KR102104035B1 - 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법 - Google Patents

외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법 Download PDF

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이동호
송원철
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이정화
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Abstract

본 발명은 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동절기에도 콘크리트 양생이 가능하고, 균일한 온도분포를 가지며, 유연성이 우수하여 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 우수한 동시에 단열성능이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능하며, 발열 후에도 물성 변화가 현저히 적고, 내구성이 우수한 효과를 나타내는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법에 관한 것이다.

Description

외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법{Heating fabric for concrete curing of outer wall and concrete curing method of outer wall using the same}
본 발명은 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동절기에도 콘크리트 양생이 가능하고, 균일한 온도분포를 가지며, 유연성이 우수하여 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 우수한 동시에 단열성능이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능하며, 발열 후에도 물성 변화가 현저히 적고, 내구성이 우수한 효과를 나타내는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법에 관한 것이다.
최근 구조물은 고층화, 대형화되어짐에 따라 공사기간 및 공사비 절감차원에서 연중 시공이 불가피한 실정이다.
일반적으로 콘크리트 구조물의 시공에 있어서 콘크리트는 시멘트, 골재 및 물을 주요 구성재료로 하며, 시멘트의 수화작용에 의해 경화되면서 일정한 강도를 갖게 된다.
한편, 동절기에 콘크리트를 타설함에 있어서 적절한 보온 양생 운용 조치를 하지 않아 콘크리트의 온도가 빙점 이하로 되기 이전에 콘크리트가 충분히 강도를 내지 못하는 경우에는 콘크리트 내부의 수분이 동결되고 부피팽창 및 수분의 이동에 따른 압력으로 인해 콘크리트에 균열이 발생되고 지속적인 강도 증진이 불가능해진다. 따라서, 일반적으로 외기온의 평균이 4℃ 이하로 되는 기간을 한중 콘크리트 적용기간으로 설정하고 콘크리트가 소요 품질을 확보할 수 있도록 적절한 보온 양생을 하도록 규정하고 있다.
특히, 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 기상이변현상 및 혹한지역, 산간지역에서 발생할 수 있는 극한온도 조건에서의 콘크리트 양생은 현재 통용되는 양생방법으로는 품질관리가 어려운 실정이다.
동절기에 타설되는 콘크리트가 동해를 입지 않고 소요 압축강도를 발휘하도록 하기 위한 보온 양생 운용 방법으로서, 종래에는 주로 콘크리트를 타설하는 구조체의 주변을 가설비계와 방수천막 등을 이용하여 완전히 둘러싸고 내부 공간을 갈탄난로나 열풍기 등으로 가열하는 양생 공법이 주로 적용되어 왔다.
그러나, 이러한 방법은 기온이 급격히 낮은 동절기에는 피복재인 방수천막 등의 열손실이 매우 클 뿐만 아니라 넓은 공간을 가열하므로 공간기온을 일정하게 유지하기가 매우 어려우며, 방수천막 내부의 부위에 따른 온도차와 콘크리트 구조물의 내부와 외부의 온도차로 인해 콘크리트의 양생 속도가 일정하지가 않게 되므로 강도증진의 정도에 차이가 발생하는 문제점이 있다. 또한 갈탄난로 사용은 연기로 인한 작업자의 질식사 사례도 있고 화재 등 안전문제도 심각하다.
또한, 특히 외벽 콘크리트 양생 시에도, 콘크리트 구조체의 일면과 다른 일면에 목적하는 동일한 온도가 인가되도록 설계하는 것에 실직적으로 어려움이 있었고, 콘크리트의 전면적에 동일한 온도가 인가되도록 설계하는 것은 더욱 어려움이 있었다.
이에 따라, 동절기에도 콘크리트 양생이 가능하고, 균일하고 일정한 온도로 열을 가할 수 있으며, 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용할 수 있는 동시에 단열성능이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능한 효과를 나타내는 외벽 콘크리트 양생방법의 개발이 시급한 실정이다.
KR 10-1987-003950 A (공개일: 1987.05.06)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는, 동절기에도 콘크리트 양생이 가능하고, 균일한 온도분포를 가지며, 유연성이 우수하여 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 우수한 동시에 단열성능이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능하며, 발열 후에도 물성 변화가 현저히 적고, 내구성이 우수한 효과를 나타내는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 전류가 인가되면 발열하는 카본계섬유를 포함하고, 상기 카본계섬유는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 제공한다.
(1)
Figure 112019134232920-pat00001
(2)
Figure 112019134232920-pat00002
이때, 상기 a는 상기 카본계섬유의 사치수변화율(%), 상기 b는 상기 카본계섬유의 열응력(N) 및, 상기 c는 상기 카본계섬유의 저항(kΩ)임.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카본계섬유는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족할 수 있다.
(1)
Figure 112019134232920-pat00003
(2)
Figure 112019134232920-pat00004
임.
또한, 상기 카본계섬유는 사치수변화율이 -5% 이상일 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 열응력이 5N 이하일 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 저항이 10 ~ 500kΩ일 수 있다.
또한, 220V 교류전압 인가 시, 상기 발열원단의 온도가 40℃ 이상이 되는 시간이 30초 ~ 5분일 수 있다.
또한, 220V 교류전압 인가 시, 상기 발열원단의 온도가 70℃ 이상이 되는 시간이 10분 ~ 50분일 수 있다.
또한, 220V 교류전압 인가 시, 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 80℃ 이상일 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는, 섬유 및, 상기 섬유의 표면 적어도 일부에 형성되고, 바인더 및 상기 바인더에 고정되어 구비되는 탄소입자를 포함하는 카본도핑층을 구비할 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 섬도가 100 ~ 3,500De일 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 영률이 15 ~ 40 g/d일 수 있고, 신도가 10 ~ 30%일 수 있다.
또한, 상기 발열원단은 외부로부터 전류가 유입되는 적어도 하나 이상의 접속부를 포함할 수 있다.
