KR100972563B1 - 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법 - Google Patents

유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100972563B1
KR100972563B1 KR1020090075029A KR20090075029A KR100972563B1 KR 100972563 B1 KR100972563 B1 KR 100972563B1 KR 1020090075029 A KR1020090075029 A KR 1020090075029A KR 20090075029 A KR20090075029 A KR 20090075029A KR 100972563 B1 KR100972563 B1 KR 100972563B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
electromagnetic wave
bridge slab
dielectric constant
bridge
Prior art date
Application number
KR1020090075029A
Other languages
English (en)
Inventor
서진원
이지영
김성환
박찬민
박창호
이병주
신재인
Original Assignee
한국도로공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국도로공사 filed Critical 한국도로공사
Priority to KR1020090075029A priority Critical patent/KR100972563B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100972563B1 publication Critical patent/KR100972563B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/12—Grating or flooring for bridges; Fastening railway sleepers or tracks to bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/80—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating mechanical hardness, e.g. by investigating saturation or remanence of ferromagnetic material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383—Concrete or cement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

본 발명에 의하면, 아스팔트와 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 장치에 있어서, 전자기파를 발생시키기 위한 전자기파 발생부(10), 전자기파 발생부(10)로부터 발생된 전자기파를 콘크리트 구조물(200)로 방사시키기 위한 전송 안테나(12), 전송 안테나(12)로부터 방사된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)에 의하여 반사와 투과의 과정을 거쳐 반사된 전자기파를 수신하기 위한 수신 안테나(14), 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭 강도의 값에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보 상태를 파악하기 위한 데이터를 추출하기 위한 데이터 연산부(22), 데이터 연산부(22)로부터 출력된 데이터에 대하여 교량 슬래브의 열화여부를 비교판단하기 위한 비교 데이터가 저장된 데이터 저장부(24), 및 데이터 저장부(24)에 저장된 데이터와 데이터 연산부(22)의 데이터를 비교하여 콘크리트 구조물(200) 내의 열화 상태를 판별하기 위한 제어부(42)를 포함하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치가 제공된다.
열화, 전자기파, 유전율

Description

유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법{Determinating device for condition of a bridge deck using dielectric constant and the method thereof}
본 발명은 철근 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브에 있어서 전자기파를 이용하여 교량의 슬래브를 이루는 각 매질의 유전율값을 검출함으로써 교량 구조물을 이루는 각 매질이 정상적인 경우의 유전율 값과 대비하여 교량 구조물의 이상 유무를 판단할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
도로상에 건설되는 교량은 일반적으로 교각 위에 철근 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브와 교량 슬래브 위에 아스팔트 포장으로 이루어진다.
교각 위에 놓여진 콘크리트 슬래브는 차량의 하중의 집중에 따른 피로의 증가, 다양한 온도 변화와 같은 기후 변화, 및 여러 혹독한 환경 조건 등으로 인하여 교량의 주요부재 중에서 가장 손상이 많이 발생되며, 그에 따라 상대적으로 유지 보수에 대한 검사가 훨씬 필요한 부분이다.
더욱이 교량의 콘크리트 슬래브와 그 위에 포장된 아스팔트는 외부 환경에 직접 노출되어 있기 때문에 초기의 작은 크랙과 같은 손상이 발생되더라도 이 공간으로 침투된 수분의 응결에 따른 콘크리트 구조물의 열화가 급격히 진행되며, 또한 제설염화물 등의 침투에 따른 철근 구조물의 부식을 초래하는 문제점이 있다.
따라서 이러한 열화를 초기에 방지하기 위하여 콘크리트 슬래브의 상태를 평가하기 위한 방법들이 여러 각도에서 제시되고 있다.
그 중에는 육안으로 점검하는 육안 점검법, 표본 점검을 위하여 코어를 채취하여 분석하는 코어채취법, 부식부위의 전위를 측정하는 부식전위시험법 등이 있으나, 이러한 방법들은 노동집약적이고 교통통제를 요하기 때문에 교통 체증을 유발하며, 더욱이 특정 부위를 선정하여 평가하기 때문에 교량 슬래브면의 전체적인 평가를 할 수 없는 문제점이 있다.
