KR102401974B1

KR102401974B1 - 혼합물 배합관리 측정기

Info

Publication number: KR102401974B1
Application number: KR1020200138911A
Authority: KR
Inventors: 신영일
Original assignee: 신영일
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-25
Also published as: KR20220054944A

Abstract

본 발명은 혼합물 배합관리 측정기에 관한 것으로서, 특히 실내에서 시험을 통해 세팅된 결과를 이용하여 건설 현장에서 배합된 혼합물의 배합비를 간편하면서도 신속하게 파악할 수 있도록, 액체와 고체를 섞은 혼합물의 배합비를 관리할 수 있는 측정기에 있어서, 상기 측정기는, 부력을 가지는 측정몸체와, 측정몸체의 하단에 결합되는 무게부재를 포함하되, 상기 무게부재는 측정몸체로부터 탈착이 가능하게 결합되고, 상기 측정몸체의 전면(前面)에는 실내 시험을 통해 특정된 상기 혼합물의 배합비에 대한 허용상한값을 나타내는 제1 지시선과, 실내 시험을 통해 특정된 혼합물의 배합비에 대한 허용하한값을 나타내는 제2 지시선이 표시되는 한편, 상기 실내 시험시, 액체에 측정기를 띄워 액체의 수위면이 제1 지시선과 제2 지시선 보다 상측에 위치되는 기준점에 맞춰지게끔 무게부재를 교체한 후, 이론적으로 계산된 허용상한값과 허용하한값으로 배합된 각각의 혼합물에 측정기를 띄워 제1 지시선과 제2 지시선의 위치를 특정하여 세팅하며, 작업 현장에서 배합한 혼합물에 실내 시험을 통해 세팅된 측정기를 깊게 꽂은 다음, 부력에 의해 측정기가 상승된 후, 측정기에 표시된 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되는지 여부를 통해 혼합물의 배합 이상 유무를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 혼합물 배합관리 측정기에 관한 것이다.

Description

혼합물 배합관리 측정기{Measuring device for managing mixture proportion}

본 발명은 혼합물 배합관리 측정기에 관한 것으로서, 특히 건설 현장에서 사용되는 각종 액체(물, 규산소다, 액체 혼화제 등)와 고체(시멘트 조성물, 모래, 벤토나이트, 경량기포제, 고체 특수 혼화재)를 섞은 혼합물의 배합관리를 용이하게 할 수 있는 혼합물 배합관리 측정기에 관한 것이다.

건설현장에서 무수히 많은 그라우트 및 모르타르 혼합물 작업에 있어 적정 품질을 유지하도록 표준시방서 및 전문시방서에는 표준 배합비를 규정하고 있으나, 품질관리자나 작업자로 하여금 품질관리가 잘 이루어지고 있지 않아 부실시공 및 각종 사고로 이어지고 있는 실정이다.
현재 그라우트 및 모르타르 혼합물의 현장 배합비를 확인하기 위한 방법으로, "기포슬러리의 밀도측정 방법"과, "주입 모르타르의 컨시스턴시 시험 방법"이 있다.
먼저, "기포슬러리의 밀도측정" 방법은, 시험실에서 배합한 혼합물 1리터(L)의 무게와 현장에서 믹싱한 혼합물 1리터(L)의 무게를 서로 비교하여 적정 여부를 판단하는 것으로 그라우트나 모르타르 배합관리에 있어 신뢰성은 높으나 현장에서 배합비를 확인하기 위하여 준비해야 할 시험기구들이 많고, 측정하기 위한 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
그리고 "주입 모르타르의 컨시스턴시 시험" 방법은 원추형 유하시험장치를 이용하여 그라우트의 흐름 상태를 알기 위하여 실시하는 시험인데, 그라우트 및 모르타르의 배합비에 따라 흐름시간(초)이 달라지는 원리를 이용한 시험으로 시험 값에는 신뢰성이 매우 낮고, 많은 시험기구와 시험시간이 역시 오래 걸린다는 단점이 있다.
상기에서 서술한 시험방법들에 있어 수십회 시험한 결과를 정리해 보면, 기포슬러리의 밀도측정" 시 필요 시험기구들은 저울, 1리터(L)의 메스실린더, 용기, 스코프(모종삽같이 생긴 혼합물을 퍼 담는 도구), 거즈(흘린 혼합물을 닦아내는 용도의 천 또는 화장지) 등이 필요하다.
또한 "주입 모르타르의 컨시스턴시 시험" 시 필요 시험기구들은 원추형 유하시험기, 초시계, 스코프, 용기 등이 필요하다. 그리고 두 시험을 1회 실시하는데 최소 1시간 이상이 소요된다.
한편, 국토교통부 "토목공사일반시방서 (2016년도 발행) 제3장 구조물 기초공사의 제3절 매입말뚝 03310 천공 시멘트 풀 주입 후 경타 공법중 시멘트 풀은 그라우트 배합비 W/C를 83%로 규정" 하고 있다. 이처럼 건설현장에서 하나의 Project를 수행하기 위해서는 각 공종에 대하여 그라우트나 모르타르 혼합물 시공에 있어서 각종 시방서에서 규정하고 있는 그라우트나 모르타르 혼합물의 배합비를 따르도록 규정하고 있다.
여기서 그라우트 배합비 W/C는 물과 시멘트와의 혼합 비율을 의미하는데, 예를들면 시멘트(C) 100kg에 물(W) 83kg를 혼합하여 시공하라는 의미이다. 이런 경우 건설현장에서는 이를 준수하기 위하여 현장 품질관리자가 시험실에서 실내 배합시험을 실시하는데 배합비 W/C=83%를 만들기 위해 시멘트와 물을 저울에 계량하여 배합하고, 재령3일, 7일, 28일 압축강도를 실시하여 법규나 시방서에서 요구하는 소정의 강도가 확보되는지를 확인한다.
또한 시험실에서 실시한 시험과 같이 그라우트나 모르타르 혼합물 배합비가 현장에 동일하게 적용되기 위해서 메스실린더를 이용하여 그라우트 및 모르타르 혼합물 1리터(L)의 무게을 측정한다.
왜냐하면 현장에서 정확하게 배합을 실시 하는지를 확인하기 위한 방법으로는 현재까지 이 방법이 가장 신뢰성을 갖는 방법이기 때문이다. 즉 시험실에서 측정한 1리터(L)의 혼합물의 무게와 현장에서 믹싱한 혼합물의 1리터의 무게를 비교하는 것이다. 이것이 바로 현재 국내에서 시행되는 그라우트나 모르타르 배합비를 확인하는 가장 정확한 방법이다고 생각하기 때문이다.
그래서 이와 유사한 시험방법으로는 "KS F 4039 현장타설용 기포콘크리트 2019년" 에 의하면 "기포슬러리의 밀도측정" 방법이 있으며, 그라우트나 모르타르에서 배합비 확인시험으로는 특별하게 규정이 없는 것으로 확인되었다. 단, 그라우트의 유동성 확인 및 배합비의 간접적 확인 방법으로 "KS F 2432 주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법 "이 있을 뿐이다.
그리고 "국토교통부 고시 및 고속도로 건설재료 품질기준 제19차 개정 2019년 12월"의 내용 중 "시멘트계 자기수평 모르타르"와 "수경성 시멘트 무수축 그라우트 시험" 항목에 플로우값(플로)과 유하시험이 있으나, 이 시험 또한 그라우트 및 모르타르의 배합비를 알기 위한 시험으로는 많이 부족한 시험이다.
한편, 유리로 둘러싸여 있는 구조로 되어 있는 밀도(비중)계, 염도계, 농도계, 당도계 등이 있으나, 이는 점착력(점성)이 적은 순수한 액체에서 사용하는 제품들로써 그라우트나 모르타르 처럼 점착력(점성)이 큰 혼합물에서는 측정이 되지 않고, 무게추가 생산되었을 때 이미 유리로 둘러싸여 무게를 변화시키기가 어려움에 따라 현장에서 각종 배합비가 다른 혼합물 관리 시험에는 한 개의 측정기로 측정이 불가하여 여러 개의 측정기가 필요하며, 깨지기 쉬운 유리제품으로써 현장에서 사용할 때 파손의 우려가 매우 커 현장 측정용으로는 부적합하다는 단점이 있다.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 실내에서 시험을 통해 세팅된 결과를 이용하여 건설 현장에서 배합된 혼합물의 배합비를 간편하면서도 신속하게 파악할 수 있는 혼합물 배합관리 측정기를 제공함에 목적이 있다.

