KR101853301B1 - 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법 - Google Patents

콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법은, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 콘크리트의 유동을 활성화시키는 약액을 환형으로 주입시키는 약액주입유닛;과, 약액주입유닛에 정량의 약액을 공급시키는 약액펌핑유닛;과, 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하여, 배관 내의 압력이 예상압력보다 높을 시 약액펌핑유닛을 작동시키는 제어유닛;을 포함하여, 콘크리트 압송 배관의 전체에 걸쳐 지속적으로 윤활층을 활성화시킬 수 있다.

Description

콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법{omited}
본 발명은 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법에 관한 것으로, 콘크리트 압송 배관의 윤활층에 환형으로 약액을 주입시켜서 콘크리트 압송 배관의 윤활층을 활성화시키는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법에 관한 것이다.
고압 콘크리트 펌프는 초고층 구조물 및 초대형 구조물 건설 시공 시 매우 중요한 요소 기술이다. 펌프를 사용하여 고층으로 콘크리트를 이송할 경우 비용 및 시공기간 등에 있어서 현격한 이점이 있어 현재 현장에 널리 도입되어 적용되고 있다.
고압의 펌프 압송으로 콘크리트를 타설할 경우, 압송 배관 내에 높은 압력이 가해지게 된다. 배관을 따라 압송되는 콘크리트는 높은 압력에 의해 물리적 특성이 변화하게 된다. 또한, 배관의 길이가 증가함에 따라 콘크리트의 유동이 방해받게 되면 콘크리트의 재료분리 및 배관의 폐색에 이르는 사고로 이르기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 관련 기술 개발 및 연구가 활발히 진행되고 있다.
콘크리트 펌프 이송의 가능 여부 및 효율을 결정하는 콘크리트의 유동성을 결정하는 가장 주요한 기재는 윤활층(Slip layer)이라 불리는 유동층이다.
도 1은 배관 내에서의 콘크리트의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배관 내의 콘크리트의 흐름은 크게 세가지 층으로 분류될 수 있다. 유속은 일정하고 흐름 방향은 수평인 상태인 플러그 흐름 영역(Plug flow region)과, 배관과의 마찰로 인해 유속이 저감되는 전단 영역(Shearing region)과, 콘크리트 흐름의 외측에 위치하는 윤활층(Slip layer)이 그것이다.
압송 배관 내의 압력은 윤활층(Slip layer)의 유동특성에 의존하게 된다. 배관 내의 2차유동 및 골재의 외란으로 인해 윤활층(Slip layer)의 형성 및 유지가 방해받게 되면, 콘크리트의 유속은 급격히 떨어지고 배관의 내압은 높아지게 된다.
종래 '대한민국 등록특허 제10-1249911호'가 개시되어 있다. '대한민국 등록특허 제10-1249911호'는 압송 배관의 외측면에 코일을 권선하여 전자기장에 의해 윤활층(Slip layer) 내의 물분자의 운동특성을 변화시켜 유속을 증가시키는 기술이다. 그러나 '대한민국 등록특허 제10-1249911호'는 코일을 권선한 배관에서만 윤활층(Slip layer)이 활성화되어 한정된 배관에만 효과가 발생하고, 코일에 펄스 신호가 인가될 시에만 윤활층(Slip layer)이 활성화되어 활성화 효과가 일시적이라는 문제가 있다.
