KR101923179B1 - 철근콘크리트 건물의 해체공법 - Google Patents

철근콘크리트 건물의 해체공법 Download PDF

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두제산업개발(주)
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Abstract

본 발명은 철근콘크리트 건물의 해체공법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 철근콘크리트로 이루어진 구조물의 부분 해체시 철근콘크리트 내부의 철근을 고주파 유도가열 장치를 이용해 부분적으로 선택가열하여 철근에서 전달되는 열에 의해 콘크리트에 균열을 일으킴으로써 철근으로부터 콘크리트의 분리가 용이하여 철근콘크리트 구조물의 국소해체가 가능한 철근콘크리트 건물의 해체공법에 관한 것이다.

Description

철근콘크리트 건물의 해체공법{Method to make reinforced concrete structuresl demolition}
본 발명은 철근콘크리트 건물의 해체공법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 철근콘크리트로 이루어진 구조물의 부분 해체시 철근콘크리트 내부의 철근을 고주파 유도가열 장치를 이용해 부분적으로 선택가열하여 철근에서 전달되는 열에 의해 콘크리트에 균열을 일으킴으로써 철근으로부터 콘크리트의 분리가 용이하여 철근콘크리트 구조물의 국소해체가 가능한 철근콘크리트 건물의 해체공법에 관한 것이다.
최근 도시화의 급속한 진전에 따른 주택 수요의 급증, 노후화된 재고건물의 질적 수준 및 활용도 개선에 대한 요구수준의 향상, 환경 친화적 건물 관리정책에 대한 필요성 및 무분별한 건물 신축에 따른 국토 난개발의 방지 등과 견지에서 리모델링과 보수 및 보강작업이 권장되고 관심이 지속적으로 증가하고 있다.
리모델링과 보수 보강작업은 새로운 디자인과 건축마감재로 리모델링함으로써 건물의 효과를 최대화할 수 있는 재테크수단으로 활용되고 있으며, 특히 건물의 뼈대를 건드리지 않고 시공하므로 신건축물에 비해 공사비가 훨씬 적게 드는 장점이 있으나, 리모델링과 보수 및 보강작업을 위해서 기존 건물의 부분해체가 이루어져야 하는데 건물의 부분해체를 위해서는 인력, 중기인양, 중기하중에 대한 위험요소 등의 문제를 내제하고 있어 안전하고 급속처리가 가능한 건물의 부분해체 공법이 필요한 실정이다.
한편, 리모델링을 위한 구조물의 부분해체와 긴급해체를 위해 국내등록특허공보 제10-1413293호에는 내부에 일측이 개방되는 채움부가 구비된 캡슐 본체와; 상기 캡슐 본체에 채워지는 화약과 도폭선을 포함하는 기폭약과; 상기 캡슐 본체의 일측 개방부에 결합되어 상기 캡슐 본체를 밀폐하고 뇌관 또는 도폭선이 연결되는 마개를 포함하고, 상기 캡슐 본체는 둘레부에 해체구간 예정선과 일치되어 상기 기폭약의 발파시 상기 해체구간 예정선과 일치하는 균열이 발생되도록 하는 하나 이상의 균열제어 노치, 두부의 단면적이 좁아지도록 함으로써 테이퍼 단면으로 형성되어 폭발에 의한 균열의 확장을 유도하는 하나 이상의 균열확장 노치를 포함하는 것을 특징으로 하는 "구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐"이 개시되어 있습니다.
그러나 상기 종래 기술은 철근콘크리트로된 구조물의 해체작업시 많은 소음, 진동, 분진이 발생하며 해체시간이 많이 소요되고 또한 해체된 철근콘크리트 잔해물에서 철근의 회수율이 낮아 건축 폐기물의 리사이클 성능이 낮아질 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 철근콘크리트 구조물의 부분해체 작업시 철근콘크리트 내부에 배근되어 있는 철근을 도전성 저항체로서 이용하도록 고주파 유도가열장치로 콘크리트 내부에 배근되어 있는 철근을 선택적 국부가열하여 가열된 철근에 의해 철근을 둘러싸고 있는 콘크리트에 균열을 일으켜 철근콘크리트 구조물의 부분 해체가 용이하도록 하는 철근콘크리트 건물의 해체공법에 관한 것이다.
본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법은 내부에 철근이 소정간격으로 배근되어 철근콘크리트로된 슬래브, 기둥, 보, 벽으로 이루어진 철근콘크리트 건물의 해체공법에 있어서,
슬래브, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체에 고주파 유도가열장치의 팬코일 형태인 가열코일을 일정간격으로 복수개 설치하는 단계;
상기 가열코일에 전류를 흘려 가열코일과 근접하게 위치된 콘크리트 내부의 철근으로 와전류가 흐르게 하여 와전류에 의해 철근이 유도가열되게 하는 단계;
상기 가열된 철근 주위의 콘크리트로 열이 전달되면서 가열철근 주위의 콘크리트에 균열이 생기면 상기 가열코일을 제거하는 단계;
균열부위의 콘크리트를 제거하여 철근을 외부로 노출시키는 단계;
노출된 철근을 절단하여 철근콘크리트로된 바닥, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체를 일정간격씩 부분 제거하는 단계로 이루어지며,
철근이 유도가열되게 하는 단계에서는 철근직경 10~32mm, 철근 주위의 콘크리트 피복두께 30~50mm 기준으로 가열코일의 전류 출력량 5~15kW로 60~360초간 가열하여 철근이 300~400℃의 온도로 발열되게 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고주파 유도 가열방식을 이용해 철근콘크리트 구조물의 부분 해체를 실시하여 전력을 주요 에너지로 사용하므로 기존 경유를 주요 에너지로 사용하는 해체 공법에 비해 사회적 비용의 감소에 의한 친환경성을 높일 수 있는 동시에 큰 중장비들을 사용할 수 없는 현장이나 소음 및 먼지 등 오염에 민감하고 현장과 보수 보강으로 국부 해체가 필요한 현장에 고효율적인 해체 기술로 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 저소음, 저공해 방식으로 소음, 진동, 분진의 발생을 막을 수 있고, 기존 해체공법에 비해 해체작업 시간이 단축되며 임의로 조정분해 가능하고 구조물에 영향이 미비하여 안정성이 있으며, 구조물의 부분 해체작업이 빠르게 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한 분리되어진 철근콘크리트 내부의 철근 회수율과 건축 폐기물의 리사이클율을 높일 수 있어 2차공정을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 고주파 유도가열 원리를 도시한 도면.
도 2는 고주파 유도가열에 따른 철근의 가열 원리를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 철근 콘크리트부재의 취약화 원리를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실험을 위한 고주파 유도가열 장치의 사용 전력량에 대한 그래프.
도 5는 본 발명의 실험을 위한 시험체 제작 상세도.
도 6 및 도7은 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 철근콘크리트의 온도상승 특성에 대한 그래프.
도 8 및 도9은 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 균열발생 측정 결과를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 균열발생 측정 사진.
도 11은 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 단일 철근 콘크리트의 공극구조 변화를 도시한 그래프.
도 12는 일반적인 철근콘크리트에서 철근의 힘 전달 구조를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 철근콘크리트 시험체의 철근의 힘 전달 구조를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 철근콘크리트 부착강도 실험결과를 나타내는 그래프.