삭제

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기는, 액체와 고체를 섞은 혼합물의 배합비를 관리할 수 있는 측정기에 있어서, 상기 측정기는, 부력을 가지는 측정몸체와, 측정몸체의 하단에 결합되는 무게부재를 포함하되, 상기 무게부재는 측정몸체로부터 탈착이 가능하게 결합되어, 상기 액체의 밀도에 따라 측정몸체가 적정 부력을 가지게끔 교체가 가능하고, 상기 측정몸체의 전면(前面)에는 시험을 통해 결정된 상기 혼합물의 배합비에 대한 허용상한값을 나타내는 제1 지시선과, 시험을 통해 결정된 혼합물의 배합비에 대한 허용하한값을 나타내는 제2 지시선이 표시되어, 작업 현장에서 용기에 담긴 혼합물에 측정기를 깊게 꽂은 다음, 부력에 의해 측정기가 상승된 후, 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되는지 여부를 통해 혼합물의 배합 이상 유무를 확인할 수 있다.
또한, 상기 측정몸체는, 상하방향으로 눈금이 표시되고 투명한 관측창이 전면(前面)에 길이방향을 따라 마련되되, 상기 측정몸체의 내부에는, 상기 관측창의 상측에서 눈금을 기준으로 양측편에 각각 회전되게 구비되는 제1 상부기어 및 제2 상부기어, 상기 관측창의 하측에서 눈금을 기준으로 양측편에 각각 회전되게 구비되는 제1 하부기어 및 제2 하부기어, 상기 제1 상부기어와 제1 하부기어를 감싸면서 제1 지시선이 표시된 제1 벨트, 상기 제2 상부기어와 제2 하부기어를 감싸면서 제2 지시선이 표시된 제2 벨트를 포함하며, 상기 제1 상부기어 및 제2 상부기어는, 측정몸체의 외측으로 구비된 제1 조절나사 및 제2 조절나사에 각각 결합되어, 상기 제1 조절나사 및 제2 조절나사 각각을 돌림에 따라 관측창을 통해 표시되는 제1 지시선 및 제2 지시선 각각의 위치가 변화될 수 있다.
상기 제1 조절나사 및 제2 조절나사는, 외측으로 당겨지고 회전될 시 각각 제1 벨트 및 제2 벨트를 이동시킬 수 있으며, 외측으로 당겨지지 않은 상태에서는 헛돌게 될 수 있다.

