KR20030066497A - 콘크리트 양생 제어계측 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 콘크리트 자연양생 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로, 콘크리트 자연양생 시 양생 온도와 습도에 의해서 콘크리트의 압축강도 및 내구성이 결정된다는 것에 착안하여 데이터의 저장과 데이터의 외부 전송이 가능한 유닛에 온·습도를 검출할 수 있는 센서를 장착하여 콘크리트 표면의 온·습도를 검출하고 또한 유닛에서 송신하는 제어신호에 의해 외부에서 콘크리트 주변의 온·습도를 제어할 수 있는 콘크리트 양생 제어장치 및 그 운용방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 다져진 콘크리트 외부 노출면에 매입되는 온·습도 센서가 장착된 측정유닛(Measurement Unit)과, 상기 측정유닛과 데이터를 주고받을 수 있어 명령의 전달 및 유닛에 저장된 온·습도 데이터를 화면 디스플레이 해주는 PDA장치(Personal Digital Assistants Device)와, 유닛에서 발생시키는 제어신호에 따라 온·습도를 제어하기 위한 외부장치를 가동시키는 제어장치(Control Device)로 구성된다.

Description

콘크리트 양생 제어계측 장치{Control and Instrumentation Equipments for Curing on Concrete}

본 발명은 콘크리트의 압축강도 및 내구성 강화를 위하여 고안된 콘크리트 양생 제어계측 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 콘크리트 외부 노출면에 온도와습도를 측정하고 저장할 수 있는 측정유닛(A)을 매입하여 양생과정 중의 온·습도의 변화를 기록하고, 측정된 온·습도가 측정유닛(A) 내부 프로그램에 규정된 양생 기준 범위에 초과되거나 미달되거나하는 시점에서 제어신호를 외부로 전송하여 온·습도를 제어할 수 있는 외부장치(D)(냉·온풍기, 살수장치 등)를 가동시키는 콘크리트 양생과정의 온·습도를 측정하고 제어하는 장치에 관한 것이다.

우선 양생은 콘크리트 다지기가 끝난 다음 온도 ·하중 ·충격 ·파손 등의 유해한 영향을 받지 않도록 콘크리트 노출면을 충분히 보호 관리하는 것으로 정의할 수 있으며, 보양(保養)이라고도 한다. 일반적으로 콘크리트는 경화를 계속하여 28일이 지나면 거의 최종압축강도에 도달하며 이때까지는 시멘트의 화학작용이 계속되므로 양생 시에는 직사광선, 한기, 비바람 등을 피하고 콘크리트의 수화작용(Hydration)을 촉진하기 위하여 젖은 가마니나 포장 등을 덮어 씌워 하절기에는 7일 이상, 보통은 5일 이상 물을 공급하여 수분을 유지하고 겨울철에는 5일간은 2℃ 이하가 되지 않도록 보온을 하여야 한다.

하지만 종래의 모든 콘크리트 건물 및 구축물의 시공에 있어서는 모든 것을 사람이 판단하고 제어를 해야만 했으므로 양생 중에는 사람이 현장에 계속 상주하며 계절에 따라 콘크리트에 젖은 가마니나 톱밥으로 덮어주어 온도를 유지시켜 주어야 했고 또는 물을 뿌려 수분을 유지시켜 주어야 했으므로 규격화된 기준에 의거하여 온도나 수분상태를 유지하는 것이 아니라 작업자의 현장 경험에 의존하여 온·습도의 유지가 이루어져 왔다고 할 수 있다.

