KR20110045400A - Constant Temperature and Humidity Apparatus Capable of Weight Measurement of a Specimen and Measuring Method of Relative Water Contents using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하 암반이나 토양 등의 물성 즉 조암광물, 공극률, 공극수의 전기전도도, 공극의 포화도 등의 분석에 이용되는 시편의 중량을 전자저울의 작동온도 한계를 넘는 고온의 항온항습 환경하에서 측정할 수 있도록 이루어진 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치 및 이를 이용한 상대함수율 계측방법에 관한 것이다.The present invention is to measure the weight of the specimen used in the analysis of physical properties such as underground rock or soil, such as coarse minerals, porosity, electrical conductivity of pore water, saturation of pores, etc. under a high temperature constant temperature and humidity environment exceeding the operating temperature limit of the electronic balance. It relates to a constant temperature and humidity device capable of measuring the weight of the specimen made to be able to measure the relative moisture content using the same.
직접 탐사가 불가능한 지하 암반이나 토양 등의 지구물리학적 특성을 규명하기 위하여 이용되는 물리탐사방법 중에서 전기비저항 탐사는 지하 매질의 전기비저항 차이에 의해 야기되는 이상 전위차를 측정하여 지층의 구조, 암석의 분포상태 등 지하구조, 조암광물, 공극률, 공극수의 전기전도도, 공극의 포화도 등을 규명하는데 매우 유용하게 이용되는 물리 탐사기술이다. Among the physical exploration methods used to identify geophysical characteristics such as underground rock or soil that cannot be directly explored, the electrical resistivity survey is based on the measurement of abnormal potential difference caused by the difference in the electrical resistivity of the underground medium. It is a physical exploration technology that is very useful for identifying underground structures such as state, rock formation, porosity, electrical conductivity of pore water, and saturation of pore.
지하 암반 등의 물성 파악을 위해 실험실에서 이루어지는 전기비저항의 계측은 통상 현지에서 채취한 암석 등의 시편 양측에 전류 전극을 통하여 전류를 흘려보낸 뒤 그 두 전극 사이의 전위차를 측정하여 전기비저항을 계측하는 방식으로 이루어진다.The measurement of electrical resistivity in the laboratory to determine the properties of underground rocks, etc. is usually performed by flowing a current through current electrodes on both sides of specimens such as rocks collected locally and then measuring the electrical resistivity by measuring the potential difference between the two electrodes. Is done in a way.
이러한 전기비저항 계측에 있어서 암석의 전기비저항을 좌우하는 가장 큰 요인은 공극률과 함수율이다. 따라서 암석 시편의 전기비저항 계측에 의한 지하 암반이나 토양의 지구과학적 물성 탐사의 정확도를 높이기 위해서는 시편의 공극률 및 함수율과 전기비저항 사이의 상관관계를 정확히 파악하고 있어야 한다.In measuring the electrical resistivity, the biggest factors that influence the electrical resistivity of rocks are porosity and moisture content. Therefore, in order to increase the accuracy of geotechnical properties of underground rock or soil by measuring the electrical resistivity of rock specimens, it is necessary to accurately understand the correlation between the porosity, the moisture content, and the electrical resistivity of the specimen.
시편의 공극률과 함수율은 시편의 중량으로 계측하게 되는데, 종래에는 상온에서 측정하였기 때문에 시시각각 변화하는 실내 온,습도의 영향으로 실제 환경과 동일한 조건의 중량 측정이 불가능하여 실제 환경에서의 공극과 함수율을 계측하는데 어려움이 있었다. The porosity and the water content of the specimen are measured by the weight of the specimen.In the past, since the measurement was made at room temperature, the weight and measurement of the same conditions as the actual environment are impossible due to the influence of room temperature and humidity, which changes every time. There was a difficulty in measuring.