(문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-1249911호
본 발명의 목적은, 콘크리트 압송 배관의 전체에 걸쳐 윤활층을 활성화 시키고 활성화된 윤활층을 지속적으로 유지시키는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치는, 배관으로 압송되는 콘크리트의 단위면적당 압력을 측정하는 배관내압센서;와, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 콘크리트의 유동을 활성화시키는 약액을 환형으로 주입시키는 약액주입유닛;과, 약액주입유닛에 정량의 약액을 공급시키는 약액펌핑유닛;과, 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하여, 배관내압센서에서 측정된 배관내압이 예상압력보다 높을 시 약액펌핑유닛을 작동시키고, 배관내압센서에서 측정된 배관내압이 예상압력보다 낮을 시 약액펌핑유닛의 작동을 중지시키는 제어유닛;을, 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액은, 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛은, 콘크리트가 배출되는 압송 배관과 연결되는 제1연결수단;이 일측에 구비되는 제1파이프;와, 외경의 반지름이 제1파이프의 내경의 반지름보다 1~3mm 만큼 작아지도록 점진적으로 축소되는 축소토출부;가 일측에 구비되고, 콘크리트가 유입되는 압송 배관과 연결되는 제2연결수단;이 타측에 구비되는 제2파이프;와, 제1파이프의 타측과 제2파이프의 일측을 연결시키되, 제1파이프의 타측 및 제2파이프의 축소토출부 사이의 환형 슬릿(slit)에 약액을 공급시키는 적어도 두 개 이상의 약액주입구;가 외주부에 균등하게 배치되는 약액주입연결구;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛은, 콘크리트가 유입되는 압송 배관과 연결되는 제3연결수단;이 일측에 구비되는 제3파이프;와, 내경의 반지름이 제3파이프의 외경의 반지름보다 1~3mm 만큼 커지도록 점진적으로 확대되는 확대유입부;가 일측에 구비되고, 콘크리트가 배출되는 압송 배관과 연결되는 제4연결수단;이 타측에 구비되는 제4파이프;와, 제3파이프의 타측과 제4파이프의 일측을 연결시키되, 제3파이프의 타측 및 제4파이프의 확대유입부 사이의 환형 슬릿(slit)에 약액을 공급시키는 적어도 두 개 이상의 약액주입구;가 외주부에 균등하게 배치되는 약액주입연결구;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액펌핑유닛은, 약액주입유닛에 공급되는 약액의 역류를 방지하는 체크밸브;와, 약액주입유닛에 정량의 약액을 공급하기 위한 피스톤 방식의 약액펌프;와, 약액을 교반시키며 저장하는 약액저장부;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제어유닛은, 콘크리트의 유동량에 따라 약액주입유닛에 공급되는 약액의 공급 정량을 산출하여, 약액펌핑유닛이 공급 정량만큼 약액을 약액주입유닛에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법은, 콘크리트 압송 배관의 내주면에, 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트를 포함하는 약액을 환형으로 정량 주입시키는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법으로써, 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하는 예상압력산출단계;와, 콘크리트 압송 배관 내의 콘크리트의 단위면적당 배관압력을 측정하는 배관내압측정단계;와, 콘크리트의 유동량에 따라 주입되는 약액의 정량을 산출하는 약액정량산출단계;와, 예상압력산출단계에서 산출된 예상압력과, 배관내압측정단계에서 측정된 배관내압을 비교하여 약액의 주입을 결정하는 제1내압비교단계;와, 예상압력보다 배관내압이 높을 시 정량의 약액을 주입시키는 약액주입단계;와, 예상압력산출단계에서 산출된 예상압력과, 약액주입단계 이후에 측정된 배관의 내압을 비교하여 약액의 주입 중단을 결정하는 제2내압비교단계;와, 예상압력보다 약액주입단계 이후에 측정된 배관의 내압이 낮을 시 약액의 주입을 중단시키는 약액주입중단단계;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법은, 콘크리트 압송 배관의 전체에 걸쳐 윤활층을 활성화시키고 활성화된 윤활층을 지속적으로 유지시킬 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 배관 내에서의 콘크리트의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛의 조립 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제1파이프 및 제2파이프의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛의 조립 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제3파이프 및 제4파이프의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에 약액이 저류하는 상태를 나타낸 상세 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에서 약액이 주입되는 상태를 나타낸 상세 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에 약액이 저류하는 상태를 나타낸 상세 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에서 약액이 주입되는 상태를 나타낸 상세 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법의 순서도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 한 개 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치는, 배관으로 압송되는 콘크리트의 단위면적당 압력을 측정하는 배관내압센서(100)와, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 콘크리트의 유동을 활성화시키는 약액(30)을 환형으로 주입시키는 약액주입유닛(200)과, 약액주입유닛(200)에 정량의 약액(30)을 공급시키는 약액펌핑유닛(300)과, 콘크리트 압송 배관(10)의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하여, 배관내압센서(100)에서 측정된 배관내압이 예상압력보다 높을 시 약액펌핑유닛(300)을 작동시키고, 배관내압센서(100)에서 측정된 배관내압이 예상압력보다 낮을 시 약액펌핑유닛(300)의 작동을 중지시키는 제어유닛(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액(30)은, 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액펌핑유닛(300)은, 약액주입유닛(200)에 공급되는 약액의 역류를 방지하는 체크밸브(310)와, 약액주입유닛(200)에 정량의 약액을 공급하기 위한 피스톤 방식의 약액펌프(320)와, 약액을 교반시키며 저장하는 약액저장부(330)를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제어유닛(400)은, 콘크리트의 유동량에 따라 약액주입유닛(200)에 공급되는 약액의 공급 정량을 산출하여, 약액펌핑유닛(300)이 공급 정량만큼 약액을 약액주입유닛(200)에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치는, 콘크리트 압송 배관(10)의 내주면에, 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트를 포함하는 약액을 환형으로 정량 주입하여 윤활층(Slip layer)을 생성시키거나 활성화시키게 된다.