도 1은 콘크리트 자연양생 시 이상적인 온·습도 그래프를 나타낸 것으로,상기 도면에 도시된 바와 같이 콘크리트 자연양생 시 콘크리트 주변의 온·습도의 변화는 일정하고 규칙적으로 변화하여야 하며, 급격한 상승이나 하강은 콘크리트의 물성을 변화시켜 압축강도를 저하시키게 된다. 예를 들어 온도의 급격한 하강은 겨울철 관리 소홀로 인해 발생하는 경우가 많은데, 이러한 경우 콘크리트 표면의 결빙으로 인해 결빙된 부분과 결빙되지 않은 부분의 물성이 다르게 나타나게 되므로 결과적으로 두 부분의 결합력을 저하시켜 표면의 균열을 생성시키게 되며, 습도의 급격한 하강은 여름철에 콘크리트 위에 쏟아지는 직사광선을 젖은 가마니 등으로 제대로 보호해주지 못해 발생하는 것으로, 이러한 경우 역시 콘크리트의 결합력을 저하시켜 콘크리트의 균열을 생성시키게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 기술적 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 재령(콘크리트 다짐 후 경과된 시간)기간동안 콘크리트의 노출면에 온·습도를 감지할 수 있는 측정유닛(A)을 장착하여 온·습도를 측정하고 측정된 온·습도를 바탕으로 측정유닛에서 최적의 양생조건을 만들기 위해 외부의 환경조건을 조절할 수 있는 제어신호를 발생시키는 콘크리트 양생 제어계측 장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 콘크리트에 장착하여 콘크리트 표면의 온·습도를 측정하여 저장하고 최적의 양생조건을 만들기 위한 제어신호를 송신하는 측정유닛(A)과; 상기 측정유닛(A)에서 송신하는 제어신호를 수신하여 그에 따른 외부장치(D)를 작동시킬 수 있는 제어장치(C)와; 상기 측정유닛(A)에서 측정한 온·습도 데이터를 전송 받아 작업자가 확인해 볼 수 있게 해주는 PDA장치(B)로 이루어지는 특징이 있다.

도 1은 콘크리트 자연양생 시 이상적인 온·습도 변화를 나타낸 그래프,

도 2는 콘크리트 양생 제어계측 장치의 측정유닛 구성도,

도 3은 콘크리트 양생 제어계측 장치의 동작 순서도,

도 4는 콘크리트 양생 제어계측 장치의 설치도 이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 설명 ※

A: 측정유닛B: PDA장치

C: 제어장치D: 외부장치

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 양생 제어계측 장치의 구성을 보인 도면으로서, 본 발명에 따른 측정유닛(A)은 거푸집에 다져진 콘크리트의 외부 노출면(특히, 기둥이 세워지는 부분)에 장착되어 콘크리트 주변의 온도와 습도의 변화를 수집하며 급격한 온·습도의 변화 시 제어신호를 송신하여 이를 외부에 알리는 특징을 가지고 있다. 또한 본 발명에 따른 PDA장치(B)는 측정유닛(A)에 저장된 온·습도의 변화과정을 그래픽 또는 텍스트 형태로 화면에 디스플레이 해주는 특징을 가지고 있으며, 본 발명에 따른 제어장치(C)는 측정유닛(A)에서 송신한 제어신호를 수신하여 제어신호의 명령에 따라 외부장치(D)(냉·온풍기, 살수장치)를 작동시키는 특징을 가지고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 양생 제어계측 장치의 동작 순서도로서, 본 도면에 의거하여 본 발명의 동작 순서를 서술하도록 하겠다.

우선, 본 발명에 따른 측정유닛(A)은 온도센서(A-101)와 습도센서(A-102) 그리고 소형 배터리(도시는 생략)가 장착된 외부의 센서박스(A-100);와, 측정유닛(A) 내부에서 온·습도 측정과정을 순차적으로 수행하기 위한 프로그램이 내장되어 센서박스(A-100)를 결합하면 온·습도 측정을 시작하는 명령 실행부(A-200);와, 상기명령 실행부(A-200)에 클록 펄스(Clock Pulse)를 공급하여 명령 실행부에(A-200) 저장된 프로그램이 일정주기로 동작하도록 하기 위한 클록 펄스 발생부(A-300);와, 측정된 온·습도를 저장하기 위한 저장부(A-400);와, 제어신호를 제어장치(C)로 송신하거나 저장된 온·습도를 PDA장치(B)로 송신하기 위한 연결부(A-500);로 이루어지는 특징을 가지고 있다.

