KR102188863B1 - 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치는, 양생 온도와 습도가 프로그래밍되고, 직육면체 형태로 형성된 복수의 콘크리트 시편들이 상호 이격되어 배치되는 항온항습기; 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하면서 상기 콘크리트 시편의 온도를 상온보다 높은 온도로 상승시키도록 판 형태로 이루어진 가열부와, 상기 콘크리트 시편의 일측면과 반대쪽에 위치한 타측면과 면접촉하면서 상기 콘크리트 시편의 온도를 상온의 온도보다 낮은 온도로 하강시키도록 판 형태로 이루어진 냉각부와, 상기 콘크리트 시편이 상기 가열부 및 냉각부와 각각 면접촉 상태를 유지하도록 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하는 가열부 부분과 상기 콘크리트 시편의 타측면과 면접촉하는 냉각부 부분을 탄성력 있게 연결하는 복수의 탄성부를 포함하는 가열 및 냉각 유닛; 상기 가열부에 연결되어 상온보다 높은 일정한 온도의 열을 상기 가열부로 공급하는 고온 공급부와, 상기 냉각부에 연결되어 상온보다 낮은 일정한 온도의 열을 상기 냉각부로 공급하는 저온 공급부를 포함하는 열 공급유닛; 및 상기 콘크리트 시편의 일측면과 타측면에 각각 복수로 설치되어 상기 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 센서부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING TEMPERATURE AND STRAIN OF EARLY AGE CONCRETE}
본 발명은 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 구체적으로는 다양한 양생조건(온도, 습도)에 따른 콘크리트 온도변형을 측정할 수 있고, 다양한 배합(고로슬래그, 플라이애시, 지오폴리머 등) 콘크리트에 대해서도 온도변형을 측정하여 매스콘크리트 구조물의 균열 예측 및 제어에 사용할 수 있는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
콘크리트의 온도변형은 콘크리트 해석에 있어서 매우 중요한 특성값이고, 특히, 원자력 발전소 격납건물, 댐, 교대 등 대형 콘크리트 구조물의 수화열 해석 결과에 가장 큰 영향을 미치는 인자이다.
지금까지 구조물 해석 시 콘크리트의 온도변형은 10×10-6/oC로 가정하여 사용하여 왔으나, 실제 콘크리트의 온도변형은 사용골재, 물-결합재 비, 콘크리트 상대습도 등에 영향을 받기 때문에 일반 콘크리트의 경우 (4 내지 15)×10-6/oC정도의 범위를 가진다.
또한, 초기재령에는 콘크리트에 포함된 다량의 수분으로 인하여 일반적인 값보다 큰 값을 가진다.
따라서, 콘크리트의 온도변형은 실험에 의하여 정확하게 측정하는 것이 필요하다.
아울러, 초기재령 콘크리트의 경우 온도변형과 동시에 자기수축이 발생하는데 낮은 콘크리트의 열전도계수로 인하여 즉각적인 콘크리트 시편의 온도 변화를 발생시키기 어려워 정확한 온도변형을 측정하는데 어려움이 있다.
콘크리트의 온도변형은 다양한 연구자에 의해서 측정되었다.
항온항습기를 이용하여 콘크리트의 온도를 변화시키는 방법, 물을 이용하는 방법, 용광로를 이용하는 방법 등에 의하여 콘크리트의 열팽창계수를 측정하였다.
그러나, 이러한 방법들은 콘크리트의 낮은 열전도계수로 인하여 콘크리트의 온도를 상승시키는데 최소 1시간 이상이 걸리며, 온도 상승 시간을 줄이기 위하여 작은 시편을 사용할 경우에는 모르타르나 시멘트 페이스트에는 적용가능하나, 콘크리트에는 적용이 어려운 단점이 있다.
또한, 대부분의 방법은 콘크리트의 온도를 상승시켰다가 원래 온도로 하강하는 방법을 이용하여 콘크리트의 온도변형을 계측하기 때문에 계측에 많은 시간이 소요된다.
즉, 초기재령 콘크리트의 경우 계측 결과에 온도변형 뿐만 아니라, 자기수축으로 인한 변형까지 포함되어 초기재령 콘크리트에 적용하기에는 한계가 있다.
또한, 실제 콘크리트의 온도변형은 콘크리트의 온도에 따라 그 값이 달라진다.
