KR20120096248A - 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치 및 평가방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치 및 평가방법에 관한 것으로, 상세하게는 굳지않은 콘크리트를 용기에 넣고 중심부에 스핀들을 위치시킨 후에 회전시켜 그 회전저항력을 측정함으로써 콘크리트의 유동성, 점성, 마찰력을 고려한 펌프압송성을 평가할 수 있도록 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치 및 평가방법에 관한 것이다.
본 발명은 회전축과, 상기 회전축에 연결되는 스핀들과 상기 회전축 및 스핀들의 회전시 발생하는 토크 측정을 위한 토크센서와 상기 동작부의 회전축 및 스핀들의 회전속도를 제어하기 위한 서보모터로 구성된 동작부와, 상기 장치들의 제어와 이에 따른 측정값 표시와 데이터 송신을 위한 본체와, 상기 동작부와 본체를 지지하는 프레임과, 콘크리트 시료가 담겨지고 상기 지지대가 하강하여 상기 스핀들을 일정 위치에 고정시키도록 하는 용기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 회전축과, 상기 회전축에 연결되는 스핀들과 상기 회전축 및 스핀들의 회전시 발생하는 토크 측정을 위한 토크센서와 상기 동작부의 회전축 및 스핀들의 회전속도를 제어하기 위한 서보모터로 구성된 동작부와, 상기 장치들의 제어와 이에 따른 측정값 표시와 데이터 송신을 위한 본체와, 상기 동작부와 본체를 지지하는 프레임과, 콘크리트 시료가 담겨지고 상기 지지대가 하강하여 상기 스핀들을 일정 위치에 고정시키도록 하는 용기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치 및 평가방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굳지않은 콘크리트를 용기에 넣고 중심부에 스핀들을 위치시킨 후에 회전시켜 그 회전저항력을 측정함으로써 콘크리트의 유동성, 점성, 마찰력을 고려한 펌프압송성을 평가할 수 있도록 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치 및 평가방법에 관한 것이다.
일반적으로 고층 건물에서 콘크리트를 타설하기 위해서는 펌프를 구비한 콘크리트 펌핑 장치를 이용하여 호퍼내의 콘크리트를 고층까지 압송하는 방식으로 콘크리트를 타설하게 되는데, 이때 호퍼의 배출관으로부터 타설 장소까지 수개의 붐을 연결하여 콘크리트를 필요한 높이까지 압송하게 된다.
그러나 최근 고층 및 초고층 건설에 따라 고압의 펌프 압송으로 콘크리트를 타설할 경우에는 고층으로 갈수록 펌핑을 위한 상당한 압력이 요구되고, 이에 따라 펌프압송력을 저하시키기 위한 콘크리트 개발의 필요성이 부각되고 있다.
콘크리트의 펌프압송성이 정확히 평가된다면 요구 수준에 따라 펌프의 선정이 가능하며 펌프의 효율적인 사용을 위하여 콘크리트 제조시 소요 펌프압송성을 갖는 제품을 요구하여 생산성을 향상시키고 발생할 수 있는 배관내 폐색, 배관 터짐 등의 사고를 막을 수 있을 것이다.
이러한 콘크리트의 펌프압송성을 평가하기 위해서는 펌프압송에 작용하는 콘크리트의 여러 성능 특성을 복합적으로 해석해야 한다. 알려져 있는 대표적인 특성으로는 유동성, 점성과 마찰력에 따른 관내마찰계수가 있다.
현재 콘크리트 평가방법 중에 유동성 평가방법으로 슬럼프, 슬럼프 플로 시험방법, V로트 시험방법, U로트 시험방법 등을 통해 정성적으로 콘크리트 시공성을 평가하며 된반죽이면 펌프압송이 어려울 것이며 무른반죽이면 펌프압송이 잘 될 것이라는 개략적인 판단만 이루어지고 있는 실정이다.
점성평가는 유체역학적 측면에서 평가가 진행되고 있으며 보통 레오메타라고 불리는 방식을 통해 측정하게 된다. 그러나 현재 레오메타를 사용하는 경우는 유체, 고분자물질에서 이루어지고 있으며 가장 근접한 해석은 모르타르까지 이루어지고 있다. 그러나 현재 상용되고 있는 콘크리트의 경우 아주 상이한 입자크기를 갖는 시멘트에서 굵은골재까지 사용됨으로 인해 하나의 물질로 해석하는 유체역학적 측면에서 매우 해석하기 어려우며 이에 대한 점성평가 장치 및 시험법 역시 거의 제시되지 못하고 있다.
콘크리트가 펌프압송에 따라 관내 흐름에 따라 발생하는 마찰력 발생에 관한 사항 역시 현재 평가장치나 시험법이 제시되지 못하고 있다.
