KR100964140B1 - 변형량 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

Abstract

변형량 측정장치 및 그 측정방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 피측정체 표면에 도포되는 도포재; 이 도포재에 띄워지는 제1반사체; 피측정체 표면에 배치되는 제2반사체; 및 제1반사체 및 제2반사체 각각에 레이저를 발사하여 피측정체의 변형량을 측정하는 측정부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 소성상태 콘크리트와 같은 피측정체의 변형 중에서 피측정체의 자중에 의한 침하량뿐 아니라, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값, 피측정체의 겉보기 침하량 등 피측정체의 변형과 관련된 다양한 항목들을 측정할 수 있다.

콘크리트, 변형, 측정

Description

변형량 측정장치 및 그 측정방법{APPARATUS FOR MEASURING DEFORMATION AND MEASURING METHOD THEREOF}

본 발명은 변형량 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소성상태 콘크리트와 같은 피측정체의 변형량을 측정하는 변형량 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.

콘크리트는 응결, 경화 과정을 거쳐 강성이 발현되기 전에는, 즉 콘크리트가 아직 소성상태에 있는 동안에는, 물, 시멘트, 골재의 혼합체로 간주된다. 따라서 소성상태 콘크리트에서는 구성 재료의 자중과 구성 재료 간의 비중 차이에 의해 고체 입자가 침하하여 콘크리트 표면에 수분이 고이게 되는 블리딩(Bleeding) 현상이 발생한다.

블리딩에 의해 표면에 고인 수분의 양을 블리딩량이라 하며, 이는, 자중에 의한 침하량과 동일한 값을 나타낸다. 한편 소성상태의 콘크리트에서는 약간의 수화반응에 의해 수화열이 발생하는데 이때 콘크리트의 부피가 전체적으로 팽창하게 된다.

이와 같은 소성상태 콘크리트의 변형은 소성수축균열, 소성침하균열 등을 유발시키며 이로 인해 수분 및 염화물의 침투가 가속화되어 콘크리트의 내구성이 저하되고 철근의 부식이 유발될 수 있다.

현재 소성상태 콘크리트의 변형을 측정하는 방법으로는 한국산업규격에서 제안하고 있는 KS F 2414 『콘크리트의 블리딩 시험 방법』이 있다.

종래의 KS F 2414 『콘크리트의 블리딩 시험 방법』에 따르면, 소성상태 콘크리트의 변형 중에서 콘크리트의 블리딩량, 즉 자중에 의한 침하량만을 측정할 수 있으며 수화열에 의한 팽창량, 겉보기 침하량 등 소성상태 콘크리트의 변형과 관련된 나머지 항목들은 측정할 수가 없다.

또한, 종래 KS F 2414 『콘크리트의 블리딩 시험 방법』은 자동화된 기법이 아니므로 측정과정이 번거로우며 블리딩수의 증발, 공시체의 진동 등 여러 가지 원인에 의해 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 소성상태 콘크리트의 변형과 관련된 다양한 항목들도 측정이 가능할 뿐 아니라, 간편한 측정작업으로 신뢰성 있는 측정값을 얻을 수 있는 변형량 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 변형량 측정장치는: 피측정체 표면에 도포되는 도포재; 상기 도포재에 띄워지는 제1반사체; 상기 피측정체 표면에 배치되는 제2반사체; 및 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체 각각에 레이저를 발사하여 피측정체의 변형량을 측정하는 측정부를 포함한다.