이러한 문제를 해소하기 위하여 항온항습장치에 저울을 넣고 시편의 중량을 측정하는 방법이 이용되기도 하지만, 이 경우 온도와 습도의 영향으로 저울의 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라 저울의 작동 온도 한계를 넘어서는 고온 환경하에서는 저울이 제기능을 하지 못하기 때문에 지열이 높은 지역에 대해서는 함수율과 전기비저항 상관관계 분석을 기반으로 하는 시편에 의한 간접 탐사의 정확도가 극히 불량하거나 불가능하다는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, a method of placing the balance in a thermo-hygrostat and measuring the weight of the specimen may be used.However, in this case, the accuracy of the scale is not only reduced by the influence of temperature and humidity, but also in a high temperature environment that exceeds the operating temperature limit of the scale. Due to the inability of the scale, the accuracy of indirect exploration by specimens based on the correlation between moisture content and electrical resistivity was extremely poor or impossible for regions with high geothermal temperatures.
이에, 본 발명은 위와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 시편을 이용한 지하 암반이나 토양 등의 지구물리학적 물성 분석시 시편의 중량을 항온항습 환경하에서 경과시간에 따라 연속적으로 측정할 수 있으며, 또한 고온 환경하에서도 저울의 작동 한계 온도에 관계없이 시편의 중량을 정밀하게 측정할 수 있는 중량 측정이 가능한 항온항습장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Thus, in order to solve the above problems, the present invention can continuously measure the weight of specimens according to elapsed time under constant temperature and humidity environment when analyzing geophysical properties such as underground rock or soil using the specimens. It is an object of the present invention to provide a thermo-hygrostat capable of measuring the weight of a specimen precisely regardless of the operating limit temperature of the balance.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치는 항온항습챔버와; 상기 항온항습챔버의 외부에 설치된 저울과; 상기 항온항습챔버 내에 시편을 매달아 상기 저울이 상기 시편의 중량을 무게 하향식으로 측정할 수 있는 적재수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the constant temperature and humidity device capable of measuring the weight of the specimen according to the present invention is a constant temperature and humidity chamber; A scale installed outside the constant temperature and humidity chamber; Hanging the specimen in the constant temperature and humidity chamber loading means that the scale can measure the weight of the specimen from the top down weight; characterized in that it comprises a.
이때, 상기 저울은 상기 항온항습챔버의 상부에 설치되고, 상기 적재수단은 상기 항온항습챔버의 천장을 통해 상기 항온항습 챔버 내에 현수식으로 드리워지고 시편을 적재할 수 있는 적재대로 이루어질 수 있다.At this time, the scale is installed on the upper portion of the constant temperature and humidity chamber, the loading means may be made of a loading table that can be draped in the constant temperature and humidity chamber through the ceiling of the constant temperature and humidity chamber to load the specimen.
또한, 상기 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치를 이용한 시편의 상대함수율 계측방법은, 시편을 공극수에 수침시켜 수포화시키는 수포화단계; 수포화된 상기 시편을 상기 항온항습장치의 적재수단에 적재한 다음 항온항습 챔버 내 온도와 습도를 소정의 온도로 조정하여 유지시키는 항온항습 조정단계; 상기 항온항습장치에 설치된 저울로 상기 적재수단에 적재된 시편의 중량을 시간 경과에 따라 일 정한 시간 단위로 연속 측정하는 중량측정단계; 그리고, 상기 중량측정단계에서 최초 측정한 수포화된 시편의 중량과 소정 시간 경과 후 측정한 시편의 중량으로 시편의 상대함수율을 계측하는 상대함수율 계측단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 수포화단계에서, 상기 시편의 수침은 진공 하에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the method of measuring the relative moisture content of the specimen using a constant temperature and humidity device capable of measuring the weight of the specimen, the saturation step of immersing the specimen in the pore water to saturate; A constant temperature and humidity adjustment step of loading the saturated specimen into the loading means of the constant temperature and humidity apparatus and then adjusting and maintaining the temperature and humidity in the constant temperature and humidity chamber to a predetermined temperature; A weighing step of continuously measuring the weight of the specimen loaded on the stacking means with a scale installed in the thermo-hygrostat device in a predetermined time unit over time; And a relative moisture content measurement step of measuring the relative moisture content of the specimen by the weight of the blistered specimen first measured in the weighing step and the weight of the specimen measured after a predetermined time elapses. In the saturation step, the immersion of the specimen is preferably made under vacuum.