또한 종래 교량 슬래브의 상태를 평가는 방법들은 평가 및 판단 시간이 많이 소요되며, 노동집약에 따른 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 효율적으로 교량 슬래브면 전체에 대하여 빠른 시간 내에 정확하게 교량 슬래브면의 상태를 파악할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 교량 내부의 다양한 조건에 관계없이 정확히 교량 슬래브 내부의 열화 여부를 판단할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 주위의 기후 환경에 관계없이 교량 슬래브 내부의 열화 여부를 판단할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 아스팔트와 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 장치에 있어서, 전자기파를 발생시키기 위한 전자기파 발생부(10), 전자기파 발생부(10)로부터 발생된 전자기파를 콘크리트 구조물(200)로 방사시키기 위한 전송 안테나(12), 전송 안테나(12)로부터 방사된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)에 의하여 반사와 투과의 과정을 거쳐 반사된 전자기파를 수신하기 위한 수신 안테나(14), 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭 강도의 값에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보 상태를 파악하기 위한 데이터를 추출하기 위한 데이터 연산부(22), 데이터 연산부(22)로부터 출력된 데이터에 대하 여 교량 슬래브의 열화여부를 비교판단하기 위한 비교 데이터가 저장된 데이터 저장부(24), 및 데이터 저장부(24)에 저장된 데이터와 데이터 연산부(22)의 데이터를 비교하여 콘크리트 구조물(200) 내의 열화 상태를 판별하기 위한 제어부(42)를 포함하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치가 제공된다.
여기서, 상기 데이터 연산부(22)에 의하여 추출된 데이터는 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 세기에 의하여 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 데이터 연산부(22)에 의하여 추출된 데이터는 교량 슬래브의 유전율인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유전율 값중 교량 슬래브의 일부를 이루는 아스팔트(210)의 유전율은
Figure 112009049672887-pat00001
가 공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서 반사된 전자기파의 세기이며,
Figure 112009049672887-pat00002
가 입사된 전자기파의 세기로서 평평한 강판에서의 전자기파의 반사된 전자기파의 세기일 때,
Figure 112009049672887-pat00003
로 주어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유전율 값중 교량 슬래브의 일부를 이루는 콘크리트의 유전율은, 아스팔트와 콘크리트 경계면에서의 반사된 전자기파의 세기를
Figure 112009049672887-pat00004
라 할 때,
Figure 112009049672887-pat00005
로 주어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(42)는 상기 콘크리트의 유전율
Figure 112009049672887-pat00006
가 12보다 클 경우 교량 슬래브가 열화된 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(42)는 상기 콘크리트의 유전율
Figure 112009049672887-pat00007
가 6보다 작을 경우 교 량 슬래브가 열화된 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(42)는 콘크리트로부터 반사된전자기파의 감쇄
Figure 112009049672887-pat00008
가 -26dB 이하일 경우 교량 슬래브가 열화된 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(42)는 교량의 슬래브를 이루는 교면이 젖은 상태인지 여부를 판단하여 젖지 않은 상태일 때 교량의 열화여부를 판단하기 시작하는 것이 바람직하다.
또한, 아스팔트(210)의 두께
Figure 112009049672887-pat00009
는,
Figure 112009049672887-pat00010
가 아스팔트의 정점 A와 콘크리트의 정점 C간의 시간차(ns)이며 진공중의 전자기파의 속도가
Figure 112009049672887-pat00011
일 때,
Figure 112009049672887-pat00012
로 주어지는 것이 바람직하다.
또한, 콘크리트의 상부 피복두께
Figure 112009049672887-pat00013
는,
Figure 112009049672887-pat00014
가 아스팔트의 정점 C와 콘크리트의 정점 D간의 시간차(ns)이며 진공중의 전자기파의 전달속도가
Figure 112009049672887-pat00015
일 때,
Figure 112009049672887-pat00016
로 주어지는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(42)는 상기 두께가 데이터 저장부(24)에 저장된 비교 두께에 대하여 표준 편차 이상을 벗어나는 값을 가질 경우 교량 슬래브가 열화되었다고 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 데이터 저장부(24)는 교량 슬래브의 시공 완료시의 각 부위별로 측정되는 유전율 데이터가 위치와 함께 저장되어 나중에 교량 슬래브의 열화여부를 판단하기 위한 유전율 데이터 획득시 비교 데이터로 이용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(42)는 상기 데이터 저장부(24)의 비교 데이터에 대하여 나 중에 교량 슬래브의 열화여부를 판단하기 위한 유전율 데이터의 비교시 평균과 표준 편차값에 대하여 소정의 값 범위를 벗어난 경우 교량 슬래브가 열화된 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소정의 값은 3.0 이내인 것이 바람직하다.