여기서, 상기 측정부는, 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체의 위치정보를 획득하는 거리측정부; 및 상기 거리측정부에서 산출된 위치정보를 비교하여 상기 피측정체의 변형량을 산출하는 연산부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 거리측정부는, 설정된 시간 간격으로 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체의 초기위치정보 및 변형위치정보를 산출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 측정부는, 상기 거리측정부에서 산출된 위치정보를 저장하는 저장부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 거리측정부는, 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하는 발신부; 및 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체로부터 반사된 레이저를 수신하여 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체의 위치정보를 생성하는 수신부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수신부는, 레이저를 수신하는 다수의 수신 소자를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도포재는, 액체 파라핀인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1반사체는, 표면에 은박면이 구비된 스티로폼 재질인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1반사체의 수평 이동을 구속하는 고정부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2반사체는, 표면에 은박면이 구비된 철망인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 변형량 측정방법은: 피측정체의 수분 증발을 방지하도록 피측정체 표면에 도포재를 도포하는 단계; 상기 도포재 표면에 제1반사체를 띄우는 단계; 상기 피측정체 표면에 제2반사체를 배치하는 단계; 변형 전 피측정체 상의 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 초기위치정보를 산출하는 단계; 변형 후 피측정체 상의 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 변형위치정보를 산출하는 단계; 및 상기 초기위치정보와 상기 변형위치정보를 비교하여 피측정체의 변형량을 산출하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 초기위치정보를 산출하는 단계는, 상기 제1반사체에 레이저를 발사하여 제1위치정보를 산출하는 단계 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 제2위치정보를 산출하는 단계를 포함하며; 상기 변형위치정보를 산출하는 단계는, 상기 제1반사체에 레이저를 발사하여 제3위치정보를 산출하는 단계 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 제4위치정보를 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피측정체의 변형량을 산출하는 단계는, 상기 제1위치정보와 상기 제3위치정보 값을 비교하여 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값을 산출하는 단계; 상기 제2위치정보와 상기 제4위치정보 값을 비교하여 피측정체의 겉보기 침하량값을 산출하는 단계; 및 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값 및 피측정체의 겉보기 침하량값을 비교하여 피측정체의 변형량을 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 변형량 측정장치 및 그 측정방법에 따르면, 종래와 달리, 소성상태 콘크리트와 같은 피측정체의 변형 중에서 피측정체의 자중에 의한 침하량뿐 아니라, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값, 피측정체의 겉보기 침하량 등 피측정체의 변형과 관련된 다양한 항목들을 측정할 수 있다.

또한, 본 실시예의 변형량 측정장치 및 그 측정방법은, 자동화된 기법을 이용함으로써 측정작업이 간편할 뿐 아니라, 블리딩수의 증발, 공시체의 진동 등에 의한 오차 발생을 억제함으로써 신뢰성 있는 측정값을 얻을 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트의 변형량 측정장치 및 그 측정방법의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 변형량 측정장치의 일부분을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 제1반사체를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 제2반사체를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정장치(500)는, 도포재(100)와, 제1반사체(200)와, 제2반사체(300) 및 측정부(400)를 포함한다.

도포재(100)는 피측정체(10)의 표면에 도포된다. 여기서, 피측정체(10)는 본 실시예의 변형량 측정장치(500)에 의해 그 변형량이 측정되는 대상물이다. 이 피측정체(10)는 여러 고체 입자가 물과 혼합된 소성상태의 물체이며, 본 실시예에서는 이러한 피측정체(10)로서 소성상태의 콘크리트로 형성되는 공시체가 예시되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 피측정체(10)는 상부가 개구된 용기(20)에 수용된다.

상기와 같은 피측정체(10)에 따르면, 응결, 경화 과정을 거쳐 강성이 발현되기 전에는, 그 구성 재료의 자중과 구성 재료 간의 비중 차이에 의해 고체 입자가 침하되고, 이에 따라 그 표면에 수분이 고이게 된다. 이를 블리딩 현상이라 하며, 이에 따라 피측정체(10) 표면에 고인 수분을 블리딩수라고 한다.

피측정체(10)의 변형량 측정 과정에서, 피측정체(10) 표면에 고인 수분이 증발되면, 측정값에 오차가 발생하게 된다. 도포재(100)는 이러한 수분이 증발되는 것을 방지하도록 피측정체(10) 표면에 도포된다.

이 도포재(100)는 물보다 비중이 작고 물과 혼합되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 도포재(100)의 일례로서 액체 파라핀이 적용될 수 있다.

제1반사체(200)는 도포재(100)에 띄워진다. 이 제1반사체(200)는 후술할 측정부(400)에서 레이저가 발사되면 이 레이저를 다시 반사시키도록 구비된다. 이 제1반사체(200)는 도포재(100) 상에 띄워질 수 있도록 도포재(100)에 비해 상대적으로 작은 비중을 갖는 재질로 형성된다. 이 제1반사체(200)가 형성되는 재질의 일례로서 스티로폼 재질이 적용될 수 있다.