이상과 같은 구성의 중량 측정이 가능한 항온항습장치 및 이 장치를 이용한 상대함수율 계측방법에 따르면, 항온항습 환경하에서 건조되면서 상대함수율이 낮아지는 시편의 중량을 경과시간에 따라 연속적으로 정밀하게 측정할 수 있으며 또한 고온 환경하에서도 저울의 작동 한계 온도에 관계없이 시편의 중량을 정밀하게 측정할 수 있다. According to the constant temperature and humidity device capable of measuring the weight as described above and the method of measuring the relative moisture content using the device, it is possible to continuously and precisely measure the weight of the specimen which decreases the relative moisture content while drying in the constant temperature and humidity environment according to the elapsed time. In addition, under high temperature conditions, the weight of the specimen can be precisely measured regardless of the balance's operating limit temperature.
그리고, 그 측정된 중량을 이용하여 실제 환경에 근접한 특정 온도에서의 시편의 상대함수율을 정확하게 계측해낼 수 있다. 이에, 위 계측방법으로 계측한 상대함수율을 별도의 항온항습 환경하에서 건조하면서 시간 경과에 따라 연속적으로 측정한 전기비저항과 비교하여 전기비저항에 따른 상대함수율을 정확히 계측할 수 있게 됨으로써 현지에서 계측한 전기비저항과 위 계측방법으로 계측한 상대함수율을 상호비교하여 직접 탐사가 불가능한 지하 암반이나 토양 등의 지구물리학적 특성을 보다 정확하게 파악할 수 있다.The measured weight can then be used to accurately measure the relative moisture content of the specimen at a particular temperature close to the actual environment. Therefore, by comparing the relative moisture content measured by the above measuring method with the electrical resistivity continuously measured over time while drying in a separate constant temperature and humidity environment, it is possible to accurately measure the relative moisture content according to the electrical resistivity. By comparing the relative resistivity measured by the specific resistance and the above measurement method, it is possible to more accurately grasp the geophysical characteristics of underground rock or soil which cannot be directly explored.
이상과 같은 본 발명의 중량 측정이 가능한 항온항습장치와 이 장치를 이용한 상대함수율 계측방법을 이용하는 경우 시편에 대하여 실제 환경에 근접한 조건에서 상대함수율을 계측할 수 있으므로 직접 탐사가 불가능한 지하 암반이나 토양의 지구물리학적 특성을 분석하기 위한 간접 탐사의 정확도를 향상시킬 수 있다.In the case of using the constant temperature and humidity apparatus capable of measuring the weight of the present invention and the relative moisture content measuring method using the same, the relative moisture content can be measured under conditions close to the actual environment of the specimen, so that it is impossible to directly investigate the underground rock or soil. Improve the accuracy of indirect exploration to analyze geophysical properties.
또한, 종래 높은 온도에서 야기되는 전자저울의 측정오류로 인해 항온항습 챔버 내에서 정확한 측정이 불가능하였던 높은 온도(90℃ 이상)에서의 시편의 중량을 정확하게 측정할 수 있음으로써 시편에 대한 상대함수율 계측이 가능한 온도범위를 크게 확대할 수 있다. 이에, 지열로 인해 고온 상태로 유지되는 지하 암반이나 토양 등의 물성을 간접 탐사방식으로 보다 정확하게 예측할 수 있다.In addition, it is possible to accurately measure the weight of the specimen at a high temperature (90 ° C or more), which was impossible to accurately measure in the constant temperature and humidity chamber due to the measurement error of the electronic scale caused by the high temperature, thereby measuring the relative moisture content of the specimen. This possible temperature range can be greatly expanded. Thus, it is possible to more accurately predict the physical properties of underground rock or soil that is maintained at a high temperature due to geothermal heat by indirect exploration.