또한, 경사; 및 위사;를 포함하고, 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상에 상기 카본계섬유를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 배설방향 1인치당 상기 카본계섬유가 1가닥 이상 배치될 수 있다.
또한, 상기 경사 및 위사가 상호 엮이도록 배치되거나, 상기 경사 상부 또는 하부에 위사가 배치될 수 있다.
또한, 상기 경사 및 위사를 엮도록 구비되는 그라운드사를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 그라운드사는 섬도가 30 ~ 350 De일 수 있다.
또한, 상기 그라운드사는 융점 또는 연화점이 190℃ 이하일 수 있다.
또한, 상기 경사 및 위사는 각각 독립적으로 섬도가 100 ~ 3,500 De일 수 있다.
또한, 상기 경사 및 위사는 각각 독립적으로 석동선, 니크롬선, 철크롬선, 동니켈선 및 스테인리스선으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 도전섬유 및, 폴리에스테르 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경사 및 위사가 상호 엮이도록 배치되는 경우, 경사방향 1인치당 상기 경사를 1 ~ 60가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 1 ~ 60가닥 포함할 수 있고, 상기 경사 상부 또는 하부에 위사가 배치되는 경우, 경사방향 1인치당 상기 경사를 1 ~ 30가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 1 ~ 30가닥 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 외벽 콘크리트 양생틀 적어도 일부에 고정시키는 단계; 외벽 콘크리트 양생틀에 콘크리트를 타설하는 단계; 및 상기 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 전류를 인가하여 타설된 콘크리트를 양생시키는 단계;를 포함하는 외벽 콘크리트 양생방법을 제공한다.
본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법은 동절기에도 콘크리트 양생이 가능하고, 균일한 온도분포를 가지며, 유연성이 우수하여 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 우수한 동시에 단열성능이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능하며, 발열 후에도 물성 변화가 현저히 적고, 내구성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 건축물의 외벽과 내벽에 대하여 나타낸 상면모식도,
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단의 단면도,
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에서 그라운드사의 배치를 나타내는 상면도,
도 4은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에서 그라운드사의 배치를 나타내는 상면도, 그리고
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에서 그라운드사의 배치를 나타내는 상면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 대하여 설명하기에 앞서서, 본 발명에서 사용한 용어인 '외벽'에 대하여 설명한다.
도 1은 건축물의 외벽과 내벽에 대하여 나타낸 상면모식도인데, 도 1에서 볼 수 있듯이 건축물(1000)은 외벽(1100)과 내벽(1200)을 포함하여 구현될 수 있다.
이때, 상기 외벽(1100)은 건축물(1000)의 외부 표면을 이루는 것으로, 건축물(1000)의 외부에서 표면에 드러나는 벽면을 나타낸다.
또한, 상기 내벽(1200)은 건축물(1000)의 내부를 구분하여 내부구조를 형성하는 것으로, 일예로써, 건축물(1000)의 층, 내부의 방, 세대, 호실 및 공동시설공간 등을 구분하는 벽면을 나타낸다.
한편, 종래의 경우 외벽 콘크리트 양생 시, 콘크리트 구조체의 일면과 다른 일면에 목적하는 동일한 온도가 인가되도록 설계하는 것에 실직적으로 어려움이 있었고, 콘크리트의 전면적에 동일한 온도가 인가되도록 설계하는 것은 더욱 어려운 문제점이 있었다. 이에 본 발명은 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 제공하여 상술한 문제점의 해결을 모색하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 전류가 인가되면 발열하는 카본계섬유를 포함하여 구현된다.
한편, 본 발명의 외벽 콘크리트 양생용 발원원단의 각 구성에 대해 설명하기에 앞서서, 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단이 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족해야 하는 이유에 대하여 설명한다.
카본계섬유의 사치수변화율이 높거나, 열응력이 높을 경우 발열 후 물성 변화가 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 카본계섬유의 저항이 낮을 경우 목적하는 수준으로 콘크리트가 균일하게 양생되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 저항이 높을 경우 전류가 인가되었을 때 목적하는 수준으로 발열할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 구비되는 카본계섬유는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족한다.
조건 (1)로써
Figure 112019134232920-pat00005
이고, 바람직하게는
Figure 112019134232920-pat00006
일 수 있으며, 조건 (2)로써
Figure 112019134232920-pat00007
이고, 바람직하게는
Figure 112019134232920-pat00008
일 수 있다. 이때, 상기 a는 상기 카본계섬유의 사치수변화율(%), 상기 b는 상기 카본계섬유의 열응력(N) 및, 상기 c는 상기 카본계섬유의 저항(kΩ)이다.
만일 상기 조건 (1)에서
Figure 112019134232920-pat00009
이 1.3을 초과하거나, 상기 조건 (2)에서
Figure 112019134232920-pat00010
이 8.3을 초과하면 발열 후 물성 변화가 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 목적하는 수준으로 콘크리트가 균일하게 양생되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
이하, 본 발명의 외벽 콘크리트 양생용 발원원단의 각 구성에 대해 설명한다.
먼저 카본계섬유에 대하여 설명한다.
상기 카본계섬유는 상기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족하도록 사치수변화율이 -5% 이상일 수 있고, 바람직하게는 사치수변화율이 -3% 이상일 수 있다. 만일 카본계섬유의 사치수변화율이 -5% 미만이면 발열 후 물성 변화가 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 사치수변화율은 KS K 0215 : 2012(7.12.(1).B) 규격을 통해 100℃ 및 30분의 조건으로 측정할 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 상기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족하도록 열응력이 5N 이하일 수 있고, 바람직하게는 열응력이 3N 이하일 수 있다. 만일 카본계섬유의 열응력이 5N을 초과하면 발열 후 물성 변화가 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 열응력은 ASTM D 5591 : 2011 규격을 통해 200℃ 및 120초의 조건으로 측정할 수 있다.