맨 처음, 작업자는 본 발명에 따른 장치를 동작시키기 위하여 온도센서(A-101)와 습도센서(A-102) 그리고 소형 배터리(도시는 생략)가 장착된 센서박스(A-100)를 측정유닛(A)에 결합시킨다. 이때, 센서박스(A-100)와 측정유닛(A) 사이에 장착된 고무패킹(A-600)은 결합 시 생기는 미세한 틈으로 침투하는 수분으로 인해 측정유닛(A)이 오동작을 일으키는 것을 방지하기 위해 장착된 것이고, 센서박스(A-100)에 장착되어 있는 소형 배터리(도시는 생략)는 측정유닛(A)을 작동시키기 위한 Wake-Up신호를 발생시키기 위해 장착된 것이다.

한편, 측정유닛(A)은 센서박스(A-100)를 연결하기 전 명령 실행부(A-200)에 내장된 프로그램에 의해서 전원 관리 모드(Power Management Mode)를 실행하여 내부 배터리(도시는 생략) 소모를 거의 없게 한다. 여기서 전원 관리 모드란 명령 실행부가 온·습도 측정을 하고 있지 않는 동안 사용하는 기능으로서 전원 관리 모드에서는 온·습도 측정 시 사용하는 전류의 1/1000 정도만 소모가 된다. 그 후, Wake-Up신호를 수신한 명령 실행부(A-200)는 전원 관리 모드에서 측정 준비모드로 전환하며 온·습도 측정을 시작하기 위한 단계로 들어가게 된다.

온·습도 측정을 시작하기 위한 단계는 크게 2가지로 나누어지게 되는데, 그첫 번째는 센서박스(A-100)와의 연결상태를 체크하는 것이고, 그 두 번째는 제어장치(C)와의 연결상태를 체크하는 것이다. 측정유닛(A)은 각각의 연결상태를 체크한 후 PDA장치(B)로 각 장치와의 연결상태를 알려주어 PDA장치(B) 화면에 표시를 해줌으로서 작업자가 연결을 재 설정하도록 한다. 만일, 연결상태에 아무런 이상이 없으면 측정유닛(A)은 PDA장치(B)로 측정 준비작업이 완료되었음을 알려주어 PDA장치(B) 화면에 표시하고, 일정시간 후 측정 준비모드에서 측정 모드로 전환하며 온·습도 측정을 시작하게 된다. 작업자는 PDA장치(B) 화면을 통해 연결상태가 이상이 없음을 확인한 후 센서박스가 결합된 측정유닛(A)의 연결 홀(A-105)에 전용 공구(A-104)를 연결하고 콘크리트 노출면에 대고 나사를 돌리듯 시계 반대 방향으로 돌려가며 측정유닛(A)을 콘크리트 노출면에 매입시킨다.

일정 시간 후 측정 준비모드에서 측정 모드로 전환된 명령 실행부(A-200)는 온·습도의 측정을 시작하면서 내부의 클록 펄스 발생회로(A-300)를 통하여 입력되는 클록 펄스를 분주하여 시간을 인식하며 1분 주기로 온·습도의 측정을 진행하게 되고, 일정 시간 단위로 온·습도를 저장부에 저장하게 된다.

측정된 온·습도는 명령 실행부에(A-200) 내장되어 있는 아날로그-디지털 변환 포트(Analog-Digital Convert Port, ADC Port)를 통해 2진 신호 형태로 변환되고, 변환된 신호는 명령 실행부(A-200)에 내장된 프로그램에 의해서 현 시점에 적합한 온도와 습도인가를 판단 받게된다. 만일 측정된 온·습도가 급격한 상승 혹은 급격한 하강을 나타내면 명령 실행부(A-200)는 각 상태에 따른 제어신호를 발생시키게 되는데, 만일 온도가 급격한 상승을 보이고 있다면 냉풍기를 가동시키기 위한제어신호를 제어장치(C)로 송신하여 온도를 적정수준까지 낮추도록 제어를 하고, 온도가 급격한 하강곡선을 보인다면 온풍기를 가동시키기 위한 제어신호를 제어장치(C)로 송신하여 온도를 적정수준까지 올리도록 제어를 한다. 또한 습도가 급격한 하강을 나타내면 살수장치를 가동시키기 위한 제어신호를 제어장치(C)로 송신하여 습도를 적정수준까지 올리도록 살수 장치를 제어를 한다.