이하, 바람직한 실시예를 통해 본 발명에 따른 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치와 이 장치를 이용한 상대함수율 계측방법의 구성과 그 작용 효과 등을 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the configuration of the constant temperature and humidity apparatus capable of measuring the weight of the specimen according to the present invention and the relative moisture content measuring method using the apparatus and its effect through a preferred embodiment will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
도 1에는 본 발명에 따른 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치의 정면도가 도시되어 있고, 도 2에는 그 개략적 구성도가 도시되어 있다.1 is a front view of a thermo-hygrostat apparatus capable of measuring the weight of a specimen according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram thereof.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치는 외부와 차단된 항온항습 챔버(10a)를 형성하는 하우징(10)과, 상기 항온 항습 챔버(10a) 내의 온도와 습도를 일정하게 유지시키기 위한 히터(1), 가습히터(2), 송풍기(3), 응축기(4) 등으로 이루어진 공조시스템을 포함하고 있으며, 더불어 항온항습 챔버(10a) 바깥쪽 하우징(10) 상부에 설치되고 그 적재수단(5a)이 하우징(10)을 통해 현수식으로 항온항습 챔버(10a) 내로 드리워지게 설치되는 저울(5) 등을 포함하고 있다.As shown, the thermo-hygrostat apparatus capable of measuring the weight of a specimen according to an embodiment of the present invention includes a
이상과 같은 구성의 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치는 종래 전자저울을 항온항습장치 내에 설치하여 시편의 중량을 측정하는 방식에 비하여, 시편의 중량을 경과시간에 따라 연속적으로 정밀하게 측정할 수 있으며 또한 고온 환경하에서도 저울의 작동 한계 온도에 관계없이 시편의 중량을 정밀하게 측정할 수 있다.In the constant temperature and humidity device capable of measuring the weight of the specimen as described above, the weight of the specimen can be continuously and precisely measured according to the elapsed time, compared to a method of measuring the weight of the specimen by installing an electronic balance in a constant temperature and humidity device. In addition, under high temperature conditions, the weight of the specimen can be precisely measured regardless of the balance's operating limit temperature.
이상의 구성에서 공조시스템은 항온항습장치에 일반적으로 포함되는 것으로서, 항온항습 챔버 내부가 사전에 설정한 온도와 습도를 벗어나는 경우 그때마다 각 장치들 즉 공기를 온도를 높이는 히터(1), 습도를 높이는 가습히터(2), 공기를 순환시켜 챔버(10a)내 공기의 온도를 균일하게 하는 송풍기(3), 공기를 냉각하여 온도를 떨어뜨리는 응축기(4) 등이 동시 또는 선택적으로 작동하면서 항온항습 챔버의 온도와 습도를 사전 설정된 값으로 유지하게 된다. 이 공조시스템에는 도면에 도시되지는 않았지만 제습을 위한 증발기를 비롯해 압축기, 팽창밸브 등의 공조시스템의 일반적인 구성들이 더 포함된다.In the above configuration, the air conditioning system is generally included in the thermo-hygrostat device, and when the inside of the thermo-hygrostat chamber is out of the preset temperature and humidity, each device, that is, the heater (1), which raises the temperature, increases the humidity. Humidification heater (2), a blower (3) for circulating the air to equalize the temperature of the air in the chamber (10a), a condenser (4) for cooling the air to drop the temperature, etc. simultaneously or selectively operating the constant temperature and humidity chamber Will maintain the temperature and humidity at preset values. Although not shown in the figure, the air conditioning system further includes general components of an air conditioning system such as an evaporator for dehumidification, a compressor, and an expansion valve.
이상과 구성의 본 발명에 따른 중량 측정 가능한 항온항습장치를 이용하는 경우 암석 등의 시편에 대하여 본 발명에 따른 상대함수율 계측방법에 따라 다음과 같은 순서로 수행함으로써 건조에 따른 시편의 상대함수율을 시간대 별로 보다 정확하게 계측할 수 있다.In the case of using the thermo-hygrostat which can measure the weight according to the present invention as described above, the relative moisture content of the specimen according to drying time is performed by performing the following procedure according to the relative moisture content measurement method according to the present invention for specimens such as rocks. You can measure more accurately.