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본 발명에 따르면, 실내 시험을 통해 세팅된 측정기를 건설 현장에서 배합된 혼합물의 배합비 측정에 그대로 이용하며, 측정기에 표시된 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되면 배합이 제대로 이루어진 것으로 파악되고, 측정기에 표시된 허용상한값과 허용하한값 간의 범위를 벗어나면 배합이 제대로 이루어지지 않은 것으로 파악할 수 있는바, 건설 현장에서 배합된 혼합물의 배합비를 간편하면서도 신속하게 파악할 수 있다.
따라서, 국토교통부 등 각종 정부 기관에서 재정된 표준시방서 및 전문시방서에서 명시한 다양한 공종에 따른 그라우트 및 모르타르 혼합물 시공에 있어 배합 규정에 맞게 실내에서 배합시험을 실시한 결과가 현장에 그대로 적용될 수 있다.
또한, 허용상한값을 나타내는 제1 지시선 및 허용하한값을 나타내는 제2 지시선을 통해 지식수준이 낮은 작업자라 하더라도 혼합물 배합비를 직관적으로 확인할 수 있어 혼합물 배합 관리에 있어 건설현장의 품질수준을 높일 수 있다.
그리고 하나의 측정기를 이용하여 다양한 혼합물(물보다 가벼운 혼합물부터 물보다 무거운 혼합물)의 배합비를 신속히 측정가능하며, 측정 오차 범위가 작아 측정에 대한 신뢰성이 높다.

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도 1은 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기를 보여주는 사시도,
도 2는 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기의 내부 구조를 보여주는 분해사시도,
도 3은 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기의 내부 구조를 보여주는 정면도,
도 4는 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기의 내부 구조를 보여주는 측면도,
도 5는 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기에 적용되는 조절나사의 구조를 보여주는 단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기에 적용되는 무게부재가 측정몸체로부터 분리가능한 것을 보여주는 예시도,
도 8은 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기를 이용하여 작업 현장에서 혼합물의 배합비를 측정하는 것을 보여주는 예시도.