도 15 및 도 16은 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 철근의 온도 분포를 나타내는 그래프.
도 17은 본 발명을 위한 교차철근의 가열실험 방법을 나타내는 도면.
도 18 및 도 19는 도 17의 실험 방법에 따른 교차철근의 온도 특성을 나타내는 그래프.
도 20은 본 발명 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 고주파 유도가열에 따른 TG-DTA(열중량 분석) 실험결과를 나타내는 그래프.
도 21은 본 발명에 따른 철근콘크리트 건물의 해체공법에서 철근콘크리트 구조물의 부분 해체과정을 나타내는 도면.
본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법은 내부에 철근이 소정간격으로 배근되어 철근콘크리트로된 슬래브, 기둥, 보, 벽으로 이루어진 철근콘크리트 건물의 해체공법에 있어서,
슬래브, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체에 고주파 유도가열장치의 팬코일 형태인 가열코일을 일정간격으로 복수개 설치하는 단계;
상기 가열코일에 전류를 흘려 가열코일과 근접하게 위치된 콘크리트 내부의 철근으로 와전류가 흐르게 하여 와전류에 의해 철근이 유도가열되게 하는 단계;
상기 가열된 철근 주위의 콘크리트로 열이 전달되면서 가열철근 주위의 콘크리트에 균열이 생기면 상기 가열코일을 제거하는 단계;
균열부위의 콘크리트를 제거하여 철근을 외부로 노출시키는 단계;
노출된 철근을 절단하여 철근콘크리트로된 바닥, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체를 일정간격씩 부분 제거하는 단계로 이루어지며,
철근이 유도가열되게 하는 단계에서는 철근직경 10~32mm, 철근 주위의 콘크리트 피복두께 30~50mm 기준으로 가열코일의 전류 출력량 5~15kW로 60~360초간 가열하여 철근이 300~400℃의 온도로 발열되게 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 철근이 유도가열되게 하는 단계에서 팬코일 형태의 상기 가열코일은 전체 직경 120~130mm 이며, 철근이 300~400℃의 온도로 발열되는 범위는 가열코일 중심으로부터 180mm 지점 이내인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 가열코일을 일정간격으로 복수개 설치하는 단계에서는 구조체에 철근탐사기로 철근의 배근상태를 확인 후 교차 배근된 철근에는 철근의 교차지점을 중심으로 가열코일을 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 철근을 외부로 노출시키는 단계에서는 타격장치로 균열부위의 콘크리트를 타격하여 균열된 콘크리트를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 철근을 외부로 노출시키는 단계에서는 균열부위의 콘크리트에 고압의 물을 살수하여 균열된 콘크리트를 제거하는 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 철근콘크리트에 사용되는 범용적인 철근을 고주파 유도가열의 도전성 저항체로 사용하는 것으로 급속 고주파 유도가열에 따른 철근 팽창압을 이용하여 철근을 구속하고 있는 콘크리트 외부 표면까지 균열을 유도시키며 이와 동시에 급속하게 발열되어진 철근표면의 높은 열이 철근을 둘러싸고 있는 콘크리트에 전도시켜 콘크리트 내부의 화학적 취약화에 따른 분해성을 해체 메커니즘으로 사용한다.
고주파 유도가열에 따른 내부 철근의 가열 메커니즘 (Joule Heat)
고주파 가열 방식은 크게 고주파 유도가열과 고주파 유전 가열로 나뉘어 진다.
유전가열의 경우 절연체를 고주파 전기장 속에 넣어 유전 손실에 따라 가열시키는 방법으로 내부에서 발열하므로 열의 불량도체로도 단시간에 균일한 가열을 할 수 있다.
유도가열은 유도 코일로서 알려진 고주파 전류 운반 컨덕터에서 변환되는 전기적 에너지에 의해 금속 등의 도전성 저항체를 가열하는 방식이다.
가열 코일에 교류전류를 흘리면 가열코일 주위를 따라 방향성을 가지며 세기가 변화되는 자력선이 발생을 한다.
도 1과 같이 자력선 주변에 전기가 통하는 금속물질이 놓이는 경우, 이 자력선의 영향을 받아 금속 내부에는 Eddy Current(와전류)가 흐르게 된다.
금속에는 전기저항성이 있으므로 전류가 흐르면 [전력=전류2]의 Joule Heat(줄 열)가 발생하며 금속이 가열된다.
이 현상을 유도가열이라하며, 유도가열은 금속만이 가열되므로 가열부위 이외의 온도상승에 따른 위험성이 적고, 열손실 또한 작은 것이 특징이다.
고주파 유도가열을 이용한 철근의 발열 모델
가열 코일에 교류 전류가 흐르면 Eddy Current가 발생되어 금속의 저항에 따라 Eddy Current가 열원으로 작용하며 금속이 가열된다.
고주파 유도가열의 경우 피가열체의 자기적 특성에 따라 가열 효율에 미치는 영향이 다르지만 자성체의 경우 시간 변화에 따라 자기장의 영향을 받는 자성체에 비해 큰 Eddy Current가 발생한다.
자성체의 경우 상대 투자율의 증가에 따라 침투 깊이가 얕아져, 표면 가열의 효율이 더욱 커진다.
상대 투자율이 높은 철근을 이용할 경우 코일에서 발생한 자기장이 금속 표면으로 흡수되어 가열코일에 접한 부위에 유도 전류가 집중하기 때문에 철근 표면의 국부적인 가열이 가능하다.
또한 가열 코일 직경에 따라 자계의 범위를 조정할 수 있기 때문에 선택적으로 국부 가열이 가능하다. 도 2에 고주파 유도 가열에 따른 철근의 가열 모델을 나타낸다.
고주파 유도가열 방식을 이용한 철근콘크리트 취약화 메커니즘
고주파 유도가열의 경우 내부 철근, 즉 피가열물에 직접 접하는 일 없이 콘크리트 내부에서 스스로 발열한다.
이는 도 3에 나타낸 것과 같이 연소 등에 따른 직접 가열방식에 비해 효과적으로 에너지 밀도를 높이므로 철근 콘크리트 내부 철근의 급속가열이 가능하다.
콘크리트는 시멘트 수화물의 60~70%를 C-S-H겔이 치자하고 있으며, 20~30%를 수산화 칼슘(Ca(OH)2)가 차지한다.
보통의 경우 가열에 의해 약 100℃에서 모세관 공극수의 자유수가 증발하며, 180℃에서 탈수 제1단계로 겔이 붕괴가 된다.
450~550℃의 범위에서 수산화 칼슘이 분해되며, 700℃ 이상의 온도에서는 C-S-H상이 분해된다.
콘크리트의 매트릭스는 시멘트 수화물과 흡착 수분, 수화물을 구성하는 다공체 내부의 모세관수, 겔수, 자유수로 구성되기 때문에 고온은 온도에서 콘크리트는 탈수와 탈수에 수반한 공극 구조 변화와 화학적 변화를 수반한다.
이는 콘크리트의 물리적 특성에 영향을 미치는 중요 변수로 작용한다.
콘크리트의 고온에서의 물리적 특성은 시멘트의 종류, 배합, 사용 골재 등에 따라서도 크게 좌우되고 압축강도는 200℃ 정도까지 가열 전의 강도가 크게 감소되지 않지만 500℃이상으로는 크게 감소하는 경향이 있다
따라서 도 3에 나타낸 것과 같이 철근 콘크리트 내부의 철근을 고주파 유도가열 방식을 이용하여 급속 가열하는 경우 철근 표면에 발생한 열이 콘크리트에 전달되어 철근 주변의 콘크리트가 취약화 되는 원리이다.
콘크리트의 열 전도율은 배합비, 밀도, 골재의 성질, 함수 상태 및 시멘트 종류 등에 의해서 차이를 보인다.
일반적으로 콘크리트의 열 전도율은 2.5kcal/mh℃~3.0kcal/mh℃으로 알려지고 있으며, 고온의 열 전도율은 온도의 증가로 조금 낮아지는 추세를 보인다.
이하, 본 발명은 고주파 유도가열방법을 이용해 철근콘크리트 구조물의 부분해체가 용이한 특성에 대한 설명을 위해서 각각의 피복 두께가 다른 철근콘크리트 시험체를 제작하여 고주파 유도가열방식을 이용한 철근가열 실험을 진행하였으며,
표 1~3에는 철근가열 실험을 진행하기 위한 실험조건 및 수준, 사용재료, 콘크리트 배합에 대하여 나타내었으며, 도 4에는 고주파 유도가열 장치의 사용 전력량에 대해 나타내었다.
실험 조건 및 수준
기호 출력(kW) 철근길이(mm) W/C(%) 가열 거리(mm)
D10 5


