진된 구성으로 이루어질 수 있다.Measuring
센서 설치부(124a)는 센서(122)가 콘크리트 시편(100)에 정착되어 고정될 수 있기 때문에 챔버(110) 위에 단지 걸쳐지기만 할 수도 있으며, 또는 볼트나 핀 체결 등에 의해 챔버(110)에 착탈 가능토록 결합될 수 있다.The
센서 설치부(124a)는 센서(122)를 지지할 수 있다면 어떠한 구조이든 무방하며, 바람직하게는 센서(122)가 용이하게 센서 설치부(124a)에 설치될 수 있도록 둘로 분리 가능하며 볼트(B)에 의해 상호 일체로 결속될 수 있는 분리형 구조로 이루어질 수 있다. 센서 설치부(124a)는 센서(122)의 팁이 콘크리트 시편(100)에 박힐 수 있도록 상하 관통된 홈으로 이루어질 수 있다.The
특히, 센서 지지부(124)는 적어도 열전대(122b)가 열 전달 방향을 따라 복수 설치될 수 있도록, 열 전달 방향을 따라 센서 설치부(124a)가 서로 일정 간격을 유지하며 복수 형성될 수 있다. 따라서, 센서 지지부(124)에 열 전달 방향을 따라 센서(122)를 복수 설치하여 열 전달 방향에 따른 열전도 양상을 그래프 등으로 나타낼 수 있으며, 콘크리트 시편(100)의 종류, 두께, 센서(122)의 종류 등에 따라 복수의 센서 설치부(124a) 중 센서(122)가 설치되는 위치를 바꿀 수 있다. In particular, the
하나의 센서 지지부(124)에는 한 종류의 센서(122)만 설치될 수도 있고, 복수 종류의 센서(122)가 함께 설치될 수 있다. 센서 지지부(124)는 챔버(110) 위에 하나만 구성될 수도 있고 둘 이상이 구성될 수도 있다.Only one type of sensor 122 may be installed in one
이와 같은 본 발명의 시험과정에 대하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the test process of the present invention in more detail as follows.
열전도도를 측정하는 방법은 공급된 일정한 열원이 재료 내부에 전도되는 에너지를 측정하는 것으로 재료 내부에 센서를 삽입하여 측정하는 탐침법과 표면에 센서를 부착하여 측정하는 표면법이 있다. 표면법의 경우 재료 표면과 센서의 접촉이 양호하여야 하며 외부 온도, 재료의 평탄도 등이 측정값에 영향을 미친다. 탐침법은 재료 내부에 센서를 삽입하며 열원과 온도 측정 지점이 동일한 위치에 존재하므로 외부 영향 요인을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 탐침에 의한 측정법은 일반적으로 ASTM D5344-00 Standard test method fordetermination of thermal conductivity of soil and soft rock by thermal needle probe procedure(열탐침(122a)을 이용한 흙과 연암의 열전도도 측정법)을 따른다. 일정한 전류를 공급하여 저항을 발열시키고 그에 따라 변하는 온도값을 시간에 따라 측정하여 시간에 따른 온도 상승 곡선을 도 6 및 도 7의 그래프와 같이 획득한다. The method of measuring the thermal conductivity is to measure the energy in which a constant heat source supplied is conducted inside the material, and there are a probe method in which the sensor is inserted into the material and a surface method in which the sensor is attached to the surface. In the case of the surface method, the contact between the material surface and the sensor should be good, and the external temperature and material flatness affect the measured value. The probe method has an advantage of minimizing external influence factors because the sensor is inserted inside the material and the heat source and the temperature measuring point are in the same position. The method of measuring probes generally follows the ASTM D5344-00 Standard test method fordetermination of thermal conductivity of soil and soft rock by thermal needle probe procedure. The resistance is generated by supplying a constant current, and the temperature value changing accordingly is measured over time to obtain a temperature rise curve over time as shown in the graphs of FIGS. 6 and 7.
도 6 및 도 7에서 획득한 시간-온도 기울기는 다음의 열전도도(k) 식으로 환산된다.The time-temperature gradient obtained in FIGS. 6 and 7 is converted into the following thermal conductivity (k) equation.