그리고, 상기 카본계섬유는 상기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족하도록 저항이 10 ~ 500kΩ 일 수 있으며, 저항이 20 ~ 450kΩ 일 수 있다. 만일 상기 카본계섬유의 저항이 10kΩ 미만이면 목적하는 수준 이상으로 발열하기에 균일하게 양생되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 저항이 450kΩ 을 초과하면 전류가 인가되었을 때 목적하는 수준으로 발열할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 영률이 15 ~ 40g/d일 수 있고, 바람직하게는 영률이 17 ~ 35g/d일 수 있다. 만일 상기 카본계섬유의 영률이 15g/d 미만이거나, 영률이 40g/d를 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있고, 내구성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 신도가 10 ~ 30%일 수 있고, 바람직하게는 신도가 15 ~ 25%일 수 있다. 만일 상기 카본계섬유의 신도가 10% 미만이거나, 30%를 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있고, 내구성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 카본계섬유를 포함함에 따라 카본계섬유의 원적외선 방출로 인하여 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능한 효과를 달성할 수 있다. 구체적으로, 상기 카본계섬유는 5 ~ 20㎛ 파장에서의 원적외선 방사율이 70% 이상일 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 20㎛ 파장에서의 원적외선 방사율이 80% 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5 ~ 20㎛ 파장에서의 원적외선 방사율이 90% 이상일 수 있다. 만일 상기 카본계섬유의 5 ~ 20㎛ 파장에서의 원적외선 방사율이 70% 미만이면 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 불가한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 30 ~ 45℃에서의 원적외선 방사에너지가 1×102 W/㎡·㎛ 이상일 수 있고, 30 ~ 45℃에서의 원적외선 방사에너지가 2×102 W/㎡·㎛ 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 30 ~ 45℃에서의 원적외선 방사에너지가 3×102 W/㎡·㎛ 이상일 수 있다. 만일 상기 카본계섬유의 30 ~ 45℃에서의 원적외선 방사에너지가 1.0×102 W/㎡·㎛ 미만이면 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 불가한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 카본계섬유는 섬도가 100 ~ 3,500 De, 보다 바람직하게는 섬도가 150 ~ 3,000 De일 수 있다. 만일 상기 카본계섬유의 섬도가 100 De 미만이면 발열성능이 저하되고, 균일한 온도분포를 나타낼 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 내구성이 저하될 수 있고, 섬도가 3,500 De를 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있으며, 균일한 온도분포를 나타낼 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 카본계섬유는 카본섬유 단독, 표면 적어도 일부에 탄소입자를 구비하는 섬유, 카본섬유와 혼섬된 섬유, 카본섬유에 커버링된 섬유 및, 표면 적어도 일부에 소정의 수지가 코팅된 카본섬유 등, 탄소성분을 포함하는 섬유를 모두 포함하는 의미이다.
바람직하게는 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 구비되는 카본계섬유는 섬유 및, 상기 섬유의 표면 적어도 일부에 형성되는 카본도핑층을 구비할 수 있다.
이때, 상기 섬유는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 섬유라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 폴리아미드계 섬유 및 아크릴레이트계 섬유 등일 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리에스테르계 섬유를 사용할 수 있으나, 상기 카본도핑층을 포함하여 상술한 카본계섬유의 물성을 만족할 수 있는 성분이라면 제한 없이 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 카본도핑층은 탄소입자 및 바인더를 포함하는 카본도핑층 형성 조성물을 통해 형성될 수 있음에 따라, 상기 카본도핑층은 바인더 및 상기 바인더에 고정되어 구비되는 탄소입자를 포함할 수 있다.
상기 바인더는 당업계에서 통상적으로 고정의 입자를 고정하는데 사용될 수 있는 바인더라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 천연 바인더, 무기계 바인더 및 유기계 바인더로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 무기계 바인더 및 유기계 바인더로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 아크릴계 바인더, 우레탄계 바인더, 불소계 바인더, 실리콘계 바인더, 스티렌계 바인더, 에폭시계 바인더 및 페놀계 바인더로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 유기계 바인더 중 아크릴계 바인더 및/또는 우레탄계 바인더를 사용하는 것이, 카본계섬유가 상술한 물성을 나타내어 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단이 목적하는 효과를 발현하는 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
또한, 상기 탄소입자는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 탄소재료라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, 카본블랙, 토상흑연, 인상흑연, 팽창흑연 및 인조흑연으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, 카본블랙, 인조흑연 및 인상흑연으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이, 카본계섬유가 상술한 물성을 나타내어 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단이 목적하는 효과를 발현하는 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
또한, 상기 카본도핑층 형성 조성물은 용매, 분산제, 증점제 및 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 용매, 분산제, 증점제 및 커플링제는 각각 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 용매, 분산제, 증점제 및 커플링제라면 제한 없이 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 경사; 및 위사;를 포함할 수 있고, 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상에 상기 카본계섬유를 포함하여 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단의 경사 및 위사에 대해 설명하기에 앞서서, 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 내 상술한 카본계섬유의 배치 폭에 대하여 설명하도록 한다.
상기 카본계섬유는 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상에, 바람직하게는 상기 경사 및 위사 모두에 포함될 수 있다. 또한, 상기 카본계섬유는 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 배설방향 1인치당 1가닥 이상, 바람직하게는 2가닥 이상 배치될 수 있다. 만일 상기 카본계섬유가 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 배설방향 1인치당 1가닥 미만으로 배치될 경우 목적하는 수준으로 균일한 온도분포를 가질 수 없고, 콘크리트 내부까지 양생시킬 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상에, 바람직하게는 상기 경사 및 위사 모두에 도전섬유를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 도전섬유 및 상기 카본계섬유는 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 배설방향 1인치당 총 1가닥 이상, 바람직하게는 총 2가닥 이상 배치될 수 있다. 만일 상기 도전섬유 및 상기 카본계섬유가 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 배설방향 1인치당 총 1가닥 미만으로 배치될 경우 목적하는 수준으로 균일한 온도분포를 가질 수 없고, 콘크리트 내부까지 양생시킬 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 도전섬유는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 도전섬유라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 석동선, 니크롬선, 철크롬선, 동니켈선 및 스테인리스선으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단의 경사, 위사 및 발열원단에 대하여 설명한다.
