KR102404798B1 - 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법 - Google Patents

고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 내부에 전도체를 혼입하여 이를 유도 가열함으로써 콘크리트 내부의 온도 분포를 균일하게 하고 콘크리트의 강도 발현을 촉진시킬 수 있는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법{Concrete curing device and method for emergency repair of road pavement using high frequency induction heating}
본 발명은 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트에 전도체를 혼입하여 유도 가열함으로써 콘크리트의 강도 발현을 촉진시킬 수 있는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
현대 사회의 혈관과도 같은 도로의 원활한 사용을 위해서는 좋은 도로를 포장하는 것도 중요하지만, 이미 포장되어 있는 도로를 유지 보수하는 것이 더욱 중요하다.
일반적으로, 도로포장은 아스팔트콘크리트 또는 시멘트콘크리트를 사용한다. 최근에는 시멘트콘크리트를 이용하여 도로를 포장하는 것이 아스팔트콘크리트를 이용하여 도로를 포장하는 것에 비해 내구성 및 수명이 우수하여 시멘트콘크리트를 이용하여 도로를 포장하는 시공량이 점차 증가하고 있는 추세이다.
다만, 시멘트콘크리트의 경우에도 아스팔트콘크리트에 비해 내구성이 뛰어날 뿐, 콘크리트 시공시 발생하는 균열과 동절기 염화칼슘 살포에 의한 염분의 침투 등으로 인해 하부 구조물 내의 철근이 부식되고 골재 알칼리 반응이 촉진되어 콘크리트의 내구성이 현저히 저하되고 결국에는 포장체가 파손될 수 밖에 없다.
이처럼 포장체가 파손되면 포장체에 대한 보수가 필요하다. 다만, 교통량이 많은 도로(예를 들어, 고속도로) 같은 경우에는 짧은 시간 내에 보수 공사가 완료되어야 한다. 즉, 보수가 필요한 위치에 콘크리트가 포설 및 양생하여 일정 이상의 강도가 빠른 시간 내에 확보될 필요가 있다.
기존의 도로포장 긴급보수 과정은 일반적으로 기존 손상 콘크리트를 절삭한 후, 초속경 폴리머 콘크리트를 포설하고 피막양생제를 살포하여 양생하는 과정을 거친다. 특히, 도로포장 보수용 콘크리트는 개방시간 내(3~4시간)에 소요강도(통상 압축강도 기준 21MPa)를 획득하여야 하며, 포설 시의 온도환경에 큰 영향을 받으므로, 국내에서는 동절기에 시공을 지양하고 있는 상황이다.
그러나 최근에는 공사기간 및 공사비 절감차원에서 연중 시공이 불가피한 실정일 뿐만 아니라 겨울철에는 외기온도가 낮고 콘크리트 재료의 온도 관리가 어렵기 때문에, 콘크리트의 초기동해의 위험이 있고, 개방 시간 이내에 소요강도를 획득하기 어려울 수 있어 동절기에도 콘크리트의 급속 양생이 가능하도록 하는 기술 개발이 필요한 실정이다.
종래기술(특허문헌 1)은 콘크리트 양생용 발열시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 조기 시공방법에 관한 것으로, 콘크리트 양생용 발열시트로 콘크리트를 조기 양생하기 위한 시공방법에 대해 개시하고 있다.
하지만, 종래기술은 발열시트가 갱폼의 외면에 부착되어 표면에서 발산되는 열에너지에 의해 내부의 콘크리트가 보온양생되는 것으로, 열에너지 손실률이 높아 콘크리트 내부까지 균일한 온도 공급이 불가능한 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-2040135호 (발명의 명칭: 콘크리트 양생용 발열시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 조기 시공방법, 공고일: 2019.11.04)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콘크리트 내부에 전도체를 혼입하여 이를 유도 가열함으로써 콘크리트 내부의 온도 분포를 균일하게 하고 콘크리트의 강도 발현을 촉진시킬 수 있는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치는, 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치에 있어서, 상기 콘크리트 내부에 혼입되는 전도체와, 상기 전도체를 유도 가열하는 발열매트 및 상기 발열매트에 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하고, 상기 발열매트는 상기 전도체를 유도 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도체는 강섬유, 제강슬래그, 아연슬래그 및 동제련 슬래그 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열매트는 평면 형태의 코일을 포함하고, 상기 코일은 상기 발열매트의 중심에서 외측부로 갈수록 간격이 좁게 배치될 수 있다.