-열전도도 식-Thermal conductivity formula
여기서, Q는 저항에 가해진 에너지로 측정된 전류 I와 탐침내부의 표준저항 Rm값(약 1050ohm)에 의해 결정된다. t는 시간, T는 해당시간 t에서의 온도이다. 시간에 따른 온도 곡선에서 초기값은 탐침을 가열하는데 소요되며 온도가 수렴하는 지점은 경계조건에 영향을 받으므로 그 중간에 해당하는 선형부분을 기울기로 취한다. 전체 측정시간은 약 2-3분이며 본 연구에서는 15초부터 55초간 변한 온도를 이용하여 기울기를 일괄적으로 산출할 수 있다.Here, Q is determined by the current I measured by the energy applied to the resistance and the standard resistance Rm value (about 1050 ohms) inside the probe. t is the time and T is the temperature at that time t. In the temperature curve over time, the initial value is required to heat the probe, and the point where the temperature converges is affected by the boundary conditions, so the linear part in the middle is taken as the slope. The total measurement time is about 2-3 minutes, and the slope can be calculated collectively using the temperature varied from 15 to 55 seconds.
이처럼 열탐침(122a)을 이용한 본 발명의 시험 원리는 다음과 같다.As described above, the test principle of the present invention using the heat probe 122a is as follows.
앞서 열탐침(122a)에 의한 방법은 선형 열원(line source)에서 나오는 열을 주변 재료로 전도시키며 측정된 온도값을 바탕으로 열전도도를 측정하는 방법이다. 콘크리트 재료의 경우 거시적으로는 연속체라 가정할 수 있으나 사용된 골재의 크기가 cm 단위이므로 열탐침(122a)에 의한 방법에 의해 획득된 전도도 값은 국지적인 재료의 특성을 나타낸다. 따라서 평면 열원법을 사용하여 연속체 스케일에서의 열전도도값을 산출할 수 있다.The method by the heat probe 122a is a method of conducting heat from a linear heat source to a surrounding material and measuring thermal conductivity based on the measured temperature value. In the case of concrete material, it may be assumed that the continuum is macroscopically, but since the size of the aggregate used is in cm, the conductivity value obtained by the method by the heat probe 122a indicates the characteristics of the local material. Therefore, the thermal conductivity at the continuum scale can be calculated using the planar heat source method.
위와 같이 열판 실험을 할 경우 열원으로부터 가까운 지점부터 온도 상승이 일어나며 시간에 따라 각 열전대(122b) 위치에서의 시간-온도 곡선은 측정에 사용되는 재료에 따라 특정한 양상을 보이게 된다. 열 에너지의 전파에 따라 온도가 순차적으로 증가하여 열 손실이 없을 경우 모든 열전대(122b) 위치에서의 온도는 열판의 온도와 같은 지점으로 수렴하게 된다. 또한 각 측정 위치마다 다르게 전파되는 시간-온도 양상은 재료의 열확산 특성에 의해 좌우되므로 열 에너지 발생 및 시간-온도 양상에 의한 열 특성 평가는 앞서 설명한 방법과 같다. 이러한 방법에 의하면, 실제 벽체 깊이별 온도 증가 양상을 관찰할 수 있으며 골재의 크기가 몰드 크기에 비해 상당히 작아 골재의 크기, 공간적 위치 배열에 영향없이 거시적인 관점에서의 열전도도를 획득하는데 유용하다.In the hot plate experiment as described above, a temperature rise occurs from a point close to the heat source, and the time-temperature curve at each thermocouple 122b position shows a specific aspect depending on the material used for the measurement. When the temperature increases sequentially as the heat energy propagates and there is no heat loss, the temperature at all the thermocouples 122b positions converge to the same point as the temperature of the hot plate. In addition, since the time-temperature pattern propagated differently for each measurement position depends on the thermal diffusion property of the material, the thermal energy generation and the thermal property evaluation by the time-temperature profile are the same as described above. According to this method, it is possible to observe the temperature increase pattern according to the actual wall depth, and the aggregate size is considerably smaller than the mold size, which is useful for acquiring thermal conductivity from a macroscopic perspective without affecting the aggregate size and spatial position arrangement.
구체적인 시험 방법은 다음과 같이 이루어질 수 있다.Specific test methods may be made as follows.