본 발명에서는 실내에서 시험을 통해 세팅된 결과를 이용하여 건설 현장에서 배합된 혼합물의 배합비를 간편하면서도 신속하게 파악할 수 있도록, 액체와 고체를 섞은 혼합물의 배합비를 관리할 수 있는 측정기에 있어서, 상기 측정기는, 부력을 가지는 측정몸체와, 측정몸체의 하단에 결합되는 무게부재를 포함하되, 상기 무게부재는 측정몸체로부터 탈착이 가능하게 결합되고, 상기 측정몸체의 전면(前面)에는 실내 시험을 통해 특정된 상기 혼합물의 배합비에 대한 허용상한값을 나타내는 제1 지시선과, 실내 시험을 통해 특정된 혼합물의 배합비에 대한 허용하한값을 나타내는 제2 지시선이 표시되는 한편, 상기 실내 시험시, 액체에 측정기를 띄워 액체의 수위면이 제1 지시선과 제2 지시선 보다 상측에 위치되는 기준점에 맞춰지게끔 무게부재를 교체한 후, 이론적으로 계산된 허용상한값과 허용하한값으로 배합된 각각의 혼합물에 측정기를 띄워 제1 지시선과 제2 지시선의 위치를 특정하여 세팅하며, 작업 현장에서 배합한 혼합물에 실내 시험을 통해 세팅된 측정기를 깊게 꽂은 다음, 부력에 의해 측정기가 상승된 후, 측정기에 표시된 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되는지 여부를 통해 혼합물의 배합 이상 유무를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 혼합물 배합관리 측정기를 제안한다.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하, 본 발명인 혼합물 배합관리 측정기는 첨부된 도 1 내지 도 8을 참고로 상세하게 설명한다.
본 발명인 혼합물 배합관리 측정기는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 측정몸체(60)와, 측정몸체(60)의 하단에 결합되는 무게부재(200)를 포함한다.
측정몸체(60)는, 부력을 가지도록 형성되며, 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이 하부가 상측으로 갈수록 점차 직경이 커지고, 하부를 제외한 나머지 부분이 하부로부터 상측으로 갈수록 점차 직경이 작아지게끔 형성될 수 있다. 이러한 측정몸체(60)는, 강화형 플라스틱 또는 금속 재질로 이루어질 수 있어, 작업 현장에서 취급시 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 측정몸체(60)의 전면(前面)에는 실내 시험을 통해 특정된 혼합물의 배합비에 대한 허용상한값을 나타내는 제1 지시선(50c)과, 실내 시험을 통해 특정된 혼합물의 배합비에 대한 허용하한값을 나타내는 제2 지시선(50d)이 표시된다.
일 예로, 측정몸체(60)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상하방향으로 눈금(71)이 표시되고 투명한 관측창(70)이 전면(前面)에 길이방향을 따라 마련될 수 있으며, 측정몸체(60) 내에 위치되는 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d)이 관측창(70)을 통해 외부로 드러나 표시될 수 있다. 이때, 관측창(70)에 표시된 눈금(71)에는, 일정 간격마다 숫자(72)가 기재될 수 있으며, 숫자(72)는 최상측에 위치되는 눈금(71)에 '0'이 기재되어, 무게부재(200)를 교체하기 위한 기준점이 될 수 있다. 또한, 숫자(72)는 하방에 위치되는 눈금(71)에 기재될수록 점차 값이 커지도록 기재될 수 있다.
제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d)이 측정몸체(60)의 전면(前面)에 표시되는 구체적인 일 예에 대하여 이하에서 살펴본다.
측정몸체(60)의 내부에는, 관측창(70)의 상측에서 눈금을 기준으로 양측편에 각각 회전되게 제1 상부기어(40c) 및 제2 상부기어(40d)가 구비될 수 있다. 이때, 제1 상부기어(40c) 및 제2 상부기어(40d)는, 측정몸체(60)의 상단부 내측에 좌우방향으로 마련된 상부기어지지축(40e)에 회전가능하게끔 구비될 수 있으며, 상호 인접하게 구비됨이 바람직하다.
또한, 측정몸체(60)의 내부에는, 관측장(70)의 하측에서 눈금을 기준으로 양측편에 각각 회전되게 제1 하부기어(80a) 및 제2 하부기어(80b)가 구비될 수 있다. 이때, 측정몸체(60)의 하부 내측 양측편에 형성된 제1 하부기어지지홈(63) 및 제2 하부기어지지홈(64)에 양단이 고정되게 하부기어지지축(80c)이 구비될 수 있으며, 제1 하부기어(80a) 및 제2 하부기어(80b)는, 하부기어지지축(80c)에 회전가능하게끔 구비될 수 있으며, 상호 인접하게 구비됨이 바람직하다.
그리고 측정몸체(60)의 내부에는, 제1 상부기어(40c)와 제1 하부기어(80a)를 감싸면서 외측면에 제1 지시선(50c)이 표시되는 제1 벨트(50a) 및, 제2 상부기어(40d)와 제2 하부기어(80b)를 감싸면서 외측면에 제2 지시선(50d)이 표시된 제2 벨트(50b)가 구비될 수 있다. 제1 상부기어(40c) 및 제2 상부기어(40d), 제1 하부기어(80a) 및 제2 하부기어(80b) 각각에는 톱니가 형성되고, 제1 벨트(50a) 및 제2 벨트(50b) 각각의 내측면에 상기 톱니에 대응되는 톱니가 형성될 수 있다.
또한, 관측창(70)은 도 4에 도시된 바와 같이 관측창(70)은 측정몸체(60)의 전면(前面)부에 상하가 개방된 통 형태로 형성될 수 있으며, 제1 벨트(50a) 및 제2 벨트(50b)에서 전방측에 위치되는 부분이 관측창(70)을 상하방향으로 통과하게끔 구비될 수 있다.
그리고 제1 상부기어(40c) 및 제2 상부기어(40d)는, 측정몸체(60)의 외측으로 구비된 제1 조절나사(40a) 및 제2 조절나사(40b)에 각각 결합될 수 있다. 따라서, 제1 조절나사(40a) 및 제2 조절나사(40b) 각각을 돌리면, 제1 벨트(50a) 및 제2 벨트(50b)가 각각 이동되므로 제1 벨트(50a) 및 제2 벨트(50b) 각각에 표시된 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d) 각각의 위치를 변화시킬 수 있다.
제1 조절나사(40a) 및 제2 조절나사(40b)는, 외측으로 당겨지고 회전될 시 각각 제1 벨트(50a) 및 제2 벨트(50b)를 이동시키고, 외측으로 당겨지지 않은 상태에서는 헛돌게끔 구성될 수 있다. 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이 제2 조절나사(40b)는, 제2 상부기어(40d)와 일체를 이루도록 결합되고 측정몸체(60)의 외측으로 돌출되게 구비되는 조절부와, 측정몸체(60)의 외측에서 조절부를 둘러싸게 구비되는 조절제어부를 포함할 수 있다. 조절부는 외측단부가 제1 직경을 가지도록 형성되고, 조절제어부의 내부에는 제1 직경과 대응되는 끼움공간과, 상기 끼움공간과 연통되면서 끼움공간의 외측방향으로 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지며 조절부의 외측단부가 전체가 수용될 수 있는 헛돔공간이 형성될 수 있다. 따라서, 사용자가 제1 지시선(50c) 또는/및 제2 지시선(50d)의 위치를 변화시키고자 할 시, 조절제어부를 외측으로 당겨 조절부의 외측단부가 끼움공간에 끼워지도록 한 후, 조절제어부를 돌려 제1 벨트(50a) 또는/및 제2 벨트(50b)가 이동되도록 할 수 있다. 이후, 제1 지시선(50c) 또는/및 제2 지시선(50d)를 특정한 이후에는, 조절제어부를 밀어넣어 조절부의 외측단부가 헛돔공간 내에 위치되도록 함으로써, 의도치 않게 조절제어부가 돌려지더라도 제1 벨트(50a) 또는/및 제2 벨트(50b)가 이동되지 않게끔 할 수 있다.
한편, 측정몸체(60)에는, 상단에 상방으로 사용자가 파지할 수 있는 손잡이(30)가 돌출형성될 수 있으며, 관측창(70)의 상측과 하측에 각각 측정시작상한선(61)과 측정시작하한선(62)이 표시될 수 있다.
상술한 바와 같은 측정몸체(60)의 하단에 결합되는 무게부재(200)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 측정몸체(60)로부터 탈착가능하게 결합될 수 있다. 일 예로, 측정몸체(60)의 하단에는 하방으로 결합구(91)가 돌출형성될 수 있으며, 무게부재(200)는 결합구(91)와 나사결합될 수 있다.
그리고 무게부재(200)는 무게와 형상이 작은 것부터 무게가 무겁고 형상이 큰 것까지 다양하게 마련될 수 있으며, 측정몸체(60)를 통한 혼합물의 배합비 측정시, 측정몸체(60)가 적정 부력을 가지도록 하는 역할을 한다. 특히, 작업 현장에서 본 발명인 측정기(100)를 통해 혼합물의 배합비를 확인하기에 앞서 진행되는 실내 시험시, 무게부재(200)는 혼합물을 구성하는 액체의 밀도를 고려하여 측정몸체(60)가 적정 부력을 가지도록 하는 역할을 한다. 일 예로, 실내 시험 시, 액체에 측정기(100)를 띄워 액체의 수위면이 제1 지시선(50c)과 제2 지시선(50d) 보다 상측에 위치되는 기준점인 '0'에 맞춰지게끔 무게부재(200)를 교체할 수 있다.
본 발명에서의 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d)의 위치는, 실내 시험을 통해 특정된다. 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d)의 위치를 특정하기 전, 혼합물을 구성하는 액체의 밀도를 고려하여 적정 부력을 가지도록 무게부재(200)를 교체한 후, 이론적으로 계산된 허용상한값과 허용하한값으로 배합된 각각의 혼합물에 측정기(100)를 띄워 제1 지시선(50c)과 제2 지시선(50d)의 위치를 특정함으로써, 본 발명인 측정기(100)를 세팅한다.
이처럼 실내 시험을 통해 세팅된 측정기(100)를 작업 현장에서 배합한 혼합물에 꽂는 간단한 행위만으로 혼합물의 배합 이상 유무를 확인할 수 있다. 즉, 작업 현장에서 배합한 혼합물에 실내 시험을 통해 세팅된 측정기(100)를 깊게 꽂은 다음, 부력에 의해 측정기(100)가 상승된 후, 측정기(100)에 표시된 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되는지 여부를 통해 혼합물의 배합 이상 유무를 확인할 수 있다.
측정기(100)에 표시된 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되면 배합이 제대로 이루어진 것으로 파악되고, 측정기(100)에 표시된 허용상한값과 허용하한값 간의 범위를 벗어나면 배합이 제대로 이루어지지 않은 것으로 파악할 수 있는바, 건설 현장에서 배합된 혼합물의 배합비를 간편하면서도 신속하게 파악할 수 있다.
[발명의 추진경위]