따라서, 실제 구조물의 온도변화를 고려하여, 온도 상승뿐만 아니라, 온도 하강으로 인한 수축 변화도 함께 고려해야 한다.
아울러, 초기재령 콘크리트의 경우, 재령에 따라서 특성이 크게 변화하기 때문에 재령별 온도변형을 측정해야 한다.
KR 10-1331015 B1(2013.11.19.공고)
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 여러 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다양한 양생조건(온도, 습도)에 따른 콘크리트 온도변형을 측정할 수 있고, 다양한 배합(고로슬래그, 플라이애시, 지오폴리머 등) 콘크리트에 대해서도 온도변형을 측정하여 매스콘크리트 구조물의 균열 예측 및 제어에 사용할 수 있는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1관점에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치는, 양생 온도와 습도가 프로그래밍되고, 직육면체 형태로 형성된 복수의 콘크리트 시편들이 상호 이격되어 배치되는 항온항습기; 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하면서 상기 콘크리트 시편의 온도를 상온보다 높은 온도로 상승시키도록 판 형태로 이루어진 가열부와, 상기 콘크리트 시편의 일측면과 반대쪽에 위치한 타측면과 면접촉하면서 상기 콘크리트 시편의 온도를 상온의 온도보다 낮은 온도로 하강시키도록 판 형태로 이루어진 냉각부와, 상기 콘크리트 시편이 상기 가열부 및 냉각부와 각각 면접촉 상태를 유지하도록 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하는 가열부 부분과 상기 콘크리트 시편의 타측면과 면접촉하는 냉각부 부분을 탄성력 있게 연결하는 복수의 탄성부를 포함하는 가열 및 냉각 유닛; 상기 가열부에 연결되어 상온보다 높은 일정한 온도의 열을 상기 가열부로 공급하는 고온 공급부와, 상기 냉각부에 연결되어 상온보다 낮은 일정한 온도의 열을 상기 냉각부로 공급하는 저온 공급부를 포함하는 열 공급유닛; 및 상기 콘크리트 시편의 일측면과 타측면에 각각 복수로 설치되어 상기 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 센서부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 고온 공급부는 상온 보다 높은 온도의 물을 상기 가열부로 공급하도록 이루어지고, 상기 가열부는, 상기 고온 공급부로부터 공급되는 물이 유입되도록 일측에 형성되는 제1유입구와, 상기 제1유입구와 연통되되 전 면적에 걸쳐서 골고루 배치되도록 내부에 절곡 형성되는 제1유동홀과, 상기 제1유동홀을 통해 유동하는 물이 외부로 유출되어 상기 고온 공급부로 회수되도록 타측에 형성되는 제1유출구를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 저온 공급부는 상온 보다 낮은 온도의 물을 상기 냉각부로 공급하도록 이루어지고, 상기 냉각부는, 상기 저온 공급부로부터 공급되는 물이 유입되도록 일측에 형성되는 제2유입구와, 상기 제2유입구와 연통되되 전 면적에 걸쳐서 골고루 배치되도록 내부에 절곡 형성되는 제2유동홀과, 상기 제2유동홀을 통해 유동하는 물이 외부로 유출되어 상기 저온 공급부로 회수되도록 타측에 형성되는 제2유출구를 포함하여 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 센서부는 LVDT(linear variable differential transformer)로 이루어지고, 상기 콘크리트 시편의 일측면과 타측면의 네모서리에 각각 4개씩 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄성부는 4개의 인장코일스프링으로 이루어져 가열부와 냉각부의 상부 양측과 하부 양측에 각각 설치되되, 일단은 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하는 가열부 부분에 고정되며, 타단은 상기 콘크리트 시편의 타측면과 면접촉하는 냉각부 부분에 고정되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2관점에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정방법은, 콘크리트를 콘크리트 몰드에 타설하여 동일한 크기로 직육면체 형태의 콘크리트 시편을 복수로 제작하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제작된 복수의 콘크리트 시편을 양생 온도 및 습도가 프로그래밍된 항온항습기 내에 상호 이격되게 배치하여 상기 프로그래밍된 양생 온도 및 습도로 양생하는 제2단계; 상기 제2단계에서 수 시간이 지난 후에 상기 콘크리트 몰드를 제거하고, 상기 콘크리트 시편 중 어느 하나의 콘크리트 시편에 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 따른 가열 및 냉각 유닛, 열 공급 유닛을 설치하여 콘크리트 시편의 한쪽면은 가열시키고 반대면은 냉각시키는 제3단계; 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 하나의 청구항에 따른 센서부를 이용하여 상기 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 제4단계; 및 상기 제4단계 이후 상기 제3단계에서 사용된 콘크리트 시편은 폐기하고 다른 콘크리트 시편에 가열 및 냉각 유닛, 열 공급 유닛을 설치하여 콘크리트 시편의 한쪽면은 가열시키고 반대면은 냉각시키는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1단계 내지 제4단계의 과정을 재령(material age) 12시간, 1일, 3일, 7일에 각각 새로운 콘크리트 시편에 실시하여, 이를 회귀분석하여 재령에 따른 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 정량화할 수 있다.