또한, 온습도를 측정하기 위한 온습도계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 데이터 저장부(24)는 교량 시공 완료시의 제1 온습도 데이터를 저장하며, 상기 제어부(42)는 상기 제1 온습도 데이터에 대하여 나중에 교량 슬래브의 열화여부 판단시의 제2 온습도와 비교하여 온습도의 편차에 비례하여 교량 슬래브의 열화여부를 판단하기 위한 상기 표준 편차 범위를 증감시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 일면에 의하면, 아스팔트와 콘크리트로 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화 여부를 판단하는 방법에 있어서, 교량 슬래브로 전자기파를 방사하는 제1 단계, 교량 슬래브로부터 반사 및/또는 투과/반사된 전자기파를 수신하는 제2 단계, 상기 수신된 전자기파의 세기에 의하여 유전율을 추출하는 제3 단계, 상기 추출된 유전율이 양호한 교량 슬래브일 때의 유전율과 비교하는 제4 단계, 및 상기 추출된 유전율의 값이 비교하기 위한 유전율의 값에 대하여 편차를 가지는 경우 그 지점에서 교량 슬래브의 열화가 발생되었다고 판단하는 제5 단계를 포함하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 방법이 제공된다.
여기서, 상기 유전율은 콘크리트 내의 유전율이며, 그 값이 12 이상인 경우 열화로 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유전율은 콘크리트 내의 유전율이며, 그 값이 6 이하인 경우 열화로 판단하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 반사된 전자기파의 유전율을 교량 슬래브가 가지는 고유의 유전율과 비교함으로써 보다 정확히 교량의 열화 여부를 판단할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치의 개략적인 블록도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치가 탑재된 차량의 이동에 따른 콘크리트 구조물의 데이터 스캔 과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치의 전송 안테나로부터 방사된 전자기파가 교량에 이용되는 콘크리트 구조물(200)의 각 물질의 경계면으로부터 반사되는 각 반사파를 나타낸 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치(100)에 의하면, 콘크리트 구조물(200)의 일정 깊이를 투과할 수 있는 전자기파를 발생시키기 위한 전자기파 발생 부(10), 전자기파 발생부(10)로부터 발생된 전자기파를 콘크리트 구조물(200)로 방사시키기 위한 전송 안테나(12), 전송 안테나(12)로부터 방사된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)에 의하여 반사와 투과의 과정을 거쳐 반사된 전자기파를 수신하기 위한 수신 안테나(14), 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭 강도의 값에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보 상태를 파악하기 위한 데이터를 추출하기 위한 데이터 연산부(22), 데이터 연산부(22)로부터 출력된 데이터에 대하여 비교하기 위한 비교 데이터가 저장된 데이터 저장부(24), 데이터 저장부(24)로 비교 데이터를 입력하고 제반 기능을 입력하기 위한 입력부(32), 데이터 저장부(24)에 저장된 데이터와 데이터 연산부(22)의 데이터를 비교하여 콘크리트 구조물(200) 내의 결함 상태를 판별하며 각 구성부를 제어하기 위한 제어부(42), 및 제어부(42)에 의하여 판별된 콘크리트 구조물(200) 내의 결함 상태를 출력하기 위한 출력부(52)로 이루어진다.
한편, 전송 안테나(12)는 차량에 탑재되어 아스팔트(210)와 철근(224) 골조의 콘크리트(220)로 이루어진 콘크리트 구조물(200)로 전자기파가 방사될 수 있는 방향으로 향하게 설치된다.
수신 안테나(14)는 전송 안테나(12)와 병행하여 설치되거나 전송 안테나(12)에 있어서 수신 안테나(14)의 기능을 가질 수 있는 겸용 안테나이어도 좋다.
데이터 연산부(22)는 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보상태를 추출하기 위한 연산부로서 이하와 같은 연산과정을 거친다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전송 안테나(12)로부터 교량을 이루는 콘크리트 구조물(200)로부터의 반사는 반사와 투과의 법칙을 이용하면 다음과 같다.