1) 2020년 05월 초순 : 건설현장에서 그라우트 및 모르타르 믹싱 배합시 간편하게 배합비를 알 수 있는 방법들을 구상함.

2) 2020. 05월 중순 : 선정된 제3안으로 "부력을 이용하여 그라우트 및 모르타르 배합비를 알아내는 방법이 실제 가능한 것인가?" 에 대한 이론적인 원리를 정립해 봄.

- 가정1) 그라우트 및 모르타르는 순수한 물의 밀도(비중)가 1.00인 물질에 시멘트를 혼합하거나 또는 시멘트와 모래, 혼화재(제)를 혼합하여 만든 혼합물이다.

- 가정2) "순수한 물에 어떤 물질을 혼합하면 밀도(비중)가 달라질 것이고, 밀도(비중)가 달라지면 달라진 밀도(비중)만큼 밀도차가 발생되고, 그 밀도차에 의해 부력이 발생될 것이다. 즉 그라우트 및 모르타르인 경우도 순수한 물에 여러 물질이 혼합된 상태이므로 혼합한 배합비에 따라 서로 다른 밀도(비중)차가 발생되며, 그 밀도차 만큼 부력도 다르게 나타날 것이다." 라고 추측해 봄

○ 부력이란?

3) 2020. 05월 하순 : 그라우트 및 모르타르 배합비에 따른 혼합밀도(비중)의 이론적 수치 정립

○ 밀도(비중)란?

4) 2020. 06월 초순 : 현장의 공종중 심층혼합처리(DCM)공법의 그라우트와 교량 기초 시공시 말뚝의 선단 및 주변 고정액 그라우트에 우선적으로 적용하고자 계획을 수립한 후 시멘트 Sample을 채취하여 실내 확인시험을 실시함. (그라우트 배합비에 따라 부력이 다르게 측정됨을 확인 함.)

5) 2020. 06월 중순 : 현장 심층혼합처리(DCM)공법 플랜트 믹싱담당 작업자로 하여금 간편하게 측정하도록 측정하는 방법을 설명하여 사용하도록 함.

6) 2020. 09월 중순 : 약 3개월간 각종 혼합물에서도 간편하게 측정 가능한지 여부를 실내·내외시험을 통하여 검증 해 봄.

시험해 본 혼합물 : 건설현장에서 시공되는 각종 액체(물, 규산소다, 액체 혼화제)와 고체(시멘트 조성물, 모래, 벤토나이트, 경량기포제, 고체 특수혼화재)간의 혼합물 또한 현장 믹싱 담당 작업자드로 하여금 3개월에 걸쳐 사용해 본 소감을 기록/정리 함.

* 믹싱담당 작업자들의 사용소감 요약

1) 일단 너무 편리하다.

2) "내가 배합하고 있는 상태가 주어진 배합비대로 맞게 배합하고 있구나!" 바로 확인 가능하여 좋다.

3) 많은 현장에서 그라우트 및 모르타르 믹싱을 담당해 왔지만 일을 하다보면 여러 가지 고장으로 인하여 배합비가 일시적으로 안 맞아지는 경우가 종종 있는데, 이제는 바로 확인 가능하니 "내가 제대로 일을 하고 있구나!" 라는 생각이 많이 들었다.

[본 발명과 유사한 부력계를 직접 제작하여 검증한 시험]

아래의 설명은 부력의 원리를 이용한 혼합물 배합관리가 "실제 가능한 것인가?" 또는 "간편하고 편리성은 어느정도 인지?"를 검증하기 위하여 발명하고자 하는 측정기와 유사한 초기 모델을 직접 제작하여 검증한 시험이다.

