KR20090086826A - 콘크리트 양생용 히팅 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 양생용 히팅 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히팅 케이블을 거푸집 외표면에 부착하고, 전류를 공급하여 발열작용이 일어나게 함으로써 동절기 콘크리트 양생시간을 단축시킬 수 있도록 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 콘크리트 양생을 위한 거푸집 표면의 온도가 올라가게 되므로, 대기 온도가 영하 5℃ 이하인 동절기에도 콘크리트의 동결을 방지하고, 짧은 시간 안에 콘크리트를 기준 강도 이상으로 충분히 양생할 수 있는 효과가 있다.

콘크리트 양생, 거푸집, 히팅케이블, 보온재

Description

콘크리트 양생용 히팅 시스템{HEATING SYSTEM FOR CONCRETE CURING}

본 발명은 콘크리트 양생용 히팅 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히팅 케이블을 거푸집 외표면에 부착하고, 전류를 공급하여 발열작용이 일어나게 함으로써 동절기 콘크리트 양생시간을 단축시킬 수 있도록 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템에 관한 것이다.

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 보온조치를 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 발생하고 지속적인 강도 증진이 불가능해진다.

도 1a는 통상적인 대기온도하에서 콘크리트 양생시간의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 1b는 히팅 시스템이 적용된 상태에서 콘크리트 양생시간의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 1a에 나타난 바와 같이, 평균 대기온도가 11℃ 인 경우에는 거푸집 탈형강도(5MPa)에 도달하는데 약 28시간 정도가 소요된다. 그러나 히팅 시스템이 적용되어 거푸집 표면의 온도가 35℃ 인 경우에는 도 1b에서와 같이, 약 14시간 정도면 동일한 강도에 도달할 수 있게 된다.

따라서, 일반적으로 외기온의 평균이 4℃ 이하로 되는 기간을 한중콘크리트 적용기간으로 설정하고 콘크리트가 소요 품질을 확보할 수 있도록 적절한 보양을 하도록 규정하고 있다. 콘크리트는 영하 5℃ 내지 영하 2℃ 정도의 온도에서 동결되기 시작하는데, 콘크리트가 완전히 경화하기 전에 동결되면 내구성 및 수밀성 등이 크게 저하된다.

이와 같이, 동절기에 타설되는 콘크리트가 동해를 입지 않고 소요 압축강도를 발휘하도록 하기 위한 보양방법으로서 종래에는 주로 콘크리트를 타설하는 구조체의 주변을 가설비계와 방수천막 등을 이용하여 완전히 둘러싸고 내부 공간을 갈 탄난로나 열풍기 등으로 가열하는 양생공법이 주로 적용되어 왔다.

또한 최근에는 전기에 의한 면상발열시트를 내장한 발열커튼으로 거푸집을 감싸서 온도를 유지하는 방법도 사용되고 있다.

도 2는 종래기술에 따른 히팅 시스템의 구조를 나타낸 평면도이다.

건축물을 짓기 위하여 설치된 거푸집(1)의 외측면에 잭(jack)에 의하여 상하로 움직일 수 있는 전기발열커튼(10)을 설치한다. 전기발열커튼(10)은 전기발열시트와 단열재로 구성되며, 전선(11)을 통해 전원(5)으로부터 전류를 공급받아 콘크리트가 일정한 온도 이상을 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이와 같은 구성을 하기 위해서는 넓은 면적의 전기발열커튼(10)을 제작하여야 하고, 거푸집(1) 표면을 모두 감싸주어야 하므로 제작원가가 많이 들고, 전기가 많이 소모되는 단점이 있었다.