Figure 112009049672887-pat00017
여기서,
Figure 112009049672887-pat00018
공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서의 반사된 전자기파의 세기,
Figure 112009049672887-pat00019
입사된 전자기파의 세기로서 평평한 강판에서의 반사된 전자기파의 세기,
Figure 112009049672887-pat00020
아스팔트(210)와 콘크리트의 경계면에서의 반사된 전자기파의 세기,
Figure 112009049672887-pat00021
아스팔트(210)와 콘크리트의 경계면에서의 반사된 전자기파의 세기,
Figure 112009049672887-pat00022
공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서의 반사계수,
Figure 112009049672887-pat00023
공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서의 반사계수,
Figure 112009049672887-pat00024
Figure 112009049672887-pat00025
아스팔트(210)와 콘크리트의 경계면에서의 반사계수,
Figure 112009049672887-pat00026
Figure 112009049672887-pat00027
아스팔트(210)와 콘크리트의 경계면에서의 전달계수,
Figure 112009049672887-pat00028
원형철근으로부터의 반사계수이다.
따라서 윗 수식으로부터 아스팔트(210에 대한 유전율
Figure 112009049672887-pat00029
은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112009049672887-pat00030
마찬가지로 아스팔트와 콘크리트 경계면에서의 반사
Figure 112009049672887-pat00031
를 이용하면 콘크리트의 유전율은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112009049672887-pat00032
한편, 위의 수식과 관련하여 매질 내에서 전자기파의 전파속도를 이용하여 아스팔트(210)의 포장 두께 및 상부 철근의 피복 두께를 계산할 수 있다.
즉, 진공에서의 전자기파의 속도
Figure 112009049672887-pat00033
는 0.3m/ns이며, 깊이는 전자기파가 이동한 총 거리의 절반이므로 아스팔트(210)의 두께
Figure 112009049672887-pat00034
와 콘크리트의 상부 피복두께
Figure 112009049672887-pat00035
는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112009049672887-pat00036
Figure 112009049672887-pat00037
여기서,
Figure 112009049672887-pat00038
정점 A와 C간의 시간차(ns),
Figure 112009049672887-pat00039
정점 C와 D간의 시간차(ns)이다.
이와 같이 전자기파의 반사파의 세기와 전달속도에 의하여 아스팔트의 포장 두께, 상부철근의 피복 두께, 슬래브의 두께 및 콘크리트의 상대유전율을 측정할 수 있다.
제어부(42)는 아스팔트의 두께와 상부철근의 피복 두께의 값에 의하여 데이터 저장부(24)에 저장된 아스팔트의 두께와 상부철근의 피복 두께를 비교하여 표준 편차 이상의 값이 주어질 경우 교량의 열화로 판단한다.
한편, 교량에 이용되는 매질의 고유 유전율 값과 전자기파의 전파속도는 아래의 표와 같은 데이터를 가지며, 이러한 데이터는 데이터 저장부(24)에 저장되어 있다.
매질 상대유전율 전자파속도(ns)
공기 1 0.30
물(담수) 81 0.03
아스팔트 3~5 0.12
콘크리트 6~12 0.10
위의 표에서 보듯이 콘크리트 구조물(200)과 아스팔트(210)로 이루어진 교량의 경우 각층에 따라 유전율은 3 내지 12의 범위로 이루어진 값을 가지는 것을 알 수 있다.
그러나 교량의 콘크리트 슬래브의 경우 차량의 하중 등으로 인하여 콘크리트가 열화되면 교면의 포장으로부터 우수가 유입하게 됨에 따라 유전율이 커지게 된다. 이에 따라 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파에 의하여 연산된 유전율이 정상 조건하의 콘크리트 구조물(200)과 아스팔트(210)의 유전율 값보다 상대적으로 클 경우 그 영역에서 우수 등의 침투가 발생되었음을 판단할 수 있으며, 교량 슬래브의 열화가 있음을 판단할 수 있게 된다.
또한, 수신 안테나(14)에 의하여 수신된 전자기파에 대하여 데이터 연산부(22)에 의하여 연산된 유전율이 데이터 저장부(24)에 의하여 저장된 비교 데이터인 비교 유전율보다 상대적으로 낮을 경우, 그 지역에서는 교량 슬래브의 열화로 인하여 공극이 발생되었다고 판단할 수 있다. 즉, 교량 슬래브의 크랙 등으로 인하여 공극이 발생되면 그 공극에 존재하는 공기 층으로 인하여 매우 낮은 유전율을 가지기 때문에 열화가 발생되었다고 판단할 수 있다.
이러한 열화의 판단 기준에 대하여 실험적 데이터를 기준으로 보다 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 탑재한 차량을 이용하여 교량 J교에 대한 콘크리트 슬래브의 유전율 조사결과는 아래의 표와 같다.