그리고 제1반사체(200)의 표면에는 은박면(210)이 구비될 수 있다. 이 은박면(210)은 측정부(400)에서 제1반사체(200)를 향해 발사된 레이저를 반사시키는 역할을 한다.

또한, 제1반사체(200)는 고정부(220)를 더 구비할 수 있다. 고정부(220)는 그 각 단부가 용기(20) 내부면에 거의 접하도록 구비된다. 이 고정부(220)는 제1반사체(200)가 피측정체(10)의 변형에 따른 상하 이동만 가능하도록 제1반사체(200)의 수평 이동을 억제하는 역할을 한다.

이와 같은 제1반사체(200)는 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값을 산출하는데 필요한 위치정보를 얻기 위하여 구비된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

제2반사체(300)는 피측정체(10) 표면에 배치된다. 이 제2반사체(300)는 제1반사체(200)와 마찬가지로, 측정부(400)에서 레이저가 발사되면 이 레이저를 다시 반사시키도록 구비된다. 이 제2반사체(300)는 그 하부가 도포재(100)에 잠겨진 피 측정체(10)의 표면에 놓이고 상부가 도포재(100) 외부로 노출되도록 구비된다. 이 제2반사체(300)의 일례로서 철망과 같은 구조물이 적용될 수 있다.

그리고 제2반사체(300)의 타측 표면에는 은박면(310)이 구비될 수 있다. 이 은박면(310)은 측정부(400)에서 제2반사체(300)를 향해 발사된 레이저를 반사시키는 역할을 한다.

이와 같은 제2반사체(300)는 피측정체(10)의 겉보기 침하량값을 산출하는데 필요한 위치정보를 얻기 위하여 구비된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

측정부(400)는 제1반사체(200) 및 제2반사체(300) 각각에 레이저를 발사하여 피측정체(10)의 변형량을 측정하며, 거리측정부(410) 및 연산부(420)를 포함한다.

거리측정부(410)는 제1반사체(200) 및 제2반사체(300) 각각에 레이저를 발사하여 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 위치정보를 산출한다. 이 거리측정부(410)는, 제1반사체(200)의 위치정보를 산출하기 위한 제1거리측정부(411)와 제2반사체(300)의 위치정보를 산출하기 위한 제2거리측정부(415)를 별도로 구비한다.

도 5는 도 1에 도시된 제1거리측정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 제1거리측정부(411)는 발신부(412) 및 수신부(413)를 포함한다. 이 중 발신부(412)는 레이저 헤드(미도시)를 구비하며, 이 레이저 헤드를 통해 제1반사체(200)에 형성된 은박면(210)을 향하여 레이저를 발사한다.

그리고 수신부(413)는 제1반사체(200)의 은박면(210)으로부터 반사된 레이저를 수신한다. 이러한 제1수신부(413)는 레이저를 수신하는 다수의 수신 소자(부호 생략)를 구비한다. 여기서, 다수의 수신 소자는 직렬로 서로 연결되도록 구비되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 수신 소자의 일례로서 시모스(CMOS) 소자가 적용되나 이에 한정되는 것은 아니며, 시시디(CCD) 등 다양한 수신 소자가 본 발명의 수신 소자로서 적용될 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 제2거리측정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제2거리측정부(415)는 제1거리측정부(411)와 마찬가지로 발신부(412) 및 수신부(413)를 포함한다. 제2거리측정부(415)에 구비된 발신부(412) 및 수신부(413)는, 각각 제2반사체(300)에 형성된 은박면(310)을 향하여 레이저를 발사하고, 이 은박면(310)으로부터 반사된 레이저를 수신한다.

상기와 같은 제1거리측정부(411) 및 제2거리측정부(415)를 구비하는 거리측정부(410)는, 설정된 시간 간격으로 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 위치정보를 획득하고, 이를 바탕으로 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 초기위치정보 및 변형위치정보를 산출한다.

