KR100625918B1 - 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장타설 콘크리트구조물의 내부에 하나 또는 복수개의 온도센서를 매입하여 양생 전체 과정에 대한 온도 및 시간에 대한 이력을 기록함과 아울러 그 기록된 정보를 검사자에게 알려주어 현장 콘크리트구조물의 품질관리를 할 수 있도록 한 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 수납공간을 갖는 소켓과, 상기 소켓의 수납공간에 착탈 가능하게 수용되고 콘크리트 구조물의 각종 정보를 기록하는 메모리를 갖는 캡슐을 구비한 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치에 있어서, 콘크리트 구조물의 내부에 설치되어 콘크리트 구조물의 내부 온도를 센싱하는 온도센서와; 상기 캡슐과 온도센서 사이에 게재되어 상기 온도센서로부터 센싱된 온도를 상기 캡슐의 메모리로 전송하는 연결수단으로 구성된다.

콘크리트, 온도, 측정장치, 캡슐, 소켓

Description

현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법{The care of health cure temperature quality inspection examination device of the concrete structure and inspection examination method}

도 1은 현장에서 타설되는 콘크리트 구조물 중 콘크리트 개거를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트의 양생온도품질 검사시험장치를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트의 양생온도품질 검사시험장치의 요부를 분해한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트의 양생온도품질 검사시험장치를 이용하여 콘크리트의 양생온도품질 검사시험 방법을 나타낸 도면,

도 5a는 현장에서 타설되는 콘크리트 구조물 중 콘크리트 개거의 내부에 온도센서가 설치된 도면,

도 5b는 현장에서 타설되는 콘크리트 구조물 중 매스콘크리트 구조물의 내부에 온도센서가 설치된 도면,

도 6a 내지 도 6b는 도 5b의 매스콘크리트에서의 균열이 발생된 모습을 나타낸 도면,

도 7은 매스콘크리트의 양생온도를 측정한 도면,

도 8은 한중콘크리트의 양생온도를 측정한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 콘크리트 구조물

200 : 온도센서

300 : 소켓

400 : 캡슐

500 : 연결수단

본 발명은 현장타설 콘크리트 구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 양생온도품질 검사시험방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현장타설 콘크리트 구조물의 내부에 하나 또는 복수개의 온도센서를 매입하여 양생 전체 과정에 대한 온도 및 시간에 대한 이력을 기록함과 아울러, 그 기록된 정보를 검사자에게 알려주어 현장 콘크리트 구조물의 품질관리를 할 수 있도록 한 현장타설 콘크리트 구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 기술분야에서 양생이란, 콘크리트가 믹싱된 후 경화되기까지 콘크리트에 적당한 온도와 습기(수분)를 주어 콘크리트의 강도가 충분히 크게 될 때까지 과도한 충격이나 하중을 주지 않도록 하거나, 풍우, 서리, 및 햇빛 등에 대해서 콘크리트의 노출면을 보호하는 것을 의미한다.

콘크리트 양생은 보통양생, 증기양생, 오토클레이브양생 등으로 크게 구분 할 수 있으며 각 양생에 대한 방법을 개략적으로 알아보면 다음과 같다.

보통 양생은 콘크리트의 강도부족 방지, 건조수축에 의한 균열의 방지, 동결방지 등의 목적으로 특별히 온도를 올리지 않고 콘크리트를 타설한 후 일정기간 콘크리트에 물을 뿌리거나, 젖은 가마니, 톱밥 등으로 덮어서 콘크리트의 표면이 건조되지 않도록 하는 것이다.

증기양생은 콘크리트가 믹싱된 후 수시간이 지난 후에 증기로 콘크리트에 온도와 수분을 주어 초기에 강도를 내는 방법으로 도로용의 콘크리트 제품이나, 프리캐스트 제품 등은 이 방법으로 양생시키는 경우가 많으며, 대표적인 제품은 콘크리트 개거이다.

오토클레이브 양생은 고온고압하에서 생성되는 시멘트 수화물인 토벨모라이트 섬유상 결정이 콘크리트의 압축강도를 크게 향상시킬 수 있는 방법이다.