경간 평균 표준편차 경간 평균 표준편차 전체
1 12.84 3.69 7 12.91 4.85 13.14
(4.90)
2 14.50 4.88 8 13.14 3.73
3 12.96 6.74 9 13.16 5.68
4 15.73 5.71 10 10.71 2.79
5 14.67 4.58 11 11.52 2.99
6 13.48 5.57 12 12.06 3.66
위의 표에 나타난 바와 같이, 전체 평균 13.14, 표준편차는 4.90으로 나타나며, 교면 포장의 물성 실험 조사 결과 기손상 되었거나 손상이 우려되는 경간은 유전율의 기준값이 되는 유전율 12이상의 평균치를 나타내고 있으며, 표준편차 또한 상당히 큰 것으로 나타났다. 경간별로 살펴보면, 10경간과 11경간을 제외한 모든 경간의 평균값이 12이상으로 나타나 대부분의 콘크리트가 건전하지 않은 상태인 것으로 실제 나타났다.
한편, 수신 안테나(14)로부터 철근에서 수신된전자기파의 감쇄가 -26dB 이하일 경우 콘크리트 구조물(200) 내에 겨울철 응결 방지를 위한 제설염화물 성분이 축적된 것으로 나타났다. 즉, 제설염화물은 전해질의 물질로서 전자기파의 에너지가 전해질 물질 내로 흡수되기 때문에 반사되어 수신 안테나(14)로 수신되는 전자기파의 세기가 매우 약해지기 때문이다. 제어부(42)는 이와 같이 수신 안테나(14)로부터 수신된전자기파의 감쇄가 -26dB이하로 입력된 데이터에 대하여 제설염화물의 전해질이 그 공간 내에서 축적되었음을 판단하게 된다.
한편, 교면이 젖은 상태일 경우 교면 상의 수분 함량 증가로 인하여 유전율 의 상당한 증가가 발생되며, 그에 따른 전체적인 데이터의 에러를 가지기 때문에 제어부(42)는 교면이 젖은 상태일 때 그 기능을 정지하게 한다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치는 각 매질의 기준이 되는 유전율의 값과의 비교에 의하여 교량 슬래브의 열화를 판단하였으나, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치에 의하면, 현재의 교량 슬래브 조건에 따른 기준 유전율 값과의 비교에 의하여 교량 슬래브의 열화를 판단한다.
이하, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 교량의 슬래브가 시공된 후 수신 안테나(14)에 의하여 교량 전체 슬래브에 대한 유전율 데이터를 각 위치에 대응하여 데이터 저장부(24)에 저장한다.
여기서, 유전율 측정 위치의 데이터는 GPS 시스템/ 또는 거리측정기(미도시)를 이용하여 유전율 측정 데이터와 함께 데이터 저장부(24)에 저장되는 것이 바람직하다.
이 때 측정시의 온습도도 온습도계(미도시)에 의하여 측정되며, 온습도의 데이터도 데이터 저장부(24)에 저장되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치는 나중에 교량 슬래브의 열화상태를 파악하기 위하여 전자기파의 세기에 따른 유전율 등을 연산할 때 교량의 시공시의 유전율 데이터와 비교하여 유전율의 변화가 전체적인 평균값과의 변화보다 크거나 작을 경우, 보다 바람직하게는 +/- 3.0 이상 차이가 날 경우 그 부분에서 열화가 나타났다고 제어부(42)는 판단하게 된다. 여기서, 교량 슬래브의 열화상태를 파악하기 위하여 전자기파의 세기에 따른 유전율 등을 연산할 때 교량의 시공시의 유전율 데이터와 비교하여 유전율의 변화가 전체적인 평균값과의 변화와의 비교는 온습도의 변화에 연동하여 편차 범위를 증감하는 것이 바람직하다. 즉, 교량 시공시의 온습도와 열화상태 파악시의 온습도 변화가 크면 클 수로 유전율 변화의 전체적인 평균값과의 변화에 대한 열화 판단의 기준값도 커지는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치에 의하면, 보다 정확히 교량의 열화상태를 파악할 수 있다.