이하, 거리측정부(410)의 초기위치정보 및 변형위치정보 산출 방법에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 초기상태는 피측정체(10)가 변형되지 않은 최초 측정상태를, 변형상태는 초기상태에서 설정된 시간이 지나 피측정체(10)의 변형이 일어난 측정상태를 지칭하는 것으로 정의한다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 초기상태(t=0)에서 제1거리측정부(411)의 발신부(412)에 의해 레이저가 발사되면, 이 레이저는 제1반사체(200)에 의해 반사 되어 제1거리측정부(411)의 수신부(413)에 구비된 다수의 수신 소자 중 어느 하나(Ⅰ)로 수신되고, 이에 따라 제1거리측정부(411)는 제1위치정보를 획득한다.

설정된 시간이 지난 후, 제1거리측정부(411)의 발신부(412)가 제1반사체(200)를 향해 다시 레이저를 발사하면, 이 레이저는 다시 제1반사체(200)에 의해 반사되어 제1거리측정부(411)의 수신부(413)에 구비된 다수의 수신 소자 중 어느 하나로 수신된다.

설정된 시간이 지나는 동안 피측정체(10)의 변형이 발생하였을 경우, 이와 함께 제1반사체(200)의 위치도 변경되었을 것이므로, 피측정체(10)의 변형상태(t=T)에서 반사된 레이저는, 그 경로가 초기상태(t=0)에서 발사된 레이저보다 길어지거나 짧아지게 된다. 이에 따라, 변형상태(t=T)에서 발사된 레이저는 첫 번째 발사된 레이저를 수신한 수신 소자(Ⅰ)가 아닌 다른 수신 소자(Ⅱ)로 수신되며, 이에 의해 제1거리측정부(411)는 제3위치정보를 획득한다.

이하, 수신부(413)의 위치정보 획득방법에 대하여 설명한다.

본 실시예에 따르면, 수신부(413)에는 상기한 바와 같이 다수의 수신 소자가 직렬로 서로 연결되도록 구비된다. 각각의 수신 소자는 각각 고유의 거리 값을 갖게 되는데, 예를 들어 하나의 수신 소자가 각각 1㎜의 거리 값을 갖는다면, 첫 번째 위치한 수신 소자는 1㎜, 이와 인접하여 두 번째 위치한 수신 소자는 2㎜, 이와 인접하여 세 번째 위치한 수신 소자는 3㎜의 거리 값을 갖게 된다.

만약, 첫 번째 발사된 레이저를 수신한 수신 소자(Ⅰ)가 세 번째 위치한 수신 소자라고 가정하고, 두 번째 발사된 레이저를 수신한 수신 소자(Ⅱ)가 다섯 번 째 위치한 수신 소자라고 가정하면, 제1위치정보 값은 3㎜의 거리 값을 가지며, 제2위치정보 값은 5㎜의 거리 값을 갖게 되는 것이다.

여기서, 각각의 수신 소자가 갖는 거리 값은, 제1반사체(200)의 상하 방향으로의 위치 변경 정도와 레이저의 반사각 변경 정도를 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 당업자라면 이를 충분히 고려하여 적절히 조절할 수 있을 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도 6을 참조하면, 초기상태(t=0)에서 제2거리측정부(415)의 발신부(412)에 의해 발사되고 제2반사체(300)에 의해 반사된 레이저는, 제2거리측정부(415)의 수신부(413)에 구비된 다수의 수신 소자 중 어느 하나(Ⅲ)로 수신되고, 이에 따라 제2거리측정부(415)는 제2위치정보를 획득한다.

설정된 시간이 지난 후, 제2거리측정부(415)의 발신부(412)가 제2반사체(300)를 향해 다시 레이저를 발사하면, 이 레이저는 다시 제2반사체(300)에 의해 반사되어 제2거리측정부(415)의 수신부(413)에 구비된 다수의 수신 소자 중 어느 하나로 수신된다.

설정된 시간이 지나는 동안 피측정체(10)의 변형이 발생하였을 경우, 이와 함께 제2반사체(300)의 위치도 변경되었을 것이므로, 피측정체(10)의 변형상태(t=T)에서 반사된 레이저는, 그 경로가 초기상태(t=0)에서 발사된 레이저보다 길어지거나 짧아지게 된다. 이에 따라, 변형상태(t=T)에서 발사된 레이저는 첫 번째 발사된 레이저를 수신한 수신 소자(Ⅲ)가 아닌 다른 수신 소자(Ⅳ)로 수신되며, 이에 의해 제2거리측정부(415)는 제4위치정보를 획득한다.