10

170


430


40


50


60


20


30


40


50


D19
D25
D32
사용재료
재료의 명칭 및 물성 특성
시멘트 보통 포틀랜드 시멘트 밀도:3.16[g/cm3],비표면적:3330[cm2/g]
잔골재 육지모래 (S) 표건 밀도:2.60[g/cm3],FM:2.55
굵은골재 쇄석20∼5mm 표건 밀도:2.66[g/cm3]
화학혼화제 AE감수제 폴리카본산계
콘크리트 배합
Slump
(cm)
Air
(%)
W/C
(%)
Gmax
(mm)
S/a
(%)
Wunit
(Kg/㎥)
중량배합(Kg/㎥) 혼화제
C S G
13.4 2 40 25 42 180 450 707.2 999.1
C(0.3%)
13.1 1.9 50 25 45 180 360 799.1 1003.44
13.4 1.6 60 25 47 180 300 849.36 979.92
시험체 제작 및 실험방법
1. 본 실험에서는, 100ㅧ100ㅧ50mm의 콘크리트(W/C=50%)에 길이 180mm의 이형 철근 1개를 매설한 시험체를 제작하여 고주파 유도가열 장치를 이용하여 가열하였다.
2. 열전대를 이용하여 철근 콘크리트의 표면 및 내부의 온도를 측정하였으며, 철근 인발실험을 실시하여 부착강도의 저감 정도를 측정하였다.
3. 철근의 굵기와 피복두께의 조합은, D10-30mm, D19-20mm, D19-30mm, D19-40mm, D25-30mm의 5종류이다.
4. 철근 인발실험은 같은 조건의 시험체를 각 조합별로 3개씩 제작하여 실험을 실시하였다.
5. D10, D19, D25, D32의 철근을 각각 430mm길이로 절단하였으며, 피복 두께를 각각 30, 40, 50mm로 설정하여 빔형태의 철근 콘크리트 시험체를 제작했다.
6. 도 5에 각 시험체 제작 상세도를 나타내었다.
7. 시험체의 물결합재비, 피복두께, 철근의 종4.류 및 사용 주파수에 따른 온도상승 특성 및 온도 분포 특성에 대해서 검토했다.
8. D19철근을 이용한 시험의 경우 시험체의 함수상태를 기중건조상태와 절대건조상태로 2가지의 조건을 추가하여 실험을 실시했다.
9. 각 조건에 대해서 철근 가열 전/후의 잔존부착 강도의 측정 및 열 전도에 따른 콘크리트의 균열 선상에대한 측정을 진행하였다.
10. D10의 경우, 가열 전후의 시료를 채취하여 성분 분석을 실시하였다.
11. 고주파 유도가열장치의 가열코일은 팬코일 형태의 가열코일을 사용하였으며, 팬코일 형태의 가열코일은 전체 직경이 120~130mm 인 것을 사용하여 실험을 실시하였다.
<실험 1> 온도상승 특성
열전대를 이용한 철근을 둘러싸고 있는 콘크리트의 온도상승 특성 실험결과를 도 6에 나타내었다.
시험체의 중심부위는 시험체 전체 길이인 150mm의 중심부인 75mm지점을 표시하여 진행하였으며, 측면 측정부위는 시험체의 하부에서 15mm 떨어진 위치를 표시하여 온도를 측정하였다.
가열 주파수는 6kW이 주파수 영역을 사용하여 약 360초간 가열을 실시하였으며, 각 측정위치를 기준으로 표면으로부터 10mm, 20mm, 깊이에 열전대를 측정하여 실험을 실시하였다.
고주파 유도가열 방식을 이용하여 가열 실험을 진행한 결과, 철근 중심부 10mm, 철근 중심부 20mm, 철근 단부 10mm, 철근 단부 200mm순으로 온도가 상승하는 결과를 나타내었다.
철근 중심부로부터 10mm와 20mm에 위치에서 측정되어진 온도는 46~90℃로 측정되었다.
도 6 (d)에 나타낸 것과 같이 D19 철근을 이용한 시험체에서 가열 코일로부터 거리가 40mm의 경우, 철근 중심부로부터 10mm와 20mm의 위치에 있어서의 온도차는 큰 차이를 나타내지 않는 것으로 확인되었다.
단부면에서는 74~83℃의 온도 차이가 일어나며 중심부에 비해서 다소 온도차가 생겼다. 그러나, 최고 온도와 최저 온도 차가 30℃ 이내이며, 콘크리트에 대한 열 전도에서는 큰 영향은 없다고 판단된다.
철근 D10을 거리 30mm로 360초 가열했을 경우, 철근의 중심부에서 최고 온도 510℃을 보였다.
도 6 (a)처럼 콘크리트에 삽입한 철근을 가열했을 경우, 철근 표면의 중심부에서 10mm 떨어진 콘크리트의 최고 온도는 106℃를 나타냈다.
D19및 D25의 경우도 철근만 가열한 최고 온도는 각각 651℃ 및 613℃ 였지만, 도 6 (c) ,(e)처럼 콘크리트 내부에 삽입된 철근을 가열한 경우에는 철근 표면의 중심부에서 10mm 떨어진 부분의 최고 온도는 각각 171℃ 및 139℃을 나타냈다. 이는 철근 표면에서 콘크리트 외부까지 열이 전도되는 데 걸리는 시간에 대한 영향인 것으로 판단된다.
콘크리트는 내부 함수 상태에 따라서 열 전도 특성이 변화되며, 고주파 유도 가열을 이용한 경우 내부 철근의 급속한 가열 특성에 따라서 콘크리트에 열이 빨리 전달된다. 따라서 콘크리트 내부의 자유수 등이 증발하고 내부의 온도 특성에 큰 차이가 생긴다고 판단된다.
본 실험에서는 450mm의 철근 콘크리트 부재를 기중건조 상태와 절대 건조 상태로 나누어 실험을 하였다.
실험 인자로서 D10, D19, D25, D32의 4종류의 철근을 이용하였으며, 피복 두께는 30, 40, 50mm로 변화를 주었다.
도 7에 나타낸 것과 같이 내부 철근 표면으로부터 10mm가 되는 부위의 온도를 측정하였다. 피복 두께 30mm의 경우 기체건조 상태와 절대 건조 상태의 온도 차이는 최대 45℃ 이상의 차이를 보였다.