상기 경사는 상술한 바와 같이 카본계섬유를 포함할 수 있고, 도전섬유를 더 포함할 수 있음에 따라, 후술하는 위사에 포함될 수 있는 카본계섬유 및/또는 더 포함될 수 있는 도전섬유와 전기적으로 연통되어 발열기능을 발현할 수 있다.
한편, 상기 경사는 상술한 카본계섬유와 도전섬유 외에 폴리에스테르 섬유를 더 포함할 수 있다.
상기 경사는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 섬도라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 섬도가 100 ~ 3,500 De, 보다 바람직하게는 섬도가 150 ~ 3,000 De일 수 있다. 만일 상기 경사의 섬도가 100 De 미만이면 단열성능이 저하됨에 따라 발열성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 내구성이 저하될 수 있으며, 섬도가 3,500 De를 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 위사는 상술한 바와 같이 카본계섬유를 포함할 수 있고, 도전섬유를 더 포함할 수 있음에 따라, 상술한 경사에 포함될 수 있는 카본계섬유 및/또는 더 포함될 수 있는 도전섬유와 전기적으로 연통되어 발열기능을 발현할 수 있다.
한편, 상기 위사는 상술한 카본계섬유와 도전섬유 외에 폴리에스테르 섬유를 더 포함할 수 있다.
상기 위사는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 섬도라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 섬도가 100 ~ 3,500 De, 보다 바람직하게는 섬도가 150 ~ 3,000 De일 수 있다. 만일 상기 위사의 섬도가 100 De 미만이면 단열성능이 저하됨에 따라 발열성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 내구성이 저하될 수 있으며, 섬도가 3,500 De를 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 발열원단은 그라운드사를 더 포함할 수 있고, 상기 그라운드사는 상기 경사 및 위사를 엮도록 구비될 수 있다.
상기 그라운드사는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 섬유라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 나일론 섬유 및 PET 섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 그라운드사는 융점 또는 연화점이 상술한 경사 및 위사 보다 낮을 수 있으며, 바람직하게는 190℃ 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 융점 또는 연화점이 185℃ 이하일 수 있다. 만일 상기 그라운드사의 융점 또는 연화점이 190℃를 초과하면 소정의 열처리를 통해 그라운드사만을 선택적으로 융착시킬 수 없고, 경사 및 위사가 먼저 용융 또는 연화될 수 있음에 따라 균일한 온도분포를 나타낼 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 구비되는 그라운드사는 섬유상으로 구비될 수도 있고, 소정의 열처리를 통해 융착된 융착부로써 구비될 수도 있다.
상기 그라운드사는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 섬도라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 섬도가 30 ~ 350 De, 보다 바람직하게는 섬도가 50 ~ 300 De일 수 있다. 만일 상기 그라운드사의 섬도가 30 De 미만이면 목적하는 수준으로 단열성능을 발현할 수 없어서 발열성능이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 내구성이 저하될 수 있으며, 섬도가 350 De를 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은, 전류가 인가되는 적어도 하나 이상의 접속부를 포함할 수 있다.
상기 접속부는 당업계에서 통상적으로 접속부로 사용할 수 있는 재질이라면 제한 없이 사용하여 구현할 수 있으며, 바람직하게는 상술한 카본계섬유 및 도전섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접속부는 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 적어도 일 끝단부, 바람직하게는 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 양 끝단부에 구비될 수 있고, 또는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에서 연장되어 외부에 별도로 구비될 수도 있다.
본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단이 상기 접속부를 구비함에 따라, 전류 인가 시 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 포함되는 상술한 카본계섬유 및/또는 더 포함될 수 있는 도전섬유가 각각 상호 전기적으로 연통되어 발열기능을 발현할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 220V 교류전압 인가 시, 상기 발열원단의 온도가 40℃ 이상이 되는 시간이 30초 ~ 5분일 수 있고, 바람직하게는 35초 ~ 4분일 수 있으며, 보다 바람직하게는 45초 ~ 3분일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 220V 교류전압 인가 시, 상기 발열원단의 온도가 70℃ 이상이 되는 시간이 10 ~ 50분일 수 있고, 바람직하게는 15분 ~ 35분일 수 있으며, 보다 바람직하게는 15 ~ 35분일 수 있다. 만일 발열원단의 온도가 40℃ 이상이 되는 시간이 30초 미만이거나, 발열원단의 온도가 70℃ 이상이 되는 시간이 10분 미만이면 발열온도가 과도함에 따라 발열원단에 손상이 발생하고, 내구성 및 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 5분을 초과하거나, 발열원단의 온도가 70℃ 이상이 되는 시간이 50분을 초과하면, 목적하는 수준으로 외벽 콘크리트를 양생할 수 없는 문제가 발생할 수 있고, 양생 시 균일하게 작업이 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단은 220V 교류전압 인가 시, 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 80℃ 이상일 수 있고, 바람직하게는 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 83℃ 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 85℃ 이상일 수 있다. 만일 220V 교류전압 인가 시, 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 80℃ 미만이면 목적하는 수준으로 발열특성을 발현할 수 없고, 균일한 온도분포를 가질 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 구비되는 상기 경사, 위사 및 그라운드사는, 상기 경사 및 위사가 상호 엮이도록 배치되고, 상기 경사 및 위사를 엮도록 그라운드사가 구비될 수 있다.