이를 위해 제어유닛(400)은, 약액의 공급 정량 및 콘크리트의 예상압력을 산출 산출하여, 배관내압센서(100)에서 측정된 콘크리트의 배관내압과 예상압력을 비교하고, 배관내압이 예상압력보다 높으면 정량의 약액을 콘크리트의 외주면에 주입시키게 된다.
콘크리트의 단위면적당 예상압력은, 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성(콘크리트의 점도 및 항복응력, Slip layer의 점도 및 항복응력) 및 콘크리트의 유동량에 의해 예측할 수 있는 압력치로, 상기 예상압력은 콘크리트가 배관 내에서 원활하게 유동할 시의 압력을 의미한다.
배관내압이 예상압력보다 높다는 것은 콘크리트의 흐름이 원활하지 못하고 윤활층이 활성화되지 않았다는 것을 의미하기 때문에, 배관내압센서(100)에서 콘크리트의 배관내압을 측정함으로써 윤활층의 활성화 여부를 판단하는 것이 가능하게 된다.
상기 약액은 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트인 것이 바람직하다. 이것은 콘크리트의 조성비율을 유지시키기 위한 것이다. 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트는 배관 내에 흐르고 있는 콘크리트에 이미 포함된 성분으로 소량으로 주입시 콘크리트의 강도에는 영향이 없게 된다. 약액의 공급 정량을 산출하여 정량으로 주입시키는 것 역시 콘크리트의 조성비율을 유지시키기 위한 것이다. 약액의 주입 비율은 전체 콘크리트의 양에 대비하여 5% 이하인 것이 바람직하다.
배관에 약액이 주입되어 윤활층이 활성화되어 높아졌던 측정압력이 낮아지게 되면, 제어유닛(400)은 측정압력이 예상압력보다 낮아지는 시점부터 약액의 주입을 중단시키게 된다. 윤활층이 활성화된 콘크리트에 약액 주입을 중단시키는 것은 약액 및 에너지의 낭비를 방지하고 콘크리트의 조성비율을 유지시키기 위한 것이다.
약액이 주입되어 활성화된 윤활층은, 전기적 내지 화학적 방법에 의한 것이 아니고 물리적 방법에 의한 것으로 효과가 지속적이다. 배관 내의 2차유동 및 골재의 외란으로 인해 윤활층이 유지되지 못하게 되면, 다시 상기의 물리적 활성화 방법으로 윤활층을 활성화시키는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액펌핑유닛(300)은, 체크밸브(310) 및 피스톤 방식의 약액펌프(320) 및 약액저장부(330)를 포함한다. 체크밸브(310)는 약액펌핑유닛(300)과 약액주입유닛(200)에 위치하여 약액이 역류하는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 또한, 체크밸브(310)를 통해 약액주입유닛(200)의 내부에 약액이 안정적으로 저류하게 되는데, 이에 대한 상세한 내용은, 도 5 내지 도 8과 관련된 설명에서 기술될 것이다.
약액펌프(320)는 정량의 약액을 공급 및 주입시키기 위해 피스톤 방식으로 구성되는 것이 바람직하다. 피스톤 방식의 펌프는 정량의 약액을 정확하게 공급시키는데 매우 유리하다.
약액저장부(330)는 약액펌프(320)에 공급되는 약액을 수용하고 교반시킨다. 약액은 주로 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트로 구성되기 때문에 지속적으로 교반을 해야, 약액의 갤 상태 및 점도를 유지시킬 수 있다.