절대 건조 상태의 온도가 높게 측정되었으며, 그 차이는 가열 효율이 높은 D19, D25의 실험체에서 뚜렷한 경향을 보였다. 또 40mm의 경우에도 가열 효율이 높은 2개의 실험체에서 뚜렷한 온도차를 보였다.
하지만 상대적으로 가열 효율이 낮았던 D10, D32에서는 큰 차이를 보이지 않았다.
피복 두께가 50mm의 경우 온도 차이는 크지 않았다.
종합적인 결과로서 기중건조 상태의 온도 상승 곡선의 기울기에 비해서 절대 건조 상태의 경우는 비교적 일률적인 상승 곡선을 보였다.
기중건조 상태의 경우 80℃ 이상에서 겔수(겔에 포함되어진 물)가 증발하기 때문에 이에 따른 영향으로 불규칙한 온도상승 곡선을 보였다고 생각한다.
사용 전력 5kW에서는 피복 두께가 50mm이상으로 고주파 유도 가열의 침투 특성상 효율이 급격히 떨어지고 온도의 상승 폭이 작았으며, 10kW출력에서는 D25실험체에서도 D10실험체의 피복두께 30mm 시험체와 유사한 온도상승 효과를 나타냈다.
그러나 D10의 경우 약 60℃까지만 상승하였으며, 5kW의 상승폭과 큰 차이는 보이지 않았다. 이는 자기장 영역에서의 철근의 단면감소로 가열 효율성이 떨어지는 것이 원인이라고 판단된다.
<실험 2> 철근콘크리트의 균열
D10, D19, D25, D32철근을 이용하였으며 피복 두께는 30mm, 40mm, 50mm로 제작하여 실험을 했다.
도 8와 같이 주파수 5kW, 길이 400mm시험체의 중심부에 가열 코일을 위치하고 360초간 가열하였으며, 발생 되어진 균열의 형태를 표시하였다.
30mm, 40mm 실험체의 경우, 가열 후 약 30초 이내에 시험체의 표면에 균열이 발생했다. 또 50mm시험체의 경우도 가열 후 약 1분 이내에 균열이 발생했지만 D10을 이용한 시험체의 경우에 균열은 발생하지 않았다.
피복 두께가 30mm의 경우 모든 시험 단체에 철근 방향과 수직으로 균열이 발생하였다.
코일 내부 범위의 콘크리트는 양단 균열이 발생했다.
또 피복 두께 40mm에서도 D10철근을 이용한 시험체 이외의 모든 시험 단체에 양단 균열이 발생했다.
피복 두께 50mm의 경우 D10철근 외 시험 단체에 1분 이내에 균열이 발생했으나 철근에서 콘크리트 표면까지 단일 균열 형태로 발생했다.
D10철근의 경우 다른 철근과는 달리 단면적이 적기 때문에 열 팽창력이 작아 균열의 발생 추이가 다른 것으로 판단된다.
가열 효율이 높은 30mm, 40mm의 거리의 경우 양단 균열 발생하였다. 이는 가열 이후 콘크리트가 박리되는 형태와 일치하는 것으로 판단된다.
도 9, 도 10과 같이 또 D19철근을 이용한 시험체의 경우 길이 400mm시험체의 길이 방향으로 전면을 순차적으로 가열했다. 그 결과, 철근의 수직 방향을 따라 균열이 발생되었으며, 철근의 방향에 따라서도 연결되는 균열이 발생했다. 또한 철근이 노출되어 있는 상부에도 철근의 가장자리를 따라서 균열이 진전되는 결과를 보였다.
연속 가열하는 경우 철근의 부착 강도가 구속 응력 감소에 크게 영향을 미친다고 판단할 수 있으며, 철근과 콘크리트의 박리에 있어서도 큰 영향이 있다고 판단된다.
<실험 3> 공극 구조 변화
시멘트계 물질은 수화물과 흡착 수분 및 수화물을 구성하는 공극 내부에 존재하는 모세관수 , 겔 수, 자유 수로 구성된 다공체 이다. 고온 환경에서는 탈수 및 탈수로 인한 공극 구조 변화와 화학적 변화가 생긴다. 이는 공극분포와 구조 특성으로 파악할 수 있다.
콘크리트 배합별로 철근 콘크리트 시험체를 306초 유도가열하였으며 철근의 표면부에서 1mm 떨어진 부분의 콘크리트 시료를 채취했다.
도 11 와 같이, 전체적으로 0.1μm 부근에서 높은 피크를 가지고 있는 것으로 나타났다.
가열된 철근 열 전도에 의한 온도 증가에 따라 전체 공극량이 증가하였으며, 공극 지름의 분포 피크점이 공극이 큰 쪽으로 이동하였다. 전체적으로 가열에 의해서 공극량이 증가하였고, 이는 물 결합재비에 관계 없이 동일한 경향을 나타냈다.
공극량 증가는 각 시험체의 종류와 배합 조건에 따라서 미세한 차이를 나타냈지만, 가열 온도의 증가와 함께 적산 공극량도 점진적으로 증가하였다.
물 결합재비가 40%의 경우 유도 가열에 의해서 0.05μm 이하의 공극이 줄어들었고, 0.1μm의 공극은 급격히 증가하였으며, 적산 공극량도 유도 가열에 의해서 점진적으로 증가했다.
물 결합재비가 50%, 60%의 경우는 0.05μm 이하의 공극과 0.1μm 이상의 공극도 상당히 증가했다.
일반적으로 콘크리트를 구성하는 수화물은 시멘트의 수화 상태나 물 결합재비에 의해서 다른 체적 비율을 구성하며 물 결합재비가 작을 경우는 모세관수와 공극률이 작으며 모세관의 수가 증가한다.
경화 시멘트의 경우 고체 부분의 약 60~70%정도가 C-S-H계열의 수화물이며 약 20~30%정도는 수산화 칼슘이다.
전체 부피 비율에서 모세관 수는 물 결합재비 마다 다르지만 겔 수가 증발하는 경우 거의 유사 부피율을 유지하므로 공극률의 증가 범위도 거의 동일하다.
공극률의 증가는 물의 증발 및 수화물의 탈수와 변태 그리고 온도에 의존하는 결과를 보인다. 이러한 공극률 증가로 시멘트 경화체가 다공성이 되고 콘크리트 물성에 영향을 미치기 때문에 압축 강도 저하 및 취약화 성질에 영향을 미친다.
유도 가열의 공극의 증가는 콘크리트의 미세 균열의 발생이나 겔 및 모세관 공극의 물을 탈수 시킨 결과이다. 또한 화학적으로 결합한 S-C-H계열의 수화물 및 수산화 칼슘이 분해되었으며 결합수가 증발한 결과인 것으로 판단된다.
<실험 4> 철근의 잔존 부착강도