아울러, 상기 센서부에서 계측된 변형량을 콘크리트 시편의 길이와 온도 변화량으로 나누어 각 재령 시점의 열변형 계수를 구하고, 각 재령 시점의 열변형 계수를 시간 함수로 회귀분석하여 재령에 따른 콘크리트의 열변형 계수로 활용할 수 있다.
전술한 과제의 해결수단에 의하면 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 항온항습기, 가열 및 냉각 유닛, 열 공급유닛 및 센서부를 포함하여 이루어진 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치를 이용함으로써, 다양한 양생조건(온도, 습도)에 따른 콘크리트 온도변형을 측정할 수 있고, 다양한 배합(고로슬래그, 플라이애시, 지오폴리머 등) 콘크리트에 대해서도 온도변형을 측정하여 매스콘크리트 구조물의 균열 예측 및 제어에 사용할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 측정에 사용할 콘크리트 시편을 항온항습기에 위치시키고, 습도 및 온도를 제어하여 대상 구조물과 동일한 조건에서 콘크리트 시편을 양생하며, 수온을 이용하여 시편의 온도를 변화시키고 길이변화를 측정하며, 이를 활용하여 온도 변화에 따른 콘크리트 재령별 열변형계수를 측정할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명은 하나의 콘크리트 시편 양측면에 가열부와 냉각부를 면접촉시켜 온도 상승으로 인한 팽창 변형 뿐만 아니라 온도 하강으로 인한 수축 변형을 동시에 측정할 수 있어 변형 측정에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치에서 콘크리트 시편, 가열 및 냉각 유닛, 열 공급유닛 및 센서부를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2를 위에서 내려다 본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2를 측면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치에 의해 콘크리트 시편이 변형된 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치 및 측정방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어와 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석해야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치는, 항온항습기(10), 가열 및 냉각 유닛(20), 열 공급유닛(30) 및 센서부(40)를 포함하여 이루어진다.
항온항습기(10)는 실제 구조물의 온도와 습도를 프로그래밍할 수 있는 것을 사용하고, 구조물의 온도 및 습도는 구조해석을 이용하여 예측한 값을 사용한다.
이러한 항온항습기(10)에는 양생 온도와 습도가 프로그래밍되고, 직육면체 형태로 형성된 복수의 콘크리트 시편(S)들이 상호 이격되어 나란하게 배치된다.
이때, 콘크리트 시편(S)의 크기는 콘크리트에 포함되는 굵은 골재의 크기를 고려하여 결정하고, 빠른 열전달을 위하여 두께는 최소값인 굵은 골재 크기의 2배로 하며, 단면의 크기는 장치 제작에 용이하게 임의로 결정할 수 있으나, 콘크리트 시편(S)의 변형이 후술할 탄성부의 강성에 영향을 받지 않도록 제작한다.
가열 및 냉각 유닛(20)은 가열부(21), 냉각부(23) 및 탄성부(25)를 포함하여 이루어진다.
가열부(21)는 콘크리트 시편(S)의 일측면과 면접촉하면서 콘크리트 시편(S)의 온도를 후술할 열 공급유닛(30)의 고온 공급부(31)로부터 고온의 열을 전달받아 상온보다 높은 온도로 상승시키도록 판 형태로 이루어진다.
냉각부(23)는 콘크리트 시편(S)의 일측면과 반대쪽에 위치한 타측면과 면접촉하면서 콘크리트 시편(S)의 온도를 열 공급유닛(30)의 저온 공급부(33)로부터 저온의 열을 전달받아 상온의 온도보다 낮은 온도로 하강시키도록 판 형태로 이루어진다.