이처럼, 콘크리트 펌프압송성에 대한 평가는 현시점에서 꼭 필요한 기술이나 현재 확보되어있는 장치나 평가법이 없는 상황이다.
본 발명은 종래에 배제 되었던 펌프압송성에 대한 평가법을 개발하기 위하여 제안된 것으로, 굳지않은 콘크리트를 용기 내부에 담고 중앙부에 스핀들을 위치시킨 후에 회전시켜 그 회전저항력에 의해 콘크리트의 유동성, 점성, 마찰력 등을 종합하여 측정함으로써, 굳지않은 콘크리트의 펌프압송성을 평가하여 펌프압송 예측프로그램을 개발하고 실제 건설현장에서 펌프선정을 위한 설계에 활용하여 콘크리트 펌프압송공법의 최적화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 회전축과, 상기 회전축에 연결되는 스핀들과 상기 회전축 및 스핀들의 회전시 발생하는 토크 측정을 위한 토크센서와 상기 동작부의 회전축 및 스핀들의 회전속도를 제어하기 위한 서보모터로 구성된 동작부와, 상기 장치들의 제어와 이에 따른 측정값 표시와 데이터 송신을 위한 본체와, 상기 동작부와 본체를 지지하는 프레임과, 콘크리트 시료가 담겨지고 상기 지지대가 하강하여 상기 스핀들을 일정 위치에 고정시키도록 하는 용기로 구성된다.
상기 본체는 상기 동작부의 제어를 위한 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 발생하는 전류를 측정하기 위한 전류측정기와, 상기 각 측정값을 디지털화하여 출력하는 디지털 표시기로 구성된다.
상기 본체는, 상기 서보모터를 통해 회전속도를 제어하고 각 속도마다 토크센서, 전류측정기를 통해 콘크리트의 회전 저항력을 측정한다.
상기 동작부는 프레임을 따라 상하 수직으로 이동 및 고정된다.
상기 스핀들은 원통형, 원반형, 스크류형, 날개형의 형상을 가진다.
상기 스핀들의 회전 동작에 의해 상기 콘크리트가 용기 외부로 배출되는 것을 막기 위해 뚜껑으로 상기 용기 윗면을 막는다.
본 발명은 시험 배합된 콘크리트의 일부를 용기 내에 담아 콘크리트 시료를 준비하는 제1단계와, 동작부에 적정한 스핀들을 회전축에 고정한 후 지지대를 하강시켜 용기 내에 고정하는 제2단계와, 상기 용기에 뚜껑을 설치하고 프레임의 바닥에 용기를 고정하는 제3단계와, 본체의 전원을 켜고 서보모터를 동작시키는 제4단계와, 회전속도를 다양하게 조절하며 상기 콘크리트 시료의 회전 저항력을 토크센서를 통하여 측정하는 제5단계로 이루어진다.
상기 제1단계 후에는, 상기 콘크리트시료가 균일한 품질을 유지할 수 있도록 상기 용기 내에 상기 콘크리트 시료를 2층으로 나누어 각 층마다 일정 횟수를 다지면서 담는 단계가 더 추가된다.
상기 제5단계는, 제어부를 통해 상기 동작부를 제어하고, 전류측정기를 통해 상기 제어부의 제어에 따라 발생하는 전류를 측정하며, 측정결과는 본체의 디지털표시부로 표시하거나 통신포트를 통하여 컴퓨터로 데이터를 송신하는 단계;가 더 추가되어 이루어진다.
상기 제4단계는, 상기 서보모터를 통해 회전속도를 제어하고 각 속도마다 토크센서, 전류측정기를 통해 콘크리트의 회전 저항력을 측정하는 단계가 더 추가되어 이루어진다.
본 발명에 따르면 굳지않은 콘크리트의 펌프압송성을 평가하기 위한 장치로 콘크리트의 펌프압송성을 평가함으로써 콘크리트의 유동성, 점성, 마찰력을 고려한 펌프압송성을 용이하게 평가할 수 있다.
본 발명에 따르면 요구 수준에 따라 펌프의 선정이 가능하며 펌프의 효율적인 사용을 위하여 콘크리트 제조시 소요 펌프압송성을 갖는 제품을 요구하여 생산성을 향상시키고 발생할 수 있는 배관내 폐색, 배관 터짐 등의 사고를 막을 수 있어 원활한 시공성 확보와 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 다양한 회전 속도에 따른 콘크리트의 회전 저항력을 측정할 수 있으며 이를 통해 실제 콘크리트가 압송관 내부에서 발생하는 저항력을 평가하고 펌프압송성을 평가할 수 있고, 측정된 토크, 점도 등을 활용하여 펌프압송 설계에 반영할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 따른 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치의 구체적인 구성부를 보여주는 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법의 순서를 보여주는 플로챠트이다.