철근 콘크리트 구조물은 이질 재료인 철근과 콘크리트를 효율적으로 결합시켰고 체화시킨 것이다. 따라서 두 재료 간의 결합력은 부재 성능에 크게 영향을 미친다.
철근과 콘크리트의 부착력은 크게 세가지 요인에 의한 영향이 있다.
1)두 재료 간의 화학적 접착력, 2)마찰 3)철근과 철근을 둘러싼 콘크리트와 철근 마디(리브)의 역학적 내부 작용이다.
화학적 접착력과 마찰력은 낮은 응력 상태에서 영향을 잃으며, 그 이후는 콘크리트와 철근의 리브(rib)의 지지력에 의해서 외력에 저항한다. 철근에 하중이 전달되면 철근의 인장 응력은 도 12(a)와 같이 철근에서 콘크리트로 힘이 전달되고, 이 힘은 철근에서 콘크리트에 대한 경사 압축력으로 작용한다. 또 도 12(b)처럼 방사형 압축력(radial compressive foce)은 철근 주위의 콘크리트에 발생하는 인장 응력에 의해서 평형을 유지하고 철근으로부터 주변의 콘크리트에 전달되는 힘의 크기는 콘크리트 피복에 금이 발생하고 인장력을 구성하는 링(tention ring)이 파괴됨으로써 결정된다.
본 실험은 ASTM C 234(pull out test)으로 이형 철근을 대상으로 한 시험 방법을 적용했다.
D19철근을 사용한 시험체를 유도 가열하지 않는 시험체와 철근 길이 방향으로 전체면을 유도 가열한 시험체를 비교했다.
철근의 직경은 d로서 동일한 철근을 이용하였고, 피복 두께 변화에 따른 콘크리트의 구속 응력을 정량적으로 평가하기 위해 계산을 수행한다.
도 13와 같이 지름이 d인 철근에 압축력 C가 작용하며, 부착 길이 l에 철근의 압축 응력에 의해서 콘크리트에 전달된다.
단위 평균 부착 응력 τ_b가 철근의 표면 표 면적 π dl에 작용한다.
Figure 112018068666566-pat00001
이 실험의 경우 초기에 화학적 마찰의 영향을 무시하는 것으로 실험을 진행하였다.
도 14와 같이 유도 가열을 실시할 경우 철근에 발생하는 열 팽창 압력에 따라 면적이 가장 넓은 철근의 리브에 의해서 균열이 발생하며 이에 따라 철근 리브와 콘크리트 구속 응력이 줄어들고 부착 강도가 저감된다고 판단된다. 또 가열하지 않는 시험체와 Center만을 가열한 시험체를 비교하는 경우 하중이 전체적으로 철근 리브 하부의 면적에 동일한 하중이 발생한다고 가정하였다.
그 결과, 가열하지 않는 시험체와 비교하면 Center만을 가열한 시험체에서는 리브 하부 측의 응력에서 30mm, 40mm, 50mm순으로 각각 58%, 8.3%, 11.5%의 감소율을 보이고 콘크리트 응력은 58%, 8.9%, 12%의 저감률을 보였다.
철근을 따라 전체면을 가열한 시험체에서는 30mm, 40mm, 50mm순으로 각각 61%, 29%, 11.5%저감률과 63%, 27.8%, 12%의 저감률을 보였으며, 가열 효율이 높은 30mm의 경우 약 60%이상의 부착 강도 저감 효과를 나타냈다.
가열 효율이 높은 경우, 철근의 열 전도에 따라 전체적으로 철근의 온도가 상승하여 전체면을 가열한 시험체에 비해 크게 차이가 나타나지 않는 것이 확인됐으며, 가열 효율이 낮은 경우, 국부 가열과 전체 가열에서 약 20%이상 차이가 나타났다.
거리에 의해서 가열 효율이 저감하는 이유는 열 전도에 의한 철근에 팽창 압력 발생 범위도 현저히 감소하기 때문으로 판단된다.
철근 리브에서 발생하는 균열이 콘크리트 표면까지 연결되는 경우 리브가 담당하는 응력 감소 차이에 비례하여 콘크리트의 응력도 같은 폭으로 감소되는 것이 확인됐다.
D25철근을 이용한 시험체의 경우 30mm, 40mm, 50mm순으로 각각 27.3%, 23.2%, 17.4%의 부착 강도 저감률을 나타냈다. 리브의 응력과 콘크리트 구속 응력도 비례적으로 절감됐지만 리브의 구속 응력 감소율이 조금 더 높은 것으로 확인되었다.
D32를 이용한 시험체의 경우 30mm, 40mm, 50mm순으로 각각 15.4%, 17%, 17%저감률을 나타냈다. 부착 단면적이 크고 가열 효율이 저감되는 경우, 유도 가열에 따른 부착 강도 저감률도 감소하는 것이 확인되었다.
리브의 응력과 콘크리트 구속 응력의 감소율 또한 큰 차이가 없었다.
D10철근을 이용한 시험체의 경우 철근 부착 실험에서 철근 좌굴의 영향으로 응력의 분포가 변화되어 다소 상이한 결과를 나타냈으며, 부착 강도 저감률도 큰 차이는 나타나지 않았다.
국부적인 유도 가열을 실시할 경우 철근의 직경이 커질수록 열전도율이 감소되고, 면적에 비례하여 열 전달 계수의 열 손실이 커지는 만큼 철근 리브의 열 팽창력의 크기와 범위도 함께 감소된다고 판단된다.
철근 팽창력에 의해서 균열이 발생할 경우 대부분의 균열이 철근 리브에서 발생하며 콘크리트 표면까지 진전되어 응력이 감소하고 최종적으로 부착 강도가 저감되며, 철근 리브의 표면에 발생한 열이 철근 리브 하단부의 콘크리트 및 리브와 리브사이에 존재하는 콘크리트 취약에 영향을 미친다고 판단된다.
<실험 5> 철근의 가열범위
본 실험에서 가열코일은 팬코일 형태의 가열코일을 사용하여 이를 이용하여 선택적 국부해체를 유도한다. 고주파 유도가열 방식의 경우 가열코일의 형상 및 사용 주파수에 따라 가열범위가 차이가 생기며 이는 실험을 통하여 국부해체를 위한 최적의 가열 범위를 선정한다. 도 15와 같이 일반적인 건축 구조물 피복 두께 40mm의 경우 본 발명에서 제시하는 취약화 온도 300~400℃ 이하의 범위는 해체 범위에 포함되지 않으므로 팬코일 형태의 가열코일은 전체 직경 120~130mm를 기준으로 C점까지의 온도는 코일 직경의 범위이며, D점까지의 거리를 유효가열 범위로 지정한다. D점 이상의 거리는 국부 해체 가열 범위에 포함되지 않는다. 따라서 코일 120~130mm를 기준으로 철근이 취약화 온도인 300~400℃의 온도로 가열되는 범위는 가열코일 중심으로부터 180mm 이내의 지점으로 확인되었다.