탄성부(25)는 콘크리트 시편(S)이 가열부(21) 및 냉각부(23)와 각각 면접촉 상태를 유지하도록 콘크리트 시편(S)의 일측면과 면접촉하는 가열부(21) 부분과 콘크리트 시편(S)의 타측면과 면접촉하는 냉각부(23) 부분을 탄성력 있게 연결하도록 복수로 마련된다.
이러한 탄성부(25)는 4개의 인장코일스프링으로 이루어져 가열부(21)와 냉각부(23)의 상부 양측과 하부 양측에 각각 설치될 수 있는데, 일단은 콘크리트 시편(S)의 일측면과 면접촉하는 가열부(21) 부분에 고정되며, 타단은 콘크리트 시편(S)의 타측면과 면접촉하는 냉각부(23) 부분에 고정된다.
이처럼 탄성부(25)를 인장코일스프링으로 채용하게 되면 재령에 따라 가열 및 냉각 유닛(20)을 다른 콘크리트 시편(S)에 재설치할 때 소요되는 시간과 비용을 최소화할 수 있게 된다.
이와 같은 인장코일스프링은 가열부(21) 및 냉각부(23)와 콘크리트 시편(S)이 접촉될 수 있는 최소 강성으로 제작한다.
열 공급유닛(30)은 가열부(21)에 연결되어 상온보다 높은 일정한 온도의 열을 가열부(21)로 공급하는 고온 공급부(31)와, 냉각부(23)에 연결되어 상온보다 낮은 일정한 온도의 열을 냉각부(23)로 공급하는 저온 공급부(33)를 포함한다.
센서부(40)는 콘크리트 시편(S)의 일측면과 타측면에 각각 복수로 설치되어 콘크리트 시편(S)의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 것으로서, LVDT(linear variable differential transformer)로 이루어질 수 있는데, 콘크리트 시편(S)의 일측면과 타측면의 네모서리에 각각 4개씩 설치하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치에서 콘크리트 시편, 가열 및 냉각 유닛, 열 공급유닛 및 센서부를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2를 위에서 내려다 본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2를 측면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
열 공급유닛(30)의 고온 공급부(31)는 고온수 순환펌프로 이루어져 상온 보다 높은 온도의 물을 가열부(21)로 공급하도록 할 수 있다.
또한, 열 공급유닛(30)의 저온 공급부(33)는 저온수 순환펌프로 이루어져 상온 보다 낮은 온도의 물을 냉각부(23)로 공급하도록 할 수 있다.
이때, 가열부(21)는, 고온 공급부(31)로부터 공급되는 물이 유입되도록 일측에 형성되는 제1유입구(21a)와, 제1유입구(21a)와 연통되되 전 면적에 걸쳐서 골고루 배치되도록 내부에 절곡 형성되는 제1유동홀(21b)과, 제1유동홀(21b)을 통해 유동하는 물이 외부로 유출되어 고온 공급부(31)로 회수되도록 타측에 형성되는 제1유출구(21c)를 포함하여 이루어질 수 있다.
아울러, 냉각부(23)는, 저온 공급부(33)로부터 공급되는 물이 유입되도록 일측에 형성되는 제2유입구(23a)와, 제2유입구(23a)와 연통되되 전 면적에 걸쳐서 골고루 배치되도록 내부에 절곡 형성되는 제2유동홀(23b)과, 제2유동홀(23b)을 통해 유동하는 물이 외부로 유출되어 저온 공급부(33)로 회수되도록 타측에 형성되는 제2유출구(23c)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이처럼 가열 및 냉각 유닛(20)은 일정한 온도의 물을 순환시키는 방식으로 콘크리트 시편(S)의 온도를 변화시키며, 한쪽 면은 실험을 시작하기 전의 콘크리트 시편(S) 보다 낮은 온도의 냉수, 반대 면은 콘크리트 시편(S) 보다 높은 온도의 온수를 순환시킨다.
따라서, 콘크리트 시편(S)의 팽창, 수축 변형을 동시에 계측하여, 계측 시간을 1/4로 단축시킨다.
예를 들면, 일반적인 종래의 실험에서 콘크리트 시편(S)의 온도를 20℃ 변화시킬 경우, 온도를 20℃ 상승시킨 후 다시 20℃ 를 낮추어 콘크리트 시편(S)의 팽창과 수축에 대하여 평가한다.