또한, 상기 발열매트는 적어도 둘 이상의 상기 발열매트를 전기적으로 연결하기 위한 연결잭 또는 커넥터를 구비할 수 있다.
또한, 상기 발열매트는 박판을 더 포함하고, 상기 박판은 상기 발열매트에 의해 유도 가열될 수 있다.
본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법은, 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법에 있어서, 상기 콘크리트 내부에 전도체를 혼입하는 전도체 혼입단계와, 노면에 상기 전도체가 혼입된 콘크리트 혼합물을 포설하는 콘크리트 혼합물 포설단계와, 상기 노면에 발열매트를 설치하는 발열매트 설치단계와, 전력 공급부가 상기 발열매트에 전력을 공급하기 위한 전력 공급단계 및 상기 발열매트가 상기 전도체를 유도 가열하는 유도 가열단계를 포함한다.
또한, 상기 발열매트는 박판을 포함하고, 상기 유도가열단계는 상기 발열매트가 상기 박판을 유도 가열할 수 있다.
본 발명의 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 콘크리트 내부에 전도체를 혼입하여 이를 유도 가열함으로써 콘크리트 내부의 온도 분포를 균일하게 하고 콘크리트의 강도 발현을 촉진시킬 수 있는 이점이 있다.
둘째, 콘크리트 내부의 전도체를 유도 가열함으로써 목표온도까지 빠르게 도달할 수 있고, 열손실이 적어 양생 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
셋째, 발열매트 내부의 코일 간격을 중심에서 외측부로 갈수록 좁게 조절함으로써 콘크리트 전단면에 균일한 자기장을 유도할 수 있는 이점이 있다.
넷째, 접이 및 말이가 가능한 발열매트를 사용하여 보관 및 설치가 용이하고, 연결잭 또는 커넥터를 구비하여 발열매트 간에 조립과 연결이 용이한 패널 형태를 이용함으로써 이동성이 우수하고 사용이 편리한 이점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열매트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열매트의 코일 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 시험예 1에 따른 콘크리트 유도가열 성능평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 시험예 2에 따른 콘크리트 유도가열 성능평가 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치 및 그 방법을 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치는 전도체(100), 발열매트(200), 전력 공급부(300)를 포함한다.
먼저, 전도체(100)는 도로의 파손부를 보수하기 위한 보수용 콘크리트(C) 내부에 혼입된다. 전도체(100)는 전도성이 있는 강섬유, 제강슬래그, 아연슬래그 및 동제련슬래그 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며 그 밖의 전도성이 있는 물질이 될 수 있다.
여기서, 제강슬래그는 전로슬래그 및 전기로슬래그를 포함할 수 있으며 전기로슬래그는 산화슬래그 및 환원슬래그를 포함할 수 있다. 제강슬래그는 제철소에서 원료, 제선, 제강, 압연 및 스테인레스 등 복잡한 연결 생산 체제를 거치면서 발생하는 부산물 및 폐기물이다. 이러한 제강슬래그는 철, 탄소, 석회석 등의 재활용이 가능한 유효한 자원을 다량 함유하고 있어 이들을 그대로 매립해 버리는 것은 자원 및 에너지의 낭비일 수 있다. 따라서, 이러한 폐기물을 재활용함으로써 산업 상 경제적 이익을 제공할 수 있다.
또한, 강섬유는 보수용 콘크리트(C)에 추가로 혼입되는 것일 수 있으며, 제강슬래그, 아연슬래그 및 동제련슬래그는 보수용 콘크리트(C) 내부의 골재 대신 혼합될 수 있다.