이에 대한 온도 점위의 도식화를 도 16에 제시한다.
<실험 5> 교차 배근된 철근의 가열부위 선정
본 실험에서는 상기 실험방법과 동일하며 도 17과 같이 철근을 교차 배근하여 교차 배근의 경우 최적의 가열코일 위치를 지정한다.
일반적인 철근 배근의 경우 주근과 스터럽이 교차되는 부위가 필연적으로 발생한다. 본 실험에서는 최적의 가열 조건을 제시하기 위하여 도 17과 같은 조건으로 실험을 실시하여 철근이 교차되는 부근의 타입과 교차되지 않으나 가열 부위가 확대되는 타입으로 구분하여 실험을 진행하였으며 그 결과 교차점에 가열코일 중심부를 위치 시키는 경우 가열 효율이 높아 최적의 가열 해체 조건이 됨을 제시한다.
철근의 교차점을 가열하는 경우 a~d점까지 유효 가열 범위에 포함되지만 교차되지 않는 부위에 코일이 위치하는 경우 철근의 가열범위는 확대되지만 가열 효율이 저감되는 것을 확인 할 수 있다.
도 18에 나타낸 것과 같이 교차되는 부위에 가열코일을 위치시킨 경우 유효가열 범위에서 고르게 온도가 상승하며 교차 되어진 하부 철근 까지 해체 온도까지 상승하는 반면, 도 19에 나타낸 것과 같이 교차되지 않는 부근에 코일이 위치하는 경우 전체적인 가열 온도가 시간경과에 따라 급격히 저감되는 것을 확인 할 수 있다.
<실험결론>
1. 단일 철근 콘크리트의 경우, 고주파 유도 가열 방식을 이용하여 콘크리트 내부의 철근을 간접 가열하는 경우 가열 범위 내에서 콘크리트와 가열범위를 벗어난 콘크리트의 온도 차이가 크게 나타나 선택적 국부 가열이 가능하다.
2. 최대 출력 5kW로 가열하는 경우, 가열 거리 50mm에서만 가열 효율이 급격히 감소하는 결과를 나타냈으나 10kW의 경우 50mm의 가열 거리에서도 우수한 가열 효율을 보였다.
3. 가열에 따라 철근의 수직 방향으로 균열이 발생했고, 거리가 짧을 경우, 양단 균열이 발생했다. 또 철근 단면적이 줄어들면 열 전도 효율의 증가로 균열의 범위가 커지지만, 팽창 압력의 감소로 균열의 폭은 감소된다.
4. 전면 가열을 실시할 경우 철근 길이 및 주변을 따라 균열이 연속적으로 발생하여 콘크리트 구속 응력 감소에 큰 영향을 미친다.
5. 물 결합재비에 대해 큰 차이는 없지만, 겔 및 모세관 수의 탈수와 수산화 칼슘이 분해되며, 결합수가 증발하여 공극량이 크게 증가된다.
6. 철근의 직경이 커질수록 열전도율이 감소되고, 면적에 비례하여 열 전달 계수의 열 손실이 커지면서 철근 리브의 열 팽창 압력의 크기와 범위도 비례적으로 감소된다.
7. 철근의 팽창 압력에 의해서 균열이 생긴 경우 대부분의 균열이 철근 리브에서 발생하며 콘크리트 표면까지 진전되고 응력이 감소되어 최종적으로 부착 강도가 감소된다.
8. 표 4 및 도 20의 가열 조건의 확립을 위한 TG-DTA(열중량 분석) 실험결과에 제시된 바와 같이, (a)에서는 가열을 실시하지 않은 구조체에서 Ca(OH)2와 CaCO3가 존재하여 구조적인 이상이 없는 것으로 확인된다. (b)는 유도가열을 실시한 구조체의 실험결과로 흡열구간이 발생되지 않는다. 이는 이미 Ca(OH)2와 CaCO3가 유도가열에 의해 붕괴되어 흡열 구간이 발생하지 않는 결과를 나타낸다. 따라서 본 발명에서 제시하는 300~400℃의 가열 지점은 해체를 하기 위한 중요한 열적 특성 및 화학적 취약화를 발생하는 중요한 온도 지점이라 할 수 있다.
콘크리트 온도구간별 분해물질
온도구간 분해물질
110 물리적으로 포함된 물
에틀린가이트 (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)
110-300 칼슘실리케이트(3CaO·2SiO2·3H2O)
290-350 칼슘알루미네이트, 칼슘알루미네이트실리케이트
(Ca2Al(OH)7·3H2O,or4CaO·Al2O3·13H2O),
칼슘클로로알루미네이트(3CaO·Al2O3·CaCl2·10 H2O)
400-510 수산화칼슘 Ca(OH)2
700-750 탄산칼슘 (CaCO3)
9. 고주파 유도가열 방식을 이용하는 경우, 선택적 가열이 가능하며, 균열 유도 및 부착응력 감소로 인해 철근콘크리트 부재의 해체가 가능할 것으로 판단된다.
이하, 상기와 같은 특성을 가진 본 발명의 철근콘크리트 건물의 해체공법을 도 21을 참조하여 설명한다.
고주파 유도가열장치의 설치단계
내부에 철근이 소정간격으로 배근되어 있는 철근콘크리트로된 슬래브, 기둥, 보, 벽으로 이루어진 철근콘크리트 구조물의 부분 해체를 위해 고주파 유도가열장치(20)를 복수개 준비하여 고주파 유도가열장치(20)의 가열코일(21)을 슬래브, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체(10) 상부에 밀착시켜 설치하되, 각 가열코일(21)을 일정간격으로 이격시켜 복수의 부위에 가열코일(21)이 설치되게 한다.
이때, 고주파 유도가열을 이용하여 선택적으로 국부해체를 하기 위해서는 가열코일의 형태 및 사용 주파수에 따라 가열범위가 차이가 생기므로 상기 가열코일(21)은 전체 직경 120~130mm인 팬코일 형태의 가열코일을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 가열코일(21)을 슬래브, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체(10) 상부에 설치하기 전 철근탐사기를 이용하여 철근이 배근된 상태를 확인하는 작업을 실히한 후 교차 배근된 철근의 경우에는 교차되는 철근의 중심부에 가열코일(21) 중심부가 위치되게 가열코일(21)을 설치하도록 한다.