그러나, 이러한 종래의 방법과 같이 콘크리트 시편(S)의 온도를 20℃ 변화시킬 때, 본 발명은 콘크리트 시편(S)의 양면을 10℃만 변화시키면 될 뿐만 아니라, 수축과 팽창을 동시에 평가하였기 때문에 또 다시 콘크리트 시편(S)의 온도를 원래대로 변화시키는 실험을 제외할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치에 의해 콘크리트 시편이 변형된 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정방법은, 콘크리트를 콘크리트 몰드에 타설하여 동일한 크기로 직육면체 형태의 콘크리트 시편(S)을 복수로 제작하는 제1단계; 제1단계에서 제작된 복수의 콘크리트 시편(S)을 양생 온도 및 습도가 프로그래밍된 항온항습기(10) 내에 상호 이격되게 배치하여 상기 프로그래밍된 양생 온도 및 습도로 양생하는 제2단계; 제2단계에서 수 시간이 지난 후에 콘크리트 몰드를 제거하고, 콘크리트 시편(S) 중 어느 하나의 콘크리트 시편(S)에 가열 및 냉각 유닛(20), 열 공급 유닛(30)을 설치하여 콘크리트 시편(S)의 한쪽면은 가열시키고 반대면은 냉각시키는 제3단계; 센서부(40)를 이용하여 콘크리트 시편(S)의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 제4단계; 및 제4단계 이후 상기 제3단계에서 사용된 콘크리트 시편(S)은 폐기하고 다른 콘크리트 시편(S)에 가열 및 냉각 유닛(20), 열 공급 유닛(30)을 설치하여 콘크리트 시편(S)의 한쪽면은 가열시키고 반대면은 냉각시키는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제4단계에서 콘크리트 시편(S)의 온도를 확인하여 콘크리트 시편(S)의 온도가 정상상태가 되어 콘크리트 시편(S)에 응력이 발생하지 않을 때 센서부(40)의 값을 기록하여 열변형량을 확인한다.
예를 들어, 시험전 콘크리트의 온도가 30℃ 일 때, 한쪽면은 40℃, 반대면은 20℃의 물을 순환시킬 경우, 일정시간이 흐르면 정상상태의 온도분포가 생긴다.
이는 콘크리트 시편(S)의 폭방향으로 선형온도변화를 야기하기 때문에 콘크리트 시편(S)에 온도에 따른 응력이 발생하지 않는다. 이에 따라, 순수한 온도변형을 계측할 수 있다.
제 5단계에서 계측이 끝나면 계측에 활용하지 않은 다른 콘크리트 시편(S)에 가열 및 냉각 유닛(20), 열 공급 유닛(30)을 설치하고, 계측이 끝난 콘크리트 시편(S)은 폐기하게 되는데, 이는 계측으로 인한 콘크리트 시편(S)의 온도변화로 인하여 양생조건이 실제 구조물의 양생조건과 달라, 콘크리트의 특성이 실제 구조물과 차이가 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제1단계 내지 제4단계의 과정을 재령(material age) 12시간, 1일, 3일, 7일에 각각 새로운 콘크리트 시편(S)에 실시하여, 이를 회귀분석하여 재령에 따른 콘크리트 시편(S)의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 정량화할 수 있다.