또한 거푸집(1) 표면을 발열커튼(10)이 감싸고 있으므로, 다른 배관이나 전기작업이 어려워지는 단점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 거푸집 표면에 히팅케이블을 밀착시키고, 히팅케이블에 전류를 공급하면서 일정한 온도 이상으로 발열작용이 일어나게 함으로써 콘크리트 양생 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 히팅케이블의 온도를 적절한 범위내에서 유지할 수 있도록 하는 제어부를 설치함으로써 과열에 따른 화재를 예방하고, 열손실에 의한 낭비를 최소화할 수 있도록 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 건물이나 터널 공사에서 콘크리트 양생을 위한 거푸집 표면에 열을 공급하는 히팅 시스템으로서, 상기 거푸집 표면에 부착되는 히팅케이블과; 복수의 히팅케이블이 하나의 단자로 연결되는 분기함과; 상기 히팅케이블에 전원을 공급하고, 온도와 동작시간을 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 히팅케이블은 전류 공급에 따라 발열작용을 하는 발열체와; 상기 발열체 외부를 차폐하는 절연체와; 상기 절연체의 외부를 감싸는 직물 재질의 편조체와; 상기 편조체의 외부를 감싸는 비닐 재질의 외부자켓;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 발열체는 단위길이당 열출력이 온도에 따라 변하지 않고 일정한 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 히팅케이블은 상기 거푸집의 표면에 알루미늄 테이프를 매개로 부착되며, 상기 히팅케이블이 부착된 상태에서 상기 거푸집의 표면에 아티론 보온재 또는 우레탄 보온재를 덮어서 열의 방출을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 거푸집 표면의 온도가 25℃ 내지 30℃를 유지하도록 상기 히팅케이블의 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 콘크리트 양생을 위한 거푸집 표면의 온도가 올라가게 되므로, 대기 온도가 영하 5℃ 이하인 동절기에도 콘크리트의 동결을 방지하고, 짧은 시간 안에 콘크리트를 기준 강도 이상으로 충분히 양생할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 양생용 히팅 시스템(이하, '히팅 시스템'이라 한다)에 관하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히팅 시스템의 연결상태를 나타낸 회로도이다.

본 발명의 히팅 시스템(100)은 제어부(102)에서 공급되는 전류를 이용하여 발열작용을 하는 히팅케이블(110)로 이루어진다.

제어부(102)는 별도의 전원공급부(도면 미도시)와 연결된 상태에서 히팅케이블(110)에 공급되는 전류의 양을 자동 또는 수동으로 조절한다.

제어부(102)에서 인출된 전원케이블(104)은 분기함(106)에 연결되고, 분기함(106)에서 여러 가닥으로 나누어진 급전선(108)은 각각의 히팅케이블(110)의 양단과 연결된다.

분기함(106)은 하나의 제어부(102)를 이용하여 여러 곳에 설치된 다수의 히팅케이블(110)을 제어하기 위하여 단자를 분기하는 장치이다. 이를 위해 분기함(106)에는 여러 개의 스위치 또는 릴레이를 병렬로 연결하여 사용할 수 있다.

분기함(106)을 사용할 경우, 넓은 공사현장을 몇 개의 구역으로 나누어 구역별 제어가 가능해지는 편리함이 있다.

히팅케이블(110)은 거푸집(202)의 바깥쪽 표면에 부착된다. 히팅케이블(110)은 전류의 공급에 따라 발열작용을 하는 케이블이며, 단위길이당 출력값이 온도나 저항에 따라 변하지 않는 일정한 값을 갖는다.

히팅케이블(110)에서 발생한 열은 거푸집(202) 표면을 따라 내부로 이동하여 거푸집(202) 내부에서 양생중인 콘크리트에 전달된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히팅 시스템이 설치된 건물 거푸집의 구성을 나타낸 단면도이다.

콘크리트 구조물을 만들기 위해서는 먼저 구조물의 형태와 같은 거푸집(202)을 설치하는데, 목재나 철판 등으로 제작된 거푸집(202)은 외부의 지지빔(204)에 의하여 지탱된다. 완성된 거푸집(202)의 안쪽에는 콘크리트를 부어서 일정한 시간동안 경화시키면서 건축물의 뼈대를 만들게 된다.

본 발명의 히팅 시스템(100)에 포함된 히팅케이블(110)은 거푸집(202)의 바 깥쪽 표면에 부착된다.