상기 철근콘크리트 슬래브가 제거되고 철근콘크리트 보로된 구조체(10)를 제거할때에는 철근콘크리트 보에 서포트와 인양용 장비등 가설장비들을 설치하는 가설작업를 미리 실시하여 일정간격씩 해체되는 철근콘크리트 보의 인양과 남은 철근콘크리트 보를 안전하게 지지할 수 있도록 한다.
철근의 유도가열 단계
슬래브, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체(10)에 설치된 각 가열코일(21)에 전류를 흘려 각 가열코일(21)과 밀착되어 있는 콘크리트(100) 부위의 내부에 위치된 철근의 내부로 와전류가 흐르게 하여 와전류에 의해 철근이 유도가열되게 한다.
상기 가열코일(21)에 의해 철근이 유도가열되는 원리는 상기에서도 설명하였듯이, 가열코일에 전류를 흘리면 가열코일 주위를 따라 방향성을 가지며 세기가 변화되는 자력선이 발생하고, 자력선 주변에 전기가 통하는 금속물질이 놓이는 경우 이 자력선이 영향을 받아 금속 내부에 와전류가 흐르게 되는데 금속에는 전기저항성이 있으므로 전류가 흐르면 [전력=전류2]의 줄 열이 발생하며 금속이 가열되는 원리인 것이다.
따라서 금속체인 철근(110)은 가열코일(21)에서 전달되는 전류에 의해 철근 내부에 와전류가 발생되고 금속의 저항에 따라 와전류가 열원으로 작용하여 철근이 유도 가열되는 것이다.
한편, 철근콘크리트 구조체(10)의 내부에 배근되어 있는 철근은 직경 10~32mm, 철근 주위의 콘크리트 피복두께 30~50mm 기준으로 가열코일(21)의 전류는 5~15kW로 출력시키고, 전류를 60~360초간 흘려 철근을 가열하여 콘크리트 내부의 철근이 300~400℃의 온도로 발열되게 한다.
상기 가열코일의 출력량, 철근 가열시간 및 발열온도는 상기 실험을 토대로 철근을 유도 가열하기 좋은 최적의 가열코일 출력량, 철근 가열시간 및 발열온도인 것이나, 철근의 직경, 철근 주위의 콘크리트 피복두께에 따라 유동될 수 있다.
가열코일 제거 단계
가열코일(21)과 근접하게 위치된 콘크리트 내부의 철근이 가열되면 가열된 철근 주위의 콘크리트로 열이 전달되면서 가열된 철근 주위의 콘크리트에 점차 균열이 발생하면 각 가열코일(21)을 철근콘크리트의 구조체(10)에서 제거한다.
상기 실험에 설명된 바와 같이, 콘크리트는 시멘트 수화물의 60~70%를 C-S-H겔이 치자하고 있으며, 20~30%를 수산화 칼슘(Ca(OH)2)가 차지하여 보통의 경우 가열에 의해 약 100℃에서 모세관 공극수의 자유수가 증발하며, 180℃에서 탈수 제1단계로 겔이 붕괴가 된다. 또한 450~550℃의 범위에서 수산화 칼슘이 분해되며, 700℃ 이상의 온도에서는 C-S-H상이 분해되는 특성에 따라 가열된 철근에서 전달되는 열이 콘크리트 표면까지 전달되면서 콘크리트에 균열을 일으켜 콘크리트의 구속응력이 감소하며 최종적으로 부착 강도가 감소하게 된다.
철근 노출 단계
상기 가열된 철근(110) 주위의 콘크리트(100)에 균열이 발생하면서 부착 강도가 감소된 균열부위의 콘크리트를 제거하여 철근(110)을 외부로 노출시킨다.
상기 균열부위의 콘크리트 제거는 타격장치를 이용하여 균열된 콘크리트를 타격시켜 철근 주위의 콘크리트를 철근으로부터 분리한 후 제거하는 방법 또는 고압의 살수장로 균열부위의 콘크리트에 물살수를 실시하여 가열된 철근에 의해 콘크리트 내부에 전달된 높은 온도로 인한 수증기압을 이용 철근으로부터 균열된 콘크리트를 분리한 후 제거하는 방법 중 선택하여 균열부위의 콘크리트를 제거하여 철근을 외부로 노출시키도록 한다.
구조체 부분제거 단계
상기 철근(110)이 외부로 노출되면 절단장치를 이용해 노출된 철근을 절단한다.
상기 철근을 절단하기 위해서는 건축 구조물 해체 작업시 사용되는 일반적인 절단기, 다이아몬드 와이어쏘우 등의 절단장치를 이용하여 노출된 철근을 절단한다.
이때, 슬래브 구조체 또는 벽 구조체의 경우에는 넓은 면적을 단시간에 부분해체할 수 있도록 넓은 면적으로 철근을 유도가열하여 철근의 가열에 의해 균열이 생겨 취약화되는 콘크리트의 면적이 넓어지면서 슬래브 구조체 또는 벽 구조체를 빠르게 부분해체할 수 있도록 한다.
그리고 보 구조체의 경우에는 일정간격으로 이격된 일측과 타측 두 곳의 철근을 유도가열한 후 취약화된 콘크리트를 제거하면서 노출된 일측과 타측의 철근을 절단하여 일정간격씩 부분해체해 나갈 수 있게 하며, 기둥 구조체의 경우에도 보 구조체와 같이 일정간격 상,하로 이격된 두곳의 철근을 유도가열하고 가열된 철근 주위의 콘크리트를 제거한 후 노출된 상,하 두곳의 철근을 절단하여 일정간격씩 부분해체해 구조체를 부분 제거해 나갈 수 있도록 한다.
상기와 같이 부분 해체되어 수거된 슬래브, 기둥, 보, 벽 구조체들은 철근 주위의 콘크리에 균열이 발생하고 부착 강도가 감소되면서 취약화되어 있는 상태이므로 작업현장에서 수거된 철근콘크리트의 분별작업에 소요되는 시간과 작업과정을 단축시킬 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
10-구조체
100-콘크리트
110-철근
20-고주파 유도가열장치
21-가열코일