여기서, 초기상태(t=0)에서 획득된 제1위치정보 및 제2위치정보는 초기위치정보에 해당되며, 변형상태(t=T)에서 획득된 제3위치정보 및 제4위치정보는 변형위치정보에 해당되는 것으로 정의된다.

상기 제2거리측정부(415)에 구비되는 수신부(413)의 위치정보 획득방법은 제1거리측정부(411)에 구비되는 수신부(413)의 위치정보 획득방법과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

아울러, 본 실시예에서는 거리측정부(410)가 레이저를 이용하여 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 위치정보를 획득하는 것으로 예시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 거리측정부(410)는 초음파를 이용하여 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 위치정보를 획득할 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

한편, 도 1을 참조하면, 연산부(420)는 거리측정부(410)에서 산출된 위치정보를 비교하여 피측정체의 변형량을 산출한다. 이 연산부(420)는 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 초기위치정보 및 변형위치정보를 비교하여 피측정체의 변형량을 산출한다.

이러한 연산부(420)에 의해 산출되는 값은, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값과 피측정체의 겉보기 침하량값 및 이러한 피측정체의 팽창량값과 피측정체의 겉보기 침하량값의 비교에 의해 얻어지는 피측정체의 변형량이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

아울러, 측정부(400)는 저장부(430)를 더 구비할 수 있다. 저장부(430)는 거 리측정부(410)에서 산출된 위치정보를 저장하도록 구비된다. 이 저장부(430)는 거리측정부(410)에서 산출된 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)의 초기위치정보 및 변형위치정보를 LabView^TM 와 같은 계측, 연산 프로그램을 이용하여 각각 저장하고, 이 정보를 필요에 따라 연산부(420)에 제공한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정방법을 개략적으로 보인 구성도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9는 도 8에 도시된 초기위치정보 산출과정을 나타낸 흐름도이며, 도 10은 도 8에 도시된 변형위치정보 산출과정을 나타낸 흐름도이고, 도 11은 도 8에 도시된 피측정체의 변형량 산출과정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정방법에 대하여 상세히 설명하되, 피측정체(10)의 일례로서 콘크리트 구조물을 적용하여 설명한다. 여기서, 초기상태(t=0)의 피측정체(10)는 변형 발생 전 소성상태의 콘크리트이고, 변형상태(t=T)의 피측정체(10)는 수화열에 의한 팽창 및 자중에 의한 침하가 발생된 소성상태의 콘크리트인 것으로 정의된다.

도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같은 변형량 측정방법(S100)에 따르면, 먼저 초기상태(t=0)의 피측정체(10) 표면에 도포재(100)를 도포한다(S110). 도포재(100)는 피측정체(10)의 표면에 도포된다.

피측정체(10)는, 시간이 경과됨에 따라 구성 재료의 자중과 구성 재료 간의 비중 차이에 의해 고체 입자가 침하하여 그 표면에 수분(W)이 고이게 된다. 본 실시예에서는 도포재(100)를 이용하여 이러한 수분(W)의 증발을 방지함으로써, 좀 더 정확한 측정값을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

그런 다음, 제1반사체(200)를 도포재(100)에 띄워준다(S120). 이때 제1반사체(200)가 수평 이동하지 않도록, 고정부(220)는 용기(20) 내부면에 거의 접하도록 구비된다.

그리고 초기상태(t=0)의 피측정체(10) 표면에 제2반사체(300)를 배치한다(S130). 이 제2반사체(300)는 그 하부가 도포재(100)에 잠겨진 피측정체(10)의 표면에 놓이며 상부가 도포재(100) 외부로 노출되는 것이 바람직하다.

여기서, 제1반사체(200)를 도포재(100)에 띄워주는 단계(S120)와 피측정체(10) 표면에 제2반사체(300)를 배치하는 단계(S130)는, 반드시 상술한 순서대로 실시되어야 하는 것은 아니며, 그 순서가 바뀌어 실시되어도 무방하다.