(1) 수포화단계(1) saturation stage
수포화단계는 본 발명에 따른 상대함수율 계측방법에서 가장 먼저 수행되는 단계로서, 이 단계에서는 시편을 본격 계측에 앞서 공극수 함수율이 100%로 되도록 공극수에 수침진공(진공 하에서의 수침)시킨 뒤 이를 다음 단계 진행을 위해 항온항습 챔버에 로딩하게 된다.The saturation step is the first step performed in the relative moisture content measurement method according to the present invention. In this step, the specimen is subjected to water immersion vacuum (immersion under vacuum) so that the water content becomes 100% prior to full measurement. It will be loaded into a constant temperature and humidity chamber to proceed.
이 수포화단계에서 이루어지는 일련의 공정들은 시편의 초기 중량 오차를 최소화하기 위하여 다음의 예에서와 같은 형태로 규격화하는 것이 바람직하다. 즉, 시편을 이후 중량측정단계의 중량 측정시의 항온 온도와 동일한 온도로 유지되는 물(공극수)에 15시간 동안 진공 수침시킨 다음, 무게측정 1분30초 전에 상기 시편과 별도로 동일 전기전도도의 물에 담갔다가 무게측정 2분 전에 꺼내 일정한 정도로 짜낸 물수건으로 감싸고, 20초 전에 항온항습 챔버의 커버를 열고 전자저울 근처에서 대기하고 있다가 10초 전 젖은 수건을 풀고 시편(C)을 저울(5)의 적재대(5a)에 올려놓고 항온항습 챔버의 도어를 닫은 다음 즉시 중량 측정을 개시할 수 있도록 공정을 규격화한다.In order to minimize the initial weight error of the specimen, it is preferable to standardize the series of processes performed in this saturation step as shown in the following example. That is, the specimen was vacuum immersed in water (pore water) maintained at the same temperature as the constant temperature of the weighing step afterwards for 15 hours, and then water of the same electrical conductivity separately from the
(2) 항온항습단계(2) Constant temperature and humidity stage
항온항습단계는 시편의 중량을 현지와 동일한 환경에서 측정할 수 있도록 하기 위하여 중량측정 시작 전 또는 시작과 동시에 수행하는 단계로서, 이 단계에서는 앞서 설명된 중량 측정이 가능한 항온항습장치의 제어부를 조작하여 항온항습 챔버의 온도와 습도를 현지 조건 등에 맞게 설정하게 된다. 본 발명의 경우 시편을 온도조정이 가능한 항온항습 챔버를 이용하므로 시편의 건조 환경을 90℃ 이상의 고온으로 조정할 수 있다. 따라서, 종래 높은 온도에서 야기되는 전자저울의 측정오류로 인해 항온항습 챔버 내에서 정확한 측정이 불가능하였던 높은 온도(90℃ 이상)에서의 시편의 중량 변화를 정확하게 측정할 수 있게 되어 시편에 대한 상대함수율 계측이 가능한 온도범위를 크게 확대할 수 있다. 그 결과 지열로 인해 고온 상태로 유지되는 지하 암반이나 토양 등의 물성에 대한 간접 탐사의 정확도를 개선할 수 있다.The constant temperature and humidity step is performed before or simultaneously with the start of weighing in order to measure the weight of the specimen in the same environment as the site. In this step, the controller of the constant temperature and humidity device capable of measuring the weight described above is operated. The temperature and humidity of the constant temperature and humidity chamber are set according to local conditions. In the case of the present invention, it is possible to adjust the drying environment of the specimen to a high temperature of 90 ℃ or more because it uses a constant temperature and humidity chamber capable of adjusting the temperature of the specimen. Therefore, it is possible to accurately measure the weight change of the specimen at a high temperature (90 ° C. or more), which was impossible to accurately measure in the constant temperature and humidity chamber due to the measurement error of the electronic balance caused by the high temperature. The temperature range that can be measured can be greatly expanded. As a result, it is possible to improve the accuracy of indirect exploration on physical properties such as underground rock or soil that are kept at a high temperature due to geothermal heat.
