KR101344909B1 - 콘크리트의 열물리량 시험장치 및 방법 - Google Patents

콘크리트의 열물리량 시험장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설, 토목분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트의 열전도율 등 열물리량을 시험하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 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.

Description

콘크리트의 열물리량 시험장치 및 방법{Thermophyscal properties measuring appratus of concrete and method for the same}
본 발명은 건설, 토목분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트의 열전도율 등 열물리량을 시험하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
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.
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.
따라서, 현장 검증 대신 실험적 방법으로 새로 개발한 콘크리트의 단열 성능 등을 평가 및 검증할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
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.
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.
따라서, 실증적인 시험이 불가능하며, 여러 번의 시험으로 인해 시험이 번거로울 뿐만 아니라 신뢰도가 낮으며, 고온 등으로 인한 안전사고의 가능성이 매우 높은 문제점이 지적되고 있다.
또한, 콘크리트 시편(10)은 열선(20)과 접촉되는 부분과 비접촉부분 간 열 전달율에 차이가 생겨 균일한 시험이 불가능한 문제점이 지적되고 있다.
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.
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.
상기 챔버(110)는 금속재질로 형성되며, 상면이 개방된 양생 공간(111)을 갖도록 사각 박스형으로 형성된 본체부(110a)를 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
상기 챔버(110)는 상기 콘크리트 시편(100)에 매설될 수 있도록 양생공간에 돌출된 돌출부(112)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(110)는 상호 분리 가능토록 결합되어 상기 양생 공간(111)을 형성하는 복수의 챔버부재를 포함할 수 있다.
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.
상기 센서 지지부(124)는 상기 열 전달 방향을 따라 상기 센서 설치부(124a)가 복수 형성될 수 있다.
상기 계측기(120)는 상기 콘크리트 시편(100)의 열물리량을 계측하는 센서(122)를 포함하며, 상기 센서(122)는 열탐침을 포함할 수 있다.
상기 열탐침은 써머스터를 포함할 수 있다.
상기 센서(122)는 열전대를 더 포함할 수 있다.
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.
상기 콘크리트 시편(100)의 양생은 상기 콘크리트 시편(100)에 열을 전달할 수 있는 챔버(110)에 의해 이루어질 수 있다.
상기 계측단계에서 상기 열 전달을 위한 매체는 온수 순환 방식으로 이루어질 수 있다.
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.
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.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.
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.
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.
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.
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.
특히, 챔버(110)는 열전달이 용이하도록 알루미늄이나 강과 같은 금속재질로 형성될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이와 같은 본 발명의 시험과정에 대하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
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.
도 6 및 도 7에서 획득한 시간-온도 기울기는 다음의 열전도도(k) 식으로 환산된다.
-열전도도 식-
Figure 112012013504101-pat00001
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.
이처럼 열탐침(122a)을 이용한 본 발명의 시험 원리는 다음과 같다.
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.
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.
구체적인 시험 방법은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
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.
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.
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.
100; 콘크리트 시편 110; 챔버
110a; 본체부 110b; 덮개부
112; 돌출부 114; 온수순환공간
120; 계측기 122; 센서
124; 센서 지지부

Claims (16)

  1. 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 포함하며,
    상기 챔버(100)는 상기 온수순환공간(114)이 형성된 일부분에 상기 콘크리트시편(100)에 매설될 수 있도록 함과 동시에 상기 콘크리트 시편(100)에 열전달이 이루어질 수 있도록 양생공간을 향하여 일정 길이로 돌출 형성되는 복수의 돌출부(112)를 포함한 것을 특징으로 하는 콘크리트 열물리량 시험장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    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.
  3. 청구항 2에 있어서,
    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.
  4. 청구항 1에 있어서,
    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.
  5. 청구항 4에 있어서,
    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.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버(110)는 상호 분리 가능토록 결합되어 상기 양생 공간(111)을 형성하는 복수의 챔버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    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.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 센서 지지부(124)는 상기 열 전달 방향을 따라 상기 센서 설치부(124a)가 복수 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    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.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 열탐침(122a)은 써머스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 센서(122)는 열전대(122b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트의 열물리량 시험장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101501110B1 (ko) * 2013-10-21 2015-03-10 한국건설기술연구원 콘크리트 수화열 측정 실험장치 및 이를 이용한 콘크리트 수화열 측정 실험방법
DE102015207551A1 (de) 2015-04-24 2016-10-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur photothermischen Qualitätskontrolle von Korngröße und Schichthaftung eines Bauteils
KR101694629B1 (ko) * 2015-09-01 2017-01-09 한국기초과학지원연구원 건설 재료 실험 장비
CN107478677B (zh) * 2017-06-27 2020-02-14 中国矿业大学 弹簧或阻尼器边界约束多约束钢筋混凝土板抗火试验系统
IT201900008562A1 (it) * 2019-06-10 2020-12-10 C3 Concrete Cube Certainty S R L Cubiera edile e relativo sistema di gestione
KR102188863B1 (ko) * 2019-07-16 2020-12-11 한국과학기술원 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법
CN112504811B (zh) * 2020-11-10 2022-05-31 合肥瑞悦工贸有限公司 一种再生混凝土多方式检测分级装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000329719A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd コンクリートの断熱温度上昇試験装置
KR200294568Y1 (ko) * 2002-07-25 2002-11-13 주식회사 보현 하부플레이트를 이용한 합성교량
JP2009025022A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Akebono Brake Ind Co Ltd コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000329719A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd コンクリートの断熱温度上昇試験装置
KR200294568Y1 (ko) * 2002-07-25 2002-11-13 주식회사 보현 하부플레이트를 이용한 합성교량
JP2009025022A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Akebono Brake Ind Co Ltd コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置

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