온도 조절이 가능한 유체 순환기를 일정 온도로 사전 가열한 후 (본 실험에서는 예컨대, 60도) 열판 내부로 순환시켜 일정한 온도를 유지토록 한 후, 시편당 약 3일간 열판을 가열하여 일정한 에너지를 공급하며 순차적으로 배열된 열전대(122b)에서 온도값을 10초마다 기록한다. 도 8 및 도 9는 열전대 위치별로 시간에 따른 온도 증가 양상을 보여준다.After pre-heating the temperature control fluid circulator to a certain temperature (for example, 60 degrees in this experiment), it is circulated inside the hot plate to maintain a constant temperature, and then the hot plate is heated for about three days per specimen to supply a constant energy. Temperature values are recorded every 10 seconds in the sequentially arranged thermocouple 122b. 8 and 9 show the temperature increase pattern with time for each thermocouple position.
도 8 및 도 9를 참조하면, 시간을 선형으로 보았을 경우 열전대(122b)의 위치에 따라 초기 온도 증가 시간이 명확하지 않은 반면 오랜 시간이 지난 후 열 전대 위치에 따라 수렴되는 온도값이 다름을 알 수 있다. 이는 열판으로부터의 거리가 멀수록 열 손실이 누적되어 발생하여 열판과 같은 온도로 수렴하지 않는 현상이며 시간을 로그로 변환 할 경우 열전대(122b) 위치에 따라 다르게 증가하는 최초 온도 상승 시간을 알 수 있다. 즉 재료의 열 특성에 따라 최소 온도 증가 시간이 달라짐을 알 수 있다.
Referring to FIGS. 8 and 9, when the time is viewed linearly, the initial temperature increase time is not clear according to the position of the thermocouple 122b, whereas the temperature value converged according to the thermocouple position after a long time is different. Can be. This is a phenomenon in which the heat loss accumulates as the distance from the hot plate increases and does not converge to the same temperature as the hot plate. When the time is converted into a log, the initial temperature rise time increases differently depending on the position of the thermocouple 122b. . In other words, it can be seen that the minimum temperature increase time varies depending on the thermal properties of the material.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
100; 콘크리트 시편 110; 챔버
110a; 본체부 110b; 덮개부
112; 돌출부 114; 온수순환공간
120; 계측기 122; 센서
124; 센서 지지부100;
110a;
112;
120; Meter 122; sensor
124; Sensor support
Claims (16)
상기 챔버(110)에서 양생되는 콘크리트 시편(100)에 정착되어, 양생 후 열이 전달된 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 계측기(120);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.A curing space 111 in which the concrete specimen 100 is cured is formed, and the chamber 110 transfers heat to the cured concrete specimen 100 by hot water;
A meter 120 that is fixed to the concrete specimen 100 cured in the chamber 110 and measures the thermal physics of the concrete specimen 100 to which heat is transferred after curing;
Heat physical quantity test apparatus for concrete, comprising a.
상기 챔버(110)는 금속재질로 형성되며, 상면이 개방된 양생 공간(111)을 갖도록 사각 박스형으로 형성된 본체부(110a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to claim 1,
The chamber 110 is formed of a metal material, the thermal physical quantity test apparatus of the concrete, characterized in that it comprises a main body portion (110a) formed in a rectangular box shape so as to have an open curing space (111).
상기 챔버(110)는 상기 양생 공간(111)이 밀폐될 수 있도록 상기 본체부(110a)의 개방된 상면을 복개하는 덮개부(110b)를 더 포함하거나, 상기 챔버(110)가 삽입되는 밀폐된 공간이 형성된 외부 케이스(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to claim 2,
The chamber 110 may further include a cover part 110b covering the open upper surface of the main body part 110a so that the curing space 111 may be sealed, or the chamber 110 may be sealed. Heat physical quantity test device for concrete, characterized in that it further comprises a space formed outer case (130).
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)의 둘 방향을 따라 일부분에, 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달할 수 있도록 온수가 순환되는 온수순환공간(114)이 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to claim 1,
The chamber 110 of the concrete, characterized in that the hot water circulation space 114 is formed in a portion along the two directions of the concrete specimen 100, the hot water is circulated so as to transfer heat to the concrete specimen 100 Heat physical quantity test device.