아울러, 센서부(40)에서 계측된 변형량을 콘크리트 시편(S)의 길이와 온도 변화량으로 나누어 각 재령 시점의 열변형 계수를 구하고, 각 재령 시점의 열변형 계수를 시간 함수로 회귀분석하여 재령에 따른 콘크리트의 열변형 계수로 활용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
S : 콘크리트 시편 10 : 항온항습기
20 : 가열 및 냉각 유닛 21 : 가열부
23 : 냉각부 25 : 탄성부
30 : 열 공급유닛 31 : 고온 공급부
33 : 저온 공급부 40 : 센서부

Claims (8)

  1. 양생 온도와 습도가 프로그래밍되고, 직육면체 형태로 형성된 복수의 콘크리트 시편들이 상호 이격되어 배치되는 항온항습기;
    상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하면서 상기 콘크리트 시편의 온도를 상온보다 높은 온도로 상승시키도록 판 형태로 이루어진 가열부와, 상기 콘크리트 시편의 일측면과 반대쪽에 위치한 타측면과 면접촉하면서 상기 콘크리트 시편의 온도를 상온의 온도보다 낮은 온도로 하강시키도록 판 형태로 이루어진 냉각부와, 상기 콘크리트 시편이 상기 가열부 및 냉각부와 각각 면접촉 상태를 유지하도록 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하는 가열부 부분과 상기 콘크리트 시편의 타측면과 면접촉하는 냉각부 부분을 탄성력 있게 연결하는 복수의 탄성부를 포함하는 가열 및 냉각 유닛;
    상기 가열부에 연결되어 상온보다 높은 일정한 온도의 열을 상기 가열부로 공급하는 고온 공급부와, 상기 냉각부에 연결되어 상온보다 낮은 일정한 온도의 열을 상기 냉각부로 공급하는 저온 공급부를 포함하는 열 공급유닛; 및
    상기 콘크리트 시편의 일측면과 타측면에 각각 복수로 설치되어 상기 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 센서부;를 포함하고,
    상기 탄성부는 4개의 인장코일스프링으로 이루어져 가열부와 냉각부의 상부 양측과 하부 양측에 각각 설치되되,
    일단은 상기 콘크리트 시편의 일측면과 면접촉하는 가열부 부분에 고정되며, 타단은 상기 콘크리트 시편의 타측면과 면접촉하는 냉각부 부분에 고정되는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고온 공급부는 상온 보다 높은 온도의 물을 상기 가열부로 공급하도록 이루어지고,
    상기 가열부는,
    상기 고온 공급부로부터 공급되는 물이 유입되도록 일측에 형성되는 제1유입구와, 상기 제1유입구와 연통되되 전 면적에 걸쳐서 골고루 배치되도록 내부에 절곡 형성되는 제1유동홀과, 상기 제1유동홀을 통해 유동하는 물이 외부로 유출되어 상기 고온 공급부로 회수되도록 타측에 형성되는 제1유출구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 저온 공급부는 상온 보다 낮은 온도의 물을 상기 냉각부로 공급하도록 이루어지고,
    상기 냉각부는,
    상기 저온 공급부로부터 공급되는 물이 유입되도록 일측에 형성되는 제2유입구와, 상기 제2유입구와 연통되되 전 면적에 걸쳐서 골고루 배치되도록 내부에 절곡 형성되는 제2유동홀과, 상기 제2유동홀을 통해 유동하는 물이 외부로 유출되어 상기 저온 공급부로 회수되도록 타측에 형성되는 제2유출구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서부는 LVDT(linear variable differential transformer)로 이루어지고,
    상기 콘크리트 시편의 일측면과 타측면의 네모서리에 각각 4개씩 설치하는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정장치.
  5. 삭제
  6. 콘크리트를 콘크리트 몰드에 타설하여 동일한 크기로 직육면체 형태의 콘크리트 시편을 복수로 제작하는 제1단계;
    상기 제1단계에서 제작된 복수의 콘크리트 시편을 양생 온도 및 습도가 프로그래밍된 항온항습기 내에 상호 이격되게 배치하여 상기 프로그래밍된 양생 온도 및 습도로 양생하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 수 시간이 지난 후에 상기 콘크리트 몰드를 제거하고, 상기 콘크리트 시편 중 어느 하나의 콘크리트 시편에 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 따른 가열 및 냉각 유닛, 열 공급 유닛을 설치하여 콘크리트 시편의 한쪽면은 가열시키고 반대면은 냉각시키는 제3단계;
    상기 콘크리트 시편의 일측면과 타측면에 각각 복수로 설치되어 상기 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 센서부를 이용하여 상기 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 각각 측정하는 제4단계; 및
    상기 제4단계 이후 상기 제3단계에서 사용된 콘크리트 시편은 폐기하고 다른 콘크리트 시편에 가열 및 냉각 유닛, 열 공급 유닛을 설치하여 콘크리트 시편의 한쪽면은 가열시키고 반대면은 냉각시키는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1단계 내지 제4단계의 과정을 재령(material age) 12시간, 1일, 3일, 7일에 각각 새로운 콘크리트 시편에 실시하여, 이를 회귀분석하여 재령에 따른 콘크리트 시편의 팽창 및 수축에 의한 변형량을 정량화하는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 센서부에서 계측된 변형량을 콘크리트 시편의 길이와 온도 변화량으로 나누어 각 재령 시점의 열변형 계수를 구하고, 각 재령 시점의 열변형 계수를 시간 함수로 회귀분석하여 재령에 따른 콘크리트의 열변형 계수로 활용하는 것을 특징으로 하는 초기재령 콘크리트의 온도변형 측정방법.
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