10 : 전자기파 발생부
12: 전송 안테나
14: 수신 안테나
22 : 데이터 연산부
24 : 데이터 저장

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 아스팔트와 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 장치에 있어서,
    전자기파를 발생시키기 위한 전자기파 발생부(10),
    전자기파 발생부(10)로부터 발생된 전자기파를 콘크리트 구조물(200)로 방사시키기 위한 전송 안테나(12),
    전송 안테나(12)로부터 방사된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)에 의하여 반사와 투과의 과정을 거쳐 반사된 전자기파를 수신하기 위한 수신 안테나(14),
    수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭 강도의 값에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보 상태를 파악하기 위한 데이터를 추출하기 위한 데이터 연산부(22),
    데이터 연산부(22)로부터 출력된 데이터에 대하여 교량 슬래브의 열화여부를 비교판단하기 위한 비교 데이터가 저장된 데이터 저장부(24), 및
    데이터 저장부(24)에 저장된 데이터와 데이터 연산부(22)의 데이터를 비교하여 콘크리트 구조물(200) 내의 열화 상태를 판별하기 위한 제어부(42)를 포함하며,
    상기 데이터 연산부(22)에 의하여 추출된 데이터는 수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 세기에 의하여 결정되며,
    상기 데이터 연산부(22)에 의하여 추출된 데이터는 교량 슬래브의 유전율이며,
    상기 유전율 값 중 교량 슬래브의 일부를 이루는 아스팔트(210)의 유전율은
    Figure 112010010061665-pat00059
    가 공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서의 반사된 전자기파의 세기이며,
    Figure 112010010061665-pat00060
    가 입사된 전자기파의 세기로서 평평한 강판에서의 전자기파의 반사된 전자기파의 세기일 때,
    Figure 112010010061665-pat00061
    로 주어지며,
    상기 유전율 값 중 교량 슬래브의 일부를 이루는 콘크리트의 유전율은, 아스팔트와 콘크리트 경계면에서의 반사된 전자기파의 세기를
    Figure 112010010061665-pat00062
    라 할 때,
    Figure 112010010061665-pat00063
    로 주어지며,
    상기 제어부(42)는 상기 콘크리트의 유전율
    Figure 112010010061665-pat00064
    가 6보다 작을 경우 교량 슬래브가 열화된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부(42)는 콘크리트로부터 반사된 전자기파의 감쇄
    Figure 112010010061665-pat00065
    가 -26dB 이하일 경우 교량 슬래브가 열화된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 아스팔트와 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 장치에 있어서,
    전자기파를 발생시키기 위한 전자기파 발생부(10),
    전자기파 발생부(10)로부터 발생된 전자기파를 콘크리트 구조물(200)로 방사시키기 위한 전송 안테나(12),
    전송 안테나(12)로부터 방사된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)에 의하여 반사와 투과의 과정을 거쳐 반사된 전자기파를 수신하기 위한 수신 안테나(14),
    수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭 강도의 값에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보 상태를 파악하기 위한 데이터를 추출하기 위한 데이터 연산부(22),
    데이터 연산부(22)로부터 출력된 데이터에 대하여 교량 슬래브의 열화여부를 비교판단하기 위한 비교 데이터가 저장된 데이터 저장부(24), 및
    데이터 저장부(24)에 저장된 데이터와 데이터 연산부(22)의 데이터를 비교하여 콘크리트 구조물(200) 내의 열화 상태를 판별하기 위한 제어부(42)를 포함하며,
    상기 데이터 저장부(24)는 교량 슬래브의 시공 완료시의 각 부위별로 측정되는 유전율 데이터가 함께 저장되어 나중에 교량 슬래브의 열하여부를 판단하기 위한 유전율 데이터 획득시 비교 데이터로 이용되며,
    상기 제어부(42)는 상기 데이터 저장부(24)의 비교 데이터에 대하여 교량 슬래브의 열화여부를 판단하기 위한 유전율 데이터의 비교시 평균 표준 편차에 대하여 소정의 값 범위를 벗어난 경우 교량 슬래브가 열화된 것으로 판단하되,
    상기 소정의 값은 3.0 이내인 것을 특징으로 하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치.