그런 다음, 변형 전 초기상태(t=0) 피측정체(10) 상의 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)에 레이저를 발사하여 초기위치정보를 산출한다(S140). 즉, 제1반사체(200)에 레이저를 발사하여 제1위치정보(d)를 산출하고(S142), 제2반사체(300)에 레이저를 발사하여 제2위치정보(b)를 산출함으로써(S144), 이 제1위치정보(d)와 제2위치정보(b)를 포함하는 초기위치정보를 산출한다.

여기서, 제1위치정보(d)를 산출하는 단계(S142)와 제2위치정보(b)를 산출하는 단계(S144)는, 반드시 상술한 순서대로 실시되어야 하는 것은 아니며, 그 순서가 바뀌어 실시되거나 동시에 실시되어도 무방하다.

그리고 변형상태(t=T)에서 제1반사체(200) 및 제2반사체(300)에 레이저를 발사하여 변형위치정보를 산출한다(S150). 즉, 변형상태(t=T)에서 그 위치가 변경된 제1반사체(200)에 레이저를 발사하여 제3위치정보(e)를 산출하고(S152), 변형상태(t=T)에서 그 위치가 변경된 제2반사체(300)에 레이저를 발사하여 제4위치정보(a)를 산출함으로써(S154), 이 제3위치정보(e)와 제4위치정보(a)를 포함하는 변형위치정보를 산출한다.

여기서, 제3위치정보(e)를 산출하는 단계(S152)와 제4위치정보(a)를 산출하는 단계(S154)는, 초기위치정보를 산출하는 단계(S140)에서와 마찬가지로, 반드시 상술한 순서대로 실시되어야 하는 것은 아니며, 그 순서가 바뀌어 실시되거나 동시에 실시되어도 무방하다.

그런 다음, 초기위치정보와 변형위치정보를 비교하여 피측정체의 변형량(C)을 산출한다(S160). 이를 좀 더 구체적으로 설명하면,

먼저, 제1위치정보(d)와 제3위치정보(e) 값을 비교하여 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A)을 산출하고(S162), 제2위치정보(b)와 제4위치정보(a) 값을 비교하여 피측정체의 겉보기 침하량값(B)을 산출한다(S164).

변형상태(t=T)의 피측정체(10)는 응결, 경화 과정 전에 자중에 의해 침하되는 동시에 수화열에 의해 팽창하게 된다. 이에 따라, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A)은 제1반사체(200)가 상승한 거리의 값이 되고, 피측정체의 겉보기 침하량값(B)은 제2반사체(300)가 하강한 거리의 값이 된다.

다시 말해, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A)은, 수학식 1에 나타난 바 와 같이, 제1위치정보(d)와 제3위치정보(e) 값의 차이를 구하여 산출되고, 피측정체의 겉보기 침하량값(B)은, 수학식 2에 나타난 바와 같이, 제2위치정보(b)와 제3위치정보(a) 값의 차이를 구하여 산출된다.

A = e - d

B = b - a

한편, 피측정체의 변형량(C)은 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A)과 피측정체의 겉보기 침하량값(B)의 합이 된다. 실제 피측정체(10)는 피측정체의 겉보기 침하량값(B)보다 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A)만큼 더 침하되었을 것이므로, 피측정체의 변형량(C)은, 수학식 3에 나타난 바와 같이, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A)과 피측정체의 겉보기 침하량값(B)을 더하여 줌으로써 산출할 수 있다.

C = B + A = (e - d) + (b - a) = c - a

여기서, 미설명된 부호 c는 수분(W)의 위치정보를 나타낸다.

이러한 연산은 측정부(400; 도 1 참조)의 연산부(420; 도 1 참조)에 의해 수행될 수도 있고, 측정자가 직접 수행할 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 실시예의 변형량 측정장치 및 그 측정방법에 따르면, 소성상태 콘크리트와 같은 피측정체의 변형 중에서 피측정체의 자중에 의한 침하 량, 즉 피측정체의 변형량(C)뿐 아니라, 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값(A), 피측정체의 겉보기 침하량(B) 등 피측정체의 변형과 관련된 다양한 항목들을 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예의 변형량 측정장치 및 그 측정방법은, 자동화된 기법을 이용함으로써 측정작업이 간편할 뿐 아니라, 블리딩수의 증발, 공시체의 진동 등에 의한 오차 발생을 억제함으로써 신뢰성 있는 측정값을 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 변형량 측정장치의 일부분을 나타낸 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 제1반사체를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 제2반사체를 나타낸 도면이다.