전도체(100)로 사용되는 강섬유는 Hooked-end steel fiber, Twisted steel fiber, Arched steel fiber, Straight steel fiber, Amorphous steel fiber 등이 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열매트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 발열매트(200)는 평면 형태의 코일(210) 및 박판(220)을 포함할 수 있다. 상기 코일(210) 및 박판(220)은 발열매트(200)의 내부에 삽입되거나 표면에 부착되어 결합될 수도 있다. 발열매트(200)에 전력을 공급하는 전력 공급부(300)에 의해 코일(210)에 유도전류가 흐르면 매트 내부의 박판(220) 및 보수용 콘크리트(C) 내부의 전도체(100)가 와전류 손실에 의하여 열이 발생하게 되어 보수용 콘크리트(C)의 양생을 촉진한다.
유도 가열에 의해 콘크리트 내부의 전도체(100)를 직접적으로 가열함으로써 목표온도까지 빠르게 가열시킬 수 있고 열 손실이 적어 일정한 온도의 열을 보수용 콘크리트(C)에 공급함으로써 보수용 콘크리트(C)의 강도발현을 촉진시킬 수 있어, 양생 시간을 크게 단축시킬 수 있고 동절기에도 도로의 긴급 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열매트의 코일 배치를 설명하기 위한 도면이다.
상기 코일(210)은 도 1 및 도 3b에 도시된 바와 같이 발열매트(200)의 중심에서 외측부로 갈수록 간격이 좁게 배치될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 발열매트(200) 내부에 배치되는 평면 형태의 코일(210)은 외측부로 갈수록 자기장의 세기가 약해지는데, 도 3b에 도시된 바와 같이 코일(210)의 간격을 발열매트(200)의 중심에서 외측부로 갈수록 좁게 배치함으로써 발열매트(200) 자체의 자기장 분포를 균일하게 할 수 있다.
발열매트(200)에 고주파 전력이 공급되면 발열매트(200) 내부의 유도 가열된 박판(220)이 1차적으로 콘크리트의 표면으로 열을 전달하고, 2차적으로 보수용 콘크리트(C)에 혼입된 전도체(100)가 유도 가열됨으로써, 콘크리트의 내외부에 걸쳐서 열을 공급할 수 있고 콘크리트의 내부까지 균일하게 온도 공급이 가능하여 콘크리트를 전단면에 걸쳐 균일하게 가열할 수 있어 양생 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 발열매트(200) 내에 박판(220)이 없이 코일(210)만 포함하고 있는 경우에도 코일(210)이 유도전류에 의해 콘크리트 내부의 전도체(100)를 직접 유도 가열함으로써 콘크리트의 급속 양생이 가능하다.
여기서, 상기 코일(210) 및 박판(220)은 굽혀지거나 펴질 수 있는 유연한 재질로 이루어져 평소에 발열매트(200)를 롤 형태로 보관하였다가 현장에서 보수용 콘크리트(C) 위에 펼쳐서 이용할 수 있어 이동성이 우수하고 사용이 편리하다.
또한, 복수의 발열매트(200)를 구비하여 발열매트(200) 간에 전기적으로 연결하기 위한 연결잭(미도시) 또는 커넥터(미도시)를 구비함으로써, 규격화된 크기의 발열매트(200)를 현장에서 조립할 수 있어 작업 공간이 협소한 현장에서 사용가능할 뿐만 아니라 다양한 크기의 도로포장 보수 현장에 적용할 수 있다.
유연한 재질의 코일(210) 및 박판(220)을 사용하고 조립과 연결이 용이한 패널 형태로 발열매트(200)를 제작함으로써 시공 현장마다 적절한 형태로 발열매트(200)를 조립하여 이동성, 공간성, 사용성이 우수한 콘크리트 양생 장치를 제공할 수 있다.
도로포장 보수공사에는 교통통제가 불가피하기 때문에 신속한 공사가 필수적이므로 양생을 위한 일정 공간 및 장비를 필요로 한다. 또한 도로포장 공사는 현장에서 시공되는 콘크리트의 체적 대비 표면적이 커서 양생 장치의 표면적이 넓어야 하는 특성을 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치를 사용함으로써 넓은 공간을 차지하거나 이동이 어려운 장비를 사용하지 않고도 양생 시간을 단축하고 동절기에도 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있으며, 보수용 콘크리트(C)에 혼입된 전도체(100)를 유도가열하여 양생 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치는 도로포장의 긴급보수나 신설 포장 뿐 아니라 콘크리트로 이루어지는 보수공사 어느 분야에도 적응 가능하다. 즉, 콘크리트 타설 후 초기 강도 획득이 필요한 모든 공사 및 동절기에 소요 강도 확보가 필요한 모든 공사에서 적용 가능하여 콘크리트의 강도 발현을 촉진시킴으로써 양생 시간을 단축시켜 효율적인 시공이 가능하다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법의 순서도이다.