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)을 중심으로 상기 온수순환공간(114)이 형성된 부분과 반대쪽 부분에, 온수 또는 냉수가 순환되는 냉온수 순환공간(116)이 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method of claim 4,
The chamber 110 of the concrete, characterized in that the hot and cold water circulation space 116 is formed on the opposite side of the hot water circulation space 114 is formed around the concrete specimen 100, the hot water or cold water is circulated Heat physical quantity test device.
상기 챔버(110)는 상기 온수순환공간(114)이 형성된 일부분에 상기 콘크리트 시편(100)에 매설될 수 있도록 양생공간에 돌출된 돌출부(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method of claim 4,
The chamber 110 is a thermal physical quantity test apparatus for the concrete, characterized in that it comprises a protrusion 112 protruding in the curing space to be embedded in the concrete specimen 100 in a portion where the hot water circulation space 114 is formed .
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)에 매설될 수 있도록 양생공간에 돌출된 돌출부(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to claim 1,
The chamber 110 is a thermal physical quantity test apparatus of the concrete, characterized in that it comprises a protrusion 112 protruding in the curing space to be embedded in the concrete specimen (100).
상기 챔버(110)는 상호 분리 가능토록 결합되어 상기 양생 공간(111)을 형성하는 복수의 챔버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to claim 1,
The chamber 110 is a thermal physical quantity test apparatus for concrete, characterized in that it comprises a plurality of chamber members are coupled to be separated from each other to form the curing space (111).
상기 계측기(120)는 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122);
상기 챔버(110) 위에 걸쳐지며, 상기 센서(122)가 상기 콘크리트 시편(100)에 정착될 수 있도록 센서(122)가 설치되는 센서 설치부(124a)가 형성된 센서 지지부(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to any one of claims 1 to 8,
The measuring unit 120 includes a sensor 122 for measuring the thermal physics of the concrete specimen 100;
It includes a sensor support 124 is formed over the chamber 110, the sensor mounting portion 124a is formed is installed so that the sensor 122 is fixed to the concrete specimen (100) Heat physical quantity test device for concrete.
상기 센서 지지부(124)는 상기 열 전달 방향을 따라 상기 센서 설치부(124a)가 복수 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to claim 9,
The sensor support part 124 is a heat physical quantity test device for concrete, characterized in that a plurality of the sensor installation portion (124a) is formed along the heat transfer direction.
상기 계측기(120)는 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122)를 포함하며, 상기 센서(122)는 열탐침(122a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method according to any one of claims 1 to 8,
The measuring device 120 includes a sensor 122 for measuring the thermal physics of the concrete specimen 100, the sensor 122 is a thermal physics test device of the concrete, characterized in that it comprises a heat probe (122a) .
상기 열탐침(122a)은 써머스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method of claim 11,
The thermal probe (122a) is a thermal physical quantity test apparatus for concrete, characterized in that it comprises a thermoster.
상기 센서(122)는 열전대(122b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.The method of claim 11,
The sensor 122 is a thermophysical amount test device of the concrete, characterized in that it further comprises a thermocouple (122b).
상기 시편준비단계 후, 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달하여 상기 센서(122)를 통해 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 계측단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험방법.A specimen preparation step of curing the concrete specimen 100 and fixing the sensor 122 to measure the heat physical quantity of the concrete specimen 100 on the concrete specimen 100;
A measurement step of measuring heat physical quantity of the concrete specimen 100 through the sensor 122 by transferring heat to the concrete specimen 100 after the specimen preparation step;
Heat physical quantity test method of concrete, characterized in that it comprises a.
상기 콘크리트 시편(100)의 양생은 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달할 수 있는 챔버(110)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험방법.The method according to claim 14,
Curing of the concrete specimen 100 is a heat physical quantity test method of the concrete, characterized in that made by the chamber 110 to transfer heat to the concrete specimen (100).
상기 계측단계에서 상기 열 전달을 위한 매체는 온수 순환 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험방법.The method according to claim 14,
In the measuring step, the medium for heat transfer is a heat physics test method of concrete, characterized in that made of hot water circulation.
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