콘크리트 압송 배관의 내주면에 약액(30)을 환형으로 주입시키는 약액주입유닛(200)에 대한 상세한 설명은 하기에 이어진다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛의 조립 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제1파이프 및 제2파이프의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛(200)은, 콘크리트가 배출되는 압송 배관과 연결되는 제1연결수단(211)이 일측에 구비되는 제1파이프(210)와, 외경의 반지름이 제1파이프(210)의 내경의 반지름보다 1~3mm 만큼 작아지도록 점진적으로 축소되는 축소토출부(222)가 일측에 구비되고, 콘크리트가 유입되는 압송 배관과 연결되는 제2연결수단(221)이 타측에 구비되는 제2파이프(220)와, 제1파이프(210)의 타측(212)과 제2파이프(220)의 축소토출부(222)를 연결시키되, 제1파이프(210)의 타측(212) 및 제2파이프(220)의 축소토출부(222) 사이의 환형 슬릿(slit)(230)에 약액을 공급시키는 적어도 두 개 이상의 약액주입구(241)가 외주부에 균등하게 배치되는 약액주입연결구(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
약액주입유닛(200)은, 제1파이프(210)의 타측(212)과 제2파이프(220)의 축소토출부(222)가 형성시키는 환형 슬릿(slit)(230)에 의해, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 약액(30)을 환형으로 주입시키는 것이 가능하게 된다. 축소토출부(222)의 외경의 반지름과 제1파이프(210)의 타측(212)의 내경의 반지름의 차이는 2mm 내외로 형성되는데, 이것은 환형 슬릿(slit)(230)의 틈이 2mm 내외로 형성되는 것을 의미한다. 이것은 일반적인 콘크리트 압송배관의 직경을 고려한 치수이다. 일반적인 콘크리트 압송배관의 직경은 125mm로 형성되는데, 환형 슬릿(slit)(230)의 틈의 크기가 2mm 내외가 됨으로써, 주입되는 약액의 양은 전체 콘트리트의 5% 이하가 되는 것이 가능하게 된다. 그러나 2mm 내외보다 틈이 작게 되면 약액의 주입이 원활하지 못하게 된다.
제1파이프(210)의 일측 및 제2파이프(220)의 타측에는 제1연결수단(211) 및 제2연결수단(221)이 구비되는데, 제1연결수단(211) 및 제2연결수단(221)은 압송 배관의 사이에 약액주입유닛(200)을 설치시키기 위한 것이다. 도 3a 및 도 3b에는 제1연결수단(211) 및 제2연결수단(221)이 플랜지로 도시되어 있으나, 압송 배관 사이를 연결시키는 구조면 다른 연결방식을 사용해도 무방하다.
약액주입유닛(200)은, 제1파이프(210)의 타측 및 제2파이프(220)의 일측을 연결시키는 약액주입연결구(240)를 포함한다. 약액주입연결구(240)의 외주부에는 적어도 두 개 이상의 약액주입구(241)가 외주부에 균등하게 배치되어, 환형 슬릿(slit)(230)에 약액을 균등하게 공급시키게 된다.
또한, 약액주입유닛(200)에는 환형 슬릿(slit)(230)에 약액이 저류하는 공간인 약액저류부(242)가 구비될 수 있다. 약액저류부(242)는 약액주입구(241)와 환형 슬릿(slit)(230)을 연결시키는 공간으로, 환형 슬릿(slit)(230)의 외주부에 환형으로 형성될 수 있다.
약액저류부(242)는 약액주입구(241)에서 주입되는 약액이 일시적으로 저류하여 환형 슬릿(slit)(230)으로 주입되기 전, 환형 슬릿(slit)(230)의 주변에 약액이 균일하게 분포하는 것을 보조하게 된다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제1파이프 및 제2파이프의 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 제3파이프 및 제4파이프의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 약액주입유닛(200)은, 콘크리트가 유입되는 압송 배관과 연결되는 제3연결수단(251)이 일측에 구비되는 제3파이프(250)와, 내경의 반지름이 제3파이프(250)의 외경의 반지름보다 1~3mm 만큼 커지도록 점진적으로 확대되는 확대유입부(262)가 일측에 구비되고, 콘크리트가 배출되는 압송 배관과 연결되는 제4연결수단(261)이 타측에 구비되는 제4파이프(260)와, 제3파이프(250)의 타측과 제4파이프(260)의 일측을 연결시키되, 제3파이프(250)의 타측(252) 및 제4파이프(260)의 확대유입부(262) 사이의 환형 슬릿(slit)(230)에 약액을 공급시키는 적어도 두 개 이상의 약액주입구(241)가 외주부에 균등하게 배치되는 약액주입연결구(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
약액주입유닛(200)은, 제3파이프(250)의 타측(252)과 제4파이프(260)의 확대유입부(262)가 형성시키는 환형 슬릿(slit)(230)에 의해, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 약액(30)을 환형으로 주입시키는 것이 가능하게 된다. 확대유입부(262)의 외경의 반지름과 제3파이프(250)의 타측(252)의 내경의 반지름의 차이는 2mm 내외로 형성되는데, 이것은 환형 슬릿(slit)(230)의 틈이 2mm 내외로 형성되는 것을 의미한다.