  16. 아스팔트와 콘크리트 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 장치에 있어서,
    전자기파를 발생시키기 위한 전자기파 발생부(10),
    전자기파 발생부(10)로부터 발생된 전자기파를 콘크리트 구조물(200)로 방사시키기 위한 전송 안테나(12),
    전송 안테나(12)로부터 방사된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)에 의하여 반사와 투과의 과정을 거쳐 반사된 전자기파를 수신하기 위한 수신 안테나(14),
    수신 안테나(14)로부터 수신된 전자기파의 진폭 강도의 값에 의하여 콘크리트 구조물(200) 내의 정보 상태를 파악하기 위한 데이터를 추출하기 위한 데이터 연산부(22),
    데이터 연산부(22)로부터 출력된 데이터에 대하여 교량 슬래브의 열화여부를 비교판단하기 위한 비교 데이터가 저장된 데이터 저장부(24), 및
    데이터 저장부(24)에 저장된 데이터와 데이터 연산부(22)의 데이터를 비교하여 콘크리트 구조물(200) 내의 열화 상태를 판별하기 위한 제어부(42)를 포함하며,
    상기 데이터 저장부(24)는 교량 슬래브의 시공 완료시의 각 부위별로 측정되는 유전율 데이터가 함께 저장되어 나중에 교량 슬래브의 열하여부를 판단하기 위한 유전율 데이터 획득시 비교 데이터로 이용되며,
    온습도를 측정하기 위한 온습도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 데이터 저장부(24)는 교량 시공 완료시의 제1 온습도 데이터를 저장하며, 상기 제어부(42)는 상기 제1 온습도 데이터에 대하여 나중에 교량 슬래브의 열화여부 판단시의 제2 온습도와 비교하여 온습도의 편차에 비례하여 교량 슬래브의 열화여부를 판단하기 위한 상기 표준 편차 범위를 증감시키는 것을 특징으로 하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 아스팔트와 콘크리트로 구조물로 이루어진 교량 슬래브의 열화 여부를 판단하는 방법에 있어서,
    교량 슬래브로 전자기파를 방사하는 제1 단계;
    교량 슬래브로부터 반사 및/또는 투과/반사된 전자기파를 수신하는 제2 단계;
    상기 수신된 전자기파의 세기에 의하여 유전율을 추출하는 제3 단계;
    상기 추출된 유전율이 양호한 교량 슬래브일 때의 유전율과 비교하는 제4 단계; 및
    상기 추출된 유전율의 값이 비교하기 위한 유전율의 값에 대하여 편차를 가지는 경우 그 지점에서 교량 슬래브의 열화가 발생되었다고 판단하는 제5 단계를 포함하며,
    상기 유전율은 콘크리트 내의 유전율이며, 그 값이 6 이하인 경우 열화로 판단하는 것을 특징으로 하는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 방법.
KR1020090075029A 2009-08-14 2009-08-14 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법 KR100972563B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090075029A KR100972563B1 (ko) 2009-08-14 2009-08-14 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090075029A KR100972563B1 (ko) 2009-08-14 2009-08-14 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100972563B1 true KR100972563B1 (ko) 2010-07-28

Family

ID=42646056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090075029A KR100972563B1 (ko) 2009-08-14 2009-08-14 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100972563B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101114697B1 (ko) 2011-09-27 2012-02-27 한국도로공사 환경적 요소에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템
KR101136295B1 (ko) 2011-09-14 2012-04-19 한국도로공사 교량 슬래브의 상태 평가 시스템 및 그 방법
KR101144386B1 (ko) 2010-06-04 2012-05-10 한국도로공사 비접촉 전자기파를 이용한 아스팔트 포장층의 공극률 평가 시스템 및 그 방법
KR20180025575A (ko) 2016-09-01 2018-03-09 (주) 멀티패스 Rf 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치
KR101846504B1 (ko) 2016-11-23 2018-04-09 한국도로공사 교량의 콘크리트 층에 대한 열화 판별 시스템 및 그 방법
KR20190029835A (ko) * 2017-09-12 2019-03-21 한국도로공사 전자기파를 이용한 교량의 손상깊이 분석 방법
KR102284157B1 (ko) * 2021-01-12 2021-07-30 (주)콘텍이엔지 교량 슬래브 검사 시스템
KR102487780B1 (ko) * 2021-07-14 2023-01-17 고려대학교 산학협력단 전자기파를 이용한 지중 구조물의 건전도 평가 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000121577A (ja) 1998-10-15 2000-04-28 Hilti Ag コンクリ―トの比誘電率測定方法
JP2001165870A (ja) 1999-12-08 2001-06-22 Oyo Corp 電磁波信号を使用したコンクリート構造物の状態検出方法及びシステム
JP2005331404A (ja) 2004-05-20 2005-12-02 Shogo Tanaka 鉄筋コンクリート構造物診断装置および鉄筋コンクリート構造物診断方法
JP2008039429A (ja) 2006-08-01 2008-02-21 Yamaguchi Univ 電磁波による鉄筋コンクリート構造物の非破壊検査装置及び方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000121577A (ja) 1998-10-15 2000-04-28 Hilti Ag コンクリ―トの比誘電率測定方法
JP2001165870A (ja) 1999-12-08 2001-06-22 Oyo Corp 電磁波信号を使用したコンクリート構造物の状態検出方法及びシステム
JP2005331404A (ja) 2004-05-20 2005-12-02 Shogo Tanaka 鉄筋コンクリート構造物診断装置および鉄筋コンクリート構造物診断方法
JP2008039429A (ja) 2006-08-01 2008-02-21 Yamaguchi Univ 電磁波による鉄筋コンクリート構造物の非破壊検査装置及び方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101144386B1 (ko) 2010-06-04 2012-05-10 한국도로공사 비접촉 전자기파를 이용한 아스팔트 포장층의 공극률 평가 시스템 및 그 방법