또한, 콘크리트 시공방법에 따라 매스콘크리트, 한중콘크리트 및 서중콘크리트 등으로 분류된다. 여기서, 매스콘크리트는 댐·교각(橋脚)처럼 구조체가 큰 콘크리트이고, 한중콘크리트는 타설한 콘크리트가 양생기간중 동결한 위험성이 있을 때 시공되는 콘크리트이며, 서중콘크리트는 기온이 높아서 슬럼프의 저하와 수분의 급격한 증발 등으로 콘크리트 표면에 균열발생등의 위험성이 있는 시기에 시공되는 콘크리트이다.

도 1은 현장에서 타설되는 콘크리트 구조물 중 콘크리트개거를 나타낸 도면으로써, 콘크리트개거(100)를 제작하고자 할 경우, 먼저, 거푸집을 조립한 후, 굳지 않은 묽은 콘크리트를 타설한다.

그리고, 타설된 콘크리트를 다짐하여, 양생시킴으로써 제작된다.

그리고, 상기 양생과정 중, 작업자는 대기온도 또는 양생시설 내부의 온도를 측정한 후, 타설 콘크리트의 균열이나 초기동해 방지를 위해, 온도에 따라 타설 콘크리트로 물을 뿌려주거나 거적(깔개)을 덮는다.

그러나, 이러한 현장타설 콘크리트 구조물의 양생관리를 위하여는 콘크리트 구조물의 내부온도를 측정하여만 하는데 실측하기가 상당히 어렵고, 많은 비용과 인력이 소요된다. 종래의 콘크리트 구조물 내부온도 측정은 온도센서를 구조물에 매설한 후 전기적 신호에 의해 데이터 로거로 읽는 방법이 대부분이며, 이를 측정하기 위하여는 현장까지 전원이 설치되어 있어야 하고, 그렇지 않을 경우 현장에서 직접 발전기등을 사용하여야 하며, 이러한 전원이나 데이터로거를 설치운영 하는데는 많은 인력과 예산이 소요된다. 이러한 사정으로 대부분의 콘크리트 구조물은 내부온도를 측정하지 않고 기존의 경험적인 방법으로 양생관리를 하여 왔다.

이로 인해, 현장타설 콘크리트 구조물의 균열이나 초기동해 피해를 초래하기도 하였다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 현장타설 콘크리트구조물의 내부에 하나 또는 복수개의 온도센서를 매입하여 양생 전 과정에 대한 온도 및 시간에 대한 이력을 기록함과 아울러 그 기록된 정보를 검사자에게 알려주어 현장 콘크리트구조물의 품질관리를 할 수 있도록 한 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치의 특징은,

콘크리트 구조물(100)의 내부에 복수 개가 설치되어 내부 온도를 센싱하는 온도센서(200);

상기 온도센서(200)에 일 측이 연결되어서 센싱된 온도를 메모리부로 전송하는 연결수단(500);
상기 온도센서(200)에 일 측이 연결된 상기 연결수단(500)의 타 측과 연결되고, 상기 연결수단(500)을 통하여 전송된 감지된 온도와 양생되는 시간을 바탕으로 상기 콘크리트 구조물(100)의 정보를 기록하며, 전원을 공급하기 위한 배터리와, 다양한 빛을 디스플레이 해주는 상태표시부(400-1)와, 통신 단말기(400-3)로 정보를 전송시켜주는 통신포트(400-3)와, 상기 통신포트(400-3)를 보호하는 보호고무캡(600)을 구비한 캡슐(400); 및

수납공간을 구비하여서 착탈가능하게 상기 캡슐(400)을 수용하며, 일 측 바깥면의 상부에 설치되어서 상기 캡슐(400)의 스위치를 온/오프 제어하는 자석(300-1)과, 상기 캡슐(400)의 이탈을 방지하기 위해서 타 측 바깥면의 상부에 설치되는 고정부(300-3)와, 상기 캡슐(400)과 일체화시켜서 보호하는 덮개(700)를 구비하는 소켓(300);을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법의 특징은,

각종 부품이 조립된 캡슐(400)의 통신포트(400-3)를 통하여 내부의 캡슐 구동 배터리를 충전시키는 단계;

콘크리트 구조물(100)의 내부온도를 측정하기 위해 상기 콘크리트 구조물(100)의 내부에 하나 또는 복수 개의 온도센서(200)를 설치하는 단계;

상기 온도센서(200)에 설치된 연결수단(500)을 캡슐(400)에 연결하는 단계;