히팅케이블(110)은 유연한 전선으로 만들어지므로, 거푸집(202)의 표면을 따라 자유자재로 이동하면서 부착될 수 있다. 특히 지지빔(204)과 같이 표면에서 튀어나온 부분이 많은 경우에는 돌출된 표면을 따라 구부려가면서 부착할 수 있다.

히팅케이블(110)은 알루미늄 테이프(208) 등으로 거푸집(202) 표면에 밀착된다. 알루미늄 테이프(208)로 부착하는 것은 열에 의하여 테이프가 변형되어 접착이 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.

그러나 알루미늄 테이프(208) 이외에도 동일한 효과를 낼 수 있다면 다른 재질의 테이프를 사용할 수도 있을 것이다.

히팅케이블(110)이 부착된 면에는 보온재(210)를 씌워서 히팅케이블(110)에서 발생한 열이 외부로 빠져나가지 못하도록 한다.

거푸집(202)의 보온을 위하여 사용되는 보온재(210)에는 여러 가지가 있으나, 대표적으로 많이 사용되는 두 종류는 매트 형상의 아티론 보온재와 액상의 우레탄 보온재이다.

고무 발포제의 일종인 아티론 보온재는 매트 형상으로 제작되는데, 거푸집(202) 표면에 못이나 접착제 등으로 고정시켜 사용한다.

이와 달리 액상의 우레탄 보온재는 고압 분사기를 이용하여 거푸집(202) 표면에 소정의 두께만큼 분사하는 방법을 사용한다.

액상의 우레탄 용액을 고온 고압의 상태에서 분사하면 거푸집(202) 표면과 히팅케이블(110) 위에 덮이게 되고, 서서히 냉각되면서 고체화된다. 고체화된 우 레탄은 단열 효과가 커서 히팅케이블(110)에서 발생한 열이 외부로 빠져나가지 않게 된다.

패드 형식의 아티론 보온재는 작업 시간이 짧고 재활용이 가능한 장점이 있는 반면에, 패드를 거푸집(202)의 형상에 따라 일정한 크기만큼 잘라서 붙여야 하므로 거푸집(202)의 형상이 복잡하거나 면적이 작은 경우에는 작업이 불편하다. 그러나 우레탄 보온재는 분사기를 이용하여 분사하여 시공하므로 작업을 할 장소가 좁거나 거푸집의 면적이 작더라도 용이하게 작업을 할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히팅 시스템이 설치된 터널 거푸집의 구성을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 시스템은 도 4와 같은 일반 건축물뿐만 아니라 터널 건설에도 사용될 수 있다. 터널 건설에도 일반 건축물에서와 같이 거푸집(202)을 설치하고 위에서 콘크리트(206)를 부어서 양생을 시키게 되므로, 히팅케이블(110)을 이용하여 양생 온도를 상승시키는 방식이 동일하게 사용된다.

도 6은 거푸집 표면에 히팅 케이블이 설치된 상태를 나타낸 사진이며, 도 7은 히팅 케이블의 부착 상태를 확대 도시한 사진이다. 또한 도 8은 히팅 케이블 위에 보온재를 덮은 상태를 나타낸 사진이다.

도 6과 7에는 알루미늄 테이프(208)에 의하여 거푸집(202) 표면에 밀착된 히팅케이블(110)의 형상이 나타나 있다. 그리고 도 8에는 히팅케이블(110)을 덮고 있는 보온재(210)의 외표면이 나타나 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 히팅케이블(110)의 보온을 위하여 아티론 보온재나 우레탄 보온재 중 어느 것을 사용하여도 무방하나, 본 발명에서는 편의를 위하여 아티론 보온재를 사용한 경우에 대하여만 도면으로 나타낸다.

한편, 도 9는 히팅케이블의 구조를 나타낸 분해도이다.

본 발명에 사용되는 히팅케이블(110)은 단위길이당 출력이 일정한 발열선으로서, 직렬회로로 연결되어 사용된다. 또한 220V 또는 380V 중 하나의 전압에 연결되어 사용된다.