도 4a 및 도 4b에는 제3연결수단(251) 및 제4연결수단(261)이 플랜지로 도시되어 있으나, 압송 배관 사이를 연결시키는 구조면 다른 연결방식을 사용해도 무방하다.
약액주입유닛(200)은, 제3파이프(250)의 타측 및 제4파이프(260)의 일측을 연결시키는 약액주입연결구(240)를 포함한다. 약액주입연결구(240)의 외주부에는 적어도 두 개 이상의 약액주입구(241)가 외주부에 균등하게 배치되어, 환형 슬릿(slit)(230)에 약액을 균등하게 공급시키게 된다.
또한, 약액주입유닛(200)에는 환형 슬릿(slit)(230)에 약액이 저류하는 공간인 약액저류부(242)가 구비될 수 있다. 약액저류부(242)는 약액주입구(241)와 환형 슬릿(slit)(230)을 연결시키는 공간으로, 환형 슬릿(slit)(230)의 외주부에 환형으로 형성될 수 있다.
약액저류부(242)는 약액주입구(241)에서 주입되는 약액이 일시적으로 저류하여 환형 슬릿(slit)(230)으로 주입되기 전, 환형 슬릿(slit)(230)의 주변에 약액이 균일하게 분포하는 것을 보조하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에 약액이 저류하는 상태를 나타낸 상세 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에서 약액이 주입되는 상태를 나타낸 상세 단면도이다. 도 5 및 도 6은 제1파이프 및 제2파이프의 연결을 통한 약액의 주입을 나타내고 있다.
도 5는 약액펌핑유닛(300)이 작동하지 않고 약액저류부(242)에 약액(30)이 충전된 상태로 저류하는 것을 나타내고 있다. 약액저류부(242)에 저류하는 약액(30)은, 약액펌핑유닛(300)의 체크밸브(310)에 의해 역류가 방지되고, 콘크리트(20)의 흐름과 이격되어 약액저류부(242)의 내부에 안정적으로 유지되게 된다.
도 6는 약액펌핑유닛(300)이 작동하여 약액(30)이 환형 슬릿(slit)(230)을 통해 콘크리트 압송 배관(10)의 내주면에 주입되는 것을 나타내고 있다. 상기 환형슬릿(slit)(230)은 제1파이프(210)의 타측(212)과 제2파이프(220)의 출소토출부(222)의 연결에 의해 형성된다. 약액(30)은 환형 슬릿(slit)(230)을 통해 콘크리트 압송 배관(10)의 내주면에 환형으로 주입되어 콘크리트의 윤활층(slip layer)을 생성시키고 활성화시키게 된다.
도 5에 도시된 'd'는 환형 슬릿(slit)(230)의 틈의 크기를 의미한다. 환형 슬릿(slit)(230)의 틈은 상기에 서술된 바와 같이, 2mm 내외로 형성되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에 약액이 저류하는 상태를 나타낸 상세 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치의 환형 슬릿(slit)에서 약액이 주입되는 상태를 나타낸 상세 단면도이다. 도 7 및 도 8은 제3파이프 및 제4파이프의 연결을 통한 약액의 주입을 나타내고 있다.
도 7는 약액펌핑유닛(300)이 작동하지 않고 약액저류부(242)에 약액(30)이 충전된 상태로 저류하는 것을 나타내고 있다. 약액저류부(242)에 저류하는 약액(30)은, 약액펌핑유닛(300)의 체크밸브(310)에 의해 역류가 방지되고, 콘크리트(20)의 흐름과 이격되어 약액저류부(242)의 내부에 안정적으로 유지되게 된다.