먼저, 직물의 조직은 평직, 능직, 수자직 및 이중직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 평직, 능직 및 수자직을 삼원조직이라 할 때 삼원조직 각각의 구체적인 제직방법은 통상적인 제직방법에 의하며, 삼원조직을 기본으로 하여 그 조직을 변형시키거나 몇 가지 조직을 배합하여 변화 있는 직물일 수 있고, 예를 들어 변화평직으로 두둑직, 바스켓직 등이 있고, 변화능직으로 신능직, 파능직, 비능직, 산형능직 등이 있으며, 변화수자직으로 변칙수자직, 중수자직, 확수자직, 화강수자직 등이 있다. 상기 이중직은 경사 또는 위사의 어느 한쪽이 2중으로 되어있거나 양쪽이 모두 2중으로 된 직물의 제직방법으로 구체적인 방법은 통상적인 이중직의 제직방법일 수 있다. 다만, 상기 직물조직의 기재에 한정되지 않는다.
본 발명의 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 구비되는 상기 경사 및 위사가 상호 엮이도록 배치되고, 상기 경사 및 위사를 엮도록 그라운드사가 구비되는 경우, 경사방향 1인치당 상기 경사를 1 ~ 60가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 1 ~ 60가닥 포함할 수 있고, 바람직하게는 경사방향 1인치당 상기 경사를 3 ~ 58가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 3 ~ 58가닥 포함할 수 있다. 만일 상기 경사가 경사방향 1인치당 1가닥 미만이거나, 상기 위사가 위사방향 1인치당 1가닥 미만이면 목적하는 수준의 단열성능을 발현할 수 없음에 따라 발열성능이 저하될 수 있고, 균일한 온도분포를 가질 수 없으며, 콘크리트 내부까지 양생시킬 수 없고, 내구성이 저하될 수 있으며, 상기 경사가 경사방향 1인치당 60가닥을 초과하거나, 상기 위사가 위사방향 1인치당 60가닥을 초과하면 유연성 저하 및 온도조절 상승 문제가 발생함에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단(100)에 구비되는 상기 경사(10), 위사(20) 및 그라운드사(30)는, 경사(10) 상부 또는 하부에 위사(20)가 배치되고, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 경사(10) 및 위사(20)를 엮도록 그라운드사(30)가 구비될 수 있다.
본 발명의 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 구비되는 상기 경사 상부 또는 하부에 위사가 배치되고, 상기 경사 및 위사를 엮도록 그라운드사가 구비되는 경우, 경사방향 1인치당 상기 경사를 1 ~ 30가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 1 ~ 30가닥 포함할 수 있고, 바람직하게는 경사방향 1인치당 상기 경사를 3 ~ 25가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 3 ~ 25가닥 포함할 수 있다. 만일 상기 경사가 경사방향 1인치당 1 가닥 미만이거나, 상기 위사가 위사방향 1인치당 1 가닥 미만이면 목적하는 수준의 단열성능을 발현할 수 없음에 따라 발열성능이 저하될 수 있고, 균일한 온도분포를 가질 수 없으며, 콘크리트 내부까지 양생시킬 수 없고, 내구성이 저하될 수 있으며, 상기 경사가 경사방향 1인치당 30 가닥을 초과하거나, 상기 위사가 위사방향 1인치당 30 가닥을 초과하면 유연성이 저하됨에 따라 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 저하될 수 있다.
한편, 외벽 콘크리트는 본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 통해 후술하는 양생방법에 따라 양생된다.
구체적으로 외벽 콘크리트는, 상술한 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 외벽 콘크리트 양생틀 적어도 일부에 고정시키는 단계; 외벽 콘크리트 양생틀에 콘크리트를 타설하는 단계; 및 상기 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 전류를 인가하여 타설된 콘크리트를 양생시키는 단계;를 포함하여 양생된다.
이때, 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 적어도 일 끝단부, 바람직하게는 상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 양 끝단부에 구비되거나, 또는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에서 연장되어 외부에 별도로 구비되는 접속부에 상기 전류인가를 수행할 수 있으며, 이에 따라 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 포함되는 상술한 카본계섬유 및/또는 더 포함될 수 있는 도전섬유가 각각 상호 전기적으로 연통되어 발열기능을 발현할 수 있다.
본 발명에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 및 이를 통한 외벽 콘크리트 양생방법은 동절기에도 콘크리트 양생이 가능하고, 균일한 온도분포를 가지며, 유연성이 우수하여 단차를 가지는 콘크리트 구조물에 적용 시 밀착성이 우수한 동시에 단열성능이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 가능하며, 발열 후에도 물성 변화가 현저히 적고, 내구성이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예들을 통해 설명한다. 이때, 하기 실시예들은 발명을 예시하기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예 1: 외벽 콘크리트 양생용 발열원단의 제조>
먼저, PET 섬유 표면에 아크릴계 바인더와 우레탄계 바인더에 고정되어 구비되는 탄소입자를 포함하는 카본도핑층을 구비하는 섬도가 1,500 De인 카본계섬유를 준비하였다. 이때, 상기 카본계섬유의 저항이 370kΩ, KCL-FIR-1005에 의거하여 측정한 5 ~ 20㎛ 파장에서의 원적외선 방사율이 90.1%, 40℃에서의 원적외선 방사에너지가 3.63×102 W/㎡·㎛이고, KS K 0215 : 2012(7.12.(1).B) 규격을 통해 100℃ 및 30분의 조건으로 측정한 사치수변화율이 -1.2%, ASTM D 5591 : 2011 규격을 통해 200℃ 및 120초의 조건으로 측정한 열응력이 0 N, 영률이 24.57 g/d 및 KS K 0412 : 2016 (필라멘트사) 규격을 통해 파지거리 250mm, 속도 250mm/min의 조건으로 측정한 신도가 20.54%이었다.