KR101136295B1 (ko) 2011-09-14 2012-04-19 한국도로공사 교량 슬래브의 상태 평가 시스템 및 그 방법
KR101114697B1 (ko) 2011-09-27 2012-02-27 한국도로공사 환경적 요소에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템
KR20180025575A (ko) 2016-09-01 2018-03-09 (주) 멀티패스 Rf 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치
US11061057B2 (en) 2016-09-01 2021-07-13 Multipath Co., Ltd. Non-contact type measuring apparatus for conductivity and permittivity of non-conductive fluid using RF signal
KR101846504B1 (ko) 2016-11-23 2018-04-09 한국도로공사 교량의 콘크리트 층에 대한 열화 판별 시스템 및 그 방법
KR20190029835A (ko) * 2017-09-12 2019-03-21 한국도로공사 전자기파를 이용한 교량의 손상깊이 분석 방법
KR101962949B1 (ko) * 2017-09-12 2019-03-28 한국도로공사 전자기파를 이용한 교량의 손상깊이 분석 방법
KR102284157B1 (ko) * 2021-01-12 2021-07-30 (주)콘텍이엔지 교량 슬래브 검사 시스템
KR102487780B1 (ko) * 2021-07-14 2023-01-17 고려대학교 산학협력단 전자기파를 이용한 지중 구조물의 건전도 평가 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100972563B1 (ko) 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치 및 그 방법
Hugenschmidt et al. Detection of chlorides and moisture in concrete structures with ground penetrating radar
Sen Developments in the durability of FRP-concrete bond
Joshaghani et al. Concrete pavements curing evaluation with non-destructive tests
KR101136295B1 (ko) 교량 슬래브의 상태 평가 시스템 및 그 방법
Rhee et al. Evaluation of the depth of deteriorations in concrete bridge decks with asphalt overlays using air-coupled GPR: A case study from a pilot bridge on Korean expressway
KR101962949B1 (ko) 전자기파를 이용한 교량의 손상깊이 분석 방법
KR102282400B1 (ko) 다채널 탄성파 측정에 기반한 콘크리트 층분리 검사 방법
KR101846504B1 (ko) 교량의 콘크리트 층에 대한 열화 판별 시스템 및 그 방법
Xiong et al. Estimation of density and moisture content in asphalt mixture based on dielectric property
Rashidi et al. Assessment of the overall condition of bridge decks using the Jensen-Shannon divergence of NDE data
EP3812750B1 (en) System and method for detecting pothole sign of road pavement using electromagnetic wave
Rhee et al. Seasonal variation and age-related changes in the relative permittivity of concrete bridge decks on Korea expressways
KR101144386B1 (ko) 비접촉 전자기파를 이용한 아스팔트 포장층의 공극률 평가 시스템 및 그 방법
Clausen et al. Onsite measurements of concrete structures using impact-echo and impulse response
CN109082982A (zh) 一种半刚性基层沥青路面开裂的处理方法
Ervin et al. Estimation of general corrosion damage to steel reinforced mortar using frequency sweeps of guided mechanical waves
Khazanovich et al. Damage detection techniques for concrete applications.
Scullion et al. Applications of Ground Penetrating Radar technology for network and project level pavement management systems
Rhazi NDT in civil engineering: The case of concrete bridge decks
Shamsudin et al. Concrete delaminations location and its severity detection by visual inspection and ground penetrating radar
Khanal Review of modern nondestructive testing techniques for civil infrastructure
Donda et al. Detection of subsurface defects in concrete slabs using ground penetrating radar
Razak et al. Detection of sizes and locations air voids in reinforced concrete slab using ground penetrating radar and Impact-Echo methods
Monazami et al. Use of Non-destructive Assessment Methods to Evaluate Condition of Carbon Fiber-Reinforced Concrete Pavement

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130627

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150625

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160621

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 10