도2는 본 발명에 따른 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법의 순서를 보여주는 플로챠트이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치는 전체적인 프레임(1)으로 구성되어, 상부에 본체(2)와 중앙부에 동작부(3)와 하부에 용기(9)와 뚜껑(10)으로 크게 나뉘어져 구성된다.
구체적으로 살펴보면, 상기 동작부(3)는 회전축(7)과, 상기 회전축(7)에 연결되는 스핀들(8)과 상기 회전축(7) 및 스핀들(8)의 회전시 발생하는 토크 측정을 위한 토크센서(5)와 상기 동작부(3)의 회전축(7) 및 스핀들(8)의 회전속도를 제어하기 위한 서보모터(4)로 구성된 장치로서, 프레임(1)을 통해 상하로 움직이거나 고정되는 지지대(6)와 이 지지대(6)의 중앙부에 거치된 서보모터(4), 토크센서(5), 회전축(7), 스핀들(8)로 이루어지며, 스핀들(8)은 다음의 형상으로 구성된다.
- 원통형 : 직경 95.5mm, 높이 100mm
- 회전판형 : 직경 127.3mm, 두께 2mm
- 스크류형 : 직경 95.5mm, 높이 100mm에서 1회전
- 날개형 : 직경 40mm인 반구를 회전축에 수직으로 병열 배치
따라서 상기 동작부(3)는 프레임(1)을 따라 상하 수직으로 이동 및 고정되어, 스핀들(8)의 회전저항력에 의해 콘크리트의 유동성, 점성, 마찰력 등을 종합하여 측정할 수 있게 된다.
상기 본체(2)는 상기 장치들의 제어와 이에 따른 측정값 표시와 데이터 송신을 위한 장치로서, 상기 프레임(1) 상부에 거치되어 하부의 동작부(3)의 동작을 제어하고 측정된 각 데이터를 수집, 표시 및 컴퓨터로 송신할 수 있는 디지털표시기, 통신 포트 등으로 구성된다.
즉 상기 본체(2)는 상기 동작부(3)의 제어를 위한 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 발생하는 전류를 측정하기 위한 전류측정기와, 상기 각 측정값을 디지털화하여 출력하는 디지털 표시기로 구성된다.
또한 상기 본체(2)는, 상기 서보모터(4)를 통해 회전속도를 제어하고 각 속도마다 토크센서(5), 전류측정기를 통해 콘크리트의 회전 저항력을 측정한다.
상기 용기(9)는 콘크리트 시료가 담겨지고 상기 지지대(6)가 하강하여 상기 스핀들(8)을 일정 위치에 고정시키도록 하는 장치로서, 내부에 콘크리트를 담기 위한 내부가 빈 용기형상으로, 내경 200mm, 내부높이 200mm 또는 내경 300mm, 내부높이 300mm로 하며 회전축(7) 및 스핀들(8)의 동작시 회전하거나 움직이지 않도록 프레임(1) 바닥에 고정한다. 뚜껑(10)은 용기(9) 내부에 콘크리트 담기 및 스핀들(8) 삽입 후 닫을 수 있는 구조이다.
이하, 본 발명에 따른 장치를 사용하여 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법은 시험 배합된 콘크리트의 일부를 용기 내에 담아 콘크리트 시료를 준비하는 제1단계(S110)와, 동작부에 적정한 스핀들을 회전축에 고정한 후 지지대를 하강시켜 용기 내에 고정하는 제2단계(S120)와, 상기 용기에 뚜껑을 설치하고 프레임의 바닥에 용기를 고정하는 제3단계(S130)와, 본체의 전원을 켜고 서보모터를 동작시키는 제4단계(S140)와, 회전속도를 다양하게 조절하며 상기 콘크리트 시료의 회전 저항력을 토크센서를 통하여 측정하는 제5단계(S150)로 크게 나뉘어 진다.
구체적으로 살펴보면, 콘크리트의 펌프압송성 평가를 위한 실험 방법은 우선, 시험 배합된 콘크리트의 일부를 상기 용기(9)내에 담아 콘크리트 시료를 준비한다. 이때, 콘크리트시료가 균일한 품질을 유지할 수 있도록 상기 용기(9)내에 상기 콘크리트 시료를 2층으로 나누어 각 층마다 15회씩 다지면서 담도록 한다.
그리고 콘크리트 시료가 준비되면, 상기 동작부(3)에 적정한 스핀들(8)을 회전축(7)에 고정한 후 지지대(6)를 하강시켜 용기(9)내의 적정 위치에 고정한다.