Claims (5)

  1. 내부에 철근이 소정간격으로 배근되어 철근콘크리트로된 슬래브, 기둥, 보, 벽으로 이루어진 철근콘크리트 건물의 해체공법에 있어서,
    슬래브, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체에 고주파 유도가열장치의 팬코일 형태인 가열코일을 일정간격으로 복수개 설치하는 단계;
    상기 가열코일에 전류를 흘려 가열코일과 근접하게 위치된 콘크리트 내부의 철근으로 와전류가 흐르게 하여 와전류에 의해 철근이 유도가열되게 하는 단계;
    상기 가열된 철근 주위의 콘크리트로 열이 전달되면서 가열철근 주위의 콘크리트에 균열이 생기면 상기 가열코일을 제거하는 단계;
    균열부위의 콘크리트를 제거하여 철근을 외부로 노출시키는 단계;
    노출된 철근을 절단하여 철근콘크리트로된 바닥, 기둥, 보, 벽 중 어느 하나의 구조체를 일정간격씩 부분 제거하는 단계로 이루어지며,
    상기 가열코일을 일정간격으로 복수개 설치하는 단계에서는 구조체에 철근탐사기로 철근의 배근상태를 확인 후 교차 배근된 철근에는 철근의 교차지점을 중심으로 가열코일을 설치하고,
    철근이 유도가열되게 하는 단계에서는 철근직경 10~32mm, 철근 주위의 콘크리트 피복두께 30~50mm 기준으로 가열코일의 전류 출력량 5~15kW로 60~360초간 가열하여 철근이 300~400℃의 온도로 발열되게 가열하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 건물의 해체공법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 철근이 유도가열되게 하는 단계에서 팬코일 형태의 상기 가열코일은 전체 직경 120~130mm 이며, 철근이 300~400℃의 온도로 발열되는 범위는 가열코일 중심으로부터 180mm 지점 이내인 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방식을 이용한 철근콘크리트 건물의 해체공법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 철근을 외부로 노출시키는 단계에서는 타격장치로 균열부위의 콘크리트를 타격하여 균열된 콘크리트를 제거하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 건물의 해체공법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 철근을 외부로 노출시키는 단계에서는 균열부위의 콘크리트에 고압의 물을 살수하여 균열된 콘크리트를 제거하는 특징으로 하는 철근콘크리트 건물의 해체공법
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