그리고, 경사로 융점이 260℃이고 섬도가 1,000 De인 폴리에스테르 섬유를 공급하고, 위사로 융점이 260℃이고 섬도가 1,000 De인 폴리에스테르 섬유를 공급하되, 상기 카본계섬유가 위사 배설방향 1인치당 3가닥 배치되도록, 상기 경사 하부로 위사가 지나가도록 공급하고, 그라운드사로 융점이 170℃이고 섬도가 75 De인 LM섬유를 공급하여 상기 경사 및 위사를 도 4과 같이 엮도록 제조하였으며, 경사 중 양 끝단부에 접속부로써 도전섬유인 석동선이 배치되도록 원단을 제조하였다. 이때, 경사방향 1인치당 상기 경사가 15가닥 배치되고, 위사방향 1인치당 상기 위사가 15 가닥 배치되었다. 그리고, 온도 320℃로 1초 동안 열처리를 수행하여 그라운드사를 융착시켜서 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 제조하였다.
<실시예 2 ~ 19 및 비교예 1 ~ 7>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 카본계섬유의 사치수변화율, 열응력, 저항, 섬도, 영률, 신도, 종류, 1인치 당 가닥수 및 포함여부 등을 변경하여 표 1 내지 표 5와 같은 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 제조하였다.
<실험예 1>
1. 40℃ 도달 시간 측정
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 대하여, 220V 교류전압 인가 후 실시예 및 비교예에 따라 제조한 외벽 콘크리트 양생용 발열원단 상 임의의 10개 점의 온도를 측정하고, 이들의 평균값을 산출하여 온도의 평균 값이 40℃에 도달하는 시간을 측정하여 하기 표 1 내지 표 5에 나타내었다.
2. 220V 교류전압 인가 시 1시간 경과 후 온도 측정
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 대하여, 220V 교류전압 인가 시 1시간 경과 후, 실시예 및 비교예에 따라 제조한 발열원단 상 임의의 10개 점의 온도를 측정하고, 이들의 평균값을 산출하여 온도의 평균 값을 측정하여 하기 표 1 내지 표 5에 나타내었다.
3. 내구성 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 대하여, 위사 방향으로 초기 길이 대비 10% 인장 및 복원하는 것을 1세트로 하여, 총 100세트 반복 수행하였다. 이때, 아무런 이상도 없는 경우 - ○, 경사, 위사, 그라운드사 및 카본계섬유 중 어느 하나라도 탈리되는 경우, 단사가 발생하는 경우, 열량이 하락되는 경우 등 어떠한 문제라도 발생하는 경우 - ×로 하여 내구성을 평가하였다.
<실험예 2>
1면의 크기가 가로, 세로 및 두께 2,500㎜×3,000㎜×3㎜인 상하가 없는 4면체로 이루어진 갱폼 본체에, 갱폼 본체의 파티션에 접합할 수 있도록, 가로, 세로 2,000㎜×3,000㎜인 상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 접착한 후, 영하 10℃ 조건에서 9 시간 동안 콘크리트를 양생한 후, 하기의 물성을 측정하여 하기 표 1 내지 표 5에 나타내었다.
1. 콘크리트 양생 균일성 평가
상기 양생한 각각의 콘크리트에 대하여, 콘크리트 상 임의의 20개 점에 대하여, 해당 분야 15년 이상 경력자 10명에 의해 콘크리트 양생 균일성에 대한 관능평가를 수행하였으며, 20개 지점 모두에서 콘크리트가 양생된 경우 - ◎, 20개 미만 18개 이상의 지점에서 콘크리트가 양생된 경우 - ○, 18개 미만 15개 이상의 지점에서 콘크리트가 양생된 경우 - △, 15개 미만의 지점에서 콘크리트가 양생된 경우 - ×로 하여 콘크리트 양생 균일성을 평가하였다.
2. 발열성능 평가
콘크리트 양생 시, 220V 교류전압 인가 90분 경과 후 갱폼과 부착되어 있는 철판의 온도를 측정하여 발열성능을 평가하였다.
이때, 온도가 높다는 것은 발열성능이 우수함을 나타내고, 온도가 낮다는 것은 발열성능이 저하됨을 나타낸다.
3. 콘크리트 내부 양생 평가
상기 양생한 각각의 콘크리트를 수직방향으로 반으로 나눈 후 정중앙 부분에 대하여, 해당 분야 15년 이상 경력자 10명에 의해 콘크리트 양생 균일성에 대한 관능평가를 수행하였으며, 이를 7점 척도를 통해 평가 후 평균치를 측정하여 콘크리트 내부 양생 정도를 평가하였다.
4. 원단 인장강도 변화율 평가
콘크리트를 양생하기 전, 원단의 경사 방향 및 위사 방향 각각에 대한 초기 인장강도를 측정하고, 콘크리트를 양생한 후, 원단의 경사 방향 및 위사 방향 각각에 대한 인장강도를 측정한 뒤, 경상 방향 및 위사 방향 각각의 초기 인장강도 대비 인장강도 변화율을 측정하고, 평균값을 산출하였다. 이때, 초기 인장강도 대비 양생 후 인장강도의 변화율이 ±1% 미만인 경우 - ○, ±1 ~ ±5%인 경우 - △, ±5%를 초과하는 경우 - ×로 하여 원단 인장강도 변화율을 평가하였다.
<실험예 3>
1면의 가로, 세로 및 두께가 3,000㎜×4,000㎜×3㎜인 면체가 30㎝의 단차를 가지도록 계단형으로 제조한 갱폼 본체에 상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 외벽 콘크리트 양생용 발열원단이 갱폼 본체의 상면을 덮도록 접착한 후, 하기의 물성을 측정하여 하기 표 1 내지 표 5에 나타내었다.
1. 밀착성 평가
실시예 및 비교예를 통해 제조된 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 접착한 갱폼 본체를 통해, 영하 10℃ 조건에서 9 시간 동안 콘크리트를 양생한 후, 양생한 각각의 콘크리트에 대하여, 콘크리트 상 임의의 20개 점에 대하여, 해당 분야 15년 이상 경력자 10명에 의해 콘크리트 양생 균일성에 대한 관능평가를 수행하였으며, 20개 지점 모두에서 콘크리트가 양생된 경우 - ◎, 20개 미만 18개 이상의 지점에서 콘크리트가 양생된 경우 - ○, 18개 미만 10개 이상의 지점에서 콘크리트가 양생된 경우 - △, 10개 미만의 지점에서 콘크리트가 양생된 경우 - ×로 하여 콘크리트 양생 균일성을 통해 밀착성을 평가하였다.