도 4에 도시된 방법은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법은 전도체 혼입단계(S100), 콘크리트 혼합물 포설단계(S200), 발열매트 설치단계(S300), 전력 공급단계(S400) 및 유도 가열단계(S500)를 포함한다.
먼저, 전도체 혼입단계(S100)에서는 도로의 파손부를 보수하기 위한 보수용 콘크리트(C) 내부에 전도체(100)를 혼입한다.
상기 전도체(100)는 전도성이 있는 강섬유, 제강슬래그, 아연슬래그 및 동제련슬래그 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며 그 밖의 전도성이 있는 물질이 될 수 있다.
여기서, 제강슬래그는 전로슬래그 및 전기로슬래그를 포함할 수 있으며 전기로슬래그는 산화슬래그 및 환원슬래그를 포함할 수 있다. 제강슬래그는 제철소에서 원료, 제선, 제강, 압연 및 스테인레스 등 복잡한 연결 생산 체제를 거치면서 발생하는 부산물 및 폐기물이다. 이러한 제강슬래그는 철, 탄소, 석회석 등의 재활용이 가능한 유효한 자원을 다량 함유하고 있어 이들을 그대로 매립해 버리는 것은 자원 및 에너지의 낭비일 수 있다. 따라서, 이러한 폐기물을 재활용함으로써 산업 상 경제적 이익을 제공할 수 있다.
또한, 강섬유는 보수용 콘크리트(C)에 추가로 혼입되는 것일 수 있으며, 제강슬래그, 아연슬래그 및 동제련슬래그는 보수용 콘크리트(C) 내부의 골재 대신 혼합될 수 있다.
전도체(100)로 사용되는 강섬유는 Hooked-end steel fiber, Twisted steel fiber, Arched steel fiber, Straight steel fiber, Amorphous steel fiber 등이 될 수 있다.
콘크리트 혼합물 포설단계(S200)에서는 보수용 콘크리트(C)에 전도체(100)가 혼입된 콘크리트 혼합물을 보수구간에 포설한다.
발열매트 설치단계(S300)에서는 콘크리트 혼합물이 포설된 구간에 콘크리트 양생을 위하여 발열매트(200)를 설치한다.
발열매트(200)는 내부에 평면 형태의 코일(210) 및 박판(220)을 포함할 수 있다. 상기 코일(210)은 도 1에 도시된 바와 같이 발열매트(200)의 중심에서 외측부로 갈수록 간격이 좁게 배치될 수 있다.
발열매트(200) 내부에 배치되는 평면 형태의 코일(210)은 외측부로 갈수록 자기장의 세기가 약해지는데, 코일(210)의 간격을 발열매트(200)의 중심에서 외측부로 갈수록 좁게 배치함으로써 발열매트(200) 자체의 자기장 분포를 균일하게 할 수 있다.
여기서, 상기 코일(210) 및 박판(220)은 굽혀지거나 펴질 수 있는 유연한 재질로 이루어져 평소에 발열매트(200)를 롤 형태로 보관하였다가 현장에서 보수용 콘크리트(C) 위에 펼쳐서 이용할 수 있어 이동성이 우수하고 사용이 편리하다.
또한, 복수의 발열매트(200)를 구비하여 발열매트(200) 간에 전기적으로 연결하기 위한 연결잭(미도시) 또는 커넥터(미도시)를 구비함으로써, 규격화된 크기의 발열매트(200)를 현장에서 조립할 수 있어 작업 공간이 협소한 현장에서 사용가능할 뿐만 아니라 다양한 크기의 도로포장 보수 현장에 적용할 수 있다.
전력 공급단계(S400)에서는 발열매트(200)에 고주파 전력을 공급한다.