이 시험은 연약지반 처리공법중에 지반보강 공법으로 지반내 그라우트와 연약 점토를 혼합하여 지반내 Soil Cement 기둥을 만드는 공법으로 심층혼처리(DCM)공법이라 하며 이때 사용되는 그라우트 배합비를 예를들어 설명한 것이다.

여기서 시험한 그라우트는 물과 시멘트를 혼합한 그라우트이나, 현장별로는 벤토나이트와 혼화재를 추가로 혼합하여 사용하는 경우도 있음.

1) 현장에서 고로슬래그 시멘트 시료채취

2) 주어진 배합비별 그라우트 이론밀도 계산 및 실측밀도 측정시험

3) 직접 제작한 부력계를 이용하여 측정

4) 현장 그라우트 믹싱 배합비 확인

: 상기 서술한 1단계에서 4단계까지 실시 한 후 본 발명과 유사한 부력계에 상·하한선을 검정색 유성팬으로 표식을 한 후 아래와 같이 현장에서 실제 배합한 혼합물의 적정 유무를 확인 함.

① 혼합물 배합비를 현장에서 직접 확인시 준비물

- 플라스틱 용기 (1 리터<L>이상 혼합물을 담을 수 있는 용기)

- 직접 제작한 부력계 1개

(간편한 도구를 이용하여 현장 혼합물 배합 적정 유무 확인 가능)

② 현장 혼합물 믹싱담당 작업자에게 직접 제작한 부력기구 및 플라스틱 용기 전달 후 사용하는 방법 설명

③ 현장 혼합물 배합비 확인 결과

- 기존 시험방식과 직접 제작한 부력계로 병행하면서 현장 배합비 확인

[시멘트 혼합물 측정기 사용방법 ]

1) 직접 제작한 부력기구와 발명 측정기 비교 설명

2) 도면을 통한 측정기 사용방법 설명

[ 어떤 공사를 수행함에 있어 그라우트나 모르타르 배합비가 시방서에 규정되어 있다고 가정하자. 그 규정 내용을 보면 그라우트인 경우 물-시멘트비 (W/C)=80%로 관리하도록 되어 있고, 현장 배합비 관리 범위가 士3%로 명시되어 있는 경우 이를 간편하게 관리하는 방법을 설명하겠다. ]

① 먼저 시험실에서 그라우트 물-시멘트비(W/C)=80%, 77%, 83% 각각의 계산상 구해지는 이론밀도(비중)를 구함.

② 물-시멘트비 (W/C)=80%, 77%, 83%에 대한 이론밀도(비중)을 기준하여 물과 시멘트를 잘 혼합한 후 각각의 무게를 측정한다.

왜냐하면 혼합한 무게를 저울로 측정했을 때 계산상 구한 이론밀도(비중)와 비슷하게 측정되면 잘 혼합된 것이기 때문이다.

③ 순수한 물 1L 이상을 용기에 담은 후 발명한 측정기(100)을 담아 물 수위면이 기준점인 0점에 위치하도록 무게부재(200)를 교체하여 맞춘다. (여기서 하부의 무게부재(200)는 회전하여 돌리면 탈부착이 가능하고, 무게와 형상이 작은 것부터 무게가 무겁고 형상이 큰 것까지 다양하게 교체 가능하다.)

상기와 같이 순수한 물에 먼저 발명한 측정기를 담아 측정해 보는 것은 순수한 물의 밀도(비중)이 0점에 위치하도록 하기 위하여 추를 교체하려고 하는 것이다.

④ 다음은 물-시멘트비 (W/C)=77%, 83% 혼합물을 혼합한 후 플라스틱이나 유리제 비이커 등과 같은 용기(10)에 혼합물(20)을 담은 후 발명한 측정기(100)를 띄워 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d)을 위치시킨다.

여기서 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d)은 혼합물의 배합비에 대한 허용상한값(W/C=77%)과 허용하한값(W/C=83%)을 표시하는 지시선이다. 이 지시선은 상부의 조절나사(40c,40d)를 돌림에 따라 움직인다. 단 여기서 좌측 또는 우측 지지선 어느쪽을 상·하한값으로 위치하든 상관은 없다. 왜냐하면 한쪽이 상한값이면 한쪽은 하한값이이 되기 때문이다.

단, 여기서 중요한 것은 발명 측정기의 조절나사(40a,40b) 사용법이다. 조절나사(40a,40b)는 아나로그 손목 시계바늘을 회전시키는 것과 같이 조절나사도 같은 원리이다. 조절나사(40a,40b)를 수평방향으로 빼면 조절나사(40a,40b)가 회전 작동하고, 수평방향으로 넣으면 헛돌게 되어 있다.

그 이유는 지시선(50c,50d)을 상한값과 하한값으로 Setting해 놓았을 때 측정기를 사용하다가 조절나사가 뜻하지 않게 회전하게 되면 원하던 기준값이 틀어지기 때문이다.

⑤ 마지막으로 현장에서 배합비가 정확하게 혼합하고 있는지를 확인하기 위하여 실내시험을 통하여 상기와 같이 Setting한 측정기(100)를 현장으로 가지고 나가서 용기(10)에 현장에서 Mixing한 혼합물(20)을 담은 후 측정기(100)를 띄워 실내 시험을 통해 Setting한 지시선(50c,50d) 안에 현장에서 Mixing한 혼합물의 수위면이 위치하는지 확인 해 본다.

⑥ 만약 현장에서 Mixing한 혼합물의 수위면이 눈금 지시선안에 위치하면 실내에서 혼합한 혼합물과 동일한 상태로 Mixing한 상태가 되는 것이다.

따라서 본 발명 측정기는 어떠한 배합이다 하더라도 기준이 되는 배합과 현장에서 믹싱한 배합의 이상 유무를 확인할 수 있는 측정기이다.