구분 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6
카
본
계
섬
유		 사치수
변화율(%)		 -1.2 -2.9 -6.4 -1.8 -2.4 -1.3
열응력(N) 0 0.7 1.6 2.6 6.1 0
저항(kΩ) 370 382 398 379 396 5
조건(1) 0.0032 0.0077 0.017 0.012 0.039 0.26
조건(2) 0 0.10 0.51 0.24 0.73 0
섬도(De) 1500 1500 1500 1500 1500 1500
영률(g/d) 24.57 24.66 24.31 24.64 24.18 24.51
신도(%) 20.54 20.55 20.56 20.54 20.56 20.48
배치폭(1인치당 가닥수) 3 3 3 3 3 3
그라운드사 포함여부 ○ ○ ○ ○ ○ ○
220V 교류전압 인가 시 40℃ 도달시간 2분43초 2분50초 2분56초 2분47초 2분54초 30초 이내
1시간 후 발열원단 온도(℃) 87 86 79 87 81 94
내구성 평가 ○ ○ × ○ × ○
콘크리트 양생 균일성 평가 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △
발열성능 평가(℃) 63 63 62 63 62 100이상
콘크리트 내부 양생평가 6.8 6.7 6.7 6.8 6.7 2.1
원단 인장강도 변화율 평가 ○ ○ △ ○ △ △
밀착성 평가 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △
구분 실시예
7		 실시예
8		 실시예
9		 실시예
10		 실시예
11		 실시예
12
카
본
계
섬
유		 사치수
변화율(%)		 -1.3 -1.2 -1.2 -2.4 -2.9 -1.0
열응력(N) 0 0 0 3 2.7 0
저항(kΩ) 20 450 550 20 20 320
조건(1) 0.065 0.0027 0.0022 0.29 0.27 0.0031
조건(2) 0 0 0 1.61 1.8 0
섬도(De) 1500 1500 1500 1500 1500 50
영률(g/d) 24.55 24.81 24.67 24.67 24.68 39.12
신도(%) 20.52 20.56 20.61 20.56 20.55 10.89
배치폭(1인치당 가닥수) 3 3 3 3 3 3
그라운드사 포함여부 ○ ○ ○ ○ ○ ○
220V 교류전압 인가 시 40℃ 도달시간 40초 3분17초 4분 2분51초 2분52초 5분초과
1시간 후 발열원단 온도(℃) 89 83 68 86 86 60
내구성 평가 ○ ○ ○ ○ ○ ×
콘크리트 양생 균일성 평가 ◎ ◎ △ ◎ ◎ ×
발열성능 평가(℃) 75 52 43 62 61 31
콘크리트 내부 양생평가 6.6 6.3 5.5 6.6 6.5 2.7
원단 인장강도 변화율 평가 ○ ○ ○ ○ ○ ○
밀착성 평가 ◎ ◎ △ ◎ ◎ △
구분 실시예
13		 실시예
14		 실시예
15		 실시예
16		 실시예
17		 실시예
18
카
본
계
섬
유		 사치수
변화율(%)		 -1.2 -2.7 -2.9 -2.3 -1.3 -1.1
열응력(N) 0 1.2 1.8 0 0 0.9
저항(kΩ) 330 350 300 370 370 370
조건(1) 0.0036 0.0086 0.013 0.0062 0.0035 0.0038
조건(2) 0 0.17 0.30 0 0 0.051
섬도(De) 150 3000 4000 1500 1500 1500
영률(g/d) 32.33 20.68 15.21 10.96 17.84 34.68
신도(%) 17.96 23.47 27.35 35.18 24.41 15.78
배치폭(1인치
당 가닥수)		 3 3 3 3 3 3
그라운드사 포함여부 ○ ○ ○ ○ ○ ○
220V 교류전압 인가 시 40℃ 도달시간 3분27초 2분44초 2분49초 2분55초 2분46초 2분44초
1시간 후 발열원단 온도(℃) 86 85 80 81 82 82
내구성 평가 ○ ○ ○ × ○ ○
콘크리트 양생 균일성 평가 ◎ ◎ △ ◎ ◎ ◎
발열성능 평가(℃) 60 62 59 62 63 62
콘크리트 내부 양생평가 6.4 6.6 5.7 6.6 6.7 6.6
원단 인장강도 변화율 평가 ○ ○ ○ ○ ○ ○
밀착성 평가 ◎ ◎ × ◎ ◎ ◎
구분 실시예
19		 실시예
20		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3
카
본
계
섬
유		 사치수
변화율(%)		 -1.0 -1.2 -4 -6.1 -6.8
열응력(N) 2.6 0 6.8 6.7 6.7
저항(kΩ) 370 370 11 15 13
조건(1) 0.012 0.0032 1.65 1.23 1.43
조건(2) 0.14 0 8.2 10.55 12.64
섬도(De) 1500 1500 1500 1500 1500
영률(g/d) 45.10 24.57 23.60 23.52 22.83
신도(%) 5.71 20.54 20.80 20.94 21.15
배치폭(1인치
당 가닥수)		 3 0.5 3 3 3
그라운드사 포함여부 ○ ○ ○ ○ ○
220V 교류전압 인가 시 40℃ 도달시간 2분44초 5분초과 3분1초 3분12초 3분30초
1시간 후 발열원단 온도(℃) 83 62 77 78 75
내구성 평가 × ○ × × ×
콘크리트 양생 균일성 평가 ◎ △ ◎ ◎ ◎
발열성능 평가(℃) 62 35 62 62 60
콘크리트 내부 양생평가 6.1 3.2 6.7 6.6 6.4
원단 인장강도 변화율 평가 ○ ○ × × ×
밀착성 평가 × △ ◎ ◎ ◎
구분 비교예
4		 비교예
51) 		비교예
62)
카
본
계
섬
유		 사치수
변화율(%)		 - - -
열응력(N) - - -
저항(kΩ) - 0.2 0.00005
조건(1) - - -
조건(2) - - -
섬도(De) - 1500 1500
영률(g/d) - - -
신도(%) - - -
배치폭(1인치당 가닥수) - 3 3
그라운드사 포함여부 ○ ○ ○
220V 교류전압 인가 시 40℃ 도달시간 - 30초이내 30초이내
1시간 후 발열원단 온도(℃) - 90 93
내구성 평가 ○ × ×
콘크리트 양생 균일성 평가 × ○ ×
발열성능 평가(℃) -9 100이상 100이상
콘크리트 내부 양생평가 1.6 4.3 1
원단 인장강도 변화율 평가 - × ×
밀착성 평가 × ○ ×
1) 상기 비교예 5는 카본계섬유 대신 니크롬선을 사용한 것을 나타냄
2) 상기 비교예 6은 PET 섬유와 바인더를 포함하지 않는 카본섬유를 단독으로 사용한 것을 나타냄