도 8는 약액펌핑유닛(300)이 작동하여 약액(30)이 환형 슬릿(slit)(230)을 통해 콘크리트 압송 배관(10)의 내주면에 주입되는 것을 나타내고 있다. 상기 환형슬릿(slit)(230)은 제3파이프(250)의 타측(252)과 제4파이프(260)의 확대유입부(262)의 연결에 의해 형성된다. 약액(30)은 환형 슬릿(slit)(230)을 통해 콘크리트 압송 배관(10)의 내주면에 환형으로 주입되어 콘크리트의 윤활층(slip layer)을 생성시키고 활성화시키게 된다.
도 7에 도시된 'd'는 환형 슬릿(slit)(230)의 틈의 크기를 의미한다. 환형 슬릿(slit)(230)의 틈은 상기에 서술된 바와 같이, 2mm 내외로 형성되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법의 순서도이다.
도 9는 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법은, 콘크리트 압송 배관의 내주면에, 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트를 포함하는 약액을 환형으로 정량 주입시키는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법으로써, 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하는 예상압력산출단계(S100)와, 콘크리트 압송 배관 내의 콘크리트의 단위면적당 배관압력을 측정하는 배관내압측정단계(S200)와, 콘크리트의 유동량에 따라 주입되는 약액의 정량을 산출하는 약액정량산출단계(S300)와, 예상압력산출단계에서 산출된 예상압력과 배관내압측정단계에서 측정된 배관내압을 비교하여 약액의 주입을 결정하는 제1내압비교단계(S400)와, 예상압력보다 배관내압이 높을 시 정량의 약액을 주입시키는 약액주입단계(S500)와, 예상압력산출단계에서 산출된 예상압력과 약액주입단계 이후에 측정된 배관의 내압을 비교하여 약액의 주입 중단을 결정하는 제2내압비교단계(S600)와, 예상압력보다 약액주입단계 이후에 측정된 배관의 내압이 낮을 시 약액의 주입을 중단시키는 약액주입중단단계(S700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
예상압력을 산출하는 예상압력산출단계(S100)와, 배관압력을 측정하는 배관내압측정단계(S200)와, 약액의 정량을 산출하는 약액정량산출단계(S300)는 순서에 구애받지 않고 어느 것이 먼저 선행되어도 무방하다. 다만, 압송배관의 압력과 콘크리트의 유동량에 따라 변화하는 예상압력 및 약액의 적량을 산출하는 과정은 계속해서 반복적으로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법은, 제1내압비교단계(S400)와 제2내압비교단계(S600)를 통해 약액의 주입 및 주입 중단을 수행하게 된다. 두 비교단계는 예상압력과 배관압력을 비교하여, 배관압력이 예상압력보다 높으면 약액을 주입시키고, 배관압력이 예상압력보다 낮으면 약액 주입을 중단시키게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법은, 콘크리트 압송이 원활하지 않을 시에만 약액을 주입하게 되어, 재료 및 에너지의 낭비를 최소화하고, 물리적인 방법을 통해 효과적으로 윤활층을 활성화시키고, 효과가 지속되는 것이 가능하게 윤활층을 활성화시키게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치 및 윤활층 활성화 방법은, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 콘크리트의 유동을 활성화시키는 약액을 환형으로 주입시키는 약액주입유닛;과, 약액주입유닛에 정량의 약액을 공급시키는 약액펌핑유닛;과, 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하여, 배관 내의 압력이 예상압력보다 높을 시 약액펌핑유닛을 작동시키는 제어유닛;을 포함하여, 콘크리트 압송 배관의 전체에 걸쳐 지속적으로 윤활층을 활성화시킬 수 있는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10...콘크리트 압송 배관
20...콘크리트
30...약액
100...배관내압센서
200...약액주입유닛
210...제1파이프
211...제1연결수단
212...제1파이프 타측
220...제2파이프
221...제2연결수단
222...축소토출부
230...환형 슬릿(slit)
240...약액주입연결구
241...약액주입구
242...약액저류부
250...제3파이프
251...제3연결수단
252...제3파이프 타측
260...제4파이프
261...제4연결수단
262...확대유입부
300...약액펌핑유닛