상기 캡슐(400)이 소켓(300)에 수용될 때 상기 캡슐(400)이 초록색으로 발광되고 있는지를 판단하여 상기 캡슐(400)이 정상적인 동작을 하고 있음을 알리는 단계;

일정시간 경과 후, 캡슐(400)이 소켓(300)으로부터 분리될 때 상기 캡슐(400)이 적색으로 발광되고 있는지를 판단하여 상기 캡슐(400)이 정상적인 동작을 하고 있음을 알리는 단계; 및

상기 캡슐(400)로부터 양생온도의 온도센싱에 따른 데이터를 통신단말기(800)로 전송받고, 콘크리트 구조물(100)의 양생 여부를 판단하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치 및 이를 이용한 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트의 양생온도품질 검사시험장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트의 양생온도품질 검사시험장치의 요부를 분해한 도면이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트의 양생온도품질 검사시험장치는 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(100)의 내부에 설치되어 콘크리트 구조물(100)의 내부 온도를 센싱하는 온도센서(200)와, 수납공간을 갖는 소켓(300)과, 상기 소켓(300)의 수납공간에 착탈 가능하게 수용되고 콘크리트 구조물(100)의 각종 정보를 기록하는 메모리를 갖는 캡슐(400)과, 상기 캡슐(400)과 온도센서(200) 사이에 게재되어 상기 온도센서(200)로부터 센싱된 온도를 상기 캡슐(400)의 메모리로 전송하는 연결수단(500)으로 구성된다.

그리고, 상기 소켓(300)은 그 일측 외면 상부에 자력을 발생하는 자석(300-1)이 설치되고, 그 타측 외면 상부에 고정부(300-3)가 설치된다.

한편, 상기 캡슐(400)에는 소켓(300)의 자석(300-1)에 의해 스위치 온(ON) 되어 제어부의 제어에 따라 다양한 빛(적색 및 초록색점멸)을 디스플레이 해주는 상태표시부(400-1)가 설치되고, 상기 상태표시부(400-1)의 일측에 설치되고 콘크리트 양생시 제어부에 저장된 각종 정보를 사용자에게 디스플레이 해주는 통신단말기(800)의 포트와 연결되어 상기 통신단말기(800)로 정보를 전송시켜주는 통신포트(400-3)가 설치된다.
상기 캡슐(400)은 온도만 기록하지 않고 기록 시간을 임의로 설정하는 기능과, 설정시간별 온도 기록, 사용회수 기록, 자체 내장 배터리를 보유하여 외부 전원없이 일정기간 동안 데이터를 기록 보관하는 기능과, 콘크리트 구조물명, 구조물위치, 시공 회사명, 시공되는 지구명 등 콘크리트 구조물의 양생에 대한 각종 정보를 기록할 수 있는 기능을 보유하고 있으며, 그 밖에도 데이터를 쓰고 지울수 있는 기능과 내장 배터리를 충전할 수 있어 재사용이 가능하며, 센서를 교체하면 변형률, 습도, 염도 등 콘크리트와 관련된 모든 정보를 기록할 수 있는 장치로서의 역할을 제공한다.

다른 한편, 상기 통신포트(400-3)를 보호하는 보호고무캡(600)이 구비되고, 상기 소켓(300)과 캡슐(400)을 일체화 시켜 보호하는 덮개(700)가 구비된다.

이와 같이 구성된 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치를 이용하여 콘크리트 구조물의 온도를 측정하는 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각종 부품이 조립된 캡슐(400)의 통신포트(400-3)를 통하여 내부의 캡슐 구동배터리를 충전시킨다.

그리고, 콘크리트 구조물(100)의 내부온도를 측정하기 위해 상기 콘크리트 구조물(100)의 내부에 하나 또는 복수 개의 온도센서(200)를 설치한다.

여기서, 상기 콘크리트 구조물(100)의 단면이 얇은 경우에는 도 5a에 도시된 바와 같이, 온도센서(200)를 하나만 콘크리트 구조물(100)의 내부에 설치하고, 상기 콘크리트 구조물(100)의 단면이 두꺼운 매스콘크리트 일 때에는 도 5b에 도시된 바와 같이, 온도센서(200)를 복수 개로 콘크리트 구조물(100)의 내부에 설치한다.

그런 후에, 온도센서(200)에 설치된 연결수단(500)을 캡슐(400)에 연결한다.