발명을 위하여 본 발명 측정기와 유사하게 제작하여 여러가지 혼합물에 대하여 시험을 해 보았지만 값에 대한 신뢰도가 높고, 매우 간편하며, 누구나 손쉽게 사용할 수 있다는 걸 확인 하였다.

[물보다 가벼운 혼합물 측정기 사용방법 ]

건설현장에서 혼합물중 물보다 가벼운 혼합물인 경우에는 액체(물+혼화제)와 고체(시멘트+기포제+혼화재)를 혼합한 혼합물을 들 수 있다. 이런 혼합물을 보통 기포 콘크리트 또는 기포 그라우트라고 칭한다. 이러한 기포 콘크리트나 기포 그라우트는 단열효과나 차음(층간소음), 차열 효과를 위하여 건설현장에서 사용한다.

일반적으로 누구나 쉽게 알 수 있는 사용처를 설명하자면 최근 주택개발로 인하여 대형 아파트 현장들이 많다. 또한 ○○지구라고 하여 대단위 아파트 단지가 형성되는데 그 아파트 각 세대마다 방바닥에 보일러 호스를 시공하기 전에 기포그라우트를 시공한다. 그 이유는 보일러 호스의 열의 손실을 차단하고, 부수적인 효과로는 층간소음을 막아준다.

그러나 실제 대단위 아파트 단지에서 과연 기포그라우트가 제대로 시공되고 있을까? 배합비를 제대로 맞게 시공하고 있을까? 현재까지 가장 지켜지는 않는 것이 바로 당초 승인받았던 배합비와 다르게 시공한다는 것이다.

곧 부실시공, 층간소음, 겨울철 열 손실로 인한 난방비 증가로 인하여 국민들의 고통으로 이여지고 있다.

본론으로 돌아와 물보다 가벼운 혼합물 측정방법은 아래와 같다.

1) 측정기 하부에 있는 무게부재(200)는 나사로 되어있어 회전시켜 탈부착 및 교체가 가능하다.

즉, 무게부재(200)를 무게가 작은 것으로 교체하면 물 보다 가벼운 기포그라우트를 측정할 수 있게 된다.

2) 예를들면 10g의 무게부재를 달았을 때 순수한 물의 수위가 0점에 위치했다고 하면 이보다 작은 무게부재(10g이하)를 달면 부력에 의해 측정기가 상승함에 따라 밀도(비중)가 물(비중1.00)보다 가벼운 혼합물도 측정 가능한 것이다.

이처럼 본 발명 측정기는 어떠한 혼합물도 측정가능하게 되는 것이다.

[액체간의 혼합물 측정기 사용방법 ]

건설현장에서 사용하는 액체간의 혼합물이라고 한다면 대표적인 것이 그라우트에 사용하는 것중에서 L/W공법이나 터널공사에서 강관다단 그라우트공법을 들 수 있다. L/W공법은 토목현장이나 건축현장에서 지하 지반의 차수를 목적으로 그라우트를 시행하는 것이며, 강관다단 그라우트공법은 터널시공시 암반의 붕괴를 예방하기 위하여 단층 파쇄대나 암질이 불량한 부위의 막장의 안정을 위하여 씰재 주입시 물과 규산소다(규산나트륨)의 혼합물을 사용한다.

즉 L/W공법이나 강관다단 그라우트공법을 보면 규산소다라는 것이 물과 혼합하여 사용하는데, 본 측정기를 이용하여 사용방법하는 방법을 설명하자면 다음과 같다.

1) 규산소다가 현장에 입고된 경우 확인 가능

모 회사에서 규산소다를 납품하기 위하여 Sample을 보내왔다고 한다면 먼저 측정기를 이용하여 측정해 보면 일정 밀도(비중)를 갖는 것을 확인 할 수 있다.

그런 후 납품회사가 선정되어 납품을 하였는데, 당초 Sample로 납품한 제품과 동일한 제품인지를 확인하기 위해서는 공인기관인 시험연구원에 Sample을 의뢰하거나, 시험실에서 1L의 무게를 측정하여 비교해 보아야 하나, 본 발명 측정기로는 간편하게 바로 측정이 가능하다.

왜냐하면 당초에 Sample로 보내준 제품에 대하여 본 발명 측정기를 이용하여 측정해 본 후 그 값을 기록해 놓으면 된다. 그런 후에 동일한 제품이 입고 되었는지 간편하게 확인 할 수 있는 것이다.

2) 또한 시방 규정 또는 시험시공을 통해서 확정된 물과 규산소다의 배합비를 200:100으로 혼합하여 사용하여야 한다면 이 또한 본 발명 측정기로 간편하게 실내시험을 통하여 사전에 배합비에 맞게 혼합한 후 시험해 본 후 현장에서 그와 맞게 배합하여 사용하는지 확인하면 되는 것이다.

이 모든 것들이 간편하게 현장에서 배합비를 확인할 수 있다는데 큰 장점이 있다. 그것도 아주 간편하게 측정할 수 있다는 것이다. 왜냐하면 용기에 혼합물을 담아서 본 발명 측정기를 띄워보면 바로 알 수 있기 때문이다.

[그라우트 이외의 시멘트 혼합물 측정기 사용방법 ]

건설현장에서 사용하는 그라우트 이외의 시멘트 혼합물에는 토목공사 현장에서 대표적인 것이 L/W공법과 터널의 강관다단 그라우트공법에 있어 물과 벤토나이트와 시멘트를 혼합하여 3개의 재료를 혼합하여 사용하는 것이 있다.