도 5는 도 1에 도시된 제1거리측정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 도 1에 도시된 제2거리측정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정방법을 개략적으로 보인 구성도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형량 측정방법을 나타낸 흐름도이다.

도 9는 도 8에 도시된 초기위치정보 산출과정을 나타낸 흐름도이다.

도 10은 도 8에 도시된 변형위치정보 산출과정을 나타낸 흐름도이다.

도 11은 도 8에 도시된 피측정체의 변형량 산출과정을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 도포재 200 : 제1반사체

210,310 : 은박면 220 : 고정부

300 : 제2반사체 400 : 측정부

410 : 거리측정부 411 : 제1거리측정부

412 : 발신부 413 : 수신부

415 : 제2거리측정부 420 : 연산부

430 : 저장부

Claims (13)

1. 피측정체 표면에 도포되는 도포재;

   상기 도포재에 띄워지는 제1반사체;

   상기 피측정체 표면에 배치되어 상기 도포재 외부로 노출되는 제2반사체; 및

   상기 제1반사체 및 상기 제2반사체 각각에 레이저를 발사하여 피측정체의 변형량을 측정하는 측정부를 포함하는 변형량 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,

   상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체의 위치정보를 획득하는 거리측정부; 및

   상기 거리측정부에서 산출된 위치정보를 비교하여 상기 피측정체의 변형량을 산출하는 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 거리측정부는, 설정된 시간 간격으로 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체의 초기위치정보 및 변형위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 측정부는, 상기 거리측정부에서 산출된 위치정보를 저장하는 저장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 거리측정부는,

   상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하는 발신부; 및

   상기 제1반사체 및 상기 제2반사체로부터 반사된 레이저를 수신하여 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체의 위치정보를 생성하는 수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 수신부는, 레이저를 수신하는 다수의 수신 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 도포재는, 액체 파라핀인 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1반사체는, 표면에 은박면이 구비된 스티로폼 재질인 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제1반사체의 수평 이동을 구속하는 고정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 제2반사체는, 표면에 은박면이 구비된 철망인 것을 특징으로 하는 변형량 측정장치.
11. 피측정체의 수분 증발을 방지하도록 피측정체 표면에 도포재를 도포하는 단계;

    상기 도포재 표면에 제1반사체를 띄우는 단계;

    제2반사체가 상기 도포재 외부로 노출되도록 상기 피측정체 표면에 상기 제2반사체를 배치하는 단계;

    변형 전 피측정체 상의 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 초기위치정보를 산출하는 단계;

    변형 후 피측정체 상의 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 변형위치정보를 산출하는 단계; 및

    상기 초기위치정보와 상기 변형위치정보를 비교하여 피측정체의 변형량을 산출하는 단계를 포함하는 변형량 측정방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 초기위치정보를 산출하는 단계는, 상기 제1반사체에 레이저를 발사하여 제1위치정보를 산출하는 단계 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 제2위치정보를 산출하는 단계를 포함하며;

    상기 변형위치정보를 산출하는 단계는, 상기 제1반사체에 레이저를 발사하여 제3위치정보를 산출하는 단계 및 상기 제2반사체에 레이저를 발사하여 제4위치정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 피측정체의 변형량을 산출하는 단계는,

    상기 제1위치정보와 상기 제3위치정보 값을 비교하여 수화열에 의한 피측정체의 팽창량값을 산출하는 단계;

    상기 제2위치정보와 상기 제4위치정보 값을 비교하여 피측정체의 겉보기 침하량값을 산출하는 단계; 및

    수화열에 의한 피측정체의 팽창량값 및 피측정체의 겉보기 침하량값을 비교하여 피측정체의 변형량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형량 측정방법.

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