310...체크밸브
320...약액펌프
330...약액저장부
400...제어유닛

Claims (7)

  1. 배관으로 압송되는 콘크리트의 단위면적당 압력을 측정하는 배관내압센서;와,
    콘크리트 압송 배관의 내주면에 콘크리트의 유동을 활성화시키는 약액을 환형으로 주입시키는 약액주입유닛;과,
    상기 약액주입유닛에 정량의 상기 약액을 공급시키는 약액펌핑유닛;과,
    상기 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을 산출하여, 상기 배관내압센서에서 측정된 배관내압이 상기 예상압력보다 높을 시 상기 약액펌핑유닛을 작동시키고, 상기 배관내압센서에서 측정된 상기 배관내압이 상기 예상압력보다 낮을 시 상기 약액펌핑유닛의 작동을 중지시키는 제어유닛;을,
    포함하는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치에 있어서,
    상기 약액주입유닛은,
    콘크리트가 배출되는 압송 배관과 연결되는 제1연결수단;이 일측에 구비되는 제1파이프;와, 외경의 반지름이 상기 제1파이프의 내경의 반지름보다 1~3mm 만큼 작아지도록 점진적으로 축소되는 축소토출부;가 일측에 구비되고 콘크리트가 유입되는 압송 배관과 연결되는 제2연결수단;이 타측에 구비되는 제2파이프;와, 상기 제1파이프의 타측과 상기 제2파이프의 일측을 연결시키되 상기 제1파이프의 타측 및 상기 제2파이프의 상기 축소토출부 사이의 환형슬릿(slit)에 상기 약액을 공급시키는 적어도 두 개 이상의 약액주입구;가 외주부에 균등하게 배치되고, 내부에는 상기 환형슬릿(slit)의 외주부에 환형으로 형성되어 상기 환형슬릿(slit)으로 토출되는 상기 약액이 저류하는 공간인 약액저류부;가 구비되는 약액주입연결구;를 포함하고,
    상기 약액펌핑유닛은,
    상기 약액주입유닛에 공급되는 상기 약액의 역류를 방지하는 체크밸브;와, 상기 약액주입유닛에 정량의 상기 약액을 공급하기 위한 피스톤 방식의 약액펌프;와, 상기 약액을 교반시키며 저장하는 약액저장부;를,
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약액은,
    콘크리트 혼화제 또는 시멘트 페이스트인
    것을 특징으로 하는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    콘크리트의 유동량에 따라 상기 약액주입유닛에서 공급되는 상기 약액의 공급 정량을 산출하여, 피스톤 방식의 상기 약액펌프를 포함하는 상기 약액펌핑유닛이 상기 공급 정량만큼 상기 약액을 상기 약액주입유닛에 공급하도록 제어하는
    것을 특징으로 하는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 장치.
  7. 배관의 직경의 차이에 의해 형성되는 환형 슬릿(slit)을 통해, 콘크리트 압송 배관의 내주면에 콘크리트 혼화제 내지 시멘트 페이스트를 포함하는 약액을 환형으로 정량 주입시키는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법으로써,
    상기 콘크리트 압송 배관의 치수 및 콘크리트의 물성 및 콘크리트의 유동량에 따른 콘크리트의 단위면적당 예상압력을, 압송 중 계속해서 반복적으로 산출하는 예상압력산출단계;와,
    상기 콘크리트 압송 배관 내의 콘크리트의 단위면적당 배관압력을, 압송 중 계속해서 반복적으로 산출하는 측정하는 배관내압측정단계;와,
    상기 약액을 주입시킬 시, 콘크리트의 유동량에 따라 주입되는 상기 약액의 정량을 산출하는 약액정량산출단계;와,
    상기 예상압력산출단계에서 산출된 상기 예상압력과, 상기 배관내압측정단계에서 측정된 상기 배관내압을 비교하여 상기 약액의 주입을 결정하는 제1내압비교단계;와,
    상기 예상압력보다 상기 배관내압이 높을 시, 피스톤 방식의 펌프를 통해 상기 약액정량산출단계에서 산출된 정량만큼 상기 환형 슬릿(slit)의 외주부에 환형으로 형성되어 상기 약액이 저류하는 공간인 약액저류부에 상기 약액이 주입되고, 상기 약액저류부에서 상기 환형 슬릿(slit)으로 정량의 상기 약액이 토출되는 약액주입단계;와,
    상기 예상압력산출단계에서 산출된 상기 예상압력과, 상기 약액주입단계 이후에 측정된 배관의 내압을 비교하여 상기 약액의 주입 중단을 결정하는 제2내압비교단계;와,
    상기 예상압력보다 상기 약액주입단계 이후에 측정된 배관의 내압이 낮을 시 상기 약액의 주입을 중단시키는 약액주입중단단계;를,
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 압송 배관의 윤활층 활성화 방법.
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