측정유닛(A)을 통하여 양생의 제어가 이루어지고 재령기간이 28일 이상이 되면 작업자는 콘크리트에서 측정유닛(A)을 분리하기 위해 전용공구(A-104)를 연결 홀(A-105)에 결합시켜 시계 방향으로 회전시키면 측정유닛(A)은 분리 가이드 홈(A-8)을 타고서 나사처럼 콘크리트에서 분리가 된다. 작업자는 분리된 측정유닛(A)에서 센서박스를 때어내고 PDA장치(B)에 남은 측정유닛(A)을 연결하여 저장부(A-400)에 저장되어 있던 온·습도를 다운로드(Down Load)하게 된다. PDA장치(B)는 온·습도의 변화를 보여주는 것 외에도 외부장치(D)를 가동시켜 환경조건이 바뀐 시점을 함께 나타내어 콘크리트 양생과정의 모든 것을 한눈에 볼 수 있도록 해준다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 양생 제어계측 장치의 설치도로서, 장치가 콘크리트에 설치되어 온·습도를 측정하고 온·습도를 제어하는 것을 나타낸 도면이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 측정유닛(A)과 제어장치(C) 그리고 측정유닛(A)과 PDA장치(B)는 각각 제어신호를 주고받으며 상호간의 연결과정을 통하여 본 발명에 따른 장치의 제어과정을 수행하게 되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 양생 제어계측 장치는 양생 중 콘크리트의 노출면(특히, 기둥이 세워지는 부분)에 본 장치를 설치하고 본 장치의 제어신호에 따라 외부의 환경조건을 변화시킴으로서, 작업자가 일일이 콘크리트의 상태를 체크하며 작업현장에 상주할 필요가 없어 인력절감 및 작업자의 실수로 인한 부실공사 및 재시공에 따른 막대한 비용을 절감할 수 있다.또한, PDA장치(B)를 통하여 콘크리트의 양생 중 온·습도 상태를 확인할 수 있어 데이터화된 각 콘크리트의 압축강도 및 내구성을 입증할 수 있는 자료를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 콘크리트에 장착되어 양생 시 온도와 습도를 측정하는 측정유닛(A)과;

   측정유닛(A)에서 나오는 제어신호에 따라 외부장치를 가동하는 제어장치(C)와;

   측정유닛(A)에 보관된 온·습도 데이터를 표시하기 위한 PDA장치(B)로; 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생 제어계측 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 측정유닛(A)은 온도 센서(A-101)와 습도센서(A-102) 그리고 소형 배터리(도시는 생략)로 구성되어 측정유닛(A)과 결합되는 외부의 센서박스(A-100)와;

   센서박스(A-100)와 측정유닛(A)의 결합 시 생기는 미세한 틈으로 수분이 침투하는 것을 막기 위한 고무패킹(A-500)과;

   측정유닛(A) 내부의 명령 실행부(A-200), 클록 펄스 발생부(A-300), 저장부(A-400), 연결부(A-500) 그리고 각 부분을 구동시키기 위한 내부 배터리(도시는 생략)로; 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생 제어계측 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어장치(C)는 측정유닛(A)으로부터 공급되는 제어신호를 RF 신호로 송신 받아 외부장치(D)(냉·온풍기, 살수장치)를 가동시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생 제어계측 장치.
4. 상기 측정유닛(A)은 센서박스(A-100)를 연결함으로 인해 일정시간 후 온·습도의 측정을 시작하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생 제어계측 장치.