계속하여 용기(9)의 측면을 고무망치 등을 사용하여 다짐한 후 윗면을 고르고 뚜껑(10)으로 용기 윗면을 막는데 이는 스핀들(8)의 회전 동작에 의해 콘크리트가 용기 외부로 배출되는 것을 막는 역할을 한다. 용기(9)에 뚜껑(10)이 설치되면 프레임(1)의 바닥에 용기를 고정한다.
그리고 장치를 작동하기 위하여 본체(2)의 전원을 켜고 서보모터(4)를 동작시키다.
이후, 회전속도를 다양하게 조절하며 콘크리트의 회전 저항력을 토크센서(5)를 통하여 측정하고 측정결과는 본체(2)의 디지털표시부로 표시하거나 통신포트를 통하여 컴퓨터로 데이터를 송신한다.
이처럼 본 발명에 따른 장치를 이용할 경우 다양한 회전 속도에 따른 콘크리트의 회전 저항력을 측정할 수 있으며 이를 통해 실제 콘크리트가 압송관 내부에서 발생하는 저항력을 평가하고 펌프압송성을 평가할 수 있다.
또한 측정된 토크, 점도 등을 활용하여 펌프압송 설계에 반영할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에서 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 프레임 2 : 본체
3 : 동작부 4 : 서보모터
5 : 토크센서 6 : 지지대
7 : 회전축 8 : 스핀들
9 : 용기 10 : 뚜껑
3 : 동작부 4 : 서보모터
5 : 토크센서 6 : 지지대
7 : 회전축 8 : 스핀들
9 : 용기 10 : 뚜껑
Claims (10)
- 회전축과, 상기 회전축에 연결되는 스핀들과 상기 회전축 및 스핀들의 회전시 발생하는 토크 측정을 위한 토크센서와 상기 동작부의 회전축 및 스핀들의 회전속도를 제어하기 위한 서보모터로 구성된 동작부와;
상기 장치들의 제어와 이에 따른 측정값 표시와 데이터 송신을 위한 본체와;
상기 동작부와 본체를 지지하는 프레임과;
콘크리트 시료가 담겨지고 상기 지지대가 하강하여 상기 스핀들을 일정 위치에 고정시키도록 하는 용기;
로 구성되는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치. - 제1항에 있어서,
상기 본체는,
상기 동작부의 제어를 위한 제어부와;
상기 제어부의 제어에 따라 발생하는 전류를 측정하기 위한 전류측정기와;
상기 각 측정값을 디지털화하여 출력하는 디지털 표시기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치. - 제1항에 있어서,
상기 본체는, 상기 서보모터를 통해 회전속도를 제어하고 각 속도마다 토크센서, 전류측정기를 통해 콘크리트의 회전 저항력을 측정하는 것을 특징으로 하는 - 제1항에 있어서,
상기 동작부는 프레임을 따라 상하 수직으로 이동 및 고정되는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치. - 제1항에 있어서,
상기 스핀들은 원통형, 원반형, 스크류형, 날개형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치. - 제1항에 있어서,
상기 스핀들의 회전 동작에 의해 상기 콘크리트가 용기 외부로 배출되는 것을 막기 위해 뚜껑으로 상기 용기 윗면을 막는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가장치. - 시험 배합된 콘크리트의 일부를 용기 내에 담아 콘크리트 시료를 준비하는 제1단계와;
동작부에 적정한 스핀들을 회전축에 고정한 후 지지대를 하강시켜 용기 내에 고정하는 제2단계와;
상기 용기에 뚜껑을 설치하고 프레임의 바닥에 용기를 고정하는 제3단계와;
본체의 전원을 켜고 서보모터를 동작시키는 제4단계와;
회전속도를 다양하게 조절하며 상기 콘크리트 시료의 회전 저항력을 토크센서를 통하여 측정하는 제5단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제1단계 후에는,
상기 콘크리트시료가 균일한 품질을 유지할 수 있도록 상기 용기 내에 상기 콘크리트 시료를 2층으로 나누어 각 층마다 일정 횟수를 다지면서 담는 단계;
가 더 추가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제5단계는,
제어부를 통해 상기 동작부를 제어하고, 전류측정기를 통해 상기 제어부의 제어에 따라 발생하는 전류를 측정하며, 측정결과는 본체의 디지털표시부로 표시하거나 통신포트를 통하여 컴퓨터로 데이터를 송신하는 단계;가 더 추가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제4단계는,
상기 서보모터를 통해 회전속도를 제어하고 각 속도마다 토크센서, 전류측정기를 통해 콘크리트의 회전 저항력을 측정하는 단계;가 더 추가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 굵은골재가 사용된 콘크리트의 펌프압송성 평가 방법.
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- 2011-02-22 KR KR1020110015544A patent/KR20120096248A/ko active Search and Examination
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