유도 가열단계(S500)에서는 발열매트(200)에 전력을 공급하는 전력 공급부(300)에 의해 코일(210)에 유도전류가 흐르면 매트 내부의 박판(220) 및 보수용 콘크리트(C) 내부의 전도체(100)가 와전류 손실에 의하여 열이 발생하게 되어 보수용 콘크리트(C)의 양생을 촉진한다.
유도 가열 기법은 기본적으로 고주파 에너지원을 사용하여 코일(210)에 유도 전류가 흐르게함으로써 발열매트(200)에 설치되는 박판(220) 및 보수용 콘크리트(C) 내부에 혼입되는 전도체(100)를 유도가열 시키는 방법이다.
기존의 열풍기 및 갈탄을 이용한 공간 가열법, 열선매립, 증기양생 등과 같은 촉진양생의 경우 여러 단계의 에너지 변환 과정을 거침에 따라 에너지 손실률이 높고 발열체에 의한 접촉 가열이 필요한 단점이 있다.
반면, 유도 가열 기법의 경우 전도성 물체에 유도되는 와전류 손실을 이용하여 물체를 가열하는 비 접촉식 가열 방법으로 철강·금속 분야 및 반도체 업계에서 주로 활용이 되고 있으며, 최근에는 일반 가정에서 조리용 가열기구로도 많이 활용이 되고 있는 기법으로 가열 속도가 매우 빠르고 온도 조절이 간편하며, 열을 직접 공급하지 않고 전자기 유도를 통해 피열물 자체를 가열하므로 에너지 손실이 적어 효율이 매우 좋은 이점이 있다.
즉, 유도 가열에 의해 콘크리트 내부의 전도체(100)를 직접적으로 가열함으로써 목표온도까지 빠르게 가열시킬 수 있고 열 손실이 적어 일정한 온도의 열을 보수용 콘크리트(C)에 공급함으로써 보수용 콘크리트(C)의 강도발현을 촉진시킬 수 있어, 양생 시간을 크게 단축시킬 수 있고 동절기에도 도로의 긴급 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있다.
발열매트(200)에 고주파 전력이 공급되면 발열매트(200) 내부의 유도 가열된 박판(220)이 1차적으로 콘크리트의 표면으로 열을 전달하고, 2차적으로 보수용 콘크리트(C)에 혼입된 전도체(100)가 유도 가열 됨으로써, 콘크리트의 내외부에 걸쳐서 열을 공급할 수 있고 콘크리트의 내부까지 균일하게 온도 공급이 가능하여 콘크리트를 전단면에 걸쳐 균일하게 가열할 수 있어 양생 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 발열매트(200) 내에 박판(220)이 없이 코일(210)만 포함하고 있는 경우에도 코일(210)이 유도전류에 의해 콘크리트 내부의 전도체(100)를 직접 유도 가열함으로써 콘크리트의 급속 양생이 가능하다.
[시험예 1, 2: 콘크리트 유도가열 성능평가]
본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생의 성능을 평가하기 위하여 콘크리트 내부의 골재 대신 전기로슬래그를 사용하여 유도가열에 대한 성능평가 시험을 실시하였다.
본 시험에서는 동절기 및 혹한기 콘크리트의 양생 성능을 평가하고자 외기 온도가 0 내지 2도 사이로 설정된 항온실에서 시험을 진행하였으며, 콘크리트 중심부에 열전대를 삽입하고 목표온도를 70도로 설정하여 본 발명의 발열매트(200)에 배치되어 중심에서 외측부로 갈수록 간격이 좁게 배치되는 평면 형태의 코일(210)을 이용하여 콘크리트의 유도가열을 진행하였다. 최고 온도 도달 시 열 화상 카메라를 통해 콘크리트의 전체적인 열분포 형상 및 중심부 도달온도를 확인하였다.
또한, 콘크리트 내부의 굵은골재 및 잔골재를 전기로슬래그로 모두 100% 대체하는 것과 잔골재만 100% 대체하는 것으로 나누어 두 종류의 시험을 진행하였다. 잔골재 대체 시에 전기로산화슬래그의 입자크기는 5mm 이하를 사용하였으며 굵은골재 대체 시에 전기로산화슬래그의 입자크기는 5mm 이상을 사용하여 시험을 진행하였다.