(3) 중량측정단계(3) Weighing Step
중량측정단계는 수포화단계에서 수포화된 시편을 일정한 온도와 습도 하에서 건조하면서 일정 단위시간 간격으로 중량을 측정하는 단계로서, 이 단계에서는 앞서 수포화단계에서 시편의 유효공극이 100% 수포화된 것을 전제로 항온항습 챔버내에서 시편을 건조시키면서 시간경과에 따라 점차 감소되는 무게를 측정하게 된다. The gravimetric step is a step of measuring the weight at a predetermined unit time interval while drying the saturated specimen in a saturation step at a constant temperature and humidity, in this step, the effective void of the specimen is 100% saturation It is assumed that the weight is gradually reduced over time as the specimen is dried in a constant temperature and humidity chamber.
(4) 상대함수율 계측단계(4) Relative moisture content measuring step
상대함수율 계측단계는 시편이 공극수를 어느 정도 함유하고 있는 지를 알아내기 위한 데이터 분석단계로서, 이 단계에서 앞서 중량측정단계에서 시간의 경과에 따라 측정한 시편의 중량을 수포화된 시편의 중량(중량측정단계에서 최초로 측정한 시편의 중량)과 비교 분석함으로써 수포화된 이후 항온항습 환경에서 시간 경과에 따라 건조되는 시편의 상대함수율 변화 추이를 정확하게 계측해낼 수 있다.The relative moisture content measurement step is a data analysis step to find out how much the pore water contains in the specimen.In this step, the weight of the specimen saturated with the weight of the specimen measured as time passes in the gravimetric step. The comparative analysis of the weight of the specimen first measured in the measurement step allows accurate measurement of the change in relative moisture content of the specimen dried over time in a constant temperature and humidity environment after saturation.
위와 같은 본 발명에 따른 상대함수율 계측방법은 여러 가지 시편을 대상으로 한 상대함수율 계측 시험 결과 종래 상온에서 행하던 상대함수율 계측방법에 비해 시편의 상대함수율을 훨씬 더 정확하게 계측할 수 있는 것으로 나타났다.As described above, the relative moisture content measurement method according to the present invention showed that the relative moisture content measurement test of various specimens can measure the relative moisture content of the specimen much more accurately than the relative moisture content measurement method performed at room temperature.
다음의 표 1은 여러 가지 시편을 규격화된 수포화단계 즉 '15시간 동안 물속에 보관 → 9시간 수침진공 → t(17+24d) 시간 물속에 보관 → 7시간 무게 모니터링'을 기본 공정으로 할 때, 측정 전 물속 방치시간(t)을 17시간(d=0), 65시간(d=2), 41시간(d=1), 65시간(d=2), 17시간(d=0)으로 순차적으로 변화시키며 시편 G-36-1(Fine Sandstone), H-9(Decite), I(Cement Mortar) 각각에 대하여 5회씩 측정한 표면수포화 무게를 평균값 및 오차와 함께 보인 것이다.Table 1 below shows the standardized saturation of various specimens, that is, '15 hours immersion in water → 9 hours immersion vacuum → t (17 + 24d) time in water → 7 hours weight monitoring '. , The time to leave the water (t) before measurement is 17 hours (d = 0), 65 hours (d = 2), 41 hours (d = 1), 65 hours (d = 2), 17 hours (d = 0) The surface saturation weights measured five times for specimens G-36-1 (Fine Sandstone), H-9 (Decite), and I (Cement Mortar) are shown with the mean value and the error.