그리고, 상기 캡슐(400)을 소켓(300)에 수용한다. 이때, 캡슐(400)의 상태표시부(400-1)는 제어부의 제어에 따라 초록색으로 발광되고, 상기 캡슐(400)이 정상적으로 동작되고 있음을 알린다.

그리고, 상기 캡슐(400)의 통신포트(400-3)를 보호하기 위하여 보호고무캡(600)을 삽입 설치하고, 소켓(300)과 캡슐(400)을 일체화시켜 보호하는 덮개(700)를 덮는다.

일정시간 경과 후, 즉, 콘크리트의 내부온도 측정이 완료되면 캡슐(400)을 소켓(300)으로부터 분리한다.

또한, 온도센서(200)와 캡슐(400)을 분리한 후, 상태표시부(400-1)를 보호하는 덮개(700)를 제거한다. 이때, 캡슐(400)의 상태표시부(400-1)는 제어부의 제어에 따라 적색으로 발광되고, 상기 캡슐(400)이 정상적으로 동작되고 있음을 알린다.

그리고, 사용자는 캡슐(400)로부터 양생온도 온도센싱에 따른 데이터를 통신단말기(800)로 전송받고, 콘크리트 구조물(100)의 양생 여부를 판단한다.

여기서, 양생 여부를 판단하는 방법에서, 매스콘크리트 일 때는 콘크리트 타설 후 수화반응으로 인하여 수화 발열과정에서 콘크리트 내부의 온도는 높아져 팽창하지만 표면은 외기온도에 의해 냉각되기 때문에 변형이 거의 없다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 중앙부와 표면부의 변형률이 다르기 때문에 응력(내부구속)이 발생하여 표면균열이 발생되고, 또한, 1∼2일 지난 후 도 6b에 도시된 바와 같이, 냉각과정에서는 콘크리트의 체적은 수축하지만 이것이 기초에 구속되어 콘크리트의 하부가 응력(외부구속)을 받게 되어 균열이 발생된다. 매스콘크리트의 온도균열 발생에 대한 검토는 온도균열지수에 의해 평가하는 것이 원칙이며, 다음과 같이 간이적인 방법으로 온도균열지수를 구해 안정성을 평가할 수 있다.

- 연질의 지반 위에 타설된 평판구조 등과 같이 내부구속응력이 큰 경우의 온도균열지수는,

여기서, ΔT_i : 내부온도가 최고일 때의 내부와 표면과의 온도차(℃)

- 암반이나 매시브한 콘크리트 위에 타설된 평판구조 등과 같이 외부구속응력이 큰 경우의 온도균열지수는,

여기서, ΔT₀ : 내부온도가 최고일 때의 내부와 표면과의 온도차(℃)

R: 외부구속의 정도를 표시하는 계수

따라서, 상기 매스콘크리트의 경우는 콘크리트 단면 중앙부와 표면부에 2개의 온도센서를 삽입시키고 중앙부와 표면부, 그리고 콘크리트 단면의 평균온도를 도 7에 도시된 바와 같이, 검사시험장치로부터 얻어내어 온도균열지수(Icr)가 허용치 범위내에 드는지 측정하여 구조물의 양생 여부를 판단하는 자료로 사용한다.

한편, 한중콘크리트 일 때는 주로 동절기에 시공되는 콘크리트로 초기동해를 받으면 그 후 양생을 계속 하더라도 강도의 증진 및 내구성이 적으므로 타설 후 초기에 동결되지 않도록 잘 보호해야 한다. 심한 기상작용을 받는 콘크리트는 소요의 압축강도가 얻어질 때까지 콘크리트의 온도를 5℃이상으로 유지해야 하며, 특히 2일간은 구조물의 어느 부분이라도 0℃이상을 유지해야 한다. 또한, 단면의 두께가 얇고 보통의 노출상태에 있는 콘크리트는 초기양생 종료후 계속 특별한 보온양생을 하지 않는 경우 콘크리트 노출면은 시트, 기타 적절한 재료로 덮어서 초기양생 완료후 2일간이상은 콘크리트의 온도를 0℃이상으로 보존하여야 한다.

콘크리트의 강도는 재령의 증가 및 온도의 영향을 크게 받는다. 한중콘크리트에서는 보온양생 완료후 거푸집을 제거한 뒤 구조체 콘크리트의 강도 발현 성상을 알아내는 것이 매우 중요하다. 콘크리트의 강도를 추정할 필요가 있는 배합계획, 강도관리에 있어서 다음의 적산온도 함수식을 이용한다.