또한 대단위 아파트 현장에서 세대 방바닥 시공을 위하여 방통몰탈(시멘트+물+모래+혼화재)인 모르타르가 그 대표적이라 하겠다.

즉 본 발명 측정기의 특징은 어떠한 혼합물이라도 당초 기준이 되는 배합비와 동일하게 현장에서 배합하는지를 알아보는 측정기이다.

기존 제품인 유리나 플라스틱으로 만들어진 비중계(밀도계)처럼 비중(밀도)값이 미리 기입되어 있는 측정기가 아니며, 하부 무게추의 역할을 하는 것이 플라스틱이나 유리로 감싸여 있지도 않고 자유롭게 교체 가능한 측정기이다.

또한 본 발명 측정기는 혼합물의 비중(밀도) 값이 얼마인지 알아내는 측정기가 아니라 당초 배합과 동일하게 현장에서 시공하는지를 관리하는 측정기이다.

따라서 어떠한 혼합물이라도 법규나 시방규정에 명시되어 있거나 또는 건설 기술자가 시험시공을 통하여 정한 배합비대로 시공하는지를 현장에서 관리하는 측정기임을 다시한번 강조한다.

즉 그라우트 이외의 시멘트 혼합물 측정기 사용방법은 상기에서도 설명했듯이 "시멘트 혼합물 측정기 사용방법" 과 동일하다.

[기존 제품인 유리제 비중(밀도)계의 문제점 및 발명 측정기의 특징 설명 ]

10 : 용기 20 : 혼합물
30 : 손잡이
40a : 제1 조절나사 40b: 제2 조절나사
40c : 제1 상부기어 40d : 제2 상부기어
40e : 상부기어지지축
50a : 제1 벨트 50b : 제2 벨트
50c : 제1 지시선 50d : 제2 지시선
60 : 측정몸체 61 : 측정시작상한선
62 : 측정시작하한선 63 : 제1 하부기어지지홈
64 : 제2 하부기어지지홈
70 : 관측창 71 : 눈금
72 : 숫자
80a : 제1 하부기어 80b : 제2 하부기어
80c : 하부기어지지축
91 : 결합구
100 : 측정기
200 : 무게부재

Claims

액체와 고체를 섞은 혼합물의 배합비를 관리할 수 있는 측정기(100)에 있어서,
상기 측정기(100)는, 부력을 가지는 측정몸체(60)와, 측정몸체(60)의 하단에 결합되는 무게부재(200)를 포함하되,
상기 무게부재(200)는 측정몸체(60)로부터 탈착이 가능하게 결합되고,
상기 측정몸체(60)의 전면(前面)에는 실내 시험을 통해 특정된 혼합물의 배합비에 대한 허용상한값을 나타내는 제1 지시선(50c)과, 실내 시험을 통해 특정된 혼합물의 배합비에 대한 허용하한값을 나타내는 제2 지시선(50d)이 표시되는 한편,
상기 실내 시험 시, 액체에 측정기(100)를 띄워 액체의 수위면이 제1 지시선(50c)과 제2 지시선(50d) 보다 상측에 위치되는 기준점에 맞춰지게끔 무게부재(200)를 교체한 후, 이론적으로 계산된 허용상한값과 허용하한값으로 배합된 각각의 혼합물에 측정기(100)를 띄워 제1 지시선(50c)과 제2 지시선(50d)의 위치를 특정하여 세팅하며,
작업 현장에서 배합한 혼합물에 실내 시험을 통해 세팅된 측정기(100)를 깊게 꽂은 다음, 부력에 의해 측정기(100)가 상승된 후, 측정기(100)에 표시된 허용상한값과 허용하한값 사이에 혼합물의 수위면이 위치되는지 여부를 통해 혼합물의 배합 이상 유무를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 혼합물 배합관리 측정기.
제1항에 있어서,
상기 측정몸체(60)는, 상하방향으로 눈금(71)이 표시되고 투명한 관측창(70)이 전면(前面)에 길이방향을 따라 마련되되,
상기 측정몸체(60)의 내부에는, 상기 관측창(70)의 상측에서 눈금(71)을 기준으로 양측편에 각각 회전되게 구비되는 제1 상부기어(40c) 및 제2 상부기어(40d),
상기 관측창(70)의 하측에서 눈금(71)을 기준으로 양측편에 각각 회전되게 구비되는 제1 하부기어(80a) 및 제2 하부기어(80b),
상기 제1 상부기어(40c)와 제1 하부기어(80a)를 감싸면서 제1 지시선(50c)이 표시된 제1 벨트(50a),
상기 제2 상부기어(40d)와 제2 하부기어(80b)를 감싸면서 제2 지시선(50d)이 표시된 제2 벨트(50b)를 포함하며,
상기 제1 상부기어(40c) 및 제2 상부기어(40d)는, 측정몸체(60)의 외측으로 구비된 제1 조절나사(40a) 및 제2 조절나사(40b)에 각각 결합되어, 상기 제1 조절나사(40a) 및 제2 조절나사(40b) 각각을 돌림에 따라 관측창(70)을 통해 표시되는 제1 지시선(50c) 및 제2 지시선(50d) 각각의 위치가 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 혼합물 배합관리 측정기.
제2항에 있어서,
상기 제1 조절나사(40a) 및 제2 조절나사(40b)는, 외측으로 당겨지고 회전될 시 각각 제1 벨트(50a) 및 제2 벨트(50b)를 이동시킬 수 있으며, 외측으로 당겨지지 않은 상태에서는 헛돌게 되는 것을 특징으로 하는 혼합물 배합관리 측정기.