도 5는 본 발명의 시험예 1에 따른 콘크리트 유도가열 성능평가 결과를 나타낸 도면이다.
먼저 도 5에 콘크리트의 굵은골재와 잔골재를 모두 전기로슬래그로 대체하여 배합한 콘크리트 시험체에 대하여 유도가열 시험을 진행한 결과를 나타내었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 평면 코일(210)을 이용해 목표온도 70도로 설정하여 유도가열을 진행하였을 때, 중심부 콘크리트 온도가 66.1도, 67.8도 까지 충분히 증가하는 모습을 확인할 수 있으며 이를 통해 콘크리트 내부의 굵은골재와 잔골재 대신 전기로슬래그를 사용함으로써 유도가열이 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 시험예 2에 따른 콘크리트 유도가열 성능평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 6에 콘크리트의 잔골재를 모두 전기로슬래그로 대체하여 배합한 콘크리트 시험체에 대하여 유도가열 시험을 진행한 결과를 나타내었다. 평면 코일(210)을 이용해 목표온도 70도로 설정하여 유도가열을 진행하였을 때, 중심부 콘크리트 온도가 44.9도, 39.7도까지 증가하였으며, 이는 목표온도에는 도달하지 못하였으나 잔골재 대체만으로도 목표온도의 약 60%까지 도달할 수 있어 일반 콘크리트에 대비하여 잔골재를 대체한 것 만으로도 유도가열 성능이 증가하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법은 도로포장의 긴급보수나 신설 포장 뿐 아니라 콘크리트로 이루어지는 보수공사 어느 분야에도 적응 가능하다. 즉, 콘크리트 타설 후 초기 강도 획득이 필요한 모든 공사 및 동절기에 소요 강도 확보가 필요한 모든 공사에서 적용 가능하여 콘크리트의 강도 발현을 촉진시킴으로써 양생 시간을 단축시켜 효율적인 시공이 가능하다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 전도체
200: 발열매트
210: 코일
220: 박판
300: 전력 공급부
C: 보수용 콘크리트

Claims (7)

  1. 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치에 있어서,
    상기 콘크리트 내부에 혼입되는 전도체;
    상기 전도체를 유도 가열하는 발열매트; 및
    상기 발열매트에 전력을 공급하는 전력 공급부;를 포함하되,
    상기 발열매트는
    평면형태의 박판; 및
    상기 박판 상부에 배치되되, 유도전류가 흐르는 평면형태의 코일;을 포함하고,
    상기 코일은 상기 발열매트의 중심에서 외측부로 갈수록 간격이 좁게 배치되고,
    상기 박판과 상기 코일은 유연한 재질로 이루어져 롤 형태로 보관이 가능하며,
    상기 코일은 상기 박판과 상기 콘크리트에 혼입된 상기 전도체를 유도 가열하고, 상기 박판은 상기 콘크리트의 표면에 열을 전달하여, 상기 발열매트는 상기 콘크리트의 내외부를 균일하게 가열하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전도체는 강섬유, 제강슬래그, 아연슬래그 및 동제련 슬래그 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발열매트는 적어도 둘 이상의 상기 발열매트를 전기적으로 연결하기 위한 연결잭 또는 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 장치.
  5. 삭제
  6. 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법에 있어서,
    상기 콘크리트 내부에 전도체를 혼입하는 전도체 혼입단계;
    노면에 상기 전도체가 혼입된 콘크리트 혼합물을 포설하는 콘크리트 혼합물 포설단계;
    상기 노면에 유연한 재질로 이루어져 롤형태로 보관이 가능한 평면형태의 박판과 상기 박판의 상부에 위치하여 유도전류가 흐르는 평면형태의 코일을 포함하는 발열매트를 설치하는 발열매트 설치단계;
    전력 공급부가 상기 발열매트에 전력을 공급하기 위한 전력 공급단계; 및
    상기 코일이 상기 박판과 상기 전도체를 유도 가열하여 상기 콘크리트 내외부를 균일하게 가열하는 유도 가열단계를 포함하는 고주파 유도 가열을 이용한 도로포장 긴급보수용 콘크리트 양생 방법.
  7. 삭제
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