그리고, 표 2는 13시간 이상 물 속에 보관한(soaking) 시편을 한국암반공학회와 ISRM의 표준시험법(암석의 공극율 및 밀도 측정 표준시험법)에 따라 800 Pa(6 torr) 이하의 진공하에서 1시간 이상 수침하여 포화시킨 후 진공을 해제하고부터 무게를 측정할 때까지 물속에 보관한 시간을 달리하며 5회씩 측정한 시험편 G-36-1과 H-9의 표면수포화 무게와 그 평균 및 오차(error)를 표로 나타낸 것이다. 이 경우, 공극율이 작은 시편(G-36-1)은 큰 시편(H-9)보다 오차가 작아서 ±0.081g (±0.14%)의 오차가 발생하였다.Table 2 shows the specimens soaked in water for more than 13 hours under vacuum of 800 Pa (6 torr) or less according to the Korean Society of Rock Engineers and ISRM's Standard Test Method (Standard Test Method for Measuring Porosity and Density of Rock). After saturation and saturation for more than one hour, the weight of the surface saturation of the specimens G-36-1 and H-9, and their average and error, measured five times, varying the storage time in water until the weight was released until the vacuum was released. (error) is a table. In this case, the specimen with small porosity (G-36-1) had a smaller error than that of the larger specimen (H-9), resulting in an error of ± 0.081 g (± 0.14%).
위 두 시험결과의 비교를 통해 수포화단계를 규격화하여 수행하게 되면(표 1) 그렇지 않은 경우(표 2)와 비교할 때 시편의 초기중량의 오차를 시험편 G-36-1의 경우는 1/13.5로, 시험편 H-9는 1/37의 수준으로 크게 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 공극율이 큰 100% 시멘트 시험편 I의 경우에도 동일한 공정으로 수포화하면 오차가 ±0.078g(±0.16%)로 상대적으로 크긴 하지만 이 역시 0.16%로 매우 작다는 것을 확인할 수 있었다.If the standardization of the saturation step is performed by comparing the above two test results (Table 1), the error of the initial weight of the specimen is 1 / 13.5 for the specimen G-36-1 when compared with the other cases (Table 2). As a result, it was confirmed that the specimen H-9 can be significantly reduced to the level of 1/37. In the case of 100% cement specimen I, which has a large porosity, when the same process was saturated, the error was ± 0.078g (± 0.16%), but it was relatively small as 0.16%.
도 3의 그래프들은 유문암(Ryolite) 시편을 ISRM 표준시험법(Flanklin et al., 1979)에 의하여 수포화시킨 후 표면을 젖은 수건으로 닦아서 얻은 표면수포화 무게를 초기값으로 한 다음, 그 시편을 상온에서 건조시키며 얻은 무게변화 곡선(-●-●-)과 일정한 온,습도를 유지하는 항온·항습챔버 내에서 건조시키며 얻은 무게변화 곡선을 백분율로 나타내서 이들을 서로 비교할 수 있게 도시한 그래프이다. 그래프에서 실선과 점선은 항온항습 챔버 내의 온도와 상대습도가 각각 26.2℃와 48.4%, 26.2℃와 40.4%의 두 가지 상태로 유지될 때의 증발에 의한 무게감쇠 곡선을 온도와 상대습도의 변화와 함께 나타낸 것이다.The graphs of FIG. 3 show that the surface saturation weight obtained by saturating the Rhyolite specimen by ISRM standard test method (Flanklin et al., 1979) and wiping the surface with a wet towel as an initial value, and then the specimen It is a graph showing the weight change curve (-●-●-) obtained by drying at room temperature and the weight change curve obtained by drying in a constant temperature / humidity chamber maintaining a constant temperature and humidity as a percentage. The solid and dashed lines in the graph show the weight loss curves of evaporation when the temperature and relative humidity in the constant temperature and humidity chamber are maintained at 26.2 ° C and 48.4%, 26.2 ° C and 40.4%, respectively. It is shown together.
이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 상온에서 얻은 중량 변화 곡선은 시시각각 변화하는 실내 온,습도의 영향을 받고 있기 때문에 건조과정의 재현이 불가능하다는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 항온항습 챔버 내에서 얻은 중량 변화 곡선은 매우 안정적인 감소 추세를 보임으로써 시편의 건조과정 재현이 가능함을 확인할 수 있다.As can be seen from this graph, the weight change curve obtained at room temperature is affected by the room temperature and humidity, which are constantly changing, and thus it is not possible to reproduce the drying process. On the contrary, the weight change curve obtained in the constant temperature and humidity chamber shows a very stable decreasing trend, so that it is possible to reproduce the drying process of the specimen.