히팅케이블(110)은 가운데부터 발열체(1101), 1차 절연체(1102), 2차 절연체(1103), 편조체(1104), 외부자켓(1105)의 순서로 구성된다.

발열체(1101)는 제어부(102)로부터의 전류 공급에 따라 발열작용을 하는 발열선이며, 1차 및 2차 절연체(1102, 1103)는 발열체(1101)에 흐르는 전류가 외부로 누출되지 않도록 하며, 전류의 흐름에 따라 발생하는 전자파를 상쇄시키는 역할을 한다.

또한 1차 및 2차 절연체(1102, 1103)의 외부를 감싸는 직물 재질의 편조체(1104)는 히팅케이블(110)의 인장강도를 향상시켜 쉽게 끊어지지 않도록 지지해주는 역할을 한다.

편조체(1104) 외부를 감싸는 비닐 재질의 외부자켓(1105)은 열이 바깥쪽으로 잘 방출될 수 있도록 한다.

도 10은 히팅케이블(110)의 발열특성을 나타낸 그래프로서, 히팅케이블(110)은 온도의 변화에 관계없이 일정한 크기의 열출력을 내게 된다. 따라서 히팅케이블(110)이 과열되어 온도가 과도하게 올라가는 경우에도 계속해서 일정한 크기의 열을 계속 방출하므로 화재가 발생할 위험이 있다. 이를 위해 거푸집(202) 곳곳에 히팅케이블(110)의 온도를 측정할 수 있는 센서(도면 미도시)를 설치하고, 센서로부터 입력되는 정보에 따라 제어부(102)가 자동으로 전류의 양을 조절하면서 온도를 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

가장 효율적인 콘크리트 양생을 위하여 거푸집(202) 표면이 25℃ 내지 30℃ 정도의 온도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 히팅케이블(110)은 50℃ 내지 60℃를 벗어나지 않는 범위에서 온도가 유지되도록 한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1a는 통상적인 대기온도하에서 콘크리트 양생시간의 변화를 나타낸 그래프.

도 1b는 히팅 시스템이 적용된 상태에서 콘크리트 양생시간의 변화를 나타낸 그래프.

도 2는 종래기술에 따른 히팅 시스템의 구조를 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히팅 시스템의 연결상태를 나타낸 회로도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히팅 시스템이 설치된 건물 거푸집의 구성을 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히팅 시스템이 설치된 터널 거푸집의 구성을 나타낸 단면도.

도 6은 거푸집 표면에 히팅 케이블이 설치된 상태를 나타낸 사진.

도 7은 히팅 케이블의 부착 상태를 확대 도시한 사진.

도 8은 히팅 케이블 위에 보온재를 덮은 상태를 나타낸 사진.

도 9는 히팅 케이블의 구조를 나타낸 분해도.

도 10은 히팅 케이블의 발열특성을 나타낸 그래프.

Claims (5)

1. 건물이나 터널 공사에서 콘크리트 양생을 위한 거푸집 표면에 열을 공급하는 히팅 시스템으로서,

   상기 거푸집 표면에 부착되는 히팅케이블과;

   복수의 히팅케이블이 하나의 단자로 연결되는 분기함과;

   상기 히팅케이블에 전원을 공급하고, 온도와 동작시간을 제어하는 제어부;를 포함하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 히팅케이블은

   전류 공급에 따라 발열작용을 하는 발열체와;

   상기 발열체 외부를 차폐하는 절연체와;

   상기 절연체의 외부를 감싸는 직물 재질의 편조체와;

   상기 편조체의 외부를 감싸는 비닐 재질의 외부자켓;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 발열체는 단위길이당 열출력이 온도에 따라 변하지 않고 일정한 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 히팅케이블은

   상기 거푸집의 표면에 알루미늄 테이프를 매개로 부착되며, 상기 히팅케이블이 부착된 상태에서 상기 거푸집의 표면에 아티론 보온재 또는 우레탄 보온재를 덮어서 열의 방출을 방지하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제어부는

   상기 거푸집 표면의 온도가 25℃ 내지 30℃를 유지하도록 상기 히팅케이블의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생용 히팅 시스템.

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