상기 표 1 내지 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른, 카본계섬유의 사치수변화율, 열응력, 저항, 섬도, 영률, 신도, 종류, 1인치 당 가닥수 및 포함여부 등을 모두 만족하는 실시예 1, 2, 4, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 17 및 18이, 이 중에서 하나라도 누락된 실시예 3, 5, 6, 9, 12, 15, 16, 19, 20 및 비교예 1 ~ 6에 비하여, 온도 40℃ 도달시간이 빠르고, 교류전압 인가 시 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 높게 상승하며, 내구성 및 콘크리트 양생 균일성이 우수하고, 원단의 인장강도 변화율이 낮으며, 발열성능 및 단열성능이 우수한 동시에 유연성이 우수함에 따라 밀착성이 우수하고, 콘크리트 내부까지 균일한 양생이 되는 효과를 모두 동시에 발현하였다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 외벽 콘크리트 양생용 발열원단
10: 경사
20: 위사
30: 그라운드사
1000: 건축물
1100: 외벽
1200: 내벽

Claims (22)

  1. 전류가 인가되면 발열하는 카본계섬유를 포함하고,
    상기 카본계섬유는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단:
    (1)
    Figure 112019134232920-pat00011

    (2)
    Figure 112019134232920-pat00012

    이때, 상기 a는 상기 카본계섬유의 사치수변화율(%), 상기 b는 상기 카본계섬유의 열응력(N) 및, 상기 c는 상기 카본계섬유의 저항(kΩ)임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카본계섬유는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 동시에 만족하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단:
    (1)
    Figure 112019134232920-pat00013

    (2)
    Figure 112019134232920-pat00014
    임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카본계섬유는 사치수변화율이 -5% 이상인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카본계섬유는 열응력이 5N 이하인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카본계섬유는 저항이 10 ~ 500kΩ인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  6. 제1항에 있어서,
    220V 교류전압 인가 시, 상기 발열원단의 온도가 40℃ 이상이 되는 시간이 30초 ~ 5분인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  7. 제1항에 있어서,
    220V 교류전압 인가 시, 상기 발열원단의 온도가 70℃ 이상이 되는 시간이 10분 ~ 50분인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  8. 제1항에 있어서,
    220V 교류전압 인가 시, 1시간 경과 후 발열원단의 온도가 80℃ 이상인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  9. 제1항에 있어서, 상기 카본계섬유는,
    섬유 및,
    상기 섬유의 표면 적어도 일부에 형성되고, 바인더 및 상기 바인더에 고정되어 구비되는 탄소입자를 포함하는 카본도핑층을 구비하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 카본계섬유는 섬도가 100 ~ 3,500De인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 카본계섬유는 영률이 15 ~ 40 g/d이고, 신도가 10 ~ 30%인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발열원단은 외부로부터 전류가 유입되는 적어도 하나 이상의 접속부를 포함하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  13. 제1항에 있어서,
    경사; 및
    위사;를 포함하고,
    상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상에 상기 카본계섬유를 포함하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 경사 및 위사 중 어느 하나 이상의 배설방향 1인치당 상기 카본계섬유가 1가닥 이상 배치되는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 경사 및 위사가 상호 엮이도록 배치되거나, 상기 경사 상부 또는 하부에 위사가 배치되는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 경사 및 위사를 엮도록 구비되는 그라운드사를 더 포함하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 그라운드사는 섬도가 30 ~ 350 De인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 그라운드사는 융점 또는 연화점이 190℃ 이하인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 경사 및 위사는 각각 독립적으로 섬도가 100 ~ 3,500 De인 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 경사 및 위사는 각각 독립적으로 석동선, 니크롬선, 철크롬선, 동니켈선 및 스테인리스선으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 도전섬유 및, 폴리에스테르 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 경사 및 위사가 상호 엮이도록 배치되는 경우, 경사방향 1인치당 상기 경사를 1 ~ 60가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 1 ~ 60가닥 포함하고,
    상기 경사 상부 또는 하부에 위사가 배치되는 경우, 경사방향 1인치당 상기 경사를 1 ~ 30가닥 및, 위사방향 1인치당 상기 위사를 1 ~ 30가닥 포함하는 외벽 콘크리트 양생용 발열원단.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 외벽 콘크리트 양생용 발열원단을 외벽 콘크리트 양생틀 적어도 일부에 고정시키는 단계;
    외벽 콘크리트 양생틀에 콘크리트를 타설하는 단계; 및
    상기 외벽 콘크리트 양생용 발열원단에 전류를 인가하여 타설된 콘크리트를 양생시키는 단계;를 포함하는 외벽 콘크리트 양생방법.
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