도 4는 위와 같은 시험결과를 토대로, 시편 I(시멘트 모르타르)의 표면수포화 무게(표 1 참조)를 초기값으로 하여 온도와 상대습도를 각각 20.0℃와 30.0%로 유지한 항온·항습챔버 내에서 7시간 동안 건조시키면서 매 1분마다 무게를 측정한 무게 모니터링 곡선이다. Fig. 4 is a constant temperature / humidity chamber in which temperature and relative humidity are maintained at 20.0 ° C. and 30.0%, respectively, based on the above test results and the surface saturation weight of specimen I (cement mortar) (see Table 1) as an initial value. A weight monitoring curve weighed every minute while drying for 7 hours at.
이 그래프를 통해 표면수포화 무게는 수침진공 후 물속에서 보관한 시간의 길고 짧음에 상관없이 실험의 순서가 후기로 갈수록 무거워지는 것을 알 수 있으며, 또한 시간 경과에 따른 무게의 감소 정도가 완만해지고 인접 곡선간의 유사성이 높아진다는 것을 알 수 있다. This graph shows that the surface saturation weight becomes heavier in later stages regardless of the long and short time stored in the water after immersion vacuum. It can be seen that the similarity between the curves increases.
이에 대한 정확한 메카니즘은 확인할 수 없으나 수침진공을 반복할수록 물이 시험편의 중앙부로 더 깊숙이 침윤되어서 동일한 온,습도 환경에서 중앙부의 수분이 덜 증발되는 것이라고 보는 것이 가장 타당한 해석으로 보인다. The exact mechanism for this cannot be confirmed, but the most reasonable interpretation is that as the water immersion vacuum is repeated, the water infiltrates deeper into the center of the specimen, resulting in less evaporation of water from the center in the same temperature and humidity environment.
이 시험에서, 4시간 경과까지는 5가지 공정 모두 비슷한 무게 감소 추이를 보였으며, 따라서 시멘트 시편(I)을 이용하여 경과 시간을 매개변수로 한 상대함수율과 전기비저항의 상관관계는 표면수포화 무게로부터 4시간 경과시까지만을 측정하여 비교하였다. In this test, up to 4 hours, all five processes showed similar weight loss trends. Therefore, the correlation between relative moisture content and electrical resistivity using the elapsed time as a parameter using cement specimen (I) was derived from the surface saturation weight. Only 4 hours were measured and compared.
이 측정을 통해, 온도와 상대습도가 각각 20.0℃와 30.0%인 항온·항습 환경에서 4시간 동안 건조시 감소한 무게의 평균 2.129g에 대한 5회의 표면수포화 무게의 오차(0.078g) 백분율이 3.6%가 된다는 것을 확인하였다.Through this measurement, the percentage of five surface saturation weight errors (0.078 g) to an average of 2.129 g of the weight lost after drying for 4 hours in a constant temperature and humidity environment at 20.0 ° C and 30.0%, respectively, was 3.6. It confirmed that it becomes%.
이상과 같이 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Embodiments have been disclosed in the drawings and the specification as above. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치의 정면도.1 is a front view of a constant temperature and humidity device capable of measuring the weight of a specimen according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 중량 측정이 가능한 항온항습장치의 구성도.Figure 2 is a block diagram of a constant temperature and humidity device capable of measuring the weight of the specimen according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 계측방법으로 측정한 시편의 중량 변화와 종래 측정방법으로 측정한 시편의 중량 변화를 비교 도시한 그래프.Figure 3 is a graph showing a comparison of the change in weight of the specimen measured by the measuring method according to the present invention and the weight of the specimen measured by the conventional measuring method.
도 4는 본 발명에 따른 계측방법에 따라 측정한 시편의 중량변화를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the weight change of the specimen measured according to the measuring method according to the invention.
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