여기서, M = 적산온도(℃·D)

Θ= Δt 시간중의 콘크리트의 일평균 양생온도(℃ )

A = 정수로서 일반적인 10℃가 사용됨

Δt = 시간(일)

따라서, 한중콘크리트 경우는 온도센서 한개를 콘크리트 내부에 삽입하여 콘크리트 내부온도를 초기양생 시작 온도를 정하여 주고, 양생기간중 0℃ 이상을 유지토록하며 양생기간동안 도 8에 도시된 바와 같이, 일정한 적산온도 면적을 가지며 양생기간 후, 2일이상 0℃이상을 유지토록 양생관리를 하도록 하여 한중콘크리트 타설시 구조물의 양생 여부를 판단하는 자료로 사용한다.

그런후에, 데이터 전송이 끝난 캡슐(400)은 물기를 완전히 제거한 후, 통신포트(400-3)로 보호고무캡(600)을 삽입 설치하고, 캡슐(400)을 건조한 곳에 보관한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 발명은 현장타설 콘크리트 구조물의 내부온도를 실시간으로 검사함으로써, 발주자(감리자) 또는 현장책임자가 매일 현장에 상주하여 양생 상태를 체크 할 필요가 없고 양생온도품질 검사 기록만으로도 구조물의 품질상태를 판단할 수 있어 인건비가 절약되며, 현장에 별도의 전원 또는 특수장비를 설치하지 않고도 콘크리트 구조물의 내부온도를 측정할 수 있으므로 비용절감 효과가 매우크다.

특히, 양생조건을 엄격히 지키는 효과를 제공하여 콘크리트 구조물의 불량률을 낮추고 품질을 향상시키는데 큰 역할을 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 콘크리트 구조물(100)의 내부에 복수 개가 설치되어 내부 온도를 센싱하는 온도센서(200);

   상기 온도센서(200)에 일 측이 연결되어서 센싱된 온도를 메모리부로 전송하는 연결수단(500);

   상기 온도센서(200)에 일 측이 연결된 상기 연결수단(500)의 타 측과 연결되고, 상기 연결수단(500)을 통하여 전송된 감지된 온도와 양생되는 시간을 바탕으로 상기 콘크리트 구조물(100)의 정보를 기록하며, 전원을 공급하기 위한 배터리와, 다양한 빛을 디스플레이 해주는 상태표시부(400-1)와, 통신 단말기(400-3)로 정보를 전송시켜주는 통신포트(400-3)와, 상기 통신포트(400-3)를 보호하는 보호고무캡(600)을 구비한 캡슐(400); 및

   수납공간을 구비하여서 착탈가능하게 상기 캡슐(400)을 수용하며, 일 측 바깥면의 상부에 설치되어서 상기 캡슐(400)의 스위치를 온/오프 제어하는 자석(300-1)과, 상기 캡슐(400)의 이탈을 방지하기 위해서 타 측 바깥면의 상부에 설치되는 고정부(300-3)와, 상기 캡슐(400)과 일체화시켜서 보호하는 덮개(700)를 구비하는 소켓(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험장치.
2. 각종 부품이 조립된 캡슐(400)의 통신포트(400-3)를 통하여 내부의 캡슐 구동 배터리를 충전시키는 단계;

   콘크리트 구조물(100)의 내부온도를 측정하기 위해 상기 콘크리트 구조물(100)의 내부에 하나 또는 복수 개의 온도센서(200)를 설치하는 단계;

   상기 온도센서(200)에 설치된 연결수단(500)을 캡슐(400)에 연결하는 단계;

   상기 캡슐(400)이 소켓(300)에 수용될 때 상기 캡슐(400)이 초록색으로 발광되고 있는지를 판단하여 상기 캡슐(400)이 정상적인 동작을 하고 있음을 알리는 단계;

   일정시간 경과 후, 캡슐(400)이 소켓(300)으로부터 분리될 때 상기 캡슐(400)이 적색으로 발광되고 있는지를 판단하여 상기 캡슐(400)이 정상적인 동작을 하고 있음을 알리는 단계;

   상기 캡슐(400)로부터 양생온도의 온도센싱에 따른 데이터를 통신단말기(800)로 전송받고, 콘크리트 구조물(100)의 양생 여부를 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물의 양생온도품질 검사시험방법.

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